JP4492355B2 - 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いて、スパークプラグからスパークを発生させるために用いる点火コイルは、同心円状に巻回した一次コイル及び二次コイルと、スパークプラグを取り付けるプラグ取付部とを備えている。また、一次コイル及び二次コイルは、合成樹脂からなる円筒状のスプールに、電線を複数回巻回して形成されている。
そして、点火コイルにおいて、エンジンのＥＣＵ（電子制御ユニット）による指令を受けてイグナイタから一次コイルに電力が供給されると、一次コイルを貫通する磁束によって二次コイルに電磁誘導による誘導起電力（逆起電力）が発生し、プラグ取付部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。

また、例えば、特許文献１の内燃機関用点火コイルにおいては、図８に示すごとく、合成樹脂からなる二次スプール９３１に対して、その軸線Ｄに傾斜した斜面に沿う斜向巻き状態の巻線層９４１を二次電線（線材）９４２によって形成し、この巻線層９４１を複数積層して二次コイル９３を形成している。これによれば、二次コイル９３に誘導起電力が生じる際に、互いに隣り合う二次電線９４２同士の間の電位差をできるだけ小さく維持することができると共に、二次電線９４２が巻き崩れてしまうことを防止することができる。

しかしながら、上記特許文献１においては、上記二次電線９４２が巻き崩れてしまうことを防止するために、二次スプール９３１の軸線Ｄに対する斜向巻き状態の巻線層９４１の傾斜角度θは、できるだけ緩やかにする必要がある。そして、二次電線９４２の巻き終わり側の端部には、上記斜向巻き状態の巻線層９４１による傾斜状表面９４３が形成されており、この傾斜状表面９４３の外周側には、無駄なスペースＳが形成されてしまう。そのため、二次コイル９３における二次電線９４２の占積率（占有率）が低下してしまい、点火コイルの小型化を阻害する要因になっている。

特開平９−１２９４６０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、二次巻線の耐電圧を向上させることができると共に二次巻線の巻き崩れを効果的に防止することができ、小型化を図ることができ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一次コイル及び二次コイルと、該一次コイル及び二次コイルの軸方向一方側に配設したプラグ取付部とを有する点火コイルにおいて、
上記二次コイルは、筒状の合成樹脂からなる二次スプールと、該二次スプールの外周面に絶縁被覆した電線を巻回してなる二次巻線とからなり、該二次巻線は、上記軸方向一方側に向けて巻き径が縮小するよう巻回した上記電線による傾斜巻き層を、上記軸方向一方側に向けて複数積み重ねてなり、
上記二次スプールは、外径が略均一なストレート外周面部と、該ストレート外周面部の上記軸方向一方側に形成され、該軸方向一方側に向けて拡径するテーパ外周面部とを有しており、
該テーパ外周面部は、上記二次スプールの周方向の複数箇所に形成したリブの高さを軸方向一方側に向けて拡径させて形成してあり、
上記二次巻線は、上記複数の傾斜巻き層を、上記ストレート外周面部から上記テーパ外周面部まで順次積み重ねてなり、
上記テーパ外周面部に巻回され、上記軸方向一方側の最も端に位置する上記傾斜巻き層によって傾斜状表面が形成さ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は、上記二次巻線による傾斜巻き層を複数積み重ねてなる二次コイルを有しており、上記二次スプールの形状に工夫を行っている。
上記二次巻線は、二次スプールにおける上記軸方向一方側とは反対側の軸方向他方側から電線を巻き始め、軸方向一方側に向けて電線の巻き径を小さくしながら行う巻回と、軸方向他方側に向けて電線の巻き径を大きくしながら行う巻回とを交互に繰り返して各傾斜巻き層を形成し、各傾斜巻き層を軸方向一方側に向けて積み重ねてなる。そして、各傾斜巻き層は、電線を軸方向一方側に向けて巻き径が縮小するよう巻回してなる。

また、上記傾斜巻き層は、ストレート外周面部からテーパ外周面部まで順次積み重ねられており、各傾斜巻き層は、軸方向一方側に向けて巻き径が縮小するよう巻回した電線から構成されている。
一方、上記二次スプールは、上記ストレート外周面部の軸方向一方側において上記テーパ外周面部を有しており、このテーパ外周面部は、軸方向一方側に向けて拡径している。
そのため、テーパ外周面部と各傾斜巻き層とは、軸方向に対する傾斜方向が互いに逆になっており、二次巻線の巻き終わり側に位置する傾斜巻き層の巻き崩れを効果的に防止することができる。

そして、一次コイルに通電を行って生じた磁束により二次コイルの二次巻線に生ずる誘導起電力（電圧）は、二次巻線の巻き終わり側に向かうにつれて大きくなるのに対して、二次巻線が上記傾斜巻き層を積み重ねてなることにより、互いに隣接する傾斜巻き層における各電線同士の間の電位差を小さくすることができる。これにより、電線における絶縁被覆の厚みを大きくすることなく、二次巻線の耐電圧を容易に向上させることができる。

さらに、上記傾斜巻き層の巻き崩れを効果的に防止できることにより、二次スプールの軸方向に対する傾斜巻き層の傾斜角度を大きくすることができる。これにより、各傾斜巻き層における電線の巻回数を減らすことができ、互いに隣接する傾斜巻き層における各電線同士の間の電位差を一層小さくして、二次巻線の耐電圧を一層容易に向上させることができる。

また、上記傾斜巻き層の傾斜角度を大きくできることにより、二次巻線の巻き終わり側の最も端に位置する傾斜巻き層による傾斜状表面の軸方向長さを短くすることができる。そのため、上記傾斜状表面の外周側に形成される無駄なスペースを小さくすることができ、二次コイルにおける二次巻線の占積率（占有率）を大きくすることができる。

また、傾斜巻き層の傾斜角度を大きくできることにより、二次巻線の軸方向長さを短くする又は二次巻線の外径を小さくすることができる。すなわち、二次巻線の外径を従来の二次巻線の外径と同じにしたときには、二次巻線の軸方向長さを短くすることができ、また、二次巻線の軸方向長さを従来の二次巻線の軸方向長さと同じにしたときには、二次巻線の外径を小さくすることができる。これにより、点火コイルの小型化を図ることができる。

それ故、本発明によれば、二次巻線の耐電圧を向上させることができると共に二次巻線の巻き崩れを効果的に防止することができ、点火コイルの小型化を図ることができる。

上述した本発明における好ましい実施の形態につき説明する。
本発明において、上記テーパ外周面部に巻回され、上記軸方向一方側の最も端に位置する上記傾斜巻き層は、傾斜状表面を形成している。
これにより、テーパ外周面部の形成によって、傾斜状表面を形成した傾斜巻き層の巻き崩れを効果的に防止することができる。

また、上記二次巻線は、その全体において略均一な外径を有していることもできる。すなわち、この場合には、上記テーパ外周面部に巻回した各傾斜巻き層における電線の巻回数を巻き終わり側に向けて徐々に減少させ、上記傾斜状表面を形成しないようにすることができる。この場合には、各傾斜巻き層の巻き崩れを一層効果的に防止することができる。

以下に、本発明の点火コイルにかかる実施例につき、図１〜図７と共に説明する。
（実施例１）
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一次コイル２及び二次コイル３と、この一次コイル２及び二次コイル３の軸方向一方側Ｄ１に配設したプラグ取付部６とを有している。
上記二次コイル３は、図２、図３に示すごとく、筒状の合成樹脂からなる二次スプール３１と、この二次スプール３１の外周面に絶縁被覆した電線４２を巻回してなる二次巻線４とから構成されている。この二次巻線４は、軸方向一方側Ｄ１に向けて巻き径が縮小するよう巻回した電線４２による傾斜巻き層４１を、軸方向一方側Ｄ１に向けて複数積み重ねてなる。

図３に示すごとく、上記二次スプール３１は、外径が略均一なストレート外周面部３２と、このストレート外周面部３２の軸方向一方側Ｄ１に形成され、軸方向一方側Ｄ１に向けて拡径するテーパ外周面部３３とを有している。そして、二次巻線４は、複数の傾斜巻き層４１を、ストレート外周面部３２からテーパ外周面部３３まで順次積み重ねてなる。
なお、軸方向一方側Ｄ１とは、点火コイル１においてプラグ取付部６を形成した側をいい、軸方向他方側Ｄ２とは、軸方向一方側Ｄ１とは反対側をいう。
以下に、これを詳説する。

本例の点火コイル１は、一次コイル２及び二次コイル３を、エンジンケースにおけるプラグホール（図示略）内に挿入配置して使用するものである。
図１に示すごとく、上記一次コイル２は、筒状の合成樹脂からなる一次スプール２１と、この一次スプール２１の外周面に絶縁被覆した一次電線を巻回してなる一次巻線２２とから構成されている。また、上記二次巻線４は、一次電線よりも細径の二次電線４２を一次巻線２２よりも多い巻回数で巻回してなる。また、二次コイル３は、一次コイル２の内周側に挿通されており、二次コイル３の内周側には、柱状の金属からなる中心コア５１が挿通されている。また、一次コイル２及び二次コイル３は、筒状の合成樹脂からなる円筒ケース５２の内周側に挿通されており、この円筒ケース５２の外周側には、筒状の金属からなる外周コア５３が配設されている。
そして、一次コイル２に電流を流して発生させる磁束は、中心コア５１及び外周コア５３を通過させて増大させることができる。

なお、一次コイル２を二次コイル３の内周側に挿通してもよい。また、一次コイル２は、一次スプール２１を用いずに形成することもできる。すなわち、この場合には、絶縁被覆した一次電線を円筒状に巻回した後、この巻回後の各一次電線同士を、融着剤等によって結合して、円筒状の一次コイル２を形成することができる。

また、図１に示すごとく、上記点火コイル１は、上記一次コイル２及び二次コイル３の軸方向一方側Ｄ１とは反対側の軸方向他方側Ｄ２に、一次コイル２に電力を供給するためのイグナイタ部７を有している。このイグナイタ部７は、イグナイタケース７１内に、一次コイル２に電力を供給するイグナイタ７２を配設してなり、このイグナイタ７２は、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等を備えている。

また、中心コア５１と二次コイル３との間、二次コイル３と一次コイル２との間、一次コイル２と円筒ケース５２との間の各隙間には、エポキシ樹脂等の絶縁樹脂が充填されている。また、イグナイタケース７１内は、イグナイタ７２を配設した状態で上記絶縁樹脂によって充填されている。
また、上記プラグ取付部６は、合成樹脂からなり、スパークプラグを取り付けるためのプラグ取付口６１を備えている。また、プラグ取付口６１には、スパークプラグと接触するコイルバネ６３が配設されており、このコイルバネ６３は、高圧端子６２を介して二次コイル３の二次巻線４の高電圧側端部と電気的に接続されている。

そして、ＥＣＵからスパーク発生信号がイグナイタ７２に送信されると、イグナイタ７２におけるスイッチング素子等が動作して一次コイル２の一次巻線２２に電流が流れ、これに伴って二次コイル３の二次巻線４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。

図２、図３に示すごとく、上記二次コイル３の二次スプール３１は、上記ストレート外周面部３２とテーパ外周面部３３とによって、二次電線４２を巻回するための電線巻回面部３１０を形成している。そして、二次スプール３１は、電線巻回面部３１０の両端に、ストレート外周面部３２及びテーパ外周面部３３の外径よりも大きな外径を有する鍔部３４を有している。

また、図３に示すごとく、二次コイル３の二次巻線４は、二次スプール３１における軸方向一方側Ｄ１とは反対側の軸方向他方側Ｄ２から二次電線４２を巻き始め、軸方向一方側Ｄ１に向けて二次電線４２の巻き径を小さくしながら行う巻回Ａ１と、軸方向他方側Ｄ２に向けて二次電線４２の巻き径を大きくしながら行う巻回Ａ２とを交互に繰り返して各傾斜巻き層４１を形成し、各傾斜巻き層４１を軸方向一方側Ｄ１に向けて積み重ねてなる。そして、各傾斜巻き層４１は、複数の二次電線４２を軸方向一方側Ｄ１に向けて巻き径が縮小するよう巻回してなる。

また、各傾斜巻き層４１において最も外周側に位置する最外周二次電線４２の外径は、二次巻線４の全長において略均一になっている。また、傾斜巻き層４１全体のうち、上記テーパ外周面部３３に巻回され、軸方向一方側（巻き終わり側）Ｄ１の最も端に位置する最端傾斜巻き層４１Ａは、傾斜状表面４１１を形成している。そして、この傾斜状表面４１１を形成する最端傾斜巻き層４１Ａは、テーパ外周面部３３の形成によって巻き崩れが効果的に防止されている。
また、テーパ外周面部３３においては、このテーパ外周面部３３に巻回した各傾斜巻き層４１における二次電線４２の巻回数は、巻き終わり側に向けて徐々に減少している。

そして、図３に示したように、傾斜巻き層４１は、ストレート外周面部３２からテーパ外周面部３３まで順次積み重ねられており、各傾斜巻き層４１は、軸方向一方側Ｄ１に向けて巻き径が縮小するよう巻回した複数の二次電線４２から構成されている。
一方、上記二次スプール３１は、ストレート外周面部３２の軸方向一方側Ｄ１においてテーパ外周面部３３を有しており、このテーパ外周面部３３は、軸方向一方側Ｄ１に向けて拡径している。
そのため、テーパ外周面部３３と各傾斜巻き層４１とは、軸方向に対する傾斜方向が互いに逆になっており、二次巻線４の巻き終わり側に位置する傾斜巻き層４１の巻き崩れを効果的に防止することができる。

そして、一次コイル２に通電を行って生じた磁束により二次コイル３の二次巻線４に生ずる誘導起電力（電圧）は、二次巻線４の巻き終わり側に向かうにつれて大きくなるのに対して、二次巻線４が上記傾斜巻き層４１を積み重ねてなることにより、互いに隣接する傾斜巻き層４１における各二次電線４２同士の間の電位差を小さくすることができる。これにより、二次電線４２における絶縁被覆の厚みを大きくすることなく、二次巻線４の耐電圧を容易に向上させることができる。

さらに、上記傾斜巻き層４１の巻き崩れを効果的に防止できることにより、二次スプール３１の軸方向に対する傾斜巻き層４１の傾斜角度θを大きくすることができる（図３参照）。これにより、各傾斜巻き層４１における二次電線４２の巻回数を減らすことができ、互いに隣接する傾斜巻き層４１における各二次電線４２同士の間の電位差を一層小さくして、二次巻線４の耐電圧を一層容易に向上させることができる。

また、上記傾斜巻き層４１の傾斜角度θを大きくできることにより、二次巻線４の巻き終わり側の最も端に位置する傾斜巻き層４１による傾斜状表面４１１の軸方向長さを短くすることができる。そのため、上記傾斜状表面４１１の外周側に形成される無駄なスペースを小さくすることができ、二次コイル３における二次巻線４の占積率を大きくすることができる。

また、傾斜巻き層４１の傾斜角度θを大きくできることにより、二次巻線４の軸方向長さを短くする又は二次巻線４の外径を小さくすることができる。すなわち、二次巻線４の外径を従来の二次巻線４の外径と同じにしたときには、二次巻線４の軸方向長さを短くすることができ、また、二次巻線４の軸方向長さを従来の二次巻線４の軸方向長さと同じにしたときには、二次巻線４の外径を小さくすることができる。これにより、点火コイル１の小型化を図ることができる。
それ故、本例の点火コイル１によれば、二次巻線４の耐電圧を向上させることができると共に二次巻線４の巻き崩れを効果的に防止することができ、点火コイル１の小型化を図ることができる。

（実施例２）
本例は、上記実施例１に示した二次コイル３の種々のバリエーションを示す例である。
すなわち、上記二次スプール３１のテーパ外周面部３３は、ストレート外周面部３２の全周から円錐面状に拡径させて形成する場合だけでなく、例えば、図４に示すごとく、二次スプール３１の周方向の複数箇所に形成したリブ３３１の高さを軸方向一方側Ｄ１に向けて拡径させて形成することもできる。この場合には、二次スプール３１を成形する際に、テーパ外周面部３３に成形ボイド（空孔）が発生することを防止することができる。

また、テーパ外周面部３３は、例えば、図５に示すごとく、二次スプール３１を構成する樹脂部材３２０とは別の部材３３０を、ストレート外周面部３２に配設することによって形成することもできる。この場合には、上記別部材３３０は、上記樹脂部材３２０よりも耐電圧（絶縁性）の低い材料によって構成することができる。
また、上記テーパ外周面部３３は、ストレート外周面部３２から滑らかな平坦状に拡径させて形成する場合だけでなく、例えば、図６に示すごとく、ストレート外周面部３２から階段状に拡径させて形成することもできる。

また、図７に示すごとく、上記二次巻線４は、その全体において略均一な外径を有していることもできる。すなわち、この場合には、このテーパ外周面部３３に巻回した各傾斜巻き層４１における二次電線４２の巻回数を巻き終わり側に向けて徐々に減少させ、上記最端傾斜巻き層４１Ａが傾斜状表面４１１を形成しないようにすることができる。この場合には、各傾斜巻き層４１の巻き崩れを一層効果的に防止することができる。
本例においても、その他は上記実施例１と同様であり、上記実施例１と同様の作用効果を得ることができる。

実施例１における、点火コイルを示す断面説明図。 実施例１における、二次コイルを示す断面説明図。 実施例１における、二次コイルを拡大して示す断面説明図。 実施例２における、テーパ外周面部を複数のリブによって形成した二次スプールを拡大して示す説明図。 実施例２における、テーパ外周面部を二次スプールを構成する樹脂部材とは別の部材によって形成した二次スプールを拡大して示す説明図。 実施例２における、テーパ外周面部を階段状に拡径させて形成した二次スプールを備えた二次コイルを拡大して示す断面説明図。 実施例２における、全体において略均一な外径を有する二次巻線を備えた二次コイルを拡大して示す断面説明図。 従来例における、二次コイルを示す断面説明図。

符号の説明

１ 点火コイル
２ 一次コイル
３ 二次コイル
３１ 二次スプール
３２ ストレート外周面部
３３ テーパ外周面部
４ 二次巻線
４１ 傾斜巻き層
４１Ａ 最端傾斜巻き層
４１１ 傾斜状表面
４２ 二次電線
６ プラグ取付部
Ｄ１ 軸方向一方側
Ｄ２ 軸方向他方側
θ 傾斜角度

Claims (1)

1. 同心円状に巻回した一次コイル及び二次コイルと、該一次コイル及び二次コイルの軸方向一方側に配設したプラグ取付部とを有する点火コイルにおいて、
   上記二次コイルは、筒状の合成樹脂からなる二次スプールと、該二次スプールの外周面に絶縁被覆した電線を巻回してなる二次巻線とからなり、該二次巻線は、上記軸方向一方側に向けて巻き径が縮小するよう巻回した上記電線による傾斜巻き層を、上記軸方向一方側に向けて複数積み重ねてなり、
   上記二次スプールは、外径が略均一なストレート外周面部と、該ストレート外周面部の上記軸方向一方側に形成され、該軸方向一方側に向けて拡径するテーパ外周面部とを有しており、
   該テーパ外周面部は、上記二次スプールの周方向の複数箇所に形成したリブの高さを軸方向一方側に向けて拡径させて形成してあり、
   上記二次巻線は、上記複数の傾斜巻き層を、上記ストレート外周面部から上記テーパ外周面部まで順次積み重ねてなり、
   上記テーパ外周面部に巻回され、上記軸方向一方側の最も端に位置する上記傾斜巻き層によって傾斜状表面が形成されていることを特徴とする点火コイル。

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