JP3802008B2

JP3802008B2 - 内燃機関用点火コイル

Info

Publication number: JP3802008B2
Application number: JP2003158827A
Authority: JP
Inventors: 祐安田
Original assignee: 阪神エレクトリック株式会社
Priority date: 2003-06-04
Filing date: 2003-06-04
Publication date: 2006-07-26
Anticipated expiration: 2023-06-04
Also published as: JP2004363266A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車等の内燃機関の点火プラグに高電圧を供給し、火花放電を行うための内燃機関用点火コイルに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、内燃機関用点火コイルは、珪素鋼板を所定の形状に打ち抜き、積層して鉄心を閉磁路を形成するべく配設し、一次コイルに流した電流によって鉄心に発生する磁束変化により、二次コイルに高圧電流を発生するものである。絶縁ケースの内部に収納された環状鉄心と、この環状鉄心と接続されて閉磁路を形成するセンター鉄心を有している。環状鉄心及びセンター鉄心は、珪素鋼板を複数積層して構成されており、全体で閉磁路を成す磁気回路を構成する。また、高圧電流を発生させるための一次コイルと二次コイルの巻き線比は、例えば、１：８０〜１２０程度に設定されている。
【０００３】
図１２〜図１７は、従来のこのような内燃機関用点火コイル及び鉄心の板取り状態を説明するもので、図１２は従来の内燃機関用点火コイルを示す平面図、図１３は従来の内燃機関用点火コイルを示す縦断面図、図１４は従来の内燃機関用点火コイルにおける鉄心の打ち抜きロスを示す説明図である（例えば、特許文献１参照）。ここで、内燃機関用点火コイル１は、絶縁ケース２内に配置された鉄心−コイル組立体３を有しており、図外の絶縁樹脂を充填注入することにより固定される。
【０００４】
鉄心−コイル組立体３は、環状の外環鉄心４と外環鉄心４の内部を横切るセンター鉄心５と、このセンター鉄心５の外周に挿貫された一次コイル６と、一次コイル６の外側に嵌合支持された二次コイル７とから構成されている。本実施の形態において、外環鉄心４は変形した円形（多角形）、センター鉄心５は、長方形であるので材料となる珪素鋼板から無駄なく型取りするために、図１４に示す様な方法が考えられる。しかし、図１４に斜線で示す様に、多くの無駄な部分が生じていた。
【０００５】
また、図１５に示すように外環鉄心８を鉄心要素８ａを複数枚組み合わせることのよって構成した場合（例えば、特許文献２参照）、図１６に示すような型取りとすることができる。鉄心要素８ａは、一端の結合用の凹部８ｂを有し、他端に結合用の凸部８ｃを有している。この凹部８ｂと凸部８ｃを順次組み合わせることにより、外環鉄心８を構成することができる。以上のように構成した場合、材料となる珪素鋼板の無駄をかなり減少することができる。しかし、図１６から明らかなように、斜線で示す様な、型抜きロスとなる部分が生じている。
【０００６】
図１７は、従来の内燃機関用点火コイルの鉄心形状の一例を示す斜視図である。本実施例において、外環鉄心９を巻回して構成したものである（例えば、特許文献３参照）。このような構成において、珪素鋼板のフープ材を所定の幅でスリットした鋼板を所定の形状に巻回するために、プレス打ち抜き代はなく、材料のロスもほぼゼロである。しかし、センター鉄心５と外環鉄心９の接合部分に磁束が流れると、外環鉄心９に渦電流が多く発生しエネルギー効率を低下させてしまう。そこで、外環鉄心９とセンター鉄心５の接合部分に溝９ａを形成していた。ところが、溝９ａを形成すると、有効断面積が減少しその分鉄心を大きくする必要が存在した。
【０００７】
【特許文献１】
特開２０００−２９４４３４号公報
【特許文献２】
特開２０００−２９４４３６号公報
【特許文献３】
特開２０００−３２３３３８号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、以上のように構成された従来の内燃機関用点火コイルにおいて、例えば、図１４に示す例では、打ち抜き代が多く発生し、材料のロスも多かった。また、図１５に示す例では、図１４に示す例と比較すれば打ち抜き代が減少するものの、組み合わせる部材が単純な短冊状ではなく複雑になると云う欠点が存在した。したがって、安価な内燃機関用点火コイルの提供が困難であった。更に、図１７に示す例では、打ち抜き代のロスは、減少するものの有効断面積が減少して、余分に鉄心の断面積を大きくする必要があった。
【０００９】
本発明は、上記実情に鑑み提案されたもので、鋼板の板取に際して材料の無駄をなくして板材の有効利用を図るとともに、レイアウトに対する自由度を高くすることのできる内燃機関用点火コイルを提供することを目的とする。
【００１０】
【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、筒状を成し、且つコイルを巻回保持したボビンの筒内部を通過する第一の鉄心と、前記ボビンの外周を通過し、且つ前記第一の鉄心との間に閉磁路を構成するべく前記第一の鉄心の端部に接合された第二の鉄心とを備えた内燃機関用点火コイルにおいて、前記第二の鉄心は、鉄心材たる細幅状の鋼板を巻回積層して長方形もしくは楕円状の積層体にするとともに、前記積層体の両端部を双方の積層面が対向するように曲げて構成し、前記対向する積層面間に前記第一の鉄心を狭持して構成したことを特徴とする。
【００１１】
また、請求項２に記載の発明は、前記第二の鉄心の両端部を同一方向へ曲げて構成したことを特徴とする。
【００１２】
また、請求項３に記載の発明は、前記第一の鉄心の両端部を前記第二の鉄心の積層面と対向するよう構成したことを特徴とする。
【００１３】
また、請求項４に記載の発明は、前記鉄心材たる鋼板を巻回して積層して所定の形状にした前記第二の鉄心と、前記第二の鉄心と同様の形状とする第三の鉄心を、前記第一の鉄心の両端部を結ぶ軸上に、前記第二、第三の鉄心の曲げた鋼板の積層面を配置したことを特徴とする。
【００１４】
また、請求項５に記載の発明は、前記第一の鉄心を中心とし鉄心材たる鋼板を巻回し所定の形状にした前記第二、第三の鉄心の外側に複数個の第四、第五の鉄心を配置したことを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、一実施の形態を示す図面に基づいて本発明を詳細に説明する。図１は本発明の内燃機関用点火コイル用の一例を示す平面図、図２は図１におけるＡ−Ａ線縦断面図、図３は本発明に係る内燃機関用点火コイルの鉄心を示す斜視図、図４は図３における鉄心のＢ−Ｂ線断面図である。ここで、内燃機関用点火コイル１０は、筒状を成し、且つコイルを巻回保持したボビン１１の筒内部を通過する第一の鉄心１２と、前記ボビン１１の外周を通過し、且つ前記第一の鉄心１２との間に閉磁路を構成するべく前記第一の鉄心１２の端部に接合された第二の鉄心１３とを備えた内燃機関用点火コイルにおいて、前記第二の鉄心１３は、鉄心材たる細幅状の鋼板１４を巻回積層して長方形もしくは楕円状の積層体にするとともに、前記積層体の両端部１４ａを双方の積層面１４ｂが対向するように曲げて構成している。
【００１６】
本実施例において、図３、４に示すように一個の第一の鉄心１２に対して２個の第二の鉄心１３、１３を配設している。ここで、第一の鉄心１２の積層積厚と第二の鉄心１３の積層積厚は、互いに等しく構成されている。また、両者の接合部は、板材の積層面であるために、渦電流の発生が低く磁気効率の低下がない。また、第二の鉄心１３、１３を磁束が通る断面積の合計は、第一の鉄心１２の断面積と等しいので、第二の鉄心で磁束が通過する磁路は、４箇所であるために図３、４から明らかなように第一の鉄心の１／４にすることができる。また、第一の鉄心１２と第二の鉄心１３の積層積厚を等しくすると、第二の鉄心１３の鉄心材となる鋼板の幅寸法も１／４とすることができる。したがって、曲げ加工によって生じる歪み量を小さくできるとともに、歪みによる鉄心材の磁気的劣化を著しく低減することができる。また、鉄心材の曲げ加工作業を容易にして製造工程を簡略化することができる。
【００１７】
本実施の形態における第二の鉄心１３の製造工程を、図５〜図７に従って説明する。先ず、図５に示すように珪素鋼板からなる幅Ｈの細幅の鋼板１４をジグ（型）に例えば長方形状に巻回して積層する。長方形（ジグ）の大きさは、鉄心を収容する絶縁ケース１５よりやや大きく形成される。巻回した鋼板１４の端部（巻き始め、巻き終わり）は、溶接等によりばらけないよう固定する。
【００１８】
長方形の鋼板１４を形成したら、次に図６に示すように前記積層した鋼板１４の両端部１４ａを矢印方向（下方向）に折り曲げる。両端部１４ａは、同一方向に折り曲げられるので双方の積層面１４ｂが対向するとともに長手方向の寸法が減少し、図７に示すように第一の鉄心１２を狭持することができる。つまり、第一の鉄心１２の積層面１２ａと第二の鉄心１３の積層面１４ｂが対向することとなり、渦電流の発生が少なく磁気効率の低下がない。
【００１９】
以上のように構成した内燃機関用点火コイルにおいて、鉄心をプレスの打ち抜き工程なしに製造することができる。したがって、打ち抜き代がなく鋼板の廃材が殆ど発生しない。また、方向性珪素鋼板を使用した場合、全周をロール方向に配置できるので磁気抵抗が一定になり、部分的に鉄心断面を大きくする必要がない。このため、内燃機関用点火コイルの小型軽量化を図ることができる。
【００２０】
図８は、本発明の第２の実施例を示す内燃機関用点火コイルの鉄心を示す全体斜視図、図９は、図８におけるＣ−Ｃ線断面図である。本実施例において、第一の鉄心１２に対して複数の外環鉄心１６、１７、１８、１９が配設されている。それぞれの外環鉄心１６、１７、１８、１９は、第１の実施例と同様に珪素鋼板からなる幅Ｈの細幅の鋼板１４をジグに長方形状に巻回して積層し、両端を折り曲げて形成されている。外環鉄心１６、１７は、折り曲げた両端部で重なるように配設されて居る。また、外環鉄心１８、１９も、折り曲げた両端部で重なるように配設されて居る。更に、外環鉄心１６と１９及び外環鉄心１７と１８とは、折り曲げた両端部の積層面で接触するように配設されている。
【００２１】
つまり、外環鉄心１６、１７、１８、１９の積層積厚は互いに等しく、第一の鉄心１２の両端部との積層積厚も等しく構成されている。また、外環鉄心１６、１７、１８、１９のそれぞれの断面積は、第一の鉄心１２の１／８とすることができる。図１０は、本発明の内燃機関用点火コイル用の他の実施例を示す平面図、図１１は、図１０におけるＤ−Ｄ線断面図である。以上のように構成された内燃機関用点火コイルは、絶縁ケース１５内に配置された第一の鉄心１２及び外環鉄心１６、１７、１８、１９を有しており、図外の絶縁樹脂を充填注入することにより固定される。
【００２２】
以上のように構成した場合、第一の鉄心１２の両端部と外環鉄心１６、１７、１８、１９の積層面で接合しているために、渦電流の発生が少なく磁気効率が低下しない。また、外環鉄心１６、１７、１８、１９の磁束の通過する断面積の和は、第一の鉄心１２の断面積と同等である。したがって、外環鉄心を磁束が通過する磁路は、８箇所であるために、この８箇所の断面積の合計を第一の鉄心の断面積と等しくすれば、外環鉄心の磁路一箇所当たりの断面積を第一の鉄心１２の断面積の１／８とすることができる。このため、レイアウトに対する自由度が高く、スペースの有効利用を図ることができる。
【００２３】
なお、以上の実施例では、一つのセンター鉄心に対して２個及び４個の外環鉄心を配設する例について説明したが、これに限ることなく一つのセンター鉄心に対して任意の数の外環鉄心を配設することができる。設置する外環鉄心の数に応じて、外環鉄心の断面積を小さくすることができる。
【００２４】
【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。
【００２５】
請求項１に記載の発明では、筒状を成し、且つコイルを巻回保持したボビンの筒内部を通過する第一の鉄心と、前記ボビンの外周を通過し、且つ前記第一の鉄心との間に閉磁路を構成するべく前記第一の鉄心の端部に接合された第二の鉄心とを備えた内燃機関用点火コイルにおいて、前記第二の鉄心は、鉄心材たる細幅状の鋼板を巻回積層して長方形もしくは楕円状の積層体にするとともに、前記積層体の両端部を双方の積層面が対向するように曲げて構成し、前記対向する積層面間に前記第一の鉄心を狭持して構成したので、打ち抜き代がなく材料の鋼板を殆ど無駄にすることがない。したがって、鋼板の有効利用を図ることができる。また、方向性珪素鋼板を使用した場合には、全周をロール方向に配置できるために、磁気抵抗が一定となり、部分的に鉄心断面を大きくする必要がなくなる。このため、内燃機関用点火コイルの小型軽量化が可能となる。
【００２６】
また、請求項２に記載の発明では、前記第二の鉄心の両端部を同一方向へ曲げて構成したので、鉄心端部の曲げ加工が容易となる。また、曲げ加工時の発生歪みが小さいので、鉄心材の磁気的劣化を防止することができる。
【００２７】
また、請求項３に記載の発明では、前記第一の鉄心の両端部は、前記第二の鉄心の積層面と対向するよう構成したので、対向配置された積層面の間に第一の鉄心を狭持することができ、渦電流の発生が少なく磁気効率が低下が少ない。
【００２８】
また、請求項４に記載の発明では、前記鉄心材たる鋼板を巻回して積層して所定の形状にした前記第二の鉄心と、前記第二の鉄心と同様の形状とする第三の鉄心を、前記第一の鉄心の両端部を結ぶ軸上に、前記第二、第三の鉄心の曲げた鋼板の積層面を配置したので、第一、第二、第三の鉄心の積層積厚が互いに等しく、渦電流が少なく磁気効率が低下しない。また、第二、第三の鉄心で磁束が通過する断面積の合計は、第一の鉄心の断面積と同程度必要であるが、第二、第三の鉄心で磁束が通過する磁路が４箇所あるので、第二、第三の鉄心の磁路の一箇所あたりの断面積を第一の鉄心に比べて１／４にすることができる。また、第二、第三の鉄心の鋼板の幅寸法も第一の鉄心に比べ１／４となり、鋼板の端部を曲げる際のひずみを小さくすることができ、ひずみによる鉄心材の磁気的性質の劣化を低減することができる。更に、第二、第三の鉄心の幅寸法を小さくすることにより、鉄心端部の曲げ加工を容易にできる。
【００２９】
また、請求項５に記載の発明では、前記第一の鉄心を中心とし鉄心材たる鋼板を巻回し所定の形状にした前記第二、第三の鉄心の外側に複数個の第四、第五の鉄心を配置したので、第一の鉄心の両端部と第二、第三、第四、第五の鉄心断面は板厚を積層した積層面であるために、渦電流の発生が少なく磁気効率が低下しない。また、それぞれの鉄心は、第一の鉄心の積層積厚の半分にすることができるので、積層して形成した鉄心の端部を容易に曲げることができる。更に、第二、第三、第四、第五の鉄心それぞれに磁束が通過する断面積の総和は、第一の鉄心のそれと同程度の断面積が必要であるが、第二、第三、第四、第五の鉄心で磁束が通過する磁路は、８箇所あるためにこの８箇所の断面積を等しくすれば、第二、第三、第四、第五の鉄心の磁路一箇所あたりの断面積を第一の鉄心に比べて１／８とすることができる。したがって、レイアウトに対する自由度が高く、スペースの有効利用が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の内燃機関用点火コイル用の一例を示す平面図である。
【図２】図２は、図１におけるＡ−Ａ線縦断面図である。
【図３】図３は、本発明に係る内燃機関用点火コイルの鉄心を示す斜視図である。
【図４】図４は、図３における鉄心のＢ−Ｂ線断面図である。
【図５】図５は、本発明の内燃機関用点火コイルに使用する鉄心を構成する鉄心素子の組み立て工程を示す斜視図である。
【図６】図６は、同鉄心素子の組み立て工程を示す斜視図である。
【図７】図７は、同鉄心素子の組み立て工程を示す斜視図である。
【図８】図８は、本発明の第２の実施例を示す内燃機関用点火コイルの鉄心を示す全体斜視図である。
【図９】図９は、図８におけるＣ−Ｃ線断面図である。
【図１０】図１０は、本発明の内燃機関用点火コイル用の他の実施例を示す平面図である。
【図１１】図１１は、図１０におけるＤ−Ｄ線断面図である。
【図１２】図１２は、従来の内燃機関用点火コイルを示す平面図である。
【図１３】図１３は、従来の内燃機関用点火コイルを示す縦断面図である。
【図１４】図１４は、従来の内燃機関用点火コイルにおける鉄心の打ち抜きロスを示す説明図である。
【図１５】図１５は、従来の内燃機関用点火コイルの別の実施例を示す平面図である。
【図１６】図１６は、従来の内燃機関用点火コイルの打ち抜き代を示す説明図である。
【図１７】図１７は、従来の内燃機関用点火コイルの鉄心形状の一例を示す斜視図である。
【符号の説明】
１０内燃機関用点火コイル
１１ボビン
１２第一の鉄心
１２ａ積層面
１３第二の鉄心
１４鋼板
１４ａ両端部
１４ｂ積層面
１５絶縁ケース
１６〜１９外環鉄心

Claims

筒状を成し、且つコイルを巻回保持したボビンの筒内部を通過する第一の鉄心と、前記ボビンの外周を通過し、且つ前記第一の鉄心との間に閉磁路を構成するべく前記第一の鉄心の端部に接合された第二の鉄心とを備えた内燃機関用点火コイルにおいて、
前記第二の鉄心は、鉄心材たる細幅状の鋼板を巻回積層して長方形もしくは楕円状の積層体にするとともに、
前記積層体の両端部を双方の積層面が対向するように曲げて構成し、前記対向する積層面間に前記第一の鉄心を狭持して構成したことを特徴とする内燃機関用点火コイル。
前記第二の鉄心の両端部は、同一方向へ曲げて構成したことを特徴とする請求項１に記載した内燃機関用点火コイル。
前記第一の鉄心の両端部は、前記第二の鉄心の積層面と対向するよう構成されたことを特徴とする請求項１または２に記載した内燃機関用点火コイル。
前記鉄心材たる鋼板を巻回して積層して所定の形状にした前記第二の鉄心と、前記第二の鉄心と同様の形状とする第三の鉄心を、前記第一の鉄心の両端部を結ぶ軸上に、前記第二、第三の鉄心の曲げた鋼板の積層面を配置したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１に記載の内燃機関用点火コイル。
前記第一の鉄心を中心とし鉄心材たる鋼板を巻回し所定の形状にした前記第二、第三の鉄心の外側に複数個の第四、第五の鉄心を配置したことを特微とする請求項４に記載した内燃機関用点火コイル。