JP5884773B2

JP5884773B2 - 内燃機関用点火コイル

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Publication number: JP5884773B2
Application number: JP2013110083A
Authority: JP
Inventors: 勇希山内
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2012-05-24
Filing date: 2013-05-24
Publication date: 2016-03-15
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Description

本発明は、内燃機関の点火コイルに高電圧を印加する内燃機関用点火コイルに関する。

従来、内燃機関用点火コイルとして内燃機関のプラグホールに挿入する胴体部の内部に昇圧コイルを内蔵した、いわゆるスティックコイルは、プラグホール内の高温下にさらされるなどの劣悪な環境に耐えるために、内燃機関の燃焼室に近い胴体部の外装、及び、点火コイルにおいて生成した電圧を点火プラグに印加する導電性弾性体を内包している高圧部においては、加水分解に耐え電気絶縁性が良好なポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）などの特殊樹脂材を胴体ケースに、燃焼室から離れている頭部においてはポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）などの難燃性の樹脂材を用いて外装を成型してきた。

しかし一方で、内燃機関の小型化等の種々の要求に伴い、内燃機関における内燃機関用点火コイルを取り付けるプラグホールの径が縮小していく傾向がある。この要求に対応すべく、例えば特許文献１では、内燃機関用点火コイルの胴体部及び高圧部の外装を従来のＰＰＳではなく金属によって構成する技術が開示されている。これにより、樹脂にて成型していた胴体部に比べて胴体部の強度向上を図るとともに、胴体部の外装が胴体部の周囲に配設される外周コアと同様の機能を有することとなる。すなわち、金属により構成された胴体部の外装が胴体ケースと外周コアを兼ねることで、結果として胴体部の内周に配設する外周コアの枚数を減少させ、胴体部の径を小さくすることが可能となっている。

特開２００３−３０９０２９号公報

しかしながら、高電圧を点火プラグに印加する点火コイルにおいて、点火プラグと電気的に接続される導電性弾性体を内包する高圧部の外周を金属としている、または高圧部に金属からなる外装を備えた胴体部を挿入している場合、点火プラグに電圧を印加する導電性弾性体には、二次コイルおよび一次コイルによって昇圧された高電圧が印加されることにより、導電性弾性体と高圧部、または導電性弾性体と金属からなる胴体部との間において、絶縁性樹脂で構成された高圧部、及び高圧部内部に充填されている絶縁樹の脂材を介して絶縁破壊が発生し、意図しない電気導通が生じる可能性がある。

また、高圧部の外装が樹脂であり、導電性弾性体と金属によって構成された胴体部の外装との間における最短直線距離が、高圧部を構成する樹脂と同一の絶縁樹脂材のみで構成されている場合には、胴体部の外装と導電性弾性体との間にて、絶縁破壊による意図しない導通が生じ易くなる可能性がある。意図しない電気導通が生じると胴体部の外装とプラグホール間での導通が生じて、点火コイルによって昇圧された電圧が正常に点火プラグに印加されず、点火プラグが正常に点火できなくなる可能性がある。

本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであって、胴体部の外装と導電性弾性体との間の意図しない導通を防ぐ信頼性の高い点火コイルを提供することである。

上記課題を解決すべく、本発明の内燃機関用点火コイル（１）は、絶縁性の樹脂によって充填され、外部接続端子（３４１）を備えた外部接続部（３１２）を有する樹脂からなる頭部（３００）と、頭部（３００）の内燃機関の燃焼室側に取り付けられ、一次コイル（５）及び二次コイル（４）を径方向内側に配設した金属からなる円筒状の胴体筒部（１７０）を有した胴体部（１００）と、胴体部（１００）の頭部（３００）と嵌合する端部と反対側に圧入嵌合され、点火プラグ（６００）を覆うプラグキャップ（４００）を係止するキャップ係止部（２３０）を有するとともに点火プラグ（６００）と電気的に接続される導電性弾性体（５００）を内包する樹脂からなる高圧部（２００）とを有し、高圧部（２００）は、胴体筒部（１７０）と圧入嵌合される外筒部（２１０）と導電性弾性体（５００）を径方向内側に配設する内筒部（２２０）とを有し、頭部（３００）は、胴体部（１００）と嵌合される部位において、胴体筒部（１７０）の外周面側に当接する頭部外周側嵌合部（３１３）と、胴体筒部（１７０）の内側に突出する頭部内周側突起部（３１４）とからなる頭部側凹部（３１５）を有してなり、高圧部（２００）の外筒部（２１０）は、胴体筒部（１７０）の外周面側に当接する高圧部外周側突起部（２１１）と、胴体筒部（１７０）の内周面側に当接する高圧部内周側嵌合部（２１２）とからなる高圧部側凹部（２１３）を有してなり、
外筒部（２１０）と内筒部（２２０）との間には、絶縁性樹脂（３３０）を介在させており、絶縁性樹脂（３３０）は、高圧部（２００）を形成する樹脂よりも絶縁性が高いことを特徴とする。

高圧部（２００）に内筒部（２２０）と外筒部（２１０）とを設け、該内筒部（２２０）と外筒部（２１０）との間に、高圧部を形成する樹脂よりも絶縁性の高い絶縁性樹脂（３３０）を介することによって、金属で構成された胴体筒部（１７０）と導電性弾性体（５００）との間の絶縁性が向上する。これにより、導通経路は、絶縁性樹脂（３３０）を迂回した経路となる。かかる経路とすることで、導通距離を延長させることとなり、意図しない導通を抑制することが可能となる。加えて胴体部（１００）と高圧部（２００）とを分けて構成することで、内燃機関のプラグホールの仕様や寸法などの内燃機関側の要求に対して、高圧部（２００）を変更することで対応することが可能となり、互換性が向上する。

さらに、胴体部（１００）と高圧部（２００）とを一体に成型する場合と比較して、胴体部（１００）は筒形状のみの簡易な構成になるので、押出し絞り加工によって成型する胴体筒部（１７０）に難度な加工を必要とすることがなくなり、胴体筒部（１７０）の成型が容易、かつ板厚を薄くすることが可能となる。

なお、特許請求の範囲、及び上記課題を解決するための手段に記載した括弧内の符号は一つの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであり、本発明の技術範囲を限定するものではない。

本実施例における内燃機関用点火コイルを正面からみた断面図。本実施例における高圧部の断面図。図１におけるＡの要部拡大断面図。図１におけるＢの要部拡大断面図。実施例における胴体筒部の製造工程を示す工程模式断面図。中心コアの磁束量に対する外周コアの磁束割合と胴体筒部の板厚についての相関特性図。実施例のおける頭部と胴体部との間を漏れる絶縁性樹脂の長さと時間との関係を示した特性図。

本発明における内燃機関用点火コイルの実施例につき図１〜図４を用いて説明する。なお、本発明において、先端側とは内燃機関の燃焼室側を指し、その反対側を基端側とする。

（実施例）
図１は内燃機関用点火コイル１（以下、点火コイル１とする）を正面から見た断面図である。

図１に示すごとく、点火コイル１は、内外周に同心状に配置された一次コイル５及び二次コイル４が胴体筒部１７０の内部に配設された胴体部１００と、胴体部１００の基端側に圧入嵌合され、一次コイル５との通電及び遮断を制御するイグナイタ３４０及び外部接続端子３４１を備えた外部接続部３１２を備える頭部ケース３１０からなる頭部３００と、胴体部１００の先端側に圧入勘合され、点火プラグ６００と電気的に接続される導電性弾性体５００を内包する高圧部２００とを有してなる。

頭部ケース３１０は、例えばＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）などの樹脂からなる略筐体形状を呈しており、内燃機関に点火コイルを固定するための締結部材が挿入される固定部３１１と、電源等の外部との接続を行う外部接続部３１２と、一次コイル５との通電及び遮断を制御するイグナイタ３４０を備えている。

頭部ケース３１０の先端側の開口部の外周には、プラグホール内への水の浸入を防止するためのコイルシールラバー３２０が係止されている。

また、頭部ケース３１０は、胴体部１００の胴体筒部１７０と嵌合される部位において、胴体筒部１７０の外周面側に当接する頭部外周側嵌合部３１３と、胴体筒部１７０の内周面側に当接する頭部内周側突起部３１４とからなる頭部側凹部３１５を有しており、頭部外周側嵌合部３１３と頭部内周側突起部３１４は頭部外周側嵌合部３１３の方が頭部内周側突起部３１４よりも胴体部軸方向先端側に向けて伸長されている。なお、頭部外周側嵌合部３１３には、ラバー係止部３１６が径方向外側に突出しており、前述したコイルシールラバー３２０は、かかるラバー係止部３１６によって係止されている。

胴体部１００は、軟磁性体からなる円柱状の中心コア１１０と、中心コア１１０の径方向外側に設けられた円筒状の二次スプール１２０と、二次スプール１２０に巻回された二次巻線１３０からなる二次コイル４と、二次コイル４の径方向外側に設けられた円筒状の一次スプール１４０と、一次スプール１４０に巻回された一次巻線１５０からなる一次コイル５と、一次コイル５の径方向外側に設けられ、スリットを有した複数枚の無方向性電磁鋼板を径方向に重ねて構成される円筒状の外周コア１６０と、外周コア１６０の径方向外側に設けられた円筒状の胴体筒部１７０と、からなる。

胴体筒部１７０は、金属からなり、例えば圧延鋼などの鉄鋼部材から形成されている。そして、胴体筒部１７０の板厚ｔは０．２ｍｍ〜０．６ｍｍで形成されている。

また、胴体筒部１７０は、図３及び図４に示すように、胴体筒部１７０の基端側において、胴体筒部１７０の外周面を径方向内側に曲げた外周側曲面部１７１と、高圧部２００と嵌合される胴体筒部１７０の先端側において、胴体筒部１７０の内周面を径方向外側に曲げた内周側曲面部１７２とを有している。

さらに、胴体筒部１７０の表面には、例えばＮｉ、Ｃｒなどを含んだメッキ層が形成されており、かかるメッキ層は、主にＮｉを含有する金属で構成される。また、胴体筒部１７０の頭部側メッキ除去部１７４及び高圧部外周側突起部２１１に当接する部位においてはメッキ層を形成していない。

二次スプール１２０の先端側には、高圧部２００の内筒部２２０と二次スプール１２０とを互いに固定し、二次コイル４、及び中心コア１１０の中心軸と、高圧部２００に内包された導電性弾性体５００の中心軸とをそろえるコイル固定部１２１を有している。

図２に高圧部２００を正面から見た断面図を示す。高圧部２００は、胴体部１００の先端側に圧入嵌合され、加水分解に対する耐久性が高く電気絶縁性の良好なＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）などの難燃性樹脂によって形成されている。また、高圧部２００は、導電性の線材によって螺旋状に形成された導電性弾性体５００を内包する内筒部２２０と、胴体筒部１７０と圧入嵌合される外筒部２１０と、プラグキャップ４００を係止する下方突出部２４０とを有している。下方突出部２４０は、キャップ係止部２３０を有しており、かかるキャップ係止部２３０により、高圧部２００の先端側に設けられたプラグキャップ４００は係止されている。

導電性弾性体５００は先端側において点火プラグ６００と電気的に接続され、基端側においては二次コイル４と電気的に接続されており、一次コイル５と二次コイル４によって昇圧された高電圧を点火プラグ６００に印加する。

内筒部２２０は、内周側に導電性弾性体５００を配設し、導電性弾性体５００の位置決め機能を有するとともに、導電性弾性体５００の螺旋形状の外周を拘束することによって導電性弾性体５００の胴体部軸方向における中心軸を安定させる軸決め機能を有している。また、外筒部２１０は略円筒状を呈しており、その先端側において内筒部２２０の先端側と下方突出部２４０の基端側とは合流している。

図４に示すように外筒部２１０は、胴体筒部１７０と嵌合される部位において、胴体筒部１７０の内周面側に当接する高圧部内周側嵌合部２１２と、胴体筒部１７０の外周面側に当接する高圧部外周側突起部２１１とからなる高圧部側凹部２１３を有しており、高圧部内周側嵌合部２１２と高圧部外周側突起部２１１は、高圧部内周側嵌合部２１２の方が高圧部外周側突起部２１１よりも胴体部軸方向先端側に向けて伸長されている。

プラグキャップ４００はゴムなどの絶縁性弾性体によって略円筒状に形成されてなり、点火プラグ６００を内周の面圧によって固定するとともに、点火プラグ６００に印加される高電圧が、内燃機関のプラグホールの周りの金属と導通するのを防止する。

次に、胴体部１００と頭部３００との嵌合、及び胴体部１００と高圧部２００との嵌合について述べる。

図３は胴体筒部１７０と頭部ケース３１０との嵌合される部位における拡大断面図である。胴体部１００と頭部３００との嵌合は、胴体筒部１７０の基端側と頭部ケース３１０の胴体筒部１７０の基端側においてなされる。そして、かかる嵌合は胴体筒部１７０の外周側と頭部外周側嵌合部３１３の内周側でなされる。なお、前述したように、頭部外周側嵌合部３１３と頭部内周側突起部３１４は頭部外周側嵌合部３１３の方が頭部内周側突起部３１４よりも胴体部軸方向先端側に向けて伸長されており、胴体筒部１７０と当接する頭部外周側嵌合部３１３の内壁の長さＬ１は、３．３ｍｍ以上の長さで形成されている。かかる長さで形成されていることにより、内部に充填している絶縁性樹脂３３０を固化させるために点火コイル１に与えられる熱により膨張した、頭部３００と胴体部１００との間隙を抑制することができる。

すなわち、頭部３００は、樹脂によって形成され、胴体筒部１７０が金属で形成されていることにより、胴体筒部１７０よりも膨張率の高い頭部３００のほうが、点火コイル１に与えられる熱を受けて胴体筒部１７０の径方向外側へ膨張する。そして、頭部外周側嵌合部３１３が、胴体筒部１７０を外側から嵌合させていることから、頭部外周側嵌合部３１３と胴体筒部１７０との間に間隙が生じる可能性がある。これに対して、内壁の長さＬ１を３．３ｍｍ以上とすることで、嵌合長さを大きくとり、間隙から絶縁性樹脂３３０が漏れるのを抑制することができる。

また、胴体筒部１７０において頭部３００と圧入嵌合される端部である頭部先端側には、胴体筒部１７０を径方向内側に曲げた外周側曲面部１７１が形成されている。

図４は胴体筒部１７０と外筒部２１０との嵌合される部位における拡大断面図である。胴体部１００と高圧部２００との嵌合は、胴体筒部１７０の先端側と高圧部２００の外筒部２１０の基端側においてなされる。そして、かかる嵌合は、胴体筒部１７０の先端側の嵌合は胴体筒部１７０の内周側と高圧部内周側嵌合部２１２の外周側とでなされる。なお、前述したように、高圧部内周側嵌合部２１２と高圧部外周側突起部２１１は高圧部内周側嵌合部２１２の方が高圧部外周側突起部２１１よりも胴体部軸方向先端側に向けて伸長されており、胴体筒部１７０と当接する高圧部内周側嵌合部２１２の外壁の長さＬ２は１．０ｍｍ以上の長さで形成されている。さらに、胴体筒部１７０において高圧部２００と圧入嵌合される高圧部側端部には、胴体筒部１７０を径方向外側に曲げた内周側曲面部１７２が形成されている。かかる長さで形成されていることにより、内部に充填する絶縁性樹脂３３０を固化させるために点火コイル１に与えられる熱により膨張した、高圧部２００と胴体部１００とを確実に固定することができる。

すなわち、高圧部２００は樹脂によって形成され、胴体筒部１７０が金属で形成されていることにより、胴体筒部１７０よりも膨張率の高い高圧部２００のほうが、点火コイル１に与えられる熱を受けて胴体筒部１７０の径方向外側へ膨張する。そして、高圧部内周側嵌合部２１２が、胴体筒部１７０を内側から嵌合させていることから、膨張により高圧部内周側嵌合部２１２が胴体筒部１７０を内側から径方向外側に押圧することになる。したがって、Ｌ２の長さ２を１．０ｍｍ以上という短い長さで形成しても、高圧部２００と、胴体部１００とを確実に固定することができる。

なお、図３または図４において、胴体筒部１７０の外周側の直径は頭部外周側嵌合部３１３の内周側の直径よりも締め代ｄだけ大きく形成され、また、高圧部内周側嵌合部２１２の外周側の直径は、胴体筒部１７０の内周側の直径よりも締め代ｄだけ大きく形成されている。締め代ｄの値は０．０１ｍｍ〜０．２５ｍｍの範囲で形成される。

このように構成された点火コイル１の内部は、エポキシ樹脂などの熱硬化性を有する絶縁性樹脂３３０が、頭部ケース３１０の上端から流入充填されることにより絶縁皮膜されている。すなわち、頭部ケース３１０の上端から流入された絶縁性樹脂３３０は、頭部３００から胴体部１００の二次コイル４と一次コイル５との間などから先端側へ流動し、高圧部２００内の外筒部２１０と内筒部２２０の間に流入する。そして充填された後に固化させることで、イグナイタ３４０、一次コイル５と二次コイル４との間隙、及び外筒部２１０と内筒部２２０との間の空間等を絶縁被覆する。なお、本実施例においては、高圧部の外筒部２１０と内筒部２２０との間に充填される絶縁性樹脂３３０は、頭部３００に充填される絶縁性の樹脂と同一材料である。

次に、胴体筒部１７０の製造方法について述べる。図５は、胴体筒部１７０が成型される工程を、胴体筒部１７０の軸方向に平行な断面において示した工程模式図である。

図５（Ａ）において、円柱状の成型パンチ２と、円柱状の孔を有した金型土台３の間に圧延金属部材１７が設置される。図５（Ｂ）において、金型土台３が固定された状態で成型パンチ２が下方に動き、圧延金属部材１７が下方に押し出されることで圧延金属部材１７は鍔を有したコップ状に形成される。ここで、成型パンチ２によって圧延金属部材１７を下方に押し出す際、圧延金属部材１７の固定される部位、すなわち成型パンチ２の底部に当接する部位及び金型土台３の角部に当接する部位においては圧縮応力が発生し、また、圧延金属部材１７の固定されていない部位、すなわち固定されている部位の反対側表面においては引張応力が発生する。この作用により、圧延金属部材１７の底面と圧延金属部材１７の外周側面との中間面には外周側曲面部１７１が形成され、圧延金属部材１７の鍔表面と圧延金属部材１７の内周側面の中間面には内周側曲面部１７２が形成される。

次に、図５（Ｃ）に示されるようにＺ´からＺ、及びＷ´からＷに向けて剪断加工を行うことで、鍔を有したコップ状の圧延金属部材１７の鍔を取り除き、さらに、Ｘ´からＸ、及びＹ´からＹ方向に打ち抜き加工を行うことで、コップ状の圧延金属部材１７の底部を取り除く。そして、図５（Ｄ）に示すように圧延金属部材１７が内周側曲面部１７２と外周側曲面部１７１を有した胴体筒部１７０となる。

なお、図５（Ｃ）において、成型された圧延金属部材１７は円筒状を呈していることにより、軸方向に垂直な断面においてはＺ´―ＺとＷ´―Ｗは圧延金属部材１７上方の開口端を有する上方の同一円に直交し、また、Ｘ´―ＸとＹ´―Ｙは圧延金属部材１７下方の同一円に直交する。

次に、本実施例の効果について述べる。

本実施例における高圧部２００は、胴体部１００と嵌合される側において胴体筒部１７０と圧入嵌合される外筒部２１０と導電性弾性体５００を定設する内筒部２２０とを有しており、外筒部２１０と内筒部２２０との間に、高圧部を形成する樹脂よりも絶縁性に優れた絶縁性樹脂３３０を充填してなる。

ここで、導電性弾性体５００には胴体部１００内の一次コイル５及び二次コイル４によって昇圧された高電圧が印加されるため、導電性弾性体５００と、金属によって構成された胴体筒部１７０との間において意図しない導通を引き起こす可能性がある。その際、意図しない導通は導電性弾性体５００と胴体筒部１７０において最短距離を選択して発生する。高圧部２００がＰＰＳのみによって形成されており、さらに、高圧部２００に内筒部２２０と外筒部２１０とが形成されていない場合、導電性弾性体５００と胴体筒部１７０との間において、最短経路である胴体筒部１７０と導電性弾性体５００との最も短い直線距離にて導通が生じる。すなわち、直線距離上の高圧部２００の内部での絶縁破壊により、意図しない導通が生じる。

これに対して、本実施例においては、内筒部２２０と外筒部２１０とで高圧部２００の基端側を分離させ、内筒部２２０と外筒部２１０との間にＰＰＳよりも絶縁性の高いエポキシ樹脂等の絶縁性樹脂３３０を流入させることにより、意図しない導通経路における最短の直線経路を遮断させる。すなわち、意図しない導通の経路は絶縁性樹脂３３０を回避するように迂回し、導通距離を増加させることで意図しない導通を引き起こしにくくすることが可能となる。

これにより、意図しない導通を抑制して点火プラグ６００への電圧の印加不良を防ぎ、点火プラグ６００の失火を抑制する信頼性の高い点火コイル１を提供することが可能となる。

また、本実施例では高圧部２００に内筒部２２０を設け、導電性弾性体５００の外周を内筒部２２０により拘束することで、導電性弾性体５００の中心軸を胴体部１００の二次コイル４の中心軸と略一致させ、導通不良を抑制することができる。すなわち、導電性弾性体５００の中心軸が胴体部１００の二次コイル４と相異することで、二次コイル４の先端側に接続される導電性弾性体５００へ正常に接続されず、導通不良を引き起こす可能性があり、導電性弾性体５００から点火プラグ６００への正常な導通経路が形成されずに導通不良を引き起こす原因となる。本実施例の構成をとることで上記の問題を解決し、導通不良を抑制することができる。

さらに、本実施例では、頭部ケース３１０は、胴体部１００の胴体筒部１７０と嵌合される部位において、胴体筒部１７０の外周側に当接する頭部外周側嵌合部３１３と、胴体筒部１７０の内周側に当接する頭部内周側突起部３１４とからなる頭部側凹部３１５を有しており、頭部外周側嵌合部３１３と頭部内周側突起部３１４は頭部外周側嵌合部３１３の方が頭部内周側突起部３１４よりも胴体部軸方向先端側に向けて伸長されてなる。

これによれば、胴体筒部１７０の成型工程で胴体筒部１７０の基端側の端部に発生するバリ等を頭部側凹部３１５が覆い隠すことができ、圧入嵌合後の作業時や点火コイル１のプラグホールへの挿入作業時などの怪我を防止して安全性の向上を図ることができると共に、嵌合する際の胴体筒部１７０の径方向へのずれを抑制して確実に固定することができる。また、胴体筒部１７０を頭部外周側嵌合部３１３の内周側を当接させて嵌合し、頭部外周側嵌合部３１３の長さを伸長していることで胴体筒部１７０と頭部外周側嵌合部３１３とが当接する面積を向上させている。これによれば、外部から胴体部１００の内部への水の浸入や、内部からの絶縁性樹脂３３０の漏出を防止することができる。故に、シール性の高い点火コイル１を提供することができる。

またさらに、本実施例では、外筒部２１０は、胴体筒部１７０と嵌合される部位において、胴体筒部１７０の内周面側に当接する高圧部内周側嵌合部２１２と、胴体筒部１７０の外周面側に当接する高圧部外周側突起部２１１とからなる高圧部側凹部２１３を有しており、高圧部内周側嵌合部２１２と高圧部外周側突起部２１１は高圧部内周側嵌合部２１２の方が高圧部外周側突起部２１１よりも胴体部軸方向基端側に向けて伸長されてなる。

これによれば、胴体筒部１７０の成型工程で胴体筒部１７０の先端側の端部に発生するバリ等を高圧部側凹部２１３が覆い隠すことができ、圧入嵌合後の作業時や点火コイル１のプラグホールへの挿入作業時などの怪我を防止して安全性の向上を図ることができると共に、嵌合する際の胴体筒部１７０の径方向へのずれを抑制し確実に固定することができる。また、胴体筒部１７０を高圧部内周側嵌合部２１２の外周側を当接させて嵌合し、高圧部内周側嵌合部２１２の長さを伸長していることで胴体筒部１７０と高圧部内周側嵌合部２１２とが当接する面積を向上させている。これによれば、外部から胴体部１００の内部への水の浸入や、内部からの絶縁性樹脂３３０の漏出を防止することができる。故に、シール性の高い点火コイル１を提供することができる。

加えて、本実施例では、胴体筒部１７０は、胴体筒部１７０の基端側において胴体筒部１７０の外周面を径方向内側に曲げた外周側曲面部１７１と、高圧部２００と嵌合される高圧部側端部において、胴体筒部１７０の内周面を径方向外側に曲げた内周側曲面部１７２とを有している。これによれば、伸長されている頭部外周側嵌合部３１３側と高圧部内周側嵌合部２１２側の胴体筒部１７０の端部に曲面が形成されていることで、圧入嵌合する際に、伸長されている頭部外周側嵌合部３１３と胴体筒部１７０、及び高圧部内周側嵌合部２１２と胴体筒部１７０との引っ掛かりを防止することができる。したがって、本実施例では、伸長されている部材と胴体筒部との間で正常に嵌合できずに引っ掛かりが生じ、正常に嵌合するよりも高い圧力で嵌合することにより、伸長されている部材に傷が生じるといった嵌合不良などの現象を抑制することができる。

さらに加えて、本実施例では、胴体筒部１７０の表面はメッキ層が形成してあり、胴体筒部１７０の高圧部外周側突起部２１１に当接する部位であるメッキ除去部２１４及び頭部側メッキ除去部１７４においてはメッキ層を形成していない。胴体筒部１７０の表面にメッキ層を設けることにより、胴体筒部１７０の酸化を防止し、さび等の発生を防ぐことができる。さらに、胴体筒部１７０の高圧部外周側突起部２１１に当接する部位であるメッキ除去部２１４は、高圧部側凹部２１３に覆われており、胴体筒部１７０の頭部内周側突起部３１４と向き合う頭部側メッキ除去部１７４は、頭部側凹部３１５に覆われている。これによれば、胴体筒部１７０を形成する際に生じるメッキ除去部２１４及び頭部側メッキ除去部１７４を覆うことができ、これにより、メッキ除去部２１４及び頭部側メッキ除去部１７４に生じた粗い切断面やバリなどから、プラグホールおよび作業者を保護することができる。また、メッキ除去部２１４と高圧部外周側突起部２１１が接していることで、胴体筒部１７０と高圧部外周側突起部２１１との間隙の発生を抑えることができる。故に、外部から高圧部２００内部への水等の浸入を抑制するとともに、内部の絶縁性樹脂３３０の漏出を防ぎ、シール性を向上させることができる。

また、本実施例では、胴体筒部１７０には主にＮｉを含有するメッキ層が形成されている。メッキ層に、耐熱性が高く、合金とする際に金属との親和性の高いＮｉを用いていることで、内燃機関の高温環境下での耐久性が向上する。故に、胴体筒部１７０の酸化を防止し、さび等の発生を防ぐというメッキ層を形成することによる効果を長きに亘って奏することが可能となる。

さらに、本実施例では、胴体部１００の胴体筒部１７０は金属によって円筒状に形成されてなる。この胴体筒部１７０を、比重の低い軽金属によって形成した場合は、点火コイルの軽量化を図ることができる。一方、胴体筒部１７０を、鉄等の磁性の高い金属によって構成した場合は、胴体筒部１７０が外周コア１６０の機能も果たし、外周コア１６０を設ける数が削減でき、点火コイル１の縮径を図ることができる。

そして、胴体筒部１７０を磁性の高い金属によって形成した場合、外周コア１６０が無方向性電磁鋼板によって構成されていても、二次コイル４および一次コイル５によって昇圧される際に必要のない磁束である漏れ磁束を低減することで、必要性能を満足した磁束量を確保することが可能となる。この効果について以下に詳述する。

外周コア１６０は、軟磁性体からなるが、その種類として方向性電磁鋼板と、無方向性電磁鋼板とに分けられる。従来、外周コア１６０は主に方向性電磁鋼板を用いて構成されていた。方向性電磁鋼板は一定方向の磁束は通し難い性質を有しているが、その他方向の磁束は非常に通し易い性質を有しており、方向性電磁鋼板の磁束を通し易い方向における磁束方向を胴体部軸方向に合わせることで、胴体部軸方向の磁束を効率良く通し、点火コイル１の昇圧性能に直結する磁束性能を確保するものであった。これに対し、無方向性電磁鋼板は、いかなる方向でも一定量の磁束を通すが、方向性電磁鋼板に比べて、その磁束量は劣るため、かかる無方向性電磁鋼板により昇圧性能を満足させようとすると、無方向性電磁鋼板の枚数を増やしたり、または１枚あたりの板厚を増加させる必要があった。このように、枚数や板厚を増やすことにより、胴体部１００の外径が大きくなり、内燃機関の小型化に対応できないという問題があった。一方で、無方向性電磁鋼板により外周コア１６０を形成することで、外周コア１６０を安価に製造できるため、コストを抑えることができるという利点もある。

この利点を活かしながら、小型化に対応しつつ外周コア１６０の性能を確保するために、本実施例では、胴体筒部１７０を金属を用いて形成する。これにより、胴体筒部１７０が外周コア１６０の機能を担うことができ、磁束性能を満足させることができる。

すなわち、圧延鉄鋼からなる円筒状の胴体筒部１７０を、無方向性電磁鋼板からなる外周コア１６０の外周側に設けた場合、圧延鉄鋼からなる胴体筒部１７０は、外周コア１６０の枚数や板厚を増やすことと同じ機能を発揮することができ、胴体筒部１７０と外周コア１６０とにおいて生じる意図しない方向に対して磁束が向くといった漏れ磁束を低減することができる。故に、外周コア１６０の枚数や板厚を増加させることなく、点火コイル１の径を縮小させながら磁束性能を満足させることが可能となるのである。

さらに、本実施例では、前述したように、高圧部２００と胴体筒部１７０とを分離させることで、胴体筒部１７０を円筒形状に形成することができ、胴体筒部１７０は複雑な形状となっていない。したがって、胴体筒部１７０の板厚ｔを薄く形成することが可能となる。本実施例においては、胴体筒部１７０の板厚ｔを、０．１ｍｍ以上０．６ｍｍ以下としている。これによれば、胴体筒部１７０の内部にて、磁束を打ち消すように流れる電流によって磁束量が減る現象（所謂、鉄損）を減少させることができる。故に、一般的な外周コアの磁束の保持性能として必要な「外周コアの保持する磁束量が中心コア１１０の磁束量の７０％以上」という性能を満足させることが可能となるのである。

次に、胴体筒部１７０の板厚と、外周コア１６０及び胴体筒部１７０の中心コア１１０に対する磁束量割合との関係性を調べるべく、方向性電磁鋼板からなる板厚が０．２３ｍｍの外周コア１６０を４枚用いて総板厚を０．９２ｍｍとしたものと、無方向性電磁鋼板からなる板厚０．３５ｍｍの外周コアを２枚、冷間圧延鋼（ＪＩＳ規格：ＳＰＣＤ）からなる板厚０．３ｍｍの胴体筒部１７０を重ねて総板厚を１．００ｍｍとしたものとを用意し、それぞれの中心コア１１０に対する磁束割合を検証した。図６は、この結果を示した相関特性図である。

図６のＣは胴体筒部１７０の板厚を増減した場合の、無方向性電磁鋼板からなる外周コア１６０と胴体筒部１７０とを併せた磁束量に関して、中心コア１１０に対する磁束割合を示した特性線であり、図６のＤは胴体筒部１７０の鉄損がない場合の中心コア１１０に対する磁束割合を示した特性線である。また、Ｅ点は方向性電磁鋼板からなる外周コア１６０を４枚用いた場合の中心コア１１０に対する磁束割合である。なお、Ｃ、及びＤの特性線は、板厚の断面積、及び無方向性電磁鋼板の断面積あたりの磁束量に基づいて算出することにより求めており、算出した特性をプロットして特性線としている。また、図６には、かかる特性線と実施例により求めた実験値とが表されている。

図６に示されるように、胴体筒部１７０の板厚を厚く取りすぎると、板厚の間で磁束を打ち消す電流が発生する、いわゆる鉄損と呼ばれる作用が働く。図６中においては、ＣとＤとの縦軸の差が鉄損として表すことができ、板厚を増大させるほど顕著に生じていることが分かる。外周コア１６０には、前述したように一般的に中心コア１１０に対する磁束量割合７０％以上が必要性能とされるのに対して、方向性電磁鋼板からなる外周コア１６０を４枚用いた場合は、中心コア１１０の磁束量に対して約７５％の磁束量を確保しており、必要性能を満足している。

一方、無方向性電磁鋼板からなる外周コア１６０を２枚と胴体筒部１７０を用いた場合は鉄損の影響から板厚を厚くしてしまうと必要性能である７０％を下回ってしまうため、胴体筒部１７０は板厚を薄く形成する必要があるが、胴体筒部１７０の固定のために径が異なる窪みを設けた場合、板厚を薄くすると加工が困難で加工中に胴体筒部１７０が破損する可能性があり、絞り加工分だけ厚くする必要がある。この場合、胴体筒部１７０を形成する鉄損の影響により、性能が低下してしまう。

本願は、胴体筒部１７０を一定の径の簡易な円筒状で形成することで胴体筒部１７０の板厚を薄く形成することが可能となり、図６に示されるように、板厚を０．１ｍｍ〜０．６ｍｍの範囲とすることで中心コア１１０の磁束量に対して約７０％以上の磁束量を確保し、外周コア１６０としての必要性能を満足させることが可能となるという効果もある。

次に、頭部３００と胴体部１００と嵌合深さについて検証した。頭部３００と胴体部１００との嵌合する箇所は、材料の線膨張率差により注型樹脂の加熱硬化工程において間隙が発生し、絶縁性樹脂３３０が漏れる虞があるため、間隙が出来ないように締め代を大きくする必要がある。しかし、締め代を大きくとると組付できなくなったり、残留応力などにより使用中に頭部１００が傷つく虞がある。したがって、これらを抑制するため、的確な締め代と、嵌合深さを設定する必要がある。この嵌合深さについて検証すべく、本実施例の頭部３００と、胴体部１００とを嵌合し、内部の液体状の絶縁性樹脂３３０が、時間の経過によって頭部３００と胴体部１００との間においてどの程度漏れるかを計測した。かかる実験では、板厚が０．３ｍｍの胴体筒部１７０、内径が２３ｍｍの胴体部１００を用いている。また、胴体部１００との間の締め代ｄは最も小さい０．０４ｍｍとし、かかる条件に加え、温度条件として絶縁性樹脂３３０が液状またはゲル形状となる約７０℃から約９３℃までの間の温度雰囲気下にて行っている。このような条件の下、得られた結果を図７に示されるＬＬに示す。

図７の縦軸は、頭部３００と胴体部１００との間を胴体部１００の軸方向に流れる絶縁性樹脂の漏れ長さを示しており、横軸は絶縁性樹脂３３０の充填状態からゲル状化までのゲル化時間を示している。図７に示されるように、時間経過によって、漏れ長さが軸方向に進捗しているのが分かる。しかし、絶縁性樹脂３３０の全てがゲル状化しきるまでの漏れ長さは３．３ｍｍであり、これは締め代を小さく取った場合でも、嵌合深さが３．３ｍｍ以上であれば、内部の絶縁性樹脂３３０が外部に漏れないことを示している。

したがって、頭部外周側嵌合部３１３と胴体筒部１７０とが当接する内壁の長さＬ１を３．３ｍｍ以上とすることで、間隙から絶縁性樹脂３３０が漏れるのを抑制することができる。
（その他の実施形態）
以上、本発明の実施例について説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の実施例に適用することができる。

例えば、実施例では、頭部３００に充填されている絶縁性の樹脂と、外筒部２１０と内筒部２２０の間に充填されている絶縁性樹脂３３０とは同一材料を用いているが、変形例１では、異なる樹脂を用いてもよい。

また、変形例２では、胴体筒部１７０の製造方法において、円筒状の部材を用意し、かかる円筒状の部材の端部を圧縮加工や据え込み加工などのその他の機械加工を用いて胴体筒部１７０を製造してもよい。

１点火コイル、４二次コイル、５一次コイル、１００胴体部、１１０中心コア、１２０二次スプール、１２１コイル固定部、１３０二次巻線、１４０一次スプール、１５０一次巻線、１６０外周コア、１７０胴体筒部、１７１外周側曲面部、１７２内周側曲面部、１７４頭部側メッキ除去部、２００高圧部、２１０外筒部、２１１高圧部外周側突起部、２１２高圧部内周側嵌合部、２１３高圧部側凹部、２１４メッキ除去部、２２０内筒部、３００頭部、３１０頭部ケース、３１１固定部、３１２外部接続部、３１３頭部外周側嵌合部、３１４頭部内周側突起部、３１５頭部側凹部、３３０絶縁性樹脂、３４１外部接続端子、４００プラグキャップ、５００導電性弾性体、６００点火プラグ、ｔ板厚、ｄ締め代。

Claims

一次コイル（５）及び二次コイル（４）を有し、点火プラグ（６００）に高電圧を印加する内燃機関用点火コイル（１）において、
絶縁性の樹脂によって充填され、外部接続端子（３４１）を備えた外部接続部（３１２）を有する樹脂からなる頭部（３００）と、
前記頭部（３００）の前記内燃機関の燃焼室側に取り付けられ、前記一次コイル（５）及び前記二次コイル（４）を径方向内側に配設した金属からなる円筒状の胴体筒部（１７０）を有した胴体部（１００）と、
前記胴体部（１００）の前記頭部（３００）と嵌合する端部と反対側の端部に圧入嵌合されるとともに、前記点火プラグ（６００）を覆うプラグキャップ（４００）を係止するキャップ係止部（２３０）を有し、前記点火プラグ（６００）と電気的に接続される導電性弾性体（５００）を内包する樹脂からなる高圧部（２００）とを有し、
前記高圧部（２００）は、前記胴体筒部（１７０）と圧入嵌合される外筒部（２１０）と前記導電性弾性体（５００）を径方向内側に内包する内筒部（２２０）とを有し、
前記頭部（３００）は、前記胴体部（１００）と嵌合される部位において、前記胴体筒部（１７０）の外周面側に当接する頭部外周側嵌合部（３１３）と、前記胴体筒部（１７０）の内側に突出する頭部内周側突起部（３１４）とからなる頭部側凹部（３１５）を有してなり、
前記高圧部（２００）の前記外筒部（２１０）は、前記胴体筒部（１７０）の外周面側に当接する高圧部外周側突起部（２１１）と、前記胴体筒部（１７０）の内周面側に当接する高圧部内周側嵌合部（２１２）とからなる高圧部側凹部（２１３）を有してなり、
前記外筒部（２１０）と前記内筒部（２２０）との間には、絶縁性樹脂（３３０）を介在させており、
前記絶縁性樹脂（３３０）は前記高圧部（２００）を形成する樹脂よりも絶縁性が高いことを特徴とする内燃機関用点火コイル。
請求項１に記載の内燃機関用点火コイルにおいて、
前記胴体部（１００）は前記一次コイル（５）の外周側に無方向性磁性体からなる外周コア（１６０）を備え、
前記胴体筒部（１７０）は鉄を主成分とした金属からなり、
前記胴体筒部（１７０）の板厚をｔとしたときに、
０．１（ｍｍ）≦ｔ≦０．６（ｍｍ）
であることを特徴とする内燃機関用点火コイル。
請求項２に記載の内燃機関用点火コイルにおいて、
前記頭部側凹部（３１５）は、前記頭部内周側突起部（３１４）よりも前記頭部外周側嵌合部（３１３）が長く、かつ前記高圧部側凹部（２１３）は、前記高圧部外周側突起部（２１１）よりも前記高圧部内周側嵌合部（２１２）が長いことを特徴とする内燃機関用点火コイル。
請求項３に記載の内燃機関用点火コイルにおいて、
前記胴体筒部（１７０）は、前記頭部（３００）と圧入嵌合される頭部側端部において、前記胴体筒部（１７０）を径方向内側に曲げた外周側曲面部（１７１）と、前記高圧部（２００）と圧入嵌合される高圧部側端部において、前記胴体筒部（１７０）を径方向外側に曲げた内周側曲面部（１７２）とを有してなることを特徴とする内燃機関用点火コイル。
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の内燃機関用点火コイルにおいて、
前記胴体筒部（１７０）の外周側の直径は前記頭部外周側嵌合部（３１３）の内周側の直径よりｄだけ大きく成型されてなり、
前記高圧部内周側嵌合部（２１２）の外周側の直径は前記胴体筒部（１７０）の内周側の直径よりｄだけ大きく成型されてなり、
０．０１（ｍｍ）≦ｄ≦０．２５（ｍｍ）
となることを特徴とする内燃機関用点火コイル。
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の内燃機関用点火コイルにおいて、
前記胴体筒部（１７０）は表面にメッキ層が形成されており、前記胴体筒部（１７０）の前記高圧部外周側突起部（２１１）に当接する部位には、メッキ層が形成されておらず、
前記メッキ層が形成されていない部位は、前記高圧部側凹部（２１３）に覆われていることを特徴とする内燃機関用点火コイル。
請求項６に記載の内燃機関用点火コイルにおいて、
前記メッキ層はＮｉによって構成されていることを特徴とする内燃機関用点火コイル。