JP3795639B2 - 内燃機関用点火コイル - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
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。
【０００２】
【従来の技術】
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、軸中心に棒状のコアを配設し、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、さらにその外周に外周コアを配設し、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。
【０００３】
外周コアはハウジング内で直接樹脂絶縁材と接しているので、線膨張率の異なる外周コアと樹脂絶縁材とが温度変化により膨張および収縮を繰り返すと、外周コアの端部角部と接する樹脂絶縁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。低電圧部である外周コアと接する樹脂絶縁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外周コアとの間でクラックを通って放電する恐れがある。高電圧部と低電圧部との間で放電が発生すると、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。
【０００４】
スティック状の点火コイルではないが、実公昭５９−３０５０１号公報に開示される点火コイルでは、コアの表面をエラストマー樹脂でオーバーコートすることによりコアの角部を覆っている。これにより、コアの角部とエポキシ樹脂とが直接接することを防止し、コアの角部付近のエポキシ樹脂にクラックが発生することを抑制している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、スティック状の点火コイルはプラグホールの内径に合わせて外径が規制されるので、実公昭５９−３０５０１号公報に開示される点火コイルのように外周コアにコーティングするとコーティングの厚み分点火コイルの外径が大きくなるという問題がある。
【０００６】
本発明の目的は、点火コイルの径方向の体格を大型化することなく外周コアの軸方向の端部内周角部付近の樹脂絶縁材にクラックが発生することを抑制し、所望の高電圧を発生する組付けの容易な点火コイルを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１記載の点火コイルによると、一次コイルおよび二次コイルの外周に配設される外周コアの軸方向両端部のうち少なくとも一方の端部内周角部を弾性部材を有する角部材が覆うことにより、外周コアの端部内周角部に外周コアと線膨張率の異なる樹脂絶縁材が直接接することを防止する。さらに、線膨張率の異なる外周コアおよび樹脂絶縁材が温度変化に伴い膨張および収縮を繰り返しても、外周コアと樹脂絶縁材との線膨張率の差を弾性部材が弾性変形することにより吸収することができる。したがって、角部材で覆われた外周コアの端部内周角部付近の樹脂絶縁材に絶縁欠損部としてのクラックが発生することを抑制できる。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外周コアとの間で放電することを抑制できるので、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。
【０００８】
変形しやすい弾性部材だけで角部材を構成すると、組付ける際に角部材が変形しやすいので、角部材の組付けが困難である。そこで、弾性部材とこの弾性部材の変形を規制する補助部材とから角部材を構成することにより、組付け時における角部材の変形を規制し、点火コイルの組付けを容易にすることができる。
さらに、外周コアの端部内周角部だけを覆うことにより、点火コイルの体格を径方向に拡大することなく外周コアの端部内周角部付近の樹脂絶縁材にクラックが発生することを抑制できる。
【０００９】
本発明の請求項２記載の点火コイルによると、外周コアと弾性部材との間に補助部材が位置することにより、弾性部材よりも剛性が高く、かつ通常線膨張率の小さい補助部材が直接樹脂絶縁材に接することを防止できる。したがって、角部材に接する樹脂絶縁材にクラックが発生しにくい。。
本発明の請求項３記載の点火コイルによると、弾性部材および補助部材により角部材を一体成形することにより、弾性部材と補助部材とが離れないので角部材の変形を防止しつつ組付けがさらに容易になる。
【００１０】
本発明の請求項４または５記載の点火コイルによると、切欠部により径方向に適度な寸法自由度が得られるため、外周コアへの組付けが容易になる。さらに、外周コアと接触する補助部材を金属で形成したとき、渦電流の発生を防止するとことができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を示す実施例について図面に基づいて説明する。
本発明の一実施例による点火コイルを図１、図２および図３に示す。図３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３の下側で電気的に接続している。
【００１２】
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、コアとしての中心コア１５、磁石１６、１７、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。ハウジング１１はトランス部１３に蓋部１２が嵌合して構成されている。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。
【００１３】
円柱状の中心コア１５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。磁石１６、１７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、それぞれ中心コア１５の軸方向両端に装着されている。また、中心コア１５の外周を絶縁材としてゴム材１８が覆っている。
【００１４】
二次スプール２０はゴム材１８の外周に配設されており、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。
【００１５】
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。二次コイル２１の低電圧側に位置する一次スプール２３の端部に径方向外側に張出した鍔部２３ａが形成されている。図２に示すように、鍔部２３ａは後述する角部材５５を嵌合する断面Ｌ字状の取付部２３ｂを形成している。一次コイル２４は一次スプール２３の外周に巻回されており、ターミナル３１を介して図示しないスイッチング回路と電気的に接続されている。
【００１６】
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間隙を形成している。外周コア２５は磁石１６の外周位置から磁石１７の外周位置にわたる軸方向長さを有する。
外周コア２５の軸方向両端部の端部内周角部は角部材５０、５５で覆われているので、外周コア２５はエポキシ樹脂２６と直接接していない。二次コイル２１の高電圧側に位置する外周コア２５の端部内周角部は角部材５０で覆われ、二次コイル２１の低電圧側に位置する外周コア２５の端部内周角部は角部材５５で覆われている。
【００１７】
図１および図２に示すように、角部材５０、５５は、角部において断面Ｌ字状に形成された弾性部材としてのゴムリング５１、５６、ならびに角部において断面Ｌ字状に形成された補助部材としての金属リング５２、５７からなる。金属リング５２、５７はゴムリング５１、５６の外周側に設けられ、ゴムリング５１、５６は金属リング５２、５７の軸方向端部５２ａ、５７ａを包み込んでいるので、組付けた状態で金属リング５２、５７は外周コア２５とゴムリング５１、５６との間に位置している。したがって、金属リング５２、５７はエポキシ樹脂２６と直接接していない。
【００１８】
角部材５０、５５は、▲１▼金属リングに接着剤を塗布して接着剤を乾燥させ、▲２▼接着剤の塗布面に焼き付けによりゴムリングを貼付けることにより一体成形されている。このように、ゴムリング５１、５６、ならびに金属リング５２、５７から角部材５０、５５を構成することにより、角部材５０、５５の変形が規制される。
【００１９】
また図４に示すように、金属リング５２は、円周の一部に切欠部５２ｂが設けられているとともに、この切欠部５２ｂが外周コア２５のスリット２５ａとほぼ一致するように組付けられている。ゴムリング５１にも金属リング５２に合わせて切欠部５１ａが設けられている。これにより、金属リング５２が外周コア２５と接触していることに起因する金属リング２５の渦電流の発生を防止でき、渦電流損による二次発生電圧の低下を防止できる。またこの切欠部５２ｂにより、径方向に適度な寸法自由度が得られ、金属リング５２の外周コア２５、あるいはハウジング１１への組付け時に寸法公差のばらつきを吸収でき、適度な嵌合状態が実現できる。図示しないが、角部材５５のゴムリング５６、金属リング５７にもそれぞれ角部材５０のゴムリング５１、金属リング５２と同様に切欠部が形成されており、これら切欠部が外周コア２５のスリット２５ａとほぼ一致するように角部材５５が組付けられている。
【００２０】
図３に示すように、制御信号入力用のコネクタ部３０はプラグホールから突出するように蓋部１２に設けられており、このコネクタ３０に一次コイル２４に制御信号を供給するターミナル３１がインサート成形されている。ターミナル３１を介して一次コイル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いる。
【００２１】
高圧ターミナル４１はトランス部１３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１９が装着されており、このプラグキャップ１９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。
【００２２】
ここで、エポキシ樹脂２６の線膨張率は珪素鋼板から形成された外周コア２５の線膨張率よりも大きいので、外周コア２５の両端部内周角部が角部材５０、５５で覆われておらず、エポキシ樹脂２６が外周コア２５の両端部内周角部と直接接していると、温度変化により外周コア２５およびエポキシ樹脂２６が膨張および収縮を繰り返すことにより外周コア２５の両端内周角部と接しているエポキシ樹脂２６にクラックが発生し易い。外周コア２５の両端内周角部と接しているエポキシ樹脂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と低電圧部である外周コア２５との間でクラックを通って放電することがある。高電圧部と低電圧部との間で放電すると、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。
【００２３】
しかしながら本実施例では、外周コア２５の両端部内周角部を角部材５０、５５で覆い、外周コア２５の両端部内周角部とエポキシ樹脂２６が直接接することを防止している。さらに、外周コア２５とエポキシ樹脂２６の線膨張率の差を角部材５０、５５を構成するゴムリング５１、５６が弾性変形することにより吸収することができる。さらに、ゴムリング５１、５６が金属リング５２、５７を包み込み、金属リング５２、５７が直接エポキシ樹脂２６と接することを防止しているので、角部材５０、５５と接するエポキシ樹脂２６からクラックが発生することを防止している。したがって、外周コア２５の両端部内周角部付近のエポキシ樹脂２６にクラックが発生しないので、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と外周コア２５との間で放電することを抑制できる。したがって、点火プラグに所望の高電圧を印加することができる。
【００２４】
さらに、ゴムリング５１、５６、ならびに金属リング５２、５７から角部材５０、５５が一体成形されているので、角部材５０、５５を組付ける際に角部材５０、５５が変形することを規制できるとともに、ゴムリング５１、５６と金属リング５２、５７とが離れてばらばらになることを防止できる。したがって、例えば一次スプール２３の取付部２３ｂに角部材５５を嵌合した組立体をハウジング１１内に挿入しても、角部材５５が捩じれたり取付部２３ｂから脱落しにくい。このように容易に変形するゴムリング５１、５６を金属リング５２、５７で補強し、ゴムリング５１、５６の変形を規制することにより、組付ける際の角部材５０、５５の変形を防止できる。したがって、点火コイル１０の組付けが容易になるとともに、ロボット等を用いた点火コイルの自動組み立てが可能になるので、点火コイルの大量生産に好適である。
【００２５】
また、外周コア２５の全面ではなく両端部内周角部だけを角部材５０、５５で覆っているので、点火コイルの径が拡大しない。
本実施例では、金属リング５２、５７にゴムリング５１、５６を貼り付けて角部材を一体成形したが、金属リングにゴムリングを嵌合する構成を採用してもよい。また、角部材を構成する弾性部材をゴムで形成したが、ゴムに代えてエラストマー樹脂を用いてもよい。また金属に代えて硬質樹脂を用いて補助部材を成形してもよい。
【００２６】
本実施例では、外周コア２５の両端部内周角部を角部材で覆ったが、外周コア２５のいずれか一方の端部内周角部だけを角部材で覆うことも可能である。
また本実施例では、外周コア２５の両端部内周角部を覆ったが、径方向に制限がない場合、例えば本実施例の二次コイル低電圧側の外周コアの端部を断面コ字状の角部材で覆うようにしてもよい。
【００２７】
さらに図５に示す変形例のように、金属リング５２のみに切欠部５２ｂを設け、ゴムリング５８に切欠部を設けず連続した環状に構成してもよい。この場合にも、金属リング５２およびゴムリング５８の両方に切欠部を設けた場合と同等の効果を得ることができる。金属リング５７側のゴムリングも切欠部を設けず連続した環状に構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）は本発明の一実施例による点火コイルの高電圧側示す模式的断面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＢ線部分の拡大図である。
【図２】（Ａ）は本実施例による点火コイルの低電圧側を示す断面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＢ線部分の拡大図である。
【図３】本実施例による点火コイルを示す断面図である。
【図４】本実施例による角部材構造を示す斜視図である。
【図５】本実施例の変形例による角部材構造を示す斜視図である。
【符号の説明】
１０ 点火コイル
１１ ハウジング
１５ 中心コア（コア）
１６、１７ 磁石
２０ 二次スプール
２１ 二次コイル
２３ 一次スプール
２４ 一次コイル
２５ 外周コア
２５ａ 間隙
２６ エポキシ樹脂（樹脂絶縁材）
５０、５５ 角部材
５１、５６ ゴムリング（弾性部材）
５２、５７ 金属リング（補助部材）
５２ｂ 切欠部

Claims (5)

1. 内燃機関の点火装置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、
   棒状のコアと、
   前記コアの外周に配設された一次スプール、および二次スプールと、
   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、
   前記一次コイルおよび前記二次コイルの外周に配設される外周コアと、
   前記点火コイル内に充填された樹脂絶縁材と、
   前記外周コアの軸方向両端部のうち少なくとも一方の端部内周角部を覆い、弾性部材、ならびに前記弾性部材の形状変化を規制する補助部材を有する角部材と、
   を備えることを特徴とする内燃機関用点火コイル。
2. 前記補助部材は前記外周コアと前記弾性部材との間に位置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. 前記角部材は前記弾性部材および前記補助部材から一体成形されることを特徴とする請求項１または２記載の内燃機関用点火コイル。
4. 前記補助部材は、一部に切欠部を備えるリング状であることを特徴とする請求項１、２または３記載の内燃機関用点火コイル。
5. 前記外周コアは軸方向に間隙を備え、前記補助部材の切欠部は前記外周コアの間隙とほぼ一致して設けられていることを特徴とする請求項４記載の内燃機関用点火コイル。

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