JP7002642B2 - 内燃機関用点火コイル - Google Patents

Description

本願は、内燃機関の点火プラグに高電圧を供給する内燃機関用点火コイルに関するものである。

従来の内燃機関用点火コイルに用いられる閉磁路構成のコアは、１次コイル及び２次コイルの内側に配置されたセンターコアと、一方の端面がセンターコアの一端面に当接し、他方の端面がマグネットを介してセンターコアの他端面に当接するサイドコアとで構成され、サイドコアを二分割することでセンターコアとマグネットとサイドコアの寸法が多少変動したとしても、各々を組み立てる作業性が低下しないようにすることが知られている（例えば特許文献１参照）。

またサイドコアを積層された電磁鋼板が長手方向の異なる位置で分割された複数のサイドコア部で構成し、隣接するサイドコア部の電磁鋼板が長手方向の異なる位置間で互いに重なり合う重合部分を有すると共に、重合部分にサイドコア部が互いに開く方向にのみ回動可能な位置決め部を形成して、組立作業性を低下させることなく、磁気回路抵抗の増大を抑制することが提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００６－２９４９１４号公報 特許第５１９２５３１号公報

上記特許文献１においては、サイドコアを二分割しているために、部品点数、工程数が増え、さらに分割面のズレによって磁気回路抵抗が生じて点火コイルの性能が低下する。分割面のズレを少なくするために分割面を斜めに形成することが知られているものの、ミクロな視点でみた場合には、コアを金型で打ち抜いた際のダレなどの製造ばらつきによって、磁気回路抵抗が生じる要因を避けることができなかった。

上記特許文献２においては、サイドコアが開く方向に回転することで上記特許文献１が有した課題を解決しているものの、センターコアとマグネットの長さが大きくなった場合にサイドコアとセンターコアが相互に面で当接することを維持できずに磁気回路抵抗が増大するという課題があった。またＵ字以外の形状のサイドコアを作製するのが困難であるという課題があった。

本願は前記のような課題を解決するためになされたものであり、組立作業性を低下させることなく、磁気回路抵抗の増大を抑制することができる内燃機関用点火コイルを提供することを目的としている。

本願に開示される内燃機関用点火コイルは、センターコアと、前記センターコアの外側に設けられた１次コイルと、前記１次コイルの外側に設けられた２次コイルと、前記１次コイル及び前記２次コイルの外側に配置され、一方の当接部で前記センターコアの一端面と当接し、他方の当接部でマグネットを介して前記センターコアの他端面と当接する積層された電磁鋼板で形成されたサイドコアとを備え、前記サイドコアは前記センターコアの長手方向にのみ相互に移動可能に嵌合された複数のサイドコア部で構成され、前記サイドコアは隣接する前記サイドコア部の電磁鋼板が異なる位置で分割されて互いに重なり合う重合部分を有すると共に、隣接する前記サイドコア部を相互に移動可能にする嵌め合い部が前記重合部分に形成され、前記嵌め合い部は一方の前記サイドコア部に突起部が形成され、他方の前記サイドコア部に前記センターコアの長手方向に長径を有した長穴部が形成されたものである。

本願に開示される内燃機関用点火コイルによれば、組立作業性を低下させることなく、磁気回路抵抗の増大を抑制することができる内燃機関用点火コイルを得ることができる。

実施の形態１における内燃機関用点火コイルの概要を示す断面図である。 実施の形態１におけるサイドコアを示す斜視図である。 実施の形態１におけるセンターコアとサイドコアを示す斜視図である。 実施の形態１におけるサイドコアへのセンターコアの収納を説明する図である。 実施の形態１におけるサイドコアへのセンターコアの収納を説明する図である。 実施の形態１におけるサイドコアを示す上面図である。 実施の形態１におけるサイドコアを示す側面図である。 実施の形態１におけるサイドコアを示す斜視図である。 実施の形態１におけるサイドコアの一部を拡大した斜視図である。 実施の形態１におけるサイドコアの一部の積層鋼板を分解して示す斜視図である。 実施の形態１におけるサイドコアの一部を拡大した上面図である。 実施の形態１における移動後のサイドコアを示す斜視図である。 実施の形態１における移動後のサイドコアの一部を拡大した斜視図である。 実施の形態２におけるサイドコアを示す上面図である。 実施の形態２におけるサイドコアとセンターコアを示す上面図である。

以下、実施の形態の内燃機関用点火コイルを図に基づいて説明するが、各図において同一、または相当部材、部位については同一符号を付して説明する。

実施の形態１．
実施の形態１における内燃機関用点火コイル１の概略構成について説明する。図１は内燃機関用点火コイル１の構成概要を示した断面図、図２はサイドコア３を示す斜視図、図３はセンターコア２とサイドコア３を示す斜視図である。内燃機関用点火コイル１は主として車両用内燃機関、例えば自動車の内燃機関に取り付けられ、点火プラグに高電圧を供給し火花放電を発生させるものである。

図１において、内燃機関用点火コイル１はセンターコア２とサイドコア３と１次コイル４と２次コイル５とマグネット６で構成され、これらはケース７の内部に熱硬化性のエポキシ樹脂である絶縁樹脂１１で固定されて収納される。センターコア２は電磁鋼板を積層して構成されたＩ字形状のコアで、センターコア２の外側に１次コイル４が設けられ、１次コイル４の外側に２次コイル５が設けられる。１次コイル４と２次コイル５は、樹脂材料で作製された１次ボビン８、２次ボビン９にそれぞれ巻回されて保持される。センターコア２の一端面２ｂには、１次コイル４の通電による発生磁束の方向とは逆の方向に磁化されたマグネット６が当接される。２次コイル５の外側には、センターコア２、マグネット６と共同し閉磁路を形成するＯ字形状のサイドコア３が設けられる。サイドコア３は積層された電磁鋼板で形成され、センターコア２の長手方向に相互に移動可能に嵌合された２組のサイドコア部（第１のサイドコア部１２、第２のサイドコア部１３）から構成される。図２に示すように、サイドコア３はセンターコア２およびマグネット６と当接する当接部３ａ、３ｂを除いて、例えば弾性樹脂材で可とう性を有した熱可塑性エラストマのコアカバー１０で覆われる。図２では後述する嵌め合い部１７を示すために嵌め合い部１７の近傍のコアカバー１０をカットして示しているが、サイドコア３は当接部３ａ、３ｂを除き嵌め合い部１７も含めてコアカバー１０で覆われる。図３に示すように、サイドコア３は内周面の一部の面である当接部３ａでセンターコア２の一端面２ａと当接する。またサイドコア３は当接部３ａと対向する面である当接部３ｂで、マグネット６を介してセンターコア２の他の端面２ｂと当接する。

サイドコア３へのセンターコア２の収納について説明する。図４と図５はサイドコア３へのセンターコア２の収納を説明する図である。図４と図５には簡単のために１次コイル４、２次コイル５およびコアカバー１０を省略して示した。第１のサイドコア部１２と第２のサイドコア部１３を連結する箇所には、サイドコア３の内部空間２１をＸ方向に広げる嵌め合い部１７が設けられる。まず図４に示すように、サイドコア３の嵌め合い部１７を広げてサイドコア３の内部空間２１をＸ方向に広げる。次にマグネット６を備えたセンターコア２を内部空間２１に落し込む。次に図５に示すように、当接部３ａおよび当接部３ｂがセンターコア２の一端面２ａおよびマグネット６とそれぞれ当接するようにサイドコア３の嵌め合い部１７を縮めることでサイドコア３の内部空間２１をＸ方向に縮める。このようにサイドコア３へセンターコア２を収納することで、センターコア２およびマグネット６のＸ方向の寸法ばらつきは嵌め合い部１７で吸収されるため、センターコア２とサイドコア３の当接を確保することができる。なおサイドコア３は図２に示したようにコアカバー１０を備えているが、コアカバー１０は弾性樹脂材で形成されており伸縮させながらの作業が可能であるため第１のサイドコア部１２と第２のサイドコア部１３の移動を阻害せず、作業性は向上する。

次にサイドコア３の構成について説明する。図６はサイドコア３を示す上面図、図７はサイドコア３を示す側面図、図８はサイドコア３を示す斜視図、図９は図８に示したサイドコア３の嵌め合い部１７を拡大した斜視図である。図６において、サイドコア３はそれぞれがＵ字形状を有する第１のサイドコア部１２と第２のサイドコア部１３を組み合わせることでＯ字形状に構成される。サイドコア３は、隣接する第１のサイドコア部１２と第２のサイドコア部１３を構成する電磁鋼板が層毎に異なる位置で分割されて互いに重なり合う重合部分１４を有する。図７において、１層目の電磁鋼板は第１のサイドコア部１２ａと第２のサイドコア部１３ａが当接箇所１５ａで当接する。この当接箇所１５ａが第１のサイドコア部１２ａと第２のサイドコア部１３ａの分割位置である。また２層目の電磁鋼板は第１のサイドコア部１２ｂと第２のサイドコア部１３ｂが当接箇所１５ｂで当接する。この当接箇所１５ｂが第１のサイドコア部１２ｂと第２のサイドコア部１３ｂの分割位置である。当接箇所１５ａと当接箇所１５ｂの間が重合部分１４である。

図８において、第１のサイドコア部１２および第２のサイドコア部１３にはそれぞれかしめ部１６が形成される。かしめ部１６は積層される電磁鋼板のそれぞれに設けられた突起部であり、個々の電磁鋼板はかしめ部１６を重ねて積層することで位置決めされて固定される。本実施の形態では第１のサイドコア部１２および第２のサイドコア部１３にはそれぞれに１か所のかしめ部１６を形成したがこれに限るものではなく、かしめ部１６の位置、形状、個数を変更して形成しても構わない。

サイドコア３は図８に示すように２ヵ所に嵌め合い部１７を備える。嵌め合い部１７は、隣接する第１のサイドコア部１２と第２のサイドコア部１３を相互にＸ方向に移動可能にする。図９に示すように、嵌め合い部１７は上層の電磁鋼板に設けられた長穴部１８に下層の電磁鋼板に設けられた突起部１９を嵌め合うことで形成される。図９では第１のサイドコア部１２と第２のサイドコア部１３は内部空間２１を広げる方向に移動させておらず、当接箇所１５ａは３つの当接面２０ａ、２０ｂ、２０ｃのそれぞれで当接している。嵌め合い部１７の詳細について図１０を用いて説明する。図１０はサイドコア３の一部の電磁鋼板を分解して示す斜視図である。上下に位置する２層の電磁鋼板で１組の嵌め合い部１７が構成される。図１０では、第１のサイドコア部１２ａと第２のサイドコア部１３ａの電磁鋼板で上層が形成され、第１のサイドコア部１２ｂと第２のサイドコア部１３ｂの電磁鋼板で下層が形成される。突起部１９は、重合部分１４となる第１のサイドコア部１２ｂの端部にそれぞれ設けられる。長穴部１８は、重合部分１４となる第２のサイドコア部１３ａの端部にセンターコアのＸ方向に長径を形成してそれぞれ設けられる。この長径を形成した方向が第１のサイドコア部１２と第２のサイドコア部１３の移動方向となる。まず当接箇所１５ｂをそれぞれ当接させて第１のサイドコア部１２ｂと第２のサイドコア部１３ｂが設置される。その上方にかしめ部１６が重なり、かつ突起部１９に長穴部１８を嵌め合うように当接箇所１５ａをそれぞれ当接させて第１のサイドコア部１２ａと第２のサイドコア部１３ａが設置される。このように長穴部１８と突起部１９を嵌め合うことで突起部１９が長穴部１８の長径の方向に移動可能となるため、第１のサイドコア部１２と第２のサイドコア部１３はＸ方向に移動する。

第１のサイドコア部１２と第２のサイドコア部１３の移動時の当接箇所１５ａについて図１１を用いて説明する。図１１は第１のサイドコア部１２ａと第２のサイドコア部１３ａの当接箇所１５ａを拡大した上面図である。移動させていないときは図９に示したように当接箇所１５ａは３つの当接面２０ａ、２０ｂ、２０ｃで当接していたが、移動させると当接面２０ａのみ当接が維持され、他の当接面２０ｂ、２０ｃにおいては第１のサイドコア部１２ａと第２のサイドコア部１３ａは離間する。当接面２０ａの当接が維持されるのは、当接面２０ａが移動の方向と同一方向に形成されているためである。

移動後のサイドコア３について説明する。図１２は移動後のサイドコア３を示す斜視図、図１３は図１２に示したサイドコア３の嵌め合い部１７を拡大した斜視図である。突起部１９が長穴部１８の長径方向に移動し、長穴部１８の側面に当接して移動は終了する。長穴部１８内を突起部１９が移動する距離だけ、サイドコア３はＸ方向に広げられる。図１３に示すように、移動が終了しても当接面２０ａの当接は維持される。長穴部１８を突起部１９が移動するＸ方向の距離よりも、当接面２０ａのＸ方向の長さを大きく形成しているためである。サイドコア３は当接面２０ａの当接を維持して移動するため、マグネット６を含めたセンターコア２の長手方向の大きさがサイドコア３の移動の範囲で大きくなっても磁気回路抵抗の増大を抑制することができる。なお本実施の形態では長穴部１８を形成して突起部１９を嵌め合う構成としたがこれに限るものではなく、長穴部１８に代えて座繰り部を設けて突起部１９を嵌め合う構成であっても構わない。

以上のように、この内燃機関用点火コイル１では、サイドコア３は分割された第１のサイドコア部１２と第２のサイドコア部１３で構成され、第１のサイドコア部１２と第２のサイドコア部１３の重合部分１４に移動可能な嵌め合い部１７が形成されているため、第１のサイドコア部１２と第２のサイドコア部１３は離間せず内燃機関用点火コイル１の組立作業性を低下させることなく内燃機関用点火コイル１を組み立てることができる。また第１のサイドコア部１２と第２のサイドコア部１３を嵌め合い部１７で移動させてセンターコア２およびマグネット６を収納できるため、センターコア２とマグネット６の長さが大きくなった場合でもサイドコア３とセンターコア２が相互に面で当接することを維持でき磁気回路抵抗の増大を抑制することができる。またサイドコア３を弾性樹脂材のコアカバー１０で覆ったため、サイドコア３の移動の作業性を向上することができる。またコアカバー１０は絶縁樹脂１１とサイドコア３との間で緩衝材として働くため、熱ストレスが内燃機関用点火コイル１に加わった際にコアカバー１０は絶縁樹脂１１の割れを防止することができる。

なお、この実施の形態１では２つのサイドコア部として第１のサイドコア部１２と第２のサイドコア部１３を用いて、重合部分１４が備える嵌め合い部１７を２ヵ所に備えた例を示したが、２つ以上のサイドコア部を用いて、嵌め合い部を複数箇所としても構わない。

なお、この実施の形態１では電磁鋼板の層ごとに分割位置をずらした構成について説明したが複数枚まとめてずらしても構わず、嵌め合い部は一部の層にのみ設けても構わない。

実施の形態２．
実施の形態２における内燃機関用点火コイル１の構成について説明する。図１４は内燃機関用点火コイル１のサイドコア３を示す上面図である。実施の形態１ではサイドコア３をＵ字形状を有する２つのサイドコア部でＯ字形状に構成していたが、実施の形態２ではサイドコア３をＬ字形状を有する２つのサイドコア部でＵ字形状に構成するものである。なお他の構成については、実施の形態１の記載と同様であるため同一の符号を付して説明を省略する。

サイドコア３はそれぞれがＬ字形状を有する第１のサイドコア部１２と第２のサイドコア部１３を組み合わせることでＵ字形状に構成される。サイドコア３は、隣接する第１のサイドコア部１２と第２のサイドコア部１３を構成する電磁鋼板が層毎に異なる位置で分割されて互いに重なり合う重合部分１４を有する。１層目の電磁鋼板は第１のサイドコア部１２ａと第２のサイドコア部１３ａが当接箇所１５ａで当接する。この当接箇所１５ａが第１のサイドコア部１２ａと第２のサイドコア部１３ａの分割位置である。また２層目の電磁鋼板は破線で示した当接箇所１５ｂで当接する。当接箇所１５ａと当接箇所１５ｂの間が重合部分１４である。

サイドコア３は１ヵ所に嵌め合い部１７を備える。嵌め合い部１７は、隣接する第１のサイドコア部１２と第２のサイドコア部１３を相互にＸ方向に移動可能にする。嵌め合い部１７は上層の電磁鋼板に設けられた長穴部１８に下層の電磁鋼板に設けられた突起部１９を嵌め合うことで形成される。

次にセンターコア２とサイドコア３の当接箇所について説明する。図１５はセンターコア２とサイドコア３を示す上面図である。サイドコア３は内周面の一部の面である当接部３ａでセンターコア２の一端面２ａと当接する。またサイドコア３は当接部３ａと対向する他の一部の面である当接部３ｂで、マグネット６を介してセンターコア２の他の端面２ｂと当接する。

当接の手順について説明する。サイドコア３の嵌め合い部１７を移動させてサイドコア３の内部空間２１をＸ方向に広げた後、マグネット６を備えたセンターコア２を内部空間２１に落し込む。次に当接部３ａおよび当接部３ｂがセンターコア２の一端面２ａおよびマグネット６とそれぞれ当接するようにサイドコア３の嵌め合い部１７を移動させてサイドコア３の内部空間２１をＸ方向に縮める。このようにサイドコア３とセンターコア２を当接させることで、センターコア２およびマグネット６のＸ方向の寸法ばらつきは嵌め合い部１７で吸収されるため、センターコア２とサイドコア３の当接を確保することができる。

以上のように、この内燃機関用点火コイル１では、サイドコア３は分割された第１のサイドコア部１２と第２のサイドコア部１３で構成され、第１のサイドコア部１２と第２のサイドコア部１３の重合部分１４に移動可能な嵌め合い部１７が形成されているため、第１のサイドコア部１２と第２のサイドコア部１３は離間せず内燃機関用点火コイル１の組立作業性を低下させることなく内燃機関用点火コイル１を組み立てることができる。また第１のサイドコア部１２と第２のサイドコア部１３を嵌め合い部１７で移動させてセンターコア２およびマグネット６を収納できるため、センターコア２とマグネット６の長さが大きくなった場合でもサイドコア３とセンターコア２が相互に面で当接することを維持でき磁気回路抵抗の増大を抑制することができる。

本願は、様々な例示的な実施の形態及び実施例が記載されているが、１つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。
従って、例示されていない無数の変形例が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。

１ 内燃機関用点火コイル、２ センターコア、３ サイドコア、４ １次コイル、５ ２次コイル、６ マグネット、７ ケース、８ １次ボビン、９ ２次ボビン、１０ コアカバー、１１ 絶縁樹脂、１２ 第１のサイドコア部、１３ 第２のサイドコア部、１４ 重合部分、１５ 当接箇所、１６ かしめ部、１７ 嵌め合い部、１８ 長穴部、１９ 突起部、２０ 当接面、２１ 内部空間

Claims (5)

1. センターコアと、
   前記センターコアの外側に設けられた１次コイルと、
   前記１次コイルの外側に設けられた２次コイルと、
   前記１次コイル及び前記２次コイルの外側に配置され、一方の当接部で前記センターコアの一端面と当接し、他方の当接部でマグネットを介して前記センターコアの他端面と当接する積層された電磁鋼板で形成されたサイドコアと、を備え、
   前記サイドコアは前記センターコアの長手方向にのみ相互に移動可能に嵌合された複数のサイドコア部で構成され、
   前記サイドコアは隣接する前記サイドコア部の電磁鋼板が異なる位置で分割されて互いに重なり合う重合部分を有すると共に、隣接する前記サイドコア部を相互に移動可能にする嵌め合い部が前記重合部分に形成され、
   前記嵌め合い部は一方の前記サイドコア部に突起部が形成され、他方の前記サイドコア部に前記センターコアの長手方向に長径を有した長穴部が形成されていることを特徴とする内燃機関用点火コイル。
2. 前記サイドコアは２ヵ所に前記嵌め合い部を備え、前記サイドコアは前記電磁鋼板の分割位置が一枚ごとずらされたＵ字形状を有する２つのサイドコア部でＯ字形状に構成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コイル。
3. 前記サイドコアは１ヵ所に前記嵌め合い部を備え、前記サイドコアは前記電磁鋼板の分割位置が一枚ごとずらされたＬ字形状を有する２つのサイドコア部でＵ字形状に構成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コイル。
4. 同一層の前記電磁鋼板は移動時に相互の接触が維持される当接面を備えたことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の内燃機関用点火コイル。
5. 前記サイドコアは、弾性樹脂材で周囲を覆われていることを特徴とする請求項４に記載の内燃機関用点火コイル。

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