JP2017037904A - 内燃機関用の点火コイル - Google Patents

Abstract

【課題】生産性を向上させることができる内燃機関用の点火コイルを提供すること。【解決手段】内燃機関用の点火コイル１は、互いに磁気結合された一次コイル１１及び二次コイル１２と、ケース２と高圧タワー部３と抵抗体４と充填樹脂５とを有する。ケース２は、一次コイル１１及び二次コイル１２を収容している。高圧タワー部３は、ケース２の先端に設けられた被組付部２１に組み付けられている。抵抗体４は、先端面４１及び基端面４２を露出させた状態にて、高圧タワー部３内に埋設されている。充填樹脂５は、ケース２内に充填されると共に、一次コイル１１及び二次コイル１２を封止している。【選択図】図２

Description

本発明は、内燃機関用の点火コイルに関する。

例えば特許文献１には、内燃機関用の点火コイルとして、互いに磁気結合された一次コイル及び二次コイルと、一次コイル及び二次コイルを内部に収容するコイル収容部及び該コイル収容部から突出形成された高圧タワー部からなるケースとを有するものが開示されている。そして、上記高圧タワー部は、点火コイルに接続されるスパークプラグからのノイズ電流を抑制するための抵抗体を内部にインサートした状態にて成形されている。これにより、高圧タワー部に抵抗体を圧入した場合と比較して、高圧タワー部と抵抗体との間にかかる応力の低減を図っている。

高圧タワー部に抵抗体をインサートした状態のケースは、複数の分割型を組み合わせてなる成形型の内部空間（キャビティ）に、抵抗体を配置した状態にて、溶融樹脂を射出し、その後、溶融樹脂を冷却することにより、これを固化させて成形される。

特開２００６−４９４７８号公報

しかしながら、特許文献１に記載の点火コイルのケースは、高圧タワー部とコイル収容部とが一体成形されている。それゆえ、ケースを成形するにあたり、その成形型が大型かつ複雑なものとなりやすい。また、ケースは、高圧タワー部に抵抗体をインサートした状態にて成形されるため、ケースの成形型はより複雑なものとなりやすい。その結果、点火コイルの生産性を向上させ難い。

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、高圧タワー部に抵抗体を埋設しても、生産性を向上させることができる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、互いに磁気結合された一次コイル及び二次コイルと、
上記一次コイル及び上記二次コイルを収容するケースと、
該ケースの先端に設けられた被組付部に組み付けられた高圧タワー部と、
先端面及び基端面を露出させた状態にて、上記高圧タワー部内に埋設された抵抗体と、
上記ケース内に充填されると共に、上記一次コイル及び上記二次コイルを封止する充填樹脂と、
を有する内燃機関用の点火コイルにある。

上記高圧タワー部が、ケースの先端に設けられた被組付部に組み付けられるように構成されている。それゆえ、高圧タワー部は、ケースと別体の状態において、抵抗体を埋設しつつ成形することができる。そのため、抵抗体を埋設した状態の高圧タワー部の成形品を、抵抗体を埋設した状態の高圧タワー部をケースと一体的に成形した成形品とするよりも、小さくすることができる。その結果、抵抗体を埋設した高圧タワー部を成形する成形型を小型化、簡素化することができる。これに伴い、抵抗体を埋設しつつ高圧タワー部を成形する際の工数を低減しやすい。その結果、点火コイル１の生産性を向上させることができる。

さらに、抵抗体を埋設した高圧タワー部を成形する成形型を小型化できることにより、高圧タワー部の強度を高くしやすい。すなわち、抵抗体を埋設した高圧タワー部を成形するための成形型のキャビティを小型化かつ簡素化できる。それゆえ、キャビティに溶融樹脂を流し込んで高圧タワー部を成形する際に、ウェルドが形成されることを防ぎやすい。これにより、強度の高い高圧タワー部を成形しやすい。その結果、高圧タワー部と抵抗体との間の線膨張係数差に起因して生じる応力に対する高圧タワー部の耐久性を向上させることができる。
また、上述のごとく、高圧タワー部の強度を向上できることにより、高圧タワー部自体の小型化も可能となる。

以上のごとく、上記態様によれば、高圧タワー部に抵抗体を埋設しても、生産性を向上させることができる内燃機関用の点火コイルを提供することができる。

実施形態１における、内燃機関用の点火コイルの全体断面図。 実施形態１における、ジョイントを外した点火コイルの断面図。 実施形態１における、抵抗体が埋設された高圧タワー部の断面図。 図３の、IV−IV線矢視断面図。 実施形態２における、ジョイントを外した点火コイルの断面図。 実施形態３における、内燃機関用の点火コイルの全体断面図。 実施形態３における、抵抗体が埋設された高圧タワー部の断面図。

（実施形態１）
内燃機関用の点火コイルにかかる実施形態について、図１〜図４を参照して説明する。
本実施形態の内燃機関用の点火コイル１は、図１、図２に示すごとく、互いに磁気結合された一次コイル１１及び二次コイル１２と、ケース２と高圧タワー部３と抵抗体４と充填樹脂５とを有する。ケース２は、一次コイル１１及び二次コイル１２を収容している。高圧タワー部３は、ケース２の先端に設けられた被組付部２１に組み付けられている。抵抗体４は、先端面４１及び基端面４２を露出させた状態にて、高圧タワー部３内に埋設されている。充填樹脂５は、ケース２内に充填されると共に、一次コイル１１及び二次コイル１２を封止している。

点火コイル１は、自動車、コージェネレーション等の内燃機関に設置されるスパークプラグ（図示略）に接続され、スパークプラグに高電圧を印加する手段として用いられる。
また、本明細書において、ケース２における高圧タワー部３が突出する方向を軸方向Ｚといい、軸方向Ｚにおけるケース２から高圧タワー部３が突出した側を先端側とし、その反対側を基端側として説明する。

ケース２は、軸方向Ｚに直交する平面上に形成された底壁部２２と、底壁部２２の端縁から基端側に立設された筒状の側壁部２３とを有する。側壁部２３には、点火コイル１を外部に接続するためのコネクタ１３が嵌合されている。底壁部２２の概略中央部には、軸方向Ｚに開口した円形の開口部２２０が形成されている。底壁部２２における開口部２２０の端縁から、先端側に向って被組付部２１が延設されている。被組付部２１は、底壁部２２の開口部２２０の端縁から先端側に向って延設された筒状壁部２１１と、筒状壁部２１１の先端の全周から軸方向Ｚに直交する方向の内側に向って延設された円環状の環状壁部２１２と、環状壁部２１２の内周端の全周から基端側に向って延設された円筒状の嵌合壁部２１３とを有する。

被組付部２１の嵌合壁部２１３の内壁面に、高圧タワー部３が嵌入されて組み付けられている。高圧タワー部３とケース２とは、互いに別部品として構成されている。高圧タワー部３が被組付部２１に組み付けられることにより、ケース２の先端側が閉塞される。そして、ケース２内の閉塞された領域に充填樹脂５が充填されている。すなわち、点火コイル１を製造するにあたっては、ケース２に高圧タワー部３を組み付けてから、ケース２内の閉塞領域に充填樹脂５を充填することとなる。高圧タワー部３は、二次コイル１２に生じる高電圧を外部に引き出す役割に加え、ケース２の先端側を閉塞し、ケース２から充填樹脂５が漏れ出ることを防ぐ役割も有している。また、充填樹脂５は、ケース２と高圧タワー部３との双方に接着することにより、ケース２と高圧タワー部３との接合を補助する役割をも有する。

図２、図３に示すごとく、高圧タワー部３は、略円筒形状に成形されており、その基端部に抵抗体４が埋設されている。高圧タワー部３は、抵抗体４の外周面に密着した内筒部３１と、内筒部３１の外周側においてケース２の被組付部２１に嵌入される外筒部３２と、を有する。図２〜図４に示すごとく、内筒部３１と外筒部３２との間には、先端側が閉塞されると共に、高圧タワー部３の基端面に開口した環状溝部３０が形成されている。図１、図２に示すごとく、充填樹脂５は、環状溝部３０にも充填されている。

図２、図３に示すごとく、高圧タワー部３は、内筒部３１の内側に抵抗体４が配されるようにインサート成形されている。外筒部３２は、内筒部３１と同心状に形成されている。外筒部３２には、先端側の外径が基端側の外径よりも大きくなる段差部３３が形成されている。図２に示すごとく、高圧タワー部３は、外筒部３２における段差部３３から基端側の部位において、被組付部２１の嵌合壁部２１３に嵌入されている。高圧タワー部３は、被組付部２１の先端側から被組付部２１に嵌入されている。そして、段差部３３がケース２の被組付部２１の環状壁部２１２の先端面に当接することにより、高圧タワー部３がケース２に対して軸方向Ｚに位置決めされている。

図４に示すごとく、環状溝部３０は、抵抗体４を外周側から囲むように環状に形成されている。図２、図３に示すごとく、環状溝部３０は、軸方向Ｚにおいて、抵抗体４と同じ位置に形成されている。これにより、図２に示すごとく、環状溝部３０内に配された充填樹脂５も、軸方向Ｚにおいて、抵抗体４と同じ位置に配される。

また、高圧タワー部３には、外周側に向って突出した抜止部３４が形成されている。抜止部３４は、段差部３３の先端側に形成されている。

抵抗体４が埋設された状態の高圧タワー部３は、２つの分割型を軸方向Ｚの両側に型抜きすることにより成形できるように構成されている。すなわち、高圧タワー部３の外周側を向く面は、軸方向Ｚにおいて径が一定、或いは型を抜く側ほど小径となるように構成されており、高圧タワー部３の内周側を向く面は、軸方向Ｚにおいて径が一定、或いは型を抜く側ほど大径となるように構成されている。

本実施形態において、高圧タワー部３とケース２とは、互いに異なる材料からなる。高圧タワー部３は、ケース２よりも剛性の高い材料によって形成されている。本実施形態において、高圧タワー部３はＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）樹脂からなり、ケース２はＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）樹脂からなる。また、充填樹脂５は、エポキシ樹脂からなる。

高圧タワー部３の内側に埋設された抵抗体４は、例えばセラミックによって構成されるセラミック抵抗体や、導線を巻回してなる巻線抵抗体とすることができる。抵抗体４は、高圧タワー部３に埋設されることにより、高圧タワー部３に対して位置決めされる。抵抗体４は、先端面４１及び基端面４２が高圧タワー部３の内筒部３１から露出している。そして、抵抗体４の基端面４２は、接続端子１８と当接しており、抵抗体４は接続端子１８を介して二次コイル１２に接続されている。接続端子１８は、ケース２に充填樹脂５を充填する前の状態において、抵抗体４の基端面４２に接触する。このとき、接続端子１８は、弾性変形した状態にて、抵抗体４の基端面４２に弾性接触する。かかる状態において、ケース２内に充填樹脂５が充填され、接続端子１８は充填樹脂５内に封止される。

本実施形態の内燃機関用の点火コイル１は、図１に示すごとく、高圧タワー部３に組み付けられる樹脂製のジョイント６と、ジョイント６の内側に配され導通部材７とを有する。ジョイント６は、高圧タワー部３とスパークプラグとを連結する。導通部材７は、抵抗体４とスパークプラグとを電気的に接続する。

ジョイント６は、ゴム製のシールラバー１４を介して高圧タワー部３と嵌合している。シールラバー１４は、高圧タワー部３の抜止部３４に係合している。なお、シールラバー１４は、高圧タワー部３とジョイント６との間をシールすると共に、点火コイル１と点火コイル１が挿入されるエンジンヘッドのプラグホールの開口端との間もシールする。また、ジョイント６の先端部には、スパークプラグを嵌入するためのゴム製のプラグキャップ１５が嵌合されている。

ジョイント６の内側に配された導通部材７は、導線を螺旋状に巻回してなるとともに、軸方向Ｚに弾性変形可能なコイルスプリングによって構成されている。導通部材７は、ジョイント６に対して軸方向Ｚに位置決めされている。そして、導通部材７は、抵抗体４を基端側に押圧するように、抵抗体４の先端面４１に弾性接触している。また、導通部材７は、スパークプラグがプラグキャップ１５に嵌入されることにより、スパークプラグの基端部に弾性接触し、これにより、二次コイル１２とスパークプラグとが電気的に接続される。

図１、図２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及び二次コイル１２の内側には、軟磁性材料からなる中心コア１６が挿通配置されている。一次コイル１１及び二次コイル１２の外側には、これらを軸方向Ｚに直交する方向から取り囲むように軟磁性材料からなる外周コア１７が配されている。一次コイル１１、二次コイル１２、中心コア１６、及び外周コア１７は、ケース２内にて、充填樹脂５に封止されている。

次に、本実施形態の作用効果につき説明する。
内燃機関用の点火コイル１においては、高圧タワー部３が、ケース２の先端に設けられた被組付部２１に組み付けられるように構成されている。それゆえ、高圧タワー部３は、ケース２と別体の状態において、抵抗体４を埋設しつつ成形することができる。そのため、抵抗体４を埋設した状態の高圧タワー部３の成形品を、抵抗体４を埋設した状態の高圧タワー部３をケース２と一体的に成形した成形品とするよりも、小さくすることができる。その結果、抵抗体４を埋設した高圧タワー部３を成形する成形型を小型化、簡素化することができる。これに伴い、抵抗体４を埋設しつつ高圧タワー部３を成形する際の工数を低減しやすい。その結果、点火コイル１の生産性を向上させることができる。

さらに、抵抗体４を埋設した高圧タワー部３を成形する成形型を小型化できることにより、高圧タワー部３の強度を高くしやすい。すなわち、抵抗体４を埋設した高圧タワー部３を成形するための成形型のキャビティを小型化かつ簡素化できる。それゆえ、キャビティに溶融樹脂を流し込んで高圧タワー部３を成形する際に、ウェルドが形成されることを防ぎやすい。これにより、強度の高い高圧タワー部３を成形しやすい。その結果、高圧タワー部３と抵抗体４との間の線膨張係数差に起因して生じる応力に対する高圧タワー部３の耐久性を向上させることができる。
また、上述のごとく、高圧タワー部３の強度を向上できることにより、高圧タワー部３自体の小型化も可能となる。

また、点火コイル１は、ジョイント６と導通部材７とを有する。すなわち、高圧タワー部３とは別途作製したジョイント６が、高圧タワー部３に組み付けられている。それゆえ、高圧タワー部３とスパークプラグとの連結構造の設計自由度を向上させることができる。

また、高圧タワー部３を小型化できることにより、本実施形態のように、高圧タワー部３を、２つの分割コアを軸方向Ｚの両側に型抜きすることにより成形することができる構成、すなわちアンダーカットが形成されていない構成としやすくなる。それゆえ、本実施形態においては、高圧タワー部３の製造を一層容易としやすく、高圧タワー部３の生産性を向上させやすい。

また、高圧タワー部３は、内筒部３１と外筒部３２とを有し、内筒部３１と外筒部３２との間には、環状溝部３０が形成されている。そして、充填樹脂５は、環状溝部３０にも充填されている。それゆえ、充填樹脂５と高圧タワー部３との接触面積を大きくすることができる。これにより、高圧タワー部３とケース２との、充填樹脂５を介した接合強度を一層向上させることができる。また、環状溝部３０内に配された充填樹脂５が、軸方向Ｚにおける抵抗体４と同じ位置に配されている。それゆえ、充填樹脂５を高圧タワー部３よりも電気的絶縁性の高い材質のものにすることにより、抵抗体４から高圧タワー部３の外側までの電気的絶縁性を充填樹脂５によって向上させることができる。

また、高圧タワー部３は、ケース２よりも剛性の高い材料からなる。高圧タワー部３は、抵抗体４との線膨張係数差に起因して応力がかかるため、所定の剛性が求められるところ、本実施形態においては、高圧タワー部３がケース２と別体であるため、高圧タワー部３をケース２よりも剛性の高い材料によって構成することができる。一方、高圧タワー部３よりは剛性が要求されないケース２を、高圧タワー部３よりも低い剛性とすることにより、コスト低減を図ることができる。

また、抵抗体４は、高圧タワー部３内に埋設されているため、充填樹脂５と抵抗体４との線膨張係数差に起因して充填樹脂５に応力がかかり、充填樹脂５にクラックが生じることを防ぎやすい。

以上のごとく、本実施形態によれば、高圧タワー部に抵抗体を埋設しても、生産性を向上させることができる内燃機関用の点火コイルを提供することができる。

（実施形態２）
本実施形態は、図５に示すごとく、ケース２に対する高圧タワー部３の位置決めの仕方を、実施形態１のものと変更した変更形態である。

被組付部２１の嵌合壁部２１３には、基端部に、内側に突出した位置決め部２１４が形成されている。
また、高圧タワー部３は、外筒部３２の外周面における抜止部３４から基端側の部位が、軸方向Ｚにおいて一定の外径となるように形成されている。つまり、本実施形態においては、実施形態１に示した段差部（図１等の符号３３参照）が形成されていない。

実施形態１と同様、高圧タワー部３は、被組付部２１の先端側から被組付部２１に嵌入されている。そして、外筒部３２の基端面が被組付部２１の位置決め部２１４の先端面に当接することにより、高圧タワー部３がケース２に対して軸方向Ｚに位置決めされている。

その他は、実施形態１と同様である。
なお、実施形態２以降において用いた符号のうち、既出の実施形態において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、既出の実施形態におけるものと同様の構成要素等を表す。

本実施形態においては、高圧タワー部３の形状を工夫しなくても、ケース２に対する高圧タワー部３の位置決めを容易に行うことができる。それゆえ、高圧タワー部３を一層製造しやすい。
その他、実施形態１と同様の作用効果を有する。

（実施形態３）
本実施形態は、図６、図７に示すごとく、高圧タワー部３が、先端側に延設された延設部３５を有する例である。延設部３５は、内側に抵抗体４とスパークプラグとを電気的に接続する導通部材７が配され、かつ、先端部にゴム製のプラグキャップ１５が嵌合されている。高圧タワー部３は、プラグキャップ１５を介してスパークプラグと連結されるように構成されている。

抵抗体４の先端面４１には、導通部材７の基端部が当接している。本実施形態においても、実施形態１等と同様、導通部材７はコイルスプリングによって構成されている。そして、本実施形態においては、導通部材７を外周側から覆うように、高圧タワー部３の延設部３５が先端側に向って延設されている。高圧タワー部３の延設部３５の先端部には、スパークプラグを嵌入するためのゴム製のプラグキャップ１５が嵌合されている。そして、プラグキャップ１５にスパークプラグが嵌入されることにより、高圧タワー部３とスパークプラグとが、プラグキャップ１５を介して連結される。

ケース２の被組付部２１は、ケース２の底壁部２２から先端側に向って延設され、円筒形状を呈している。また、高圧タワー部３の外筒面には、実施形態１と同様、先端側の外径が基端側の外径よりも大きくなる段差部３３が形成されている。高圧タワー部３は、被組付部２１の先端側から被組付部２１に嵌入されて、ケース２に組み付けられている。そして、段差部３３がケース２の被組付部２１の先端面に当接することにより、高圧タワー部３がケース２に対して軸方向Ｚに位置決めされている。

本実施形態において、環状溝部３０は、軸方向Ｚにおいて、抵抗体４の基端側から先端側の領域まで形成されている。そして、実施形態１及び実施形態２と同様、充填樹脂５は、環状溝部３０にも充填されている。

また、ケース２には、ケース２の先端側から、ゴム製のシール部材１４１が嵌合している。シール部材１４１は、点火コイル１と点火コイル１が挿入されるエンジンヘッドのプラグホールの開口端との間をシールする。
その他は、実施形態１と同様である。

本実施形態においては、導通部材７を高圧タワー部３の延設部３５にて覆うことができる。それゆえ、導通部材７と高圧タワー部３の外側との電気的絶縁性を確保しやすい。つまり、導通部材７の高圧側部位の近辺に、高圧タワー部３と別部材との継ぎ目がないため、高圧タワー部３の内側に配された導通部材７と、高圧タワー部３の外部との電気的絶縁性を確保しやすい。

また、高圧タワー部３と導通部材７を覆う樹脂部材とを嵌合した場合には、これらの間のシール性、電気的絶縁性等を確保するためにこれらの間にゴム製のシールラバーを介在させる必要があり、シールラバーを複雑な形状に成形する必要がある。一方、本実施形態においては、上記樹脂部材を有さないため、高圧タワー部３と樹脂部材との間をシールするためのシールラバーを成形しなくてもよく、点火コイル１の生産性を向上させることができる。

また、環状溝部３０は、軸方向Ｚにおいて、抵抗体４の基端側から先端側の領域まで形成されている。そして、充填樹脂５は、環状溝部３０にも充填されている。それゆえ、高圧タワー部３と充填樹脂５との接触面積を一層大きくすることができ、高圧タワー部３とケース２との、充填樹脂５を介した接合強度を一層向上させることができる。また、高圧タワー部３と充填樹脂５との接触面積を一層大きくすることにより、高圧タワー部３からの充填樹脂５の剥離の伸展を抑制しやすい。さらに、充填樹脂５を高圧タワー部３よりも電気的絶縁性の高い材質のものにすることにより、抵抗体４から高圧タワー部３の外側までの電気的絶縁性を充填樹脂５によって一層向上させることができる。
その他、実施形態１と同様の作用効果を有する。

なお、上記実施形態においては、高圧タワー部とケースとは、異なる材料により構成したが、これに限られず、同じ材料により構成してもよい。
また、本発明は、上記各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の実施形態に適用することが可能である。

１ 点火コイル
１１ 一次コイル
１２ 二次コイル
２ ケース
２１ 被組付部
３ 高圧タワー部
４ 抵抗体
４１ 先端面
４２ 基端面
５ 充填樹脂

Claims (4)

1. 互いに磁気結合された一次コイル（１１）及び二次コイル（１２）と、
   上記一次コイル（１１）及び上記二次コイル（１２）を収容するケース（２）と、
   該ケース（２）の先端に設けられた被組付部（２１）に組み付けられた高圧タワー部（３）と、
   先端面（４１）及び基端面（４２）を露出させた状態にて、上記高圧タワー部（３）内に埋設された抵抗体（４）と、
   上記ケース（２）内に充填されると共に、上記一次コイル（１１）及び上記二次コイル（１２）を封止する充填樹脂（５）と、
   を有する内燃機関用の点火コイル（１）。
2. 上記高圧タワー部（３）に組み付けられると共に、該高圧タワー部（３）とスパークプラグとを連結する樹脂製のジョイント（６）と、該ジョイント（６）の内側に配され、上記抵抗体（４）と上記スパークプラグとを電気的に接続する導通部材（７）と、をさらに有する、請求項１に記載の内燃機関用の点火コイル（１）。
3. 上記高圧タワー部（３）は、先端側に延設された延設部（３５）を有し、該延設部（３５）は、内側に上記抵抗体（４）とスパークプラグとを電気的に接続する導通部材（７）が配され、かつ、先端部にゴム製のプラグキャップ（１５）が嵌合されており、上記高圧タワー部（３）は、上記プラグキャップ（１５）を介して上記スパークプラグと連結されるように構成されている、請求項１に記載の内燃機関用の点火コイル（１）。
4. 上記高圧タワー部（３）は、上記抵抗体（４）の外周面に密着した内筒部（３１）と、該内筒部（３１）の外周側において上記ケース（２）の被組付部（２１）に嵌入される外筒部（３２）と、を有し、上記内筒部（３１）と上記外筒部（３２）との間には、先端側が閉塞されると共に、上記高圧タワー部（３）の基端面に開口した環状溝部（３０）が形成されており、上記充填樹脂（５）は、上記環状溝部（３０）にも充填されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の内燃機関用の点火コイル（１）。
   

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