JP4345003B2 - スティック形点火コイルの組付け方法 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関で使用されるスティック形点火コイルの組付け方法に関する。

点火コイルは車両のエンジン等の内燃機関で、混合気に点火する点火プラグに高電圧を発生させるものであり、その一種に全体が細長い棒状に形成されたスティック形点火コイルがある。このスティック形点火コイルのコイル部は、中心コアの外周側に１次コイル及び２次コイルが同心的に配置され、その外周側にコイルケースが配置されている。コイル部の下端部は高圧タワー部と結合されている。

たとえば、従来の点火コイル（特許文献１参照）のコイル部は、中心コアから半径方向外向きに順に１次コイル、２次コイル及びコイルケースが配置されている。コイルケースの下端に高圧タワー部が結合され、上端にコネクタハウジングを含む頭部ケースが結合されている。

この点火コイルの組付け時は、１次コイルの１次スプールの中空孔に中心コアを挿入し、１次スプールをコネクタハウジングに結合し、１次スプールを２次スプールの中空孔に挿入する。次に、２次スプールをコイルケースに挿入しつつコネクタハウジングを頭部ケースに装着し、２次スプールの下端を高圧タワー部に押圧する。その後、頭部ケース及びコイルケース内にエポキシ樹脂を充填する。
特開２００２−１３４３３９号公報

コイル部の１次コイルと２次コイルとは同心的に配置されていることが必要である。しかし、２次コイルの細長い中空孔に細長い棒状の１次コイルを同心性を保って挿入するのは容易なことでない。

上記従来の点火コイルでは２次スプールの中空孔に１次コイルを挿入する際、両者を同心に保持する工夫がなされていない。そのため、１次コイルの１次巻線と２次コイルの２次スプールとの間の円筒状すきまの大きさが不均一となり、１次巻線と２次巻線との相対位置が変化したり、このすきまに充填される絶縁樹脂の厚さが変動し易い。

なお、スティック形点火コイルにはこの他にも、２次コイルが内周側に１次コイルが外周側に配置されているタイプもあり、外周側の１次コイルに対して２次コイルを挿入する。このタイプでは、内周側の２次コイルの２次巻線は巻数が多くて細いので、１次コイルと２次コイルの同心性（調芯性）が保持されていないと、外周側の１次コイルの１次スプールに挿入する際、１次スプールの角部や内周面と接触して傷付くおそれがある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、内周側の２次コイルと外周側の１次コイルとが同心的に配置され、両者間の絶縁樹脂の厚さが一定で、細い２次巻線が傷付き難いスティック形点火コイルの組付け方法を提供することを目的とする。

本願の発明者は、内周側の１次コイルを調芯部材で案内しつつ外周側の２次コイルの中空孔に挿入することを思い付いて、本発明を完成した。
（１）第１発明によるスティック形点火コイルの組付け方法は、請求項１に記載したように、円筒形状の１次スプールに１次巻線を巻いて成る１次コイルの中空孔に、円筒形状の２次スプールに２次巻線を巻いて成る２次コイルを同軸に挿入して１次コイルと２次コイルとを組み付ける方法が、１次スプールの中空孔に一端部から他端部まで棒状の調芯部材を軸方向に挿通し、その先端を２次スプールの一端部の位置決め部に係合させる第１工程と；２次コイルの一端部を１次コイルの他端部開口に臨ませ、調芯部材及び該２次コイルを１次コイルの一端部に向かって一体的に移動させ、２次コイルを１次スプールの中空孔に同軸に挿入する第２工程と；から成る。
（２）第２発明によるスティック形点火コイルの組付け方法は、請求項４に記載したように、円筒形状の１次スプールに１次巻線を巻かれた１次コイルの中空孔に、円筒形状の２次スプールに２次巻線を巻かれた２次コイルが同軸に組み付けられ、１次コイル及び２次コイルが薄肉円筒形状のコイルケースに収容されて成る点火コイルのコイル部に、高圧タワー部の円筒形状のプラグキャップを同軸的に組み付ける方法が、棒状の調芯部材の先端を、コイルケースの一端部を貫通させた後２次スプールの一端部に形成された位置決め部に係合させる第１工程と；調芯部材にプラグキャップを挿通させ、調芯部材で案内しつつコイルケースの一端部に向かって移動させ、コイルケースとプラグキャップとを同軸上に結合する第２工程と；から成る。

（１）第１発明にかかるスティック形点火コイルの組付け方法によれば、内周側の２次コイルを外周側の１次コイルの中空孔に確実かつ簡単に同軸に配置できる。請求項３の組付け方法によれば、同軸に配置された２次コイル及び１次コイルをコイルケースに収容できる。
（２）第２発明にかかるスティック形点火コイルの組付け方法によれば、同心的に配置された２次コイル、１次コイル及びコイルケースに高圧タワー部のプラグキャップを確実かつ容易に同軸的に結合できる。請求項５の組付け方法によれば、プラグキャップの結合時にコイルケースにばねを収容できる。

Ａ．点火コイル
点火コイルはコイル部、高圧タワー部及び制御部から成る。このうちコイル部は中心コア、その外周側の２次コイルその外周側の１次コイル、その外周側のコイルケース等を含む。２次スプールは全体として有底円筒形状で、一端部（下端部）の底部に調芯部材の先端の位置決め部としての凹部又は凸部を持つ。たとえば凹部を形成するためには底部から軸方向に突出する突出部にくぼみを形成すれば良い。

コイルケースは全体として薄肉円筒形状で、軸方向で２次スプールの一端部とほぼ同じ位置にある一端部（下端部）から円筒形状の延長部が延び、延長部は２次スプールの凹部等の外周側に位置する円筒形状の段付き円筒部を含む。円筒部は一端部よりも半径が小さく、高圧端子が装着されている。高圧端子はたとえば銅合金の円板素材を絞り加工して得たもので、少なくとも凹部に嵌入される嵌入部と、２次巻線ばねとを導通させる導通部とを含むことが望ましい。

２次コイルと点火コイルを電気的に導通するばねを保持する円筒形状のばね保持部が段付き円筒部から延び、さらに高圧タワー部のプラグキャップの円筒形状の圧入部に圧入される円筒形状の圧入部がばね保持部から延びている。ばね内にノイズ除去用抵抗を配置することができ、２次スプールの一端部とコイルケースの延長部との間にエポキシ樹脂を流通させるための通路を形成することができる。
Ｂ．組付け方法
＜コイル部の組付け＞
この組付け方法は、１次コイルの中空孔に２次コイルを同軸性を保ちつつ挿入し、１次コイルと２次コイルとを組み付ける方法であり、第１工程と第２工程とを含む。第１工程では、１次スプールの中空孔に一端部から他端部まで棒状の調芯部材を軸方向に挿通し、その先端を２次スプールの一端部の位置決め部に係合させる。調芯部材（調芯治具）はたとえばステンレス鋼から成り丸棒形状を持ち、その外径は２次コイルの外径と同程度で、１次コイルの内径以下となっている。

第２工程では、２次コイルの一端部を１次コイルの他端部開口に臨ませ、調芯部材及び２次コイルを一体的に１次コイルの一端部に向かって移動させ、２次コイルを１次スプールの中空孔に挿入する。なお、第２工程の次に、同心的に配置された２次コイル及び１次コイルを薄肉円筒形状のコイルケースに他端部開口から挿入する第３工程を含むことができる。挿入後、２次スプールの一端部がコイルケースの一端部に当接して両者の軸方向位置が決まる。
＜コイル部と高圧タワー部との組付け＞
この組付け方法は、１次コイルの中空孔に２次コイルが同心的に組み付けられ、１次コイル及び２次コイルが薄肉円筒形状のコイルケースに収容されて成る点火コイルのコイル部に、高圧タワー部の円筒形状のプラグキャップを同軸的に組み付ける方法である。第１工程と第２工程とを含む。第１工程では、棒状の調芯部材の先端をコイルケースの一端部を貫通させた後２次スプールの一端部に形成された位置決め部に係合させる。

第２工程では、調芯部材にプラグキャップを挿通させ、調芯部材で案内しつつコイルケースの一端部に向かって移動させ、コイルケースとプラグキャップとを同軸的に結合する。その際、コイルケースの延長部の保持部に２次巻線と点火プラグとを導通させるばねを挿入し、円筒形状の圧入部をプラグキャップの円筒形状の圧入部を圧入することができる。

なお、コイル部の組付けと、コイル部と高圧タワー部との組付けとで同一の調芯部材を使用しても良いし、異なる調芯部材を使用しても良い。また、両方の組付けは連続的に行うことも、断続的に行なうこともできる。
＜エポキシ樹脂の充填＞
２次コイルと１次コイルとの間の円筒状のすきま及び１次コイルとコイルケースとの間の円筒状のすきまに溶融したエポキシ樹脂を注入する。その際、１次コイル及び２次コイルの一端部とコイルケースの一端部との間の通路がエポキシ樹脂の円滑な流通を可能する。それぞれのすきまのエポキシ樹脂が硬化して絶縁樹脂となる。

以下、本発明の実施例を添付図面を参照しつつ説明する。
＜実施例＞
（構成）
図１に示す第１実施例のスティック形点火コイルは軸方向中間部のコイル部１０、その一端（下端）側の高圧タワー部、及びその他端（上端）側の制御部５５から成る。コイル部１０はエンジンヘッドのプラグホール（不図示）に挿入され、下端の高圧タワー部（不図示）を介して点火プラグに接続されている。上端の制御部５５がエンジンヘッドカバーの上面に着座している。

コイル部１０では、中心から外周側に向かって順に中心コア１１、２次コイル１３、１次コイル２１、コイルケース２５、及び外周コア３５が配置されている。中心コア１１は磁性材からなり、全体として丸棒相似形状を持つ。２次コイル１３は絶縁性で有底円筒形状の２次スプール１４とその外周面に巻かれた２次巻線１５とを含む。２次スプール１４の底部１７から下方に突出した突出部１８（の下面）の中央部に横断面円形状の行止まり孔１９が形成されている（図２参照）。

２次コイル１３の外周側にこれと同心的に配置された１次コイル２１は、絶縁性で円筒形状の１次スプール２２とその外周面に巻かれた１次巻線２３とを含む。

絶縁材から成り全体として薄肉円筒形状のコイルケース２５は中間部２６と、上端部２７と、下端部２８とを含む。中間部２６の外周面に形成されたくぼみに、薄肉円筒形状の外周コア３５が半径方向で中心コア１１と対向して装着されている。外周コア２５の上端部２７は後述する頭部ケース５６に圧入されている。

下端部２８と一体を成す延長部３０は上端の円筒部３１、下端の圧入部３２及び中間の保持部３３を含む。円筒部３１の内径及び深さは、上記２次スプール１４の突出部１８の外径及び高さよりも大きく、図２に拡大して示すように、両者間に断面コ字形のすきま及び環状で断面Ｌ字形のすきま（不図示）が存在する。

上記すきまにステンレス製で丸棒状の調芯治具６５の上端が嵌入する高圧端子４０が嵌合されている。高圧端子４０は銅合金の円板素材の絞り加工により得たもので、コ字形のすきまに嵌入された嵌入部４１と、環状で断面Ｌ字形のすきまに位置し２次巻線１５に接続された導通部４２を含む。保持部３２に保持されたばね３７の上端が高圧端子４０の導通部４２に接触し、下端が点火プラグ（不図示）に弾性的に接続されている。ばね３７内にノイズの低周波成分を除去する抵抗７０が収容されている。

図１に戻って、圧入部３２が高圧タワー部の円筒形状のプラグキャップ４５の上端の圧入部４６の内周面に圧入されている。制御部５５は頭部ケース５６とイグナイタ６１とを含む。頭部ケース５６は収容部５７，圧入部５８及びコネクタ部５９等を有する。
（組付け）
次に、この点火コイルの組み付けについて、図１、図２及び図３を参照しつつ説明する。２次コイル１３の２次スプール１４の上方開口から中空孔に中心コア１１が挿入され、その下端が底部１７に当接している。２次コイル１３と中心コア１１との一体物を、調芯治具６５を利用して１次コイル２１の１次スプール２２の中空孔に挿入する。詳述すると、図３（ａ）に示すように、２次コイル１３と１次コイル２１とを同軸上に配置し、１次スプール２２の中空孔に調芯治具６５を下端側から挿通し、その先端６６を２次スプール１４の高圧端子４０の嵌入部４１に嵌入させる。

図３（ｂ）に示すように、１次コイル２１に対して、２次コイル１３と調芯治具６５とを一体的に軸方向下方に移動させると、２次コイル２１はその下端を調芯治具６５により案内されつつ、次第に１次コイル２１の中空孔に挿入される。

次に、２次コイル１３と１次コイル２１との一体物をコイルケース２５内に挿入する。コイルケース２５の中間部２６のくぼみに、横断面Ｃ字形状を持つ外周コア３５の対向縁を拡開して装着されている。２次コイル１３及び１次コイル２１は、２次スプール１４の突出部１８がコイルケース２５の円筒部３１に当接するまで挿入される。この挿入には特別の調芯部材は使用しない。こうしてコイル部１０の組付けが終了する。

続いて、コイル部１０の下端に高圧タワー部のプラグキャップ４５を取り付ける。その際、上記調芯治具６５を利用してコイルケース２５の保持部３２にばね３７を挿入し、その後コイルケース２５の圧入部３２にプラグキャップ４５の挿入部４６を圧入する。詳述すると、図３（ｃ）に示すように、上記調芯治具６５を２次スプール１４の延長部３０に挿通させその先端６１を２次スプール１４の位置決め部金具４０の嵌入部４１に嵌入させる。調芯治具６５に沿ってばねを３７保持部３３の中空孔に装着し、次いで、コイルケース２５にプラグキャップ４５を圧入する。

次に、コイルケース２５の上端に頭部ケース５６を取り付ける。その際は、イグナイタ６１及び端子等が予めセットされた頭部ケース５６の下方に突出した挿入部５８の内周側に、外周コア３５の上端部及びコイルケース２６の上端部２７を圧入する。

２次巻線１５及び１次巻線２３と端子６３等とを接続した後、頭部ケース５６からエポキシ樹脂を注入する。注入されるエポキシ樹脂はまず頭部ケース５６のイグナイタ６１の周辺の空間を充填される。その後、コイルケース２５に進入し、２次巻線１５と１次スプール２２との間のすきま、及び２次スプール１４の底部１７及び突出部１８とコイルケース２５の円筒部３１との間のすきま等に充填される。その際、２次スプール１４の突出部１８とコイルケース２５の円筒部３１と高圧端子４０との間に形成された通路４４を通ることができる。加熱されると硬化して頭部ケース５６内の絶縁樹脂６４及びコイル部１０内の絶縁樹脂（不図示）になる。
（効果）
（イ）この点火コイルによれば、点火コイルに関し以下の効果が得られる。第１に、コイル部１０の２次コイル１３の２次巻線１５が傷ついておらず、２次巻線１４と１次スプール２２との間の絶縁樹脂の肉厚が一定である。また、コイル部１０と高圧タワー部のプラグキャップ４５との同軸性が良好である。

第２に、コイル部１０の下端部で以下の効果が得られる。ステンレス製の調芯治具６５が当接する高圧端子４０は銅合金から成るが、円板素材から絞り加工する際加工硬化により硬度が高くなっているので、調芯治具６５の先端が当接しても摩耗しにくい。

また、エポキシ樹脂は２次スプール１４の突出部１８とコイルケース２５の円筒部３１との間の半径方向及び軸方向の通路４４を通過可能であり、２次巻線１５と１次スプール２２との間のすきまなどに均等に行き渡る。この点からも絶縁樹脂の肉厚が均一化される。さらに、ノイズの低周波成分を除去する抵抗７０はばね３７の中空部を利用して配置されており、軸方向の寸法増加が防止されている。
（ロ）一方、点火コイルの組付け方法に関する効果は以下の通りである。第１に、コイル部１０の２次コイル１３と１次コイル２１とが確実に調芯される。２次コイル１３の下端部を丸棒状の調芯治具６５の先端６６で案内しつつ１次コイル２１の中空孔に挿入するからである。その結果、２次巻線１５と１次スプール２２の内周面との間に所定の間隔、即ち両者の調芯性が保たれ、２次巻線１５が１次スプール２２の角部などにより傷ついたり、破断することが防止される。

特に、２次コイル１３の下端部を１次コイル２１の上端開口に挿入する挿入初期（図３（ａ）参照）に両者が調芯されることは効果的である。なお、調芯治具６５は丸棒形状で角部がないので１次スプール２２の内壁と接触してもこれを傷つけることはない。

第２に、コイル部１０と高圧タワー部のプラグキャップ４５とが同軸的に結合される。その先端６６を２次スプール１４の高圧端子４０の嵌入部４１に嵌入した調芯治具６５に沿ってプラグキャップ４６を移動させるからである。
＜変形例＞
図４に示す変形例は２次スプール１４の突出部８１及び高圧端子８５の形状が上記実施例とは異なる。詳述すると、一端部の突出部８１は中心孔８２が形成されているのみで、上記実施例のようなくぼみ１９は形成されていない。また、高圧端子８５は円板形状の底壁部８６と周壁部８８とを含み、底壁部８６には中心孔８２に嵌入する円錐形状の嵌入部８７が形成されている。この変形例によれば、突出部８１及び高圧端子８５の形状がシンプルで、その分コストが安くできる。

第１実施例による点火コイルを示す縦断面図である。 図１の要部拡大図である。 （ａ）（ｂ）及び（ｃ）は第１実施例の組付けを説明する工程図である。 第２実施例の点火コイルを示す要部断面図である。

符号の説明

１０：コイル部 １３：２次コイル
１４：２次スプール １５：２次巻線
１８：突出部 ２１：１次コイル
２２：１次スプール ２３：１次巻線
２５：コイルケース ３０：延長部
３１：円筒部 ３２：保持部
３３：圧入部 ４５：プラグキャップ
５６：頭部ケース ６５：調芯治具
７０：抵抗

Claims (5)

1. 円筒形状の１次スプールに１次巻線を巻いて成る１次コイルの中空孔に、円筒形状の２次スプールに２次巻線を巻いて成る２次コイルを同軸に挿入して１次コイルと２次コイルとを組み付ける方法であって、
   前記１次スプールの中空孔に一端部から他端部まで棒状の調芯部材を軸方向に挿通し、その先端を前記２次スプールの一端部の位置決め部に係合させる第１工程と、
   前記２次コイルの一端部を前記１次コイルの他端部開口に臨ませ、前記調芯部材及び該２次コイルを該１次コイルの一端部に向かって一体的に移動させ、該２次コイルを該１次スプールの中空孔に同心的に挿入する第２工程と、
   から成ることを特徴とする点火コイルのコイル部の組付け方法。
2. 前記調芯部材の長さは前記１次コイルの長さよりも長く、外径は前記２次コイルの外径と同じである請求項１に記載の組付け方法。
3. 前記第２工程の次に、前記２次コイル及び前記１次コイルを薄肉円筒形状のコイルケースの他端部開口から挿入し、該２次コイルの一端部を該コイルケースの一端部に当接させる第３工程を含む請求項２に記載の組付け方法。
4. 円筒形状の１次スプールに１次巻線を巻かれた１次コイルの中空孔に、円筒形状の２次スプールに２次巻線を巻かれた２次コイルが同軸に組み付けられ、１次コイル及び２次コイルが薄肉円筒形状のコイルケースに収容されて成る点火コイルのコイル部に、高圧タワー部の円筒形状のプラグキャップを同軸的に組み付ける方法であって、
   棒状の調芯部材の先端を、前記コイルケースの一端部を貫通させた後前記２次スプールの一端部に形成された位置決め部に係合させる第１工程と、
   前記調芯部材に前記プラグキャップを挿通させ、該調芯部材で案内しつつ前記コイルケースの一端部に向かって移動させ、該コイルケースと該プラグキャップとを同軸的に結合する第２工程と、
   から成ることを特徴とする点火コイルのコイル部とプラグキャップとの組付け方法。
5. 前記第２工程では、前記コイルケースの円筒形状の保持部にばねを挿入し、円筒形状の圧入部を前記プラグキャップの円筒形状の圧入部に圧入する請求項４に記載の組付け方法。

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