JP2006278422A - 内燃機関用点火コイル及び自動車 - Google Patents

Abstract

【課題】 組付けが容易で最適な構成の点火コイルを提供する。
【解決手段】 二次コイル７の二次ボビン３０の内側に一次コイル６を配置する一方、二次ボビン３０の外側に回路接続用のターミナル基板３６を装着するコイル組立体ＣＬを、コイルケース１に内蔵させて点火コイルを構成する。ターミナル基板３６は、二次コイル７の高圧出力端子３７，３８を含む複数の接続端子を適所に配置した一体の導電板４０に、その一部を露出させるように合成樹脂材を注入した後、導電板４０の不要箇所を除去することで製造される。複数の接続端子には、二次ボビン３０から突出する複数の全ての金属導線３２ｂ，３３ｂ，３４ｂ，３５ｂの位置に対応して、それぞれ貫通穴４５〜４８が形成されており、各貫通穴４５〜４８に金属導線３２ｂ，３３ｂ，３４ｂ，３５ｂを通して導体板４０に固定することでコイル組立体ＣＬを完成させる。
【選択図】 図５

Description

本発明は、自動車などのエンジンのプラグホールに取り付けられ、先端部に点火プラグが装着されて使用される内燃機関用点火コイル、及びこの点火コイルを内蔵する自動車に関する。

内燃機関の単一気筒に複数の点火プラグを配置する構成に対応して、単一の装置で複数の点火プラグを駆動する点火コイルとして、例えば、特許文献１に記載されたものが知られている。この特許文献１に記載の点火コイルでは、二つの点火プラグに、同一位相の放電電圧を供給することによって、装置の絶縁性能を向上させると共に、エネルギー効率も有効に改善している。
特開２００４−２４７５７１

しかしながら、点火コイルの更なる小型化及び高性能化の要請に基づいて、コイルケースの形状はどうしても複雑化せざるを得ず、このコイルケースに対応して、一次コイルや二次コイルの構成やこれらの組付け構造は、より適切なものに改善することが望まれている。すなわち、省略可能な部材や工程は、全て排除すべきであるし、組付けが容易でより適切な構成の点火コイルの完成が望まれる。

この発明は、上記の実情に基づくものであって、組付けが容易で最適な構成の点火コイルを提供することを課題とする。また、このような点火コイルを内蔵した自動車を提供することを課題とする。

上記目的を達成するために、本発明は、二次コイルの二次ボビンの内側に一次コイルを配置する一方、前記二次ボビンの外側に回路接続用のターミナル基板を装着するコイル組立体を、コイルケースに内蔵させて構成された点火コイルであって、前記ターミナル基板は、前記二次コイルの高圧出力端子を含む複数の接続端子を適所に配置した一体の導電板に、その一部を露出させるように合成樹脂材を注入した後、前記導電板の不要箇所を除去することで製造され、前記複数の接続端子には、前記二次ボビンから突出する複数の全ての金属導線の位置に対応して、それぞれ貫通穴が形成されており、前記各貫通穴に前記金属導線を通して前記導体板に固定することで前記コイル組立体を完成させることを特徴とする。

本発明のターミナル基板は、二次コイルの高圧出力端子を含む複数の接続端子を適所に配置した一体の導電板に、その一部を露出させるように合成樹脂材を注入した後、導電板の不要箇所を除去することで製造される。そのため、接続端子の位置精度が高く、特別な位置決め部材を要することなく、接続端子の貫通穴に前記金属導線を通すことができ、この金属導線を導体板に固定するだけでコイル組立体を完成させることができる。したがって、ターミナル基板には、自らを二次ボビンに固定させるための固定片を特に設ける必要ながない。

本発明に係る二次コイルの巻線は、互いに分離された第一部と第二部の巻線に区分されるのが好適であり、この場合には、前記第一部と第二部の巻線の各両端は、前記二次ボビンから突出する前記金属導線に接続されるのが効果的である。なお、第一部と第二部の巻線は、その巻回方向を逆転させるのが好適である。

また前記ターミナル基板には、ダイオードを配置すべき凹部が形成されているのが好適であり、更に好ましくは凹部に配置された複数個のダイオードは、その出力信号が導体板によって短絡されるべきである。また、ターミナル基板には、高圧出力端子のほかに、複数のダイオードの単一の出力端子が設けられているのか効果的である。また、本発明は、請求項１〜５の何れかに記載の点火コイルを備える自動車でもある。

以上説明した本発明によれば、組付けが容易で最適な構成の点火コイル、及びこのような点火コイルを内蔵した自動車を実現できる。

以下、実施例に係る内燃機関用点火コイルの構成を説明する。図１は、実施例に係る点火コイルについて、正面図（ａ）と、背面図（ｂ）と、左側面図（ｃ）とを図示したものである。なお、コイルケース１の内部には、エポキシ樹脂が充填されているため、正面図（ａ）には、一次コイルや二次コイルが現れない。

図１（ａ）に示すように、この点火コイルは、一次コイル及び二次コイルを収容するコイルケース１と、点火駆動回路からの出力信号を受ける入力端子部２と、二次コイルから発生される放電電圧を点火プラグに供給するプラグブーツ３とを中心に構成されている。

ここで、入力端子部２は、コイルケース１の側部に形成された収納穴４に、その半分程度が内挿されている。そして、入力端子部２の残り半分程度は、コイルケース１から突出している（図１（ｃ））。この入力端子部２には、３本の接続端子２ａ〜２ｃが設けられているが、その二つ２ａ，２ｂは内部的に接続されており（図６）、実質的には二本の接続端子として機能する。

プラグブーツ３は、コイルケース１の底板から突出する２つの突出部５Ａ，５Ｂ（図２（ａ））に外嵌されている。このプラグブーツ３には、導電性のスプリングＳＰが内蔵されており、スプリングＳＰを通して点火プラグに放電電圧が供給される。なお、図１には、点火コイルを取付けるためのボルトＢＴも図示されている。

図２は、コイルケース１を示す正面図（ａ）と、左側面図（ｂ）と、平面図（ｃ）である。また、図２には、一次コイル６と二次コイル７とを組み合わせ、その磁路に環状鉄芯８を配置してなるコイル組立体ＣＬも示されている。そして、図２の矢印は、コイル組立体ＣＬのコイルケース１に対する挿入方向を示している。

図２（ｃ）に示す通り、コイルケース１は、薄い仕切り壁９に仕切られることで、略直方形のコイル収納空間１０と、入力端子部２のための収納穴４とに区分されている。そして、コイル収納空間１０の上下方向中央には、環状鉄芯８を受け入れるコ字状溝１１がやや外側に広がって形成されている（図１（ａ）（ｂ））。また、このコ字状溝１１に合わせて、仕切り壁９のコイル収納空間側の側面には係止段部１２が上下に形成されている。

また、コイルケースの底部には、補強リブ１３，１４，１５が形成されると共に、円筒状の突出部５Ａ，５Ｂが形成されている。突出部５Ａ，５Ｂは、プラグブーツ３が外嵌される部分であり、コイルケース１の底板には、突出部５Ａ，５Ｂに連通して貫通穴１６，１６が形成されている。この貫通穴１６は、コイルケース１内にコイル組立体ＣＬを固定するための取付けビスＢＳ（図９（ｃ））を通過させるものである。取付けビスＢＳは導電性を有しており、プラグブーツ３に内装されているスプリングＳＰと、二次コイルの出力端子とを電気的に接続している。

図３は、一次コイル６と、一次コイル６に配置される環状鉄心７とを図示したものである。図３（ａ）は、図２（ｃ）に対応する平面図、図３（ｂ）は、一次コイル６の背面図、図３（ｃ）は、図３（ｂ）の右側面図である。一次コイル６は、中空で四角柱状に形成された一次ボビン２０と、一次ボビン２０の外周に巻回された一次巻線２１と、一次巻線２１の巻線端子２２，２３とで構成されている。

ここで、巻線端子２２は、Ｌ字状に屈曲された始点部２２ａと、始点部２２ａに直交して延設される接続部２２ｂとが一体構成されている（図３（ｃ））。また、巻線端子２３は、直線的に延びる終点部２３ａと、終点部２３ａに直交して延設される接続部２３ｂとが一体構成されている。始点部２２ａは一次巻線２１の巻き始め箇所、また、終点部２３ａは一次巻線２１の巻き終り箇所であり、それぞれ一次巻線２１が巻き付けられ半田付けされている。また、始点部２２ａのＬ字状先端ＴＯＰは、後述するターミナル基板３６のダイオード出力端子３９に接続される。

一方、接続部２２ｂと接続部２３ｂは、それぞれ入力端子部の接続端子２ｃと接続端子２ａ（２ｂ）に接続される。このような構成の一次ボビン２０及び一次巻線２１には、平面視コ字状で断面矩形状の積層珪素鋼板８Ａ，８Ｂが両側から挿入されて環状鉄心８が配置される（図３（ａ）参照）。ここで、一次ボビン２０から露出する各珪素鋼板８の外周面には、適当な弾性を有し耐熱性に優れたプラスチック製の緩衝カバーＣＶが設けられている。

これは、コイルケース１に充填されるエポキシ樹脂と環状鉄心（珪素鋼板）８との熱膨張率の差による冷熱ストレスによって、環状鉄心８の周りのエポキシ樹脂にクラックが発生するのを防止するためである。すなわち、一次ボビン２０から露出する珪素鋼板の外周面を緩衝カバーＣＶで覆うことによって、珪素鋼板に対面する二次コイル７との絶縁を確実にすると共に、冷熱ストレスを緩和してクラックの発生を防止している。なお、２つの積層珪素鋼板８Ａ，８Ｂの当接面や、一次ボビン２０への挿入箇所は、珪素鋼板が露出している。

図４は、一次コイル６の外側に配置される二次コイル７を示す底面図（ａ）とその左右側面図（ｂ）（ｃ）、及びＡ−Ａ断面図（ｄ）である。図５は、二次コイル７の底面にターミナル基板３６を装着した状態を示す底面図（ａ）とその左右側面図（ｂ）（ｃ）である。また、図６は、一次コイル６と二次コイル７の接続関係を示す等価回路である。なお、図５（ｄ）（ｅ）は、ターミナル基板３６の二次ボビン３０への装着方法を示している。

図４（ａ）及び図５（ａ）に示すように、二次コイル７は、中空ＳＰを有する四角柱状で、多数のフランジＦＧを設けた二次ボビン３０と、二次ボビン３０に巻回される二次巻線３１と、二次巻線３１の巻線端子３２，３３，３４，３５と、ターミナル基板３６とで構成されている。ターミナル基板３６には、二次コイルの出力端子３７，３８と、ダイオード出力端子３９とが設けられ、また、ダイオードＤ１，Ｄ２が搭載されるよう凹部５０が形成されている（図８参照）。

二次コイル７は、詳細には、巻線端子３２,３３間の第一部７Ａと、巻線端子３４，３５間の第二部７Ｂとに区分されており（図６）、第一部７Ａと第二部７Ｂでは、巻線方向が逆転している。そのため、巻線端子３５と巻線端子３２の誘起電圧は、ダイオードＤ１，Ｄ２の接続点ＣＴを基準に同位相となり、そのため２つのプラグＰＧ１，ＰＧ２は同一タイミングで放電することになる（図６）。このことの利点は特許文献１に記載の通りであり、点火コイル全体の絶縁負荷を大きく軽減することができる。

図４（ｄ）に示すように、巻線端子３２〜３５は、全てＪ字状に形成され、それぞれの両端には、二次巻線３１の巻着部３２ａ，３３ａ，３４ａ，３５ａと、ターミナル基板３６への連結部３２ｂ，３３ｂ，３４ｂ，３５ｂが設けられている。連結部３２ｂ，３３ｂ，３４ｂ，３５ｂは、二次コイル７の各部と、ターミナル基板３６の各部とを電気的に接続すると共に、ターミナル基板３６を二次ボビン３０に固定する役目を果たしている。すなわち、ターミナル基板３６は、二次ボビン３０から突出する四本の連結部の金属導線３２ｂ，３３ｂ，３４ｂ，３５ｂによって位置決めされて二次ボビン３０に固定される。

図７及び図８は、ターミナル基板３６の構成及びその製作方法を説明する図面である。この実施例では、インサート成形法によってターミナル基板３６を製作しており、具体的には、図７（ａ）に示す導電板４０を配置した状態で、プラスチック成形型にプラスチック材を流し込み、その後、導電板４０の不要部分（図８（ｂ）斜線部４０ａ）を除去して、図８（ａ）に示すターミナル基板３６を完成させる。なお、図８（ａ）において、網掛け部分が硬化したプラスチック材の部分である。

本実施例では、一体化した導電板４０に、プラスチック材を流し込むインサート成形法を採用するので、導電板４０に配置された各部材の位置精度が高く、そのため、二次ボビン３０から突出する四本の連結部（金属導線）３２ｂ，３３ｂ，３４ｂ，３５ｂだけで、ターミナル基板３６を二次ボビン３０に取り付けることができる。すなわち、ターミナル基板３６を二次ボビン３０に固定するための固定片を、ターミナル基板３６や二次ボビン３０に特に設ける必要がない。

図７（ａ）に示すように、導電板４０には、ダイオード出力端子３９と、ダイオードＤ１，Ｄ２のリード線を受け入れる係合爪４１〜４３と、巻線端子３３，３４の金属導線３３ｂ，３４ｂを受け入れる位置決め穴４５，４６と、巻線端子３２，３５の金属導線３２ｂ，３５ｂを受け入れる位置決め穴４７，４８と、二次コイルの出力端子３７，３８とが設けられている。要部拡大図に示すように、出力端子３７，３８は、他の部分より突出して形成され、また出力端子３７，３８にはネジ穴が形成されている。

先に説明したように、図７（ａ）に示す導電板４０を保持した状態で、図８（ａ）の斜線の内側にプラスチック材が流し込まれる。そして、その後プラスチック材が硬化した状態で、六箇所の切断箇所Ｃ１〜Ｃ６を切断すると図８（ｂ）に示すターミナル基板３６が完成する。プラスチック成形型は、ターミナル基板３６の複雑な凹凸形状に対応しており、ダイオードＤ１，Ｄ２を搭載する凹部５０や、コイルケース１の補強リブ１４に係合する係合溝５１などが一気に形成される。

このようにして完成したターミナル基板３６は、図４に示す二次コイル７の上に載置される。この場合、導体板４０の各部材の位置精度が高く、且つ、位置決め穴４５，４６，４７，４８は、二次ボビン３０から直立する各巻線端子の金属導線３３ｂ，３４ｂ，３２ｂ，３５ｂのワイヤ径より適度に大きいので、金属導線３３ｂ，３４ｂ，３２ｂ，３５ｂは、確実に位置決め穴４５，４６，４７，４８を通過してターミナル基板３６から突出する。そして、二次ボビン３０から突出する複数の金属導線３３ｂ，３４ｂ，３２ｂ，３５ｂが、ターミナル基板３６を通過することによって、二次ボビン３０とターミナル基板３６とが正しく位置決めされる。

そこで、次に、突出した巻線端子の金属導線３３ｂ，３４ｂ，３２ｂ，３５ｂを約９０度、折り曲げることによって、二次コイル７とターミナル基板３６の組付けが完了し（図５（ｄ）（ｅ））、その後、該当箇所が半田付けされる。この作業によってターミナル基板３６が二次コイル７（二次ボビン３０）に固定されるので、この完成状態の二次コイル７の二次ボビン３０の中空部ＳＰに、図３（ａ）に示す一次コイル６が挿入される。この時、一次コイル６の巻線端子２２における、Ｌ字状に屈曲された始点部２２ａが、ダイオード出力端子３９の位置に合うように挿入される。

そして、一次コイル６の始点部２２ａとダイオード出力端子３９とを半田付けすると共に、一次ボビン２０の両側から環状鉄心８Ａ，８Ｂを挿入する。図２（ｃ）に略記したコイル組立体ＣＬは、この状態を図示したものであり、一次巻線２１の巻線端子２３の接続部２３ｂが現れている。

次に、一次巻線２１の巻線端子２２，２３の接続部２２ｂ，２３ｂに、入力端子部２の接続端子２ａ〜２ｃを接続する。具体的には、接続端子２ａを接続部２３ｂに固定し、接続端子２ｃを接続部２２ｂに固定する。最後に、この状態で、図２の矢印に示すように、コイル組立体ＣＬと入力端子部２をコイルケース１に挿入して収容する。この時、コイルケース１の補強リブ１４と、ターミナル基板３６の係合溝５１とが係合することで、コイルケース１の中にターミナル基板３６が正しく位置決めされる。

図９は、コイルケース１にコイル組立体ＣＬと入力端子部２が収納された状態を示す正面図（ａ）、底面図（ｂ）、及び右側面一部断面図（ｃ）である。コイル組立体ＣＬをコイルケース１の限界位置まで挿入すると、二次コイルの出力端子３７，３８と、コイルケース１の２つの貫通穴１６，１６の位置が合うようになっている。そこで、突出部５Ａ，５Ｂを通して、取付けビスＢＳを挿入し、出力端子３７，３８にネジ込むことによって、コイル組立体ＣＬの取り付けが完了する。

なお、貫通穴１６，１６は、取付けビスＢＳの外径より適度に大きく形成されているので、コイルケース１に対するターミナル基板３６の位置ズレが仮にあっても、その位置ズレは、取付けビスＢＳをネジ込むことで解消される。そして、最後にエポキシ樹脂を充填して硬化させ、プラグブーツを装着すると点火コイルが完成する。

以上、本発明の実施例について具体的に説明したが、上記の記載内容は一例を示したに過ぎず、本発明の趣旨を逸脱することなく適宜に変更可能である。

本発明の点火コイルの一実施例を示す正面図（ａ）、背面図（ｂ）、左側面図（ｃ）である。 コイルケースの正面図（ａ）左側面図（ｂ）、平面図（ｃ）である。 一次コイルの平面図（ａ）、背面図（ｂ）、背面右側面図である。 二次コイルの底面図（ａ）、左側面図（ｂ）、右側面図（ｃ）、及びＡ−Ａ断面図である。 ターミナル基板を取り付けた二次コイルの底面図（ａ）、左側面図（ｂ）、及び右側面図（ｃ）である。 点火コイルの電気的等価回路である。 導電板を説明する図面である。 インサート成形を説明する図面である。 コイルケースに収容されたコイル組立体を示す正面図（ａ）、底面図（ｂ）、右側面図（ｃ）である。

符号の説明

７ 二次コイル
３０ 二次ボビン
６ 一次コイル
３６ ターミナル基板
ＣＬ コイル組立体
３７，３８ 高圧出力端子３７，３８
４０ 導電板
３２ｂ〜３５ｂ 金属導線
４５〜４８ 貫通穴

Claims (6)

1. 二次コイルの二次ボビンの内側に一次コイルを配置する一方、前記二次ボビンの外側に回路接続用のターミナル基板を装着するコイル組立体を、コイルケースに内蔵させて構成された点火コイルであって、
   前記ターミナル基板は、前記二次コイルの高圧出力端子を含む複数の接続端子を適所に配置した一体の導電板に、その一部を露出させるように合成樹脂材を注入した後、前記導電板の不要箇所を除去することで製造され、
   前記複数の接続端子には、前記二次ボビンから突出する複数の全ての金属導線の位置に対応して、それぞれ貫通穴が形成されており、
   前記各貫通穴に前記金属導線を通して前記導体板に固定することで前記コイル組立体を完成させることを特徴とする内燃機関用点火コイル。
2. 前記二次コイルの巻線は、互いに分離された第一部と第二部の巻線に区分されており、前記第一部と第二部の巻線の各両端は、前記二次ボビンから突出する前記金属導線に接続されている請求項１に記載の内燃機関用点火コイル。
3. 前記ターミナル基板には、ダイオードを配置すべき凹部が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。
4. 前記ターミナル基板には、自らを前記二次ボビンに固定させるための固定片が設けられていない請求項１〜３の何れかに記載の内燃機関用点火コイル。
5. 前記ターミナル基板には、高圧出力端子のほかに、複数のダイオードの単一の出力端子が設けられている請求項１〜４の何れかに記載の内燃機関用点火コイル。
6. 請求項１〜５の何れかに記載の点火コイルを備える自動車。