【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンの点火プラグ毎に装着されて各点火プラグに直結して使用される独立点火形の内燃機関用点火コイルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の内燃機関用点火装置としては、細長円筒形のコイルケース内部にセンタコア，１次コイル，２次コイルを内装しており、これらのコイルは、それぞれのボビンに巻かれ、センタコアの周囲に同心上をなして配置されている。このコイルでは、高電圧が発生する為、絶縁樹脂なるエポキシを充填し、硬化させることにより、各部材間の絶縁性を確保している。この様な異種材料間では、線膨張係数が異なる為、厳しい温度環境下では熱応力が発生し、ボビンやエポキシに微少な亀裂が発生し、絶縁低下に陥る可能性がある。そこで、例えば、特開平１１−２６２６７号公報に記載のよう、さらに、２次ボビンの内側とセンタコアとの間に軟質エポキシを充填することにより、応力緩和を図っているものがある。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−２６２６７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記コイルでは、熱衝撃性に対する応力緩和についてのみしか検討されておらず、耐衝撃性に関しては記載されていない。実環境上では、各コイルに外部から様々な衝撃が加わり、各部材には異なる材料を用いている為、様々な形で応力集中が発生してしまう箇所があり、そこを起点とするクラックが発生する可能性がある。
【０００５】
そこで、本発明では、熱衝撃性に優れるだけではなく、外部からの耐衝撃性まで含めた信頼性の高いコイルを提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、下記によって達成される。すなわち軟質エポキシを２次ボビン内部のセンタコアの間だけではなく、耐電圧の低い低圧側全体に注型することにより、コイル全体に加わる衝撃を緩和することが可能となる。また、軟質エポキシの代わりに、シリコン系の接着剤を用いることも可能であり、常温硬化タイプのものを用いれば、カバーとの接着も同時に作業ができ、生産性も高めることが可能となる。
【０００７】
また、カバーの材料をゴム系の弾性率の低いものを用いることでも、上面からの衝撃を緩和することが可能となり、またカバーに熱可塑性樹脂を用いた場合でも、形状を切り欠き、突起を設けることで、瞬間的な衝撃を吸収するとともに、外力がコイル本体に加わるとき、回転を与えることが可能となるため、コイル本体の重心方向に直接加わる力を緩和することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図１で説明する。
【０００９】
細長円筒形ケース（外装ケース）６の内部には、中心（内側）から外側に向けて、センタコア５，２次ボビン４に巻かれた２次コイル３，１次ボビン２に巻かれた１次コイル１が同心状に配置されている。これらの構成部品は、外装ケース６に内挿された後、熱硬化性絶縁樹脂（エポキシ樹脂）１４が充填されている。外装ケース６の外側には、センタコア５と磁路を形成するサイドコア７が装着されている。
【００１０】
センタコア５の端部（上端でも下端でも良い）には応力吸収用弾性部材８（例えばシリコーンゴム），センタコア５の周囲にはやはり弾性部材１５が設けられ、２次ボビン４とセンタコア５間に発生する熱応力（線膨張係数の差によって生じる応力）を緩和している。弾性部材１５としては耐熱性のあるシリコーンゴム（本例では、軟質エポキシ樹脂）などで構成される。軟質エポキシ樹脂は、ガラス転移点が常温（２０℃）以下で、ガラス転移点以上では弾性のある柔らかい性質（エストラマー）を有するエポキシ樹脂であり、例えば、エポキシ樹脂と変性脂肪族ポリアミンの混合物である。
【００１１】
１次ボビン２は、機械的強度を確保するため無機物充填物２０重量％以上のポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）やポリフェニレンオキサイド（変性ＰＰＯ）、あるいはポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）等の熱可塑性合成樹脂で形成され、この１次ボビン２に巻かれる１次コイル１は、線径０．３〜１．０ｍｍ程度のエナメル線を一層あたり数十回から百数十回ずつ、数層にわたり合計１００〜
３００回程度積層巻きした巻線である。
【００１２】
２次ボビン４も例えば、無機物を２０重量％以上、より好ましくは３０重量％以上混合した変性ポリフェニレンオキサイド（変性ＰＰＯ），ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）等の熱可塑性合成樹脂で成形されている。２次ボビン４は有底筒状を呈し、上記した応力吸収用弾性部材８，センタコア５が２次ボビン底部に受けられるようにして２次ボビン４に内装されている。
【００１３】
２次ボビン４はセンタコア５と２次コイル３の間に介在して２次コイル３で発生した高電圧を絶縁する役目もある。２次コイル３で発生した高電圧を絶縁するためには、２次ボビン４の肉厚を０．５〜１．５ｍｍとし、更に２次コイル３とセンタコア５間の電界集中及び応力集中を防止するために、センタコア５は２次ボビン４の内周側に弾性部材１５を注入し、硬化して固定している。
【００１４】
２次コイル３は、線径０．０３〜０．０６ｍｍ程度のエナメル線を用いて合計１００００〜３００００回程度、２次ボビン４に多数配設した鍔間に多層構造で分割巻きされている。
【００１５】
エポキシ樹脂１４は、２次ボビン４に巻かれた２次コイル３，１次ボビン２に巻かれた１次コイル１を外装ケース６に内挿し、更にイグナイタユニット２１を供給し、真空状態で注入される。そして加熱によりエポキシ樹脂１４が硬化することで絶縁性と機械強度を確保することができる。
【００１６】
外装ケース６は、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）等の熱可塑性合成樹脂で成形されており、コイル部を収容，固定しエポキシ樹脂１４を注型できるようにしている。
【００１７】
カバー２５は、熱可塑性合成樹脂で形成され、エポキシ樹脂１４を硬化させた後、コネクタ上部２４の上面に取り付けされている。
【００１８】
次に本発明の考え方について、図２を用い説明する。
【００１９】
コネクタ１７の上面に、例えば、落下の様な衝撃が印加された場合、衝撃が印加される反対側に最大応力が発生し、その大きさは、全体の重心位置と衝撃が印加される場所までの距離Ｌと、衝撃力Ｆとの積で表される。従い、この応力を緩和させるには、全体の衝撃力を緩和させるか、距離を短くするか、重心の位置をコネクタ１７側まで下げ、反対方向に加わる力を小さくさせ、弱い個所への発生位置を変えるか、内部に緩和構造を持たせるなどが有効な手段となる。
【００２０】
例えば、図３に示すように、コネクタ１７の上面のうち、取り付けフランジ
１７ａ部の位置を低くし、距離を短くするこで、モーメント力を下げることが可能となり、また、図４に示すように、内部の納めている質量の大きいセンタコア５の位置をコネクタ１７側に持ってくることにより、重心をコネクタ側に移動させることが可能となる。また、コネクタ１７上面全体をおおうようにカバー１８を取り付けることで、カバー１８で吸収することができるようになる。さらに、このカバー１８とコネクタ１７間に隙間１９を設けることでこの効果を上げることが可能である。
【００２１】
また、図５（ａ）では、印加力を押さえる方法として、カバー１８に切り欠き１８ａを入れることにより、きり欠きがバネ力を持ち、全体の印加力を低減させることができる。図５（ｂ）ではカバー１８の上面、または下面にゴム２６を挟むことにより、同様な効果が得られると同時に、カバー１８の材質をゴムにすれば、より効果的になる。さらに図５（ｃ）では、カバー１８上面に突起１８ｂを立て、この突起１８ｂが先に当たることにより緩和力を得、回転方向への力を与えることができ、重心への力の方向を変えることが可能となる。
【００２２】
さらに、コネクタ１７のカバー１８，受け面１７ｂは、肉厚を１ｍｍ以下と薄くすることにより、コネクタ２４の剛性を落とすことができ、同様な効果を得ることができる。
【００２３】
また、図５（ｃ）では、カバー１８の固定を、シリコン系の接着剤２７を用いることにより、接着と軟らかな樹脂による印加力の緩和することができるとともに、この接着剤２７を常温硬化タイプにすることにより、硬化プロセスを用いること無く接着させることが可能となり、作業性を損ねること無く生産性を高めることが可能となる。
【００２４】
図６では、モーメントが働く内部にクラックが入らないように、センタコア５の周りを覆っている弾性部材１５をエポキシ樹脂１４の上側に注型した例である。２次コイル３の上面側は低電位となり、耐圧上は下面側ほど厳しくはなく、またケース６による剛性がある為、内部に弾性部材１５が入っていても、エンジン側からの振動に十分耐えることができる。またこの弾性部材１５は、真空注型することから中にボイドができる心配もない。
【００２５】
図７に、各例を有限要素法で解析した結果の一例を示す。最大主応力は、現状に対し、約８５〜９０％まで低下させることが可能となる。
【００２６】
【発明の効果】
本発明によれば熱衝撃性に優れ、外部からの耐衝撃性にも優れる信頼性の高い、コイルを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の内燃機関用点火コイルの断面図。
【図２】本発明の考え方。
【図３】本発明の一実施例を示す断面図。
【図４】本発明の別な一実施例を示す。
【図５】本発明の別な一実施例を示す。
【図６】本発明の別な一実施例を示す。
【図７】有限要素法による最大主応力比較。
【符号の説明】
１…１次コイル、２…１次ボビン、３…２次コイル、４…２次ボビン、５…センタコア、６…外装ケース、７…サイドコア、８…応力吸収用弾性部材、９…スプリング、１０…プラグシール、１１…高圧端子、１２…イタバネ、１３…高圧ダイオード、１４…絶縁用樹脂（エポキシ樹脂）、１５…弾性部材（軟質エポキシ樹脂）、１６…プラグホールシール、１７…コネクタ、１７ａ…フランジ、１７ｂ…受け面、１８…カバー、１８ａ…切り欠き、１８ｂ…突起、１９…隙間、２１…イグナイタユニット、２６…ゴム、２７…シリコン系接着剤。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ignition coil for an internal combustion engine of an independent ignition type, which is mounted for each spark plug of an engine and is used directly connected to each spark plug.
[0002]
[Prior art]
A conventional ignition device for an internal combustion engine has a center core, a primary coil, and a secondary coil inside a slender cylindrical coil case, and these coils are wound around respective bobbins and concentric around the center core. It is arranged above. In this coil, since high voltage is generated, epoxy, which is an insulating resin, is filled and cured to ensure insulation between the members. Since such different materials have different coefficients of linear expansion, thermal stress is generated in a severe temperature environment, and a small crack is generated in a bobbin or epoxy, which may cause insulation deterioration. Therefore, for example, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-26267, there is a method in which a soft epoxy is further filled between the inside of the secondary bobbin and the center core to reduce stress.
[0003]
[Patent Document 1]
JP-A-11-26267
[Problems to be solved by the invention]
In the above-mentioned coil, only the stress relaxation for the thermal shock resistance is studied, and the impact resistance is not described. In the actual environment, various impacts are applied to each coil from the outside, and different materials are used for each member, so there are places where stress concentration occurs in various forms, and cracks originating there are Can occur.
[0005]
Therefore, an object of the present invention is to provide a coil that is not only excellent in thermal shock resistance but also highly reliable including impact resistance from the outside.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The above object is achieved by the following. In other words, the impact applied to the entire coil can be reduced by casting the soft epoxy not only between the center cores inside the secondary bobbin but also on the entire low-voltage side having a low withstand voltage. In addition, a silicone-based adhesive can be used instead of the soft epoxy, and if a room-temperature-curing type is used, bonding with the cover can be performed at the same time, and productivity can be improved.
[0007]
Also, by using a rubber-based material having a low elastic modulus as the cover material, it is possible to reduce the impact from the upper surface, and even when a thermoplastic resin is used for the cover, the shape is cut out and projections are formed. By providing the coil body, instantaneous impact can be absorbed and rotation can be given when an external force is applied to the coil body, so that the force directly applied in the direction of the center of gravity of the coil body can be reduced.
[0008]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
[0009]
Inside the elongated cylindrical case (exterior case) 6, from the center (inside) to the outside, the center coil 5, the secondary coil 3 wound on the secondary bobbin 4, and the primary wound on the primary bobbin 2. The coil 1 is arranged concentrically. These components are inserted into the outer case 6 and then filled with a thermosetting insulating resin (epoxy resin) 14. Outside the outer case 6, a side core 7 forming a magnetic path with the center core 5 is mounted.
[0010]
An elastic member 8 for stress absorption (for example, silicone rubber) is provided at an end (the upper end or the lower end may be provided) of the center core 5, and an elastic member 15 is provided around the center core 5, and is generated between the secondary bobbin 4 and the center core 5. Thermal stress (stress caused by a difference in linear expansion coefficient) is reduced. The elastic member 15 is made of heat-resistant silicone rubber (a soft epoxy resin in this example) or the like. The soft epoxy resin is an epoxy resin having a glass transition point of room temperature (20 ° C.) or lower and an elastic soft property (estramer) above the glass transition point, and is, for example, a mixture of an epoxy resin and a modified aliphatic polyamine. .
[0011]
The primary bobbin 2 is formed of a thermoplastic synthetic resin such as polybutylene terephthalate (PBT), polyphenylene oxide (modified PPO), or polyphenylene sulfide (PPS) having an inorganic filler content of 20% by weight or more in order to secure mechanical strength. The primary coil 1 wound on the primary bobbin 2 has an enamel wire having a wire diameter of about 0.3 to 1.0 mm, several tens to one hundred and several tens times per layer, and a total of 100 to 100
It is a winding wound about 300 times.
[0012]
The secondary bobbin 4 is also formed of a thermoplastic synthetic resin such as modified polyphenylene oxide (modified PPO) or polyphenylene sulfide (PPS) in which an inorganic substance is mixed in an amount of 20% by weight or more, more preferably 30% by weight or more. The secondary bobbin 4 has a cylindrical shape with a bottom, and is housed in the secondary bobbin 4 such that the above-described stress-absorbing elastic member 8 and the center core 5 can be received at the bottom of the secondary bobbin.
[0013]
The secondary bobbin 4 also has a role of interposing between the center core 5 and the secondary coil 3 to insulate the high voltage generated in the secondary coil 3. In order to insulate the high voltage generated in the secondary coil 3, the thickness of the secondary bobbin 4 is set to 0.5 to 1.5 mm, and furthermore, electric field concentration and stress concentration between the secondary coil 3 and the center core 5 are prevented. For this purpose, the center core 5 has an elastic member 15 injected into the inner peripheral side of the secondary bobbin 4 and is hardened and fixed.
[0014]
The secondary coil 3 is dividedly wound in a multilayer structure between a plurality of flanges provided on the secondary bobbin 4 in a total of about 10,000 to 30,000 times using an enamel wire having a wire diameter of about 0.03 to 0.06 mm.
[0015]
The epoxy resin 14 inserts the secondary coil 3 wound on the secondary bobbin 4 and the primary coil 1 wound on the primary bobbin 2 into the outer case 6, further supplies the igniter unit 21, and injects it in a vacuum state. Is done. Then, the epoxy resin 14 is cured by heating, so that insulation properties and mechanical strength can be secured.
[0016]
The outer case 6 is formed of a thermoplastic synthetic resin such as polyphenylene sulfide (PPS), and accommodates and fixes the coil portion so that the epoxy resin 14 can be cast.
[0017]
The cover 25 is formed of a thermoplastic synthetic resin, and is attached to the upper surface of the connector upper part 24 after the epoxy resin 14 is cured.
[0018]
Next, the concept of the present invention will be described with reference to FIG.
[0019]
When an impact such as a drop is applied to the upper surface of the connector 17, for example, a maximum stress is generated on the opposite side to which the impact is applied, and the magnitude of the maximum stress depends on the position of the entire center of gravity and the location where the impact is applied. Is multiplied by the impact force F. Therefore, in order to alleviate this stress, the overall impact force is reduced, the distance is shortened, or the center of gravity is lowered to the connector 17 side, the force applied in the opposite direction is reduced, and the location where the weak point is generated is reduced. It is effective means to change or to have a relaxation structure inside.
[0020]
For example, as shown in FIG. 3, by lowering the position of the mounting flange 17a on the upper surface of the connector 17 and shortening the distance, it is possible to reduce the moment force, and as shown in FIG. By bringing the position of the center core 5 having a large mass stored therein to the connector 17 side, the center of gravity can be moved to the connector side. Further, by attaching the cover 18 so as to cover the entire upper surface of the connector 17, it is possible to absorb with the cover 18. Further, by providing a gap 19 between the cover 18 and the connector 17, this effect can be enhanced.
[0021]
In FIG. 5A, as a method for suppressing the applied force, the notch 18a has a spring force by inserting the notch 18a in the cover 18, so that the entire applied force can be reduced. In FIG. 5B, the same effect can be obtained by sandwiching the rubber 26 on the upper surface or the lower surface of the cover 18, and at the same time, it becomes more effective if the material of the cover 18 is rubber. Further, in FIG. 5 (c), a projection 18b is provided on the upper surface of the cover 18, and the projection 18b hits first to obtain a relaxation force, to apply a force in the rotation direction, and to change the direction of the force to the center of gravity. Becomes possible.
[0022]
Further, by reducing the thickness of the cover 18 and the receiving surface 17b of the connector 17 to 1 mm or less, the rigidity of the connector 24 can be reduced, and the same effect can be obtained.
[0023]
In FIG. 5C, the cover 18 is fixed by using a silicone-based adhesive 27 so that the adhesive and the applied force of the soft resin can be reduced, and the adhesive 27 is cured at room temperature. By doing so, bonding can be performed without using a curing process, and productivity can be increased without impairing workability.
[0024]
FIG. 6 shows an example in which the elastic member 15 covering around the center core 5 is cast on the upper side of the epoxy resin 14 so that a crack does not enter the inside where the moment acts. The upper surface side of the secondary coil 3 has a low potential, the withstand voltage is not as strict as that of the lower surface side, and the case 6 has rigidity. Therefore, even if the elastic member 15 is contained therein, it sufficiently withstands vibration from the engine side. be able to. Further, since the elastic member 15 is subjected to vacuum casting, there is no fear that voids are formed therein.
[0025]
FIG. 7 shows an example of a result of analyzing each example by the finite element method. The maximum principal stress can be reduced to about 85 to 90% of the current state.
[0026]
【The invention's effect】
According to the present invention, a highly reliable coil having excellent thermal shock resistance and excellent external shock resistance can be realized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view of an ignition coil for an internal combustion engine of the present invention.
FIG. 2 shows the concept of the present invention.
FIG. 3 is a sectional view showing an embodiment of the present invention.
FIG. 4 shows another embodiment of the present invention.
FIG. 5 shows another embodiment of the present invention.
FIG. 6 shows another embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a comparison of maximum principal stress by a finite element method.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Primary coil, 2 ... Primary bobbin, 3 ... Secondary coil, 4 ... Secondary bobbin, 5 ... Center core, 6 ... Outer case, 7 ... Side core, 8 ... Elastic member for stress absorption, 9 ... Spring, 10 ... Plug seal, 11 ... High voltage terminal, 12 ... Ita spring, 13 ... High voltage diode, 14 ... Insulating resin (epoxy resin), 15 ... Elastic member (Soft epoxy resin), 16 ... Plug hole seal, 17 ... Connector, 17a ... Flange, 17b ... receiving surface, 18 ... cover, 18a ... notch, 18b ... projection, 19 ... gap, 21 ... igniter unit, 26 ... rubber, 27 ... silicone adhesive.
