JP4026101B2

JP4026101B2 - 内燃機関用点火コイル

Info

Publication number: JP4026101B2
Application number: JP36647098A
Authority: JP
Inventors: 川井　　一秀; 一豊大須賀
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1998-12-24
Filing date: 1998-12-24
Publication date: 2007-12-26
Anticipated expiration: 2018-12-24
Also published as: JP2000195733A

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、図８および図９に示すように１次コイル１２４および２次コイル１２１を巻回した樹脂製のスプールを棒状の中心コア１１５の外周に配設し、中心コア、各コイル、および各コイルを巻回したスプールを収容するコイルハウジング１１１内に絶縁材としてエポキシ樹脂１２６などの樹脂を充填するものが知られている。コイルハウジング１１１内に充填するエポキシ樹脂１２６は絶縁材としてだけではなく、コイルの導線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。上記のような点火コイル１００は、図９に示すように１次スプール１２３の外周に１次コイル１２４の軸方向端部における巻線崩れを防ぐためのつば部１２７が適当な間隔を置いて複数個配置されている。そのため、コイルハウジング１１１内に充填されるエポキシ樹脂１２６は、つば部１２７間の間隙１２９を通ってコイルハウジング１１１内の各所へ容易に浸透することができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このように、絶縁材としてエポキシ樹脂１２６を充填した点火コイル１００ではエポキシ樹脂１２６により各部材が接着されているので、周囲温度の変化に伴い線膨張率の異なる各部材が膨張および収縮するときに内周側の部材にひずみが生じやすい。ひずみが繰返し生じると、内周側の部材に亀裂が生じ部材間での放電が発生しやすくなるため、中心コア１１５、１次コイル１２４、２次コイル１２１間での絶縁破壊につながり、点火プラグに所望の高電圧を印加することができない。そのため、ひずみを低減する目的で１次スプール１２３と１次コイル１２４の巻線の間に分離部材としての薄膜フィルム１２８が設けられ、薄膜フィルム１２８の表面でエポキシ樹脂１２６を剥離する構造となっている。
【０００４】
しかしながら、薄膜フィルム１２８の端部１２８ａよりも１次スプール１２３の先端部１２３ａ側は、エポキシ樹脂１２６と１次スプール１２３とが直接接着しているため、薄膜フィルム１２８の表面とエポキシ樹脂１２６との剥離による応力は直接接着しているエポキシ樹脂１２６と１次スプール１２３との接着面の界面に作用する。そのため、エポキシ樹脂１２６と１次スプール１２３との界面における剥離につながり、剥離によるひずみが周囲の温度変化に伴いつば部１２７間の間隙１２９を経て１次スプール１２３の先端部１２３ａまで進展し、さらにその延長にあるエポキシ樹脂１２６に亀裂を発生させる恐れがある。その結果、１次コイル１２４とターミナルプレート１４０との間で絶縁破壊に至ることがある。１次コイル１２４とターミナルプレート１４０との間で絶縁破壊が生じると、２次コイル１２１から点火プラグに印加される高電圧が低下し、点火プラグにおいて良好な火花が発生しないという問題が生じる。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、１次スプールと樹脂絶縁材との剥離による絶縁破壊を防止し、所望の高電圧を発生する点火コイルを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１または請求項２記載の点火コイルによると、１次スプールの巻線崩れを防止する複数の第１つば部、ならびに第１つば部と１次スプール周方向に連続する第２つば部が形成されている。第２つば部は、樹脂絶縁材と分離部材との剥離によって発生する１次スプールと樹脂絶縁材との剥離が第２つば部よりも１次スプールの端部側へ進展するのを防止する。したがって、１次スプールと樹脂絶縁材の剥離による１次スプールの端部付近における絶縁破壊、あるいは１次スプールの端部の延長にある樹脂絶縁材の亀裂による絶縁破壊を防止することができ、点火プラグに所望の高電圧を印加することができる。
また、第２つば部はつば高さが第１つば部よりも低いため、第２つば部の外側を通して点火コイル内部の各部へ樹脂絶縁材を容易に充填することができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を示す複数の実施例を図面に基づいて説明する。
（第１実施例）
本発明の第１実施例による点火コイルを図１〜図７に示す。
図５に示す点火コイルは、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、図示しない点火装置としての点火プラグと図２の下側で電気的に接続する。
【０００８】
点火コイル１０はそれぞれ樹脂材料からなる円筒状のコイルハウジング１１および高圧タワー１２を備えており、このコイルハウジング１１および高圧タワー１２内に、コアとしての中心コア１５、磁石１６、１７、２次スプール２０、２次コイル２１、１次スプール２３、１次コイル２４、外周コア２５等が収容されている。コイルハウジング１１および高圧タワー１２内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。
【０００９】
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。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する磁石１６、１７はそれぞれ中心コア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。
【００１０】
２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。２次コイル２１は２次スプール２０の外周に巻回されており、２次コイル２１の高電圧側に２次コイル２１に連続してダミーコイル２２が一重巻き程度に巻回されている。ダミーコイル２２は２次コイル２１と端子部材としての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２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、２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。
【００１１】
１次スプール２３は２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。１次スプール２３は、円筒状の本体２３１を有し、本体２３１の外周に第１つば部２３２、第２つば部２３３が形成されている。１次スプール２３を構成する樹脂の繊維は図６に示すような方向に配向している。例えばＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）からなる分離部材としての薄膜フィルム２８は図１および図２に示す１次スプール２３の本体２３１の外周に巻かれており、図４に示すように薄膜フィルム２８の外周に１次コイル２４が巻回されている。薄膜フィルム２８は巻き端を互いに重ねて、あるいは巻き端間に隙間を開けて１次スプール２３の本体２３１に巻かれている。ＰＥＴから形成された薄膜フィルム２８は、１次スプール２３およびエポキシ樹脂２６の両方との接着力が小さい。したがって、周囲温度の変化に伴い線膨張率の異なる１次スプール２３および１次コイル２４が膨張および収縮するときに、１次スプール２３および１次コイル２４は互いに拘束しないように別々に膨張および収縮できる。１次コイル２４は図５に示すターミナル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。
【００１２】
外周コア２５は１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隙間を形成している。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。
【００１３】
制御信号入力用のコネクタ３０はプラグホールから突出するようにコイルハウジング１１に設けられており、２次コイル２１および１次コイル２４のアース側と接続する複数のターミナル３１がコネクタ３０にインサート成形されている。イグナイタ２７は、コイルハウジング１１の上部に設けられており、ターミナル３１から入力する制御信号により１次コイル２４に供給する１次電流をスイッチングする。各ターミナル３１およびイグナイタ２７と２次コイル２１および１次コイル２４とは引出線で電気的に接続されている。
【００１４】
高圧端子４１は高圧タワー１２に圧入されている。ターミナルプレート４０の中央部に高圧端子４１を挿入する方向に折り曲げられた爪４０ａが形成されている。この爪４０ａの間に高圧端子４１の先端が挿入することにより、高圧端子４１はターミナルプレート４０を介して２次コイル２１と電気的に接続している。ダミーコイル２２の高電圧端の導線は、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は高圧端子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。高圧タワー１２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。
【００１５】
１次コイル２４に供給する１次電流をイグナイタ２７でスイッチングすると２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、高圧端子４１、スプリング４２を介して点火プラグに印加される。
【００１６】
次に１次スプール２３の構造について図１〜図４に基づいて詳細に説明する。図３は図２のIII方向から見た矢視図であり、図４は図３のIV−IV線で切断した断面の主要部分を拡大した図である。
図１に示すように、１次スプール２３の本体２３１のターミナルプレート４０側の先端部２３ａ近傍には、第１つば部２３２、および第２つば部２３３が形成されている。第１つば部２３２、および第２つば部２３３は１次スプール２３の本体２３１の外周に１次スプール２３の周方向に連続して設けられている。
【００１７】
第１つば部２３２は、１次コイル２４の導線２４１の巻線崩れを防止するために設けられている。図４に示すように、第１つば部２３２の付根部２３ｂから第１つば部２３２の頂部２３２ａまでのつば高さＨ₁は、導線２４１の巻線崩れを防止するために十分な高さとなるように形成されている。
【００１８】
一方、第２つば部の付根部２３ｂから第２つば部２３３の頂部２３３ａまでのつば高さＨ₂は、巻回されている導線２４１の層の数にかかわらず本体２３１の外周面２３１ａから最内周の導線２４１の中心までの距離以上であり、Ｈ₁よりも小さくなるように形成されている。本明細書中において、最内周の導線とは１次スプール２３に最も近い導線を意味しており、巻回される導線が１層の場合であっても巻回されている導線が最内周である。
【００１９】
次に、上記のように構成された点火コイル１０の剥離進展防止機能について説明する。
１次スプール２３と１次コイル２４の導線２４１は線膨張率が異なる材質からなるので、周囲の温度が変化すると１次スプール２３の周方向に応力が発生する。しかし、１次スプール２３の本体２３１の外周面２３１ａと１次コイル２４との間に介在している薄膜フィルム２８が剥離することにより、薄膜フィルム２８の内周部および外周部において膨張および収縮する際に生じる力が互いに分断され、薄膜フィルム２８の内周部に作用する力が低減されるので、１次スプール２３の割れを防止することが可能である。
【００２０】
一方、薄膜フィルム２８の端部２８ａよりも１次スプール２３の先端部２３ａ側では、１次スプール２３の外周面とエポキシ樹脂２６とが直接接着しているため、エポキシ樹脂２６と薄膜フィルム２８との剥離は、薄膜フィルム２８の端部２８ａにおけるエポキシ樹脂２６と１次スプール２３の本体２３１の外周面２３１ａとの剥離につながる。
【００２１】
しかし、外周面２３１ａとエポキシ樹脂２６との剥離が第１つば部２３２および第２つば部２３３の付根部２３ｂまでくると、第１つば部２３２、および第２つば部２３３が形成されているため、剥離は第１つば部２３２、および第２つば部２３３よりも先端部２３ａ側へ進展しない。そのため、１次スプール２３の第１つば部２３２、第２つば部２３３よりも１次スプール２３の先端部２３ａ側における１次スプール２３とエポキシ樹脂２６との剥離を防止することが可能である。
【００２２】
また、１次スプール２３とエポキシ樹脂２６との剥離による応力は、図６の矢印方向に第１つば部２３２、第２つば部２３３の付根部２３ｂへ集中する。しかし、第１つば部２３２、第２つば部２３３の付根部２３ｂ近傍においては、図６に示すように１次スプール２３を構成する樹脂の繊維の配向方向が応力が作用する方向に対し交差しているため、付根部２３ｂ近傍は強化され１次スプール２３の割れを防止することが可能である。
【００２３】
以上説明したように第１実施例では、１次スプール２３とエポキシ樹脂２６との接着面における剥離が第１つば部２３２、第２つば部２３３よりも先端側へ進展しないので、１次スプール２３の先端部２３ａの延長にあるエポキシ樹脂２６の割れを防止することができる。したがって、１次スプール２３とターミナルプレート４０との間の絶縁破壊を防止し、点火プラグに所望の高電圧を印加することができる。
【００２４】
また、第２つば部２３３は、導線２４１よりも１次スプール２３の径方向外側に突出していないので、第２つば部２３３の１次スプール２３の径方向外側を通してエポキシ樹脂２６をコイルハウジング１１内の各所へ容易に充填することができる。
【００２５】
（第２実施例）
本発明の第２実施例による点火コイルを図７に示す。第１実施例と実質的に同一の構成部位には同一の符号を付している。
図７に示すように、第２実施例の１次コイル２４の導線２４１は、導線本体２４１ａの外周面に例えばフッ素樹脂などの分離部材２４１ｂがコーティングされている。第１つば部２３２のつば高さＨ₁は、第１実施例と同様に１次コイル２４を構成する導線２４１の巻線崩れを防止するために十分な高さとなるように形成されている。一方、第２つば部２３３のつば高さＨ₂は、導線２４１の直径とほぼ同一となるように形成されている。
【００２６】
導線本体２４１ａの外周面に分離部材２４１ｂが直接コーティングされているため、導線２４１の分離部材２４１ｂとエポキシ樹脂２６とが剥離する。その結果、導線２４１近傍の１次スプール２３の本体２３１の外周面２３１ａとエポキシ樹脂２６とが剥離する。分離部材２４１ｂとエポキシ樹脂の剥離による応力は、１次スプール２３の本体２３１の外周面２３１ａとエポキシ樹脂２６とが直接接着している接着部２３１ｂに作用する。そして、接着部２３１ｂにおいて１次スプール２３の本体２３１の外周面２３１ａとエポキシ樹脂２６とを剥離させ、Ｈ₂が導線２４１の直径よりも小さい場合、剥離は第２つば部２３３を乗り越え１次スプール２３の先端部２３ａに進展する。その結果、１次スプール２３の延長にあるエポキシ樹脂２６に亀裂が生じる恐れがある。
【００２７】
しかし、第２実施例では、上記のようにＨ₂を導線２４１の直径とほぼ同一になるように設定することにより、第２つば部２３３よりも１次スプール２３の先端部２３ａ側への剥離の進展を防止することが可能である。
【００２８】
第２実施例では、導線２４１の表面に分離部材２４１ｂがコーティングされている場合であっても、１次スプール２３とエポキシ樹脂２６との剥離が第２つば部２３３よりも１次スプール２３の先端部２３ａ側へ進展するのを防止することができる。したがって、１次スプール２３の先端部２３ａの延長にあるエポキシ樹脂２６に亀裂が発生することを防止し、１次コイル２４とターミナルプレート４０間で絶縁破壊の発生を防止することができる。
【００２９】
また、第２つば部２３３は、導線２４１よりも１次スプール２３の径方向外側に突出していないので、第２つば部２３３の１次スプール２３の径方向外側を通してエポキシ樹脂２６をコイルハウジング１１内の各所へ容易に充填することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例による点火プラグの１次スプールの主要部を示す斜視図である。
【図２】本発明の第１実施例による点火プラグの１次スプールを示す図１の矢印II方向から見た矢視図である。
【図３】本発明の第１実施例による点火プラグの１次スプールを示す図２の矢印III方向から見た矢視図である。
【図４】本発明の第１実施例による点火プラグの１次スプールを図３のIV−IV線で切断し主要部を示した断面図である。
【図５】本発明の第１実施例による点火プラグを示す断面図である。
【図６】本発明の第１実施例による点火プラグの１次スプールを構成する樹脂の繊維の配向を示す説明図である。
【図７】本発明の第２実施例による点火プラグの１次スプールの主要部を示す断面図である。
【図８】従来の点火プラグを示す断面図である。
【図９】従来の点火プラグの１次スプールの主要部を示す斜視図である。
【符号の説明】
１０点火コイル
１５中心コア（コア）
２０２次スプール
２１２次コイル
２３１次スプール
２３ａ先端部
２４１次コイル
２６エポキシ樹脂（樹脂絶縁材）
２８薄膜フィルム（分離部材）
２３１本体
２３１ａ外周面
２３２第１つば部
２３３第２つば部
２４１導線
２４１ｂ分離部材

Claims

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、
前記コアの外周に巻回された１次コイルおよび２次コイルと、
前記１次コイルを巻回する１次スプール、および前記２次コイルを巻回する２次スプールと、
前記点火コイル内に充填される樹脂絶縁材と、
前記１次コイルと前記１次スプールとの間に介在する分離部材とを備え、
前記１次スプールの本体の外周に、巻き線崩れを防止する複数の第１つば部、ならびに前記第１つば部よりつば高さが低い第２つば部が形成され、
前記第１つば部および前記第２つば部は、前記１次スプールの全周を覆うように連続的に設けられ、
前記１次スプールの端部において、前記第１つば部および前記第２つば部の前記分離部材とは反対側に、前記第１つば部より外径の小さな筒部が前記１次スプールの全周に設けられていることを特徴とする内燃機関用点火コイル。
前記第２つば部のつば高さは、前記１次スプールの外周面から前記１次コイルの最内周の導線の中心までの長さ以上であ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。