JP3826116B2

JP3826116B2 - 内燃機関用点火コイル

Info

Publication number: JP3826116B2
Application number: JP2003185473A
Authority: JP
Inventors: 孝博鎌田
Original assignee: 阪神エレクトリック株式会社
Priority date: 2003-06-27
Filing date: 2003-06-27
Publication date: 2006-09-27
Anticipated expiration: 2023-06-27
Also published as: JP2005019868A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車エンジン等の内燃機関を点火駆動する内燃機関用点火コイルに関するものである。特に、本発明は、過酷な熱サイクルに対しても、充填物に対するクラックの発生をなくし、組み立てが容易で品質の高い内燃機関用点火コイルを提供することを目的とする。
【０００２】
【従来の技術】
従来の内燃機関用点火コイルは、サイド鉄心内周部が熱可塑性樹脂、たとえば、ゴム、エラストマー、プラストマー等で形成されたカバーによって覆われている。内燃機関用点火コイルは、自動車等のエンジンルーム内に装着されているため、運転していない放置時に、外気温度と同じになり、運転している時に、エンジンの温度上昇および内燃機関用点火コイルの自己発熱による温度となる。また、前記内燃機関用点火コイルは、運転している時においても、走行およびアイドリングによって温度が変化する。
【０００３】
前記内燃機関用点火コイルは、自動車の停車時および運転時の運転態様によって温度変化の繰り返しが行われる。前記温度サイクルは、前記内燃機関用点火コイルのケース内に収容されている鉄心部と充填部の材質の違いに基づく熱膨張係数の差から前記鉄心と前記充填部の境界部において、大きな応力が発生する。前記発生した応力は、前記充填物の破断強度以下であれば、前記内燃機関用点火コイルに何等影響を与えない。
【０００４】
しかし、前記応力は、自動車の放置時でマイナス４０度、運転時でプラス１３０度という温度差を考えると、エポキシ樹脂等の充填物に対して破断以上のものとなる。その結果、前記充填物は、応力が集中する鉄心のエッジ部において、亀裂が発生する。
【０００５】
また、温度変化の繰り返し回数の増大は、前記充填物の強度劣化につながり、前記同様に、前記応力の集中する鉄心のエッジ部において、前記充填物の亀裂を大きくする。前記原因によって生じた亀裂が高電圧を発生している二次コイルに達すると、二次コイルの高電電流は、鉄心に流れてしまい、点火プラグに高電圧を供給することができなくなり、エンジン不調やエンジン停止といった不具合が発生する。
【０００６】
前記課題を解決するための従来例を以下に説明する。図５（イ）および（ロ）は従来例の内燃機関用点火コイルにおける一次コイル、二次コイル、センタ鉄心、およびサイド鉄心の組立体を説明するための概念図で、（イ）は上面図、（ロ）は正面図である。図５において、組立体は、センタ鉄心５１および互いに対抗するサイド鉄心５２、５２′と、前記センタ鉄心５１と同軸である図示されていない、ボビンに巻回された一次コイル５３および二次コイル５４とから構成されている。
【０００７】
センタ鉄心５１の先端部とサイド鉄心５２との間には、間隙５５が設けられている。したがって、前記センタ鉄心５１の先端部とサイド鉄心５２によって形成される間隙５５は、鉄心が露出されており、磁束に急激な変化を与え、内燃機関用点火コイルの性能を向上させている。
【０００８】
図６（イ）および（ロ）は従来例の内燃機関用点火コイルにおける鉄心カバーを説明するための図で、（イ）は上面図、（ロ）は（イ）のＡ−Ａ断面図である。図６に示された鉄心カバー６１は、サイド鉄心５２を覆う上部６１１とサイド鉄心５２の内側を覆う内側部６１２、およびセンタ鉄心５１の部分を避けるための切欠き部６１３とから構成されている。すなわち、前記鉄心カバー６１は、図６（ロ）に示すように（イ）のＡ−Ａ断面がＬ字状になっている。
【０００９】
図７（イ）および（ロ）は従来例の内燃機関用点火コイルで、一次コイル、二次コイル、センタ鉄心、およびサイド鉄心からなる組立体をケースに収納した状態を示す概念図で、（イ）は上面図、（ロ）は断面図である。図７において、ケース７１は、サイド鉄心５２、５２′を載置する鉄心載置部７２および下部に点火部７３が設けられている。
【００１０】
前記センタ鉄心５１、一次コイル５３、および二次コイル５４からなる組立体は、ケース７１に収納された後、サイド鉄心５２、５２′が前記鉄心載置部７２の上に載置される。その後、熱可塑性樹脂、ゴム、エラストマー、あるいはプラストマー等からなる鉄心カバー６１は、前記サイド鉄心５２と二次コイル５４との間に挿入される。そして、充填物７４は、ケース７１に充填される。前記充填物７４は、鉄心カバー６１と二次コイル５４の間を通り、前記組立体の下部にも充填される。
【００１１】
前記従来の内燃機関用点火コイルは、サイド鉄心５２、５２′と二次コイル５４との間に熱可塑性樹脂、ゴム、エラストマー、あるいはプラストマー等からなる鉄心カバー６１が挿入されることで、サイド鉄心５２、５２′を覆い、この部分における応力の集中を緩和させて、亀裂を防止している。また、センタ鉄心５１は、図示されていないボビンの形状によって、鉄心のエッジ部を覆う構造とすることで、この部分における応力の集中を緩和させている。
【００１２】
図８は他の従来例でサイド鉄心を覆うカバーを説明するための図である。図８において、センタ鉄心５１を一体に備えたサイド鉄心５２′は、他方のサイド鉄心５２と対抗する位置に配置されるとともに、センタ鉄心５１に一次ボビン８１が嵌合されている。また、センタ鉄心５１の一方の端部には、磁石８２が配置されており、この部分において、磁束に急激な変化を与え、内燃機関用点火コイルの性能を向上させている。
【００１３】
図９は他の従来例でサイド鉄心を覆うカバーを説明するための図である。図９において、サイド鉄心５２およびサイド鉄心５２′は、予めゴム、エラストマー、あるいはプラストマー等樹脂で全面が覆われている。しかし、前記サイド鉄心５２、５２′の対抗する端部、およびサイド鉄心５２とセンタ鉄心５１との接触部は、磁束に急激な変化を与えるために、前記樹脂によって覆われていない。また、前記サイド鉄心５２、５２′を覆う樹脂は、図９に示すように、たとえば、インサート成型によって形成されている。さらに、別の実施例として、本出願人の提案した特公平５−５２４３６号公報がある。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図５ないし図７の例において、熱可塑性樹脂等でサイド鉄心５２、５２′を鉄心カバー６１で覆う構造は、ケース７１、サイド鉄心５２、５２′および鉄心カバー６１の部品組立時の寸法バラツキによる部品どうしの干渉を避けるため、製品が大きくなるという欠点がある。また、前記鉄心カバー６１は、鉄心の全面を覆うことができず、サイド鉄心５２、５２′の一部が露出してしまい、この部分から充填物７４に亀裂が発生してしまうという欠点がある。さらに、前記鉄心カバー６１を複数個にすると、前記欠点を除去することができるが、内燃機関用点火コイルは、形状がさらに大きくなるという欠点を有する。
【００１５】
図８および図９の例において、サイド鉄心５２、５２′をインサート成型して樹脂等で覆った場合は、インサート成型の金型が高価であり、そのための工程が増加する。また、前記インサート成型の金型は、寸法が鉄心寸法より大きくする必要があるが、もし、鉄心寸法が小さすぎると、金型との隙間が大きくなり、ここにゴム、エラストマー、あるいはプラストマー等が成型バリとして入ってしまう。
【００１６】
前記成型バリは、センタ鉄心５１との接触部において、磁気回路上ギャプが増加したことと同じになり、二次コイル５４に発生する高電圧およびエネルギーが低下してしまうという欠点や、バリ取りの工程を追加しなくてはならないという欠点を有する。このような余分の工程は、内燃機関用点火コイルの生産性の低下と価格の上昇という欠点につながる。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
（第１発明）
第１発明の内燃機関用点火コイルは、両端部の周囲に嵌合凹部が成形されたコイルボビンに巻回されている一次コイルおよび二次コイルと、前記一次コイルおよび二次コイルを貫通するセンタ鉄心と、前記一次コイルおよび二次コイルの外側に形成されたサイド鉄心と、前記一次コイルおよび二次コイルと、センタ鉄心およびサイド鉄心を収納するとともに、内部に熱硬化性充填物を充填した熱可塑性樹脂からなるケースと、から構成される内燃機関用点火コイルにおいて、前記ケースは、前記熱硬化性充填物を充填する外壁と、前記サイド鉄心の厚さよりも高く、かつ、前記外壁より低い内壁と、前記外壁と内壁とで前記サイド鉄心の外周、内周、および底部を覆うように成形され、前記サイド鉄心とともに、前記熱硬化性充填物より伸びが大きく柔らかいシリコーン樹脂またはゴム系樹脂からなる充填物を収納する収納溝と、前記内壁の側方および下方に連続して成形され、前記コイルボビンに成形された嵌合凹部と嵌合する凸部とから構成されていることを特徴とする。
【００１８】
（第２発明）
第２発明の内燃機関用点火コイルにおいて、前記外壁と内壁とによって構成される収納溝の底部には、複数の突起が設けられていることを特徴とする。
【００２１】
（第３発明）
第３発明の内燃機関用点火コイルにおいて、前記熱硬化性充填物と異なる充填物は、サイド鉄心の底部に及んでいることを特徴とする。
【００２４】
【発明の実施の形態】
第１発明の内燃機関用点火コイルは、両端部の周囲に嵌合凹部が成形されたコイルボビンに巻回されている一次コイルおよび二次コイルと、前記一次コイルおよび二次コイルを貫通するセンタ鉄心と、前記一次コイルおよび二次コイルの外側に形成されたサイド鉄心とから構成される鉄心組立体と、当該鉄心組立体を収納するとともに、内部に熱硬化性充填物が充填された熱可塑性樹脂からなるケースとからなっている。なお、本明細書において、前記コイルおよび鉄心が組み立てられたものを鉄心組立体と記載する。
【００２５】
前記ケースは、前記一次コイルおよび二次コイルとセンタ鉄心を収納するとともに、熱硬化性充填物と異なる充填物および前記サイド鉄心が収納できる溝を備えている。すなわち、前記溝は、前記熱硬化性充填物を充填する外壁と前記サイド鉄心の厚さよりも高く、かつ前記外壁より低い内壁とからなり、その底部にサイド鉄心が載置されるとともに、前記熱硬化性充填物より伸びが大きく柔らかいシリコーン樹脂またはゴム系樹脂からなる充填物が充填される。その結果、前記サイド鉄心は、その三方が前記熱硬化性充填物と異なる前記充填物によって覆われる。
【００２６】
本発明の内燃機関用点火コイルにおいて、熱硬化性充填物を充填するケースは、前記外壁と内壁とによって構成される溝の底部に複数の突起、たとえば、少なくとも二つの突起を有する。前記サイド鉄心は、前記突起の上に、安定して載置されているため、前記熱硬化性充填物と異なる充填物が前記サイド鉄心の裏側まで充填され易くなる。
【００２７】
本発明の内燃機関用点火コイルにおいて、熱硬化性充填物と異なる充填物は、前記熱硬化性充填物より伸びが大きくかつ柔らかい樹脂、たとえば、ゴム系部材、エラストマー、あるいはプラストマー等とすることで、熱による応力がサイド鉄心にかかっても、この部分において、熱硬化性充填物に対する亀裂等が発生しない。
【００２８】
本発明の内燃機関用点火コイルにおいて、熱硬化性充填物と異なる充填物は、シリコーン樹脂とすることで、ゴム、エラストマー、あるいはプラストマー等より、サイド鉄心のすみずみまで、充填されるため、品質の高い内燃機関用点火コイルを得ることができる。前記シリコーン樹脂は、耐熱性、撥水性、電気絶縁性、耐薬品性、耐老化性に優れているため、内燃機関用点火コイルに使用することで、より性能を向上させることができる。
【００２９】
本発明の内燃機関用点火コイルにおいて、熱硬化性充填物と異なる充填物は、前記サイド鉄心が溝に成型された突起の上に載置されているため、前記サイド鉄心の裏側まで充填されることになり、サイド鉄心が露出する部分を最低限に抑えることができる。
【００３０】
本発明の内燃機関用点火コイルにおいて、一次コイルおよび二次コイルを巻回するボビンの両端部周囲には、前記ケースに成形された凸部と嵌合する嵌合凹部を有するため、前記鉄心組立体を容易にケースに固定することができる。
【００３１】
本発明の内燃機関用点火コイルにおいて、ケースの内壁には、一次コイルおよび二次コイルを巻回するボビンに形成された嵌合凹部と係合する凸部を有するため、前記コイルボビンの嵌合凹部と共に組立を容易にするとともに、両者を堅固に固定することができる。したがって、前記一次コイルおよび二次コイルとセンタ鉄心からなる鉄心組立体は、ケースに圧入するだけの簡単な組立作業になる。前記三方に形成された凸部および嵌合凹部は、互いに圧入されているため、前記溝に熱硬化性充填物より伸びが大きくかつ柔らかい樹脂を充填した際に、鉄心組立体側に流出することがない。
【００３２】
【実施例】
図１（イ）および（ロ）は本発明の実施例を説明するための概念図で、（イ）はコイル組立体の正面図、（ロ）はコイル組立体の上面図である。図１（イ）および（ロ）において、コイル組立体１１は、一次ボビン１１１に巻回された一次コイル１２、二次ボビン１１２に巻回された二次コイル１３から構成されている。前記一次ボビン１１１の両端部には、後述のケースに設けられた凸部と嵌合する凹部１１４および１１４′が設けられている。
【００３３】
図２（イ）および（ロ）は本発明の実施例を説明するための図で、（イ）はケースの上面図、（ロ）はケースの断面図である。図２（イ）および（ロ）において、ケース２１は、前記コイル組立体１１を装着し、充填物を充填することができる充分の高さを有するケース外壁２１１と、後述するサイド鉄心の厚さより高いケース内壁２１２と、前記ケース外壁２１１とケース内壁２１２とによって構成される溝２１３が形成されている。
【００３４】
また、前記ケース２１には、前記ケース内壁２１２の対抗した位置に凸部成形部２１５が設けられている。前記凸部成形部２１５には、図１に示す前記コイル組立体１１に設けられた凹部１１４、１１４′が嵌合する凸部２１６が設けられている。前記凹部１１４、１１４′および凸部２１６は、図１（ロ）および図２（ロ）から判るように、三方に形成されており、ケース２１の上方からコイル組立体１１を圧入し易い構造をしている。
【００３５】
図３（イ）および（ロ）は本発明の実施例である内燃機関用点火コイルを説明するための概念図で、（イ）は内燃機関用点火コイルの上面図、（ロ）は内燃機関用点火コイルの断面図である。図３（イ）および（ロ）において、前記コイル組立体１１は、センタ鉄心３１と組み立てられた後、ケース２１に装着される。前記コイル組立体１１のケース２１への装着は、前述のボビンの両端に設けられた凹部１１４、１１４′をケース２１の左右および底部に設けられた凸部２１６に圧入する。その後、サイド鉄心３２、３２′は、ケース２１の溝２１３に装着される。
【００３６】
前記ケース２１の溝２１３に装着されたサイド鉄心３２は、その両側に隙間が残されている。前記隙間には、たとえば、シリコーン樹脂、ゴム、エラストマー、あるいはプラストマー等の伸びが大きく柔らかい部材３３を注入した後、硬化させる。すなわち、ケース内壁２１２は、サイド鉄心３２、３２′の厚さより高くなっているため、前記サイド鉄心３２、３２′の三方が樹脂等によって覆われる。その後、熱硬化性充填物３４は、ケース２１に注入された後、硬化される。前記熱硬化性充填物３４は、二次コイル１３とケース内壁２１２の間を通り、ケース２１の下部にも充分に充填される。
【００３７】
本実施例の内燃機関用点火コイルは、一次コイル１２および二次コイル１３とセンタ鉄心３１とサイド鉄心３２、３２′との空間が前記ケース２１のケース内壁２１２によって完全に隔離される。そして、前記ケース内壁２１２によって隔離された溝２１３の中には、熱硬化性充填物等からなる充填物よりも伸びが大きく柔らかい樹脂、たとえば、シリコーン樹脂等を注型、硬化し、その後、ケース全体を、たとえば、エポキシ樹脂等の熱硬化性充填物を注型、硬化する。
【００３８】
予め注型、硬化する伸びの大きい柔らかい樹脂は、ケース２１内の溝２１３に注入しても、ケース内壁２１２の高さがサイド鉄心３２、３２′の高さよりも高くなっており、また、前記コイル組立体１１の一次ボビン１１１に形成された凹部１１４、１１４′およびケース２１に形成された凸部２１６がそれぞれ三方に形成されて、互いに圧入されているため、コイル組立体１１およびセンタ鉄心３１と、サイド鉄心３２、３２′が完全に隔離されており、コイル組立体１１側に流れ込むことがない。
【００３９】
また、本実施例の内燃機関用点火コイルは、サイド鉄心３２、３２′の全周を伸びの大きい柔らかい樹脂で覆っているため、応力集中が激減して熱硬化性充填物からなる充填物に対する亀裂の発生がなくなり、プラグに高電圧を安定に供給することができる。さらに、センタ鉄心３１とサイド鉄心３２、３２′は、充填物の注型前に接触部が隙間なく組み立てられているため、伸びの大きい柔らかい樹脂で注型しても、接触部の隙間を大きくすることはなく、余分なギャップが発生することがないため、磁気効率の低下がなく、二次コイル１３に発生する高電圧およびエネルギーの低下もなくなった。
【００４０】
図４は本発明の他の実施例である内燃機関用点火コイルを説明するための断面図である。図４において、前記コイル組立体１１は、センタ鉄心３１が組み立てられた後、ケース２１に装着される。サイド鉄心３２、３２′は、ケース２１の溝２１３に装着される。本実施例は、前記溝２１３の底部に少なくとも二つの突起４１が設けられている点で、前記図１ないし図３に示された実施例と異なっている。前記コイル組立体１１のケース２１への装着は、前述の一次ボビン１１１に設けられた凹部１１４、１１４′をケース２１の左右および底部に設けられた凸部２１６に圧入することによって達成される。
【００４１】
前記組み立てにより、前記サイド鉄心３２、３２′は、前記複数の突起４１の上に載置されるため、伸びの大きい柔らかい樹脂、たとえば、シリコーン樹脂がサイド鉄心３２、３２′の下側の隙間にも充填される。すなわち、サイド鉄心３２、３２′の全周は、前記樹脂によって覆われることになる。
【００４２】
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではない。そして、本発明は、特許請求の範囲に記載された事項を逸脱することがなければ、種々の設計変更を行うことが可能である。本発明のサイド鉄心は、二分割となっているが、一体または三分割等にすることができる。
【００４３】
また、本発明のケースに充填する熱硬化性充填物と異なる充填物は、シリコーン樹脂と同等な性質のものであれば、これに限定されない。さらに、本発明のコイルおよび鉄心の形状は、周知または公知のものとすることができ、これに伴い、ケースの形状も前記コイルおよび鉄心等が収納できる形状となることはいうまでもないことである。
【００４４】
【発明の効果】
本発明によれば、内燃機関用点火コイルのケースに充填物を充填するケース外壁とサイド鉄心の高さよりもわずかに高い内壁から構成される溝部を形成したため、前記溝に収納したサイド鉄心の周面にシリコーン樹脂のような伸びの大きい柔らかい樹脂で覆うことができ、鉄心のエッジによってできる応力集中が激減して、エポキシ樹脂のような熱硬化性充填物に亀裂がなくなり、内燃機関用点火コイルの絶縁性が向上した。
【００４５】
本発明によれば、前記内燃機関用点火コイルのケースは、一次コイル、二次コイル、センタ鉄心、サイド鉄心の組み立てが容易でかつ簡単であるため、作製効率を向上させることができた。
【００４６】
本発明によれば、形状を小型にし、かつ組み立てが容易にしたにもかかわらず、一次コイル、二次コイル、センタ鉄心とサイド鉄心とをケースの構造により分離して、サイド鉄心の露出部を最低限に抑え、品質の優れた内燃機関用点火コイルを得ることができた。
【００４７】
本発明によれば、熱可塑性樹脂から構成されているケースの形状、前記ケース内のコイル組立体とセンタ鉄心との間に充填された熱硬化性充填物、サイド鉄心の三方または四方を覆った伸びが大きくかつ柔らかい樹脂、がそれぞれ共同して品質の優れた内燃機関用点火コイルを得ることができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】（イ）および（ロ）は本発明の実施例を説明するための概念図で、（イ）はコイル組立体の正面図、（ロ）はコイル組立体の上面図である。
【図２】（イ）および（ロ）は本発明の実施例を説明するための図で、（イ）はケースの上面図、（ロ）はケースの断面図である。
【図３】（イ）および（ロ）は本発明の実施例である内燃機関用点火コイルを説明するための概念図で、（イ）は内燃機関用点火コイルの上面図、（ロ）は内燃機関用点火コイルの断面図である。
【図４】本発明の他の実施例である内燃機関用点火コイルを説明するための断面図である。
【図５】（イ）および（ロ）は従来例の内燃機関用点火コイルにおける一次コイル、二次コイル、センタ鉄心、およびサイド鉄心の組立体を説明するための概念図で、（イ）は上面図、（ロ）は正面図である。
【図６】（イ）および（ロ）は従来例の内燃機関用点火コイルにおける鉄心カバーを説明するための図で、（イ）は上面図、（ロ）は（イ）のＡ−Ａ断面図である。
【図７】（イ）および（ロ）は従来例の内燃機関用点火コイルで、一次コイル、二次コイル、センタ鉄心、およびサイド鉄心からなる組立体をケースに収納した状態を示す概念図で、（イ）は上面図、（ロ）は断面図である。
【図８】他の従来例でサイド鉄心を覆うカバーを説明するための図である。
【図９】他の従来例でサイド鉄心を覆うカバーを説明するための図である。
【符号の説明】
１１・・・コイル組立体
１１１・・・一次ボビン
１１２・・・二次ボビン
１１３・・・二次ボビンのつば
１１４、１１４′・・・凹部
１２・・・一次コイル
１３・・・二次コイル
２１・・・ケース
２１１・・・ケース外壁
２１２・・・ケース内壁
２１３・・・溝
２１４・・・突出部
２１５・・・凸部成形部
２１６・・・凸部
２２・・・点火部
３１・・・センタ鉄心
３２、３２′・・・サイド鉄心
３３・・・シリコーン樹脂
３４・・・熱硬化性充填物
４１・・・突起

Claims

両端部の周囲に嵌合凹部が成形されたコイルボビンに巻回されている一次コイルおよび二次コイルと、
前記一次コイルおよび二次コイルを貫通するセンタ鉄心と、
前記一次コイルおよび二次コイルの外側に形成されたサイド鉄心と、
前記一次コイルおよび二次コイルと、センタ鉄心およびサイド鉄心を収納するとともに、内部に熱硬化性充填物を充填した熱可塑性樹脂からなるケースと、
から構成される内燃機関用点火コイルにおいて、
前記ケースは、
前記熱硬化性充填物を充填する外壁と、
前記サイド鉄心の厚さよりも高く、かつ、前記外壁より低い内壁と、
前記外壁と内壁とで前記サイド鉄心の外周、内周、および底部を覆うように成形され、前記サイド鉄心とともに、前記熱硬化性充填物より伸びが大きく柔らかいシリコーン樹脂またはゴム系樹脂からなる充填物を収納する収納溝と、
前記内壁の側方および下方に連続して成形され、前記コイルボビンに成形された嵌合凹部と嵌合する凸部と、
から構成されていることを特徴とする内燃機関用点火コイル。
前記外壁と内壁とによって構成される収納溝の底部には、複数の突起が設けられていることを特徴とする請求項１に記載された内燃機関用点火コイル。
前記熱硬化性充填物と異なる充填物は、サイド鉄心の底部に及んでいることを特徴とする請求項１または請求項２に記載された内燃機関用点火コイル。