JP2009135207A - 点火コイル - Google Patents

Abstract

【課題】スプリングの製造が容易であり、微小なコロナ放電の発生を効果的に抑制し、スパーク電圧の減少を効果的に抑制することができる点火コイルを提供すること。
【解決手段】点火コイル１は、一次コイル２１及び二次コイル２２をコイルケース４に収容してなるコイル部１１と、二次コイル２２における高電圧巻線端部をスパークプラグに導通させるためのジョイント部５とを連結してなる。点火コイル１は、ジョイント部５を、金属製のシリンダヘッドに設けたプラグホール内に配置し、コイル部１１を、プラグホールの開口部の近傍に配置するよう構成してある。ジョイント部５は、筒形状の樹脂からなるジョイントケース５１と、ジョイントケース５１内に配置したスプリング６とを有している。スプリング６は、鋼線６０を用いて構成してあり、その軸方向Ｌにおける中間部分６０２が、その軸方向Ｌにおける両端部分６０１に比べて細くなっている。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関において、スパークプラグにおける一対の電極間にスパークを発生させるために用いる点火コイルに関する。

エンジン等の内燃機関に用いる点火コイルにおいては、一次スプールに一次巻線を巻回して形成した一次コイルと、二次スプールに二次巻線を巻回して形成した二次コイルとを、径方向に重ねて同心円状に配置し、コイル部を形成している。また、コイル部には、二次コイルにおける高電圧巻線端部をスパークプラグに導通させるためのジョイント部を連結している。
特に、ジョイント部をエンジンのプラグホール内に配置し、コイル部をエンジンのプラグホールの外部に配置するタイプの点火コイルにおいては、ジョイント部の形成長さが長くなり、これを構成するスプリングも長くなる。

ジョイント部は、鉄又はアルミニウム等の金属からなるシリンダヘッドのプラグホール内に配置される。そして、スプリングは、二次コイルにおいて発生した高電圧のスパーク電圧が印加される。そのため、グラウンド電位に接続されたシリンダヘッドと、スプリングとの電位差は大きく、これらの間に微小なコロナ放電が発生するおそれがある。この場合には、スパークプラグにおける一対の電極間に発生させるスパーク電圧が減少してしまう。また、このスパーク電圧の減少を防ぐためには、体積等の影響を受けるスプリング自体の外部容量（静電容量）を減少させることを有効である。

なお、特許文献１には、高出力端子に接続する導電金具と、導電金具の先端部に接続するコイルバネとを、内部に設けたプラグソケットが開示されている。導電金具は、高電圧出力が印加されるコイル端子部とスパークプラグの端子に接続されるプラグ端子部との間に、管状の導体部を設けて構成されている。そして、導体部の外径を、コイル端子部の外径及びプラグ端子部の外径よりも細くすることにより、導電金具と接地金属物との間の静電容量を小さくして、スパークプラグへの印加電圧を高くできることが開示されている。
しかしながら、引用文献１においては、導体部に管状の部材を用いる必要があり、導電金具の製造を容易にするためには十分ではない。

特開平６−１３７２４９号公報

本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、スプリングの製造が容易であり、微小なコロナ放電の発生を効果的に抑制し、スパーク電圧の減少を効果的に抑制することができる点火コイルを提供しようとするものである。

本発明は、一次コイル及び二次コイルをコイルケースに収容してなると共にエンジンのプラグホールの外部に配置するよう構成したコイル部と、上記二次コイルにおける高電圧巻線端部をスパークプラグに導通させると共に上記プラグホール内に配置するよう構成したジョイント部とを連結してなる点火コイルにおいて、
上記ジョイント部は、筒形状の樹脂からなるジョイントケースと、該ジョイントケース内に配置したスプリングとを有しており、
該スプリングは、鋼線を用いて構成してあり、その軸方向における中間部分が、その軸方向における両端部分に比べて細くなっていることを特徴とする点火コイルにある（請求項１）。

本発明の点火コイルにおけるジョイント部は、ジョイントケース内に、鋼線を用いて構成したスプリングを配置してなる。このスプリングは、その軸方向における中間部分が、その軸方向における両端部分に比べて細くなっている。これにより、スプリングの中間部分と、ジョイント部を配置した金属製のプラグホールとの間の距離を大きくすることができ、この中間部分とプラグホールとの間に、微小なコロナ放電が発生することを効果的に抑制することができる。
また、中間部分の外径を小さくすることにより、スプリング全体の外部容量（静電容量）を減少させることができ、ひいてはスパークプラグにおける一対の電極間に発生させるスパーク電圧の減少を効果的に抑制することができる。

また、本発明のスプリングは、両端部分及び中間部分のいずれも鋼線から形成することができ、その製造が容易である。
それ故、本発明の点火コイルによれば、スプリングの製造が容易であり、微小なコロナ放電の発生を効果的に抑制し、スパーク電圧の減少を効果的に抑制することができる。

上述した本発明における好ましい実施の形態につき説明する。
本発明において、上記スプリングは、上記軸方向における両端部分に、鋼線を螺旋状に巻き付けてなる一対の弾性変形部を有すると共に、上記軸方向における中間部分に、上記一対の弾性変形部を連結する直線部を有し、該直線部は、上記弾性変形部に対する軸心部分において１本の鋼線を軸方向に沿った直線状に設けて形成することが好ましい（請求項２）。
この場合には、スプリングの中間部分の外径をより小さくすることができ、微小なコロナ放電の発生及びスパーク電圧の減少をより効果的に抑制することができる。また、中間部分を１本の鋼線から形成することができ、スプリングの製造を一層容易にすることができる。

また、上記スプリングは、上記軸方向における両端部分に、鋼線を螺旋状に巻き付けてなる一対の弾性変形部を有すると共に、上記軸方向における中間部分に、鋼線を密着させて螺旋状に巻き付け上記弾性変形部よりも小さな外径に形成した補強部と、該補強部と上記各弾性変形部とを連結する一対の直線部とを有し、該直線部は、上記弾性変形部に対する軸心部分において１本の鋼線を軸方向に沿った直線状に設けて形成することもできる（請求項３）。
この場合には、一対の直線部の形成により、微小なコロナ放電の発生及びスパーク電圧の減少をより効果的に抑制することができると共に、補強部の形成により、スプリングの中間部分の強度を向上させることができる。

また、上記スプリングは、上記軸方向における両端部分に、鋼線を螺旋状に巻き付けてなる一対の弾性変形部を有すると共に、上記軸方向における中間部分に、鋼線を密着させて螺旋状に巻き付け上記弾性変形部よりも小さな外径に形成した補強部を有していることもできる（請求項４）。
この場合には、補強部の形成により、適切な剛性を保った状態で、微小なコロナ放電の発生及びスパーク電圧の減少をより効果的に抑制することができる。

また、上記中間部分の外周には、筒形状の樹脂からなる補強樹脂材を設けることが好ましい（請求項５）。
この場合には、細径化して弱くなった中間部分の剛性を補強樹脂材によって補強することができる。

また、上記補強樹脂材は、上記スプリングと共にインサート成形することができる（請求項６）。
この場合には、スプリングと補強樹脂材とを一体的に成形することにより、これらの組付及び部品管理を容易にすることができる。
なお、スプリングは、組付用の切込等を形成した補強樹脂材に対して組み付けることもできる。

また、上記スプリングを構成する鋼線には、該スプリングに印加される電圧にノイズが重畳することを抑制するための雑防抵抗を直列に接続することができる（請求項７）。
この場合には、雑防抵抗によってスプリングに発生するノイズを抑制することにより、点火コイルの点火性能を向上させることができる。

また、上記雑防抵抗は、上記軸方向における中間部分に設けることが好ましい（請求項８）。
この場合には、細径化した中間部分のスペースを利用して雑防抵抗を配置することができる。また、雑防抵抗の剛性を利用して、細径化して弱くなった中間部分の剛性を補強することができる。

以下に、本発明の実施例にかかる点火コイルにつき、図面を参照して説明する。
（実施例１）
本例の内燃機関用の点火コイル１は、図１に示すごとく、一次コイル２１及び二次コイル２２をコイルケース４に収容してなるコイル部１１と、二次コイル２２における高電圧巻線端部をスパークプラグに導通させるためのジョイント部５とを連結してなる。点火コイル１は、ジョイント部５を、鉄、アルミニウム等の金属製のシリンダヘッドに設けたプラグホール内に配置し、コイル部１１を、プラグホールの開口部の近傍に配置するよう構成してある。
図２、図３に示すごとく、ジョイント部５は、筒形状の樹脂からなるジョイントケース５１と、ジョイントケース５１内に配置したスプリング６とを有している。スプリング６は、鋼線６０を用いて構成してあり、その軸方向Ｌにおける中間部分６０２が、その軸方向Ｌにおける両端部分６０１に比べて細くなっている。

以下に、本例の点火コイル１につき、図１〜図５を参照して詳説する。
図１に示すごとく、本例の点火コイル１は、コイル部１１を、プラグホールの外部に配置する矩形タイプのものである。また、コイル部１１において、一次コイル２１及び二次コイル２２は、プラグホールに直交する方向に軸方向Ｄを向けて配置される。すなわち、ジョイント部５は、コイル部１１に対して直交する方向に設けてある。

本例の一次コイル２１は、樹脂製の一次スプール２の外周に一次電線を巻回して形成してあり、中心コア２３の外周側に配置してある。なお、本例においては、一次電線を一次スプール２に巻回する構成としたが、一次スプール２を廃止し、一次電線を、中心コア２３に直接巻回する構成とすることもできる。
本例の二次コイル２２は、一次電線よりも細径の二次電線を、樹脂製の二次スプール３の外周に一次電線の巻回数よりも多い巻回数で巻回してなる。

図１に示すごとく、本例の点火コイル１のコイル部１１においては、一次コイル２１及び二次コイル２２の内周側には、軟磁性材料からなる中心コア２３が配置してある。また、一次コイル２１及び二次コイル２２の外周側には、軟磁性材料からなる外周コア２４が配置してある。本例の外周コア２４は、一次コイル２１の軸方向Ｄの両端部と外周コア２４とを磁気的に連結するための中継コアを一体的に成形してなる。外周コア２４は、ジョイント部５の側に開口部を形成してなる。
中心コア２３は、平板状の電磁鋼板（珪素鋼板等）を径方向（軸方向Ｄに直交する方向）に複数積層して、断面略円形状に形成することができる。

二次スプール３の軸方向Ｄの一端部には、点火コイル１をＥＣＵ（エンジン制御ユニット）等の外部機器と接続するためのコネクタ部３１が連結してある。
コイルケース４は、筒形状の外周部４０１の軸方向Ｄの一端に底部４０３を有すると共に、他端に開口部４０２を有して形成されている。底部４０３には、点火コイル１をプラグホールの開口部の近傍に固定するためのフランジ部４１が形成してある。また、コネクタ部３１は、コイルケース４の開口部４０２から突出して配置される。

また、コイルケース４によって囲まれたコイル部１１内の間隙には、各構成部品（一次コイル２１、二次コイル２２、中心コア２３、外周コア２４等）の固定及び絶縁を行うための熱硬化性樹脂（エポキシ樹脂等）１５が充填してある。この熱硬化性樹脂１５は、点火コイル１の各構成部品の組付を行った後、当該点火コイル１の間隙内を真空状態にし、この真空状態の間隙内に液状態で充填した後、硬化させて形成したものである。

図１に示すごとく、コイルケース４の下部（外周部４０１の下側）には、ジョイント部５を連結するための樹脂連結部４２が突出形成してある。
図１、図３に示すごとく、本例のジョイント部５は、ジョイントケース５１の上端部に、プラグホール内に水が浸入することを防止するためのゴム製のシールラバー５２を有しており、ジョイントケース５１の下端部に、スパークプラグの碍子部に装着するためのゴム製のプラグキャップ５３を有している。ジョイント部５は、シールラバー５２を樹脂連結部４２に装着することにより、コイル部１１に連結されている。

また、図１に示すごとく、コイルケース４内の二次スプール３には、高電圧巻線端部を接続する高電圧金具４５が設けてある。コイルケース４の樹脂連結部４２には、高電圧金具４５と導通させた高電圧端子４６が設けてある。図３に示すごとく、ジョイントケース５１には、スプリング６を配置する配置穴５１０が形成してあり、配置穴５１０の内壁面には、ジョイントケース５１の軸方向Ｌに沿ったリブ５１１が、周方向の複数箇所に形成されている。
そして、シリンダヘッドのプラグホールにおける底部にスパークプラグを螺合し、点火コイル１のプラグキャップ５３を、スパークプラグの碍子部に装着して、スプリング６の下端を、スパークプラグの碍子部の先端に位置する端子部と導通させたときには、二次コイル２２の高電圧巻線端部を、高電圧金具４５、高電圧端子４６、スプリング６を介して、スパークプラグの端子部と導通させることができる。

図２、図４に示すごとく、本例のスプリング６は、コイルスプリングであり、軸方向Ｌにおける両端部分６０１に、鋼線６０を螺旋状に巻き付けてなる一対の弾性変形部６１を有すると共に、軸方向Ｌにおける中間部分６０２に、一対の弾性変形部６１を連結する直線部６２を有している。この直線部６２は、弾性変形部６１に対する軸心部分において１本の鋼線６０を軸方向Ｌに沿った直線状に設けて形成する。直線部６２を１本の鋼線６０から形成することにより、スプリング６の中間部分６０２の外径をより小さくすることができる。
また、本例のスプリング６は、その全体が１本の鋼線６０を加工することによって形成されている。また、ジョイント部５のプラグキャップ５３は、スプリング６における一対の弾性変形部６１を弾性変形させながら、スパークプラグの碍子部に装着することができる。

また、図２、図５に示すごとく、中間部分６０２（直線部６２）の外周には、筒形状の樹脂からなる補強樹脂材７が設けてある。補強樹脂材７は、その中心部に１本の鋼線６０からなる直線部６２を挿通させる挿通穴７０が形成してある。また、挿通穴７０の軸方向Ｌにおける複数箇所には、周方向に複数並ぶリブ７１が形成してあり、このリブ７１によって直線部６２をジョイントケース５１に支持することができる。
本例の補強樹脂材７の周方向における１箇所には、その軸方向Ｌの全長に渡って切込が形成してある。そして、補強樹脂材７は、切込からスプリング６の直線部６２に組み付けることができる。なお、補強樹脂材７は、スプリング６と共にインサート成形することができる。

本例の点火コイル１において、ＥＣＵからの指令によるスイッチング制御回路の動作により一次コイル２１へ通電を行ったときには、中心コア２３及び外周コア２４を通過する磁界が形成される。次いで、一次コイル２１への通電を遮断したときには、自己誘導作用により一次コイル２１に電圧が発生すると共に、相互誘導作用により二次コイル２２に高電圧の誘導起電力が発生し、点火コイル１に装着されたスパークプラグにおける一対の電極間にスパークを発生させることができる。

本例の点火コイル１におけるジョイント部５は、ジョイントケース５１内に、鋼線６０を用いて構成したスプリング６を配置してなる。このスプリング６は、その軸方向Ｌにおける中間部分６０２が１本の鋼線６０による直線部６２から形成されており、その軸方向Ｌにおける両端部分６０１を構成する弾性変形部６１に比べて細くなっている。これにより、スプリング６の中間部分６０２と、ジョイント部５を配置した金属製のプラグホールとの間の距離を大きくすることができ、この中間部分６０２とプラグホールとの間に、微小なコロナ放電が発生することを効果的に抑制することができる。
また、中間部分６０２の外径を小さくすることにより、スプリング６の全体の外部容量（静電容量）を減少させることができ、ひいてはスパークプラグにおける一対の電極間に発生させるスパーク電圧の減少を効果的に抑制することができる。

また、本例のスプリング６は、両端部分６０１及び中間部分６０２のいずれも１本の鋼線６０から形成することができ、その製造が容易である。
それ故、本例の点火コイル１によれば、スプリング６の製造が容易であり、微小なコロナ放電の発生を効果的に抑制し、スパーク電圧の減少を効果的に抑制することができる。

（実施例２）
本例は、上記ジョイント部５におけるスプリング６の種々のバリエーションを示す例である。
スプリング６は、例えば、図６に示すごとく、軸方向Ｌにおける両端部分６０１を上記一対の弾性変形部６１から形成すると共に、軸方向Ｌにおける中間部分６０２は、鋼線６０を密着させて螺旋状に巻き付け弾性変形部６１よりも小さな外径に形成した補強部６３と、補強部６３と各弾性変形部６１とを連結する一対の直線部６２Ａとから形成することもできる。この場合には、一対の直線部６２Ａの形成により、微小なコロナ放電の発生及びスパーク電圧の減少をより効果的に抑制することができると共に、補強部６３の形成により、スプリング６の中間部分６０２の強度を向上させることができる。

また、スプリング６は、例えば、図７に示すごとく、軸方向Ｌにおける両端部分６０１を一対の弾性変形部６１から形成すると共に、軸方向Ｌにおける中間部分６０２は、鋼線６０を密着させて螺旋状に巻き付け弾性変形部６１よりも小さな外径に形成した補強部６３Ａから形成することもできる。この場合には、補強部６３Ａの形成により、適切な剛性を保った状態で、微小なコロナ放電の発生及びスパーク電圧の減少をより効果的に抑制することができる。

また、スプリング６は、例えば、図８に示すごとく、軸方向Ｌにおける両端部分６０１を一対の弾性変形部６１から形成すると共に、軸方向Ｌにおける中間部分６０２は、スプリング６に印加される電圧にノイズが重畳することを抑制するための雑防抵抗６４と、雑防抵抗６４と各弾性変形部６１とを連結する一対の直線部６２とから形成することもできる。この雑防抵抗６４は一対の直線部６２と直列に接続する。この場合には、雑防抵抗６４によってスプリング６に発生するノイズを抑制することにより、点火コイル１の点火性能を向上させることができる。また、細径化した中間部分６０２のスペースを利用して雑防抵抗６４を配置することができる。また、雑防抵抗６４の剛性を利用して、細径化して弱くなった中間部分６０２の剛性を補強することができる。

また、図示は省略するが、上記補強樹脂材７は使用せず、ジョイントケース５１の形状を変更することによって、スプリング６の直線部６２、補強部６３等の中間部分６０２を保持することもできる。
本例においても、その他の構成は上記実施例１と同様であり、上記実施例１と同様の作用効果を得ることができる。

実施例１における、点火コイルを示す断面説明図。 実施例１における、ジョイント部におけるスプリング及び補強樹脂材を示す断面説明図。 実施例１における、ジョイント部におけるジョイントケースの周辺を示す断面説明図。 実施例１における、スプリングを示す説明図。 実施例１における、補強樹脂材を示す断面説明図。 実施例２における、ジョイント部におけるスプリング及び補強樹脂材を示す断面説明図。 実施例２における、他のジョイント部におけるスプリング及び補強樹脂材を示す断面説明図。 実施例２における、他のジョイント部におけるスプリング及び補強樹脂材を示す断面説明図。

符号の説明

１ 点火コイル
１１ コイル部
２１ 一次コイル
２２ 二次コイル
４ コイルケース
５ ジョイント部
５１ ジョイントケース
５２ シールラバー
５３ プラグキャップ
６ スプリング
６０ 鋼線
６０１ 両端部分
６０２ 中間部分
６１ 弾性変形部
６２ 直線部
６３ 補強部
６４ 雑防抵抗
７ 補強樹脂材
Ｌ 軸方向

Claims (8)

1. 一次コイル及び二次コイルをコイルケースに収容してなると共にエンジンのプラグホールの外部に配置するよう構成したコイル部と、上記二次コイルにおける高電圧巻線端部をスパークプラグに導通させると共に上記プラグホール内に配置するよう構成したジョイント部とを連結してなる点火コイルにおいて、
   上記ジョイント部は、筒形状の樹脂からなるジョイントケースと、該ジョイントケース内に配置したスプリングとを有しており、
   該スプリングは、鋼線を用いて構成してあり、その軸方向における中間部分が、その軸方向における両端部分に比べて細くなっていることを特徴とする点火コイル。
2. 請求項１において、上記スプリングは、上記軸方向における両端部分に、鋼線を螺旋状に巻き付けてなる一対の弾性変形部を有すると共に、上記軸方向における中間部分に、上記一対の弾性変形部を連結する直線部を有しており、
   該直線部は、上記弾性変形部に対する軸心部分において１本の鋼線を軸方向に沿った直線状に設けてなることを特徴とする点火コイル。
3. 請求項１において、上記スプリングは、上記軸方向における両端部分に、鋼線を螺旋状に巻き付けてなる一対の弾性変形部を有すると共に、上記軸方向における中間部分に、鋼線を密着させて螺旋状に巻き付け上記弾性変形部よりも小さな外径に形成した補強部と、該補強部と上記各弾性変形部とを連結する一対の直線部とを有しており、
   該直線部は、上記弾性変形部に対する軸心部分において１本の鋼線を軸方向に沿った直線状に設けてなることを特徴とする点火コイル。
4. 請求項１において、上記スプリングは、上記軸方向における両端部分に、鋼線を螺旋状に巻き付けてなる一対の弾性変形部を有すると共に、上記軸方向における中間部分に、鋼線を密着させて螺旋状に巻き付け上記弾性変形部よりも小さな外径に形成した補強部を有していることを特徴とする点火コイル。
5. 請求項１〜４のいずれか一項において、上記中間部分の外周には、筒形状の樹脂からなる補強樹脂材が設けてあることを特徴とする点火コイル。
6. 請求項５において、上記補強樹脂材は、上記スプリングと共にインサート成形してあることを特徴とする点火コイル。
7. 請求項１〜６のいずれか一項において、上記スプリングを構成する鋼線には、該スプリングに印加される電圧にノイズが重畳することを抑制するための雑防抵抗が直列に接続してあることを特徴とする点火コイル。
8. 請求項７において、上記雑防抵抗は、上記軸方向における中間部分に設けてあることを特徴とする点火コイル。

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