JP2010109129A - 点火コイル - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成でありながら、クラックの発生を抑制でき、たとえクラックが発生した場合であっても、二次コイルの引出線が断線することを防止した点火コイルを提供する。
【解決手段】一次ボビン１に一次巻線を巻回してなる一次コイルＬ１と、二次ボビン２に二次巻線を巻回してなる二次コイルＬ２とを同心状に収容するコイル本体部ＢＤＹと、一次コイルＬ１の電流をＯＮ／ＯＦＦ制御する電子回路を収容するコイル頭部ＨＤとが一体化されて構成される。二次ボビン２は、略円筒状のボビン本体２０と、電子回路との電気接続を実現する接続端子ＴＭを内包する保持フランジ２２と、ボビン本体２０から導出されて接続端子ＴＭに接続される二次巻線の引出線の上部を覆う拡張フランジ２３と、を有して構成される。
【選択図】図２

Description

本発明は、自動車エンジンなどの内燃機関の点火プラグに高電圧を供給する点火コイルに関し、特に、クラックの発生を抑制でき、クラックが発生しても二次コイルの断線が生じにくい構成を有する点火コイルに関する。

内燃機関用の点火コイルとして、プラグホールに挿入される円筒状のコイル本体部ＢＤＹと、プラグホールから露出するコイル頭部ＨＤとに区分されて構成されたペンシルタイプの点火コイルが知られている（図１（ａ）参照）。

この種の点火コイルでは、典型的には、コイル本体部ＢＤＹのコイルケースの内部に、中心鉄芯を内蔵する二次コイルＬ２と、二次コイルＬ２を収容した一次コイルＬ１とが同心状に配置される。また、コイル頭部ＨＤのコイルケースには、一次コイルＬ１の駆動電流を接断して二次コイルＬ２に高電圧を発生させる電子回路が内蔵されている。なお、電子回路には、スイッチング動作用のパワートランジスタだけでなく、イオン電流検出回路などが含まれる場合がある。

そして、これらコイル本体部ＢＤＹとコイル頭部ＨＤの各構成部材が、コイルケースに収納された後、各部の隙間を埋めるべく液状のエポキシ樹脂を充填し、これを熱硬化させることで各部材間の絶縁性を確保している。

図４（ａ）は、一次ボビン１に一次巻線が巻回された一次コイルＬ１と、二次ボビン２に二次巻線が巻回された二次コイルＬ２とを図示したものであり、一次ボビン１に二次コイルＬ２が収容された状態を示している。一次巻線と二次巻線の巻線比は、例えば、１：１００程度であり、一次巻線の例えば１００倍程度の巻数を、一次ボビンより細い二次ボビンに巻回する必要から、二次巻線としては、必然的に、細い線径のものが使用される。

図４（ａ）及び図４（ｂ）に示す通り、一次ボビン１の基端側には、コイルケースに係合する円環フランジ１０と、円環フランジ１０から更に軸方向基端側に延長される取付部１１ａ，１１ｂと、が形成されている。取付部１１ａ．１１ｂは、一次コイルＬ１のコイル巻線の接続部を構成し、二次コイルＬ２を収容する位置決め片として機能している。

すなわち、取付部１１ａ，１１ｂの径方向外側には、一次コイルＬ１の一次巻線の始端線ＷＲ１と終端線ＷＲ２とが巻着される。一方、取付部１１ａ，１１ｂの径方向内側には、嵌合溝ＨＯ１，ＨＯ２が形成されて、二次コイルＬ２の装着フランジ２１ａ，２１ｂを受け入れている。

図４（ａ）及び図４（ｄ）に示す通り、二次ボビン２は、円筒状のボビン本体２０と、ボビン本体２０の軸方向基端側において径方向外側に延設される装着フランジ２１ａ，２１ｂ及び保持フランジ２２とを有して構成されている。

ここで、保持フランジ２２には、接続端子ＴＭが内蔵されている。なお、ボビン本体部２０と、装着フランジ２１ａ，２１ｂと、保持フランジ２２の頂面は、同一平面に形成され、装着フランジ２１ａ，２１ｂと保持フランジ２２の底面は、ほぼ同一平面に形成されている。

そして、二次コイルＬ２の低圧側の引出線ＬＤは、二次ボビン２の本体部２０から接線方向に引き出されて、接続端子ＴＭに巻着されている（図４（ｄ）（ｅ））。したがって、二次ボビン２から接続端子ＴＭまでは、二次巻線たる細い引出線ＬＤが、空中配線されていることになる。

ところで、一次ボビン１の取付部１１ａ，１１ｂは、一次ボビン１と二次ボビン２の嵌め合い箇所であり継ぎ目部分である。したがって、点火コイルのコイル頭部ＨＤに加わる歪みが、コイル本体部ＢＤＹに伝達されると、この継ぎ目部分が歪み、エンジンへの装着後に受ける冷熱衝撃と相まって、絶縁樹脂にクラックが発生することがある。たとえば、コイル頭部ＨＤに、接続ターミナルと一体化されたパワートランジスタが搭載されている場合、接続ターミナルの抜き差し力が、一次ボビンと二次ボビンの継ぎ目部分に間接的に伝達されてクラックの原因ともなる。

また、エポキシ樹脂などの絶縁樹脂で注型される点火コイルは、エンジンへの装着後の熱衝撃で、それぞれの熱膨張差異に起因する絶縁樹脂のクラックが、エッジ部で多く発生することがわかっており、一次ボビンと二次ボビンの相互間の歪みも、エッジ部でのクラック発生の原因となる。

そして、もしクラックが発生すると、二次コイルＬ２の高電圧が一次コイルＬ１側にリークし不具合に至るおそれがある。また、空中配線となっている引出線ＬＤが、クラックによって断線したり、或いは、外方側へ伸展したクラックによって、接続端子ＴＭに巻回された引出線ＬＤが断線するおそれもある。

ところで、かかる問題に対処するため、特許文献１や、特許文献２のような構成も提案されている。
特開２０００−３２３３３９号公報 特開平０６−２０４０３０号公報

しかしながら、特許文献１や特許文献２のような構成では、ボビンに複雑な形状の支持遮蔽壁やガイド溝部を設ける必要があり、金型作製コストの上昇や、コイル巻き作業時に支持遮蔽壁やガイド溝部に沿って配線させるため、組み立て作業が煩雑となってしまい対策として簡易的ではない。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであって、簡易な構成でありながら、クラックの発生を抑制でき、たとえクラックが発生した場合であっても、二次コイルの引出線が断線することを防止した点火コイルを提供することを課題とする。

上記の課題を解決するため、請求項１に係る点火コイルは、一次ボビンに一次巻線を巻回してなる一次コイルと、二次ボビンに二次巻線を巻回してなる二次コイルとを同心状に収容するコイル本体部と、前記一次コイルの電流をＯＮ／ＯＦＦ制御する電子回路を収容するコイル頭部とが一体化されて構成され、前記二次ボビンは、略円筒状のボビン本体と、前記電子回路との電気接続を実現する接続端子を内包する保持部と、前記ボビン本体から導出されて前記接続端子に接続される前記二次巻線の引出線の上部を覆う拡張部と、を有して構成されている。

好ましくは、前記二次ボビンには、前記一次ボビンに嵌合される装着部が、前記ボビン本体から径方向外方に延設されてフランジ状に形成され、前記拡張部は、前記装着部と前記保持部とを連絡して平板フランジ状に形成されるべきである。

前記保持部は、前記ボビン本体から径方向外方に延設されてフランジ状に構成されているのが好ましい。また、前記二次ボビンには、前記一次ボビンに嵌合される一対の装着部が設けられ、各装着部の仮想中心を接続する仮想線に直交し、前記二次ボビンの軸芯を通過する直交仮想線に対して、前記保持部が、平面視で略対称形に構成されているのが効果的である。

好ましくは、前記ボビン本体、前記装着部、及び前記保持部は、その頂上面が、同一平面を形成する一方、前記拡張部は、前記平面の下方位置に設けられる。

また、請求項６に係る点火コイルは、一次ボビンに一次巻線を巻回してなる一次コイルと、二次ボビンに二次巻線を巻回してなる二次コイルとを同心状に収容するコイル本体部と、前記一次コイルの電流をＯＮ／ＯＦＦ制御する電子回路を収容するコイル頭部とが一体化されて構成され、前記二次ボビンは、略円筒状のボビン本体と、前記電子回路との電気接続を実現する接続端子を内包する保持部と、前記一次ボビンに保持される一対の装着部とを有し、前記一対の装着部の仮想中心を接続する仮想線に直交し、前記二次ボビンの軸芯を通過する直交仮想線に対して、前記保持部が、平面視で非対称形に形成されている。

本発明において、前記保持部は、前記二次巻線の引出線からボビン本体の周回方向に離間することで前記非対称形に構成されているのが好適である。また、前記一次ボビンは、略円筒状に構成される本体部と、前記本体部の基端側に配置される円環フランジ部と、前記円環フランジ部から更に基端側に延設されて前記装着部を受け入れる取付部とを有して構成され、前記取付部における前記保持部に対面する垂直側面は、その径方向内側の角部が円弧状に形成されているのが効果的である。ここで、前記取付部は、径方向内側に嵌合溝を有して構成され、前記嵌合溝を平面視で逆コ字状に取り囲む区画壁における、前記保持部に対面する垂直側面の角部が半径Ｒの円弧状に形成され、前記半径Ｒは、前記区画壁を構成する一対の平行脚部における水平幅の１／２に設定されているのが最適である。

上記した各発明によれば、簡易な構成でありながら、クラックの発生を抑制でき、たとえクラックが発生した場合であっても、二次コイルの引出線が断線することを有効に防止することができる。

以下、実施例に基づいて本発明に係る点火コイルについて詳細に説明する。図１〜図２は、第一実施例に係る点火コイルを説明する図面である。

図１（ａ）に略記する通り、実施例に係る点火コイルは、いわゆるペンシル型であって、二次コイルＬ２と一次コイルＬ１とを同心状に収容するコイル本体部ＢＤＹと、電子回路を収容するコイル頭部ＨＤと、が一体化されて構成されている。

コイル頭部ＨＤには、その一方側に接続ターミナルＴＲＭが設けられており（図１（ａ））、この接続ターミナルＴＲＭには、バッテリ電圧端子ＢＴ、点火信号端子ＳＧ、及びグランド端子ＧＮＤが設けられている。なお、点火信号端子ＳＧ及びグランド端子ＧＮＤは、不図示のＥＣＵ(Engine Control Unit)に接続される。

コイル頭部ＨＤに収容される電子回路は、この実施例では、スイッチング用のパワートランジスタ（ＩＧＢＴ）Ｔｒと、パワートランジスタＴｒの駆動回路ＤＶとで構成されている（図１（ｂ））。駆動回路ＤＶの入力端子は、接続ターミナルＴＲＭの点火信号端子ＳＧに接続され、駆動回路ＤＶの電源端子とグランド端子が、接続ターミナルＴＲＭのバッテリ電圧端子ＢＴとグランド端子ＧＮＤに接続されている。

一方、パワートランジスタＴｒの電源側端子は、一次コイルＬ１の一方側の接続端子Ｔ２に接続され、一次コイルＬ１の他方側の接続端子Ｔ１は、コイル頭部ＨＤの内部配線を経由して、接続ターミナルＴＲＭのバッテリ電圧端子ＢＴに内部接続されている。また、二次コイルＬ２の低圧側端子Ｔ３についても、コイル頭部ＨＤの内部配線を経由して、接続ターミナルＴＲＭのバッテリ電圧端子ＢＴに内部接続されている。なお、二次コイルＬ２の高圧側端子は、接続端子Ｔ４を経由して点火プラグＰＧに接続される。

コイル本体部ＢＤＹは、二次ボビンに二次巻線を巻回してなる二次コイルＬ２と、二次コイルＬ２を収容した一次ボビンに一次巻線を巻回してなる一次コイルＬ１とが同心状に配置されて構成されるが、本実施例は、二次コイルＬ２を構成する二次ボビン２の形状に大きな特徴がある。なお、二次ボビン２の特徴については、図２（ａ）に関して後述する。

一次ボビン１の構成は、従来技術の場合とほぼ同じであり、概略、図１（ｃ）の平面図に示す通りである。すなわち、一次ボビン１の基端側には、コイルケースに係合する円環フランジ１０と、円環フランジ１０から軸方向基端側に更に延長される取付部１１ａ，１１ｂとが形成されている。

取付部１１ａ．１１ｂは、平面視において、外方に向けて略コ字状に開口して構成され、その径方向内側には、平面視が略矩形状の嵌合溝ＨＯ１，ＨＯ２が形成されている。そして、取付部１１ａ，１１ｂの径方向外側には、一次コイルＬ１の一次巻線の始端線ＷＲ１と終端線ＷＲ２とが巻着される。そのため、取付部１１ａ，１１ｂが、一次コイルＬ１両端の接続端子Ｔ１，Ｔ２を構成することになる。

なお、取付部１１ａ，１１ｂは、接続ワイアＷＲ１，ＷＲ２の取付溝を有する隆起部３１を除いて、その頂上面３０が略同一高さであり、円環フランジ１０から軸方向基端側に更に延長されて構成されている。

図２（ａ）に示す通り、二次ボビン２は、円筒状のボビン本体２０と、嵌合溝ＨＯ１，ＨＯ２に嵌合される装着フランジ２１ａ，２１ｂと、接続端子ＴＭを内包する保持フランジ２２と、二次コイルＬ２の引出線ＬＤの上面を覆う拡張フランジ２３と、を有して構成されている。ボビン本体２０、装着フランジ２１ａ，２１ｂ、及び保持フランジ２２は、その頂上面が、同一平面を形成する一方、拡張フランジ２３は、前記平面の下方位置に設けられる。

図示の通り、装着フランジ２１ａ，２１ｂは、略矩形の薄板状に形成されている。この装着フランジ２１ａ，２１ｂは、図２（ｂ）に示すＡ−Ａ仮想線から明らかなように、ボビン本体２０を直線的に延長して、左右一対に形成されている。一方、保持フランジ２２は、装着フランジ２１よりやや肉厚の略矩形板状に構成されており、ボビン本体２０から、Ａ−Ａ仮想線の直交方向に延長して形成されている（図２（ｂ）のＢ−Ｂ仮想線参照）。なお、Ａ−Ａ仮想線は、装着フランジ２１ａと装着フランジ２１ｂの仮想中心を結ぶ直線であるが、二次ボビン２の軸芯Ｏを通過することなく、その下方を通過している。一方、Ｂ−Ｂ仮想線は、二次ボビン２の軸芯Ｏを通過している。

保持フランジ２２の頂上面には、他の部材を位置決めする位置決め穴２２ａが凹溝状に２つ形成され、保持フランジ２２の外側面には、頂上面に平行して切込み溝２２ｂが形成されている。そして、この切込み溝２２ｂには、接続端子ＴＭが嵌合されている。接続端子ＴＭは、導電性の金属材を屈曲形成して構成され、装着フランジ２１ａ、２１ｂにほぼ平行に延びて電子回路との接続端子Ｔ３を構成する右端子ＴＭｂと、ボビン本体２０から離間する方向に角度θで屈曲される左端子ＴＭａと、切込み溝２２ｂに嵌合される中央端子ＴＭｃを有している。なお、接続端子ＴＭｃは、位置決め穴２２ａを避ける程度に、適宜に屈曲されている。

拡張フランジ２３は、保持フランジ２２の底面と同一平面の底面を有して、薄板状に形成されている。そして、装着フランジ２１ａと、左端子ＴＭａとの間において、二次コイルＬ２の引出線ＬＤを覆うように設けられている。すなわち、拡張フランジ２３は、ボビン本体２０における二次巻線の引出し箇所の上部に形成されている。

本実施例では、このような位置に拡張フランジ２３が設けられているので、仮に、一次ボビン１と二次ボビン２の継ぎ目部分にクラックが生じても、クラックの進行が拡張フランジ２３の位置で阻止されることで、引出線ＬＤが断線される可能性が大幅に低減される。また、引出線ＬＤが巻回される左端子ＴＭａが、ボビン本体２０から離間する方向に屈曲されているので、この意味でも断線防止に効果がある。

図３は、第二実施例に係る点火コイルを説明する平面図であり、一次ボビン１と、二次ボビン２と、接続端子ＴＭとの関係を示している。なお、二次ボビン２は、一次ボビン１に収容され、その基端部だけが一次ボビン１から露出している点は、第一実施例の場合と同じである。

一次ボビン１の構成は、第一実施例の場合とほぼ同じであり、コイルケースに係合する円環フランジ１０と、外方に向けてコ字状に開放する取付部１１ａ，１１ｂとが形成されている。取付部１１ａ，１１ｂには、その内方に嵌合溝ＨＯ１，ＨＯ２が形成されて二次ボビン２を受け入れている（図３（ａ）、図１（ｃ）参照）。嵌合溝ＨＯ１，ＨＯ２は、これを逆コ字状に取り囲む、丘状の区画壁によって構成されている。なお、取付部１１ａ、１１ｂは、隆起部３１を除いて、その頂上面３０が略同一高さであり、円環フランジ１０から軸方向基端側に更に延長されて構成されている。

ところで、左側の取付部１１ａにおける区画壁であって、接続端子ＴＭに対面する垂直端面ＦＡは、その垂直下方に、二次コイルＬ２の引出線ＬＤが配線されることになる。そのため、冷熱ストレスなどによって、取付部１１ａの垂直端面ＦＡからクラックが発生しないよう、垂直端面ＦＡの角部は、所定の曲率半径Ｒを有する円弧状に形成されている。ここで曲率半径Ｒが大きいほど、クラック発生を防止する上で有効であるが、嵌合溝ＨＯ１を形成する垂直端面についても、これを略円弧状に形成するため、Ｒ＝Ｗ／２に設定されている。なお、Ｗは、逆コ字状の区画壁において、対面して平行に延びる一対の脚部のうち、図示上側に位置する脚部の脚幅を意味する。

二次ボビン２は、円筒状のボビン本体２０と、嵌合溝ＨＯ１，ＨＯ２に嵌合される装着フランジ２１ａ，２１ｂと、接続端子ＴＭを内包する保持フランジ２２と、拡張フランジ２３とを有して構成されている。なお、この実施例では、拡張フランジ２３は、ボビン本体２０における二次巻線の引出し箇所の上部には形成されておらず、二次巻線の引出し箇所に対して、ほぼ対称位置にだけ設けられている。

装着フランジ２１ａ，２１ｂは、略矩形の薄板状に形成されており、平面視において、ボビン本体２０から左右方向に、直線的に延長して形成されている（図３（ｂ）のＡ−Ａ仮想線参照）。一方、保持フランジ２２は、装着フランジ２１よりやや肉厚の略矩形板状に構成されており、ボビン本体２０からＡ−Ａ仮想線に直交する方向に延長して形成されている（図３（ｂ）のＢ−Ｂ仮想線参照）。

但し、第二実施例の保持フランジ２２は、二次ボビン２の軸芯Ｏを通過するＢ−Ｂ仮想線に対して、平面視において左右非対称であり、Ｂ−Ｂ仮想線に対して、二次巻線の引出線ＬＤから、ボビン本体２０の周回方向に離間する方向（平面視で図示右側）に偏移して形成されている。

保持フランジ２２の頂上面には、他の部材を位置決めするための位置決め穴２２ａが１つ形成され、保持フランジ２２の外側面には、頂上面に平行して切込み溝２２ｂが形成されている。切込み溝２２ｂに嵌合される接続端子ＴＭは、装着フランジ２１ａ、２１ｂにほぼ平行に延びて接続端子Ｔ３を構成する右端子ＴＭｂと、ボビン本体２０から離間する方向に屈曲される左端子ＴＭａと、切込み溝２２ｂに嵌合される中央端子ＴＭｃを有している。なお、これらの点は、第一実施例の場合と同じである。

但し、第二実施例では、二次巻線の引出線ＬＤから、ボビン本体２０の周回方向に離間する方向に偏移して形成されているので、接続端子ＴＭの左端子ＴＭａの基点も、第一実施例の場合に比較して時計方向に偏移している。

そのため、ボビン本体２０に巻回されて引き出される二次コイルの引出線ＬＤは、ボビン本体２０に沿って更に巻回された後、接続端子ＴＭの左端子ＴＭａの基点に至ることになる。そのため、仮に、一次ボビン１と二次ボビン２の継ぎ目部分にクラックが生じても、クラック発生に対応して引出線ＬＤが断線されることがない。

以上、本発明の実施例について詳細に説明したが、具体的な記載内容は特に本発明を限定するものではない。例えば、第一実施例において、装着フランジと拡張フランジと保持フランジの位置関係や、各部材の形状は、適宜に変更される。この点は、第二実施例についてもほぼ同様であり、装着フランジ、拡張フランジ、及び保持フランジの具体的な形状は適宜に変更される。

また、嵌合溝ＨＯ１を形成する垂直端面を、Ｒ＝Ｗ／２の略円弧状に形成する構成は、第二実施例に限らず、第一実施例にも好適に適用される。

第一実施例の点火コイルを説明する図面である。 第一実施例の点火コイルの二次ボビンを説明する図面である。 第二実施例の点火コイルを説明する図面である。 従来技術を説明する図面である。

符号の説明

１ 一次ボビン
２ 二次ボビン
２０ ボビン本体
２２ 保持部
２３ 拡張部
Ｌ１ 一次コイル
Ｌ２ 二次コイルＬ２
ＴＭ 接続端子
ＢＤＹ コイル本体部
ＨＤ コイル頭部

Claims (9)

1. 一次ボビンに一次巻線を巻回してなる一次コイルと、二次ボビンに二次巻線を巻回してなる二次コイルとを同心状に収容するコイル本体部と、前記一次コイルの電流をＯＮ／ＯＦＦ制御する電子回路を収容するコイル頭部とが一体化されて構成され、
   前記二次ボビンは、略円筒状のボビン本体と、前記電子回路との電気接続を実現する接続端子を内包する保持部と、前記ボビン本体から導出されて前記接続端子に接続される前記二次巻線の引出線の上部を覆う拡張部と、を有して構成されていることを特徴とする点火コイル。
2. 前記二次ボビンには、前記一次ボビンに嵌合される装着部が、前記ボビン本体から径方向外方に延設されてフランジ状に形成され、
   前記拡張部は、前記装着部と前記保持部とを連絡して平板フランジ状に形成される請求項１に記載の点火コイル。
3. 前記保持部は、前記ボビン本体から径方向外方に延設されてフランジ状に構成されている請求項１又は２に記載の点火コイル。
4. 前記二次ボビンには、前記一次ボビンに嵌合される一対の装着部が設けられ、
   各装着部の仮想中心を接続する仮想線に直交し、前記二次ボビンの軸芯を通過する直交仮想線に対して、前記保持部が、平面視で略対称形に構成されている請求項１〜３の何れかに記載の点火コイル。
5. 前記ボビン本体、前記装着部、及び前記保持部は、その頂上面が、同一平面を形成する一方、前記拡張部は、前記平面の下方位置に設けられる請求項１〜４の何れかに記載の点火コイル。
6. 一次ボビンに一次巻線を巻回してなる一次コイルと、二次ボビンに二次巻線を巻回してなる二次コイルとを同心状に収容するコイル本体部と、前記一次コイルの電流をＯＮ／ＯＦＦ制御する電子回路を収容するコイル頭部とが一体化されて構成され、
   前記二次ボビンは、略円筒状のボビン本体と、前記電子回路との電気接続を実現する接続端子を内包する保持部と、前記一次ボビンに保持される一対の装着部とを有し、
   前記一対の装着部の仮想中心を接続する仮想線に直交し、前記二次ボビンの軸芯を通過する直交仮想線に対して、前記保持部が、平面視で非対称形に形成されていることを特徴とする点火コイル。
7. 前記保持部は、前記二次巻線の引出線からボビン本体の周回方向に離間することで前記非対称形に構成されている請求項６に記載の点火コイル。
8. 前記一次ボビンは、略円筒状に構成される本体部と、前記本体部の基端側に配置される円環フランジ部と、前記円環フランジ部から更に基端側に延設されて前記装着部を受け入れる取付部とを有して構成され、
   前記取付部における前記保持部に対面する垂直側面は、その径方向内側の角部が円弧状に形成されている請求項６又は７に記載の点火コイル。
9. 前記取付部は、径方向内側に嵌合溝を有して構成され、前記嵌合溝を平面視で逆コ字状に取り囲む区画壁における、前記保持部に対面する垂直側面の角部が半径Ｒの円弧状に形成され、前記半径Ｒは、前記区画壁を構成する一対の平行脚部における水平幅の１／２に設定されている請求項８に記載の点火コイル。

Images