JP4590699B2 - 点火コイル装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関（以下、「内燃機関」をエンジンという）用の点火コイル装置に関し、特に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装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
点火コイル装置は、点火プラグに高電圧を印加し火花を発生させる。火花が発生するとともに高周波ノイズが発生すると、この高周波ノイズが二次コイルの巻線まで到達し、二次コイルから電波ノイズとして外部に放射される。この電波ノイズをラジオ、テレビ等の各種電子機器が受信すると、受信状態が悪化する。
英国特許出願２３２８３２４に開示される点火コイル装置では、二次コイルと点火プラグとを電気的に接続するコイルスプリング内に強磁性部材を配置し、コイルスプリングと強磁性部材とによりノイズを除去するフィルタを構成している。
【０００３】
コイルスプリングと強磁性部材とにより構成されるフィルタには周波数特性がある。つまり、ピーク値を低減できる周波数と殆どできない周波数とがある。例えば車種やエンジンの種類が変わると、ノイズの周波数分布が変わることがある。このような場合、フィルタの周波数特性を調整する必要がある。コイルスプリングと強磁性部材で構成されるフィルタがピーク値を低減できる有効周波数は、
・強磁性部材の長さ
・強磁性部材の断面積
・強磁性部材の透磁率
・強磁性部材周囲のコイルスプリングの巻数
・強磁性部材周囲のコイルスプリングの巻ピッチ
を変更することにより調整できる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、弾性力で点火コイルと電気的に接続するコイルスプリングは弾性力や軸長の制限があるため、巻数および巻ピッチを変更することは困難である。さらに、巻数または巻ピッチ毎に異なるコイルスプリングを用意する必要があるので、部品種類が増加する。また、プラグホールに挿入するスティック状の点火コイル装置の場合、コイルスプリングの巻数を多くしたり巻ピッチを長くすると、コイルスプリングの長さが長くなり、点火コイル装置がプラグホールから突出するという問題がある。
【０００５】
本発明の目的は、低電圧側との絶縁破壊を防止するために巻回されたダミーコイルの巻き方を変更することにより、ピーク値を低減できるノイズの周波数特性を容易に調整する点火コイル装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、高電圧側と低電圧側との間の絶縁破壊を防止するとともに、抵抗値を変更することによりノイズのピーク値低減割合を容易に調整する点火コイル装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の請求項１記載の点火コイル装置は、棒状のコアと、当該コアの外周を取り囲むように配設されている一次スプールおよび二次スプールと、一次スプールに巻回されている一次コイル、および二次スプールに巻回されている二次コイルと、当該二次コイルの高電圧側から離れて配置される端子部材と、二次コイルの高電圧側と端子部材との間に配設され、二次コイルの高電圧側と端子部材とを電気的に接続している抵抗体と、当該抵抗体を覆うゴム材と、を備えている。本発明によると、二次コイルの高電圧側と端子部材とを電気的に接続している抵抗体により、ノイズのピーク値を低減できる。さらに、二次コイルの高電圧側と端子部材とを電気的に接続する接続部材を抵抗体が兼ねるとともに、二次スプールの端子部材側端部内の空間を利用して二次スプール内に抵抗体が収容されているので、点火コイル装置の軸長が延びることを極力低減できる。
【０００９】
本発明の請求項２記載の点火コイル装置によると、抵抗体の抵抗値は３ｋΩ〜５０ｋΩの間で変更される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を示す複数の実施例を図に基づいて説明する。
（第１参考例）
本発明の第１参考例による点火コイル装置を図２に示す。点火コイル装置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２の下側で電気的に接続する。
【００１１】
点火コイル装置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１５、二次スプール２０、二次コイル２１、一次スプール２３、一次コイル２４、外周コア２５、および強磁性部材４０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は点火コイル装置１０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。
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。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。
【００１２】
二次スプール２０はゴム材１８の外側に配設されており、樹脂材料で成形されている。二次コイル２１は二次スプール２０の外周に巻回されており、二次コイル２１の高電圧側に二次コイル２１に連続して接続部としてのダミーコイル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の高電圧側とＵ次端子５０とを電気的に接続している。ダミーコイル２２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二次スプール２０に取り付けられているＵ次端子５０と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Ｕ次端子５０とを電気的に接続することにより、二次コイル２１とＵ次端子５０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。
【００１３】
一次スプール２３は二次コイル２１の外側に配設されており、樹脂材料で成形されている。一次コイル２４は一次スプール２３の外周に巻回されている。
外周コア２５は一次コイル２４のさらに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。
【００１４】
イグナイタ２７は、コイルケース１１内の上部に配置されており、一次コイル２４に供給する一次電流をスイッチングする。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に設けられている。コネクタ３０に複数のターミナル３１がインサート成形されている。各ターミナル３１は、イグナイタ２７、二次コイル２１のアース側および一次コイル２４のアース側と引出線で電気的に接続している。
【００１５】
強磁性部材４０はフェライト等により円柱状に形成されており、ダミーコイル２２が巻回されている二次スプール２０の内側に配置されている。強磁性部材４０の角部は、高電圧部であるダミーコイル２２両端の線材との電位差が大きくならないように、Ｒ面取り、Ｃ面取り、段付き等の形状にすることが望ましい。
【００１６】
高圧端子５１は高圧タワー１２に圧入されている。高圧端子５１の先端はＵ字端子５０に挿入されており、高圧端子５１はＵ次端子５０を介して二次コイル２１の高電圧側と電気的に接続している。Ｕ次端子５０および高圧端子５１は端子部材を構成している。高圧端子５１の二次コイル側に延びている部分は低電圧側との絶縁破壊を防止する程度に低電圧側と向き合う対向面積を有している。
【００１７】
スプリング５２は高圧端子５１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装置１０を挿入する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。
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、Ｕ次端子５０、高圧端子５１、スプリング５２を介して点火プラグに印加される。
【００１８】
点火プラグに高電圧が印加され点火プラグで火花が発生すると、火花とともに高周波ノイズが発生する。ダミーコイル２２と、ダミーコイル２２内に配置されている強磁性部材４０はノイズフィルタを構成しており、点火プラグで発生した高周波ノイズのピーク値を低減する。
【００１９】
ダミーコイル２２と強磁性部材４０とで構成されるフィルタがピーク値を低減できるノイズの有効周波数は、
・強磁性部材４０の長さ
・強磁性部材４０の断面積
・強磁性部材４０の透磁率
・強磁性部材４０周囲のダミーコイル２２の巻数
・強磁性部材４０周囲のダミーコイル２２の巻ピッチ
を変更することにより調整できる。第１参考例では、ダミーコイル２２の巻数を変更することにより、ピーク値を低減できるノイズの有効周波数を容易に調整できる。
また、低電圧側との絶縁破壊を防止するダミーコイル２２の内側の二次スプール２０内に強磁性部材４０を配置しているので、ノイズ低減用フィルタを構成するために点火コイル装置１０の軸長を延ばす必要がない。
【００２０】
（第２参考例）
本発明の第２参考例による点火コイル装置の強磁性部材を含む横断面図を図３に示す。二次スプール６０の内周壁に複数のリブ６１が形成されており、リブ６１が強磁性部材６２を支持している。二次スプール６０と強磁性部材６２との間に隙間が形成されるので、強磁性部材６２の周囲をエポキシ樹脂２６が通過することができる。
【００２１】
図４に第２参考例の変形例を示す。強磁性部材６５の径方向反対側に切り欠き６６を形成することにより、二次スプール２０と強磁性部材６５との間に隙間が形成される。したがって、強磁性部材６５の周囲をエポキシ樹脂２６が通過することができる。
【００２２】
（第３参考例）
本発明の第３参考例による点火コイル装置の強磁性部材周囲の構成を図５に示す。強磁性部材４０と高圧端子５１との間に絶縁ゴム製のスペーサ７１が挿入されている。スペーサ７１の径方向両側に軸方向に延びる凹部７２が形成されている。この凹部７２と二次スプール７０との間をエポキシ樹脂２６が通過する。
【００２３】
スペーサ７１は、強磁性部材４０と高圧端子５１とが接触し電気的に接続することを防止し、強磁性部材４０と二次スプール２０との電位差が大きくなることを防止している。これにより、二次スプール７０の絶縁破壊を防止できる。絶縁ゴムに代えて絶縁樹脂を用いてスペーサを形成してもよい。
【００２４】
（第４参考例）
本発明の第４参考例による点火コイル装置を図６に示す。第１参考例と実質的に同一構成部分に同一符号を付す。強磁性部材８１は中心コア１５の高圧端子５１側端面と接触しており、中心コア１５とともにゴム材１８に覆われている。ダミーコイル２２は強磁性部材８１の外側で二次スプール８０に巻回されている。中心コア１５と接触して強磁性部材８１が配設されているので、点火コイル装置の軸長が短くなる。
【００２５】
以上説明した第１参考例から第４参考例では、ダミーコイル２２の内側に強磁性部材を配置し、ノイズフィルタを構成している。ダミーコイルの巻数を変更することにより、ピーク値を低減するノイズの有効周波数を容易に調整することができる。したがって、車種やエンジン種別等により点火プラグで火花とともに発生するノイズの周波数分布の変化に、部品を交換したり別部品を追加することなくダミーコイルの巻数を変更するだけで対応できる。
【００２６】
（第５参考例）
本発明の第５参考例による点火コイル装置を図７に示す。第１参考例と実質的に同一構成部分に同一符号を付す。抵抗体９０は二次スプール８５の高圧端子５１側の端部内に収容されている。高電圧部である抵抗体９０は、低電圧側との絶縁破壊を防止する程度に低電圧側と向き合う対向面積を有している。抵抗体９０の軸方向両側に、端子９１、９２がそれぞれ取り付けられている。端子９１はダミーコイル２２と電気的に接続しており、端子９２は高圧端子５１と電気的に接続している。
【００２７】
抵抗体９０の抵抗値が大きくなると二次コイル２１で発生する高電圧が降下し、抵抗体９０の抵抗値が小さくなるとノイズのピーク値低減割合が低下する。第５参考例では、抵抗体９０の抵抗値を３ｋΩ〜５０ｋΩの間に設定することにより、ノイズのピーク値を低減するとともに、二次コイル２１に発生する高電圧の降下を低減している。３ｋΩ〜５０ｋΩの間で抵抗体９０の抵抗値を変更することにより、ノイズのピーク値低減割合は変化する。
【００２８】
第５参考例では、抵抗体９０は接続部としてのダミーコイル２２と端子部材としての高圧端子５１とを接続する接続部材を兼ねているとともに、二次スプール２０の高圧端子５１側端部内の空間を利用して二次スプール２０内に抵抗体９０が収容されているので、点火コイル装置の軸長が延びることを極力低減できる。
【００２９】
ダミーコイル２２を廃止してダミーコイル部分まで二次コイル２１を巻回してもよい。高圧端子５１の二次コイル側に延びている部分は低電圧側との絶縁破壊を防止する程度に低電圧側と向き合う対向面積を有しているので、高圧端子５１は接続部と端子部材とを兼ねることになる。端子部材５１が接続部を兼ねるので、部品点数が増加することを防止し、点火コイル装置の組み付け工数を低減できる。この場合、抵抗体９０は二次コイル２１の高電圧側と接続部としての端子部材５１とを電気的に接続することになる。
【００３０】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態による点火コイル装置の抵抗体周囲の構成を図８に示す。第５参考例と実質的に同一構成部分に同一符号を付す。絶縁ゴム材９５が抵抗体９０を覆っている。抵抗体９０とエポキシ樹脂２６との膨張係数の差は大きいので、抵抗体９０とエポキシ樹脂２６とが直接接触していると、温度変化により抵抗体９０と接触しているエポキシ樹脂２６に亀裂が発生する恐れがある。第１実施形態では、弾性材である絶縁ゴム材９５が抵抗体９０を覆っているので、エポキシ樹脂２６に働く応力が緩和され、エポキシ樹脂２６に亀裂が発生することを防止できる。絶縁ゴム材９５の代わりに絶縁樹脂材を用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１参考例による点火コイル装置の高電圧側を示す縦断面図である。
【図２】 第１参考例による点火コイル装置を示す縦断面図である。
【図３】 本発明の第２参考例による強磁性部材周囲を示す横断面図である。
【図４】 第２参考例の変形例を示す横断面図である。
【図５】 （Ａ）は本発明の第３参考例による強磁性部材周囲を示す縦断面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図６】 本発明の第４参考例による点火コイル装置の高電圧側を示す縦断面図である。
【図７】 本発明の第５参考例による点火コイル装置の高電圧側を示す縦断面図である。
【図８】 本発明の第１実施形態による抵抗体周囲を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１０ 点火コイル装置
１１ コイルケース
１２ 高圧タワー
１５ 中心コア（コア）
２０、６０、７０、８０、８５ 二次スプール
２１ 二次コイル
２２ ダミーコイル（接続部）
２３ 一次スプール
２４ 一次コイル
４０、６２、６５、８１ 強磁性部材
５０ Ｕ字端子（端子部材）
５１ 高圧端子（接続部、端子部材）
９０ 抵抗体

Claims (2)

1. 棒状のコアと、
   前記コアの外周を取り囲むように配設されている一次スプール及び二次スプールと、
   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、
   前記二次コイルの高電圧側から離れて配置される端子部材と、
   前記二次コイルの高電圧側と前記端子部材との間に配設され、前記二次コイルの高電圧側と前記端子部材とを電気的に接続している抵抗体と、
   前記抵抗体を覆うゴム部材と、
   を備えることを特徴とする点火コイル装置。
2. 前記抵抗体の抵抗値は３ｋΩ〜５０ｋΩの間で変更されることを特徴とする請求項１記載の点火コイル装置。

Images