JP2014096473A - 内燃機関用点火コイル - Google Patents

Abstract

【課題】ケース内の樹脂クラックを防止あるいはクラックによる点火コイルへの影響を軽減する内燃機関用点火コイルを提供する。
【解決手段】点火コイルを形成する２次コイル２０付近の高電圧発生部周辺と、コアあるいは各端子等の他の点火コイルケース収容部品とをそれぞれ個別の樹脂を使用してモールドする。この場合２次コイル２０部分はあらかじめモールド樹脂を充填硬化し、１次コイルとコアとともに組み立てた後にケース内に収容した後にケース内にモールド樹脂を充填する。
【選択図】図２

Description

本発明は、内燃機関用の点火コイルに関し、特にケース内の樹脂クラックを防止あるいはクラックによる点火コイルへの影響を軽減する内燃機関用点火コイルに関する。

従来より内燃機関用の点火コイルは１次コイルと２次コイルおよびコアを基本構成とし、これらを組み合わせてケース内に収容し、当該ケース内にモールド樹脂を充填し硬化させることで電気的絶縁と共に、外部からの異物、液滴等の混入を防止し、さらに点火コイルとしての強度を保持している。（例：特開２０１２−１７４８２８号公報）

具体的には図６に示す通りで、１次コイル10の外周に同軸的に２次コイル20を配置し、当該それぞれのコイルの中心軸を貫通するごとく珪素鋼板等を成型し閉磁路を形成するコア50が配置され、当該１次コイルと２次コイル20およびコア50を組み立てた後にこれらをケース100に収容する。

前記ケース100の側面には、図示しないバッテリーや各種ECUに接続する1次側のコネクタ110と、当該点火コイルを内燃機関へ取り付ける取付穴130が設けられており、前記コネクタ110からケース内には複数の端子群120が伸びており、当該端子群120は前記1次コイル10および点火信号生成部（イグナイタ60）の各端子に溶接されている。また、ケース100の底面には図示しない点火プラグとの電気的接続部となる2次出力端子部が形成されている。

上記のとおり構成される点火コイルは、１次コイル10と２次コイル20およびコア50を組み立てた後にこれらをケース100に収容し、ケース100の開口部からモールド樹脂40を注入し、ケース100内を満たす如く充填されている。

特開２０１２−１７４８２８

上述した点火コイルにおいては次のような問題が生じている。すなわち、従来の点火コイルにおいては、ケース100内に各コイルとコアを一体化して配置後モールド樹脂を充填硬化している。また点火コイルは内燃機関に直接取り付けられているのに加え、自動車用においては冷熱温度差が激しいエンジンルームに配置されている。このため各コイルとコア間の冷熱時の膨張係数、さらに各コイルの各部品やコア間において冷熱時に発生する膨張収縮率が異なるために、冷熱時のモールド樹脂においてクラックが生じやすくなる。そして当該クラックは相対的に数十キロボルトの高電圧を生成する2次コイル20周辺において発生しやすいものとなっている。

上記クラックが発生すると、特に2次コイル20において発生するクラックは点火コイル自体の絶縁性を損ねて点火コイルの破壊を引き起こす。当該クラックはコア50の平面部分が形成する角部あるいは各巻線の引き出し部、または巻線と端子接合部、端子先端部において顕著に見られ、クラックによる巻線の断線や電流のリーク、液滴等の侵入による絶縁破壊が問題となっている。

上記課題を解決するために、本発明では次のような構成とする。すなわち、請求項1においては、1次コイルと2次コイルとを同軸的に配置し、当該各コイルを貫通するごとく配置されたコアを有し、少なくとも当該1次コイルと2次コイルとをケース内に収容してなる点火コイルにおいて、前記2次コイルは少なくとも2次ボビンと2次巻線とからなり当該2次ボビンの外周に2次巻線を巻回しており、当該2次ボビンと2次巻線の外周には2次コイルケースが配置され、当該2次コイルケース内には2次巻線の全てが埋設される如く第1のモールド樹脂が充填硬化され、前記ケース内には前記第1のモールド樹脂とは異なる第2のモールド樹脂が充填硬化されていることを特徴とする内燃機関用点火コイルとする。

請求項２では、1次コイルと2次コイルとを同軸的に配置し、当該各コイルを貫通するごとく配置されたコアを有し、少なくとも当該1次コイルと2次コイルとをケース内に収容してなる点火コイルにおいて、前記2次コイルは少なくとも2次ボビンと2次巻線とからなり当該2次ボビンの外周に2次巻線を巻回しており、当該2次ボビンと2次巻線の外周には2次コイルケースが配置され、当該2次コイルケース内には2次コイルの全てが埋設される如く第1のモールド樹脂が充填硬化され、前記ケース内には前記第1のモールド樹脂とは異なる第2のモールド樹脂が充填硬化されていることを特徴とする内燃機関用点火コイルとする。

請求項３では、1次コイルと2次コイルとを同軸的に配置し、当該各コイルを貫通するごとく配置されたコアを有し、少なくとも当該1次コイルと2次コイルとをケース内に収容してなる点火コイルにおいて、前記2次コイルは少なくとも2次ボビンと2次巻線とからなり当該2次ボビンの外周に2次巻線を巻回しており、少なくとも当該2次巻線の外周全周には第1のモールド樹脂が塗布され、前記ケース内には前記第1のモールド樹脂とは異なる第2のモールド樹脂が充填硬化されていることを特徴とする内燃機関用点火コイルとする。

また、上記構成において、第１のモールド樹脂は第２のモールド樹脂より樹脂硬度が軟らかいモールド樹脂で構成してもよいし、あるいは第１のモールド樹脂は線膨張係数を3乃至4.5×10^-6/Kの範囲とし、第２のモールド樹脂は線膨張係数を3×10^-6/K未満とした内燃機関用点火コイルとしてもよい。

上記構成の通り高電圧を発生させる２次コイル周辺と、他の点火コイルを構成するケース内部品周辺のモールド樹脂を異なる樹脂材とすることで、相対的に樹脂クラックが発生しやすい２次コイル周辺の樹脂クラックを防止でき、点火コイルの耐久性が向上する。

本発明の第１の実施例とする内燃機関用点火コイルの側面断面図を示す 本発明の第１の実施例とする２次コイルの構成図を示す 本発明の第１の実施例とする１次コイル２次コイルコアの組立図を示す モールド樹脂の特性を示す 本発明の第２の実施例とする内燃機関用点火コイルの側面断面図を示す 従来の内燃機関用点火コイルの側面断面図を示す

本発明の構成は、内燃機関用点火コイルにおいて、高電圧発生部周辺と、コアあるいは各端子等の他の点火コイルケース100収容部品とをそれぞれ個別の樹脂を使用してモールドするものである。

本発明の実施例とする内燃機関用点火コイルの側面断面図を図1に、この２次コイル付近の構成図を図２に、当該２次コイルと１次コイルおよびコアを組み付けた組立図を図３に示す。図１乃至３において、点火コイルは１次コイル10と２次コイル20とコア50およびイグナイタ60を基本構成とし、これらを組み合わせてケース100内に収容し、当該ケース100内にモールド樹脂を充填し硬化させることで電気的絶縁と共に、外部からの異物、液滴等の混入を防止し、さらに点火コイルとしての強度を保持している。

具体的には１次ボビンの外周に捲かれる１次巻線からなる１次コイル10と、２次ボビン21の外周に捲かれる２次巻線22からなる２次コイル20と備え、当該２次コイル20は前記１次コイル10の外周に同軸的に配置されている。

また２次コイル20の外周には以下に説明する２次コイルケース30が備えられる。図２に示す通り、前記２次コイルケース30（図２（ｂ）図示）は前記２次ボビン21と同じ材質のPBT材を平板コの字状に成型し、軸方向端部30a-30aを２次ボビン21の鍔部21a-21a（図２（ａ）図示）に当接している。当該鍔部21a-21aと端部30a-30aとはそれぞれ凹凸形状をなし、図２（ｃ）に示すようには嵌合構造によって一体化されている。本実施例においては鍔部21a-21aと端部30a-30aとが左右方向と下方向の３辺で嵌合し、２次コイル20の組み立て後は図２（ｄ）に示すように上方向全面を開口した構造となっており、当該２次コイルケース30内には第1のモールド樹脂41が充填硬化されている。本実施例では当該第1のモールド樹脂41は少なくとも2次巻線22の外周全面を覆う如く充填されている。また前記２次コイル20には主として前記２次巻線22の線輪端部が接続される２次端子23が設けられている。

このようにして構成される２次コイル20は前記１次コイル10と組み合わされ、図３に示すようにそれぞれのコイルの中心軸を貫通するごとく珪素鋼板を閉磁路型に成型したコア50を配置し一体化されている。当該コア50は2種類以上の形状を有する薄板珪素鋼板を積層してロの字等の閉磁路を形成している。そして、前記１次コイル10と２次コイル20およびコア50を組み立てた後にこれらをケース100に収容する。より具体的には、前述の図２（ｄ）の通りに第1のモールド樹脂41を充填硬化した２次コイル20の内周に１次コイル10とコア50を配置し、2次コイルケース30の開口面をケース100の底面に向かう如く配置する。すなわち、点火コイル装着時の２次コイルケース30は図３（ｂ）の通り開口面を下方向に向けて配置されるものである。

このように構成される前記ケース100の側面には、図示しないバッテリーや各種ECUに接続する1次側のコネクタ110と、当該点火コイルを内燃機関へ取り付ける取付穴130が設けられており、前記コネクタ110からケース内には複数の端子群120が伸びており、当該端子群120は前記1次コイル10およびイグナイタ60の各端子に溶接されている。また、ケース100の底面と前記２次コイル20との間には配線用のフレーム70が介在し、当該フレーム70が１次コイル10および２次コイル20、イグナイタ60、高圧出力端子24への電気的な配線接続をなしている。なお当該高圧出力端子24は図示しない点火プラグとの電気的接続部として形成されている。

また、前記ケース100内には前記各コイルとコア50とイグナイタ60とフレーム70および端子群120等を覆う如く第2のモールド樹脂42を充填硬化している。このようにして形成される点火コイルは取付穴130を介して図示しないボルトにより内燃機関へ取り付けられ、より具体的には各コイルとコア等をプラグホール外の内燃機関表面部に配置し、プラグホール内の点火プラグへは高圧出力端子24から伸びた図示しない導電材で接続されることになる。

次に本実施例におけるモールド樹脂の最適条件を図４に示す。すなわち本実施例においては前記第１のモールド樹脂41は第２のモールド樹脂42より樹脂硬度が軟らかいモールド樹脂で構成している。さらに具体的に述べれば、前記第１のモールド樹脂41は線膨張係数が3乃至4.5×10^-6/Kの範囲が最適であり、前記第２のモールド樹脂42は線膨張係数が3×10^-6/K未満が最適である。

なお上記実施例においては、２次コイルケース30を平板コの字形状としているが、本発明では２次コイル20に起因するクラックを防止することが目的であるので、少なくとも2次巻線22の表面全周が第1のモールド樹脂41で覆われる構成であれば他のあらゆる形状においても同一の効果を奏するものである。

また第２の実施例とする内燃機関用点火コイルの側面断面図を図５に示す。図５の点火コイルは前記第１の実施例で記載した２次コイルケース30の開口面をケース100の下部方向から側面方向に転回したものであり、これにより閉磁路コア50の磁路はケース100に対して上下方向に形成される。他の要件については第1の実施例と同一もしくは相当分であるので説明は省略する。

また別の実施例として、前記２次コイルケース30を設けなくとも、たとえば２次コイル20に第1のモールド樹脂41に相当する樹脂材を塗布しケース100へ収容した後に第２のモールド樹脂42をケース100内に充填硬化させても同一の効果が得られるものである。

10 1次コイル
20 ２次コイル
21 ２次ボビン
21a 鍔部
22 ２次巻線
23 ２次端子
24 高圧出力端子
30 ２次コイルケース
30a 端部
40 モールド樹脂
41 第1のモールド樹脂
42 第2のモールド樹脂
50 コア
60 イグナイタ
70 フレーム
100 ケース
110 コネクタ
120 端子群
130 取付穴

Claims (5)

1次コイルと2次コイルとを同軸的に配置し、当該各コイルを貫通するごとく配置されたコアを有し、少なくとも当該1次コイルと2次コイルとをケース内に収容してなる点火コイルにおいて、前記2次コイルは少なくとも2次ボビンと2次巻線とからなり当該2次ボビンの外周に2次巻線を巻回しており、当該2次ボビンと2次巻線の外周には2次コイルケースが配置され、当該2次コイルケース内には2次巻線の全てが埋設される如く第1のモールド樹脂が充填硬化され、前記ケース内には前記第1のモールド樹脂とは異なる第2のモールド樹脂が充填硬化されていることを特徴とする内燃機関用点火コイル。

1次コイルと2次コイルとを同軸的に配置し、当該各コイルを貫通するごとく配置されたコアを有し、少なくとも当該1次コイルと2次コイルとをケース内に収容してなる点火コイルにおいて、前記2次コイルは少なくとも2次ボビンと2次巻線とからなり当該2次ボビンの外周に2次巻線を巻回しており、当該2次ボビンと2次巻線の外周には2次コイルケースが配置され、当該2次コイルケース内には2次コイルの全てが埋設される如く第1のモールド樹脂が充填硬化され、前記ケース内には前記第1のモールド樹脂とは異なる第2のモールド樹脂が充填硬化されていることを特徴とする内燃機関用点火コイル。

1次コイルと2次コイルとを同軸的に配置し、当該各コイルを貫通するごとく配置されたコアを有し、少なくとも当該1次コイルと2次コイルとをケース内に収容してなる点火コイルにおいて、前記2次コイルは少なくとも2次ボビンと2次巻線とからなり当該2次ボビンの外周に2次巻線を巻回しており、少なくとも当該2次巻線の外周全周には第1のモールド樹脂が塗布され、前記ケース内には前記第1のモールド樹脂とは異なる第2のモールド樹脂が充填硬化されていることを特徴とする内燃機関用点火コイル。

第１のモールド樹脂は第２のモールド樹脂より樹脂硬度が軟らかいモールド樹脂で構成したことを特徴とする請求項１乃至３に内燃機関用点火コイル。

第１のモールド樹脂は線膨張係数を3乃至4.5×10^-6/Kの範囲とし、第２のモールド樹脂は線膨張係数を3×10^-6/K未満としたことを特徴とする請求項１乃至３に記載の内燃機関用点火コイル。