KR100222461B1 - 엔진 점화코일 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 코일 보빈의 단면이 원형인 중공축내에 봉형 코어가 삽입된 개자기 회로형의 엔진 점화코일 장치에 있어서, 폭이 다른 복수의 철판을 단면이 거의 원형에 가까운 형상이 되도록 적층하여 코어를 형성하고, 이렇게 철판을 적층하여 형성한 상기 코어를 그 적층방향에 대해서 직교하는 방향으로 복수 분할하여, 코일 보빈의 단면이 원형인 상기 중공축내의 코어 점유율을 높이고, 상기 중공축내로의 코어 수납을 용이하게 하며, 상기 코어의 와전류손을 경감하여 2 차 전압의 출력률을 향상시키는 것을 목적으로 한다.

Description

엔진 점화코일 장치 {ENGINE IGNITING COIL DEVICE}

본 발명은 개자기 회로형의 엔진 점화코일 장치에 관한 것이다.

일본 특허공개공보 제 54-63317 호는, 중공축내에 봉형 코어가 삽입된 1 차 코일 보빈과, 상기 1 차 코일 보빈상에 동축으로 설치된 2 차 코일 보빈을 포함하는 개자기 회로형의 엔진 점화코일 장치를 개시하고 있으며, 상기 장치에서는, 1 차 코일 보빈의 단면이 원형인 중공축내의 코어 점유율을 높임으로써 코어의 발생 자속량을 충분케 하여 2 차 전압의 출력효율을 향상시키기 위해, 상기 1 차 코일 보빈이 그 중공축내에 불규칙적으로 삽입된 박판 스트립을 조밀하게 수용하고 있다.

또한, 일본 특허공개공보 제 5-87311 호는, 1 차 코일 보빈의 단면이 원형인 중공축내에, 단면이 정육각형인 금속 와이어를 조밀하게 삽입시킨 엔진 점화코일 장치를 개시하고 있다.

하지만, 전술한 이들 종래기술들은 다음과 같은 단점, 즉 코일 보빈의 단면이 원형인 중공축내의 코어 점유율을 높이기 위해 상기 중공축내에 박판 스트립을 불규칙하게 삽입하고, 단면이 정육각형인 금속 와이어를 조밀하게 삽입하는 것이 사전에 조립한 코어를 중공축내에 삽입하는 것에 비해 훨씬 더 손이 많이 간다는 단점을 갖고 있다.

따라서, 본 발명은, 개자기 회로형의 엔진 점화코일 장치로서, 코일 보빈의 단면이 원형인 중공축내의 코어 점유율을 높이고 상기 중공축내로의 코어의 삽입을 용이하게 하기 위해, 폭이 다른 복수의 철판을 단면이 거의 원형에 가까운 형상이 되도록 적층하여 코어를 형성한 엔진 점화코일 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 또한, 개자기 회로형의 엔진 점화코일 장치로서, 코어의 와전류손을 효과적으로 경감시킴으로써 2 차 전압의 출력효율을 향상시키기 위해, 철판을 적층하여 형성한 상기 코어를 그 적층방향에 대해서 직교하는 방향으로 복수 분할한 엔진 점화코일 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1 은 본 발명에 따른 엔진 점화코일 장치의 일 실시예를 나타내는 정단면도.

도 2 는 도 1 의 엔진 점화코일 장치에서의 코어의 측단면도.

도 3 은 도 1 의 엔진 점화코일 장치에서의 원통형 케이스의 측단면도.

도 4 는 도 1 의 엔진 점화코일 장치의 저압단자 소켓의 내부구조를 나타내는 평면도.

도 5 는 저압단자 소켓에 점화기를 장착한 상태를 나타내는 평면도.

도 6 은 코어를 분할한 상태의 일 예를 나타내는 측단면도.

도 7 은 코어를 분할한 상태의 다른 예를 나타내는 측단면도.

도 8 은 코어를 분할했을때와 분할하지 않았을때의 각 2 차 전압 출력특성을 나타내는 그래프.

도 9 는 코일 보빈의 중공축내에 삽입되는 코어의 적층상태를 여러 가지로 변화시켰을때의 각 상태를 나타내는 도면.

도 10 은 코일 보빈의 중공축내에 삽입된 도 9 의 각 코어의 점유율의 특성을 나타내는 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 코일 케이스 5 : 1 차 코일

6 : 1 차 코일 보빈 7 : 2 차 코일

8 : 2 차 코일 보빈 9,9' : 코어

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명을 더 상세히 설명한다.

도 1 에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 엔진 점화코일 장치는 원통형 케이스 (2) 와 케이스 (3) 로 이루어진 코일 케이스 (1) 를 가지며, 상기 케이스 (3) 는 중앙부에 관형의 소형 구멍 (4) 을 가지며 상기케이스 (2) 의 개단부 (open end) 에 끼워맞춰져 상기 코일 케이스 (1) 의 폐단부 (closed end) 를 형성하고 있다.

상기 코일 케이스 (1) 의 내부에는, 중공축내에 봉형 코어 (9) 가 삽입된 1 차 코일 (5) 을 갖는 코일 보빈 (6) 과, 상기 1 차 코일의 보빈 (6) 상에 동축으로 장착된 2 차 코일 (7) 을 갖는 코일 보빈 (8) 과의 조립체가 수납되어 있다. 상기 코어 (9) 의 양단부에는, 1 차 전류의 단속시에 자속량이 큰 변화를 얻을 수 있도록 영구자석 (10) 이 각각 배치되어 있다.

본 발명에서는, 도 2 에 나타낸 바와 같이, 폭이 다른 복수의 철판을 단면이 거의 원형에 가까운 형상이 되도록 적층하여 일체적으로 코킹 (caulking) 함으로써 단일체를 형성하도록 하고 있다. 도 2 에서 코킹 부분은 점선으로 나타냈다.

이렇게, 1 차 코일 보빈 (6) 의 단면이 원형인 중공축내에 코어 (9) 를 삽입할 때 상기 중공축내에 있어서의 상기 코어 (9) 를 고점유율로 수납함으로써 자속의 발생효율을 높일 수 있으며, 나아가서는 2 차 전압의 출력효율을 향상시킬 수 있다.

전술한 바와 같이, 단면이 거의 원형에 가까운 형상이 되도록 철판들을 적층하고 일체로 코킹하여 코어 (9) 를 형성하므로 상기 코일 보빈 (6) 에의 장착이 쉽다.

도 9 는 0.35 mm 의 두께를 갖는 복수의 철판들로 이루어진 코어의 적층상태를 여러 가지로 변화시킨 것을 나타낸 것이다. 이 경우, 중공축의 단면적은 50.27 mm²이고 코어 (a) 의 단면적은 31.99 mm²이다. 중공축내에 삽입된 코어 (a) 의 점유율은 63.6% 이다. 이와 유사하게, 코어 (b) 의 단면적은 39.44 mm²이고 중공축내의 코어 (b) 의 점유율은 78.5% 이다. 즉, 코어의 점유 증가율은 23.3% 이다. 코어 (c) 의 단면적은 42.56 mm²이고 중공축내의 코어 (c) 의 점유율은 84.7% 이며 점유 증가율은 7.7% 이다. 코어 (d) 의 단면적은 44.20 mm²이고 중공축내의 코어 (d) 의 점유율은 87.9% 이며 점유 증가율은 3.9% 이다. 코어 (e) 의 단면적은 45.45 mm²이고 중공축내의 코어 (e) 의 점유율은 90.4% 이며 점유 증가율은 2.8% 이다. 코어 (f) 의 단면적은 46.27 mm²이고 중공축내의 코어 (f) 의 점유율은 92.0% 이며 점유 증가율은 1.8% 이다. 코어 (g) 의 단면적은 46.73 mm²이고 중공축내의 코어 (g) 의 점유율은 93.0% 이며 점유 증가율은 1.0% 이다. 코어 (h) 의 단면적은 47.16 mm²이고 중공축내의 코어 (h) 의 점유율은 93.8% 이며 점유 증가율은 0.9% 이다.

도 10 은 각 코어 (a) - (h) 의 점유율의 특성을 나타낸 것이다.

상기 코어 (d) - (h) 는 이들 점유율의 증가율이 미소하고 일정하기 때문에 실제 이용하는데 적합하다.

본 발명에 따르면, 복수의 철판을 적층하여 형성한 상기 코어 (9) 를 그 적층방향에 대해서 직교하는 방향으로 분할하고 있다.

상기 코어 (9) 를 여러 부분으로 분할하여 세분화함으로써 와전류손을 줄여 자속의 발생효율을 증가시키고, 나아가서는 2 차 전압의 출력효율을향상시킬 수가 있다.

분할된 코어 부분 (91,92) 은 각각 별도로 적층되어 코킹되어 있다. 각 코킹된 부분은 점선으로 나타냈다.

본 발명은, 단면이 거의 원형에 가까운 형상이 되도록, 폭이 다른 복수의 철판을 적층하여 형성한 코어 (9) 를 그 적층방향에 대해서 직교하는 방향으로 분할하는 것에 한정되는 것은 아니며, 도 7 에 나타낸 바와 같이, 단면이 정방형이 되도록 복수의 철판을 적층하여 형성한 코어 (9') 를 사용하여 이를 그 적층방향에 대해서 직교하는 방향으로 분할한다해도 자속의 발생효율을 효과적으로 향상시킬 수가 있다.

이 경우에는, 단면이 정방형이 되도록 복수의 철판을 적층한 상기 코어 (9') 를 그 적층방향에 대해서 직교하는 방향으로 4 분할한다. 이때, 각 분할된 상기 코어 (9') 부분을 각각 코킹할 수 있도록, 그 분할하는 폭은 약 2.8 mm 이상으로 해야한다. 이 코킹 부분은 도 7 에 점선으로 나타냈다.

또한, 적층한 코어를 일체로 하는 방법으로서, 용접 또는 접착 (코킹은 제외) 에 의한 방법을 이용할 수도 있으며, 이 경우에는 적층 코어는 그 분할하는 폭을 2.8 mm 보다 더 작은 폭으로 분할할 수가 있어서 와전류손을 더 효과적으로 억제할 수가 있다.

도 8 은 두 코어 (9') (즉, 구조에 있어서 유사하며 동일한 구성의 코일 보빈들내에 장착된 조건하에서 4 분할된 코어와, 단일의 중실 코어)의 출력특성을 나타낸 것이다. 즉, 도 8 의 두 곡선은 각각 동일한 조건하에서 그들의 1 차 코일의 전류를 변화시켰을때의 상기 두 코어의 각 2 차 전압의 변화를 나타낸다.

도 1 에 나타낸 엔진 점화 코일 장치에서는, 2 차 코일 보빈 (8) 의 플랜지 단부와 일체로 형성된 중앙 돌출부로서 고압단자 홀더 (11) 가 제공되어 있으며, 상기 홀더 (11) 에 부착된 고압단자 (12) 에는 점화 플러그 (15) 와의 전기적인 접속을 위한 접촉자 (13) 가 설치되어 있다.

1 차 코일 보빈 (6), 2 차 코일 보빈 (8), 고압단자 (12) 및 접촉자 (13) 로 이루어진 조립체가 코일 케이스 (1) 내에 수납될때, 상기 접촉자 (13) 가 상기 소형 구멍 (4) 으로부터 외측으로 돌출한 상태로 상기 고압단자 (12) 의 홀더 부분이 소형 구멍 (4) 의 내부에 압입되어 상기 조립체가 코일 케이스 (1) 내의 소정의 위치에 고정되도록 되어 있다.

이와 같이, 상기 조립체가 코일 케이스 (1) 내의 소정위치에 고정된 상태에서, 상기 코일 케이스에는 상기 코일 케이스 (1) 의 개단부를 통해 용융 절연수지가 주입되어 단일의 중실 장치가 형성된다.

상기 코어 (9) 의 각 단부에 부착된 영구자석 (10) 에는, 이 영구자석의 부분을 감싸고 상기 코어 (9) 에 용융수지가 침입하는 것을 막으며 상기 코어 (9) 의 길이방향으로 발생하는 비교적 큰 열응력을 흡수하여, 상기 코어 (9) 의 주변에 형성된 수지층에 크랙킹이 발생하는 것을 방지하는 댐핑 부재 (14) 가 설치된다.

상기 2 차 코일 보빈 (8) 의 플랜지 단부에 설치된 고압단자 홀더 (11) 의 부분의 복수의 구멍 (31) 을 통해 용융수지가 1 차 코일 보빈 (6) 과 2 차 코일 보빈 (8) 사이에 형성된 공간부에 유입되어 상기 두 보빈이 이들 사이에서 응고된 상기 수지층에 의해 서로 고정된다.

상기 케이스 (3) 는 점화 플러그 (15) 의 커넥터로서의 기능을 겸하며, 상기 케이스의 선단부에는 상기 점화 플러그 (15) 를 유지하는 플러그 러버 (16) 가 장착되어 있다. 상기 플러그 러버 (16) 내에 상기 점화 플러그 (15) 가 삽입되는 때에, 상기 점화 플러그 (15) 의 선단이 접촉자 (13) 에 접촉하여 점화 코일 장치의 전기적인 접속이 이루어진다.

상기 케이스 (2) 는 규소강판과 같은 투자율이 높은 자성재료로 이루어지며, 이것에 전자 실드 효과를 갖게 하고 개자기 회로형의 코어 (9) 에 발생하는 자속의 대부분을 상기 케이스 (2) 에 집중시키는 사이드 코어로서의 역할을 갖게 하여, 주위의 엔진의 실린더 블록을 통과하면서 발생 자속이 손실되어 2 차 출력전압이 저하되는 것을 억제하고 있다. 또한, 상기 케이스 (2) 는 그 자체가 방열효과 (thermal radiation effect) 를 갖는다.

상기 케이스 (2) 에는, 와전류손의 억제를 위해, 도 3 에 나타낸 바와 같이, 단면이 C 형이 되도록 그 길이방향으로 갭 (gap) 을 형성하는 0.5 내지 1.5 mm 정도의 틈새 (33) 가 형성되어 있다.

상기 케이스 (2) 의 내측에는, 상기 케이스 (2) 의 내벽으로부터 수지층을 분리하고 금속의 열응력을 흡수하여 수지층의 크랙킹을 방지하는 러버, 엘라스토머 등의 탄성 부재 (17) 가 설치되어 있다.

상기 케이스 (3) 가 소형 구멍 (4) 과 케이스 측면간에 형성된 복수의 리브 (30 : ribs) 를 갖고 있어서, 상기 소형 구멍 (4) 에 끼워지는 고압단자 (12) 와 케이스 (2) 간의 절연거리가 확보된다.

도 1 에 나타낸 바와 같이, 케이스 (2) 의 상단부에는 저압단자 소켓 (18) 이 끼워맞춰져 있으며, 이 저압단자 소켓의 내부에는 점화기 (19) 가 수납되어 있다.

상기 저압단자 소켓 (18) 은 밀봉성을 높이기 위해 상기 케이스 (2) 의 내벽에 설치되어 있는 탄성부재 (17) 의 외방 절곡부 (29) 에 끼워맞춰져 있다.

도 4 는 캡 (20) 을 제거했을때의 저압단자 소켓 (18) 의 내부구조를 나타낸 것이며, 도 5 는 상기 저압단자 소켓 (18) 내에 점화기 (19) 를 설치한 상태를 나타낸 것이다.

캡을 제거한 상태에서 저압단자 소켓 (18) 에 수지를 주입할때에는, 리브가 수지에 잠기는 레벨 L (도 1 참조) 의 위치까지 수지를 주입한 후에 캡 (20) 을 장착한다. 상기 캡 (20) 에는 공기 배출공 (22) 이 형성되어 있다.

상기 캡 (20) 에는 복수의 리브 (21) 가 형성되어 있어서, 수지층에 가해지는 열응력을 상기 리브에 의해 분산시켜, 점화기 (19) 상부의 수지층에 크랙킹이 발생하는 것을 효과적으로 방지할 수 있도록 되어 있다.

도 1 에 나타난 바와 같이, 상기 케이스 (2) 의 저압단자 소켓 홀더 (18) 의 하측부분에는, 엔진의 실린더 헤드 부분에 형성된 실린더 보어 (23) 에 코일 케이스 (1) 를 매설할때에 사용되는 러버 시일 (24) 이 제공되어 있다.

상기 실린더 보어 (23) 에 상기 코일 케이스 (1) 를 매설한 상태에서, 점화 코일 장치가 상기 저압단자 소켓 홀더 (18) 에 일체적으로 형성된 플랜지 (25) 를 통해 볼트 (26) 에 의해 실린더 헤드에 고정되어 있다.

상기 실린더 보어 (23) 내의 상기 코일 케이스 (1) 의 매설 부분의 공기압이 열에 의해 상승하는 것을 막기 위해, 상기 러버 시일 (24) 과 상기 저압단자 소켓 (18) 간에는 서로 연통하는 공기 배출공 (27, 28) 이 형성되어 있다. 이때의 공기의 흐름은 도 1 에 화살표로 나타냈다.

플러그 러버 (16) 에는 그의 둘레에 플랜지 (36) 가 돌출형성되어 있다. 상기 플랜지 (36) 는 상기 실린더 보어 (23) 와 동일한 직경을 가지며, 상기 실린더 보어 (23) 내에 상기 코일 케이스 (1) 를 삽입하는 안내부로서 구실하여 점화 플러그 (15) 와의 접속을 확실하게 실행할 수 있도록 되어 있다. 상기 점화 플러그 (15) 를 통해 상기 코일 케이스 (1) 에 부가되는 엔진 진동이 상기 플랜지 (36) 에 의해 흡수된다. 접촉자 (13) 와 점화 플러그 (15) 간의 전기적 접속부분에 부가되는 진동이 억제되므로 장치의 내구성이 향상된다.

이상, 본 발명에 의하면, 코일 보빈의 단면이 원형인 중공축내에 봉형 코어가 삽입된 개자기 회로형의 엔진 점화코일 장치에 있어서, 폭이 다른 복수의 철판을 단면이 거의 원형에 가까운 형상이 되도록 적층하여 코어를 형성하므로, 코일 보빈의 단면이 원형인 상기 중공축내의 코어 점유율을 높여 2 차 전압의 출력효율을 향상시킬 수 있으며, 코일 보빈의 중공축내로의 장착이 용이한 단일체로서 코어를 형성하기 때문에 점화 코일 장치의 대량생산이 가능하다. 또한, 이렇게 철판을 적층하여 형성한 상기 코어를 그 적층방향에 대해서 직교하는 방향으로 복수 분할하도록 하고 있으므로, 코어의 와전류손을 효과적으로 경감시켜 2 차 전압의 출력효율을 높일 수가 있다.

Claims (4)

1. 코일 보빈의 단면이 원형인 중공축내에 봉형 코어가 삽입된 개자기 회로형의 엔진 점화코일 장치에 있어서, 상기 중공축내에, 폭이 다른 복수의 철판을 단면이 거의 원형에 가까운 형상이 되도록 적층하여 코어를 형성한 것을 특징으로 하는 엔진 점화코일 장치.
2. 코일 보빈의 단면이 원형인 중공축내에 봉형 코어가 삽입된 개자기 회로형의 엔진 점화코일 장치에 있어서, 상기 중공축내에 철판을 적층하여 형성한 코어를 그 적층방향에 대해서 직교하는 방향으로 복수 분할한 것을 특징으로 하는 엔진 점화코일 장치.
3. 제 1 항에 있어서, 단면이 거의 원형에 가까운 형상이 되도록 폭이 다른 복수의 철판을 적층하여 형성한 상기 코어를 복수 분할한 것을 특징으로 하는 엔진 점화코일 장치.
4. 제 1 항에 있어서, 단면이 정방형이 되도록 폭이 동일한 복수의 철판을 적층하여 형성한 상기 코어를 복수 분할한 것을 특징으로 하는 엔진 점화코일 장치.

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