JP6648935B2 - 点火コイル - Google Patents

Description

この発明は、例えば内燃機関に取り付けられて、点火プラグに高電圧を供給し、火花放電を発生させる、点火コイルに関するものである。

内燃機関用の点火コイルは、例えば、特許文献１に示すように、センタ鉄心の外周に、一次コイルと二次コイルを巻回し、その外側(片側)に、サイド鉄心を配置して閉磁路を構成している。これらは、樹脂製の絶縁ケース内に収容され、さらにケース内の空間には、エポキシ樹脂などの絶縁材が充填されて絶縁を保っている。また、出力性能を増加させるために大型のマグネットを採用しセンタ鉄心に大きな磁気バイアスを印加する物もある。しかし、大型のマグネットを挿入した場合、挿入部（保持部）が大型化することから、特許文献１に記載された点火コイルでは、サイド鉄心内にサイド鉄心軸方向から傾斜してマグネットを挿入することで大型化を抑制している。

特許第３０４２１４４号公報

近年は、内燃機関の燃費向上のため点火コイルには高出力化が求められていることに加え、点火コイル周辺には様々な補機が取り付けられる事に伴い、点火コイルは小型であることも望まれている。点火コイルの大型化を抑制するために大型のマグネットをサイド鉄心間に挿入した場合、サイド鉄心をセンタ鉄心に組付ける時にサイド鉄心の位置ずれ(マグネット挿入部が回転する)が発生し性能ばらつき（低下）が生じてしまう恐れがある。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、サイド鉄心間に大型のマグネットを傾斜して配置した場合においても、組付けばらつき(組付けばらつき起因による性能ばらつき・低下)が生じない点火コイルを得ることを目的とする。

この発明による点火コイルは、一次コイルおよびこの一次コイルの周囲に同心状に設けられた二次コイルが巻回されたセンタ鉄心と、二次コイルの周囲の一部を囲んで配置され、センタ鉄心とで閉磁路を形成するサイド鉄心とを有し、サイド鉄心は、一次コイル、二次コイルを挟んでセンタ鉄心の軸方向部分と対峙する部分がサイド鉄心の軸方向に対して斜め方向に分割された第１のサイド鉄心と第２のサイド鉄心で構成され、分割された第１のサイド鉄心と第２のサイド鉄心の間に形成されたマグネット保持部にマグネットが設けられた点火コイルにおいて、マグネット保持部を形成する第１のサイド鉄心の分割面と第２のサイド鉄心の分割面の端部に設けられ、サイド鉄心の軸方向に対して垂直な面で対向する対向部と、対向部に設けられ、非磁性体で構成された介在部材とを備え、介在部材は、第1のサイド鉄心の分割面と第２のサイド鉄心の分割面の間の距離より小さい厚みとしたものである。

この発明による点火コイルによれば、サイド鉄心分割部に軸方向垂直な面が設けられていることで、組付け時のサイド鉄心の回転位置ずれを抑制することができる。またサイド鉄心垂直部には非磁性体で構成された介在部材が設けられていることにより、組付け時にサイド鉄心分割部に形成されたマグネット保持部に配置されたマグネットによる磁力によりサイド鉄心同士が吸着されることも防ぐことができ、サイド鉄心の組付けばらつき(ギャップ長の変動)を抑えることが出来る。

この発明の実施の形態１における点火コイルを示す図である。 図１に示す点火コイルの断面図である。 図２に示す点火コイルにおける磁気回路部分の図である。 この発明の実施の形態２における点火コイルを示す図である。 図４に示す点火コイルの断面図である。

以下、この発明の点火コイルの実施の形態について、図面を参照して説明する。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１における点火コイルを示す構成図である。また、図２は、図１の点火コイルの断面図である。

図１および図２に示すように、実施の形態１による点火コイルは、一次コイル１および二次コイル２がセンタ鉄心３に同軸上に配置されており、センタ鉄心３と面して分割された第１のサイド鉄心７と第２のサイド鉄心８とで構成されたサイド鉄心が配置されている。即ち、サイド鉄心は、一次コイル１、二次コイル２を挟んでセンタ鉄心３の軸方向部分と対峙する部分がサイド鉄心の軸方向に対して斜め方向に分割された第１のサイド鉄心７と第２のサイド鉄心８で構成されている。また、センタ鉄心３、第１のサイド鉄心７及び第２のサイド鉄心８によって閉磁路が形成されている。一次コイル１は一次ボビン４に巻かれており、二次コイル２は二次ボビン５に巻かれている。第１のサイド鉄心７、第２のサイド鉄心８は各々熱応力を緩衝するためにエラストマ１０にて覆われている。また、分割された第１のサイド鉄心７と第２のサイド鉄心８のサイド鉄心間に形成されたマグネット保持部にマグネット９が傾斜して挿入されており、これらをケース１２内に格納している。またケース１２の内壁側面と第１のサイド鉄心７との間に制御用の集積回路（ＩＣ）１３が配置される。ケース１２内には、熱硬化性のエポキシ樹脂である絶縁樹脂１４が充填されて、硬化されている。

上記構成の点火コイルでは、図示しない電子制御ユニットからの駆動信号に基づいて、集積回路（ＩＣ）１３が一次コイル１に流れる一次電流の通電、遮断を制御する。この駆動信号により、内燃機関の所定の点火時期に一次コイル１に流れる一次電流を遮断すると、一次コイル１に逆起電力が発生し、二次コイル２に高電圧を発生する。そして、発生した高電圧は、高圧側に配置された高圧ターミナル６を介し、図示しない点火プラグに印加される。

図３は、図２に示す点火コイルの鉄心およびマグネット部を示している。第１のサイド鉄心７および第２のサイド鉄心８には、その幅方向（Ｗ方向）の両端にサイド鉄心軸方向（Ｌ方向）と垂直な分割面７ａ，７ｂ及び８ａ，８ｂを有しており、この垂直な分割面間の距離はマグネット９の厚みＤより厚く（例えば本実施例では、マグネット厚みＤの１．２倍程度に）設定しており、第１のサイド鉄心７と第２のサイド鉄心８の対向する分割面７ａ，８ａ並びに分割面７ｂ，８ｂ間の距離の５０％以上(例えば本実施例では７０％程度程度)を占めるよう非磁性体で構成された介在部材１１（本実施の形態ではエラストマ１０を利用している）が配置されている。

このように、実施の形態１の点火コイルによれば、第１のサイド鉄心７と第２のサイド鉄心８にサイド鉄心軸方向（Ｌ方向）に垂直な分割面７ａ，７ｂ並びに８ａ，８ｂで対向する対向部を設け、その間に非磁性体で成る介在部材１１（本実施の形態ではエラストマ１０の一部）を配置することにより、サイド鉄心である第１のサイド鉄心７、第２のサイド鉄心８をセンタ鉄心３に組み付ける際、サイド鉄心を構成する第１のサイド鉄心７、第２のサイド鉄心８が位置ずれすること（回転すること）を抑制できる。
また非磁性体で成る介在部材１１の厚みを第１のサイド鉄心７の分割面７ａ，７ｂと第２のサイド鉄心の分割面８ａ，８ｂで構成される対向部におけるサイド鉄心間の距離の５０％以上とすることで、第１のサイド鉄心７、第２のサイド鉄心８をセンタ鉄心３へ組付け時にサイド鉄心を構成する第１のサイド鉄心７、第２のサイド鉄心が回転した時にも、サイド鉄心間距離(＝介在部材１１の厚み)と比べて、回転によって生じるサイド鉄心とセンタ鉄心間距離の方が小さくなるため、マグネット９による磁力によって、マグネット保持部の第１のサイド鉄心７、第２のサイド鉄心８間に働く吸着力と比べて、第１のサイド鉄心７、第２のサイド鉄心８とセンタ鉄心３の間に生じるギャップ部に働く吸着力の方が大きくなる。
このため、組付け時の外力が取り除かれたときには第１のサイド鉄心７、第２のサイド鉄心８とセンタ鉄心３間のギャップが自然と閉じ正規組み付け状態となる。これにより、組付け時のばらつき（ずれ）を抑制することができる。(組付け時に第１のサイド鉄心７、第２のサイド鉄心８とセンタ鉄心３の間にギャップが生じると性能低下を引き起こす。)

また対向部を形成する垂直な分割面の間全体に介在部材１１を挿入しない構成となっており、部品精度が劣る非磁性体で成る介在部材１１ではなく部品精度が高いマグネット９によりギャップ長を規定できるようになるため性能ばらつきを抑制することができる。(全体を非磁性体で成る介在部材１１とした場合、部品のばらつきで第１のサイド鉄心７、第２のサイド鉄心８とマグネット９が接触する前に介在部材１１と第１のサイド鉄心７、第２のサイド鉄心８が接触し、第１のサイド鉄心７、第２のサイド鉄心８とマグネット９間に隙間が残ったままになる可能性がある。)

また垂直な分割面７ａ，７ｂおよび８ａ，８ｂの間の距離をマグネット９の厚みより厚くすることにより、マグネット９から発生した磁力が効率よくセンタ鉄心３内を通ることとなり、性能を向上させることができる。（垂直な分割面７ａ，７ｂおよび８ａ，８ｂの間の距離が小さい場合はマグネット９の磁束はセンタ鉄心３を通らず、垂直な分割面間の空間を通りショートカットする。磁力がセンタ鉄心を通らない場合性能が低下する。）

また非磁性体である介在部材１１として鉄心応力緩衝用のエラストマ１０を用いることで、部品点数の増加や組立て工数の増加無く構成することができる。
なお本実施の形態では垂直な分割面７ａ，７ｂおよび８ａ，８ｂで形成される対向部はサイド鉄心片側にのみ介在部材１１（エラストマ１０の一部）を装着しているが、他方の（反対側の）サイド鉄心にのみ、または双方のサイド鉄心に介在部材１１（エラストマ１０の一部）を装着してもよい。また、介在部材１１は、サイド鉄心を覆う鉄心カバーによって構成してもよい。

実施の形態２．
図４は、この発明の実施の形態２における点火コイルを示す構成図である。また、図５は、図４の点火コイルの断面図である。
図４および５に示すように、実施の形態２における点火コイルは、マグネット挿入位置を高圧側としており、非磁性体で成る介在部材１１（エラストマ１０の一部）を第１のサイド鉄心７、第２のサイド鉄心８の幅方向（Ｗ方向）のケース１２の側にのみ配置している。その他の構成は実施の形態１と同様である。
実施の形態２における点火コイルは、介在部材１１を高圧側にのみ挿入する構造をとっていることから、実施の形態１と同様に（サイド鉄心回転のよる）組付けばらつきを防止することができる。

さらに、実施の形態２についてはサイド鉄心（第１のサイド鉄心７、第２のサイド鉄心８）のコイル側（一次コイル１、二次コイル２側）に関しては垂直な分割面を廃止しており、廃止部分を点火コイルの高圧側（高圧ターミナル６側）に配置するように構成していることから、点火コイル動作時に高電圧となるターミナルと、電位が低い鉄心との距離を確保する(確保して絶縁樹脂で構成する)ことができるため不要な大型化を避け信頼性を確保することが出来る。

この発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変更、省略することができる。

１ 一次コイル、２ 二次コイル、３ センタ鉄心、７ 第１のサイド鉄心、８ 第２のサイド鉄心、９ マグネット、１０ エストラマ、１１ 介在部材、１２ ケース、１４ 絶縁樹脂、７ａ，７ｂ，８ａ，８ｂ 分割面

Claims (5)

1. 一次コイルおよび前記一次コイルの周囲に同心状に設けられた二次コイルが巻回されたセンタ鉄心と、
   前記二次コイルの周囲の一部を囲んで配置され、前記センタ鉄心とで閉磁路を形成するサイド鉄心とを有し、
   前記サイド鉄心は、前記一次コイル、前記二次コイルを挟んで前記センタ鉄心の軸方向部分と対峙する部分が前記サイド鉄心の軸方向に対して斜め方向に分割された第１のサイド鉄心と第２のサイド鉄心で構成され、分割された前記第１のサイド鉄心と前記第２のサイド鉄心の間に形成されたマグネット保持部にマグネットが設けられた点火コイルにおいて、
   前記マグネット保持部を形成する前記第１のサイド鉄心の分割面の端部と前記第２のサイド鉄心の分割面の端部に設けられ、前記サイド鉄心の軸方向に対して垂直な面で対向する対向部と、
   前記対向部に設けられ、非磁性体で構成された介在部材とを備え、
   前記介在部材は、前記第１のサイド鉄心の分割面と前記第２のサイド鉄心の分割面の間の距離より小さい厚みとしたことを特徴とする点火コイル。
2. 前記介在部材は、前記第１のサイド鉄心の分割面と前記第２のサイド鉄心の分割面の間の距離の５０％以上の厚みとしたことを特徴とする請求項１に記載の点火コイル。
3. 前記介在部材は、前記サイド鉄心を覆う鉄心カバーによって構成したことを特徴とする
   請求項１または請求項２に記載の点火コイル。
4. 前記介在部材は、前記サイド鉄心の外側に設けたことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の点火コイル。
5. 前記対向部の垂直な面間の距離を前記マグネットの厚みより厚く構成したことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の点火コイル。

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