JP2009534861A - 特に自動車の内燃機関用の点火コイル - Google Patents

Abstract

本発明は、点火コイル、特に自動車の内燃機関用の点火コイルであって、内側のマグネットコア（２６）が設けられていて、該マグネットコア（２６）が、一次コイル体（２２）を有する一次コイル（１８）と、二次コイル体（２４）を有する二次コイル（１９）とによって同心的に取り囲まれており、内側のマグネットコア（２６）が、互いに上下に積層された複数の金属薄板条片（３０，３０ａ；３０，３０ｂ，３０ｃ）から成っていて、該金属薄板条片（３０，３０ａ；３０，３０ｂ，３０ｃ）が全体として、内側のマグネットコア（２６）のほぼ方形もしくは正方形の横断面を形成している形式のものに関する。このような形式の点火コイルにおいて本発明の構成では、少なくとも、内側のマグネットコア（２６）を画成する下側及び上側の金属薄板条片（３０ａ；３０ｂ，３０ｃ）が、少なくとも部分領域において、内側のマグネットコア（２６）のその他の金属薄板条片（３０）に比べて、該その他の金属薄板条片（３０）の長手方向で見て、減じられた幅（ｂ）を有している。このように構成されていることによって、一次コイル（１８）もしくは二次コイル（１９）の増大された角隅半径（ｒ）及び均一な巻成厚さを備えた一次コイル体（２２）もしくは二次コイル体（２４）が可能になる。

Description

本発明は、点火コイル、特に自動車の内燃機関用の点火コイルであって、内側のマグネットコアが設けられていて、該マグネットコアが、一次コイル体を有する一次コイルと、二次コイル体を有する二次コイルとによって同心的に取り囲まれており、内側のマグネットコアが、互いに上下に積層された複数の金属薄板条片から成っていて、該金属薄板条片が全体として、内側のマグネットコアのほぼ方形もしくは正方形の横断面を形成しており、少なくとも、内側のマグネットコアを画成する下側及び上側の金属薄板条片が、少なくとも部分領域において、内側のマグネットコアのその他の金属薄板条片に比べて、該その他の金属薄板条片の長手方向で見て、減じられた幅を有している形式のものに関する。

このような形式の点火コイルは、ＤＥ１００１４１１５Ｂ４に基づいて公知である。この公知の点火コイルは内側のマグネットコアを有しており、このマグネットコアは、互いに上下に積層された積層板状に形成された金属薄板条片から成っている。金属薄板条片は、全体として方形の横断面を形成している。内側のマグネットコアは一次コイル体と二次コイル体とによって同心的に取り囲まれている。一次コイル体及び二次コイル体の形状は、内側のマグネットコアの横断面形状に合わせられており、この場合一次コイル体もしくは二次コイル体は内側のマグネットコアの角隅領域に沿ってそれぞれ丸く形成された縁部を有している。さらに、内側のマグネットコアと一次コイル体を備えた一次コイルと二次コイル体を備えた二次コイルとの間における中間室は、絶縁物質、特に絶縁樹脂によって取り囲まれており、この絶縁樹脂は、電圧を有する部分の間における電気絶縁のために働く。

一次コイル及び二次コイルの製造時に、それぞれのコイル体は一次巻線もしくは二次巻線によって巻成される。この巻成過程において、一次コイル体もしくは二次コイル体はその対称軸線において回転可能に支承されていて、回転時に線材を貯えスプールから引き出し、この際に相応な巻条が一次コイル体もしくは二次コイル体に装着される。ほぼ方形の横断面と丸く形成された縁部とを有する一次コイル体もしくは二次コイル体の幾何学的な形成に基づいて、一次コイル体もしくは二次コイル体の回転時に、コイル体の角度位置（図６の特性線Ａ参照）に応じて、線材の種々異なった引張り速度が生ぜしめられる。これにより、一次コイル体もしくは二次コイル体の角隅領域においては、最高の線材引張り速度が生ぜしめられ、その結果、一次巻線もしくは二次巻線は高い緊張もしくは応力をもって一次コイル体もしくは二次コイル体に接触することになる。これにより、コイル体の角隅領域において線材層は高密度となり、次いで行われる、絶縁樹脂による一次コイルもしくは二次コイルの含浸もしくは絶縁は、困難になる。それというのはこの場合、樹脂は個々の線材層の間の中間室をもはや良好に満たすことができないからである。これによって、角隅領域における点火コイルの電気絶縁性は低下してしまう。

内燃機関のシリンダヘッドの孔内にそれぞれ直に配置されているコイルを有する点火コイルである、いわゆる棒状点火コイルでは、通常、内側のマグネットコアは円形の横断面を有している（ＥＰ８５９３８３Ａ１）。この場合には円形横断面を可能にするために、内側のマグネットコア用にそれぞれ幅の異なった金属薄板が使用される。

さらにＤＥ２９９０１０９５Ｕ１に基づいて公知の構成では、棒状点火コイルのマグネットコアは、ほぼ方形の横断面を有している。ただ金属薄板ユニットの最下位もしくは最上位の積層板だけが、それぞれ減じられた幅を有しており、この幅は、残りの金属薄板条片の幅の約１／３〜１／２である。これによってＤＥ２９９０１０９５Ｕ１の構成では、円形横断面に合わせられた横断面が得られる。この公知の構成における欠点としては次のことが挙げられる。すなわちこの公知の構成では、マグネットコアの横断面が（方形横断面に比べて）減じられており、ひいては金属薄板ユニットの磁気特性を最適に利用することができない。さらにこの構成においても、マグネットコアの角隅領域において、一次コイル体もしくは二次コイル体の巻成時に線材引き出し速度が高まり、ひいてはこれに関連した不都合な作用が生じるという問題がある。

発明の開示
発明の利点
冒頭に述べた形式の点火コイルにおいて、少なくとも下側及び上側の金属薄板条片が、少なくとも角隅領域に、内側のマグネットコアを取り囲む一次コイル体もしくは二次コイル体の内部において、減じられた幅を有していて、下側及び上側の金属薄板条片が、そこで内側のマグネットコアの角隅領域内にまで達するようになっていることを特徴とする、本発明の点火コイルには、次のような利点がある。すなわち本発明の点火コイルでは、一次コイルもしくは二次コイルの内部における利用できる横断面を最大可能に使用することができ、ひいては内側のマグネットコアの良好な磁気特性を最大可能に使用することができるのみならず、角隅領域における相応な線材の巻成時に一次コイル体もしくは二次コイル体における局部的な速度ピークを減じることができる。これによって、角隅領域における一次線材もしくは二次線材による一次コイル体もしくは二次コイル体の密でない巻成が可能になり、その結果、良好かつ均一な含浸が可能になり、ひいては点火コイルの良好な電気絶縁が可能になる。

図面
図１は、本発明による点火コイルを示す縦断面図であり、
図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図であり、
図３は、図１及び図２に示された点火コイルの、互いに上下に積層された金属薄板から成る内側のマグネットコアを示す斜視図であり、
図４は、内側のマグネットコアの領域における本発明による点火コイルの１実施例の部分領域を示す縦断面図であり、
図５は、内側のマグネットコアの領域における本発明による点火コイルの別の実施例の部分領域を示す縦断面図であり、
図６は、従来技術と本発明とにおける一次コイル体もしくは二次コイル体の巻成時の速度の変化を示す線図である。

実施例の記載
図１に示された点火コイル１０は、いわゆるコンパクト点火コイルとして形成されていて、自動車における内燃機関の点火プラグ（図示せず）のための点火電圧を準備するために働く。点火コイル１０はプラスチック製のハウジング１１を有しており、このハウジング１１は、該ハウジング１１に一体成形された接続フランジ１２を介して例えば内燃機関のシリンダヘッドと結合可能である。接続フランジ１２とは反対の側では接続コネクタ１３が、自動車の搭載電圧と点火コイル１０との接触接続のために一体成形されている。下側領域にハウジング１１はさらに、組み込まれた高電圧ピン１５を備えた接続管片１４を有しており、この高電圧ピン１５は内燃機関の点火プラグと接触接続可能であり、シリンダヘッドにおいて混合気点火のために必要な点火エネルギを提供する。接続コネクタ１３における接点１７が一次コイル１８と電気的に接続されているのに対して、高電圧ピン１５は二次コイル１９と接続されている。一次コイル１８は一次巻線２１を有していて、この一次巻線２１は一次コイル体２２に巻成されている。二次コイル１９は二次巻線２３を有していて、この二次巻線２３は二次コイル体２４に設けられている。一次コイル１８と二次コイル１９とは同心的に内側のマグネットコア２６を取り囲んでいる。

内側のマグネットコア２６は、閉鎖された形状を有する外側のマグネットコア２７に連結されており、この外側のマグネットコア２７もまた一次コイル１８及び二次コイル１９を取り囲んでいる。両マグネットコア２６，２７、一次コイル１８及び二次コイル１９は、点火コイル１０のハウジング１１の上側領域２９の内部に配置されており、この場合個々の部材の間における間隙は、絶縁樹脂２８によって満たされており、この絶縁樹脂２８によってはハウジング１１の上面にまで達している。いわゆる棒状点火コイル（Stabzuendspule）とは異なり、コンパクト点火コイルでは点火コイル１０の、領域２９に配置された部材は、内燃機関のシリンダヘッドの外又は上に配置されており、これに対して、高電圧ピン１５を介して点火プラグと接触接続している接続管片１４は、有利には、内燃機関のシリンダヘッドにおける孔の内部に位置している。上に述べたような点火コイル１０及びその作用形式は、既に公知であり、ゆえにこれ以上の説明は省く。

次に図３を参照しながら、内側のマグネットコア２６の本発明による構造を詳説する。この内側のマグネットコア２６は、多数の、例えば１０〜３０の互いに上下に積層されかつ互いに結合された薄板状に形成された金属薄板条片３０から成っている。マグネットコア２６は全体として、横断面方形（特殊な場合では正方形）の横断面を形成している。金属薄板条片３０はすべて同じ厚さｄを有しており、有利にはそれぞれ打抜き工程によって製造されている。図３からさらに分かるように、金属薄板条片３０は、ほぼ方形の底面を有しており、金属薄板条片３０の一端にはそれぞれ、アンビル状に成形された端部区分３１が形成されている。

重要なことは、マグネットコア２６の少なくとも最上位及び最下位の金属薄板条片３０ａが、他の金属薄板条片３０とはその形状において異なっていることである。このような差異は少なくとも金属薄板条片３０，３０ａの、実質的に一次コイル１８もしくは二次コイル１９の内部に配置されている区分について当て嵌まる。金属薄板条片３０が、端部区分３１を除いて、その全長にわたってほぼ一定の幅Ｂを有しているのに対して、金属薄板条片３０ａの幅ｂは、一次コイル１８もしくは二次コイル１９の内部における領域において、金属薄板条片３０，３０ａの厚さｄの２倍だけ減じられている。図４から分かるように、これによって両方の上側の長手方向縁部に沿って（及び相応に両方の下側の長手方向縁部に沿っても）、階段状の角隅領域３２が生ぜしめられ、この場合マグネットコア２６の端部領域３２から切り出された面３３はそれぞれ、横断面正方形の形状を有している。これらの切り出された面３３によって、図示の実施例では内側のマグネットコア２６を取り囲む一次コイル体２２の半径ｒを、角隅領域３２における絶縁樹脂２８のためのほぼ一定の間隙を支持しながら、大きくすることができる。一次コイル体２２を取り囲む二次コイル体２４の形状付与もまた同様に、両コイル体の間に絶縁樹脂２８による均一な塗布のために可能な限り均一な大きさの間隙が存在するように、合わせられているので、従って二次コイル体２４の角隅領域における相応な半径もまた同様に比較的大きくすることができる。

図３に示された実施例では、角隅領域３２を除けば金属薄板条片３０ａの幅は金属薄板条片３０の幅Ｂと同じである。さらに金属薄板条片３０ａは同様に端部区分３１を金属薄板条片３０に相応して有している。金属薄板条片３０ａは金属薄板条片３０に相応して同様に打抜き工程によって形成されており、この場合別個の打抜き工具を使用することもできるし、しかしながらまた、金属薄板条片３０ａにおいて使用される打抜き工具を使用することも可能であり、この打抜き工具は、付加的な打抜きステップによって角隅領域３２における狭窄部のために働く。

図５に示された本発明の第２実施例では、内側のマグネットコア２６ａの最上位もしくは最下位の金属薄板条片３０ｂだけがその幅を減じられているのではなく、金属薄板条片３０ｂの直ぐ下に位置する金属薄板条片３０ｃもまた幅を減じられている。この実施例においても横断面で見て正方形の切り取られた面３３ａを角隅領域３２ａに形成できるようにするために、両金属薄板条片３０ｂ，３０ｃはその幅を両側においてそれぞれ２倍の厚さｄだけ減じられている。図４に示された実施例とは異なり、この実施例では、一次コイル体２２の半径ｒはさらに拡大されることができる。

要約すると、上に述べたように、それぞれ最上位及び最下位の金属薄板条片３０ａ，ｂ，ｃがその幅を一次コイル１８及び二次コイル１９の領域において減じられていることによって、内側のマグネットコア２６の角隅領域における正方形の面を切り欠くことができる。幅を減じられていない金属薄板条片３０の幅Ｂに対する金属薄板条片３０ａ，ｂ，ｃの幅の減少は、これらの金属薄板条片３０ａ，ｂ，ｃの数に１つの金属薄板条片３０ａ，ｂ，ｃの２倍の厚さを乗じた数によって生ぜしめられる。正方形に切り欠かれた面によって、切り欠かれた面の領域における一次コイル体２２及び二次コイル体２４の半径ｒを増大させることができる。この場合磁気もしくは機能の理由から、一次コイル体２２の自由な横断面は可能な限り全部が、内側のマグネットコア２６によって満たされていることが望ましく、この場合熱機械的特性から、絶縁樹脂２８のためには均一な（かつ可能な限り大きな）間隙３４の存在することが望ましい。他方において上側及び下側の金属薄板条片３０ａ，ｂ，ｃの減じられた幅によって同時に、内側のマグネットコア２６の磁気的に有効な横断面も減じられるので、コイル体における同時に増大された半径ｒとの妥協を見出すことが重要である。従って、図４及び図５に示された実施例では、それぞれマグネットコア２６の最上位及び最下位の金属薄板もしくは最上位と直ぐ下及び最下位の金属薄板条片３０ａ，ｂ，ｃだけがその幅を、金属薄板条片３０ａ，ｂ，ｃの厚さの２倍もしくは４倍だけ減じられていると有利である。

一次巻線２１もしくは二次巻線２３を形成する線材を一次コイル体２２もしくは二次コイル体２４に巻成することは、ハウジング１１における部材の組付け前に別個の作業ステップにおいて行われる。この場合一次コイル体２２もしくは二次コイル体２４は長手方向軸線３６（図１）に回転可能に支承されていて、回転時に相応な線材を貯えスプールから引き出す。図６には、特性線Ａによって、増大された半径ｒを備えていない汎用の一次コイル体もしくは二次コイル体の一定の回転角速度における、回転角αにわたる速度経過が示されている。この線図から分かるように、一次コイル体もしくは二次コイル体の４つの角隅領域においてその都度、一次コイル体もしくは二次コイル体における線材の速度は局部的に、最大になる。特性線Ｂは、本発明のように金属薄板条片３０ａ，ｂ，ｃを備えた内側のマグネットコア２６の速度経過を示している。このマグネットコア２６は、角隅領域に増大された半径ｒを備えた一次コイル体もしくは二次コイル体を可能にしている。特性線Ｂにおいてはその経過から分かるように、特性線Ａにおけるような速度ピークは存在しない。その結果、線材は相応な一次コイル体もしくは二次コイル体にその角隅領域において、汎用のコイル体に比べて小さな線材応力で接触しており、これにより、一次巻線２１もしくは二次巻線２３は角隅領域において絶縁樹脂２８によって良好に満たされることができる。

本発明による点火コイルを示す縦断面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。 図１及び図２に示された点火コイルの、互いに上下に積層された金属薄板から成る内側のマグネットコアを示す斜視図である。 内側のマグネットコアの領域における本発明による点火コイルの１実施例の部分領域を示す縦断面図である。 内側のマグネットコアの領域における本発明による点火コイルの別の実施例の部分領域を示す縦断面図である。 従来技術と本発明とにおける一次コイル体もしくは二次コイル体の巻成時の速度の変化を示す線図である。

Claims (8)

1. 点火コイル、特に自動車の内燃機関用の点火コイルであって、内側のマグネットコア（２６）が設けられていて、該マグネットコア（２６）が、一次コイル体（２２）を有する一次コイル（１８）と、二次コイル体（２４）を有する二次コイル（１９）とによって同心的に取り囲まれており、内側のマグネットコア（２６）が、互いに上下に積層された複数の金属薄板条片（３０，３０ａ；３０，３０ｂ，３０ｃ）から成っていて、該金属薄板条片（３０，３０ａ；３０，３０ｂ，３０ｃ）が全体として、内側のマグネットコア（２６）のほぼ方形もしくは正方形の横断面を形成しており、少なくとも、内側のマグネットコア（２６）を画成する下側及び上側の金属薄板条片（３０ａ；３０ｂ，３０ｃ）が、少なくとも部分領域において、内側のマグネットコア（２６）のその他の金属薄板条片（３０）に比べて、該その他の金属薄板条片（３０）の長手方向で見て、減じられた幅（ｂ）を有している形式のものにおいて、少なくとも下側及び上側の金属薄板条片（３０ａ；３０ｂ，３０ｃ）が、少なくとも角隅領域（３２；３２ａ）に、内側のマグネットコア（２６）を取り囲む一次コイル体（２２）もしくは二次コイル体（２４）の内部において、減じられた幅（ｂ）を有していて、下側及び上側の金属薄板条片（３０ａ；３０ｂ，３０ｃ）が、そこで内側のマグネットコア（２６）の角隅領域（３２；３２ａ）内にまで達するようになっていることを特徴とする点火コイル。
2. 角隅領域（３２；３２ａ）内における、減じられた幅（ｂ）を有する金属薄板条片（３０ａ；３０ｂ，３０ｃ）によって、正方形の面（３３；３３ａ）が、内側のマグネットコア（２６）の横断面から切り離されている、請求項１記載の点火コイル。
3. 金属薄板条片（３０，３０ａ，３０ｂ，３０ｃ）の厚さ（ｄ）が互いに同じであり、幅を減じられた金属薄板条片（３０ａ；３０ｂ，３０ｃ）における幅が、金属薄板条片（３０，３０ａ，３０ｂ，３０ｃ）の厚さ（ｄ）の２倍に、幅を減じられた上側及び下側の金属薄板条片（３０ａ；３０ｂ，３０ｃ）の数の２倍を乗じた値だけ、幅を減じられていない金属薄板条片（３０）の幅（Ｂ）に対して減じられており、内側のマグネットコア（２６）の有利には最上位及び最下位もしくは上から２番目及び下から２番目までの金属薄板条片（３０ａ；３０ｂ，３０ｃ）が幅を減じられている、請求項１又は２記載の点火コイル。
4. 幅（ｂ）を減じられた金属薄板条片（３０ａ；３０ｂ，３０ｃ）が一次コイル体（２２）及び二次コイル体（２４）の外側において、残りの金属薄板条片（３０）の幅及び形状と同一の幅及び形状を有している、請求項１から３までのいずれか１項記載の点火コイル。
5. 金属薄板条片（３０ａ；３０ｂ，３０ｃ）の幅を減じられた領域が、打抜き工程によって形成される、請求項１から４までのいずれか１項記載の点火コイル。
6. 内側のマグネットコア（２６）と、該内側のマグネットコア（２６）を直に取り囲む一次コイル体（２２）又は二次コイル体（２４）との間における中間室が、絶縁材料、有利には絶縁樹脂（２８）によって満たされている、請求項１から５までのいずれか１項記載の点火コイル。
7. 少なくとも、内側のマグネットコア（２６）を直に取り囲む一次コイル体（２２）又は二次コイル体（２４）が、少なくとも角隅領域（３２；３２ａ）において、所定の半径（ｒ）を有していて、該半径（ｒ）が、内側のマグネットコア（２６）と、該内側のマグネットコア（２６）を直に取り囲む一次コイル体（２２）又は二次コイル体（２４）との間に、少なくともほぼ等しい大きさの間隙（３４）を生ぜしめる、請求項１から６までのいずれか１項記載の点火コイル。
8. 点火コイルがコンパクト点火コイル（１０）として形成されている、請求項１から７までのいずれか１項記載の点火コイル。

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