JP2019096789A - 内燃機関用の点火コイル - Google Patents

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Abstract

【課題】抵抗体及び高圧タワーに作用する力を低減しやすい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、一次コイル11及び二次コイル12とケース2と高圧端子3と抵抗体4と充填樹脂5とを有する。ケース2は、ケース本体21及びケース本体21から下側に突出した筒状の高圧タワー22を有する。高圧端子3は、高圧タワー22に圧入されて高圧タワー22の内側を閉塞する。高圧端子3は、上側に開口する有底筒状を呈している。抵抗体4は、高圧端子3に嵌入されている。充填樹脂5は、ケース本体21内に充填されるとともに、一次コイル11、二次コイル12、及び抵抗体4を封止する。高圧端子3は、上下方向Zの一部の領域に、高圧タワー22に圧接する圧接部31を有し、上下方向Zの他の領域に、高圧タワー22に圧接しない非圧接部32を有する。抵抗体4は、非圧接部32に嵌入されている。【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。
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、点火プラグで放電が発生した際の雑音を抑制する抵抗体と、ケースとを備えたものが開示されている。このケースは、一次コイル及び二次コイルを収納するケース本体と、ケース本体から下側に突出した筒状の高圧タワーとを有する。
さらに、高圧タワーには、下側に凹んだ凹部が形成された高圧出力端子が圧入されており、前記高圧出力端子の凹部には、前記抵抗体が圧入されている。
特開2006−269613号公報
しかしながら、特許文献1に記載の点火コイルにおいては、高圧出力端子の全体が高圧タワーに圧入されており、さらにこの高圧出力端子の凹部に抵抗体が圧入されている。そのため、高圧出力端子から抵抗体と高圧タワーとの双方に過大な力が作用することが懸念される。これにより、抵抗体及び高圧タワーの耐久性の低下が懸念される。
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、抵抗体及び高圧タワーに作用する力を低減しやす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、互いに磁気結合された一次コイル(11)及び二次コイル(12)と、
前記一次コイル及び前記二次コイルを収容するケース本体(21)、及び前記ケース本体から下側に突出した筒状の高圧タワー(22)を有するケース(2)と、
前記高圧タワーに圧入されて前記高圧タワーの内側を閉塞するとともに、上側に開口する有底筒状の高圧端子(3)と、
前記高圧端子に嵌入された抵抗体(4)と、
前記ケース本体内に充填されるとともに、前記一次コイル、前記二次コイル、及び前記抵抗体を封止する充填樹脂(5)と、を有し、
前記高圧端子は、上下方向(Z)の一部の領域に、前記高圧タワーに圧接する圧接部(31)を有し、上下方向の他の領域に、前記高圧タワーに圧接しない非圧接部(32)を有し、
前記抵抗体は、前記非圧接部に嵌入されている、内燃機関用の点火コイル(1)にある。
前記態様の点火コイルにおいて、高圧端子は、上下方向の一部の領域に、高圧タワーに圧接する圧接部を有する。高圧端子は、圧接部において高圧タワーに圧接されることで高圧タワーに固定される。そして、高圧端子は、上下方向の他の領域、すなわち圧接部が形成されていない領域に非圧接部を有し、この非圧接部に抵抗体が嵌入されている。それゆえ、高圧タワーに対する高圧端子の圧入力が抵抗体に作用しにくい。それゆえ、抵抗体に作用する力を低減することができる。これに伴い、高圧タワーに圧接する圧接部の上下方向の長さを比較的確保でき、これにより高圧タワーと高圧端子との接触面積を稼ぎやすい。そして、高圧タワーに作用する高圧タワーからの圧接力を表面積の大きい圧接部で受けることで、高圧タワー及び高圧端子の機械強度を確保しやすくできる。さらに、前述のごとく高圧タワーと高圧端子との接触面積を稼ぐことにより、高圧タワーと高圧端子との間のシール性を高めることができ、ケースから充填樹脂が漏れ出ることを防止しやすい。
また、前述のごとく抵抗体は、非圧接部に嵌入されており、圧接部には嵌入されていないため、上下方向の圧接部が形成された領域において、高圧端子及び抵抗体からなる構造体の剛性が過度に高くなることを防止することができる。これにより、圧接部から高圧タワーへ大きな力が作用することを防止しやすい。
以上のごとく、前記態様によれば、抵抗体及び高圧タワーに作用する力を低減しやすい内燃機関用の点火コイルを提供することができる。
なお、特許請求の範囲及び課題を解決する手段に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
実施形態1における、内燃機関用の点火コイルの断面図。 実施形態1における、内燃機関用の点火コイルの抵抗体周辺の拡大断面図。 実施形態1における、高圧端子及び抵抗体の一部断面図。 実施形態1における、高圧端子及び抵抗体の平面図。 実施形態1における、高圧端子の断面図。 実施形態2における、高圧端子及び抵抗体の一部断面図。 実施形態2における、高圧端子及び抵抗体の平面図。 実施形態3における、高圧端子及び抵抗体の一部断面図。 実施形態3における、高圧端子及び抵抗体の平面図。 実施形態4における、高圧端子の一部断面図。
(実施形態1)
内燃機関用の点火コイルの実施形態につき、図1〜図5を用いて説明する。
本実施形態の内燃機関用の点火コイル1は、図1に示すごとく、一次コイル11及び二次コイル12とケース2と高圧端子3と抵抗体4と充填樹脂5とを有する。一次コイル11及び二次コイル12は、互いに磁気結合されている。ケース2は、一次コイル11及び二次コイル12を収容するケース本体21、及びケース本体21から下側に突出した筒状の高圧タワー22を有する。高圧端子3は、高圧タワー22に圧入されて高圧タワー22の内側を閉塞する。また、高圧端子3は、上側に開口する有底筒状を呈している。抵抗体4は、高圧端子3に嵌入されている。充填樹脂5は、ケース本体21内に充填されるとともに、一次コイル11、二次コイル12、及び抵抗体4を封止する。
図2に示すごとく、高圧端子3は、上下方向Zの一部の領域に、高圧タワー22に圧接する圧接部31を有し、上下方向Zの他の領域に、高圧タワー22に圧接しない非圧接部32を有する。抵抗体4は、非圧接部32に嵌入されている。
以後、本実施形態の内燃機関用の点火コイル1につき詳説する。
なお、本明細書において、上下方向Zは、ケース本体21からの高圧タワー22の突出方向である。また、上下方向Zにおいて、ケース本体21に対して高圧タワー22が突出した側を下側とし、その反対側を上側とする。ここで、「上」、「下」の表現は、便宜的に用いた表現であり、鉛直方向に対する点火コイル1の配置姿勢を特に限定するものではない。
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。
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、二次コイル12等の点火コイル1の構成部品は、ケース本体21内において、充填樹脂5によって封止されている。充填樹脂5は、エポキシ樹脂からなる。
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。
図1に示すごとく、ケース本体21は、上方に向かって開口している。これにより、ケース2内に充填された充填樹脂5の上面は、ケース本体21から上側に露出している。
高圧タワー22は、略円筒形状を有し、上下方向Zに貫通する貫通孔を有する。高圧タワー22の内周面221は、上下方向Zにおいて内径が異なる部位を有する。高圧タワー22の内周面221は、下側に形成された下側タワー内面221bと、下側タワー内面221bの上側に形成され、下側タワー内面221bよりも内径の大きい上側タワー内面221aとを有する。そして、上下方向Zにおける高圧タワー22の下側タワー内面221bと上側タワー内面221aとの間には、タワー段差部221cが形成されている。
図1、図2に示すごとく、高圧タワー22の上側タワー内面221aに、高圧端子3が圧入されている。図2、図3、図5に示すごとく、高圧端子3は、上筒部33と下筒部34と底部35と連結筒部36とを有する。上筒部33は、上下方向Zに形成されており、円筒状を呈している。下筒部34は、上筒部33よりも小径に形成されている。下筒部34は、上筒部33の下側に形成されている。さらに、下筒部34は、上下方向Zに形成された円筒状を呈している。底部35は、下筒部34の下端を閉塞している。連結筒部36は、上筒部33の下端と下筒部34の上端とを連結している。連結筒部36は、下側に向かうにつれて径が小さくなるよう構成されている。
そして、図2に示すごとく、高圧端子3は、上筒部33が高圧タワー22の上側タワー内面221aに圧入されている。すなわち、上筒部33が圧接部31を構成しており、連結筒部36、下筒部34及び底部35が非圧接部32を構成している。上筒部33は、その全周において上側タワー内面221aに圧接している。高圧端子3は、高圧タワー22から下側に充填樹脂5が漏出しないようにするための栓としての役割も有する。
図示は省略するが、高圧タワー22の上側タワー内面221aには、高圧端子3の連結筒部36に上下方向Zに当接する位置決め部が形成されている。位置決め部は、高圧タワー22内面から、径方向における高圧端子3の下筒部34と上筒部33との間の領域に突出するよう形成されている。これにより、高圧端子3を、高圧タワー22の上側から高圧タワー22の上側タワー内面221aに圧入して行く際、下筒部34が位置決め部に干渉しないとともに、連結筒部36が位置決め部に上下方向Zに干渉する。これにより、高圧タワー22に対して高圧端子3が上下方向Zに位置決めされる。位置決め部は、高圧タワー22のタワー段差部221cまで上下方向Zに連続して形成することができるがこれに限られない。また、位置決め部は、高圧タワー22の内周面221における周方向の一部に形成されていてもよいし、全周に形成されていてもよい。また、高圧タワー22に対する高圧端子3の上下方向Zの位置決めができれば、別の位置決め方法を採用することも可能である。
図2〜図5に示すごとく、非圧接部32を構成する下筒部34の内周面には、内周側に突出するとともに抵抗体4の外周面に当接する内周端子突出部341が形成されている。内周端子突出部341は、略球欠形状を呈している。図4に示すごとく、本実施形態においては、複数の内周端子突出部341が形成されている。具体的には、内周端子突出部341は、周方向の3箇所に等間隔に形成されている。なお、高圧端子3の外周位置を破線にて表している。また、図5にその一部を示すように、3つの内周端子突出部341は、互いに上下方向Zの同じ位置に形成されている。
そして、図2、図4に示すごとく、下筒部34に抵抗体4が圧入されている。具体的には、図4に示すごとく、抵抗体4は、下筒部34に形成された3つの内周端子突出部341に圧入されている。
図2、図3に示すごとく、抵抗体4は、抵抗本体部41と、抵抗本体部41の上端及び下端に配された一対の電極キャップ42とを有する。抵抗本体部41は、セラミックを円柱状に形成してなるがこれに限られない。例えば抵抗体4を巻線抵抗とすることも可能である。抵抗本体部41は、上下方向Zにおいて、外径が一定となるように形成されている。電極キャップ42は、例えば金属板をプレス成形して、カップ状に形成されている。抵抗体4は、電極キャップ42が配された部位が、それ以外の部位よりも径大になるよう形成されている。
図2〜図4に示すごとく、抵抗体4は、その下側の電極キャップ42において高圧端子3の下筒部34に圧入されており、高圧端子3の3つの内周端子突出部341に圧接している。また、抵抗体4の下面は、高圧端子3の底部35の上面に当接している。そして、図3に示すごとく、抵抗体4における、下側の電極キャップ42の3つの内周端子突出部341に圧接した部位と、底部35における抵抗体4が当接した部位と、を除く部位は、高圧端子3との間に間隔が形成されている。例えば、圧接部31を構成する上筒部33の内径は、抵抗体4の外径よりも大きく形成されており、これにより抵抗体4と圧接部31との間に間隔が形成される。
図2に示すごとく、高圧端子3の内側であって、かつ前述のごとく高圧端子3と抵抗体4との間に間隔が形成された部位には、充填樹脂5が充填されている。少なくとも抵抗体4本体は、その全周において充填樹脂5に覆われている。本実施形態においては、一対の電極キャップ42を含む抵抗体4の略全体の周囲が充填樹脂5で覆われている。
図2、図3に示すごとく、上筒部33の上端位置は、抵抗体4の上側の電極キャップ42よりも下側に離れて位置している。具体的には、上筒部33の上端位置は、上下方向Zにおける抵抗本体部41の略中央位置に配されている。これにより、抵抗体4の上側の電極キャップ42と、高圧端子3との間にも間隔が形成されている。
抵抗体4は、その下側の電極キャップ42において、高圧端子3を介して図示しないスパークプラグに電気接続される。また、図1に示すごとく、抵抗体4は、その上側の電極キャップ42において、接続端子13を介して二次コイル12に電気接続されている。抵抗体4は、点火コイル1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。
なお、図1に示すごとく、点火コイル1の構成部品としては、中心コア14、外周コア15、イグナイタ16、磁石体17、一次ボビン18、二次ボビン19等がある。中心コア14は、一次コイル11及び二次コイル12の内側に配されており、軟磁性材料からなる。外周コア15は、一次コイル11及び二次コイル12を上下方向Zに直交する方向から取り囲むように形成されており、軟磁性材料からなる。イグナイタ16は、一次コイル11への通電及び通電の遮断を行う。磁石体17は、点火コイル1の出力電圧の向上のため、中心コア14に磁気バイアスをかけ、一次コイル11への通電の遮断時の磁束の変化量を大きくして二次コイル12に誘起される電圧を高めている。一次ボビン18は、一次コイル11を巻回するために用いられ、樹脂からなる。二次ボビン19は、二次コイル12を巻回するために用いられ、樹脂からなる。
次に、本実施形態の作用効果につき説明する。
本実施形態の内燃機関用の点火コイル1において、高圧端子3は、上下方向Zの一部の領域に、高圧タワー22に圧接する圧接部31を有する。高圧端子3は、圧接部31において高圧タワー22に圧接されることで高圧タワー22に固定される。そして、高圧端子3は、上下方向Zの他の領域、すなわち圧接部31が形成されていない領域に非圧接部32を有し、この非圧接部32に抵抗体4が嵌入されている。それゆえ、高圧タワー22に対する高圧端子3の圧入力が抵抗体4に作用しにくい。それゆえ、抵抗体4に作用する力を低減することができる。これに伴い、高圧タワー22に圧接する圧接部31の上下方向Zの長さを比較的確保でき、これにより高圧タワー22と高圧端子3との接触面積を稼ぎやすい。そして、高圧タワー22に作用する高圧タワー22からの圧接力を表面積の大きい圧接部31で受けることで、高圧タワー22及び高圧端子3の機械強度を確保しやすくできる。さらに、前述のごとく高圧タワー22と高圧端子3との接触面積を稼ぐことにより、高圧タワー22と高圧端子3との間のシール性を高めることができ、ケース2から充填樹脂5が漏れ出ることを防止しやすい。
また、前述のごとく抵抗体4は、非圧接部32に嵌入されており、圧接部31には嵌入されていないため、上下方向Zの圧接部31が形成された領域において、高圧端子3及び抵抗体4からなる構造体の剛性が過度に高くなることを防止することができる。これにより、圧接部31から高圧タワー22へ大きな力が作用することを防止しやすい。
また、圧接部31の内径は、抵抗体4の外径よりも大きい。それゆえ、圧接部31が抵抗体4に干渉し、抵抗体4と圧接部31との間に応力が生じることを防止することができる。
また、高圧端子3は、上筒部33、連結筒部36、下筒部34、及び底部35からなる。上筒部33が圧接部31を構成しており、下筒部34に抵抗体4が嵌入されている。それゆえ、前述のごとく抵抗体4及び高圧タワー22に作用する力を低減しやすい高圧端子3を、簡易な形状で構成することができる。これにより、高圧端子3の生産性を向上させやすい。
また、非圧接部32の内周面には、内周側に突出するとともに抵抗体4の外周面に当接する内周端子突出部341が形成されている。それゆえ、高圧端子3へ抵抗体4を嵌入する際の嵌入力が過度に大きくなることを防止することができる。また、高圧端子3と抵抗体4との導通を確保しやすい。
以上のごとく、本実施形態によれば、抵抗体4及び高圧タワー22に作用する力を低減しやすい内燃機関用の点火コイル1を提供することができる。
(実施形態2)
本実施形態は、図6、図7に示すごとく、複数の内周端子突出部341を上下方向Zの複数箇所に形成した実施形態である。
図7に示すごとく、高圧端子3は、6つの内周端子突出部341を有する。周方向において、6つの内周端子突出部341は、等間隔に形成されている。本実施形態においては、図6にその一部を示すように、6つの内周端子突出部341は、上下方向Zの2箇所に形成されている。すなわち、6つの内周端子突出部341は、上側に形成された3つの上側突出部341aと、下側に形成された3つの下側突出部341bとを有する。
周方向において、上側突出部341aと下側突出部341bとは、交互に形成されている。図6に示すごとく、上側突出部341aは上下方向Zにおける高圧端子3の中央位置に形成されており、下側突出部341bは上下方向Zにおける高圧端子3の中央位置よりも下側に形成されている。
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、複数の内周端子突出部341を、上下方向Zの複数箇所に形成している。それゆえ、高圧端子3に対して、抵抗体4がぐらつくことを防止しやすい。すなわち、高圧端子3が上下方向Zの複数箇所において抵抗体4を押さえつけているため、抵抗体4が高圧端子3に対して位置ずれしにくい。
その他、実施形態1と同様である。
(実施形態3)
本実施形態は、図8、図9に示すごとく、高圧端子3の内周面に、内周側に突出するとともに抵抗体4の外周面に当接しない非当接突出部342を有する実施形態である。非当接突出部342は、少なくとも1つの内周端子突出部341と上下方向Zにずれた位置に形成されている。
図9に示すごとく、非当接突出部342は周方向の3箇所に、等間隔に形成されている。3つの非当接突出部342は、周方向において、3つの内周端子突出部341からずれた位置に形成されている。周方向において非当接突出部342と内周端子突出部341とは交互に配されている。また、3つの非当接突出部342及び3つの内周端子突出部341の計6つは、周方向に等間隔に形成されている。
図8にその一部を示すように、3つの内周端子突出部341は、上下方向Zにおける高圧端子3の中央位置よりも上側に形成されている。3つの内周端子突出部341は、互いに上下方向Zの同じ位置に形成されている。一方、3つの非当接突出部342は、上下方向Zにおける高圧端子3の中央位置よりも下側に形成されている。3つの非当接突出部342は、互いに上下方向Zの同じ位置に形成されている。
図8、図9に示すごとく、非当接突出部342は、内周端子突出部341と相似形状を呈している。非当接突出部342は、内周端子突出部341よりも突出量が少なくなるよう形成されている。非当接突出部342は、3つの内周端子突出部341の内接円よりも外周側まで突出している。
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、高圧端子3の内周面に、内周側に突出するとともに抵抗体4の外周面に当接しない非当接突出部342を有し、非当接突出部342は、少なくとも1つの内周端子突出部341と上下方向Zにずれた位置に形成されている。それゆえ、抵抗体4が高圧端子3に対して傾こうとした際には、抵抗体4の外周面が非当接突出部342に干渉するため、抵抗体4の傾きが抑制される。
その他、実施形態1と同様の作用効果を有する。
(実施形態4)
本実施形態は、図10に示すごとく、実施形態3に対して、非当接突出部342の形状を変更した実施形態である。
本実施形態において、非当接突出部342は、上下方向Zに長尺な凸条である。非当接突出部342は、高圧端子3の底部35から、下筒部34の上下方向Zの略中央位置まで形成されている。
その他は、実施形態3と同様である。
本実施形態においても、実施形態3と同様の作用効果を有する。
本発明は、前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。例えば、実施形態1〜実施形態4で示した内周端子突出部を、実施形態4で示した非当接突出部のように、上下方向に長尺な凸条に形成してもよい。また、実施形態1〜実施形態4において、連結筒部は、下側に向かうにつれて径が小さくなる形状を示したが、これに限られない。例えば、連結筒部を、上筒部の下端と下筒部の上端とを径方向に連結することによって、高圧端子を、連結筒部を段とした段付き形状としてもよい。この場合は、高圧タワーに対する高圧端子の上下方向の組付位置のばらつきを抑えやすい。また、連結筒部は、断面R状の曲面としてもよい。
1 内燃機関用の点火コイル
2 ケース
21 ケース本体
22 高圧タワー
3 高圧端子
31 圧接部
32 非圧接部
4 抵抗体
5 充填樹脂

Claims (6)

  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、
    前記一次コイル及び前記二次コイルを収容するケース本体(21)、及び前記ケース本体から下側に突出した筒状の高圧タワー(22)を有するケース(2)と、
    前記高圧タワーに圧入されて前記高圧タワーの内側を閉塞するとともに、上側に開口する有底筒状の高圧端子(3)と、
    前記高圧端子に嵌入された抵抗体(4)と、
    前記ケース本体内に充填されるとともに、前記一次コイル、前記二次コイル、及び前記抵抗体を封止する充填樹脂(5)と、を有し、
    前記高圧端子は、上下方向(Z)の一部の領域に、前記高圧タワーに圧接する圧接部(31)を有し、上下方向の他の領域に、前記高圧タワーに圧接しない非圧接部(32)を有し、
    前記抵抗体は、前記非圧接部に嵌入されている、内燃機関用の点火コイル(1)。
  2. 前記圧接部の内径は、前記抵抗体の外径よりも大きい、請求項1に記載の内燃機関用の点火コイル。
  3. 前記高圧端子は、上下方向に形成された筒状の上筒部(33)と、前記上筒部よりも小径に形成されるとともに、前記上筒部の下側において上下方向に形成された筒状の下筒部(34)と、前記下筒部の下端を閉塞する底部(35)と、前記上筒部の下端と前記下筒部の上端とを連結する連結筒部(36)と、を有し、前記上筒部が前記圧接部を構成しており、前記連結筒部、前記下筒部、及び前記底部が前記非圧接部を構成しており、前記下筒部に前記抵抗体が嵌入されている、請求項1又は2に記載の内燃機関用の点火コイル。
  4. 前記非圧接部の内周面には、内周側に突出するとともに前記抵抗体の外周面に当接する内周端子突出部(341)が形成されている、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。
  5. 前記高圧端子の内周面には、周方向の複数箇所に前記内周端子突出部が形成されており、複数の前記内周端子突出部は、上下方向の複数箇所に形成されている、請求項4に記載の内燃機関用の点火コイル。
  6. 前記高圧端子の内周面には、内周側に突出するとともに前記抵抗体の外周面に当接しない非当接突出部(342)を有し、前記非当接突出部は、少なくとも1つの前記内周端子突出部に対して上下方向にずれた位置に形成されている、請求項4又は5に記載の内燃機関用の点火コイル。
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