JP3899951B2

JP3899951B2 - 内燃機関用点火コイル

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Publication number: JP3899951B2
Application number: JP2002034281A
Authority: JP
Inventors: 純一和田
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2002-02-12
Filing date: 2002-02-12
Publication date: 2007-03-28
Anticipated expiration: 2022-02-12
Also published as: JP2003232272A

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（以下、単に「点火コイル」という。）に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、点火プラグへの高電圧供給は、機械式デストリビュータからハイテンションコードを介して行われていた。現在では、内燃機関（エンジン）の各気筒毎に独立して設けられた点火コイル（イグニッションコイル）から、直接点火プラグへ高電圧が供給される型式が主流となりつつある。
このような独立型の点火コイルの場合、これまでは各点火コイルの上端部がシリンダヘッドカバー等にねじ留めして固定されることが多かった。しかし、最近ではそのねじ留めを廃して点火コイルを直接点火プラグ自体に固定するものが提案されている。そのような点火コイルとして、例えば、実用新案登録第３０６８３３９号公報にその開示がある。
【０００３】
その公報に開示された点火コイルの点火プラグへの固定方法は、従来のプラグキャップの固定方法を流用したものである。具体的に説明すると、先ず、保護カバー２２（タワーケース）に収納された電極２３の周側面に係止孔を設ける。この係止孔に突起を係止させつつ、その電極２３の外周側に略円筒状のコンタクトばね２４（弾性部材）を外装する。このとき、そのコンタクトばね２４の突起は、電極２３の係止孔を越えてさらに内側へ突出し、プラグ端子の環状溝に係合可能となる。こうして、点火コイルは点火プラグに対して係合固定され得るようになる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、この点火コイルの場合、コンタクトばね２４が電極２３に対して固定される固定位置と、コンタクトばね２４がプラグ端子に対して係合する係合位置とが、係止孔と突起との存在するほぼ同一水平面上（軸方向を法線とする径方向の同一平面上）に存在している。
ここで、点火コイルは一般的に、軸方向に比べて径方向への寸法許容性が非常に小さいため、径方向には各部材の設計自由度が大幅に制限される。その結果、固定位置と係合位置とに上述のような位置関係をもたせつつ、重量の大きい点火コイルを点火プラグに対して確実に係合、保持させ得るような構造（例えば、係止突起を大きくしたりその数を増やしたりした構造）を採用することは現実には著しく困難である。
【０００５】
本発明の内燃機関用点火コイルは、このような事情に鑑みてなされたものである。すなわち、重量の大きい点火コイルを点火プラグに対して確実に係合、保持させ得る、設計自由度を大きくとれる内燃機関用点火コイルを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明者はこの課題を解決すべく鋭意研究し、試行錯誤を重ねた結果、弾性部材の固定部と係合部とを軸方向にずらせて配設することを思いつき、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明の内燃機関用点火コイルは、一次スプールに一次巻線が巻回された一次コイルと、該一次コイルにほぼ同心的に配設され二次スプールに二次巻線が巻回された二次コイルと、該一次コイルおよび該二次コイルを収納するコイルケースと、該コイルケースの下方に連なり中央に少なくとも点火プラグのプラグ端子を収納し得るタワーケースと、該タワーケース内に配設されて該タワーケースに対して固定される固定部と該プラグ端子に弾性的に係合し得る係合部とを有し該二次コイルで昇圧された高電圧を該プラグ端子へ印可する弾性部材と、を備える内燃機関用点火コイルであって、
前記弾性部材は、前記固定部と前記係合部とを軸方向の異なる位置に有し、該弾性部材を介することによって前記点火プラグに対して保持され、さらに、該弾性部材は、略円筒状の板ばねであり、前記固定部は、前記タワーケースの内壁から突出した係止片に係合する軸方向に延在した切欠きであることを特徴とする。
【０００７】
本発明の点火コイルでは、弾性部材のタワーケースに対する固定部とプラグ端子に弾性的に係合する係合部とを、寸法許容性の比較的大きな軸方向の異なる位置にずらせて配設した。これにより、弾性部材は、その設計自由度が大きくなり、タワーケース内に確実に固定されプラグ端子へもしっかりと係合できるような構造を容易に採用できるようになった。
【０００８】
このような弾性部材として、例えば、ばね鋼等からなる板材を所定形状に板金加工等して成形した略円筒状の板ばねを使用できる。この場合の板ばねは、連続した環状である必要はなく、一部が途切れた不連続なものであっても良い。
そのときの固定部は、例えば、前記タワーケースの内壁から突出した係止片に係合する軸方向に延在した切欠きとしても良いし、前記タワーケースの内周側に形成された環状凹部に嵌入される環状鍔としても良い。いずれにしても、固定部は、タワーケースに対してぐらつかない程度にしっかりと固定される構造であることが好ましい。この弾性部材の固定部は、タワーケースに一体的に形成された上記係止片等に直接固定されるものでも良いし、弾性部材とタワーケースとの間に設けた別部材（金具等）を介してタワーケースに間接的に固定されるものでも良い。
【０００９】
その係合部は、具体的にいうと、例えば、内周側に突出した複数の突起とすることができる。この突起がプラグ端子の外周面に設けられた環状溝（環状段付）に強固に係合することにより、弾性部材ひいては点火コイルが、点火プラグに保持、固定される。この係合部は、プラグ端子に弾性係合する場合に限られず、プラグ端子の下方に連なるプラグ碍子にも弾性係合していると、点火プラグに対してより安定的に弾性部材（つまり、点火コイル）が固定、保持されるので好ましい。すなわち、前記弾性部材の係合部が、前記プラグ端子に係合する第一係合部と前記点火プラグのプラグ碍子に係合する第二係合部とからなると好適である。
【００１０】
なお、プラグ碍子に係合する第二係合部は、点火プラグに対する保持機能を有せば足るが、第一係合部の少なくとも一部は、プラグ端子へ高電圧を印可する必要があるため、導電性を備える必要がある。ここで、弾性部材をばね鋼等の金属製とした場合なら、通常はそのままで導電性を有するため特には問題とならない。しかし、弾性部材は金属製に限らず、弾性を有するものである限り、樹脂製でもセラミック製でも良い。そこで、弾性部材を絶縁性材料等で構成したような場合は、弾性部材の必要な箇所に導電性被膜を付加したり、導電性粉末を混合した原料粉末を用いて弾性部材を成形したりして、弾性部材の導電性を付与すると好ましい。逆にいうなら、導電性を必要としない係合部分は、絶縁性材料等のままでも良い。
【００１１】
ところで、プラグ端子へ弾性部材から高電圧を印可するためには、弾性部材へ二次コイルから高電圧が供給されている必要がある。そこで、弾性部材は、例えば、前記二次巻線に接続されて高電圧が印可される二次側端子へ接触する接触部を有したり、または、その二次側端子へ導通可能に配設された高圧端子に接触する接触部を有したりすると好適である。その接触部は、例えば、略円筒状の板ばねの端部を外周側から内周側へ折り曲げて弾性的な接触片とすることもできる。これにより、簡易な構造でありながら、寸法公差等を吸収して安定した導電性を確保できる接触部が得られる。
なお、本明細書中でいう上下関係は、点火コイル側を上方とし、点火プラグ側を下方とする便宜的なものである。従って、本発明でいう上下関係と、内燃機関用点火コイルの実際の取付位置等とはなんら無関係である。
【００１２】
また、一次コイルと二次コイルとの配設関係は、略同心的であれば、一次コイルに対して二次コイルが内側でも外側でも良い。
さらに、本発明でいうコイルケースとタワーケースとは別体であっても良いし、コイルケースとタワーケースとが一体成形されたものであっても良い。いずれにしても、最終的に、両者によって点火コイルのケース（ハウジング）が構成されれば良い。従って、本明細書中でいうコイルケースとタワーケースとは、配設位置による便宜的な呼称に過ぎないことを断っておく。
【００１３】
【発明の実施の形態】
次に、実施形態を挙げて、本発明について具体的に説明する。
（第一実施形態）
本発明に係る実施形態である内燃機関用点火コイル１００（以下、点火コイル１００という。）を図１に示す。点火コイル１００は、いわゆるスティックタイプの点火コイルであり、図示しないエンジンのシリンダヘッドのプラグホール内に気筒毎に装着される。なお、この点火コイル１００は、シリンダヘッドの上端にねじ留めによって固定されるタイプではなく、後述する板ばね３１によって点火プラグに対して固定保持されるタイプである。
この点火コイル１００は、大別して、制御部１と、コイル部２と、高圧タワー部３とからなる。
【００１４】
制御部１は、コネクタ１３内にインサート成形されたターミナル１２と、このターミナル１２に接続されたイグナイタ１１とからなる。そして、ＥＣＵ（図示せず）から受けた点火信号はターミナル１２を介してイグナイタ１１に伝わる。イグナイタ１１は、その点火信号に基づいて、後述の一次巻線２３に供給する一次電流をスイッチングし、点火プラグＰで断続的な放電を生じさせる。
【００１５】
コイル部２は、外殻を形成するコイルケース２０と、その内部に外側から順次配設された一次スプール２１に一次巻線２３の巻回された一次コイルと、二次スプール２２に二次巻線２４の巻回された二次コイルと、中心部に配設された中心コア２６と、さらにコイルケース２０の外側に嵌装された外周コア２５とから主に構成される。
そして、これらによって開磁路が形成され、一次コイルに供給されたバッテリ電圧（約１２Ｖ）は、点火プラグＰで放電可能な高電圧（３０ｋＶ程度）まで二次コイルにおいて昇圧される。
【００１６】
高圧タワー部３は、樹脂一体成形されたコイルケース２０の一部（下部）であるタワーケース３０と、タワーケース３０の下端側に冠着されてその内部中央に配設された点火プラグＰを密着保持するゴム製のプラグキャップ３６と、二次スプール２２の下端側に圧入固定され二次巻線２４の一端に接続された二次側端子２７と、この二次側端子２７とプラグ端子ＰＴとの間に介在する板ばね３１（弾性部材）とからなる。
なお、コイル部２と高圧タワー部３とを組付けた後、制御部１の上方（図中）からエポキシ樹脂製の樹脂絶縁材５が真空充填される。この樹脂絶縁材５は、一次スプール２１と二次スプール２２との間を通り、連通した各空間に至る。そして、二次コイルと一次コイル等の間が絶縁されると共に各部材が固定保持される。
【００１７】
次に、本実施形態の特徴部分である高圧タワー部３の構造について、図１と板ばね３１の拡大図である図２とを参照しつつ詳述する。なお、図２（ａ）は板ばね３１の平面図であり、同図（ｂ）はその正面図であり、同図（ｃ）はその底面図である。
タワーケース３０は、２重円筒状となっており、その内側には内筒部３０１が形成されている。内筒部３０１の上部内周側には、二次側端子２７の外周側が圧入されている。そして、それらの圧入面がシール面となって、タワーケース３０の内部空間に充填される樹脂絶縁材５が外部へ漏出することが防止される。
【００１８】
内筒部３０１の内周壁の均等な３箇所からは、係止片３０２が突出し軸方向に延在している。この係止片３０２が、板ばね３１の３箇所に均等に配設された切欠き３１２（固定部）に係合し、板ばね３１はタワーケース３０に固定される。また、その係止片３０２とは別に内周壁の均等な３箇所から、係止片３０２よりは突出量の少ない保持片３０３が突出している。この保持片３０３により、板ばね３１の胴部３１３が保持される。こうして、板ばね３１は内筒部３０１内の所定位置に位置決めされ安定的に固定される。
【００１９】
板ばね３１の上部の均等な３箇所からは、外周側から内周側へ向けて接触片３１７（接触部）が折曲げ形成されている。この接触片３１７が二次側端子２７の下端面に弾性的に当接する。こうして、内筒部３０１に取付けられた板ばね３１と二次スプール２２の下端側に圧入固定された二次側端子２７との間で、各部の寸法公差が吸収されつつ、確実に電気的導通が図られる。
板ばね３１の各胴部３１３の下部中央からは、内側に向けて半球状の突起３１４（係合部）が突出している。この突起３１４がプラグ端子ＰＴの環状溝ＰＴ１に係合する。ここで、突起３１４の設けられた胴部３１３は、タワーケース３０の保持片３０３によって保持されているため、環状溝ＰＴ１と突起３１４との係合はより安定したものとなる。そして、点火コイル１００は点火プラグＰに確実に保持される。
【００２０】
このように、本実施形態では、弾性部材の固定部である切欠き３１２と、その係合部である突起３１４とを、寸法許容性の大きな軸方向の異なる位置に設けたため、両者の設計自由度を大きくすることができた。その結果、タワーケース３０に確実に固定された板ばね３１から、従来困難であった３カ所以上に大きめの突起３１４を設けて、点火プラグ１００が点火プラグＰＴに対して強固に保持できるようになった。
【００２１】
（第二実施形態）
次に、二次スプール２２、二次側端子２７、タワーケース３０および板ばね３１の形状をそれぞれ変更し、さらに高圧端子３２を追加した高圧タワー部を図３に示す。なお、第一実施形態と同名の部材には同じ符号を付した。
この場合の板ばね３１は、前述した切欠き３１２を備えない筒状となっている。そして、その板ばね３１の下部には、前述の如く半球状の突起３１４（係合部）が３カ所から均等に突出し、プラグ端子ＰＴの環状溝ＰＴ１に確実に係合している。
【００２２】
また、板ばね３１の上端部には環状鍔３１５（固定部、接触部）が形成されている。この環状鍔３１５は内筒部３０１の上端開口部に形成された環状凹部３０５に嵌入される。さらに、環状鍔３１５の上方からは凸状の高圧端子３２が、環状凹部３０５に圧入される。そして、高圧端子３２の下面と環状凹部３０５の段付面との間に環状鍔３１５が挟持される。こうして、板ばね３１は内筒部３０１に対して位置決めされて強固に固定されると共に、板ばね３１は高圧端子３２へ電気的に導通接触する。
なお、高圧端子３２の外周面と環状凹部３０５の内周面との圧入面により、樹脂絶縁材５のシールがなされるのは、第一実施形態と同様である。
【００２３】
また、高圧端子３２の上部中央から突出した柱状突起３２５は、二次スプール２２の下端側に形成された凹部２２１と、その二次スプール２２の下端側に圧入固定された二次側端子２７の挿入孔２７１に挿入される。このとき、挿入孔２７１の端部は内周側に折返されており、かえし２７１ａを形成している。そして、このかえし２７１ａが、柱状突起３２５の外周面に圧入係止する。このかえし２７１ａと柱状突起３２５との係合により、二次側端子２７と高圧端子３２との電気的接続がより確実になされる。そして、この高圧端子３２を介して二次側端子２７と板ばね３１との導電性が確保される。
【００２４】
（第三実施形態）
本実施形態は、図４に示すように、第二実施形態の板ばね３１の係合部を変更したものであり、係合部以外は第二実施形態と同様である。従って、ここではその係合部を中心に説明する。なお、図４では、第二実施形態と同名の部材には同じ符号を付して示した。
【００２５】
本実施形態の板ばね３１は、胴部３１３から内側に突出した前述の突起３１４（第一係合部）に加えて、胴部３１３の一部が下方に延在してなる係止片上に、突起３１４と同じく内側に突出した半球状の突起３１６（第二係合部）を有する。この突起３１６は、プラグ端子ＰＴを支持するプラグ碍子ＰＧの環状溝ＰＧ１に係合する。なお、本実施形態では、突起３１４と突起３１６とを交互にかつ均等に２カ所づつ配設したが、２〜４カ所づつ配設しても良い。
本実施形態のようにすると、軸方向に大きな設計自由度を利用して、係合部により大きな係合力を付与できる。そして、板ばね３１ひいては点火コイル１００を点火プラグＰに対してより確実に保持、固定できる。
【００２６】
（第四実施形態）
本実施形態は、図５に示すように、第一実施形態の板ばね３１を使用しつつ、二次側端子２７の形態を変更し、それらの間に板ばね３１が接触する高圧端子３２を新たに追加したものである。従って、ここでは二次側端子２７と高圧端子３２を中心に説明する。なお、図５では、上記各実施形態と同名の部材には同じ符号を付して示した。
タワーケース３０の内筒部３０１の上端開口部は、その外周がわずかに細径化した細径部３０６となっている。この細径部３０６に上方から冠状の高圧端子３２が被冠状に圧入される。なお、高圧端子３２の内周面と細径部３０６の外周面との圧入面により、樹脂絶縁材５のシールがなされるのは、上述の実施形態と同様である。
【００２７】
また、高圧端子３２の上部中央からは、柱状突起３２５が突出している。この柱状突起３２５は、第二実施形態と同様に、二次スプール２２の下端側に形成された凹部２２１と、その二次スプール２２の下端側に圧入固定された二次側端子２７の挿入孔２７１に挿入される。このとき、挿入孔２７１の端部は内周側に折返されており、かえし２７１ａを形成している。そして、このかえし２７１ａが、柱状突起３２５の外周面に圧入係止する。このかえし２７１ａと柱状突起３２５との係合により、二次側端子２７と高圧端子３２との電気的接続がより確実になされる。そして、この高圧端子３２を介して二次側端子２７と板ばね３１との導電性も確保される。
上述してきたように、本発明は種々の実施形態を考えることができ、弾性部材の固定部と係合部とをその軸方向の異なる位置に配設したものである限り、上記実施形態に限られるものでないことはいうまでもない。
【００２８】
【発明の効果】
本発明の内燃機関用点火コイルによれば、点火コイルを点火プラグに対して保持、固定する際に重要な働きをする弾性部材の固定部と係合部とを軸方向の異なる位置に配設した。このため、弾性部材の設計自由度が増し、点火プラグへの係合、保持が従来になく確実に行える構造を容易に採用できるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態である点火コイルの全体を示す縦断面図である。
【図２】第一実施形態に係る板ばねを示す図であり、同図（ａ）はその平面図であり、同図（ｂ）はその正面図であり、同図（ｃ）はその底面図である。
【図３】第二実施形態に係る点火コイルの高圧タワー部を示す断面図である。
【図４】第三実施形態に係る点火コイルの高圧タワー部を示す断面図である。
【図５】第四実施形態に係る点火コイルの高圧タワー部を示す断面図である。
【符号の説明】
１制御部
２コイル部
３高圧タワー部
２０コイルケース
２１一次スプール
２２二次スプール
２３一次巻線
２４二次巻線
２７二次側端子
３０タワーケース
３１板ばね
３１２切欠き（固定部）
３１４係止片（係合部）
３１７接触片（接触部）
１００内燃機関用点火コイル

Claims

一次スプールに一次巻線が巻回された一次コイルと、
該一次コイルにほぼ同心的に配設され二次スプールに二次巻線が巻回された二次コイルと、
該一次コイルおよび該二次コイルを収納するコイルケースと、
該コイルケースの下方に連なり中央に少なくとも点火プラグのプラグ端子を収納し得るタワーケースと、
該タワーケース内に配設されて該タワーケースに対して固定される固定部と該プラグ端子に弾性的に係合し得る係合部とを有し該二次コイルで昇圧された高電圧を該プラグ端子へ印可する弾性部材と、を備える内燃機関用点火コイルであって、
前記弾性部材は、前記固定部と前記係合部とを軸方向の異なる位置に有し、
該弾性部材を介することによって前記点火プラグに対して保持され、さらに、該弾性部材は、略円筒状の板ばねであり、
前記固定部は、前記タワーケースの内壁から突出した係止片に係合する軸方向に延在した切欠きであることを特徴とする内燃機関用点火コイル。
一次スプールに一次巻線が巻回された一次コイルと、
該一次コイルにほぼ同心的に配設され二次スプールに二次巻線が巻回された二次コイルと、
該一次コイルおよび該二次コイルを収納するコイルケースと、
該コイルケースの下方に連なり中央に少なくとも点火プラグのプラグ端子を収納し得るタワーケースと、
該タワーケース内に配設されて該タワーケースに対して固定される固定部と該プラグ端子に弾性的に係合し得る係合部とを有し該二次コイルで昇圧された高電圧を該プラグ端子へ印可する弾性部材と、を備える内燃機関用点火コイルであって、
前記弾性部材は、前記固定部と前記係合部とを軸方向の異なる位置に有し、
該弾性部材を介することによって前記点火プラグに対して保持され、さらに、該弾性部材は、略円筒状の板ばねであり、
前記固定部は、前記タワーケースの内周側に形成された環状凹部に嵌入される環状鍔であることを特徴とする内燃機関用点火コイル。
一次スプールに一次巻線が巻回された一次コイルと、
該一次コイルにほぼ同心的に配設され二次スプールに二次巻線が巻回された二次コイルと、
該一次コイルおよび該二次コイルを収納するコイルケースと、
該コイルケースの下方に連なり中央に少なくとも点火プラグのプラグ端子を収納し得るタワーケースと、
該タワーケース内に配設されて該タワーケースに対して固定される固定部と該プラグ端子に弾性的に係合し得る係合部とを有し該二次コイルで昇圧された高電圧を該プラグ端子へ印可する弾性部材と、を備える内燃機関用点火コイルであって、
前記弾性部材は、前記固定部と前記係合部とを軸方向の異なる位置に有し、
該弾性部材を介することによって前記点火プラグに対して保持され、さらに、前記弾性部材は、略円筒状の板ばねであり、
前記係合部は、内周側に突出した複数の突起であることを特徴とする内燃機関用点火コイル。
一次スプールに一次巻線が巻回された一次コイルと、
該一次コイルにほぼ同心的に配設され二次スプールに二次巻線が巻回された二次コイルと、
該一次コイルおよび該二次コイルを収納するコイルケースと、
該コイルケースの下方に連なり中央に少なくとも点火プラグのプラグ端子を収納し得るタワーケースと、
該タワーケース内に配設されて該タワーケースに対して固定される固定部と該プラグ端子に弾性的に係合し得る係合部とを有し該二次コイルで昇圧された高電圧を該プラグ端子へ印可する弾性部材と、を備える内燃機関用点火コイルであって、
前記弾性部材は、前記固定部と前記係合部とを軸方向の異なる位置に有し、
該弾性部材を介することによって前記点火プラグに対して保持され、さらに、前記弾性部材の係合部は、前記プラグ端子に係合する第一係合部と前記点火プラグのプラグ碍子に係合する第二係合部とからなることを特徴とする内燃機関用点火コイル。
前記弾性部材は、さらに、前記二次巻線に接続されて高電圧が印可される二次側端子または該二次側端子と導通可能な高圧端子に接触する接触部を有する請求項１〜４のいずれかに記載の内燃機関用点火コイル。