JP4969770B2 - スティック型点火コイル及びその１次コイルアセンブリの組付け方法 - Google Patents

Description

本発明は内燃機関用スティック型点火コイル、特に１次端子が、コイル部の外径を大きくすることなく１次コイルに接続されたもの、及びその１次コイルアセンブリの組付け方法に関する。

スティック型点火コイルは一般に軸方向中間部のコイル部と、その上端側の制御部と、その下端側の高圧タワー部とから成る。コイル部は１次コイル及び２次コイルを含み、制御部は１次コイルを流れる電流を遮断して、２次コイルに高電圧を発生させる。この高電圧が高圧タワー部を介して点火プラグに伝達される。

１次コイルの１次スプールに巻かれた１次巻線の一方端部は制御部のコネクタを介してバッテリに接続され、他方端部は制御部内のイグナイタに接続される。従って、一方端部及び他方端部を制御部に導く必要があり、そのために一方及び他方の１次端子（ターミナル）が使用される。

ここで、１次巻線の巻層数が偶数の場合、その一方端部及び他方端部はともにコイル部の上端側に位置しているので、一方１次端子及び他方１次端子は短くて済む。例えば、従来の内燃機関用点火コイル（特許文献１参照）では、 １次巻線の一方端部及び他方端部がコイル部の軸方向でほほ同じ位置から取り出され、ともに短い一方１次端子及び他方１次端子に接続されている。
特開２００２−１３４５８号公報

これに対して、１次巻線の巻層数が奇数の場合、一方端部（上方端部）はコイル部の上端側に位置するので一方１次端子は短くて済む。しかし、他方端部（下方端部）は下端側に位置するので、他方１次端子は１次巻線の他方端部から一方端部をこえてイグナイタの近傍まで延びる。

たとえば、図７に示すように（比較例）、他方１次端子８０は細長い導電体で構成することもできる。但し、１次スプール８２に巻いた１次巻線８４の表面や、１次コイルの外周側の外周コア（不図示）の内周面に他方１次端子８０を収容する細長いくぼみを形成することはできない。結局、１次巻線８４の外周面と外周コアの内周面との間に他方１次端子を配設するために環状空間を形成する必要がある。その結果、この環状空間の分、コイル部の外径が大きくなり、近年の小径化、細径化の要請に反することになる。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、１次巻線が奇数層でも、プラグ側の他方端部を制御部又は上部ケースに接続する他方１次端子がコイル部の外径を増加させることがない内燃機関用点火コイル、及びその１次コイルアセンブリの組付け方法を提供することを目的とする。

本願の発明者は、他方１次端子に外周コアの機能を持たせること、換言すれば１次コイルの外周側に配置される外周コアを他方１次端子の一部として利用することを思い付いて、本発明を完成した。
（１）本願の第１発明による内燃機関用スティック型点火コイルは、請求項１に記載したように、中心コアの外周側に配置され２次スプールに２次巻線が巻かれて成る２次コイルと；２次コイルの外周側に配置され１次スプールに１次巻線が奇数層巻かれて成る１次コイルと；１次巻線の反プラグ側端部に接続され反プラグ側に引き出された一方１次端子と；磁性かつ導電性で１次巻線のプラグ側端部に接続され反プラグ側に延びる外周コアを有する他方１次端子と；から成る。

この点火コイルにおいて、他方１次端子は円筒形状の外周コア及び外周コアのプラグ側端部に形成され１次巻線のプラグ側端部と接続された接続部を有する。

請求項２の点火コイルは、請求項１において、１次巻線は断面矩形状で自己融着性の巻線をらせん状に巻いて成る。請求項３の点火コイルは、接続部は外周コアのプラグ側端部の内周面に形成され、引出し部は外周コアの反プラグ側端面から延びている。請求項４の点火コイルは、請求項３において、外周コアは円周方向の一部に、軸方向全長に延びたスリット、又は軸方向に延び整列された一つ又は複数の切欠き孔を備えている。請求項５の点火コイルは、請求項４においてさらに、他方１次端子の外周側に配置された磁性で円筒形状の収容ケースを含む。
（２）第２発明による組付け方法において、請求項１乃至５にいずれか一項に記載の点火コイル同様、円筒形状の１次スプールと、巻線がらせん状に巻かれ円筒形状を持ち１次スプールの外周側に配置された１次巻線と、１次巻線の一方端部に接続される一方１次端子と、１次巻線の外周側に配置される円筒形状の外周コア及び１次巻線の他方端部に接続される接続部を含む他方１次端子と、から成る。

組付け方法は、他方１次端子の内側周に１次巻線を配置し、１次巻線の他方端部と他方１次端子の接続部とを導通させる第１工程と；１次巻線の内周側に１次スプールを挿入する第２工程と；から成る。

請求項７の組付け方法は、請求項６において、１次巻線の巻線は自己融着性で、第１工程において他方１次端子と一体化される。

（１）本発明にかかる内燃機関用スティック型点火コイルによれば、他方１次端子が反プラグ側に引き出されるので、奇数層から成る１次巻線のプラグ側端部を上部ケース又は制御部から取り出すことができる。しかも、他方１次端子が外周コアの機能を持ち、他方１次端子と独立した外周コアは存在しないので、１次巻線と外周コアとの間に環状のすきまは存在せず、コイル部の外径が実質的に増加しない効果が得られる。

請求項２の点火コイルによれば、１次巻線の巻線が断面矩形状であるので、線状に巻いたとき密着し易く、ずれ難い。他方１次端子は外周コアとして機能するので、外周コアとして機能する収容ケースの厚さをその分薄くできる。その結果、上記１次巻線と外周コアとの間の環状すきまの不存在と相まって、コイル部が更に細径化される。

請求項３の点火コイルによれば、他方１次端子の接続部が、コイル部の半径方向寸法を増大することなく１次巻線のプラグ側端部と接続できる。また、他方１次端子の引出し部が、コイル部の半径方向寸法を増大することなく１次巻線の反プラグ側端部と接続できる。請求項４の点火コイルによれば、外周コアに形成したスリット又は切欠き孔が渦電流の発生を効果的に抑制できる。請求項５の点火コイルによれば、他方１次端子が外周コアの機能を持つので、外周コアとしての機能を持つ収容ケースの肉厚を薄くできる。
（２）第２発明の１次コイルアセンブリの組付け方法によれば、１次巻線と他方１次端子とを一体化した後、その内周側に１次スプールを挿入することができ、組付けが容易になる。

本発明の内燃機関用スティック型点火コイルは、少なくともコイル部と上部ケースとから成る。
＜コイル部＞
コイル部は中心コアと、その外周側の２次コイル及び１次コイルと、１次端子とを含み、更に収容ケースを含むことができる。
（イ）１次コイルは絶縁性で円筒形状の１次スプール上に太くて巻数が少ない１次巻線が巻かれて成り、２次コイルは同じく絶縁性で円筒形状の２次スプールに細くて巻数が多い２次巻線が巻かれて成る。点火コイルの半径方向において、２次コイルが内周側で１次コイルが外周側でも良いし、その反対に１次コイルが内周側で２次コイルが外周側でも良い。

１次コイルは断面矩形状（平角形状）で、しかも自己融着性であることが望ましい。平角形状は積み重ねに適している。「自己融着性」とは、巻線の絶縁被覆の表面に融着材が
コーティングされ、この融着材は１次巻線への通電時に発生する熱により一旦溶け、その後冷えて固まる性質である。なお、融着材は外部から加える熱により溶融させても良い。

外周側に位置している１次スプールのプラグ側端部に円筒状の延長部を形成し、その中空部に点火プラグを保持しても良い（プラグ一体化タイプのスティック型点火コイル）。
（ロ）本発明の「１次端子」は、１次巻線の反プラグ側端部（上端部）をバッテリに接続する一方１次端子と、プラグ側端部（下端部）をイグナイタに接続する他方１次端子とを含む。一方１次端子は導電性で、Ｃ字形の基部と反プラグ側に引き出された引出し部とを有する。基部が外周コアの反プラグ側端面に載置され、１次巻線の反プラグ側端部に接続される。

他方１次端子は外周コアと、そのプラグ側端部に位置し１次巻線のプラグ側端部に接続された接続部と、その反プラグ側端部に位置し反プラグ側に引き出された引出し部とを有する。外周コアは磁性かつ導電性で、薄肉円筒形状を持つ。円周方向の所定位置に軸方向全長に延びた一本のスリット、又は軸方向の一部に延び一直線上に形成され一つ又は複数のスリットを備えることができる。接続部及び引き出し部は導電性である。

プラグ一体化タイプのスティック型点火コイルは、他方１次端子即ち外周コアの外周側に嵌合された磁性の円筒状の収容ケースを含むことができる。収容ケースは単一層から成っても良いし、複数層から成っても良い。なお、通常の（プラグがコイル部に一体化されていない）スティック型点火コイルの場合、他方１次端子の外周側に非磁性の収容ケースを配置し、その外周側に磁性の外周コアを配置しても良い。
＜上部ケース＞
上部ケース（回路ケース）は、コイル部の反プラグ側端部（通常上端部）に配置され、バッテリに接続されるコネクタを有する。コイル部を制御するイグナイタを内蔵する場合が多いが、内蔵しない場合、イグナイタは外部に配置される。何れの場合も、イグナイタは１次コイルを流れる電流を遮断し、それに伴い２次コイルに高電圧を発生させる。

なお、コイル部の一方１次端子及び他方１次端子は、少なくともコイル部の上端まで延びていれば良い。その後、上部ケース内に配置した別の端子でイグナイタやコネクタに接続される。ただし、一方１次端子及び他方１次端子はコイル部の上端を超えて直接イグナイタやコネクタに接続されても良い。
＜組付け方法＞
点火コイルの１次コイルアセンブリは、端子円筒形状の１次スプールと、巻線がらせん状に巻かれ円筒形状を持ち１次スプールの外周側に配置された１次巻線と、１次巻線の一方端部に接続される一方１次端子と、１次巻線の外周側に配置される円筒形状の外周コア及び１次巻線の他方端部に接続される接続部を含む他方１次端子とから成る。

この１次コイルアセンブリの組付けに当たり、第１工程では、他方１次端子の内周側に１次巻線を配置し、１次巻線の他方端部と他方１次端子の接続部とを導通させる。その後、第２工程で、１次巻線及び他方１次端子の一体物の内周側に１次スプールを挿入する。具体的には、円筒形状のジグの外周面に断面矩形状で自己融着性の巻線をらせん状に巻き、他方１次端子の円筒部の内周側に軸方向に挿入し、その内周面に押しつける。この状態で１次巻線に通電すると、自己融着性により一端溶け、その後冷えて固まる。こうして１次巻線と他方１次端子とが一体化される。

以下、本発明の実施例を添付図面を参照しつつ説明する。
＜実施例＞
（イ）構成
図１に示すように、このスティック型点火コイル（以下「点火コイル」と略称する）は軸方向中間部のコイル部１０と、上端部の上部ケース５０と、下端部の高圧タワー部（不図示）とから成る。
ａ．コイル部
図１，図２及び図３に示すように、コイル部１０は磁性の収容ケース１２、その中心部に配置された中心コア１５、その外周側の２次コイル２０及び１次コイル２５、及びその外周側の外周コア３５を含む。このうち、収容ケース１２は磁性材料の単一層から成り、全体として細長い円筒形状を持つ。磁性材料から成り円柱形状の中心コア１５の上端面にコア押さえ１６が配置されている。２次コイル２０では、絶縁材料から成り有底円筒形状の２次スプール２１の外周面に２次巻線２２が巻装されている。

２次コイル２０と同心的に配置された１次コイル２５では、絶縁材料から成り円筒形状の１次スプール２６の外周面に１次巻線２７が巻かれている。１次スプール２６の下端の円筒形状の延長部（不図示）には点火プラグ（不図示）が保持されている。１次巻線２７は巻線が奇数層に重ねて巻かれ、全体的に円筒形状を持つ。その一方端部２８は上端部側に、その他方端部２９は下端部側に位置している。１次巻線２７の外周側に、磁性材料から成り全体として薄肉円筒形状の外周コア３５が配置されている。

なお、図４に示すように、スリット３６が軸方向全長にわたって形成されており、正確には横断面Ｃ字形状を持つ。スリット３６は所定幅を持ち、渦電流の発生を抑制するために形成されている。

一方１次端子４０は導電材料から成り、半円形状の基部４１と、その中間部から軸方向上方に延びた引出し部４２とを含み、基部４１の一部が一方端部２８に導通されている。これに対して、他方１次端子４５は外周コア３５と、その下端の接続部４６と、その上端の引出し部４７とを含む。

接続部４６は下端縁の内周面に円周方向の所定位置に半径方向内向きに形成され、１次巻線２７の他方端部２９に導通している。引出し部４７は、上端面の円周方向の所定位置（直径方向でスリット３６に対向する位置）から軸方向上方に延び、その外面は外周コア３５の外周面と面一となっている。上記一方１次端子４０は外周コア３５の上端面に載置され、その基部４１の切れ目に引出し部４７が位置している。

２次巻線２２と１次スプール２６との間、及び１次巻線２７と外周コア３５との間の細長い環状空間には絶縁樹脂（不図示）が充填されている。
ｂ．上部ケース
図１に戻って、上部ケース５０は円筒部５２、有底円筒部５４及びコネクタ５５を備えている。上記収容ケース１２の上端開口に配置された有底円筒部５４の内周側に円筒部５２が配置されている。一方１次端子４０の上端は半径方向内向き及び軸方向に屈曲され軸方向上方に延び、先端がバッテリ（不図示）に接続されている。他方１次端子４５の上端は半径方向内向き及び軸方向に屈曲され軸方向上方に延び、先端がイグナイタ（不図示）に接続されている。
（ロ）組付け
点火コイルの組付け時は、図４に示すように、他方１次巻線４５の内周側に、予め奇数層に巻かれた円筒形状の１次巻線２７を挿入する。なお、１次巻線２７の外周側に他方１次端子４５を挿入しても良い。円周方向で引出し部４２と外周コア３５のスリット３６との位相をあわせ、一方１次端子４０を載置する。その際、１次巻線２７の自己融着性を利用して他方１次端子の外周コア３５及び一方１次端子４０と一体化し、一方端部２８と基部４１とを導通させるとともに、他方端部２９と接続部４６とを導通させる。その後、１次巻線２７及び外周コア３５の一体物の内周側に１次スプール２６を挿入すると、それぞれの下端部が段部２７に当接して止まる。他方１次端子４５，１次巻線２７及び１次スプール２６が１次コイルアセンブリ３０を構成する。

その後、１次スプール２６の内周側に、２次スプール２１に２次巻線２２が巻かれて成る２次コイル２０を挿入し、２次スプール２０の中心部に中心コア１５を挿入する。こうして一体化された中心コア１５、２次コイル２０、１次コイル２５、外周コア３５及び１次端子４０，４５の一体物を、収容ケース１２（図１参照）の中空部に挿入する。

続いて、図１に示すように、一方１次端子４０及び他方１次端子４５を半径方向内向き及び軸方向に屈曲させ、有底円筒部材５４及び円筒部材５２を収容ケース１２の開口部に適合する。その際、有底円筒部材５４の底部に形成した貫通孔に一方１次端子４０及び他方１次端子４５を貫通させる。
（ハ）効果
第１実施例によれば、点火コイルに関し以下の効果が得られる。第１に、奇数層から成る１次巻線２７の下端側に位置する他方端部２９を、上端側の一方端部２８と同様に、上部ケース５０のコネクタ５５から取り出すことができる。これは、他方端部２９からコネクタ５５まで延びる他方１次端子４５を採用したからである。奇数層から成る１次巻線２７を組み込みできる結果、コイル部１０の設計の自由度が大きくなる。

第２に、上記第１の効果が得られながら、コイル部１０の外径が実質的に増加していない。つまり、図２から明らかなように、１次巻線２７と外周コア３５との間、外周コア３５と収容ケース１２との間に環状のすきまは存在しない。これは、他方１次端子４５に外周コア３５としての機能を持たせたことによる。しかも、他方１次端子４０が外周コアとしての機能を持つので、単一層から成り外周コアの機能を持つ収容ケース１２の肉厚を薄くできる。この点からもコイル部１０の小径化が達成される。

第３に、コイル部１０の基本的構成は変更しておらず、他方１次端子４５のために変更したのは、接続部４６及び引出し部４７に過ぎない。このように、外周コア３５を一方１次端子４０として利用したことにより、わずかな改良で大きな効果が得られる。

一方、１次コイルアセンブリ３０の組付け方法に関する効果は、１次巻線２７と他方１次端子４５とを一体化した後、１次スプール２６を挿入できることである。これは、１次巻線２７に自己融着材を使用したことにより可能となった。その結果、１次巻線２７と他方１次端子４５とを一体に保持する手段、工程が不要になり、組付けの手間が少なく時間が短くできる。
＜変形例＞
（１）図５に上記実施例の第１変形例を示す。この変形例では、プラグ一体化タイプのスティック型点火コイルにおいて、他方１次端子６０の外周コア３５に、上記スリット３６に代えて、所定長さの複数の切欠き孔６１が一直線上に形成されている。その他の構成は実施例と同じである。

上述したように、渦電流を抑制するために形成されるスリット３６は外周コア３５の全長にわたって形成されていることが望ましいが、そのようにすることは不可欠ではない。第１変形例のように、複数の切欠き孔６１を形成した場合でも、軸方向中間部に切欠きが存在すれば、ある程度渦電流が抑制される。しかも、切欠き孔６１を形成すれば、軸方向の両端部分では外周コア３５が環状につながっており、その強度、剛性の低下を防止できる。
（２）図６に示す第２変形例では、本発明がコイル部と点火プラグとが一体化されていないスティック型点火コイルに適用されている。詳述すると、中心コア１５の外周側に２次コイル２０が配置され、その外周側に１次コイル２５が配置されている。２次コイル２０は２次スプール２１に２次巻線２２が巻かれて成り、１次コイル２５は１次スプール２６に１次巻線２７が巻かれて成る。

１次コイル２５の外周側に、上記実施例と同様の他方１次端子４５が配置されている。他方１次端子４５の外周側に円筒形状の薄い収容ケース６５が配置され、その外周側に単一層で構成された外周コア７０が配置されている。収容ケース６５は絶縁材料から成り、外周コアとしての機能は持たない。１次コイル２５と収容ケース６５との間に半径方向のすきまはは殆んど存在しない。外周コア７０の単一層は磁性材料から成る。

この変形例によれば、他方１次端子４５が外周コアとしての機能を持つので、外周コア７０を構成する層の数を少なくできる。従来、他方１次端子４５が外周コアの機能を持たない場合は三層で構成していた外周コア７０を、他方１次端子４５に外周コアの機能を持たせたことにより、一層で構成することができた。層数が減少した分外周コア７０の厚さが薄くなり、また１次コイル２５と収容ケース６５との間のすきまの不存在により、コイル部の外径が細くできる。

本発明の実施例の全体を示す縦断面図である。 図１の２−２断面図である。 実施例の１次スプール、１次巻線及び１次端子を示す斜視図である。 実施例の組付工程を説明する斜視図である。 実施例の第１変形例を示す斜視図である。 実施例の第２変形例を示す横断面図である 比較例の斜視図である。

符号の説明

１２：収容ケース １５：中心コア
２０：２次コイル ２５：１次コイル
２６：１次スプール ２７：１次巻線
３０：１次コイルアセンブリ ３５：外周コア
４０：一方１次端子 ４５：他方１次端子
４６：接続部 ４７：引出し部
５０：ケース部

Claims (7)

1. 中心コアの外周側に配置され、２次スプールに２次巻線が巻かれて成る２次コイルと、
   前記２次コイルの外周側に配置され、１次スプールに１次巻線が奇数層巻かれて成る１次コイルと、
   前記１次コイルおよび前記２次コイルの反プラグ側に配置され、外部のバッテリに接続されるコネクタを備える上部ケースと、
   前記１次コイルの反プラグ側に位置し、前記１次巻線の反プラグ側の一方端部と接続され、且つ前記コネクタに接続される一方１次端子と、
   一端が前記１次巻線のプラグ側の他方端部と接続され、他端が前記上部ケースの内部または前記上部ケースの外部に配置され、前記１次コイルを流れる電流を遮断して前記２次コイルに高電圧を発生させるイグナイタと、
   前記イグナイタに接続される他方１次端子とを備える内燃機関用スティック型点火コイルにおいて、
   前記他方１次端子は、磁性かつ導電性であり、前記１次コイルの外周側に配置される円筒形状の外周コアと、前記外周コアのプラグ側端部に形成され前記１次巻線の前記他方端部に接続される接続部と、前記外周コアの反プラグ側端部に形成され前記イグナイタと接続される引き出し部と
   を有することを特徴とする内燃機関用スティック型点火コイル。
2. 前記１次巻線は断面矩形状で自己融着性の巻線をらせん状に巻いて成り、円筒形状を持つ請求項１に記載の点火コイル。
3. 前記接続部は前記外周コアのプラグ側端部の内周面に形成され、前記引き出し部は前記外周コアの反プラグ側端面から延びている請求項２に記載の点火コイル。
4. 前記外周コアは円周方向の一部に、軸方向全長に延びたスリット、又は軸方向に延び整列された一つ又は複数の切欠き孔を備えている請求項３に記載の点火コイル。
5. 前記他方１次端子の前記外周コアの外周側に配置された磁性で円筒形状の収容ケースを備え、前記収容ケースは外周コアの機能を有する請求項４に記載の点火コイル。
6. 請求項１乃至５のいずれか一項に記載の点火コイルにおける、円筒形状の前記１次スプールと、巻線がらせん状に巻かれ円筒形状を持ち該１次スプールの外周側に配置された前記１次巻線と、該１次巻線の前記一方端部に接続される前記一方１次端子と、該１次巻線の外周側に配置される円筒形状の前記外周コア及び該１次巻線の前記他方端部に接続される前記接続部を含む前記他方１次端子と、から成る１次コイルアセンブリの組付け方法であって、
   前記他方１次端子の内周側に前記１次巻線を配置し、該１次巻線の前記他方端部と該他方１次端子の前記接続部とを導通させる第１工程と、
   前記１次巻線の内周側に前記１次スプールを挿入する第２工程と、
   から成ることを特徴とする組付け方法。
7. 前記１次巻線の巻線は自己融着性で、前記第１工程において前記他方１次端子と一体化される請求項６に記載の組付け方法。

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