JP2009081361A - 点火コイル - Google Patents

Abstract

【課題】熱膨張による中心コアの伸びを緩衝部材で吸収させて中心コア両端面部の絶縁樹脂部材へ作用する力を低減し、当該絶縁樹脂部材に亀裂が発生するのを防止する。
【解決手段】中心コア３と、中心コア３の周囲に配設された１次コイル２１及び２次コイル２２とを備え、中心コア３はその外周面３０１及び軸方向両端面部３２、３３が絶縁樹脂部材４、２２２、２５４により固着された点火コイル１であって、
中心コア３には、その軸方向において分割され当該分割された部位には中心コア３の剛性より小さい剛性を有するゴムマグネット等の第１の緩衝部材６を介在し、中心コア３の外周面３０１と絶縁樹脂部材４との間に、ＰＥＴ樹脂等の滑り性を有する円筒状の第２の緩衝部材７を配設する。
【選択図】 図１

Description

本発明は点火コイル、特にスティック型点火コイルに好適なものである。

エンジンのプラグホールに装着されるスティック型の点火コイルにおいては、金属製中心コアが軸方向に細長い形状を有し、その周囲は絶縁を保つため熱硬化性樹脂部材で固められている。この絶縁熱硬化性樹脂部材は熱膨張による伸びが金属製中心コアのより小さく、硬く変形し難い部材である。

点火コイルは、磁気回路の動作による発熱やエンジンから受ける熱のため、中心コアが熱膨張し軸方向に伸びて周囲の変形し難い絶縁性熱硬化樹脂層に亀裂を生じさせる。特に中心コアの上、下端面の角部付近の上記樹脂層に応力集中が生じて亀裂が発生するという不具合がある。

この不具合を解消する対策として中心コアの上、下端面の角部付近を緩衝部材で覆う構造が考案されているが、この構造では製品コストが高くなるため、下記特許文献１に記載のように中心コアの両端面部のいずれか一方の端面角部のみを緩衝部材で覆う構造も考案されている。

この中心コアの上、下端面のいずれか一方の端面角部のみを緩衝部材で覆う構造の考え方は、中心コアがその軸方向に熱膨張した時、緩衝部材が装着されていない側の中心コアの端面側は熱膨張による変位（移動）をせず、中心コアの緩衝部材が装着されている端面側が全熱膨張量だけ変位して緩衝部材に吸収され、上記樹脂層に作用する応力を低減させるという考え方によるものである。すなわち、中心コア全体は緩衝部材が装着されていない側の端面を基点とし緩衝部材が装着されている端面側へ熱膨張により伸びるという考え方である。

この考え方は、中心コアが上記樹脂層に対し滑り中心コア全体が緩衝部材の装着されている方向のみに伸びる現象を想定したものであるが、中心コアの外周面と樹脂層は強固に密着しているため中心コアがその全長に亘って樹脂層と滑ることは有りえず、中心コアは緩衝部材が装着されていない側にも伸びる。そのため緩衝部材が装着されていない側の樹脂層の角部付近に亀裂が発生する恐れがある。
特開平１１−７４１３９号公報

本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、中心コアをその軸方向において分割し、分割した部分に中心コアの剛性より小さい剛性を有する緩衝部材を介在させることにより、熱膨張による中心コアの伸びを緩衝部材で吸収させて中心コア両端面部の絶縁樹脂部材へ作用する力を低減し、当該絶縁樹脂部材に亀裂が発生するのを防止することにある。

請求項１に係る発明では、中心コアと、前記中心コアの周囲に配設された１次コイル及び２次コイルとを備え、前記中心コアはその外周面及び軸方向両端面部が絶縁樹脂部材により固着された点火コイルであって、
前記中心コアをその軸方向において分割し、当該分割した部位には前記中心コアの剛性より小さい剛性を有する第１の緩衝部材を介在させることを特徴とする。

上記構成によれば、熱膨張によって前記中心コアが軸方向に伸び、その両端面部は前記絶縁樹脂部材により拘束されても、前記中心コアの剛性より小さい前記第１の緩衝部材が前記中心コアが軸方向の伸びを吸収するから、前記中心コアの両端面部における前記絶縁樹脂部材特に角部に亀裂が発生するのを防止することができる。

請求項２に係る発明では、前記第１の緩衝部材をゴムマグネットとすることを特徴とする。

上記構成によれば、前記中心コアの軸方向の伸びを確実に吸収すると共に、前記中心コアを通る磁束の漏洩を抑止できる。

請求項３に係る発明では、前記中心コアの両端面部の外周に面取りを施こすことを特徴とする。

上記構成によれば、より確実に前記中心コアの両端面部における前記絶縁樹脂部材特に角部に亀裂が発生するのを確実に防止することができる。

請求項４に係る発明では、前記中心コアの外周面と前記絶縁樹脂部材との間に筒状の第２の緩衝部材を設けることを特徴とする。

上記構成によれば、筒状の第２の緩衝部材により前記中心コアの円周部の角部を保護すると共に、前記中心コアの半径方向の熱膨張を吸収し、前記中心コアの円週部における前記絶縁樹脂部材特に角部に亀裂が発生するのを確実に防止することができる。

請求項５に係る発明では、前記第２の緩衝部材を前記中心コアの全長に亘って設けることを特徴とする。

上記構成によれば、前記中心コアの円週部の全長に亘って前記絶縁樹脂部材特に角部に亀裂が発生するのを確実に防止することができる。

請求項６に係る発明では、前記第２の緩衝部材は前記中心コアの両端面部より突出した突起緩衝部を備えている。

上記構成によれば、中心コアが熱膨張によって軸方向に伸びても突起緩衝部の長さ内で納まり、従って中心コアの両端面部による絶縁樹脂部材の角部に亀裂が発生するのを確実に防止できる。

請求項７に係る発明では、前記第２の緩衝部材を前記中心コアの全長及び両端面部に亘って設けることを特徴とする。

上記構成によれば、前記中心コアの円週部の全長及び両端面部に亘って前記絶縁樹脂部材特に角部に亀裂が発生するのを確実に防止することができる。

請求項８に係る発明では、前記第２の緩衝部材を前記中心コアの全長より短く設け、かつ当該第２の緩衝部材より露出している前記中心コアの端面部の外周に面取りを施こすことを特徴とする。

上記構成によれば、第２の緩衝部材より露出している前記中心コアの端面部の角部に面取りを施こしているから、やはり前記中心コアの円週部の全長及び両端面部に亘って前記絶縁樹脂部材特に角部に亀裂が発生するのを確実に防止することができる。

請求項９に係る発明では、前記第１の緩衝部材を気体層とし、かつ前記中心コアの外周面と前記絶縁樹脂層との間に当該気体層を覆って密閉する筒状密閉部材を設けることを特徴とする。

上記構成によれば、前記第１の緩衝部材を気体層としているから、前記中心コアの軸方向の熱膨張の伸びをより確実に吸収することができる。

請求項１０に係る発明では、前記第２の緩衝部材を、滑り性を有する樹脂とすることを特徴とする。

上記構成によれば、熱膨張の際、前記絶縁樹脂層に対して前記第２の緩衝部材が滑るから中心コアの熱膨張の両端部方向への伸びを確実に吸収させることができる。

請求項１１に係る発明では、前記滑り性を有する樹脂をＰＥＴ樹脂とすることを特徴とする。

上記構成によれば、滑り性が確実であるから、中心コアの熱膨張の両端部方向への伸びをより一層確実に吸収させることができる。

図に基づき本発明点火コイルの実施形態を説明する。図１に示すごとく、本発明の点火コイル１は、棒状の中心コア３と、この中心コア３の周りに同心円状に巻回した1次コイル２１及び２次コイル２２を備えた円筒部２とを有し、中心コア３の外周面３０１に絶縁樹脂層４を形成し、この絶縁樹脂層４と円筒部２との間に絶縁樹脂５を充填している。

図１に示す本例の点火コイル１は、円筒部２をエンジンのプラグホール内に挿通させて使用するスティックタイプのものである。円筒部２は、絶縁樹脂のコイルケース２０内に、外周コア２４、１次コイル２１、２次コイル２２及び中心コア３を挿通配設してなる。具体的には、１次コイル２１は絶縁被覆したワイヤを円筒状に巻回してなり、２次コイル２２は円筒状の２次スプール２２１の外周面に１次コイル２１よりも多い巻回数で絶縁被覆したワイヤを巻回してなる。

また、２次コイル２２は１次コイル２１の内周側に挿通されて配設されており、２次コイル２２の内周側には棒状の金属製の中心コア３が配設されている。また、１次コイル２１は円筒状の外周コア２４内に挿通されて配設されており、この外周コア２４はコイルケース２０内に挿通された配設されている。そして１次コイル２１に電流を流して発生させる磁束は、中心コア３及び外周コア２４を通過させて増大させることができる。

また、1次コイル２１は絶縁被覆したワイヤを円筒状に巻回下後、巻回したワイヤ同士を樹脂等の融着剤によって互いに結合した円筒状に作製されている。1次コイル２１を円筒状のスプールの外周面に絶縁被覆したワイヤを巻回してもよい。また、中心コア３と２次コイル２２との間、２次コイル２２と１次コイル２１との間、１次コイル２１と外周コア２４との間の各隙間２９には絶縁樹脂５が充填されている。

また、円筒部２はエンジンのプラグホール内に挿通配置される軸方向先端部２０１に、スパークプラグを取り付けるためのプラグ取付け口２６を有している。このプラグ取付け口２６には、２次コイル２２の一端（高圧側端部）と電気的に接続された高圧端子２７及びこの高圧端子２７に接触するコイルバネ２８が配設されている。また、円筒部２は、軸方向先端部２０１とは反対側の軸方向基端部２０２に径方向外方に突出したフランジ部２５５を有しており、フランジ部２５５には、エンジンに螺合するボルトを挿通させるためのボルト挿通穴２５６が形成されている。

また、コイルケース２０の軸方向基端部２０２には、１次コイル２１に電力を供給するイグナイタ２５１を配設するためのイグナイタ配置凹部２５が形成されている。そしてイグナイタ配置凹部２５内には、イグナイタ２５１を配設した状態で各隙間２９に充填した絶縁樹脂５と同じ絶縁樹脂５によって充填されている。また、イグナイタ２５１は、ＥＣＵ（電子制御ユニット）からの信号によって動作するパワートランジスタ等のスイッチング素子を用いた電力制御回路２５７等を備えている。

そしてＥＣＵからスパーク発生信号がイグナイタ２５１に送信されるとイグナイタ２５１におけるスイッチング素子等が動作して１次コイル２１に電流が流れ、これに伴って２次コイル２２に電磁誘導による誘導起電力が発生し、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。

本例の中心コア３は１次コイル２１に電流を流して発生した磁束の形成による渦電流の発生を抑制するために、複数の珪素鋼板を径方向に積層してなる。また、本例の絶縁樹脂層４、絶縁樹脂５は熱硬化性エポキシ樹脂からなる。

また、図１に示すごとく、中心コア３の一方の軸方向基端面部３３は、イグナイタ２５１における絶縁樹脂から成るホルダ２５２から立設形成したコア保持凹部２５３内に挿入配置されている。そのため、絶縁樹脂層４は中心コア３の外周面３０１において軸方向基端面部３３に近傍には形成できない。また、中心コア３の他方の軸方向先端面部３２は絶縁樹脂から成る１次スプール２２１の底部２２２に当接している。

このようにして中心コア３は、その外周面３０１を絶縁樹脂層４の熱硬化性絶縁樹脂部材により、また、軸方向先端面部３２を２次スプール２２１の底部２２２の熱硬化性絶縁樹脂部材により、軸方向基端面部３３を絶縁樹脂から成るコア保持凹部２５３の底部２５４の熱硬化性絶縁樹脂部材により固着され、軸方向及び径方向に熱膨張による伸びが拘束されている。すなわち、中心コア３の全面は熱硬化性絶縁樹脂部材４、２２２、２５４で固着拘束されている。従って、中心コア３は珪素鋼板等の金属製であるため、熱膨張による軸方向及び径方向の伸びは、中心コア３の周囲の熱硬化性絶縁樹脂部材４、２２２、２５４のそれよりも遥かに大きく、高温環境の下では中心コア３が周囲の熱硬化性絶縁樹脂部材４、２２２、２５４を押し広げる現象を呈する。

図２は本例点火コイル１の実施形態の要部を示すもので、中心コア３のほぼ中央部に中心コア３を軸方に２分割し、分割した部位に第１の緩衝部材６が介在させてある、この第一の緩衝部材６は中心コア３の剛性より小さい剛性を有しており、具体的な材料としてはゴムマグネットが好適である。本例では第１の緩衝部材６は中心コア３を２分割して中央部に１ヶ所介在させてあるが、３分割２箇所、４分割３箇所介在させてもよい。

また、中心コア３の外周面３０１と絶縁樹脂部材としての絶縁樹脂層４との間には、第２の緩衝部材７が配設してある。この第２の緩衝部材７は円筒形を有し緩衝機能と滑り機能を有する樹脂で形成された筒状部材であり、具体的な材料としてはＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）樹脂が好適である。本例では第２の緩衝部材７は中心コア３の全長に亘って配設されている。

本例第１実施形態では、上記のように構成しているから、熱膨張によって中心コア３が軸方向に伸び、その両端面部３２、３３が絶縁樹脂部材２２２、２５４により拘束されても、中心コア３の剛性より小さい第１の緩衝部材６が中心コア３が軸方向の伸びを吸収するから、中心コア３の両端面部３２、３３における絶縁樹脂部材２２２、２５４特に角部に亀裂が発生するのを防止することができる。

また、本例では、第１の緩衝部材６をゴムマグネットにしているから、中心コア３の軸方向の伸びを確実に吸収することができると共に、中心コア３を通る磁束の漏洩も抑止することができる。

また、本例では、中心コア３の外周面３０１と絶縁樹脂部材（絶縁樹脂層４）との間に筒状の滑り性を有する第２の緩衝部材７を中心コア３の全長に亘って設けているから、筒状の第２の緩衝部材７により中心コア３の円周部の角部を保護すると共に、中心コア３の半径方向の熱膨張を吸収し、中心コア３の円周部における絶縁樹脂部材特に角部に亀裂が発生するのをより一層確実に防止することができる。

図３は本例点火コイル１の第２実施形態の要部を示すもので、図２で説明した第２の緩衝部材７を省き、第１の緩衝部材６のみを図２と同様に介在させた例である。さらに本例では中心コア３の両端面部３２、３３の外全周に亘って図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すようなテーパ面取り３０２あるいはＲ面取り３０３を施している。

本例第２実施形態では上記のように構成しているから、上記した第１の緩衝部材６による効果に加えて、テーパ面取り３０２あるいはＲ面取り３０３を施すことによって、中心コア３の両端面部３２、３３の角部が無くなって当接することがなく、従って絶縁樹脂部材２２２、２５４特に角部に亀裂が発生するのを確実に防止することができる。

図５は本例点火コイル１の第３実施形態の要部を示すものである。本例では、中心コア３を軸方向に２分割し、この２分割した部位を、空気等の気体層をなす第１の緩衝部材６とし、かつ中心コア３の外周面３０１と絶縁樹脂部材をなす絶縁樹脂層４との間に、気体層を覆って密閉状態を維持する円筒状密閉部材８を設けた例である。また、本例では図３に示す実施形態と同様に中心コア３の両端面部３２、３３の外周に図４に示すようなテーパ面取り３０２あるいはＲ面取り３０３を施している。

本例第３実施形態では上記のように第１の緩衝部材６を気体層としているから、中心コア３の軸方向の熱膨張の伸びをより確実に吸収することができる。また、テーパ面取り３０２、Ｒ面取り３０３によって絶縁樹脂部材２２２、２５４特に角部に亀裂が発生するのを確実に防止することができる。

図６は本例点火コイル１の第４実施形態の要部を示すものである。本例は上記第１実施形態に対して、第２の緩衝部材７の長さを中心コア３の全長より両端面部３２、３３から少し短くした例である。また、本例では図３、図５に示す実施形態と同様に第２の緩衝部材７より露出した中心コア３の両端面部３２、３３の外周に図４に示すようなテーパ面取り３０２あるいはＲ面取り３０３を施している。

本例第４実施形態では、上記第１実施形態の効果に加えて、テーパ面取り３０２あるいはＲ面取り３０３を施すことによって、中心コア３の両端面部３２、３３の角部が無くなって当接することがなく、従って絶縁樹脂部材２２２、２５４特に角部に亀裂が発生するのを確実に防止することができる。

図７は本例点火コイル１の第５実施形態の要部を示すものである。本例では、上記第１実施形態に対して、第２の緩衝部材７の長さを中心コア３の全長より長くし両端面部３２、３３から突出させた円筒形突起緩衝部７０１を形成した例である。この突起緩衝部７０１の突起長さは中心コア３の熱膨張による伸びより長く設定されている。

本例第５実施形態では、上記第１実施形態の効果に加えて、本例では、中心コア３の両端面部３２、３３より突出した突起緩衝部７０１を設けているから、中心コア３が熱膨張によって軸方向に伸びても突起緩衝部７０１の長さ内で納まり、従って中心コア３の両端面部３２、３３の角部が絶縁樹脂部材２２２、２５４に当接しないので、絶縁樹脂部材２２２、２５４の角部に亀裂が発生するのを確実に防止できる。

図８は本例点火コイル１の第６実施形態の要部を示すものである。本例では、上記第１実施形態に対して、第２の緩衝部材７の両先端を中心コア３の両端面部３２、３３の外周に亘って端面緩衝部７０２を設けた例である。

本例第６実施形態では、上記第１実施形態の効果に加えて、中心コア３の両端面部３２、３３の角部外周に当該外周を覆う端面緩衝部７０２を設けているから、中心コア３の両端面部３２、３３の角部が絶縁樹脂部材２２２、２５４に直接当接することがなく、従って絶縁樹脂部材２２２、２５４特に角部に亀裂が発生するのを確実に防止することができる。なお、第１の緩衝部材は、上記材質に限定されることなく、例えば、シリコンオイルなどの液体、シリコンゲルなどのゲル状物質、窒素ガスなどの気体でも良い。

本発明になる点火コイルの全体構成を示す縦断面図である。 本発明点火コイルの第１実施形態を示す要部断面図である。 本発明点火コイルの第２実施形態を示す要部断面図である。 （ａ）、（ｂ）はそれぞれ図３における中心コア３の基端面部３３の一部の面取り状態を示す一拡大断面部、（ｃ）は（ａ）のＸ−Ｘ線矢視断面図である。 本発明点火コイルの第３実施形態を示す要部断面図である。 本発明点火コイルの第４実施形態を示す要部断面図である。 本発明点火コイルの第５実施形態を示す要部断面図である。 本発明点火コイルの第６実施形態を示す要部断面図である。

符号の説明

１ 点火コイル
２ 円筒部
３ 中心コア
４ 絶縁樹脂部材をなす絶縁樹脂層
５ 絶縁樹脂
６ 第１の緩衝部材
７ 第２の緩衝部材
８ 密閉部材
２０ コイルケース
２１ 1次コイル
２２ ２次コイル
２４ 外周コア
３２ 中心コア３の先端面部
３３ 中心コア３の基端面部
２２１ ２次スプール
２２２ 絶縁樹脂部材をなす２次スプール２２１の底部
２５３ コア保持部
２５４ 絶縁樹脂部材をなすコア保持凹部２５３の底部
３０１ 中心コア３の外周面
３０２ テーパ面取り
３０３ Ｒ面取り
７０１ 突起緩衝部
７０２ 端面緩衝部

Claims (11)

1. 中心コアと、
   前記中心コアの周囲に配設された１次コイル及び２次コイルとを備え、
   前記中心コアはその外周面及び軸方向両端面部が絶縁樹脂部材により固着された点火コイルであって、
   前記中心コアはその軸方向において分割され、
   当該分割された部位には前記中心コアの剛性より小さい剛性を有する第１の緩衝部材が介在されていることを特徴とする点火コイル。
2. 前記第１の緩衝部材はゴムマグネットであることを特徴とする請求項1記載の点火コイル。
3. 前記中心コアの両端面部の外周に面取りが施されていることを特徴とする請求項１又２記載の点火コイル。
4. 前記中心コアの外周面と前記絶縁樹脂部材との間には筒状の第２の緩衝部材が設けられていることを特徴とする請求項１又は２記載の点火コイル。
5. 前記第２の緩衝部材は前記中心コアの全長に亘って設けられていることを特徴とする請求項４記載の点火コイル。
6. 前記第２の緩衝部材は前記中心コアの両端面部より突出した突起緩衝部を備えていることを特徴とする請求項４記載の点火コイル。
7. 前記第２の緩衝部材は前記中心コアの全長及び両端面部を覆う端面緩衝部を備えていることを特徴とする請求項４記載の点火コイル。
8. 前記第２の緩衝部材は前記中心コアの全長より短く設けられており、かつ当該第２の緩衝部材より露出している前記中心コアの端面部の角部は面取りが施されていることを特徴とする請求項４記載の点火コイル。
9. 前記第１の緩衝部材は気体層であり、かつ前記中心コアの外周面と前記絶縁樹脂部材とに間には当該気体層を覆って密閉する筒状密閉部材が設けられていることを特徴とする請求項１記載の点火コイル。
10. 前記第２の緩衝部材は滑り性を有する樹脂であることを特徴とする請求項４〜８のいずれか一つに記載の点火コイル。
11. 前記滑り性を有する樹脂はＰＥＴ樹脂であることを特徴とする請求項１０記載の点火コイル。
    

Images