JP4342471B2 - 内燃機関用点火コイル装置 - Google Patents

Description

この発明は、ターミナルが１次巻線の端部とヒュージングにより電気的に接続された低圧側コネクタを備えた内燃機関用点火コイル装置に関するものである。

内燃機関用点火コイル装置として、１次巻線の端部を低圧側コネクタのターミナルとヒュージング方式により電気的に接続した内燃機関用点火コイル装置が知られている。
この内燃機関用点火コイル装置の場合、例えば、特許文献１に示すように、前記端部と接続されるターミナルのヒュージング部は、Ｕ字形状に折曲されて、平面部と基端部が曲率半径Ｒの折曲部とから構成されている。
そして、低圧側コネクタのターミナルと、１次巻線の端部との電気的な接続は、１次巻線の端部が平面部と折曲部との間に挟まれた状態のヒュージング部を第１のヒュージング電極に載置し、第１のヒュージング電極とヒュージング部を介して対向した第２のヒュージング電極を第１のヒュージング電極側に押圧し、通電することで、１次巻線の端部のエナメル被膜を焼失させることでなされている。

特開２０００−３４８７８５号公報

上記構成の内燃機関用点火コイル装置では、ヒュージング部の平面部と、基端部を除いた折曲部の主要部とは、互いに平行でかつ平面形状であり、下記のような問題点があった。
（１）１次巻線の端部の断面形状に合わせて基端部の曲率半径Ｒが設定されるので、１次巻線の端部の線径に合わせた曲率半径Ｒを有するターミナルを用意しなければならず、そのためそれ専用のプレス型を揃えなければならず、製造コストが嵩む。
（２）ヒュージング部は、反基端部側では開口されているので、ヒュージング前の電極押圧時、１次巻線の端部が反基端部側に移動してしまいヒュージング時における電流経路が各ヒュージング毎に異なり、安定したヒュージング状態が得られない恐れがある。

この発明は、上記のような問題点を解決することを課題とするものであって、１次巻線の端部の線径の違いに起因して生じる低圧側コネクタのターミナルの製造コストの増加を抑制でき、また安定したヒュージング状態が確保される内燃機関用点火コイル装置を得ることを目的とすることのである。

この発明に係る内燃機関用点火コイル装置は、ケースと、このケース内に設けられたセンタコアと、このセンタコアの外側に設けられた１次コイル、２次コイルと、前記１次コイルの１次巻線の端部とヒュージングにより電気的に接続されたヒュージング部を有するターミナル、およびこのターミナルをインサートモールド成形により一体化した低圧側コネクタ本体を含む低圧側コネクタとを備えた内燃機関用点火コイル装置において、前記ヒュージング部は、平面部及びこの平面部から反転して折曲され平面部と協同して前記端部を挟む折曲部からなり、この折曲部の基端部では、曲率半径Ｒの第１の曲げ部が形成され、前記折曲部の中間部では、先端部が前記平面部側に傾き前記端部が定位置化される第２の曲げ部が形成されており、前記ヒュージング部は、前記ターミナルを切り欠いて生じた突出片を折曲して形成されており、前記ターミナルの前記第２の曲げ部は、前記突出片が形成されたときに生じた切り欠き部から離れて形成されており、前記低圧側コネクタ本体の端面は、前記第２の曲げ部の延長線上にあり、第２の曲げ部とともに前記１次巻線の前記端部を定位置化するようになっている。

この発明に係る内燃機関用点火コイル装置によれば、１次巻線の端部の線径の違いに起因して生じる低圧側コネクタのターミナルの製造コストの増加を抑制でき、また安定したヒュージング状態が確保される。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１の内燃機関用点火コイル装置（以下、コイル装置と略称する）を示す断面図、図２は図１のコイル装置において絶縁材が除かれた状態のときの平面図、図３はコイル装置の電気回路図である。
このコイル装置では、有底円筒形状のケース１内に、ケース１の中心軸線上に沿って延びているとともに短冊状の珪素鋼板を積層して構成された円柱形状のセンタコア２が設けられている。このセンタコア２の外周には、同心で１次コイル３及び２次コイル４が設けられている。ケース１の上部には１次コイル３と電気的に接続された低圧側コネクタ５が設けられている。ケース１の下部には点火プラグ（図示せず）と電気的に接続される高圧側コネクタ６が設けられている。
ケース１の端部には、内燃機関のプラグホール（図示せず）の内壁面に圧入される弾性キャップ２３が設けられている。
ケース１の外周側壁面には、センタコア２とともに磁気閉回路を構成するための外層コア２４が設けられている。

センタコア２、１次コイル３、２次コイル４、高圧側コネクタ６等はケース１に内装され、またケース１の開口部２７に低圧側コネクタ５が装着された後、ケース１内に熱硬化される前のエポキシ樹脂からなる絶縁材２６が充填され、その後高温で硬化されている。

１次コイル３は、有底円筒形状の１次ボビン７と、この１次ボビン７にエナメル線からなる導線が巻回された１次巻線８とを有している。
２次コイル４は、円筒形状の２次ボビン９と、この２次ボビン９にエナメル線からなる導線が巻回された２次巻線１０とを有している。

図４は図１に示された低圧側コネクタ５の正面図、図５は図４の左側面図、図６は図４の平面図である。なお、図５においては、巻き始め導線部１５が正極側突出部１６に巻回された状態、及び巻き終わり導線部１８が負極側突出部１９に巻回された状態は省略されている。
低圧側コネクタ５は、バッテリー（図示せず）と電気的に接続される正極側ターミナル１１と、１次コイル３への通電を制御するパワートランジスタを有する制御回路部１２と電気的に接続される負極側ターミナル１３と、正極側ターミナル１１及び負極側ターミナル１３をインサートモールド成形により熱可塑性樹脂により一体化した低圧側コネクタ本体１４とを備えている。
正極側ターミナル１１では、端部に、１次巻線８の端部である１次巻線８の巻き始め導線部１５の一部が巻回された正極側突出部１６が形成されている。正極側ターミナル１１の中間部では、巻き始め導線部１５の延出方向に対して垂直方向に突出した突出片を、図７に示すように中間部で反転して形成された正極側ヒュージング部１７を有している。
負極側ターミナル１３では、端部に、１次巻線８の端部である１次巻線８の巻き終わり導線部１８の一部が巻回された負極側突出部１９が形成されている。負極側ターミナル１３の中間部では、巻き終わり導線部１８の延出方向に対して垂直方向に突出した突出片を、中間部で反転して形成された負極側ヒュージング部２０を有している。

１次巻線８の導線は、巻き始め導線部１５が正極側突出部１６で巻回された後、正極側ヒュージング部１７を通って１次ボビン７内に導入され、１次ボビン７上で１層分巻回され、引き続き折り返し巻回されて２層の１次巻線８が形成されている。１次巻線８から導出した巻き終わり導線部１８は、負極側ヒュージング部２０を通って負極側突出部１９で巻回されている。

図７は、正極側ヒュージング部１７の断面図である。
正極側ヒュージング部１７は、平面部４２及びこの平面部４２から反転して折曲され平面部４２と協同して巻き始め導線部１５を挟む折曲部４５とから構成されている。この折曲部４５の基端部では、曲率半径Ｒの第１の曲げ部４１が形成されている。折曲部４５の中間部では、先端部を正極側ターミナル１１の平面部４２側に傾けるようにした第２の曲げ部４４が形成されている。

巻き始め導線部１５の線径の最小値をＤ１ｍｉｎとすると、第１の曲げ部４１の曲率半径Ｒは、（Ｄ１ｍｉｎ）/２と同等またはこれ以下の設定されている。

なお、負極側ヒュージング部２０についても、正極側ヒュージング部１７と同様に、平面部５０及びこの平面部５０から反転して折曲され平面部５０と協同して巻き終わり導線部１８を挟む折曲部５１とから構成されており、この折曲部５１の基端部では、曲率半径Ｒの第１の曲げ部が形成され、折曲部５１の中間部では、先端部を負極側ターミナル１３の平面部５０側に傾けるようにした第２の曲げ部４９が形成されている。

図８は、図４に示した低圧側コネクタ５の要部拡大図であり、ヒュージング部１７は、正極側ターミナル１１を切り欠いて生じた突出片を折曲して形成されており、正極側ターミナル１１の第２の曲げ部４４は、突出片が形成されたときに生じた切り欠き部４８から離れた位置に形成されている。
また、低圧側コネクタ本体１４の正極側ヒュージング部１７側の端面１４ａは、第２の曲げ部４４の延長線上にある。
なお、負極側ターミナル１３にも、同様に切り欠き部４８が形成されているが、負極側ターミナル１３の第２の曲げ部４９も、突出片が形成されたときに生じた切り欠き部から離れた位置に形成されている。また、低圧側コネクタ本体１４の負極側ヒュージング部２０側の端面１４ａも、第２の曲げ部４９の延長線上にある。

高圧側コネクタ６は、高圧側コネクタ本体２１と、この高圧側コネクタ本体２１の点火プラグ側の周壁面に設けられ点火プラグ側に弾性力を付勢するＣ形形状の弾性線材２２とを有している。

図３に示すように、２次巻線１０の巻き始め導線部３０は巻き始め用中間ターミナル３１に接続されている。この巻き始め用中間ターミナル３１は正極側ターミナル１１の溶接固定部３２（図２参照）で電気的に接続されている。２次巻線１０の巻き終わり導線部３３は、巻き終わり用中間ターミナル３４と電気的に接続されている。巻き終わり用中間ターミナル３４は、点火プラグと接続される高圧側コネクタ６の先端部に圧入法により電気的に接続されている。

上記構成のコイル装置では、図９に示すように、第１のヒュージング電極４６に正極側ターミナル１１を載置し、平面部４２と折曲部４５との間に、巻き始め導線部１５を挿入した後、第２のヒュージング電極４７を降下させ、第１のヒュージング電極４６側に押圧し通電することで、巻き始め導線部１５のエナメル被膜が焼失し、巻き始め導線部１５と正極側ヒュージング部１７とが電気的に接続される。
なお、巻き終わり導線部１８と負極側ヒュージング部２０との接続方法についても、巻き始め導線部１５と正極側ヒュージング部１７との接続方法と同一である。

上記構成のコイル装置によれば、ヒュージング部１７，２０において、折曲部４５，５１の中間部に、先端部が平面部４２，５０側に傾いた第２の曲げ部４４，４９が形成されているので、第１のヒュージング電極４６に対して第２のヒュージング電極４７が接近するに従い、巻き始め導線部１５、巻き終わり導線部１８は、第２の曲げ部４４，４９側に滑り、第２の曲げ部４４，４９で定位置化される。また、第２の曲げ部４４，４９の延長線上に低圧側コネクタ本体１４の端面１４ａがあり、巻き始め導線部１５、巻き終わり導線部１８は、より確実に第２の曲げ部４４，４９で定位置化される。
また、巻き始め導線部１５、巻き終わり導線部１８は、図９に示した線径よりも小さいときでも、図１０に示すように、第１のヒュージング電極４６に対して第２のヒュージング電極４７が接近するに従い、巻き始め導線部１５、巻き終わり導線部１８は、第２の曲げ部４４側に滑り、第２の曲げ部４４で定位置化される。

なお、巻き始め導線部１５、巻き終わり導線部１８が第２の曲げ部４４側に滑るためには、第１の曲げ部４１の曲率半径Ｒは、巻き始め導線部１５、巻き終わり導線部１８の線径の半径と同等、または小さいときである。

このように、巻き始め導線部１５、巻き終わり導線部１８は、第２の曲げ部４４に定位置化され、電極４６，４７間を流れる電流は、ヒュージング部１７，２０の所定の経路を経て流れるので、発熱がほぼ一定になり、ヒュージングの信頼性が向上する。

また、１次巻線の線径は点火コイルの点火システムにより変動が生じ、点火システムが電流遮断方式であるフルトラシステムと、ＣＤＩ（Capacitor Discharge Ignition）システムとでは、通常１次巻線の線径はＣＤＩシステムのほうが大きい。
このようなシステムの変更に伴う線径の変更に対しても、この実施の形態によれば、巻き始め導線部１５、巻き終わり導線部１８の線径に合わせたターミナル１１，１３を用意することなく対応することが可能となり、製造コストが削減される。

さらに、第２の曲げ部４４が平面部４２側に傾斜する変形量Ｄ（図７参照）は、巻き始め導線部１５、巻き終わり導線部１８の線径よりも大きいので、第２のヒュージング電極４７を降下させ、第２のヒュージング電極４７側に押圧したとき、折曲部４５の先端部は平面部４２に当接し、ヒュージング時の電流がこの先端部を通じても流れる。そのため、電極４６，４７間を流れる電流は、先端部を通る通路と、巻き始め導線部１５、巻き終わり導線部１８を通る通路と、第１の曲げ部４１を通る通路との３通路でそれぞれ同時に流れ、ヒュージング電流の精度が向上し、ヒュージングの信頼性が向上する。
なお、第２の曲げ部４４，４９が平面部４２，５０側に傾斜する変形量Ｄは、巻き始め導線部１５、巻き終わり導線部１８の線径と等しいときにも、同じく３通路が形成される。

また、正極側ターミナル１１の第２の曲げ部４４、負極側ターミナル１３の第２の曲げ部４９は、突出片が形成されたときに生じた切り欠き部４８から離れた位置に形成されているので、第２の曲げ部４４で位置決めされた巻き始め導線部１５、第２の曲げ部４９で位置決めされた巻き終わり導線部１８は、それぞれ切り欠き部４８から離れた位置を通っている。
従って、巻き始め導線部１５、巻き終わり導線部１８が切り欠き部４８上を通っている場合に生じる不都合、即ち１次コイル３にヒートサイクルが繰り返されることで、切り欠き部４８のエッジ上で巻き始め導線部１５、巻き終わり導線部１８に引っ張り、圧縮の繰り返し応力集中が発生し、断線が生じてしまうような不都合は生じない。

なお、上記の実施の形態では、巻き始め導線部１５、巻き終わり導線部１８とも同一の構造であるヒュージング部１７，２０にヒュージング方式で電気的に接続したが、何れか一方だけについて、上記構成のヒュージング部を用いて導線部と電気的に接続するものであってもよい。
また、上記の実施の形態では、内燃機関のプラグホール中に１次コイル３、２次コイル４が配置される独立、円筒型点火コイルについて説明したが、勿論このものに限定されるものではなく、この発明は、例えば同時着火／独立着火、円筒型／非円筒型等の内燃機関用点火コイル装置にも適用できる。

この発明の実施の形態１の内燃機関用点火コイル装置を示す断面図である。 図１の平面図（但し、ケース内の絶縁材は除かれている）である。 図１の電気回路図である。 図１に示された低圧側コネクタの正面図である。 図４の左側面図である。 図４の平面図である。 図４の正極側ヒュージング部を示す断面図である。 図４の低圧側コネクタの要部拡大図である。 ヒュージング部において巻き始め導線部がヒュージングされる使用態様を示す断面図である。 ヒュージング部において巻き始め導線部がヒュージングされる他の使用態様を示す断面図である。

符号の説明

１ ケース、２ センタコア、３ １次コイル、４ ２次コイル、５ 低圧側コネクタ、８ １次巻線、１１ 正極側ターミナル、１３ 負極側ターミナル、１５ 巻き始め導線部（１次巻線の端部）、１７ 正極側ヒュージング部、１８ 巻き終わり導線部（１次巻線の端部）、２０ 負極側ヒュージング部、４１ 第１の曲げ部、４２，５０ 平面部、４４，４９ 第２の曲げ部、４５，５１ 折曲部、４６ 第１のヒュージング電極、４７ 第２のヒュージング電極、４８ 切り欠き部。

Claims (4)

1. ケースと、
   このケース内に設けられたセンタコアと、
   このセンタコアの外側に設けられた１次コイル、２次コイルと、
   前記１次コイルの１次巻線の端部とヒュージングにより電気的に接続されたヒュージング部を有するターミナル、およびこのターミナルをインサートモールド成形により一体化した低圧側コネクタ本体を含む低圧側コネクタとを備えた内燃機関用点火コイル装置において、
   前記ヒュージング部は、平面部及びこの平面部から反転して折曲され平面部と協同して前記端部を挟む折曲部からなり、この折曲部の基端部では、曲率半径Ｒの第１の曲げ部が形成され、前記折曲部の中間部では、先端部が前記平面部側に傾き前記端部が定位置化される第２の曲げ部が形成されており、
   前記ヒュージング部は、前記ターミナルを切り欠いて生じた突出片を折曲して形成されており、前記ターミナルの前記第２の曲げ部は、前記突出片が形成されたときに生じた切り欠き部から離れて形成されており、
   前記低圧側コネクタ本体の端面は、前記第２の曲げ部の延長線上にあり、第２の曲げ部とともに前記１次巻線の前記端部を定位置化することを特徴とする
   内燃機関用点火コイル装置。
2. 前記第１の曲げ部の前記曲率半径Ｒは、前記端部の線径の半径と同等ないしそれ以下であることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関用点火コイル装置。
3. 前記第２の曲げ部が前記平面部側に傾斜する変形量は、前記端部の線径と同等ないしそれ以上であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の内燃機関用点火コイル装置。
4. 前記端部は、前記１次巻線の両端部のうち少なくとも一方であることを特徴とする請求項１ないし請求項３の何れか１項に記載の内燃機関用点火コイル装置。

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