JP3625945B2 - 内燃機関の点火コイルの開磁路鉄心の製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、エンジンの各気筒に設けられたプラグホールに挿入し、プラグホールの底にある点火プラグの頭部端子に高圧端子を押付け、点火プラグに高電圧を印加する細長い筒形の開磁路鉄心を有する内燃機関の点火コイルの開磁路鉄心の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
このように使用する内燃機関の点火コイルの開磁路鉄心は珪素鋼板を積層して構成したものが主流である。しかし、１次コイル、２次コイルは通常は円筒形であるため、開磁路鉄心も断面形状を円形にすることで、鉄心の断面積を大きくし、性能の向上が図れる。このため、特開平４−８７３１１号は同長の多数本の磁性体の線材を断面形状が円形となるように集束して開磁路鉄心とすることを提案している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来例では線材の断面形状が円形であると、集束した際に隣接する線材同志の間に空隙が生じて断面積が減少するため、占積率を向上するためハニカム形断面の線材を使用している。従って、円形線材をハニカム形断面に加工すること、その線材を集束して鉄心を作るのに複雑な設備を必要とすることなどの理由で開磁路鉄心のコストが嵩むという問題がある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
そこで本発明は従来通りの珪素鋼板などの磁性板材を使用し、これを積層することなく渦状に巻いて円筒形の開磁路鉄心にし、上述した問題点を解消したのである。
【０００５】
【発明の実施の形態】
請求項１の内燃機関の点火コイルの開磁路鉄心の製造方法は、磁性板材の長手方向の一端部の両側に突出片を設け、上記長手方向の一端部が中心となるように前記両側の突出片を保持して磁性板材を長手方向の他端まで渦巻き状に巻き重ねて円筒形にし、その後、中心に位置する両側の突出片を切断して除去することを特徴とする。
【０００６】
【実施例】
図示の各実施例において、１は１次コイル、２は２次コイル、３は開磁路鉄心を示す。珪素鋼板により直径１０ｍｍ、長さ１００ｍｍの開磁路鉄心を作るには、鉄心の長さを短片Ｌ1 とする厚さ０．３〜０．３５ｍｍ程度、長辺Ｌ2 の長さ４００程度の長方形で、その長手方向の一端部３ａの両側に突出長さ２〜３ｍｍ、幅２〜３ｍｍの突出片３ｂ，３ｂを有する珪素鋼板の素材３´を切断し（図１Ａ）、長手方向の一端部３ａが中心になるように両側の突出片３ｂ，３ｂを保持して渦巻き状に長手方向の他端部３ｃまで固く巻き重ねて内外の巻回層の間に隙間が生じ断面積の減少、占積率の低下を防ぐ（図１Ｂ）。そして、渦巻きの中心の両側から突出する突出片３ｂ，３ｂを切除し（図１Ｃ）、開磁路鉄心とする。尚、素材板３´の巻終り側になる他端部３Ｃを図１（Ａ）に示したように予め鉄心の外径程度の曲率に丸めて置くとよい。
【０００７】
そして、渦巻き形断面の開磁路鉄心３の長さの途中を１次ボビン等の絶縁材１´で被い、１次コイル１はその絶縁材１´上に巻付ける。２次コイル２は、図では省略したが２次ボビン４の外周に分割巻きで巻いてある。この２次ボビン４は前端が閉じ、後端が開放した筒形で、前端の中心には前向きの突起５と、後向きの筒部６を有し、後端部の外周からは複数（図では３つ）の突出片７が放射状に突出する（図１０Ａ参照）。筒部６は開磁路鉄心の前端部を挿入し、２次ボビンの内部に開磁路鉄心を同心状に支持し、且つ開磁路鉄心の前端部の巻き解けを防止するためのものである。
【０００８】
以下に本発明に係る開磁路鉄心を使用した点火コイルの例について説明する。図２から４に示した第１例の点火コイルについて述べると、８は閉鎖した前端部の中心に高圧端子９を前向きに突出して取付けた樹脂製の細長い筒形の外装ケースで、閉鎖した前端部の中心には前記２次ボビンの突起５を受入れる受入筒１０を後向きに備えている。
【０００９】
１１は後部外周から突出したコネクタ部１２に１次端子やアース端子１３を貫通状に装着した樹脂製の後部筒で、その外径は筒形ケース８の外径よりも大である。そして、後部筒は、図１０Ｂに示したように、前端部の内周に筒形ケース８の後端部が嵌合する環状段部１４を有すると共に、内部の中心に渦巻き形断面の開磁路鉄心の後端部を嵌合保持すると共に開磁路鉄心の後端部の巻き解けを防止支持筒１５を備えている。この支持筒１５は、後部筒の内周から半径方向内向きに突出する突出部１６で後部筒の内部に一体に支持されている。前述した２次ボビンの後端部の外周から突出する突出片６は筒形ケースの内周に接触する。筒形ケース８、後部筒１１はいずれも合成樹脂の成形品である。
【００１０】
１７は磁性金属板による円筒形の外装鉄心（筒形シールド部材）である。外装鉄心は例えば１巻き以上の長さ、つまり円周以上の長さの硅素鋼板を円筒形に丸め、鋼板の一部を内外に重合させて構成しても、１巻き以下の長さの硅素鋼板を円筒形に丸め、割れ目１８を有するように構成してもよい。又、鋼管などを所定の長さに輪切りにして構成してもよいし、そのように輪切りにした鋼管に軸方向の割れ目１８を１個所形成したものでもよい。図示の実施例では１巻き以下の長さの硅素鋼板を円筒形に丸めて構成したため割れ目１８を有する。外装鉄心１７の内径は、筒形ケース７の外径と同じか、それより少し小さくするか、外径を後部筒の環状段部１４の内径と同じか、それより少し大きくする。又、長さは筒形ケース７と同じか、それより少し短くする。
【００１１】
点火コイルを組立てるには、２次ボビンの前向きの突起５を筒形ケース８の受入筒１０に挿入すると共に、２次ボビンの後端の突出片７を筒形ケース８の内周後部に接触させて筒形ケースと２次ボビンを同心状に保ち、２次コイルの高圧端を筒形ケースの高圧端子９に電気的に接続する。硅素鋼板を円筒形に丸めた外装鉄心や、鋼管を輪切りにし、且つ割れ目を形成した外装鉄心の場合は直径を拡大することができるので、外装鉄心１７の直径を拡大し、外装鉄心１７の割れ目１８を拡げて該鉄心の直径を拡大し、後端を筒形ケースの後端に揃えて筒形ケース８の外に嵌め、必要ならば接着する。又、鋼管などを輪切りにしただけの外装鉄心は、直径を拡大できないため、その内径を筒形ケースの外径に合わせた鋼管を使用して作り、筒形ケースの外に後端を揃えて嵌め、接着して固定する。そして、開磁路鉄心３を１次コイルごと２次ボビンの内部に後から入れ、その前端部を２次ボビンの筒部６に挿入すると共に、開磁路鉄心の後部を後部筒の支持筒１５内に入れながら筒形ケースと外装鉄心の後部を後部筒の環状段部１４内に圧入し、開磁路鉄心の外に１次コイル、２次ボビン、筒形ケース、後部筒を同心状に保つ。そして、１次コイルの電線などを１次端子に、外装鉄心に取付けた電線を環状段部に設けた切欠き１４´に通す等してアース端子１３に電気的に接続する。
【００１２】
図４に示すように外装鉄心１７に後向きの突出部１９を設け、アース端子１３には上記突出部が圧入される溝１３´、後部筒の内周の環状段部１４に上記突出部１９が通る切欠き１４´を設けておくと、筒形ケースと外装鉄心の後部を後部筒の内周に圧入する際、前記突出部１９とアース端子の溝１３´の向きを一致させることにより突出部１９は切欠き１４´を通ってアース端子の溝１３´に同時に圧入され、外装鉄心とアース端子を電線で接続する半田付け等の作業が不要になる。
【００１３】
それから、後部筒１１の後端内部からエポキシ樹脂などの熱硬化性絶縁樹脂を真空注型する。これにより樹脂は２次ボビン４の中に後から流入し、２次ボビンの内周と、１次コイル１、開磁路鉄心３、支持筒１５との間を満たして固まると共に、２次ボビンの後端の放射状の突出片７，７の間隔を通じ筒形ケース８の内周と、２次ボビン、２次コイルとの間、及び後部筒１１の内部を満たして固まり、こうして固まった樹脂層２０で開磁路鉄心、１次コイル、２次ボビン、２次コイル、筒形ケース、後部筒は同心状に固定され、第１例の点火コイルが完成する。
【００１４】
図５は第２例の点火コイルであって、前述した第１例と同様にして点火コイルを組立て、エポキシ樹脂などの熱硬化性絶縁樹脂の代りに、後部筒１１の後端内部から絶縁オイル３０を注入する。これにより絶縁オイルは２次ボビン４の中に後から流入し、２次ボビンの内周と、１次コイル１、開磁路鉄心３、支持筒１５との間を満たすと共に、２次ボビンの後端の放射状の突出片７，７の間隔を通じ筒形ケース８の内周と、２次ボビン、２次コイルとの間、及び後部筒１１の内部を満たし、開磁路鉄心、１次コイル、２次ボビン、２次コイルは絶縁オイル３０中に浸漬する。そして、後部筒１１の後端部には蓋３１を接着、高周波溶着などで取付け、絶縁オイルの洩れを防ぐ。
【００１５】
図６〜８に示した第３例の点火コイルは、前述した円筒形の外装鉄心１７を筒形の外装ケース８の代りに使用し、必要に応じ外装鉄心１７の内周に緩衝シート２１を円筒形に沿わせる。この外装鉄心も、第１例や第２例の外装鉄心と同様に、例えば１巻き以上の長さ、つまり円周以上の長さの硅素鋼板を円筒形に丸め、鋼板の一部を内外に重合させて構成しても、１巻き以下の長さの硅素鋼板を円筒形に丸め、割れ目１８を有するように構成してもよい。又、鋼管などを所定の長さに輪切りにして構成してもよいし、そのように輪切りにした鋼管に軸方向の割れ目１８を１個所形成したものでもよい。図示の例では１巻き以下の長さの硅素鋼板を円筒形に丸めて構成したため割れ目１８を有するので、緩衝シート２１がその割れ目を内側から塞いでいる。尚、緩衝シート２１にはアラミドポリマー紙、合成樹脂のフィルム、ガラスクロスなどを使用する。緩衝シートは予め円筒状にしておいて外装鉄心に挿入してもよいし、シート状のものを丸めながら外装鉄心に挿入してもよい。
【００１６】
２２は閉鎖した前端部の中心に高圧端子８を前向きに突出して取付けた樹脂製の前部筒で、前部筒は外周の後部に直径が減少した環状段部２３を有し、且つ閉鎖した前端部の中心には２次ボビンの突起５を受入れる受入筒２４を後向きに備えている。尚、後部筒１１は第１例や、第２例で述べたものを使用し、その前端部の内周に設けた環状段部１４には外装鉄心１７の後部を圧入する。
【００１７】
第３例の点火コイルを組立てるには、２次ボビンの前向きの突起５を前部筒２２の受入筒２４に挿入し、２次コイルの高圧端を前部筒の高圧端子８に電気的に接続すると共に、内周に緩衝シート２１を嵌合した外装鉄心１７の前端部を前部筒の後部外周の環状段部２３に嵌合し、必要ならば接着して固定する。そして、開磁路鉄心３を１次コイルごと２次ボビンの内部に後から入れ、その前端部を２次ボビンの筒部６に挿入すると共に、開磁路鉄心の後部を後部筒の支持筒１５内に入れながら外装鉄心１７の後部を後部筒の環状段部１４内に圧入し、開磁路鉄心の外に前部筒、１次コイル、２次ボビン、外装鉄心、後部筒を同心状に保つ。尚、２次ボビンの後端の放射状の突出片７は外装鉄心の内周、又はその内側の緩衝シート２１に接触する。そして、１次コイルの電線などを１次端子に、外装鉄心に取付けた電線を環状段部に設けた切欠き１４´に通す等してアース端子１３に電気的に接続する。
【００１８】
この場合も、図４に示すように外装鉄心１７に後向きの突出部１９を設け、アース端子１３には上記突出部が圧入される溝１３´、後部筒の内周の環状段部１４に上記突出部１９が通る切欠き１４´を設けておくと、外装鉄心の後部を後部筒の内周の環状段部１４に圧入する際、前記突出部１９とアース端子の溝１３´の向きを一致させることにより突出部１９は切欠き１４´を通ってアース端子の溝１３´に同時に圧入され、外装鉄心とアース端子を電線で接続する半田付け等の作業が不要になる。
【００１９】
それから、後部筒１１の後端内部からエポキシ樹脂などの熱硬化性絶縁樹脂を真空注型する。これにより樹脂は２次ボビン４の中に後から流入し、２次ボビンの内周と、１次コイル１、開磁路鉄心３、保持筒１５との間を満たして固まると共に、２次ボビンの後端の放射状の突出片７，７の間隔を通じ緩衝シート２１、前部筒２２の内周と、２次ボビン、２次コイルとの間、及び後部筒１１の内部を満たして固まり、こうして固まった樹脂層２０で開磁路鉄心、１次コイル、２次ボビン、２次コイル、前部筒、後部筒、及び内周に緩衝シートを有する外装鉄心は同心状に固定される。尚、割れ目１８を有する外装鉄心の場合は、その割れ目を内側から緩衝シート２１が塞いでいるので、真空注型の際に、絶縁樹脂が割れ目から外に洩れることがない。
【００２０】
緩衝シート２１にアラミドポリマー紙を使用すると、耐絶縁性、耐熱性を向上させることができる。又、合成樹脂のフィルムを使用すると作業性、及びコストの面で有利であり、ガラスクロスを使用すると、絶縁樹脂が浸透して固まるため絶縁樹脂層２０との密着性が向上する。
【００２１】
第４例の点火コイルも外装鉄心１７を筒形ケースの代りに使用し、第３例の点火コイルと同様に組立て、エポキシ樹脂などの熱硬化性絶縁樹脂の代りに絶縁オイル３０を後部筒１１の後端内部から注入する。注入するのは絶縁オイルであって、絶縁樹脂層のようなクラックは発生しないので外装鉄心の内周に緩衝シート２１を設ける必要はないが、外装鉄心が割れ目１８を有する場合は絶縁オイルが洩れるのを防ぐため、割れ目１８に内側又は外側から合成樹脂の板３２などを接着などで取付けて塞ぐ。これにより注入した絶縁オイルは２次ボビン４の中に後から流入し、２次ボビンの内周と、１次コイル１、開磁路鉄心３、保持筒１５との間を満たすと共に、２次ボビンの後端の放射状の突出片７，７の間隔を通じ外装鉄心１７、前部筒２２の内周と、２次ボビン、２次コイルとの間、及び後部筒１１の内部を満たし、開磁路鉄心、１次コイル、２次ボビン、２次コイルは絶縁オイル中に浸漬される。
【００２２】
第１例から第４例のどの点火コイルも、使用するには、図２，図５，図６，図９に示すように筒形ケース８や前部筒２２の前端から同心状に突出する前向き筒２５に電気絶縁性で、弾力を有する、例えば合成ゴム製の筒形ブーツ２６を嵌めて延長状に保持し、この筒形ブーツを先頭にしてエンジンのプラグホール２７に挿入し、プラグホールの底から突出する点火プラグ２８の絶縁体の外に筒形ブーツを弾力的に嵌めることにより高圧端子９を点火プラグの頭部端子２９に圧接する。
【００２３】
各例の点火コイルにおける渦巻き形断面の開磁路鉄心３の前端部は２次コイルのボビンの後向きの筒部６に突入、保持され、同じく後端部は後端筒の支持筒１５に突入、保持されているため、開磁路鉄心の渦巻き状の前後の各端部は巻き解けることがない。
【００２４】
又、各実施例の点火コイルは外装鉄心１７を備えているので、この外装鉄心は中心の開磁路鉄心３と共に略閉磁路を構成し、点火コイルが外部から磁気的な影響を受けないように点火コイルを保護する。又、外装鉄心が割れ目１８を有する場合は、点火コイルの動作時に、外装鉄心の表面に生じ易い不要な渦電流を減少させる効果を有する。更に、この外装鉄心はアース端子に電気的に接続してあるので、１次端子を電源電池に接続する際、アース端子を電池のアース側に接続することにより外装鉄心は確実にアース電位になる。従って、外装鉄心に触れても感電することが無いと共に、２次コイルから外装鉄心に向う電界分布が一定になるので、外装鉄心とプラグホールの内壁間の距離が場所によって異なっても安定した出力が得られる。そして外装鉄心に後向きの突出部を設け、アース端子には上記突出部が圧入される溝を設けておくと、外装鉄心の後部を後部筒の内周に圧入する際、前記突出部とアース端子の溝の向きを一致させることにより突出部はアース端子の溝に同時に圧入され、電気的に接続するので外装鉄心とアース端子を電線で接続する半田付け等の作業が不要になり、作業性が向上する。
【００２５】
更に、図示の各実施例では、後部筒１１に１次端子を取付けたものを使用したが、後部筒は１次端子を有さないものでもよい。又、実施例３の点火コイルでは、前部筒２２の環状段部２３と、後部筒１１の環状段部１４には、夫々緩衝シート２１ごと外装鉄心１７の前端部と、後端部とを嵌め、必要に応じ接着したが、前部筒の環状段部２３と、後部筒の環状段部１４に嵌めて固定するのは、外装鉄心の前端部と、後端部だけで、緩衝シートの前端部と後端部は嵌めなくてもよい。この緩衝シート２１は割れ目１８を有する外装鉄心の場合、絶縁樹脂の洩れを防止する役目のほか、実施例３の点火コイルでは外装鉄心と熱硬化性絶縁樹脂層は緩衝シートが遮って直接接触させないため、樹脂層と外装鉄心との熱膨張差により外装鉄心から樹脂層中にクラックが入り、絶縁破壊を生じることがない。要するに外装鉄心を、熱硬化性樹脂を内部に注型するためのケースとして使用し、その内周の緩衝シートで熱ストレスによる応力を緩和し、絶縁性に優れた点火コイルを提供するのに役立つ。しかし、緩衝シートは必ずしも必要ではなく、割れ目を有する外装鉄心を使用する場合は、外装鉄心に割れ目を塞ぐ合成樹脂板などを接着して取付けるだけでもよい。
【００２６】
更に、実施例３や４の点火コイルでは筒形ケースを使用せず、外装鉄心にケースの役目をさせるので、点火コイルの直径を小さくできると共に、直径を従来通りにすれば筒形ケースの肉厚分を他の部品に回すことができ、その分、絶縁性の確保や、性能、信頼性の向上が図れる。
【００２７】
【発明の効果】
請求項１の内燃機関の点火コイルの開磁路鉄心の製造方法によって、磁性板材を、一端部を中心として容易に渦巻き状に巻き重ね、内外の巻回層が密着した断面積、占積率がともに大きい円筒形の開磁路鉄心を製作することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）は開磁路鉄心を製作する素材板の斜視図、（Ｂ）は素材板を渦巻き状に巻回した途中の段階の斜視図、（Ｃ）は製作した開磁路鉄心の斜視図である。
【図２】点火コイルの第１例の使用状態の断面図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線での拡大断面図である。
【図４】図２の外装鉄心と、アース端子の斜視図である。
【図５】点火コイルの第２例の使用状態の断面図である。
【図６】点火コイルの第３例の使用状態の断面図である。
【図７】図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線での拡大断面図である。
【図８】図６の外装鉄心と、緩衝シートの斜視図である。
【図９】点火コイルの第４例の使用状態の断面図である。
【図１０】（Ａ）は各例に使用した２次ボビンを前から見た正面図、（Ｂ）は同じく後部筒を前から見た正面図である。
【符号の説明】
１ １次コイル
２ ２次コイル
３ 開磁路鉄心
３´ 素材板
３ａ 素材板の一端部
３ｂ 素材板の一端部の突出片
３ｃ 素材板の他端部
４ ２次ボビン
８ 樹脂の筒形ケース
９ 高圧端子
１１ 後部筒
１３ アース端子
１３´ アース端子の溝
１７ 外装鉄心
１９ 外装鉄心の突出部
２０ 熱硬化性絶縁樹脂層
２１ 緩衝シート
２２ 前部筒
３０ 絶縁オイル
３１ 蓋

Claims (1)

1. 磁性板材の長手方向の一端部の両側に突出片を設け、上記長手方向の一端部が中心となるように前記両側の突出片を保持して磁性板材を長手方向の他端まで渦巻き状に巻き重ねて円筒形にし、その後、中心に位置する両側の突出片を切断して除去することを特徴とする内燃機関の点火コイルの開磁路鉄心の製造方法。

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