JP4491725B2 - 細径点火コイル - Google Patents

Description

本発明は自動車のエンジン等で使用される点火コイル、特にその外径が小さい細径点火コイルに関する。

点火コイルはイグナイタの作用により高電圧を発生し、点火プラグを発火（着火）させるものである。図３に示す従来の点火コイルは、外殻を形成する樹脂製で円筒形状のケース８０の中空部に、中心から半径方向外向きに順次配置された中心コア８２と、その外周側の２次スプール８３に巻かれた２次コイル８４と、１次スプール８６に巻かれた１次コイル８７と、ケース８０の外周側の外装コア８９とを含む。

ところで、近年、エンジンの点火プラグを挿入、固定するプラグホールの細径化に対する要求が大きくなっている。その背景には、図５に示すように、燃費の向上やエンジン出力性能の向上を目的とした新しい動弁系１１５の採用や、点火プラグの冷却効果を向上させるためのウォータージャケット１１７の容積の増大がある。具体的には、プラグホール１１９の内径は従来は２３から２５ｍｍが主流であったが、最近はこれを２０ｍｍ以下に抑えることが要求されている。
特開２００３−２３２２７２号公報

上記従来の点火コイルは細径化の要求に答え、プラグホールの内径即ち点火コイルの外径を２２ｍｍ以下にすることは困難である。１次コイル８７の外周側に外殻をなす樹脂製で円筒形状のケース８０が配置され、しかもその肉厚は比較的厚い（０．６ｍｍから１．２ｍｍ程度）からである。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、細径化が進むプラグホールに適合すべく、その外径が最大限細くされた細径点火コイルを提供することを目的とする。

本発明は、従来例のような樹脂製で肉厚の厚いケースを廃止し、その代わりに厚さの薄いチューブ、筒又は管を配置することを基本的な技術思想とする。なお、点火コイルの外径を細くするためには１次スプールや２次スプールの肉厚を薄くすることも理論上は可能であるが、これらの肉厚は現状でも最低値に近く、これ以上の薄肉化は極めて困難である。

（１）本願発明による細径点火コイルは、請求項１に記載したように、中心コアと、中心コアの外周側に配置された１次コイル及び２次コイルと、１次コイル、２次コイルがそれぞれ巻かれ、外周側に位置する方の外面が多角筒形状を呈する１次スプール、２次スプールと、１次コイル及び２次コイルのうち外周側に位置する方の外周側に配置された、耐熱性及び絶縁性を持つポリイミド、フッ素樹脂，ＰＰＳ若しくはポリエステルから成り、厚さ０．３５ｍｍ以下の円筒状の薄膜チューブと、少なくとも１次コイル及び２次コイルのうち外周側に位置するコイルと該コイルが巻かれる多角筒形状のスプールとの間、及び該コイルと薄膜チューブとの間に充填される絶縁樹脂と、から成る。

この細径点火コイルにおいて、１次コイル又は２次コイルの外周側に位置する円筒状の薄膜チューブは、中心コア、１次コイル及び２次コイルを収容するとともに、中心コア、１次コイル及び２次コイルの間のすきまに絶縁樹脂を充填する際の容器として機能する。

なお、図４に示す従来の点火コイル（特開平９−１９９３５３号公報）は、外装コアの内周側に配置された緩衝シート１１２を含む。即ち、中心から外周側に順に閉磁路鉄心（中心コア）１００、１次コイル１０３、２次コイル１０６及び外装鉄心１０９が配置されている。外装コア１０９の内周側にはアラミドポリマー紙からなる緩衝シート１１２が挿入されている。

この従来例は緩衝シート１１２の厚さを明記していないが、緩衝効果を得るためにはある程度以上のシート厚さが必要である。そのような厚い緩衝シート１１２は点火コイルの細径化の妨げとなる。

（２）参考発明による細径点火コイルは、中心コアと、中心コアの外周側に配置された１次コイル及び２次コイルと、１次コイル及び２次コイルのうち外周側に位置する方の外周側に配置された円筒状の外装コアと、外装コアの外周側に配置された耐熱性及び絶縁性を持つ厚さが０．３５ｍｍ以下の円筒状の薄膜チューブと、から成る。

この細径点火コイルにおいて、１次コイル又は２次コイルの外周側でかつ外装コアの外周側に位置する円筒状の薄膜チューブは、外装コアと共同して中心コア、１次コイル及び２次コイルを収容するとともに、中心コア、１次コイル及び２次コイルの間のすきまに絶縁樹脂を充填する際の容器として機能する。加えて、外装コアの防錆手段として機能する。

（３）他の参考発明による細径点火コイルは、中心コアと、中心コアの外周側に配置された１次コイル及び２次コイルと、１次コイル及び２次コイルのうち外周側に位置する方の外周側に配置された耐熱性及び絶縁性を持つ厚さ０．３５ｍｍ以下の円筒状の成形樹脂薄筒と、から成る。

この細径点火コイルにおいて、１次コイル又は２次コイルの外周側に位置する成形樹脂薄筒は、中心コア、１次コイル及び２次コイルを収容するとともに、中心コア、１次コイル及び２次コイルの間のすきまに絶縁樹脂を充填する際の容器として機能する。

（１）第１発明にかかる細径点火コイルによれば、厚さ０．３５ｍｍ以下の薄膜チューブが点火コイルの外径を細くし、内径の細いプラグホールへも装着可能である。しかも、絶縁性を持つので１次コイルとシリンダブロックとの間を絶縁でき、しかも耐熱性を持つのでエンジン作動時の発熱により変質等することもない。

請求項１の細径点火コイルによれば、外周側に位置する１次コイル又は２次コイルと薄膜チューブとの間に充填した絶縁樹脂が絶縁性及び放熱性を発揮する。請求項１及び２の細径点火コイルによれば、絶縁樹脂の充填時、外周側に位置する１次スプール又は２次スプールのつば部に形成した絶縁樹脂通路用の溝がスプールとコイルとの間のすきまへの絶縁樹脂の注入を規制する。そして、このすきまに充填された絶縁樹脂が両者間を絶縁し、１次コイル又は２次コイルで発生する熱を放熱する。更に請求項１によれば、安価に製造できるシリコン系熱収縮性チューブ等、又はポリイミド等から成る絶縁性フィルムが絶縁性及び放熱性を発揮する。

請求項３の細径点火コイルによれば、薄膜チューブの外周側の外装コアが中心コアと共同して閉磁路を形成する。請求項４の細径点火コイルによれば、内径が２２ｍｍ以下の非常に細いプラグホールでも細径点火コイルを挿入することができる。

（２）参考発明にかかる細径点火コイルによれば、厚さ０．３５ｍｍ以下の薄膜チューブが点火コイルの外径を細くし、内径の細いプラグホールにも装着できる。しかも、絶縁性により１次コイルとシリンダブロックとの間を絶縁でき、しかも耐熱性があるのでエンジン作動時の発熱により変質等することもない。また、外装コアに錆が発生するのを防止する。細径点火コイルによれば、内径が２２ｍｍ以下の非常に細いプラグホールでも細径点火コイルを挿入することができる。

（３）第３発明にかかる細径点火コイルによれば、厚さ０．３５ｍｍ以下の成形樹脂薄筒が点火コイルの外径を細くし、内径の細いプラグホールへも装着可能である。しかも、絶縁性により１次コイルとシリンダブロックとの間を絶縁でき、しかも耐熱性があるのでエンジン作動時の発熱により変質等することもない。

細径点火コイルによれば、安価に製造できる円筒状で薄い成形樹脂薄筒が絶縁性及び放熱性を発揮する。細径点火コイルによれば、内径が２２ｍｍ以下の非常に細いプラグホールでも細径点火コイルを挿入することができる。

＜全体＞
第１タイプの細径点火コイル（請求項１参照）は中心コアと、１次コイル及び２次コイルと、薄膜チューブとから成る。第２タイプの細径点火コイルは中心コアと、１次コイル及び２次コイルと、外装コアと、薄膜チューブとから成る。第３タイプの細径点火コイルは中心コアと、１次コイル及び２次コイルと、成形樹脂薄筒とから成る。

何れのタイプでも、中心コア及び外装コアは汎用のものを採用できる。細径点火コイルの外径は２１．５ｍｍ以下であることが望ましい。なお、細径点火コイルの外径は最外周に位置する部材の外径で決まり、第１タイプでは薄膜チューブの外径、第２タイプでは外装コアの外径、第３タイプでは成形樹脂薄筒の外径である。

第１タイプ、参考タイプ及び他の参考タイプの細径点火コイルにおいて、イグナイタにより１次コイルを流れる電流が遮断され、それに伴い２次コイルに高電圧が発生する。１次コイルは絶縁性で円筒形状を持つ１次スプールに巻かれ、２次コイルは同じく絶縁性で円筒形状を持つ２次スプールに巻かれる。点火コイルの半径方向において、１次コイルが内周側で２次コイルが外周側でも良いし、その反対に２次コイルが内周側で１次コイルが外周側でも良い。

外周側に位置する１次スプール又は２次スプールは軸方向一端（点火プラグの反対側）に少なくとも一つのつば部を持ち、つば部の円周方向の一部に絶縁樹脂通路用の溝を備えることができる。なお、つば部を二つ設けた場合、それぞれの溝の位置は円周方向でずらせることが望ましい。また、外周側に位置する１次スプール又は２次スプールの外面は多角筒形状（横断面が多角形状）とすることができる。

＜薄膜チューブ＞
第１タイプ及び参考タイプにおいて、薄膜チューブは絶縁性かつ耐熱性であることが望ましい。具体的には、絶縁性に優れたシリコン系、オレフィン系又はフッ素系熱収縮チューブや、ポリイミド、フッ素樹脂、ＰＰＳ又はポリエステルから成る円筒状絶縁フィルムとすることが望ましい。なお、何れの場合も耐熱性（温度）は１５０℃程度で良い。薄膜チューブは押出し等により製造できる。

薄膜チューブは１次スプール及び２次スプールや外装コアの形状に対応させて装着状態では円筒形状を持つ。薄膜チューブの厚さは０．０５ｍｍから０．３５ｍｍ以下であることが望ましい。最も望ましくは０．２ｍｍである。厚さが０．３５ｍｍよりも厚くなると点火コイルの外径が大きくなり、本発明の目的の達成が困難となる。また、厚さの最小値０．０５ｍｍに対して内径と外径との偏芯、真円度、真直度及び成形バリ等を考慮すると、０．３５ｍｍが最大値となる。

一方、厚さ０．０５ｍｍ以下のシートは製作が困難である。上記シリコン系熱収縮チューブの膜厚は０．１５ｍｍから０．３５ｍｍとし、円筒状絶縁フィルムの膜厚は０．０５ｍｍから０．３５ｍｍとできる。

薄膜チューブの配置場所は外装コアの外周側でも良いし、内周側でも良い。薄膜チューブは基本的に従来例のケースと同等の機能を果たし、更に付加的な機能を果たすことができる。即ち、外装コアの内周側に配置すれば、中心コア、１次コイル及び２次コイルを収容するとともに、中心コア、１次コイル及び２次コイルの間のすきまに絶縁樹脂をする際の容器として機能する。外装コアの外周側に配置された薄膜チューブは、これに加えて、外装コアの防錆手段として役立つ。

また、薄膜シートの厚さが０．３５ｍｍ以下であれば放熱性が良く、例えば第１タイプで外周側に位置する１次コイル又は２次コイルと外装コアとの間に配置され、１次コイル又は２次コイルで発生する熱を放熱部材としての外装コアに効率良く伝達する。

＜成形樹脂薄筒＞
他の参考タイプでは、上記薄膜チューブに代えて、樹脂を成形して成り薄肉で円筒形状を持つ成形樹脂薄筒又は成形樹脂薄管（以下「成形樹脂薄筒等」と呼ぶ）を採用することもできる。成形樹脂薄筒等は射出成形により製造でき、樹脂材料としてＰＰＳ又はＰＢＴ等を採用できる。

成形樹脂薄筒等の厚さや配置場所は基本的に第１タイプ又は参考タイプの薄膜チューブと同じである。従って、成形樹脂薄筒等の配置場所は外装コアの外周側でも良いし、内周側でも良く、また厚さは０．０５から０．３５ｍｍの範囲で選択でき、０．２ｍｍが最も望ましい。

以下、本発明の実施例を添付図面を参照しつつ説明する。

（構成）
図１に点火コイル２０（細径点火コイル）の上半分を示す。図示を省略した下半分では、エンジンのシリンダブロック（不図示）に形成されたプラグホールの最深部に点火プラグ（不図示）が固定されている。プラグホールの中間部から入口部にかけて点火コイル２０のコイル部２１が挿入されている。点火コイル２０の下端は高圧タワー部（不図示）を介して点火プラグに結合されている。点火プラグにはキャップ（不図示）が被せられ、これに高圧タワー部が結合されている。

シリンダブロックの上面に点火コイル２０の上端の制御部１６が着座している。制御部１６ではコネクタ１７内に設置されたターミナル１８がイグナイタ１９に接続され、その回りに絶縁樹脂が充填されている。

点火コイル２０のコイル部２１では、中心から外周側に向かって順に中心コア２２、２次スプール２５及び２次コイル２７、１次スプール３０及び１次コイル３２、薄膜チューブ４３，及び外装コア４５が配置されている。このうち、２次コイル２７は絶縁性で円筒形状の２次スプール２５の外周面に巻かれている。１次コイル３２は、絶縁性で円筒形状を持ち２次スプール２５と同心的に配置された１次スプール３０の外周面に巻かれている。ここでは、高圧タワー部の上端と、１次スプール３０の下端とが一体化されている。

図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、１次スプール３０の上端部に第１つば部３４と第２つば部３７とが軸方向に少し離れて形成され、両者の間に環状溝４１が区画されている。第１つば部３４には所定の円周方向長さを持つ複数の溝３５ａが円周方向に離れて形成され、溝３５ａと残部（縁部）３５ｂとが交互に位置している。第２つば部３７にも同様に、所定の円周方向長さを持つ複数の溝３８ａが円周方向に離れて形成され、溝３８ａと残部３８ｂとが円周方向で交互に位置している。

ただし、第２つば部３７の溝３８ａは第１つば部３４の溝３５ａに対してほぼ９０度円周方向にずれている。その結果、第１つば部３４の溝３５ａ、環状溝４１及び第２つば部３７の溝３８ａで迷路状の空間が形成されている。また、図２（ｃ）に示すように（ただし中央部は図示省略）、１次スプール３０の横断面の外面は八角筒形状を有し、各々が矩形状の八つの平坦面３１が形成され、１次コイル３２はこの八つの平坦面３１に巻かれている（図２（ｃ）では１次コイル３２は図示省略）。コイル部２１の２次コイル２７と１次スプール３０との間のすきま、１次コイル３２と薄膜チューブ４３との間のすきま等には絶縁樹脂４８が充填されている。

なお、最外周に位置する外装コア４５の外径は約２１．５ｍｍであり、ここでは細径点火コイルの外径になる。

（組付け方法）
点火コイル２０の組付け時は、円筒状の外装コア４５の内周側に、円筒状の薄膜チューブ４３を装着する。外装コア４５及び薄膜チューブ４３の中空部内に中心コア２２、２次コイル２７が巻かれた２次スプール２５、１次コイル３２が巻かれた１次スプール３０を収容、位置決めする。換言すれば、中心コア２２、２次コイル２７及び１次コイル３２等を薄膜チューブ４３と外装コア４５とで包む。

この状態で、２次コイル２７と１次スプール３０との間のすきま、及び１次コイル３２と薄膜チューブ４３との間のすきま等に溶融した絶縁樹脂を注入（充填）する。ここで、１次コイル３２は１次スプール３０の平坦面３１が交差する角部３１ａに接触し、平坦面３１と１次コイル３２との間には僅かなすきまが存在する。絶縁樹脂は１次スプール３０の第１つば部３４及び第２つば部３７の溝３５ａ及び３８ａからこのすきまにも充填される。

（作用効果）
この点火コイル２０の作動は公知であり、また本発明の特徴と直接関係しないので、作用の説明は割愛する。

この点火コイル２０によれば、以下の効果が得られる。第１に、点火コイル２０の外径寸法を２１．５ｍｍと非常に小さく（細く）できる。これは、薄膜チューブ４３の膜厚を０．２ｍｍと、従来例のケース８０（図４参照）の肉厚に比べて半分から三分の一にしたからである。例えば、従来の厚さが０．９ｍｍのケース８０と比較すると、点火コイルの直径は（０．９−０．２）×２＝１．４ｍｍも減少する。しかも、薄膜チューブ４３はコア、スプール及びコイルの収容等、従来のケースと同様の機能を果たすことができる。

第２に、１次スプール３０と１次コイル３２との間の絶縁性及び放熱性が向上する。平坦面３１と１次コイル３２との間のすきまに充填された絶縁樹脂が両者間を絶縁するとともに、１次コイル３２で発生する熱を放つからである。

これに関連して、１次スプール３０の第１つば部３４及び第２つば部３７に形成した溝３５ａ、３８ａが１次スプール３０と薄膜チューブ４３との間のすきまへの絶縁樹脂の注入を規制する。つまり、円周方向にずらせて形成された溝３５ａ、３８ａが、特定場所のみから絶縁樹脂が流入することを防止し、複数ケ所からの流入を可能にする。

第３に、点火コイル２０を細径化することで軽量化が達成され（重量が約３５％減少）、点火コイル２０をエンジンに固定するためのフランジを廃止でき、エンジンへの組付け作業工数低減が達成される。

本発明の実施例の要部縦断面図である。 （ａ）は上記実施例の１次スプールの上端部の正面図、（ｂ）は 図１の１次スプールの平面図、（ｃ）は図２（ａ）の２−２断面図（但し一部省略）である。 第１従来例の要部縦断面図である。 第２従来例の要部縦断面図である。 近年の点火プラグの周辺を示す説明図である。

符号の説明

１１：プラグホール １２：点火プラグ
１６：制御部 １９：イグナイタ
２０：点火コイル ２１：コイル部
２２：中心コア ２５：２次スプール
２７：２次コイル ３０：１次スプール
３２：１次コイル ４３：薄膜チューブ
４５：外装コア

Claims (4)

1. 中心コアと、
   前記中心コアの外周側に配置された１次コイル及び２次コイルと、
   前記１次コイル、前記２次コイルがそれぞれ巻かれ、外周側に位置する方の外面が多角筒形状を呈する１次スプール、２次スプールと、
   前記１次コイル及び前記２次コイルのうち外周側に位置する方の外周側に配置された、耐熱性及び絶縁性を持つポリイミド、フッ素樹脂，ＰＰＳ若しくはポリエステルから成り、厚さ０．３５ｍｍ以下の円筒状の薄膜チューブと、
   少なくとも前記１次コイル及び前記２次コイルのうち外周側に位置するコイルと該コイルが巻かれる前記多角筒形状のスプールとの間、及び該コイルと前記薄膜チューブとの間に充填される絶縁樹脂と
   から成ることを特徴とする細径点火コイル。
2. 外周側に位置する前記１次スプール又は２次スプールは軸方向一端につば部を有し、該つば部の円周方向の一部に絶縁樹脂通路用の溝が形成されている請求項１に記載の細径点火コイル。
3. 更に、前記薄膜チューブの外周側に円筒状の外装コアが配置されている請求項１に記載の細径点火コイル。
4. 前記外装コアの外径が２１．５ｍｍ以下である請求項３に記載の細径点火コイル。

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