JP3310927B2 - 内燃機関用点火コイル - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、内燃機関の点火
プラグに高電圧を供給し火花放電を発生させる内燃機関
用点火コイル（以下、「点火コイル」という。）に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】モールド形の点火コイル（所謂モールド
コイル）は、例えば自動車のエンジンに取付けられる場
合が多く、その場合、点火プラグホールやエンジンロッ
カーカバー等の寸法からくる制約が厳しく、取付スぺー
スの問題から小型化が進んできている。

【０００３】図７は従来のモールド形の点火コイルの斜
視図、図８は図７のＢ−Ｂ断面図、図９は図７のＣ−Ｃ
断面図である。これらの図において、従来のモールド形
の点火コイルは、外周に１次コイル１０１ａが巻回さ
れ、内周に鉄心１０３が上下方向に貫通する１次コイル
ボビン１０１と、外周に２次コイル１０２ａが巻回さ
れ、１次コイルボビン１０１の外側に同心状に配設され
た２次コイルボビン１０２とを、上面１２０が開放し、
底に開口を有するプラスチックで成形された絶縁ケース
１０４に上下方向に収容し、１次コイルボビン１０１の
下端部で底の開口を塞ぎ、その絶縁ケース１０４に注型
して硬化した熱硬化性樹脂１０８で１次、２次両コイル
１０１ａ、１０２ａ、及び鉄心１０３を絶縁ケース１０
４中に固定したものであり、鉄心１０３は２つのほぼコ
字形をなした珪素鋼板の積層鉄心から成り、その２つの
積層鉄心の２つ宛の端面同士の一方は１次コイルボビン
１０１の内部で、他方は絶縁ケース１０４の外壁外で夫
々向かい合わせて接着剤や溶接などによって接合し、全
体で閉磁路を成す磁気回路を構成している。このような
点火コイルは、実開平４−８４１９号公報等にて公知で
ある。

【０００４】１次、２次の各ボビン１０１、１０２は、
合成樹脂などの電気的絶縁材にて構成され、２次コイル
ボビン１０２には、２次コイル１０２ａを分割巻きする
ための仕切りとして機能する複数個の鍔部１０５を上下
方向に間隔を保って一体的に成形してある。そして、２
次コイルボビン１０２には、１次コイル１０１ａと巻線
比にして、例えば１：８０〜１２０となる２次コイル１
０２ａが、上記鍔部１０５を仕切りとして分割巻きにて
巻回してある。

【０００５】また、底を有し、上面１２０が開放した合
成樹脂などの絶縁材で成形された絶縁ケース１０４の側
壁の長手方向（図７におけるＺ方向）の左端には１次端
子１０６が、右端には高圧端子１０７がそれぞれ配設さ
れている。

【０００６】さらに、１次コイル１０１ａと１次端子１
０６、及び２次コイル１０２ａと高圧端子１０７はそれ
ぞれ電気的に接続され、１次コイル１０１ａに所定の電
流を通電した後に遮断すると、２次コイル１０２ａに発
生した高電圧の電流は高圧端子７からハイテンションコ
ードを介して点火プラグに供給される。

【０００７】そして、上記従来の点火コイルでは、絶縁
ケース１０４に上から液状の熱硬化性樹脂１０８を注型
充填するが、注型は真空中で行っている。そのため、液
状の熱硬化性樹脂に気泡が生じ、その気泡が熱硬化性樹
脂の上面１１１にて鉄心１０３の下面に付着し、鉄心１
０３に付着したまま熱硬化性樹脂１０８が硬化すると、
線膨張係数の差により、熱硬化性樹脂１０８の、鉄心１
０３との付着部分からクラックが発生しやすくなる。

【０００８】このクラックが絶縁ケース１０４中の熱硬
化性樹脂１０８の内部にまで及ぶと、絶縁性が劣化し、
点火コイルに絶縁破壊を生じさせる結果となるため、熱
硬化性樹脂の上面１１１と鉄心１０３の上端部の下面と
の間には、図９に示すように、通常１〜２ｍｍ程度の隙
間１１２を設けている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の点
火コイルのように、熱硬化性樹脂の上面１１１と鉄心１
０３の下面との間に隙間１１２を設けると、その分だけ
点火コイルの上下方向（図７のＹ軸方向）の高さが高く
なるため、例えば、この点火コイルの周囲に位置するエ
ンジンの吸気管との間に、十分な空間を確保するのが難
しく、点火コイルの取り付けを困難にしていた。

【００１０】また、上記従来の点火コイルにおいて、１
次、２次両コイルのボビン１０１、１０２の高さを高く
してコイルの巻回数等を確保できれば、１次、２次両コ
イル１０１ａ、１０２ａの直径を小さくでき、それだ
け、点火コイルの幅（図７のＸ軸方向）を狭くし小型化
を図ることができるが、そのようにすると、点火コイル
の上下方向（図７のＹ軸方向）の高さが高くなり、上記
の場合と同様に、吸気管の近傍に点火コイルを取り付け
ることが困難になってしまい、結局、幅を狭くするにも
限界があった。

【００１１】点火コイルの幅を狭くするために、１次、
２次両コイルのボビン１０１、１０２や、熱硬化性樹脂
１０８の肉厚を薄くする方法もあるが、耐電圧の面から
その肉厚を薄くするのには限界があった。

【００１２】さらに、鉄心１０３の上下方向の一半部は
絶縁ケース１０４の側壁の外面に沿って配設してあるの
で、その鉄心１０３の厚み分だけ点火コイルの幅が広く
なる。したがって、この点からも点火コイルの周囲に位
置するエンジンの吸気管との間に、十分な空間を確保す
るのが難しくなり、点火コイルの取り付けを困難にして
いた。

【００１３】このように、従来の点火コイルでは、点火
コイルとしての性能を保持したままで、小型化、特に点
火コイルの上下方向及び幅方向での高さや幅の短縮化が
極めて困難であった。

【００１４】この発明は上記に鑑み提案されたもので、
点火コイルの上下方向及び幅方向での短縮化を行い、点
火コイルの小型化を実現した内燃機関用点火コイルを提
供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に記載の発明は、絶縁ケースの内部に熱硬
化性樹脂を充填し、この熱硬化性樹脂により絶縁ケース
の内部に１次コイルと２次コイルを同心状に固定した内
燃機関用点火コイルにおいて、上面が開放し、底には２
つの開口を有する絶縁ケースと、上記開口の一方を塞い
で立つ貫通筒と、前記開口の他方を塞いで立つ１次コイ
ルのボビンと、上記貫通筒と１次コイルのボビンの双方
の上端部に連結され、且つ両上端部と連通する皿型の鍔
とを備え、前記皿型の鍔の上面を、絶縁ケースの上面と
同じか、それよりも若干高く位置させ、閉磁路を構成す
るコ字形の２つの鉄心の一方を上記皿形の鍔から１次コ
イルのボビンと貫通筒の双方の内部に夫々上から挿入し
て固定し、他方を絶縁ケースの底から１次コイルのボビ
ンと貫通筒の双方の内部に夫々下から挿入して固定した
ことを特徴とする。

【００１６】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の内燃機関用点火コイルにおいて、皿形の鍔を絶縁ケー
スの長手方向に沿って配置したことを特徴とする。

【００１７】また、請求項３に記載の発明は、請求項１
又は２に記載の内燃機関用点火コイルにおいて、１次コ
イルのボビンの上端部に皿形の鍔を一体に設けてあるこ
とを特徴とし、請求項４の発明は、請求項１又は２に記
載の内燃機関用点火コイルにおいて、皿形の鍔は１次コ
イルのボビンとは別体に成形され、１次コイルのボビン
の上端部に連結してあることを特徴とする。

【００１８】また、請求項５に記載の発明は、請求項４
に記載の内燃機関用点火コイルにおいて、皿形の鍔はゴ
ム、あるいは弾性を有するエラストマからなることを特
徴とし、請求項６に記載の発明は、請求項１から５のい
ずれか１項に記載の内燃機関用点火コイルにおいて、１
次コイルのボビンと貫通筒の内部に夫々上から挿入した
一方の鉄心と、下から挿入した他方の鉄心との間に永久
磁石を介装したことを特徴とする。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下にこの発明の実施の形態を図
面に基づいて詳細に説明する。図１はこの発明の点火コ
イルを示す斜視図、図２は図１のＡ−Ａ断面図である。
これらの図において、この発明の点火コイルは、内燃機
関の点火プラグに高電圧を供給し火花放電を発生させる
ものであり、絶縁ケース４は、上面４ｍが開放し、底部
４ｎには２次コイルボビン２の内周に嵌合して立つ１次
コイルボビン１の下端部１ｆで塞がれる開口を有し、内
部に熱硬化性樹脂８が注型充填されるこの絶縁ケース４
の内部には下端部５０ｆが底部４ｎの外に、上端部５０
ｅが絶縁ケースの上面４ｍのレベルに開口した貫通筒５
０を立設し、１次コイルボビン１の上端部１ｅと、貫通
筒５０の上端部５０ｅとを皿形の鍔２０で連結し、１次
コイルボビン１及び貫通筒５０の各内部を貫通するコ字
形の鉄心３の２つを、一方は絶縁ケース４の底部４ｎの
下から、他方は皿形の鍔２０の内部２０ａから夫々１次
コイルボビン１及び貫通筒５０の内部に挿入して連結
し、閉磁路を形成してある。

【００２０】１次コイルボビン１、２次コイルボビン２
は、合成樹脂などの電気的絶縁材にて構成され、１次コ
イルボビン１には１次コイル１ａを巻回してある。２次
コイルボビン２には、２次コイル２ａを分割巻きするた
めの仕切りとして機能する複数個の鍔部５を一体的に成
形してあり、１次コイル１ａと巻線比にして、例えば
１：８０〜１２０となる２次コイル２ａが、各鍔部５を
仕切りとして分割巻きにて巻回してある。

【００２１】鉄心３は、２つのほぼコ字形をなした珪素
鋼板の積層鉄心３１，３２から成り、その２つの積層鉄
心３１，３２の端面同士の一方３１ｂ，３２ｂは１次コ
イルボビン１の内部で、他方３１ｃ，３２ｃは貫通筒５
０の内部で向かい合わせ、接着剤や溶接などで接合した
ものであり、上記したように、鉄心全体で閉磁路を成す
磁気回路を構成している。

【００２２】また、絶縁ケース４は合成樹脂などの絶縁
材で成形され、絶縁ケース４の開放した上面４ｍの長手
方向（図１におけるＺ方向）の側壁の左端には１次端子
６が、側壁に右端には高圧端子７がそれぞれ配設されて
いる。

【００２３】さらに、１次コイル１ａと１次端子６、及
び２次コイル２ａと高圧端子７はそれぞれ電気的に接続
され、１次コイル１ａに所定の電流を通電した後に遮断
すると、２次コイル２ａに発生した高電圧の電流は高圧
端子７からハイテンションコードを介して点火プラグに
供給される。

【００２４】次に、この発明に係る皿形の鍔２０及びそ
れに関連する構成について、図３及び図４を用いて説明
する。

【００２５】図３は皿形の鍔の装着状態を説明するため
の図、図４は皿形の鍔と一例の貫通筒の構成を示す図で
ある。これらの図において、皿形の鍔２０は、ゴムまた
は弾性を有するエラストマから成り、矩形状の周壁２０
ｃで囲まれた皿形の形状を有し、その内部２０ａには、
左端側に貫通筒５０の上端部５０ｅと嵌合する嵌合孔２
０ｄが、右端側に１次コイルボビン１から延設されたボ
ビン孔２０ｅがそれぞれ形成してある。そして、この皿
形の鍔２０は、図１のＺ方向に沿って絶縁ケース４に配
置される。

【００２６】なお、図４では、皿形の鍔２０と１次コイ
ルボビン１とを一体に構成したが、図５に示すように、
皿形の鍔２１と１次コイルボビン１０とを別体に構成
し、組み立てるときに、皿形の鍔２１のボビン孔２１ｅ
の内周に、１次コイルボビン１０の上端部１０ｅを突入
して固定するようにしてもよく、この場合は、１次コイ
ルボビン１０を単体で取り扱うことができ、１次コイル
ボビン１０への１次コイルの巻回作業が行い易すくな
る。

【００２７】貫通筒５０は、絶縁ケース４の内部の底に
１次端子６寄りに設けた断面形状が矩形状の筒で、下端
部５０ｆが絶縁ケース４の底部４ｎに、上端部５０ｅが
絶縁ケースの開放した上面４ｍにそれぞれ開口し、上端
部５０ｅが嵌合孔２０ｄの内周に嵌合し、皿形の鍔２０
と一体化するようになっている。

【００２８】皿形の鍔２０を上端部に有する１次コイル
ボビンを用いて点火コイルを組み立てる際には、先ず１
次コイルボビン１に１次コイル１ａを巻回し、次に２次
コイル２ａを巻回した２次コイルボビン２をその１次コ
イル１ａの外周に嵌合し、その状態で皿形の鍔２０を絶
縁ケースの上面４ｍから絶縁ケース４の内部に入れ、１
次コイルボビン１の下端部１ｆで絶縁ケース４の底部４
ｎの開口を塞ぎ、また、皿形の鍔２０の嵌合孔２０ｄを
貫通筒５０の上端部５０ｅに嵌入する。この装着状態で
皿形の鍔２０の周壁上面２０ｂは、絶縁ケースの開放し
た上面４ｍの周壁上面４０ｍと同一の高さ、もしくは若
干それ以上の高さに保たれる。

【００２９】続いて、図２に示すように、鉄心３を装着
する。すなわち、一方の積層鉄心３１の脚部３１ｂを嵌
合孔２０ｄから貫通筒５０に、脚部３１ｃをボビン用孔
２０ｅから１次ボビン１に夫々上から挿入し、その連結
部３１ａを皿形の鍔２０の内部２０ａの上面に当接す
る。また、他方の積層鉄心３２の脚部３２ｂ，３２ｃを
絶縁ケースの底部４ｎの２つの開口から貫通筒５０及び
１次コイルボビン１に夫々下から挿入し、その連結部３
２ａを底部４ｎの下面に当接する。

【００３０】この次の工程では熱硬化性樹脂８を絶縁ケ
ースの開放した上面４ｍから絶縁ケース４の内部に注入
するが、このような構成の下で、熱硬化性樹脂８を絶縁
ケースの上面４ｍまで満たしても、熱硬化性樹脂８は、
皿形の鍔２０の周壁２０ｃが防波堤となるため皿形の鍔
２０の内部２０ａには入り込まず、熱硬化性樹脂８が積
層鉄心３１には付着しない。したがって、従来、鉄心と
熱硬化性樹脂の上面との間に設けていた隙間を設ける必
要はなくなり、積層鉄心３１を熱硬化性樹脂８よりも下
に配置することが可能になり、点火コイルの図１のＹ方
向での高さを大幅に低くすることができる。

【００３１】また、皿形の鍔２０を、絶縁ケース４の内
部に前後方向に配置するので、鉄心３もそれに応じて絶
縁ケース４の内部に前後方向に配設可能となり、従来の
ように絶縁ケース４の外壁の外に沿って鉄心を配置する
必要がなくなる。このため、鉄心の厚み分だけ確実に点
火コイルの幅を狭くすることができる。

【００３２】このように、この発明に係る実施形態で
は、点火コイルの高さ方向及び幅方向の長さを大幅に短
縮できるので、点火コイルの小型化を実現することがで
き、したがって、エンジンへの取り付け上、厳しいとさ
れる吸気管との間の僅かなスペースにも、点火コイルを
多少の余裕をもたせて取り付けることができる。

【００３３】また、取付スぺースが同じ場合、点火コイ
ルが小型化するので、絶縁ケース４の前後の端面から、
アース体として用いる吸気管等の金属までの距離を大き
く取ることができ、点火コイルのコロナによる劣化を減
少させることができ、したがって、点火コイルの信頼性
を向上させることができる。

【００３４】さらに、鉄心の厚み分だけ点火コイルの幅
を狭くできるので、この点火コイルをエンジンに取り付
けると、点火コイルの幅方向に配置されている吸気管の
径を従来より大きくとることができ、したがって、エン
ジン性能の向上にも寄与する。

【００３５】また、皿形の鍔２０にゴムまたは弾性を有
するエラストマを使用したので、各嵌合部分でのシール
性を良好に保つことができ、熱硬化性樹脂８の各嵌合部
分からの漏れや、熱硬化性樹脂が皿形の鍔２０へ入り込
み、鉄心３に付着するのを確実に防止できる。

【００３６】図６は皿形の鍔を用いて構成した別タイプ
の点火コイルの断面図である。この図に示した点火コイ
ルが、上記図２に示した点火コイルと相違する点は、鉄
心３を構成する一方の積層鉄心３３の脚部端面３３ａ
と、他方の積層鉄心３４の脚部端面３４ａとを、いずれ
も平行な斜面に形成して対向させ、その間に永久磁石９
０を配置した点である。このように構成することで、上
記した皿形の鍔２０を用いたことよる点火コイルの小型
化の効果のほかに、永久磁石９０を用いて積層鉄心３
３，３４に磁気逆バイアスをかけ、１次コイルの電流遮
断時の積層鉄心３３，３４における磁束の変化量を大き
くし、したがって、点火コイルを高出力化できるという
効果も合わせて発揮させることができる。

【００３７】

【発明の効果】この発明は上記した構成からなるので、
以下に説明するような効果を奏することができる。請求
項１に記載の発明では、皿形の鍔を用いて鉄心を配設す
るようにしたので、鉄心を絶縁ケースに充填した熱硬化
性樹脂の上面より低く沈み込むように配設することが可
能となり、点火コイルの高さを大幅に低くすることがで
きる。

【００３８】また、請求項２に記載の発明では、皿形の
鍔を絶縁ケースの長手方向に沿って配置したので、鉄心
もそれに応じて絶縁ケース内に配設可能となり、従来の
ように絶縁ケースの外壁の外に沿って鉄心を配置する必
要がなくなる。このため、鉄心の厚み分だけ確実に点火
コイルの幅を狭くすることができる。

【００３９】このように、点火コイルの高さを低くし、
幅を狭くできるので、点火コイルの小型化を実現でき、
したがって、エンジンへの取り付け上、厳しいとされる
吸気管との間の僅かなスペースにも、点火コイルを多少
の余裕をもって取り付けることができる。

【００４０】また、取付スぺースが同じ場合、点火コイ
ルが小型になるので、絶縁ケースの端壁から、アース体
として用いる吸気管等の金属までの距離を大きく取るこ
とができ、コロナ放電による劣化を減少でき、したがっ
て、点火コイルの信頼性を向上させることができる。

【００４１】さらに、鉄心の厚み分だけ点火コイルの幅
を狭くできるので、この点火コイルをエンジンに取り付
けると、点火コイルの幅方向に配置されている吸気管の
径を従来より大きくとることができ、したがって、エン
ジンの性能の向上にも寄与することができる。

【００４２】請求項４に記載の発明では、１次コイルボ
ビンを、皿形の鍔とは別の単体として取り扱うことがで
き、１次コイルボビンへの１次コイルの巻回作業が行い
易すくなる。

【００４３】請求項５に記載の発明では、皿形の鍔にゴ
ムまたは弾性を有するエラストマを使用したので、各嵌
合部分でのシール性を良好に保つことができ、熱硬化性
樹脂の各嵌合部分からの漏れや、熱硬化性樹脂が皿形の
鍔の内部に入り込み、鉄心に付着するのを確実に防止す
ることができる。

【００４４】また、請求項６に記載の発明では、鉄心を
構成する２つの上下に対向した積層鉄心の対向する脚部
端面間に永久磁石を介装したので、上記した皿形の鍔を
用いたことよる点火コイルの小型化という効果ととも
に、永久磁石を用いて積層鉄心に磁気逆バイアスをか
け、１次コイル電流遮断時の積層鉄心における磁束の変
化量を大きくし、したがって、点火コイルを高出力化で
きるという効果も合わせて発揮させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の点火コイルを示す斜視図。

【図２】図１のＡ−Ａ線での断面図。

【図３】皿形の鍔の装着状態を示す説明図。

【図４】皿形の鍔と貫通筒の構成を示す説明図。

【図５】皿形の鍔を１次コイルボビンとは別体に構成し
た斜視図。

【図６】皿形の鍔を用いて構成した別タイプの点火コイ
ルの断面図。

【図７】従来のモールド形の点火コイルの斜視図。

【図８】図７のＢ−Ｂ線での断面図。

【図９】図７のＣ−Ｃ線での断面図。

【符号の説明】

１ １次コイルのボビン １ｅ １次コイルのボビンの上端部 １ｆ １次コイルのボビンの下端部 １ａ １次コイル ２ ２次コイルのボビン ２ａ ２次コイル ３ 鉄心 ４ 絶縁ケース ４ｍ 絶縁ケースの開放した上面 ４０ｍ 絶縁ケースの周壁上面 ４ｎ 絶縁ケースの底部 ８ 熱硬化性樹脂 ２０，２１ 皿形の鍔 ２０ａ 皿形の鍔の内部 ２０ｂ 皿形の鍔の周壁上面 ５０ 貫通筒 ５０ｅ 貫通筒の上端部 ５０ｆ 貫通筒の下端部 ９０ 永久磁石

フロントページの続き (72)発明者 海野 裕二 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日 産自動車株式会社内 (56)参考文献 特開 平９−306761（ＪＰ，Ａ) 実開 平１−120316（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01F 38/12

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 絶縁ケースの内部に熱硬化性樹脂を充填
   し、この熱硬化性樹脂により絶縁ケースの内部に１次コ
   イルと２次コイルを同心状に固定した内燃機関用点火コ
   イルにおいて、 上面が開放し、底には２つの開口を有する絶縁ケース
   と、 上記開口の一方を塞いで立つ貫通筒と、 前記開口の他方を塞いで立つ１次コイルのボビンと、 上記貫通筒と１次コイルのボビンの双方の上端部に連結
   され、且つ両上端部と連通する皿型の鍔とを備え、 前記皿型の鍔の上面を、絶縁ケースの上面と同じか、そ
   れよりも若干高く位置させ、 閉磁路を構成するコ字形の２つの鉄心の一方を上記皿形
   の鍔から１次コイルのボビンと貫通筒の双方の内部に夫
   々上から挿入して固定し、他方を絶縁ケースの底から１
   次コイルのボビンと貫通筒の双方の内部に夫々下から挿
   入して固定したことを特徴とする内燃機関用点火コイ
   ル。
2. 【請求項２】 皿形の鍔を絶縁ケースの長手方向に沿っ
   て配置した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. 【請求項３】 １次コイルのボビンの上端部に皿形の鍔
   を一体に設けてあることを特徴とする請求項１又は２に
   記載の内燃機関用点火コイル。
4. 【請求項４】 皿形の鍔は１次コイルのボビンとは別体
   に成形され、１次コイルのボビンの上端部に連結してあ
   ることを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関用
   点火コイル。
5. 【請求項５】 皿形の鍔はゴム、あるいは弾性を有する
   エラストマからな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。
6. 【請求項６】 １次コイルのボビンと貫通筒の内部に夫
   々上から挿入した一方の鉄心と、下から挿入した他方の
   鉄心との間に永久磁石を介装したことを特徴とする請求
   項１から５の何れか１項に記載の内燃機関用点火コイ
   ル。