JP4462076B2 - 点火コイル - Google Patents

Description

本発明は、スパークプラグからスパークを発生させるための点火コイルに関する。

車両等のエンジンにおけるスパークプラグにスパークを発生させるために用いる点火コイルは、１次コイル及び２次コイルを備えた円筒部の端部に、点火コイルを作動させるための回路等を収納するケースが設けられている。このケース内に、回路等を内蔵したイグナイタが配置され、絶縁樹脂が充填されている。

上記点火コイルは、エンジンのような加熱冷却が繰り返されるような環境において使用されるが、イグナイタとその周辺に充填された絶縁樹脂との間には、両者の線熱膨張係数の差によって熱応力が発生する。この熱応力によって、イグナイタに内蔵された回路等の損傷や、絶縁樹脂にクラックが発生する等の不具合が生じるといった問題点があった。

例えば、特許文献１では、イグニションコイル（点火コイル）のケース内に、回路を樹脂で固体封止されてなる制御ユニットであるＩＣパッケージ体を、熱応力を緩和するための緩衝カバーで覆って配設する構造が示されている。ところが、上記文献では、緩衝カバーの材質等が示されていないため、用いる材料によっては熱応力を緩和することができないおそれがある。
また、特許文献２では、点火コイルの製造における作業性を改善するための構造が示されているが、上記問題の解決には至っていない。

特開平７−２９７４９号公報 特開平７−２９７５３号公報

本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたものであり、熱応力を緩和することができ、優れた耐久性及び信頼性を有する点火コイルを提供しようとするものである。

本発明は、同心円状に巻回した１次コイル及び２次コイルを備えた円筒部と、該円筒部の後端部に形成したイグナイタ配置凹部及びコネクタ部を設けたケース部と、上記円筒部の先端部に形成したスパークプラグを取り付けるためのプラグ取付部と、上記イグナイタ配置凹部内に配設したイグナイタとを有し、上記イグナイタ配置凹部内に絶縁樹脂を充填してなる点火コイルにおいて、
上記イグナイタは、回路基板及びイグナイタ端子の少なくとも一部を第１樹脂によって一体的に覆ってなるイグナイタ本体と、該イグナイタ本体の少なくとも一部を覆うための第２樹脂よりなるイグナイタホルダとにより構成され、上記イグナイタ本体を上記イグナイタホルダに組み付けた状態で該イグナイタホルダを上記ケース部の上記イグナイタ配設凹部に配設してあり、
上記第１樹脂のヤング率Ｅ１と上記第２樹脂のヤング率Ｅ２とは、Ｅ１＞Ｅ２の関係にあり、
上記イグナイタホルダの内部には、上記イグナイタを構成する電子部品の一部が搭載されていると共に、該電子部品に接続されたイグナイタ端子が配設されており、
該イグナイタ端子は、上記イグナイタホルダにおける上記電子部品を搭載した端部とは反対側の端部から上記イグナイタホルダの外部に突出した状態で配設され、かつ、上記イグナイタホルダの内部において露出した状態で配設されており、
上記イグナイタ本体は、該イグナイタ本体の上側面と上記イグナイタホルダとの間に上記イグナイタ端子を介在させた状態で上記イグナイタホルダに組み付けられていることを特徴とする点火コイルにある（請求項１）。

本発明の点火コイルにおいて、上記イグナイタは、第１樹脂よりなるイグナイタ本体と第２樹脂よりなるイグナイタホルダとにより構成されており、上記イグナイタ本体は、上記イグナイタホルダに組み付けられている。そして、上記第１樹脂のヤング率Ｅ１と上記第２樹脂のヤング率Ｅ２とは、Ｅ１＞Ｅ２の関係にある。

即ち、上記イグナイタ本体は、該イグナイタ本体を形成する上記第１樹脂よりもヤング率の低い上記第２樹脂よりなる上記イグナイタホルダに組み付けられている。そのため、上記点火コイル作動時において、上記イグナイタ本体と上記イグナイタ配置凹部内に充填された上記絶縁樹脂との間に生じる熱応力は、上記イグナイタ本体を覆っている上記イグナイタホルダによって緩和することができる。それ故、上記イグナイタ本体に内蔵された上記回路基板の損傷や上記絶縁樹脂におけるクラックの発生等を抑制し、上記点火コイルの耐久性及び信頼性を向上させることができる。

このように、本発明によれば、熱応力を緩和することができ、優れた耐久性及び信頼性を有する点火コイルを提供することができる。

本発明において、上記第１樹脂のヤング率Ｅ１及び上記第２樹脂のヤング率Ｅ２の値は、Ｅ１：１０００〜１００００ＭＰａ、Ｅ２：１０００〜１００００ＭＰａの範囲であることが好ましい。
また、上記第１樹脂のヤング率Ｅ１と上記第２樹脂のヤング率Ｅ２とは、Ｅ１／Ｅ２≧１．５の関係にあることが好ましい（請求項２）。
この場合には、上記イグナイタホルダは、上記点火コイル作動時において、上記イグナイタ本体に生じる熱応力をより効果的に緩和することができる。

また、上記イグナイタホルダと上記ケース部とは同材料よりなることが好ましい（請求項３）。
この場合には、上記点火コイル作動時において、上記ケース部全体に生じる熱応力を低減させることができる。

また、上記イグナイタホルダには、上記イグナイタ本体に係合し該イグナイタ本体に固定する係合爪が一体的に形成されていることが好ましい（請求項４）。
この場合には、上記イグナイタ本体を上記イグナイタホルダに容易に組み付けて固定することができる。また、上記イグナイタ本体は、上記イグナイタホルダ内において容易に位置決め及び保持されるため、上記イグナイタ端子の接続作業を容易、かつ確実に行うことができる。

また、上記イグナイタ本体を上記イグナイタホルダに組み付けることにより上記電子部品と上記イグナイタ本体とを電気的に接続するよう構成されていることが好ましい（請求項５）。
この場合には、上記イグナイタを構成する上記電子部品の一部を上記イグナイタ本体から取り出して配設することにより、該イグナイタ本体の小型化が可能となる。また、取り出した上記電子部品と上記イグナイタ本体とは、該イグナイタ本体と上記イグナイタホルダとの組み付け状態において電気的に接続されるため、上記イグナイタとしての機能は何も変わらず、維持される。

また、上記イグナイタホルダの内部には、上記電子部品に接続されたイグナイタ端子が配設されている。
この場合には、上記電子部品に接続された上記イグナイタ端子は、上記イグナイタホルダ内において位置決め及び保持されるため、上記イグナイタ端子の接続作業を容易、かつ確実に行うことができる。それ故に、上記電子部品と上記イグナイタ本体との電気的な接続を充分に確保することができる。

また、上記電子部品は、上記イグナイタホルダにおける上記イグナイタ端子を突出させる端部とは反対側の端部に搭載されている。
この場合には、上記イグナイタ端子は、上記イグナイタホルダにおける上記イグナイタ端子を突出させる端部からその反対側の端部まで露出される。そのため、上記イグナイタの放熱を上記イグナイタ端子の露出した部分から効果的に行うことができる。

本発明の実施例にかかる点火コイルについて、図１〜図５を用いて説明する。
本例の点火コイル１は、図１に示すごとく、同心円状に巻回した１次コイル２１及び２次コイル２２を備えた円筒部２と、円筒部２の後端部２０２に形成したイグナイタ配置凹部２４１及びコネクタ部２４２を設けたケース部２４と、円筒部２の先端部２０１に形成したスパークプラグを取り付けるためのプラグ取付部２５と、イグナイタ配置凹部２４１内に配設したイグナイタ６とを有し、イグナイタ配置凹部２４１内に絶縁樹脂５を充填してなる。

イグナイタ６は、図２、図３に示すごとく、回路基板及びイグナイタ端子の少なくとも一部（第１イグナイタ端子６１１）を第１樹脂によって一体的に覆ってなるイグナイタ本体６１と、イグナイタ本体６１の少なくとも一部を覆うための第２樹脂よりなるイグナイタホルダ６２とにより構成され、イグナイタ本体６１をイグナイタホルダ６２に組み付けた状態でイグナイタホルダ６２をケース部２４のイグナイタ配設凹部２４１に配設してある。
また、第１樹脂のヤング率Ｅ１と第２樹脂のヤング率Ｅ２とは、Ｅ１＞Ｅ２の関係にある。
以下、これを詳説する。

本例の点火コイル１は、図１に示すごとく、円筒部２をエンジンのプラグホール内に挿通させて使用するスティックタイプのものである。
円筒部２は、コイルケース２０内に、外周スプール２３、１次コイル２１、２次コイル２２、及び中心コア３を挿通配設してなる。１次コイル２１は、絶縁被覆したワイヤを円筒状に巻回してなり、２次コイル２２は、円筒状の２次スプール２２１の外周面に１次コイル２１よりも多い巻回数で絶縁被覆したワイヤを巻回してなる。

また、１次コイル２１は、円筒状の外周スプール２３内に挿通されており、この外周スプール２３は、コイルケース２０内に挿通されている。また、２次コイル２２は、１次コイル２１の内周面に挿通されており、２次コイル２２の内周面には、棒状で金属製の中心コア３が配設されている。１次コイル２１に電流を流して発生させる磁束は、中心コア３を通過させて増大させることができる。
本例の１次コイル２１は、絶縁被覆したワイヤを円筒状に巻回した後、この巻回後のワイヤ同士を融着剤等によって結合して円筒状に作製したものを用いた。なお、１次コイル２１は、２次コイル２２と同様に、円筒状の１次スプールの外周面に絶縁被覆したワイヤを巻回してなるものを用いることもできる。

中心コア３は、１次コイル２１に電流を流して発生した磁束の形成による渦電流の発生を抑制するために、複数の鋼板を径方向に積層してなる。
また、中心コア３の外周面には、樹脂フィルム層とその裏面に配設した接着層（粘着層）とからなり、熱応力を緩和するための絶縁シート４が巻き付けられている。本例では、上記樹脂フィルム層としてＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）樹脂を、上記接着層としてアクリル系の接着剤（粘着剤）を用いた。なお、中心コア３の外周面に絶縁シート４を巻き付けない構成とすることもできる。

また、中心コア３の軸方向両端には、弾性部材３１が配設されている。なお、弾性部材３１の代わりに、１次コイル２１による磁束をさらに増大させるための永久磁石を配設することもできる。
そして、中心コア３と２次コイル２２との間、２次コイル２２と１次コイル２１との間、１次コイル２１と外周スプール２３との間の各隙間２９には、絶縁樹脂５が充填されている。なお、本例では、絶縁樹脂５としてＥＰ（エポキシ）樹脂を用いた。

また、円筒部２は、エンジンのプラグホール内に挿通配置される先端部２０１に、スパークプラグを取り付けるためのプラグ取付部２５を有している。このプラグ取付部２５には、２次コイル２２の一端（高圧側端部）と電気的に接続された高圧端子２６及びこの高圧端子２６に接触するコイルバネ２７が配設されている。

また、図１〜図３に示すごとく、円筒部２は、先端部２０１とは反対側の後端部２０２に、１次コイル２１に電力を供給するイグナイタ６を配設するためのイグナイタ配置凹部２４１と点火コイル１の外部に電気的に接続されるコネクタ部２４２とを設けたケース部２４が形成されている。イグナイタ配置凹部２４１には、イグナイタ本体６１とイグナイタホルダ６２との２部材により構成されたイグナイタ６が配設されており、イグナイタ配置凹部２４１内は、イグナイタ６を配設した状態で上記の絶縁樹脂５によって充填されている。
さらに、円筒部２の後端部２０２には、径方向外方に突出したフランジ部２４４を有しており、フランジ部に２４４は、エンジンに螺合するボルトを挿通させるためのボルト挿通穴２４５が形成されている。

次に、イグナイタ６を構成しているイグナイタ本体６１及びイグナイタホルダ６２の構造について、図４、図５を用いて説明する。
イグナイタ本体６１には、図４、図５に示すごとく、図示しない回路基板が内蔵されており、ＥＣＵ（電子制御ユニット）からの信号によって動作するスイッチング素子等を用いた電力制御回路、及びイオン電流の検出を行うイオン電流検出回路等を備えている。また、イグナイタ本体６１には、一対の凹部６１２が形成されており、さらに、第１イグナイタ端子６１１がイグナイタ本体６１から突出した状態で配設されている。

イグナイタホルダ６２には、同図に示すごとく、イグナイタ６を構成する電子部品であるダイオード６２５とダイオード６２５に接続された第２イグナイタ端子６２１とが配設されている。第２イグナイタ端子６２１は、イグナイタホルダ６２から突出した状態で配設されており、ダイオード６２５は、第２イグナイタ端子６２１が突出している方向と反対側のイグナイタホルダ６２の端部に配設されている。つまり、第２イグナイタ端子６２２は、イグナイタホルダ６２における第２イグナイタ端子６２１を突出させる端部からその反対側の端部まで露出した状態で配設されている。

また、同図に示すごとく、イグナイタホルダ６２の組付面６２８には、イグナイタ本体６１を固定するための一対の係合爪６２２及び４つの突起６２３が一体的に形成されている。そして、本例では、イグナイタ配置凹部２４１に絶縁樹脂５を充填する際にボイド抜きをするための一対の開口部６２４が、組付面６２８とカバー面６２９との間を貫通するように設けられている。
そして、同図に示すごとく、イグナイタ本体６１とイグナイタホルダ６２とは、イグナイタホルダ６２の組付面６２８において、イグナイタ本体６１の一対の凹部６１２とイグナイタホルダ６２の一対の係合爪６２２とが係合し、さらに、イグナイタ本体６１の外周部とイグナイタホルダ６２の４つの突起６２３とが係合して組み付けられている。

さらに、図２、図３に示すごとく、イグナイタ本体６１を組み付けたイグナイタホルダ６２は、カバー面６２９を充填される絶縁樹脂５と接する側に向け、イグナイタ本体６１を覆うようにイグナイタ配置凹部２４１内に配置されている。
また、同図に示すごとく、第１イグナイタ端子６１１と第２イグナイタ端子６２１とは溶接によって接続されており、イグナイタ本体６１とダイオード６２５との電気的な接続を確保している。また、第１イグナイタ端子６１１は、コネクタ部２４２のコネクタピン２４３と溶接によって接続されており、点火コイル１の外部と電気的に接続された状態となっている。

なお、イグナイタ本体６１及びイグナイタホルダ６２は、それぞれ第１樹脂及び第２樹脂より構成されている。上記第１樹脂及び上記第２樹脂には、それぞれのヤング率をＥ１、Ｅ２としたとき、Ｅ１＞Ｅ２の関係となるような樹脂を用いた。本例では、上記第１樹脂としてＥＰ（エポキシ）樹脂を、上記第２樹脂としてＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）を用いた。なお、上記第１樹脂及び上記第２樹脂としては、上記以外にも、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＰＥ（ポリフェニレンエーテル）等の樹脂、及びエラストマー等を用いることができる。ただし、上記のＥ１＞Ｅ２の関係を満たしていることが条件となる。
さらに、本例では、ケース部２４をイグナイタホルダ６２と同材料である上記第２樹脂より構成した。

そして、上記の構成からなる点火コイル１は、エンジンのＥＣＵからスパーク発生信号がイグナイタ６に送信されると、イグナイタ６におけるスイッチング素子等が動作して１次コイル２１に電流が流れ、これに伴って２次コイル２２に電磁誘導による誘導起電力（逆起電力）が発生し、点火コイル１のプラグ取付部２５に取り付けたスパークプラグからスパークを発生させることができる。

次に、本例の点火コイル１の作用効果について説明する。
本例の点火コイル１において、イグナイタ６は、第１樹脂よりなるイグナイタ本体６１と第２樹脂よりなるイグナイタホルダ６２とにより構成されており、イグナイタ本体６１は、イグナイタホルダ６２に組み付けられている。そして、上記第１樹脂のヤング率Ｅ１と上記第２樹脂のヤング率Ｅ２とは、Ｅ１＞Ｅ２の関係にある。

即ち、イグナイタ本体６１は、イグナイタ本体６１を形成する上記第１樹脂よりもヤング率の低い上記第２樹脂よりなるイグナイタホルダ６２に組み付けられている。そのため、点火コイル１作動時において、イグナイタ本体６１とイグナイタ配置凹部２４１内に充填された絶縁樹脂５との間に生じる熱応力は、イグナイタ本体６１を覆っているイグナイタホルダ６２によって緩和することができる。それ故、イグナイタ本体６１に内蔵された回路基板の損傷や絶縁樹脂５におけるクラックの発生等を抑制し、点火コイル１の耐久性及び信頼性を向上させることができる。

また、本例において、上記第１樹脂のヤング率Ｅ１と上記第２樹脂のヤング率Ｅ２とは、Ｅ１／Ｅ２≧１．５の関係にある。そのため、イグナイタホルダ６２は、点火コイル１作動時において、イグナイタ本体６１に生じる熱応力をより効果的に緩和することができる。
また、イグナイタホルダ６２とケース部２４とは同材料よりなる。即ち、本例において、イグナイタ６２とケース部２４とは上記第２樹脂よりなる。そのため、点火コイル１作動時において、ケース部２４全体に生じる熱応力を低減させることができる。

また、イグナイタホルダ６２には、イグナイタ本体６１に係合し、イグナイタ本体６１を固定する係合爪６２２及び突起６２３が一体的に形成されている。そのため、イグナイタ本体６１をイグナイタホルダ６２に容易に組み付けて固定することができる。また、イグナイタ本体６１は、イグナイタホルダ６２内において容易に位置決め及び保持され、イグナイタ本体６１に配設された第１イグナイタ端子６１１の接続作業を容易、かつ確実に行うことができる。

また、イグナイタホルダ６２には、イグナイタ６を構成する電子部品の一部であるダイオード６２５が搭載されている。即ち、本例では、ダイオード６２５をイグナイタ本体６１から取り出してイグナイタホルダ６２に配設している。そのため、イグナイタ本体６１の小型化が可能となる。
また、イグナイタ本体６１をイグナイタホルダ６２に組み付けた状態において、第１イグナイタ端子６１１と第２イグナイタ端子６２１とが接続され、ダイオード６２５とイグナイタ本体６１とが電気的に接続するよう構成されている。そのため、イグナイタ本体６１にダイオード６２５を内蔵している場合と比べて、イグナイタ６としての機能は何も変わらず、維持される。

また、イグナイタホルダ６２には、ダイオード６２５に接続された第２イグナイタ端子６２１が配設されている。そのため、第２イグナイタ端子６２１は、イグナイタホルダ６２内において位置決め及び保持され、第１イグナイタ端子６１１との接続作業を容易に行うことができると共に、ダイオード６２５とイグナイタ本体６１との電気的な接続を充分に確保することができる。
また、ダイオード６２５は、第２イグナイタ端子６２１を突出させる方向と反対側のイグナイタホルダ６２の端部に配設されている。即ち、第２イグナイタ端子６２１は、イグナイタホルダ６２における第２イグナイタ端子６２１を突出させる端部からその反対側の端部まで露出した状態で配設されている。そのため、イグナイタ６の放熱を第２イグナイタ端子６２１の露出した部分から効果的に行うことができる。

このように、本例によれば、熱応力を緩和することができ、優れた耐久性及び信頼性を有する点火コイル１を提供することができる。

また、本例では、イグナイタ本体６１からイグナイタ６を構成する電子部品であるダイオード６２５を取り出してイグナイタホルダ６２に配設したが、ダイオード６２５以外の電子部品を取り出して配設することもできる。また、上記電子部品のすべてをイグナイタ本体６１に内蔵してもよい。

実施例１における、点火プラグの断面の構造を示す説明図。 実施例１における、ケース部周辺を上方から見た説明図。 実施例１における、ケース部周辺の断面の構造を示す説明図。 実施例１における、イグナイタの構造を示す説明図。 図４のＡ−Ａ断面図。

符号の説明

１ 点火コイル
２ 円筒部
２４ ケース部
２４１ イグナイタ配置凹部
５ 絶縁樹脂
６ イグナイタ
６１ イグナイタ本体
６１１ 第１イグナイタ端子
６２ イグナイタホルダ

Claims (5)

1. 同心円状に巻回した１次コイル及び２次コイルを備えた円筒部と、該円筒部の後端部に形成したイグナイタ配置凹部及びコネクタ部を設けたケース部と、上記円筒部の先端部に形成したスパークプラグを取り付けるためのプラグ取付部と、上記イグナイタ配置凹部内に配設したイグナイタとを有し、上記イグナイタ配置凹部内に絶縁樹脂を充填してなる点火コイルにおいて、
   上記イグナイタは、回路基板及びイグナイタ端子の少なくとも一部を第１樹脂によって一体的に覆ってなるイグナイタ本体と、該イグナイタ本体の少なくとも一部を覆うための第２樹脂よりなるイグナイタホルダとにより構成され、上記イグナイタ本体を上記イグナイタホルダに組み付けた状態で該イグナイタホルダを上記ケース部の上記イグナイタ配設凹部に配設してあり、
   上記第１樹脂のヤング率Ｅ１と上記第２樹脂のヤング率Ｅ２とは、Ｅ１＞Ｅ２の関係にあり、
   上記イグナイタホルダの内部には、上記イグナイタを構成する電子部品の一部が搭載されていると共に、該電子部品に接続されたイグナイタ端子が配設されており、
   該イグナイタ端子は、上記イグナイタホルダにおける上記電子部品を搭載した端部とは反対側の端部から上記イグナイタホルダの外部に突出した状態で配設され、かつ、上記イグナイタホルダの内部において露出した状態で配設されており、
   上記イグナイタ本体は、該イグナイタ本体の上側面と上記イグナイタホルダとの間に上記イグナイタ端子を介在させた状態で上記イグナイタホルダに組み付けられていることを特徴とする点火コイル。
2. 請求項１において、上記第１樹脂のヤング率Ｅ１と上記第２樹脂のヤング率Ｅ２とは、Ｅ１／Ｅ２≧１．５の関係にあることを特徴とする点火コイル。
3. 請求項１又は２において、上記イグナイタホルダと上記ケース部とは同材料よりなることを特徴とする点火コイル。
4. 請求項１〜３のいずれか１項において、上記イグナイタホルダには、上記イグナイタ本体に係合し該イグナイタ本体に固定する係合爪が一体的に形成されていることを特徴とする点火コイル。
5. 請求項１〜４のいずれか１項において、上記イグナイタ本体を上記イグナイタホルダに組み付けることにより上記電子部品と上記イグナイタ本体とを電気的に接続するよう構成されていることを特徴とする点火コイル。

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