JP2010129869A - 内燃機関用の点火コイル - Google Patents

Abstract

【課題】弾性シール部材の組付けが容易で、プラグホールに挿入後も確実な封止性能を発揮する点火コイルを提供する。
【解決手段】弾性部材１を保持する装着部３ｂは、直線的に拡径されるテーパ部４と、テーパ部４の最大径から開始して断面円弧状に拡径される膨出部５とを有する。弾性部材１は、テーパ部４と対面すると共に、基端側に向けて内径がほぼ直線的に拡径される嵌合面１１ａと、嵌合面１１ａの径方向外方に位置して、プラグホールＨＯの内面に当接される複数の隆起部を形成する起伏面１１ｂとを有する。膨出部５の径方向外側に位置する隆起部１７は、先端側から基端側に向けて、ほぼ曲率半径Ｒ１で径方向外向きに立上る前方上昇面１７ａと、基端側から先端側に向けて、ほぼ曲率半径Ｒ２で径方向外向きに立上る後方上昇面１７ｂとを有し、２つの曲率半径Ｒ１，Ｒ２が、Ｒ１＞Ｒ２に設定されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関のプラグホールに挿入される点火コイルに関し、特に、弾性シール部材を容易にコイルケースに組付けることができ、組付けられた弾性シール部材は、確実なシール性能を発揮する点火コイルに関する。

一般に、エンジンなどの内燃機関では、燃焼室に近接するプラグホールに点火コイルを挿入し、プラグホールの底部に装着された点火プラグを駆動する方式を採っている。この種の点火コイルは、バッテリ電圧を受ける一次コイルと、一次コイルの電流遮断時に高電圧を発生する二次コイルとを内蔵するが、これら一次コイル及び二次コイルのほぼ全長をプラグホール内部に配置する方式ペンシルタイプと、一次コイル及び二次コイルの全体をプラグホールの外部に配置する方式に大別される。但し、何れの方式を採る場合でも、プラグホール内部に水が浸入しないよう、点火コイルには、適宜な弾性シール部材が装着されている。

弾性シール部材としては、その舌片シール部がエンジンブロックの上面に押圧されるタイプと、リング状のシール突起部がプラグホールの内周面に押圧されるタイプとが存在する。ここで、万全の水封作用を実現するには、例えば、プラグホールの周囲を円環状に突出させ、この突出部の外面及び内面を二重に封止することも考えられる。

このような構造を採ると、エンジンブロックの突出部において、水浸入を阻止できる上に、突出部と弾性シール部材との接触箇所や接触面積を増加させることができ万全の防水対策となると考えられる。

しかしながら、弾性シール部材の点火コイル本体への組付け作業が煩雑化したり、或いは、弾性シール部材の構造が複雑化して製造コストが増加したのでは、防水性能を向上させる意義が半減する。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであって、比較的簡単な構造であって、弾性シール部材の組付けが容易で、プラグホールに挿入後も確実な封止性能を発揮する点火コイルを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、請求項１に係る発明は、内燃機関のプラグホール（ＨＯ）から露出するコイルケースの基端部（２）と、前記基端部に連設されてプラグホールＨＯに挿入されるコイルケースの突出部（３）とを有し、前記突出部に外嵌される弾性部材（１）によって、前記プラグホールの内外を封止し、コイルケース（ＣＡ）に収容された一次コイル及び二次コイルで生成した高電圧を前記プラグホールの点火プラグに供給する点火コイルであって、前記突出部は、円筒状に延びる本体部（３ｂ）と、前記本体部の基端側に位置して前記弾性部材を保持する装着部（３ａ）とを有し、前記装着部は、前記本体部から基端側に向けて外径が直線的に拡径されるテーパ部（４）と、前記テーパ部の最大径から開始して断面円弧状に拡径される膨出部（５）とを有し、前記弾性部材は、前記テーパ部と対面すると共に、基端側に向けて内径がほぼ直線的に拡径される嵌合面（１１ａ）と、前記嵌合面の径方向外方に位置して、前記プラグホールの内面に当接される複数の隆起部を形成する起伏面（１１ｂ）とを有し、前記複数の隆起部のうち、前記膨出部の径方向外側に位置する隆起部（１７）は、先端側から基端側に向けて、ほぼ曲率半径Ｒ１で径方向外向きに立上る前方上昇面（１７ａ）と、基端側から先端側に向けて、ほぼ曲率半径Ｒ２で径方向外向きに立上る後方上昇面（１７ｂ）とを有して構成され、前記２つの曲率半径Ｒ１，Ｒ２が、Ｒ１＞Ｒ２に設定されている。

本発明は、好ましくは、前記突出部の軸芯に対する、前記嵌合面の基端方向の傾斜角度が、前記テーパ部の傾斜角度より大きく設定されることで、前記弾性部材の装着状態では、前記嵌合面と前記テーパ部との間に隙間（ＳＰ）が形成されている。また、前記隙間の径方向外側に位置する隆起部（１６）の頂上面は、プラグホールに挿入されるまでは、他の隆起部の頂上面より径方向外側に位置するよう構成されるのが好ましい。

前記弾性部材は、好ましくは、プラグホールの周囲に円環状に立設された円筒部（２０）の外周面（２０ａ）に接触する外側シール部（１０）と、前記円筒部の内周面（２０ｃ）に接触する内側シール部（１１）と、を有して構成されている。また、前記嵌合面と起伏面とは、前記内側シール部に形成されるのが効果的である。

本発明では、前記プラグホールの上端部には、点火プラグが配置される底部とは別に、環状底部（２２）が円環状に形成され、前記嵌合面と前記起伏面とを接続する平坦面（１１ｃ）が、前記環状底面に当接されて最奥の封止面を形成しているのが好ましい。

一方、請求項７に係る発明は、内燃機関のプラグホール（ＨＯ）から露出するコイルケースの基端部（２）と、前記基端部に連設されてプラグホールＨＯに挿入されるコイルケースの突出部（３）とを有し、前記突出部に外嵌される弾性部材（１）によって、前記プラグホールの内外を封止し、コイルケース（ＣＡ）に収容された一次コイル及び二次コイルで生成した高電圧を前記プラグホールの点火プラグに供給する点火コイルであって、前記突出部は、円筒状に延びる本体部（３ｂ）と、前記本体部の基端側に位置して前記弾性部材を保持する装着部（３ａ）とを有し、前記装着部は、前記本体部から基端側に向けて外径が直線的に拡径されるテーパ部（４）と、前記テーパ部の最大径から開始して断面円弧状に拡径される膨出部（５）とを有し、前記弾性部材は、前記テーパ部と対面すると共に、基端側に向けて内径がほぼ直線的に拡径される嵌合面（１１ａ）と、前記嵌合面の径方向外方に位置して、前記プラグホールの内面に当接される複数の隆起部を形成する起伏面（１１ｂ）とを有し、前記複数の隆起部のうち、前記膨出部の径方向外側に位置する隆起部（１７）は、先端側から基端側に向けて、傾斜角αでほぼ直線的に立上る前方上昇面（１７ａ）と、基端側から先端側に向けて、傾斜角βでほぼ直線的に径方向外向きに立上る後方上昇面（１７ｂ）とを有して構成され、前記２つの傾斜角α，βが、α＞βに設定されている。

本発明はまた、上記した何れの発明の点火コイルに装着される弾性シール部材でもある。

上記した本発明によれば、弾性シール部材の組付けが容易で、プラグホールに挿入後も確実な封止性能を発揮する点火コイルを実現することができる。

以下、ペンシルタイプの点火コイルに基づいて本発明の実施例を説明する。図１は、実施例に係るコイルケースＣＡの概略構成を図示したものであり、平面図（ａ）と中央断面図（ｂ）とを示している。また、図２は、コイルケースＣＡの要部と、弾性部材１と、プラグホールＨＯとの関係を示している。

図示のコイルケースＣＡは、プラグホールＨＯから露出する角型筒状の基端部２と、基端部２から先端方向に突出してプラグホールＨＯに収容される突出部３とに大別され、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）樹脂などで一体成形されている。なお、この実施例では、点火コイルの完成状態では、基端部２にスイッチング素子ＳＷが収容され、突出部３には、一次コイルＬ１及び二次コイルＬ２が同心状に収容される。

図１（ａ）に示す通り、基端部２の外側には、ボルト穴ＢＴが形成された接続部２ａが連設されている。そして、突出部３をプラグホールに挿入した状態で、ボルト穴ＢＴにボルトを挿入してエンジンブロックに締め込むと、点火コイルＣＬの装着作業が完了する。

突出部３は、詳細には、基端側のシール装着部３ａと、円筒状のケース本体部３ｂと、ケース先端部３ｃとに区分され、完成状態では、シール装着部３ａに封水性の弾性部材１が外嵌され、ケース先端部３ｃに不図示の絶縁ゴム材が外嵌される。そして、点火コイルをプラグホールＨＯに挿入すると、弾性部材１がプラグホールＨＯの内外を三重に封止した状態で、ケース先端部３ｃに点火プラグ不図示が収容される。

図１（ｂ）に示す通り、ケース本体部３ｂは、その内径寸法及び外径寸法ともほぼ均一で、やや肉薄に形成されている。一方、ケース先端部３ｃは、その外径寸法がケース本体部３ｂより小径で、且つ、十分に肉厚に形成されている。

図２（ａ）に示す通り、シール装着部３ａは、ケース本体部３ｂから基端方向に直線的緩やかに外表面が上昇するテーパ部４と、テーパ部４から外向き円弧状にやや急激に上昇する膨出部５と、膨出部５の頂点から径方向に急降下する降下面６と、降下面６に連続して円環溝を形成する最深部７と、最深部７からやや上昇した状態で、基端部２に連続する内向き円弧面を形成する接続部８と、を有して構成されている。なお、本明細書で上昇とは、外径寸法が拡径される状態を意味し、降下とは、外径寸法が縮径される状態を意味する。また、この用法に対応して、コイルケースの径方向外側を上部と称し、径方向内方を下部と称することがある。

本実施例のコイルケースＣＡや弾性部材１は、プラグホールＨＯの上端部の構造に対応した構成を有している。そして、点火コイルが挿入されるプラグホールＨＯの周囲には、これを円環状に取り囲む円筒部２０が形成され、コイルケースＣＡに外嵌された弾性部材１は、円筒部２０の外周面２０ａと頂上面２０ｂと内周面２０ｃの３ヶ所に接触するよう構成されている（図２（ａ）（ｂ）参照）。

図２（ｂ）に示す通り、プラグホールＨＯの周囲に立設された円筒部２０は、その外周面２０ａがエンジンブロックの上面２１に連続する一方、その内周面２０ｃが、エンジンブロックの上面２１より降下位置で環状底面２２を形成してプラグホールＨＯに連続している。

コイルケースＣＡは、円筒部２０やプラグホールＨＯに対応して構成されており、ケース本体部３ｂの外径寸法は、プラグホールＨＯの内径寸法より、やや小径に設定されている。また、コイルケース基端部２の外周縁は、円筒部２０の頂上面２０ｂの外方に位置するよう構成されている。

弾性部材１は、円筒部２０の外周面２０ａに接触する外側シール部１０と、円筒部２０の内周面２０ｃに接触する内側シール部１１と、外側シール部１０と内側シール部１１とを接続する連結部１２とに大別される。そして、外側シール部１０と、内側シール部１１とで形成される空間に円筒部２０が収容され、この収容状態では、連結部１２が円筒部２０の頂上面２０ｂを受け止めるようになっている。

外側シール部１０は、断面視で外方に膨出する露出面１０ａと、コイルケースＣＡの軸方向に延びる内周面１０ｂとを有して構成されている。そして、内周面１０ｂの先端部には、内向きに隆起する第一隆起部１３を設け、この第一隆起部１３が、円筒部２０の外周面２０ａを押圧することで液浸入に対する第一封水ラインを形成している。

内側シール部１１は、コイルケースＣＡのシール装着部３ａに当接される嵌合面１１ａと、円筒部２０の内周面２０ｃに当接される凸部を有する起伏面１１ｂと、環状底面２２に当接される径方向に延びる平坦面１１ｃとを有して構成されている。

嵌合面１１ａは、詳細には、ほぼ直線的に上昇する傾斜面１４と、傾斜面１４から急降下して連結部１２に至る段差面１５とを有して構成されている。図示の通り、傾斜面１４の勾配は、コイルケースＣＡのテーパ部４の勾配より大であるが、膨出部５の上昇勾配より十分に小さく設定されている。

また、傾斜面１４の最上部における自然状態での内径寸法は、コイルケースＣＡの膨出部５の最上部が形成する外径寸法Φより、やや小さく設定されている。そのため、弾性部材１は、適度な加圧状態でコイルケースＣＡのシール装着部３ａに外嵌されることになる。但し、弾性部材１の傾斜面１４と、コイルケースＣＡのテーパ部４及び膨出部５の勾配の差から、傾斜面１４とシール装着部３ａの間には、弾性部材１の装着状態において、適度な隙間ＳＰが形成される。この隙間ＳＰは、点火コイルをプラグホールＨＯの挿入する際における、弾性部材１の変形代（しろ）として機能する。

起伏面１１ｂは、先端側の第三隆起部１６と、ほぼ中央に位置する第二隆起部１７と、第一と第二の平坦部１８，１９とを有して構成されている。ここで、平坦部１８，１９は、弾性部材１の装着状態では、コイルケースＣＡの軸方向に延びる平坦面を形成している。また、第三隆起部１６と第二隆起部１７の頂上面は、円筒部２０の内周面２０ｃより径方向外側に位置している。なお、コイルケースＣＡの軸方向に見ると、先端側に位置する第三隆起部１６と、奥側に位置する第二隆起部１７の間に、外側シール部１０の第一隆起部１３が位置し、第二隆起部１７と第三隆起部１６は、プラグホールＨＯへの浸水を阻止する第二封水ラインと第三封水ラインを形成している。

図２（ａ）に示す通り、弾性部材１を装着した状態では、コイルケースＣＡの膨出部５と降下面６との境界部、つまり、内側シール部１１の段差面１５の位置が、第二平坦部１９の軸方向における略中央に位置するよう構成されている。また、コイルケースの膨出部５が描く上昇カーブは、弾性部材１の第二隆起部１７と第二平坦部１９の境界点付近で終息している。

第三隆起部１６は、先端側から基端側に向けて、嵌合面１１ａの傾斜面１４より急勾配で上昇した後、段差面１５と同程度の急勾配で降下して構成されている。そして、第三隆起部１６の頂上部と、第一隆起部１３の頂上部との水平距離Ｄ２は、円筒部２０の頂上面２０ｂの水平距離Ｄ１より適度に小さく設定されている。なお、第三隆起部１６の頂上面は、自然状態では、円筒部２０の内周面２０ｃより径方向外方に位置している。

第二隆起部１７は、第一平坦部１８に連続する前方上昇面１７ａと、第二平坦部１９に連続する後方上昇面１７ｂと、２つの上昇面１７ａ，１７ｂを接続する略円弧状の頂上面１７ｃとを有して構成されている。２つの上昇面１７ａ，１７ｂの立上り形状は、断面視で、径方向内方に凸となる円弧状となっている（図２（ｃ）参照）。

ここで、前方上昇面１７ａと後方上昇面１７ｂの立上り曲線を、曲率半径Ｒ１，Ｒ２で特定すると、Ｒ１＞Ｒ２に設定されている。なお、曲率半径は、各上昇面１７ａ，１７ｂの立上り形状だけを特定する数値であり、頂上面１７ｃに近接する部分には適用されない。

第二隆起部１７の頂上面１７ｃは、自然状態では、第三隆起部１６の頂上面より径方向内方であって、円筒部２０の内周面２０ｃより径方向外方に位置している。そのため、点火コイルをプラグホールに挿入するためには、第三隆起部１６及び第二隆起部１７とも適切に変形させる必要がある。このことも含め、次に、弾性部材１をコイルケースＣＡに装着して完成した点火コイルを、プラグホールＨＯに挿入する場合を説明する。

前記した通り、第一隆起部１３の頂上面は、円筒部２０の外周面２０ａの内側に位置し、第三隆起部１６と第二隆起部１７の頂上面は、円筒部２０の内周面２０ｃの外側に位置している。また、先端側から基端側に向けて、第三隆起部１６、第一隆起部１３、及び第二隆起部１７の順番に位置している。

そのため、点火コイルのプラグホールＨＯへの挿入時には、先ず、第三隆起部１６が円筒部２０に当接して、径方向内側に変形される。第三隆起部１６の内側には、隙間ＳＰが形成されているので、第三隆起部１６は、適度に弾性変形しつつ内方に後退して、円筒部２０を通過させる。

その後、円筒部２０の外周面２０ａに押圧されて第一隆起部１３が外方に変形した後、円筒部２０は、第二隆起部１７を弾性変形させつつ進行し、最終的に、その頂上面２０ｂが連結部１２に受け止められて点火コイルの挿入作業が完了する。ここで、本実施例では、前方上昇面１７ａの曲率半径Ｒ１が、後方上昇面１７ｂの曲率半径Ｒ２より適度に大きく設定されているため、点火コイルを挿入した後、抜け出ない安定した装着状態を維持することができる。なお、この点については、シミュレーション実験によって確認している。

曲率半径の比率Ｒ１／Ｒ２は、弾性材料の弾性率や、第二隆起部の高さや体積などに応じて決定されるが、通常は、５倍以上に設定される。一般には、曲率半径の比率Ｒ１／Ｒ２を上げるほど保持性能が上がるが、この比率Ｒ１／Ｒ２が増加するほど第二隆起部１７が大型化するので、この点も含めて考慮して最適な値が採用される。

なお、曲率半径の比率Ｒ１／Ｒ２を増加させると、最終的には、Ｒ１≒∞、Ｒ２≒０となり、図２（ｅ）に示すような直線的な形状となる。この場合には、第一平坦部１８と前方上昇面１７ａとで形成される傾斜角αと、第二平坦部１９と後方上昇面１７ｂとで形成される傾斜角βとが問題になり、α＞βに設定される。なお、傾斜角で評価する場合には、必ずしもＲ２≒０とする必要はなく、Ｒ１＝Ｒ２≒∞として、前方上昇面１７ａと後方上昇面１７ｂとを、共に平面的に形成することで、断面略台形状の第二隆起部１７を構成しても良い。但し、この場合も、各上昇面の傾斜角は、α＞βの関係に設定される必要がある。

以上、本発明の実施例について具体的に説明したが、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。特に、本発明は、ペンシルタイプの点火コイルの限定されるものではないのは勿論である。また、プラグホールＨＯの上部には、必ずしも、円筒部２０を設ける必要がない。

図３は、円筒部２０の存在しないプラグホールＨＯを例示しており、この場合には外側シール部１０の存在しない弾性部材１を使用することになる。この場合、内側シール部１１と連結部１２の構成は、図２の場合と略同一である。この構成では、封水ラインとしては二重構造となるが、２つの隆起部が有効に機能して確実な封止性能を発揮する。また、連結部１２の下面がエンジンブロックの上面に押圧されることで、この箇所も封止作用を発揮する。

実施例に係る点火コイルのコイルケースを説明する図面である。 コイルケースの要部と、弾性部材と、プラグホールとの関係を説明する図面である。 別の実施例を説明する図面である。

符号の説明

１ 弾性部材
２ 基端部
３ 突出部
３ａ 装着部
３ｂ 本体部
４ テーパ部
５ 膨出部
１１ａ 嵌合面
１１ｂ 起伏面
１７ 隆起部
１７ａ 前方上昇面
１７ｂ 後方上昇面
ＨＯ プラグホール
ＣＡ コイルケース

Claims (8)

1. 内燃機関のプラグホール（ＨＯ）から露出するコイルケースの基端部（２）と、前記基端部に連設されてプラグホールＨＯに挿入されるコイルケースの突出部（３）とを有し、前記突出部に外嵌される弾性部材（１）によって、前記プラグホールの内外を封止し、コイルケース（ＣＡ）に収容された一次コイル及び二次コイルで生成した高電圧を前記プラグホールの点火プラグに供給する点火コイルであって、
   前記突出部は、円筒状に延びる本体部（３ｂ）と、前記本体部の基端側に位置して前記弾性部材を保持する装着部（３ａ）とを有し、
   前記装着部は、前記本体部から基端側に向けて外径が直線的に拡径されるテーパ部（４）と、前記テーパ部の最大径から開始して断面円弧状に拡径される膨出部（５）とを有し、
   前記弾性部材は、前記テーパ部と対面すると共に、基端側に向けて内径がほぼ直線的に拡径される嵌合面（１１ａ）と、前記嵌合面の径方向外方に位置して、前記プラグホールの内面に当接される複数の隆起部を形成する起伏面（１１ｂ）とを有し、
   前記複数の隆起部のうち、前記膨出部の径方向外側に位置する隆起部（１７）は、先端側から基端側に向けて、ほぼ曲率半径Ｒ１で径方向外向きに立上る前方上昇面（１７ａ）と、基端側から先端側に向けて、ほぼ曲率半径Ｒ２で径方向外向きに立上る後方上昇面（１７ｂ）とを有して構成され、
   前記２つの曲率半径Ｒ１，Ｒ２が、Ｒ１＞Ｒ２に設定されていることを特徴とする内燃機関用の点火コイル。
2. 前記突出部の軸芯に対する、前記嵌合面の基端方向の傾斜角度が、前記テーパ部の傾斜角度より大きく設定されることで、前記弾性部材の装着状態では、前記嵌合面と前記テーパ部との間に隙間（ＳＰ）が形成されている請求項１に記載の点火コイル。
3. 前記隙間の径方向外側に位置する隆起部（１６）の頂上面は、プラグホールに挿入されるまでは、他の隆起部の頂上面より径方向外側に位置するよう構成された請求項２に記載の点火コイル。
4. 前記弾性部材は、プラグホールの周囲に円環状に立設された円筒部（２０）の外周面（２０ａ）に接触する外側シール部（１０）と、前記円筒部の内周面（２０ｃ）に接触する内側シール部（１１）と、を有して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. 前記嵌合面と起伏面とは、前記内側シール部に形成されている請求項４に記載の点火コイル。
6. 前記プラグホールの上端部には、点火プラグが配置される底部とは別に、環状底部（２２）が円環状に形成され、
   前記嵌合面と前記起伏面とを接続する平坦面（１１ｃ）が、前記環状底面に当接されて最奥の封止面を形成している請求項１〜５の何れかに記載の点火コイル。
7. 内燃機関のプラグホール（ＨＯ）から露出するコイルケースの基端部（２）と、前記基端部に連設されてプラグホールＨＯに挿入されるコイルケースの突出部（３）とを有し、前記突出部に外嵌される弾性部材（１）によって、前記プラグホールの内外を封止し、コイルケース（ＣＡ）に収容された一次コイル及び二次コイルで生成した高電圧を前記プラグホールの点火プラグに供給する点火コイルであって、
   前記突出部は、円筒状に延びる本体部（３ｂ）と、前記本体部の基端側に位置して前記弾性部材を保持する装着部（３ａ）とを有し、
   前記装着部は、前記本体部から基端側に向けて外径が直線的に拡径されるテーパ部（４）と、前記テーパ部の最大径から開始して断面円弧状に拡径される膨出部（５）とを有し、
   前記弾性部材は、前記テーパ部と対面すると共に、基端側に向けて内径がほぼ直線的に拡径される嵌合面（１１ａ）と、前記嵌合面の径方向外方に位置して、前記プラグホールの内面に当接される複数の隆起部を形成する起伏面（１１ｂ）とを有し、
   前記複数の隆起部のうち、前記膨出部の径方向外側に位置する隆起部（１７）は、先端側から基端側に向けて、傾斜角αでほぼ直線的に立上る前方上昇面（１７ａ）と、基端側から先端側に向けて、傾斜角βでほぼ直線的に径方向外向きに立上る後方上昇面（１７ｂ）とを有して構成され、
   前記２つの傾斜角α，βが、α＞βに設定されていることを特徴とする内燃機関用の点火コイル。
8. 請求項１〜７の何れかの点火コイルに装着される弾性シール部材。

Images