JP5747756B2 - 内燃機関用の点火コイル - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関に配設されたスパークプラグに高電圧を印加して点火させるための内燃機関用の点火コイルに関する。

内燃機関に用いる点火コイルは、一次コイル、二次コイル、鉄芯及びイグナイタを備えており、一次コイルへの通電を遮断したときの磁束の変化によって、二次コイルに高電圧の起電力を誘起させる。これにより、点火コイルに接続したスパークプラグに火花を発生させている。
上記点火コイルの高電圧を上記スパークプラグに供給するため、上記点火コイルと上記スパークプラグとを電気的に接続するブーツ部として、導電部材（スプリング等）を内部に配した樹脂パイプが取付けられる。該樹脂パイプの基端側には点火コイルと連結可能なシール部材が配され、先端側には上記スパークプラグの碍子部と連結可能なプラグキャップが取り付けられている。そして、上記ブーツ部は、内燃機関のシリンダヘッドのプラグホール内に配置される。

ここで、上記ブーツ部の配置状態において、上記導電部材の上記スパークプラグ側への脱落防止を図った種々の周知技術が存在する。すなわち、例えば、上記樹脂パイプの基端側の内周面に、上記導電部材の外径よりも径方向幅が小さい段差部を設けて、該段差部に導電部材を上記樹脂パイプの軸方向に係止できるよう構成した点火コイルが開示されている（特許文献１）。また、上記スパークプラグ側の端部において上記導電部材の外径を拡大した径大部を設けると共に、上記プラグキャップの内周の一部において、上記径大部の外径よりも径方向幅が小さくなるように径方向内側に突出した段部を設けた点火コイルも開示されている（特許文献２）。これにより、上記径大部において導電部材を、上記段部によって上記樹脂パイプの軸方向に係止できるよう構成している。

特開平８−２８８０２８号公報 特開２００５−３１５１４８号公報

しかしながら、上記特許文献１、特許文献２の点火コイルには、以下の問題がある。すなわち、上記特許文献１に示す点火コイルでは、上記スパークプラグの頭部（高圧端子部）と接触させる上記導電部材の先端部の外径を小さくせざるを得ない。つまり、上記樹脂パイプの内周面に上記段差部を設けるとその間の空間の内径は小さくなるため、ここに挿通させる上記導電部材の先端部の外径を小さくする必要がある。これは、上記点火コイルを製造する際、通常、上記導電部材は、上記樹脂パイプの基端側から挿通されて組付けられるためである。

その一方で、上記導電部材と上記スパークプラグとの接触を安定させるため、上記樹脂パイプの軸方向と上記導電部材の軸芯とを平行に維持（以下、これを調芯という）するには、上記導電部材の先端部の外径を大きくする必要がある。そこで、特許文献１に示す点火コイルの構成において、上記導電部材の先端部を径大化しようとすると、上記段差部の間の内径を大きくして、上記樹脂パイプをも径大化させることとなる。この場合、上記特許文献１に示す点火コイルでは、径大化された上記導電部材の外周面と上記樹脂パイプの内周面との間の距離、或いは径大化された上記樹脂パイプの外周面と上記プラグホールの内壁との間の距離が近づきやすい。そのため、プラグホール内における電界強度が増加しやすくなってしまう。その結果、上記ブーツ部の絶縁性が劣ってしまい、コロナ放電及び高電圧のリークが生じてしまうおそれがある。

また、上記特許文献２に示す点火コイルでは、上記スパークプラグの碍子部と嵌合する上記プラグキャップに上記段部が形成されている。ここで、上記プラグキャップからの上記スパークプラグの脱落を防止すべく、上記プラグキャップの内周における上記碍子部との嵌合部分の内径は、上記碍子部の外径よりも小径に形成されている。そのため、上記碍子部を上記プラグキャップ内に組付けた状態において、上記プラグキャップにおける上記段部の内径は、上記碍子部によってある程度外側に広げられた状態となっている。
そして、上記スパークプラグがその寿命を迎えた際にスパークプラグを交換するにあたっては、上記ブーツ部から上記スパークプラグを取り外す。このとき、上記プラグキャップが、上記スパークプラグの取り外しに伴い、その内径を拡大するような弾性変形を生じることとなり、このとき、上記導電部材の径大部が上記段部の内側を通り抜けてしまうおそれがある。その結果、上記導電部材が上記スパークプラグ側に脱落してしまうおそれがある。

本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであって、ブーツ部の絶縁性を維持しつつ、導電部材のスパークプラグ側への脱落及び接触不良を防止できる内燃機関用の点火コイルを提供しようとするものである。

本発明の一態様は、一次コイル及び二次コイルをコイルケース内に収容してなるコイル本体部と、該コイル本体部において発生させた高電圧を出力する高圧出力端子を内部に保持した高圧タワー部と、上記高圧出力端子とスパークプラグとを導通させる導電部材を内側に備える筒状のブーツ部と、該ブーツ部と上記高圧タワー部とを連結すると共に両者の間をシールするシール部材とを備えた内燃機関用の点火コイルであって、
上記導電部材は、上記高圧出力端子に接触する基端側接触部と、上記スパークプラグに接触する先端側接触部とを備え、該先端側接触部が、上記スパークプラグの基端部に設けられた高圧端子部を覆うよう構成されており、また、上記基端側接触部と上記先端側接触部との間において、部分的に外径を大きくした被係止径大部を備え、
上記シール部材は、上記高圧タワー部と嵌合する基端側嵌合部と、上記ブーツ部と嵌合する先端側嵌合部と、上記導電部材に設けた上記被係止径大部を先端側から係止すると共に弾性的に拡開できるよう構成された係止部を備えていることを特徴とする内燃機関用の点火コイルにある（請求項１）。

上記点火コイルは、上記導電部材の上記先端側接触部が、上記スパークプラグの基端部に設けられた高圧端子部を覆うよう構成されている。これによって、上記導電部材の調芯を上記スパークプラグの上記高圧端子部側において行うことができ、上記導電部材の傾きを防ぐことができる。

また、上記導電部材は、上記基端側接触部と上記先端側接触部との間において、部分的に外径を大きくした被係止径大部を備えている。これによって、上記導電部材の全体の径方向幅を拡大させることなく、上記被係止径大部によって上記シール部材の上記係止部に係止させることができる。そのため、上記導電部材と上記ブーツ部の内周面との間の距離、或いは上記ブーツ部の外周面とプラグホールの内壁との間の距離が近づくことに起因するプラグホール内の電界強度の増加を防ぐことができる。その結果、上記ブーツ部の絶縁性が維持できる。

また、上記シール部材は、上記係止部を備えている。これによって、上記導電部材の組付けに際し、上記導電部材を上記係止部に対してその先端側から挿通して上記係止部を弾性的に拡開させて、上記被係止径大部を係止させることができる。その結果、上記シール部材に上記導電部材を係止でき、かつ上記導電部材の上記スパークプラグ側へ脱落を防止することができる。また、上記導電部材の調芯を上記シール部材、つまり上記点火コイル側においても行うことができ、上記導電部材の傾きを効果的に防ぐことができる。その結果、上記導電部材と上記スパークプラグとの接触をより安定させて磨耗による接触不良を効果的に防ぐことができる。

以上のごとく、上記態様によれば、ブーツ部の絶縁性を維持しつつ、導電部材のスパークプラグ側への脱落及び接触不良を防止できる内燃機関用の点火コイルを提供することができる。

実施例１における、内燃機関用の点火コイルの部分断面正面図。 実施例１における、シール部材を介した高圧タワー部とブーツ部との連結部付近の部分断面による説明図。 実施例１における、シール部材の軸方向の断面図。 図３における係止部のＡ矢視図。 実施例１の点火コイルの組付工程における（Ａ）シール部材とブーツ部との組付工程の説明図、（Ｂ）導電部材とブーツ部との組付工程の説明図、（Ｃ）ブーツ部とプラグキャップとの組付工程の説明図、（Ｄ）ブーツアッセンブリの組付状態の説明図。 実施例１の点火コイルの組付工程における、係止部の弾性変形状態を示す部分断面による説明図。 実施例１における、点火コイルの内燃機関への取付状態を示す部分断面正面図。 実施例２における、係止部の図４に相当する説明図。

上記ブーツ部は、一体の成形体によって構成することもできるし、複数の成形体を組み合わせて構成することもできる。
また、上記導電部材における上記被係止径大部及び上記調芯用径大部は、上記導電部材における他の部位と一体的に形成されてもよいし、別体に形成されてもよい。

また、上記被係止径大部及び上記調芯用径大部の外径は、それぞれ、最大直径を意味する。すなわち、上記被係止径大部や上記調芯用径大部が、その軸方向に直交する断面形状において円形である場合には、その円の直径が上記「外径」を意味するものとし、それ以外の形状である場合には、上記断面形状の外接円の直径をいうものとする。

上記シール部材及び上記プラグキャップは、例えば、シリコーンゴム、ＥＰＤＭ（エチレン−プロピレン−ジエンゴム）等によって構成することができる。
また、上記タワー部、上記ブーツ部は、例えば、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド樹脂）、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート樹脂）、不飽和ポリエステル等によって構成することができる。

また、上記シール部材の上記係止部の外周には隙間部が形成されていることが好ましい（請求項２）。この場合には、上記導電部材の組付けに際し、上記導電部材を上記係止部に対してその先端側から挿通させるときに上記係止部を弾性的に拡開させてやすくすることができる。その結果、組付け性を向上させることができる。

また、上記係止部の先端には、径方向内側へ行くほど基端側へ向かうように傾斜した面取部が形成されていることが好ましい（請求項３）。この場合には、上記導電部材の組付けに際し、上記導電部材を上記面取部に当接させながら基端側に向って挿通させやすくすることができる。その結果、組付け性を向上させることができる。

また、上記導電部材は、上記被係止径大部と上記先端側接触部との間において部分的に外径を大きくした調芯用径大部を備え、上記調芯用径大部は、上記ブーツ部の内周面に当接することにより該ブーツ部に対する上記導電部材の軸芯の平行度を保つよう構成してあることが好ましい（請求項４）。この場合には、上記調芯用径大部によって上記導電部材の調芯を上記ブーツ部の内周面において行うことができ、上記導電部材の傾きをより効果的に防ぐことができる。その結果、上記導電部材と上記スパークプラグとの接触をより安定させて磨耗による接触不良を確実に防ぐことができる。

（実施例１）
実施例にかかる内燃機関用の点火コイルにつき、図１〜図７を用いて説明する。
本例の内燃機関用の点火コイル１は、図１に示すごとく、コイル本体部２と、高圧タワー部３と、筒状のブーツ部４と、シール部材５とを備えている。

コイル本体部２は、一次コイル及び二次コイルをコイルケース内に収容してなる。
高圧タワー部３は、コイル本体部２において発生させた高電圧を出力する高圧出力端子３１を内部に保持してなる。
ブーツ部４は、高圧出力端子３１とスパークプラグ７（図７参照）とを導通させる導電部材４１を内側に有している。
シール部材５は、ブーツ部４と高圧タワー部３とを連結すると共に両者の間をシールする。

導電部材４１は、図１に示すごとく、高圧出力端子３１に接触する基端側接触部４１１と、スパークプラグ７に接触する先端側接触部４１２とを有している。この先端側接触部４１２が、スパークプラグ７の基端部に設けられた高圧端子部７１を覆うよう構成されている（図７参照）。
また、導電部材４１は、基端側接触部４１１と先端側接触部４１２との間において、部分的に外径を大きくした被係止径大部４１３を有している。

シール部材５は、図２、図３に示すごとく、高圧タワー部３と嵌合する基端側嵌合部５１と、ブーツ部４と嵌合する先端側嵌合部５２と、導電部材４１に設けた被係止径大部４１３を先端側から係止すると共に弾性的に拡開できるよう構成された係止部５３とを備えている。
また、シール部材５の係止部５３の外周には隙間部５４が形成されている。この隙間部５４は、先端側嵌合部５２の内壁部５２２とブーツ部４の内周面４０との間において形成されている。

また、係止部５３の内径Ｂは、被係止径大部４１３の外径Ｃよりも小さくなるように形成されている（図２、図３参照）。

また、導電部材４１は、図１に示すごとく、被係止径大部４１３と先端側接触部４１２との間において部分的に外径を大きくした調芯用径大部４１４を有している。この調芯用径大部４１４が、ブーツ部４の内周面４０に当接することによりブーツ部４に対する導電部材４１の軸芯の平行度を保つよう構成してある。
また、被係止径大部４１３と調芯用径大部４１４は、先端側接触部４１２の外径以下になるように形成されている。

また、図２、図３に示すごとく、シール部材５は、全体が略筒状に形成されており、基端側嵌合部５１は、高圧タワー部３が嵌合できる内周面５１０を形成している。また、先端側嵌合部５２は、筒状の外周壁５２１と該外周壁５２１の内側に形成される内周壁５２２とから構成されている。そして、外周壁５２１の内側には、ブーツ部４の基端側端部４３が嵌合できるよう構成されている。なお、ブーツ部４の基端側端部４３と、シール部材５の内周壁５２２との間には、隙間部５４が周状に形成されている。

また、基端側嵌合部５１の内周面５１０と、先端側嵌合部５２の内周壁５２２の内周面とは連続して形成されている。
また、筒状の内周壁５２２の先端側において係止部５３が形成されており、係止部５３の先端には、径方向内側へ行くほど基端側へ向かうように傾斜した面取部５３０が形成されている。なお、図３に示すごとく、面取部５３０の基端側の端部には、内周壁５２２の軸方向に平行な面をなすストレート面部５２５が形成されている。

また、先端側嵌合部５２の外壁部５２１の先端部には、径方向内側へ行くほど、基端側へ向かうように傾斜した面取部５２０が形成されている。
また、係止部５３は、図３、図４に示すごとく、先端側嵌合部５２の内壁部５２２の先端部において、全周にわたって径方向内側に突出したリング状のリブ５３１によって構成されている。

また、図１に示すごとく、ブーツ部４の先端側端部４４には、プラグキャップ６を配置している。
プラグキャップ６は、ブーツ部４の先端側端部４４と嵌合する基端部６１と、スパークプラグ７の碍子部７２（図７参照）と嵌合する先端部６２とを備えている。
また、基端部６１は、筒状の外周壁６１１と該外周壁６１１の内側に形成される内周壁６１２とから構成されている。そして、外周壁６１１と内周壁６１２との間には、ブーツ部４の先端側端部４４が嵌合できる嵌合部６１３が周状に形成されている。

また、先端部６２の内周面６２０と、基端部６１の内周壁６１２の内周面とは連続して形成されている。
また、先端部６２の先端部には、径方向内側へ行くほど、基端側へ向かうように傾斜した面取部６２１が形成されている。

次に、本例の点火コイル１の組付工程につき、図１、図５〜図７を用いて説明する。
まず、図５（Ａ）に示すごとく、ブーツ部４とシール部材５とを互いに組付ける。すなわち、シール部材５の先端側嵌合部５２に対して、ブーツ部４の基端側端部４３を挿嵌させる。

次いで、図５（Ｂ）に示すごとく、導電部材４１の基端側接触部４１１を基端側に向けた状態で、導電部材４１を、ブーツ部４の先端側端部４４の先端側からその内部に先端側から挿入する。このとき、図６に示すごとく、導電部材４１を係止部５３の内側に、その先端側から挿通させることで、係止部５３は弾性的に拡開された状態となる。そして、被係止径大部４１３の形成領域の全部が係止部５３を通過したとき、係止部５３は復元する（図１参照）。これにより、被係止径大部４１３は係止部５３に係止された状態となる。また、ブーツ部４は、係止部５３によって、ブーツ部４及びシール部材５に対して径方向に位置決めされる。

次いで、図５（Ｃ）に示すごとく、ブーツ部４にプラグキャップ６を組付ける。すなわち、ブーツ部４の先端側端部４４の外周に対してその先端側から、プラグキャップ６の基端部６１を嵌合させる。これにより、図５（Ｄ）に示すごとく、ブーツアッセンブリ４５を得ることができる。

次いで、図１に示すごとく、高圧タワー部３に、ブーツアッセンブリ４５を組付ける。すなわち、高圧タワー部３の外周に対して、ブーツアッセンブリ４５におけるシール部材５の基端側嵌合部５１を嵌合させる。なお、高圧タワー部３の内部には、予め、高圧出力端子３１及び抵抗器３２が保持されている（図７参照）。
以上の組付工程によって、本例の点火コイル１が得られる。
そして、図７に示すごとく、点火コイル１は、内燃機関におけるシリンダヘッド８２に取付けられる。

そして、点火コイル１は、図７に示すごとく、エンジンのシンダヘッド８２に螺合されたスパークプラグ７に取付けられる。具体的には、プラグホール８０に、プラグキャップ６及びシール部材５と共にブーツ部４が挿入配置される。そして、点火コイル１におけるプラグキャップ６の先端部６２に対して、スパークプラグ７の碍子部７２を圧入させる。このとき、導電部材４１の先端側接触部４１２が、スパークプラグ７の基端部に設けられた高圧端子部７１を覆うように配置される。先端側接触部４１２は、高圧端子部７１をその外周から包み込むように高圧端子部７１に接触して配置されている。これにより、先端側接触部４１２において、ブーツ部４が径方向に位置決めされている。そして、エンジンのプラグホール８０の開口部付近に高電圧タワー部３が配置され、高圧出力端子３１とスパークプラグ７の高圧端子部７１とが電気的に接続させた状態となる。

点火コイル１は、イグナイタを内蔵しており、イグナイタの一部の端子は、コネクタ部に設けられたコネクタ端子に接続され、他の一部の端子は一次コイルに接続されている（図示略）。そして、イグナイタは、ＥＣＵ（エンジン制御ユニット）等の外部機器からの指令を受けて、一次コイルへの通電とその遮断とのスイッチングを行うスイッチング制御回路を備えている（図示略）。

本例の点火コイル１において、ＥＣＵからの指令を受けてイグナイタのスイッチング回路の動作により一次コイルへの通電を行ったときには、中心コア及び外周コアを通過する磁界が形成される（図示略）。
次いで、一次コイルへの通電を遮断したときには、相互誘導作用により、二次コイルに高電圧の誘導起電力が発生し、点火コイル１に装着されたスパークプラグ７における一対の電極間に高電圧を発生させることができる。

次に、本例の点火コイル１の作用効果につき、説明する。
上記点火コイル１は、導電部材４１の先端側接触部４１２が、スパークプラグ７の基端部に設けられた高圧端子部７１を覆うよう構成されている。これによって、導電部材４１の調芯をスパークプラグの高圧端子部７１側において行うことができ、導電部材４１の傾きを防ぐことができる。

また、導電部材４１は、基端側接触部４１１と先端側接触部４１２との間において、部分的に外径を大きくした被係止径大部４１３を備えている。これによって、導電部材４１の全体の径方向幅を拡大させることなく、被係止径大部４１３によってシール部材５の係止部５３に係止させることができる。そのため、導電部材４１とブーツ部４の内周面４０との間の距離、或いはブーツ部４の外周４２とプラグホール８０の内壁８１との間の距離が近づくことに起因するプラグホール８０内の電界強度の増加を防ぐことができる。その結果、ブーツ部４の絶縁性が維持できる。

また、シール部材５は、係止部５３を備えている。これによって、導電部材４１の組付けに際し、導電部材４１を係止部５３に対してその先端側から挿通して係止部５３を弾性的に拡開させて、被係止径大部４１３を係止させることができる。その結果、シール部材５に導電部材４１を係止でき、かつ導電部材４１のスパークプラグ側へ脱落を防止することができる。また、導電部材４１の調芯をシール部材５側、つまり点火コイル１側においても行うことができ、導電部材４１の傾きを効果的に防ぐことができる。その結果、導電部材４１とスパークプラグ１との接触をより安定させて磨耗による接触不良を効果的に防ぐことができる。さらには、被係止径大部４１３が係止部５３で固定できるので、導電部材４１のバネ力によって導電部材４１を抵抗器３２に押し当て、抵抗器３２を高出力端子３１に押し当てることができる。そのため、抵抗器３２と導電部材４１、及び抵抗器３２と高出力端子３１との良好な接触状態を保ち易くすることもできる。

また、シール部材５の係止部５３の外周には隙間部５４が形成されている。これによって、導電部材４１の組付けに際し、導電部材４１を係止部５３に対してその先端側から挿通させるときに係止部５３を弾性的に拡開させてやすくすることができる。その結果、組付け性を向上させることができる。

また、係止部５３の先端には、径方向内側へ行くほど基端側へ向かうように傾斜した面取部５３０が形成されている。これによって、導電部材４１の組付けに際し、導電部材４１を面取部５３０に当接させながら基端側に向って挿通させやすくすることができる。その結果、組付け性を向上させることができる。

また、導電部材４１は、被係止径大部４１３と先端側接触部４１２との間において部分的に外径を大きくした調芯用径大部４１４を備え、調芯用径大部４１４をブーツ部４の内周面４０に当接することによりブーツ部４に対する導電部材４１の軸芯の平行度を保つよう構成してある。これによって、調芯用径大部４１４によって導電部材４１の調芯をブーツ部４においても行うことができ、導電部材４１の傾きをより効果的に防ぐことができる。その結果、導電部材４１とスパークプラグとの接触をより安定させて磨耗による接触不良を確実に防ぐことができる。

以上のごとく、本例によれば、ブーツ部の絶縁性を維持しつつ、導電部材のスパークプラグ側への脱落及び接触不良を防止できる内燃機関用の点火コイルを提供することができる。

（実施例２）
本例は、係止部５３を、図８に示すごとく、複数のリブ５３２によって形成した例である。
本例における係止部５３は、図８に示すごとく、シール部材５の先端側嵌合部５２の内壁部５２２の先端において、回転対称形状とした４つのリブ５３２を径方向内側に各々突出させて形成している。
その他は、実施例１と同様であり、実施例１と同様の作用効果を有する。

なお、上記実施例１及び実施例２においては、係止部５３を、全周にわたって径方向内側に突出したリング状のリブ５３１、或いは回転対称形状とした複数のリブ５３２によって構成した例を示したが、これらに何ら限定されるものではなく、上記以外の形状によって形成してもよい。

１ 点火コイル
２ コイル本体部
３ 高圧タワー部
４ ブーツ部
４１ 導電部材
４１１ 基端側接触部
４１２ 先端側接触部
４１３ 被係止径大部
５ シール部材
５１ 基端側嵌合部
５２ 先端側嵌合部
５３ 係止部

Claims (4)

1. 一次コイル及び二次コイルをコイルケース内に収容してなるコイル本体部と、該コイル本体部において発生させた高電圧を出力する高圧出力端子を内部に保持した高圧タワー部と、上記高圧出力端子とスパークプラグとを導通させる導電部材を内側に備える筒状のブーツ部と、該ブーツ部と上記高圧タワー部とを連結すると共に両者の間をシールするシール部材とを備えた内燃機関用の点火コイルであって、
   上記導電部材は、上記高圧出力端子に接触する基端側接触部と、上記スパークプラグに接触する先端側接触部とを備え、該先端側接触部が、上記スパークプラグの基端部に設けられた高圧端子部を覆うよう構成されており、また、上記基端側接触部と上記先端側接触部との間において、部分的に外径を大きくした被係止径大部を備え、
   上記シール部材は、上記高圧タワー部と嵌合する基端側嵌合部と、上記ブーツ部と嵌合する先端側嵌合部と、上記導電部材に設けた上記被係止径大部を先端側から係止すると共に弾性的に拡開できるよう構成された係止部を備えていることを特徴とする内燃機関用の点火コイル。
2. 請求項１に記載の内燃機関用の点火コイルにおいて、上記シール部材の上記係止部の外周には隙間部が形成されていることを特徴とする内燃機関用の点火コイル。
3. 請求項１又は２に記載の内燃機関用の点火コイルにおいて、上記係止部の先端には径方向内側へ行くほど基端側へ向かうように傾斜した面取部が形成されていることを特徴とする内燃機関用の点火コイル。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の内燃機関用の点火コイルにおいて、上記導電部材は、上記被係止径大部と上記先端側接触部との間において部分的に外径を大きくした調芯用径大部を備え、上記調芯用径大部は、上記ブーツ部の内周面に当接することにより該ブーツ部に対する上記導電部材の軸芯の平行度を保つよう構成してあることを特徴とする内燃機関用の点火コイル。

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