JP2004071915A - 内燃機関用点火コイル - Google Patents

Abstract

【課題】コイルケースにクラックが生じないように改善した内燃機関用点火コイルを提供する。
【解決手段】点火プラグを受入れるゴム製のプラグキャップ２と、プラグキャップ２が嵌合されるコイルケース１とを備える点火コイルＣＬにおいて、コイルケース１の点火プラグ側の終端部を、点火プラグ側に向けて拡径となるテーパ面とした。
【選択図】　　　図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車エンジンなどの内燃機関の点火プラグに高電圧を供給する点火コイルに関し、特に、組付け時に支障の生じない内燃機関用点火コイルに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図８は、従来の点火コイル６０について、これを点火プラグ６１に組付ける直前の状態（ａ）と組付け完了後の状態（ｂ）を示す図面である。
【０００３】
図示の点火コイル６０は、コイルケース６２と、コイルケース６２の下端部に嵌合されるプラグキャップ６３と、コイルケース６２に内挿される一次コイル６４及び二次コイル６５と、コイルケース６２の上部に収容される電圧供給部６６とを中心に構成されている。なお、図示のコイルケース６２は、本体部６２Ａと先端部６２Ｂとの二分された分割構造になっており、コイルケース先端部６２Ｂに、プラグキャップ６３が嵌合されている。
【０００４】
点火コイル６０は、点火プラグ６１と組合されて内燃機関の点火動作を実現するが、図８（ａ）に示すように、内燃機関のシリンダヘッド６７には、不図示の燃焼室に連通するプラグホール６８が形成され、その下部には、放電端子６９を燃焼室に突出した状態で点火プラグ６１が固定されている。
【０００５】
点火コイル６０のコイルケース６２の外径は、このフラグホール６８の直径に対応して決定され、点火コイル６０の挿入深さＭは、プラグホール６８の深さＬに対応して決定されている。したがって、組付け時、点火コイル６０をプラグホール６８の限界位置まで降下させると、フラグキャップ６３の中に点火プラグ６１のプラグタワー７０が入り込み、圧縮状態のスプリング７１の付勢力によって点火コイル６０と点火プラグ６１との確実な電気的接続が実現される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図８のように、コイルケース６２を分割構造にしたのでは、製作工程が煩雑化するので、一体成形品のコイルケースも好適に使用されている。図９は、一体成形したコイルケース６２を備える点火コイル６０について、プラグキャップ６３とプラグタワー７１との係合箇所を図示したものである。このように、コイルケース６２を一体成形品とした場合には、ケース先端部６２ｂの厚みを、分割構造のケース先端部６２Ｂほど薄くできないので、点火コイル６０と点火プラグ６１とをうまく組付けができない場合があった。
【０００７】
すなわち、点火コイル６０と点火プラグ６１は、一般的には、図９（ａ）のように正しく組み付けられるが、プラグホール６８の深さＬと、点火コイル６０の挿入深さＭには、それぞれ許容誤差±ΔＬ、±ΔＭがあるので、最悪の場合には図９（ｂ）のように、プラグキャップ６３の弾性変形の限界を越える場合があった。なお、図９（ｂ）は、プラグキャップ６３の弾性変形の限界を越える場合があることを示す図面であり、実際には、図示のように組付けることはできない。
【０００８】
ここで、ケース先端部６２ｂの厚さを維持しつつ、その内径や外径を大きくすることも考えられるが、それでは、プラグキャップ６３の基端部６３ａが肉薄になることになり、プラグケース６２との確実な嵌合や絶縁性能を劣化させることになる。
【０００９】
この発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであって、コイルケースを一体成形する点火コイルに好適に適用され、組付け時のトラブルを解消した点火コイルを提供することを課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本発明は、点火プラグを受入れる弾性体からなるプラグキャップと、前記プラグキャップが嵌合されるコイルケースとを備える点火コイルにおいて、前記コイルケースの最先端内周面を、先端側に向けて広がる拡径面とすると共に、前記プラグキャップには、前記拡径面の径方向内側に延設される略円筒部を設けている。本発明では、コイルケースの最先端内周面を拡径面とすると共に、その内側に略円筒部を設けるので、点火コイルやプラグホールの寸法精度に係わらず、点火コイルを支障なく組付けることができる。
【００１１】
なお、本発明は、コイルケースが、合成樹脂による一体成形品である点火コイルに好適に適用される。また、前記プラグキャップの内周には、前記コイルケースの最先端内周面に対応した開口溝が設けられ、前記開口溝は、軸方向に延びる第１面と、前記拡径面と実質的に同一角度の第２面とで略Ｖ字状に形成されているのが典型的である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、実施例に基づいて、本発明の実施の形態をより具体的に説明する。図１（ａ）は、実施例に係る点火コイルＣＬの概略構成を示す部分断面図であり、図１（ｂ）は、点火コイルＣＬの全体的な回路構成図である。
【００１３】
この点火コイルＣＬは、プラスチック金型によって一体成形されるコイルケース１（１ａ，１ｂ，１ｃ）と、コイルケース１の下端部に嵌合されるゴム製のプラグキャップ２と、コイルケース１に内挿される一次コイル部３と、一次コイル部３に内挿される二次コイル部４と、二次コイル部４に内挿されるセンタコア部５と、一次コイル部３の外周に弾発的に嵌合される外装鉄心６と、コイルケース１の上部に収容される電圧供給部７とを中心に構成されている。
【００１４】
一次コイル部３、二次コイル部４、及びセンタコア部５は同心円状に位置決めされて、各部の空隙を無くすべく熱硬化性エポキシ樹脂８が真空注入されて硬化されている。なお、電圧供給部７は、パルス電圧を一次コイル部３に供給する部分であり、この実施例では、点火パルスＳを受けてＯＮ／ＯＦＦ動作するパワートランジスタＰＴｒを備えている（図１（ｂ）参照）。
【００１５】
コイルケース１は、詳細には、円筒状のケース本体部１ａと、電圧供給部７を収容するケース基端部１ｂと、二次コイル部４から高圧を受ける高圧端子９や不図示の点火プラグに高圧を伝えるスプリング１０などを保持するケース先端部１ｃとで構成されている。
【００１６】
図２に示すように、ケース基端部１ｂは、一方側（図１の左側）が矩形状に切り欠かれた略円筒形状であり、他方側（図１の右側）には金属管１１ａを内装した取付穴１１が設けられている。なお、この取付穴１１は、この点火コイルＣＬをエンジンなどのシリンダヘッドに取り付ける際のボルト穴として使用される。
【００１７】
ケース基端部１ｂの切り欠き部には、Ｕ字状の受入れ端面１２が形成されて、電圧供給部７のＵ字状のスライド溝７ａと係合するようになっている。すなわち、電圧供給部７を受入れる際には、スライド溝７ａが、ケース基端部１ｂの受入れ端面１２を挟持しつつ下方にスライドされることになる。
【００１８】
図３（ａ）は、ケース先端部１ｃを詳細に図示したものであり、図３（ｂ）は、ケース先端部１ｃにプラグキャップ２を装着した状態を図示したものである。図示の通り、ケース先端部１ｃは、ケース本体部１ａに比べ、プラグキャップ２の厚み分だけ略小径に形成されており、大径円筒部４２と小径円筒部４３との間に、係合突条４４が周回されている。なお、係合突条４４は、プラグキャップ２を受入れる傾斜面４４ｃと、軸方向に延びる外周平坦面４４ｂと、外周平坦面４４ｂとほぼ直交する径方向端面４４ａとを備えて、プラグキャップ２との係合を確実なものとしている。
【００１９】
ケース先端部１ｃの内周面の基端側には、高圧端子９を保持する保持端面４５が設けられ、この保持端面４５から先端側に向けて、第１テーパ面４６と、軸方向に延びる内周平坦面４７と、第２テーパ面４８とが連設されている。このような基端側から先端側に向けた段階的な拡径構造によって、十分な機械的強度を確保している。なお、コイルケースの素材が特に限定されないが、好適にはＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）や、変性ＰＰＯ（変性ポリフェニレンオキサイド）などの熱可塑性合成樹脂が使用される。
【００２０】
図４（ａ）は、上記したケース先端部１ｃに嵌合されるプラグキャップ２の具体的構成を図示したものである。図示の通り、プラグキャップ２は、大径のキャップ基端部２ａと、小径のキャップ先端部２ｃとが、キャップ傾斜部２ｂを通して連設されている。また、キャップ傾斜部２ｂとキャップ小径部２ｃの上面には、軸方向に延びる補強リブ２ｄが、周方向に等間隔に設けられている（図４（ｃ））。なお、プラグキャップ２は、適宜な弾性を有し絶縁性能にも優れるゴム材が使用される。
【００２１】
キャップ基端部２ａとキャップ傾斜部２ｂの各内周側には、コイルケース１の大径円筒部４２に嵌合する軸方向に延びた第１円筒面４９と、係合突条４４に嵌合する係合溝５０と、小径円筒部４３に嵌合する軸方向に延びた第２円筒面５１と、第２円筒面５１の先端側から基端側に向けて径方向内向き傾斜して延びる小円筒部５２とが形成されている。
【００２２】
図示の通り、小円筒部５２は、その肉厚を変化させることなく、基端側に向けて小径となるテーパ形状になっており、そのテーパ角度は、ケース先端部１ｃの第２テーパ面４８のテーパ角度と一致している。したがって、第２円筒部５１と小円筒部５２とで形成されるＶ字溝には、ケース先端部１ｃの小径円筒部４３と第２テーパ面４８とが無理なく収容されることになる。
【００２３】
なお、図４（ａ）の実施例のように、小円筒部５２を、キャップ小径部２ｃの内周面に連続されて形成することに代えて、図４（ｂ）のように、小円筒部５２を少し肉薄にする一方、キャップ小径部２ｃを少し肉厚にしても良い。すなわち、図４（ｂ）におけるキャップ小径部２ｃの肉厚ｔ２を、図４（ａ）におけるキャップ小径部２ｃの肉厚ｔ１に比べ、ｔ２＞ｔ１に設定する。この場合には、小円筒部５２とキャップ小径部２ｃの接続部に段差５３が形成されるが、このようにキャップ小径部２ｃの内径から小円筒部５２までをストレートではなく段差５３を設けることで、当該キャップ小径部２ｃへ点火プラグを受け入れるときのゴム変形圧力を拡径面４８方向へ伝えることがなくなる。これにより、当該点火コイルを点火プラグへ挿入する際には挿入力が小さくてすむと同時に、拡径面４８への圧力が加わらないのでストレスなく両者の接続が実現できる。
【００２４】
以上のように、この実施例では、ケース先端部１ｃの最先端の内周面に第２テーパ面４８を形成すると共に、その内側にプラグキャップの小円筒部５２が位置するように構成して、点火プラグへの組付け時のトラブルを解消している。すなわち、点火プラグやこれを収容するプラグホールの寸法精度に係わらず、確実にプラグタワーを点火コイルＣＬ内に受入れることが可能となる。
【００２５】
以下、参考のため、点火コイルの他の部分についても説明すると、図１（ｃ）に示すように、コイルケース１には、一次コイル部３と二次コイル部４とセンタコア部５とが内挿されているが、センタコア部５は、０．３ｍｍ程度の板厚の珪素鋼板を積層してなる中心鉄心１４と、中心鉄心１４を円筒形状に覆う保護部材１５と、中心鉄心１４の長さ方向の両端を覆う保護キャップ１６とで構成されている。保護キャップ１６は、中心鉄心１４や保護部材１５に密着することで、点火コイルＣＬの隙間を密封するために充填されるエポキシ樹脂８の流入を確実に防止している。
【００２６】
二次コイル部４は、二次ボビン１７と、二次ボビン１７の回りに巻着される二次巻線１８とで構成されている。また、一次コイル部３は、一次ボビン１９と、一次ボビン１９の回りに巻着される一次巻線２０と、一次巻線２０の回りを覆う円筒状の保護テープ２１とで構成されている。保護テープ２１の外側には、外装鉄心６が弾発的に嵌合されているが、この外装鉄心６は、中心鉄心１４と共に、一次巻線２０と二次巻線１８との間の最適な磁気通路を形成するためのものである。
【００２７】
外装鉄心６は、図５（ｂ）に示すように、スリットを有しない単純な略円筒形であり、湾曲形成により、周方向の一部が一箇所だけが開放された断面略Ｃ字状となっている。Ｃ字状の開放端部２２の上下端部には、更に大きく切り欠かれた略Ｕ字溝２３が形成されている。このような構成の外装鉄心６の素材は、一次コイル部３に嵌合できる弾力性を有する磁性体であれば特に限定されないが、中心鉄心と同一材料であることが好ましく、具体的には、薄板状にした珪素鋼板を使用する。
【００２８】
図５（ａ）に示すように、一次コイル部３のボビン１９は、一次巻線２０が巻着されるボビン本体１９ａと、一次巻線２０が引き出されるボビン上端部１９ｂと、外装鉄心６を受入れて位置決めするボビン下端部１９ｃとに大別される。なお、ボビン本体１９ａの軸方向長さは、外装鉄心６の軸方向長さとほぼ同一に設定されている。
【００２９】
ボビン上端部１９ｂには、図５（ａ）の紙面の前後方向に延びる合計四本の延長腕２４Ａ，２４Ｂ，２５Ａ，２５Ｂが設けられている（図６（ａ）参照）。この延長腕２４，２５の基端側には、それぞれ円柱穴２６が設けられており、この４個の円柱穴２６によって、一次コイル部３と電圧供給部７との位置決めをするようにしている。
【００３０】
隣接する延長腕２４，２５の基端側の間には、矩形状の凹部２７が形成されており、この凹部２７によって、一次コイル部３と二次コイル部４とを位置決めするようになっている。また、各延長腕２４，２５の先端側には、それぞれ円筒部２８が突設され、引出溝２９に引き出された一次巻線２０は、この円筒部２８を経由して引き回され、一次巻線２０の始点と終点とが係止片３０に保持されるようになっている。
【００３１】
図５（ａ）に示すように、ボビン下端部１９ｃは、詳細には、ボビン本体１９ａとほぼ同径の小径部３１と、一次巻線２０の外周に嵌着された保護テープ２１とほぼ面一となる中径部３２と、最大径の大径フランジ部３３とに区分される。大径フランジ部３３及び中径部３２には、一次ボビン１９の半径線上の両側位置に切欠溝３４が形成されており、この切欠溝３４を通して、小径部３１とボビン本体１９ａとが面一に連通している。
【００３２】
切欠溝３４は、一次ボビン１９の半径線上であって、図５（ａ）の紙面の前後方向に設けられているが、その一方側には、切欠溝３４に近接して、大径フランジ部３３の延長片３３ａが形成されている。この延長片３３ａは、大径フランジ部３３を軸方向に延設したものであり、外装鉄心６の略Ｕ字溝２３に対応した形状と大きさを有している。すなわち、延長片３３ａの軸方向の長さは、外装鉄心６の略Ｕ字溝２３の軸方向長さとほぼ同一であり、延長片３３ａの周方向の最大幅Ｌは、略Ｕ字溝２３の周方向の幅とほぼ同一である。
【００３３】
そのため、外装鉄心６をやや押し広げて一次コイル部３の下側から押し込んだ後、押し広げ力を解除した状態で、外装鉄心６を適宜に回転させると、外装鉄心６の弾発力によって略Ｕ字溝２３が延長片３３ａと係合して、一次コイル部３と外装鉄心６とが正しく位置決めされる。すなわち、外装鉄心６の装着状態では、外装鉄心６の開放端部２２が、一次ボビン１９の延長腕２４，２５の延設方向に正しく一致し、また、外装鉄心６の軸方向の移動については、大径フランジ部３３によって確実に阻止される。
【００３４】
図６（ｂ）は、二次コイル部４の平面図を図示したものである。図６（ｂ）に現われるように、二次コイル部のボビン１７の上端部には、二次巻線１８の導出部３５と、導出部と直交方向に延設された一対の取付フランジ３６，３６とが設けられている。この取付フランジ３６は、一次コイル部のボビン１９の凹部２７に対応した大きさと形状を有して、二次コイル部４の位置決めをするものである。すなわち、二次コイル部４を一次コイル部のボビン１９に挿入した状態では、ボビン１９の２つの凹部２７，２７に、二つの取付フランジ３６，３６がそれぞれ嵌り込み、この状態で一次コイル部３と二次コイル部４とが同心に位置決めされる。
【００３５】
図６（ｃ）は、電圧供給部７の裏面側を示す背面図である。図示の通り、電圧供給部７の裏面には、４つの円柱突起３７が設けられている。この円柱突起３７は、一次コイル部のボビン１９の円柱穴２６に対応して形成されており、４つの円柱突起３７が４つの円柱穴２６に嵌合して、電圧供給部７と一次コイル部３とが位置決めされる。
【００３６】
電圧供給部７からは、一対の接続端子３８と別の接続端子３９が延設されている。一対の接続端子３８，３８は、水平部３８ａと垂直部３８ｂとでそれぞれＬ型に形成され、電圧供給部７を一次コイル部のボビン１９に位置決めした状態では、２つの垂直部３８ｂ，３８ｂが、ボビン１９から引き出された一次巻線２０を挟持するようになっている。なお、接続端子３８は一次巻線２０に接続され、接続端子３９は二次巻線１８に接続されるようになっている。
【００３７】
続いて、以上の構成からなる点火コイルＣＬについて、その組み立て方法を説明する。先ず、二次コイル部４の中央開口４０の中に、センタコア部５を挿入する（図６（ｂ））。なお、センタコア部５の保護キャップ１６の外径は、二次コイル部４の中央開口４０の内径とほぼ同一であるから、両者の中心は正しく一致する。
【００３８】
続いて、この状態の二次コイル部４を、一次コイル部３のボビン１９に挿入する。先に説明したように、二つの取付フランジ３６，３６が、２つの凹部２７，２７に嵌入して位置決めが行われる。次に、この状態のまま、一次コイル部３の上に電圧供給部７を重ねて、電圧供給部７の４つの円柱突起３７を、ボビン１９の４つの円柱穴２６に嵌合させる。
【００３９】
この状態では、電圧供給部７と、一次コイル部３及び二次コイル部４とが正しく位置決めされるので、一次巻線２０を接続端子３８に接続すると共に、二次巻線１８を接続端子３９に接続する。以上の処理によって、一次コイル部３、二次コイル部４、及び電圧供給部７とが一体化されるので、電圧供給部７のスライド溝７ａを、コイルケース１の受入れ端面１２に滑り込ませて全体を一体化する（図２参照）。
【００４０】
なお、この状態では、コイルケース１のパーティングライン１３と、外装鉄心６の開放端部２２とが、図１（ｃ）のように正しく位置決めされる。そこで、この状態のまま真空引きした後に、各隙間に熱硬化性エポキシ樹脂８を充填して硬化させて全体を固定する。
【００４１】
このようにして完成された点火コイルＣＬは、点火プラグ６１に組み付けられる。図７（ａ）は、この状態を図示したものであり、本来は真っ直ぐに形成されているキャップ先端部２ｃの内周面が、点火プラグ６１のプラグタワー７０によって圧縮変形されている状態を示している。なお、図７の場合、プラグキャップ２としては図４（ａ）の構成のものを使用している。
【００４２】
図７（ａ）に示す通り、プラグホールの深さＬと、点火コイルの挿入深さＭが、それぞれ設計値の場合には、プラグキャップの小円筒部５２が特に弾性変形することなく組付けが完了する。一方、許容誤差±ΔＬ、±ΔＭの関係から、プラグホールの深さＬ−ΔＬ、点火コイルの挿入深さＭ＋Ｍの場合でも、図７（ｂ）に示すように、プラグキャップの小円筒部５２が適宜に弾性変形して組付けが完了する。
【００４３】
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。すなわち、本発明は、コイルケースの最先端内周面に先端側に広がる拡径部を設ける共に、更にその内周側に弾性変形部を設けることを要旨とするものであり、それ以外は適宜に変更可能である。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、コイルケースを一体成形する点火コイルに好適に適用され、組付け時のトラブルを解消した内燃機関用点火コイルを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例に係る点火コイルの部分断面図（ａ）、回路構成図（ｂ）、及びＣ−Ｃ断面図（ｃ）である。
【図２】電圧供給部をコイルケースに組み付ける方法を説明する図面である。
【図３】コイルケースの先端部の構成を説明する図面である。
【図４】プラグキャップの構成を説明する図面である。
【図５】一次コイルのボビン（ａ）と、これに嵌合させる外装鉄心（ｂ）の各正面図である。
【図６】一次コイル部の平面図（ａ）、二次コイル部の平面図（ｂ）、及び電圧供給部の背面図（ｃ）である。
【図７】点火コイルの組付け状態を説明する図面である。
【図８】点火コイルと点火プラグの位置関係を説明する図面である。
【図９】従来の点火コイルについての組付け状態を説明する図面である。
【符号の説明】
ＣＬ　　点火コイル
１　　　コイルケース
２　　　プラグキャップ
４８　　拡径面（テーパ面）
５２　　略円筒部（小円筒部）

Claims (3)

1. 点火プラグを受入れる弾性体からなるプラグキャップと、前記プラグキャップが嵌合されるコイルケースとを備える点火コイルにおいて、
   前記コイルケースの最先端内周面を、先端側に向けて広がる拡径面とすると共に、前記プラグキャップには、前記拡径面の径方向内側に延設される略円筒部を設けたことを特徴とする内燃機関用点火コイル。
2. 前記コイルケースは、合成樹脂による一体成形品である請求項１に記載の内燃機関用点火コイル。
3. 前記プラグキャップの内周には、前記コイルケースの最先端内周面に対応した開口溝が設けられ、前記開口溝は、軸方向に延びる第１面と、前記拡径面と実質的に同一角度の第２面とで略Ｖ字状に形成されている請求項１又は２に記載の内燃機関用点火コイル。

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