JP4880238B2 - 内燃機関用点火コイル及び自動車 - Google Patents

Description

本発明は、自動車などのエンジンのプラグホールに取り付けられ、点火プラグが装着されて使用される内燃機関用点火コイル、及びこの点火コイルを内蔵する自動車に関する。

内燃機関用点火コイルとしては、両端部に柔軟なシリコーン樹脂性のキャップが装着された丸棒状の中心鉄芯の外側に、二次ボビンに巻かれた二次コイルが配置され、さらにその外側に、一次ボビンに巻かれた一次コイルが配置されたものが知られている。これらの構成部材は、互いに組み合わされてコイルケースの中に収納され、コイルケースの開放基端部からエポキシ樹脂が注入される。そして、コイルケース内へのエポキシ樹脂の充填率を高めるために、コイルケースが真空引きされ、その後、エポキシ樹脂が硬化することで点火コイルが完成される（例えば、特許文献１参照）。
特開２００４−０７１９１３号公報

ところで、二次ボビン内の樹脂が十分に充填されていないと、点火コイルの使用状態における経年的な冷熱ストレスによって、樹脂にクラックが生じる原因となってしまう。樹脂の充填率は、先端側になるほど低下し易く、これを解消するためには、コイルケースが真空引きされる時間の延長や高真空化が必要となる。しかし、これでは、樹脂充填工程に要する時間が延びて生産性が低下することになってしまう。また、粘度の低い樹脂を選定することも考えられるが、採用可能な樹脂が制限されることになってしまう。

一方、樹脂の流通路を拡大させる対策も考えうるが、例えば、中心鉄芯の外径を縮小すると磁気抵抗が増加してしまい、二次ボビンの薄肉化すると二次ボビン強度が低下する弊害が発生する。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、樹脂充填工程において点火コイルの隅々まで迅速且つ確実に樹脂材を充填させることができる内燃機関用点火コイルを提供することを目的とする。また、このような点火コイルを内蔵した自動車を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、中心鉄芯の外側に、一次コイルと二次コイルとを同軸的に配置してコイルケースに収納し、コイルケース内部に合成樹脂材を充填してなる内燃機関用点火コイルであって、二次コイルは、二次ボビンに二次巻線を巻回して構成され、二次ボビンは、二次コイルの二次巻線が外周面に巻回される略円筒状のボビン本体部と、軸方向に貫通する先端開口を設けて略円筒状に形成され、先端開口に配置されたダイオードを通して二次コイルの高圧電圧が二次側端子に出力されるボビン先端部と、ボビン本体部とボビン先端部とを連結する略円筒状の連結部と、が一体形成されて構成され、ボビン先端部と連結部の境界位置から軸方向基端向きに突出する複数の突起が、先端開口を取り囲んで、間隔を開けて放射状に設けられることで、突起と突起の間に形成される隙間に樹脂が充填されるよう構成されると共に、二次ボビンの内外に通じて連結部内部に連絡する一対の貫通孔が、連結部を径方向に貫通して、その正面側と背面側に各々形成され、中心鉄芯の先端部に装着された有底円筒状の弾性キャップが複数の突起に当接する状態で、中心鉄芯が二次ボビンの内部に収容され、この収容状態において、弾性キャップの円筒状の外周面が、樹脂の円滑な移動を阻害する程度に、二次ボビンの内面にやや密に嵌合している一方、弾性キャップの円形状の先端面が、貫通孔の基端側に近接して位置することで、一対の貫通孔が中心鉄芯によって閉塞されることなく、開口している。また、本発明は、前記点火コイルを備える自動車である。

上記構成の本発明によれば、本体部と先端部とを連結する略円筒状の連結部に、径方向の貫通孔が形成されているので、点火コイルの二次ボビン内部の隅々まで樹脂が迅速に充填されて生産効率が良く、また残存空隙がないので経年使用による樹脂クラックの発生も抑制される。

以下、実施例に係る内燃機関用点火コイルについて、その概略構成から説明する。図１は、実施例に係る点火コイルの概略縦断面図である。この点火コイルは、エンジンのプラグホールに取り付けられると共に、先端部に点火プラグが装着されて、点火プラグに高電圧を供給するものである。

図示の通り、本実施例の点火コイルは、中心部から順に、中心鉄芯１、二次ボビン２に二次巻線が巻かれた二次コイル３、一次ボビン４に一次巻線が巻かれた一次コイル５がそれぞれ同心に配置され、それらは略円筒状のケース６に収納される。また、一次コイル５の外周面には、周方向の一部に切欠きを備えて略Ｃ字状に形成された鋼板からなる外装鉄芯７が装着される。なお、中心鉄芯１の長手方向両端部には、鉄芯の磁束の飽和を抑制するために、一次コイル５で発生する磁束と反対方向の磁束を発生させる永久磁石を装着してもよい。

ケース６内には、熱硬化性エポキシ樹脂が充填される。このエポキシ樹脂は、中心鉄芯１と二次コイル３の間、二次コイル３と一次コイル５の間、一次コイル５とケース６の間にそれぞれ侵入し、それらの間の絶縁性を確保する。なお、ケース６の上部には、イグナイタ８などが収容される大径部６ａが形成されているが、エポキシ樹脂はこの大径部６ａにも充填される。このエポキシ樹脂は、ケース６の上部開口から注入充填され、真空引きした状態で硬化雰囲気温度に一定時間保持されて硬化される。

ケース６の上部には、一次電流をオンオフするための点火駆動回路としてのイグナイタ８が設けられると共に、イグナイタ８に一次電流を供給するための一次電流入力用コネクタ端子９が設けられる。ケース６の下部には、二次コイル３に電気的に接続された二次高圧端子１０を介して、スプリング１１が設けられる。このスプリング１１を介して、ケース６の下部には点火プラグが接続される。その接続部は、プラグホール等の金属部に高電圧がリークしないように、ケース６の下部に設けられたプロテクタ１２に内蔵される。

中心鉄芯１の外周面には、電気的絶縁性を有する緩衝テープＴＰが巻き付けられる。本実施例の緩衝テープＴＰは、薄いポリエステルフィルムとされ、内面側に接着剤を塗布した矩形状のフィルムが中心鉄芯１の外周面に巻かれる。なお、緩衝テープＴＰは、中心鉄芯１の上下両端部１Ｃ，１Ｃを少しだけ残して巻かれており、そのため、中心鉄芯１の上下両端部１Ｃ，１Ｃは、緩衝テープＴＰから露出した露出部となる。

この露出部（上下両端部）１Ｃ，１Ｃには、有底円筒状のコアキャップＣＰが装着される。このコアキャップＣＰは、シリコーン樹脂等の耐熱性に優れた弾性体で形成され、中心鉄芯１の両端部に被せて接着されて、中心鉄芯１を構成する短冊状の珪素鋼板とエポキシ樹脂の熱膨張率の差を吸収する緩衝材として機能する。

本発明の点火コイルは、基本的に上述のような構造であるが、特に、二次ボビン２の構成に特徴があるので、この点を更に詳述する。図２は、二次ボビン２の正面図（ａ）、左側面図（ｂ）、右側面図（ｃ）、Ａ−Ａ断面図（ｄ）である。また、図３は、図２（ｃ）（ｄ）のＢ−Ｂ断面図である。

図２に示すように、この実施例における二次ボビン２は、二次巻線が外周面に巻回される略円筒状の本体部２ａと、二次コイル３の高圧電圧が出力される先端部２ｂと、本体部２ａと先端部２ｂとを連結する略円筒状の連結部２ｃとが一体形成されて構成されている。この本体部２ａの外周面には二次巻線が巻回されるが、連結部２ｃには二次巻線が巻回されない。なお、本体部２ａの基端には、二次ボビン２を一次ボビン４に挿入する際の位置決めに用いられる係合片２５ａ，２５ｂ、および、低圧端子３０に接続するために引出線を装着するための引出溝２６が形成されている。

本体部２ａの外周面には、先端側ＴＯＰから基端側ＢＡＳＥに向けて１９個の巻着セクションＳＣ１〜ＳＣ１９に区画する１８個のフランジＦＧ１〜ＦＧ１８が設けられている。これらのフランジＦＧ１〜ＦＧ１８は、円筒形ボビンを径方向に延設して略円環状に形成されている。そして、各フランジＦＧ１〜ＦＧ１８には、二次巻線を隣接するセクションＳＣに移行させる線渡し用の切欠き２０と、円周方向の三箇所において軸方向に凹部形成した円弧溝２１が設けられている。なお、切欠き２０と円弧溝２１は、樹脂充填における樹脂の流路および樹脂充填で脱気される気体の流路を拡張することになる。

二次巻線の本体部２ａへの巻回作業は、先端側ＴＯＰから基端側ＢＡＳＥに向けて、自動巻き機によって行なわれ、特定セクションＳＣ（ｉ）の巻回作業が終れば、基端側に隣接する巻着セクションＳＣ（ｉ−１）の巻回作業に移行するようになっている。なお、各巻着セクションＳＣ（ｉ）では、巻着セクション内を軸方向に何回か往復することで巻線が積層的に巻回される。

連結部２ｃには、二次ボビン２の内外に通じる矩形の径方向貫通孔２２が正面側と背面側に形成されている。そして、この連結部２ｃにもフランジＦＧ１９、２０を備え、二次ボビン２の強度を向上させている。なお、貫通孔２２を設けることによる二次ボビン２の強度低下を防止するため、フランジ１９および２０と連結するリブ２７を形成して、貫通孔２２がフランジ１９、２０およびリブ２７で包囲されたものとなっている。

図３は、図２（ｃ）（ｄ）のＢ−Ｂ断面図である。図示の通り、先端部２ｂは、連結部２ｃから先端方向に突出して略円筒状に構成されており、二次ボビン２に貫通する軸方向の先端開口２３を備えている。この先端開口２３には、高圧端子１０に接続されるダイオード３１が緩やかな状態で挿入される。先端部２ｂには、連結部２ｃに向けて突出する４個の突起２４が、間隔を開けて、放射状に形成されている。この突起２４は、二次ボビン２内に挿入された中心鉄芯１に当接して、それ以上の進入を阻止する。なお、図３では、突起２４の構成を明記するために、便宜上、連結部２ｃにおける樹脂の充填箇所を網掛けで示している。

図示の通り、複数の突起２４は、二次ボビン２に内挿される中心鉄芯１を、コアキャップＣＰを介して支持する。このとき、貫通孔２２が閉鎖されることがないように、コアキャップＣＰの先端面Ｈが、貫通孔２２の先端面２２ａよりも基端側に位置づけられる。特に限定されるものではないが、本実施例では、コアキャップＣＰの先端面Ｈが、貫通孔２２の基端面２２ｂと先端面２２ａの間であって、基端面２２ｂに近接して配置される。

上述した点火コイルの製造において、樹脂の充填は、図３に示す通りの二次ボビン２の先端部２ｂを下方に向けた状態で行なわれる。本実施例では、二次ボビン２に貫通穴２２が形成されているので、コアキャップＣＰが二次ボビン２内部にやや密に嵌合していても、貫通孔２２を通じて先端部２ｂ内に樹脂が円滑に流入することになる。また、中心鉄芯１の支持位置におけるコアキャップＣＰの外径と二次ボビン２の内径が同一径となっている場合、貫通孔２２がなければ先端部２ｂおよび非巻回部２ｃ内の気体除去率が悪化することになるが、本実施例の点火コイルは気体の流出路を確保する貫通孔２２を設けているので、気体除去が悪化することもない。また、４つの突起２４が間隔を開けて配置して先端部２ｂの内部と本体部２ａの内部が必ず連通することになって、先端部２ｂ内の気体が本体部２ａに流出することが確保されているので、先端部２ｂ内の樹脂充填率が高まることになる。

以上、本発明の実施例について具体的に説明したが、上記の記載内容は本発明の一例を示したに過ぎず、本発明の趣旨を逸脱することなく適宜に変更可能である。例えば、貫通孔２２や突起２４の数を適宜な数とする設計変更が可能である。

本発明の点火コイルの一実施例を示す概略縦断面図（ａ）と、電気的等価回路（ｂ）である。 二次ボビン２の正面図（ａ）、左側面図（ｂ）、右側面図（ｃ）、Ａ−Ａ断面図（ｄ）である。 図２（ｃ）（ｄ）のＢ−Ｂ断面図である。

符号の説明

１ 中心鉄芯
２ 二次ボビン
２ａ 本体部
２ｂ 先端部
２ｃ 連結部
３ 二次コイル
５ 一次コイル
６ コイルケース
２２ 貫通孔
２３ 先端開口
２４ 突起
ＣＰ コアキャップ

Claims (5)

1. 中心鉄芯の外側に、一次コイルと二次コイルとを同軸的に配置してコイルケースに収納し、コイルケース内部に合成樹脂材を充填してなる内燃機関用点火コイルであって、二次コイルは、二次ボビンに二次巻線を巻回して構成され、
   二次ボビンは、
   二次コイルの二次巻線が外周面に巻回される略円筒状のボビン本体部と、
   軸方向に貫通する先端開口を設けて略円筒状に形成され、先端開口に配置されたダイオードを通して二次コイルの高圧電圧が二次側端子に出力されるボビン先端部と、
   ボビン本体部とボビン先端部とを連結する略円筒状の連結部と、が一体形成されて構成され、
   ボビン先端部と連結部の境界位置から軸方向基端向きに突出する複数の突起が、先端開口を取り囲んで、間隔を開けて放射状に設けられることで、突起と突起の間に形成される隙間に樹脂が充填されるよう構成されると共に、二次ボビンの内外に通じて連結部内部に連絡する一対の貫通孔が、連結部を径方向に貫通して、その正面側と背面側に各々形成され、
   中心鉄芯の先端部に装着された有底円筒状の弾性キャップが複数の突起に当接する状態で、中心鉄芯が二次ボビンの内部に収容され、この収容状態において、弾性キャップの円筒状の外周面が、樹脂の円滑な移動を阻害する程度に、二次ボビンの内面にやや密に嵌合している一方、弾性キャップの円形状の先端面が、貫通孔の基端側に近接して位置することで、一対の貫通孔が中心鉄芯によって閉塞されることなく、開口していることを特徴とする内燃機関用点火コイル。
2. 連結部の外周面には、矩形孔に形成された貫通孔を挟んで一対のフランジ（ＦＧ１９，ＦＧ２０）が形成され、貫通孔を包囲するリブが、一対のフランジに連結された状態で形成されている請求項１に記載の内燃機関用点火コイル。
3. 中心鉄芯の外周面には、電気的絶縁性を有し内面側に接着剤を塗布した緩衝テープが巻き付けられ、軸方向の両端部には、弾性キャップが装着されている請求項１又は２に記載の内燃機関用点火コイル。
4. ボビン本体部の外周面には、複数の巻着セクションを区画する略円環状の複数の区画フランジ（ＦＧ１〜ＦＧ１８）が設けられ、各区画フランジには、二次巻線を隣接するセクションに移行させる線渡し用の切欠きと、円周方向の複数箇所において軸方向に凹部形成した円弧溝とが設けられて、樹脂材充填時の樹脂流路および脱気流路を形成している請求項１〜３の何れかに記載の内燃機関用点火コイル。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載の点火コイルを備える自動車。