JP4845854B2 - 内燃機関用点火コイル - Google Patents

Description

本発明は内燃機関のエンジンヘッドに取り付けられる点火プラグ（図示せず）に火花放電を発生させるために高電圧を供給する点火コイルに関し、特にエンジンヘッドの点火プラグ装着ホールの中に配置され、点火プラグ装着ホールの入口部に固定される点火コイル本体の端子とエンジンのシリンダ内に差し込まれる点火プラグの端子とを電気的，機械的に接続する高圧導体パイプを備えるタイプの内燃機関用点火コイルに関する。

特開２００１−２２１１４０号公報（特に図５）などに示された、この種内燃機関用点火コイルは点火コイルケースを備え、この点火コイルケースの中には鉄心が配置されており、一次コイルが巻かれた一次ボビンと、二次コイルが巻かれた二次ボビンとが鉄心を取巻くように配置され、コイルケース内に充填された絶縁硬化樹脂で絶縁されている。

点火コイルケースには、高圧出力端子部としての高圧タワー部が設けられており、この高圧タワー部をプラグホールに挿入される高圧導体パイプのコイル側接続端子部に差し込んで両者を電気的に接続すると共に、点火コイルケースと高圧導体パイプとが機械的に結合される。

高圧導体パイプの他端には、シリンダヘッドに装着されたプラグの端子に電気的に接続するためのプラグ側接続端子が設けられている。

点火コイル本体と点火プラグとの距離が異なるエンジンの場合、長さの異なる高圧導体パイプを接続することで、点火コイル本体を複数のエンジンに共通に使用できるように構成している。

高圧導体パイプと高圧タワー部との結合は、高圧タワー部に一端が嵌挿された接続ラバーの他端部に高圧導体パイプの高圧タワー側端部を差し込んで結合する構成になっている。

特開２００１−２２１１４０号公報

上記従来の接続ラバーは高圧タワー部の抜け止め用段付形状部と高圧導体パイプの抜け止め用段付形状部とが接続ラバーの内周面に軸方向に直列に並んで配置されている。

この構成だと接続ラバーと高圧タワー部，接続ラバーと高圧導体パイプの差込み部の軸方向接触面積が不十分で、十分な抜け止め効果を得ることが難しい。

本発明の目的は、接続ラバーと高圧タワー部，接続ラバーと高圧導体パイプの差込み部の抜け止め効果が十分得られるようにすることにある。

より具体的な作用効果は実施例の説明により明らかになる。

本発明は、高圧タワー部と高圧導体パイプの差込結合部が径方向にラップするように構成し、高圧タワー部と高圧導体パイプの差込結合部の径方向にラップした部分に接続ラバーが介在するようにした。

このように構成した点火コイルでは、点火コイルの高圧タワーと高圧導体パイプの結合部の軸方向の接触面積が十分に得られるので、抜け止め効果の高い点火コイルが得られる。

以下図面に基づき本発明の実施例を説明する。

図１，図２には、本発明に係る内燃機関用点火コイルの一実施例が示されている。図１は内燃機関用点火コイルの断面構成図、図２は接続ラバーの断面図である。

図１において、内燃機関用点火コイル１は、内燃機関の各シリンダのプラグホールに装着されて点火プラグに直結し使用される独立点火形の内燃機関用点火コイルである。この内燃機関用点火コイル１は、鉄心６を有し、この鉄心６は、ＥＩ字状に形成されており、磁気回路が構成されている。この鉄心６は、０.２〜０.７mmの珪素鋼板をプレス積層して閉磁路をなす磁路を形成している。

この鉄心６は、図１に示す如く、一次ボビン２に収納されている。この鉄心６の外周側に配設され鉄心６が収納されている一次ボビン２は、熱可塑性合成樹脂により形成されている。この一次ボビン２の上には、一次コイル３が巻装され、一次ボビン２の上に収納されている。この一次コイル３は、線径０.３〜１.０mm程度のエナメル線を一層当たり数十回ずつ、数層にわたり合計百ないし三百回程度一次ボビン２に積層巻されて形成されている。

また、この一次ボビン２の外周には、空隙をもって、二次ボビン４が配設されている。この二次ボビン４は、一次ボビン２と同様に熱可塑性合成樹脂によって成形されており、この二次ボビン４には複数個の巻溝が形成されている。この二次ボビン４の上には、二次コイル５が巻装され、一次ボビン２の上に収納されている。この二次コイル５は、線径０.０３〜０.１mm程度のエナメル線を用いて合計五千ないし三万回程度二次ボビン４に分割巻されて形成されている。このように、一次ボビン２は、二次ボビン４の内側に挿入された状態となっている。この一次ボビン２に巻装された一次コイル３，二次ボビン４に巻装された二次コイル５は、熱可塑性合成樹脂によって成形されたコイルケース７に収納されている。

また、一次コイル３に供給する電力は、端子８を介して供給され、この端子８には、図示していないが、コネクタが接続されるようになっている。一方、二次コイル５には、高圧端子９が接続されている。この二次コイル５には、一次コイル３の通電によって点火プラグに火花放電を発生させるための高電圧が誘起される。この二次コイル５に誘起された高電圧は、高圧端子９を介して点火プラグに供給され、この二次コイル５に誘起された高電圧の供給を受け、点火プラグは火花放電を発生させる。

そして、この一次ボビン２に巻装された一次コイル３，二次ボビン４に巻装された二次コイル５が収容されているコイルケース７には、熱硬化性樹脂で構成される絶縁用樹脂（具体的には、エポキシ樹脂）１０が封入されている。この絶縁用樹脂（具体的には、エポキシ樹脂）１０は、コイルケース７の内側と、一次ボビン２に巻装された一次コイル３，二次ボビン４に巻装された二次コイル５との隙間に充填され、この絶縁用樹脂（具体的には、エポキシ樹脂）１０を硬化させて一次コイル３，二次コイル５との絶縁を行っている。このようにコイルケース７内には、この絶縁用樹脂（具体的には、エポキシ樹脂）１０によって一次コイル３，二次コイル５，一次ボビン２，二次ボビン４が絶縁され、固定されて一体化して収容されている。

コイルケース７には高圧導体パイプ１１を機械的に接続させるための高圧タワー部７ａを有する。高圧タワー部７ａはコイルケース７側に直径の小さい筒状部を有し、先端側に直径の大きい筒状部を有する。この直径の小さい部分と直径の大きい部分とはその外周部に段付形状を形成することになり、この段付き部で接続ラバー１２を引っ掛ける形状としている。この段付部は具体的には高圧タワー部７ａ根元の径（コイル側の径）に対し、直径で０.５mm〜２mm程度拡大させた段付部としている。

弾性体で成形される接続ラバー１２はこの高圧タワー部７ａの外周形状と同形状の内周面を有する内周筒状部１２ａを備え、高圧タワー部７ａの外周に嵌挿されている。

さらに、接続ラバー１２には内周筒状部１２ａの外側に、熱可塑性合成樹脂によって成形された高圧導体パイプ１１を構成する絶縁パイプ１３が挿入する筒状溝１２ｂを設けており、この筒状溝１２ｂは高圧タワー部７ａの段付部よりも絶縁パイプ１３がコイルケース７側の高圧タワー部の直径の小さい部分の外周を包囲する位置まで挿入できる深さにしている。

また、この筒状溝１２ｂの内径は絶縁パイプ１３の内径よりも同等もしくはそれよりも大きくし、絶縁パイプ１３が接続ラバー１２に挿入された際に接続ラバー１２内側を高圧タワー部７ａに押付けている。

本実施例では絶縁パイプ１３が高圧タワー部７ａの段付部より上側までコイルケース側の黜径の細い部分の周りまで接続ラバー１２内に挿入されていることにより、図３のように点火コイル本体と高圧導体パイプ１１が離されるような外力が加わったとしても、接続ラバーの通常であれば膨らんで点火コイル本体と高圧導体パイプ１１が外れてしまう箇所がその外周側にある絶縁パイプ１３が壁となり、絶縁パイプ１３により接続ラバー１２の小径部１２ｃが膨らむことができないため、点火コイル本体と高圧導体パイプ１１が抜け難くなる。また、絶縁パイプ１３を接続ラバー１２の段付形状よりも点火コイル側に挿入させるため、接続ラバー１２の肉厚部が無くなり、使用する弾性体の材料量が減り、軽量化やコスト低減となる。さらに接続ラバー１２内周筒状部１２ａに複雑な形状を設けないため、金型構造も簡易化され、成形も容易にできる。

なお、接続ラバー１２の内周筒状部１２ａと外側筒状部とは必ずしも一体に成形する必要はなく、高圧導体パイプ１１の絶縁パイプ１３と高圧タワー部７ａとの結合力（抜け止め力）が得られれば内周筒状部１２ａだけでも構わない。

プラグホールをこの接続ラバー１２でシールする必要があるときは、シール機能部を内周筒状部１２ａと一体に形成して絶縁パイプ１３の外周とプラグホールの間にこの接続ラバー１２のシール機能部が位置するようにすることもできる。

点火コイル本体に高圧導体パイプ１１を取り付ける際には、点火コイル本体に接続ラバー１２を取り付け、次に絶縁パイプ１３を接続ラバー１２の筒状溝１２ｂに挿入させる。図２では接続ラバー１２の筒状溝１２ｂに環状溝１２ｄを設けており、絶縁パイプ１３を挿入させた際に絶縁パイプ１３の外周に設けた環状突起がこれに合致して抜け止め構造を構成としているが、このような環状溝１２ｄを設けず、接着剤（たとえばシリコーン系接着剤）により接続ラバー１２と絶縁パイプ１３を接着させてもよい。

高圧導体パイプ１１内には図１のように点火コイル本体から点火プラグに電気的に接続させるスプリング１４を設置させる。このスプリング１４は密巻部と粗巻部を有しており、さらにスプリング１４の内側には高磁束密度材（たとえばフェライト）１５を存在させる。点火コイル１が発生させるノイズの主な要因は、点火プラグで高圧放電する際に流れる急激な電流変化によって発生するものである。スプリング１４を密巻にし、内周部に高磁束密度材１５を備えることで、スプリング１４のインダクタンスが大きくなり、点火プラグで発生する高圧放電時に急激に流れる電流に対し、その電流を妨げようとして、スプリング１４の自己誘導作用が働き、図４に示すようにスプリング１４から磁束Φが発生する（Φ＝−ｄＩ／ｄｔ）。このようにスプリング１４の自己誘導が作用することで、急激な高電流の発生を抑制することが可能となり、ノイズの発生を低減させることが可能となる。さらに、スプリング１４を密巻にさせることでスプリング１４の抵抗を大きくさせて、高圧放電時の電流を下げて、ノイズを小さくさせることが可能となる。また、スプリング１４の粗巻部ではエンジンから受ける振動に対しても確実に点火コイル本体と点火プラグが電気的に接続されるために設けている。

本実施例の実施の態様を整理すると以下の通りである。

実施例によって解決しようとする課題
内燃機関用点火コイルにおける従来の接続ラバーはケースタワー部との機械的接続を行うため、ケースタワー部には段付形状を有しており、接続ラバー内周は高圧タワー部と同形状とし、さらに点火コイル本体が抜け難いように設けている高圧タワー部の段付形状より点火コイル側に収まる箇所の接続ラバーの肉厚を厚くし剛性を上げている。また、絶縁パイプは接続ラバーの内周より外側に有する溝に挿入され、この溝の深さは絶縁パイプが接続ラバーに接続された際に高圧タワー部の段付形状部よりも点火プラグ側までの深さとなっている。

つまり、通常の点火コイルでは絶縁パイプが接続ラバーに挿入される位置は高圧タワーの段付形状よりも点火プラグ側に存在しているため、高圧タワー部の段付形状より上側には接続ラバーが存在するだけであり、点火コイル本体と高圧導体パイプ１１が離されるような外力が加わった場合、接続ラバーが外周方向に膨らみ、点火コイル本体と高圧タワーが抜けてしまう恐れがある。そのため、接続ラバーの高圧タワー段付形状よりも上側の肉厚を大きく形成させ、接続ラバーの剛性を大きくさせてコイル本体と高圧導体パイプが抜け難い構造としていた。

前記のような接続ラバー構造は高圧タワー部の段付形状に合わせて、接続ラバーの内周側に段付形状を有し、さらに高圧タワー部先端が段付形状の最大外形よりも細くテーパ状になった構造に合わせているため、接続ラバーを成形する際の金型構造や、成形後の製品を取り出す工程が複雑となり、成形が困難となる。また、複雑な金型構造となっているため、型寿命も短くなっている。さらに、段付形状よりも点火コイル側の形状が肉厚となっているため、弾性体の使用材料が多く、重量が大きく、コストも高いものとなっている。

また、雑防抵抗は機械的に接続させるために雑防抵抗の両側に端子もしくは雑防抵抗を固定する部位が必要となり、部品点数が多くなりコストの高いものとなっている。

本実施例が解決しようとする課題は、接続ラバーの形状を簡易にし、部品点数を少なくしたノイズ低減構造を有する点火コイルを提供することを目的とする。

実施の態様１
空隙部を設けた閉磁路を形成する鉄心と、鉄心の外周に巻回された一次コイル，二次コイルを備えた点火コイル本体とこの点火コイル本体から供給される高電圧をエンジンヘッドに取り付けられた点火プラグへ供給する高圧導体パイプを備え、高圧導体パイプは弾性体からなる接続ラバー、熱可塑性樹脂からなる絶縁パイプ及び点火プラグと接続するブーツから構成させており、点火コイル本体と高圧導体パイプは接続ラバーにより機械的に接続される内燃機関用点火コイルにおいて、
接続ラバーに接続する鉄心，一次コイル，二次コイルを収容する絶縁ケースの接続ラバーと機械的に接続される高圧タワー部と絶縁パイプの位置は、絶縁パイプが高圧タワー部の段付形状よりも点火コイル側まで接続ラバーに挿入させることを特徴とする内燃機関用点火コイル。

実施の態様２
実施の態様１において、高圧導体パイプ内に点火コイル本体が発生する高電圧を点火プラグに伝達させるスプリングは密巻と粗巻を組み合わせスプリング内周には表面を絶縁させた磁束密度の高い材料（たとえばフェライトや珪素鋼板）を配置させることを特徴とする内燃機関用点火コイル。

実施の態様３
また、ノイズ低減させる方法として上記のような構造ではなく、形状の自由度がある抵抗体（たとえば樹脂抵抗及びアモルファス）を絶縁パイプ１３に直接固定（たとえば圧入，ネジ構造）してスプリング１４と電気的に接続させた構造でもよい。

実施例の効果
以上の実施例の効果は以下の通りである。

本実施例によれば、接続ラバー形状を簡易化させることが可能となるため、点火コイルの軽量化，低コスト化を実現することができる。また、少ない部品点数でノイズ低減させることが可能であるため、製造工程の簡略化を実現することが可能となる。

本発明に係る内燃機関点火コイルの一実施例を示す断面図。 本発明に係る接続ラバーの一実施例を示す断面図。 コイルケース抜け時の状態を示す図。 点火プラグで高圧放電発生時に自己誘導によってスプリングに発生する磁束を示す図。

符号の説明

１ 点火コイル
２ 一次ボビン
３ 一次コイル
４ 二次ボビン
５ 二次コイル
６ 鉄心
７ コイルケース
７ａ 高圧タワー部
８ 端子
９ 高圧端子
１０ 絶縁用樹脂
１１ 高圧導体パイプ
１２ 接続ラバー
１２ａ 内周筒状部
１２ｂ 筒状溝
１２ｃ 小径部
１２ｄ 環状溝
１３ 絶縁パイプ
１４ スプリング
１５ 高磁束密度材
１６ 高圧端子（２）
１７ スプリング（２）
１８ ブーツ

Claims (5)

1. 点火コイルケース、
   当該点火コイルケースの中に配置された鉄心、
   一次コイルが巻かれた一次ボビン、
   二次コイルが巻かれた二次ボビン、
   前記点火コイルケース内に充填され、前記鉄心を取巻くように配置された前記一次ボビ
   ンおよび二次ボビンを絶縁する絶縁硬化樹脂、
   前記点火コイルケースに設けられた高圧出力端子部としての高圧タワー部、
   プラグホール内に挿入されて一端がプラグに電気的および機械的に結合され、他端が前
   記高圧タワー部に電気的および機械的に結合される高圧導体パイプ、
   前記高圧導体パイプと前記高圧タワー部との結合部に設けられた接続ラバーとを備えた
   ものにおいて、
   前記高圧タワー部と前記高圧導体パイプの絶縁パイプ部の点火コイル側端部との結合部が径方向にラップするように構成し、
   前記高圧タワー部と前記高圧導体パイプの絶縁パイプ部の点火コイル側端部との結合部の径方向にラップした部分に接続ラバーが介在するように構成し、
   前記高圧タワー部は前記コイルケース側に直径の小さい筒状部を有し、先端側に直径の大きい筒状部を有し、当該直径の小さい部分と直径の大きい部分とは前記高圧タワー部の外周部に段付形状部を形成しており、
   前記弾性体で成形される前記接続ラバーは前記高圧タワー部の外周形状と同形状の内周
   面を有する内周筒状部を備え、
   前記接続ラバーには、前記内周筒状部と外側の外周円筒部との間に、前記高圧導体パイプの一部を構成する熱可塑性合成樹脂によって成形された絶縁パイプ部が挿入される筒状溝が設けられており、
   当該筒状溝は、前記絶縁パイプ部が前記高圧タワー部の段付部よりも前記高圧タワー部の直径の小さい部分の外周を包囲する位置まで挿入できる深さに形成されており、
   前記接続ラバーの前記筒状溝に前記絶縁パイプ部が挿入された際、前記接続ラバーの前記内周筒状部が前記高圧タワー部の前記段付形状部と前記絶縁パイプ部との間に挟まれるよう構成した内燃機関用点火コイル。
2. 請求項１に記載されたものにおいて、
   前記接続ラバーは前記高圧導体パイプの高圧タワー部との結合部の外周を覆う部分を備え、前記高圧タワー部と前記高圧導体パイプの結合部の径方向にラップした部分に介在する接続ラバーと前記高圧導体パイプの外周を覆う接続ラバー部分とが一体に形成されている内燃機関用点火コイル。
3. 請求項２に記載したものにおいて、
   前記高圧導体パイプの外周を覆う接続ラバー部分がプラグホールと高圧導体パイプとの間のシールを構成している内燃機関用点火コイル。
4. 請求項１に記載のものにおいて、さらに、
   高圧導体パイプ内に点火コイルが発生する高電圧を点火プラグに伝達させるスプリングを備え、
   当該スプリングは点火コイル側と点火プラグ側で密巻となっており、中間部に粗巻部を備えており、
   前記スプリング内周には表面を絶縁された磁性材性の金属棒が配置されている内燃機関用点火コイル。
5. 請求項１に記載のものにおいて、さらに、
   高圧導体パイプ内に点火コイルが発生する高電圧を点火プラグに伝達させるスプリングを備え、
   前記高圧導体パイプ内に樹脂抵抗材もしくはアモルファスを圧入あるいはネジ込み係合して前記スプリングと電気的に接続させた内燃機関用点火コイル。

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