JP2009121383A - 内燃機関用点火コイル - Google Patents

Abstract

【課題】点火コイル本体内部にクラックが発生せず、絶縁ケース内に配置した部品間の絶縁性を確保することのできる内燃機関用点火コイルを提供する。
【解決手段】点火コイル本体２１と、この点火コイル本体２１の高圧タワー部に取り付けられ、点火コイル本体２１からの高電圧をエンジン５１に取り付けた点火プラグ６１へ供給するプロテクタ４１とからなり、絶縁ケース３１が、鉄心２７の下面から上側のコイル・鉄心組立体２２部分を収容する絶縁ケース本体部３１ｕと、この絶縁ケース本体部３１ｕの下側に連なり、鉄心２７の下面よりも下側のコイル・鉄心組立体２２部分を収容する下部収容部と、この下部収容部に連なる高圧タワー部とを有した内燃機関用点火コイル１１において、下部収容部および高圧タワー部を、絶縁ケース本体部３１ｕよりも軟質な樹脂で構成し、下部収容部にプラグホール（５２ｈ，５３ｈ）内への液体の浸入を防止するシール機能を持たせたラバー部４２に兼用させる。
【選択図】図２

Description

この発明は、例えば、自動車のエンジンなどの内燃機関の点火プラグに、火花放電を発生させるための高電圧を供給する内燃機関用点火コイルに関するものである。

図３は従来の内燃機関用点火コイルをエンジンに取り付けた状態の概略構成を示す部分縦断面図である。

図３において、内燃機関用点火コイル１１は、高電圧を出力す（発生させ）る点火コイル本体２１と、この点火コイル本体２１を構成する絶縁ケース３１の高圧タワー部３１ｔに取り付けられ、点火コイル本体２１から供給される高電圧をエンジン５１に取り付けられた点火プラグ６１へ供給（伝達）するプロテクタ４１とで構成されている。

上記した点火コイル本体２１は、コイル・鉄心組立体２２と、このコイル・鉄心組立体２２を収容する絶縁ケース３１と、この絶縁ケース３１に取り付けられた低圧端子（一次端子）３４および高圧端子（二次端子）３５と、絶縁ケース３１内に充填（注入）されて硬化し、コイル・鉄心組立体２２を構成する部品を相互に絶縁し、固定する絶縁樹脂としての熱硬化性樹脂３８とで構成されている。

上記したコイル・鉄心組立体２２は、一次コイルボビン２３と、この一次コイルボビン２３の外周に巻き線を巻き付け、筒状に形成された一次コイル２４と、この一次コイル２４の外側（外周）に配置され、間隔をおいて太鼓型に形成された複数の巻き鍔部２５ｓで仕切られた複数の巻き溝２５ｄを有する二次コイルボビン２５と、この二次コイルボビン２５の複数の巻き溝２５ｄに巻き線を巻き付け、筒状に形成された二次コイル２６と、この二次コイル２６と一次コイル２４とを磁気的に結合する鉄心２７と、二次コイルボビン２５の端部に取り付けられた一端部が二次コイル２６の一端（高圧側）に電気的に接続され、他端部が高圧端子３５に接続されることにより、二次コイル２６からの高電圧を高圧端子３５へ供給（伝達）する導電体としての端末リード２８とで構成されている。
そして、鉄心２７は、一次コイルボビン２３、一次コイル２４、二次コイルボビン２５および二次コイル２６を貫通するセンタ鉄心部２７ｃと、一次コイルボビン２３、一次コイル２４、二次コイルボビン２５および二次コイル２６の外側に配置され、センタ鉄心部２７ｃとともに閉磁路を形成する環状鉄心部２７ｒとで構成されている。

上記した絶縁ケース３１は、鉄心２７（環状鉄心部２７ｒ）の下面から上側のコイル・鉄心組立体２２部分を内部に収容する絶縁ケース本体部３１ｕと、この絶縁ケース本体部３１ｕの下側に連なり、鉄心２７（環状鉄心部２７ｒ）の下面よりも下側のコイル・鉄心組立体２２部分を内部に収容する下部収容部３１ｄと、この下部収容部３１ｄの下側に連なる筒状の高圧タワー部３１ｔとで構成されている。
そして、絶縁ケース本体部３１ｕの上端部の側面にコネクタ部３１ｃが設けられ、このコネクタ部３１ｃに複数の低圧端子３４が、例えば、絶縁ケース３１の成形時にインサートされる。
そして、高圧タワー部３１ｔには、圧入などによって高圧端子３５が取り付けられている。
なお、一次コイル２４の両端、二次コイル２６の他端、複数の低圧端子３４、高圧端子３５は所定の回路を構成するように電気的に接続されている。

上記したプロテクタ４１は、点火コイル本体２１の下端部に位置する高圧タワー部３１ｔに取り付けられ、点火コイル本体２１から供給される高電圧を絶縁シールし、かつ、エンジン５１の各プラグホール５２ｈ，５３ｈ内への液体、例えば、水等の浸入を防止する機能を有した弾性体からなるラバー部４２と、点火プラグ６１の絶縁碍子６４部分に取り付けられ、絶縁シールする弾性体からなるブーツ部４３と、このブーツ部４３とラバー部４２とを機械的に接続し、点火コイル本体２１から供給される高電圧をエンジン５１に取り付けられた点火プラグ６１へ供給（伝達）する、例えば、ステンレス系の線材で構成され、一端が点火コイル本体２１の高圧端子３５に接触する導電体としての導電性コイルバネ４５を備え（収容し）た、例えば、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）で成形された絶縁筒部４４とで構成されている。
そして、高圧タワー部３１ｔとラバー部４２、絶縁筒部４４とラバー部４２およびブーツ部４３とは、例えば、周回する突条と、この突条が嵌合する嵌合溝とによって結合されている。
そして、絶縁筒部４４には、下端から少し上側の内側に、周回する係止段部４４ｓが設けられている。
そして、導電性コイルバネ４５は、太径部４５ｂの上下に細径部４５ｓが連なる上下対称に構成され、太径部４５ｂの下端が絶縁筒部４４の係止段部４４ｓに当接、係合することにより、絶縁筒部４４から抜けるのを阻止されている。

なお、図３に示したプロテクタ４１は、ラバー部４２と、ブーツ部４３と、絶縁筒部４４とに３分割されているが、エンジン５１側のプラグホール（５２ｈ，５３ｈ）の深さにより、ラバー部、ブーツ部および絶縁筒部を弾性体で一体的に構成し、図３に示した導電性コイルバネ４５と同様な導電体を備えたプロテクタの場合もある。

上記したエンジン５１は、基本プラグホール５２ｈが設けられたシリンダヘッド５２と、このシリンダヘッド５２の上に図示を省略した取付ボルトなどによって取り付けられ、基本プラグホール５２ｈに連通する延長プラグホール５３ｈが設けられたシリンダヘッドカバー５３と、このシリンダヘッドカバー５３とシリンダヘッド５２との間に配置されたガスケット５４とで構成されている。
そして、基本プラグホール５２ｈの底には、点火プラグ６１の雄ねじ部６５ｓを螺合させて点火プラグ６１を取り付けるための取付ねじ孔５２ｓが設けられている。
そして、シリンダヘッドカバー５３の上端は上方へ開放した皿形部５３ｐとされ、この皿形部５３ｐの上端に外側へ張り出した鍔部５３ｂが設けられ、この鍔部５３ｂに、図示を省略した点火コイル本体２１（絶縁ケース本体３１ｕ）の外周に設けられた取付部が図示を省略した取付ボルトなどによって取り付けられる。
なお、プラグホールは、基本プラグホール５２ｈと、延長プラグホール５３ｈとで構成されている。

上記した点火プラグ６１は、プロテクタ４１を構成する導電性コイルバネ４５の他端に接触し、導電性コイルバネ４５から高電圧が供給される頂部端子６２と、この頂部端子６２から延びた中心電極６３と、この中心電極６３および頂部端子６２を絶縁シールする絶縁碍子６４と、この絶縁碍子６４の外側に設けられた金具６５とで構成されている。
そして、金具６５には、シリンダヘッド５２の取付ねじ孔５２ｓに螺合する雄ねじ部６５ｓと、この雄ねじ部６５ｓから延び、中心電極６３と火花間隙をおいて対向する電極６５ｅとが設けられている。

上述したように構成された内燃機関用点火コイル１１は、エンジン５１に装着すると、図３に示すように、絶縁ケース３１の下部収容部３１ｄおよび高圧タワー部３１ｔが延長プラグホール５３ｈの中に収容され、プロテクタ４１が基本プラグホール５２ｈおよび延長プラグホール５３ｈの中に収容される。
そして、低圧端子３４を介して一次コイル２４へ通電した後に一次コイル２４への通電を遮断すると、二次コイル２６に高電圧が発生する。
この二次コイル２６に発生する高電圧は、端末リード２８、高圧端子３５、導電性コイルバネ４５を介して点火プラグ６１の頂部電極６２へと伝達される（例えば、特許文献１参照。）。

特開平１０−２２３４６３号公報

上記した内燃機関用点火コイル１１は、絶縁ケース３１内に鉄心２７を収容した後、絶縁ケース３１内に熱硬化性樹脂３８を充填（注入）して熱硬化性樹脂３８を硬化させるが、例えば、絶縁ケース３１がＰＴＢで構成され、熱硬化性樹脂３８をエポキシ樹脂とすると、使用によって温度が低下（変化）した場合、鉄心２７に対して絶縁ケース３１および熱硬化性樹脂３８は線膨張係数が大きいため、絶縁ケース３１および熱硬化性樹脂３８は収縮が困難となり、各部に応力が発生する。
特に、絶縁ケース本体部３１ｕの下側に連なり、鉄心２７（環状鉄心部２７ｒ）の下面よりも下側のコイル・鉄心組立体２２部分を内部に収容する下部収容部３１ｄは、上面周囲を環状鉄心部２７ｒに拘束されるため、応力が高くなり、下部収容部３１ｄの内部に充填された熱硬化性樹脂３８も同様に応力が高くなってクラック（亀裂、ひび割れ）が発生することがある。
このように、点火コイル本体２１内部にクラックが発生すると、絶縁ケース３１内に配置した部品間の絶縁性が確保できなくなる。

この発明は、上記したような不都合を解消するためになされたもので、使用の温度低下（変化）に伴う各部品の線膨張係数差による内部応力を絶縁ケースの下部収容部で吸収することにより、絶縁樹脂にクラックが発生せず、絶縁ケース内に配置した部品間の絶縁性を確保することのできる内燃機関用点火コイルを提供するものである。

この発明は、以下のような発明である。
（１）高電圧を出力する点火コイル本体と、この点火コイル本体を構成する絶縁ケースの高圧タワー部に取り付けられ、前記点火コイル本体から供給される高電圧をエンジンに取り付けられた点火プラグへ供給するプロテクタとからなり、前記点火コイル本体が、筒状に巻かれた一次コイル、筒状に巻かれて前記一次コイルと同心状に配置される二次コイル、この二次コイルおよび前記一次コイルの内側、外側を通って閉磁路を構成する鉄心からなるコイル・鉄心組立体と、このコイル・鉄心組立体を収容する前記絶縁ケースと、この絶縁ケース内に充填されて硬化し、前記一次コイル、前記二次コイルおよび前記鉄心を絶縁する絶縁樹脂とを有し、前記絶縁ケースが、前記鉄心の下面から上側の前記コイル・鉄心組立体部分を内部に収容する絶縁ケース本体部と、この絶縁ケース本体部の下側に連なり、前記鉄心の下面よりも下側の前記コイル・鉄心組立体部分を内部に収容する下部収容部と、この下部収容部の下側に連なる前記高圧タワー部とを有し、前記エンジンに装着する際に、前記下部収容部および前記高圧タワー部が前記エンジンのプラグホールの中に収容される内燃機関用点火コイルにおいて、前記下部収容部および前記高圧タワー部を、前記絶縁ケース本体部よりも軟質な樹脂で構成し、前記下部収容部に前記プラグホール内への液体の浸入を防止するシール機能を持たせたことを特徴とする。
（２）（１）に記載の内燃機関用点火コイルにおいて、前記下部収容部および前記高圧タワー部を、非組立状態で前記絶縁ケース本体部に対して着脱可能な別体にしたことを特徴とする。
（３）（１）または（２）に記載の内燃機関用点火コイルにおいて、前記下部収容部および前記高圧タワー部を、前記プロテクタのラバー部に兼用させたことを特徴とする。

この発明によれば、絶縁ケースの下部収容部および高圧タワー部を、絶縁ケースの絶縁ケース本体部よりも軟質な樹脂で構成したので、使用の温度低下（変化）に伴う各部品の線膨張係数差による内部応力を下部収容部で吸収することができるため、点火コイル本体内部にクラックが発生せず、絶縁ケース内に配置した部品間の絶縁性を確保することができる。
そして、下部収容部および高圧タワー部を、非組立状態で絶縁ケース本体部に対して着脱可能な別体にしたので、絶縁ケース本体部と、下部収容部および高圧タワー部とを別々に製造して組み立て（結合させ）ればよく、絶縁ケースの製造が簡単になる。
そして、下部収容部および高圧タワー部を、プロテクタのラバー部に兼用させたので、部品点数を少なくして内燃機関用点火コイルを安価に製造することができ、また、ラバー部の外径を細くすることができることにより、プラグホールの細径化が可能になる。

以下、この発明の実施例を図に基づいて説明する。

図１はこの発明の一実施例である内燃機関用点火コイルの要部を示す拡大縦断面図、図２はこの発明の一実施例である内燃機関用点火コイルを組み立ててエンジンに取り付けた状態の概略構成を示す部分縦断面図であり、図３と同一または相当部分に同一符号を付し、その説明を省略する。

この発明の一実施例の内燃機関用点火コイル１１が、図３に示した内燃機関用点火コイル１１と異なるのは、絶縁ケース３１の下部収容部（３１ｄ）および高圧タワー部（３１ｔ）を、絶縁ケース３１の絶縁ケース本体部３１ｕよりも軟質で、使用の温度低下（変化）に伴う各部品の線膨張係数差による内部応力を吸収可能な樹脂、例えば、シリコーンゴムで構成（成形）した、非組立状態で絶縁ケース本体部３１ｕに対して着脱可能なプロテクタ４１のラバー部４２に兼用させた点である。
すなわち、図１に示すように、絶縁ケース本体部３１ｕの底部に開口３１ｈを設け、ラバー部４２の上端に、絶縁ケース本体部３１ｕに設けた開口３１ｈの開口縁３１ｅを保持する外側（外周）へ開放して周回した溝を有する保持部４２ｈが設けられている。

この発明の一実施例の内燃機関用点火コイル１１においては、図１に示す絶縁ケース本体部３１ｕの開口３１ｈ内へ下側から、ラバー部４２の上端部分を窄めて挿入した後、ラバー部４２の上端部分が元の状態へ戻る弾性力（復元力）によって保持部４２ｈに開口縁３１ｅを保持させることにより、図２に示すように、絶縁ケース本体部３１ｕにラバー部４２を取り付け、絶縁ケース３１とすることができる。
この絶縁ケース３１を使用することにより、従来と同様に、内燃機関用点火コイル１１を組立、図２に示すように、エンジン５１に取り付けることができる。
そして、絶縁ケース３１を構成するラバー部４２は、点火コイル本体２１から供給される高電圧を絶縁シールし、かつ、エンジン５１の各プラグホール５２ｈ，５３ｈ内への液体、例えば、水等の浸入を防止する機能を有する。

なお、この一実施例の内燃機関用点火コイル１１を組み立てた場合、図２に示すように、コイル・鉄心組立体２２の環状鉄心部２７ｒがラバー部４２の保持部４２ｈを介して絶縁ケース本体部３１ｕの底に乗ることにより、ラバー部４２が絶縁ケース本体部３１ｕから外れるのを防止する。
また、ラバー部４２の部分には、従来のように、内側に別体としての下部収容部および高圧タワー部が存在しないので、プロテクタ４１（ラバー部４２）の外径を細くすることができることにより、基本プラグホール５２ｈおよび延長プラグホール５３ｈ（プラグホール）を細径化することができる。

上述したように、この発明の一実施例によれば、絶縁ケース３１の下部収容部および高圧タワー部（ラバー部４２）を、絶縁ケース３１の絶縁ケース本体部３１ｕよりも軟質で、熱硬化性樹脂３８（絶縁樹脂）の応力を吸収可能な樹脂、例えば、シリコーンゴムで構成したので、使用の温度低下（変化）に伴う各部品の線膨張係数差による内部応力を、シリコーンゴム製の下部収容部で吸収することができる。
したがって、点火コイル本体２１内部にクラックが発生せず、絶縁ケース３１内に配置した部品間の絶縁性を確保することができる。
そして、下部収容部および高圧タワー部（ラバー部４２）を、非組立状態で絶縁ケース本体部３１ｕに対して着脱可能な別体にしたので、絶縁ケース本体部３１ｕと、下部収容部および高圧タワー部（ラバー部４２）とを別々に製造して組み立て（結合させ）ればよく、絶縁ケース３１の製造が簡単になる。
そして、下部収容部および高圧タワー部を、プロテクタ４２のラバー部４２に兼用させたので、部品点数を少なくして内燃機関用点火コイル１１を安価に製造することができ、また、ラバー部４２の外径を細くすることができることにより、プラグホールの細径化が可能になる。

上記した実施例では、下部収容部および高圧タワー部を、プロテクタ４１のラバー部４２に兼用させた例を示したが、下部収容部および高圧タワー部を、絶縁ケース本体部３１ｕよりも軟質な樹脂でラバー部４２と別体に構成し、下部収容部に各プラグホール５２ｈ，５３ｈ内への液体の浸入を防止するシール機能を持たせても、同様な効果を得ることができる。
また、ラバー部４２を絶縁ケース本体部３１ｕに対して着脱可能な別体にした例を示したが、例えば、二色成形などによってラバー部を絶縁ケース本体部に一体成形し、ラバー部を絶縁ケース本体部に対して着脱不可能なものにしても、同様な効果を得ることができる。
また、ラバー部４２の材質をシリコーンゴムとした例を示したが、同様に機能する軟質な樹脂でラバー部を構成（成形）しても、同様な効果を得ることができる。
また、プロテクタ４１を構成するラバー部４２、ブーツ部４３および絶縁筒部４４を別々にした例を示したが、ラバー部と絶縁筒部とを一体的構成（一体成形）としたり、ブーツ部と絶縁筒部とを一体的構成（一体成形）としたり、ラバー部、ブーツ部および絶縁筒部を一体的構成（一体成形）としたものにも適用することができる。
また、プラグホールが基本プラグホール５２ｈと延長プラグホール５３ｈとで構成された例を示したが、単一のプラグホールからなるものであってもよい。

この発明の一実施例である内燃機関用点火コイルの要部を示す拡大縦断面図である。 この発明の一実施例である内燃機関用点火コイルを組み立ててエンジンに取り付けた状態の概略構成を示す部分縦断面図である。 従来の内燃機関用点火コイルをエンジンに取り付けた状態の概略構成を示す部分縦断面図である。

符号の説明

１１ 内燃機関用点火コイル
２１ 点火コイル本体
２２ コイル・鉄心組立体
２３ 一次コイルボビン
２４ 一次コイル
２５ 二次コイルボビン
２５ｓ 巻き鍔部
２５ｄ 巻き溝
２６ 二次コイル
２７ 鉄心
２７ｃ センタ鉄心部
２７ｒ 環状鉄心部
２８ 端末リード（導電体）
３１ 絶縁ケース
３１ｕ 絶縁ケース本体部
３１ｈ 開口
３１ｅ 開口縁
３１ｃ コネクタ部
３１ｄ 下部収容部
３１ｔ 高圧タワー部
３４ 低圧端子（一次端子）
３５ 高圧端子（二次端子）
３８ 熱硬化性樹脂（絶縁樹脂）
４１ プロテクタ
４２ ラバー部
４２ｈ 保持部
４３ ブーツ部
４４ 絶縁筒部
４４ｓ 係止段部
４５ 導電性コイルバネ（導電体）
４５ｂ 太径部
４５ｓ 細径部
５１ エンジン
５２ シリンダヘッド
５２ｈ 基本プラグホール（プラグホール）
５２ｓ 取付ねじ孔
５３ シリンダヘッドカバー
５３ｈ 延長プラグホール（プラグホール）
５３ｐ 皿形部
５３ｂ 鍔部
５４ ガスケット
６１ 点火プラグ
６２ 頂部端子
６３ 中心電極
６４ 絶縁碍子
６５ 金具
６５ｓ 雄ねじ部
６５ｅ 電極

Claims (3)

1. 高電圧を出力する点火コイル本体と、この点火コイル本体を構成する絶縁ケースの高圧タワー部に取り付けられ、前記点火コイル本体から供給される高電圧をエンジンに取り付けられた点火プラグへ供給するプロテクタとからなり、
   前記点火コイル本体が、筒状に巻かれた一次コイル、筒状に巻かれて前記一次コイルと同心状に配置される二次コイル、この二次コイルおよび前記一次コイルの内側、外側を通って閉磁路を構成する鉄心からなるコイル・鉄心組立体と、このコイル・鉄心組立体を収容する前記絶縁ケースと、この絶縁ケース内に充填されて硬化し、前記一次コイル、前記二次コイルおよび前記鉄心を絶縁する絶縁樹脂とを有し、
   前記絶縁ケースが、前記鉄心の下面から上側の前記コイル・鉄心組立体部分を内部に収容する絶縁ケース本体部と、この絶縁ケース本体部の下側に連なり、前記鉄心の下面よりも下側の前記コイル・鉄心組立体部分を内部に収容する下部収容部と、この下部収容部の下側に連なる前記高圧タワー部とを有し、
   前記エンジンに装着する際に、前記下部収容部および前記高圧タワー部が前記エンジンのプラグホールの中に収容される内燃機関用点火コイルにおいて、
   前記下部収容部および前記高圧タワー部を、前記絶縁ケース本体部よりも軟質な樹脂で構成し、前記下部収容部に前記プラグホール内への液体の浸入を防止するシール機能を持たせた、
   ことを特徴とする内燃機関用点火コイル。
2. 請求項１に記載の内燃機関用点火コイルにおいて、
   前記下部収容部および前記高圧タワー部を、非組立状態で前記絶縁ケース本体部に対して着脱可能な別体にした、
   ことを特徴とする内燃機関用点火コイル。
3. 請求項１または請求項２に記載の内燃機関用点火コイルにおいて、
   前記下部収容部および前記高圧タワー部を、前記プロテクタのラバー部に兼用させた、
   ことを特徴とする内燃機関用点火コイル。

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