JP3828596B2 - 内燃機関用点火装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、内燃機関用点火装置に係り、特にプラグホール内に収納される円筒形点火装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の内燃機関用点火装置は、実開平２−９２９１３号のＣＤＲＯＭに収納された実願平１−１５３７号明細書に記載のように、円筒形のケース内部に開磁路コアを収容し、該コアの上部に可とう性の接着剤を注入，硬化していた。このことで、コアと絶縁用樹脂とが接触せず、熱応力による樹脂のクラック等が生じないようにしてあったが、この構造では１次ボビン内に介在している空気が漏れだしてくる可能性があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術では、センタコアもしくは、低圧側コアの上部に可とう性樹脂を充填し、コアと絶縁用樹脂との間の熱応力によるクラックの防止を図り且つ、１次ボビンと２次ボビン間を圧入形状とし、直接、コアが絶縁用樹脂に接触する形を避けていたが、この形状では、コイルに絶縁用樹脂を真空で充填する作業時に該圧入部より、コアの積層部や、ボビン内部に介在している空気が圧入部を通過して、泡となり、コイル内部、特に、２次ボビンに巻回している２次巻線周辺に浸入する。そもそも樹脂の真空注型は、２次巻線等の高圧部に完全に樹脂を含浸させ、絶縁性を持たせるのが狙いである。そのため、真空度はシビアに管理せねばならない。今までのコイルならば構造が比較的簡単で、絶縁用樹脂も、それ程時間をかけずにコイル内部に完全に浸透させることができた。しかしながら、円筒コイルにては、図を見ても明らかな様に、絶縁用樹脂が回り込む隙間が殆ど薄く、且つ細長い。よって、樹脂の注型には、最新のコイル構造が要求される。今までのコイルでは、コアを絶縁用樹脂中に埋没しない構造が一般的で、コアに介在する空気の干渉は考慮していなく、仮にコアを埋没する構造でも、コアと絶縁用樹脂との間で、ヒートショック時にクラックが入り、コイルが破損する等の問題がある。よってコアと絶縁用樹脂とを隔離する場合に圧入による構造では、真空注型時の圧力差、約１気圧を保てず、上述のように、圧入部から空気がリークしてしまう。本円筒コイルの構造上、圧入部は、高圧部（コイル下部）となり、泡の浸入経路が、コイルの下側から気泡となってじわじわ浸入し、丁度２次巻線周辺を通る。そのため、絶縁用樹脂中に気泡が残り、絶縁性が極めて悪化するという問題があった。２次巻線部は、数十キロボルトの高圧発生部である。
【０００４】
本発明は、コアと絶縁用樹脂間を完全に隔離させ、それでいて、高圧部の樹脂中に気泡を残さない構造とすることで、絶縁耐久性に優れた信頼性の高い円筒形点火装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、プラグホール内に収容される円筒形点火装置であって、円筒状の１次ボビンと１次コイルと、前記１次ボビンの中心に配置される磁路としてのセンタコアを備え、前記１次コイルの外側に２次ボビンと２次コイルが配置されており、前記円筒状の１次，２次ボビンと１次，２次コイル及び前記センタコアを収納する円筒状のケースを備え、当該ケースはその上部にイグナイタユニットを収納する部分を備え、前記イグナイタユニットは前記１次，２次コイルの上部に配置されており、前記ケース内に絶縁用樹脂が注型硬化されている円筒形の内燃機関用点火装置において、前記１次ボビンは前記イグナイタユニット側の端部にＴ型ポケット部を備え、前記センタコアのイグナイタユニット側の端部にはこのポケット部に配置される低圧コアを備え、前記Ｔ型ポケット部に、前記Ｔ型ポケット部内の空気の膨張を緩和するダイアフラム効果を発揮するように周囲部よりも中央部が薄肉となっているゴムを配置して前記低圧コアをカバーすることで、絶縁性樹脂を１次，２次コイル側へ注型するときの樹脂との境界を作って絶縁用樹脂と、前記コアが直接、接することがない様にして、前記ケース内に絶縁用樹脂が注型硬化されている内燃機関用点火装置とする。
【０００６】
【作用】
コアに介在している空気，１次ボビン内部に残る残存空気，マグネットに介在しているガス等をゴム部から逃がし、もしくはゴム自体にてダイアフラム効果にて圧力差を吸収し、絶縁用樹脂の注型後には、コアと絶縁性樹脂との間で、熱応力の緩和材として作用する。よって、コイルの下部（高圧側）から気泡が漏れだし、高圧部に干渉することがないので、高電圧リーク等でコイルが破壊することを防止できる。
【０００７】
以上により、絶縁性に優れた信頼性の高い円筒形点火装置を提供することができる。
【０００８】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面に従って説明する。
【０００９】
図１は本発明の実施例の構成を示す点火装置の断面図である。
【００１０】
１次ボビン１は、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）やポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）等の熱可塑性合成樹脂で成形され、１次コイル２が巻層されている。また、変性ポリフェニレンオキサイド（変性ＰＰＯ）等の熱可塑性合成樹脂で成形された２次ボビン３には２次コイル４が巻層されている。１次コイル２は線径０.３〜１.０mm程度のエナメル線を一層あたり数十回ずつ、数層にわたり合計１００〜３００回程度積層巻されている。２次コイル４は線径０.０３〜０.１mm 程度のエナメル線を用いて合計５０００〜２００００回程度分割巻されている。ケース５は１次ボビン１と同じような熱可塑性合成樹脂で成形されており、コネクタ部２４が一体成形されている。本実施例のような円筒形点火装置の場合、長さが長くなるため成形上１°以下のテーパが必要となるため、ケース５の内径部のみテーパが設けられている。センタコア７は１次ボビンの内側に配置され、珪素鋼板をプレス積層している。サイドコア８は２次コイルの外側且つケース５の外側に配置され、薄い珪素鋼板を管状に丸めている。ただし、磁束の１ターンショートを防ぐため、サイドコア８円周上の少なくとも一箇所は切れ目を設けている。本実施例では、サイドコア８は板厚０.３〜０.７mmの珪素鋼板一枚で構成されているが、二枚以上重ねうず電流損を減らして、出力を向上することも可能である。センタコア７とサイドコア８を磁気的に結合して閉磁路を形成するために、２次コイル４の低圧側に低圧側コア１８を、２次コイル４の高圧側に高圧側コア９を配置する。本実施例では、センタコア７と低圧側コア１８は一体にＴ型にプレスされ、袋状に成形された１次ボビン１（もしくは、マグネットを１次ボビンに収容した後に接着剤等で封止）にセンタコア７底部にマグネット１０を設置した状態のコアを挿入し、収容されている。そして、高圧側コア９の上部にはゴムなどの弾性部材で収容し、接着もしくは１次ボビンに設けたつめやアンダーカット等により配置させる。これにより、図１，図６，図１６，図１７に示すように絶縁用エポキシ樹脂６などの絶縁用樹脂と、センタコア７，低圧側コア１８とを隔離することができる。また、その後、図１４，図１５に示すように２次ボビンに挿入し２次ボビンと１次ボビンを接着剤１２ａにて接着する。高圧側コア９は２次ボビン３に設けられたポケット部に収容され、可とう性樹脂を充填したり、ゴムのふたをしたりする。この時、充填した上からＰＢＴやノリル等のふたを接着する時もある。よって、絶縁用エポキシ樹脂６と隔離されている。
高圧側コア９を収容するポケット部は２次ボビン３だけでなく１次ボビン１やケース５に設けることも可能である。さらに、ポケット部のみ別部品としてケース５に圧入あるいは接着して固定することもできる。さらに、２次ボビンや１次ボビンと一体成形すれば上記のような接着作業が不要になり、作業性が向上する。又、高圧側コア９は、応力緩和材として、ゴム５５等を配置（図１１に示す）すると、耐ヒートショック性をアップすることができる。更に、図１２に示すように筒状の１次コイルでは、コアを挿入し２次ボビンに挿入後、１次，２次ボビンを接着させ、高圧側コア９を挿入し可とう性樹脂を充填する方法もある。閉磁路コアの一部にはコアギャップ１１があり、そのコアギャップ１１部には１次コイル２により形成された磁束と反対方向の磁束を磁路中に発生させるマグネット１０を備えている。マグネット１０は磁路中に反対方向の磁束を発生させることにより、珪素鋼板コアの磁化曲線の飽和点以下で動作させることができる。例えば、保持力５kOe以上のマグネットを使用すれば、熱による減磁が少ないため、樹脂ケースとの一体成形も可能となる。これらのコイル部構成部品はケース５の中に圧入され、Ｔｇ点が１１５℃〜１３５℃で、かつ熱膨張係数が、Ｔｇ点以下の温度範囲に於ける平均値として１０〜５０×１０Ｅ−６／℃の銅ヒートシンクに近い値、例えば、２５×１０Ｅ−６／℃程度の絶縁用エポキシ樹脂６の絶縁層で高電圧を絶縁する。２次コイル４で発生した高電圧は、点火装置の長さを少しでも低減するよう長手方向に対して垂直方向に配置された過早着火防止用高圧ダイオード１７，高圧端子１３，スプリング１４を介して点火プラグに供給される。点火プラグが挿入される部分は、シリコンゴム等のゴムブーツ１５で絶縁する。シリンダヘッドカバーと接する部分にはシール用のシールゴム１６が設けられている。コイル上部に設置されるイグナイタユニット２０は、箱型にプレス成形された銅またはアルミ製の金属製ベース２６に、パワートランジスタチップ２１とハイブリッドＩＣ回路２８が内蔵されており、金属製ベース２６内にはシリコンゲルが充填されている。そして、イグナイタユニット２０は、ケース５に設けてあるイグナイタユニット２０，位置決め用突起５３，５２で位置決めされる。金属製ベース２６には、イグナイタ側端子２２がポリブチレンテレフタレートなどの熱可塑性合成樹脂で一体成形されている端子台２７がシリコン接着剤で接着されている。イグナイタ側端子２２は１次コイル端子２３，コネクタ側端子２５と溶接で電気的に接続される。
【００１１】
上記で説明したように、袋状構造とすることで、空気が泡となって、１次，２次ボビンの下部から発生することを防止できる。
【００１２】
次に、図２の主要部品展開図を用い、本発明の構造について詳しく説明する。センタコア７は、図３に示すように珪素鋼板のプレス幅を変えてプレス積層したブロックを組合せ多角形形状とするか、図４のように珪素鋼板のプレス工程において幅を順次増減させて積層し円筒形状に近づけ断面積を増やすよう工夫してある。図３，図４は、センタコア７と低圧側コア１８が別体の場合である。これとは別に図５に示すよう、センタコア７と低圧側コア１８を一体にプレス積層して、本実施例のようにＴ型コアを形成することもできる。以上のようにＴ型に形成されたセンタコア７，低圧側コア１８に、コアギャップ１１に配置されるマグネット１０を取付け、１次ボビン１の内側に収容する。１次ボビン１にはＴ型コアが固定されて収容されるようにＴ型のポケット部１ａが形成されている。低圧側コア１８を収容したときのサイドコア８とのギャップはケース５の肉厚と１次ボビン１の肉厚があるため１.５〜２.５mm程度になる。低圧側コア１８の上部には熱応力吸収用の可とう性エポキシ樹脂１２を注型するため、Ｔ型ポケット部１ａの高さは、コアのＴ部高さよりも高くなるように構成されている。また、１次ボビン１は、図１４，図１５等で示されるように２次ボビン３と接着剤１２ａ、例えばシリコン系，エポキシ系の接着剤により接着する。２次ボビン３は高圧側に高圧側コア９を収容するポケットが設けられ、図１，図１１，図１２，図１４に示すように固定される。
【００１３】
以上のように、図２に示す主要構成部品，センタコア７，低圧側コア１８，１次ボビン１，２次ボビン３をケース５に組付け後、１次ボビン１のＴ型ポケット部１ａにゴム５５を配置し、低圧側コア１８をカバーする。そして、図７に示すようにイグナイタユニット２０をケース５に設けられている位置決め用突起５２，５３で横方向の位置を固定し、縦方向はケース５に乗せることで位置決めする。コネクタ側端子２５ａは１次コイル端子
２３ｂと接続され、その他のコネクタ側端子２５ｂ，２５ｃは、それぞれイグナイタ側端子２２ｃ，２２ｂに接続される。さらに、イグナイタ側端子２２ａと１次コイル端子23ａが接続される。１次コイル端子２３ａ，２３ｂは、１次ボビン１から接続する関係上、イグナイタユニット２０の両サイドに配置される。次に、図８を用いて１次コイルとの接続方法を詳しく説明する。１次ボビン１には、１次コイル端子２３ａを固定するポケット
１ｂが設けられており、そのポケット１ｂに１次コイル端子２３ａが圧入固定されている。１次コイル端子２３ａの１次コイル巻きつけ部２３ａ１は１次ボビン１から垂直方向にＬ型に曲げられており、１次コイル２の端末が巻きつけやすいように構成されている。また、イグナイタ側端子２２ａと溶接される側には、溶接時の応力を緩和・吸収し、１次コイル巻きつけ部２３ａ１に応力が伝わるのを防止する目的で一部分に湾曲部２３ａ２を設けている。イグナイタ側端子２２ａ，２２ｂ，２２ｃ、およびコネクタ側端子２５ａ，
２５ｂ，２５ｃはＬ型に加工され、また、溶接箇所が横一列になるよう配置されているため溶接作業が容易となる。さらに、溶接作業の場合は、スパッタがコイル巻線部に飛散しないよう構成する必要があり、本実施例では、図７に示すように、イグナイタユニット
２０でコイル巻線部をカバーするよう配置する。ただし、絶縁用エポキシ樹脂６の注型性や１次コイル２からの配線等に悪影響を及ぼさない範囲に配置する必要がある。さらに、スパッタの飛散する範囲をコイル巻線部から遠ざける意味から、各端子の溶接位置は、ケース５のコイル収容部５ｃから１mm以上とする。また、溶接する端子の先端は位置は、ケース５の端面から２〜６mm内側の位置にくるように構成し、絶縁用エポキシ樹脂６で必ず覆われるようにし、防水信頼性を確保している。
【００１４】
以上のようにイグナイタユニット２０を固定し、絶縁用エポキシ樹脂６を注型硬化させた後、２次ボビン３の高圧側コア９，収納ポケット３ａに高圧側コア９を収納し、接着剤で固定したのちにサイドコア８をサイドコア８のバネアクションを利用してケース５に装着する。通常、エンジンのプラグホール径はφ２３〜２６であるため、円筒形点火装置の最大外径は、φ２３以下とする。
【００１５】
図９，図１０はイグナイタユニット２０を１チップタイプイグナイタ４２にした場合である。１チップタイプイグナイタ４２は放熱用の金属板である放熱板４１（例えば、銅，鉄，アルミ等が考えられるが、いずれも、樹脂に埋没するため耐食性を考慮しなくても良いため、表面処理をしなくても良い）にねじ止めするか、もしくは熱伝導性に優れた接着剤か電気良導性の接着剤で固定しイグナイタ４２のベース部と放熱板４１とが同電位となるようにする。こうすることで電位が安定し、電波障害等の不具合を防止する。その放熱板４１がケース５に設けられた位置決め用突起５２，５４で固定される。端子の接続方法，構成等は、図１，図７，図８に示す実施例と同様であるため説明は省略する。
【００１６】
更に、図６，図１４，図１５等に書いてある１次ボビン下部の、マグネット１０と高圧側コア９との仕切り壁を１次ボビンの１成形部にするか、もしくはシリコン系かエポキシ系接着剤等で仕切り袋状とするのは、上述の通りであるが、この仕切り寸法を０.３〜1.0mmにすることで、２次側に発生する２次電圧値がアップする。また、図１３に示すように、高圧側コア９を入れないことで、作業性が飛躍的にアップするが、２次電圧値が低下するので、エンジン側の要求する２次電圧がそれ程高くないときには、コストを低く抑えられるので、この方式を採用する。
【００１７】
また、図１，図１６，図１７等に書いてある様に、コア上部に周囲部よりも中央部が薄肉となっているゴム材を装着すれば絶縁性樹脂をコイルに注型するとき、コア７，１８から発生する空気をこのゴム部から逃がすことになり、又、ダイアフラム効果により、１次ボビン内部との圧力差を吸収する。絶縁用樹脂を注型するときは、上述の如く、真空状態の作業となり、ゴム５５が浮いた状態となったり、ダイアフラム効果を発揮し樹脂との境界を作りつつ空気泡を安定的に逃がしたり、空気の膨張を緩和する。よって、安定した作業が可能となる。と言うのは、空気が残存してはいけないエリアである２次コイル周辺を避け、空気を逃がすことが可能だからである。更に、上述した如く、絶縁性樹脂の注型後、大気圧に開放後、コア１８と樹脂間に弾性部材（例えばニトリルゴム，スチレンブタジエンゴム，エチレンプロピレンゴム，フッ素ゴム，シリコンゴム，ＥＰＤＭ，天然ゴム，発砲ゴム等がある。）が存在するため、熱応力の緩和が自動的に達成できる。更に、弾性部材にてコアを押さえる（固定する）ことが達成される。もし押さえを強力に必要ならば、センタコア７下部を可とう性接着剤で固定する。
【００１８】
図９，図１０に示した上述の１チップイグナイタは、特願平7−143439 号で記述した構造である。
【００１９】
又、図１等に示してある、シールゴム１６は、電気良導性（導電性）の材質となっており、エンジンに接触させる。この時、サイドコア８の上部（シールゴムと接触する部分）のみを、塗装せず、電気が通る様にしておく。こうすることで、サイドコア８に帯電した電荷をアースでき、コイルを破壊から守る。さらに、シールゴム１６に換気用の穴を設ける。
【００２０】
【発明の効果】
本発明によれば、高圧部に、空気等の泡が残存しないため、更に、コアと絶縁用樹脂と隔離できるため、絶縁リークや、ヒートショックによるコイルの機能を損なわないため、常に安定した内燃機関用点火装置を供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施例の構成を示す断面図。
【図２】 本発明の一実施例の主要構成部品の展開図。
【図３】 本発明の一実施例のコア形状図。
【図４】 本発明の一実施例のコア形状図。
【図５】 本発明の一実施例のコア形状図。
【図６】 本発明の一実施例の１次ボビンぶくみの断面図。
【図７】 本発明の一実施例のイグナイタユニットの配置図。
【図８】 本発明の一実施例の接続構造を示す断面図。
【図９】 本発明の一実施例のイグナイタユニットの配置図。
【図１０】 本発明の一実施例のイグナイタユニットの配置図。
【図１１】 図１に対し高圧側コア部に応力緩和材を入れた一実施例。
【図１２】 図１に対し１次ボビンを袋状にせず、高圧側コアを配置したときの一実施例。
【図１３】 図１に対し高圧側コアを廃止したときの一実施例。
【図１４】 図１の拡大例。
【図１５】 高圧側コアを２次ボビンに一体成形したときの一実施例。
【図１６】 １次ボビンに弾性部材を装着した一実施例。
【図１７】 １次ボビンに弾性部材を装着した一実施例。
【図１８】 本発明の一実施例のコア形状図。
【符号の説明】
１…１次ボビン、１ａ…低圧側コア収納ポケット、１ｂ…１次コイル端子圧入ポケット、２…１次コイル、３…２次ボビン、３ａ…高圧側コア収納ポケット、４…２次コイル、５…ケース、５ｃ…コイル収容部、６…絶縁用エポキシ樹脂、７…センタコア、８…サイドコア、９…高圧側コア、１０…マグネット、１１…コアギャップ、１３…高圧端子、１４…スプリング、１５…ゴムブーツ、１６…導電性シールゴム、１７…高圧ダイオード、１８…低圧側コア、２０…イグナイタユニット、２１…パワートランジスタチップ、２２，２２ａ，２２ｂ，２２ｃ…イグナイタ側端子、２３，２３ａ，２３ｂ…１次コイル端子、２３ａ１…１次コイル巻きつけ部、２３ａ２…１次コイル端子湾曲部、２４…コネクタ、２５，２５ａ，２５ｂ，２５ｃ…コネクタ側端子、２６…金属製ベース、２７…端子台、２８…ハイブリッドＩＣ回路、４１…放熱板、４２…１チップイグナイタ、４３…穴、５２，５３，５４…位置決め用突起、５５…ゴム。

Claims (3)

1. プラグホール内に収容される円筒形点火装置であって、
   円筒状の１次ボビンと１次コイルと、前記１次ボビンの中心に配置される磁路としてのセンタコアを備え、
   前記１次コイルの外側に２次ボビンと２次コイルが配置されており、
   前記円筒状の１次，２次ボビンと１次，２次コイル及び前記センタコアを収納する円筒状のケースを備え、
   当該ケースはその上部にイグナイタユニットを収納する部分を備え、
   前記イグナイタユニットは前記１次，２次コイルの上部に配置されており、
   前記ケース内に絶縁用樹脂が注型硬化されている円筒形の内燃機関用点火装置において、
   前記１次ボビンは前記イグナイタユニット側の端部にＴ型ポケット部を備え、前記センタコアのイグナイタユニット側の端部にはこのポケット部に配置される低圧コアを備え、前記Ｔ型ポケット部に、前記Ｔ型ポケット部内の空気の膨張を緩和するダイアフラム効果を発揮するように周囲部よりも中央部が薄肉となっているゴムを配置して前記低圧コアをカバーすることで、絶縁性樹脂を１次，２次コイル側へ注型するときの樹脂との境界を作って絶縁用樹脂と、前記コアが直接、接することがない様にして、前記ケース内に絶縁用樹脂が注型硬化されていることを特徴とする内燃機関用点火装置。
2. 請求項１に記載のものにおいて、
   前記弾性部材はニトリルゴム，スチレンブタジエンゴム，エチレンプロピレンゴム，フッ素ゴム，シリコンゴム，天然ゴム，発砲ゴムのいずれかである内燃機関用点火装置。
3. 請求項１に記載のものにおいて、
   前記絶縁用樹脂がエポキシ樹脂である内燃機関用点火装置。

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