JP2007324436A - 点火コイル - Google Patents

Abstract

【課題】応力緩和用のテープを安定して永久磁石の外側端面に折り曲げることができ、組付不良の発生を防止することができる点火コイルを提供すること。
【解決手段】点火コイル１における中心コア４は、多数の電磁鋼板４１を積層してなると共に、横方向Ｗにおける断面の外形輪郭Ａが、多数の段差４２を備えた段差円形状を有している。中心コア４の軸方向端面には、永久磁石６が連結してあり、中心コア４及び永久磁石６の外周には、応力緩和用のテープが巻き付けてある。テープの軸方向端部は、永久磁石６の外側端面に折り曲げてある。永久磁石６の横方向Ｗにおける断面の外形輪郭Ｂは、多数の電磁鋼板４１のうち両端に積層した一対の最端部電磁鋼板４１Ａに対応する位置を除いて、多数の段差４２の角部４２１を結ぶコア外形基準線Ｃ１と、コア外形基準線Ｃ１の内側０．２ｍｍの位置に描いた仮想内側基準線Ｃ２との間に位置している。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関において、スパークプラグからスパークを発生させるために用いる点火コイル及びその製造方法に関する。

ガソリンエンジン等の内燃機関においては、スパークプラグを用いて各気筒における燃焼の着火を行っている。そして、スパークプラグにおける一対の電極間に高電圧のスパーク放電を発生させるために、一次コイル及び二次コイルを備えた点火コイルを用いている。この点火コイルにおいては、一次コイルおよび二次コイルの内周側に、磁気経路を形成する磁性体からなる中心コアを配置している。そして、この中心コアには、一次コイルに電流を流したときに生ずる磁界を形成すると共に、この電流を遮断したときに、上記磁界の形成方向とは反対方向に誘導磁界を形成して、二次コイルに高電圧を形成している。

また、中心コア内を通過する磁界の強度を向上させるために、中心コアの軸方向端面に永久磁石を連結することが知られている。このような技術としては、例えば、特許文献１に開示された内燃機関用点火コイルがある。
この点火コイルにおいては、棒状のコア本体（中心コア）の外周面から、このコア本体の軸方向端面に配設した永久磁石が突出することを防ぐために、コア本体の外径を永久磁石の外径よりも大きくする旨が開示されている。これにより、コア本体と永久磁石との中心コア部を、二次コイルを巻回した二次スプール内へ挿入する場合に、中心コア部を、二次スプールに引っ掛ることなく容易に挿入し組み付けることができる。また、コア本体及び永久磁石は、弾性緩衝部材で覆っている。

しかしながら、上記特許文献１においては、コア本体の外径を、永久磁石の外径よりもどれだけ大きくするかについては何らの記載もない。
すなわち、図９に示すごとく、永久磁石９６の外形輪郭Ｄ２を、中心コア９４の外形輪郭Ｄ１よりも小さくし過ぎると、中心コア９４及び永久磁石９６を覆う弾性緩衝部材９５の端部９５１を、永久磁石９６の外側端面９６１に折り曲げる際に、この弾性緩衝部材９５の端部９５１が径方向外方に向けて膨らんでしまうおそれがある。このときには、点火コイルの組付不良が発生するおそれがある。

特開２０００−１８２８５６号公報

本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、応力緩和用のテープを安定して永久磁石の外側端面に折り曲げることができ、組付不良の発生を防止することができる点火コイルを提供しようとするものである。

第１の発明は、一次コイル及び二次コイルを径方向に重ねて配置してなるコイル部の内周側に、磁気経路を形成する磁性体からなる中心コアを配置してなる点火コイルにおいて、
上記中心コアは、その軸方向に直交する横方向に多数の電磁鋼板を積層してなると共に、上記横方向における断面の外形輪郭が、多数の段差を備えた段差円形状を有しており、
上記中心コアの軸方向端面には、永久磁石が連結してあり、当該中心コア及び当該永久磁石の外周には、応力緩和用のテープが巻き付けてあると共に、該テープの軸方向端部は、上記永久磁石の外側端面に折り曲げてあり、
該永久磁石の上記横方向における断面の外形輪郭は、上記多数の電磁鋼板のうち両端に積層した一対の最端部電磁鋼板に対応する位置を除いて、上記多数の段差の角部を結ぶコア外形基準線と、該コア外形基準線の内側０．２ｍｍの位置に描いた仮想内側基準線との間に位置していることを特徴とする点火コイルにある（請求項１）。

本発明の点火コイルにおいては、多数の電磁鋼板を積層してなる中心コアの外形輪郭と、永久磁石の外形輪郭との関係に工夫を行っている。
具体的には、本発明の永久磁石の横方向における断面の外形輪郭は、上記一対の最端部電磁鋼板に対応する位置を除いて、上記コア外形基準線と上記仮想内側基準線との間に位置させている。

これにより、中心コア及び永久磁石の外周に応力緩和用のテープを巻き付け、このテープの軸方向端部を永久磁石の外側端面に折り曲げる際には、テープの軸方向端部が径方向外方に向けて膨らんでしまうことを防止することができる。
すなわち、この折曲を行う際には、中心コアの外形輪郭に対して、永久磁石の外形輪郭が適切な位置に配置される。そのため、折曲治具等を用いて上記折曲を行う際には、テープの軸方向端部を永久磁石の外側端面に安定して折り曲げることができる。

そのため、一次コイル及び二次コイルを径方向に重ねて配置してなるコイル部の内周側に、中心コア及び永久磁石に応力緩和用のテープを巻き付けてなるコア組付体を、安定して組み付けることができる。
それ故、本発明の点火コイルによれば、応力緩和用のテープを安定して永久磁石の外側端面に折り曲げることができ、組付不良の発生を防止することができる。

第２の発明は、一次コイル及び二次コイルを径方向に重ねて配置してなるコイル部の内周側に、磁気経路を形成する磁性体からなる中心コアを配置してなる点火コイルにおいて、
上記中心コアは、その軸方向に直交する横方向に多数の電磁鋼板を積層してなると共に、上記横方向における断面の外形輪郭が、多数の段差を備えた段差円形状を有しており、
上記中心コアの軸方向端面には、永久磁石が連結してあり、当該中心コア及び当該永久磁石の外周には、応力緩和用のテープが巻き付けてあると共に、該テープの軸方向端部は、上記永久磁石の外側端面に折り曲げてあり、
該永久磁石の上記横方向における断面の外形輪郭は、上記多数の段差の角部を結ぶコア外形基準線の内側０．２ｍｍの位置に仮想内側基準線を描いたとき、該仮想内側基準線の内側に連続して入る部分の輪郭長が３ｍｍ以内であることを特徴とする点火コイルにある（請求項４）。

本発明の点火コイルにおいても、多数の電磁鋼板を積層してなる中心コアの外形輪郭と、永久磁石の外形輪郭との関係に工夫を行っている。
具体的には、本発明の永久磁石の横方向における断面の外形輪郭は、上記仮想内側基準線の内側に連続して入る部分の輪郭長が３ｍｍ以内である。

これにより、中心コア及び永久磁石の外周に応力緩和用のテープを巻き付け、このテープの軸方向端部を永久磁石の外側端面に折り曲げる際には、テープの軸方向端部が径方向外方に向けて膨らんでしまうことを防止することができる。
すなわち、この折曲を行う際には、中心コアの外形輪郭に対して、永久磁石の外形輪郭が適切な位置に配置される。そのため、折曲治具等を用いて上記折曲を行う際には、テープの軸方向端部を永久磁石の外側端面に安定して折り曲げることができる。

そのため、一次コイル及び二次コイルを径方向に重ねて配置してなるコイル部の内周側に、中心コア及び永久磁石に応力緩和用のテープを巻き付けてなるコア組付体を、安定して組み付けることができる。
それ故、本発明の点火コイルによっても、応力緩和用のテープを安定して永久磁石の外側端面に折り曲げることができ、組付不良の発生を防止することができる。

上述した第１、第２の発明における好ましい実施の形態につき説明する。
上記第１の発明において、上記永久磁石の上記横方向における断面の外形輪郭は、上記一対の最端部電磁鋼板に対応する部分が、該最端部電磁鋼板の直線形状に沿った直線形状を有しており、上記一対の最端部電磁鋼板に対応する位置を除く残りの部分が、円弧形状を有していることができる（請求項２）。
この場合には、永久磁石の外形輪郭を、中心コアの外形輪郭に沿って形成することができ、上記応力緩和用のテープを一層安定して永久磁石の外側端面に折り曲げることができる。

また、上記永久磁石の上記横方向における断面の外形輪郭は、円形状を有していることもできる（請求項３）。
この場合には、永久磁石の製造を容易にして、上記応力緩和用のテープを安定して永久磁石の外側端面に折り曲げる効果を得ることができる。

また、上記第１、第２の発明において、上記テープは、ポリエチレンテレフタレートのテープ材を複数回巻き付けてなることが好ましい（請求項５）。
この場合には、ポリエチレンテレフタレートのテープ材のように硬い材質の合成樹脂によってテープを構成する場合においても、このテープを安定して永久磁石の外側端面に折り曲げる効果を得ることができる。

以下に、本発明の点火コイルにかかる実施例につき、図面と共に説明する。
（実施例１）
本例の点火コイル１は、図３に示すごとく、一次コイル２１及び二次コイル２２を径方向に重ねて配置してなるコイル部２の内周側に、磁気経路を形成する磁性体からなる中心コア４を配置してなる。
この中心コア４は、図２に示すごとく、その軸方向Ｌに直交する横方向Ｗに多数の電磁鋼板４１を積層してなると共に、横方向Ｗにおける断面の外形輪郭Ａが、多数の段差４２を備えた段差円形状を有している。

図３〜図５に示すごとく、中心コア４の軸方向端面４０１には、永久磁石６が連結してあり、中心コア４及び永久磁石６の外周には、応力緩和用のテープ５が巻き付けてある。このテープ５の軸方向端部５０１は、永久磁石６の外側端面６０１に折り曲げてある。
そして、図１に示すごとく、永久磁石６の横方向Ｗにおける断面の外形輪郭Ｂは、多数の電磁鋼板４１のうち両端に積層した一対の最端部電磁鋼板４１Ａに対応する位置を除いて、多数の段差４２の角部４２１を結ぶコア外形基準線Ｃ１と、このコア外形基準線Ｃ１の内側０．２ｍｍの位置に描いた仮想内側基準線Ｃ２との間に位置している。

以下に、本例の点火コイル１につき、図１〜図６と共に詳説する。
本例の点火コイル１は、一次コイル２１、二次コイル２２を備えたコイル部２を、エンジン（シリンダヘッド）におけるプラグホール内に挿入配置して用いるスティックタイプのものである。
図３に示すごとく、上記一次コイル２１は、円筒状樹脂からなる一次スプール２１１の外周面に、絶縁被覆した一次電線を複数回巻回してなり、上記二次コイル２２は、円筒状樹脂からなる二次スプール２２１の外周面に、絶縁被覆した二次電線を一次電線よりも多い巻回数で巻回してなる。また、二次コイル２２は、一次コイル２１の内周側に配置してあり、二次コイル２２の内周側には、中心コア４が配置してある。また、一次コイル２１は、円筒状樹脂からなるケース３内に配置してあり、ケース３の外周側には、磁性体（電磁鋼板）からなる断面円筒状の外周コア２３が装着してある。

また、本例の中心コア４を構成する電磁鋼板４１は、絶縁被膜を備えた平板状の珪素鋼板からなる。また、外周コア２３は、軸方向Ｌにスリット（間隙）を形成してなる円筒状の珪素鋼板を、径方向に接着剤を介して複数積層してなる。そして、中心コア４及び外周コア２３により、一次コイル２１に電流を流して形成する磁界、及び一次コイル２１に流す電流を遮断したときに形成される誘導磁界を通過させる磁気経路を構成することができる。

図３に示すごとく、本例の点火コイル１は、その軸方向Ｌの一端部には、一次コイル２１に電力を供給するイグナイタ３１１を配設してなり、その軸方向Ｌの他端部には、スパークプラグを取り付けるプラグキャップ３３１を配設してなる。
本例のケース３は、プラグキャップ３３１、二次ターミナル（高電圧端子）３３２、スプリング３３３を配設したプラグベース部３３と、一次コイル２１、二次コイル２２、中心コア４、外周コア２３等を配置したコイルケース部３２と、上記イグナイタ３１１を配置したイグナイタベース部３１とからなる。

図示は省略するが、スパークプラグは、その端子部をスプリング３３３に接触させた状態で、プラグキャップ３３１内に挿入配置される。また、イグナイタベース部３１には、イグナイタ３１１における導電ピンに導通させる導電ピン３１３をインサート成形してなるコネクタ部３１２が形成してある。また、コイルケース部３２には、当該点火コイル１をエンジンに取り付けるためのフランジ部３２１が形成してある。
また、イグナイタ３１１は、ＥＣＵ（エンジン制御ユニット）からの信号によって動作するスイッチング素子等を用いた電力制御回路、及びイオン電流の検出を行うイオン電流検出回路等を備えている。
また、プラグベース部３３、コイルケース部３２及びイグナイタベース部３１によって囲まれたケース３内の隙間には、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂１１が連続して充填してある。

図４、図５に示すごとく、本例のテープ５は、合成樹脂からなるテープ基材５１の裏面に、粘着剤からなる粘着層５２を塗布してなる。本例のテープ基材５１は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）のフィルムからなり、本例の粘着層５２は、アクリル系の粘着剤からなる。なお、テープ５の厚み（テープ基材５１と粘着層５２との合計厚み）は、０．０２５〜０．１ｍｍとすることができる。また、本例のテープ５は、中心コア４の外周において複数回巻き付けてある。このテープ５の巻付回数（積層数）は、例えば、２〜５回（層）とすることができる。

図３に示すごとく、本例の永久磁石６は、中心コア４の軸方向Ｌの他端部側の端面に連結してある。また、中心コア４の軸方向Ｌの一端部側の端面には、中心コア４の軸方向Ｌに圧縮応力が加わることを緩和する弾性体４３が連結してある。
また、テープ５の軸方向Ｌの他端部は、永久磁石６の外側端面６０１に折り曲げてあり、テープ５の軸方向Ｌの一端部は、弾性体４３の外側端面に折り曲げてある。
また、中心コア４及び永久磁石６の外周にテープ５を巻き付けてなるコア組付体４５（図５参照）は、二次スプール２２１内に挿入してあり、弾性体４３は、イグナイタベース部３１に形成した調心部３１４内に挿入してある。

図１、図２に示すごとく、本例の中心コア４は、多数の電磁鋼板４１の幅を変化させ、その横方向Ｗにおける断面の外形輪郭Ａをできるだけ円形状に近づけている。一方、厚みが同一である多数の平板状の電磁鋼板４１を用いて中心コア４を形成していることにより、中心コア４の横方向Ｗにおける断面の外形輪郭Ａは、多数の電磁鋼板４１のうち両端に積層した一対の最端部電磁鋼板４１Ａの部分において、直線形状を有している。

また、本例の永久磁石６の横方向Ｗにおける断面の外形輪郭Ｂは、円形状である。
そして、図１に示すごとく、本例の永久磁石６の横方向Ｗにおける断面の外形輪郭Ｂは、一対の最端部電磁鋼板４１Ａを除く残りの中間部電磁鋼板４１Ｂに対応する部分６１Ｂが、上記コア外形基準線Ｃ１と仮想内側基準線Ｃ２との間に位置しており、一対の最端部電磁鋼板４１Ａに対応する部分６１Ａは、この最端部電磁鋼板４１Ａの外側表面４１１の外側に位置している。

なお、本例の点火コイル１において、ＥＣＵからパルス状のスパーク発生信号がイグナイタ３１１に送信されると、イグナイタ３１１における電力制御回路が動作し、一次コイル２１に電流が流れて、中心コア４及び外周コア２３を通過する磁界が形成される。そして、一次コイル２１に流れる電流を遮断したときには、上記磁界の形成方向とは反対方向に向けて、中心コア４及び外周コア２３を通過する誘導磁界が形成される。この誘導磁界の形成により、二次コイル２２に誘導起電力（逆起電力）が発生し、点火コイル１に取り付けたスパークプラグからスパークを発生させることができる。

本例の点火コイル１においては、多数の電磁鋼板４１を積層してなる中心コア４の外形輪郭Ａと、永久磁石６の外形輪郭Ｂとの関係に工夫を行っている。
具体的には、本例の永久磁石６の横方向Ｗにおける断面の外形輪郭Ｂは、一対の最端部電磁鋼板４１Ａに対応する位置を除いて、コア外形基準線Ｃ１と仮想内側基準線Ｃ２との間に位置させている。

これにより、図４に示すごとく、中心コア４及び永久磁石６の外周に応力緩和用のテープ５を巻き付け、図５に示すごとく、このテープ５の軸方向端部５０１を永久磁石６の外側端面６０１に折り曲げる際には、テープ５の軸方向端部５０１が径方向外方に向けて膨らんでしまうことを防止することができる。
すなわち、この折曲を行う際には、中心コア４の外形輪郭Ａに対して、永久磁石６の外形輪郭Ｂが適切な位置に配置される。そのため、折曲治具等を用いて上記折曲を行う際には、テープ５の軸方向端部５０１を永久磁石６の外側端面６０１に安定して折り曲げることができる。

そのため、本例においては二次コイル２２を巻回した二次スプール２２１の内周側に、中心コア４及び永久磁石６に応力緩和用のテープ５を巻き付けてなるコア組付体４５を、安定して組み付けることができる。
それ故、本例の点火コイル１によれば、応力緩和用のテープ５を安定して永久磁石６の外側端面６０１に折り曲げることができ、組付不良の発生を防止することができる。

また、図６に示すごとく、永久磁石６の横方向Ｗにおける断面の外形輪郭Ｂは、一対の最端部電磁鋼板４１Ａに対応する部分６１Ａを、この最端部電磁鋼板４１Ａの直線形状に沿った直線形状に形成し、一対の最端部電磁鋼板４１Ａに対応する位置を除く残りの部分６１Ｂを、円弧形状に形成することもできる。この場合には、永久磁石６の横方向Ｗにおける断面の外形輪郭Ｂは、一対の最端部電磁鋼板４１Ａに対応する部分６１Ａを、最端部電磁鋼板４１Ａの外側表面４１１の内側に位置させると共に、多数の中間部電磁鋼板４１Ｂに対応する部分６１Ｂを、コア外形基準線Ｃ１と仮想内側基準線Ｃ２との間に位置させることができる。

（実施例２）
本例の永久磁石６の横方向Ｗにおける断面の外形輪郭Ｂは、多数の段差４２の角部４２１を結ぶコア外形基準線Ｃ１の内側０．２ｍｍの位置に仮想内側基準線Ｃ２を描いたとき、この仮想内側基準線Ｃ２の内側に連続して入る部分の輪郭長が３ｍｍ以内になるようにしている。

本例の永久磁石６の横方向Ｗにおける断面の外形輪郭Ｂは、例えば、図７に示すごとく、複数の部分Ｌ１〜Ｌ３において、仮想内側基準線Ｃ２の内側に連続して入ることがあっても、これらの部分Ｌ１〜Ｌ３の輪郭長が３ｍｍ以内であることにより、応力緩和用のテープ５を安定して永久磁石６の外側端面６０１に折り曲げることができる効果を得ることができる。なお、同図において、中心コア４の外形輪郭Ａは、便宜上、円形状で示す。
本例においても、その他の構成は上記実施例１と同様であり、上記実施例１と同様の作用効果を得ることができる。

なお、図８に示すごとく、上記実施例１、２に示した永久磁石６は、中心コア４の軸方向Ｌの両端面に連結することもできる。

実施例１における、中心コアの外形輪郭と永久磁石の外形輪郭との関係を拡大して示す説明図。 実施例１における、中心コアの外形輪郭と永久磁石の外形輪郭との関係を示す説明図。 実施例１における、点火コイルを示す断面説明図。 実施例１における、中心コア及び永久磁石の外周に、応力緩和用のテープを巻き付けた状態を示す断面説明図。 実施例１における、テープの軸方向端部を永久磁石の外側端面に折り曲げた状態を示す断面説明図。 実施例１における、中心コアの外形輪郭と他の永久磁石の外形輪郭との関係を示す説明図。 実施例２における、中心コアの外形輪郭と永久磁石の外形輪郭との関係を示す説明図。 実施例１、２における、他の点火コイルを示す断面説明図。 従来例における、弾性緩衝部材の端部を永久磁石の外側端面に折り曲げた状態を示す断面説明図。

符号の説明

１ 点火コイル
２ コイル部
２１ 一次コイル
２２ 二次コイル
４ 中心コア
４０１ 軸方向端面
４１ 電磁鋼板
４１Ａ 最端部電磁鋼板
４１Ｂ 中間部電磁鋼板
４２ 段差
４２１ 角部
５ 応力緩和用のテープ
６ 永久磁石
６０１ 外側端面
Ｌ 軸方向
Ｗ 横方向
Ａ、Ｂ 外形輪郭
Ｃ１ コア外形基準線
Ｃ２ 仮想内側基準線

Claims (5)

1. 一次コイル及び二次コイルを径方向に重ねて配置してなるコイル部の内周側に、磁気経路を形成する磁性体からなる中心コアを配置してなる点火コイルにおいて、
   上記中心コアは、その軸方向に直交する横方向に多数の電磁鋼板を積層してなると共に、上記横方向における断面の外形輪郭が、多数の段差を備えた段差円形状を有しており、
   上記中心コアの軸方向端面には、永久磁石が連結してあり、当該中心コア及び当該永久磁石の外周には、応力緩和用のテープが巻き付けてあると共に、該テープの軸方向端部は、上記永久磁石の外側端面に折り曲げてあり、
   該永久磁石の上記横方向における断面の外形輪郭は、上記多数の電磁鋼板のうち両端に積層した一対の最端部電磁鋼板に対応する位置を除いて、上記多数の段差の角部を結ぶコア外形基準線と、該コア外形基準線の内側０．２ｍｍの位置に描いた仮想内側基準線との間に位置していることを特徴とする点火コイル。
2. 請求項１において、上記永久磁石の上記横方向における断面の外形輪郭は、上記一対の最端部電磁鋼板に対応する部分が、該最端部電磁鋼板の直線形状に沿った直線形状を有しており、上記一対の最端部電磁鋼板に対応する位置を除く残りの部分が、円弧形状を有していることを特徴とする点火コイル。
3. 請求項１において、上記永久磁石の上記横方向における断面の外形輪郭は、円形状を有していることを特徴とする点火コイル。
4. 一次コイル及び二次コイルを径方向に重ねて配置してなるコイル部の内周側に、磁気経路を形成する磁性体からなる中心コアを配置してなる点火コイルにおいて、
   上記中心コアは、その軸方向に直交する横方向に多数の電磁鋼板を積層してなると共に、上記横方向における断面の外形輪郭が、多数の段差を備えた段差円形状を有しており、
   上記中心コアの軸方向端面には、永久磁石が連結してあり、当該中心コア及び当該永久磁石の外周には、応力緩和用のテープが巻き付けてあると共に、該テープの軸方向端部は、上記永久磁石の外側端面に折り曲げてあり、
   該永久磁石の上記横方向における断面の外形輪郭は、上記多数の段差の角部を結ぶコア外形基準線の内側０．２ｍｍの位置に仮想内側基準線を描いたとき、該仮想内側基準線の内側に連続して入る部分の輪郭長が３ｍｍ以内であることを特徴とする点火コイル。
5. 請求項１〜４のいずれか一項において、上記テープは、ポリエチレンテレフタレートのテープ材を複数回巻き付けてなることを特徴とする点火コイル。

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