JP2535094B2 - 点火コイル - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、火花点火式のエンジン（内燃機関）の点火
プラグに印加される火花点火電圧を発生させるための点
火コイルに関する。

［従来の技術及びその問題点］ 点火コイルは一次巻線と二次巻線と磁気回路とを利用
している。磁気回路は米国特許第4,480,377号明細書に
開示された如き鋼の積層体で作ることができる。この米
国特許明細書に開示された磁気回路はエアギャップを有
するが、このエアギャップはコイルの製造期間中に調整
を行わなければならない。

米国特許第2,885,458号明細書には、鉄粉と、成形の
ためのフェノール樹脂の如き結合剤（バインダ）とで形
成できる円形コアを有する点火コイルが提案されてい
る。

［発明の目的］ 本発明は、１以上のエアギャップを有する磁気回路を
備えた点火コイルであって、点火コイルの製造中にエア
ギャップを調整する必要がなく、上記米国特許第4,480,
377号明細書に記載された方法によるエアギャップの費
用のかかる調整を不要にした点火コイルを提供すること
目的とする。

［発明の構成］ すなわち、本発明に係る点火コイルは、磁性材料でで
きたコア（以下に述べる第１の実施例においては、コア
部分32A,34Bにより、第２の実施例においては磁気コア
部材126及び該部材を囲むコア部分114等がコアを構成）
と、前記コアのまわりに位置した一次巻線（同実施例に
おいて参照番号36、118で示す）と、前記一次巻線のま
わりに位置した二次巻線（40、128）とを備えた点火コ
イルにおいて、軸方向に離間し前記コアにより磁気的に
接続された第１磁気部分（第１の実施例においては端壁
部分34D,第２の実施例においては環状部分110によって
構成）及び第２磁気部分（第１の実施例においては端壁
部分32B、第２の実施例においては磁気部分106によって
構成）と、該第１磁気部分と第２磁気部分とを磁気的に
接続するため前記二次巻線の外側に位置した磁性材料の
少なくとも１つの軸方向に延びた部材（72、136、138）
とを有し；該軸方向に延びた部材が、この軸方向に延び
た部材と前記第１磁気部分及び第２磁気部分の外表面と
の間に半径方向に延びるエアギャップ（86、87）をそれ
それ提供し、また、前記第１磁気部分及び第２磁気部分
がそれぞれ、電気絶縁材料の結合剤内の鉄粒子でできて
おり、該結合剤が該鉄粒子を一緒に結合し少なくとも一
部の同鉄粒子間にギャップを形成するようにしたことを
基本的特徴とする。

［発明の作用効果］ 本発明に係る点火コイルは、上記の如く構成されるも
のであり、磁気エネルギは上記エアギャップ及び鉄粒子
間のギャップの中に蓄えられることなる。従って、エア
ギャップの間隔が少し変化したとしても、磁気エネルギ
の全体の量には余り影響を与えることがなく、従って当
該点火コイルの製作中に該エアギャップを調整する必要
がなくなる。

また、上記の如き構成のため、エアギャップの横断面
積を、上記米国特許第4,480,377号明細書の磁気回路の
中央脚部において使用するのエアギャップの横断面積よ
りも数倍大きくすることが可能である。一般に、コイル
のインダクタンスは、合計のエアギャップの横断面積を
Ａ、エアギャップの長さをＬとしたときの比A/Lに関連
し、面積Ａを大きくすることにより、長さＬの変化がイ
ンダクタンスに殆ど影響を与えないようにすることがで
きる。従って、本発明では、面積Ａを大きくし、その結
果、点火コイルの製造中、インダクタンスを許容可能な
値の範囲内に維持させるような調整が不要となる。

［実施例］ 添付図面、特に第１図を参照すると、参照番号20は絶
縁プラスチック材料でできた外側ケース即ちハウジング
を示す。ハウジング20は２つの点火コイル組立体22（第
１図に破線で示す）を収納する内部室領域を画定する壁
を有する。一方の点火コイル組立体22の二次巻線は一対
の雄端子に接続され、他方の点火コイル組立体22の二次
巻線は別の一対の雄端子に接続される。各雄端子は24に
て示し、タワー即ち塔26に関連する一つの雄端子24を第
２図に示す。塔26はハウジング20と一体になっている。

ハウジング20は端部28で開口した囲いの形をしてい
る。点火コイルの製造においては、点火コイル組立体22
は、ハウジング20の開口端部を通してハウジング内へ装
着する前には試験可能な完成したユニットとして作られ
る。点火コイル組立体22をハウジング20内に装着し、端
子24の如き端子に対して電気接続を行った後、電気絶縁
材料でできたポッチング混合物を使用してハウジング20
の内部を満たし、点火コイル組立体22を包囲する。ポッ
チング混合物は開口端部28を通してハウジング20の内部
へ注入される。ポッチング混合物の一部を第１図に30に
て示す。もちろん、ポッチング混合物はハウジング20の
開口端部28を閉じる。

第１、２図に示す点火コイルは４汽筒エンジンのため
のものであり、特定の二次巻線を２つの点火プラグに接
続したいわゆるデストリビュータ無し点火装置のための
ものである。

点火コイル組立体22の詳細を第３−５図に示す。点火
コイル組立体22は２つの磁気部分32、34を有する。これ
らの磁気部分は32、34は、図示の形状にコンパクティン
グ又はモールド成形された鉄粉粒子と電気絶縁材料との
複合材料で形成される。鉄粉粒子は電気絶縁材料で被覆
される。電気絶縁材料は鉄粉粒子間にエアギャップの如
きギャップを形成し、鉄粉粒子を互いに結合する機能を
も果たす。この複合材料を以下に更に詳細に説明する。

磁気部分32は端壁部分32Bと一体の軸方向に延びたコ
ア部分32Aを有する。第８図に示すように、端壁部分32B
は環状であり、ノッチ（切欠き）32Cを有する。端壁部
分32Bは円形の外側壁32Dと複数個の半径方向に延びた突
起即ちボス32Eとを有する。第８図から分かるように、
コア部分32Aはその全長にわたり六角形横断面又は輪郭
を有する。

コア部分32Aは磁気部分34の軸方向に延びたコア部分3
4B内に形成された六角形のボア34A内に嵌合する。第
６、７図は磁気部分34を詳細に示す。六角形ボア34Aの
部分は６つの軸方向に延びたリブ34Cを具備する。磁気
部分34はコア部分34Bと一体の環状端壁部分34Dを有し、
円形の外側表面34Eを有する。磁気部分34は更に脚部分3
4F及びノッチ34Gを有する。

コア部分32A及び六角形ボア34Aの寸法は、コア部分32
Aを六角形ボア34A内に挿入したときに磁気部分32、34の
壁が互いに係合するように、選定してある。磁気部分3
2、34を一緒に組立てたとき、リブ34Cとコア部分32Aの
端部分との間に相互嵌合関係が発生する。この相互嵌合
は磁気部分32、34を一緒に結合する。コア部分32Aが六
角形ボア34A内で組立てられたとき、コア部分34Bの端面
は端壁部分32Bの表面に係合する。

点火コイルは絶縁ワイヤーでできた一次巻線36を有
し、この一次巻線の内側巻き部分はコア部分34Bの円筒
状外表面34H上に直接巻かれている。この一次巻線36
は、第23番エー・ダブリユー・ジー（No.23 AWG）ワイ
ヤの62個の巻き部分でそれぞれできた２つの巻線層で作
るとよい。一次巻線36はコア部分34Bの外表面34H上に直
接巻かれているので、一次巻線36内に発生した熱は放熱
器として作用するコア部分34Bへ伝達される。

点火コイルの製造において、磁気部分34及び一次巻線
36は、後述する方法で製造され点火コイルの他の部分に
後で組立てられる一次巻線ユニツト即ち一次巻線組立体
を構成する。一次巻線組立体を得るため、一次巻線36は
コア部分34B上に巻かれる。巻いた後、一次巻線36の端
部リードはノット34G内に支持された絶縁体38により支
持される。

点火コイルは一次巻線36のまわりに位置した二次巻線
ユニット即ち二次巻線組立体40を有する。この二次巻線
組立体40は第５、６図に明示する。この二次巻線組立体
40は絶縁プラスチック材料をモールド成形した一部品と
して形成されたスプール41を有する。スプール41は複数
個の軸方向に離間し円周方向に延びたリブ48を担持する
傾斜部分42、44を有する。リブ48及び傾斜部分42、44の
表面は、それぞれコイルの巻線を収納する複数個の軸方
向に離間した巻線収納溝（スロット）を画定する。第５
図には、19個の溝と19個の軸方向に離間したコイル巻線
とを示す。スプール41の中央のコイル巻線は50にて示
し、スプールの両端のコイル巻線は52、54にて示す。コ
イル巻線50はコイル巻線52、54よりも多くの巻き部分を
有し、コイル巻線52又は54からコイル巻線50の方へ向か
うに従い、コイル巻線の巻き部分の数は増大する。例え
ば、コイル巻線50は、上記第23番エー・ダブリユー・ジ
ー・ワイヤの780個の巻き部分を有し、コイル巻線52、5
4は、同ワイヤの318個の巻き部分を有するとよい。コイ
ル巻線52又は54からコイル巻線50の方へ向かうに従い、
各隣接するコイル巻線の巻き部分の数は、480個、517
個、556個、593個、630個、667個、706個、743個となる
ようにするとよい。従って、コイル巻線50の両側の２つ
のコイル巻線はそれぞれ743個の巻き部分を有する。19
個のすべてのコイル巻線はリブ48内の溝を貫通する交差
（クロスオーバー）連結により直列に接続される。二次
巻線は、複数個の軸方向に離間した巻線セグメントでで
きているので、セグメント状に巻かれたコイルとして知
られていることを諒解されたい。

二次巻線組立体40のためのスプール41は端壁を有し、
これらの端壁はその一端で複数個の円周方向に離間した
一体のアーム即ちスポーク56を担持し、他端でアーム即
ちスポーク58を担持する。各スポーク56はスプール１の
軸方向に延びるスペーサ部分即ち舌片部分60を有する。
同様に、スポーク58は軸方向に延びるスペーサ部分即ち
舌片部分62を有する。

スプール41は一体の端子保持部分64、66を有し、これ
らの部分は二次巻線の両端に電気的に接続した端子68、
70を支持する。舌片部分60の円周方向の間隔は第４図に
示し、舌片部分62も同じ間隔を有する。

二次巻線組立体40のまわりに位置した部材72は、約1.
20mmの厚さを有し軸方向に延びた部材を画定する電気め
っきされた鋼の如き磁性材料でできている。部材72は第
３−５図に明示し、これについて詳説すると、この部材
72は一次巻線36に発生した磁束のための磁束経路を提供
するように作用し、シールドとしての機能を果たす。第
４図に示すように、部材72は円形形状を呈し、部材72の
縁部76、78間にギャップ74を提供するように分割されて
いる。部材72はその一端に３つの円周方向に離間した溝
（スロット）80を有し、他端には３つの円周方向に離間
した溝（スロット）82を有する。部材72は更に、この部
材72の内部へのポッチング混合物の注入を許容するため
のいくつかの開口（図示せず）を有する。

第５図に示すように、舌片部分60は磁気部分34の外表
面34Eから部材72の内表面を離間させる役目を果たす。
これに関して、舌片部分60の外表面は部材72の内表面に
係合し、舌片部分60の内表面は外表面34Eに係合する。
これにより、点火コイルの磁気回路のための１つの半径
方向のエアギャップ86が形成される。エアギャップ86
は、外表面34Eと、この外表面34Eに整合した部材72の領
域との間に存在する。舌片部分62は舌片部分60と同じ機
能を果たす。すなわち、舌片部分62はエアギャップ86と
同様の別の半径方向のエアギャップ87を提供し、このエ
アギャップ87は部材72の内表面と磁気部分32の外壁32D
との間に存在する。これに関し、舌片部分62は舌片部分
60と同じ厚さ及び同じ円周方向間隔を有する。舌片部分
60、62は、半径方向のエアギャップ86、87の半径方向長
さが約1.0mmとなるように、約1.0mmの厚さに有するとよ
い。

部材72は約1.2mmの厚さと約57mmの長さとを有すると
よい。部材72の内径は約21mmであり、ギャップ74の幅は
約12mmであるとよい。

本発明の説明を更に続ける前に、点火コイルを組立て
るための組立て工程を説明しておく。一次巻線組立体、
即ち、一次巻線36を巻付けた磁気部分34を有する組立体
を利用すると仮定する。二次巻線組立体40を一次巻線組
立体上に組立てる。この組立てに際し、スプール41の左
端と一体の一対の半径方向に延びる突起90（第４図）を
磁気部分34の端壁部分34Dの内表面に設けた半径方向に
延びるくぼみ92（第７図）内へ挿入する。外表面34E上
で舌片部分60を軸方向に滑動させる。ここで、部材72を
二次巻線組立体40上で滑動させることにより、部材72を
組立てる。この組立てに際し、突起34Fを部材72の溝82
内へ滑入する。部材72の組立て期間中、部材72は、舌片
部分60から離れるようにバネ偏倚され、組立て後には、
部材72はスプリングバック作用で舌片部分60の外表面に
係合する。上述のように部品を組立てた後、磁気部分32
を組立てる最終工程を行う。この組立ては、磁気部分32
のコア部分32Aを二次巻線組立体40を通して磁気部分34
の六角形ボア34A内に挿入することにより、達成され
る。この組立てに際し、突起32Eを溝80内へ滑入し、コ
ア部分32Aの左端を、リブ34Cを有する六角形ボア34Aの
領域内へ滑入する。磁気部分32の最終組立て位置におい
ては、リブ34Cとコア部分23Aの端部との間に嵌合関係が
存在し、磁気部分32、34の軸方向への相互分離を阻止す
る。更に、突起32Eの幅に関する溝80の幅は、突起32Eと
これに係合する溝80の表面との間に嵌合関係が存在する
ように、選定されている。これにより、磁気部分32に関
する部材72の軸方向の運動を阻止し、部材72と磁気部分
32との間の電気的な接続を提供する。

磁気部分32、34はそれぞれ３つの突起32E、34Fを有す
るものとして説明した。しかし、組立てを簡略化するた
め、磁気部分32、34は１つのみの突起を有するように構
成してもよい。このような構成においては、ノッチ32C
に対向する突起32E及びノッチ34Gに対向する突起34Fを
使用し、各磁気部分の他の２つの突起を省略するとよ
い。この場合、部材72は突起32E、34Fを収納するように
位置した２つのみの溝をその端部に有する。

上述のように点火コイルを組立てたとき、外側ケース
即ちハウジング内へユニットとして挿入する前に試験可
能な完成したユニットができあがる。第９−11図には、
修正した点火コイルを示す。この点火コイルは次の点で
前述の点火コイルとは異なる。すなわち、磁気回路が修
正されており、点火コイルが（部材72により提供された
単一のシールドの代わりに）２つのシールドを利用して
いる点で異なる。

第９図において、参照番号100は電気絶縁材料で作っ
た開口端付きケース即ちハウジングを示す。ハウジング
100内には、点火コイル組立体102が位置する。点火コイ
ル組立体102は開口端付きハウジング100内へ挿入され、
次いで、ポッチング混合物をハウジング内へ注入して点
火コイル組立体102を保持する。このポッチング混合物
の一部を104にて示す。

点火コイル組立体102は、磁気部分32、34と同じ複合
材料でつくった磁気部分106、108を有する。磁気部分10
8は円形の外表面即ち外壁112を有する環状部分110を具
備する。更に、磁気部分108は第10図に示すような正方
形横断面を呈するボア116を備えた軸方向に延びるコア
部分114をも有する。コア部分114の外表面は円形であ
り、これに一次巻線118が巻いてある。磁気部分108はボ
ア116の開口端を横切って延びるバー部分120（第10図）
を有する。

磁気部分106は、環状即ち円形の外表面即ち外壁122
と、正方形横断面を呈するボア124とを有する。

正方形横断面を呈する磁気コア部材126がボア116内に
位置する。磁気コア部分126の両端な磁気部分106、108
の対応する正方形ボア部分内に位置し、磁気コア部分12
6の端部はバー部分120に係合している。磁気コア部分12
6は図示のように鋼の積層体でできている。点火コイル
組立体は前述の二次巻線組立体40と同様の二次巻線組立
体128を有する。この二次巻線組立体128はセグメント状
に巻かれた型式のもので、セグメント状巻線を担持する
絶縁材料製のスプール130を有する。スプール130はその
一端に複数個の円周方向に離間した舌片部分132を備
え、他端には、別の複数個の円周方向に離間した舌片部
分134を具備する。スプール130の各端部に８つの舌片部
分132、134を備えるとよい。

第９−11図の実施例の点火コイルは、前述の部材72の
ような単一のシールドの代わりに、２つの鋼製シールド
136、138を使用している。これらのシールド136、138
は、第10図に明示するように、弓形即ち半円形の形状を
呈している。シールド136、138は約1.20mmの厚さを有す
る電気めっきした鋼の如き磁性材料で作ることができ
る。各シールド136、138は一対の屈曲部即ち半径方向内
方へ延びた一体の突起をその両端に具備する。シールド
136の突起を140にて示し、シールド138の突起を142にて
示す。

シールド136、138は、磁気部分106、108の外端表面に
それぞれ形成した半径方向に延びるくぼみ内に突起14
0、142を挿入することにより、磁気部分106、108上に組
立てられる。従って、シールド136の突起140は磁気部分
106、108にそれぞれ形成したくぼみ144内に半径方向に
挿入される。同様な方法で、シールド138の突起142は磁
気部分106、108の対応するくぼみ内へ挿入される。これ
らのくぼみの１つを第10図に150にて示す。突起140、14
2は一対の突起を挿入するときには離れる方向へバネ偏
倚され、挿入後には、突起は磁気部分106、108にクラン
プ力を作用させ、これにより、磁気部分106、108を係合
保持し、その後これら２つの磁気部分の軸方向の分離を
阻止する。

シールド136、138を組立てたとき、その内表面は舌片
部分132、134の外表面に係合する。これらの舌片部分13
2、134はシールド136、138に係合し、舌片部分の内表面
は外表面112、122の部分にそれぞれ係合する。

シールド136、138の最終組立て位置において、これら
のシールドは２つの軸方向に延びたギャップ152、154に
より離間せしめられている。更に、舌片部分132、134は
シールド136、138を外表面112、122から離間させ、シー
ルドと外表面との間に半径方向のエアギャップを形成す
る。舌片部分132、134は約1.0mmの厚さを有し、半径方
向のエアギャップも約1.0mmの寸法を有する。

次に、図示はしないが、別の修正した磁気回路につい
て説明する。この修正例においては、磁気回路は２つの
軸方向に離間した磁気部分を有し、各磁気部分は、磁気
部分32、34と同じ材料で作った磁気部分106と同様のも
のである。これらの磁気部分は、内側ボアを有さず一次
巻線118と同様の一次巻線を担持した軸方向に延びる１
部品の中実コア部材により連結される。磁気部分は、磁
気部分32、34と同じ材料でできている。１部品のコア部
材は、正方形の横断面を呈する２つの端部分を除いて、
円筒状を呈している。一次巻線はこの円筒状部分に巻か
れている。正方形の端部分は２つの軸方向に離間した磁
気部分の対応する正方形開口内に嵌合している。正方形
の端部分は円筒状部分の直径より小さな直径を有してい
て、対向する半径方向に延びる壁を提供し、これらの壁
は、１部品のコア部材を磁気部分上に組立てたときに
は、２つの磁気部分の半径方向内表面にそれぞれ接合す
る。

上述したように、点火コイルの種々の部品は電気絶縁
材料の結合剤により担持された鉄粉粒子の複合材料でで
きている。鉄粉粒子は約0.1mm（0.004インチ）の平均粒
子寸法を有するとよい。磁気部分の製造において、鉄粉
粒子は液体状熱可塑性材料で被覆され、個々の粒子はこ
の材料で包囲される。次いで、被覆した鉄粉粒子を加熱
したモールド又はプレス内に置き、複合材料を所望の形
状、密度に圧縮成形する。最終的に成形された部品は硬
化した熱可塑性材料の結合剤とその内部に位置した鉄粉
粒子との複合材料で構成されている。例えば、最終的に
成形された部品は約99重量％の鉄粉粒子と、１重量％の
プラスチック材料とを含む。体積としては、部品は約96
体積％の鉄粉粒子と、４体積％のプラスチック材料とで
できている。

最終的に成形された部品においては、硬化した熱可塑
性材料は鉄粉粒子を一緒に結合し、また、大半の鉄粉粒
子を互いに電気的に絶縁する。鉄粉粒子の一部は電気的
な絶縁を伴わずに接触する。しかし、大半の部分に対し
ては、すべての鉄粉粒子は相互に絶縁されていて、硬化
した熱可塑性材料により鉄粉粒子間に多数のギャップが
提供される。これらのギャップは、熱可塑性材料が空気
とほぼ同じ透磁率を有するので、エアギャップと同じ効
果を有する。その結果、複合材料は多数のエアギャップ
を有する部品を提供する。このため、複合材料は後述す
る方法でギャップ内に磁気エネルギを蓄積できる。

次に、本発明の点火コイルの作動及び特徴を説明す
る、第１−８図の実施例に関しては、一次巻線36を付勢
したとき、磁束が入れ子式のコア部分32A、34Bで構成さ
れたコア即ちコア手段内に発生する。この磁束は端壁部
分（第１磁気部分）34D内を通過し、次いでエアギャッ
プ86を横切って（円筒状鋼製の）部材72に至る。ここ
で、磁束は部材72を軸方向に貫通し、次いでエアギャッ
プ87を通って端壁部分（第２磁気部分）32Bに至る、部
材72はコア内に発生した磁束のための低磁気抵抗帰還経
路を形成することが分かる。更に、磁束はエアギャップ
86、87を半径方向に貫通すること明らかである。一次巻
線36を去勢したとき、二次巻線組立体40の二次巻線内に
大きな点火プラグ点火電圧が誘起される。

エアギャップ86、87は約1.0mmの半径方向長さを有
し、エアギャップの横断面積は、従来の点火コイルのコ
ア内のエアギャップに比べて大きい。外壁32Dの長さが
約7mmであり、外壁32Dの直径が約40mmであり、ノッチ32
Cが約35度の角度幅を有するものと仮定した場合、ノッ
チの部分を除いて、エアギャップ87のエアギャップ面積
は約２×3.14×20×325/360×７即ち約793平行ミリメー
トルとなる。エアギャップ86はエアギャップ87とほぼ同
じ面積を有する。それ故、エアギャツプの長手方向の面
積Ａとエアギャップの長さＬとの間の比A/L（コイルの
インダクタンスを決定する因子）は、点火コイルの製造
期間中エアギヤップの長さＬが変わっても、さほど変化
しないことが判る。従って、エアギャップの長さＬは、
点火コイルの製造期間中に調整を行うことなく、ある許
容範囲内に十分維持できる。

更に、磁気部分32、34に対して鉄粉粒子と電気絶縁材
料との複合材料を使用することにより、複合材料内の鉄
粉粒子間のギャップは、エアギャップ86、87内に蓄積さ
れる磁気エネルギのほかに、磁気エネルギを蓄積する。
蓄積される合計のエネルギ量は、磁気部分32、34内に蓄
積されるエネルギ量とエアギャップ86、87内に蓄積され
るエネルギ量との合計量に関連する。エアギャップ86、
87の長さＬが減少した場合、これらのエアギャップの容
積も減少し、インダクタンスの増加により磁束レベルが
増大する。エアギヤップの容積が減少するため、これら
のエアギャツプ86、87内に蓄積されるエネルギ量は減少
する。しかし、磁気部分32、34の複合材料内のエアギャ
ップの容積は変化しないので、これらのエアギャップ
は、増大した磁束量のために一層多量のエネルギを蓄積
し、エアギャップ86、87内で失われるエネルギの効果の
大半を相殺する。それ故、磁気部分32、34のために複合
材料を使用すると、エアギャップの長さＬに変化につい
ての効果（影響）を更に減少させ、それ故、自己補償機
能が生じる。換言すれば、点火コイルの磁気回路に蓄積
される磁気エネルギの総量は、ある範囲内でエアギャッ
プの長さＬが変化しても、実質上変化しない。

部材72は磁束のための低磁気抵抗経路を形成し、ま
た、二次巻線の静電容量を増大させる効果を有するシー
ルドを提供する。セグメント状に巻かれた二次巻線は、
開回路状態（即ち、二次巻線が点火プラグに接続されて
いない状態）の下では60〜80KV程度の極めて高い二次電
圧が発生するような低さの固有の静電容量を有する。こ
れらの高い二次電圧は、一次巻線電流をオン・オフ切り
換えするために一次巻線に接続した電子出力装置を故障
させる危険性を有する高い一次巻線電圧を誘起する。部
材72は、一次ピーク反射電圧を約500ボルトに制限する
ように、二次巻線の静電容量を増大させる。これによ
り、電子出力装置のためのクランプ回路を必要とせず
に、電子出力装置を保護する。二次巻線と部材72との間
に静電容量が存在するため、二次巻線の静電容量は増大
する。部材72は分割されねばならず、この分割はギャッ
プ74により達成される。このギャップを設けた理由は、
このギャップが無い場合は、部材72内に発生した渦電流
が短絡作用を生じさせ、点火コイルの効率を悪化させる
ので、これを防止するためである。磁束帰還経路として
部材72を使用すると、Ｅ型コアの積層脚部に比べて、一
次巻線と二次巻線との間の結合力が増大する。更に、部
材72はコイル構造体の外部での漂遊磁束を減少させ、そ
れ故、電磁放射を減少させる。

部材72について説明したことは、第９−11図の実施例
のシールド136、138についても適用できる。従って、シ
ールド136、138は部材72と同じ機能を果たし、部材72と
シールド136、138の如き部分とを相互に交換できる。シ
ールド136、138の如き２つの部分を使用した場合は、２
つのギャップを設ける。

部材72及びシールド136、138について説明した機能の
ほかに、これらの素子は機械的な保持又は固定機能をも
果たす。従って、第９−11図の実施例においては、シー
ルド136、138が磁気部分106、108を一緒に固定し、第１
−８図の実施例においては、部材72が同様な機能を果た
す。

第９−11図の実施例の磁気回路においては、一次巻線
118内のコア即ちコア手段は複合磁気部分108のコア部分
114及び磁気コア部材126を有する。２つの平行な磁束経
路、即ち磁気コア部材126を通る一次磁束経路及びコア
部分114を通り一次磁束経路に平行な二次磁束経路が存
在する。磁気コア部材126はコア部分114よりも低い磁気
抵抗を有する。以上説明した構成により、一次巻線118
に供給されるブレーク電流の大きさの関数として変化す
る可変の増分インダクタンスを有する点火コイルが提供
される。従って、磁気コアは、磁気コア部材126を通る
磁束通路のための低いレベルの一次電流での高透磁率及
び高インダクタンスにとって最適なものとし、減少した
インダクタンスでの高いレベルの一次電流に対するコア
部分114を通る平行な磁束経路を有する。これは、一次
巻線と二次巻線との間の結合力を大幅に減少させずに、
しかも磁気コア部材126により提供される一次磁束経路
を飽和させることなく、達成される。低いレベルの一次
電流、即ち一次巻線118を去勢したときに得られる電流
は、約6.5ブレークアンペアでよい。高いレベルの一次
電流は約18.5ブレークアンペアでよい。

低いレベルの電流（6.5ブレークアンペア）で作動し
ているときは、磁気回路は、発生した磁束の約７％の磁
束がコア部分114を通り、93％の磁束が磁気コア部材126
を通るように、作動する。18.5ブレークアンペアで作動
しているときには、約30％の磁束はコア部分114を通
り、70％の磁束は磁気コア部材126を通る。本発明の可
変増分インダクタンス特徴を更に説明するに当り、点火
コイルの増分インダクタンスは点火コイルの磁気回路の
磁化力Ｈの変化により生じる磁束密度Ｂの変化に関連す
ることを諒解されたい。増分インダクタンスは、磁束密
度Ｂの変化により生じた磁化力Ｈの変化で磁束密度Ｂの
変化を割算した値ΔB/ΔＨに関連する。従って、Ｂ−Ｈ
曲線が直線を呈する（一次元的な関係にある）場合、増
分インダクタンスは、Ｈが一定量変化すればＢも同量変
化するので、実質上一定となる。

点火コイルの合計インダクタンスは、磁気コア部材12
6に関連するインダクタンスとコア部分114に関連するイ
ンダクタンスとを加えた得られるインダクタンスであ
る。磁気コア部材126及びコア部分114のＢ−Ｈ曲線は同
じではない。従って、ある低いブレーク電流範囲に対し
ては、磁気コア部材126のＢ−Ｈ曲線は、ある電流範囲
にわたってインダクタンス（ΔB/ΔＨ）が実質上一定に
なるように、一次元的な関係を維持する。しかし、この
一次元的な曲線は、Ｈの一定の変化に対してＢが比較的
大きく変化するようなものである。コア部分114のＢ−
Ｈ曲線も、このコア部分に関連するインダクタンスが上
記電流範囲にわたって一定になるように、低い電流範囲
にわたって一次元的な部分を有する。コア部分114に対
する比ΔB/ΔＨは磁気コア部材126に対する比ΔB/ΔＨ
よりも小さい。あるレベル（例えば、6.5ブレークアン
ペア）以上で電流が流れると、コア部分114のＢ−Ｈ曲
線は直線状態から非一次元的状態（比ΔB/ΔＨが漸進的
に減少して6.5ブレークアンペア以上の電流でインダク
タンスを減少させる状態）へ移行する。この非一次元的
な曲線部分はＢ軸（縦軸）から離れてＨ軸（横軸）の方
へ湾曲する。

上述のことから、点火コイルが二重モードの作動を提
供すること明らかである。従って、ブレークアンペア電
流が6.5アンペア以上である場合は、点火コイルは点火
装置の通常の作動にとって所望の燃焼時間を提供するよ
うに選定された一定のインダクタンスを有する。しか
し、ブレークアンペア電流が例えば18.5アンペアまで増
大すると、点火コイルは、電流が6.5アンペアから18.5
アンペアまで増大するにつれて増大する増分インダクタ
ンスを有する。従って、磁気コア部材126に関連するイ
ンダクタンスは一定に維持されるが、コア部分114によ
り提供される増分インダクタンスに実質的な減少が生
じ、その結果、6.5ブレークアンペア以上の電流におい
て、合計の増分インダクタンスは減少する。一次電流が
6.5アンペアから18.5アンペアへ変化するにつれてイン
ダクタンスが減少するので、電流のこの変化は高速立上
り（低インダクタンス）を生じさせ、その結果、点火コ
イルは汚れた点火プラグを点火させるに適した大きな高
速立上り二次電流を提供する。従って、18.5アンペアの
ブレーク電流は（エンジンが）冷えた状態時の作動に使
用でき、6.5アンペアのブレーク電流は通常の作動に使
用できる。点火コイルは、高い二次電流を発生できる従
来の点火コイルのように燃焼時間を犠牲にすることな
く、作動する。

本発明の第５図の実施例に係る点火コイルも、印加さ
れる一次ブレーク電流の大きさに応じて変化する可変の
インダクタンスを有する。従って、第５図においては、
複合材料で形成されたコア部分32A、34BのＢ−Ｈ曲線
は、ある範囲の低一次巻線ブレーク電流に対して、比Δ
B/ΔＨが実質上一定に維持されて一定の増分インダクタ
ンスを提供するようなものである。この範囲は例えば6.
5アンペアまでの範囲でよい。ブレーク電流が約6.5アン
ペアに増大すると、Ｂ−Ｈ曲線は直線状態（一次元的な
状態）から湾曲状態へと変化し、電流増加につれて比Δ
B/ΔＨが増大し、これにより、6.5アンペア以上の電流
増加につれて減少する増分インダクタンスを提供する。
第５図の実施例により生じる、電流増加につれて減少す
るインダクタンスの効果は、第９−11図の実施例により
生じる効果ほど顕著ではない。

上述のように、第１−８図の実施例に関しては、磁気
エネルギは磁気部分32、34内及びエアギヤップ86、87内
に蓄積される。第９−11図の実施例の点火コイルも同様
の方法で作動する。すなわち、磁気エネルギは磁気部分
106、108内及び外表面112、122とシールド136、138との
間のエアギャップ内に蓄積される。蓄積される合計のエ
ネルギ量は、第１−８図の実施例の作動に関連して説明
した理由と同じ理由により、エアギャップの長さが変化
しても、実質上変化しない。更に、エアギャップの横断
面積Ａは、第１−８図の実施例に関連して説明した理由
と同じ理由により、第９−11図の実施例でのエアギャッ
プの半径方向長さＬに比べて大きい。従って、第９−11
図の実施例の比ΔB/ΔＨは第１−８図の実施例の比ΔB/
ΔＨとほぼ同じかそれより僅かに小さくすることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は点火コイルの部分破断側面図、 第２図は第１図の２−２線における断面図、 第３図は本発明に係る点火コイルの点火コイル組立体の
平面図、 第４図は第３図の４−４線に沿って見た点火コイル組立
体の端面図、 第５図は第４図の５−５線における断面図、 第６図は第５図に示す点火コイル組立体に使用する２つ
の素子を示す図、 第７図は第６図の７−７線における磁気部分の断面図、 第８図は第６図の８−８線における断面図、 第９図は別の実施例に係る点火コイルの断面図、 第10図及び第11図は、第９図の点火コイルに使用する点
火コイル組立体のそれぞれ端面図及び側面図である。 符号の説明 32、34:磁気部分、32A:コア部分 32B:端壁部分、32D:外壁 34A:ボア、34B:コア部分 34C:リブ、34D:端壁部分 34E:外表面、34H:外表面 36:一次巻線、40:二次巻線組立体 41:スプール、60、62:舌片部分 72:部分、74:ギャップ 86、87:エアギャップ 106、108:磁気部分 110:環状部分、114:コア部分 124:ボア、126:磁気コア部材 136、138:シールド

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ロナリー・ハウス アメリカ合衆国インディアナ州46016, アンダーソン，マウンズ・ロード 3122 (72)発明者 ロジャー・ウェスレー・ケラムズ アメリカ合衆国インディアナ州46032, カーメル，エデン・ヴィレッジ・ドライ ブ 3347 (56)参考文献 特開 昭63−119211（ＪＰ，Ａ) 実開 昭60−912（ＪＰ，Ｕ) 実公 昭51−43370（ＪＰ，Ｙ２)

Claims (15)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】磁性材料でできたコア（32A、34B、126、1
   14）と、前記コアのまわりに位置した一次巻線（36、11
   8）と、前記一次巻線のまわりに位置した二次巻線（4
   0、128）とを備えた点火コイルにおいて、 軸方向に離間し前記コアにより磁気的に接続された第１
   磁気部分（34D、110）及び第２磁気部分（32B、106）
   と、該第１磁気部分と第２磁気部分とを磁気的に接続す
   るため前記二次巻線の外側に位置した磁性材料の少なく
   とも１つの軸方向に延びた部材（72、136、138）とを有
   し；該軸方向に延びた部材が、この軸方向に延びた部材
   と前記第１磁気部分及び第２磁気部分の外表面（34E,32
   D、112、122）との間に半径方向に延びるエアギャップ
   （86、87）をそれぞれ提供し、また、前記第１磁気部分
   （34D、110）及び第２磁気部分（32B、106）がそれぞ
   れ、電気絶縁材料の結合剤内の鉄粒子でできており、該
   結合剤が該鉄粒子を一緒に結合し少なくとも一部の同鉄
   粒子間にギャップを形成するようにしたことを特徴とす
   る点火コイル。
2. 【請求項２】請求項１に記載の点火コイルにおいて、前
   記二次巻線（40、128）がセグメントに分割されてお
   り、前記軸方向に延びた部材（72）が同二次巻線の静電
   容量を増大させるように機能するシールドを形成する点
   火コイル。
3. 【請求項３】請求項１又は２に記載の点火コイルにおい
   て、前記半径方向に延びるエアギャツプ（86、87）を面
   積Ａ、同エアギャップの半径方向の長さをＬとしたとき
   に、Ｌが変化しても比A/Lが実質上変わらず、従って当
   該点火コイルのインダクタンスに実質的な影響を与えな
   いように、Ｌに比べてＡが大きくなっている点火コイ
   ル。
4. 【請求項４】請求項２ないし３のいずれかに記載の点火
   コイルにおいて、磁気エネルギが前記鉄粒子間のギャッ
   プ内及び前記半径方向に延びるエアギャップ（86、87）
   内に蓄積される点火コイル。
5. 【請求項５】請求項４に記載の点火コイルにおいて、前
   記コア（32A、34B）も、電気絶縁材料の結合剤内の鉄粒
   子により形成されている点火コイル。
6. 【請求項６】請求項５に記載の点火コイルにおいて、端
   部分（34D）と該端部に取り付けられて軸方向に延びた
   部分（34B）とを備え、該軸方向に延びた部分を貫通す
   るボア（34A）を有する第１部分（34）；及び、端部分
   （32B）と該端部に取り付けられて前記第１部分のボア
   内に軸方向で延びた部分（32A）と備えた第２部分（3
   2）を有し；前記第１部分の端部分（34D）が前記第１磁
   気部分を画定し、前記第２部分の端部分（32B）が前記
   第２磁気部分を画定し；前記第１部分及び第２部分の前
   記軸方向に延びた部分が前記コアを画定する点火コイ
   ル。
7. 【請求項７】請求項６に記載の点火コイルにおいて、前
   記第１部分（34）の前記ボア（34A）及び前記第２部分
   （32）の前記軸方向に延びた部分（32A）が相互に対応
   する六角形の横断面を呈する点火コイル。
8. 【請求項８】請求項６または７に記載の点火コイルにお
   いて、前記第１部分（34）及び第２部分（32）は、これ
   らの部分を軸方向に分離しないように固定する相互嵌合
   手段（34C）を有する点火コイル。
9. 【請求項９】請求項６ないし８のいずれかに記載の点火
   コイルにおいて、前記第１部分（34）の軸方向に延びた
   部分（34B）が円形の外側表面（34H）を有し、前記一次
   巻線（36）の内側巻き部分が該円形の外側表面に直接係
   合する点火コイル。
10. 【請求項１０】請求項５に記載の点火コイルにおいて、
    端部分（110）とボア（116）を備えた軸方向に延びた部
    分（114）とを有する第１部分（108）；ボア（124）を
    有し、前記第１部分の軸方向に延びた部分の端部に係合
    する第２部分（106）；及び、前記第１部分及び第２部
    分の前記ボア内に位置した複数の鋼の積層体により形成
    されたコア部材（126）を具備し；前記第１部分（108）
    の端部分（110）が前記第１磁気部分を構成し、前記第
    ２部分（106）が前記第２磁気部分を構成し；前記第１
    部分の前記軸方向に延びた部分（114）及び前記コア部
    材が前記コアを画定する点火コイル。
11. 【請求項１１】請求項１ないし10のいずれかに記載の点
    火コイルにおいて、前記第１磁気部分（34D、110）の外
    表面（34E、112）及び第２磁気部分（32B、106）の外表
    面（32D、122）が円形であり；前記軸方向に延びた部材
    （72、136、138）が、この軸方向に延びた部材の内表面
    と前記第１磁気部分及び第２磁気部分の円形の外側表面
    との間に、第１及び第２の半径方向及び円周方向に延び
    たエアギャップ（86、87）をそれぞれ提供するように位
    置決めされており；前記軸方向に延びた部材が、この軸
    方向に延びた部材の全長にわたって延びるギャップ（7
    4、152）を有する点火コイル。
12. 【請求項１２】請求項11に記載の点火コイルにおいて、
    前記二次巻線がスプール（41、130）により担持されて
    おり；該スプールが、同スプールと一体でその両端に位
    置し前記軸方向に延びた部材（72、136、138）の内表面
    に係合して位置し、同内表面と前記第１磁気部分（34
    D、110）及び第２磁気部分（32B、106）の外側表面（34
    E、32D、112、122）との間に軸方向に延びるエアギャッ
    プ（86、87）を提供するための第１及び第２の半径方向
    離間手段（60、62、132、134）を有する点火コイル。
13. 【請求項１３】請求項12に記載の点火コイルにおいて、
    前記第１及び第２の半径方向離間手段が、複数個の円周
    方向に離間し軸方向に延びた舌片部（60、62）をその両
    端にそれぞれ有し、該舌片部が前記第１磁気部分（34
    D）及び第２磁気部分（32B）のそれぞれの円形の外側表
    面（34E、32D）と前記軸方向に延びた部材（72）の前記
    内表面との間に配置されている点火コイル。
14. 【請求項１４】請求項１ないし13のいずれかに記載の点
    火コイルにおいて、複数の前記軸方向に延びた部材が円
    周方向において相互に離間し配置されている点火コイ
    ル。
15. 【請求項１５】請求項14に記載の点火コイルにおいて、
    前記軸方向に延びた部材（136、138）が２つ設けられて
    いる点火コイル。