JP2012500478A - 間隔をおいた二次セクタ巻線を有する点火コイル - Google Patents

Abstract

内燃機関のスパークプラグと電気的に通じるために構成された点火コイルは、一次スプールと二次スプールとを有する。一次スプールは、孔と、低電圧巻線がその上に支持された外面とを有する。二次スプールは、磁気コアをその内部で受ける空洞と、実質的に円筒形の外面とを有する。二次スプールは、一次スプールの孔に少なくとも部分的に受けられる。二次スプールの外面上に、高電圧巻線が支持される。高電圧巻線は、二次スプールの長さに沿って互いに間隔をおいた離散的な巻線セクタを有する。

Description

関連出願との相互参照
本願は、２００８年８月１５日に出願された米国仮出願連続番号第６１／０８９，０７０号の利益を主張する。当該仮出願はその全体がここに引用により援用される。

発明の背景
１．技術分野
この発明は一般に内燃機関用の点火システムに関し、より特定的には点火システム用の点火コイルに関する。

２．関連技術
点火コイルは一般に、中央の磁気コアを収容する外部シェルを有しており、磁気コアとシェルとの間には、二次または高電圧巻線と一次または低電圧巻線とが配置されている。典型的には、二次高電圧巻線は、磁気コアが二次スプールに受けられた状態で、連続的な円筒経路にわたって二次スプールの外面上に巻かれ、一次低電圧巻線は一次スプールの外面上に巻かれ、二次スプールは一次スプール内に同心円状に受けられている。残念ながら、これらの電気巻線における寄生容量は、避けられず、望ましくない。寄生容量は、単に個々の巻線同士が互いに近いために、巻線間に存在する。個々の巻線、特に高電圧二次巻線については、それらが一次低電圧巻線に対して数が多いことを考えると、それらが互いに密集して当接する関係にあるために、並列キャパシタとして作用することが多い。その結果、コイルの両端にかかる電圧が変化すると、これらの真性キャパシタを充電するために追加の電流が必要となる。したがって、所与の電流に対する点火コイルの効率、ひいては性能が下がる。

内燃機関のスパークプラグと電気的に通じるために構成された点火コイルは、孔と外面とを有する一次スプールと、一次スプールの外面上に支持された低電圧巻線とを有する。空洞と長手方向軸に沿って延びる実質的に円筒形の外面とを有する二次スプールが、一次スプールの孔に少なくとも部分的に受けられる。二次スプールの空洞に、磁気コアが受けられる。二次スプールの円筒形の外面上に、高電圧巻線が支持される。高電圧巻線は、長手方向軸に沿って互いに間隔をおいた離散的な巻線セクタを有する。

発明の別の局面によれば、離散的な巻線セクタのうちの少なくともいくつかは、形状が台形である。

発明の別の局面によれば、離散的な巻線セクタのうちの少なくともいくつかは、点火コイルの長手方向軸に沿って延びる長さが、互いに異なる。

この発明の別の局面によれば、離散的な巻線セクタのうちの少なくともいくつかは、外径が互いに異なる。

この発明のさらに別の局面によれば、離散的な巻線セクタは数が異なり得る。
この発明のさらに別の局面によれば、点火コイルの中央領域での誘導が最大となる。

この発明に従って構成された点火コイルのこれらのならびに他の局面、特徴、および利点は、以下の現在好ましい実施例および最良の形態の詳細な説明、添付された請求項、ならびに添付図面と関連して検討すると、より容易に理解されるであろう。

この発明の現在好ましい一実施例に従って構成された点火コイルの長手方向軸に沿った断面図である。 この発明の現在好ましい別の実施例に従って構成された点火コイルの長手方向軸に沿った概略部分断面図である。 この発明の現在好ましい別の実施例に従って構成された点火コイルの長手方向軸に沿った概略部分断面図である。

現在好ましい実施例の詳細な説明
図面をより詳細に参照すると、図１は、この発明の一局面に従って構成された点火コイルの二次コイル部１０を示す。二次コイル部１０は、透磁率が高い材料で作られた金属積層体を含む、直線軸に沿って延びる磁気コア１２を有している。積層された磁気コア１２は、プラスチック材料で作られた二次スプール１６の円筒形の空洞１４内に収容され、その上に高電圧巻線１８が巻かれている。二次スプール１６は次に、プラスチック材料で作られた一次スプール（図１には図示せず）内に挿入され、その上に低電圧巻線（同様に図示せず）が巻かれている。二次コイル部１０は、公知であるように、一次スプールおよび低電圧巻線と共に、外側管状筐体（図示せず）に挿入される。さまざまな構成要素の組立後、筐体にはたとえばエポキシタイプの誘電性樹脂が充填可能であり、それは点火コイルのさまざまな構成要素間に絶縁体を形成する。高電圧巻線１８は二次スプール１６上に巻かれて、点火コイルの長手方向軸２２に沿って互いに間隔をおいた個々の巻線セクタ２０を形成する。そのため、セクタ２０が互いに間隔をおいているので、寄生容量は最小限に抑えられ、このため、点火コイルの効率および性能が高まる。

二次スプール１６は、両端２６、２８間に延びる円筒形のまたは実質的に円筒形の外面２４を有して構成されている。所望すれば、二次スプール１６は、端２６、２８に隣接して、半径方向に外向きに延びるフランジまたは部材３０、３２を有するよう形成可能である。

高電圧巻線１８は、寄生容量の可能性を最小限に抑える構成で、二次スプール１６の外面２４上に巻かれている。個々のセクタ２０は、予め定められた巻数と二次スプール１６の全体的な長さおよび直径とによって提供される長さおよび直径を有している。そのため、個々のセクタ２０の長さおよび直径を、要望通り、互いに対して厳重に制御し、変えることができる。加えて、セクタ２０の数を、要望通り、用途によって変えることができる。たとえば、図１に示すように、二次コイル部１０は５つの個々の巻線セクタ２０、すなわち、中央セクタ３４と、中央セクタ３４の両端に隣接する２つの中間セクタ３６と、中間セクタ３６に隣接し、かつ二次スプール１６の両端２６、２８に隣接する２つの端部セクタ３８とを有している。中央セクタ３４および中間セクタ３６は一般に、形状が台形であり、中央セクタ３４は、中間セクタ３６および端部セクタ３８に対して大きい長さを有している。中央セクタ３４がすべてのセクタのうちで最大の長さを有しているため、長さが最大の中央セクタ３４を、誘導の最大値を有する磁気コア１２の一部の上方に配置することによって、中央領域での誘導が最大となる。端部セクタ３８は一般に、形状が三角形であり、好ましくはすべてのセクタのうちで最も短い。セクタのうちのいくつかは異なるサイズを有するものの、セクタ２０の各々は同じまたは実質的に同じ外径を有して形成されており、それは巻付工程中に制御される。

図２には、別の二次コイル部１１０の概略図が示されており、ここで、上述と同様の構成を識別するために、１００だけずらした同じ参照番号が使用されている。二次コイル部１１０は、磁気コア１１２と、高電圧巻線１１８をその上に有する二次スプール１１６と、低電圧巻線４２をその上に有する一次コイル４０とを有している。高電圧巻線１１８は、アセンブリの長手方向軸１２２に沿って軸方向に互いに間隔をおいた３つの個々のセクタ１２０を形成するよう巻かれている。そのようなものとして、中央セクタ１３４の両端に、２つの隣接する端部セクタ１３８が配置されている。セクタ１３４、１３８の各々は同じまたは実質的に同じ長さを有しているとして表わされているが、各々は異なる外径を有している。つまり、一方の端部セクタ１３８は最小の外径を有し、他方の端部セクタ１３８は最大の外径を有し、中央セクタ１３４は中間の外径を有している。したがって、セクタの直径は、二次コイルの一方端から二次コイルの他方端へと漸進的に増加している。そのため、各セクタ１３４、１３８は異なる巻数を有している。つまり、直径が最大のセクタは最大の巻数を有し、直径が最小のセクタは最小の巻数を有している。

図３には、別の二次コイル部２１０の概略図が示されており、ここで、上述と同様の構成を識別するために、２００だけずらした同じ参照番号が使用されている。二次コイル部２１０は、磁気コア２１２と、高電圧巻線２１８をその上に有する二次スプール２１６と、低電圧巻線２４２をその上に有する一次コイル２４０とを有している。高電圧巻線２１８は、アセンブリの長手方向軸２２２に沿って軸方向に互いに間隔をおいた４つの個々のセクタ２２０を形成するよう巻かれている。４つのセクタ２２０のうちの３つが同じまたは実質的に同じ長さ、台形形状、および直径を有しているとして表わされており、端部セクタ２３８は減少した直径を有している。

したがって、この発明に従って構成された二次コイル部がさまざまな構成を有することが可能であり、個々のセクタの、所与の領域にわたる誘導の量を最大化する長さと、形状および直径とが異なり得ること、および、別個のセクタの数が、内燃機関の意図された用途にとって望まれるように、二次コイル部によって異なり得ることが、理解されるべきである。したがって、寄生容量の量は制限可能であり、所望のインダクタンスの量が最大化され得る。

明らかに、上述の教示に鑑みて、この発明の多くの修正および変形が可能である。したがって、添付された請求項の範囲において、この発明が具体的な記載以外の態様で実践されてもよいことが理解されるべきである。

Claims (12)

1. 内燃機関のスパークプラグと電気的に通じるために構成された点火コイルであって、
   孔と外面とを有する一次スプールと、
   前記一次スプールの前記外面上に支持された低電圧巻線と、
   空洞と長手方向軸に沿って延びる実質的に円筒形の外面とを有する二次スプールとを含み、前記二次スプールは、前記一次スプールの前記孔に少なくとも部分的に受けられ、前記点火コイルはさらに、
   前記二次スプールの前記空洞に受けられた磁気コアと、
   前記二次スプールの前記実質的に円筒形の外面上に支持された高電圧巻線とを含み、前記高電圧巻線は、前記長手方向軸に沿って互いに間隔をおいた離散的なセクタを有する、点火コイル。
2. 離散的なセクタのうちの少なくともいくつかは、形状が台形である、請求項１に記載の点火コイル。
3. 前記離散的なセクタのうちの少なくとも１つは、軸方向長さおよび直径のうちの少なくとも１つが、離散的なセクタのうちの他のセクタとは異なっている、請求項１に記載の点火コイル。
4. 前記離散的なセクタのうちの少なくとも１つは、軸方向長さが、離散的なセクタのうちの他のセクタとは異なっている、請求項３に記載の点火コイル。
5. 前記離散的なセクタは、前記二次スプールの両端に隣接する端部セクタと、前記端部セクタ間に位置する中央セクタとを有して構成されており、前記中央セクタは前記端部セクタよりも大きい軸方向長さを有している、請求項４に記載の点火コイル。
6. 前記中央セクタは、前記セクタのうちで最大の軸方向長さを有している、請求項５に記載の点火コイル。
7. 前記中央セクタと前記端部セクタとの間に位置付けられた中間セクタをさらに含む、請求項５に記載の点火コイル。
8. 前記中間セクタは、前記端部セクタよりも大きく、前記中央セクタよりも小さい軸方向長さを有している、請求項７に記載の点火コイル。
9. 前記中間セクタおよび前記中央セクタは、形状が台形である、請求項８に記載の点火コイル。
10. 前記離散的なセクタのうちの前記少なくとも１つは、高さが、離散的なセクタのうちの他のセクタとは異なっている、請求項３に記載の点火コイル。
11. 前記セクタのうちの各々は、異なる高さを有している、請求項１０に記載の点火コイル。
12. 前記セクタの高さは、前記二次スプールの一方端から前記二次スプールの他方端へと漸進的に増加している、請求項１１に記載の点火コイル。

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