JP4124200B2 - 点火コイル - Google Patents

Description

本発明は、一次電流をオン／オフするイグナイタを内蔵した点火コイルに関するものである。

この種の点火コイルは、コイルケース内に、一次巻線と二次巻線をコアと共に収納すると共に、該コイルケース内に配置した台座にイグナイタを載せ、該コイルケース内にエポキシ系熱硬化性樹脂等の充填材を充填することで、これら各部品間を絶縁・固定するようにしている。

しかし、上記従来の点火コイルは、単にイグナイタを台座に載せるだけであるため、各部品の寸法ばらつきや組み付け誤差によりイグナイタが台座から浮き上がったり浮き上がらなかったりしてイグナイタと台座との間隔が一定にならず、イグナイタと台座との間の充填材の充填状態が製品毎で変化してしまう。このため、イグナイタと充填材との熱膨張係数の相違によってイグナイタ周辺の充填材に生じるクラックの起点が製品毎に変化して、絶縁性能が安定しないという問題があった。つまり、クラックの起点が一定であれば、そのクラックの拡大を抑える設計上の対策が容易であるが、クラックの起点が製品毎に変化すると、設計上の対策が困難で、クラックが拡大しやすく、絶縁性が低下しやすい。

また、点火コイルは、高圧コードを介して点火プラグに接続するタイプもあるが、近年、高性能化、低コスト化等のために高圧コードを無くしてエンジンの点火プラグに直結するスティック型の点火コイルが増えている（特許文献１，２参照）。このスティック型の点火コイルは、直径の異なる２本の円筒状のスプールにそれぞれ巻回した一次巻線と二次巻線を円柱状の中心コアと共に円筒状のコイルケース内に同心状に収納し、該コイルケースの上端開口部から充填材を充填することで、コイルケース内の各部品間を絶縁・固定するようにしている。
特開平９−２４６０７６号公報 特開平１０−１４９９３４号公報

このスティック型の点火コイルは、エンジンの各気筒のプラグホール内に取り付けられるため、外径寸法がプラグホールの内径寸法で規制され、各部品間の隙間が小さくならざるを得ない。このため、内側のスプールと、その内径部に収納した中心コアとの間の狭い隙間に充填材が十分に充填されないことがあり、これも絶縁性を低下させる一因となっている。

また、スティック型の点火コイルでは、内側のスプール内に収納した中心コアの下端側が内側のスプールの底部に当接していると、中心コアの下端側に充填材が回り込みにくくなり、その分、中心コアと内側のスプールとの隙間への充填材が不十分になりやすい。

本発明はこのような事情を考慮してなされたものであり、従ってその目的は、中心コアと内側のスプールとの間への充填材の充填性を向上させて、充填材による絶縁性能を向上させることができる点火コイルを提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、円筒状のコイルケース内に、一次巻線と二次巻線とをそれぞれ円筒状のスプールに巻回して同心状に配置すると共に、内側のスプール内に円柱状の中心コアを収納し、前記コイルケース内に絶縁性の充填材を充填してなる点火コイルにおいて、前記内側のスプールの内底部には、前記中心コアを径方向に位置決めするコア位置決め部を設けるとともに、前記内側のスプールの内底部には、前記中心コアを浮かせて支持するコア支持部が設けられ、少なくとも前記中心コアを、絶縁樹脂製の熱収縮チューブ又はシリコンゴムコーティング（以下これらを「緩衝材」と総称する）により被覆して、前記中心コアと前記コア位置決め部との間及び前記中心コアと前記コア支持部との間に少なくとも前記緩衝材を介在させると共に、前記内側のスプールと前記緩衝材との間に絶縁性の充填材を充填したことを特徴とするものである。
本発明により、内側のスプール内底部内に、中心コアを径方向に位置決めするコア位置決め部を設ければ、コア位置決め部による中心コアの位置決め効果によって中心コアの外周面とスプールの内周面との隙間を形成することができて、中心コアの外周面に確実に充填材を充填することができ、絶縁性を向上できる。また、中心コアに被覆された緩衝材は、中心コアと充填材との間に過大な応力が働くのを防止する役割を果たす。さらに、内側のスプールの内底部に、中心コアを浮かして支持するコア支持部を設ければ、中心コアの下端側とスプールの底部との間にコア支持部によって確実に隙間が形成されるため、この隙間によって中心コアの下端側に充填材を確実に回り込ませることができて、中心コアとスプールとの間への充填材の充填性を向上でき、充填材による絶縁性能を向上させることができる。

更に、請求項３のように、内側のスプールの底部に、その下方から該スプール内に充填材を充填するための充填孔を形成するようにすると良い。このようにすれば、内側のスプールの上面開口部と底部の充填孔によって内側のスプール内に上下両側から充填材を充填することができ、充填材の充填性を更に向上できる。

以下、本発明をスティック型の点火コイルに適用した一実施形態を図面に基づいて説明する。まず、図１に基づいて点火コイル１０全体の構成を説明する。円筒状のコイルケース１１は、絶縁性樹脂により形成され、その上端部に一体形成された頭部ケース１２（コイルケースの頭部）内には、コネクタピン１３をインサート成形した樹脂製のコネクタハウジング１４が圧入等により組み付けられている。このコネクタハウジング１４に一体成形された台座１５上には、イグナイタ１６が搭載され、エンジン制御コンピュータ（図示せず）から出力された点火信号がコネクタピン１３を介してイグナイタ１６に入力される。

コイルケース１１の内部には、中心部と外周側にそれぞれ円柱状の中心コア１８と円筒状の外周コア１７が同心状に収納されている。円筒状の外周コア１７の内周側には、絶縁樹脂製の円筒状の一次側スプール１９に巻回された一次巻線２０が収納され、更に、この一次側スプール１９の内周側には、絶縁樹脂製の円筒状の二次側スプール２１に巻回された二次巻線２２が収納されている。二次側スプール２１の下端には、端子プレート２５が取り付けられ、この端子プレート２５には、二次巻線２２の一端が接続されている。

また、中心コア１８は、有底円筒状に形成された二次側スプール２１の内径部に収納される。この中心コア１８の上下両端には、それぞれ磁歪防止スポンジ、エラストマー等の耐熱性弾性材により形成されたクッション部材２３が宛てがわれている。中心コア１８とクッション部材２３は、絶縁樹脂製の熱収縮チューブ３０（図４参照）又はシリコンゴムコーティングにより被覆され、一体化されている。この熱収縮チューブ３０とクッション部材２３は、中心コア１８に過大な応力が働くのを防止するための緩衝材となる。図１に示すように、コイルケース１１と頭部ケース１２の内部には、充填材２４として、エポキシ系熱硬化性樹脂等の絶縁性樹脂が真空充填されている。

図２及び図３に示すように、台座１５の上面には、イグナイタ１６を浮かせて支持する凸部３１が一体に形成されている。例えば、図３（ａ）に示すように、台座１５のうち、イグナイタ１６の下面の４隅に対応する位置に４本の凸リブ状の凸部３１を形成したり、図３（ｂ）に示すように、イグナイタ１６の下面の２辺に対応する位置に２本の凸リブ状の凸部３１を形成しても良い。その他、図示はしないが、凸リブ状の凸部３１を３本又は５本以上としたり、凸リブ以外の形状（例えば単なる突起）としても良く、要は、イグナイタ１６を台座１５上に搭載する際に、凸部３１にイグナイタ１６が当接することで、イグナイタ１６と台座１５との間隔が一定になるように形成すれば良い。

また、台座１５には、各スプール１９，２１の内側に充填材２４を充填するための充填孔３５，３６が上下方向に貫通するように形成されている。中央部の充填孔３５は、中心コア１８の真上に位置し、この充填孔３５から充填材２４が中心コア１８の外周部の隙間に充填される。外周側の複数の充填孔３６は、一次側スプール１９の内周部の真上に位置し、各充填孔３６から充填材２４が一次側スプール１９の内周部の隙間に充填される。尚、充填孔３５，３６の形状と個数は適宜変更しても良いことは言うまでもない。

一方、図４及び図５に示すように、二次側スプール２１の底面中央部には、充填材２４を下方から充填するための充填孔３２が形成されている。更に、二次側スプール２１の内底部には、Ｌ字状に一体成形されたコア支持部３３とコア位置決め部３４が等間隔に設けられている。コア支持部３３には、中心コア１８の下端部（クッション部材２３）が当接し、それによって、中心コア１８の下端部が二次側スプール２１の底部から浮き上がった状態に支持される。また、中心コア１８の外周面が位置決め部３４に当接し、それによって、中心コア１８が二次側スプール２１と同心状に配置されるように位置決めされ、二次側スプール２１の内周面と中心コア１８の外周面との隙間が全周に渡って均一化される。

尚、コア支持部３３とコア位置決め部３４の個数は、図４（ｂ）に示すように、３個であっても良いし、図４（ｃ）に示すように、６個であっても良く、或は、それ以外の個数であっても良く、要は、中心コア１８の受け支持と径方向の位置決めができる個数であれば良い。また、コア支持部３３とコア位置決め部３４とを分離して別々の位置に形成しても良く、更には、コア位置決め部３４を二次側スプール２１の底部から中央部又は上部側まで直線的に延ばしても良い。

一方、コイルケース１１の下端には、高圧タワー部２６が接着等により組み付けられている。この高圧タワー部２６の上部中心には、高圧端子２７を上向きに一体に形成した端子カップ２８がインサート成形又は圧入され、高圧端子２７が端子プレート２５に圧接して電気的に導通した状態に保持されている。この高圧タワー部２６をプラグホール（図示せず）内に挿入して点火プラグ（図示せず）の上部に圧入すると、端子カップ２８内に係止された導電性のスプリング２９が点火プラグの端子に圧接した状態となり、それによって、二次巻線２２の一端が端子プレート２５、高圧端子２７、端子カップ２８及びスプリング２９を介して点火プラグの端子に電気的に接続された状態となる。

以上のように構成された点火コイル１０は、コイルケース１１の頭部ケース１２内に配置された台座１５にイグナイタ１６を載せ、該ケース１１，１２内に充填材２４を充填することで、各部品間を絶縁・固定するようにしているが、従来のように、単にイグナイタ１６を台座１５に載せるだけの構造では、各部品の寸法ばらつきや組み付け誤差によりイグナイタ１６が台座１５から浮き上がったり浮き上がらなかったりしてイグナイタ１６と台座１５との間隔が一定にならず、イグナイタ１６と台座１５との間の充填材２４の充填状態が製品毎で変化してしまう。このため、イグナイタ１６と充填材２４との熱膨張係数の相違によってイグナイタ１６周辺の充填材２４に生じるクラックの起点が製品毎に変化して、絶縁性能が安定しないという問題があった。

この点、本実施形態では、台座１５の上面にイグナイタ１６を浮かせて支持する凸部３１を形成したので、各部品の寸法ばらつきや組み付け誤差があっても、イグナイタ１６と台座１５の間との間隔が一定（凸部３１の高さ）に保たれ、イグナイタ１６と台座１５との間の充填材２４の充填状態が製品間で一定なる。このため、イグナイタ１６周辺の充填材２４に生じるクラックの起点が製品間でほぼ一定になり、そのクラックの拡大を抑える設計上の対策が容易で、点火コイル１０の絶縁性能を安定させることができる。

更に、二次側スプール２１の底部に、中心コア１８を浮かして支持するコア支持部３３を形成したので、中心コア１８の下端部（クッション部材２３）と二次側スプール２１の底部との間に確実に隙間を形成することができ、この隙間によって中心コア１８の下端側に充填材２４を確実に回り込ませることができる。これにより、中心コア１８と二次側スプール２１との間への充填材２４の充填性を向上でき、絶縁性を更に向上できる。

しかも、二次側スプール２１に、中心コア１８を径方向に位置決めするコア位置決め部３４を形成したので、二次側スプール２１の内周面と中心コア１８の外周面との隙間を均一に形成することができて、中心コア１８の外周面全周に均一に充填材２４を充填することができ、絶縁性を更に向上できる。

その上、二次側スプール２１の底部に、その下方から充填材２４を充填するための充填孔３２を形成したので、この充填孔３２と台座１５の充填孔３５とによって、二次側スプール２１内に上下両側から充填材２４を充填することができて、充填材２４の充填性を更に向上でき、絶縁性を更に向上できる。

尚、本発明は、二次側スプール２１の底部にコア支持部３３（コア位置決め部３４）を設ける構成のみを実施するようにしても良い。

また、本実施形態では、一次巻線２０（一次側スプール１９）の内周側に二次巻線２２（二次側スプール２１）を配置して、二次側スプール２１内に中心コア１８を配置したが、二次巻線２２（二次側スプール２１）の内周側に一次巻線２０（一次側スプール１９）を配置して、一次側スプール１９内に中心コア１８を配置しても良い。

本発明の一実施形態を示す点火コイルの縦断面図である。 台座へのイグナイタの搭載状態を示す正面図である。 （ａ），（ｂ）は台座の凸部のそれぞれ異なる実施態様を示す斜視図である。 中心コアを収納した状態の二次側スプールの底部周辺の縦断面図である。 （ａ）は二次側スプールの底部の縦断面図、（ｂ），（ｃ）は二次側スプールの底部のそれぞれ異なる実施態様を示す横断面図である。

符号の説明

１０…点火コイル、１１…コイルケース、１２…頭部ケース（コイルケース）、１５…台座、１６…イグナイタ、１８…中心コイル、１９…一次側スプール、２０…一次巻線、２１…二次側スプール、２２…二次巻線、２３…クッション部材、２４…充填材、３１…凸部、３２…充填孔、３３…コア支持部、３４…コア位置決め部、３５，３６…充填材。

Claims (2)

1. 円筒状のコイルケース内に、一次巻線と二次巻線とをそれぞれ円筒状のスプールに巻回して同心状に配置すると共に、内側のスプール内に円柱状の中心コアを収納し、前記コイルケース内に絶縁性の充填材を充填してなる点火コイルにおいて、
   前記内側のスプールの内底部には、前記中心コアを径方向に位置決めするコア位置決め部を設けるとともに、
   前記内側のスプールの内底部には、前記中心コアを浮かせて支持するコア支持部が設けられ、
   少なくとも前記中心コアを、絶縁樹脂製の熱収縮チューブ又はシリコンゴムコーティング（以下これらを「緩衝材」と総称する）により被覆して、前記中心コアと前記コア位置決め部との間及び前記中心コアと前記コア支持部との間に少なくとも前記緩衝材を介在させると共に、前記内側のスプールと前記緩衝材との間に絶縁性の充填材を充填したことを特徴とする点火コイル。
2. 前記内側のスプールの底部に、その下方から該スプール内に前記充填材を充填するための充填孔を形成したことを特徴とする請求項１に記載の点火コイル。

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