CN1175780A - 发电机点火线圈装置 - Google Patents

Abstract

在一直接与火花塞连结的发动机点火线圈装置内,初级和次级线圈筒管都可具有不带凸缘的端头,为了同轴地支承不带凸缘的端头,次级线圈筒管可设有向内伸出的肋,用来支承装在其内的初级线圈筒管,次级线圈筒管还可在其外壁上离开线圈高电压终端的地方设置突部以便贴合在线圈套的内壁上而得到支承。这样做可以消除线圈套内由于绝缘树脂收缩率的不同因而产生巨大的轴向热应力所能导致的筒管损坏,还可防止从线圈高电压端到线圈套的漏电。

Description

发动机点火线圈装置

本发明涉及一种开放磁路式发动机点火线圈装置。

日本专利60-107813号曾公开一种开放磁路式点火线圈装置，该装置有一线圈套，内含线圈组件，用灌入熔化绝缘树脂的方法将组件整体模压在线圈套内。线圈组件由具有空心轴和芯棒的初级线圈筒管及同轴地套在初级线圈筒管上的次级线圈筒管组成并在其下部设有高电压端连接器以便直接与发动机点燃火花塞的前端连接。

在传统的发动机点火线圈装置内，初级线圈筒管可以其凸缘贴在次级筒管空心轴的内壁上而同轴地装在次级筒管的空心轴内。线圈组件也可以其凸缘贴在线圈套的内壁上而同轴地装在线圈套内。

在传统的开放磁路式的发动机点火线圈装置内，初级线圈筒管的芯棒的两端各设有一个永久磁铁，以便在初级电流中断时磁力线能够有大的变化。

日本实用新型公报4-23296号还公开过一种开放磁路式发动机点火线圈装置，该装置有一线圈套，内含线圈组件，用灌入熔化绝缘树脂的方法将组件整体模压在线圈套内。线圈组件由具有空心轴和芯棒的初级线圈筒管及同轴地套在初级线圈筒管上的次级线圈筒管组成，并设有一个在线圈套上整体形成的点燃火花塞连接器部以便直接与点燃火花塞连接，在将点燃火花塞的前端插入其内时，该前端能与在线圈套的连接器部内向内伸出的高电压端接触。

在这种发动机点火线圈装置内，采用了叠片的芯棒9，如图8到10所示，片材91的叠层用铆接(如V形、圆形或销钉铆接)或用熔化热焊接来固定。图8示出具有V形铆接部92的叠片芯棒，图9示出具有圆形铆接部93的叠片芯棒，图10示出具有焊缝94的叠片芯棒。

但上述现有技术的装置存在着下列问题有待解决：

第一个问题是直接连结到点燃火花塞上的发动机点火线圈装置有一长的线圈套要被插入到汽车发动机气缸头上制出的气缸孔内，所说套的金属因此会有大量的热伸长和收缩，致使其内形成的绝缘树脂层内产生巨大的轴向应力，由于这个原故，会引起初级和次级线圈筒管凸缘的开裂。

将次级线圈筒管的凸缘布置在靠近次级线圈高电压侧端头的部分上会导致漏电使电流通过凸缘流到线圈套上。

第二个问题是传统的开放磁路式发动机点火线圈装置有两个永久磁铁10分别装在芯棒9的各该端上，在它们之间形成一个侧边的台阶如图5所示，由于热应力的传播，在周围的绝缘树脂层内每一台阶部都可成为开裂C1的起点，以致造成次级线圈筒管8的破裂。

在开放磁路式发动机点火线圈装置内，插入初级筒管空心轴内的芯棒可能要承受一个在其纵长方向内产生的较大的热应力，由此会引起包围芯棒的绝缘树脂层的开裂。

另外，该装置通常使用的次级线圈筒管是用贯通式模具制成的，以便尽可能缩小其壁部厚度的不均匀性，因为要按一个规定的均匀的壁厚来制成一个细长的次级线圈筒管实际上是不可能的。但采用贯通式模具制成的次级线圈筒管8具有一个由于模具的中心销而形成的孔111如图5所示。这会缩短在高电压终端12和芯棒9之间的蠕缓放电距离，从而降低线圈装置的耐久性。次级线圈筒管8可能会遭遇由于筒管8和芯棒9的材料具有不同的收缩率而产生的应力所引起的开裂C2。

传统的开放磁路式发动机点火线圈装置的第三个问题是，该装置在初级和次级线圈组成的线圈组件的空心轴内插有叠片芯棒，而在其内产生的磁力线却向外发散，有一部分可能通过发动机的气缸体而流失，造成次级线圈输出因数的减小，因此需要提供另外的装置以便防止磁力线的流失。

在这种情况下，传统的叠片芯棒有一部分由于铆接(如V形、圆形或销钉铆接)或焊接会发生局部变形，在那里会发生磁力线的流失。

为了解决第一问题，本发明提供的发动机点火线圈装置可直接与发动机的点燃火花塞连结，但初级和次级线圈筒管是不带凸缘的(至少在每一筒管的一个端头上)，并且相互间能够同轴地装在一个线圈套内，这样由于热膨胀和收缩而产生的巨大的轴向应力所导致的对线圈筒管的损害就不再会发生，而从次级线圈的高电压部到线圈套的漏电也不再会发生。

在本发明的点火线圈装置内，次级线圈筒管设有向内突出的肋条以便用来同轴地支承一个装在其内的初级线圈筒管的未设凸缘的端头。

另外，次级线圈筒管在其外壁上离开卷绕在其上的次级线圈的高电压端的地方制有突起部。

为了解决第二个问题，在本发明所提供的发动机点火线圈装置中，初级线圈筒管有一在其上整体形成的零件可用来包覆永久磁铁的四周，其时永久磁铁装在芯棒的两个端头上，而芯棒则被插入到初级线圈内，这样，在线圈组件周围凝固的绝缘树脂内就可消除发生开裂的可能性，这个开裂原来是从磁铁和芯棒端头之间形成的台阶开始的。

在该发动机点火线圈装置内，装在芯棒两端的永久磁铁在其前表面上还分别用由弹性材料制成的阻尼件覆盖，这样可防止芯棒端头周围的绝缘树脂由于芯棒在其纵长方向上的热膨胀和收缩而产生的巨大应力，从而可能发生的开裂。

另外，次级线圈筒管有一个用来夹持高电压终端的，前延伸部，它是这样设计的，使初级线圈筒管和芯棒在安装时，从所说延伸部到装在芯棒前端的阻尼件要达到一个规定的距离，这样就可防止从高电压端到芯棒的蠕缓放电。这个设计也可防止由于芯棒和次级线圈筒管热变形的不同而产生的应力所导致的次级线圈筒管的开裂。

为了解决第三个问题，本发明所提供的开放磁路式发动机点火线圈装置具有一个线圈套，而由次级线圈筒管、初级线圈筒管和叠片芯棒组成的线圈组件则整体装在线圈套内用绝缘树脂灌注，其中芯棒由片状材料叠合而成，用粘结剂粘结在一起，这样就可消除磁力线在通过连接处如铆接或焊接接头时引起流失的可能。

在该发动机点火装置中，由片状材料粘结在一起而制成的叠片芯棒可用压配合可靠地装在线圈筒管的空心轴内。

下面简要说明附图：

图1为具体实现本发明的发动机点火线圈装置的前剖视图。

图2为示出图1中的发动机点火线圈装置的低电压端承窝部的内部结构的平面图。

图3为图1所示发动机点火线圈装置的线圈套的横向剖视图。

图4为用迭绕卷绕和斜坡卷绕在其上形成次级线圈的次级线圈筒管的前剖视图，该筒管的一端没有设置凸缘。

图5为示出线圈组件的一个端部的一般结构的前剖视图，该组件将被插入到图1所示的发动机点火线圈装置的线圈套内。

图6为按照本发明的发动机点火线圈装置的叠片芯棒的一例的部分透视图。

图7为按照本发明的发动机点火线圈装置的叠片芯棒的另一例的部分透视图。

图8、9和10均为传统的发动机点火线圈装置的叠片芯棒的实例的部分透视图。

下面将结合附图用范例来详细说明本发明的较优实施例。

如图1所示，按照本发明的发动机点火线圈装置具有一个线圈套1以便在其内安装线圈组件，在该套下面的敞开端装有一个火花塞罩2，而在该套上面的敞开端则装有一个低电压端承窝3。

线圈套1容纳着点火线圈组件，其中包括：一个绕有次级线圈7的次级线圈筒管8，一个绕有初级线圈5的初级线圈筒管6，该筒管6插在次级线圈筒管的空心轴内，并有一根芯棒插在初级线圈筒管的空心轴内。芯棒9的两端都各设有一个永久磁铁10以便在初级电流中断时磁力线能够有大的变化。

高电压端夹持头11为一中心突起部，它与次级线圈筒管8的下端部被制成一个整体。连结在夹持头11上的高电压终端12有一接触弹簧13连结在其上以便为点燃火花塞15提供电连接通路。

含有初级线圈筒管6、次级线圈筒管8、高电压终端12和接触弹簧13的线圈组件被装在一个给定的位置上并固定在线圈套内，使高电压终端12的夹持头部11被压配合在线圈套1中心部上制出的一个管状孔4内而接触弹簧13则从管状孔4向外突出。

线圈套1和固定在其内给定位置上的组件用熔化的绝缘树脂(如环氧树脂)充填，树脂通过线圈套1的上面的敞开端射入，从而形成一个其内有凝结绝缘树脂的单一的固态装置。

连结在芯棒9每一端的永久磁铁10都各用阻尼件14覆盖，借以防止熔化的树脂侵入到芯棒9内并吸收在芯棒9的纵向上产生的较大的热应力，这样来防止在芯棒9周围形成的树脂层的开裂。

火花塞罩2在其顶端设有火花塞橡胶垫16以便用来夹持点燃火花塞15。当点燃火花塞被插入到橡胶垫16内时，其前端与接触弹簧13接触，这样便可在电路上与点火线圈装置连通。

低电压端承窝3含有一个点燃器19如图2所示。

低电压端承窝3装在线圈套1内所设弹性件17的一个向外弯折的端部29上以便确保高质量的密封。

熔化的树脂用一喷嘴通过承窝盖20上制出的孔眼22灌注到低电压端承窝3内，一直到在盖20的内壁上制出的肋条21的前端被浸没在液态树脂内为止。这样，盖20便成为一体地被固定在低电压端承窝内。盖20的肋条21用作缓冲器，以便将热应力分散到树脂层上，从而防止点燃器19的树脂层开裂。

在低电压端承窝3的下面有一个密封橡胶24装在线圈套1的外壁上。当线圈套1被插入到气缸头的气缸孔23内时，这个密封橡胶24可紧密地将在汽车发动机气缸头上制出的气缸孔23的敞开端密封。

在线圈套1被埋放到气缸孔23内后，这个点火线圈装置可用螺栓26将在低电压端承窝3上整体制出的凸缘25固紧到气缸头上。

由导电的磁性材料(如硅钢)制成的线圈套1具有高透磁性，并通过线圈套1和低电压端承窝3内的接地端27之间的连接电路接地。

这样，线圈套1便具有电磁屏蔽效果，并可起到侧芯的作用，以便用来将开放磁路式点火线圈组件所产生的磁力线的大部分集中到线圈套1上，从而可防止所产生的磁力线通过发动机的气缸体流失，这样就不会引起次级输出电压的降落。

由于线圈套1被维持在地面电位水平上，因此人们可以得到保护，免受从线圈套1的任何内部的高电位部曳出的电流放电而引起的电冲击的损害。

另外，在次级线圈7和线圈套1之间的局部电晕放电能被有效地防止。这可提高在它们之间形成的绝缘树脂层的耐久性。

线圈套1和汽车发动机气缸头23的紧密连接可消除在它们之间发生放电的可能，从而可提高发动机和周边装置的控制系统的效能。

如图3所示，线圈套1有一个切口18以便在纵向上形成一个0.5到1.0mm的间隙并使横截面成为C形以便减少涡电流损失。

线圈套1的内部用弹性件17如橡胶和弹性体覆盖。这个弹性件17可使树脂层与线圈套1的内壁隔开并可吸收金属的热应力，从而可防止树脂层开裂。

按照本发明这样构造的发动机点火线圈装置，其特征还在于具有下列设计特点：

初级线圈筒管6具有至少一个没有凸缘的端头，并且次级线圈筒管8具有从其内壁向内突出的肋38以便用来支承插在次级筒管8内的初级筒管6的没有凸缘的端头。

初级线圈管6能被同轴地装在次级线圈筒管8的空心轴内，前者的没有凸缘的下端能被次级线圈筒管的内侧的肋38支承。

如图4所示的次级线圈筒管8也有一个不设凸缘的端头。在该线圈筒管8上形成次级线圈7时是用一根线沿轴向按斜角θ(例如25°)卷绕成为线圈层(迭绕层)，然后一层接一层地卷绕在线圈筒管8上，到一定程度后逐步减少每一层内线圈的数目同时一层接一层地卷绕以便在图4中箭头所示的卷绕方向上形成线圈的斜度(逐步减少其直径)。

次级线圈筒管8在离开未设凸缘的端头的地方制有多个突部28。当将点火线圈组件装在线圈套1内时，这些次级线圈筒管的突部28能贴合在线圈套的内壁上，这样来使套内组件对准中心。

这些突部28是在次级线圈筒管的同一周边按同一突出距离制出的。

采用各有至少一个无凸缘端的初级和次级线圈管6和8可消除由于树脂绝缘层的热膨胀和收缩所产生的巨大轴向应力可能导致的线圈筒管的损坏。

初级线圈筒管6能够容易而又可靠地在次级筒管8的空心轴内对准中心，而次级筒管也能容易而又可靠地在线圈套1内对准中心。

线圈套和次级线圈筒管8上靠近次级线圈7高电压端的端部之间由于没有凸缘状那样的连系物存在，电流就不再能从次级线圈7的高电压部泄漏到线圈套上。这样便能有效地防止次级线圈输出电压的降低及其周围树脂绝缘层的损坏。

上述线圈筒管的创造性的设计是有效的，特别是对于埋在气缸孔231内并直接与发动机点燃火花塞连接的点火线圈装置，因为线圈套1只有有限的容量来容纳线圈筒管，而筒管却需要足够厚的绝缘，特别是对于次级线圈的高电压部。

如果只是要防止高电压部电流的泄漏，那么次级线圈筒管8也可具有一个凸缘状的突部，但条件是该突部须不会由于热变形而破裂。

在按照本发明的发动机点火线圈装置内，插在初级筒管的空心轴内的芯棒的两端各设有整体制出的包覆件61，以便当将永久磁铁连结在各该端头上时用来包覆永久磁铁的四周。

包覆件61能够肯定地保护树脂绝缘层使它不致因为热应力集中在永久磁铁10和芯棒之间形成的台阶上而开裂。

包覆件61也可在永久磁铁要连结到芯棒9的各该端时用来使永久磁铁正确地定位。

每一连结在芯棒一端的永久磁铁10的暴露表面都用一个由弹性材料制成的阻尼件14来覆盖。

阻尼件14由磁性橡胶制成，该橡胶含有磁粉，因此能容易地连结到永久磁铁10上，不需用粘结剂或其他机械方法。

阻尼件14能够吸收在芯棒纵向上产生的较大的热应力，因此可防止其周围树脂绝缘层的开裂。

阻尼件14连同芯棒9的包覆件61将永久磁铁10包围起来，从而可防止绝缘树脂侵入到芯棒的端部内。

在本发明的点火线圈装置内，次级线圈筒管8有一向内突出的台阶部38以便用来同轴地支承装在其内的初级线圈筒管6的下端，并在永久磁铁的阻尼件10和次级线圈筒管8的高电电压端保持部11之间确保有一个规定的间隔d。

由于初级线圈筒管6在其前端具有规定的间隔，这样同轴地装在次级线圈筒管8内，因此在连结到次级线圈筒管8的夹持部11的高电压终端和穿过通孔111(抽去模具的中心销而制出)的芯棒之间的蠕缓放电的距离就被延长了。这样可以防止沿表面的蠕缓放电，确保线圈绝缘质量的提高。

在连结在芯棒9下端的永久磁铁10的阻尼件14和次级线圈筒管8的高电压端夹持部11之间设置的规定间隔d能有效地防止由于芯棒9和次级线圈筒管8热收缩的不同而引起的次级线圈筒管8的开裂。

在本发明的点火线圈装置内，采用的芯棒9是由片状材料91叠合胶粘在一起而成如图6所示。

胶粘的叠片芯棒9没有由于其内有应力而导致磁力线流失的局部变形(铆接或焊接)部。这种设计特性能有效地提高开放磁路式发动机点火线圈装置的输出因数，其时在其内产生的磁力线会向外发散并有一部分会通过发动机的气缸体而致流失。

用来将片状元件91叠合成芯棒9的胶粘剂须不会溶解早先敷设在每一元件上的绝缘薄膜。

按照本发明，胶粘的叠片芯棒9用压配合被牢固地固紧在初级线圈筒管6的空心轴内。

图6所示的方型芯棒9可强制地被配合在初级筒管的空心轴内。图7所示的另一种较优的芯棒9具有一个近似圆形的横截面，由许多具有不同宽度的片状元件91’叠合而成。具有圆形截面的胶粘的叠片芯棒能更紧密地配合(具有较高的空间因数)在圆筒形初级线圈筒管6的空心轴内，这样可保证有一个提高的磁力线产生因数。

如上所述，本发明所提供的发动机点火线圈装置可直接连结到发动机的点燃火花塞上，其时次级线圈筒管可用其向内突出的肋支承初级线圈筒管的未设凸缘的端头，从而将初级线圈筒管同轴地装在其内，这样就可消除由于树脂绝缘层热收缩的不同所产生的巨大轴向应力而可能在初级线圈筒管内引起的破裂，并可保证使初级筒管在次级筒管内能够容易而又准确地对准中心。

在可直接连结到点燃火花塞的发动机点火线圈装置内，次级线圈筒管在其外壁上离开其无凸缘端即次级线圈终止处足够远的地方设有突部，依靠这些突部使它们贴合在线圈套的内壁上，便可使次级线圈筒管同轴地装在线圈套内，这样便可消除由于树脂绝缘层热收缩的不同所产生的巨大轴向应力而可能引起的次级线圈筒管的损坏，并可防止发生从次级线圈筒管到线圈套的漏电。这种设计特性并可保证使次级线圈筒管在线圈套内能够容易而又正确地对准中心。

在开放磁路式发动机点火线圈装置内，初级线圈筒管在其两端分别设有整体形成的包覆件，用来围护永久磁铁的四周，这些磁铁分别被连结到插在初级线圈筒管内的芯棒的两端，这样来防止周围的绝缘树脂层在芯棒端和筒管端之间形成的台阶部发生开裂。这些包覆件能够使永久磁铁利用其磁力正确地定位到相关的芯棒端上。

按照本发明，永久磁铁在其顶表面上被由弹性材料制成的阻尼件覆盖，这些阻尼件能够吸收在芯棒纵向上产生的较大的热应力，因此可有效地防止在其周围的绝缘树脂层的开裂。

按照本发明，初级线圈筒管在其前端设有规定的间隔，被同轴地装在次级线圈筒管8内，而后者设有延伸部用来夹持高电压终端。这种设计特性可保证使芯棒和连结到次级线圈筒管夹持部上的高电压终端之间的蠕缓放电距离得到增加，从而可防止由于蠕缓放电而发生的绝缘层破裂。这样还可防止由于芯棒和次级线圈筒管热收缩的不同而导致的次级线圈筒管的开裂。

在本发明的开放磁路式点火线圈装置内，由片状元件叠合而胶粘在一起的芯棒被采用，这种芯棒没有局部变形(铆接或焊接)部，因此能够缩小由于产生应力而导致的磁力线流失，使线圈装置得到一个增加的输出因数。

Claims (11)

1.一种发动机点火线圈装置，它可装在汽车发动机的气缸头上制出的孔内并直接与点燃火花塞连结，它具有一个在其敞开的底部设有火花塞罩的线圈套，套内含有一个内部组件，其中包括绕有初级线圈的筒管，该筒管装在绕有次级线圈的筒管的空心轴内，还有一根芯棒插在绕有初级线圈的筒管的空心轴内，所说线圈组件被插入到线圈套内，该套用火花塞罩覆盖，并在其内的内部线圈组件周围用熔化的绝缘树脂灌注，树脂在凝固后便把它们联成一个整体，其特征在于，绕有初级线圈的筒管有一个未设凸缘的端头并设有沿径向向外突出的肋，以便贴合在空心轴的内壁上使绕有初级线圈的筒管能够同轴地安装并被支承在绕有次级线圈的筒管的空心轴内。

2.一种发动机点火线圈装置，它可装在汽车发动机的气缸头上制出的孔内并直接与点燃火花塞连结，它具有一个线圈套，在其敞开的底部设有火花塞罩，套内含有一个内部组件，其中包括绕有次级线圈的筒管，该筒管的空心轴内装着绕有初级线圈的筒管，还有一根芯棒插在绕有初级线圈的筒管的空心轴内，所说线圈组件被插入到线圈套内，该套用火花塞罩覆盖，并在其内的内部线圈组件周围用熔化的绝缘树脂灌注，树脂在凝固后便把它们联成一个整体，其特征在于，绕有次级线圈的筒管有一个未设凸缘的端头并设有沿径向向外突出的肋，以便贴合在线圈套的内壁上使绕有次级线圈的筒管能够同轴地安装并被支承在线圈套内。

3.按照权利要求2的发动机点火线圈装置，其特征在于，次级线圈筒管具有多个在其周边上制出的突部。

4.按照权利要求2的发动机点火线圈装置，其特征在于，次级线圈筒管有一颈圈状突部。

5.一种开放磁路式的发动机点火线圈装置，它具有一个线圈套和一个内部组件，其中包括一个绕有次级线圈的筒管，一个绕有初级线圈的筒管被装在绕有次级线圈的筒管的空心轴内，还有一根芯棒插在绕有初级线圈的筒管的空心轴内，所说线圈组件被插入到线圈套内，该套用火花塞罩覆盖，并在其内的内部组件周围用熔化的绝缘树脂灌注，树脂在凝固后便把它们联成一个整体，其特征在于，芯棒有两个永久磁铁分别连结在其两端，并且初级线圈筒管设有整体形成的零件用来包覆永久磁铁的四周。

6.一种开放磁路式发动机点火线圈装置，它具有一个线圈套和一个内部组件，其中包括一个绕有次级线圈的筒管，一个绕有初级线圈的筒管被装在绕有次级线圈的筒管的空心轴内，还有一根芯棒插在绕有初级线圈的筒管的空心轴内，所说线圈组件被插入到线圈套内，该套用火花塞罩覆盖，并在其内的内部组件周围用熔化的绝缘树脂灌注，树脂在凝固后便把它们联成一个整体，其特征在于，两个永久磁铁被分别连结到芯棒的两端，并且在磁铁的前面各设有一个由弹性材料制成的阻尼件。

7.按照权利要求6的发动机点火线圈装置，其特征在于，阻尼件是由磁性树脂制成的。

8.按照权利要求6的发动机点火线圈装置，其特征在于，次级线圈筒管在其与高电压终端连结的端头上设有一个突出部并具有使插在其空心轴内的初级线圈筒管的顶端定位的装置，以便在为高电压端设置的突出部和插在初级线圈筒管的空心轴内的芯棒上所设的阻尼件之间有一规定的空隙。

9.一种开放磁路式发动机点火线圈装置，它具有一个线圈套和一个内部组件，其中包括一个绕有次级线圈的筒管，一个绕有初级线圈的筒管被装在绕有次级线圈的筒管的空心轴内，还有一根叠片芯棒被插入到绕有初级线圈的筒管的空心轴内，所说线圈组件被插入到线圈套内，并在其内的内部组件周围用熔化的绝缘树脂灌注，树脂凝固后便把它们联成一个整体，其特征在于，芯棒是由片状元件叠合而胶粘在一起制成的。

10.按照权利要求9的发动机点火线圈装置，其特征在于，芯棒具有一个近似圆形的横截面，由具有不同宽度的片状元件叠合而形成。

11.按照权利要求1和10中任一项的发动机点火线圈装置，其特征在于，由多个片状元件叠合而粘结成的芯棒被压配合在初级线圈筒管的空心轴内。

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