JP5941717B2 - 樹脂モールドコイル装置 - Google Patents

Description

本発明は例えば内燃機関の点火プラグに火花放電させるために高電圧を供給する内燃機関用点火コイルに用いられるコイル装置であって、特に複数の積層コア部分を組み合わせて閉磁路を形成するもので、この閉磁路を形成するコア部を弾性部材で被覆した所謂モールドコアを備え、主コア部にコイルを装着してコア部とコイル部を樹脂でモールドする樹脂モールドコイル装置に関し、またこの点樹脂モールドコイル装置を備えた内燃機関用点火コイルに関する。

このようなコイル装置は主コア部（主継鉄部、主コア部とも呼ぶ）と、当該主コア部と組み合わされて閉磁路を形成する補助コア部（補助継鉄部、補助コア部とも呼ぶ）あるいはサイドコア部（サイド継鉄部、サイドコア部とも呼ぶ）を備える。

主コア部（補助コア部付きのものもある）にコイルを装着し、サイドコア部を組付けて（主コア部に補助コア部が付いていないものは補助コア部とサイドコア部を組付ける）ケーシングの中にセットする。コイルの巻始め巻終わり端部がケーシングに設けた外部接続コネクタの端子に接続される。しかる後にケーシング内へ絶縁樹脂を流し込んで樹脂成型する。

ところが、樹脂成型が終了するまでの間において、分割されたコア部材同士（あるいは永久磁石を備えたものは永久磁石も含め）が、外力や成形樹脂の流動による成型圧や硬化時の成形ひずみの作用を受けて位置ずれしやすく、個々の点火コイルの性能バラツキが大きくなる問題があった。

例えば実公昭５９−３０５０１号公報に記載されたものでは、樹脂成型の前にコア部の周囲を予め軟質樹脂のような弾性体で被覆することが記載されている。

また、コア部を弾性体で被覆する際にコア部の最表面平面部を成形ピンで積層方向に押圧して、樹脂の流動圧でコア相互の位置ずれしないようにしている。

実公昭５９−３０５０１号公報

しかし、複数の積層コア部の接触面には各々のコア部の成型儀の寸法公差が積算され、コイル毎に異なったわずかなギャップが存在する。このギャップが存在する状態で弾性体によって被覆すると、コイル毎に磁気特性が異なるコイルとなり、各コイルの性能が不均一になる問題がある。

永久磁石を備えたものでは弾性体の成型圧によってコア部の周囲を弾性体で被覆する際の仮固定により、コアに挟まれている永久磁石に割れが発生する虞がある。

本発明の目的は、組み合わされるコア間の接触部のギャップができるだけ均一なこの種コイル装置を提供するにある。また永久磁石を継鉄部間に挟むものの場合は弾性体による成型に当たり永久磁石にできるだけ割れを発生させないことを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、コア部の周囲を弾性体で被覆する際に成形ピンにより、積層面をコアの接触面に向かって押圧するものであリ、そして、コアの積層方向に垂直で接触面に平行な方向の幅より積層方向の高さが長い形状のコア露出面が形成される。

本発明は、コア部の周囲を被覆する際に行う仮固定で、コアに挟まれた永久磁石にかかる積層の影響による応力集中を軽減し、永久磁石に発生する割れを防止することができ、また、成形後の仮固定跡（成形ピン跡）を小さくし、コアの露出を最小限に抑えることでコア異物の流出を極力抑えることができる。

本発明に係る内燃機関用点火コイルの第１実施例を示す上面図。 図１のＡ−Ａ線断面図。 図１のＢ−Ｂ線断面図。 第１実施例のコア組体の外観形状を示す斜視図。 第１実施例のコアモールドを示す斜視図。 図５のＶＩＥＷ Ａ図。 図６のＣ−Ｃ線断面図。 図６の右側拡大図。 第２実施例のコアモールドを示す斜視図。 図９のＶＩＥＷ Ｂ図。

以下図面に示す実施例に基づき本発明を詳細に説明する。

図１〜図８には本発明に関わる内燃機関用点火コイルの第１実施例が示されている。図１は本実施例になる内燃機関用点火コイルの上面図、図２は図１に図示する内燃機関用点火コイルのＡ−Ａ線断面図である。また、図３は図１に図示する内燃機関用点火コイルのＢ−Ｂ線断面図である。図４は各コアの配置形状を示す斜視図、図５はコアを弾性体被覆によって被覆した状態を示す斜視図、図６は図５のＶＩＥＷ Ａ方向のから見た第１実施例のコアモールド、図７は図６に図示するコアモールドのＣ−Ｃ線断面図、図８は図６の右側部分の拡大図である。

図１において、点火コイル１は樹脂材製のコイルケース７を備える。
コイルケース７には外部コネクタに接続するためのコネクタ部８Ｂとエンジンの壁面に点火コイル１を取り付け固定するための、取り付けフランジ１Ｂが一体に樹脂成型されている。取り付けフランジ１Ｂには取り付けねじを差し込む孔１Ｃが設けられている。コイルケース７の上面にはコイルケース内部を絶縁するための絶縁樹脂１０の表面が見えている。

図２および図３に示すごとく、本実施例になる点火コイル１はコイルケース７に一体に成形されたプラグホール差込み部９Ａ（後述）が内燃機関の各シリンダに形成されたプラグホールに差し込まれ、二次コイルの出力端が点火プラグ（図示しない）に直結される。
所謂、独立点火形の内燃機関用点火コイルである。

第１実施例になる点火コイル１は、主コア部６ａ、サイドコア部６ｂ、補助コア部６ｃから構成されるコア組体６を有している。

このコア組体６は、主コア部６ａ、サイドコア部６ｂ、補助コア部６ｃそれぞれの形状に打ち抜かれた０.２〜０.７mmの珪素鋼板を複数枚積層したものをプレス成形してそれぞれのコア部を形成している。

主コア部６ａは、図２および図３に示す如く、断面が矩形の一次コイルボビン２の内側に挿通されている。一次コイルボビン２は熱可塑性合成樹脂により形成されている。この一次コイルボビン２の外周には線径０.３〜１.０mm程度のエナメル線が一層当たり数十回ずつ、数層、合計百ないし三百回程度巻装され、一次コイル３が形成されている。

また、一次コイルボビン２の周りには、空隙を隔てて、断面が矩形の二次コイルボビン４が同心状に配置されている。この二次コイルボビン４は、一次コイルボビン２と同様に熱可塑性合成樹脂によって成形されており、この二次コイルボビン４の外周には複数個の巻溝が長手方向に複数個形成されている。この二次コイルボビン４の外周には、線径０.０３〜０.１mm程度のエナメル線が溝毎に数十層から数百層、合計五千ないし三万回程度巻装されて、二次コイル５が形成されている。

一次コイルボビン２は、二次コイルボビン４の内側に挿入された状態となっている。また、主コア部６ａの補助コア部側端と補助コア部６ｃとの間には、一次コイル３に通電したときに主コア部６ａに発生する磁束の方向に対して逆方向に磁化された磁石部材１１がサンドイッチ状に装着されている。この一次コイルボビン２と一次コイルボビン２に巻装された一次コイル３からなる一次コイル部Ｃ１、二次コイルボビン４と二次コイルボビン４に巻装された二次コイル５からなる二次コイル部Ｃ２及びコア組体６はコイルケース７に収納されている。

コイルケース７にはコネクタ部８Ｂが一体に樹脂成型されており、当該コネクタ部８Ｂには一次コイル３を外部と電気的に接続するための電気接続端子８Ａがコイルケース７の樹脂成型体に一体にインサート成形されている。一次コイル３の一次コイルボビン２の補助コア部６ｃ側端部には補助コア部６ｃの積層方向上面にまで伸びる突出部２Ｃが形成されており、この突出部２Ｃに入力端子８Ｃが圧入されている。入力端子８Ｃとコネクタ部８Ｂの電気接続端子８Ａとはコイルケース７の内側で配線８Ｄによって電気的に接続されており、一次コイル３に供給する電流は、電気接続端子８Ａを介して供給される。コネクタ部８Ｂには、図示していないが、外部コネクタが差込み接続され、外部コネクタの電源端子に電気接続端子８Ａが接続されるようになっている。

一方コイルケース７のプラグホール差込み部９Ａ側には高圧端子９が樹脂成型によって一体にインサート成形されている。高圧端子９には二次コイル５の巻線の出力端５Ａが接続されている。一次コイル３へ通電されている電流を図示しない半導体スイッチング素子によって遮断することによって二次コイル５に高電圧を誘起する。二次コイル５に誘起された高電圧は、コイルケース７に一体に樹脂成型された高圧端子９を介して点火プラグ（図示しない）に供給され、点火プラグは火花放電を発生する。

高圧端子９に二次コイル５の巻線の出力端５Ａを接続し、一次コイル３の巻線の入力端８Ｃをコネクタ部８Ｂの電気接続端子８Ａに結線した状態で、コア組体６、一次コイル部Ｃ１、二次コイル部Ｃ２をコイルケース７内に収納し、セットする。コイルケース７内には絶縁樹脂１０としての熱硬化性樹脂（具体的には、エポキシ樹脂）が充填される。絶縁樹脂１０は、コイルケース７の内側全体に充填され、一次コイルボビン２に巻装された一次コイル３、二次コイルボビン４に巻装された二次コイル５の巻線の隙間、一次コイル部Ｃ１、二次コイル部Ｃ２、コア組体６の周囲及びそれらの間の隙間、一次コイル３の入力端８Ｃとコネクタ部８Ｂの接続端子８Ａとの結線部周囲、高圧端子９と二次コイル５の出力端５Ａの結線部周囲に充填され、これらを絶縁すると共にコイルケース７にこれらを一体化している。

本発明が関係するコア組体６は図４および図５に示すように、主コア部６ａ、サイドコア部６ｂ、補助コア部６ｃに３分割された三つの部分で構成されている。磁石部材１１は薄板形状であり、主コア部６ａと補助コア部６ｃとの間に組付けられている。さらに図４および図５に示すように主コア部６ａとサイドコア部６ｂとの接合面部６ａ１、６ｂ２、磁石部材１１と補助コア部６ｃとの接合面６ｃ２、サイドコア部６ｂと補助コア部６ｃとの接合面６ｃ１、６ｂ１及び磁石部材１１と主コア部６ａとの接合面６ａ２を除いて、コア組体６と磁石部材１１の外側はモールド材でそれらの表面が被覆されている。以下この被覆層のことをコアモールド１２ａ、１２ｂと称する。コアモールド１２ａ、１２ｂは熱可塑性樹脂若しくはエラストマ若しくはゴムによって形成される。

実施例では、主コア部６ａの端部に形成した鍔部６ａ２と補助コア部６ｃとの間に無着磁の磁石部材１１を挟んでモールド型の中にセットし、成形型の中にモールド材（熱可塑性樹脂若しくはエラストマ若しくはシリコンゴムなどのゴム）を注入して、主コア部６ａと磁石部材１１と補助コア部６ｃの周囲表面をモールド材で覆い、これら３部材を一つのモールド組体部品として構成した。

このとき主コアと磁石部材１１との接合面及び磁石部材１１と補助コア部６ｃとの接合面にはモールド材が流れ込まないように３者をぴったり押し付けてモールドする。この押し付けを仮固定といい、仮固定は成形ピンと呼ばれるピンを使用し、この成形ピンを補助コア部６ｃに押し付けて３者の接合面にモールド材が流れ込むことを防止する。また補助コア部６ｃのサイドコア部６ｂとの接合面（両サイド）６ｃ１及び主コア部６ａのサイドコア部６ｂとの接触面６ａ１にもモールド材が回り込まないように型の表面にぴったり密着させてモールドした。補助コア部６ｃとサイドコア部６ｂとの接合面（両サイド）６ｃ１あるいは主コア部６ａのサイドコア部６ｂとの接触面６ａ１に後から除去できるテープを貼り付けてモールドし、モールド後テープをはがして接合面を露出させるようにしても良い。

このように構成すると、成形型内で、補助コア部６ｃ、磁石部材１１、主コア部６ａの組立時の位置が決まるので、モールド成型後にこれらが位置ズレを起こすことがない。また、主コア部６ａと補助コア部６ｃとの間に挟持された磁石部材１１の周囲表面をコアモールド１２ａの被膜で覆って保護している。このため、組立時の衝撃などに対して磁石部材１１のエッジ部が破損しにくく、仮に破損した場合でも永久磁石の破片が飛散することがないため、製造ライン工程内に磁石部材の破片などを落下させることがない。

次に本発明の主要部について図６〜図８を用いて説明する。
図６および図８に示すように、主コア部６ａ、補助コア部６ｃ、サイドコア部６ｂ、磁石部材１１の周囲表面にコアモールド１２ａ、コアモールド１２ｂを、成形型内で仮固定を行いながら被覆したとき、コア露出面６ｂ３、６ｃ３が形成される。

このときのコア露出面６ｃ３の形状が、補助コア部６ｃの積層方向に対し垂直で露出面に平行な方向の幅Ｗ１よりも、積層方向の幅Ｗ２が長くなるようにする。こうすることで主コア部６ａと補助コア部６ｃに挟まれた磁石部材１１にかかる、積層の影響による応力集中を抑制することができ、磁石部材の破損防止につながる。

このときのコア露出面６ｃ３および６ｂ３は、図６に示す中心線Ｙで対称となるように配置する。これは仮固定を行う際に左右均等に力がかかるようにするためである。

またコア露出面６ｃ３の形成においては、主コア部６ａ、補助コア部６ｃの間に磁石部材１１が挟まれているため、コア露出面６ｃ３を形成する範囲を磁石部材１１の範囲内に収めるようにする。具体的には図６および図７に示すように磁石部材１１の横幅をＬとすると、磁石部材１１の左端及び右端から０.１５Ｌ以上内側に形成する。それ以上外側にコア露出面６ｃ３を形成した場合、磁石部材１１のエッジ部に応力が集中しやすくなり、磁石部材１１が破損しやすくなってしまうためである。

同様の理由で、磁石部材１１の横幅Ｌに垂直な方向の幅をＨとすると、磁石部材１１の上端および下端から０.１５Ｈより内側の範囲にコア露出面６ｃ３を形成する。

また図７に示すように、コア露出面６ｃ３および６ｂ３の周囲のコアモールド１２ａ１、１２ｂ１はＲがとられている。これはコア露出面をできる限り小さくし、コア異物の流出を防止するためである。さらに、Ｒをとることで成形ピンの型寿命を延ばすことができる。

次に第２実施例について図９および図１０を用いて説明する。第２実施例では第１実施例のコア露出面６ｂ３、６ｃ３の形状を変更した例を示す。

図９および図１０に、コア露出面６ｂ４、６ｃ４をコアの積層方向に二つ形成した例を示す。この様にコア露出面を形成することでも第１実施例と大きく変わらない効果が得られる。

このとき、第２実施例ではコアの積層方向に二つのコア露出面６ｂ４、６ｃ４を形成したが、多数のコア露出面６ｂ４、６ｃ４を形成しても良い。

本実施例の実施の態様をまとめると以下の通りである。

実施の態様１
一次ボビンに巻線された一次コイル、二次ボビンに巻線された二次コイル、前記一次コイルと前記二次コイルとを磁気的に結合するための鋼板を積層したコアとこれらを収容するためのコイルケース、各部材の電気的絶縁を行うための絶縁樹脂からなり、前記鉄心の周囲に弾性体で被覆層を形成させた内燃機関用点火コイルにおいて、前記被覆層を形成する際に、前記鉄心の樹脂流動圧による積層方向に対し垂直な方向に位置ずれすることを防止するために行う仮固定（成形ピンを鉄心に押し付けて固定する）に用いる成形ピンにより、形成される鉄心露出面の前記鉄心の積層方向に垂直で接触面に平行な方向の幅Ｗ１より、前記鉄心露出面の前記鉄心の積層方向の幅Ｗ２が長い形状であることを特徴とする内燃機関用点火コイル。

実施の態様２
実施の態様１に記載の内燃機関用点火コイルにおいて、前記仮固定には前記成形ピンを二つ若しくは多数用い、前記成形ピンと接触する前記鉄心の接触面に対し、前記成形ピンに垂直となる方向の前記鉄心の接触面の中心線に対称となるよう前記鉄心露出面を形成していることを特徴とする内燃機関用点火コイル。

実施の態様３
実施の態様１に記載の内燃機関用点火コイルにおいて、前記鉄心の積層方向に前記鉄心露出面を二つ若しくは多数配置していることを特徴とする内燃機関用点火コイル。

実施の態様４
実施の態様１ないし３に記載の内燃機関用点火コイルにおいて、前記主鉄心部、補助鉄心部、サイド鉄心部のいずれかの間に永久磁石（着磁済み、無着磁に関わらず）が挟み込まれていることを特徴とする内燃機関用点火コイル。

実施の態様５
実施の態様４に記載の内燃機関用点火コイルにおいて、二つ若しくは多数の前記鉄心露出面を、前記鉄心の間に挟まれている前記永久磁石の前記鉄心の積層方向の幅Ｈに対し、前記永久磁石の幅Ｈの上端及び下端から０.１５Ｈの範囲に形成しないことを特徴とする内燃機関用点火コイル。

実施の態様６
実施の態様４に記載の内燃機関用点火コイルにおいて、二つ若しくは多数の前記鉄心露出面を、前記鉄心の間に挟まれている前記永久磁石の前記鉄心の積層方向に垂直で前記成形ピン接触面に平行な方向の幅Ｌに対し、前記永久磁石の幅Ｌの右端及び左端から０.１５Ｌの範囲に形成しないことを特徴とする内燃機関用点火コイル。

１ 点火コイル
２ 一次コイルボビン
３ 一次コイル
４ 二次コイルボビン
５ 二次コイル
６ａ 主コア部
６ｂ サイドコア部
６ｃ 補助コア部
７ コイルケース
１０ 絶縁樹脂
１１ 磁石部材
１２ａ、１２ｂ コアモールド

Claims (5)

1. 一次ボビンに巻線された一次コイル、二次ボビンに巻線された二次コイル、前記一次コ
   イルと前記二次コイルとを磁気的に結合するための鋼板を積層したコアとこれらを収容す
   るためのコイルケース、各部材の電気的絶縁を行うための絶縁樹脂からなり、前記コアの
   周囲に弾性体で被覆層を形成させた内燃機関用点火コイルにおいて、
   前記被覆層に形成されるコア露出面が、前記コアの積層方向の幅Ｗ２よりこれに直角な
   方向の露出面の幅Ｗ１が短い形状であり、
   前記被覆層は、前記コア露出面の周囲において前記被覆層の表面から前記コア露出面に
   向かう面がＲ形状に形成されることを特徴とする内燃機関用点火コイル。
2. 請求項１に記載の内燃機関用点火コイルにおいて、
   二つ以上設けられており、前記コアの積層面の中心線に対して左右対称となるよう前記
   コア露出面を形成していることを特徴とする内燃機関用点火コイル。
3. 請求項２に記載の内燃機関用点火コイルにおいて、
   前記コアの積層方向に前記コア露出面を複数個配置していることを特徴とする内燃機関
   用点火コイル。
4. 請求項３に記載の内燃機関用点火コイルにおいて、
   前記コアが主コア部、補助コア部、サイドコア部から構成され、それらのいずれかの間
   に永久磁石が挟み込まれており、
   前記複数のコア露出面を、前記コアの間に挟まれている前記永久磁石の前記コアの積層
   方向の幅Ｈに対し、前記永久磁石の幅Ｈの上端及び下端から０.１５Ｈよりも内側に形成
   したことを特徴とする内燃機関用点火コイル。
5. 請求項３に記載の内燃機関用点火コイルにおいて、
   前記コアが主コア部、補助コア部、サイドコア部から構成され、それらのいずれかの間
   に永久磁石が挟み込まれており、
   前記複数のコア露出面を、前記コアの間に挟まれている前記永久磁石の前記コアの積層
   方向に垂直な方向の幅Ｌに対し、前記永久磁石の幅Ｌの右端及び左端から０.１５Ｌの範
   囲よりも内側に形成することを特徴とする内燃機関用点火コイル。