JP2000243638A - 点火コイル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 放電により生じるスプールにおけるトリーの
成長を抑制し、寿命の長い点火コイルを提供する。 【解決手段】 一次スプール２３は二次コイル２１の外
周に配置されている。一次スプール２３は、溶融粘度が
低く成形流動性に優れるＰＢＴ（ポリブチレンテレフタ
レート）を樹脂基材とし、ＰＢＴに、オレフィンゴムを
５重量％、ガラス繊維を１２．５重量％、シリカを１
２．５重量％添加し形成されている。一次コイル２４
は、線材の外周に、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレー
ト）、シリコン、ろう等を分離部材としてコーティング
した巻線を一次スプール２３の外周に巻回して形成され
ている。高電位の二次コイル２１と低電位の一次コイル
２４との間で放電が発生し一次スプール２３に侵食が生
じても、一次スプール２３にシリカが添加されているの
で、一次スプール２３におけるトリーの成長が抑制され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プラグホールに直
接搭載するスティック状の点火コイルに関する。

【０００２】

【従来の技術】特開平１０−２８９８３１号公報に開示
されているスティック状の点火コイルは、プラグホール
に搭載するため外径寸法が厳しく制限されている。そし
て、接近して配置されている各部材の絶縁を確保するた
め樹脂絶縁材が点火コイル内に充填されている。このよ
うなスティック状の点火コイルに用いられるスプール
は、棒状の中心コアの外周に中心コアとほぼ同心円上に
配設されている。スプールの形状は細長い円筒状であ
り、点火コイルの外径を大きくしないようにスプールを
極力薄肉化することが望ましい。薄肉化してもスプール
の塑性変形を抑制する補強材として樹脂基材にガラス繊
維を添加することが知られている。スプールのじん性を
高めるため樹脂基材にゴム成分を添加することも効果的
である。

【０００３】また、樹脂絶縁材は各部材の絶縁を確保す
るだけでなく各部材を互いに接着しているので、周囲温
度の変化に伴い線膨張係数の異なる各部材が膨張および
収縮するときに各部材が互いに拘束力を受ける。この拘
束力が部材同士に働くと、例えばスプールにひずみが発
生し、このひずみが繰り返し発生するとスプールに亀裂
が発生することがある。スプールに亀裂が発生すると、
亀裂に沿ってコイルの線材間で放電が発生することがあ
る。そこで、スプールの外周に薄膜フィルムを巻いた
り、コイルの線材自身にコーティングをすることによ
り、コイルを接着した樹脂絶縁材と薄膜フィルムとを剥
離しやすくしたり、コーティングされたコイルと樹脂絶
縁材とを剥離しやすくしている。これにより、点火コイ
ルの内周側と外周側とが別々に膨張および収縮可能にな
るので、スプールに拘束力が加わることを防止しスプー
ルに亀裂が発生することを防止している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、樹脂基
材にガラス繊維を添加すると、樹脂基材とガラス繊維と
の線膨張係数の差によりスプール成形時にガラス繊維の
周囲に微小な空隙ができやすくなる。また、樹脂基材に
ゴム成分を添加すると、熱分解温度が低いゴム成分は放
電によるイオンの衝撃または放電による熱効果により容
易に昇華し空隙ができる。ガラス繊維の周囲およびゴム
成分の昇華したあとに空隙ができると、放電により樹脂
が昇華し侵食されたスプールの表面から空隙に向けて放
電が起こりやすくなり、絶縁破壊の一種であるトリー(t
ree)がスプールに発生する。このトリーが成長するとス
プールが絶縁破壊され、絶縁部材としてのスプールの機
能を果たさなくなる。トリーがスプールから樹脂絶縁材
を通ってさらに成長し高電圧部位と低電圧部位との間を
連絡すると、絶縁破壊が生じ二次コイルに所望の高電圧
が発生しなくなり、点火コイルとして要求性能を満たせ
なくなるという問題がある。

【０００５】また、コイルを接着した樹脂絶縁材と薄膜
フィルムとを剥離しやすくしたり、コーティングされた
コイルと樹脂絶縁材とを剥離しやすくすると、剥離によ
り生じた空隙に集中して放電が発生し、スプールの表面
が局所的に侵食され易くなる。この侵食にさらに放電が
集中しスプールにトリーが形成されると、前述したよう
にスプールに形成されている空隙を通りさらにトリーが
成長し、スプールが絶縁破壊される恐れがある。薄膜フ
ィルムの連続部分は放電により侵食されにくいが、薄膜
フィルムの継ぎ目を通って放電しスプールが侵食され
る。本発明の目的は、放電により生じるスプールにおけ
るトリーの成長を抑制し、寿命の長い点火コイルを提供
することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１記載の
点火コイルによると、一次スプールおよび二次スプール
の少なくともいずれか一方のスプールは、樹脂基材にガ
ラス繊維およびシリカを添加して形成されている。樹脂
基材にガラス繊維を添加しスプールを形成することによ
りスプールの塑性変形を抑制している。さらに、樹脂基
材にシリカを添加することにより、放電によりスプール
に生じるトリーの成長速度を緩和し、スプールの寿命、
つまり点火コイルの寿命を延ばすことができる。

【０００７】本発明の請求項２記載の点火コイルによる
と、一次コイルと二次コイルとの間に位置するスプール
は、樹脂基材にガラス繊維およびシリカを添加して形成
されている。低電位の一次コイルと高電位の二次コイル
との間に位置するスプールをトリーの成長を抑制するよ
うに形成することにより、放電の発生しやすい位置にあ
る部材でトリーの成長を抑制し、点火コイルの寿命を延
ばすことができる。

【０００８】本発明の請求項３記載の点火コイルによる
と、点火コイルの内周側と外周側とを別々に膨張および
収縮可能にする分離部材を備えている。そして、分離部
材の内周側に位置するスプールを樹脂基材にガラス繊維
およびシリカを添加して形成している。分離部材を用い
ることにより点火コイルの内周側と外周側との間に剥離
が生じ、この剥離を通り放電が発生し易くなっても、分
離部材の内周側に位置するスプールにおいてトリーの成
長を抑制できる。したがって、各部材の線膨張係数の差
からスプールに拘束力が加わることを防止するととも
に、スプールにおいてトリーの成長を抑制するので、点
火コイルの寿命を延ばすことができる。

【０００９】本発明の請求項４記載の点火コイルによる
と、コイルの線材自身の外周に塗布されているコーティ
ング層に分離部材の働きをさせている。線膨張係数の差
によりコイルと樹脂絶縁材の間に剥離が生じ、剥離によ
り生じた間隙を通り放電することにより樹脂絶縁材およ
びスプールの樹脂材が昇華し侵食されても、生じた侵食
がトリーになり成長することを抑制する。

【００１０】本発明の請求項５記載の点火コイルによる
と、樹脂基材にガラス繊維およびシリカを添加して形成
されているスプールにゴム成分を添加している。これに
より、スプールのじん性を高めることができる。ゴム成
分は熱分解温度が低く放電により昇華し空隙ができやす
い。しかし、シリカが添加されていることによりスプー
ルにおけるトリーの成長を抑制できるので、スプールの
じん性を高め、かつスプールの寿命を延ばすことができ
る。

【００１１】本発明の請求項６記載の点火コイルによる
と、結晶性樹脂であるため溶融粘度が低く成形流動性に
優れるＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）を樹脂基
材として用いているので、ガラス繊維を添加しても薄肉
で長尺のスプールを容易に成形することができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を示す
実施例を図に基づいて説明する。本発明の一実施例によ
る点火コイルを図１および図２に示す。図２に示す点火
コイル１０は、図示しないエンジンブロックの上部に気
筒毎に形成されたプラグホール内に収容され、図示しな
い点火装置としての点火プラグと図１の下側で電気的に
接続する。

【００１３】点火コイル１０はそれぞれ樹脂材料からな
る円筒状のコイルケース１１および高圧ケース部として
の高圧タワー１２を備えており、このコイルケース１１
および高圧タワー１２内に、コアとしての中心コア１
５、磁石１６、１７、二次スプール２０、二次コイル２
１、一次スプール２３、一次コイル２４、外周コア２５
等が収容されている。コイルケース１１および高圧タワ
ー１２内に充填されたエポキシ樹脂２６は点火コイル１
０内の各部材間に浸透し、樹脂絶縁材として部材間の電
気絶縁を確実なものとしている。

【００１４】円柱状の中心コア１５は薄い珪素鋼板を横
断面がほぼ円形となるように径方向に積層して組立てら
れている。コイルにより励磁されて発生する磁束の方向
とは逆方向の極性を有する磁石１６、１７はそれぞれ中
心コア１５の軸方向両端に装着されている。磁石１６、
１７がコイルにより励磁されて発生する磁束の方向とは
逆方向の極性を有するので、二次コイル２１に発生する
電圧が上昇する。中心コア１５の外周を絶縁材としてゴ
ム材１８が覆っている。

【００１５】一次スプール２３は二次コイル２１の外周
に配設されており、樹脂材料で成形されている。一次ス
プール２３は、図２に示すように溶融粘度が低く成形流
動性に優れるＰＢＴを樹脂基材５０とし、ＰＢＴに、ゴ
ム成分としてオレフィンゴムを５重量％、ガラス繊維５
１を１２．５重量％、粒状のシリカを１２．５重量％添
加し形成されている。ガラス繊維５１は一次スプール２
３の塑性変形を抑制するために添加されており、オレフ
ィンゴムは一次スプール２３のじん性を高めるために添
加されており、シリカは一次スプール２３におけるトリ
ーの成長を抑制するために添加されている。図２には、
オレフィンゴムおよびシリカを図示していない。本実施
例ではゴム成分としてオレフィン系のゴムを用いたが、
アクリル系のゴムを用いてもよいし、一次スプール２３
のじん性を高めるのであればどのようなゴム成分を用い
てもよい。

【００１６】一次コイル２４は、線材６１の外周に、Ｐ
ＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、シリコン、ろう
等を分離部材６２としてコーティングした巻線６０を一
次スプール２３の外周に巻回して形成されている。

【００１７】図１に示す二次スプール２０はゴム材１８
の外周に配設されており、樹脂材料で成形されている。
二次スプール２０は一次スプール２３と同じ組成で形成
してもよいし、一次スプール２３の組成からシリカを除
いて形成してもよい。二次コイル２１は二次スプール２
０の外周に巻回されており、二次コイル２１の高電圧側
にさらにダミーコイル２２が一重巻き程度に巻回されて
いる。ダミーコイル２２は二次コイル２１とターミナル
プレート４０とを電気的に接続している。単線ではなく
ダミーコイル２２で二次コイル２１とターミナルプレー
ト４０とを電気的に接続することにより、二次コイル２
１とターミナルプレート４０との電気的接続部の表面積
を大きくし、電気的接続部への電界集中を避けている。

【００１８】外周コア２５は一次コイル２４の外側に装
着されている。外周コア２５は、薄い珪素鋼板を筒状に
巻回し巻回開始端と巻回終了端とを接続していないので
軸方向に隙間を形成している。外周コア２５は磁石１６
の外周位置から磁石１７の外周位置にわたる軸方向長さ
を有する。

【００１９】制御信号入力用のコネクタ３０はプラグホ
ールから突出するようにコイルケース１１に設けられて
おり、イグナイタ２７に制御信号を供給したり、二次コ
イル２１および一次コイル２４のアース側と接続する複
数のターミナル３１がコネクタ３０にインサート成形さ
れている。一次コイル２４に供給する一次電流をスイッ
チングするイグナイタ２７はコイルケース１１の上部に
設けられている。各ターミナル３１およびイグナイタ２
７と二次コイル２１および一次コイル２４とは引出線で
電気的に接続されている。

【００２０】高圧端子４１は高圧タワー１２に圧入され
ている。ターミナルプレート４０の中央部は高圧端子４
１を挿入する方向に折り曲げられた爪部を構成してい
る。この爪部に高圧端子４１の先端が挿入することによ
り、高圧端子４１はターミナルプレート４０を介して二
次コイル２１と電気的に接続している。ダミーコイル２
２の高電圧端の線材は、フュージングまたははんだ付け
等でターミナルプレート４０に電気的に接続されてい
る。スプリング４２は高圧端子４１と電気的に接続する
とともにプラグホールに点火コイル１０を挿入した際に
点火プラグと電気的に接続する。高圧タワー１２の高電
圧側開口端にゴムからなるプラグキャップ１９が装着さ
れており、このプラグキャップ１９に点火プラグを挿入
する。

【００２１】一次コイル２４に供給する一次電流をイグ
ナイタ２７でスイッチングすると二次コイル２１に高電
圧が発生し、この高電圧がダミーコイル２２、ターミナ
ルプレート４０、高圧端子４１、スプリング４２を介し
て点火プラグに印加される。

【００２２】次に、本実施例の効果について説明する。
一次コイル２４の線材６１とエポキシ樹脂２６および一
次スプール２３の樹脂基材５０との線膨張係数は異な
る。さらに、エポキシ樹脂２６は一次スプール２３と接
着しており、線材６１にコーティングされた分離部材６
２はエポキシ樹脂２６と剥離しやすい。したがって、点
火コイル１０の周囲温度の変化にともない各部材が膨張
および収縮を繰り返すと、巻線６０とエポキシ樹脂２６
とが剥離し、空隙７０ができる。

【００２３】すると、低電位の一次コイル２４と一次コ
イル２４の内周側に位置する高電位の二次コイル２１と
の電位差により空隙７０に集中して放電７１が発生しや
すくなる。放電７１が発生すると、一次コイルイ２４と
二次コイル２１との間に位置する一次スプール２３の一
次コイル２４側の樹脂基材５０が昇華し一次スプール２
３に侵食７２が生じる。侵食７２が生じると侵食７２に
放電が集中する。ガラス繊維５１は一次スプール２３の
塑性変形を抑制するが、スプール成形時に樹脂基材５０
とガラス繊維５１との線膨張係数の差によりガラス繊維
５１周囲に図示しない空隙ができる。侵食７２からこの
空隙に向けて放電が発生しやすくなりトリーの成長を助
長する働きをする。また、じん性を高めるために添加し
たゴム成分は、熱分解温度が低いため、放電が発生する
と昇華し放電を助長する空隙を形成することになる。つ
まり、ガラス繊維およびゴム成分は、放電により生じる
トリーの成長を早め一次スプール２３の寿命を縮める要
因となる。

【表１】 表１に示す比較例１は、ＰＢＴにオレフィンゴムを５重
量％、ガラス繊維を２５重量％添加しているが、シリカ
を添加していない。比較例２の一次スプールは、オレフ
ィンゴムを５重量％、シリカを２５重量％添加している
が、ガラス繊維を添加していない。両比較例ともプラグ
ホールに収容される点火コイルの外径は本実施例と同じ
２５ｍｍである。

【００２４】比較例１はシリカを添加していないので一
次スプールにおけるトリーの成長速度を抑制することが
できず、一次スプールが絶縁破壊される時間が短い。一
方比較例２は、シリカを添加したことにより一次スプー
ルにおけるトリーの成長速度は抑制されたが、ガラス繊
維を添加していないので一次スプールが塑性変形しやす
くなり、一次スプールに割れが生じた。

【００２５】これに対し本実施例では、ガラス繊維５１
およびゴム成分に加えシリカを樹脂基材５０に添加する
ことにより、一次スプール２３の塑性変形を抑制しじん
性を高めるとともに、侵食から生じるトリーの成長を抑
制し一次スプール２３の寿命を延ばしている。また、一
次スプール２３と同じ組成で二次スプール２０を形成す
ることにより、二次コイル２１の内周側に位置する低電
圧部位と二次コイル２１との間で放電が生じ二次スプー
ル２１に侵食が生じても二次スプール２０におけるトリ
ーの成長を抑制できる。

【００２６】本実施例でスプールの樹脂基材として用い
たＰＢＴはその種類を限定するものではない。また、Ｐ
ＢＴ以外にも溶融粘度が低く成形流動性に優れる樹脂な
らどのような樹脂を樹脂基材として用いてもよい。塑性
変形を抑制するために樹脂基材に添加するガラス繊維の
繊維径および繊維長に特に制限はないが、コイルの巻線
を巻回するときの機械的剛性をスプールに確保するた
め、１０重量％以上、望ましくは１５重量％以上樹脂基
材にガラス繊維を添加すると効果的である。スプールの
樹脂基材に添加するゴム成分は、じん性を確保するため
５重量％以上添加することが望ましい。

【００２７】トリーの成長を抑制するために樹脂基材に
添加するシリカの粒度等に特に制限はない。しかし、シ
リカの添加重量はガラス繊維との重量比率が重要であ
り、（シリカの添加重量／ガラス繊維の添加重量）の値
が上昇し１に近づくほどトリーの成長を抑制しスプール
の寿命が延びることが分かった。（シリカの添加重量／
ガラス繊維の添加重量）の値が１を超えるとスプールの
寿命はほぼ一定となるので、ガラス繊維とシリカとをほ
ぼ同重量添加することが望ましい。

【００２８】（変形例）本実施例の変形例による点火コ
イルを図３に示す。本実施例と実質的に同一構成部分に
同一符号を付し、説明を省略する。変形例の点火コイル
では、中心コア８０の軸方向両端にコイルで発生する磁
束方向と反対方向に磁束を発生する永久磁石を配設して
いない。すると、コイルで発生する磁束量が減少するの
で、第１実施例の中心コア１５よりも中心コア８０の径
を大きくすることによりコイルに発生する磁束量の減少
を防止し、二次コイル２１で所望の高電圧を発生してい
る。

【００２９】中心コア８０の外径が大きくなっても、プ
ラグホールの内径が大きくならない限り点火コイルの外
径を大きくすることはできない。したがって、中心コア
８０の外径が大きくなると、いずれかの部材の径を小さ
くしたり、厚みを薄くする必要がある。しかしながら、
点火コイルに要求される性能および特性を満足するため
には、スプールの厚みを薄くせざるを得ない。変形例の
一次スプール８２は、本実施例と同様にＰＢＴにオレフ
ィンゴム、ガラス繊維、シリカを添加し。本実施例の一
次スプール２３よりも薄肉化して形成されている。一次
スプール８２の厚みが薄くなってもトリーの成長を抑制
することができるので、一次スプール８２の寿命、つま
り点火コイルの寿命を延ばすことができる。一次スプー
ル８２と同じ組成で二次スプール８１を形成し、本実施
例の二次スプール２０よりも二次スプール８１を薄肉化
して形成してもよい。

【００３０】以上説明した本発明の実施の形態を示す上
記実施例および変形例では、少なくとも一次スプールの
樹脂基材にガラス繊維、ゴム成分およびシリカを添加し
て一次スプールを形成したが、ゴム成分を添加せずに一
次スプールを形成してもよい。また、本実施例および変
形例のように二次スプールが一次スプールの内周側に配
置される構成では、二次スプールは一次スプールと同じ
シリカを添加した組成で形成してもよく、シリカを除い
て形成してもよい。しかし、一次コイルが二次コイルの
内周側に配置される構成では、少なくとも二次スプール
の樹脂基材にガラス繊維、ゴム成分およびシリカを添加
して二次スプールを形成し、一次スプールは二次スプー
ルと同じシリカを添加した組成で形成してもよく、シリ
カを除いて形成してもよい。つまり、両コイルの配置に
関わらず、一次コイルと二次コイルとの間に配置される
スプールは、樹脂基材にガラス繊維、ゴム成分およびシ
リカを添加して形成されることが望ましい。さらに、点
火コイル内の部材の配置および電気的特性に応じ、一次
スプールおよび二次スプールの少なくともいずれか一方
が、樹脂基材にガラス繊維、ゴム成分およびシリカを添
加して形成されていればよい。

【００３１】また上記実施例では、一次コイルの線材に
ＰＥＴ、シリコン、ろう等をコーティングし分離部材と
したが、一次スプールにＰＥＴで形成した薄膜フィルム
を巻き、分離部材としてもよい。また、分離部材を形成
しなくてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による点火コイルを示す断面
図である。

【図２】本実施例における一次コイルと一次スプールと
剥離を示す模式的断面図である。

【図３】本実施例の変形例による点火コイルを示す断面
図である。

【符号の説明】

１０ 点火コイル １５ 中心コア（コア） １６、１７ 永久磁石 ２０ 二次スプール ２１ 二次コイル ２３ 一次スプール ２４ 一次コイル ２６ エポキシ樹脂（樹脂絶縁材） ５０ 樹脂基材 ５１ ガラス繊維 ６０ 巻線 ６１ 線材 ６２ 分離部材 ７０ 空隙 ７１ 放電 ７２ 侵食 ８０ 中心コア（コア） ８１ 二次スプール ８２ 一次スプール

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大須賀 一豊 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 (72)発明者 岡 秀樹 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 (72)発明者 若林 宏之 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 Ｆターム(参考） 3G019 CA08 KA23 KC04 KC06 5E044 BA03 BB01 BC01 BC02

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の点火装置に印加する高電圧を
   発生する点火コイルであって、 棒状のコアと、 前記コアの外周に前記コアとほぼ同心円上に配設されて
   いる一次スプールおよび二次スプールと、 前記一次スプールに巻回されている一次コイル、および
   前記二次スプールに巻回されている二次コイルと、 前記点火コイル内に充填されている樹脂絶縁材とを備
   え、 前記両スプールの少なくともいずれか一方のスプール
   は、樹脂基材にガラス繊維およびシリカを添加して形成
   されていることを特徴とする点火コイル。
2. 【請求項２】 前記両スプールのうち前記一次コイルと
   前記二次コイルとの間に位置するスプールは、樹脂基材
   にガラス繊維およびシリカを添加して形成されているこ
   とを特徴とする請求項１記載の点火コイル。
3. 【請求項３】 樹脂基材にガラス繊維およびシリカを添
   加して形成されている一方のスプールと、このスプール
   に巻回されている一方のコイルとの間に介在し、前記一
   方のスプールを含む前記点火コイルの内周側と前記一方
   のコイルを含む前記点火コイルの外周側とを別々に膨張
   および収縮可能にする分離部材を備えることを特徴とす
   る請求項１または２記載の点火コイル。
4. 【請求項４】 前記分離部材は前記一方のコイルの線材
   自身の外周に塗布されているコーティング層であること
   を特徴とする請求項３記載の点火コイル。
5. 【請求項５】 樹脂基材にガラス繊維およびシリカを添
   加して形成されているスプールにゴム成分を添加してい
   ることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項記載
   の点火コイル。
6. 【請求項６】 前記樹脂基材はＰＢＴであることを特徴
   とする請求項１から５のいずれか一項記載の点火コイ
   ル。