JP5119135B2 - 点火コイルの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関のプラグホールに挿入される円筒部を有する点火コイルに関し、特に、薄型化しても必要な強度を発揮できるコイルケースを有する点火コイルの製造方法に関する。

中心鉄芯を内部に収容した二次コイルの外側に、一次コイルを同心状に配置し、これらをコイルケースに収納するペンシルタイプの点火コイルが知られている（特許文献１）。この点火コイルでは、コイルケースに各部材を収納した後、全ての隙間を埋めるべくエポキシ樹脂液を充填し、これを熱硬化させることで各部材間の絶縁性を確保している。
特開２００６−２７８４２４号公報 上記したペンシルタイプに限らず、点火コイルでは、射出成形金型を使用してコイルケースを製造するのが一般的である。このような射出成形法を採る場合には、成形金型が形成する金型空間に、ゲートを経由してＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）樹脂などの溶融樹脂を導入してコイルケースを製造している。

成形機のノズルから射出された溶融樹脂は、例えば、スプルー、ランナー、及びゲートの流路を経由して、金型空間たるキャビティに達する。ここで、スプルーとは、射出成形機のノズルに接する断面円形の流入通路であり、ランナーとは、溶融樹脂の中間に位置する円形又は台形の通路であり、ゲートとは、キャビティへの流入口を意味する。

通常、このような経路を経て、溶融樹脂がキャビティ内部に射出されるが、内部の空気を確実に排出するため、適所にエアベント（空気抜き溝）を設ける必要がある。そこで、一般には、成形金型のパーティング面（金型合わせ面）に、深さ０．０２〜０．０３ｍｍ程度のエアベントを設けている。また、このパーティング部において、溶融樹脂が合流して融着することも多く、このような場合には、エアベントの位置がウェルド部に一致することになる。

ところで、昨今の点火コイルには、軽量化・小型化の要請と共に、更なる高性能化が強く望まれている。しかし、点火コイルが挿入されるプラグホールは、限定された狭小な寸法形状であり、この設置スペースを広げることはできない。

そのため、上記の高性能化の要請に応えるには、コイルケースの外径寸法を小径に維持した状態で、一次コイル及び二次コイルを収容する十分なスペースを確保する必要があり、要するに、機械的強度や絶縁耐力を損なうことなく、コイルケースを極限的に薄型化する必要がある。

ところが、機械的強度を維持しつつコイルケースを薄型化するため、製造方法が複雑化したり、或いは、高価な材料が必要となるのでは、製造コストの上昇を招くので好ましくない。すなわち、特許文献１や特許文献２には、コイルケースの製造方法について新規の方法が開示されているが、いずれも簡易性に欠け、製造コストが増加してしまう点が問題である。例えば、特許文献１に記載の発明では、キャビティに溶融樹脂を充填し終わる寸前、つまり、溶融樹脂が合流する寸前にエアベントを閉塞しているが、製法が複雑化する点が問題である。また、特許文献２に記載の発明では、特殊なファンゲートやリングゲートを採用する必要があり簡易性に欠ける。
特開平６−３２８５３０号公報 特開２０００−１７３８５０号公報 本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであって、機械的強度や絶縁耐力を損なうことなく、コイルケースを薄型化できる簡易な製造方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明者は、製造方法を大幅には変えないこと、製造コストを増加させないことを前提に種々の検討と実験を繰り返した。

図１は、本発明の前提を説明する図面であり、コイルケースの突出部について、その基端側の断面形状を概略的に示している。ここでは、第１金型ＤＩＥ１と、第２金型ＤＩＥ２と、中央コアＣＯＲＥとで形成された金型空間（キャビティ）に、溶融樹脂を射出してコイルケースが成形される。なお、図示の矢印は、溶融樹脂の流通経路を示している。

例えば、図１（ａ）の場合、一般には、コイルケースの軸方向に延びるパーティングラインPRT_LN,PRT_LNの一方に対応して、単一のゲートＧＴが配置され、図１（ｂ）の場合には、パーティングラインPRT_LN,PRT_LNの中間位置に対応して２つのゲートＧＴ１，ＧＴ２が配置される。これらのゲートＧＴ，ＧＴ１，ＧＴ２は、典型的には、コイルケースの基端部又はこの基端部に近接して設けられ、図１の紙面に直交する上方位置に設けられている。

そのため、例えば、図１（ａ）に示す単一ゲートＧＴの場合、特に、コイルケース突出部の基端側においては、ゲートＧＴから分流した溶融樹脂が、コイルケースの突出部の中心Ｏとゲート位置Ｇとを平面視で通過する仮想線上で合流することになり、ゲートＧＴの対称位置に存するパーティング部PRT_LNがウェルド部となりやすい。

一方、図１（ｂ）に示す複数ゲートＧＴ１，ＧＴ２の場合、特に、コイルケース突出部の基端側においては、ゲートＧＴ１，ＧＴ２から射出された溶融樹脂が、コイルケースの突出部の中心Ｏと２つのゲートＧＴ１，ＧＴ２とを、平面視で通過する第１仮想線に直交する平面視第２仮想線上で合流することになり、この２つのパーティング部PRT_LN,PRT_LNがウェルド部となりやすい。

このようなウェルド部では、溶融樹脂が停留するため、特に、合流境界部において、ガラス繊維などのフィラーが希薄となりやすく、その結果、他の部分より機械的強度が劣りやすい。このように、溶融樹脂の合流位置は、そもそも機械的強度が劣る傾向がある。しかも、この合流位置と金型合わせ面とが近接し、金型合わせ面にエアベントを設けた場合には、エアベント付近の樹脂圧力が低いために、巣やボイドなど樹脂の存在しない空洞の欠陥が生じやすく、更に強度劣化の原因となる。

以上の諸点を踏まえると共に、製造方法を大幅には変えず製造コストを増加させないことを前提に、種々の検討と実験を繰り返した結果、機械的な強度が最も問題になる箇所に、必要最小限の対策を施すだけで、実用的に十分な効果が得られることを見出して本発明を完成させるに至った。

すなわち、本発明は、軸方向に延びて内燃機関のプラグホールに挿入される略円筒状の突出部と、前記突出部に連設される基端部とで一体化されたコイルケースに、一次コイルと二次コイルとを収容する点火コイルの製造方法であって、前記コイルケースの内周面と外周面を成形する複数の成形金型によって形成される金型空間に、前記基端部又はこれに近接して設けられた単一又は複数のゲートを経由して、前記突出部の中心軸に向かう径方向内向きに溶融樹脂を導入し、これを熱硬化させることで前記コイルケースを製造する工程を有し、前記外周面を形成する外側の成形金型の金型合せ面は、前記突出部の軸方向に延びるパーティングラインを形成し、前記外側の成形金型で形成される前記外周面の外周径は、軸方向全長にわたって同一寸法に設定される一方、内周面を形成する内側の成形金型で設定される内周径が軸方向にやや相違することで、前記突出部の肉厚が軸方向にやや相違して形成され、前記コイルケースが最も肉薄となる部分を含んだ所定の封止領域には、エアベントを設けない一方、封止領域以外の金型合わせ面にエアベントを設けている。

例えば、図１（ａ）の構成では、ゲートＧＴからの溶融樹脂の流通距離が短いことを条件に、図１（ａ）のゲートＧＴの対称位置に存するパーティング部PRT_LNが、合流予定位置となる。また、図１（ｂ）の構成では、２つのゲートＧＴ１、ＧＴ２からの溶融樹脂の流通距離が短いことを条件に、対称位置のパーティング部PRT_LN,PRT_LNが、ともに合流予定位置となる。そして、この想定される合流予定位置が、最終的なウェルド部となる。

一方、ゲートからの流通距離が遠い場合には、時間的なズレが生じる結果、必ずしも上記の箇所で溶融樹脂が合流せず、したがって、ゲートから離間するに応じて、パーティング部PRT_LNとウェルド部とが一致しないことになる。

ところで、コイルケースの突出部の外径は、一般に、プラグホールの形状に制約されて軸方向に同一寸法となるのに対して、その内径寸法は、中央コアＣＯＲＥの抜きテーパを確保するため軸方向にテーパ形状とならざるを得ない。そのため、典型的には、突出部の基端側が最も肉薄となり、その結果、機械的強度が最も弱い箇所となる。

しかし、本発明では、この最も機械的強度の劣る箇所では、パーティング部にエアベントを設けないので、例え、溶融樹脂の合流点とパーティング部とが重複した場合でも、その箇所では樹脂圧力が低下しないため、空洞の発生を抑制することができ、機械的強度を確保することができる。しかも、本発明の製造方法によれば、特に、製造コストを増加させることもない。

本発明のゲートは、好ましくは、基端部又は基端部に近接して設けられている。この場合には、従来の製法をそのまま踏襲することができる。また、前記封鎖領域は、前記基端部と前記突出部との境界部から、先端側に向けて設定されている。封鎖領域の軸方向の長さは、特に限定されないが、突出部の全長に対して１５％〜３０％の長さに設定するのが好ましい。

一方、前記合流予定位置に最も近接する金型合わせ面以外の金型合わせ面には、前記突出部の軸方向全長にわたってエアベントを設けるのが好適である。

前記パーティングラインは、前記突出部の中心軸と前記ゲートとを平面視で通過する仮想線に対応して前記突出部の外周面に、前記軸方向に延びて形成されるのが典型的である（図１（ａ）参照）。また、前記突出部の中心軸を通過する第１仮想直線上に前記ゲートを２つ設け、前記中心軸を通過して第１仮想直線に直交する第２仮想直線に接するか近接する金型合わせ面には、前記封鎖領域を除いてエアベントを設けるのも典型的である（図１（ｂ）参照）。

また、前記突出部の肉厚は、典型的には、先端側から基端側に向けてやや肉薄に形成されている。一方、前記突出部の外周径は、前記封鎖領域の全長にわたって同一に設定されるのが典型例である。

上記した本発明によれば、機械的強度や絶縁耐力を損なうことなく、コイルケースを薄型化できる簡易な製造方法を実現することができる。

以下、実施例に基づいて本発明を更に説明する。図２は、内燃機関のプラグホールに挿入される略円筒状の突出部１と、突出部１に連設される基端部２とで一体化されたコイルケースを図示したものである。

コイルケースの突出部１は、一次コイル及び二次コイルが収容される本体部１ａと、やや小径で絶縁性エラストマが外嵌される先端部１ｂとに区分されている。なお、先端部１ｂには、使用時に点火プラグが収容される。

本体部１ａの外径寸法は、プラグホールの内径に対応して同一であるが、本体部１ａの内径には、製造上の要請から抜きテーパが必要となる。そのため、本体部１ａの肉厚は、先端側から基端側に向けてやや肉薄となる。

コイルケースの基端部２は、一次コイル電流を制御するスイッチング回路が収容される頭部２ａと、金属リング３が圧入される取付部２ｂとに区分される。

このような構成のコイルケースは、射出成形金型ＤＩＥ１，ＤＥ２で形成されたキャビティに、ゲートＧＴを経由して、ＰＢＴ(polybutylene terephthalate)樹脂などのエンプラを射出して成形される。したがって、図２（ｂ）の左右にパーティングラインPRT_LN,PRT_LNが形成されることになる。また、この実施例では、このパーティングラインPRT_LN,PRT_LNに対応して、エアベントA_VENTを設けている。

エアベントには、その一部に封鎖領域ＳＨＵＴを設けたエアベントA_VENT'（図２（ｂ）左側）と、パーティングラインPRT_LNの全長にわたって封鎖領域を設けないエアベントA_VENT（図２（ｂ）右側）とが存在する。図２（ｄ）に示すように、封鎖領域ＳＨＵＴは、基端部２と突出部１との境界部から、コイルケースの先端側に向けて設定されており、この実施例では、本体部１ａの全長に対して２０％程度の長さに設定されている。基端部２と突出部１との境界部は、コイルケースが最も肉薄となる部分であり、この肉薄部分を含んで封鎖領域ＳＨＵＴが設定されている。

図２（ｂ）及び図２（ｃ）に示す通り、ゲートＧＴは、コイルケースの取付部２ａの上下中心位置であって、突出部１の軸芯Ｏから最遠部に配置されている。したがって、ゲートＧＴから導入された溶解樹脂は、取付部２ｂに充填された後、頭部２ａに広がりつつ基端部２から突出部１に移動して、図１（ａ）の矢印に示す分流経路を通って拡散することになる。

以上の構成の結果、特に、基端部２と突出部１との境界部に近接する本体部１ａでは、ゲートＧＴの対称位置に存するパーティングラインPRT_LNの位置で、溶融樹脂が合流することになる。しかし、本実施例では、この部分のパーティングラインPRT_LNではエアベントが封鎖されているので、樹脂圧力が低下することがなく、肉薄部分における強度劣化が有効に防止される。

なお、閉鎖領域ＳＨＵＴを除くパーティングラインPRT_LNには、エアベントが設けられているが、必ずしも、パーティングラインPRT_LNの位置で溶融樹脂が合流しないので特段の問題が生じない。したがって、この実施例によれば、製造工程を特に変更することなく、また、樹脂材料を変更することなく、所望の強度を維持するコイルケースを製造することができる。

以上、本発明の実施例について具体的に説明したが、具体的な記載内容は特に本発明を限定するものではない。

本発明を説明する原理図である。 実施例に係るコイルケースの製造方法を説明する図面である。

符号の説明

１ 突出部
２ 基端部
ＤＩＥ１ 成形金型
ＤＩＥ２ 成形金型
ＧＴ ゲート
PRT_LN パーティングライン
ＳＨＵＴ 封鎖領域

Claims (5)

1. 軸方向に延びて内燃機関のプラグホールに挿入される略円筒状の突出部と、前記突出部に連設される基端部とで一体化されたコイルケースに、一次コイルと二次コイルとを収容する点火コイルの製造方法であって、
   前記コイルケースの内周面と外周面を成形する複数の成形金型によって形成される金型空間に、前記基端部又はこれに近接して設けられた単一又は複数のゲートを経由して、前記突出部の中心軸に向かう径方向内向きに溶融樹脂を導入し、これを熱硬化させることで前記コイルケースを製造する工程を有し、
   前記外周面を形成する外側の成形金型の金型合せ面は、前記突出部の軸方向に延びるパーティングラインを形成し、前記外側の成形金型で形成される前記外周面の外周径は、軸方向全長にわたって同一寸法に設定される一方、内周面を形成する内側の成形金型で設定される内周径が軸方向にやや相違することで、前記突出部の肉厚が軸方向にやや相違して形成され、
   前記コイルケースが最も肉薄となる部分を含んだ所定の封止領域には、エアベントを設けない一方、封止領域以外の金型合わせ面にエアベントを設けたことを特徴とする点火コイルの製造方法。
2. 前記封鎖領域の軸方向の長さは、前記突出部の全長に対して１５％〜３０％の長さに設定されている請求項１に記載の製造方法。
3. 前記封鎖領域は、前記基端部と前記突出部との境界部から、先端側に向けて設定されている請求項１又は２に記載の製造方法。
4. 前記パーティングラインは、前記突出部の中心軸に直交する同一平面上において、前記中心軸と前記ゲートとを通過して仮想的に形成される仮想線に対応して、前記突出部の外周面に、前記軸方向に延びて形成される請求項１〜３の何れかに記載の製造方法。
5. 前記突出部の中心軸に直交する同一平面上において、前記中心軸を通過して仮想的に形成される第１仮想直線に対応して前記ゲートを２つ設け、
   前記中心軸を通過して第１仮想直線に直交して仮想的に形成される第２仮想直線に対応して、前記封鎖領域を除いてエアベントを設けている請求項１〜４の何れかに記載の製造方法。

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