JP3644282B2

JP3644282B2 - 点火コイル

Info

Publication number: JP3644282B2
Application number: JP35715298A
Authority: JP
Inventors: 一豊大須賀; 千葉　　朋成
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1998-12-16
Filing date: 1998-12-16
Publication date: 2005-04-27
Anticipated expiration: 2018-12-16
Also published as: JP2000182858A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンの各気筒のプラグホール内に取り付けられるいわゆるスティック型の点火コイルに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、スティック型の点火コイルは、直径の異なる２本の樹脂製の円筒状のスプールにそれぞれ巻回した一次巻線と二次巻線を円柱状の中心コアと共に円筒状のコイルケース内に同心状に収納し、該コイルケース内にエポキシ樹脂等の絶縁性充填材を充填することで、コイルケース内の各部品間を絶縁・固定するようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
この種のスティック型の点火コイルは、エンジンの各気筒のプラグホール内に取り付けられるため、外径寸法がプラグホールの内径寸法で規制される。このため、巻線の巻回スペースを確保するために、スプールの肉厚を薄肉化し、且つスプールの全長を長くしている。この結果、スプールに巻線を巻回する際に、巻線のテンションによってスプールが内径側に撓み変形してしまい、一次巻線と二次巻線との間の絶縁距離が減少して、絶縁性、耐久性が低下するおそれがあった。つまり、一次巻線と二次巻線との間の絶縁距離は、巻線の巻回スペースを確保するために、必要最小限に設計されているため、巻線のテンションによるスプールの撓み変形量が小さく見えても（一次側で２０〜１００μｍ程度の撓み変形であるが）、絶縁性に与える影響が大きい。
【０００４】
本発明はこのような事情を考慮してなされたものであり、従ってその目的は、巻線のテンションによってスプールが内径側に撓み変形しても、一次巻線と二次巻線との間の絶縁距離を確保できて、絶縁性、耐久性を向上できる点火コイルを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１の点火コイルは、巻線のテンションによってスプールが内径側に撓み変形することを考慮し、一次側、二次側の少なくとも一方のスプールの外周面を、巻線巻回後の巻線のテンションによる該スプールの内径側への撓み変形量を考慮して該スプールの外周面の中央部側が巻線巻回前の状態で２０〜２００μｍほど高くなる凸面状に形成し、且つ、該スプールの中央部側の肉厚が大きくなるように形成し、巻線巻回後の状態において巻線のテンションにより該スプールの外周面がほぼ円筒面になるように撓み変形した状態になるように構成したものである。つまり、スプールの外周面を、巻線巻回前の状態において巻線のテンションによる内径側への撓み変形量を考慮して凸面状に形成すれば、巻線巻回後の状態において巻線のテンションによってスプールが内径側に撓み変形した状態で、該スプールの外周面がほぼ円筒面になるように撓み変形した状態となる。この結果、巻線巻回後の状態において巻線のテンションによってスプールが内径側に撓み変形した状態になっても、一次巻線と二次巻線との間の絶縁距離を確保することができて、絶縁性、耐久性を向上できる。
【０００６】
また、スプールの外周面を凸面状に形成する場合、その形状に合わせてスプールの内周面を凹面状に形成すると、成形時にスプールの内周面がアンダーカットとなるため、通常の成形法では、スプールの内周面を成形する金型（中ピン）が抜けなくなり、成形できない。
【０００７】
この点を考慮し、請求項２のように、スプールの内周面を巻線巻回前の状態において円筒面に形成することが好ましい。このようにすれば、外周面が凸面状のスプールを比較的簡単な金型で成形することができ、成形コストを低減できる。
【０００８】
一般に、一次巻線は、比較的大きな電流を流すために比較的太い銅線を使用することから、一次巻線のテンションが大きくなり、一次側のスプールの撓み変形量が比較的大きくなるが、二次巻線は、巻回数を増やして高電圧を得るために、細い銅線を使用することから、二次巻線のテンションが小さくなり、二次側のスプールの撓み変形量が比較的小さくなる。また、一次巻線と二次巻線のいずれを外周側に配置しても良いが、スティック型の点火コイルでは、低圧側である一次巻線を外周側に配置した構造のものが多い。
【０００９】
これらの事情を考慮し、一次巻線を外周側に配置した構造のものでは、請求項３のように、外周側に位置する一次側のスプールの外周面を巻線巻回前の状態において中央部側が高くなる凸面状に形成すると良い。このようにすれば、巻線巻回後の状態において、外周側に位置する一次巻線のテンションによって一次側のスプールが内径側に比較的大きく撓み変形しても、一次側のスプールの外周面がほぼ円筒面になるように撓み変形した状態となるだけであり、一次巻線とその内径側の二次巻線との間の絶縁距離が確保される。
また、請求項４のように、一次側、二次側の少なくとも一方のスプールの内周側に、巻線巻回後の状態において中央部が高くなる凸形状を有し、且つ、スプールの外周面を、巻線巻回前の状態において中央部側が高くなる凸面状に形成しても良い。
また、請求項５のように、巻線巻回後の状態において、中央部が高くなる凸形状を有し、且つスプールの両端部の厚みと中央部の厚みとが異なるようにしても良い。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。まず、図１に基づいて点火コイル１０全体の構成を説明する。円筒状のコイルケース１１は、絶縁性樹脂により形成され、その上端部に一体成形された頭部ケース１２内には、コネクタピン１３をインサート成形したコネクタハウジング１４が圧入等により組み付けられている。このコネクタハウジング１４に一体成形された台座１５上には、イグナイタ１６が搭載され、エンジン制御コンピュータ（図示せず）から出力された点火信号がコネクタピン１３を介してイグナイタ１６に入力される。
【００１１】
コイルケース１１の内部には、中心部と外周側にそれぞれ円柱状の中心コア１８と円筒状の外周コア１７が同心状に収納されている。円筒状の外周コア１７の内周側には、絶縁樹脂製の円筒状の一次側スプール１９に巻回された一次巻線２０が収納され、更に、この一次側スプール１９の内周側には、絶縁樹脂製の円筒状の二次側スプール２１に巻回された二次巻線２２が収納されている。二次側スプール２１の下端には、端子プレート２５が取り付けられ、この端子プレート２５には、二次巻線２２の一端が接続されている。
【００１２】
また、中心コア１８は、有底円筒状に形成された二次側スプール２１の内径部に収納され、該中心コア１８の上下両端には、それぞれクッション部材２３が宛てがわれている。このクッション部材２３は、中心コア１８に過大な応力が働くのを防止するための緩衝材であり、磁歪防止も兼ねてスポンジ、エラストマー等の耐熱性弾性材により形成されている。更に、コイルケース１１と頭部ケース１２の内部には、充填材２４として、エポキシ系熱硬化性樹脂等の絶縁性樹脂が真空充填されている。
【００１３】
一方、コイルケース１１の下端には、高圧タワー部２６が接着等により組み付けられている。この高圧タワー部２６の上部中心には、高圧端子２７を上向きに一体に形成した端子カップ２８がインサート成形又は圧入され、高圧端子２７が端子プレート２５に圧接して電気的に導通した状態に保持されている。この高圧タワー部２６をプラグホール（図示せず）内に挿入して点火プラグ（図示せず）の上部に圧入すると、端子カップ２８内に係止された導電性のスプリング２９が点火プラグの端子に圧接した状態となり、それによって、二次巻線２２の一端が端子プレート２５、高圧端子２７、端子カップ２８及びスプリング２９を介して点火プラグの端子に電気的に接続された状態となる。
【００１４】
以上のように構成したスティック型の点火コイル１０は、プラグホール内に取り付けられるため、コイルケース１１の外径寸法がプラグホールの内径寸法で規制される。このため、一次巻線２０と二次巻線２２の巻回スペースを確保するために、一次側及び二次側のスプール１９，２１の肉厚を例えば０．４〜１．０ｍｍ程度に薄肉化し、且つスプール１９，２１の全長を例えば５０〜１５０ｍｍ程度に長くしている。この結果、スプール１９，２１に巻線２０，２２を巻回する際に、巻線２０，２２のテンションによってスプール１９，２１が内径側に撓み変形する。
【００１５】
一般に、一次巻線２０は、比較的大きな電流を流すために比較的太い銅線を使用することから、一次巻線２０のテンションは、比較的大きく、例えば１〜２ｋｇとなる。この結果、一次巻線２０のテンションによる一次側スプール１９の撓み変形量は、例えば２０〜１００μｍ程度となる。
【００１６】
これに対し、二次巻線２２は、巻回数を増やして高電圧を得るために、細い銅線を使用することから、二次巻線２２のテンションは、比較的小さく、例えば、１０〜１００ｇ程度である。このため、二次側スプール２１の撓み変形量は、比較的小さく、例えば数μｍ〜１０μｍ程度である。
【００１７】
そこで、本実施形態では、巻線テンションによる撓み変形量が大きくなる一次側スプール１９が外周側に配置されていることを考慮し、図２又は図３に示すように、一次側スプール１９の外周面を巻線巻回前の状態において中央部側が高くなる凸面状に形成している。例えば、図２（ａ）に示すように、一次側スプール１９の外周面を樽状、太鼓状等の湾曲凸面状に形成したり、或は、図３（ａ）に示すように、一次側スプール１９の外周面を縦断面が台形となる形状（中央部が円筒面となる形状）に形成しても良い。一次側スプール１９の外周面の突出量は、一次巻線２０のテンションによる撓み変形量（２０〜１００μｍ）を考慮して、２０〜２００μｍに設定すれば良い。尚、図２、図３は、一次側スプール１９の外周面の突出状態を分かりやすくするために、突出量が誇張して図示されている。
更に、成形時にスプール１９，２１の内周面がアンダーカットとならないように、スプール１９，２１の内周面を巻線巻回前の状態において円筒面に形成している。上述したように、一次側スプール１９の外周面は、巻線巻回前の状態において中央部側が高くなる凸面状に形成されているので、一次側スプール１９の内周面を巻線巻回前の状態において円筒面に形成すれば、一次側スプール１９の中央部側の肉厚が大きくなると共に、巻線巻回後の状態において一次側スプール１９の内周面に中央部側が高くなる凸形状を有するようになる（図２、図３参照）。
【００１８】
以上説明した実施形態では、外周側に位置する一次巻線２０のテンションによって一次側スプール１９が内径側に比較的大きく撓み変形することを考慮して、一次側スプール１９の外周面を巻線巻回前の状態で中央部側が高くなる凸面状に形成しているので、図２（ｂ）、図３（ｂ）に示すように、巻線巻回後の状態において一次巻線２０のテンションによって一次側スプール１９が内径側に比較的大きく撓み変形しても、該一次側スプール１９の外周面がほぼ円筒面になるように撓み変形した状態となるだけであり、一次側スプール１９の外周面が内径側に凹状に変形することが防止され、或は、内径側に凹状に変形する量が従来よりも少なくなり、一次巻線２０とその内径側の二次巻線２２との間の絶縁距離が確保される。これにより、一次巻線２０と二次巻線２２との間の絶縁性が向上し、点火コイル１０の耐久性が向上する。しかも、一次側スプール１９の内周面を円筒面に形成したので、成形時にスプール１９の内周面がアンダーカットとならず、外周面が凸面状のスプール１０を比較的簡単な金型で成形でき、成形コストを低減することができる。
【００１９】
尚、上記実施形態では、一次側スプール１９についてのみ、外周面を中央部側が高くなる凸面状に形成したが、二次側スプール２１についても、外周面を中央部側が高くなる凸面状に形成しても良い。このようにすれば、二次巻線２２のテンションによって二次側スプール２１が内径側に撓み変形しても、二次側スプール２１の外周面が内径側に凹状に変形することが防止され、或は、内径側に凹状に変形する量が従来よりも少なくなり、二次巻線２２と一次巻線２０との間の距離がほぼ一定に保たれて、電気的特性が向上する。
【００２０】
また、上記実施形態では、一次巻線２０（一次側スプール１９）を二次巻線２２（二次側スプール２１）の外周側に配置したが、これとは反対に、二次巻線２２（二次側スプール２１）を一次巻線２０（一次側スプール１９）の外周側に配置しても良い。この場合には、二次側スプール２１についてのみ、外周面を中央部側が高くなる凸面状に形成しても良い。
【００２１】
また、スプールの凸面状に形成した外周面に、上下方向に延びる溝を形成し、この溝によって巻線の内周側に充填材２４を注入するようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す点火コイルの縦断面図である。
【図２】一次側スプールの第１の実施形態を示し、（ａ）は一次巻線を巻回する前の一次側スプールの形状を模式的に示す部分断面図、（ｂ）は一次巻線を巻回した後の一次側スプールの形状を模式的に示す部分断面図である。
【図３】一次側スプールの第２の実施形態を示し、（ａ）は一次巻線を巻回する前の一次側スプールの形状を模式的に示す部分断面図、（ｂ）は一次巻線を巻回した後の一次側スプールの形状を模式的に示す部分断面図である。
【符号の説明】
１０…点火コイル、１１…コイルケース、１７…外周コア、１６…イグナイタ、１８…中心コア、１９…一次側スプール、２０…一次巻線、２１…二次側スプール、２２…二次巻線、２４…充填材。

Claims

一次巻線と二次巻線とをそれぞれ樹脂製の円筒状のスプールに巻回して同心状に配置し、エンジンの各気筒のプラグホール内に取り付けられるスティック型の点火コイルにおいて、
一次側、二次側の少なくとも一方のスプールの外周面を、巻線巻回後の巻線のテンションによる該スプールの内径側への撓み変形量を考慮して該スプールの外周面の中央部側が巻線巻回前の状態で２０〜２００μｍほど高くなる凸面状に形成し、且つ、該スプールの中央部側の肉厚が大きくなるように形成し、巻線巻回後の状態において巻線のテンションにより該スプールの外周面がほぼ円筒面になるように撓み変形した状態になることを特徴とする点火コイル。
前記スプールの内周面を巻線巻回前の状態において円筒面に形成したことを特徴とする請求項１に記載の点火コイル。
前記一次巻線を前記二次巻線の外周側に配置し、一次側のスプールの外周面を巻線巻回前の状態において中央部側が高くなる凸面状に形成したことを特徴とする請求項１又は２に記載の点火コイル。
一次巻線と二次巻線とをそれぞれ樹脂製の円筒状のスプールに巻回して同心状に配置し、エンジンの各気筒のプラグホール内に取り付けられるスティック型の点火コイルにおいて、
一次側、二次側の少なくとも一方のスプールの外周面を、巻線巻回前の状態において中央部側が高くなる凸面状に形成し、巻線巻回後の状態において、前記スプールの内周側に、中央部が高くなる凸形状を有することを特徴とする点火コイル。
一次巻線と二次巻線とをそれぞれ樹脂製の円筒状のスプールに巻回して同心状に配置し、エンジンの各気筒のプラグホール内に取り付けられるスティック型の点火コイルにおいて、
巻線巻回後の状態において、一次側、二次側の少なくとも一方のスプールの内周側に、中央部が高くなる凸形状を有するとともに、前記スプールの両端部の厚みと中央部の厚みとが異なることを特徴とする点火コイル。