CN1175781A - 发电机点火线圈装置和卷绕点火线圈的方法 - Google Patents

Abstract

发动机点火线圈装置的线圈套内有一个点火线圈组件用熔化的绝缘树脂与套连结成为一体。用迭绕卷绕法将单体线沿轴向按一定的迭绕角一个线圈层叠一个线圈层地卷绕在线圈筒管上,并在筒管的端部上用斜坡卷绕法(逐步减小层数)使线圈在卷绕方向上具有锥度,这样来形成次级线圈。于是便可根据次级线圈上的电压分布来设定次级线圈层间绝缘的介电强度,从而可减小在线圈套和次级线圈筒管上次级线圈之间的绝缘树脂层的厚度,获得紧凑的装置。

Description

发动机点火线圈装置和卷绕点火线圈的方法

本发明涉及一种发动机点火线圈装置和一种卷绕该装置次级线圈的方法。

在惯常的发动机点火线圈装置中，次级线圈常沿轴向卷绕在线圈筒管上，使单体线一层接一层地卷绕在线圈筒管的各个区段上，这些区段被许多中间肋和两端的凸缘隔开。线圈筒管有许多区段被厚壁的肋隔开以便确保敷设在每一区段上的线圈匝都有必需的介电强度。结果，采用上述型式的线圈筒管的惯常的发动机点火线圈装置的尺寸就较大。

日本专利公报60-107813号曾提供一种紧凑的发动机点火线圈装置，该装置如图8所示，采用一种不带肋的线圈筒管8’，在其上线圈线71用所谓迭绕卷绕法沿轴向卷绕成为按规定的迭绕角θ排列的迭绕层堤状件。该方法允许将线圈层间绝缘的介电强度设定在一低值。

图10画出一个惯常用的迭绕卷绕法，该法用一个喷嘴30使它在轴向上的一段与迭绕长度l对应的规定宽度W’的距离内往复移动，然后使线圈线29从喷嘴30中被输送出来沿轴向按照一个规定的迭绕角一个线圈层接一个线圈层地卷绕在线圈筒管8上，其时该筒管环绕其轴线旋转并沿轴向移动。

但惯常用的迭绕卷绕法具有这样一个问题，即喷嘴30的往复运动的轴线并不与迭绕卷绕的方向平行，因此当喷嘴30从位置A移动到位置B时会引起线29的输送率的改变，造成线圈筒管上线圈内卷绕张力的不均匀。

简言之，用来制造发动机点火线圈装置的惯常用的迭绕卷绕法存在下列问题有待解决。

用来沿轴向按迭绕角将线卷绕在线圈筒管上成为线圈层的惯常用的迭绕卷绕法的第一个问题是，在次级线圈周围充填的绝缘树脂层必需有足够的厚度以便按照卷绕在线圈筒管上的次级线圈上的电压分布来获得其介电强度。

这对一个开放磁路式的发动机点火线圈装置来说是一个特别严峻的条件，因为该装置具有一个圆筒形线圈套，而该套含有点火线圈组件并用熔化的绝缘树脂将它整体模压在其内，另外该装置的线端被直接连结到一个点燃火花塞上，该火花塞被埋在汽车发动机气缸头部内制出的一个圆筒状孔内。那就是说，点火线圈装置的线圈套的直径必需大到足够的程度以便将组件的次级线圈包封在其内，而该次级线圈的绝缘树脂层的厚度又必需足够大，以便确保获得足够的介电强度。

第二个问题是如图8所示，将线71按迭绕角θ卷绕在线圈筒管8’上而在其上形成的次级线圈由于线圈迭绕的下滑，在卷绕时甚至在迭绕卷绕后可能会被变形。在次级线圈内发生这种下滑的原因可能是由于从筒管的凸缘部开始，最初几层线圈未能正确地按照给定的迭绕角θ卷绕在线圈筒管上所致。在次级线圈内任何一层的下骨都会引起线圈层之间的电压增加，结果就会使次级线圈的层间绝缘破裂。

第三个问题是，输送线的喷嘴的往复运动是沿着一条与迭绕卷绕的方向并不平行的轴线进行的，这样就会引起线的输送率的改变，也就是在喷嘴运动时会引起所卷绕的线内部张力的改变，造成线圈内线层的下滑。可是，这样形成的次级线圈不能保证其层间绝缘具有恒定的介电强度。

因此，本发明的一个目的是要提供一种紧凑的发动机点火线圈装置，该装置有一线圈套，其内含有一个点火线圈组件，它由下列零件组成：一个由次级线圈卷绕在其上的次级线圈筒管，一个由初级线圈卷绕在其上的初级线圈筒管，初级线圈筒管被同轴地插入到次级线圈筒管内，还有一根芯棒被插入到初级线圈筒管的空心轴内，并且线圈套和内部组件被一起用熔化的绝缘树脂充填，从而形成一个单一的固态装置，其中所用的次级线圈是将一根单体线沿轴向按一斜角卷绕在线圈筒管上而形成的，这样线圈的直径便可沿着卷绕方向逐渐减小，从而可使绝缘树脂层按照卷绕成的次级线圈的电压分布减小其厚度。

本发明的另一个目的是要提供一种紧凑的发动机点火线圈装置，该装置有一线圈套，其内含有一个点火线圈组件，它由下列零件组成：一个由次级线圈卷绕在其上的次级线圈筒管，一个由初级线圈卷绕在其上的初级线圈筒管，初级线圈筒管被同轴地插入到次级线圈筒管内，还有一根芯棒被插入到初级线圈筒管的空心轴内，并且线圈套和装在其内的内部组件被一起用熔化的绝缘树脂充填，从而形成一个单一的固态装置，其中所用的次级线圈是将一根单体线沿轴向按一斜角卷绕在线圈筒管上而形成的，卷绕时将线圈放置在次级线圈筒管的轴上制出的连续槽内，在最佳条件下该槽可容纳不超过六圈的线借以防止线圈在沿轴的卷绕方向上下滑。另外，次级线圈筒管在迭绕卷绕开始处的凸缘部就可带有斜度并且该斜度与迭绕卷绕角相当：这将有助于从迭绕卷绕一开始就能可靠地将线圈层整齐地卷绕在次级线圈筒管上。

本发明还有一个目的是要提供一种改进的迭绕卷绕法以便在次级线圈筒管上形成次级线圈供上述型式的发动机点火线圈装置应用，该方法是使一根单体线从一喷嘴头中被输送出来，然后一个线圈层接一个线圈层地按规定的迭绕卷绕角卷绕在线圈筒管上，其时该筒管环绕其轴线旋转并沿轴向移动，而喷嘴头则沿着一根与迭绕卷绕轴线平行的轴线在一规定的距离内往复移动。喷嘴平行于迭绕卷绕轴线的往复移动可确保使线具有恒定的输送率和恒定的张力，从而在次级线圈筒管上形成可靠的次级线圈。

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垂直剖视图。

图2为图1所示发动机点火线圈装置的横向剖视图。

图3为图1中的发动机点火线圈装置在低电压端的盖被拿掉的情况下的平面图。

图4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5及图6均为用迭绕卷绕法将次级线圈卷绕在其上并形成外部斜度的线圈筒管的垂直剖视图。

图7为按照本发明用迭绕卷绕法将次级线圈卷绕在其上的线圈筒管的纵向剖视图。

图8为用传统的迭绕卷绕法卷绕次级线圈的线圈筒管的纵向剖视图。

图9为按照本发明用迭绕卷绕法将线圈卷绕在线圈筒管上时输送线的喷嘴和线圈的迭绕角之间的关系的说明图。

图10为按照传统的迭绕卷绕法将线圈卷绕在线圈筒管上时输送线的喷嘴和线圈的迭绕角之间的关系的说明图。

下面将结合附图用范例来详细说明本发明的较优实施例。

图1示出一种开放磁路式发动机点火线圈装置，它被设计成可埋放在汽车发动机气缸头的一个圆筒状孔内，其线端直接与发动机的点燃火花塞连结。

发动机点火线圈装置具有一个线圈套1，它由下列零件组成：一个圆筒状的套1，一个装在套1内的点火线圈组件，一个装在套1的敞开底端的火花塞罩2和一个在其内含有点燃器并装在套1的上面敞开端外边的低电压端承窝3。

线圈套1容纳着点火线圈组件，其中包括：一个绕有初级线圈5的线圈筒管6，该筒管6有一空心轴，有一棒状芯棒9插在空心轴内，和一个绕有次级线圈7的线圈筒管8，该筒管8同轴地装在线圈筒管6上。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有一个大的变化。

如图2所示，芯棒9是由宽度不同的铁板叠合成为近似圆形的截面，由于它在圆筒状线圈筒管6的空心轴内的空间因数的增加，因此可以有效地产生磁力线。

高电压端夹持头11为一中心突起部，它与次级线圈筒管8的凸缘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的小管孔4内而接触弹簧13则从小管孔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充填，树脂通过低电压承窝3的盖20上制出的孔22射入，从而形成一个单一的固态装置。

连结在芯棒9每一端的永久磁铁10都各用阻尼件14覆盖，该阻尼件14能防止熔化的树脂侵入到芯棒9内并能吸收芯棒9在纵向上产生的较大的热应力，这样便可防止在芯棒9周围形成的树脂层的开裂。

线圈套1是由具有高透磁性的磁性材料(如硅钢)制成的，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，使次级输出电压不致降落。

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泄出的电流而引起的电冲击的损害。另外，在次级线圈7和线圈套1之间的局部的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4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1.5mm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。火花塞罩2在其端头设有火花塞橡胶垫16，该橡胶垫可夹持点燃火花塞15并用作定位器以便将线圈套插入到气缸孔23内。橡胶垫16还能用来吸收从发动机传来的振动。点燃火花塞15被插入到橡胶垫16内，其时其前端与接触弹簧13接触，以便使点火线圈装置和发动机的点燃火花塞15在电路上连通。

低电压端承窝3含有一个点燃器19。承窝3装在设在线圈套1内壁上的弹性件17的一个向外弯折的部分29上以便确保高质量的密封。

图3示出低电压端承窝3拿掉盖20后的内部结构。

用一喷嘴将熔化的树脂注射到低电压端承窝3内，注射时将盖20装在承窝3上，通过盖上制出的孔眼22注入，一直到在盖20内壁上制出的肋条22的前端被浸没在液态树脂内为止。这样，盖20便被成为一体地固定在低电压端承窝3内。盖20的肋条21用作缓冲器，以便用来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，这个密封橡胶可紧密地密封在汽车发动机气缸头上制出的气缸孔23的敞开端上。

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在低电压端承窝3上整体制出的凸缘25内的螺栓26固紧到气缸头上。

在用螺栓26固紧到汽车发动机气缸头上的点火线圈装置内，装置的最大的纵向热膨胀能被设在线圈套1内侧的弹性件17的向外弯折部分29吸收。

现在参阅图5，下面将说明按照本发明的上述发动机点火线圈装置的次级线圈的卷绕方法：

如图5所示的在线圈筒管8上形成的次级线圈7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卷绕方向上(如图5中箭头所示)形成线圈的斜度(逐步减小其直径)。

在所示的情况下，在线圈筒管8上形成线圈7时首先只是用迭绕卷绕，这样一直到半中间，然后用迭绕和斜坡卷绕。

采用迭绕卷绕法就不再需要采用具有梳状截面那样的带肋线圈筒管以便使分隔卷绕形成的线圈得到介电强度。因此在线圈筒管上形成的次级线圈的尺寸就能做得小巧而仍能确保线圈绝缘所必需的介电强度。

而且除此以外，采用斜坡卷绕法所形成的次级线圈，其形状适宜于按照次级线圈在其卷绕方向上的电压分布来将绝缘树脂层充填到线圈套和次级线圈之间进行绝缘。因此在次级线圈周围形成的绝缘树脂层所需的厚度可以减小，而容纳这样形成的线圈组件的线圈套1的直径也可减小，这样就可实现一个非常紧凑的线圈点火装置。

次级线圈7的斜坡卷绕可在高电压侧具有尺寸缩小的端凸缘81或无凸缘端的线圈筒管上完成。

因此，在线圈套1和次级线圈筒管8的端凸缘81之间可有足够的间隙，而在该端凸缘有次级线圈高电压侧的线端。从而可消除通过凸缘沿着线圈套1的内壁漏电的可能性。

这样，凸缘81本身就可不会由于热收缩而开裂。

次级线圈筒管8在离开端凸缘81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，这些线圈筒管8的突部28能贴合在线圈套的内壁上，这样来使套内的组件对准中心。

布置在线圈筒管8上的突部28离开在筒管8上形成的次级线圈7的高压部有足够远，因此不会有电流从那里沿着线圈套1的内壁漏出。

图6所示的情况是使线圈筒管8’的直径在卷绕方向上逐渐增加，用所谓内向斜坡卷绕法来将线圈形成在线圈筒管8’上。这种方法与图54所示的外向斜坡卷绕法相比可有效地防止线圈的下游。

本发明提供的一种形成点火线圈装置的次级线圈7’的方法是在线圈筒管8的本体上设有沿轴向连续制出的凹槽81以便在其内容纳不超过6个的线圈如图7所示，在这样的线圈筒管8上用迭绕卷绕形成线圈。这个方法在将线卷绕成绕圈层时能有效地防止线圈的下滑。

例如，用来在其上卷绕直径为0.05mm的单体线的线圈筒管8可设有深为0.1到0.2mm，宽为0.1到0.5mm的凹槽81。凹槽81的理想尺寸为只容纳一个单一的线圈71。但这样一种精细的凹槽很难在线圈筒管上整齐地切出。实际上容易在线圈筒管上制出的凹槽的尺寸就象上面示出的例子那样。

但尺寸过大的凹槽也应避免采用，因为这样的凹槽可容纳众多的紊乱的线圈71，以致由于线电压的增加，造成在其内敷设的线圈的绝缘的破裂。

因此，本申请人曾有事前用实验来确定要被绕成线圈的线71的点燃电压，并在实验结果的基础上，曾设定要在线圈筒管本体上切出的凹槽81的尺寸，就体积言，可在其内容纳不超过6个线圈以便防止线圈的下滑。按照本发明，有一相应于迭绕卷绕角θ(图7)的堤状部82在线圈筒管8的凸缘部上形成，在该凸缘部上，线71的卷绕开始。

在次级线圈7的迭绕卷绕中，线71可从线圈筒管8的凸缘部的出发点开始，按规定的斜角θ整齐地卷绕成线圈层而不会引起线圈的下滑。

按照本发明，这样一种迭绕卷绕法被采用，以便在发动机点火线圈装置的次级线圈筒管上形成次级线圈。方法是：有一单体线29从喷嘴30被输送出来，该喷嘴可沿着一条与迭绕卷绕的轴线平行的轴线，在一与迭绕长度(l)对应的规定距离(W)内往复移动，该单体线按规定的迭绕卷角θ被卷绕在线圈筒管8上，成为一个接一个的线圈层，而线圈筒管8环绕其自身的轴线旋转，同时沿轴向移动如图9所示。

喷嘴30的往复运动是按θ角与迭绕卷绕的轴线平行，因此当喷嘴30从位置A移到位置B时不会引起线的输送率的变化以及线29在张力上的变化。即该线能以恒定的速度被输送(不受喷嘴30往复移动的影响)，并用迭绕卷绕法以恒定的张力卷绕，从而在次级线圈筒管8上形成一个可靠的次级线圈7。如上所述，本发明提供的发动机点火线圈装置具有下列改进：

在按照本发明的发动机点火线圈装置中，所用次级线圈是由一根单体线沿轴向按斜角用迭绕和斜坡卷绕法卷绕在线圈筒管上形成的，致使线圈的直径可在卷绕方向上递减。这样做可使次级线圈的介电强度设定在低位，并可使在次级线圈周围形成的绝缘树脂层的厚度根据卷绕次级线圈的电压分布而定，从而可减小绝缘层的厚度，这样整个点火线圈装置便能做得紧凑。

在按照本发明的发动机点火线圈装置中，所用次级线圈是由一根单体线沿轴向按斜角卷绕在线圈筒管上形成的，卷绕时线被放置在次级线圈筒管上制出的连续凹槽中，该凹槽在最佳条件下能容纳不超过六个线圈，以便用来防止线圈沿轴向卷绕方向的下滑，从而可不必担忧槽内线圈的绝缘层的破裂。

加之，次级线圈筒管在其凸缘部上设有一个堤状部，其斜度与迭绕卷绕角θ相当。这有助于从迭绕卷绕的开始就将线圈层整齐而又可靠地放置在次级线圈筒管上。

另外，在形成点火线圈的卷绕方法中，一根单体线从喷嘴头被输送出来，该喷嘴头能沿一根与迭绕卷绕轴线平行的轴线往复移动一个规定的距离，该单体线按规定的迭绕卷绕角卷绕在线圈筒管上成为一个接一个的线圈层，而该线圈筒管环绕其自身轴线旋转，同时沿轴向移动。在这样一个卷绕方法中，喷嘴的往复移动方向与迭绕卷绕的轴线平行，因此能够确保线的恒定输送率和恒定的张力，从而在次级线圈筒管上形成一个可靠的次级线圈。

Claims (7)

1.一种发动机点火线圈装置，该装置有一线圈套，其内含有一个由下列零件构成的组件：一个由次级线圈卷绕在其上的次级线圈筒管，一个由初级线圈卷绕在其上的初级线圈筒管，初级线圈筒管被同轴地装入到次级线圈筒管内，还有一根芯棒被插入到初级线圈筒管的空心轴内，并且用熔化的绝缘树脂充填在线圈套内使所说线圈套和所说内部组件互相连结成为一个整体，其中次级线圈筒管上绕有的次级线圈是用迭绕卷绕法将一根单体线沿轴向按规定的迭绕角卷绕在次级线圈筒管上成为一个叠一个的线圈层而形成的，随后在卷绕方向的端部逐步缩减线圈层数以便形成一个直径减小的锥形的端头。

2.按照权利要求1的发动机点火线圈装置，其特征在于，卷绕在次级线圈筒管上的次级线圈有一锥形的端头，其直径小于次级线圈筒管的端凸缘部的直径。

3.按照权利要求1的发动机点火线圈装置，其特征在于，次级线圈筒管在绕线结束端不设凸缘。

4.一种发动机点火线圈装置，该装置有一线圈套，其内含有由下列零件构成的组件，一个由次级线圈卷绕在其上的次级线圈筒管，一个由初级线圈卷绕在其上的初级线圈筒管，初级线圈筒管被同轴地装入到次级线圈筒管内，还有一根芯棒被插入到初级线圈筒管的空心轴内，并且用熔化的绝缘树脂充填在线圈套内使所说线圈套和所说内部组件互相连结成为一个整体，其中次级线圈筒管上绕有的次级线圈是用迭绕卷绕法将一根单体线沿轴向按规定的迭绕角卷绕在次级线圈筒管上成为一个叠一个的线圈层而形成的，在次级线圈筒管上制有连续的螺旋凹槽，该凹槽能容纳不超过六个的线圈。

5.一种发动机点火线圈装置，该装置有一线圈套，其内含有由下列零件构成的组件，一个由次级线圈卷绕在其上的次级线圈筒管，一个由初级线圈卷绕在其上的初级线圈筒管，初级线圈筒管被同轴地装入到次级线圈筒管内，还有一根芯棒被插入到初级线圈筒管的空心轴内，并且用熔化的绝缘树脂充填在线圈套内使所说线圈套和所说内部组件互相连结成为一个整体，其中次级线圈筒管上绕有的次级线圈是用迭绕卷绕法将一根单体线沿轴向按规定的迭绕角卷绕在次级线圈筒管上成为一个叠一个的线圈层而形成的，在次级线圈筒管的凸缘部的卷绕开始处有一斜度与迭绕卷绕角相当的堤状部。

6.按照权利要求5的发动机点火线圈装置，其特征在于，在次级线圈筒管上制有连续的螺旋凹槽，该凹槽能容纳不超过六个的线圈。

7.一种卷绕发动机点火线圈的方法，该方法是使一根单体线从一喷嘴头中被输送出来，然后一个线圈层接一个线圈层地按规定的迭绕卷绕角卷绕在线圈筒管上，其时该筒管环绕其轴线旋转并沿轴向移动，而喷嘴头则沿着一根与迭绕卷绕轴线平行的轴线在一规定的距离内往复移动。

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