JP4587920B2 - 内燃機関用点火コイル - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の点火プラグの各点火プラグ毎に装着される内燃機関用点火コイルに関する。

一般に、内燃機関用点火コイルは、シリンダヘッドに直付けされるか、ブラケット等でエンジンやボディに固定されるが、最近では各気筒の点火プラグ上部に配置され、シリンダヘッドカバーに直接固定されるタイプが主流となっている。そのため、近年、各種エンジン部品のレイアウトの設計において自由度を向上するため、内燃機関用点火コイルの小型化の要求が高まってきている。

そこで、従来、イグニッションコイルの一次コイルに流れる一次電流に応じ、二次コイルに高電圧を発生し、高電圧を外部の点火プラグに送る内燃機関用点火装置として、装置の大きさを大きくすることなく、絶縁樹脂の絶縁破壊の発生を防ぐ内燃機関用点火装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
特開平８−３０６５５８号公報（第２頁 図４）

しかしながら、特許文献１に記載される内燃機関用点火コイル装置にあっては、図４からも明らかなように、磁気回路を構成する鉄心が、塗装等の防錆処理を施されて外部に露出していた。しかも、特許文献１に記載される内燃機関用点火コイル装置にあっては、収納ケース４の側壁が収納ケース４の外側壁に設けられた四角管状の鉄心保持部４ｃの底を兼ねた構成となっている。

このため、特許文献１に記載される内燃機関用点火コイル装置にあっては、このような構成が、小型化を図ろうとするときの阻害要因となっていた。

本発明の目的は、小型化を図り、エンジンレイアウト性に優れた小型の内燃機関用点火コイルを提供することにある。

本発明に係る内燃機関用点火コイルは、矩形のリング状に形成されるサイドコアと、該サイドコアの一端に連設されて矩形リングの内部中央に伸びるセンタコアとによって磁気回路を構成するコアと、
前記センタコアの外周に該センタコアを覆うコイルを巻装してなる樹脂製のコイルボビンと、
からなり，
前記磁気回路を構成するコアの前記サイドコアに弾性部材を被覆し，
前記センタコアを覆うコイルボビンの一方の端部には、
前記コイルボビンにツバ部を設け、該ツバ部に対応する前記弾性部材の部位に前記ツバ部が嵌合するポケット部を設け，
前記センタコアを覆うコイルボビンの他方の端部には、
前記サイドコアの一部に嵌合するツメ状に形成された位置決め部を設け、前記弾性部材の該嵌合部に対応する部位ではサイドコアが露出しており、前記コイルボビンのツメ状に形成された位置決め部が前記弾性部材に代わって前記サイドコアを覆い，
前記サイドコアに弾性部材を被覆した前記コアと、前記ボビンに巻装するコイルを上部が開放されたコイルケースに収容し，
前記コイルケースの上部開放部に絶縁エポキシ樹脂を封入して被い一体化してなることを特徴とするものである。

本発明によれば、小型でかつ信頼性に優れた内燃機関用点火コイルを実現することができる。

まず、本発明においては、磁気回路を構成するコアを１次コイルと２次コイルとを一緒にコイルケース内に収容している。しかし、コア（鉄心）をそのまま露出した状態では、１次コイル−２次コイル間の電気的絶縁を行っている絶縁用樹脂とコアの線膨張係数の差によって、コアのエッジ部に過大な熱応力が働き、絶縁用樹脂にクラックが発生してしまう。そのため、コアを弾性部材や樹脂で被い、熱応力を緩和させることが必要であるが、コアを弾性部材で被った後に、１次ボビン、２次ボビンに巻線したコイル部を組付けるとコイル全体が大型化してしまう。そこで、弾性部材と樹脂部材で形成されたボビンを組み合わせて鉄心を被う構造とすることによって本発明は、達成される。

すなわち、本発明は、一次コイルを巻装して収納する一次ボビンと、二次コイルを巻装して収納する二次ボビンと、センタコアとサイドコアとからなり磁気回路を構成するコアとを一方が開放されたコイルケース内に収容し、該コイルケース内に絶縁用樹脂を封入して一体化してなる内燃機関用点火コイルで、磁気回路を構成するコアのサイドコアを弾性部材で被い、サイドコアに連接されるセンタコアをボビンで被って形成することによって達成される。

図１には、本発明の一実施例を示す内燃機関用点火コイルの断面構成図が示されている。

図１において、点火コイル１は、磁気回路を構成するコア７を備えている。このコア７は、矩形のリング状に形成されるサイドコアと、このサイドコアの一端に連設されてサイドコアの矩形リングの内部中央に伸びるセンタコア７ｃとによって構成されている。このサイドコアは、２つに分割されており、第１のサイドコアと第２のサイドコアとによって構成されている。このサイドコア７ａ、７ｂと、センタコア７ｃとは、板厚０．２〜０．５程度の電磁鋼板を数十枚積層し形成されており、サイドコア７ａ、７ｂと、センタコア７ｃとによって、磁気回路が構成されている。

このセンタコア７ｃには、一次コイル２が巻装して収納されている一次ボビン４の内側に収納されるようになっている。この一次ボビン４に巻装された一次コイル２の周囲には、二次ボビン５が、一次ボビン４に巻装された一次コイル２と距離をもって配置されている。この二次ボビン５には、二次コイル３が巻装されている。

この一次ボビン４に巻装された一次コイル２、二次ボビン５に巻装された二次コイル３がコイルケース９に収容されている。そして、このコイルケース９の内部には、熱硬化性樹脂、例えばエポキシ樹脂８が封入されいる。すなわち、この熱硬化性樹脂（例えば、エポキシ樹脂）８によってコイルケース９内で一次コイル２、二次コイル３、一次ボビン４、二次ボビン５が絶縁され、固定されてコイルケース９に一体化して収容されている。

また、一次コイル２、二次コイル３への通電遮断の機能を司るイグナイタ１０は、一次コイル２、二次コイル３を収納するコイル部とは異なった別のイグナイタ収容部９ａに配置されるようになっている。このイグナイタ収容部９ａに配置されるイグナイタ1０と一次コイル２、二次コイル３を収納するコイル部との電気的接続は、一次ボビン４に取付けられた一次端子１１とイグナイタ端子１０ａとを接続することによって行っている。また、イグナイタ1０における信号の送受信、イグナイタ1０への電源の供給など外部との接続は、イグナイタ収容部９ａに配置されるイグナイタ1０と外部との接続は、コイルケース９の一部に設けられたコネクタ部９ｂのコネクタ端子１２と外部端子（図示されていない）とを接続することによって行われる。

このように一次コイル２、二次コイル３の巻線部だけではなく、サイドコア７ａ、７ｂと、センタコア７ｃによって構成されるコア７部を含めてコイルケース９に収容する場合には、サイドコア７ａ、７ｂと、センタコア７ｃとによって構成されるコア７部では、それぞれの線膨張係数に差が有るため、サイドコア７ａ、７ｂと、センタコア７ｃとによって構成されるコア７部と絶縁用エポキシ樹脂８との界面、特に各コアエッジ部７ｄに応力が集中する。

そこで、サイドコア７ａ、７ｂと、センタコア７ｃとによって構成されるコア７部と絶縁用エポキシ樹脂８との界面、特に応力の集中する各コアエッジ部７ｄに熱応力緩和層が必要となる。本実施例においては、サイドコア７ａとサイドコア７ｂとをゴム等の弾性部材６で被い、センタコア７ｃを一次ボビン４の内部に収容することによって熱応力緩和を図っている。このサイドコア７ａ、サイドコア７ｂと、センタコア７ｃをモールドする弾性部材６の材料には、耐熱性の有るシリコンゴムなどが適しているが、樹脂等でも応力緩和は可能である。

図２には、図１に図示の内燃機関用点火コイルの主要構成の拡大図が示されている。

図２において、コア７の一方のサイドコア７ａは、周囲の大部分が弾性部材６によって被われている。また、コア７の他方のサイドコア７ｂは、周囲が弾性部材６によって被覆されており、周囲の一部は弾性部材６によってではなく、一次ボビン４の一部によって被われている。すなわち、この一次ボビン４の一方の端部は、フランジ状の先端が外側に向かって突出してツメ状に形成されて、他方のサイドコア７ｂに係合するコア位置決め部４ａが形成されている。この一次ボビン４のコア位置決め部４ａによって被う、他方のサイドコア７ｂのコア位置決め部４ａの嵌合部分には、弾性部材６が被われておらず、サイドコア７ｂが露出した状態となっている。したがって、この弾性部材６が被われていないサイドコア７ｂが露出した箇所にサイドコア７ｂのコア位置決め部４ａを嵌合することによって、コア位置決め部４ａで一次ボビン４とサイドコア７ｂとの位置決めを行うと共に、弾性部材６による応力緩和に代わってサイドコア７ｂによって応力緩和を行っている。

一般的には、弾性部材６の上に一次ボビン４の固定部を設けるようになっている。このため、内燃機関用点火コイルは、高さ方向に大型化し易いが、本実施例の場合には、一次ボビン４の一部によってコア７の他方のサイドコア７ｂを被うことによって小型化に貢献することができる。また、コア７の一方のサイドコア７ａを被う弾性部材６には、一次ボビン４のツバ部４ｂを位置決めするためのポケット形状のポケット部６ａが形成されている。

図３には、図２に図示の内燃機関用点火コイルの主要構成の平面図が示されている。

図３において、コア７の他方のサイドコア７ｂは、弾性部材６で被われているが、サイドコア７ｂの周囲は、弾性部材６のみで被われているのではない。サイドコア７ｂは、その一部７ｄが一次ボビン４の一部で被われれており、このサイドコア７ｂの一部７ｄを一次ボビン４の一部で被うことによって、サイドコア７ｂと一次ボビン４が横方向に対して位置決めされている。

一方、コア７の一方のサイドコア７ａは、周囲の大部分が弾性部材６によって被われているが、サイドコア７ａと一次ボビン４との横方向の位置決めをするために、サイドコア７ａを被っている弾性部材６に、ポケット形状に形成されているポケット部６ａが設けられている。このサイドコア７ａを被っている弾性部材６に設けられているポケット部６ａは、一次ボビン４のツバ部４ｂが嵌合するようになっている。この一次ボビン４の材質としては、ボリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）や変性ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）等の熱可塑性樹脂等でエポキシ樹脂８と接着性の良い樹脂が用いられている。

また、サイドコア７ａの側面には、凸部１３ａが、サイドコア７ｂの側面にも凸部１３ａがそれぞれ設けられている。この凸部１３ａは、サイドコア７ａ，７ｂによって構成されるコア７をコイルケース９に収容するときに、一次コイル２、二次コイル３を組み合わせたコイル部がコイルケース９の内面に対してセンタリングできるように位置決めするために設けたものである。したがって、このサイドコア７ａ、７ｂに被覆されている弾性部材６には、サイドコア７ａの側面に形成される凸部１３ａによって、サイドコア７ａの凸部１３ａ、サイドコア７ｂの凸部１３ａに対応して、センタリング突起６ｂが形成されている。

なお、本実施例において用いられるサイドコア７ａ、サイドコア７ｂ、センタコア７ｃには、通常、板厚０．２〜０．５程度の電磁鋼板を数十枚積層したものを用いているが、任意の形状に成形できる焼結電磁材を用いても良い。

本実施例において、コア７は、センタコア７ｃと、サイドコア７ａ、７ｂとに別れており、サイドコア７ａ、７ｂの嵌合部は、図４に示す如き構造を有している。

図４において、サイドコア７ａに被覆されている弾性部材モールド６ｃとサイドコア７ｂに被覆されている弾性部材モールド６ｄとが嵌合する嵌合部７ｅには、サイドコア７ａが露出するコア露出部７ｆが形成されている。このコア露出部７ｆは、サイドコア７ａを弾性部材モールド６ｃで被覆する際、サイドコア７ａを金型で固定するため必要となる部分である。このコア露出部７ｆを嵌合部７ｅのところにもってくることによって、このコア露出部７ｆがエッジにならず、熱応力が集中するのを防止している。

図５には、本発明の他の実施例を示す内燃機関用点火コイルの他の実施例を表す断面構成図が示されている。

図５において、コア７の一方のサイドコア７ａは、周囲の大部分が弾性部材６によって被われている。また、コア７の他方のサイドコア７ｂは、周囲が弾性部材６によって被覆されており、周囲の一部は弾性部材６によってではなく、二次ボビン５の一部によって被われている。すなわち、この二次ボビン５の一方の端部は、フランジ状の先端が外側に向かって突出してツメ状に形成されて、他方のサイドコア７ｂに係合するコア位置決め部５ａが形成されている。この二次ボビン５のコア位置決め部５ａによって被う、他方のサイドコア７ｂのコア位置決め部５ａの嵌合部分には、弾性部材６が被われておらず、サイドコア７ｂが露出した状態となっている。したがって、この弾性部材６が被われていないサイドコア７ｂが露出した箇所にサイドコア７ｂのコア位置決め部５ａを嵌合することによって、コア位置決め部５ａで二次ボビン５とサイドコア７ｂとの位置決めを行うと共に、弾性部材６による応力緩和に代わってサイドコア７ｂによって応力緩和を行っている。

このように二次ボビン５に巻装された二次コイル３の周囲には、一次ボビン４が、二次ボビン５に巻装された二次コイル３と距離をもって配置されている。この一次ボビン４には、一次コイル２が巻装されている。そして、この二次ボビン５に巻装された二次コイル３、一次ボビン４に巻装された一次コイル２がコイルケース９に収容されるようになっている。

以上説明したように、本実施例によれば、熱応力耐性が高く、小型の内燃機関用点火コイルを提供することが可能となる。

本発明の一実施例を示す内燃機関用点火コイルの断面構成図である。 図１に図示の内燃機関用点火コイルの主要構成の拡大図である。 図２に図示の内燃機関用点火コイルの主要構成の平面図である。 図３に図示の内燃機関用点火コイルの２つのサイドコアの嵌合部を示す図である。 本発明の一実施例を示す内燃機関用点火コイルの他の実施例を示す主要構成の拡大図である。

符号の説明

１……………点火コイル
２……………一次コイル
３……………二次コイル
４……………一次ボビン
４ａ…………コア位置決め部
４ｂ…………ツバ部
５……………二次ボビン
６……………弾性部材
６ａ…………弾性部材ポケット部
６ｂ…………センタリング突起
６ｃ…………弾性部材モールド
６ｄ…………弾性部材モールド
７ａ…………サイドコア
７ｂ…………サイドコア
７ｃ…………センタコア
７ｄ…………一次ボビン位置決め部
７ｅ…………コア勘合部
７ｆ…………コア露出部
８……………絶縁樹脂（エポキシ樹脂）
９……………コイルケース
９ａ…………イグナイタ収容部
９ｂ…………コネクタ部
１０…………イグナイタ
１０ａ………イグナイタ端子
１１…………一次端子
１２…………コネクタ端子
１３ａ………凸部

Claims (4)

1. 矩形のリング状に形成されるサイドコアと、該サイドコアの一端に連設されて矩形リングの内部中央に伸びるセンタコアとによって磁気回路を構成するコアと、
   前記センタコアの外周に該センタコアを覆うコイルを巻装してなる樹脂製のコイルボビンと、
   からなり，
   前記磁気回路を構成するコアの前記サイドコアに弾性部材を被覆し，
   前記センタコアを覆うコイルボビンの一方の端部には、
   前記コイルボビンにツバ部を設け、該ツバ部に対応する前記弾性部材の部位に前記ツバ部が嵌合するポケット部を設け，
   前記センタコアを覆うコイルボビンの他方の端部には、
   前記サイドコアの一部に嵌合するツメ状に形成された位置決め部を設け、前記弾性部材の該嵌合部に対応する部位ではサイドコアが露出しており、前記コイルボビンのツメ状に形成された位置決め部が前記弾性部材に代わって前記サイドコアを覆い，
   前記サイドコアに弾性部材を被覆した前記コアと、前記ボビンに巻装するコイルを上部が開放されたコイルケースに収容し，
   前記コイルケースの上部開放部に絶縁エポキシ樹脂を封入して被い一体化してなる
   ことを特徴とする内燃機関用点火コイル。
2. 請求項１の内燃機関用点火コイルにおいて，
   前記磁気回路を構成するコアの角部は，
   弾性体とコイルボビンを構成する樹脂のいずれかによって被ったものである
   ことを特徴とする内燃機関用点火コイル。
3. 請求項１又は２に記載の内燃機関用点火コイルにおいて，
   前記磁気回路を構成するコアの前記サイドコアは，
   第１のサイドコアと第２のサイドコアの２つに分割して構成してなり、前記第１のサイドコアと前記第２のサイドコアとを嵌着させて１つのサイドコアを構成するものであって，
   前記サイドコアを被う前記第１のサイドコア又は前記第２のサイドコアのいずれかの弾性部材は，
   前記弾性部材の一部を切り欠いて形成し、前記センタコアを被う樹脂で構成される前記コイルボビンの端部に形成されるフランジ状のコア位置決め部を嵌合するポケット部を設けたものである
   ことを特徴とする内燃機関用点火コイル。
4. 請求項３に記載の内燃機関用点火コイルにおいて，
   前記第１のサイドコアと前記第２のサイドコアとが嵌着する嵌合部の前記第１のサイドコア又は前記第２のサイドコアのいずれかに、前記弾性部材を被覆していないコア露出部を設けたものである
   ことを特徴とする内燃機関用点火コイル。

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