JP2019062040A - 内燃機関用点火コイル - Google Patents

Abstract

【課題】外部に対する絶縁性を高めて漏電を防ぎ、十分な点火性能を長期間維持することのできる内燃機関用点火コイルを提供する。【解決手段】点火コイルケース１０は、該点火コイルケース１０を内燃機関に設置した状態で点火プラグへ向かって延設され、該延設方向に沿って柱状の雑防抵抗１８を収納するように形成された高圧タワー部２０を有し、高圧タワー部２０は、プラグブーツ４０と接合固定するように形成され、点火コイルケース１０の内部に注型されたエポキシ樹脂３０によって雑防抵抗１８を該雑防抵抗１８の両端電極１８ａ，１８ｂを含めて埋設し、該高圧タワー部２０の先端側に配置された雑防抵抗１８の電極１８ｂの周囲には、該高圧タワー部２０の先端へ向かって、電極１８ｂとプラグブーツ４０に設けられたスプリング２１が電気接続される部位を越えた位置までエポキシ樹脂３０が注型されることを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、点火コイル本体などを収納するケース等に注型絶縁樹脂を注型したモールド型の内燃機関用点火コイルに関するものである。

内燃機関用点火コイルは、点火コイル本体の小型化に伴って点火プラグの頭部電極へ直接取り付けるように構成されたものが多く用いられるようになっている。
このように構成された点火コイル（点火装置）は、例えば、点火コイル本体をエンジンヘッドカバーに設置固定するケース等を備え、また、このケース等には、エンジンヘッドカバーに固定した状態において、点火プラグへ向かって延設されたタワー部（高圧タワー）等を備えている（例えば、特許文献１参照）。
このように構成した場合、また、点火プラグに火花放電を発生させたときの電磁波ノイズを低減する雑防抵抗を、上記のタワー部等の内部に配置し、点火コイル本体の周囲のみに注型絶縁樹脂を注型している。

図３は、従来のモールド型の内燃機関用点火コイルの概略構成を示す断面図である。図示した点火コイル１００は、絶縁素材によって形成された点火コイルケース１０１に点火コイル本体１０２を収納している。
また、点火コイルケース１０１の内部には、点火コイル本体１０２を固定するとともに、当該点火コイル本体１０２からの漏電等を防ぐ注型絶縁樹脂のエポキシ樹脂１１０が充填されている。
点火コイルケース１０１の所定位置には、内燃機関のヘッドカバー等に設置固定された状態において、点火プラグ（図示省略）へ向かって延設された高圧タワー部１０３が設けられている。

高圧タワー部１０３の内部には、柱状の雑防抵抗１０４が設置固定されている。雑防抵抗１０４の長手方向両端には、それぞれ抵抗電極１０５，１０６が設けられている。
抵抗電極１０５は、高圧タワー部１０２の基端側に配置され、点火コイル１０２の二次側コイル端部（図示省略）が電気接続された高圧端子１０７に接続固定されている。
抵抗電極１０６は、高圧タワー部１０３の先端側に配置された高圧端子１０８に接続固定されている。
高圧端子１０８の先端部分は、点火プラグの頭部電極へ高電圧を供給する導電部材のスプリング１０９と接触するように配置構成されている。

特開２００６−２６９６１３号公報

従来の、例えば注型絶縁樹脂を内部に充填したモールド型の内燃機関用点火コイルは、前述のように点火コイル本体の周囲のみ注型絶縁樹脂を注型しており、高電圧を点火プラグへ伝導するための他の部分は大気（空気）に直接触れる状態となっている。
特に、高圧タワー部先端側の高圧端子は、雑防抵抗の電極や導電部材のスプリングと接触する部位が存在し、当該接触部位に酸化などの経年変化が生じると、電気抵抗が局部的に大きくなることがある。このように接触部位の電気接続状態が劣化すると、高電圧を印加したときに漏電等が生じ易くなり、点火コイル本体から点火プラグへ高電圧を供給する際に、無視できない大きさのエネルギー損失が経年劣化として生じる場合がある、という問題点があった。

本発明は、上記の問題点に鑑みなされたもので、外部に対する絶縁性を高めて漏電を防ぎ、十分な点火性能を長期間維持することのできる内燃機関用点火コイルを提供することを目的とする。

本発明に係る内燃機関用点火コイルは、一次側コイルに流れる電流の通電遮断を行うことにより二次側コイルに高電圧を発生する点火コイル本体と、柱状に形成され、長手方向の両端に電極を有し、前記二次側コイルと点火プラグとの間に配置される雑防抵抗と、前記点火コイル本体および前記雑防抵抗を収納するケース本体と、前記ケース本体と接合し、内燃機関に設置されている前記点火プラグの頭部電極に接続するプラグブーツと、を備え、前記ケース本体は、該ケース本体を内燃機関に設置した状態で前記点火プラグへ向かって延設され、該延設方向に沿って前記柱状の雑防抵抗を収納するように形成された高圧タワー部を有し、前記高圧タワー部は、前記プラグブーツと接合固定するように形成され、前記ケース本体内部に注型された注型絶縁樹脂によって前記雑防抵抗を該雑防抵抗の両端電極を含めて埋設し、該高圧タワー部先端側に配置された前記雑防抵抗の一端の電極の周囲には、該高圧タワー部の先端へ向かって、前記一端の電極と前記プラグブーツに設けられた導電部材が電気接続される部位を越えた位置まで前記注型絶縁樹脂が注型されることを特徴とする。

また、前記高圧タワー部は、前記プラグブーツの導電部材と接続する第１高圧端子と、前記点火コイル本体の二次側コイルと接続する第２高圧端子と、を備え、前記雑防抵抗の一端の電極は、前記第１高圧端子を介して前記プラグブーツの導電部材と電気接続され、該高圧タワー部の基端側に配置される前記雑防抵抗の他端の電極は、前記第２高圧端子を介して前記二次側コイルと電気接続され、前記第１高圧端子および前記第２高圧端子を含めて前記注型絶縁樹脂に埋設されていることを特徴とする。

また、前記高圧タワー部は、内部に、該高圧タワー部の先端側から基端側へ延設され、前記第１高圧端子の周囲および前記雑防抵抗の一端の電極を含めて該雑防抵抗の周囲を囲う絶縁周壁部を有することを特徴とする。

また、前記高圧タワー部は、前記雑防抵抗の一端の電極に、前記プラグブーツの導電部材を当接させて電気接続することを特徴とする。

また、前記高圧タワー部は、内部に、該高圧タワー部先端側から基端側へ延設され、前記雑防抵抗の一端の電極を含めて該雑防抵抗の周囲を囲う絶縁周壁部を有することを特徴とする。

本発明によれば、絶縁耐性を高めることによって、ニ次側コイルから出力する高電圧下においてコロナ劣化を抑制し、長期間使用した場合でも漏電を防いで十分な点火性能を維持することができる。

本発明の実施例１による内燃機関用点火コイルの概略構成を示す断面図である。 本発明の実施例２による内燃機関用点火コイルの概略構成を示す説明図である。 従来のモールド型の内燃機関用点火コイルの概略構成を示す断面図である。

以下、この発明の実施の一形態を説明する。
（実施例１）
図１は、本発明の実施例１による内燃機関用点火コイルの概略構成を示す断面図である。図示した実施例１による点火コイル１は、硬質の絶縁素材を用いて形成された点火コイルケース１０に点火コイル本体１１を内包し、注型絶縁樹脂であるエポキシ樹脂３０を点火コイルケース１０の内部へ充填することによって点火コイル本体１１を埋設固定している。
点火コイルケース１０は、点火コイル本体１１を内包している筐体部分から外側へ向かって突出し、例えば、略筒状に形成された（点火コイルケース１０と同一素材によって一体形成された）高圧タワー部２０を備えている。高圧タワー部２０の外壁側は、絶縁素材で形成されたプラグブーツ４０の中心孔へ挿入され、当該プラグブーツ４０の中心孔内壁と接合し、点火コイルケース１０とプラグブーツ４０が接続固定されるように構成されている。

点火コイル本体１１は、二次側ボビン１２の内側（中心孔内）に配置される、図示を省略した一次側ボビンならびに一次側ボビンに巻回された一次側コイル、二次側ボビン１２に巻回されている二次側コイル１３を備えて構成されている。また、点火コイル本体１１は、上記の一次側ボビンならびに二次側ボビン１２の中心孔に挿通される図示を省略したコア（鉄心）部材等によって構成されている。なお、図１には二次側ボビン１２ならびに二次側コイル１３の一部分を図示している。
上記の一次側コイルに直流電流の通電・遮断を行ったとき、高電圧が発生する二次側コイル１３の一端部は、端末ピン１４の一端に電気接続されている。
端末ピン１４は、硬質の導電金属部材であり、点火コイルケース１０の内部に固定され、当該端末ピン１４の他端が高圧端子１６に電気接続されている。

雑防抵抗１８は、柱状に形成された固定抵抗器であり、例えば、円柱状に形成された抵抗体の両端に、冠状の導電部材からなる抵抗電極１８ａ，１８ｂを備えている。
高圧端子１６は、例えば、高圧タワー部２０の内部において、当該高圧タワー部２０の基端側、即ち、高圧タワー部２０を含む点火コイルケース１０において、点火コイル本体１１が配置されている側に設置固定され、雑防抵抗１８の抵抗電極１８ａと接合（例えば嵌合）する凹部を備えている。
高圧端子１７は、高圧タワー部２０の内部において、当該高圧タワー部２０の先端側に設置固定され、高圧端子１６に対して対向配置され、当該高圧端子１６の凹部と対向する部位に、雑防抵抗１８の抵抗電極１８ｂと接続（例えば嵌合）する凹部を備えている。

柱状の雑防抵抗１８は、高圧タワー部２０の内部において、抵抗電極１８ａが高圧端子１６に接合固定され、抵抗電極１８ｂが高圧端子１７に接合固定されるように、高圧タワー部２０の延設方向に沿って配置されている。
点火コイル１は、高圧タワー部２０を含む点火コイルケース１０内部にエポキシ樹脂３０が注型され、前述のように配置された点火コイル本体１１、雑防抵抗１８、高圧端子１６，１７などが上記のエポキシ樹脂３０に埋設され、大気（空気）と触れることのない状態で固定されている。

高圧タワー部２０の先端部分（高圧タワー先端部２０ａ）には、中心孔が設けられており、前述のように点火コイルケース１０、もしくは高圧タワー部２０をプラグブーツ４０に接続固定したとき、プラグブーツ３０に備えられているスプリング２１の端部が、当該中心孔に挿入されるように構成されている。
換言すると、高圧タワー部２０の内部に配置された高圧端子１７は、高圧端子先端部１７ａによって高圧タワー先端部２０ａの中心孔を塞ぐように設置固定されており、上記のように高圧タワー先端部２０ａの中心孔に挿入されたスプリング４０の端部が高圧端子先端部１７ａに接触するように、詳しくは、スプリング４０の端部が当該スプリング４０の付勢によって高圧端子先端部１７ａに押し当てられるように設けられている。

また、高圧タワー先端部２０ａの内部（高圧タワー先端部２０ａの中心孔の周囲）には、例えば、略柱状あるいは略錘状に形成された高圧端子先端部１７ａの外周面を覆うように空隙が設けられており、この空隙にも上記の高圧タワー部２０の雑防抵抗１８などが配置された部分とともにエポキシ樹脂３０が充填されて注型先端部位３１が注型されている。
注型先端部位３１は、高圧タワー部２０の延設方向に沿って形成され、高圧端子１７の側方（高圧端子先端部１７ａの外周面）を囲い、さらに、高圧タワー先端部２０ａの最先端部位へ向かって、前述のスプリング２１が当接する高圧端子先端部１７ａの最先端部位を越える位置まで延設されている。

換言すると、プラグブーツ４０に備えた導電部材（スプリング２１）と、高圧タワー部２０に備えた雑防抵抗１８との接合部分、ならびに、その接合部分の近傍を含めて注型先端部位３１（エポキシ樹脂３０）にて覆い、これらの近傍に空気が入り込まないようにすることによって、点火プラグへ供給する高電圧が高圧タワー部２０ならびにプラグブーツ４０等の外部側へ漏電することを防ぐように構成している。

以上のように、高圧タワー部２０を含む点火コイルケース１０にエポキシ樹脂３０を充填し、点火コイル本体１１、高圧端子１６，１７、雑防抵抗１８などを埋設し、空気に触れないようにしたので、点火コイル本体１１から出力される高電圧が点火コイルケース１０等の外部へ漏電することを防ぐことができる。
また、雑防抵抗１８や高圧端子１７なども空気に触れることなく、絶縁性のエポキシ樹脂３０に埋設されていることから、雑防抵抗１８と高圧端子１７とを接合させた導電部位、ならびに雑防抵抗１８と高圧端子１６とを接合させた導電部位についてもエポキシ樹脂３０が注型されており、高電圧出力時にコロナ放電を防ぐことができ、劣化を抑制して長期に渡って当該点火コイル１の点火特性を維持することが可能になる。

また、高圧タワー先端部２０ａ側に配置される雑防抵抗１８の抵抗端子１８ｂおよび高圧端子１７の周囲に注型されるエポキシ樹脂３０について、高圧撓部２０の基端側から高圧端子先端部１７ａを越えて高圧タワー先端部２０ａ側へ延設された注型先端部３１を形成したので、特に、抵抗端子１８ｂと高圧端子１７との接合部分、ならびにその周辺（近傍）の絶縁耐性を高めることができ、上記の接合部分の劣化を抑制して点火コイル１の耐用年数を延長させることが可能になる。
また、高圧タワー部２０もしくはプラグブーツ４０の内部から当該点火コイル１の外部へ向かう漏電を確実に防ぐことができ、点火プラグへ供給する高電圧の損失を抑制して、高い効率で上記の点火プラグに放電火花を発生させることができる。

（実施例２）
図２は、本発明の実施例２による内燃機関用点火コイルの概略構成を示す説明図である。図２（ａ）は、実施例２による点火コイル１ａの概略断面を示し、図２（ｂ）は、注型絶縁樹脂であるエポキシ樹脂３０を充填していない状態における点火コイル１ａの概略断面を示している。なお、ここでは図１に示したものと同一、あるいは相当する部分に同じ符号を使用し、その部分の重複説明を省略する。
点火コイル１ａの点火コイルケース１０は、実施例１で説明したものと同様に構成された点火コイル本体１１が収納されており、図２においては、当該点火コイル本体１１の二次側コイル１３の一部分（断面）のみを図示している。

図２の高圧タワー部２０は、図１に示したものと同様にプラグブーツ４０の中心孔に挿入されたとき、当該高圧タワー部２０の外壁側とプラグブーツ４０の中心孔内壁が接合し、点火コイルケース１０とプラグブーツ４０が接続固定されるように構成されている。
また、図２の高圧タワー部２０は、内部に絶縁周壁部２０ｂを設けており、当該高圧タワー部２０の内部に固定されている雑防抵抗１８の周囲を囲っている。
絶縁周壁部２０ｂは、高圧タワー部２０の内部に一体形成されており、即ち、高圧タワー部２０と同一素材によって形成されている。また、絶縁周壁部２０ｂは、高圧タワー部２０の内部において、高圧タワー先端部２０ａ側を基端として、高圧タワー部２０の基端側へ向かって延設された略筒状に形成されている。詳しくは、高圧タワー先端部２０ａの中心孔の周囲を基端として略筒状に形成され、略筒状の中心孔内部に雑防抵抗１８、ならびに高圧端子１７を配置し、雑防抵抗１８、抵抗電極１８ｂおよび高圧端子１７の外周を囲うように構成されている。

絶縁周壁部２０ｂは、その先端、即ち、高圧タワー部２０の基端側に配置される端部において、前述の略筒状中心孔が開口しており、当該筒状中心孔にエポキシ樹脂３０が充填されている。このように、絶縁周壁部２０ｂの周壁内側にエポキシ樹脂３０が充填されることにより、雑防抵抗１８の周囲、抵抗電極１８ｂならびに高圧端子１７等を覆い、これらを埋設するように当該エポキシ樹脂３０が注型されている。
また、絶縁周壁部２０ｂは、少なくとも、雑防抵抗１８（抵抗電極１８ｂ）と高圧端子１７との接続部分を囲うように構成され、例えば、当該絶縁周壁部２０ｂによって雑防抵抗１８の長手方向の半分以上の部分が覆われるように構成されている。

ここで、直接点火プラグに接続するダイレクトイグニッションタイプの点火コイル１ａは、エンジンの例えばシリンダヘッド上部に設置固定するように構成されている。そのため、エンジン稼働時には相当の高温になり、また、エンジン停止が長時間続くと気温と同程度まで低下する。
このように、点火コイル１ａは、高温と低温を繰り返す熱サイクル環境下に設置されるため、当該温度変化の影響を受けて各構成部材等の劣化が進行し、エポキシ樹脂３０についても、経年変化として熱劣化が進行する。特に、雑防抵抗１８は、高電圧が印加されて電流が流れると発熱することから、雑防抵抗１８の近傍において、上記のような周囲温度の変化に当該発熱が加わり、エポキシ樹脂３０の劣化が進行し易くなる。
また、高圧タワー部２０は、点火コイルケース１０とプラグブーツ４０とを接続固定すると、当該固定による締め付けなどの機械的なストレスが作用し、完成品の点火コイル１ａ等においてこの状態が持続する。特に、高圧タワー先端部２０ａは、前述のように中心孔を有しており、上記のストレスが作用すると形状に歪が生じ易く、内部に注型されているエポキシ樹脂３０にはエポキシクラックが発生する場合がある。エポキシクラックが生じた部分は、絶縁耐性が弱くなることから、その周辺の導電部材等に高電圧が印加されると漏電し易くなる。

絶縁周壁部２０ｂは、高圧タワー部２０の内部に注型されたエポキシ樹脂３０のうち、雑防抵抗１８の発熱による熱劣化が生じる部位、また、特にストレスの作用が大きな高圧タワー先端部２０ａ近傍の部位にエポキシクラックが生じた場合、このエポキシクラックが高圧タワー部２０の外壁部近傍へ向かって延長されないように（エポキシクラックの延長を止めるように）設けられている。
換言すると、絶縁周壁２０ｂは、高圧タワー部２０の内部に注型されたエポキシ樹脂３０のうち、熱劣化や機械的なストレスによってエポキシクラックが発生し易い部位を囲うように設けられ、上記のエポキシクラックが発生し易い部位に、エポキシクラックが生じたとき、高圧タワー部２０もしくは点火コイルケース１０の外壁部（その近傍）へ到達することのないように設置されている。

即ち、絶縁周壁部２０ｂは、雑防抵抗１８の長手方向に沿って、エポキシ樹脂３０の熱劣化が生じ易い部位を覆うことができる程度の長さを有している。
また、絶縁周壁部２０ｂは、当該絶縁周壁部２０ｂと、雑防抵抗１８または高圧端子１７との間にエポキシ樹脂３０を充填することができ、雑防抵抗１８（抵抗電極１８ｂ）または高圧端子１７の周囲に空気が存在しないように注型できる程度の間隔を空けて設置されている。

以上のように、高圧タワー部２０の内部に絶縁周壁部２０ｂを設けたので、エポキシクラックが生じ易い部位に、エポキシ樹脂３０の経年劣化等によってエポキシクラックが発生したとき、当該エポキシクラックが高圧タワー部２０等の外壁側へ延長（成長）することを防ぎ、点火コイルケース１０等の外部へ漏電が生じることを防ぐことができる。

なお、実施例１で説明した点火コイル１、および、実施例２で説明した点火コイル１ａは、高圧端子１６，１７を備えることなく構成することも可能である。高圧端子１６，１７を備えていない場合は、点火コイルケース１０もしくは高圧タワー部２０の内部に、雑防抵抗１８を支持固定する、例えば、係止部位等を形成して、この係止部位等に雑防抵抗１８を圧入することによって強固に嵌合、または挟持するように構成する。また、雑防抵抗１８の抵抗電極１８ａに、例えば端末ピン１４を接続固定し、点火コイル本体１０の二次側コイル１３の一端を電気接続する。また、抵抗電極１８ｂの先端部位にプラグブーツ４０のスプリング２１が当接するように、高圧タワー先端部２０ａ等を構成する。

１，１ａ点火コイル
１０点火コイルケース
１１点火コイル本体
１２二次側ボビン
１３二次側コイル
１４端末ピン
１６，１７高圧端子
１７ａ高圧端子先端部
１８雑防抵抗
１８ａ，１８ｂ抵抗電極
２０高圧タワー部
２０ａ高圧タワー先端部
２０ｂ絶縁周壁部
２１スプリング
３０エポキシ樹脂
３１注型先端部位
４０プラグブーツ
１００点火コイル
１０１点火コイルケース
１０２点火コイル本体
１０３高圧タワー部
１０４雑防抵抗
１０５，１０６抵抗電極
１０７，１０８高圧端子
１０９スプリング
１１０エポキシ樹脂

Claims (5)

1. 一次側コイルに流れる電流の通電遮断を行うことにより二次側コイルに高電圧を発生する点火コイル本体と、
   柱状に形成され、長手方向の両端に電極を有し、前記二次側コイルと点火プラグとの間に配置される雑防抵抗と、
   前記点火コイル本体および前記雑防抵抗を収納するケース本体と、
   前記ケース本体と接合し、内燃機関に設置されている前記点火プラグの頭部電極に接続するプラグブーツと、
   を備え、
   前記ケース本体は、
   該ケース本体を内燃機関に設置した状態で前記点火プラグへ向かって延設され、該延設方向に沿って前記柱状の雑防抵抗を収納するように形成された高圧タワー部を有し、
   前記高圧タワー部は、
   前記プラグブーツと接合固定するように形成され、
   前記ケース本体内部に注型された注型絶縁樹脂によって前記雑防抵抗を該雑防抵抗の両端電極を含めて埋設し、
   該高圧タワー部先端側に配置された前記雑防抵抗の一端の電極の周囲には、該高圧タワー部の先端へ向かって、前記一端の電極と前記プラグブーツに設けられた導電部材が電気接続される部位を越えた位置まで前記注型絶縁樹脂が注型される、
   ことを特徴とする内燃機関用点火コイル。
2. 前記高圧タワー部は、
   前記プラグブーツの導電部材と接続する第１高圧端子と、
   前記点火コイル本体の二次側コイルと接続する第２高圧端子と、
   を備え、
   前記雑防抵抗の一端の電極は、前記第１高圧端子を介して前記プラグブーツの導電部材と電気接続され、
   該高圧タワー部の基端側に配置される前記雑防抵抗の他端の電極は、前記第２高圧端子を介して前記二次側コイルと電気接続され、
   前記第１高圧端子および前記第２高圧端子を含めて前記注型絶縁樹脂に埋設されている、
   ことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関用点火コイル。
3. 前記高圧タワー部は、
   内部に、該高圧タワー部の先端側から基端側へ延設され、前記第１高圧端子の周囲および前記雑防抵抗の一端の電極を含めて該雑防抵抗の周囲を囲う絶縁周壁部を有する、
   ことを特徴とする請求項２に記載の内燃機関用点火コイル。
4. 前記高圧タワー部は、
   前記雑防抵抗の一端の電極に、前記プラグブーツの導電部材を当接させて電気接続する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関用点火コイル。
5. 前記高圧タワー部は、
   内部に、該高圧タワー部先端側から基端側へ延設され、前記雑防抵抗の一端の電極を含めて該雑防抵抗の周囲を囲う絶縁周壁部を有する、
   ことを特徴とする請求項４に記載の内燃機関用点火コイル。

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