JP4878270B2 - 内燃機関用点火コイル - Google Patents

Description

本発明は、自動車等における内燃機関の点火プラグに対して高電圧を供給し、火花放電を発生させる点火コイルの絶縁を保持する絶縁充填部材に発生するクラックを制御する内燃機関用点火コイル。

一般に、内燃機関用点火コイルは、自動車等のエンジンルーム内に取り付けられており、エンジン、その他の部品等で決められる寸法制限が厳しく、小型化が要求されている。図４は従来の内燃機関用点火コイルにおける鉄心カバーと鉄心との関係を説明するための断面図である。図４において、内燃機関用点火コイル４１は、ケース４１１と、前記ケース４１１内に収納された一次コイル４１２および二次コイル４１３、鉄心４１４、鉄心カバー４１５、絶縁樹脂４１６とから構成されている。

前記構成の内燃機関用点火コイル４１は、鉄心４１４の内面上部４１７から鉄心カバー４１５の内面下部４１８に沿って、二次コイル４１３に向かうクラック４１９が発生する。前記クラック４１９の発生は、前記箇所周辺の温度変化、内燃機関用点火コイル４１の動作に伴う自己発熱により、内部部品の構成材料による線膨張係数の差から熱応力が発生する。前記鉄心４１４の線膨張係数は、他の合成樹脂から構成される部品と比較して、著しく小さい。このため、前記鉄心４１４の外周エッジ部には、最大の熱応力が発生する。前記熱応力により、前記鉄心４１４に接している絶縁樹脂４１６にクラック４１９が発生し、前記クラック４１９は、点火コイルの表面に向かって伸展する。

また、たとえば、特開２００３−８６４３９号公報における内燃機関用点火コイル装置は、サイド鉄心を覆う鉄心カバーの外周部に応力緩和材を配置して、鉄心と前記鉄心カバーとの熱膨張差により発生する熱応力を緩和している。
特開２００３−８６４３９号公報

しかし、前記内燃機関用点火コイル装置は、鉄心または緩衝材のエッジ部から、鉄心カバーの内面下部に沿って絶縁樹脂にクラックが入り、前記クラックが高電圧を発生する二次コイルまで伸展し、この部分からリークを発生する恐れがある。前記リークを除去するために、鉄心および鉄心カバーの内面は、同じ平面になるようにして、エッジ部をなくしていた。しかし、前記鉄心および鉄心カバーの内面が同じ面で、エッジ部をなくしても、二次コイルに達するクラックは発生することが判った（後述する）。本出願人は、鉄心のエッジ部で発生する熱応力を分散させてクラックを二次コイルの上部方向に伸展するようにするための実験を行った。

以上のような課題を解決するために、本発明は、鉄心のエッジ部から発生する熱応力に基づくクラックの方向を二次コイルの上部方向に伸展させる内燃機関用点火コイルを提供することを目的とする。

本発明の内燃機関用点火コイルは、一次コイルおよび二次コイルと、前記各コイルと磁気的に結合させる鉄心と、前記鉄心の上部を覆う絶縁樹脂製の鉄心カバーと、前記各コイル、鉄心、鉄心カバーを収納する収納ケースと、前記収納ケース内に充填される絶縁樹脂部材と、を少なくとも備えており、前記一次コイルにおける電流の通電および遮断を点火信号に基づいて行うことにより高電圧を発生させるものであり、前記二次コイルは、前記一次コイルの外周側に配設され、前記鉄心は、内面が前記二次コイルの外周面と対向するように配設され、前記鉄心カバーは、前記鉄心と接合する下部の、前記二次コイルの外周面と対向する内面が面取りされ、前記面取りされた下部に形成されるエッジが、前記二次コイルの外周面と対向する前記鉄心の内面よりも前記二次コイルの外周面から離間されることを特徴とする。

本発明の内燃機関用点火コイルは、前記鉄心カバーの内面が前記鉄心の内面よりも外側に配置されていることを特徴とする。

本発明の内燃機関用点火コイルは、前記鉄心が絶縁樹脂からなる緩衝材でコーティングされていることを特徴とする。

本発明の内燃機関用コイルは、前記鉄心カバーの下部のエッジが前記鉄心の厚さまたは前記鉄心に前記緩衝材を含めた厚さの３％から２０％の距離をもって、前記鉄心の内面より外側に配置されることを特徴とする。

本発明によれば、鉄心カバーの内面下部のエッジ部を面取りして、鉄心または緩衝材の上部内面より外側にすることにより、クラックを面取り部に沿って上方に発生するように制御できたため、熱応力によってクラックが発生しても、二次コイルからのリークを防止することができる。

本発明によれば、鉄心カバーの内面下部を鉄心または緩衝材の内面上部より外側に配置することにより、クラックの発生を上方に向けることにより、二次コイルからのリークを防止することができる。

本発明によれば、鉄心を覆う絶縁樹脂の緩衝材についても、前記鉄心カバーと同様な形状とすることにより、クラックの方向をリークを防止できるようにすることによって、経年変化による内燃機関用点火コイルの劣化を防止することができる。

本発明によれば、鉄心カバーの外側への移動距離、および面取り部の傾斜を所定の値内に設定することで、クラックの発生する方向を制御することができ、リークの発生を抑えることができた。

（第１発明）
第１発明の内燃機関用点火コイルは、一次コイルおよび二次コイルと、前記各コイルと磁気的に結合させる鉄心と、前記鉄心の上部を覆う絶縁樹脂製の鉄心カバーと、前記各コイル、鉄心、鉄心カバーを収納する収納ケースと、前記収納ケース内に充填される絶縁樹脂部材とから少なくとも構成されている。前記内燃機関用点火コイルは、前記一次コイルにおける電流の通電および遮断を点火信号に基づいて行うことにより高電圧を発生させ、内燃機関に点火を行うためのものである。

前記鉄心カバーの内面下部に形成されているエッジは、前記鉄心の内面上部より外側に配置されるように面取りされている。すなわち、前記鉄心カバーの内面下部は、鉄心の内面上部より外側になるような位置に配置されている。前記鉄心および鉄心カバーの形状の関係を前記のようにすることで、鉄心のエッジおよび熱膨張および熱収縮からなる熱応力に基づいて発生するクラックを前記面取り部と平行する方向に発生させることができ、高電圧によるこの近傍からのリークを無くし、信頼性の高い内燃機関用点火コイルとすることができる。なお、本明細書における「面取り」なる用語は、角部を切り取ると言う意味意外に、次の請求項２のように面全体を取るという広い意味に使用されている。

（第２発明）
第２発明の内燃機関用点火コイルおける鉄心カバーは、その内面が鉄心の内面上部よりも僅かに外側になるような位置に配置されている。前記形状は、クラックを前記鉄心カバーの内面と平行する方向に発生させ、コイル方向にクラックが進まないため、経年変化によっても、信頼性の高い内燃機関用点火コイルとすることができる。

（第３発明）
第３発明の内燃機関用点火コイルにおける鉄心は、当該鉄心と絶縁樹脂との間に緩衝材がコーティングされている。第３発明は、前記緩衝材が設けられた場合であっても、第１発明および第２発明と同様に、面取り部あるいは鉄心カバーの内面を鉄心の内面上部より外側にすることで、クラックの発生をコイル方向に向かわないようにして、経年変化によっても、高い信頼性の内燃機関用点火コイルとすることができる。

（第４発明）
第４発明の内燃機関用点火コイルにおいて、前記鉄心カバーの内面または面取り部の下部は、鉄心の厚さまたは鉄心を覆う緩衝材の内面を含む厚さの３％から２０％程度鉄心の内面より外側にする。前記鉄心カバーの内面または面取り部の下部は、前記範囲にあると、発生したクラックが二次コイルからのリークが発生しないような位置にできる。

図１は本発明の第１実施例である内燃機関用点火コイルにおける鉄心カバーと鉄心との関係を説明するための断面図である。図１において、内燃機関用点火コイル１１は、ケース１１１と、前記ケース１１１内に収納された一次コイル１１２および二次コイル１１３、鉄心１１４、鉄心カバー１１５、絶縁樹脂１１６とから構成されている。前記鉄心カバー１１５の内面下部は、外側に向かって薄くなるような面取り部１２０が形成されている。また、前記面取り部１２０は、下方の鉄心カバーの内面下部エッジ部１１８が鉄心または緩衝材の内面エッジ部１１７より外側の位置になるように形成されている。

前記構成の内燃機関用点火コイル１１は、鉄心または緩衝材の内面エッジ１１７の上部から前記面取り部１２０に沿って上方に向かうクラック１１９が発生する。前記クラック１１９の発生は、前記箇所周辺の温度変化、内燃機関用点火コイル１１の動作に伴う自己発熱により、内部部品の構成材料による線膨張係数の差から熱応力が発生する。前記クラック１１９は、二次コイル１１３の表面に向かうことなく、絶縁樹脂１１６の上部に向かって伸展するため、二次コイル１１３からのリークの発生を防止することができる。

図２は本発明の第２実施例で、内燃機関用点火コイルにおける鉄心カバーと鉄心との関係を説明するための断面図である。図２における第２実施例は、第１実施例と同じものに同じ符号が付されており、鉄心カバー２１８の内面が鉄心または緩衝材のエッジ部１１７より外側に配置されている点で、第１実施例と異なっている。前記第２実施例において発生するクラック２１９は、前記鉄心カバー２１８の内面に沿って略真上に向かって発生している。前記クラック２１９は、二次コイル１１３の方向に伸展していないため、経年変化によっても二次コイル１１３からリークが発生しない。

図３（イ）は本発明における実施例の鉄心および鉄心カバーのＡ−Ａ断面図で、（ロ）はその平面図である。図３（イ）において、鉄心３１は、周囲が緩衝材３２で覆われ、一部に緩衝材３２がない嵌合凹部３５が設けられている。また、鉄心カバー３３は、面取り部１２０と嵌合凸部３４とが下面に設けられている。前記鉄心カバー３３の嵌合凸部３４は、鉄心の嵌合凹部３５に嵌合される。その際に、前記鉄心３１の上部に設けられている緩衝材３２上には、前記鉄心カバー３３の下部が載置されている。

前記鉄心３１または前記鉄心３１および緩衝材３２の上部における幅ａは、前記鉄心カバー３３の下部の幅ｂより広くなっている。すなわち、前記面取り部１２０が設けられた鉄心カバー３３は、これを載置する鉄心３１または緩衝材３２より外側になるように、ａ、ｂの幅が決められている。

以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではない。そして、本発明は、特許請求の範囲に記載された事項を逸脱することがなければ、種々の設計変更を行うことが可能である。たとえば、本実施例における内燃機関用点火コイル、収納ケースの材質、絶縁樹脂の材質、鉄心、鉄心カバー等の材質は、公知または周知のものを採用することができる。

本発明の第１実施例である内燃機関用点火コイルにおける鉄心カバーと鉄心との関係を説明するための断面図である。（実施例１） 本発明の第２実施例で、内燃機関用点火コイルにおける鉄心カバーと鉄心との関係を説明するための断面図である。（実施例２） （イ）は本発明における実施例の鉄心および鉄心カバーのＡ−Ａ断面図で、（ロ）はその平面図である。 従来の内燃機関用点火コイルにおける鉄心カバーと鉄心との関係を説明するための断面図である。

符号の説明

１１・・・内燃機関用点火コイル
１１１・・・ケース
１１２・・・一次コイル
１１３・・・二次コイル
１１４・・・鉄心（緩衝材）
１１５・・・鉄心カバー
１１６・・・絶縁樹脂
１１７・・・鉄心または緩衝材の内面上部エッジ
１１８・・・鉄心カバーの内面下部エッジ部
１１９・・・クラック
１２０・・・面取り部
２１８・・・鉄心カバー
２１９・・・クラック

Claims (5)

1. 一次コイルおよび二次コイルと、
   前記各コイルと磁気的に結合させる鉄心と、
   前記鉄心の上部を覆う絶縁樹脂製の鉄心カバーと、
   前記各コイル、鉄心、鉄心カバーを収納する収納ケースと、
   前記収納ケース内に充填される絶縁樹脂部材と、
   を少なくとも備えており、前記一次コイルにおける電流の通電および遮断を点火信号に基づいて行うことにより高電圧を発生させ、内燃機関に点火を行うための内燃機関用点火コイルにおいて、
   前記二次コイルは、前記一次コイルの外周側に配設され、
   前記鉄心は、内面が前記二次コイルの外周面と対向するように配設され、
   前記鉄心カバーは、
   前記鉄心と接合する下部の、前記二次コイルの外周面と対向する内面が面取りされ、
   前記面取りされた下部に形成されるエッジが、前記二次コイルの外周面と対向する前記鉄心の内面よりも前記二次コイルの外周面から離間される、
   ことを特徴とする内燃機関用点火コイル。
2. 前記鉄心カバーの内面は、前記鉄心の内面よりも外側に配置されていることを特徴とする請求項１に記載された内燃機関用点火コイル。
3. 前記鉄心は、絶縁樹脂からなる緩衝材でコーティングされていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載された内燃機関用点火コイル。
4. 前記鉄心カバーの下部のエッジは、前記鉄心の厚さの３％から２０％の距離をもって、前記鉄心の内面より外側に配置されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載された内燃機関用点火コイル。
5. 前記鉄心カバーの下部のエッジは、前記鉄心に前記緩衝材を含めた厚さの３％から２０％の距離をもって、前記鉄心の内面より外側に配置されることを特徴とする請求項３に記載された内燃機関用点火コイル。

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