JP4262930B2 - Ignition coil for internal combustion engine - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、点火プラグに高電圧を供給する特にエンジンヘッドのプラグホール内に収容される内燃機関用点火コイルの構造に関する。
【0002】
【従来の技術】
近時の自動車用内燃機関に用いられる点火コイルには、小型化および環境を考慮した希薄燃焼のエンジンに対応する為の高出力化という相反する要求がある。
【0003】
なかでも、エンジンの点火プラグに高電圧を直接供給する内燃機関用円筒型点火コイルは、エンジンヘッドのプラグホール内にその一部分または大部分を収納するため、エンジンヘッド上のスペースが縮小できることと、高電圧を点火プラグに直接供給するためハイテンションケーブルのような点火プラグに伝導する線が必要ないため電装品に悪影響がある点火時のノイズの発生が小さいことと、点火エネルギーの点火プラグへの伝搬損失も少ないことなどの利点から多くのエンジンに使用されている。
【0004】
上述したような従来の技術を適用した内燃機関用円筒型点火コイルの縦断面図を図4に示す。また図5に従来の技術を適用した内燃機関用円筒型点火コイルのタワー部とケースの組み付け方向を表す図を示す。また図6に図5のタワー部とケースを組み付けた後のタワー部の突起部の嵌合状態を表す拡大断面図を示す。従来、点火プラグに高電圧を直接供給する内燃機関用円筒型点火コイルは、外装ケースと、当該外装ケース内に装着され1次コイル及び2次コイルをアッセンブリするタワー部とから構成される。この構成を図4乃至6を用いて詳述すると、ケース11は、樹脂製の上部に大きな開口と、円筒形下部にも開口を有し、電気的絶縁特性が良好なポリフェニレンサルファイド(「PPS」)や、ポリブチレンテレフタレート(「PBT」)等の難燃性絶縁樹脂材により円筒形に形成されている。また、タワー部14は、前記ケース同様、PPSやPBT等の樹脂製材料を成形し、タワー部外周面14uに1次銅線を巻き廻した1次コイル15を備え、当該タワー部11内部には、一端から一端まで複数のセクションを設け、各セクションには積層巻きを施した2次ボビン16に2次銅線を巻き廻した2次コイル17と、珪素鋼板等で形成された中心鉄芯18とが配置されている。また、前記ケース11の上部収納部11bに前記1次コイル15へ電源電圧を供給する1次電圧入力部12を装着し、当該上部収納部11bに1次電流をオン−オフするイグナイタ13を収納する。前記ケース11の円筒部分先端には後述するタワー部の係合突起14tと嵌合する穴11dを設けている。
【0005】
また前記中心鉄芯18と当該中心鉄芯18と同軸的に前記2次コイル17とを、前記1次コイル15内に配置し、これらの外側に円筒形状に形作られその円周の一部に切り欠き部を有する外装鉄芯19を通常2枚配置する場合もある。このとき外装鉄芯19の切り欠き部を180°の間隔で互い違いに配置する。尚、前記中心鉄芯18両端には、2次ボビン16に2次銅線を巻き廻した2次コイル17内に鉄芯の磁束の飽和を抑制するために1次コイル15で発生する磁束と反対方向の磁束を発生させる磁石21を両端に装着し点火エネルギーを増加させる場合もある。これらを1次コイルアッセンブリ10という。
【0006】
また前記タワー部14底部は、2次コイル17で発生した高電圧を図示しない点火プラグに供給する為、当該タワー部14内側底部に2次高圧端子22を備え、当該タワー部外周面14uには絶縁注型材の液漏れを防止するO−リング41を装着し、当該タワー部外周面14uの先端部には、180°の等間隔で径方向外方に突出する2個の鍵状の係合突起14tを形成している。
【0007】
次に上述した1次コイルアッセンブリ10を前記ケース11に組つける際には、前記ケース11上部開口より挿入し前記タワー部14の底部周辺に設けられた2個の係合突起14tとケース11の前記穴11dとを嵌合すると同時に、前記1次電圧入力部21と前記1次コイルアッセンブリ10と電気的に接続される。さらに前記2次高圧端子22は導電性のスプリング23と電気的に接続され、前記タワー部14底部に図示しないプラグホール等の金属部に高電圧がリークしないように電気絶縁性に優れたゴム等で成形されたプロテクタ25を装着し前記スプリング23を覆う。また前記ケース11上部の開口から絶縁注型材を注入充填して硬化させ、絶縁封止する。
【0008】
点火コイル動作時には、前記イグナイタ13のオン動作により前記1次電圧入力部12から1次電流を1次コイル15に通電し、点火のタイミングで前記イグナイタ13のオフ動作により通電されていた1次電流を遮断することで、1次コイル15で発生した磁気エネルギーは、中心鉄芯18と外装鉄芯19を伝搬し、1次コイル15と2次コイル17の巻き数比に応じた高電圧が2次コイル17で発生する。発生した高電圧は2次コイルから2次高圧端子22を通り前記スプリング23を通してスプリング23に接続されている図示しない点火プラグに送りこまれる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
上述のような従来の点火コイルでは、ケース11及びタワー部14の本体部分の殆どが樹脂製であり、自動車の運転中に発生する点火コイルの熱が放出しにくく、当該熱による点火コイルのエネルギー損失で性能低下が起こる原因となっている。また、このような点火コイルは熱や振動など過酷な条件の中で使用されるために、十分な強度を確保するためには樹脂を厚肉化するなどの対策が必要であり、特に近時のプラグホール挿入型の点火コイルでは狭い空間に1次コイル、2次コイル、鉄芯等を埋設しなければならず、前記樹脂は薄肉化が要求される。しかしながら上記従来の通り、ケース11及びタワー部14を樹脂で形成すると、薄肉時の強度不足とともに、近時の複雑な形状のエンジン形状に合わせた作り込みが困難である。また、樹脂成形による点火コイルは、一度形状ができあがれば、この外を容易に変形することは困難であり、多形状のエンジンヘッドに合わせての作り込みは金型を作成し直すなどの問題が生じている。
【0010】
そこで本発明は上記課題を鑑みて、エンジンのプラグホール内に装着され、点火プラグに高電圧を供給する内燃機関用円筒型点火コイルにおいて、放熱性に優れ、かつ組立性、耐久性に優れた点火コイルを提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は次のような構成とする。すなわち、請求項1では、円筒形のケースと、当該ケース内に中心鉄芯と当該中心鉄芯に対して同軸的に2次コイルと1次コイルと外装鉄芯を収容し、前記1次コイルは1次銅線をタワー部外周面に巻き廻すことで形成され、前記タワーは当該ケースを貫通する如く組み付けられることにより形成される点火コイルにおいて、前記ケースの少なくとも胴体部を金属体とし、前記ケース部の下端に絞り加工を施したことを特徴とする内燃機関用点火コイル。
【0012】
【作用】
上記解決手段の通り、従来の樹脂製であったケースを金属製とすることで、放熱性および耐久性に優れた点火コイルが提供できる。また、ケースを絞り加工することで、複雑な金属加工工程を必要とせず、容易に成形加工が行えると共にエネルギ損失の少ない点火コイルとすることができる。また、絞り加工により、ケースとタワー部の嵌号時に容易に公差が整えられ、O−リングを用いなくともケースとタワー部両者がシール性を持って一体化可能となり、従来必要であったO−リングを排除できることで組立工程が簡略できると共にコストダウンが実現できる。
【0013】
【実施例】
本発明による実施例を図1乃至図3に沿って説明する。図1は本発明の技術を適用したケースの端部に絞り加工を施した実施例を表す内燃機関用円筒型点火コイルの縦断面図である。また、図2は、本発明の技術を適用した実施例を表す内燃機関用円筒型点火コイルのタワー部とケースの組み付け方向を表すタワー部がケースを貫通する前の図である。また図3は図2のタワー部とケースを組み付けた後のタワー部の突起部の嵌合状態を表す拡大断面図である。
【0014】
図1乃至図3によれば、本発明の実施例は、外装ケースと、当該外装ケース内に装着され1次コイル及び2次コイルをアッセンブリするタワー部とから構成される。この構成を図1乃至3を用いて詳述すると、ケース111は、アルミニュームや鉄、ステンレス等の金属製材料を成形し、上部に大きな開口と、円筒形下部にも開口を有した円筒形に形成されている。また、タワー部114は、前記ケース11と同様に金属製材料を成形し形成され、タワー部外周面114uに1次銅線を巻き廻した1次コイル115を備え、当該タワー部111内部には、一端から一端まで複数のセクションを設け、各セクションには積層巻きを施した2次ボビン116に2次銅線を巻き廻した2次コイル117と、珪素鋼板等で形成された中心鉄芯118とが配置されている。また、前記ケース111の上部収納部111bに前記1次コイル115へ電源電圧を供給する1次電圧入力部112を装着し、当該上部収納部111bに1次電流をオン−オフするイグナイタ113を収納する。また前記ケース111の円筒部分の下端に、ケース111とタワー部114とのシールを行えるよう、ケース111に絞り加工を施した部分141設ける。また当該絞り加工は、前記ケース111の上端もしくは下端の何れか一方もしくは両方に施してもよい。これにより前記ケース111とタワー部114とのシールをより確実に行うことができる。
【0015】
また従来技術において説明したとおり、前記ケース111の円筒部分先端にはタワー部の係合突起または穴と嵌合する穴などの位置決め部分を設けてもよい。この場合ケース111の少なくとも一方の端部には、タワー部114とアッセンブリされるボビンと位置決め嵌合するために円周対応位置に、少なくとも一対の凹ボスまたは凸ボス状の突起加工を施せばよい。
【0016】
前記ケース111をアルミニュームやステンレスなどの非鉄を選定するか、鉄などの鉄鋼を選定するかといった材質の決定は、エンジンの要求仕様により決められるが、非鉄系の金属を使用すと軽量化が可能であるし、鉄鋼系の磁性金属を使用では外装鉄芯を軽減することが可能であると同時に、エンジンのプラグホールに取り付けた後の性能変化が少なく、より細径に設計できるなどの特長がある。
【0017】
また前記中心鉄芯118と当該中心鉄芯118と同軸的に前記2次コイル117とを、前記1次コイル115内に配置し、前記中心鉄芯118両端には、2次ボビン1116に2次銅線を巻き廻した2次コイル117内に鉄芯の磁束の飽和を抑制するために1次コイル115で発生する磁束と反対方向の磁束を発生させる永久磁石121を両端に装着し点火エネルギーを増加させる場合もある。これらを1次コイルアッセンブリ110という。
【0018】
また前記タワー部114底部は、2次コイル117で発生した高電圧を図示しない点火プラグに供給する為当該タワー部114内側底部に2次高圧端子122を備えている。
【0019】
次に上述した1次コイルアッセンブリ110を前記ケース111に組つける際には、前記ケース111上部開口より挿入し前記ケース111の円筒部分の下端に設けられた絞り加工141によって、ケース111とタワー部114とがシールされる同時に、前記1次電圧入力部112と前記1次コイルアッセンブリ110と電気的に接続される。さらに前記2次高圧端子122は導電性のスプリング123と電気的に接続され、前記タワー部114底部に図示しないプラグホール等の金属部に高電圧がリークしないように電気絶縁性に優れたゴム等で成形されたプロテクタ125を装着し前記スプリング123を覆う。また前記ケース111上部の開口から絶縁注型材を注入充填して硬化させ絶縁封止することで、前記ケース111とタワー部114との組み付けによる接合を絶縁注型材により固着させ一体化させることができる。このようなケース111とタワー部114との一体化をカシメ加工により一体化してもよい。
【0020】
上記構成において、ケース111の下端に設けられる絞り加工141は、タワー部114を組み付けた後に絞り加工やカシメ等の変形行程により行ってもよく、この場合、従来のようなO−リング等のシール材を省略可能であるが、製造工程の都合により簡単なシール材を設けてもよい。また、円筒形のケース111の加工の方法は、平板からの段階的なプレスまたは円筒切り出し材からの絞り加工などにより行ってもよい。
【0021】
点火コイル動作時には、前記イグナイタ113のオン動作により前記1次電圧入力部112から1次電流を1次コイル115に通電し、点火のタイミングで前記イグナイタ113のオフ動作により通電されていた1次電流を遮断することで、1次コイル115で発生した磁気エネルギーは、中心鉄芯118と外装鉄芯119を伝搬し、1次コイル115と2次コイル117の巻き数比に応じた高電圧が2次コイル117で発生する。発生した高電圧は2次コイルから2次高圧端子122を通り前記スプリング1123を通してスプリング123に接続されている図示しない点火プラグに送りこまれる。
【0022】
なお、上記実施例においては、1次コイル115はタワー部外周面114uに巻き廻しているが、当該構成は1次ボビンを個別構成とするコイルアッセンブリ構造のものでも適用可能である。すなわち、コイル部とケース部とが別構成で形成され、当該部品を組み付け樹脂モールドする点火コイルであれば、他の構成のものでも使用可能である。また、ケースが金属製材料であり、かつ変形加工の容易な絞り加工で成形を行うので、近時の複雑な形状のエンジンブロックやヘッド、プラグホールの形状にも接合自在であり、加工工程が容易なケースが得られる。
【0023】
【発明の効果】
以上のように本発明の如く、従来の樹脂製であったケースもしくはタワー部あるいはこの両方を金属製とすることで、放熱性および耐久性に優れた細径の点火コイルが提供できる。また、ケースを絞り加工することで、複雑な金属加工工程を必要とせず、容易に成形加工が行えると共にエネルギ損失の少ない点火コイルとすることができる。また、絞り加工により、ケースとタワー部の嵌号時に容易に公差が整えられる。
【0024】
また、近時のエンジンヘッド形状の複雑化により、プラグホールが単なるストレート形状ではなくても、金属製材料の絞り加工は容易に行えるので、当該プラグホール及びエンジンヘッド形状に合わせてケース111の変形成形加工が容易に行え、汎用性に優れた点火コイルが提供できる。
【0025】
さらには、当該点火コイルはエンジンヘッドの材質に左右され難く、また、樹脂製のケース111やタワー部114に比べて強度が高く、プラグホール等の形状に沿った細径の製品が提供可能であるほか、点火コイル自体を形成後に絞り加工やカシメ加工等を行うことで、O−リング等の特別なシール材を使用しなくても良くなり、従来必要であったO−リングを排除すれば組立工程が簡略できると共にコストダウンが実現できる。また、絞り加工やカシメ等の加工は、製品をいったん組み付けてからプレス加工等で行えるので、従来では樹脂を成形後には不可能であった外形の変形が容易に行え、所望の形状に合わせた点火コイルが容易に生産可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の技術を適用したケースの端部に絞り加工を施した実施例を表す内燃機関用円筒型点火コイルの縦断面図である。
【図2】 本発明の技術を適用した実施例を表す内燃機関用円筒型点火コイルのタワー部とケースの組み付け方向を表す図である。
【図3】 図2のタワー部とケースを組み付けた後のタワー部の突起部の嵌合状態を表す拡大断面図である。
【図4】 従来の技術を適用した内燃機関用円筒型点火コイルの縦断面図である。
【図5】 従来の技術を適用した内燃機関用円筒型点火コイルのタワー部とケースの組み付け方向を表す図である。
【図6】 図5のタワー部とケースを組み付けた後のタワー部の突起部の嵌合状態を表す拡大断面図である。
【符号の説明】
図において同一符号は同一、又は相当部分を示す。
10 1次コイルアッセンブリ
11 ケース
11b 上部収納部
11d 穴
21 1次電圧入力部
13 イグナイタ
14 タワー部
14u タワー部外周面
14t 係合突起
15 1次コイル
16 2次ボビン
17 2次コイル
18 中心鉄芯
19 外装鉄芯
21 永久磁石
22 2次高圧端子
23 スプリング
25 プロテクタ部
41 O−リング
110 1次コイルアッセンブリ
111 ケース
111b 上部収納部
112 1次電圧入力部
113 イグナイタ
114 タワー部
114u タワー部外周面
115 1次コイル
116 2次ボビン
117 2次コイル
118 中心鉄芯
119 外装鉄芯
121 永久磁石
122 2次高圧端子
123 スプリング
125 プロテクタ部
141 絞り加工を施した部分[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a structure of an ignition coil for an internal combustion engine that supplies a high voltage to an ignition plug, and particularly accommodated in a plug hole of an engine head.
[0002]
[Prior art]
The ignition coil used in a recent automobile internal combustion engine has conflicting demands for miniaturization and high output to cope with a lean combustion engine considering the environment.
[0003]
Among them, the cylindrical ignition coil for an internal combustion engine that directly supplies a high voltage to the ignition plug of the engine accommodates a part or most of it in the plug hole of the engine head, so that the space on the engine head can be reduced, In order to supply high voltage directly to the spark plug, there is no need for a conducting wire to the spark plug such as a high tension cable, so there is less noise during ignition that adversely affects the electrical components, and the ignition energy to the spark plug It is used in many engines because of its advantages such as low propagation loss.
[0004]
FIG. 4 shows a longitudinal sectional view of a cylindrical ignition coil for an internal combustion engine to which the conventional technique as described above is applied. FIG. 5 is a view showing the assembling direction of the tower portion and the case of the cylindrical ignition coil for the internal combustion engine to which the conventional technique is applied. FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view showing a fitting state of the protrusions of the tower part after the tower part and the case of FIG. 5 are assembled. 2. Description of the Related Art Conventionally, a cylindrical ignition coil for an internal combustion engine that directly supplies a high voltage to an ignition plug includes an outer case and a tower portion that is mounted in the outer case and assembles a primary coil and a secondary coil. This structure will be described in detail with reference to FIGS. 4 to 6. The
[0005]
Further, the central iron core 18 and the secondary coil 17 coaxially with the central iron core 18 are arranged in the primary coil 15 and are formed in a cylindrical shape outside of the primary coil 15 and part of the circumference thereof. In some cases, two outer iron cores 19 having notches are usually arranged. At this time, the cutout portions of the outer iron core 19 are alternately arranged at intervals of 180 °. At both ends of the central iron core 18, there are magnetic flux generated in the primary coil 15 in order to suppress saturation of the magnetic flux of the iron core in the secondary coil 17 in which the secondary copper wire is wound around the secondary bobbin 16. In some cases, the ignition energy is increased by attaching magnets 21 that generate magnetic fluxes in opposite directions to both ends. These are referred to as the
[0006]
In addition, the bottom of the
[0007]
Next, when the above-described
[0008]
When the ignition coil is operated, the primary current is supplied to the primary coil 15 from the primary voltage input unit 12 by the ON operation of the igniter 13, and the primary current is supplied by the OFF operation of the igniter 13 at the timing of ignition. , The magnetic energy generated in the primary coil 15 propagates through the central iron core 18 and the outer iron core 19, and a high voltage corresponding to the turn ratio of the primary coil 15 and the secondary coil 17 is 2. It occurs in the next coil 17. The generated high voltage is sent from the secondary coil to the ignition plug (not shown) connected to the spring 23 through the secondary high voltage terminal 22 and the spring 23.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional ignition coil as described above, most of the main body portions of the
[0010]
Accordingly, in view of the above problems, the present invention is a cylindrical ignition coil for an internal combustion engine that is mounted in a plug hole of an engine and supplies a high voltage to the spark plug, and is excellent in heat dissipation, and excellent in assembly and durability. An object is to provide an ignition coil.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the present invention is configured as follows. That is, according to the first aspect of the present invention, a cylindrical case, a central iron core, a secondary coil, a primary coil, and an exterior iron core are accommodated coaxially with respect to the central iron core in the case, and the primary coil Is formed by winding a primary copper wire around the outer peripheral surface of the tower portion, and in the ignition coil formed by assembling the tower so as to penetrate the case, at least the body portion of the case is a metal body, An ignition coil for an internal combustion engine, wherein the lower end of the case portion is drawn .
[0012]
[Action]
As described in the above solution, an ignition coil excellent in heat dissipation and durability can be provided by making the case made of a conventional resin metal. Further, by drawing the case, it is possible to easily form the ignition coil and reduce the energy loss without requiring a complicated metal processing step. In addition, due to the drawing process, the tolerance is easily adjusted when the case and the tower portion are fitted, and both the case and the tower portion can be integrated with a sealing property without using an O-ring. -Since the ring can be eliminated, the assembly process can be simplified and the cost can be reduced.
[0013]
【Example】
An embodiment according to the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a cylindrical ignition coil for an internal combustion engine showing an embodiment in which the end of a case to which the technique of the present invention is applied is drawn. FIG. 2 is a diagram before the tower portion of the cylindrical ignition coil for the internal combustion engine representing the embodiment to which the technology of the present invention is applied and the tower portion indicating the assembly direction of the case penetrate the case . FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view illustrating a fitting state of the protrusions of the tower portion after the tower portion and the case of FIG. 2 are assembled.
[0014]
1 to 3, the embodiment of the present invention includes an outer case and a tower part that is mounted in the outer case and assembles a primary coil and a secondary coil. This configuration will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 3. The
[0015]
As described in the prior art, the cylindrical portion of the
[0016]
Whether the
[0017]
Further, the central iron core 118 and the secondary coil 117 coaxially with the central iron core 118 are disposed in the
[0018]
The bottom of the tower 114 is provided with a secondary high voltage terminal 122 on the inner bottom of the tower 114 in order to supply a high voltage generated by the secondary coil 117 to a spark plug (not shown).
[0019]
Next, when assembling the above-described
[0020]
In the above configuration, the drawing 141 provided at the lower end of the
[0021]
During the ignition coil operation, the primary current is supplied to the
[0022]
In the above embodiment, the
[0023]
【The invention's effect】
As described above, as in the present invention, the case or tower portion made of a conventional resin or both of them are made of metal, thereby providing a small-diameter ignition coil excellent in heat dissipation and durability. Further, by drawing the case, it is possible to easily form the ignition coil and reduce the energy loss without requiring a complicated metal processing step. In addition, due to the drawing process, the tolerance is easily adjusted when the case and the tower part are fitted.
[0024]
In addition, due to the recent complication of the engine head shape, the metal material can be easily drawn even if the plug hole is not a straight shape. Therefore, the
[0025]
Furthermore, the ignition coil is not easily affected by the material of the engine head, and has a higher strength than the
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a cylindrical ignition coil for an internal combustion engine showing an embodiment in which an end of a case to which the technology of the present invention is applied is drawn.
FIG. 2 is a diagram showing an assembling direction of a tower portion and a case of a cylindrical ignition coil for an internal combustion engine that represents an embodiment to which the technology of the present invention is applied.
FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view illustrating a fitting state of protrusions of the tower portion after the tower portion and the case of FIG. 2 are assembled.
FIG. 4 is a longitudinal sectional view of a cylindrical ignition coil for an internal combustion engine to which a conventional technique is applied.
FIG. 5 is a view showing an assembling direction of a tower portion and a case of a cylindrical ignition coil for an internal combustion engine to which a conventional technique is applied.
6 is an enlarged cross-sectional view illustrating a fitting state of a protruding portion of the tower portion after the tower portion and the case of FIG. 5 are assembled.
[Explanation of symbols]
In the drawings, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.
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