JP2018160696A - 内燃機関用の点火コイル - Google Patents

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Abstract

【課題】ケース内に充填された充填樹脂におけるボイドの形成を抑制し、信頼性を向上す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】
点火コイル1は、一次コイル11と、二次コイル12と、中心コア13と、外周コア2と、これらを収容するケース3と、ケース3内に充填される電気絶縁性を備えた充填樹脂4とを有している。外周コア2は、中心コア13の軸方向Xにおける両端から上方に向かって形成された一対の側方部21と、一対の側方部21における上端部同士をつなぐ接続部22とを有している。接続部22の下面の少なくとも一部には、上下方向Z及び軸方向Xと直交する横方向Yにおける端部から反対の端部に向かうにつれて上方に向かって傾斜した傾斜面23が形成されている。傾斜面23の上端は接続部22の下面の端部に位置している。
【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。
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、一次コイル及び二次コイルの外周側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おり、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と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示されている。この点火コイルの外周コアは、ケースの開口部側に設けられた接続部と、接続部の両端と中心コアの両端とをそれぞれつなぐよう形成された側方部とを有している。このような点火コイルを製造する際には、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2013−26560号公報
しかしながら、特許文献1に示された点火コイルには以下の課題がある。
特許文献1の点火コイルにおいては、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ために、巻線内の隙間に電気絶縁性を有する樹脂を充填させる。このとき、樹脂の充填性を向上するために、負圧状態においてケース内への樹脂の充填が行われる。このとき、ケースの開口部側に外周コアの接続部が配設されているため、ケース内において空気と充填樹脂とが置換される際に、接続部によって空気の移動が阻害されケースの開口部からケース外に抜けにくくなる。したがって、空気が外周コアの内側に留まりやすくなる。これにより、充填された樹脂の内部にボイド(気泡)が形成される。このボイドは、クラックの起点となりやすく、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、ケース内に充填された充填樹脂におけるボイドの形成を抑制し、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、水平面と平行な軸線を中心として一次巻線を巻回して形成された一次コイルと、
該一次コイルの外周側の位置において上記軸線を中心として二次巻線を巻回して形成された二次コイルと、
上記一次コイル及び上記二次コイルの内側に上記軸線の軸方向に沿って挿通配置された中心コアと、
上記一次コイル及び上記二次コイルの外周側に配置された外周コアと、
上記一次コイル、上記二次コイル、上記中心コア及び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る電気絶縁性を備えた充填樹脂とを有しており、
上記ケースは、上記一次コイル、上記二次コイル、上記中心コア及び上記外周コアを囲むように形成され上下方向における上方側に開口した側方壁部と、該側方壁部における下方側に設けられた底部とを有しており、
上記外周コアは、上記軸方向における両端から上方側に向かって形成された一対の側方部と、該一対の側方部における上端部同士をつなぐ接続部とを有しており、
上記接続部の下面の少なくとも一部には、上記上下方向及び上記軸方向と直交する横方向及び上記軸方向のいずれか一方又は両方における端部から反対の端部側に向かうにつれて下方に向かうよう傾斜する傾斜面をなしており、
上記傾斜面の上端は、上記接続部の下面の端部に位置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。
上記点火コイルにおいて、上記接続部の下面には、上記横方向及び上記軸方向のいずれか一方又は両方における上記下面の端部から反対の端部側に向かうにつれて下方に傾斜した傾斜面が形成されている。つまり、該傾斜面は、上記下面の端部が上端となるように傾斜している。
上記ケースに上記充填樹脂が充填されると、上記外周コアの接続部よりも下方においては、充填樹脂内の気泡が上方に浮き上がる。この気泡は、上記傾斜面に接触すると該傾斜面に沿って移動する。そして、上記接続部の外側へと移動し、上記ケースの外側へと排出される。これにより、上記外周コアの内側の空気を効率良く排出することができる。それゆえ、上記充填樹脂におけるボイドの形成を抑制することができる。
以上のごとく、上記内燃機関用の点火コイルによれば、ケース内に充填された充填樹脂におけるボイドの形成を抑制し、信頼性を向上することができる。
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2における、点火コイルの形状例を示す断面説明図。 実施例2における、点火コイルの他の形状例を示す断面説明図。 実施例3における、点火コイルを示す断面説明図。 実施例4における、点火コイルの形状例を示す断面説明図。 実施例4における、点火コイルの他の形状例を示す断面説明図。 実施例5における、点火コイルを示す断面説明図。 実施例6における、点火コイルを示す断面説明図。 実施例7における、点火コイルを示す断面説明図。
本明細書において、上下方向とは、重力の働く方向と同一方向を指すものであり、水平面とは、上記上下方向と直交する平面で充填樹脂の上面を示す。
上記内燃機関用の点火コイルにおいて、上記傾斜面は、上記横方向に傾斜していることが好ましい。この場合には、充填樹脂内の気泡が上記接続部の外側へと移動しやすくなる。これにより、充填樹脂内の気泡を上記ケースの外側へと、より容易に排出することができる。
また、水平面に対する上記傾斜面の傾斜角度θは、0.5°≦θ≦15°であることが好ましい。この場合には、上記充填樹脂に含まれた気泡が上記傾斜面に沿って移動しやすくなる。また、上記外周コアを上下方向において小型化し、ひいては上記点火コイルを小型化することができる。
また、上記外周コアは、複数の磁性鋼板を積層した積層体と、該積層体周囲を覆う電気絶縁性を備える被覆層とを有しており、上記積層体は、上記傾斜面に沿うように形成された積層傾斜部を有していることが好ましい。この場合には、上記積層体の断面積を増大させ、上記点火コイルの性能を向上することができる。
また、上記外周コアにおける上記接続部の下面は、上記二次コイルにおける低電圧側端部から高電圧側端部に向かうにつれて、上方に向かうように傾斜していることが好ましい。この場合には、低電圧側から高電圧側に向かうにつれて、上記接続部と上記二次コイルとの間の距離を増大させることができる。これにより、上記二次コイルの高電圧側と上記外周コアとの間に充填される充填樹脂の厚さを増大させ、電気絶縁性能を向上することができる。
(実施例1)
上記内燃機関用の点火コイルにかかる実施例について、図1及び図2を参照して説明する。
図1及び図2に示すごとく、点火コイル1は、一次コイル11と、二次コイル12と、中心コア13と、外周コア2と、これらを収容するケース3と、ケース3内に充填される電気絶縁性を備えた充填樹脂4とを有している。
一次コイル11は、軸線110を中心として一次巻線を巻回して形成されており、二次コイル12は、一次コイル11の外周側の位置において軸線110を中心として二次巻線を巻回して形成されている。中心コア13は、一次コイル11及び二次コイル12の内側に軸線110の軸方向Xに沿って挿通配置されており、外周コア2は、一次コイル11及び二次コイル12の外周側に配置されている。
ケース3は、一次コイル11、二次コイル12、中心コア13及び外周コア2を囲むように形成され上方に開口した側方壁部31と、側方壁部31における下端に設けられた底部32とを有している。外周コア2は、中心コア13の軸方向Xにおける両端から上方に向かって形成された一対の側方部21と、一対の側方部21における上端部同士をつなぐ接続部22とを有している。
接続部22の下面の少なくとも一部には、上下方向Z及び軸方向Xと直交する横方向Yにおける端部から反対の端部に向かうにつれて上方に向かって傾斜した傾斜面23が形成されている。
以下、さらに詳細に説明する。
本例においては、水平面と直交する方向を上下方向Zとし、一次コイル11の内側に配置された中心コア13の挿通された方向を軸方向Xとして説明する。また、上下方向Z及び軸方向Xの両方と直交する方向を横方向Yとして説明する。
また、側方壁部31における開口側を上方とし、その反対側を下方として説明する。
本例の点火コイル1は、自動車の内燃機関において、燃焼室内に電極を露出して配設された点火プラグに、高電圧を印加するために用いられる。点火コイル1は、一次コイル11における電流変化に伴って、二次コイル12に高電圧が誘起されるように構成されている。
図1及び図2に示すごとく、ケース3は、一次コイル11、二次コイル12、中心コア13及び外周コア2の周囲を囲むと共に上方に開口した側方壁部31と、側方壁部31における下端に設けられた底部32とを有している。側方壁部31には、中心コア13の軸方向Xに沿うようにコネクタ挿入部311が形成されており、このコネクタ挿入部311の内側には、イグナイタ6と電気的に接続された接続端子61が配置されている。また、底部32には、下方に向かって延設されたタワー部321が形成されており、タワー部321の内側には、二次コイル12と、高圧接続端子71を介して電気的に接続された高圧端子7が挿通されている。タワー部321は、図示しないプラグキャップの内側に圧入される。
点火コイル1の一次コイル11は、一次巻線を一次スプール51の外周に巻回して形成されている。一次スプール51は、絶縁樹脂によって形成されており、円筒状の本体部511と、本体部511の軸方向X両端から外周側に向かって立設した一対の鍔部512とを有している。一次スプール51における一対の鍔部512の間に一次巻線を巻回することによって、円筒状の一次コイル11が形成されている。
二次コイル12は、二次スプール52に二次巻線を巻回して形成されている。二次スプール52は、一次スプール51と同軸上でかつ、一次スプール51の外周側に配置されている。また、二次スプール52は、円筒状の本体部521と、本体部521の外周面から外周側に向かって立設した複数の鍔部522とを有している。複数の鍔部522は、本体部521の軸方向Xにおいて、等間隔に並んで配置されている。隣り合う鍔部522の間に二次巻線を巻回することによって二次コイル12が形成されている。
一次スプール51の内側には中心コア13が設けられている。中心コア13は、複数の磁性鋼板を上下方向Zに積層して形成された略四角柱状をなしている。中心コア13は、その長手方向が、一次スプール51の軸方向Xと同方向となるように配置されている。
二次スプール52の外周側には、外周コア2が設けられている。外周コア2は、プレス加工を施した複数の磁性鋼板を積層した積層体201と、積層体201の外周を覆う絶縁樹脂からなる被覆層203とを有している。外周コア2は、中心コア13の軸方向X両端から上方に向かって互いに平行に延設された一対の側方部21と、各側方部21の上端部同士をつなぐように形成された接続部22とを有している。一方の側方部21と中心コア13の一端との間には、一次コイル11に発生した磁束と反対方向の磁束を磁路中に発生させるためのマグネット24が設けられている。
図1に示すごとく、接続部22の下面は、横方向Yにおいて水平面に対して傾斜した傾斜面23をなしている。本例の傾斜面23は、横方向Yにおける一端231から他端232に向かうにつれて下方に傾斜するように、接続部22における下面全体に形成されている。なお、接続部22における軸方向Xと直交する断面において、積層体201は、下面が水平面と平行な長方形状をなしており、被覆層203を傾斜させることによって傾斜面23が形成されている。本例において傾斜面23の水平面に対する傾斜角度θは、0.5°とした。尚、充填樹脂4の上面は、水平面と略平行に形成されており、充填樹脂4の上面に対する傾斜面23の傾斜角度θについても0.5°となる。また、図1は、傾斜面23の傾斜角度を誇張して描いてある。
図1及び図2に示すごとく、一次コイル11、二次コイル12、中心コア13、外周コア2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4が充填されている。充填樹脂4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。
次に、本例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、接続部22の下面には、横方向Yにおける一方の端部231から反対の端部232側に向かうにつれて下方に傾斜した傾斜面23が形成されている。つまり、傾斜面23は、端部231が上端となるように傾斜している。
ケース3に充填樹脂4が充填されると、外周コア2の接続部22よりも下側においては、充填樹脂4内の気泡が上方に浮き上がる。この気泡は、傾斜面23に接触すると傾斜面23に沿って移動する。そして、接続部22の外側へと移動し、ケース3の外側へと排出される。これにより、外周コア2の内側の空気を効率良く排出することができる。それゆえ、充填樹脂4におけるボイドの形成を抑制することができる。
また、水平面に対する傾斜面23の傾斜角度θは、0.5°≦θ≦15°の関係を満たしている。そのため、充填樹脂4に含まれた気泡が傾斜面23に沿って移動しやすくなる。また、外周コア2を上下方向Zにおいて小型化し、ひいては点火コイル1を小型化することができる。
以上のごとく、本例の内燃機関用の点火コイル1によれば、ケース3内に充填された充填樹脂におけるボイドの形成を抑制し、信頼性を向上することができる。
(実施例2)
本例は、実施例1の点火コイル1における構成を一部変更したものである。
図3及び図4に示すごとく、本例の点火コイル1は、外周コア2の接続部22における下面の形状を変更している。
図3に示した点火コイル1の外周コア2における接続部22の下面には、2つの傾斜面23が形成されている。2つの傾斜面23は、横方向Yにおいて、中央を最下点233とし、下面の両端部231、232から最下点233に向かうにつれて下方に向かうようにそれぞれ傾斜するように形成されている。
図4に示した点火コイル1の外周コア2における接続部22の下面には、曲面からなる傾斜面23が形成されている。傾斜面23は、横方向Yにおいて、中央を最下点とし、下面における両端から最下点に向かうにつれて下方に向かう円弧状端面となるように形成されている。
その他の構成は実施例1と同様である。尚、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。
本例においても実施例1と同様の作用効果を得ることができる。
(実施例3)
本例は、図5に示すごとく、実施例1の点火コイルにおける外周コアの構造を変更したものである。
本例の点火コイル1における外周コア2の積層体201は、横方向Yにおける幅寸法が異なる磁性鋼板を組み合わせることにより、積層傾斜部202を形成している。積層体201は、横方向Yにおける幅寸法が一定の磁性鋼板を積層した均一断面部221と、均一断面部221の下面から下方に向かうにつれて、幅寸法が順次小さくなるように形成された磁性鋼板を積層した傾斜断面部222とを有している。傾斜断面部222の磁性鋼板は、端部232側の端部を、均一断面部221における端部232側の端部と揃えるように配置されている。積層傾斜部202は、端部231から端部232に向かうにつれて下方に向かって傾斜するように形成されている。
被覆層203は、積層傾斜部202における凸状角部同士をつないだ面と平行な傾斜面23を形成するよう積層体201を覆っている。
その他の構成は実施例1と同様である。尚、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。
本例の点火コイル1においては、積層体201における断面積を増大させることにより、点火コイル1の性能を向上することができる。
また、本例においても実施例1と同様の作用効果を得ることができる。
(実施例4)
本例は、図6に示すごとく、実施例3の点火コイル1における構造を一部変更したものである。
本例の点火コイル1における外周コア2の積層体201は、2つの積層傾斜部202を形成している。傾斜断面部222を構成する磁性鋼板の中央位置は、横方向Yにおいて、均一断面部221の中央位置と同一となるように積層されている。積層傾斜部202は、横方向Yにおいて、下面の両端部231、232から、最下点233に向かうに下方に向かうようにそれぞれ傾斜している。
その他の構成は実施例3と同様である。尚、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3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3と同様の構成要素等を表す。
また、本例の点火コイル1においては、傾斜面23を平面によって形成したが、図7に示すごとく、傾斜面23を曲面によって形成してもよい。
(実施例5)
本例は、図8に示すごとく、実施例1の点火コイルにおける構造を一部変更したものである。
本例の点火コイル1における外周コア2の接続部22は、軸方向Xにおいて、二次コイル12における低電圧側Lの端部から高電圧側H側の端部に向かうにつれて上方に向かうように傾斜している。尚、二次コイル12における高圧接続端子71が接続された側が高電圧側Hであり、高電圧側Hと反対側が低電圧側Lである。
その他の構成は実施例1と同様である。尚、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。
本例の点火コイル1においては、二次コイル12の高電圧側Hと外周コア2との距離を拡大することにより、二次コイル12と外周コア2との間に充填される充填樹脂4の厚さを増大させ、電気絶縁性能を向上することができる。
その他、実施例1と同様の作用効果を得ることができる。
(実施例6)
本例は、図9に示すごとく、実施例1の点火コイル1における構造を一部変更した例を示すものである。
本例の点火コイル1の外周コア2において、軸方向と直交する断面における接続部22の断面形状は、対向する辺同士が平行となるように配置された略長方形状をなしている。また一対の側方部21は、接続部22の下面に対して直交する方向に沿って形成されている。
点火コイル1において、外周コア2は、その全体を横方向Yに傾斜させた状態で配設される。これにより、傾斜して配置された接続部22の下面が水平面に対して傾斜した傾斜面23を形成する。
その他の構成は実施例1と同様である。尚、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。
本例の点火コイルにおいては、従来使用されていた傾斜面23を形成していない外周コア2を用いて、接続部22の下面を傾斜面23として利用することができる。したがって、外周コア2の形状変更を行う必要がなく、容易に充填樹脂4におけるボイドの発生を抑制することができる。
その他、実施例1と同様の作用効果を得ることができる。
(実施例7)
本例は、図10に示すごとく、実施例1の点火コイルにおける構造を一部変更したものである。
本例の点火コイル1の外周コア2において、軸方向と直交する断面における接続部22の断面形状は、対向する辺同士が平行となるように配置された略長方形状をなしている。また一対の側方部21は、接続部22の下面に対して直交する方向に沿って形成されている。したがって、外周コア2の形状は、上記実施例6に示したものと同形状である。
外周コア2は、接続部22の下面が、ケース3における底部32と平行となるように配置されている。したがって、底部32と直交する方向であるコイル軸方向Z1に対して直交するように配設されている。
点火コイル1への充填樹脂4の充填は、固定治具8を用いて行われる。
固定治具8は、台座部81と、台座部81から上下方向Zにおける上方に向かって立設した支柱部82と、点火コイル1が保持される載置部83とを有している。載置部83は、横方向Yにおいて、傾斜するように配設されている。また、載置部83は、貫通形成された貫通孔831を有しており、載置部83に点火コイル1を載置する際には、タワー部321を貫通孔831に挿通する。
固定治具8の載置部83によって点火コイル1を保持すると、底部32が載置された載置部83を基準として、点火コイル1は、水平面に対して横方向Yに傾斜する。これにより、外周コア2における接続部22が、水平面に対して横方向Yに傾斜し、接続部22の下面が横方向Yに傾斜した傾斜面23を形成する。
その他の構成は実施例1と同様である。尚、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。
本例においては、点火コイル1を傾斜させることにより傾斜面23を形成することができる。したがって、点火コイル1の設計変更をすることなく、容易に充填樹脂4におけるボイドの発生を抑制することができる。
また、本例においても実施例1と同様の作用効果を得ることができる。
本例においては、外周コア2の一部が充填樹脂4から露出しているが、外周コア2を充填樹脂4に埋設した場合にも同様の作用効果を得ることができる。
1 内燃機関用の点火コイル
11 一次コイル
12 二次コイル
13 中心コア
2 外周コア
21 側方部
22 接続部
23 傾斜面
3 ケース
31 側方壁部
32 底部
4 充填樹脂

Claims (9)

  1. 水平面と平行な軸線を中心として一次巻線を巻回して形成された一次コイル(11)と、
    該一次コイル(11)の外周側の位置において上記軸線を中心として二次巻線を巻回して形成された二次コイル(12)と、
    上記一次コイル(11)及び上記二次コイル(12)の内側に上記軸線の軸方向に沿って挿通配置された中心コア(13)と、
    上記一次コイル(11)及び上記二次コイル(12)の外周側に配置された外周コア(2)と、
    上記一次コイル(11)、上記二次コイル(12)、上記中心コア(13)及び上記外周コア(2)とを収容するケース(3)と、
    該ケース(3)内に充填される電気絶縁性を備えた充填樹脂(4)とを有しており、
    上記ケース(3)は、上記一次コイル(11)、上記二次コイル(12)、上記中心コア(13)及び上記外周コア(2)を囲むように形成され上下方向における上方側に開口した側方壁部(31)と、該側方壁部(31)における下方側に設けられた底部(32)とを有しており、
    上記外周コア(2)は、上記軸方向における両端から上方側に向かって形成された一対の側方部(21)と、該一対の側方部(21)における上端部同士をつなぐ接続部(22)とを有しており、
    上記接続部(22)の下面の少なくとも一部は、上記上下方向及び上記軸方向と直交する横方向及び上記軸方向のいずれか一方又は両方における端部から反対の端部側に向かうにつれて下方に向かうよう傾斜する傾斜面(23)をなしており、
    上記傾斜面(23)の上端は、上記接続部(22)の下面の端部に位置していることを特徴とする内燃機関用の点火コイル(1)。
  2. 上記外周コア(2)は、複数の磁性鋼板を積層した積層体(201)と、該積層体(201)の周囲を覆う電気絶縁性を備える被覆層(203)とを有しており、上記傾斜面は、上記被覆層の一部によって形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)。
  3. 上記接続部(22)における上記軸方向に直交する断面において、上記積層体(201)は、長方形状を有することを特徴とする請求項2に記載の内燃機関用の点火コイル(1)。
  4. 上記接続部(22)における上記軸方向に直交する断面において、上記積層体(201)の下面は、水平面に平行であることを特徴とする請求項2又は3に記載の内燃機関用の点火コイル(1)。
  5. 上記外周コア(2)を上記横方向及び上記軸方向のいずれか一方又は両方に傾斜させて配設してあり、上記接続部(22)の下面が上記傾斜面(23)をなしていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の内燃機関用の点火コイル(1)。
  6. 上記傾斜面(23)は、上記横方向に傾斜していることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の内燃機関用の点火コイル(1)。
  7. 水平面に対する上記傾斜面(23)の傾斜角度θは、0.5°≦θ≦15°であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の内燃機関用の点火コイル(1)。
  8. 上記外周コア(2)の下面は、上記横方向の中央に最下点(233)を有し、上記傾斜面(23)は、上記横方向において上記外周コア(2)の下面の両端部(231、232)から上記最下点(233)に向かうにつれて下方に向かうように傾斜していることを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載の内燃機関用の点火コイル(1)。
  9. 上記外周コア(2)は、複数の磁性鋼板を積層した積層体(201)と、該積層体(201)の周囲を覆う電気絶縁性を備える被覆層(203)とを有しており、上記積層体(201)は、上記傾斜面(23)に沿うように形成されたことを特徴とする請求項1〜8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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