JP2005183995A - オットーエンジンに用いられる点火コイルおよび該点火コイルを製造するための方法 - Google Patents

Abstract

【課題】封止コンパウンド中での鉄芯の均一な埋込みおよび鉄芯の、二次巻線に対して相対的に中心の位置調整を保証し、かつ製作技術的に容易に製造され得るようなスティック型点火コイルを提供する。
【解決手段】コイルコア１２と、該コイルコアに巻き付けられた、第１の線材コイル１６の巻成層１４と、該第１の線材コイルの上に巻き付けられた、第２の線材コイル２０の巻成層１８とが設けられており、コイルコア１２と第１の線材コイル１６との間に埋込み材料２２が配置されており、該埋込み材料が第１の線材コイル１６の内側に被着されており、コイルコア１２が、埋込み材料２２を備えた第１の線材コイル１６内に導入されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、オットーエンジンに用いられる点火コイルであって、コイルコアと、該コイルコアに巻き付けられた、第１の線材コイルの少なくとも１つの巻成層と、該第１の線材コイルに巻き付けられた、第２の線材コイルの少なくとも１つの巻成層とが設けられており、コイルコアと第１の線材コイルとの間に埋込み材料が配置されている形式のものに関する。

さらに本発明は、オットーエンジンに用いられる点火コイルを製造するための方法に関する。

点火コイルはエネルギを伝送する高電圧源であり、オットーエンジンにおいては点火プラグを制御するために働く。点火プラグはエンジンの燃焼室内の燃料混合物に点火し、こうしてピストンの運動を導入し、ひいてはクランクシャフトの運動を導入する。

点火コイルは原理的には、互いに異なる巻数の２つの巻線から成っている。両巻線は鉄芯またはこれに類するコイルコアによりアシストされて磁気的に互いにカップリングされている。この場合、巻数の小さい方の巻線は「一次巻線」と呼ばれ、巻数の大きい方の巻線は「二次巻線」と呼ばれる。一次巻線は励磁巻線として働き、そして自動車バッテリからエネルギを受け取る。この場合、一次巻線は電子式のスイッチを介してエンジン制御装置から制御される。

次いで、二次巻線では一次回路における意図的な中断によって高電圧が発生させられ、この高電圧は点火プラグに伝送され、そして点火プラグで火花を発生させる。

一次巻線および二次巻線は一般に互いに同心的に重なり合って配置されており、この場合、一次巻線は外側に位置し、二次巻線は内側に位置していてよい。両巻線は個々の巻成層の間に、相応する絶縁層を備えた多層式にサンドイッチ巻線（Kammerwicklung）としても、斜向層巻線（Schraeglageneicklung）またはバックステップ巻線（Pilgerschrittwicklung）としても形成されていてよい。

点火コイルの特別な構成としてスティック型点火コイルが挙げられる。このスティック型点火コイルはエンジン内に設けられた小幅の切欠き内部に配置された点火プラグに対して直接に接触している。この理由から、スティック型点火コイルは、たとえば２４ｍｍよりも小さな比較的小さい外径を有している。さらに、スティック型点火コイルは、約−４０℃〜１６０℃の温度範囲において信頼性良く機能し、かつ典型的には約３０ｋVの電圧値を発生させることが望ましい。このような規定に応えるために、使用されるべき材料には高い要求が課せられている。

通常、鉄芯は絶縁目的のために埋め込まれている。この場合、熱収縮性の熱可塑性樹脂から成る熱収縮チューブが慣用の形式で鉄芯に被せられて、熱作用によってしばり嵌めされる。付加的に樹脂も使用され、この樹脂は点火コイル内部での別の絶縁のためにも使用される。

しかし、このような公知の埋込み形式においては、使用される材料の熱膨張率差または樹脂内での熱収縮チューブと鉄芯との間のずれによって、機械的な応力、つまり歪みが生ぜしめられるという不都合がある。このような機械的な歪みに基づき、しばしばプラスチックが過剰負荷されて、破壊を招くか、または樹脂内部に亀裂が形成されてしまうことになる。この亀裂は初期のうちは極めて微細であるに過ぎず、コイルの機能にとって問題となることはないが、材料疲労および熱交番負荷に基づいて亀裂は隣接した二次コイルにまで拡がる恐れがある。このことは望ましくない部分的な放電および放電による材料浸食を促進するか、またはそれどころか短絡の発生を促進する。

埋込みギャップが極めて小幅であって、たとえば０．５ｍｍよりも小さな幅しか有していないので、公差に基づき埋込み部の均一な形成が困難となる。埋込み部内部に鉄芯を中心に位置調整することが確実に行われないと、使用される充填される封止コンパウンドの厚さや、充填材の均質性に変動が生ぜしめられる。その結果、材料特性は鉄芯もしくは二次コイルの全延在方向にわたって同一ではなくなる。その結果、互いに異なる熱負荷および機械的負荷の範囲が生じるので、亀裂形成の危険が促進される。さらに、小幅の埋込みギャップ内への、充填される封止コンパウンドの均一な導入を実施することもしばしば困難となる。その場合には、コイルの機能にとって不都合となる恐れのある、望ましくない空隙形成または気泡形成が容易に生じる。

本発明の課題は、封止コンパウンド中での鉄芯の均一な埋込みおよび鉄芯の、二次巻線に対して相対的に中心の位置調整を保証し、かつ製作技術的に容易に製造され得るような、オットーエンジンに用いられるスティック型点火コイルを提供することである。

さらに本発明の課題は、このようなスティック型点火コイルを製造するために適した、容易に実施され得る方法を提供することである。

上記課題を解決するために本発明の点火コイルの構成では、冒頭で述べた形式の点火コイルにおいて、埋込み材料が第１の線材コイルの内側に被着されており、コイルコアが、埋込み材料を備えた第１の線材コイル内に導入されているようにした。

さらに上記課題を解決するために本発明の方法では、以下の方法ステップ：
−第１の線材コイルの内側に埋込み材料を被着させ；
−少なくとも１つの巻成層を備えた第１の線材コイルを巻き付け；
−埋込み材料を備えた第１の線材コイル内にコイルコアを導入し；
−第１の線材コイルの周囲に、少なくとも１つの巻成層を備えた第２の線材コイルを巻き付け；
−コイルコアと第１の線材コイルと第２の線材コイルとから成るアッセンブリに電気的なコンタクティング部を取り付ける；
を実施するようにした。

本発明によれば、埋込み材料は第１の線材コイルの内面に被着されており、コイルコアは埋込み材料を備えた第１の線材コイル内に導入されている。この手段を用いて、第１の線材コイルに対して相対的なコイルコアの中心位置調整が保証されている。なぜならば、第１の線材コイルの内側に埋込み材料を均一に被着させることができるからである。

亀裂形成に対する特に高い抵抗性を達成するためには、埋込み材料がシリコーン材料またはこれに類するエラストマ、たとえば熱可塑性のエラストマを有していてよい。このような材料は第１の線材コイルにおける良好な被着能力をも保証する。

埋込み材料が液体の状態で第１の線材コイルの内面に被着され得ることにより、生産における点火コイルの特に容易な製造可能性が達成される。

特に有利な構成では、埋込み材料が第１の線材コイルの内面に射出塗布されていてよい。この場合、「インジェクションモールド法」と呼ばれる低圧法または高圧法が使用される。これによって、空隙または気泡の発生なしに一貫した電気的な絶縁が確保される。

請求項２〜請求項４には、本発明による点火コイルの有利な構成が記載されており、請求項６以下には、本発明による方法の有利な実施態様が記載されている。

以下に、本発明を実施するための最良の形態を図面につき詳しく説明する。

図１には、オットーエンジンに用いられる本発明による点火コイル１０の構造が、側方から見た概略的な断面図で示されている。たとえば薄板積層状の鉄芯として形成されているコイルコア１２の周囲には、二次コイル１６の巻成層１４が巻き付けられている。択一的に、二次コイル１６は上下に巻き付けられた多数の巻成層を有していてもよい。これらの巻成層はサンドイッチ巻線（Kammerwicklung）または斜向層巻線（Schraeglageneicklung）として形成されていてよい。

コイルコア１２と二次コイル１６との間には、埋込み材料２２が配置されている。シリコーン材料またはこれに類するエラストマ、特に熱可塑性のエラストマを有する埋込み材料２２は、第１の線材コイルである二次コイル１６の内側に被着されている。このような絶縁材料は液体の状態で処理され得るので、埋込み材料２２はコイルコア１２が取り除かれた状態で第１の線材巻線である二次コイル１６の内面に射出塗布（aufspritzen）され得る。この場合、いわゆる「インジェクションモールド法（Injection-Mold-Verfahren）」が使用される。埋込み材料２２は硬化し、そしてコイルコア１２のための弾性的な埋込み部を形成する。コイルコア１２は埋込み材料２２を備えた二次コイル１６内に導入される。

二次コイル１６の周囲には、一次コイル２０の巻成層１８が巻き付けられている。一次コイル２０も多数の巻成層を有していてよい。一次コイル２０と二次コイル１６との間には、絶縁樹脂、たとえばエポキシ樹脂２６が導入されている。このエポキシ樹脂２６は適当な方法によって硬化させられる。

コイルコア１２と二次コイル１６と一次コイル２０とから成るコイルアッセンブリ全体は、１つのスティック状のハウジング２４内に挿入されている。一次コイル２０とハウジング２４の内壁との間にも、絶縁材料２８が導入されている。図１に示したように、必要となる電気的なコンタクティング部３０も取り付けられている。

図２には、オットーエンジンに用いられるスティック型点火コイル１０の一部が、側方から見た概略的な断面図で示されている。特に図２からは、内壁にエラストマから成る薄い被覆体の形の埋込み材料２２を備えた二次コイル１６内にコイルコア１２をどのようにして導入することができるのかが明らかとなる。

製造方法の択一的な実施態様（図示しない）では、埋込み材料を備えた二次コイルが、コイルコアの挿入時に既に、二次コイル上に巻き付けられた一次コイルを備えていてよい。

鉄芯は基本的には種々異なる製造方法を用いてエラストマ内に埋め込むことができる。この場合、液状の材料も、固形の、たとえば管状の材料封入物も使用され得る。

鉄芯は付加的に別のエレメント、たとえば一方または両方の端面に装着された磁石または付加的な軸方向の緩衝エレメントまたはカバーディスクと共に前組付けされていてよい。

スティック型点火コイルの構造を示す概略的な側方断面図である。

スティック型点火コイルの一部を示す概略的な側方断面図である。

符号の説明

１０ 点火コイル
１２ コイルコア
１４ 巻成層
１６ 二次コイル
１８ 巻成層
２０ 一次コイル
２２ 埋込み材料
２４ ハウジング
２６ エポキシ樹脂
２８ 絶縁材料
３０ コンタクティング部

Claims (14)

1. オットーエンジンに用いられる点火コイル（１０）であって、コイルコア（１２）と、該コイルコア（１２）に巻き付けられた、第１の線材コイル（１６）の少なくとも１つの巻成層（１４）と、該第１の線材コイル（１６）の上に配置された、第２の線材コイル（２０）の少なくとも１つの巻成層（１８）とが設けられており、コイルコア（１２）と第１の線材コイル（１６）との間に埋込み材料（２２）が配置されている形式のものにおいて、埋込み材料（２２）が第１の線材コイル（１６）の内側に被着されており、コイルコア（１２）が、埋込み材料（２２）を備えた第１の線材コイル（１６）内に導入されていることを特徴とする、オットーエンジンに用いられる点火コイル。
2. 埋込み材料（２２）がシリコーン材料またはこれに類するエラストマ、特に熱可塑性のエラストマを有している、請求項１記載の点火コイル。
3. 埋込み材料（２２）が液体の状態で被着可能である、請求項１または２記載の点火コイル。
4. 埋込み材料（２２）が射出塗布（インジェクションモールド）可能である、請求項１から３までのいずれか１項記載の点火コイル。
5. オットーエンジンに用いられる点火コイル（１０）を製造するための方法において、以下の方法ステップ：
   −第１の線材コイル（１６）の内側に埋込み材料（２２）を被着させ；
   −少なくとも１つの巻成層（１４）を備えた第１の線材コイル（１６）を巻き付け；
   −埋込み材料（２２）を備えた第１の線材コイル（１６）内にコイルコア（１２）を導入し；
   −第１の線材コイル（１６）の周囲に、少なくとも１つの巻成層（１８）を備えた第２の線材コイル（２０）を巻き付け；
   −コイルコア（１２）と第１の線材コイル（１６）と第２の線材コイル（２０）とから成るアッセンブリに電気的なコンタクティング部（３０）を取り付ける；
   を実施することを特徴とする、点火コイルを製造するための方法。
6. 電気的なコンタクティング部（３０）の取付け前または取付け時に、コイルコア（１２）と第１の線材コイル（１６）と第２の線材コイル（２０）とから成るアッセンブリをハウジング（２４）内に導入する、請求項５記載の方法。
7. 第１の線材コイル（１６）と第２の線材コイル（２０）との間に絶縁材料（２６）を導入する、請求項５または６記載の方法。
8. 第２の線材コイル（２０）とハウジング（２４）の内壁との間に絶縁材料（２８）を導入する、請求項５から７までのいずれか１項記載の方法。
9. 巻枠体としても形成されているハウジングに第２の線材コイルを装着する、請求項５または７記載の方法。
10. 第１の線材コイル（１６）の巻付けステップが、第１の線材コイル（１６）と第２の線材コイル（２０）との間の前記絶縁材料（２６）の施与を包含する、請求項７から９までのいずれか１項記載の方法。
11. 第２の線材コイル（２０）の巻付けステップが、第２の線材コイル（２０）とハウジング（２４）の内壁との間の前記絶縁材料（２８）の施与を包含する、請求項８から１０までのいずれか１項記載の方法。
12. 埋込み材料（２２）としてシリコーン材料またはこれに類するエラストマ、特に熱可塑性のエラストマを被着させる、請求項５から１１までのいずれか１項記載の方法。
13. 埋込み材料（２２）を液体の状態で被着させる、請求項５から１２までのいずれか１項記載の方法。
14. 埋込み材料（２２）を射出塗布（インジェクションモールド）する、請求項５から１３までのいずれか１項記載の方法。

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