JP7091215B2 - 内燃機関用点火コイル - Google Patents

Description

本開示は、内燃機関の燃焼行程で使用する内燃機関用点火コイルに関するものである。

内燃機関の点火コイルは、点火プラグの近くに取付け固定して効率よく高電圧を供給することができるように小型化が図られている。そのため、小型でありながら十分な点火エネルギを出力する閉磁型の構造を用いたものが一般的になっている。
閉磁型の点火コイルは、鉄心によってコイル巻線の周囲に閉磁路が形成されている（例えば、特許文献１参照）。

図５は、従来の内燃機関用点火コイルの構成を示す説明図である。この図は、従来の閉磁型の内燃機関用点火コイルを構成する鉄心１１０を示したもので、当該点火コイルを構成する他の部分の図示を省略している。
鉄心１１０は、図示されないコイルボビンもしくはコイル等の周囲を囲うサイド鉄心部１１１，１１２と、上記のコイルボビン等の中心孔に挿通され、サイド鉄心部１１１，１１２によって囲われた内側部分に配置される主鉄心部１１３によって構成されている。

サイド鉄心部１１１とサイド鉄心部１１２は、図５に示したように嵌合部１１１ａと嵌合部１１２ａを嵌合固定することにより、主鉄心部１１３などを囲う四辺形を形成するように構成されている。
ここで例示したサイド鉄心部１１１は、上記の一辺を成すように形成されており、長手両端に嵌合部１１１ａをそれぞれ備えている。また、サイド鉄心部１１１が四辺形の一辺となるように形成されているため、サイド鉄心部１１２は、略コの字状に形成され、サイド鉄心部１１１の配置位置となる部分が開口している。
サイド鉄心部１１２の開口部分には、サイド鉄心部１１１と嵌合する嵌合部１１２ａを備えている。

サイド鉄心部１１１の嵌合部１１１ａ、および、サイド鉄心部１１２の嵌合部１１２ａは、嵌合を容易にするため嵌め込み方向に対していわゆるテーパ角を設けて形成されている。
上記のテーパ角は、略コの字状に形成されたサイド鉄心部１１２の開口部内側に形成されており、サイド鉄心部１１２は、サイド鉄心部１１１の長手方向両端を挟み込んで固定する。
サイド鉄心部１１１をテーパ形状に沿ってサイド鉄芯部１１２の開口部に押し込むと、サイド鉄心部１１１は、長手方向に沿った応力などの作用により、サイド鉄心１１２に嵌合固定される。このように嵌合すると、サイド鉄心１１１とサイド鉄心１１２の嵌合部分には、テーパ部位に対して略法線方向に作用する応力が生じる。

特開２０１６－８１９９６号公報

従来の内燃機関用点火コイルは上記のように構成されているので、テーパ状の嵌合部分に生じる応力等により、テーパ方向に沿って鉄心部材の固定位置もしくは嵌合位置がずれる場合がある。
具体的には、略コの字状部材の開口部に略直線状の部材を押し込んだ場合、略コの字状部材のアーム状の部分が撓んで開口部が若干広がる。この広がった部分は不安定なため、略直線状の部材が左右不均等な状態で開口部の奥側まで押し込まれ、位置決めを確実に行うことができない。
即ち、図５に示したサイド鉄心１１１が、サイド鉄心１１２の略コの字状開口部において、斜めに傾いた状態で嵌合されてしまう不具合が発生する場合がある。
上記のように、鉄心を構成する各部が正規の位置からずれた状態で嵌合された場合、閉磁路の磁気抵抗等が大きくなり、点火コイルの高電圧出力、もしくは点火性能が本来よりも低下するという問題点があった。

本開示は上記の問題点を解決するためのもので、鉄心を構成する各部材が適切に嵌合され、点火性能が不良となることを防ぐことができる内燃機関用点火コイルを提供することを目的とする。

本開示に係る内燃機関用点火コイルは、コイルを巻回させたコイルボビンの中心孔に挿通させる主鉄心部と、前記主鉄心部を内側に配置して前記コイルを囲うサイド鉄心部と、を備え、前記サイド鉄心部は、略コの字状に形成された第１サイド鉄心部と、前記第１サイド鉄心部の略コの字状開口部の２つの先端部分を繋ぐように形成された第２サイド鉄心部と、からなり、前記第１サイド鉄心部は、前記略コの字状開口部の先端側に前記第２サイド鉄心部を嵌合固定する第１嵌合部を備え、前記第２サイド鉄心部は、前記第１嵌合部に嵌合する第２嵌合部を備え、前記第１嵌合部は、前記略コの字状開口部の先端側に設けられた第１接合部と、前記第１接合部よりも前記略コの字状開口部奥側に設けられた第２接合部と、前記第２接合部よりも前記略コの字状開口部奥側に設けられ、前記第２サイド鉄心部の位置決めを行う第３接合部と、を有し、前記第１接合部および前記第２接合部は、各々前記第２サイド鉄心部を前記略コの字状開口部奥側へ挿入する方向に沿って直線状に延設され、前記第１接合部は、前記略コの字状開口部の開口幅が、前記第２接合部を設けた部位よりも広く、該第２接合部に対して段差が生じるように形成され、前記第１接合部と前記第２接合部との間には、前記段差が生じた前記第１接合部と前記第２接合部との間を繋ぐ段差部を有し、前記第２嵌合部は、前記第１嵌合部の前記第１接合部、前記段差部、前記第２接合部、および、前記第３接合部に接合する形状であることを特徴とする。

また、前記段差部は、前記第１接合部と前記第２接合部との間の段差高さが０．１～０．３［ｍｍ］であることを特徴とする。

また、前記段差部は、前記第２サイド鉄心部を前記略コの字状開口部奥側へ挿入する方向の長さが、前記第１接合部および前記第２接合部の、前記略コの字状開口部奥側へ挿入する方向の長さ合計の５～３０［％］であることを特徴とする。

本開示によれば、閉磁路を形成する鉄心の組立作業性が向上し、また、鉄心を構成する各部材の嵌合不良を防いで内燃機関用点火コイルの信頼性を向上させることができる。

本開示の実施例による内燃機関用点火コイルの概略構成を示す説明図である。 図１の鉄心の構成を示す説明図である。 サイド鉄心部の嵌合部の構成を示す説明図である。 サイド鉄心部の嵌合部の構成を示す説明図である。 従来の内燃機関用点火コイルの構成を示す説明図である。

以下、本開示の実施の一形態を説明する。
（実施例）
図１は、本開示の実施例による内燃機関用点火コイルの概略構成を示す説明図である。この図は、本実施例による点火コイル１の縦断面を示したもので、閉磁路を形成する鉄芯１０等の配置を表している。
点火コイル１は、一次コイルボビン１４に一次コイル１５を巻回し、一次コイルボビン１４の中心孔に主鉄心部１３を挿通させている。一次コイル１５の外周側には二次コイルボビン１６が配置され、換言すると二次コイルボビン１６の中心孔に一次コイル１４等が配置されている。二次コイルボビン１６には二次コイル１７が巻回されている。

主鉄心部１３は、例えば略Ｔ字状に形成され、Ｔ字垂直辺部分を前述の一次コイルボビン１４の中心孔に挿通させ、Ｔ字横辺部分を一次コイルボビン１４および二次コイルボビン１６の一端（図中上側の鍔部分）側に配置させている。
また、主鉄心部１３は、Ｔ字垂直辺の先端（図中下端）部分をサイド鉄心部１２の所定部位に接続している。
サイド鉄芯部１２は、略コの字状に形成されており、当該コの字の内側部分に前述の主鉄心部１３ならびに各コイル等が配置されている。
略Ｔ字状の主鉄心部１３は、前述のＴ字横辺部分を、サイド鉄心部１２の略コの字状開口部側に配置し、当該略コの字状の底辺部分にＴ字縦辺先端部分を接続して設置されている。

図２は、図１の鉄心１０の構成を示す説明図である。鉄心１０は、前述の主鉄心部１３、サイド鉄心部１１（第２サイド鉄心部）、サイド鉄心部１２（第１サイド鉄心部）によって構成されている。サイド鉄心部１１は、サイド鉄心部１２の略コの字状開口部１８の両側方の先端部分を繋ぐように例えば略直線状に形成されている。
サイド鉄心部１１は、略直線状長手方向の両端が曲折した形状に形成されており、この曲折している部分には、後述する嵌合部１１ａが設けられている。

サイド鉄心部１１とサイド鉄心部１２は、相互に嵌合固定することによって、各コイルボビンならびに各コイルの周囲を囲う閉磁路となるように形成されている。またさらに、サイド鉄心部１１とサイド鉄心部１２は、嵌合固定した状態で、それぞれの嵌合部分に隙間等が生じないように形成されている。
なお、点火コイル１に形成される閉磁路は、サイド鉄心部１１とサイド鉄心部１２とを嵌合固定したものと、主鉄心部１３を含めたものである。
後述するサイド鉄心部１１ならびにサイド鉄心部１２に設けられた嵌合部位は、嵌合したときサイド鉄心部１２に対するサイド鉄心部１１の位置決めを行い、また、図５に示したサイド鉄心部１１をサイド鉄心部１２から離脱させる応力、具体的には、サイド鉄心部１１の長手方向ならびに図中斜め上方へ作用する応力が生じないように形成されている。

図３は、サイド鉄心部１１の嵌合部１１ａ（第２嵌合部）およびサイド鉄心部１２の嵌合部１２ａ（第１嵌合部）の構成を示す説明図である。なお、図３の下側には、サイド鉄心部１２に設けられた嵌合部１２ａを拡大したものを図示している。
また、ここでは、サイド鉄心部１２の略コの字状開口部１８の、図中左側先端のみを拡大図示しているが、略コの字状開口部１８の右側先端も同様に構成されている。
即ち、略コの字状開口部１８の両側方先端は左右対称に構成されている。以下、略コの字状開口部１８の左側先端を例示して説明する。
図３に示した嵌合部１２ａは、サイド鉄心部１２の略コの字状開口部１８の先端側に第１接合部２１を設け、この第１接合部２１の後方（略コの字状開口部１８の奥側）に第２接合部２２を設けている。

嵌合部１２ａは、第２接合部２２の後方（略コの字状開口部１８の奥側）には、サイド鉄心部１１の位置決めを行う第３接合部２３を設けている。
また、第１接合部２１と第２接合部２２との間には段差部２４を設けている。
第１接合部２１は、サイド鉄心部１１をサイド鉄心部１２の略コの字状開口部１８へ挿入する方向に沿って、また、サイド鉄心部１２の略コの字状開口部１８の先端側から当該略コの字状開口部１８の奥側へ向かって直線状に延設形成されている。
ここでは、第１接合部２１の、サイド鉄心部１１を挿入する方向の長さ（略コの字状開口部１８の開口側から奥側までの長さ）をａとする。

第２接合部２２は、第１接合部２１と同様にサイド鉄心部１１をサイド鉄心部１２の略コの字状開口部１８へ挿入する方向に沿って形成されている。また、第２接合部２２は、第１接合部２１の一端（略コの字状開口部１８の奥側に配置される端部）から、さらに略コの字状開口部１８の奥側へ向かって直線状に延設形成されている。
ここでは、第２接合部２２の、サイド鉄心部１１を挿入する方向の長さ（略コの字状開口部１８の開口側から奥側までの長さ）をｂとする。

第３接合部２３は、第２接合部２２の略コの字状開口部１８奥側の端部に設けられ、第２接合部２２等の延設方向に対して例えば鉛直に形成されている。
第３接合部２３は、サイド鉄心部１１をサイド鉄心部１２の略コの字状開口部１８に挿入したとき、当該サイド鉄心部１１の嵌合部１１ａ先端部分に当接し、サイド鉄心部１１が所定位置を超えて略コの字状開口部１８の奥側へ入り込まないように形成されている。
換言すると、第３接合部２３は、第２接合部２２とサイド鉄心部１２の略コの字状の内側部（嵌合部１２ａが設けられていない部分）との段差部分である。

段差部２４は、第１接合部２１と第２接合部２２との間にスロープ形状を形成させた部分である。ここでは、図３の下側に示したように、スロープ形状の底辺部分、即ち、サイド鉄心部１１の挿入方向に沿った長さ（第１接合部２１ならびに第２接合部２２の延設方向に沿った長さ）をｃとし、第１接合部２１と第２接合部２２の間に生じる段差（高さ）をｄとする。
段差部２４は、好ましくは、例えば、段差高さｄが０．１～０．３［ｍｍ］で、長さｃが、“第１接合部２１の長さａ＋第２接合部２２の長さｂ”の５～３０［％］の範囲内となるように形成する。

図４は、サイド鉄心部１１の嵌合部１１ａの構成を示す説明図である。この図は、図３の嵌合部１１ａを拡大図示したもので、この嵌合部１１ａは、図３の下側に拡大図示した嵌合部１２ａに対応するように構成されている。
詳しくは、嵌合部１１ａの接合部３１は、嵌合部１２ａの第１接合部２１に対応して接合し、嵌合部１１ａの接合部３２は、嵌合部１２ａの第２接合部２２に対応して接合するように形成されている。
また、嵌合部１１ａの段差部３４は、嵌合部１２ａの段差部２４に対応して接合するように形成されており、嵌合部１１ａの接合部３３は、嵌合部１２ａの第３接合部２３に対応して接合するように形成されている。
好ましくは、嵌合部１１ａならびに嵌合部１２ａは、上記のいずれの部分においても隙間が生じることなく接合するように形成されている。

図２に示したようにサイド鉄心部１２にサイド鉄心部１１を挿入するとき、即ち、略コの字状開口部１８にサイド鉄心部１１の嵌合部１１ａを挿入すると、初めに、略コの字状開口部１８の両側方先端において、サイド鉄心部１２の第１接合部２１にサイド鉄心部１１の接合部３２が当接する。
このとき、略コの字状開口部１８の両側方に設けられている第１接合部２１は、いずれもサイド鉄心部１１の挿入方向に沿って延設されていることから、第１接合部２１に当接したサイド鉄心部１１は、略コの字状開口部１８の開口幅方向において、概ね水平状態になる。

サイド鉄心部１１を、さらに略コの字状開口部１８の奥側へ向かって挿入すると、接合部３２は、段差部２４に当接する。
略コの字状開口部１８の両側に設けられた各段差部２４に、サイド鉄心部１１の長手方向両側に設けられた各接合部３２がそれぞれ当接すると、サイド鉄心部１１は、微細な傾きが修正され、確実に水平状態となり、図２において左右均等な状態になる。

上記のように、略コの字状開口部１８内部の両側方に設けられた各段差部２４に当接し、開口幅方向において水平になったサイド鉄心部１１を、さらに開口奥側へ挿入すると、当該サイド鉄心部１１の接合部３２は、段差部２４を越えて移動し、第２接合部２２に到達する。
第２接合部２２は、前述のように、サイド鉄心部１１の挿入方向に沿って直線状に形成されている。即ち、略コの字状開口部１８の両側方に設けられた２つの第２接合部２２は、平行に設けられている。
なお、略コの字状開口部１８両側方に設けられた２つの第１接合部２１も、前述のようにサイド鉄心部１１の挿入方向に沿って直線状に形成されており、平行に設けられている。

サイド鉄心部１１は、長手方向両側方の接合部３２を、平行に設けられた各第２接合部２２に当接させながら開口奥側へ移動する。このとき、サイド鉄心部１１は、前述の水平状態を維持しながら移動する。
サイド鉄心部１１の接合部３３が、サイド鉄心部１２の第３接合部２３に接合すると、この位置で移動が停止する（挿入終了となる）。
即ち、サイド鉄心部１１は、略コの字状開口部１８内部を（開口幅方向に沿った）水平状態を維持しながら開口奥側へ移動し、第３接合部２３に当接した位置でサイド鉄心部１２に固定される。

前述のように、第２接合部２２と接合部３２は、接合したとき隙間が生じないように形成されている。即ち、第２接合部２２に接合部３２が当接している状態では、略コの字状開口１８を開口幅方向に若干開く応力が生じ、サイド鉄心部１２に若干の撓みが生じる。
サイド鉄心部１２は、上記の撓みを解消しようとする応力、即ち、略コの字状開口部１８を閉じようとする（開口幅方向に作用する）応力をサイド鉄心部１１に作用させ、第２接合部２２と接合部３２の間に接合圧が生じる。

また、前述のように、段差部２４と段差部３４、第１接合部２１と接合部３１、第３接合部２３と接合部３３についても、これらの接合部分は、第２接合部２２と接合部３２の接合部分と同様に、接合したとき隙間が生じないように構成されている。
サイド鉄心部１１の挿入方向に沿って直線状に形成された第１接合部２１と接合部３１の接合部分には、上記の第２接合部２２と接合部３２の間と同様な接合圧が生じる。
サイド鉄心部１１とサイド鉄心部１２は、上記のように各接合部分に生じる接合圧によって嵌合固定された状態になる。

なお、段差部２４ならびに段差部３４は、前述のように、段差高さｄが０．１～０．３［ｍｍ］で、長さｃが、“第１接合部２１の長さａ＋第２接合部２２の長さｂ”の５～３０［％］の範囲内となるように形成されている。
そのため、テーパ形状によって生じる、図２に示した斜め上方に作用する応力は、第１接合部２１と接合部３１の間に生じる接合圧、また、第２接合部２２と接合部３２の間に生じる接合圧と比べて十分小さいものとなる。即ち、略コの字状開口部１８に挿入するサイド鉄心部１１を、開口幅方向において斜めにずらす応力は、皆無とみなせる程度になる。
また、上記のように形成することにより、段差部２４と段差部３４の接合部分においても、開口幅方向に接合圧が生じ、サイド鉄心部１１とサイド鉄心部１２の嵌合固定のために作用する。

以上のように本実施例によれば、サイド鉄心部１２の第１接合部２１、第２接合部２２、およびサイド鉄心部１１の接合部３１，３２を、サイド鉄心部１１の挿入方向に沿って直線状に形成（略コの字状開口部１８の開口幅方向に対して鉛直方向に延設）したので、サイド鉄心部１１が傾くことなく（容易に水平状態を維持しながら）、略コの字状開口部１８の奥側へ挿入することができる。

また、サイド鉄心部１２の段差部２４に、サイド鉄心部１１が当接することにより、当該サイド鉄心部１１の姿勢を整えることができ、サイド鉄心部１１を略コの字状開口部１８の開口幅方向において確実に水平な状態として、サイド鉄心部１２に嵌合固定することができる。
また、サイド鉄心部１１が傾くことなくサイド鉄心部１２の略コの字状開口部１８に挿入されることから、サイド鉄心部１１とサイド鉄心部１２の各接合部分は、隙間が生じることなく接合され、漏れ磁束の少ない閉磁路が形成されて本来の点火性能を有する点火コイルが形成される。

１点火コイル
１０鉄心
１１サイド鉄心部（第２サイド鉄心部）
１２サイド鉄心部（第１サイド鉄心部）
１１ａ嵌合部（第２嵌合部）
１２ａ嵌合部（第１嵌合部）
１３主鉄心部
１４一次コイルボビン
１５一次コイル
１６二次コイルボビン
１７二次コイル
１８コの字状開口部
２１第１接合部
２２第２接合部
２３第３接合部
２４，３４段差部
３１～３３接合部
１１０鉄心
１１１，１１２サイド鉄心部
１１１ａ，１１２ａ嵌合部
１１３主鉄心部

Claims (3)

1. コイルを巻回させたコイルボビンの中心孔に挿通させる主鉄心部と、
   前記主鉄心部を内側に配置して前記コイルを囲うサイド鉄心部と、
   を備え、
   前記サイド鉄心部は、
   略コの字状に形成された第１サイド鉄心部と、
   前記第１サイド鉄心部の略コの字状開口部の２つの先端部分を繋ぐように形成された第２サイド鉄心部と、
   からなり、
   前記第１サイド鉄心部は、
   前記略コの字状開口部の先端側に前記第２サイド鉄心部を嵌合固定する第１嵌合部を備え、
   前記第２サイド鉄心部は、
   前記第１嵌合部に嵌合する第２嵌合部を備え、
   前記第１嵌合部は、
   前記略コの字状開口部の先端側に設けられた第１接合部と、
   前記第１接合部よりも前記略コの字状開口部奥側に設けられた第２接合部と、
   前記第２接合部よりも前記略コの字状開口部奥側に設けられ、前記第２サイド鉄心部の位置決めを行う第３接合部と、
   を有し、
   前記第１接合部および前記第２接合部は、
   各々前記第２サイド鉄心部を前記略コの字状開口部奥側へ挿入する方向に沿って直線状に延設され、
   前記第１接合部は、
   前記略コの字状開口部の開口幅が、前記第２接合部を設けた部位よりも広く、該第２接合部に対して段差が生じるように形成され、
   前記第１接合部と前記第２接合部との間には、
   前記段差が生じた前記第１接合部と前記第２接合部との間を繋ぐ段差部を有し、
   前記第２嵌合部は、
   前記第１嵌合部の前記第１接合部、前記段差部、前記第２接合部、および、前記第３接合部に接合する形状である、
   ことを特徴とする内燃機関用点火コイル。
2. 前記段差部は、
   前記第１接合部と前記第２接合部との間の段差高さが０．１～０．３［ｍｍ］である、
   ことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関用点火コイル。
3. 前記段差部は、
   前記第２サイド鉄心部を前記略コの字状開口部奥側へ挿入する方向の長さが、
   前記第１接合部および前記第２接合部の、前記略コの字状開口部奥側へ挿入する方向の長さ合計の５～３０［％］である、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関用点火コイル。

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