JP2008277538A - 点火コイル - Google Patents

Abstract

【課題】コイル組立体のコイル対とその中心空間に挿入されるコアとの隙間を一定に保ち、応力による歪をなくし、注型材が固化した絶縁樹脂にクラックが発生しない高強度の点火コイルを提供する。
【解決手段】同心円状に配置された一次コイル１９と、二次コイル２７とを有するコイル対の中心空間に磁路を形成するコア１８のセンターコア１８ａを嵌挿したコイル組立体をコイルケース内に収納し、各構成部材相互間に絶縁樹脂を充填した点火コイルにおいて、センターコア１８ａの表面に、コイル対の中心空間を形成する一次コイルボビン１１の内壁面に対するセンターコア１８ａ表面の位置決めを行うガイドリブとしての複数の突起４０を設ける。
【選択図】図４

Description

本発明は、点火コイルに関し、特に、一般的な内燃機関の点火コイル及びエンジンのプラグホールに直接装着される点火コイルに関する。

自動車エンジンをはじめとする内燃機関においては、例えば燃料であるガソリンを燃焼させる起爆装置として点火コイル及び点火プラグが適用される。

点火コイルの構成部材としてのコアは、通常、一次コイル又は二次コイルが巻装されたコイルボビンの中心空間に挿入するように配置されており、その耐食性を向上させるために、例えばモールド樹脂を用いてインサート成形されたものが主流となっている。

このようなコアを備えた点火コイルに関する従来技術の文献として、例えば、特許文献１及び特許文献２が挙げられる。

図６は、従来の点火コイルにおける二次スプールと、中心コアの周囲に配置される緩衝部材との関係を示す縦断面図である。

図６において、コイル対のコイルを支持する二次スプール６１の例えば高圧側の内面に、この二次スプール６１に対して間隙を隔てて緩衝部材６２を同心円状に位置決めする位置決め手段６３としての突起が設けられている。また、緩衝部材６２の低圧側外面には、この緩衝部材６２に対して隙間を隔てて二次スプール６１を同心状に位置決めする低圧側の位置決め手段６４としての突起が設けられている。
特開平１１−１４４９８６号公報 実開昭５９−８９５１９号公報

しかしながら、上記従来技術においては、緩衝部材６２と二次スプール６１との間の隙間を必ずしも一定に保つことができず、緩衝部材６２又は緩衝部材６２内に挿入される中心コアとコイル対のコイルを支持する二次スプール６１との間に注入された絶縁樹脂に働く応力が一定とならない場合があり、歪みに起因して絶縁樹脂にクラックが生じる虞がある。

本発明の目的は、コイル組立体のコイル対とその中心空間に挿入されるコアとの隙間を一定に保ち、充填されて固化した絶縁樹脂において応力による歪をなくし、該絶縁樹脂にクラックが発生し難い高強度の点火コイルを提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１記載の点火コイルは、同心円状に配置された一次コイルと、二次コイルとを有するコイル対の中心空間に磁路を形成するコアを挿入したコイル組立体をコイルケース内に収納し、各構成部材相互間に絶縁樹脂を充填した点火コイルにおいて、前記コアの表面に、前記コイル対の中心空間を形成するコイル支持部材の内壁面に対する前記コア表面の位置決めを行うガイドリブを設けたことを特徴とする。

請求項２記載の点火コイルは、請求項１記載の点火コイルにおいて、前記ガイドリブは、前記コアの前記コイル支持部材の内壁面に対向する表面に形成された複数の突起であることを特徴とする。

請求項３記載の点火コイルは、請求項２記載の点火コイルにおいて、前記突起は、前記コアを被覆するモールド樹脂で一体成形されたものであることを特徴とする。

請求項４記載の点火コイルは、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の点火コイルにおいて、前記ガイドリブは、前記コアの前記コイル支持部材の内壁面に対向する表面に均等に配置されていることを特徴とする。

請求項５記載の点火コイルは、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の点火コイルにおいて、前記コアは、センターコアとサイドコアとを備えた閉磁路を形成するコアであり、前記センターコアが前記コイル対の中心空間に嵌挿されており、前記センターコアの表面に前記ガイドリブが形成されていることを特徴とする。

請求項６記載の点火コイルは、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の点火コイルにおいて、前記コアは、複数のコア部材の組み合わせからなる組立体であることを特徴とする。

請求項１記載の点火コイルによれば、コアの表面に、コイル組立体の中心空間を形成するコイル支持部材の内壁面に対するコア表面の位置決めを行うガイドリブを設けたので、コア表面とコイル支持部材の内壁面との間隔を一定に保つことができ、これによって、充填されて固化した絶縁樹脂に発生する応力の不均衡を低減してクラックの発生を防止することができる。

請求項２記載の点火コイルによれば、コア表面に形成されるガイドリブを複数の突起としたので、上記発明の効果に加え、絶縁樹脂に発生する応力の不均衡をより少なくしてクラックの発生をより確実に防止することができる。

請求項３記載の点火コイルによれば、ガイドリブとしての突起を、コアを被覆するモールド樹脂で一体成形したので、上記発明の効果に加え、別途突起形成工程が不要となり、製造工程を簡素化することができる。

請求項４記載の点火コイルによれば、ガイドリブをコア表面に均等に配置したので、上記発明の効果に加え、絶縁樹脂に発生する応力の不均衡をなくしてクラックの発生をさらに確実に防止することができる。

請求項５記載の点火コイルによれば、表面にガイドリブが設けられたコアのセンターコアをコイル対の中心空間に嵌挿させたので、センターコア部分の表面とコイル支持部材の内壁面との位置決めが正確になり、センターコア表面と絶縁樹脂との界面に発生する応力を低減してクラックの発生を防止することができる。

請求項６記載の点火コイルによれば、コアを複数のコア部材の組立体としたので、上記発明の効果に加え、点火コイル全体の組み立てが容易となる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る内燃機関用の点火コイルの組立図である。

図１において、この点火コイルは、二つの二次出力端子を有するデュアル（DUAL）点火方式の点火コイルであって、コイルケースとしてのハウジング１と、このハウジング１内に嵌挿されるコイル組立体１０とから主として構成されている。

コイル組立体１０は、一次コイル（図示省略）が巻装された略円筒状の一次コイルボビン１１と、二次コイル（図示省略）が巻装され、一次コイルボビン１１よりも径が大きい略円筒状の二次コイルボビン１２とを備えており、二次コイルが巻装された二次コイルボビン１２は一次コイルが巻装された一次コイルボビン１１の外側に同心円状に配置される。これによって一次コイルと二次コイルは同心円状に配置されたコイル対を形成する。

一次コイルボビン１１の一端には、一次端子１３及び１４が圧入されており、一次コイルの巻き始め端及び巻き終わり端はそれぞれ一次端子１３及び１４にフュージング等で接続されている。一次端子１３及び１４は、コネクタ１５にその一端から挿入されており、コネクタ１５は二次コイルボビン１２の所定位置に固定される。

一次コイルと二次コイルが同心円状に配置されたコイル対の中心軸に沿う一次コイルボビン１１の中心空間には、磁路を形成するコア１８のセンターコア部分が嵌挿され、これによって、一次コイルと、二次コイルと、コア１８とから主としてなるコイル組立体１０が構成されている。

図２は、図１のコイル組立体の結線図である。

図２において、一次コイル１９の巻き始め端である一次端子１３は、コネクタ１５を介して一次コイルの導通を制御する制御回路（図示省略）に接続される。また、コネクタ１５に固定されたダイオード１６（図１参照）のカソードは、一次コイルの巻き終わり端である一次端子１４と接続されると共に、コネクタ１５を介して図示省略したバッテリの＋（プラス）側に接続される。一方、ダイオード１６のアノードは、例えばＬ字形に形成され、このＬ字形部分で二次コイルボビン１２の二次コイルの中点としての中間タップ１７に接続されている。二次コイルボビン１２に巻装された二次コイル２７ａ及び２７ｂの外側端はそれぞれ二次出力端子２２及び２３に接続されている。

コイルケースとしてのハウジング１の上部開口端には、図１に示したように、上述のコネクタ１５が嵌合される切欠部２が設けられており、切欠部２とはハウジング１の中心軸を挟んで対向する位置に、二次出力の取出端であるＨ／Ｔタワー４が嵌合される切欠部３が設けられている。また、ハウジング１の外表面には、点火コイルをエンジンブロックに固定するための取付フランジ５が設けられている。

このような構成のコイル組立体１０とハウジング１において、ハウジング１の切欠部３にＨ／Ｔタワー４を嵌合したのち、コイル組立体１０をハウジング１に嵌挿して切欠部２にコイル組立体１０のコネクタ１５を嵌合させると共に、Ｈ／Ｔタワー４に一方の二次出力端子２３を接合させ、もう一つの二次出力端子２２用のコネクタとしてハウジング１の一端（図１中、下方端）に、スプリング６を内装したプラグキャップ７を嵌合させ、さらに、各構成部材相互間に絶縁樹脂を充填することによって点火コイルが形成される。

以下、点火コイルにおけるコイル組立体１０の構成部材であるコア１８について詳細に説明する。図３は、コイル組立体の構成部材としてのコア１８の斜視図である。

図３において、このコア１８は、略コの字状の二つのコア部材１８１及び１８２からなり、コア部材１８１及び１８２を組み合わせることによって、例えば正面図上長方形の閉磁路を形成する。

コア部材１８１と１８２との一の接合部は、接合方向、すなわち、図３において上下方向に対して所定角度、例えば１０〜２０度で傾斜する傾斜接合部となっている。すなわち、コア部材１８１及び１８２はそれぞれ傾斜接合面１８１ａ及び１８２ａを備えている。傾斜接合面１８１ａと１８２ａとの間には、板状の永久磁石（マグネット）２０が介在される。これによって、コア１８を通る磁束に逆バイアスがかかり、出力が増大する。

上記一の接合部以外の接合部は、例えば凹凸面が嵌合する接合面となっており、コア部材１８１は、例えば凸状の接合面１８１ｂを有し、コア部材１８２は、例えば凹状の接合面１８２ｂを有している。

コア部材１８１及び１８２は、それぞれ上記接合面以外の部分、より詳しくは、上記各接合面とコア部材１８１の上端部平面以外の表面がモールド樹脂によって被覆されている。モールド樹脂としては、例えば絶縁性のエポキシ樹脂が用いられる。

コア部材１８１及び１８２における傾斜接合面１８１ａ及び１８２ａの周囲のモールド樹脂は、各傾斜接合面から部分的に所定高さ、すなわちマグネット２０の厚さに相当する高さ、例えば０．５〜２．０ｍｍ程度突出しており、コア部材１８１及び１８２を相互に組み合わせた時、突出したモールド樹脂被膜が傾斜接合面の全周を覆い、傾斜接合面１８１ａ及び１８２ａと突出したモールド樹脂被膜とで囲まれたマグネット２０の収容空間が形成される。

図４は、本発明の特徴部分を示す図であって、コア１８をコイル対の中心空間に嵌挿したコイル組立体の説明図である。なお、図４において、コイル対は断面図として示したが、コア１８は便宜上、正面図として示されている。

図４において、一次コイルボビン１１に一次コイル１９が巻装されており、二次コイルボビン１２に二次コイル２７が巻装されている。二次コイルボビン１２の径は、一次コイルボビン１１の径よりも大きく、二次コイルボビン１２は一次コイルボビン１１の外側に同心円状に配置されている。一次コイル１９と二次コイル２７とは同心円状に配置されたコイル対を形成している。

コア１８は、コア部材１８１と１８２との組み合わせからなる組立体である。コア部材１８１の傾斜接合面１８１ａと、コア部材１８２の傾斜接合面１８２ａとの間にマグネット２０を介在させ、且つコア部材１８１の凸状の接合面１８１ｂと、コア部材１８２の凹状の接合面１８２ｂとを接合することによって（図３参照）、閉磁路を形成するコア１８が形成されている。

コイル対の中心空間、すなわち、コイル対のコイル支持部材としての一次コイルボビン１１の中心空間にコア１８の一部であるセンターコア１８ａが嵌挿されており、センターコア１８ａと平行なサイドコア１８ｂは、コイル対の構成部材としての二次コイルボビン１２の外表面に沿って配置されている。コア１８をコア部材１８１と１８２との組立体としたので、コア１８の一部を、コイル組立体の中心空間に嵌挿する際の組み立てが容易となる。

コア１８のセンターコア１８ａ表面には、一次コイルボビン１１の内壁面に対するセンターコア１８ａの表面を位置決めするガイドリブとしての突起４０が、例えばその長さ方向及び外周方向に沿って等間隔に設けられている。突起４０はそれぞれ同じ高さであり、例えばセンターコア１８ａの表面から０．０５〜０．６ｍｍ突出しており、その先端部はそれぞれ一次コイルボビン１１の内壁面に当接している。これによって、一次コイルボビン１１の内壁面とセンターコア１８ａの表面との間の隙間が均等になり、且つ一次コイルボビン１１の内壁面に対してセンターコア１８ａの表面が正確に位置決めされる。

コア部材１８１及び１８２は、通常モールド樹脂によって被覆されており、ガイドリブとしての突起４０は、樹脂のモールド工程において同時に成形することができる。

本実施の形態に係る点火コイルにおいて、コア１８を形成するコア部材１８１及び１８２をモールド樹脂で被覆する際にモールド樹脂被膜に形成されるピン跡に、さらに絶縁樹脂を充填してその表面の凹凸を緩和している。

コア部材をインサート成形する場合、すなわちコア部材にモールド樹脂を被覆する際、その表面に、コア部材を金型内に保持する保持ピン跡が凹状部として残り、この凹状部に起因して点火コイルの注型材が固化した絶縁樹脂にクラックが発生する場合がある。従って、本実施の形態では、このような問題を解消するため、コア部材を一旦モールド樹脂で被覆した後、被覆時に形成されたピン跡をなくすために、例えば２度成形を行い、表面の凹部を絶縁樹脂で塞ぎ、これによってクラックの発生を防止している。

本実施の形態に係る点火コイルおいて、閉磁路を形成するコア１８の一端は、弾性部材で被覆されている。

コア１８の一端、例えばハウジング１にコイル組立体１０を嵌挿した際、ハウジング１の開口端側に位置するコア１８の端部はインサート成形の関係上、磁性材が露出している。このような磁性材露出部分を、例えばコア１８に方向性珪素鋼板を適用して、そのまま注型材を充填すると、注型材が硬化後に方向性珪素鋼板のＣ端１８ｃ（図４参照）を強固に抑え込んでしまうため、磁歪の影響を無視できず、所定の二次出力が得られないという問題がある。そこで、本実施の形態においては、コア１８のＤ端１８ｄ（図４参照）はインサート成形の絶縁樹脂で被覆し、上述した磁性材露出端（Ｃ端）１８ｃを弾性部材によって被覆している。

この場合、例えばコア１８の端面の周囲を被覆するモールド樹脂を磁性材露出端面から所定高さ、例えば弾性部材の厚さである１〜２ｍｍ程度高くして磁性材露出面を囲むように周壁を形成し、コア端面が凹部の底面となるように構成することが好ましい。そして、モールド樹脂で囲まれた凹部空間内に弾性部材を配置し、この弾性部材がモールド樹脂に熱加締される。

弾性部材としては、例えばシリコンゴムの発泡スポンジが好適に適用される。この場合、弾性部材としての発泡スポンジには、その厚さ方向貫通する貫通孔を設けておくことが好ましい。これによって、注型材の充填時に、ボイドや注型材をスムーズに通すことができる。

本実施の形態に係る点火コイルにおいて、一次コイルの巻幅方向（一次コイルボビン１１の長さ方向）の中心点は、この一次コイルに対向する二次コイルの巻幅方向（二次コイルボビン１２の長さ方向）の中心点よりも、ハイテンションコード及びＨ／Ｔタワー４を介して一の点火プラグに接続される二次出力端子２３を有する二次コイル２７ｂ側に所定幅だけずらして配置されている。

本実施の形態に係る点火コイルは、上述したように、二次出力端子（２２、２３）を二つ備えたデュアル点火方式のコイルであり、一のシリンダ内に２個の点火プラグを有するエンジンに適用される。二次出力端子の一方（２２）は一の点火プラグに直結され、他方（２３）はハイテンションコードを介してもう一つの点火プラグに接続される。ここで、ハイテンションコードを介して点火プラグに接続される二次出力端子２３側の浮遊容量は、点火プラグに直結される二次出力端子２２側の浮遊容量よりも大きくなる。

一般に、浮遊容量の大きい出力端子からの出力電圧は、浮遊容量の小さい出力端子からの出力電圧に比べて低下する。従って、本実施の形態においては、かかる問題を解消するため、一次コイルの巻幅方向の中心点を、二次コイルの巻幅方向の中心点よりも浮遊容量の大きい二次出力端子２３を有する二次コイル２７ｂ側に所定幅、例えば１．５〜３．０ｍｍだけずらし、これによって浮遊容量の大きい二次出力端子２３側における一次コイルと二次コイルの結合係数Ｋを大きくして浮遊容量の増大に起因する二次出力の低下を補い、二つの二次出力端子２２、２３から出力される電圧をバランスさせている。

本実施の形態に係る点火コイルおいて、コイル組立体の構成部材である二次コイルボビンの外表面には、コイル組立体１０をハウジング１の内壁面に対して位置決めする複数のリブが形成されている。

図５は、コイル組立体の構成部材である二次コイルボビン１２の平面図である。

図５において、二次コイルボビン１２は、例えば、変性ＰＰＯ（ポリフェニレンオキサイド）樹脂からなる円筒状の二次コイルボビン本体２１と、その長さ方向の両端部にそれぞれ設けられた第１の二次出力端子２２及び第２の二次出力端子２３とから主として構成されている。

二次コイルボビン本体２１の外表面は、コイルが巻装される巻線領域２４となっており、巻線領域２４のほぼ中央には、上述の中間タップ１７が設けられており、この中間タップ１７によって巻線領域２４が第１巻線領域２４ａと第２巻線領域２４ｂとに分かれている。巻線領域２４ａ及び２４ｂは、それぞれ外周面の法線方向に沿って延設された複数の仕切板２６によって、例えば等間隔に仕切られている。

第１巻線領域２４ａと第２巻線領域２４ｂには、中間タップ１７を境にしてそれぞれコイルが逆方向に巻装され（逆巻きされ）ており、互いに逆方向に巻かれた二つの二次コイル２７ａ及び２７ｂが形成される。

二次コイル２７ａ及び２７ｂのコイルボビンの長さ方向中央部側の端部はそれぞれ中間タップ１７の中点に接続されている。一方、第１の二次コイル２７ａの他端は第１の二次出力端子２２に、第２の二次コイル２７ｂの他端は第２の二次出力端子２３に接続されている。二つの二次出力端子２２及び２３は、コイル組立体１０がハウジング１に嵌挿されることによって、ハウジング１の二次高圧ターミナル（Ｈ／Ｔタワー４やプラグキャップ７に接続される端子）と接続し、これによって、高圧出力が外部に取り出される。

巻線領域２４ａ及び２４ｂを等間隔に仕切る複数の仕切板２６のうち任意の仕切板（図５中４枚）、例えば、第１巻線領域２４ａ及び第２巻線領域２４ｂにおける中間タップ１７から２枚目の仕切板及び最も外側に配置された仕切板は、その外周部に複数の位置決め用のガイドリブとなるべき突出部（図示省略）が設けられたリブ付き仕切板２６ａとなっている。なお、ハウジング１を挟んで取付フランジ５に対向する二次コイルボビン１２の表面には、注型材が固形化した絶縁樹脂とガイドリブとが接合することによる歪みを抑制するために、ガイドリブが設けられていない制限エリアが形成されている。

コイル組立体１０をハウジング１内に嵌挿し、構成部材相互間に絶縁樹脂を注入、充填した点火コイルは、エンジンブロックの所定位置に固定され、一方の二次出力端子２２はエンジンのプラグホールに装着され、ハウジング１の例えば下端に取り付けられたプラグキャップ７に嵌合される一の点火プラグと直結される。また、他方の二次出力端子２３はハイテンションコードを介して同一シリンダ内に配置された他方の点火プラグと接続され、それぞれ二次出力電圧を出力してエンジンの発火源として作用する。

本実施の形態によれば、コア１８のセンターコア１８ａの表面に、一次コイルボビン１１の内壁面に対するセンターコア１８ａ表面の位置決めを行う同一高さの突起４０を、例えばその長さ方向及び外周方向に沿って等間隔に配置したので、一次コイルボビン１１の内壁面に対するセンターコア１８ａ表面の位置決めを正確に行うことができ、これによって、一次コイルボビン１１の内壁面とセンターコア１８ａ表面との間に注入される絶縁樹脂の厚さが均等になり、絶縁樹脂に作用する応力の歪みをなくしてクラックの発生を防止することができる。

本実施の形態において、ガイドリブとしての突起４０は、コア部材１８１、１８２をモールド樹脂で被覆する際、モールド樹脂被膜と一体成型することが好ましい。これによって、成形性が向上し、別途突起成形工程を設ける必要がなくなる。

本実施の形態においては、二つの二次出力端子を有するデュアル点火方式の点火コイルについて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、二次出力端子が一つの点火コイル、その他の点火コイルに適用することもできる。

本発明の実施の形態に係る内燃機関用の点火コイルの組立図である。 図１のコイル組立体の結線図である。 コイル組立体の構成部材としてのコアの斜視図である。 コアをコイル対の中心空間に嵌挿したコイル組立体の説明図である。 コイル組立体の構成部材である二次コイルボビンの平面図である。 従来の点火コイルにおける二次スプールと、中心コアの周囲に配置される緩衝部材との関係を示す縦断面図である。

符号の説明

１ ハウジング（コイルケース）
２ 切欠部
３ 切欠部
４ Ｈ／Ｔタワー
５ 取付フランジ
６ スプリング
７ プラグキャップ
１０ コイル組立体
１１ 一次コイルボビン
１２ 二次コイルボビン
１３ 一次端子
１４ 一次端子
１５ コネクタ
１６ ダイオード
１７ 中間タップ
１８ コア
１８ａ センターコア
１８ｂ サイドコア
１８ｃ Ｃ端
１８ｄ Ｄ端
１８１ コア部材
１８１ａ 傾斜接合面
１８１ｂ 凸状接合面
１８２ コア部材
１８２ａ 傾斜接合面
１８２ｂ 凹状接合面
１９ 一次コイル
２０ マグネット
２１ 二次コイルボビン本体
２２ 二次出力端子
２３ 二次出力端子
２４ 巻線領域
２４ａ 第１巻線領域
２４ｂ 第２巻線領域
２６ 仕切板
２６ａ リブ付き仕切板
２７ 二次コイル
２７ａ 二次コイル
２７ｂ 二次コイル
４０ 突起
６１ 二次スプール
６２ 緩衝部材
６３ 位置決め手段
６４ 位置決め手段

Claims (6)

1. 同心円状に配置された一次コイルと、二次コイルとを有するコイル対の中心空間に磁路を形成するコアを嵌挿したコイル組立体をコイルケース内に収納し、各構成部材相互間に絶縁樹脂を充填した点火コイルにおいて、
   前記コアの表面に、前記コイル対の中心空間を形成するコイル支持部材の内壁面に対する前記コア表面の位置決めを行うガイドリブを設けたことを特徴とする点火コイル。
2. 前記ガイドリブは、前記コアの前記コイル支持部材の内壁面に対向する表面に形成された複数の突起であることを特徴とする請求項１記載の点火コイル。
3. 前記突起は、前記コアを被覆するモールド樹脂で一体成形されたものであることを特徴とする請求項２記載の点火コイル。
4. 前記ガイドリブは、前記コアの前記コイル支持部材の内壁面に対向する表面に均等に配置されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の点火コイル。
5. 前記コアは、センターコアとサイドコアとを備えた閉磁路を形成するコアであり、前記センターコアが前記コイル対の前記中心空間に嵌挿されており、前記センターコアの表面に前記ガイドリブが形成されていることを特徴とする請求項1乃至４のいずれか１項に記載の点火コイル。
6. 前記コアは、複数のコア部材の組み合わせからなる組立体であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の点火コイル。