JP5698955B2

JP5698955B2 - 内燃機関用点火装置

Info

Publication number: JP5698955B2
Application number: JP2010239638A
Authority: JP
Inventors: 拓志西村; 山田　修司; 修司山田; 勇人小柴; 義之福村; 尚紀片岡
Original assignee: Diamond Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Diamond Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2010-10-26
Filing date: 2010-10-26
Publication date: 2015-04-08
Anticipated expiration: 2030-10-26
Also published as: JP2012094629A

Description

本発明は、内燃機関用点火装置に関するものである。

従来より内燃機関用点火装置は、ケースのコイル収容部に鉄芯と１次コイル、２次コイルを備えて構成され、ケース内に絶縁性樹脂を充填することで各部材を絶縁、固定している。これらの点火コイルの中にはボビンの一端に巻線の巻き始めと巻き終わりを有し、奇数層に巻き回した構成としているものがある。しかし、このような点火コイルではボビンの一端から他端まで引き出した巻線によってその後巻き回す巻線が突出し断線する恐れがある。そしてこのような状況においては例えば、特開２００９−２９９５５２号公報（以下「特許文献１」）のような構成とすることが知られている。

上記特許文献１の点火装置の１次コイルボビンの側面図を図６に示す。図６において特許文献１では、一次コイルボビン230の外周に巻線を巻き付けて形成した一次コイル、一次コイルを囲繞するように配設された二次コイル、および一次コイルボビン230内を挿通するように配設された鉄芯を有するトランスが外装ケース内に収納され、絶縁性樹脂が上記外装ケース内に充填、硬化されている。また、上記一次コイルボビン230は、上記巻線が巻き付けられる筒状の巻胴部240と、該巻胴部240の外周面上に軸方向に離間して相対して設けられ、巻線巻回空間を構成する第１鍔部260および第２鍔部270と、上記第１鍔部260の一部に形成された第１巻線方向転換突起と、上記第２鍔部270の一部に形成された第２巻線方向転換突起と、上記巻胴部240の上記第１鍔部260の軸方向外方位置に突設され、上記巻線の巻き始め端部が接続、固定される第１巻線固定部310と、上記巻胴部240の上記第１鍔部260の軸方向外方で、かつ上記第１巻線固定部310に対して周方向に離間した位置に突設され、上記巻線の巻終わり端部が接続、固定される第２巻線固定部と、上記第１巻線固定部310に接続、固定された上記巻線を案内して上記第１巻線方向転換突起の巻線巻回方向の前方から上記巻線巻回空間内に引き出す案内壁と、を備えている。さらに、上記巻線が、その巻き始め端部を上記第１巻線固定部310に接続、固定され、上記案内壁に案内されて上記巻線巻回空間内に引き出され、上記第１鍔部160の内壁面に沿って上記巻胴部の外周を約１周巻かれ、上記第１巻線方向転換突起に掛けられて方向を転換されて該巻線巻回空間内に戻され、ついで該巻線巻回空間内を通って上記第２巻線方向転換突起に掛けられて方向を転換されて該巻線巻回空間内に戻され、該巻胴部240の外周に奇数層巻き付けられた後該巻線巻回空間から引き出され、その巻終わり端部を上記第２巻線固定部に接続、固定されている。

また、上記巻胴部240が四角形の筒状体に作製され、誘導凹部280が上記巻胴部240の１つの外周面の対角線上に位置するように当該外周面に形成され、上記第１巻線方向転換突起および上記第２巻線方向転換突起が上記誘導凹部280の両端部のそれぞれに対応するように形成され、上記巻線が上記第１
巻線方向転換突起に掛けられて方向を転換されて上記誘導凹部280内を通って上記第２巻線方向転換突起に誘導されていることを特徴とする内燃機関用点火装置が提案されている。

特開２００９−２９９５５２号公報

しかしながら、上記従来の点火装置では次のような問題が生じている。即ち、特許文献１の点火装置では、巻線が、その巻き始め端部を第１巻線固定部に接続、固定され、案内壁に案内されて巻線巻回空間内に引き出され、第１鍔部の内壁面に沿って巻胴部の外周を約１周巻かれ、第１巻線方向転換突起に掛けられて方向を転換されて巻線巻回空間内に戻され、ついで誘導凹部内を通って第２巻線方向転換突起に掛けられて方向を転換されて巻線巻回空間内に戻され、巻胴部の外周に奇数層巻き付けられた後巻線巻回空間から引き出され、その巻終わり端部を第２巻線固定部に接続、固定することによって、一次コイルを形成する１
層目の巻線に誘導凹部で誘導する巻線が突出部として作用がなくなり一次コイルを形成する１層目の巻線に変形応力が作用しなくなり、巻線の断線を防止しているが、１次コイルボビンに誘導凹部を形成すると１次コイルの中心軸と鉄芯の中心軸が一致しないため、鉄芯付近に加わる冷熱ストレスに偏りが生じ、最悪点火コイルの不具合の原因となる恐れがある。

本発明は上記課題に鑑みなされたもので、鉄芯付近に加わる冷熱ストレスの偏りを防ぎ、長寿命且つ信頼性の高い内燃機関用点火装置を提供することを目標とする。

上記課題を解決するために本発明は次のような構成とする。即ち、請求項１の発明においては、中心鉄芯，当該中心鉄芯の外周に配置された１次ボビンに１次巻線が奇数層巻きされた１次コイル，及び，前記１次ボビンの外周に配置された２次ボビンに２次巻線が巻回された２次コイル，の各々が同軸上に組立てられた点火コイルと、当該点火コイルが収容されているケースと、を備えた内燃機関用点火装置において、前記1次ボビンの壁部の断面は、前記１次巻線の一層目より内周側で当該巻線の一部を通している誘導溝が形成された第１の辺と、前記誘導溝が形成されておらず且つ前記第１の辺についての対辺を成すと供に前記第１の辺より薄肉とされた第２の辺と、当該第２の辺の内周面に設けられた突部と、を備え、前記中心鉄芯は、前記第１の辺の内周面と前記突部との間で固定され、当該中心鉄芯の中心軸は、前記１次コイルの中心軸と一致する方向へ前記突部によって変位して配置されることを特徴とする内燃機関用点火装置とする。

上記構成においては、前記ケースは、其の内部に前記点火コイルが２個収容される構成としてもよい。

上記の発明によって、鉄芯付近に加わる冷熱ストレスの偏りを防ぎ、長寿命且つ信頼性の高い内燃機関用点火装置が実現できる。また、リーン燃焼や成層燃焼では空燃比にばらつきがあることや点火プラグのくすぶりによって起こるミスファイアを防ぐためにケース内に２個の点火コイルを備えて多重点火させる点火装置においても、上記構成によって同様の効果を得ることができる。

本発明の第1の実施例とする点火装置の斜視図である。図１の点火装置を矢印（Ａ）方向から見たＢ-Ｂ断面図である。本発明の実施例とする１次コイルと２次コイルの組み立て前の斜視図である。本発明の実施例とする１次コイルと２次コイルの組み立て後の斜視図である。図４のコイル部を矢印（Ｃ）方向から見た図である。特許文献１の点火装置の１次コイルボビンの側面図である。

以下に本発明の実施の形態を示す実施例１を図１乃至図５に基づいて説明する。

本発明の第１の実施例とする点火装置の斜視図を図１に、図１の点火装置を矢印（Ａ）方向から見たＢ-Ｂ断面図を図２に、１次コイルと２次コイルの組み立て前の斜視図を図３に、１次コイルと２次コイルの組み立て後の斜視図を図４に、図４のコイル部を矢印（Ｃ）方向から見た図を図５に示す。

図１乃至図５において、点火装置70の外形を形成するケース50は開口面を一面備える箱型とした一体成形で形成されている。また、当該ケース50には当該点火装置70を図示しないエンジンヘッドに取り付け固定するためのケース固定部52を当該ケース50の開口面と略垂直面の２箇所に形成している。さらに、当該ケース50の底面には、２次電圧を点火プラグに供給する高圧端子を備えるための高圧タワー54がエンジン上部に形成されたプラグホール内に向かって突出するように形成されている。

また、前記ケース50のコイル収容部には、第１の点火コイル80及び第２の点火コイル90を備え、当該第１の点火コイル80及び当該第２の点火コイル90は複数の薄板を積層して構成された中心鉄芯30及び外装鉄芯31と、当該中心鉄芯30の外周に樹脂で形成された１次ボビン10の１次巻線巻付け部13外周に１次巻線12を５０ターン前後巻き回した１次コイル14と、当該１次コイル14の外周に樹脂で形成された２次ボビン20の２次巻線巻付け部21外周に２次巻線22を３０００ターン前後巻き回した２次コイル24とから構成されている。さらに、前記１次ボビン10の軸方向両端に前記１次巻線12の巻き崩れを防止するフランジ16を形成している。

また、前記フランジ16の外周側面に前記１次ボビン10外周と前記２次ボビン20内周間に充填するモールド樹脂60の充填性を向上させる為のスリット18を形成し、当該スリット18は前記フランジ16の外周に９０度の間隔で４箇所形成されている。さらに、当該スリット18は前記１次ボビン10の両端の前記フランジ16に形成されている。

また、前記１次ボビン10の１次巻線巻付け部13に前記１次ボビン10の軸方向両端部を結ぶ誘導溝11を形成し、前記１次ボビン10の一端から巻き始めた前記１次巻線12は、当該誘導溝11を通って前記１次ボビン10の他端へ向かい、前記１次ボビン10の他端から一端に向かって１層目が巻き回され、前記１次巻線12は前記１次ボビン10の一端から他端に向かって２層目が巻き回され、前記１次ボビンの他端から一端に向かって３層目が巻き回され、前記１次ボビン10の一端で巻き終えている。さらに、前記誘導溝11は前記１次コイル14が前記ケース50に備えられた際に前記ケース50の底面側に近接する面に形成されている。

また、前記誘導溝11が形成されていない面の前記１次ボビン10の軸方向の厚さをｄ１とし、前記誘導溝11が形成されている面の前記１次ボビン10の軸方向の厚さをｄ２とすると、ｄ１とｄ２の関係はｄ１＜ｄ２となる。さらに、前記１次ボビン10内周面に第１の突起26を形成し、当該第１の突起26によって前記中心鉄芯30の中心軸と前記１次コイル14の中心軸を一致させるように前記中心鉄芯30を固定し、当該第１の突起26は前記１次ボビン10の前記誘導溝11が形成された面を除いた内周面の各１面に２箇所形成されている。

また、前記２次ボビン20内周面に第２の突起27を形成し、当該第２の突起27によって前記中心鉄芯30の中心軸と前記２次コイル24の中心軸を一致させるように前記１次コイル14を固定している。さらに、当該第２の突起27は前記２次ボビン20の内周面の各１面に２箇所形成されている。

また、前記２次コイル24の低圧側に２次低圧端子46を備え、前記第１の点火コイル80及び前記第２の点火コイル90の前記１次コイル14は当該２次低圧端子46と電気的に接続されている。さらに、前記２次コイル24の高圧側に２次高圧端子48を備え、前記ケース50内側底面に前記第１の点火コイル80及び前記第２の点火コイル90のそれぞれにケース側２次高圧端子38を備え、前記第１の点火コイル80の当該２次高圧端子48及び当該ケース側２次高圧端子38を電気的に接続し、前記第２の点火コイル90の当該２次高圧端子48及び当該ケース側２次高圧端子38を電気的に接続している。

また、前記ケース50内には前記第１の点火コイル80及び前記第２の点火コイル90への点火信号を供給するイグナイタ34を前記第１の点火コイル80及び前記第２の点火コイル90のそれぞれに備え、当該イグナイタ34は前記第１の点火コイル80及び前記第２の点火コイル90の前記１次コイル14と電気的に接続している。さらに、前記ケース50の側面にバッテリ及びＥＣＵ、点火装置制御部から１次電圧若しくは点火信号を供給するコネクタ32を前記第１の点火コイル80及び前記第２の点火コイル90のそれぞれに１つずつ備えている。

また、前記第１の点火コイル80側の前記コネクタ32は前記第１の点火コイル80の前記１次コイル14及び前記イグナイタ34と電気的に接続され、前記第２の点火コイル90側の前記コネクタ32は前記第２の点火コイル90の前記１次コイル14及び前記イグナイタ34と電気的に接続されている。さらに、前記ケース50の内側底面には、前記第１の点火コイル80及び前記第２の点火コイル90のどちらか一方の２次電圧が他方の点火コイルに流れるのを阻止するためのダイオード群40を前記第１の点火コイル80及び前記第２の点火コイル90のそれぞれに備えている。

また、前記ダイオード群40は３つのダイオードから構成されており、当該それぞれのダイオードはリード線44を備えており、当該リード線44を半田付けで接続することで当該それぞれのダイオードを電気的に接続している。さらに、前記第１の点火コイル80及び前記第２の点火コイル90の前記ダイオード群40のアノード端子側の前記リード線44は１つに結合され、前記高圧端子と電気的に接続している。

また、前記第１の点火コイル80側の前記ダイオード群40のカソード端子側の前記リード線44は前記第１の点火コイル80側の前記ケース側２次高圧端子38と電気的に接続され、前記第２の点火コイル90側の前記ダイオード群40のカソード端子側の前記リード線44は前記第２の点火コイル90側の前記ケース側２次高圧端子38と電気的に接続されている。さらに、前記ケース50の内側底面には前記第１の点火コイル80及び前記第２の点火コイル90の前記ダイオード群40を埋め込むための溝部56を形成している。

また、前記溝部56には前記第１の点火コイル80及び前記第２の点火コイル90の前記ダイオード群40の前記リード線44を挟んで固定するための略Ｕ字型のリード線固定部58を形成し、前記ダイオード群40を構成するそれぞれのダイオードの両端に１箇所ずつ、合計で１２箇所固定し、当該リード線固定部58の前記リード線44挿入口を面取りしている。さらに、前記溝部56は前記ダイオード群40及び当該リード線固定部58が前記ケース50の底面から出ない深さに形成されている。

また、前記ケース50の内側底面には外周溝57が形成され、当該外周溝57は前記ダイオード群40及び前記リード線固定部58を埋め込んだ前記溝部56及び前記ケース側２次高圧端子38、前記高圧端子、前記リード線44の外周全周を囲うように形成されている。さらに、当該外周溝57は前記溝部56の幅の３分の１前後の幅で形成され、当該外周溝57は前記溝部56と等しい深さに形成されている。

また、前記ケース50内には前記第１の点火コイル80と前記第２の点火コイル90間に発生するクラックの波及を防ぐために前記第１の点火コイル80に第１の隔壁55aを形成し、前記第２の点火コイル90に第２の隔壁55bを形成している。さらに、当該第１の隔壁55a及び当該第２の隔壁55bは前記第１の点火コイル80と前記第２の点火コイル90とを結ぶ直線上に形成されている。

また、前記第１の隔壁55aは前記第１の点火コイル80の鉄芯クラックを封じ、前記第１の点火コイル80の前記鉄芯30の位置決めをするために前記第１の点火コイル80の前記鉄芯30の外周面に接する如く配置され、前記第２の隔壁55bは前記第２の点火コイル90の鉄芯クラックを封じ、前記第２の点火コイル90の前記鉄芯30の位置決めをするために前記第２の点火コイル90の前記鉄芯30の外周面に接するように配置されている。さらに、前記第１の隔壁55a及び前記第２の隔壁55bは前記鉄芯30の前記ケース50底面からの垂直方向の高さと等しい高さに形成されている。

また、前記ケース50内には前記点火装置70の電気的絶縁及び各部材の物理的固定を実現する前記モールド樹脂60が充填されている。さらに、前記第１の点火コイル80及び前記第２の点火コイル90から出力される２次電圧は前記高圧端子から前記プラグホール内に収容された導電部材を介して前記点火プラグへ供給される。

上記実施例１の変形例として、前記中心鉄芯30の中心軸と前記１次コイル14又は前記２次コイル24の少なくとも一方のコイルの中心軸を一致させてもよいし、前記１次コイル14と前記２次コイル24のうち、前記１次コイル14を外周に配置してもよい。また、前記第１の突起26は前記１次コイル14と前記２次コイル24のうち、外側に配置されるコイルのボビンの内側面に形成して前記中心鉄芯30の中心軸と前記１次コイル14の中心軸、前記２次コイル24の中心軸を一致させてもよいし、前記第１の突起26は前記１次コイル14と前記２次コイル24のうち、内側に配置されるコイルのボビンの外周面に形成して前記中心鉄芯30の中心軸と前記１次コイル14の中心軸、前記２次コイル24の中心軸を一致させてもよい。さらに、前記１次コイル14の前記１次巻線巻付け部13と前記２次コイル24の前記２次巻線巻付け部21のうち、外側に配置されるコイルのボビンの巻付け部の樹脂の厚さを変化させることで前記中心鉄芯30の中心軸と前記１次コイル14の中心軸、前記２次コイル24の中心軸を一致させてもよい。

また、前記第２の突起27は前記１次コイル14と前記２次コイル24のうち、内側に配置されるコイルのボビンの内側面に形成して前記中心鉄芯30の中心軸と前記１次コイル14の中心軸、前記２次コイル24の中心軸を一致させてもよいし、前記中心鉄芯30の外周面に前記第２の突起27を備えて前記中心鉄芯30の中心軸と前記１次コイル14の中心軸、前記２次コイル24の中心軸を一致させてもよい。さらに、前記１次コイル14と前記２次コイル24のうち、内側に配置されるコイルのボビンの樹脂の厚さを変化させることで前記中心鉄芯30の中心軸と前記１次コイル14の中心軸、前記２次コイル24の中心軸を一致させてもよい。

また、前記第１の突起26及び前記第２の突起27の形状及び形成位置、形成個数は前記中心鉄芯30の中心軸と前記１次コイル14の中心軸、前記２次コイル24の中心軸が一致する構成となるのであれば設計事情によって任意に変更してもよい。さらに、前記１次コイル14は３層巻きのコイルとしたが、奇数層又は偶数層に限らず設計事情によって任意に変更してもよい。

また、前記誘導溝11は前記１次コイル14が前記ケース50に備えられた際に前記ケース50の底面側に近接する面に形成したが、設計事情によって任意の位置に変更しもよい。さらに、前記点火装置70を構成する前記１次ボビン10及び前記２次ボビン20の軸方向の厚さを不均等な構成としたボビンとしてもよい。

また、上記実施例１では、前記ケース50内に前記1次コイル14と前記２次コイル24と前記鉄芯30からなる点火コイルをそれぞれ２個ずつ備えた多重点火型の点火装置を用いたが、前記ケース50内に点火コイルを１つ備えた点火装置に実施してもよいし、前記ケース50内のコイル収容部を前記プラグホール内に挿入するペン型の点火装置に実施してもよい。

10：１次ボビン
11：誘導溝
12：１次巻線
13：１次巻線巻付け部
14：１次コイル
16：フランジ
18：スリット
20：２次ボビン
21：２次巻線巻付け部
22：２次巻線
24：２次コイル
26：第１の突起
27：第２の突起
30：中心鉄芯
31：外装鉄芯
32：コネクタ
34：イグナイタ
38：ケース側２次高圧端子
40：ダイオード群
44：リード線
46：２次低圧端子
48：２次高圧端子
50：ケース
52：ケース固定部
54：高圧タワー
55a：第１の隔壁
55b：第２の隔壁
56：溝部
57：外周溝
58：リード線固定部
60：モールド樹脂
70：点火装置
80：第１の点火コイル
90：第２の点火コイル

Claims

中心鉄芯，当該中心鉄芯の外周に配置された１次ボビンに１次巻線が奇数層巻きされた１次コイル，及び，前記１次ボビンの外周に配置された２次ボビンに２次巻線が巻回された２次コイル，の各々が同軸上に組立てられた点火コイルと、
当該点火コイルが収容されているケースと、を備えた内燃機関用点火装置において、
前記1次ボビンの壁部の断面は、前記１次巻線の一層目より内周側で当該巻線の一部を通している誘導溝が形成された第１の辺と、前記誘導溝が形成されておらず且つ前記第１の辺についての対辺を成すと供に前記第１の辺より薄肉とされた第２の辺と、当該第２の辺の内周面に設けられた突部と、を備え、
前記中心鉄芯は、前記第１の辺の内周面と前記突部との間で固定され、当該中心鉄芯の中心軸は、前記１次コイルの中心軸と一致する方向へ前記突部によって変位して配置されることを特徴とする内燃機関用点火装置。
前記ケースは、其の内部に前記点火コイルが２個収容されていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関用点火装置。