JP2014165448A - 内燃機関用の点火コイル - Google Patents

Abstract

【課題】充填樹脂のケース内への充填性を高め、生産効率を向上させることができると共に、信頼性に優れた内燃機関用の点火コイルを提供する。
【解決手段】点火コイル１は、一次コイル２１及び二次コイル２２と、中心コア２３と、外周コア４と、一次コイル２１及び二次コイル２２と中心コア２３と外周コア４とを収容するケース３と、ケース３内に充填された充填樹脂２９とを備えている。ケース３は、中心コア２３の軸方向Ｘの一方側に充填樹脂２９を充填するための開口部３１を有すると共に軸方向Ｘの他方側を閉塞してなる有底筒状を呈している。外周コア４は、中心コア２３を間に挟んで軸方向Ｘの両側において対向配置された一対の対向部４１と、一対の対向部４１を連結する一対の連結部とを有する。一対の対向部４１のうち、ケース３の開口部３１側にある開口側対向部４１ａには、軸方向Ｘに直交する方向に凹んでなる凹部５１が設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関に用いる点火コイルに関する。

エンジン等の内燃機関に用いる点火コイルとしては、例えば、内外周に重ねて同心状に配置された一次コイル及び二次コイル、該一次コイル及び二次コイルの軸心位置に配置された中心コア、一次コイル及び二次コイルの外側を取り囲むように配置された外周コア等を備えている。これらの構成部品は、ケース内に収容されている。該ケース内に形成された隙間には、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂からなる充填樹脂が充填されている。

例えば、特許文献１には、中心コアの軸方向の一方側を開口する共に他方側を閉塞する有底筒状のケースを備えた点火コイルが開示されている。このような点火コイルを製造するに当たっては、ケース内に、一次コイル、二次コイル、中心コア、外周コア等の構成部品を配置した後、充填樹脂をケースの開口部からケース内に流し込んで充填し、硬化させる。

特開２０１１−１８７５３２号公報

しかしながら、上記特許文献１の点火コイルでは、次のような問題がある。
すなわち、ケースの開口部付近には、外周コアの一部が中心コアの軸方向の一方側を覆うように、またケースの開口部側に蓋をするような状態で配設されており、ケースの開口断面積に対して外周コアが占める面積の割合が大きい部分が存在する。そのため、ケースの開口部からケース内に充填される充填樹脂の流れが外周コアによって妨げられ、充填作業に時間を要する。これにより、充填樹脂のケース内への充填性（注型性）が低下するおそれがある。

また、一次コイル及び二次コイルの巻線同士の絶縁性を確保するには、巻線内の隙間に絶縁性の充填樹脂を含浸させる必要がある。そのため、負圧状態でケース内に充填樹脂を充填する。ところが、巻線内等のケース内において充填樹脂に置換された空気は、ケースの開口部付近に配設された外周コアの一部によって、ケースの開口部からケース外に抜けにくくなり、ケース内（特に、外周コアの内側）に留まりやすくなる。これにより、充填樹脂の内部にボイド（気泡）が形成され、このボイドを起点としてクラックが発生し、絶縁不良の原因となるおそれがある。

本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、充填樹脂のケース内への充填性を高め、生産効率を向上させることができると共に、信頼性に優れた内燃機関用の点火コイルを提供しようとするものである。

本発明の一態様は、内外周に重ねて同心状に配置された一次コイル及び二次コイルと、
該一次コイル及び二次コイルの軸心位置に配置された中心コアと、
上記一次コイル及び二次コイルの外側を取り囲むように配置された外周コアと、
上記一次コイル及び二次コイルと上記中心コアと上記外周コアとを収容するケースと、
該ケース内に充填された熱硬化性樹脂からなる充填樹脂とを備え、
上記ケースは、上記中心コアの軸方向の一方側に上記充填樹脂を充填するための開口部を有すると共に上記軸方向の他方側を閉塞してなる有底筒状を呈しており、
上記外周コアは、上記中心コアを間に挟んで上記軸方向の両側において対向配置された一対の対向部と、該一対の対向部を連結する一対の連結部とを有し、
上記外周コアの上記一対の対向部のうち、上記ケースの上記開口部側にある開口側対向部には、上記軸方向に直交する方向に凹んでなる凹部及び上記軸方向に貫通してなる貫通部の少なくともいずれか一方が設けられていることを特徴とする内燃機関用の点火コイルにある（請求項１）。

上記点火コイルにおいて、ケースは、上記軸方向の一方側に開口部を有すると共に上記軸方向の他方側を閉塞してなる有底筒状を呈している。また、外周コアは、中心コアを間に挟んで上記軸方向の両側において対向配置された一対の対向部を有する。そして、一対の対向部のうち、ケースの開口部側にある開口側対向部には、凹部及び貫通部の少なくともいずれか一方が設けられている。

そのため、ケースの開口部から外周コア等の構成部品を配置したケース内に充填される充填樹脂は、ケースの開口部付近に配設された外周コアの開口側対向部の凹部や貫通部によって、つまり凹部や貫通部を通過することによって、ケース内全体に流れ込みやすくなる。これにより、充填樹脂のケース内への充填性を高めることができる。また、充填作業の時間短縮等、生産効率を向上させることができる。

一方、一次コイル及び二次コイルの巻線内等、ケース内において充填樹脂に置換された空気は、ケースの開口部付近に配設された外周コアの開口側対向部の凹部や貫通部によって、つまり凹部や貫通部を通過することによって、ケースの開口部からケース外に抜けやすくなる。これにより、充填樹脂の内部にボイド（気泡）が形成されることを防止することができる。そして、ボイドを起点とするクラックの発生やそれに伴う絶縁不良を防止することができ、信頼性を高めることができる。

このように、充填樹脂のケース内への充填性を高め、生産効率を向上させることができると共に、信頼性に優れた内燃機関用の点火コイルを提供することができる。

実施例１における、点火コイルを示す断面説明図。 図１のII−II線矢視断面説明図。 実施例１における、外周コアをケースの開口部側から見た説明図。 実施例１における、外周コアを示す説明図。 実施例１における、点火コイルをエンジンのプラグホールに配置した状態を示す断面説明図。 実施例１における、外周コアの別例を示す説明図。 実施例１における、外周コアの別例を示す説明図。 実施例２における、点火コイルを示す断面説明図。 実施例２における、外周コアをケースの開口部側から見た説明図。 実施例２における、外周コアの別例を示す説明図。 実施例３における、点火コイルを示す断面説明図。 実施例３における、（ａ）外周コアをケースの開口部側から見た説明図、（ｂ）図１２（ａ）のＡ−Ａ線矢視断面説明図。 実施例３における、外周コアを示す説明図。

上記点火コイルにおいて、上記外周コアの上記開口側対向部には、上記凹部及び上記貫通部の少なくともいずれか一方が設けられている。すなわち、外周コアの開口側対向部には、凹部及び貫通部のいずれか一方のみが設けられていてもよいし、両方が設けられていてもよい。

また、上記凹部及び上記貫通部は、上記外周コアの上記開口側対向部において、磁気回路にできるだけ影響を与えない位置に設けることが好ましい。
また、上記凹部及び上記貫通部は、上記外周コアの上記開口側対向部において、他の部品が組み付けられる部分を避けるようにして設けることが好ましい。

また、上記凹部及び上記貫通部の形状は、上記点火コイルを高温環境下で使用した場合に上記外周コアと上記充填樹脂との間に生じる熱応力が大きくならないように、また応力集中が起こらないようにすることが好ましい。
また、上記凹部や上記貫通部を上記外周コアの上記一対の対向部の両方に設け、上記外周コアが組付方向性を持たない形状となるようにしてもよい。この場合には、ケース内への外周コアの配置・組み付けが容易となる。

また、上記外周コアの上記開口側対向部は、上記ケースの上記開口部側とは反対側の端面である反開口側端面に、上記ケースの上記開口部側に向かって外側に傾斜する傾斜面を有していてもよい（請求項２）。
すなわち、一次コイル及び二次コイルの巻線内等、ケース内において充填樹脂に置換された空気は、特に外周コアの開口側対向部における反開口側端面に留まりやすい。そこで、このような場所に傾斜面を設けることにより、ケース内において充填樹脂に置換された空気が傾斜面に沿ってケースの開口部からケース外に抜けやすくなる。これにより、充填樹脂の内部にボイド（気泡）が形成されることをより一層防止することができる。

また、上記外周コアは、磁性材料粉末を圧縮成形してなる圧粉コアであることが好ましい（請求項３）。
この場合には、外周コアとして形状自由度の高い圧粉コアを採用することにより、凹部や貫通部を有する複雑な形状の外周コアを容易に作製することができる。

（実施例１）
上記点火コイルにかかる実施例について、図を用いて説明する。
図１〜図４に示すように、本例の点火コイル１は、内外周に重ねて同心状に配置された一次コイル２１及び二次コイル２２と、一次コイル２１及び二次コイル２２の軸心位置に配置された中心コア２３と、一次コイル２１及び二次コイル２２の外側を取り囲むように配置された外周コア４と、一次コイル２１及び二次コイル２２と中心コア２３と外周コア４とを収容するケース３と、ケース３内に充填された熱硬化性樹脂からなる充填樹脂２９とを備えている。

同図に示すように、ケース３は、中心コア２３の軸方向Ｘの一方側に充填樹脂２９を充填するための開口部３１を有すると共に軸方向Ｘの他方側を閉塞してなる有底筒状を呈している。
外周コア４は、中心コア２３を間に挟んで軸方向Ｘの両側において対向配置された一対の対向部４１と、一対の対向部４１を連結する一対の連結部４２とを有する。外周コア４の一対の対向部４１のうち、ケース３の開口部３１側にある開口側対向部４１ａには、軸方向Ｘに直交する方向に凹んでなる凹部５１が設けられている
以下、これを詳説する。

図１に示すように、点火コイル１は、ケース３内に、一次コイル２１、二次コイル２２、中心コア２３、外周コア４等の構成部品を配置して構成されている。なお、図１は、ケース３内にこれらの構成部品が組み付けられた状態を側方から見た断面で示したものである。

同図に示すように、一次コイル２１及び二次コイル２２は、ケース３内において、同心状に内外周に重なって配置されている。一次コイル２１は、中心コア２３に一次巻線を巻回して略円筒状に形成されている。二次コイル２２は、一次コイル２１の外周側に配置された絶縁樹脂製の二次スプール２５に、一次巻線よりも細い二次巻線を一次巻線よりも多い巻回数で巻回して略円筒状に形成されている。一次巻線及び二次巻線の表面は、絶縁被膜によって被覆されている。

同図に示すように、中心コア２３は、一次コイル２１及び二次コイル２２の内周側であって、一次コイル２１及び二次コイル２２の軸心位置に配置されている。また、中心コア２３は、一次コイル２１を構成する一次巻線を巻回するために、略円柱形状に形成されている。また、中心コア２３は、磁性材料からなる多数の電磁鋼板を積層してなる積層コアにより構成されている。なお、中心コア２３は、磁性材料粉末を圧縮成形してなる圧粉コアにより構成することもできる。

図１、図４に示すように、外周コア４は、中心コア２３と共に磁気回路を構成するものであり、中心コア２３を間に挟んで軸方向Ｘの両側において対向配置された一対の対向部４１と、一対の対向部４１を連結する一対の連結部４２とを有する。一対の連結部４２は、中心コア２３の径方向（中心コア２３の軸方向Ｘに直交する方向）において対向配置されている。そして、外周コア４は、一対の対向部４１及び一対の連結部４２によって、一次コイル２１及び二次コイル２２の外側を覆うように筒状に形成されている。また、外周コア４は、磁性材料粉末を圧縮成形してなる圧粉コアにより構成されている。

図１に示すように、ケース３は、軸方向Ｘの一方側（以下、適宜、軸方向一方側Ｘ１という）を開口すると共に他方側（以下、適宜、軸方向他方側Ｘ２という）を閉塞する有底筒状を呈している。すなわち、ケース３は、中心コア２３の外周側及び中心コア２３の軸方向他方側Ｘ２を覆っている。ケース３の軸方向一方側Ｘ１には、充填樹脂２９をケース３内に充填するための開口部３１が設けられている。また、ケース３には、二次コイル２２の二次巻線の高電圧側端部に導通させた高電圧端子２２１を配置するためのタワー部３２が突出して形成されている。

図２、図３に示すように、外周コア４の一対の対向部４１のうち、ケース３の開口部３１側にある開口側対向部４１ａには、軸方向Ｘに直交する方向に凹んでなる凹部５１が１つ設けられている。凹部５１は、開口側対向部４１ａにおけるケース３のタワー部３２側の端面４１３を内側に凹ませて形成されている。なお、図２では、充填樹脂２９の図示を省略している。

図１、図２に示すように、ケース３内の開口部３１付近には、一次コイル２１への通電及びその遮断を行うためのスイッチング制御回路を備えたイグナイタ２６が配置されている。イグナイタ２６に隣接する位置には、イグナイタ２６の導電端子２６１をＥＣＵ（電子制御ユニット）等の外部機器と接続するためのコネクタ部２７が設けられている。コネクタ部２７は、ケース３の開口部３１から突出するように形成されている。コネクタ部２７の導電端子２７１は、イグナイタ２６の導電端子２６１に接合されている。

図１に示すように、一次コイル２１、二次コイル２２、中心コア２３、外周コア４等の構成部品が収容されたケース３内には、熱硬化性樹脂であるエポキシ樹脂からなる充填樹脂２９が充填されている。充填樹脂２９は、ケース３内において、これらの構成部品を絶縁状態で固定している。

図５に示すように、上記構成の点火コイル１は、内燃機関としてのエンジン（シリンダヘッド８１及びシリンダヘッドカバー８２）のプラグホール８３の外部に横置き状態（プラグホール８３の軸方向に対して中心コア２３の軸方向Ｘを直交させた状態）で配置されている。そして、点火コイル１は、ゴム製の筒状のプラグキャップ１１を介して、プラグホール８３内に配置されたスパークプラグ７に接続されている。

具体的に、プラグキャップ１１の一方側には、ケース３のタワー部３２が圧入されている。また、プラグキャップ１１の内部には、ケース３のタワー部３２内の高電圧端子２２１に導通するコイルスプリング１２が配置されている。また、プラグキャップ１１の他方側には、スパークプラグ７の碍子部７１がコイルスプリング１２に接触するように圧入されている。

次に、本例の点火コイル１の作用効果について説明する。
本例の点火コイル１において、ケース３は、軸方向Ｘの一方側（軸方向一方側Ｘ１）に開口部３１を有すると共に軸方向Ｘの他方側（軸方向他方側Ｘ２）を閉塞してなる有底筒状を呈している。また、外周コア４は、中心コア２３を間に挟んで軸方向Ｘの両側において対向配置された一対の対向部４１を有する。そして、一対の対向部４１のうち、ケース３の開口部３１側にある開口側対向部４１ａには、凹部５１が設けられている。

そのため、ケース３の開口部３１から外周コア４等の構成部品を配置したケース３内に充填される充填樹脂２９は、ケース３の開口部３１付近に配設された外周コア４の開口側対向部４１ａの凹部５１によって、つまり凹部５１を通過することによって、ケース３内全体に流れ込みやすくなる。これにより、充填樹脂２９のケース３内への充填性を高めることができる。また、充填作業の時間短縮等、生産効率を向上させることができる。

一方、一次コイル２１及び二次コイル２２の巻線内等、ケース３内において充填樹脂２９に置換された空気は、ケース３の開口部３１付近に配設された外周コア４の開口側対向部４１ａの凹部５１によって、つまり凹部５１を通過することによって、ケース３の開口部３１からケース３外に抜けやすくなる。これにより、充填樹脂２９の内部にボイド（気泡）が形成されることを防止することができる。そして、ボイドを起点とするクラックの発生やそれに伴う絶縁不良を防止することができ、信頼性を高めることができる。

また、本例において、外周コア４は、磁性材料粉末を圧縮成形してなる圧粉コアである。すなわち、外周コア４として形状自由度の高い圧粉コアを採用することにより、凹部５１を有する複雑な形状の外周コア４を容易に作製することができる。

このように、本例によれば、充填樹脂２９のケース３内への充填性を高め、生産効率を向上させることができると共に、信頼性に優れた内燃機関用の点火コイル１を提供することができる。

なお、本例では、図３に示すように、外周コア４の開口側対向部４１ａに凹部５１を１つ設けたが、例えば、図６に示すように、外周コア４の開口側対向部４１ａに凹部５１を複数設けてもよい。
また、本例では、図３に示すように、外周コア４の開口側対向部４１ａにおけるケース３のタワー部３２側の端面４１３に凹部５１を設けたが、例えば、図７に示すように、さらに外周コア４の開口側対向部４１ａにおけるケース３のタワー部３２とは反対側の端面４１４に凹部５１を設ける構成としてもよい。

また、本例では、図１〜図４に示すように、外周コア４の一対の対向部４１のうち、一方の対向部４１（開口側対向部４１ａ）に凹部５１を設けたが、例えば、一対の対向部４１の両方に凹部５１を設ける等して、外周コア４が組付方向性を持たない形状となるようにしてもよい。この場合には、ケース３内への外周コア４の配置・組み付けが容易となる。

（実施例２）
本例は、図８、図９に示すように、外周コア４の構成を変更した例である。
同図に示すように、外周コア４の開口側対向部４１ａには、軸方向Ｘに貫通してなる貫通部５２が２つ設けられている。２つの貫通部５２のうち、一方は、開口側対向部４１ａの端面４１３側に形成されており、他方は、開口側対向部４１ａの端面４１４側に形成されている。
その他の基本的な構成は、実施例１と同様である。また、実施例１と同様の構成については、同様の符号を付し、その説明を省略している。

本例の作用効果について説明する。
本例において、ケース３の開口部３１から外周コア４等の構成部品を配置したケース３内に充填される充填樹脂２９は、ケース３の開口部３１付近に配設された外周コア４の開口側対向部４１ａの貫通部５２によって、つまり貫通部５２を通過することによって、ケース３内全体に流れ込みやすくなる。これにより、充填樹脂２９のケース３内への充填性を高めることができる。また、充填作業の時間短縮等、生産効率を向上させることができる。

一方、充填樹脂２９に置換されたケース３内の空気は、ケース３の開口部３１付近に配設された外周コア４の開口側対向部４１ａの貫通部５２によって、つまり貫通部５２を通過することによって、ケース３の開口部３１からケース３外に抜けやすくなる。これにより、充填樹脂２９の内部にボイド（気泡）が形成されることを防止することができる。そして、ボイドを起点とするクラックの発生やそれに伴う絶縁不良を防止することができ、信頼性を高めることができる。
その他の基本的な作用効果は、実施例１と同様である。

なお、本例では、図９に示すように、外周コア４の開口側対向部４１ａに、実施例１の凹部５１に代えて貫通部５２を設けたが、例えば、図１０に示すように、外周コア４の開口側対向部４１ａに、凹部５１及び貫通部５２の両方を設ける構成とすることもできる。この場合には、充填樹脂２９のケース３内への充填性をより一層高めることができ、生産効率もさらに向上させることができる。

（実施例３）
本例は、図１１〜図１３に示すように、外周コア４の構成を変更した例である。
同図に示すように、外周コア４の開口側対向部４１ａは、ケース３の開口部３１側とは反対側の端面である反開口側端面４１２ａに、ケース３の開口部３１側に向かって外側に（開口側対向部４１ａの端面４１３側に）傾斜する傾斜面４９を有する。なお、図１２（ｂ）では、開口側対向部４１ａのみを図示している。
その他の基本的な構成は、実施例１と同様である。また、実施例１と同様の構成については、同様の符号を付し、その説明を省略している。

次に、本例の作用効果について説明する。
本例において、外周コア４の開口側対向部４１ａは、反開口側端面４１２ａに傾斜面４９を有する。すなわち、一次コイル２１及び二次コイル２２の巻線内等、ケース３内において充填樹脂２９に置換された空気は、特に外周コア４の開口側対向部４１ａにおける反開口側端面４１２ａに留まりやすい。そこで、このような場所に傾斜面４９を設けることにより、ケース３内において充填樹脂２９に置換された空気が傾斜面４９に沿ってケース３の開口部３１からケース３外に抜けやすくなる。これにより、充填樹脂２９の内部にボイド（気泡）が形成されることをより一層防止することができる。
その他の基本的な作用効果は、実施例１と同様である。

１ 点火コイル
２１ 一次コイル
２２ 二次コイル
２３ 中心コア
２９ 充填樹脂
３ ケース
３１ 開口部
４ 外周コア
４１ 対向部
４１ａ 開口側対向部
４２ 連結部
Ｘ 軸方向（中心コアの軸方向）

Claims (3)

1. 内外周に重ねて同心状に配置された一次コイル（２１）及び二次コイル（２２）と、
   該一次コイル（２１）及び二次コイル（２２）の軸心位置に配置された中心コア（２３）と、
   上記一次コイル（２１）及び二次コイル（２２）の外側を取り囲むように配置された外周コア（４）と、
   上記一次コイル（２１）及び二次コイル（２２）と上記中心コア（２３）と上記外周コア（４）とを収容するケース（３）と、
   該ケース（３）内に充填された熱硬化性樹脂からなる充填樹脂（２９）とを備え、
   上記ケース（３）は、上記中心コア（２３）の軸方向（Ｘ）の一方側に上記充填樹脂（２９）を充填するための開口部（３１）を有すると共に上記軸方向（Ｘ）の他方側を閉塞してなる有底筒状を呈しており、
   上記外周コア（４）は、上記中心コア（２３）を間に挟んで上記軸方向（Ｘ）の両側において対向配置された一対の対向部（４１）と、該一対の対向部（４１）を連結する一対の連結部（４２）とを有し、
   上記外周コア（４）の上記一対の対向部（４１）のうち、上記ケース（３）の上記開口部（３１）側にある開口側対向部（４１ａ）には、上記軸方向（Ｘ）に直交する方向に凹んでなる凹部（５１）及び上記軸方向（Ｘ）に貫通してなる貫通部（５２）の少なくともいずれか一方が設けられていることを特徴とする内燃機関用の点火コイル（１）。
2. 請求項１に記載の点火コイル（１）において、上記外周コア（４）の上記開口側対向部（４１ａ）は、上記ケース（３）の上記開口部（３１）側とは反対側の端面である反開口側端面（４１２ａ）に、上記ケース（３）の上記開口部（３１）側に向かって外側に傾斜する傾斜面（４９）を有することを特徴とする内燃機関用の点火コイル（１）。
3. 請求項１又は２に記載の点火コイル（１）において、上記外周コア（４）は、磁性材料粉末を圧縮成形してなる圧粉コアであることを特徴とする内燃機関用の点火コイル（１）。

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