JP4032700B2 - 点火コイル - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は点火コイル、より詳しくはエンジンの各気筒のプラグホールに直接取り付けられる点火コイルに関する。
【0002】
【従来の技術】
点火コイルは、相互誘導作用により高電圧を発生することで、点火プラグのギャップに火花を発生させる装置である。例えば特開平11−111545号公報には、図6に示すような断面構造を持つ点火コイル100が紹介されている。
【0003】
図に示す点火コイル100は、気筒のプラグホール内に挿入、配置されている。ケース117は円筒状を呈しており、点火コイル100の外殻をなす。ケース117の中心には、棒状の中心コア101が配置されている。この中心コア101の外周側には、円筒状の二次スプール102が配置されている。また二次スプール102の外周面には、二次巻線107が巻回されている。また二次巻線107の外周側には、円筒状の一次スプール113が配置されている。また一次スプール113の外周側には、一次巻線115が配置されている。そしてケース117内には、上記部材間の絶縁を確保するためにエポキシ樹脂110が注入され充填されている。そしてエポキシ樹脂110は、上記部材を接合している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ケース117内に収納された各部材と、エポキシ樹脂110との線膨張率は異なる。このため周囲温度の変化に伴い各部材が膨張および収縮すると、各部材は互いに熱応力を受ける。この際、例えば二次スプール102や中心コア101のように、内周側に配置された部材ほど大きな熱応力を受けやすい。
【0005】
そこで、従来の点火コイル100においては、中心コア101が応力緩和部材105により被覆されていた。応力緩和部材105はゴム製であって弾性を有する。この弾性により応力緩和部材105が変形することで、中心コア101とエポキシ樹脂110とに生ずる熱応力を軽減していた。
【0006】
また、従来の点火コイル100においては、一次スプール113の外周面に薄膜フィルム114が巻装されていた。この薄膜フィルム114はPET製であって、一次巻線115間に浸透したエポキシ樹脂110に対し接着力が低い。このため一次スプール113と一次巻線115とは、薄膜フィルム114を介して容易に剥離する。この剥離により一次巻線115側から一次スプール113側に、つまり外周側から内周側に加えられる熱応力を遮断していた。
【0007】
ところが、従来の点火コイル100によると、中心コア101の外周側に応力緩和部材105を配置し、また、一次スプール113の外周面に薄膜フィルム114を巻装する必要があったため、点火コイル100の外周径が大きかった。点火コイル100はプラグホール内に設置される。このため、点火コイル100の外周径は、プラグホールの内周径に規制される。したがって、点火コイル100の外周径が大径であることは、設置スペース上好ましくない。
【0008】
また、従来の点火コイル100によると、応力緩和部材105および薄膜フィルム114を配置している分だけ部品点数が多かった。このため、製造コストも高かった。また、従来の点火コイル100によると、応力緩和部材105により中心コア101を被覆する工程が必要であった。また薄膜フィルム114を一次スプール113に巻装する工程が必要であった。このため、製造工程も複雑であった。
【0009】
本発明の点火コイルは上記課題に鑑みて完成されたものである。したがって本発明は、外周径が小径であり、部品点数が少なく、製造コストが低く、製造工程が簡単な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】
(1)上記課題を解決するため、本発明の点火コイルは、ケースと、ケース内に配置された棒状の中心コアと、ケース内において中心コアの上部に配置されたイグナイタと、ケース内において中心コアの外周側に配置され二次巻線が巻回された筒状の二次スプールと、ケース内において二次スプールの外周側に配置され一次巻線が巻回された筒状の一次スプールと、ケース内に注入され各部材間の絶縁を確保する樹脂絶縁材と、を備えてなる点火コイルであって、中心コアはアースされておらず、イグナイタの下端面から下方に向かって立設されているリング状の位置決めリブが中心コアと二次スプールとの間に上方から介挿され、中心コアと二次スプールとの間に離間空間を形成し、離間空間の上方において前記位置決めリブにより仕切られ、離間空間の下方において下蓋により仕切られた離間空間の空気層と、一次スプールに巻回された一次巻線とケース内周面との隙間には、一次スプールの上方において一次スプール上方鍔部により仕切られ、一次スプールの下方において高圧タワー鍔部または一次スプール下方鍔部により仕切られた隙間の空気層と、のうち少なくとも一方の空気層が区画されるとともに、離間空間又は隙間に空気層が形成される場合は、離間空間又は隙間には空気層のみが存在することを特徴とする。
【0011】
つまり本発明の点火コイルは、中心コアと二次スプールとの離間空間および一次スプールとケース内周面との隙間のうち少なくとも一方に、空気層を配置するものである。さらに、離間空間に空気層が形成される場合は、中心コアと二次スプールとの間の離間空間には空気層のみが存在し、隙間に空気層が形成される場合は、一次巻線に巻回された一次巻線とケース内周面との間には空気層のみが存在するものである。
【0012】
二次巻線は電圧が高く、一方中心コアは電圧が低い。このため従来から、二次巻線の巻回された二次スプールを中心コアの隣りに配置するタイプの点火コイルでは、固定概念的に中心コアと二次スプールとの隙間に樹脂絶縁材が注入されていた。
【0013】
しかしながら、中心コアがアースされていない点火コイルの場合は、中心コアがアースされている点火コイルと比較して、中心コアと二次巻線との間の電位差は小さい。このため、中心コアと二次巻線との隙間に空気層を配置すれば、二次巻線と二次スプールとの隙間に浸透した樹脂絶縁材、および二次スプール自体、および空気層により、二次巻線と中心コアとの間の絶縁を確保することは充分可能である。
【0014】
中心コアと二次スプールとの隙間に空気層を配置すると、中心コアと二次スプールとが接合されにくい。このため、中心コアの外周側に応力緩和部材を配置する必要はない。
【0015】
また一次スプールとケース内周面との隙間に空気層を配置すると、一次巻線内に樹脂絶縁材が浸透し、この樹脂絶縁材により一次巻線と一次スプールとが接合するおそれが小さい。このため、一次スプールの外周面に薄膜フィルムなどの剥離部材を巻装する必要はない。
【0016】
したがって、本発明の点火コイルによると、点火コイル外周径の小径化、部品点数の削減が可能である。また製造コストの低減化、製造工程の簡略化も可能である。
【0017】
(2)好ましくは、空気層は、樹脂絶縁材が侵入しないように密閉して区画された密閉空気層とする構成がよい。つまりこの構成は空気層を密閉するものである。空気層を密閉空気層とすると、空気層内に樹脂絶縁材が侵入するおそれがない。したがって、密閉空気層を二次スプールと中心コアとの隙間に配置すれば、二次スプールと中心コアとが接合されることもない。また同様に、密閉空気層を一次スプールとケース内周面との隙間に配置すれば、一次スプールと一次巻線とが接合されることもない。このため本構成によると、熱応力に起因する不具合が、一次スプールよりも内周側に配置された二次スプールなどに発生するのを確実に防止することができる。
【0018】
(3)また好ましくは、密閉空気層は、離間空間又は隙間の開口を塞ぐ蓋により区画されている構成がよい。つまりこの構成は、密閉空気層を蓋により区画するものである。例えば、二次スプールと中心コアとの離間空間が上方および下方に開口を持つ場合、双方の開口に蓋を配置する。そして、これら二つの蓋および二次スプール内周面および中心コア外周面により密閉空気層を形成する。本構成によると、蓋を配置するという比較的簡単な方法で密閉空気層を区画することができる。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の点火コイルの実施の形態について説明する。
【0020】
(1)第一実施形態
まず、本実施形態の点火コイルの構成について説明する。図1に本実施形態の点火コイルの軸方向断面図を示す。点火コイル1は、エンジンブロックの上部において、気筒毎に形成されたプラグホール(図略)内に収納されている。また、点火コイル1は、後述するように、点火プラグ(図略)と図中下側において接続されている。
【0021】
点火コイル1は、ケース2を備えている。このケース2は、樹脂製であり上方に向かって拡径する段付円筒状を呈している。そしてケース2の拡径した上端部には、広口部20が形成されている。また広口部20の側壁の一部には、切り欠き窓21が形成されている。またケース2の内周面上方には、リング状の上方リブ22が周設されている。
【0022】
ケース2の内部には、中心コア部5と一次スプール3と一次巻線30と二次スプール4と二次巻線40とが、収納されている。
【0023】
このうち中心コア部5は、中心コア54と弾性部材50とからなる。中心コア54は、幅の異なる短冊状の珪素鋼板を直径方向に積層して形成されており、棒状を呈している。弾性部材50はシリコンゴム製であって円柱状を呈している。弾性部材50は、中心コア54の上端と下端とに計二つ配置されている。
【0024】
二次スプール4は、樹脂製であって有底円筒状を呈している。二次スプール4は、中心コア部5と同軸的に、かつ中心コア部5の外周側隣りに配置されている。二次巻線40は、二次スプール4の外周面に巻回されている。また二次スプール4の上端面からは、上方向に向かって延びるスプール側係合爪41が立設されている。このスプール側係合爪41は、周方向に離間して計三つ配置されている。
【0025】
一次スプール3は、樹脂製であって有底円筒状を呈している。一次スプール3は、二次スプール4と同軸的に、かつ二次スプール4の外周側隣りに配置されている。一次巻線30は、一次スプール3の外周面に巻回されている。また一次スプール3の外周面上方には、リング状の上方鍔部32が周設されている。また同様に、一次スプール3の外周面下方には、リング状の下方鍔部33が周設されている。そして上方鍔部32は、上方から前記上方リブ22に当接している。また同様に、下方鍔部33は、上方から後述する高圧タワー鍔23に当接している。
【0026】
エポキシ樹脂8は、ケース2内に配置された上記部材間に介在している。このエポキシ樹脂8はエポキシ主剤と硬化剤で、前記広口部20から予め真空引きしたケース2内に注入することにより、上記部材間に浸透し硬化する。このエポキシ樹脂8は、上記各々の部材同士を接合し、かつ部材間の絶縁性を確保する役割を有する。エポキシ樹脂8は本発明にいう樹脂絶縁材に該当する。
【0027】
ただし、エポキシ樹脂8は、中心コア54と二次スプール4との離間空間51には介在しない。また一次スプール3とケース2内周面との隙間36にも介在しない。中心コア54と二次スプール4との離間空間51には、上蓋55と下蓋56とにより仕切られたコア側密閉空気層9が配置されている。また、一次スプール3とケース2内周面との隙間36には、上方鍔部32と高圧タワー鍔23とにより仕切られた一次スプール側密閉空気層31が区画されている。これらコア側密閉空気層9および一次スプール側密閉空気層31については後述する。
【0028】
コネクタ部6は、ケース2の広口部20に配置されている。コネクタ部6は、信号入力用コネクタ64とイグナイタ65とを備えている。この信号入力用コネクタ64は、樹脂製であって角筒状を呈している。また信号入力用コネクタ64は、広口部20の切り欠き窓21から拡径方向に突出して配置されている。
【0029】
イグナイタ65は、樹脂製であって直方体状を呈している。このイグナイタ65は、広口部20のほぼ中心に配置されており、信号入力用コネクタ64の縮径側端部に一体的に形成されている。イグナイタ65の下端面には、下方に延びるイグナイタ側係合爪66が立設されている。このイグナイタ側係合爪66は、周方向に離間して計三つ配置されている。そして、このイグナイタ側係合爪66と前記スプール側係合爪41とが係合することにより、イグナイタ65に二次スプール4が係止されている。またイグナイタ65の下端面からは、リング状の位置決めリブ63が下方に向かって立設されている。この位置決めリブ63は、中心コア部5の弾性部材50と二次スプール4との隙間に、上方から介挿されている。この介挿により、ケース2内における中心コア部5と二次スプール4との位置決めがなされている。そして、中心コア部5と二次スプール4との離間空間が確保されている。
【0030】
高圧タワー部7は、ケース2の下方に配置されている。高圧タワー部7は、円筒樹脂部70と高圧ターミナル71とスプリング72とプラグキャップ73とを備えている。
【0031】
円筒樹脂部70の上端内周面には、リング状の高圧タワー鍔23が周設されている。また円筒樹脂部70の内周側中程には、上方に向かって縮径しながら突出するボス部74が形成されている。高圧ターミナル71は、下方に開口76を持つカップ状を呈している。開口76にはボス部74が挿入されている。すなわち、高圧ターミナル71は、ボス部74に対して、ちょうど伏せられたカップのように配設されている。また高圧ターミナル71の上端面中央からは、上方に向かって突出する円柱状の凸部75が配置されている。この凸部75は、前記二次スプール4の下端部に挿入されている。
【0032】
スプリング72は、螺旋状を呈している。スプリング72の上端は、高圧ターミナル71の開口76に止着されている。一方スプリング72の下端には、点火プラグ(図略)が嵌挿されている。
【0033】
プラグキャップ73は、ゴム製であって円筒状を呈している。このプラグキャップ73は、円筒樹脂部70の下端部に環装されている。プラグキャップ73の内周側には、点火プラグが圧入され弾接している。
【0034】
次に、本実施形態の点火コイル1の動作について説明する。制御信号は信号入力用コネクタ64からイグナイタ65を介して一次巻線30に伝達される。そしてこの制御信号による相互誘導作用で、二次巻線40に高電圧が発生する。二次巻線40に発生した高電圧は、高圧ターミナル71とスプリング72とを介して点火プラグに伝達される。そして、この高電圧により点火プラグのギャップに火花が発生する。
【0035】
次に、本実施形態の点火コイル1のコア側密閉空気層9について説明する。図2に本実施形態の点火コイルの中心コア付近の拡大断面図を示す。なお、二次巻線40よりも外周側の部材および二次スプール4よりも下側の部材は省略して示す。
【0036】
コア側密閉空気層9は、中心コア54と二次スプール4との離間空間51に配置されている。このコア側密閉空気層9は、上蓋55と下蓋56とにより仕切られている。上蓋55は、樹脂またはゴム製であってリング状を呈している。上蓋55は、位置決めリブ63の下端面に当接しており、かつ中心コア54の外周面上方に環装されている。すなわち上蓋55の内周面は中心コア54の外周面に圧接している。また上蓋55の外周面は、二次スプール4の内周面のテーパー部42に圧接している。このようにして上蓋55は、離間空間51に上方からエポキシ樹脂8が流入するのを防止している。
【0037】
一方、下蓋56は、樹脂またはゴム製であって段差を持つ円柱状、すなわちボタン形電池状を呈している。下蓋56の上端面は、中心コア54の下端に配置された弾性部材50の下端面に当接している。また下蓋56の段差は、二次スプール4の内周面下方の段差部43に係合している。すなわち下蓋56の外周面は、段差部43に当接している。このようにして下蓋56は、離間空間51に下方からエポキシ樹脂8が流入するのを防止している。
【0038】
次に、本実施形態の点火コイル1の一次スプール側密閉空気層31について説明する。図3に本実施形態の点火コイルの一次スプール付近の拡大断面図を示す。なお、一次スプール3よりも内周側の部材は省略して示す。
【0039】
一次スプール側密閉空気層31は、一次スプール3とケース2内周面との隙間36に配置されている。この一次スプール側密閉空気層31は、上方鍔部32と高圧タワー鍔23とにより仕切られている。上方鍔部32の下端面は、上方リブ22の上端面と当接している。そしてこの当接により、隙間36に上方からエポキシ樹脂8が流入するのを防止している。また高圧タワー鍔23の上端面は、下方鍔部33の下端面と当接している。そして隙間36に下方からエポキシ樹脂8が流入するのを防止している。
【0040】
本実施形態よると、中心コア54と二次スプール4とが離間しており、エポキシ樹脂8により接合されていない。このため、中心コア54の外周側に応力緩和部材を配置する必要がない。
【0041】
また一次巻線30内にエポキシ樹脂8が含浸しておらず、一次巻線30と一次スプール3とが接合されていない。このため、一次スプール3の外周面に薄膜フィルムなどの剥離部材を配置する必要がない。したがって本実施形態の点火コイル1の外周径は小径である。
【0042】
(2)第二実施形態
本実施形態と第一実施形態との相違点は、コア側密閉空気層を区画するのに下蓋だけが配置されている点である。言い換えると上蓋が配置されていない点である。その他の構成、動作などは第一実施形態と同様である。したがって、本項では、相違点であるコア側密閉空気層についてのみ説明する。
【0043】
図4に本実施形態の点火コイルの中心コア付近の拡大断面図を示す。なお、二次巻線よりも外周側の部材および二次スプールよりも下側の部材は省略して示す。また、図2と対応する部材については同じ記号で示す。
【0044】
図に示すように、本実施形態の位置決めリブ63は、二次スプール4と当接して配置されている。このため位置決めリブ63の外周面と二次スプール4の上端内周面との間に隙間が形成されない。したがって位置決めリブ63と二次スプール4との間は密閉されており、両部材の間からエポキシ樹脂8が侵入するおそれはない。このため本実施形態によると、上蓋を配置する必要がなく、下蓋56だけでコア側密閉空気層9を区画することができる。本実施形態によると、点火コイルの部品点数が少なくなる。
【0048】
(3)第三実施形態
本実施形態と第一実施形態との相違点は、一次スプール側密閉空気層を区画するのに、上蓋と下蓋とが配置されている点である。その他の構成、動作などは第一実施形態と同様である。したがって、本項では、相違点についてのみ説明する。
【0049】
図5に本実施形態の点火コイルの一次スプール付近の拡大断面図を示す。なお、一次スプールよりも内周側の部材は省略して示す。また、図3と対応する部材については同じ記号で示す。
【0050】
図に示すように、本実施形態の一次スプール側密閉空気層31は上方鍔部32と下方鍔部33とにより区画されている。上方鍔部32の上方には、樹脂またはゴム製であってリング状の上蓋34が配置されている。また下方鍔部33の下方には、樹脂またはゴム製であってリング状の下蓋35が配置されている。そして上蓋34および上方鍔部33により上方から隙間36へのエポキシ樹脂8の流入を防止している。また下蓋35および下方鍔部33により下方から隙間36へのエポキシ樹脂8の流入を防止している。
【0051】
本実施形態によると、蓋を配置するという簡便な手段により、一次スプール側密閉空気層31を容易に確保することができる。
【0052】
(4)その他
以上、本発明の実施の形態について説明した。しかしながら実施の形態は上記形態に特に限定されるものではない。上記実施形態においては、樹脂絶縁材としてエポキシ樹脂を用いたが、シリコン樹脂や不飽和ポリエステル樹脂などを用いてもよい。また上記実施形態においては、密閉空気層としてコア側密閉空気層9および一次スプール側密閉空気層31を配置したが、いずれか一つだけを配置すしてもよい。密閉空気層が一つだけであっても、従来の点火コイルと比較すれば、点火コイルの外周径を小さくできるからである。また第一実施形態および第三実施形態においては上蓋55と下蓋56により、第二実施形態においては下蓋56によりコア側密閉空気層9を区画した。しかしながら密閉性を確保できるのであれば、上蓋55や下蓋56を配置しなくてもよい。また二次スプール4に不具合が生じない程度の量であれば、離間空間51に対するエポキシ樹脂8の侵入を許容してもよい。また第一実施形態においては上方鍔部32、下方鍔部33、上方リブ22、高圧タワー鍔23により、第三実施形態においては上方鍔部32、下方鍔部33、上蓋34、下蓋35により、一次スプール側密閉空気層31の密閉性を確保した。しかしながら、密閉性を確保できれるのであれば、必ずしも上記全ての部材を配置しなくてもよい。例えば、上方鍔部32および下方鍔部33だけを配置して、一次スプール側密閉空気層31を区画してもよい。また一次スプール3よりも内周側に配置された部材に不具合が生じない程度の量であれば、隙間36に対するエポキシ樹脂8の侵入を許容してもよい。
【0053】
【発明の効果】
本発明によると、外周径が小径であり、部品点数が少なく、製造コストが低く、製造工程が簡単な点火コイルを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 第一実施形態の点火コイルの軸方向断面図である。
【図2】 第一実施形態の点火コイルの中心コア付近の拡大断面図である。
【図3】 第一実施形態の点火コイルの一次スプール付近の拡大断面図である。
【図4】 第二実施形態の点火コイルの中心コア付近の拡大断面図である。
【図5】 第四実施形態の点火コイルの一次スプール付近の拡大断面図である。
【図6】 従来の点火コイルの拡大断面図である。
【符号の説明】
1:点火コイル、2:ケース、20:広口部、21:切り欠き窓、22:上方リブ、23:高圧タワー鍔、3:一次スプール、30:一次巻線、31:一次スプール側密閉空気層、32:上方鍔部、33:下方鍔部、34:上蓋、35:下蓋、36:隙間、4:二次スプール、40:二次巻線、41:スプール側係合爪、42:テーパー部、43:段差部、45:上方開口、5:中心コア部、50:弾性部材、51:離間空間、54:中心コア、55:上蓋、56:下蓋、6:コネクタ部、60:ターミナル、63:位置決めリブ、64:信号入力用コネクタ、65:イグナイタ、66:イグナイタ側係合爪、7:高圧タワー部、70:円筒樹脂部、71:高圧ターミナル、72:スプリング、73:プラグキャップ、74:ボス部、75:凸部、76:開口、8:エポキシ樹脂、9:コア側密閉空気層
Claims (3)
- ケースと、
該ケース内に配置された棒状の中心コアと、
該ケース内において該中心コアの上部に配置されたイグナイタと、
該ケース内において該中心コアの外周側に配置され二次巻線が巻回された筒状の二次スプールと、
該ケース内において該二次スプールの外周側に配置され一次巻線が巻回された筒状の一次スプールと、
該ケース内に注入され各部材間の絶縁を確保する樹脂絶縁材と、
を備えてなる点火コイルであって、
該中心コアはアースされておらず、前記イグナイタの下端面から下方に向かって立設されているリング状の位置決めリブが該中心コアと該二次スプールとの間に上方から介挿され、該中心コアと該二次スプールとの間に離間空間を形成し、該離間空間の上方において前記位置決めリブにより仕切られ、該離間空間の下方において下蓋により仕切られた該離間空間の空気層と、
前記一次スプールに巻回された前記一次巻線と該ケース内周面との隙間には、該一次スプールの上方において一次スプール上方鍔部により仕切られ、該一次スプールの下方において高圧タワー鍔部または一次スプール下方鍔部により仕切られた該隙間の空気層と、のうち少なくとも一方の空気層が区画されるとともに、該離間空間又は該隙間に該空気層が形成される場合は、該離間空間又は該隙間には空気層のみが存在することを特徴とする点火コイル。 - 前記空気層は、前記樹脂絶縁材が侵入しないように密閉して区画された密閉空気層である請求項1に記載の点火コイル。
- 前記密閉空気層は、前記離間空間又は前記隙間の開口を塞ぐ蓋により区画されている請求項2に記載の点火コイル。
Priority Applications (2)
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---|---|---|---|
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