JP2009170783A - 点火コイル及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】小径で性能が高く、かつ耐久絶縁性及び生産性に優れた点火コイル及びその製造方法を提供すること。
【解決手段】点火コイル１は、一次コイル２１、二次コイル２２及び中心コア２３をコイルケース２５内に収容してなるコイル部１１と、外部機器と電気的接続するためのコネクタ接続部３１を設けたコネクタケース部３とを連結してなる。コイルケース２５内の隙間及びコネクタケース部３内には、熱硬化性樹脂１５が充填されている。コネクタケース部３内には、これを仕切る仕切壁３４が設けてある。仕切壁３４は、一次コイル２１と二次コイル２２との間に形成された環状隙間１２の開口上端部１２１の上方を横切っている。コネクタケース部３内には、仕切壁３４によって仕切られた注入側充填空間３０１と逃げ側充填空間３０２とが形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関において、スパークプラグにおける一対の電極間に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。

エンジン等の内燃機関に用いる点火コイルにおいては、同心円状に内外周に配置した一次コイル及び二次コイルをコイルケース内に収容し、一次コイル及び二次コイル等の絶縁固定を行うために、コイルケースの隙間内には、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を充填している。この熱硬化性樹脂の充填を良好に行うためには、コイルケース内の空気を円滑に排除することが必要になる。
例えば、特許文献１の点火装置のための棒状コイルにおいては、一次巻成層（一次コイル）及び二次巻成層（二次コイル）の内周側に配置したコア（中心コア）の軸方向に貫通する通路を形成し、この通路を、一次巻成層と二次巻成層との間に形成されたギャップに連通させている。そして、上記通路から流し込んだ樹脂を上記ギャップへと導くことにより、樹脂の流れ抵抗を低減し、樹脂の充填時間を短縮している。

しかしながら、特許文献１においては、中心コアの中心部を貫通する通路を設ける必要があり、中心コアの断面積が小さくなり、点火コイルの点火性能が低下するおそれがある。これに対し、中心コアの断面積を確保するためには、中心コアの外径を大きくする必要が生じ、点火コイルの外径が大きくなってしまう。
したがって、点火コイルの外径を大きくすることなく点火性能を維持すると共に、ボイド（気泡）の発生を抑制して、点火コイル内に熱硬化性樹脂を短時間で充填するためには、更なる工夫が必要とされる。

特表２０００−５０１８９５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、小径で性能が高く、かつ耐久絶縁性及び生産性に優れた点火コイル及びその製造方法を提供しようとするものである。

第１の発明は、内外周に重ねて配置した一次コイル及び二次コイルと、該一次コイル及び二次コイルの内周側に配置した軟磁性材料からなる中心コアとを樹脂製のコイルケース内に収容してなるコイル部と、
外部機器と電気的接続するためのコネクタ接続部を設けた樹脂製のコネクタケース部とを連結してなり、
上記コイルケース内の隙間及び上記コネクタケース部内には、熱硬化性樹脂を充填してなる点火コイルにおいて、
上記コネクタケース部内には、該コネクタケース部内を仕切る仕切壁が設けてあり、
該仕切壁は、上記一次コイルと上記二次コイルとの間に形成された環状隙間の開口上端部の上方を横切っており、
上記コネクタケース部内には、上記仕切壁に対する一方側に形成された容積が大きい方の注入側充填空間と、上記仕切壁に対する他方側に形成された容積が小さい方の逃げ側充填空間とが形成され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のコネクタケース部内には、このコネクタケース部内を仕切る仕切壁が設けてある。この仕切壁は、上記開口上端部の上方を横切っており、コネクタケース部内には、上記注入側充填空間と上記逃げ側充填空間とが形成されている。
そして、一次コイル、二次コイル、中心コア、コイルケース及びコネクタケース部の組付を行い、コイルケース内の隙間及びコネクタケース部内に、液状の熱硬化性樹脂を充填する際には、この熱硬化性樹脂を、容積が大きい方の注入側充填空間に注入することができる。そして、注入側充填空間に溜められた熱硬化性樹脂は、その下方に位置する開口上端部から、一次コイルと二次コイルとの間の環状隙間へ流入する。このとき、コイルケース内の隙間に存在する空気は、熱硬化性樹脂が注入されていない逃げ側充填空間の下方に位置する開口上端部から、逃げ側充填空間へと逃がすことができる（排気することができる）。
そして、コイルケースの下端部側から上方に向けて熱硬化性樹脂を充填することができ、この熱硬化性樹脂を、最終的に逃げ側充填空間に充填することができる。

こうして、コイルケース内の隙間に充填した熱硬化性樹脂に、ボイド（気泡）が発生することを抑制することができる。また、一次コイルと二次コイルとの間の環状隙間に熱硬化性樹脂を充填することにより、一次コイルと二次コイルとの間の絶縁性を確保することができる。これらにより、点火コイルの耐久絶縁性を向上させることができる。
また、本発明においては、熱硬化性樹脂の充填時にコイルケース内の空気を効果的に抜き出すことができる。これにより、コイルケース内の隙間及びコネクタケース部内に、短時間で熱硬化性樹脂を充填することができ、点火コイルの生産性を向上させることができる。
さらに、本発明においては、中心コアを貫通する通路を形成する必要がない。これにより、中心コアの外径を大きくすることなく、その断面積を大きくすることができ、点火コイルの点火性能を高く維持することができる。

それ故、本発明によれば、小径で性能が高く、かつ耐久絶縁性及び生産性に優れた点火コイルを提供することができる。

第２の発明は、内外周に重ねて配置した一次コイル及び二次コイルと、該一次コイル及び二次コイルの内周側に配置した軟磁性材料からなる中心コアとを樹脂製のコイルケース内に収容してなるコイル部と、外部機器と電気的接続するためのコネクタ接続部を設けた樹脂製のコネクタケース部とを連結してなると共に、上記コイルケース内の隙間及び上記コネクタケース部内には、熱硬化性樹脂を充填してなる点火コイルを製造する方法において、
上記コネクタケース部内には、該コネクタケース部内を仕切る仕切壁を設け、該仕切壁は、上記一次コイルと上記二次コイルとの間に形成された環状隙間の開口上端部の上方を横切っており、
上記コネクタケース部内には、上記仕切壁に対する一方側に形成された容積が大きい方の注入側充填空間と、上記仕切壁に対する他方側に形成された容積が小さい方の逃げ側充填空間とが形成してあり、
上記コイルケース内の隙間及び上記コネクタケース部内に、液状の熱硬化性樹脂を充填するに当たり、
上記注入側充填空間へ液状の熱硬化性樹脂を注入し、上記コイルケース内の空気を上記逃げ側充填空間から外部へ逃がしながら、上記注入側充填空間に溜められた上記熱硬化性樹脂を、上記コイルケース内の隙間及び上記逃げ側充填空間に充填することを特徴とする点火コイルの製造方法にある（請求項４）。

本発明の点火コイルの製造方法は、上記仕切壁によってコネクタケース部内に上記注入側充填空間及び逃げ側充填空間を形成した点火コイルを用い、小径で性能が高く、かつ耐久絶縁性及び生産性に優れた点火コイルを容易に製造することができる方法である。
本発明においては、上記点火コイルの発明と同様に、コイルケースの下端部側から上方に向けて熱硬化性樹脂を充填することができ、この熱硬化性樹脂を、最終的に逃げ側充填空間に充填することができる。

それ故、本発明の製造方法によれば、上記点火コイルの発明と同様に、小径で性能が高く、かつ耐久絶縁性及び生産性に優れた点火コイルを容易に製造することができる。

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。
第１の発明において、上記コイルケースと上記コネクタケース部とは、それぞれ別体に形成し、コネクタケース部に設けた嵌入穴内に、コイルケースの軸方向上端部を嵌入させて、連結させることができる。
また、コイルケースとコネクタケース部とは、コネクタケース部をコイルケースの軸方向上端部に一体成形することにより、連結させることができる。この場合には、上記コネクタ接続部は、コネクタケース部と別体に形成し、コネクタケース部に取り付けることができる。

また、上記コネクタケース部内には、上記中心コアの軸方向上端部を保持する保持部が、当該コネクタケース部と一体成形してあり、上記仕切壁は、上記保持部と上記コネクタケース部の内周面とに掛け渡す状態で、当該保持部及び当該コネクタケース部と一体成形してあることが好ましい（請求項２）。
この場合には、保持部と一体的に仕切壁を形成することにより、仕切壁を簡単に形成することができる。

また、上記注入側充填空間は、上記コネクタケース部において、上記コネクタ接続部を設けた側に形成してあることが好ましい（請求項３）。
この場合には、コネクタケース部におけるコネクタ接続部の周辺の部位のスペースを利用して注入側充填空間をより大きく形成することができる。

以下に、本発明の点火コイル及びその製造方法にかかる実施例につき、図面を参照して説明する。
本例の点火コイル１は、図１に示すごとく、コイル部１１と、コイル部１１に対する軸方向上端部に連結した樹脂製のコネクタケース部３とを有している。コイル部１１は、内外周に重ねて配置した一次コイル２１及び二次コイル２２と、一次コイル２１及び二次コイル２２の内周側に配置した軟磁性材料からなる中心コア２３とを樹脂製のコイルケース２５内に収容してなる。コネクタケース部３は、ＥＣＵ（エンジン制御ユニット）等の外部機器と電気的接続するためのコネクタ接続部３１を設けてなる。そして、コイルケース２５内の隙間及びコネクタケース部３内には、熱硬化性樹脂１５が充填されている。

図２、図３に示すごとく、コネクタケース部３内には、このコネクタケース部３内を仕切る仕切壁（隔壁）３４が設けてある。この仕切壁３４は、一次コイル２１と二次コイル２２との間に形成された環状隙間１２の開口上端部１２１の上方を横切っている。そして、コネクタケース部３内には、仕切壁３４に対する一方側に形成された容積が大きい方の注入側充填空間３０１と、仕切壁３４に対する他方側に形成された容積が小さい方の逃げ側充填空間３０２とが形成されている。

以下に、本例の点火コイル１及びその製造方法につき、図１〜図４を参照して詳説する。
本例の点火コイル１は、コイル部１１を、エンジンのシリンダーヘッド及びシリンダーヘッドカバーに設けたプラグホール内に配置し、コネクタケース部３をプラグホールの外部に配置して用いるスティックタイプのものである。
また、図示は省略するが、点火コイル１は、コイル部１１に対する軸方向下端部には、スパークプラグを装着するためのプラグ装着部を有している。このプラグ装着部は、コイルケース２５の軸方向下端部に連結した樹脂性のタワー部に、二次コイル２２の高電圧巻線端部に導通する高圧端子及びスプリングを配置し、これらをゴム製のプラグキャップで覆って形成されている。そして、点火コイル１は、スパークプラグの碍子部をプラグキャップ内に圧入すると共に、スパークプラグの端子部をスプリングに接触させて、スパークプラグをプラグ装着部に取り付け、コイル部１１をプラグホール内に配置し、スパークプラグをプラグホールの底部に螺合して用いる。

図１に示すごとく、上記一次コイル２１は、筒状に成形した樹脂からなる一次スプール２１１の外周に、絶縁被覆した一次電線２１２を巻回してなる。上記二次コイル２２は、筒状に成形した樹脂からなる二次スプール２２１の外周に、絶縁被覆すると共に一次電線２１２よりも細径の二次電線２２２を、一次電線２１２よりも多い巻回数で巻回してなる。本例においては、一次コイル２１の内周側に二次コイル２２を配置している。
また、中心コア２３の外周には、熱応力緩和用の絶縁シート２３１が巻き付けてあり、本例の中心コア２３は、二次スプール２２１の内周側に配置してある。中心コア２３は、軟磁性の平板状の電磁鋼板を軸方向に直交する方向に積層して形成することができる。
また、コイルケース２５の外周側には、軟磁性材料からなる外周コア２４が配置してある。外周コア２４は、軟磁性の円弧状の電磁鋼板を径方向に積層して形成することができる。なお、外周コア２４は、コイルケース２５の内周側に配置することもできる。

図１に示すごとく、本例のコネクタケース部３は、コイルケース２５とは別体に形成してあり、コイル部１１の軸方向上端部を嵌入するための嵌入穴３２を有している。コネクタ接続部３１は、コネクタケース部３の外周から径方向外方に突出形成されている。コネクタケース部３内には、中心コア２３の軸方向上端部を保持する保持部３３が、当該コネクタケース部３と一体成形してある。
また、二次スプール２２１の軸方向上端部には、保持部３３を挿入して係合させるための係合部２２３が形成されている。二次スプール２２１の軸方向上端部には、フランジ部２２４が形成されている。そして、本例の環状隙間１２は、二次スプール２２１のフランジ部の外周面と、一次スプール２１１の内周面との間が最も狭くなっている。また、中心コア２３の外周の絶縁シート２３１と二次スプール２２１との間にも環状の隙間１３が形成されており、保持部３３と二次スプール２２１の軸方向上端部との間に、この隙間１３の開口上端部１３１が形成されている。

図３に示すごとく、本例の仕切壁３４は、保持部３３とコネクタケース部３の内周面とに掛け渡す状態で、当該保持部３３及び当該コネクタケース部３と一体成形してある。仕切壁３４は、環状隙間１２の開口上端部１２１の上方を、注入側充填空間３０１と逃げ側充填空間３０２とに開口させる状態で形成してある。
また、図２に示すごとく、本例の仕切壁３４は、軸方向に直交する方向における中心コア２３の中心軸線位置より、コネクタケース部３においてコネクタ接続部３１を形成した方向とは反対側の方向に偏った位置に形成してある。そして、注入側充填空間３０１は、コネクタケース部３において、コネクタ接続部３１を設けた側に形成されている。これにより、コネクタケース部３におけるコネクタ接続部３１の周辺の部位のスペースを利用して注入側充填空間３０１をより大きく形成することができる。

また、図２に示すごとく、コネクタケース部３に設けた仕切壁３４は、二次スプール２２１の上端面の上方に周方向の１箇所において対向し、一次スプール２１１の上端面の上方に周方向の２箇所において対向する状態に形成してある。そして、注入側充填空間３０１へ注入する液状の熱硬化性樹脂１５が、この注入側充填空間３０１に溜り易いようにしている。
また、図３に示すごとく、仕切壁３４は、保持部３３をコネクタケース部３の嵌入穴３２に固定するための固定部３３１の形成方向に沿って形成してある。
また、本例においては、コネクタケース部３の軸方向下側部分には、コイル部１１が嵌入され、コネクタケース部３の軸方向上側部分には、仕切壁３４によって仕切られた注入側充填空間３０１及び逃げ側充填空間３０２が形成されている。

本例の熱硬化性樹脂１５は、エポキシ樹脂であり、この熱硬化性樹脂１５は、点火コイル１の各構成部品（一次コイル２１、二次コイル２２、中心コア２３、外周コア２４、コイルケース２５、コネクタケース部３等）の組付を行った後、当該点火コイル１の間隙内を真空状態にし、この真空状態の間隙内に液状態で充填した後、硬化させて形成したものである。そして、熱硬化性樹脂１５により、各構成部品の固定及び絶縁を行うことができる。

また、本例の仕切壁３４は、二次スプール２２１の上端面の接線方向に沿って、この上端面の上方位置に形成してある。
これに対し、仕切壁３４は、図４に示すごとく、注入側充填空間３０１の容積をより大きくするために、環状隙間１２の開口上端部１２１の上方を横切ると共に湾曲して形成することもできる。仕切壁３４は、二次スプール２２１の上端面の上方に周方向の１箇所において対向し、一次スプール２１１の上端面の上方に周方向の２箇所において対向する状態に形成することができる。

なお、点火コイル１における点火動作は次のように行うことができる。
すなわち、点火コイル１において、ＥＣＵからの指令によるスイッチング制御回路の動作により一次コイル２１へ通電を行ったときには、中心コア２３及び外周コア２４を通過する磁界が形成される。次いで、一次コイル２１への通電を遮断したときには、自己誘導作用により一次コイル２１に電圧が発生すると共に、相互誘導作用により二次コイル２２に高電圧の誘導起電力が発生し、点火コイル１に装着されたスパークプラグにおける一対の電極間にスパークを発生させることができる。

次に、上記点火コイル１を製造する方法について説明する。
まず、本例のコネクタケース部３の嵌入穴３２内には、保持部３３及び固定部３３１と一体的に仕切壁３４を形成しておく。
そして、一次コイル２１、二次コイル２２、中心コア２３、外周コア２４、コイルケース２５及びコネクタケース部３の組付を行い、図２に示すごとく、この組付を行った点火コイル中間体を真空状態の容器内に配置する。そして、真空状態になったコイルケース２５内の隙間及びコネクタケース部３内に、液状の熱硬化性樹脂１５を充填する。このとき、液状の熱硬化性樹脂１５は、容積が大きい方の注入側充填空間３０１に注入する。

同図に示すごとく、注入側充填空間３０１に注入される熱硬化性樹脂１５は、この注入側充填空間３０１に溜まりながら、注入側充填空間３０１の下方に位置する開口上端部１２１から一次スプール２１１と二次スプール２２１との間の環状隙間１２へ流入する。また、熱硬化性樹脂１５は、注入側充填空間３０１の下方に位置する開口上端部１３１から二次スプール２２１と中心コア２３の絶縁シート２３１との間の環状の隙間１３へも流入する。
このとき、コイルケース２５内の隙間に存在する空気Ａは、熱硬化性樹脂１５が注入されていない逃げ側充填空間３０２の下方に位置する開口上端部１２１から、逃げ側充填空間３０２へと逃がすことができる（排気することができる）。そして、コイルケース２５の下端部側から上方に向けて熱硬化性樹脂１５を充填することができ、この熱硬化性樹脂１５を、最終的に逃げ側充填空間３０２に充填することができる。

また、注入側充填空間３０１への熱硬化性樹脂１５の注入は、複数回繰り返して行うことができる。すなわち、注入側充填空間３０１に熱硬化性樹脂１５の１回目の注入を行った後、注入側充填空間３０１に溜められた熱硬化性樹脂１５が減少した後に、再び注入を行い、適宜これを繰り返すことによって、逃げ側充填空間３０２まで熱硬化性樹脂１５を充填することができる。その後、熱硬化性樹脂１５の液面調整によって、仕切壁３４は、上方から見えない状態に、熱硬化性樹脂１５内に埋設することができる（図１参照）。
なお、熱硬化性樹脂１５の充填を行う際には、点火コイル１の充填雰囲気を、真空状態と大気圧状態とに繰り返すこともできる。
その後、熱硬化性樹脂１５を充填した状態の点火コイル１を大気開放し、加熱等を行って熱硬化性樹脂１５を硬化させ、点火コイル１内の各構成部品を固定する。

こうして、コイルケース２５内の隙間に充填した熱硬化性樹脂１５に、ボイド（気泡）が発生することを抑制することができる。また、一次コイル２１と二次コイル２２との間の環状隙間１２、及び二次電線２２２同士の間等に熱硬化性樹脂１５を充填することにより、一次コイル２１と二次コイル２２との間の絶縁性を確保することができる。これらにより、点火コイル１の耐久絶縁性を向上させることができる。
また、本例においては、熱硬化性樹脂１５の充填時にコイルケース２５内の空気Ａを効果的に抜き出すことができる。これにより、コイルケース２５内の隙間及びコネクタケース部３内に、短時間で熱硬化性樹脂１５を充填することができ、点火コイル１の生産性を向上させることができる。
さらに、本例においては、中心コア２３を貫通する通路を形成する必要がない。これにより、中心コア２３の外径を大きくすることなく、その断面積を大きくすることができ、点火コイル１の点火性能を高く維持することができる。

それ故、本例の点火コイル１及びその製造方法によれば、小径で性能が高く、かつ耐久絶縁性及び生産性に優れた点火コイル１を製造することができる。

実施例における、熱硬化性樹脂を充填して形成した点火コイルを示す断面説明図。 実施例における、熱硬化性樹脂を充填している状態の点火コイルを示す断面説明図。 実施例における、熱硬化性樹脂を充填する前の状態の点火コイルを、図１、図２によって示す方向とは直交する方向から見た状態で示す断面説明図。 実施例における、熱硬化性樹脂を充填している状態の他の点火コイルを示す断面説明図。

符号の説明

１ 点火コイル
１１ コイル部
１２ 環状隙間
１２１ 開口上端部
１５ 熱硬化性樹脂
２１ 一次コイル
２２ 二次コイル
２３ 中心コア
２４ 外周コア
２５ コイルケース
３ コネクタケース部
３０１ 注入側充填空間
３０２ 逃げ側充填空間
３１ コネクタ接続部
３２ 嵌入穴
３３ 保持部
３４ 仕切壁

Claims (4)

1. 内外周に重ねて配置した一次コイル及び二次コイルと、該一次コイル及び二次コイルの内周側に配置した軟磁性材料からなる中心コアとを樹脂製のコイルケース内に収容してなるコイル部と、
   外部機器と電気的接続するためのコネクタ接続部を設けた樹脂製のコネクタケース部とを連結してなり、
   上記コイルケース内の隙間及び上記コネクタケース部内には、熱硬化性樹脂を充填してなる点火コイルにおいて、
   上記コネクタケース部内には、該コネクタケース部内を仕切る仕切壁が設けてあり、
   該仕切壁は、上記一次コイルと上記二次コイルとの間に形成された環状隙間の開口上端部の上方を横切っており、
   上記コネクタケース部内には、上記仕切壁に対する一方側に形成された容積が大きい方の注入側充填空間と、上記仕切壁に対する他方側に形成された容積が小さい方の逃げ側充填空間とが形成され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、上記コネクタケース部内には、上記中心コアの軸方向上端部を保持する保持部が、当該コネクタケース部と一体成形してあり、
   上記仕切壁は、上記保持部と上記コネクタケース部の内周面とに掛け渡す状態で、当該保持部及び当該コネクタケース部と一体成形してあることを特徴とする点火コイル。
3. 請求項１又は２において、上記注入側充填空間は、上記コネクタケース部において、上記コネクタ接続部を設けた側に形成してあることを特徴とする点火コイル。
4. 内外周に重ねて配置した一次コイル及び二次コイルと、該一次コイル及び二次コイルの内周側に配置した軟磁性材料からなる中心コアとを樹脂製のコイルケース内に収容してなるコイル部と、外部機器と電気的接続するためのコネクタ接続部を設けた樹脂製のコネクタケース部とを連結してなると共に、上記コイルケース内の隙間及び上記コネクタケース部内には、熱硬化性樹脂を充填してなる点火コイルを製造する方法において、
   上記コネクタケース部内には、該コネクタケース部内を仕切る仕切壁を設け、該仕切壁は、上記一次コイルと上記二次コイルとの間に形成された環状隙間の開口上端部の上方を横切っており、
   上記コネクタケース部内には、上記仕切壁に対する一方側に形成された容積が大きい方の注入側充填空間と、上記仕切壁に対する他方側に形成された容積が小さい方の逃げ側充填空間とが形成してあり、
   上記コイルケース内の隙間及び上記コネクタケース部内に、液状の熱硬化性樹脂を充填するに当たり、
   上記注入側充填空間へ液状の熱硬化性樹脂を注入し、上記コイルケース内の空気を上記逃げ側充填空間から外部へ逃がしながら、上記注入側充填空間に溜められた上記熱硬化性樹脂を、上記コイルケース内の隙間及び上記逃げ側充填空間に充填することを特徴とする点火コイルの製造方法。

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