JP3705289B2 - 内燃機関用点火コイル - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関用点火コイルに関し、特にプラグホールに直接搭載するスティック状の内燃機関用点火コイルに関する。

従来のスティック状の内燃機関用点火コイル（以下、「内燃機関用点火コイル」を点火コイルという）として、棒状のコア本体を有する中心コア部を軸中心に配設し、その外周に一次コイルおよび二次コイルを巻回した樹脂製のスプールを配設し、点火コイルのハウジング内に部材間の絶縁材として樹脂を充填するものが知られている。ハウジング内に充填する樹脂は絶縁材としてだけではなく、コイルの線材間に浸透しコイルの巻線崩れを防ぐ役割を果たしている。また、コア本体の軸方向両端の少なくともいずれか一方に永久磁石を配設して中心コア部を構成し、点火コイルで発生する電圧を高める構成の点火コイルも知られている。

しかしながら、樹脂絶縁材だけでなく、中心コア部の外周を取り囲むスプール等のケース部材が直接中心コア部と接した状態において、膨張率の異なる中心コア部と樹脂絶縁材やケース部材とが温度変化により膨張および収縮を繰り返すと、中心コア部と接している樹脂絶縁材やケース部材、特に中心コア部の軸方向の端部角部と接する樹脂絶縁材やケース部材に絶縁欠損部であるクラック（ｃｒａｃｋ）が発生することがある。中心コア部周囲の樹脂絶縁材やケース部材にクラックが発生すると、高電圧部である二次コイルや高圧ターミナルと低電圧部である中心コア部との間でクラックを通って放電する恐れがある。高電圧部と中心コア部との間で放電が発生すると、高電圧部と中心コア部との間の絶縁が破壊されて二次コイルに発生する電圧が低下するので点火プラグに所望の高電圧を印加できなくなる。

本発明の目的は、中心コア部の軸方向の両端角部近傍にクラックが発生することを防止し、所望の高電圧を発生する点火コイルを提供することにある。

本発明の請求項１及び２記載の点火コイルによると、円柱棒状のコア本体あるいは、円柱棒状のコア本体およびコア本体の軸方向両端の少なくともいずれか一方に配設された永久磁石からなる円柱棒状の中心コア部の軸方向の端部角部を、中心コア部の端面から中心コア部の外周側面に一体に設けられ、点火プラグ側の中心コア部の端面を単一の部材にて覆うともに、この端面を覆う厚みが中心コア部の外周側面を覆う厚みよりも厚い弾性材よりなる緩衝部材で覆っている。したがって、中心コア部の外周を取り囲むスプール等のケース部材や樹脂絶縁材が中心コア部の軸方向の端部角部と直接接することを防止するとともに、中心コア部と樹脂絶縁材やケース部材との膨張率の差を緩衝部材が吸収するので、中心コア部とともに中心コア部と膨張率の異なる樹脂絶縁材やケース部材が温度変化に伴い膨張および収縮を繰り返しても、緩衝部材で覆われた中心コア部の軸方向の端部角部付近の樹脂絶縁材およびケース部材に絶縁欠損部としてのクラックが発生することを防止できる。これにより、高電圧部としての二次コイルや高圧ターミナル等と低電圧部としての中心コア部との間で放電することを防止し、高電圧部と中心コア部との間の絶縁破壊を防止できるので、二次コイルに発生する電圧が低下することを防止し所望の高電圧を点火プラグに印加できる。

本発明の請求項５記載の点火コイルによると、緩衝部材を袋状に成形するので緩衝部材を一体成形できる。これにより部品点数が減少し、組付工数が低減する。さらに、中心コア部の径よりも小さい径を有する孔を緩衝部材の軸方向両端の少なくともいずれか一方に設けているので、一体成形した緩衝部材の孔からコア本体や永久磁石を緩衝部材内に挿入できる。

本発明の請求項６及び７記載の点火コイルによると、緩衝部材を複数の部材から構成することにより、緩衝部材の製造が容易になる。本発明の請求項８、９または１０記載の点火コイルによると、中心コア部と緩衝部材とが一体成形されているので、組付時に緩衝部材が中心コア部から脱落せず、組付けが容易になる。ここで一体成形とは、中心コア部に形成した緩衝部材が脱着不能であり、中心コア部の外周に緩衝部材を形成した状態で全体として一部品を構成していることを意味する。

本発明の請求項１１記載の点火コイルによると、緩衝部材が中心コア部の全表面を覆うことにより、中心コア部は樹脂絶縁材やケース部材と接することがない。したがって、中心コア部周囲の樹脂絶縁材やケース部材にクラックが発生することを防止できる。本発明の請求項１２記載の点火コイルによると、中心コア部の端部角部が面取りされているので、中心コア部の端部角部と接する緩衝部材に亀裂が発生することを防止できる。

以下、本発明の実施の形態を示す複数の実施例について図面に基づいて説明する。

（第１実施例）本発明の第１実施例による点火コイルを図１〜図４に示す。

図１に示す点火コイル１０は、図示しないエンジンブロックの上部に気筒毎に形成されたプラグホール内に収容され、図示しない点火プラグと図１の下側で電気的に接続している。点火コイル１０は樹脂材料からなる円筒状のハウジング１１を備えており、このハウジング１１内に形成された収容室１１ａに、中心コア部１２、二次スプール２０、二次コイル２１、一次スプール２３、一次コイル２４、外周コア２５等が収容されている。中心コア部１２は、コア本体１３と、コア本体１３の両端に配設された永久磁石１４、１５とからなる。収容室１１ａに充填されたエポキシ樹脂２６は点火コイル１０内の各部材間に浸透し、樹脂絶縁材として部材間の電気絶縁を確実なものとしている。

円柱棒状のコア本体１３は薄い珪素鋼板を横断面がほぼ円形となるように径方向に積層して組立てられている。永久磁石１４、１５は、コイルにより励磁されて発生する磁束の方向とは逆方向の極性を有している。また、コア本体１３の外周を緩衝部材である第１の緩衝部材としてのゴム製の筒部材１７が覆っている。さらに、筒部材１７で覆われた永久磁石１４に貫通孔を有するキャップ１９が嵌合している。キャップ１９および二次スプール２０は中心コア部１２の外周を取り囲むケース部材を構成している。

筒部材１７は図２に示すように円筒袋状に一体成形されている。筒部材１７は、円筒部１７ａと、円筒部１７ａの軸方向両端に設けられ中央に貫通孔１８を形成した環状部１７ｂ、１７ｃと、円筒部１７ａと環状部１７ｂ、１７ｃとの間にそれぞれ位置する角部１７ｄとからなる。図３および図４に示すように、円筒部１７ａは中心コア部１２の外周側面を覆い、環状部１７ｂ、１７ｃは中心コア部１２の軸方向両端面の一部を覆い、角部１７ｄは中心コア部１２の両端角部である永久磁石１４、１５の端部角部を覆っている。環状部１７ｂ、１７ｃは円筒部１７ａよりも厚くなるように成形されており、緩衝部材である第２の緩衝部材を構成している。貫通孔１８の径は永久磁石１４、１５の径よりも小さいので、コア本体１３、永久磁石１４、１５は、貫通孔１８を広げながら筒部材１７内に挿入される。

図１に示すように、二次スプール２０は筒部材１７の外周に配設されており、永久磁石１５側が閉塞した有底筒状に樹脂材料で成形されている。二次コイル２１は二次スプール２０の外周に巻回されており、二次コイル２０の高電圧側にさらにダミーコイル２２が一重巻き程度に巻回されている。ダミーコイル２２は二次コイル２１とターミナルプレート４０とを電気的に接続している。単線ではなくダミーコイル２２で二次コイル２１とターミナルプレート４０とを電気的に接続することにより、二次コイル２１とターミナルプレート４０との電気的接続部の表面積を大きくし、電気的接続部への電界集中を避けている。

一次スプール２３は二次コイル２１の外周に配設されており、樹脂材料で成形されている。一次コイル２４は一次スプール２３の外周に巻回されている。一次コイル２４へ制御信号を供給するスイッチング回路は点火コイル１０の外部に設けられており、コネクタ３０にインサート成形されたターミナルを介して一次コイル２４と図示しないスイッチング回路とが電気的に接続されている。

外周コア２５は一次コイル２４のさらに外側に装着されている。外周コア２５は、薄い珪素鋼板を筒状に巻回し巻回開始端と巻回終了端とを接続していないので軸方向に隙間を形成している。外周コア２５は永久磁石１４の外周位置から石１５の外周位置にわたる軸方向長さを有する。高圧ターミナル４１はハウジング１１の下方にインサート成形されている。ターミナルプレート４０の中央部は高圧ターミナル４１を挿入する方向に折り曲げられた爪部を構成している。この爪部に高圧ターミナル４１の先端が挿入することにより、高圧ターミナル４１はターミナルプレート４０と電気的に接続している。ダミーコイル２２の高電圧端の線材は、フュージングまたははんだ付け等でターミナルプレート４０に電気的に接続されている。スプリング４２は高圧ターミナル４１と電気的に接続するとともにプラグホールに点火コイル１０を挿入した際に点火プラグと電気的に接続する。ハウジング１１の高電圧側開口端にゴムからなるプラグキャップ４３が装着されており、このプラグキャップ４３に点火プラグを挿入する。スイッチング回路から一次コイル２４に制御信号を供給すると二次コイル２１に高電圧が発生し、この高電圧がダミーコイル２２、ターミナルプレート４０、高圧ターミナル４１、スプリング４２を介して点火プラグに印加される。

次に、温度変化に伴う点火コイル１０の作動について説明する。中心コア部１２の外周を取り囲む二次スプール２０やエポキシ樹脂２６の膨張率は中心コア部１２を構成するコア本体１３、永久磁石１４、１５の膨張率と異なっている。通常二次スプール２０やエポキシ樹脂２６の膨張率の方が中心コア部１２の膨張率よりも大きい。したがって、中心コア部１２が筒部材１７で覆われておらず、二次スプール２０やエポキシ樹脂２６が中心コア部１２と直接接していると、温度変化により中心コア部１２と二次スプール２０やエポキシ樹脂２６とが膨張および収縮を繰り返すことにより中心コア部１２と接する二次スプール２０やエポキシ樹脂２６にクラックが発生することがある。特に永久磁石１４、１５の端部角部と接する二次スプール２０やエポキシ樹脂２６にクラックが発生し易い。永久磁石１４、１５の端部角部と接する二次スプール２０やエポキシ樹脂２６にクラックが発生すると、高電圧部である二次コイル２１の高電圧側、ダミーコイル２２、ターミナルプレート４０または高圧ターミナル４１と、低電圧部である中心コア部１２との間でクラックを通って放電することがある。高電圧部と中心コア部１２との間で放電すると、高電圧部と中心コア部１２との間の絶縁が破壊され二次コイルに発生する電圧が低下するので点火プラグに所望の高電圧を印加できなくなる。

しかしながら第１実施例では、中心コア部１２の外周側面、ならびに永久磁石１４、１５の端部角部を弾性材である筒部材１７が覆い、中心コア部１２の外周側面、ならびに永久磁石１４、１５の端部角部と二次スプール２０やエポキシ樹脂２６とが直接接することを防止している。さらに、温度変化に伴い膨張率の異なる中心コア部１２と二次スプール２０やエポキシ樹脂２６とが膨張および収縮を繰り返しても、筒部材１７が弾性変形することにより膨張率の差を吸収することができる。したがって、中心コア部１２の外周側面の周囲、ならびに特にクラックの発生し易い中心コア部１２の両端角部付近の二次スプール２０やエポキシ樹脂２６にクラックが発生することを防止するので、高電圧部と中心コア部１２との間で放電することを防止できる。これにより、点火プラグに所望の高電圧を印加することができる。

また、キャップ１９、二次スプール２０およびエポキシ樹脂２６の膨張率は、コア本体１３、永久磁石１４、１５からなる中心コア部１２の膨張率と異なり大きいので、温度が低下すると、キャップ１９、二次スプール２０およびエポキシ樹脂２６の収縮により中心コア部１２を径方向および軸方向に収縮させようとする力が働く。そのため、膨張率の差により樹脂絶縁材やケース部材から径方向および軸方向に中心コア部が荷重を受ける。特に軸方向に中心コア部が荷重を受けると、コア本体の透磁率が低下する（以下、「中心コア部が荷重を受けて透磁率が低下すること」を磁歪という）ことがあり、点火コイルの発生電圧が低下するという問題がある。即ち、中心コア部１２の軸方向に力が加わると、コア本体１３の透磁率が低下する磁歪が発生し、二次コイル２１に発生する電圧が低下する恐れがある。しかしながら、中心コア部１２の外周側面を円筒部１７ａが覆い、軸方向両端の一部を円筒部１７よりも厚い環状部１７ｂ、１７ｃが覆っているので、筒部材１７が弾性変形することにより中心コア部１２が軸方向に受ける力は緩和され、コア本体１３に磁歪が発生しない。これにより、点火プラグに所望の高電圧を印加することができる。

尚、第１実施例では、コア本体１３の両端に永久磁石１４、１５を配設したが、コア本体１３の一端にだけ永久磁石を配設してもよい。

（第２実施例）
本発明の第２実施例による点火コイルを図５に示す。第１実施例と実質的に同一構成部分には同一符号を付す。

第２実施例では、コア本体２７の両端に永久磁石を配設せず、コア本体２７単体で中心コア部を構成している。コア本体２７の外周側面、両端角部および両端面の一部を筒部材１７が覆っている。したがって、第２実施例においても、コア本体２７の外周側面の周囲、ならびに特にクラックの発生し易いコア本体２７の両端角部付近の二次スプール２０やエポキシ樹脂２６にクラックが発生することを防止するので、高電圧部と中心コア部１２との間で放電することを防止できる。これにより、点火プラグに所望の高電圧を印加することができる。

さらに、筒部材１７が弾性変形することによりコア本体２７が径方向および軸方向に受ける力は緩和され、コア本体２７に磁歪が発生しない。これにより、点火プラグに所望の高電圧を印加することができる。

上記複数の実施例では、第１の緩衝部材としての筒部材は、中心コア部の軸方向に延び、中心コア部の少なくとも一方の端部角部、ならびに外周側面を覆うように成形されているが、第１の緩衝部材を複数の部材で構成し、第１の緩衝部材が中心コア部の端部角部だけを覆うようにしてもよい。また本発明の上記複数の実施例では、筒部材および板部材をゴムで成形したが、筒部材および板部材をエラストマー樹脂で成形し、筒部材に中心コア部をインサート成形することもできる。また、エラストマー樹脂で成形した筒部材に中心コア部を挿入してもよい。

また、射出成形、焼き付けまたはディップ（ｄｉｐｐｉｎｇ）による一体成形によりエラストマー樹脂やゴム等の弾性部材が中心コア部１２の表面を覆って第１の緩衝部材を形成してもよい。この場合、第１の緩衝部材は中心コア部１２の全表面を覆ってもよいし、中心コア部１２の端部を識別するために一方の端部に小さい貫通孔を設けてもよい。中心コア部１２と第１の緩衝部材とを一体成形することにより組付け時に第１の緩衝部材が中心コア部１２から脱落しないので、組付けが容易になる。

また、予めコア本体１３に永久磁石１４、１５を装着して中心コア部１２を構成し、中心コア部１２に熱収縮チューブを被せて熱収縮チューブを熱収縮させることにより第１の緩衝部材を形成してもよい。また、中心コア部１２の端部角部、つまり永久磁石１４、１５の端部角部に研磨またはボール通し等の処理を施して面取りすることにより、中心コア部１２の端部角部に接する第１の緩衝部材が損傷することを防止してもよい。

本発明の第１実施例による点火コイルを示す断面図である。 第１実施例の筒部材を示す断面図である。 図１のＩＩＩ 線部分の拡大図である。 図１のＩＶ線部分の拡大図である。 本発明の第２実施例による点火コイルを示す断面図である。

符号の説明

１０ 点火コイル
１１ ハウジング
１２ 中心コア部
１３ コア本体（中心コア部）
１４、１５ 永久磁石（中心コア部）
１７ 筒部材（第１の緩衝部材、第２の緩衝部材）
１７ｂ、１７ｃ 環状部（第２の緩衝部材）
１７ｄ 角部（第１の緩衝部材）
１８ 貫通孔
１９ キャップ（ケース部材）
２０ 二次スプール（ケース部材）
２１ 二次コイル
２３ 一次スプール
２４ 一次コイル
２５ 外周コア
２６ エポキシ樹脂（樹脂絶縁材）
２７ コア本体（中心コア部）

Claims (12)

1. エンジンブロックの上部に気筒毎に形成されたプラグホール内に収容され、内燃機関の点火プラグに印加する高電圧を発生する内燃機関用点火コイルであって、
   円柱棒状のコア本体からなり、樹脂絶縁材にて充填された円柱棒状の中心コア部と、
   前記中心コア部の外周に配設された二次スプール、およびこの二次スプールの外周に配設された一次スプールと、
   前記一次スプールに巻回された一次コイル、および前記二次スプールに巻回された二次コイルと、
   前記中心コア部と、前記樹脂絶縁材および前記二次スプールとの間に、前記中心コア部の端面から前記中心コア部の外周側面に一体に設けられ、前記中心コア部の前記端面と前記外周側面とで形成される軸方向の端部角部を覆う弾性材よりなる緩衝部材であって、
   この緩衝部材は、前記点火プラグ側の前記中心コア部の端面を単一の部材にて覆うともに、前記端面を覆う厚みが前記中心コア部の前記外周側面を覆う厚みよりも厚い緩衝部材と、
   を備えることを特徴とする内燃機関用点火コイル。
2. 前記中心コア部は、さらに、前記コア本体の軸方向両端の少なくともいずれか一方に配設された永久磁石を有することを特徴とする請求項１記載の内燃機関用点火コイル。
3. 前記中心コア部、前記一次スプール、前記二次スプール、前記一次コイル及び前記二次コイルは、ハウジングの収容室に収容されていることを特徴とする請求項１乃至２のいずれか一項記載の内燃機関用点火コイル。
4. 前記ハウジングの収容室内には、樹脂絶縁材が充填されていることを特徴とする請求項３記載の内燃機関用点火コイル。
5. 前記緩衝部材は袋状に成形されており、前記中心コア部の径よりも小さい径を有する孔を前記中心コア部の軸方向両端の少なくともいずれか一方に設けることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項記載の内燃機関用点火コイル。
6. 前記緩衝部材は複数の部材からなることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項記載の内燃機関用点火コイル。
7. 前記緩衝部材は、前記中心コアの外周側面を覆う緩衝部材と、前記中心コアの軸方向両端を覆う緩衝部材とからなることを特徴とする請求項６記載の内燃機関用点火コイル。
8. 前記中心コア部と前記緩衝部材とは一体成形されていることを特徴とする請求項１記載の内燃機関用点火コイル。
9. 前記緩衝部材はエラストマー樹脂からなることを特徴とする請求項８記載の内燃機関用点火コイル。
10. 前記緩衝部材は熱収縮チューブからなることを特徴とする請求項８記載の内燃機関用点火コイル。
11. 前記緩衝部材は前記中心コア部の全表面を覆うことを特徴とする請求項１、２、６、７または８記載の内燃機関用点火コイル。
12. 前記中心コア部の端部角部は面取りされていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項記載の内燃機関用点火コイル。