JP4377252B2 - 点火プラグにコンタクティングするための接続装置を備えた点火コイル - Google Patents

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Description

本発明は、内燃機関の点火プラグにコンタクティングするための接続装置を備えた点火コイルであって、接続装置が、絶縁材料から成る短管を備えて形成されており、該短管が、第1の端区分で当該点火コイルの高電圧側に接続可能であり、第2の端区分に点火プラグのための取付け部を有しており、短管内に、当該点火コイルを点火プラグに電気的に接続するための、該点火プラグに接触する伝導性の少なくとも1つのコンタクト部材が配置されている形式のものに関する。
内燃機関の、一般的に点火プラグとして形成された点火手段に高電圧を供給するための、通常、ハウジング内に、供給電圧に接続された一次巻線と、点火プラグに接続された二次巻線と、両巻線に対して中心に配置された軟磁性のコアとを有する点火コイルでは、この点火コイルと点火プラグとの接続が、実際に絶縁材料、たいていシリコーンゴムから成る短管を介して行われる。この短管は点火コイルの一種の接続管片にわたって被せられていて、したがって、点火コイルボディと共にユニットを形成している。
短管内には、点火プラグを点火コイルの高電圧側にコンタクティングするために、コンタクト手段として、たいていコンタクトばねまたは択一的にはSAE(ociety of utomotive ngineers)ソケットが位置している。さらに、二次巻線の部分または巻成された比較的長い妨害防止抵抗を短管内に配置することができる。
二次巻線に接続された高電圧ターミナルの領域での電気的な妨害防止のために働く妨害防止抵抗のこのような配置形式は、たとえばドイツ連邦共和国特許第19927820号明細書に開示されている。
従来の形式で巻成された、可能な限り点火プラグの近くに配置される妨害防止抵抗のほかに、「スティックコイル」とも呼ばれる棒状点火コイルには、いわゆる「妨害防止巻線」を配置することもできる。この場合、ここでは、オームの割合が僅かとなり、これに相応して、規定された周波数範囲内での妨害防止機能も僅かとなる。この事例では、付加的なコンデンサが点火コイルの一次領域に必要となり得る。
実際には、点火コイル内にダイオードも組み付けられる。このダイオードは、点火コイルの閉鎖時間もしくは負荷時間の開始時に点火コイルの高電圧出口に形成される恐れがあると同時に望ましくない火花を点火プラグに結果的に招き得る電圧を抑圧するために働く。このようなダイオードは、EFU(inschaltunkennterdrueckung)ダイオードとも呼ばれる。このようなEFUダイオードは高電圧ダイオードである。この高電圧ダイオードは、たとえばアバランシェ効果またはツェナー効果を利用し、たとえば半導体層もしくはpn接合の直列接続から成っている。
実際には、個々のダイオードが直列に接続されて複合体を形成していて、たとえばプリント配線板に組み付けられている使用事例も知られている。さらに、このような直列接続されたダイオードの各遮断電圧値が高電圧ダイオードを形成している。
1つのダイオードの配置は、原理的に二次巻線と搭載電源アースもしくは搭載電源プラスとの間の点火コイルの低電圧側で行うことができる。この場合、ダイオードは、「冷たい」ダイオードとも呼ばれる。しかし、ダイオードは、高電圧側で二次巻線と点火プラグコンタクティング部との間に、いわゆる「熱い」ダイオードとして配置することもできる。製造理由から、実際には、通常、ダイオードが電気的にほとんど有効とならないにもかかわらず、ダイオードの低電圧側の配置が選択される。なぜならば、低電圧側に配置された1つのダイオードは、高電圧側に配置された1つのダイオードよりも高い投入電圧を許容するからである。
したがって、低電圧側に配置された1つのダイオードの投入火花抑圧(EFU)機能が、たとえばマルチスパークシステムおよび42V搭載電源で使用されるような、極めて迅速な電流上昇を伴う点火コイルに対して不十分ともなる。
点火コイルの低電圧側への1つのダイオードの配置は構成スペース理由からも問題となる。なぜならば、特に棒状点火コイルでは、スペース提供が極めて制限されており、ダイオードがここでしばしば邪魔となるからである。
さらに、ダイオードを低電圧側に配置する場合には、運転中にダイオードに数千ボルトの遮断電圧が印加されるという問題にぶつかる。このことは、一次区間の領域で欠点となる。なぜならば、ここには、ますます、たいていプリント配線板に組み付けられている電子的な構成素子が位置しているからである。したがって、この領域でのいずれにせよすでに僅かなスペース提供では、付加的にさらに絶縁間隔が考慮されなければならない。また、ダイオードに対する高電圧パルスによる万が一の故障の影響も考慮されなければならない。
実際に入手可能な点火コイルは、たいていただ1つのダイオードタイプが種々異なる点火コイルタイプに対して組み付けられることを示している。これによって、確かにコスト減少が獲得可能となるが、しかし、ダイオードの、その都度の要求に適合された寸法設定は行われない。したがって、多くの事例では、EFUダイオードが過大寸法設定されているかまたは不十分となる。
類似の形式で妨害防止抵抗が考慮される。この妨害防止抵抗の抵抗値は、本来、完成した点火コイルに対して初めて吟味され得る要求に難なく適合させることができない。抵抗値の追補的な変更は当然ながら高い手間に結びつけられている。なぜならば、妨害防止作用が、場合によっては車両でも経験的に検出されなければならないからである。
公知の点火コイルでは、ダイオードおよび抵抗の交換可能性が極端に困難であるので、一般的に完全な点火コイルが、1回の製造最終検査時の1つのダイオードまたは1つの抵抗の1つの故障でスクラップされる。
ドイツ連邦共和国特許第19927820号明細書
したがって、本発明の課題は、冒頭で述べた形式の、内燃機関の点火プラグをコンタクティングするための接続装置を備えた点火コイルを改良して、ダイオードおよび/または抵抗の、要求に適合された配置が構造上簡単に実施可能となるようにすることである。
この課題を解決するために本発明の構成では、当該点火コイルの高電圧側で当該点火コイルと点火プラグとの間に導電性の複数のモジュール構成素子が配置可能であり、該モジュール構成素子が、組付け状態で解離可能に導電的に接続されているようにした。
本発明による点火コイルは、この点火コイルと点火プラグとの間のインタフェースをあらゆる使用事例に対して最適化して形成することができるという利点を有している。なぜならば、たとえば電気的な抵抗、ダイオードまたは単に導電性のダミーエレメントの形のモジュール構成素子をユニット構造のようにその都度必要となる個数でかつ適切な寸法設定で点火コイルの高電圧側に配置することができるからである。
接続装置のモジュール式の構造と、点火コイルの、これによってフレキシブルな寸法設定とによって、適宜な使用事例のために適切な構造長さを備えた点火コイルを形成しかつ点火コイルを点火プラグの種々異なる形式のターミナルに適合させることが可能となる。この場合、公知先行技術において一般的であったような、完全な点火コイルに対する大規模な構造・工具変更は回避される。
点火コイルに1つのダイオードが必要となり、このダイオードが接続装置のモジュール構成素子として形成されている場合には、これによって、点火コイルの一次領域における1つのダイオードを不要にすることができる。これによって、点火コイルの一次領域に多くのスペースが提供され、この領域に配置したい別の電子的な構成素子が、特に「細い」構造を備えた点火コイル、たとえば棒状点火コイルにおいて一層良好に配置可能となる。
一次領域での構成スペース獲得のほかに、1つのダイオードの高電圧側の配置は、別の構成部材に故障の影響を与える高電圧電位が回避され、点火コイルの一次領域における、遮断電圧で負荷されるダイオードの絶縁性の封止を省略することができるという利点も有している。
1つの高電圧ダイオードにより必要とあらば、解離可能に導電的に接続されたダイオードの積層によってコスト利点も得ることができる。なぜならば、それぞれより僅かな遮断電圧を有する、互いに連続する複数の個別ダイオードが、比較可能な1つの高電圧ダイオードよりも廉価であるからである。
複数のモジュール構成素子がダイオードとして設けられている場合には、これらのモジュール構成素子を同一に形成することができるだけでなく、種々異なる形式で形成することもできる。この場合、ダイオードの個数および構成は、実現したい遮断電圧により選択される。
電気的な抵抗またはダイオードとして形成された1つのモジュール構成素子は、有利には、プリント配線板への表面実装のためにも知られているように、配線されないSMD構成素子を成すことができる。
このように形成された1つのEFUダイオードは電圧抑圧に極めて効果的であり、1つの個別ダイオードの除去または付加によって要求に適合することができる。
電気的な抵抗として働くモジュール構成素子をSMD構造に形成することはコスト減少にも著しく貢献している。なぜならば、このように製作された抵抗は、比較的大きな構造長さを必要とする巻成された高価な妨害防止抵抗に比べて著しく廉価となるからである。
モジュール構成素子の解離可能な導電性の配置によって、1つのダイオードまたは1つの抵抗が不要となるかまたは所望されていない使用事例において、点火コイルの高電圧側と点火プラグとの間の軸方向の中間室を橋渡しするために、廉価な導電性のダミーエレメント、たとえば金属ピンを本発明による接続装置に設けることも可能である。
この場合、モジュール構成素子の間のコンタクト面がそれぞれ平らに形成されていると有利であると分かった。このためには、モジュール構成素子がビレット状にまたは円筒状に形成されていると有利である。
モジュール構成素子は、点火コイルの簡単な構成では、絶縁材料から成る短管内に直接挿入することができ、この短管内に積層することができる。
より良好な案内のためには、モジュール構成素子が、短管の内部に配置されたスリーブ内に積層されてもよい。このスリーブは、たとえば硬質プラスチックから形成することができ、絶縁性の樹脂による後続の封止なしに、たとえばシリコーンから製造された短管内に直接差し込むことができる。
したがって、このように形成された本発明による接続装置は管状の高電圧接続体を成している。この高電圧接続体は点火コイルハウジングに、有利には解離可能な接続を介して連結される。この場合、特殊な使用事例との適合性を形成するための点火コイルの所要の長さ変更は、モジュール構成素子を取り囲む短管もしくはスリーブの別の形状付与を介して実現することもできる。
本発明による点火コイルの別の有利な構成では、モジュール構成素子が、二次巻線の高電圧側の端部で点火コイルハウジングの切欠き内に積層されていてよく、これによって、接続装置の短管内には、モジュール構成素子を点火プラグに伝導的に接続するコンタクト部材しか配置されていない。
構成スペース理由から、ダイオードおよび抵抗を可能な限り点火コイルの高電圧側に配置することは有利であるが、ダイオードまたは別の導電性のモジュール構成素子を点火コイルの低電圧側に配置するのに対して、別のダイオードおよび/または別の導電性のモジュール構成素子、たとえば妨害防止抵抗が本発明による点火コイルの接続装置の領域に配置されていることも可能である。
点火コイルの本発明による構成は任意の点火コイルタイプに使用可能となる。これらの点火コイルタイプは、高電圧側で少なくともほぼ管状に形成されている。特に本発明は棒状点火コイルでの使用に適している。
本発明による対象の別の利点および有利な構成は、明細書、図面の簡単な説明および特許請求の範囲から認知可能である。
以下に、本発明を実施するための最良の形態を図面につき詳しく説明する。
図1〜図3には、それぞれ部分的にかつ概略的に自動車の点火装置の点火コイル1が示してある。この場合、この点火コイル1は、図示の構成では、それぞれ「スティックコイル」とも呼ばれる棒状点火コイルとして形成されている。しかし、点火コイルは、これと異なり、別の構成では、いわゆる「コンパクト点火コイル」または別の構造の点火コイルであってもよい。
点火コイル1は、それぞれ自動車の内燃機関の点火プラグ20にコンタクティングするための接続装置2を有している。この場合、それぞれ概略的にしか図示していない点火プラグ20は、SAE規格によるターミナルピンを備えた従来の構造であってよい。接続装置2に設けられた、点火プラグ20もしくはターミナルピンの組付け室は、図1〜図3にそれぞれ符号3で示してある。したがって、この組付け室3内に導入されたターミナルピンを備えた組付け位置では、点火プラグ20がそれぞれ点火コイル1の長手方向軸線に対して同軸的に配置されている。
図示の構成では、ほぼ公知の形式で形成されている点火コイル1は、図1〜図3にそれぞれ部分的に示した二次領域に二次巻線5を有している。この二次巻線5から高電圧放出が、二次線材とも呼ばれる高電圧出口6を介して行われる。この高電圧出口6は点火コイル1もしくは点火コイルハウジング8の高電圧側7に通じている。この高電圧側7から高電圧信号が接続装置2を介して点火プラグ20に伝送される。高電圧側7に続く伝導性の手段のより良好なコンタクティングのためには、高電圧出口6がそこに金属プレートまたはこれに類するものを備えて形成されていてよい。
図面からも認知可能であるように、接続装置2は、点火プラグ20への高電圧伝達のために、導電性の複数のモジュール構成素子9,10,11,12;17,18,19と、点火プラグ20のターミナルピンに接触する伝導性のコンタクト部材13;23とを備えて形成されている。この場合、モジュール構成素子とコンタクト部材とは組付け状態でそれぞれ解離可能に導電的に接続されている。
さらに、接続装置2は、絶縁材料から成る短管4を有している。この場合、この短管4は、図示の構成では、それぞれ粘弾性的なシリコーンゴムから形成されていて、組付け位置で棒状点火コイル1と点火プラグ20との間の機械的な接続体を形成していて、したがって、一種の接続コネクタを成しているだけでなく、両構成部材の間の高電圧案内エレメントを絶縁する保護ジャケットも形成している。
短管4はほぼ中空円筒状に形成されていて、点火コイルハウジング8に形成された隆起部15にわたって被せられるように、第1の端区分4Aによって係止を介して高電圧側7もしくは点火コイルハウジング8に点火コイル1の高電圧側の端領域で接続されている。これと異なり、当業者は短管4と点火コイルハウジング8との間の接続を別の周知のかつあらゆる使用事例のために適切な形式で、たとえば摩擦接続または接着を介して実施することができる。
短管4はその軸方向の延びに関して第2の端区分4Bに、公知先行技術に基づいても公知であるように、点火プラグのための取付け室3を有している。
図1に示した構成では、二次コイル5の高電圧出口6と、ここでは金属ばねを成す、点火プラグ20に接触するためのコンタクト手段13との間に2つのダイオード9,10と2つの抵抗11,12とが配置されている。両ダイオード9,10と両抵抗11,12とは、それぞれ点火コイル1に向けられた側のコンタクト面9A,10A,11A,12Aと、点火プラグ20もしくは組付け室3に向けられた側のコンタクト面9B、10B、11B、12Bとを有していて、ビレット状に円筒状に形成されている。ダイオードおよび電気的な抵抗を成すモジュール構成素子9〜12は、互いに隣接するコンタクト面9B、10A;10B,11Aでそれぞれ互いに面接触している。この場合、モジュール構成素子9〜12は、金属ばねとして形成された、点火プラグ側でモジュール構成素子9〜12に隣接するコンタクト手段13によって点火コイル1の高電圧側7に向かって押圧されている。
この場合、金属ばね13のばね力は、モジュール構成素子9〜12の間の永続的なコンタクティングが保証されているように選択されている。これによって、たとえばろう付けによる永続的な接続が不要となる。
接続装置2の伝導性の構成素子のモジュール式のスタックを備えた図示の構造によって、1つまたはそれ以上のモジュール構成素子9〜12を必要に応じて取り除き、導電性のダミーエレメントを成す、相応の長さの金属ピンに置き換えることが可能となる。
モジュール構成素子9〜12を取り囲む、たとえば封止材料の形の付加的な絶縁体は電気的な視点から必ずしも必要というわけではない。なぜならば、積層されたモジュール構成素子の内部の電位差が一般的に僅かであるからである。
モジュール構成素子9〜12のより良好な案内のためには、これらのモジュール構成素子9〜12が、図1に示した構成では、硬質プラスチックから成るスリーブ16内に配置されている。このスリーブ16は短管4の円筒状の内室に挿入されていて、点火コイル1の高電圧側7に隣接している。
図2には、同じく機能性に関して図1に示した点火コイルに相応の棒状点火コイル1が示してある。この棒状点火コイル1は接続装置2を介して点火プラグ20に接続可能である。この場合、接続装置2は、図1に示した構成と同様にシリコーンゴムから成る粘弾性的な短管4を備えて形成されている。
図1に示した構成と同様にここでもモジュール構成素子17,18,19が、点火コイル1の高電圧側7と、点火プラグ20を組付け状態でコンタクティングするコンタクト手段13との間に配置されている。この場合、このコンタクト手段13は同じく金属製のコンタクトばねとして形成されている。このコンタクトばねは、モジュール構成素子17,18,19と点火コイル1の高電圧側7との間のコンタクト獲得のための所要の圧着力を確保している。
図1に示した構成と異なり、図2に示した実施例では、同じくビレット状に形成されたモジュール構成素子17,18,19が短管4内に直接配置されておらず、点火コイルハウジング8の相応の切欠き8A内にスタックとして配置されている。モジュール構成素子17,18,19のうち、コイル側に配置された2つのモジュール構成素子17,18はダイオードとして形成されており、点火プラグ側で隣接するモジュール構成素子19は電気的な抵抗として形成されている。したがって、短管4自体内には、点火プラグ20をコンタクティングするコンタクト部材13しか配置されていない。
ダイオードとして形成された、点火コイル側で第1のモジュール構成素子17はそのコンタクト面で点火コイル1の高電圧側7もしくは高電圧出口6に接触していて、この高電圧出口6と共に圧着によって、いわゆる「冷たい」接続を形成している。モジュール構成素子17,18,19は、図1に示した構成と同様に互いに解離可能に導電的に接続されている。この場合、抵抗として形成された点火プラグ側で第1のモジュール構成素子19のコンタクト面は組付け時に外部から接近可能であり、ばね状のコンタクト部材13を介して点火プラグ20に電気的に接続される。
この構成では、モジュール構成素子17,18,19が二次巻線5と一緒に外部に対して確実に絶縁されていなければならない。なぜならば、さもないと、一般的に点火コイルハウジング8の外側に配置されている磁気的な帰路薄板21への放電の危険があるからである。
図3には、図2に示した構成にほぼ相当する、点火プラグ20にコンタクティングするための点火コイル1の接続装置2の構成が示してある。この場合、モジュール構成素子17,18,19は、同じく点火コイル1の高電圧側7に設けられた、点火コイルハウジング8の切欠き8A内に積層されている。
図1および図2に示した構成によるばね状のコンタクト手段13の代わりに、ここでは、SAE規格により形成されたソケット22が、高電圧信号をモジュール構成素子17,18,19から点火プラグ20の、適宜に形成されたターミナルピンに伝送するためのコンタクト手段として働く。
コンタクト力を伝導性の構成素子の間に加えるために、この事例では、点火プラグ側で第1のモジュール構成素子19とソケット22との間にばね23が設けられている。この場合、このばね23は、図示の構成では、ソケット22の中央の孔24内に挿入されている。ばね23は、図示の構成では、金属から成るコイルばねとして形成されているものの、皿ばねとして形成されていてもよいし、別の適切な構造で形成されていてもよい。
これと異なる構成では、個別事例において、金属ばね23を点火コイル1の高電圧側7と点火コイル側で第1のモジュール構成素子17との間に配置することも製造技術的に有利であり得る。
図示の構成は、点火コイルと点火プラグとを接続する接続装置の領域での点火コイルと点火プラグとの間の導電性の構成部材の種々様々な配置可能性と、本発明によるモジュール式の構造のフレキシビリティとを反映すべき例を成しているにすぎない。
内燃機関の点火プラグにコンタクティングするための点火コイルの接続装置の著しく簡単な断面図である。
内燃機関の点火プラグにコンタクティングするための点火コイルの接続装置の第2の構成の簡単な縦断面図である。
点火プラグにコンタクティングするための点火コイルの接続装置の第3の構成の簡単な縦断面図である。
符号の説明
1 点火コイル、 2 接続装置、 3 組付け室、 4 短管、 4A 端区分、 4B 端区分、 5 二次巻線、 6 高電圧出口、 7 高電圧側、 8 点火コイルハウジング、 8A 切欠き、 9,10,11,12 モジュール構成素子、 9A,9B,10A,10B,11A,11B,12A,12B コンタクト面、 13 コンタクト部材、 15 隆起部、 16 スリーブ、 17,18,19 モジュール構成素子、 20 点火プラグ、 21 帰路薄板、 22 ソケット、 23 コンタクト部材、 24 孔

Claims (18)

  1. 内燃機関の点火プラグ(20)にコンタクティングするための接続装置(2)を備えた点火コイルであって、接続装置(2)が、絶縁材料から成る短管(4)を備えて形成されており、該短管(4)が、第1の端区分(4A)で当該点火コイル(1)の高電圧側(7)に接続可能であり、第2の端区分(4B)に点火プラグ(20)のための取付け部(3)を有しており、短管(4)内に、当該点火コイル(1)を点火プラグ(20)に電気的に接続するための、該点火プラグ(20)に接触する伝導性の少なくとも1つのコンタクト部材(13;22)が配置されている形式のものにおいて、当該点火コイル(1)の高電圧側(7)で当該点火コイル(1)と点火プラグ(20)との間に導電性の複数のモジュール構成素子(9,10,11,12;17,18,19)が配置可能であり、該モジュール構成素子(9,10,11,12;17,18,19)が、組付け状態で解離可能に導電的に接続されていることを特徴とする、内燃機関の点火プラグにコンタクティングするための接続装置を備えた点火コイル。
  2. 少なくとも1つのモジュール構成素子(11,12;19)が、電気的な抵抗として形成されている、請求項1記載の点火コイル。
  3. 少なくとも1つのモジュール構成素子(9,10;17,18)が、ダイオードとして形成されている、請求項1または2記載の点火コイル。
  4. 少なくとも1つのモジュール構成素子が、導電性のダミーエレメントとして形成されている、請求項1から3までのいずれか1項記載の点火コイル。
  5. 点火プラグ(20)の最も近くに位置するモジュール構成素子(12;19)が、電気的な抵抗である、請求項1から4までのいずれか1項記載の点火コイル。
  6. モジュール構成素子(9,10,11,12;17,18,19)が、組付け状態で互いに面でコンタクティングしている、請求項1から5までのいずれか1項記載の点火コイル。
  7. モジュール構成素子(9,10,11,12;17,18,19)がほぼビレット状に形成されている、請求項1から6までのいずれか1項記載の点火コイル。
  8. モジュール構成素子(9,10,11,12)が、短管(4)の内部に積層可能である、請求項1から7までのいずれか1項記載の点火コイル。
  9. モジュール構成素子(9,10,11,12)が、短管(4)の内部で、有利には硬質プラスチックから形成されたスリーブ(16)内に配置されている、請求項8記載の点火コイル。
  10. モジュール構成素子(17,18,19)が、点火コイルハウジング(8)の高電圧側の端部に設けられた切欠き(8A)内に積層可能である、請求項1から7までのいずれか1項記載の点火コイル。
  11. 少なくとも短管(4)の領域にばね装置(13;23)が配置されており、該ばね装置(13;23)によって、モジュール構成素子(9,10,11,12;17,18,19)が、組付け状態で互いに当て付けられて保持されている、請求項1から10までのいずれか1項記載の点火コイル。
  12. 点火プラグ(20)に接触するコンタクト部材(22)が、ソケットを成している、請求項1から11までのいずれか1項記載の点火コイル。
  13. ばね装置(23)が、モジュール構成素子(17,18,19)とソケット(22)との間に配置されている、請求項11または12記載の点火コイル。
  14. モジュール構成素子(17,18,19)が、当該点火コイル(1)の二次巻線(5)と共に外部に対して絶縁されている、請求項10から13までのいずれか1項記載の点火コイル。
  15. ばね装置が、点火プラグ(20)に接触するコンタクト部材(13)である、請求項11記載の点火コイル。
  16. 短管(4)が、点火コイルハウジング(8)に解離可能に接続されている、請求項1から15までのいずれか1項記載の点火コイル。
  17. 当該点火コイル(1)が、短管(4)への接続部の領域で少なくともほぼ管状に形成されている、請求項1から16までのいずれか1項記載の点火コイル。
  18. 当該点火コイルが、棒状点火コイル(1)として形成されている、請求項1から17までのいずれか1項記載の点火コイル。
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