JP2016086065A

JP2016086065A - 内燃機関用の点火コイル

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Publication number: JP2016086065A
Application number: JP2014217542A
Authority: JP
Inventors: 川井　一秀; Kazuhide Kawai; 川井　　一秀
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2014-10-24
Filing date: 2014-10-24
Publication date: 2016-05-19
Anticipated expiration: 2034-10-24
Also published as: JP6358043B2; US10718309B2; CN107077961B; US20170342954A1; CN107077961A; WO2016063951A1

Abstract

【課題】高圧接続端子と導通端子との接続信頼性の高い内燃機関用の点火コイルを提供する。【解決手段】内燃機関用の点火コイル１は、一次コイル１１及び二次コイル１２とケース２と高圧接続端子３と導通端子４とを有する。高圧接続端子３は、充填樹脂１０によって封止された状態でケース２内に収容されている。高圧接続端子３は、二次コイル１２と導通端子４との並び方向に対して傾斜した状態で配置されていると共に、弾性変形可能に構成されている。導通端子４は、高圧接続端子３の端子先端部３１を係止する係止部４１と、高圧接続端子３における、端子先端部３１よりも二次コイル１２との接続部３０に近い部位である端子中間部３２を支承する支承部４２とを備える。並び方向Ｚにおいて、端子先端部３１は、係止部４１に対して二次コイル１２と反対側から接触し、端子中間部３２は、支承部４２に対して二次コイル１２側から接触している。【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関用の点火コイルに関する。

内燃機関用の点火コイルとして、互いに磁気的に結合した一次コイル及び二次コイルと、二次コイルに接続された高圧接続端子と、高圧接続端子と接触して二次コイルに生じた高電圧を点火プラグへ伝える導通端子とを有するものがある。一次コイル及び二次コイルと高圧接続端子とは、充填樹脂によって封止された状態でケース内に収容されている。かかる点火コイルにおいて、点火コイルから点火プラグへの電気的導通を図るために、高圧接続端子と導通端子との確実な接触が要求される。

そこで、上記点火コイルを製造する際には、ケース内に充填樹脂を入れる前の状態において、高圧接続端子と導通端子とを接触させ、さらに、高圧接続端子が導通端子側に付勢された状態となるようにする。その後、ケースの開口部から充填樹脂を流し込んで充填し、硬化させる。これにより、高圧接続端子が導通端子に接触した状態で固定された点火コイルを得ることができる。

そして、特許文献１には、高圧接続端子と導通端子との接触をより確実にするため、高圧接続端子における２点を、導通端子の基端面に接触させるものが開示されている。

特開２０１２−１７４８２９号公報

しかしながら、近年、点火コイルに対する高出力化の要請に伴い、点火コイルの発熱量が大きくなり、点火コイルの温度変化が大きくなる傾向にある。また、近年、点火コイルに小型化が求められているが、これによっても、点火コイルの温度変化が顕著となりやすい。

点火コイルの温度変化が大きくなると、ケースと充填樹脂との線膨張係数の差に起因して、充填樹脂がケースから離れる方向に変位することがある。このとき、高圧接続端子は、硬化した状態にある充填樹脂に拘束されているため、ケースに対する充填樹脂の変位に伴い、ケースに固定された導通端子から離れる方向に変位することが考えられる。その結果、高圧接続端子と導通端子との接触不良を招くおそれが考えられる。

本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、高圧接続端子と導通端子との接続信頼性の高い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、互いに磁気的に結合した一次コイル及び二次コイルと、上記一次コイル及び二次コイルを収容するケースと、上記二次コイルに接続された高圧接続端子と、該高圧接続端子と接触して上記二次コイルに生じた高電圧を点火プラグへ伝える導通端子とを有する内燃機関用の点火コイルであって、
上記高圧接続端子は、上記一次コイル及び上記二次コイルと共に、充填樹脂によって封止された状態で、上記ケース内に収容されており、
上記高圧接続端子は、上記二次コイルと上記導通端子との並び方向に対して傾斜した状態で配置されていると共に、弾性変形可能に構成されており、
上記導通端子は、上記高圧接続端子の端子先端部を係止する係止部と、上記高圧接続端子における、上記端子先端部よりも上記二次コイルとの接続部に近い部位である端子中間部を支承する支承部とを備え、
上記並び方向において、上記端子先端部は、上記係止部に対して上記二次コイルと反対側から接触し、上記端子中間部は、上記支承部に対して上記二次コイル側から接触し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。

上記内燃機関用の点火コイルにおいて、導通端子は、上記係止部と上記支承部とを有する。そして、上記並び方向において、端子先端部は、係止部に対して二次コイルと反対側から接触し、端子中間部は、支承部に対して二次コイル側から接触している。それゆえ、大きな温度変化が生じたとき、硬化された充填樹脂に拘束された高圧接続端子が、導通端子に対して二次コイル側に変位した場合、係止部に高圧接続端子の端子先端部がより強く接触することとなる。一方、硬化された充填樹脂に拘束された高圧接続端子が、導通端子に対して二次コイルと反対側に変位した場合、支承部に高圧接続端子の端子中間部がより強く接触することとなる。

このように、上記並び方向におけるいずれの方向に高圧接続端子が変位しても、端子先端部及び端子中間部の少なくとも一方は、導通端子に対する接触が維持されることとなる。これにより、高圧接続端子と導通端子との接続信頼性を向上させることができる。

以上のごとく、本発明によれば、高圧接続端子と導通端子との接続信頼性の高い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、内燃機関用の点火コイルの断面図。実施例１における、導通端子及び高圧接続端子の拡大断面図。実施例１における、導通端子及び高圧接続端子の拡大斜視図。実施例１における、外周コアにコイルアッシーを挿入配置する様子を示す断面図。実施例１における、高圧接続端子が導通端子に接触する前の状態を示す導通端子及び高圧接続端子の拡大断面図。実施例１における、高圧接続端子が導通端子の環状内向部に接触した状態を示す導通端子及び高圧接続端子の拡大断面図。実施例１における、高圧接続端子が導通端子の環状内向部上を摺動する様子を示す導通端子及び高圧接続端子の拡大断面図。実施例２における、導通端子の斜視図。実施例２における、導通端子の断面図。実施例３における、導通端子の斜視図。実施例３における、導通端子の断面図。弾性伸縮構造のその他の例を示す斜視図。

本明細書において、二次コイルと導通端子との並び方向における二次コイル側を基端側、導通端子側を先端側という。

（実施例１）
上記内燃機関用の点火コイルの実施例につき、図１〜図７を用いて説明する。
本例の内燃機関用の点火コイル１は、図１に示すごとく、互いに磁気的に結合した一次コイル１１及び二次コイル１２と、一次コイル１１及び二次コイル１２を収容するケース２と、二次コイル１２に接続された高圧接続端子３と、導通端子４とを有する。導通端子４は、高圧接続端子３と接触して二次コイル１２に生じた高電圧を点火プラグ（図示略）へ伝える。

高圧接続端子３は、一次コイル１１及び二次コイル１２と共に、充填樹脂１０によって封止された状態で、ケース２内に収容されている。高圧接続端子３は、二次コイル１２と導通端子４との並び方向Ｚに対して傾斜した状態で配置されていると共に、弾性変形可能に構成されている。なお、以下において、適宜、二次コイル１２と導通端子４との並び方向Ｚを、単に「並び方向Ｚ」という。

図１〜図３に示すごとく、導通端子４は、高圧接続端子３の端子先端部３１を係止する係止部４１と、高圧接続端子３における、端子先端部３１よりも二次コイル１２との接続部３０に近い部位である端子中間部３２を支承する支承部４２とを備える。並び方向Ｚにおいて、端子先端部３１は、係止部４１に対して二次コイル１２と反対側から接触し、端子中間部３２は、支承部４２に対して二次コイル１２側から接触している。

図１に示すごとく、一次コイル１１及び二次コイル１２は、同心状に内外周に重なって配置されている。一次コイル１１は、一次ボビン１１０に巻回されており、二次コイル１２は、一次コイル１１の外周側に配置された二次ボビン１２０に巻回して略円筒状に形成されている。二次コイル１２の一端は、低圧側として、一次コイル１１或いはＧＮＤ端子に接続されており、他端は、高圧側として、高圧接続端子３の接続部３０に接続されている。

なお、以下においては、二次コイル１２の巻回軸方向を、「軸方向Ｘ」といい、軸方向Ｘにおける高圧接続端子３の接続部３０側を後方、その反対側を前方という。また、軸方向Ｘ及び並び方向Ｚとの双方に直交する方向を、「横方向Ｙ」という。

高圧接続端子３は、断面円形であって弾性変形可能な金属線材を屈曲して形成してなる。高圧接続端子３は、一端部である接続部３０が二次ボビン１２０に保持されており、他端部である端子先端部３１と端子中間部３２とが導通端子４に接触している。図２、図３に示すごとく、高圧接続端子３は、接続部３０から先端側へ延びると共に、折曲部３３において、斜め前方へ延びるように形成されている。すなわち、高圧接続端子３における折曲部３３と端子先端部３１との間の部分は、並び方向Ｚにおいて先端側へ行くほど、軸方向Ｘにおいて前方へ向かうように傾斜している。

点火コイル１の組付時において、高圧接続端子３は、端子先端部３１が係止部４１に基端側へ押しつけられ、端子中間部３２が支承部４２に先端側へ押しつけられるように弾性変形した状態で配される。

また、図３に示すごとく、高圧接続端子３は、高圧接続端子３の長手方向への弾性伸縮を可能とする弾性伸縮構造３４を有する。本例の弾性伸縮構造３４は、横方向Ｙの両側に向って交互に屈曲されることにより形成された蛇行形状を有する。弾性伸縮構造３４は、高圧接続端子３における折曲部３３と端子中間部３２との間に形成されている。

図２、図３に示すごとく、導通端子４は、筒状の基体部４０を有すると共に、基体部４０の基端側に係止部４１と支承部４２とを形成してなる。本例において、基体部４０は円筒形状を有する。基体部４０の基端部には、該基端部の全周から内側に屈曲した環状内向部４３が形成されている。そして、環状内向部４３の一部が係止部４１となり、環状内向部４３の他の一部が支承部４２となる。

環状内向部４３は、並び方向Ｚから見た形状が環状である。環状内向部４３は、基体部４０の基端部から、基端側に膨らみながら内側に屈曲されている。すなわち、環状内向部４３の基端面は、凸状の曲面である。環状内向部４３において、端子先端部３１が先端側から当接した部位が係止部４１であり、端子中間部３２が基端側から当接した部位が支承部４２である。係止部４１は、環状内向部４３における前方側に、支承部４２は、環状内向部４３における後方側に位置している。また、基体部４０の先端は、導通底部４４によって塞がれている。

高圧接続端子３の端子先端部３１は、その基端面において導通端子４の係止部４１の先端面に接触しており、高圧接続端子３の端子中間部３２は、その先端面において導通端子４の支承部４２の基端面に接触している。つまり、導通端子４に対して、高圧接続端子３の端子先端部３１は先端側から、端子中間部３２は基端側から、導通端子４の係止部４１と支承部４２とのそれぞれに接触しており、導通端子４における高圧接続端子３との接触面は、係止部４１と支承部４２とで、互いに並び方向Ｚにおける反対側の面になっている。そして、点火コイル１の組付け時においては、高圧接続端子３は、端子先端部３１がその基端側に配された導通端子４の係止部４１に、端子中間部３２がその先端側に配された導通端子４の支承部４２に付勢された状態で、図１に示すごとく、充填樹脂１０によって樹脂封止される。

図１に示すごとく、一次ボビン１１０の内周側には、その長手方向が軸方向Ｘとなるように中心コア１３が配されている。また、軸方向Ｘ及び横方向Ｙから、一次コイル１１及び二次コイル１２の外周を取り囲むように外周コア１４が配されている。外周コア１４は、並び方向Ｚに開口する略矩形状の枠体である。

ケース２は、一次コイル１１及び二次コイル１２、中心コア１３、外周コア１４の周囲を、並び方向Ｚに直交する方向から囲むと共に、基端側に開口した側方壁部２１と、側方壁部２１の先端を閉塞する底壁部２２とを有している。側方壁部２１は、外周コア１４を係合させる係合段部２１１を有する。底壁部２２には、導通端子４が内側に圧入配置されるタワー部２２１が、先端側に突出形成されている。タワー部２２１には、導通端子４の先端に接触するように高圧導体が配され、点火プラグと電気的に接続できるよう構成されている（図示略）。

次に、本例の内燃機関用の点火コイル１の組み立て方法の一例を説明する。
図４に示すごとく、中心コア１３、一次コイル１１、二次コイル１２を組み付けることにより、コイルアッシー５を形成する。ケース２には、タワー部２２１の内側に導通端子４を、基端側に環状内向部４３が位置する向きで圧入配置する。さらに、ケース２の側方壁部２１の係合段部２１１に外周コア１４を係合配置する。

そして、コイルアッシー５を、ケース２に開口方向から先端側に向って挿入する。このとき、図４に示すごとく、中心コア１３を、外周コア１４の内周面に沿わせながら、コイルアッシー５をケース２内に挿入する。

ここで、高圧接続端子３が導通端子４に当接する前の状態（図５の状態）においては、高圧接続端子３の先端は、並び方向Ｚから見たとき、導通端子４の内側に位置する。この状態から、さらにコイルアッシー５を先端側に挿入させることにより、図６に示すごとく、高圧接続端子３の一部と導通端子４の環状内向部４３の一部（支承部４２）とが接触する。

そして、図７に示すごとく、さらにコイルアッシー５を先端側に挿入させることにより、高圧接続端子３は弾性変形して、軸方向Ｘに対する傾斜角度が徐々に小さくなりながら導通端子４の環状内向部４３（支承部４２）上を摺動する。このとき、環状内向部４３の基端面は曲面であるので、高圧接続端子３は環状内向部４３上を滑らかに摺動することができる。これに伴い、端子先端部３１が軸方向Ｘにおける前方側及び並び方向Ｚにおける基端側に移動する。そして、図７に示すごとく、端子先端部３１が導通端子４の係止部４１の先端側に隣接する位置に配される。

さらにコイルアッシー５を先端側に挿入させると、高圧接続端子３がさらに弾性変形し、端子先端部３１が基端側に移動し、導通端子４の係止部４１の先端側に差し込まれる。そして、図２に示すごとく、端子先端部３１の基端側の面が導通端子４の係止部４１の先端側の面に接触する。さらにコイルアッシー５を先端側に挿入させることにより、端子中間部３２が環状内向部４３の支承部４２に、端子先端部３１が環状内向部４３の係止部４１に向って付勢された状態となる。

この状態において、ケース２内に充填樹脂１０を流し込み、これを硬化させることで、コイルアッシー５を封止する。これによって、本例の内燃機関用の点火コイル１を得ることができる。

次に、本例の作用効果につき説明する。
上記内燃機関用の点火コイル１において、導通端子４は、係止部４１と支承部４２とを有する。そして、並び方向Ｚにおいて、端子先端部３１は、係止部４１に対して二次コイル１２と反対側から接触し、端子中間部３２は、支承部４２に対して二次コイル１２側から接触している。それゆえ、高圧接続端子３と導通端子４との接続信頼性を向上させることができる。

また、高圧接続端子３は弾性伸縮構造３４を有する。それゆえ、端子先端部３１を確実に係止部４１に係止させることができる。すなわち、自然長における高圧接続端子３の長さを長めに設定しておき、高圧接続端子３を導通端子４に接触させる際に、端子先端部３１を基体部４０に当接させつつ、高圧接続端子３の軸方向Ｘに対する傾斜角度を小さくしていくことにより、端子先端部３１を確実に、係止部４１に係止させることができる。

また、導通端子４は、筒状の基体部４０を有すると共に、基体部４０の基端側に係止部４１と支承部４２とを形成してなる。それゆえ、高圧接続端子３を導通端子４に組み付けやすい点火コイル１を構成することができる。

また、基体部４０の基端部には、基端部の全周から内側に屈曲した環状内向部４３が形成されており、環状内向部４３の一部が係止部４１となり、環状内向部４３の他の一部が支承部４２となる。これにより、環状内向部４３における任意の２箇所を係止部４１及び支承部４２とすることができるため、導通端子４を容易に形成することができ、かつ、高圧接続端子３を導通端子４に容易に組み付けやすくなる。

以上のごとく、本例によれば、高圧接続端子と導通端子との接続信頼性の高い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２）
本例は、図８、図９に示すごとく、実施例１に対して、導通端子４の形状を変更した例である。
本例において、係止部４１は、基体部４０から一旦外方へ突出した後、内方に折り返された折返し部４１０によって形成されている。支承部４２は、基体部４０から基端側へ行くほど外方へ行くように傾斜した外方傾斜部４２０によって形成されている。なお、基体部４０の基端は、横方向Ｙにも、基端側へ行くほど外方へ行くように傾斜した外方傾斜部４３０が形成されている。外方傾斜部４２０、４３０は、軸方向Ｘに対する傾斜角度が、高圧接続端子３と略同等である。

その他は、実施例１と同様である。なお、本例又は本例に関する図面において用いた符号のうち、実施例１において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、実施例１と同様の構成要素等を表す。

本例の場合には、支承部４２と高圧接続端子３の端子中間部３２との軸方向Ｘに対する傾斜角度が同等であるので、高圧接続端子３を導通端子４の支承部４２に滑らかに摺動させることができる。
本例においても、実施例１と同様の作用効果を有する。

（実施例３）
本例も、図１０、図１１に示すごとく、実施例１に対して導通端子４の形状を変更した例である。
本例において、導通端子４の基体部４０は、円筒形状を有する基体円筒部４０１と、基体円筒部４０１の基端側に形成された略矩形筒形状を有する基体矩形筒部４０２とからなる。基体円筒部４０１と基体矩形筒部４０２とは、中心軸を同じにして配されている。基体矩形筒部４０２は、並び方向Ｚから見て、二つの辺が軸方向Ｘに平行に形成され、他の二つの辺が横方向Ｙに平行に形成されている。基体円筒部４０１は、並び方向Ｚから見て、基体矩形筒部４０２の内側に位置している。

基体矩形筒部４０２の基端部に、係止部４１と支承部４２とが形成されている。係止部４１は、基体矩形筒部４０２から一旦外方へ突出した後、内方に折り返された折返し部４５１によって形成されている。支承部４２は、基体矩形筒部４０２から、基端側へ行くほど外方へ行くように傾斜した外方傾斜部４５２によって形成されている。なお、基体矩形筒部４０２の基端部には、横方向Ｙの二つの辺にも、基端側へ行くほど外方へ行くように形成された外方傾斜部４５３が形成されている。

ケース２のタワー部２２１には、基体矩形筒部４０２を配置する矩形配置部が設けられている（図示略）。矩形配置部に基体矩形筒部４０２が配置されるように、基体円筒部４０１をタワー部２２１に嵌合させることにより、基体矩形筒部４０２を、ケース２に対する導通端子４の回り止めとすることができる。

その他は、実施例２と同様である。なお、本例又は本例に関する図面において用いた符号のうち、実施例２において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、実施例２と同様の構成要素等を表す。

本例においては、基体矩形筒部４０２が、点火コイル１の組付けの際における高圧接続端子３の回り止めとなるため、点火コイル１の製造を容易にすることができる。
その他、実施例２と同様の作用効果を有する。

なお、本例では、基体矩形筒部４０２が、並び方向Ｚから見て、４分の１回転対称の形状であるが、かかる回転対称性を有しない形状とする（例えば、１つの角部を他の角部と異なる形状とする）ことにより、導通端子４の組付け方向を誤るという作業ミスを防ぐこともできる。

また、本発明は、上記実施例１〜３に限られるものではなく、種々の態様を採り得る。例えば、高圧接続端子の弾性伸縮構造を、図１２に示すような、高圧接続端子３の長手方向を軸としたコイルバネ３４１としてもよい。

１内燃機関用の点火コイル
１０充填樹脂
１１一次コイル
１２二次コイル
２ケース
３高圧接続端子
３０接続部
３１端子先端部
３２端子中間部
４導通端子
４１係止部
４２支承部
Ｚ並び方向

Claims

互いに磁気的に結合した一次コイル（１１）及び二次コイル（１２）と、上記一次コイル（１１）及び二次コイル（１２）を収容するケース（２）と、上記二次コイル（１２）に接続された高圧接続端子（３）と、該高圧接続端子（３）と接触して上記二次コイル（１２）に生じた高電圧を点火プラグへ伝える導通端子（４）とを有する内燃機関用の点火コイル（１）であって、
上記高圧接続端子（３）は、上記一次コイル（１１）及び上記二次コイル（１２）と共に、充填樹脂（１０）によって封止された状態で、上記ケース（２）内に収容されており、
上記高圧接続端子（３）は、上記二次コイル（１２）と上記導通端子（４）との並び方向（Ｚ）に対して傾斜した状態で配置されていると共に、弾性変形可能に構成されており、
上記導通端子（４）は、上記高圧接続端子（３）の端子先端部（３１）を係止する係止部（４１）と、上記高圧接続端子（３）における、上記端子先端部（３１）よりも上記二次コイル（１２）との接続部（３０）に近い部位である端子中間部（３２）を支承する支承部（４２）とを備え、
上記並び方向（Ｚ）において、上記端子先端部（３１）は、上記係止部（４１）に対して上記二次コイル（１２）と反対側から接触し、上記端子中間部（３２）は、上記支承部（４２）に対して、上記二次コイル（１２）側から接触していることを特徴とする内燃機関用の点火コイル（１）。
上記高圧接続端子（３）は、該高圧接続端子（３）の長手方向への弾性伸縮を可能とする弾性伸縮構造（３４）を有することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関用の点火コイル（１）。
上記導通端子（４）は、筒状の基体部（４０）を有すると共に、該基体部（４０）の基端側に上記係止部（４１）と上記支承部（４２）とを形成してなることを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関用の点火コイル（１）。
上記基体部（４０）は円筒形状を有し、該基体部（４０）の基端部には、該基端部の全周から内側に屈曲した環状内向部（４３）が形成されており、該環状内向部（４３）の一部が上記係止部（４１）となり、上記環状内向部（４３）の他の一部が上記支承部（４２）となることを特徴とする請求項３に記載の内燃機関用の点火コイル（１）。