KR100564045B1 - 내연 기관용 점화 코일 및 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

점화 코일(1)은, 케이스(2)와, 케이스내에 설치된 코어(22)와, 케이스내에 있어서 코어의 바깥쪽 가장자리 둘레에 거의 동축으로 설치된 1차 스풀(25)과, 1차 스풀에 감긴 1차 코일(26)과, 케이스내에 있어서 코어의 바깥쪽 가장자리 둘레에 거의 동축상으로 설치된 2차 스풀(23)과, 2차 스풀에 감긴 2차 코일(24)과, 케이스내에 충전된 수지 절연재(5)를 포함하며, 상기 점화 코일은, 상기 1차 스풀 및 상기 2차 스풀 중, 2차 코일과 코어 사이의 스풀 및/또는 2차 코일과 1차 코일과의 사이의 스풀이, 수지 절연재에 대하여 접착력이 폴리부틸렌 테레프탈레이트에 의해 제공되는 수지 절연재에 대한 접착력 미만이고, 절연 파괴 전압이 폴리페닐렌 설파이드에 의해 제공된 절연 파괴 전압을 초과하는 베이스 수지로 된 것을 특징으로 한다.

점화 코일, 점화 코일 제조 방법, 절연 파괴 전압

Description

내연 기관용 점화 코일 및 그 제조 방법{INTERNAL COMBUSTION ENGINE IGNITION COIL, AND METHOD OF PRODUCING THE SAME}

본 발명은 내연 기관의 점화 플러그에 인가되는 고전압을 생성하기 위한 점화 코일 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

내연 기관용 점화 코일(이하에서는, 간단히 "점화 코일"이라 부른다)은 코일들의 상호 유도 작용을 통해 고전압을 생성함으로써 점화 플러그의 틈을 가로지르는 불꽃을 생성하기 위한 장치이다. 점화 코일에는 몇 가지 타입이 있다. 예를 들어, 플러그 홀에 장착되도록 개조된 스틱형(stick-type) 점화 코일이 있는데, 이 스틱형 점화 코일은, 봉 모양의 코어와, 코어의 바깥쪽 가장자리 둘레에 배치되는 원통형 2차 스풀(spool)과, 이 2차 스풀에 감긴 2차 코일과, 2차 코일의 바깥쪽 가장자리 둘레에 배치되는 원통형 1차 스풀과, 이 1차 스풀에 감긴 1차 코일을 구비한다. 즉, 코어, 2차 스풀, 2차 코일, 1차 스풀 및 1차 코일은 점화 코일의 안쪽 가장자리로부터 그 순서로 동축으로 배치되어 있다. 이들 부재들은 중공 원통형 케이스내에 수납되어 있다. 또한, 케이스내에서의 각 부재의 전기적 절연성을 보장하고 각 부재를 서로 접착하기 위하여, 케이스내에는 수지 절연재가 충전되어 있다.

이러한 관점에서 종래에는, 1차 스풀과 2차 스풀 중, 특히 1차 코일과 2차 코일의 사이에 배치된 스풀(상기 종래 예에서는 1차 스풀)을 형성하는 베이스 수지가 높은 전기 절연성을 가질 필요가 있었다. 그 이유는, 절연 파괴가 일어나서 2차 코일측 즉 고압측과, 1차 코일측 즉 저압측을 서로 도통하도록 허용할 경우에, 2차 코일측이 희망 전압을 확보할 수 없게 되는 위험이 있기 때문이다.

또한 종래에는, 1차 스풀과 2차 스풀 중, 특히 1차 코일과 2차 코일의 사이에 배치된 쪽의 스풀을 형성하는 베이스 수지는, 수지 절연재에 대한 높은 접착성을 가질 필요가 있었다. 그 이유는, 스풀의 베이스 수지의 선팽창율이 스풀에 감긴 코일을 구성하는 선의 선팽창율과 달라서, 이것으로 인하여, 스풀과 선 사이에 충전된 수지 절연재와, 스풀의 베이스 수지와의 접착성이 떨어지면, 열응력(thermal stress)에 의해 스풀과 수지 절연재가 서로로부터 분리할 수 있는 위험이 있기 때문이다. 스풀이 수지 절연재로부터 분리되면, 분리에 의해 형성된 공간내에서 코로나 방전이 발생하여, 1차 코일과 2차 코일간의 전기 절연성을 확보할 수 없게 되는 위험에 이르게 된다.

그러므로, 종래부터 스풀을 형성하는 베이스 수지는 전기 절연성이 높고 수진 절연재에 접착성이 강할 필요가 있었다.

상기 요구를 만족시키기 위하여, 종래에는, 절연성이 높고 수지 절연재에 대한 접착성이 강한 폴리페닐렌 에테르(PPE; polyphenylene ether), 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT; polybutylene terephthalate), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate) 등이 스풀의 베이스 수지로서 사용되고 있었다.

그러나, 수지 절연재에의 접착성이 강한 베이스 수지로 스풀을 형성하면, 다음의 문제점들이 발생한다. 즉, 베이스 수지의 선팽창율이 코일을 형성하는 선의 선팽창율과 다르기 때문에, 온도가 반복적으로 상승 및 하강하는 온도 사이클 환경하에서 점화 코일이 사용되면, 선팽창율의 차에 의하여 스풀에 반복해서 열응력이 발생하게 된다. 이렇게 발생한 열응력은 스풀이 수지 절연재로부터 분리될 때에만 완화될 수 있다. 그러나, 분리를 억제하기 위해서 스풀과 수지 절연재간의 접착성은 강하게 되어 있다. 이것 때문에, 열응력이 원하는 만큼 완화될 수 없어서, 스풀에 균열이 발생할 위험이 초래될 수 있다. 그러므로, 스풀에 균열이 발생하면, 고압측과 저압측이 서로 도통하는 것이 허용되어, 원하는 전압을 확보할 수 없는 위험에 이르게 된다.

이것을 극복하기 위하여, 예를 들어, 일본국 특개평 11-111545호 공보에 개재된 종래의 점화 코일에서는, 도 9A와 9B에 나타난 바와 같이, 스풀(200)과, 선(201)측에 충전된 수지 절연재(202)의 사이에 분리 테이프(203)가 감겨 있다. 분리 테이프(203)로 스풀(200)과 수지 절연재(202)를 분리함으로써, 도 9A에서는 스풀(200)과 수지 절연재(202)의 선팽창율 차, 도 9B에서는 스풀(200) 및 스풀(206)과 선(201) 및 수지 절연재(202, 204)의 선팽창율 차에 기인하는 열응력의 발생을 억제하여, 스풀(200) 및 스풀(206)에 균열이 발생하는 것을 억제하고 있었다.

또한, 스풀에 균열이 발생하는 것을 억제하기 위하여, 종래의 점화 코일에서는, 스풀의 베이스 수지에 스티렌 에틸렌 부텐 스티렌(SEBS; styrene ethylene butene styrene) 등의 고무 성분을 첨가하고 있었다. 그래서, 이렇게 첨가된 고무 성분에 의해서 스풀의 인성(toughness)을 높여서, 스풀에 균열이 발생하는 것을 억제하고 있었다.

이와 같이, 종래의 점화 코일에 있어서는, 스풀에 균열이 발생하는 것을 억제하기 위하여, 스풀에 분리 테이프를 감거나 스풀에 고무 성분을 첨가했었는데, 그것 때문에 점화 코일의 제조 비용이 높아지고, 그 제조 공정도 복잡하게 되었다.

덧붙여 말하자면, 상기 문제점은 스풀을 형성하는 베이스 수지와 수지 절연재간의 접착성이 높은 것에 기인하고 있다. 이를 극복하기 위하여, 예를 들어 일본국 특개평 8-339928호 공보에 개재되어 있는 폴리페닐렌 설파이드(PPS; polyphenylene sulfide) 등과 같이, 수지 절연재에 대한 접착성이 약한 수지를 베이스 수지로 사용하면, 스풀에 균열이 발생할 위험이 줄이들 것이다.

그러나, PPS는, PPE, PBT, PET와 비교하면 전기 절연성이 낮다. 이것 때문에, PPS를 베이스 수지로 사용하면, PPS 고유의 약은 접착성에 때문에, 수지 절연재가 스풀과 불리할 위험이 있을 수 있으며, 분리가 일어나면, 고압측과 저압측의 절연이 파괴되기 쉬워질 위험이 있을 수 있다.

즉, 수지 절연재와 스풀간에 작은 틈이 있으면 그들간의 절연성이 손상될 수 있다. 이것 때문에, 종래 기술에서는 점화 코일에 있어서, 스풀을 형성하는 베이스 수지로서 수지 절연재와의 접착성이 약한 수지를 사용하여, 피할 수 없다면, 수지 절연재와 스풀간에 가능한한 작은 틈을 구성하도록 정해져 있었다.

지금까지 설명한 바와 같이, 종래에 스풀을 형성하는 베이스 수지는, 전기 절연성이 높고 수지 절연재에 대한 접착성이 강할 필요가 있었다. 그러나, 접착성 이 강하면 스풀에 균열이 발생하게 된다. 대조적으로, 접착성이 약하면, 스풀과 수지 절연재가 서로로부터 분리하기 쉬워지게 된다.

본 발명의 발명자는, 스풀을 형성하는 베이스 수지의 수지 절연재에 대한 접착성과, 베이스 수지의 전기 절연성의 조합과, 절연 파괴와의 관계를 연구하였다. 그 결과, 발명자는, 수지 절연재에 대한 접착성이 약하고 전기적 절연성이 높은 수지를 스풀용 베이스 수지로 사용함으로써, 분리 테이프를 사용하지 않고도 절연 파괴를 막을 수 있다고 단정했다.

본 발명의 점화 코일은 이러한 인식에 의거하여 완성되었다. 따라서, 본 발명은, 높은 전기 절연성을 가지며, 분리 테이프의 필요성을 제거함으로써 낮은 비용으로 제조가능한 점화 코일을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 본 발명의 점화 코일을 비교적 용이하게 제조하는 방법을 제공하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명에 의하여, 케이스와, 케이스내에 설치된 봉 모양의 코어와, 케이스내에 있어서 코어의 바깥쪽 가장자리 둘레에 거의 동축으로 배치된 원통형 1차 스풀과, 1차 스풀에 감긴 선으로 된 1차 코일과, 케이스내에 있어서 코어의 바깥쪽 가장자리 둘레에 거의 동축으로 배치된 원통형 2차 스풀과, 2차 스풀에 감긴 선으로 된 2차 코일과, 케이스내에 충전된 수지재를 포함하는 점화 코일이 제공되며, 이 점화 코일은, 1차 스풀과 2차 스풀 중 2차 코일과 코어 사이 및/또는 2차 코일과 1차 코일 사이의 스풀이, 수지 절연재에 대한 접착 력이 폴리부틸렌 테레프탈레이트에 의해 제공된 접착력 미만이고 절연성 파괴 전압이 폴리페닐렌 설파이드에 의해 제공된 절연성 파괴 전압을 초과하는 베이스 수지로 된 것을 특징으로 한다.

요컨대, 본 발명에 의한 점화 코일은, 1차 스풀과 2차 스풀 중 적어도 한 쪽이, 접착력이 PBT에 의해 제공된 접착력 미만이고, 절연 파괴 전압이 PPS에 의해 제공된 절연 파괴 전압을 초과하는 베이스 수지로 된 것이다.

여기서, 수지 절연재에 대한 접착력은 베이스 수지의 수지 절연제에 대한 접착성을 평가하는 파라미터이다. 접착력이 강할 수록, 접착성이 강해진다. 접착력은, 다음에 설명할 실시예에 나타낸 측정 방법을 이용하여 측정한다는 점에 유념한다. 또한, 절연 파괴 전압은 전기 절연성을 평가하는 파라미터이다. 절연 파괴 전압이 높을 수록, 전기 절연성이 커진다. 절연 파괴 전압도 다음에 설명할 실시예에 나타낸 측정 방법을 이용하여 측정한다.

본 발명에 의한 점화 코일에서는, 스풀을 형성하는 베이스 수지의 수지 절연재에 대한 접착력이 약하다. 이 때문에, 스풀과 수지 절연재간의 분리가 발생할 위험이 있을 수 있다. 그러나, 분리가 발생하더라도, 베이스 수지의 전기 절연성이 높기 때문에, 고압측과 저압측간에 절연 파괴가 발생할 위험이 있을 가능성은 적다.

요컨대, 본 발명에 의한 점화 코일은, 수지 절연재에 대한 접착력이 약한 베이스 수지로 스풀 자체를 형성함으로써, 마치 의도적으로 스풀과 수지 절연재를 분리시켜, 스풀에 균열이 발생하는 것을 억제하는 것이다. 따라서, 본 발명의 점화 코일에 있어서는, 스풀과 수지 절연재가 서로로부터 분리한 경우에도, 높은 전기 절연성에 의해 고압측과 저압측의 절연 파괴를 억제하는 것이다.

본 발명의 점화 코일에 의하면, 높은 전기 절연성을 확보할 수 있다. 또한, 본 발명의 점화 코일에 의하면, 예를 들어 스풀에 분리 테이프를 감거나, 혹은 스풀을 형성하는 베이스 수지에 고무 성분을 첨가하거나 할 필요가 없다. 이 때문에, 점화 코일의 구조를 단순화할 수 있으며, 따라서 제조 비용을 저감할 수 있다.

게다가, 상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명에 의하여, 케이스와, 케이스내에 설치된 봉 모양의 코어와, 케이스 내에 있어서 코어의 바깥쪽 가장자리 둘레에 거의 동축으로 설치된 원통형 1차 스풀과, 1차 스풀에 감긴 선으로 이루어진 1차 코일과, 케이스내에 있어서 코어의 바깥쪽 가장자리 둘레에 거의 동축으로 설치된 원통형 2차 스풀과, 2차 스풀에 감긴 선으로 이루어진 2차 코일 및 케이스내에 충전된 수지 절연재를 갖는 점화 코일이 제공되며, 이 점화 코일은, 1차 스풀과 2차 스풀 중, 2차 코일과 코어 사이 및/또는 2차 코일과 1차 코일 사이에 배치된 스풀이, 수지 절연재에 대한 접착력이 폴리에틸렌 테레프탈레이트에 의해 제공된 수지 절연재에 대한 접착력 미만이고, 절연 파괴 전압이 폴리페닐린 설파이드에 의해 제공된 절연 파괴 전압을 초과하는 베이스 수지로 된 것을 특징으로 한다.

요컨대, 본 발명에 의한 점화 코일은, 1차 코일과 2차 코일 중 적어도 한 쪽이, 접착력이 PET에 의해 제공된 접착력 미만이며, 절연 파괴 전압이 PPS에 의해 제공된 절연 파괴 전압을 초과하는 베이스 수지로 형성된 것이다.

본 발명에 의한 점화 코일에서는, 스풀을 형성하는 베이스 수지의 수지 절연 재에 대한 접착력이 약하다. 이 때문에, 스풀과 수지 절연재 간의 분리가 발생할 위험이 있을 수 있다. 그러나, 분리가 발생하여도, 베이스 수지의 전기 절연성이 높기 때문에, 고압측과 저압측간에 절연 파괴가 발생할 위험이 있을 가능성은 작다.

요컨대, 본 발명에 의한 점화 코일은, 수지 절연재에 대한 접착력이 약한 베이스 수지로 스풀 자체를 성형함으로써, 마치 의도적으로 스풀과 수지 절연재를 분리시켜, 스풀에 균열이 발생하는 것을 억제하는 것이다. 따라서, 본 발명에 의한 점화 코일에서는, 스풀과 수지 절연재가 서로로부터 분리하더라도, 높은 전기 절연성으로 인해, 고압측과 저압측 사이에 절연 파괴가 발생하는 것을 억제한다.

본 발명의 점화 코일에 의하면, 높은 전기 절연성을 확보할 수 있다. 또한, 본 발명의 점화 코일에 의하면, 예를 들어, 스풀에 분리 테이프를 감거나, 혹은 스풀을 형성하는 베이스 수지에 고무 성분을 첨가하거나 할 필요가 없다. 이 때문에, 점화 코일의 구조를 간단하게 할 수 있으며, 따라서 제조 비용을 저감할 수 있다.

바람직하게는, 베이스 수지는 결정성 폴리스티렌이다. 결정성 폴리스티렌의 접착력은 PBT에 의해 제공된 접착력보다 약하며, 따라서 매우 약하다. 또한, 결정성 폴리스티렌의 절연 파괴 전압은 PPS에 의해 제공된 절연 파괴 전압을 초과하며, 따라서 매우 높다. 이 때문에, 스풀을 결정성 폴리스티렌으로 형성한 경우에, 스풀이 수지 절연재로부터 분리하더라도, 고압측과 저압측간의 절연이 파괴될 위험이 있을 가능성이 적다. 또한, 결정성 폴리스티렌은 사출 형성시 용융될 때 높은 유동성을 제공한다. 이러한 관점에서, 결정성 폴리스티렌은 스풀을 형성하는 베이스 수지로서 바람직하다.

본 발명에 의한 점화 코일은 실린더의 플러그 홀내에 장착된 스틱형 점화 코일을 구현하는 데에 바람직하다.

본 발명에 의한 점화 코일은, 심한 온도 사이클 환경하에서 조차도 높은 전기 절연성을 장기간 지속할 수 있다. 또한, 본 발명의 점화 코일에 의하면, 스풀에 분리 테이프를 감을 필요가 없다. 이것은 점화 코일의 외경을 보다 작게 만드는 것을 용이하게 할 수 있다. 따라서, 본 발명에 의한 점화 코일은, 심한 온도 변화에 영향 받기 쉽고 외경을 작게 만들 필요가 있는 스틱형 점화 코일에 알맞다.

또한, 상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명에 의하여, 케이스와, 케이스내에 설치된 봉 모양의 코어와, 케이스내에 있어서 코어의 바깥쪽 가장자리 둘레에 거의 동축으로 설치된 원통형 1차 스풀과, 1차 스풀에 간긴 선으로 된 1차 코일과, 케이스내에 있어서 코어의 바깥쪽 가장자리 둘레에 거의 동축으로 설치된 원통형 2차 스풀과, 2차 스풀에 간긴 선으로 된 2차 코일 및 케이스내에 충전된 수지 절연재를 갖는 점화 코일이 제공되며, 이 점화 코일은, 1차 스풀과 2차 스풀 중에 2차 코일과 코어 사이에 배치된 스풀 및 2차 코일과 1차 코일 사이에 배치된 1차 스풀 및 2차 스풀이, 수지 절연재와 스풀간에 발생하는 분리와 관련하여, 2차 코일에 고전압이 발생하여도 전기 절연성을 갖을 수 있는 베이스 수지로 된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 점화 코일의 베이스 수지에 있어서는, 수지 절연재와 스풀간의 분리가 발생하더라도, 2차 코일측과 1차 코일측간의 절연을 확보할 수 있다. 바 꿔 말하면, 분리가 발생하더라도, 고압측과 저압측간의 절연이 파괴될 가능성이 낮다.

바람직하게는, 결정성 폴리스티렌은, 선팽창율을 조정할 수 있는 개량 결정성 폴리스티렌이며, 개량 결정성 폴리스티렌으로 된 스풀의 단부의 선팽창율은, 상기 수지 절연재의 선평창율을 100%라고 했을 경우, 135% 이하이다.

선팽창율을 135% 이하로 설정한 이유는, 다음에 설명하는 바와 같이, 스풀 단부의 선팽창율이 135%를 초과하면, 수지 절연재의 팽창보다 단부의 팽창이 지나치게 커지기 때문이다. 수지 절연재 및/또는 스풀에 결함이 생길 수 있길 우려가 있기 때문이기도 하다.

바람직하게는, 개량 결정성 폴리스티렌은, 결정성 폴리스티렌에 강화 섬유를 첨가하여 형성되어 있으며, 스풀의 단부에 있어서는 강화 섬유가 랜덤(random)하게 또는 원주 방향으로 배향하고 있다.

강화 섬유를 랜덤하게 또는 원주 방향으로 분산하면, 스풀 단부의 선팽창율을 작게 할 수 있다. 이것은, 수지 절연재와 단부간의 팽창의 차를 줄일 수 있게 한다. 따라서, 상기 구조에 의하면, 수지 절연재 및/또는 스풀에 결함이 생길 위험이 줄어든다.

바람직하게는, 강화 섬유는 유리 섬유이며, 수지 절연재는 에폭시 수지이다. 강화 섬유와 수지 절연재의 조합을 상기 조합으로 한정하면, 확실하게 수지 절연재와 단부간의 팽창의 차를 줄일 수 있다.

또한, 상기 과제들을 해결하기 위해서, 본 발명에 의하여, 선이 감겨 있는 선부와 선부의 길이 방향 단들에 배치된 단부로 된 스풀을 갖는 점화 코일을 제조하는 방법이 제공되며, 이 방법은, 용융 수지에 강화 섬유를 첨가하여 스풀 원료를 조제하는 스풀 원료 조제 공정과, 공동의 단부 성형부에 직면하는 위치에 배치된 게이트로부터 스풀 원료를 금형의 공동내에 주입하고, 이렇게 주입된 스풀 원료를 냉각시켜 스풀 원료를 공동내에서 경화하여, 강화 섬유가 상기 단부에서 랜덤하게 또는 원주 방향으로 배향하고 있는 스풀 부재를 성형하는 스풀 부재 성형 공정과, 스풀 부재의 게이트에 대응하는 부분을 절단하는 게이트 절단 공정을 포함한다.

요컨대, 본 발명에 의한 점화 코일 제조 방법은, 스풀 원료 조제 공정과 스풀 부재 성형 공정과 게이트 절단 공정을 포함하는 것이다. 이 공정들 중에서, 스풀 원료 조제 공정에서는, 용융 수지에 강화 섬유를 첨가하여 분산시킨다. 그 다음에, 스풀 원료가 되는 스풀 원료를 조제한다. 또한, 스풀 부재 성형 공정에서는, 강화 섬유가 단부에서 랜덤하게 또는 원주 방향으로 배향한 스풀 부재를 성형한다. 또한, 게이트 절단 공정에서는, 스풀의 단부에 연결되어 있는 게이트 대응 부분을 절단한다. 그 다음에, 이와 같이 하여 얻어진 스풀을 다른 부재들과 함께 케이스내에 배치하고, 이 케이스내에 수지 절연재를 충전함으로써, 본 발명의 점화 코일을 완성한다. 본 발명의 제조 방법에 의하면, 강화 섬유가 배향한 스풀을 갖는 점화 코일을 비교적 용이하게 제조할 수 있다.

바람직하게는, 게이트는 링 게이트 또는 필름 게이트이다. 본 구성에 의하면, 강화 섬유를 보다 쉽게 배향시킬 수 있다. 따라서, 본 발명의 점화 코일을 보다 용이하게 제조할 수 있다. 그러나, 강화 섬유가 배향한 본 발명의 점화 코일은, 본 발명의 제조 방법에 의한 상기 제조 방법에 의해서만이 아니라 기타의 공지된 제조 방법들에 의해서도 제조할 수 있다.

또한, 상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명에 의하여, 케이스와, 케이스내에 설치된 봉 모양의 코어와, 케이스내에 있어서 코어의 바깥쪽 가장자리 둘레에 거의 동축으로 설치되며 선이 감긴 선부를 갖는 원통형 1차 스풀과, 케이스내에 있어서 코어의 바깥쪽 가장자리 둘레에 거의 동축으로 설치되며 선이 감긴 선부를 갖는 원통형 2차 코일과, 케이스내에 충전되어 경화된 수지 절연재를 갖는 점화 코일이 제공되며, 이 점화 코일은 1차 스풀과 2차 스풀 중 적어도 한 쪽이 결정성 폴리스티렌을 베이스 수지로 한 SPS 스풀인 것을 특징으로 한다.

요컨대, 본 발명에 의한 점화 코일에 있어서, 1차 스풀과 2차 스풀 중 적어도 한 쪽이 SPS 스풀이다. 앞에서 설명한 바와 같이, 결정성 폴리스티렌의 수지 절연재에 대한 접착력은 매우 약하다. 따라서, 본 발명의 점화 코일에 의하면, 선팽창율에 기인하는 열응력을 완화할 수 있다. 또한, 한 쪽 스풀을 SPS 스풀로 하면, SPS 스풀의 열응력을 완화할 수 있고, 그것에 의하여, 상기 한 쪽 스풀의 열응력에 기인하는 다른 쪽 스풀의 열응력도 완화할 수 있다. 또한, 결정성 폴리스티렌의 전기 절연성은 매우 높다. 따라서, 본 발명의 점화 코일에 의하면, SPS 스풀이 수지 절연재로부터 분리하여도, 고압측과 저압측간의 절연이 파괴될 우려가 적다. 따라서, 본 발명의 점화 코일에 의하면, 높은 열응력 완화성과 높은 전기 절연성을 동시에 제공할 수 있다.

바람직하게는, 1차 스풀이 SPS 스풀이다. 1차 스풀에 감긴 선의 전압은 2차 스풀에 감긴 선의 전압보다 낮다. 이 때문에, 2차 스풀보다도 1차 스풀을 SPS 스풀로 함으로써, 예를 들어 SPS 스풀과 수지 절연재의 분리에 의한 분리 공간에서 절연 파괴 등의 결함이 발생할 우려를 줄일 수 있다. 따라서, 본 발명에 의한 점화 코일은 절연 파괴 등의 결함에 대한 높은 신뢰를 줄 수 있다.

바람직하게는, 베이스 수지의 수지 절연재에 대한 접착력은 15 MPa 미만이다.

상기 접착력을 15 MPa 미만으로 설정한 것은 다음과 같은 이유 때문이다. 스풀과 수지 절연재간의 분리가 일어나지 않은 경우, 수지 절연재의 수축에 의해 스풀에 작용한 열응력(인장응력(tensile stress))에 대하여, FEM 해석(해석 소프트웨어, Cybernet System 주식회사의 Design Space)을 실행했다. 이 해석의 결과는 스풀에 작용한 인장응력이 24 MPa이었음을 보여주었다.

따라서, 접착력을 24 MPa 미만으로 설정할 경우에, SPS 스풀을 수지 절연재로부터 분리시킬 수 있다. 그러나, 점화 코일을 구성하는 각 부재의 치수의 변동이나 각 부재의 원료 특성의 변동 및 변경을 고려하여야 한다. 접착력이 24 MPa 미만이어도, 변동에 따라서 SPS 스풀에 균열 등의 결함이 생길 위험을 초래할 수 있다. 또한, 다른 스풀에 결함이 생길 위험을 초래할 수 있다. 이러한 이유 때문에, 베이스 수지의 수지 절연재에 대한 접착력은, 24 MPa에 대한 안전 마진을 확보하기 위하여 15 MPa 미만으로 설정되었다.

바람직하게는, SPS 스풀의 선부와, 선부에 감긴 선간에 침투하여 경화한 수지 절연재의 사이에는 틈이 형성되어 있는데, 이 틈은, 선부 표면적의 70% 이상에 걸쳐지는 방식으로 형성되어 있다. 이 틈은, 선부의 전체 표면적을 100%라고 했을 경우, 전체 표면적의 70% 이상에 걸쳐서 형성되어 있다. 틈을 선부 표면적의 70% 이상에 걸쳐서 형성한 것은, 틈이 선부 표면적의 70% 미만에 걸쳐 있으면, 점화 코일을 구성하는 각 부재들의 선팽창율의 차로 인해, 열응력이 SPS 스풀에 전달되기 쉬워지기 때문이다. 그리고, SPS 스풀에는 물론, 다른 스풀에도 균열 등의 결함이 생길 위험을 초래할 수 있다. 본 발명에 사용될 경우, 선부는, 다음에 설명될 도 4에 나타낸 바와 같이, 스풀에 있어서 바깥쪽 가장자리 면에 코일을 구비한 부분을 나타낸다.

바람직하게는, 틈은 선부의 표면적의 90% 이상에 걸쳐지는 방식으로 형성된다. 본 구성에 의하면, 예를 들어, 심하게 춥거나 더운 지역에서 차량을 사용하거나, 차량을 운전하여 경사지를 오르거나, 자동차 레이스에서와 같이 엑셀레이터 패달을 완전히 누른 상태로 차량을 운전하거나, 장기간 차량을 사용하는 경우 등 악조건의 온도 환경하에서 차량을 사용하더라도, 상기 스풀에는 물론, 다른 스풀에도 균열 등의 결함이 생길 우려를 줄일 수 있다. 즉, 본 발명에 의한 점화 코일은 온도 환경에 대한 내구성이 높다.

바람직하게는, SPS 스풀의 선부와, 선부에 감긴 선간에 침투하여 경화한 수지 절연재의 사이에 틈이 형성되어 있는데, 이 틈의 반지름 방향 폭은 0.01 mm 이상이다. 틈의 반지름 폭을 0.01 mm 이상으로 설정한 이유는, 틈의 반지름 방향 폭이 0.01 mm 미만이면 사실상 틈이 형성되지 않으며, 따라서 열응력이 상기 스풀에는 물론이고 다른 스풀에도 쉽게 전달되지 않기 때문이다.

바람직하게는, 틈의 반지름 방향 폭은 0.3 mm 미만이다. 틈의 반지름 폭을 0.3 mm 미만으로 설정한 것은 다음의 이유 때문이다. 즉, SPS 스풀을 다른 스풀의 반지름 방향 바깥쪽으로 배치하는 경우에, SPS 스풀에 감긴 선으로 된 코일(예를 들어 1차 코일)과 다른 스풀에 감긴 선으로 된 코일(예를 들어 2차 코일) 사이에 틈이 개입된다. 이 때문에, 틈의 반지름 방향 폭이 크면, 반지름 방향 폭이 증가한 양만큼, 1차 코일과 2차 코일간의 절연 거리가 사실상 짧아진다. 이러한 이유 때문에, 틈의 반지름 방향 폭은 0.3 mm 미만으로 설정된다.

바람직하게는, 틈은, 0.01 mm 이상의 반지름 방향 폭으로, 선부 표면적의 70% 이상에 걸쳐지는 방식으로 형성된다. 본 구성에 의하면, 보다 확실한 방법으로, 수지 절연재로부터 SPS 스풀에 전달되는 열응력을 완화할 수 있다.

바람직하게는, 틈은, 0.01 mm 이상의 반지름 방향 폭으로, 선부 표면적의 90% 이상에 걸쳐지는 방식으로 형성된다. 본 구성에 의하면, 보다 확실한 방법으로, 수지 절연재로부터 SPS 스풀에 전달되는 열응력과 다른 스풀에 전달되는 열응력을 완화할 수 있다.

바람직하게는, 베이스 수지의 절연 파괴 전압은, JIS(Japanese Industry Standard; 일본 공업 규격) K 6911의 측정 방법을 사용하여 측정하면, 15 kV/mm 이상이다. 본 구성에 의하면, 결정성 폴리스티렌의 절연 파괴 전압은 15 kV/mm 이상으로 설정된다.

절연 파괴 전압을 15 kV/mm 이상으로 설정한 것은 다음의 이유 때문이다. 스풀에 발생한 자계 강도에 대하여 FEM 해석(해석 소프트웨어, Cybernet System 주식 회사의 Design Space)을 실행했다. 이 해석의 결과는 스풀에 발생한 자계 강도가 14.5 kV 이었음을 보여주었다.

따라서, 절연 파괴 전압을 15 kV/mm 이상으로 설정하면, 절연을 확보할 수 있다. 그러나, 점화 코일을 구성하는 각 부재의 수치 변동이나 각 부재의 원료 특성의 변동 및 변경을 고려해야 한다. 이러한 이유 때문에, 베이스 수지의 절연 파괴 전압은, 14.5 kV에 대한 소정의 안전 마진을 확보하기 위하여, 15 kV 이상으로 설정되었다.

절연 파괴 전압이 15kV 이상인 경우, 베이스 수지에 비교적 높은 전압이 인가되는 환경에서 점화 코일을 사용하더라도, 베이스 수지에 절연 파괴가 발생하는 일 없이 점화 코일의 외경을 줄일 수 있다. 예를 들어, 플러그 홀에 삽입되어 있을 때, 30 kV의 높은 전압을 점화 플러그에 인가할 수 있는 점화 코일을 얻을 수 있다.

바람직하게는, 케이스는 수지 절연재에 대한 접착성이 베이스 수지에 대한 접착성보다 강한 강접착성 수지로 형성된다. 케이스를 형성하는 강접착성 수지는, 베이스 수지에 대한 접착성보다 수지 절연재에 대한 접착성이 강하다. 따라서, 케이스내에서, 수지 절연재는 케이스 안쪽 면쪽으로 인장된다. 이 때문에, 본 구성에 의하면, 더욱 용이하게 수지 절연재를 SPS 스풀로부터 분리할 수 있다. 따라서, 수지 절연재와 SPS 스풀 사이에 용이하게 틈을 형성할 수 있다.

또한, 상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명에 의하여, 케이스와, 상기 케이스내에 설치된 봉 모양의 코어와, 케이스내에 있어서 코어의 바깥쪽 가장자리 둘 레에 거의 동축으로 설치되며, 선이 감긴 선부를 갖는 원통형 1차 스풀과, 케이스내에 있어서 코어의 바깥쪽 가장자리 둘레에 거의 동축으로 설치되며, 선이 감긴 선부를 갖는 원통형 2차 스풀과, 케이스 내에 충전되어 경화된 수지 절연재를 갖는 점화 코일이 제공되며, 이 점화 코일은, 수지 절연재가 경화한 후에, 1차 스풀과 2차 스풀 중 적어도 한 쪽 스풀이 갖는 선부와, 선부에 감긴 선간에 침투하여 경화한 수지 절연재 사이에 틈이 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 점화 코일에서는, 1차 스풀과 2차 스풀 중 적어도 하나가 갖는 선부와, 선부에 감긴 선간에 침투하여 경화한 수지 절연재의 사이에 틈이 형성된다. 본 발명의 점화 코일에 의하면, 열경화성 수지로부터 스풀에 가해진 열응력을 이 틈에 의해 차단할 수 있다. 이 때문에 스풀에 균열 등의 결함이 생기는 위험이 발생하는 것을 억제할 수 있다.

바람직하게는, 틈에 인접해 있는 스풀은 1차 스풀이다. 1차 스풀에 감긴 선의 전압은 2차 스풀에 감긴 선의 전압보다 낮다. 이 때문에, 2차 스풀보다도 1차 스풀을 틈에 인접시킴으로써, 틈에 의해, 예를 들어 틈에 인접한 스풀에 절연 파괴 등의 결함이 발생할 위험을 줄일 수 있다. 따라서, 본 발명에 의한 점화 코일은 절연 파괴 등의 결함에 대한 신뢰성이 높다.

바람직하게는, 틈에 인접해 있는 스풀을 형성하는 베이스 수지는 결정성 폴리스티렌이다. 앞에서 설명한 바와 같이, 결정성 폴리스티렌의 절연 파괴 전압은 매우 높다. 따라서, 앞에서 설명한 바와 같이 구성된 점화 코일에 의하면, 틈이 형성되어 있는데도 불구하고, 고압측과 저압측간의 절연이 파괴될 위험이 낮다. 따라서, 본 발명에 따라 구성된 점화 코일은 높은 열응력 완화성뿐만 아니라 높은 전기 절연성을 제공할 수 있다.

바람직하게는, 틈이, 선부 표면적의 70% 이상에 걸쳐지는 방식으로 형성되어 있다. 틈을 선부 표면적의 70% 이상에 걸쳐지도록 형성하는 이유는, 앞에서 설명한 바와 같이, 틈을 선부 표면적이 70% 미만에 걸쳐서 형성하면, 점화 코일내의 각 부재의 선팽창율 차에 의해, 열응력이 SPS 스풀에 전달되기 쉬워지기 때문이다. 또한, SPS 스풀에만이 아니라 다른 스풀에도 균열 등의 결함이 생길 위험을 초래할 수 있기 때문이다.

바람직하게는, 틈은 선부 표면적의 90% 이상에 걸쳐지는 방식으로 형성된다. 앞에서 설명한 바와 같이, 본 구성에 의하면, 차량을 열적으로 가혹한 환경에서 사용하더라도, 스풀에 균열 등의 결함이 생길 위험이 적은 상태를 유지할 수 있다. 즉, 본 발명에 따라 구성된 점화 코일은 온도 환경에 대하여 내구성이 높다.

바람직하게는, 틈의 반지름 방향 폭은 0.01 mm 이상이다. 앞에서 설명한 바와 같이, 틈의 반지름 방향 폭을 0.01 mm 이상으로 한 이유는, 틈의 반지름 방향 폭이 0.01 mm 미만이면, 사실상 틈이 형성되지 않아서, 열응력이 스풀에 전달되기 쉬워지기 때문이다.

바람직하게는, 상기 틈의 반지름 방향 폭은 0.3 mm 미만이다. 틈의 반지름 방향 폭을 0.3 mm 미만으로 한 이유는 다음과 같다. 즉, 앞에서 설명한 바와 같이, 틈에 인접하게 배치된 스풀이 다른 스풀의 반지름 방향 바깥쪽에 배치되어 있는 경우, 틈의 반지름 방향 폭이 크면, 반지름 방향 폭이 증가한 만큼 사실상 1차 코일 과 2차 코일간의 절연 거리가 짧아지기 때문이다.

바람직하게는, 틈은, 0.01 mm 이상의 반지름 방향 폭으로, 선부 표면적의 70% 이상에 걸쳐지는 방식으로 형성한다. 본 구성에 의하면, 보다 확실하게, 수지 절연재로부터 틈에 인접한 스풀에 전달되는 열응력을 완화할 수 있다.

바람직하게는, 틈은, 0.01 mm 이상의 반지름 방향 폭으로, 선부 표면적의 90% 이상에 걸쳐지는 방식으로 형성한다. 본 구성에 의하면, 보다 확실하게, 수지 절연재로부터 틈에 인접한 스풀에 전달되는 열응력을 완화할 수 있다.

바람직하게는, 틈에 인접해 있는 스풀을 형성하는 베이스 수지의 절연 파괴 전압은, JIS K 6911의 측정 방법을 이용하여 측정하면, 15 kV/mm 이상이다. 본 구성에 의하면, 베이스 수지의 절연 파괴 전압은 15 kV/mm 이상으로 설정된다.

앞에서 설명한 바와 같이, 절연 파괴 전압을 15 kV/mm 이상으로 설정한 이유는, FEM 해석에 의해 얻어진 전계 강도 14.5 kV에 대하여 안전 마진이 확보되기 때문이다. 절연 파괴 전압이 15kV 이상인 경우, 점화 코일을 베이스 수지에 비교적 높은 전압이 걸리는 환경에서 사용하더라도, 베이스 수지에 절연 파괴를 일으키는 일 없이, 점화 코일의 외경을 줄일 수 있다. 예를 들어, 플러그 홀에 삽입되었을 때, 30kV의 고전압을 점화 플러그에 인가할 수 있는 점화 코일을 얻을 수 있다.

바람직하게는, 틈에 인접해 있는 스풀을 구성하는 베이스 수지의 절연 파괴 전압은, 스풀 자체를 실제로 측정하는 측정 방법을 이용하여 측정하면, 15kV/mm 이상이다. 상기 JIS K 6911에 의한 절연 파괴 전압 측정 방법은 테스트 부분에 전압을 인가하여 절연 파괴 전압을 측정하는 방법이다. 대조적으로, 본 발명에 의한 절 연 파괴 전압 측정 방법은 스풀 자체의 절연 파괴 전압을 직접 측정하는 방법이다.

본 발명에 따라 구성된 측정 방법을 도 10에 개념적으로 나타낸다. 접지된 봉 모양의 전극(501)이 원통형 스풀(500)내에 삽입되어 있다. 또한, 다른 전극(502)은 스풀(500)의 바깥쪽 가장자리 면에 배치되어 있다. 즉, 스풀(500)의 원통 벽은 두 개의 전극(501, 502)에 의해 끼워져 있다. 두 전극(501, 502)에 인가된 전압을 서서히 높혀서, 전극(501)과 전극(502)간이 도통될 때의 전압이, 본 발명의 절연 파괴 전압이다. 본 발명의 구성에 의하면, 테스트 부분을 별도로 마련하지 않고도, 절연 파괴 전압을 쉽게 측정할 수 있다. 여기서, 절연 파괴 전압을 15 kV/mm 이상으로 설정한 이유는, 앞에서 설명한 바와 같이, FEM 해석에 의해 얻어진 전계 강도 14.5 kV에 대한 안전 마진이 확보되기 때문이다.

바람직하게는, 틈에 인접해 있는 스풀을 구성하는 베이스 수지의 수지 절연재에 대한 접착력은 15 MPa 미만이다. 여기서, 접착력을 15 MPa 미만으로 설정한 이유는, 앞에서 설명한 바와 같이, FEM 해석에 의해 얻어진 인장응력 24 MPa에 대한 안전 마진이 확보되기 때문이다.

또한, 상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명에 의하여, 케이스와, 상기 케이스내에 설치된 봉 모양의 코어와, 상기 케이스내에 있어서 상기 코어의 바깥쪽 가장자리 둘레에 거의 동축으로 설치되며, 선이 감긴 선부를 갖는 원통형 내측 스풀과, 상기 케이스 내에 있어서 상기 코어의 바깥쪽 가장자리 둘레에 거의 동축으로 설치되고, 선이 감긴 선부를 가지며, 케이스의 안쪽 가장자리 면에 대해서보다 수지 절연재에 대해서 약한 접착성을 갖는 원통형 외측 스풀과, 상기 케이스내에 충전되어 경화한 수지 절연재를 갖는 점화 코일의 제조 방법이 제공되며, 이 방법은, 상기 각 부재가 배치된 케이스내에 액체 상태의 상기 수지 절연재를 충전하는 절연재 충전 공정과, 이와 같이 충전한 상기 수지 절연재를 고온에서 겔화(膠質化)시키는 절연재 겔화 공정과, 이와 같이 겔화한 상기 수지 절연재를 상기 케이스 및 상기 외측 스풀과 함께 냉각하는 절연재 냉각 공정을 포함한다.

바꿔 말하면, 본 발명에 의한 점화 코일 제조 방법은, 절연재 충전 공정과, 절연재 겔화 공정 및 절연재 냉각 공정을 포함하는 것이다. 이러한 공정들 중에, 절연재 충전 공정에서는, 우선 케이스내에 1차 스풀이나 2차 스풀 등의 부재를 배치한 다음, 액체 상태의 수지 절연재를 케이스내에 충전한다. 절연재 겔화 공정에서는, 수지 절연재를 경화 온도에서 소정 시간 동안 보존하여 겔화시킨다. 절연재 냉각 공정에서는, 경화 반응이 종료한 열경화성 수지를 냉각한다. 케이스 안쪽 가장자리 면과 수지 절연재와의 접착성보다, 외측 스풀의 바깥쪽 가장자리 면과 수지 절연재와의 접착성이 약하기 때문에 열경화성 수지를 냉각하는 동안에 외측 스풀의 바깥쪽 가장자리 면으로부터 수지 절연재가 분리된다. 이상의 공정을 통해서 열경화성 수지가 충전되면, 1차 스풀과 2차 스풀 중 적어도 한 쪽이 갖는 선부와, 선부에 감긴 선간에 침투하여 경화한 수지 절연재의 사이에 틈이 형성된다. 즉, 본 발명에 의한 점화 코일 제조 방법에 의해 본 발명에 의한 점화 코일을 제조할 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 제조 방법은 수지 절연재의 전체 수축을 이용하여 틈을 형성하는 것이다. 도 11에 열경화성 수지의 경화 과정 동안에 일어나는 전형적 인 체적 변화를 나타낸다. 도 11에서, 가로축은 온도를 나타낸다. 도 11에서 세로축은 체적을 나타낸다. 도 11에 나타낸 바와 같이, 우선 가열함에 따라서 점 A에서 점 B(경화 온도)까지, 액체의 단순 열팽창으로 인해 액체 상태의 열경화성 수지의 체적은 증가한다. 다음에, 점 B에서 점 C까지는, 열경화성 수지는 소정 시간 동안 경화 온도에서 유지된다. 이것이 발생하고 있을 때, 경화 반응에 통해서 열경화성 수지는 액체 상태에서 겔 상태로 변화한다. 그래서, 열경화성 수지의 체적은 감소한다. 마지막으로, 점 C에서 점 D까지는, 경화 반응이 종료한 열경화성 수지는 실온까지 냉각된다. 이것이 일어나고 있을 때, 열경화성 수지의 체적은 더욱 감소한다. 결과적으로, 점 D에서의 체적은 점 A에서의 체적보다 작아진다. 이것을 전체 수축이라 한다.

본 발명의 제조 방법에 의하면, 전체 수축을 이용하여 비교적 쉽게 본 발명의 점화 코일을 제조할 수 있다. 그러나, 본 발명의 점화 코일은, 본 발명의 제조 방법에 의해서만이 아니라 공지된 제조 방법들에 의해서도 제조할 수 있다.

첨부도면을 참조하면서 이루어지는 본 발명의 바람직한 실시예들에 대한 다음의 설명으로부터, 본 발명을 좀 더 충분히 이해할 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 의한 점화 코일의 축단면도이다.

도 2A 및 도 2B는 각각, 제1 실시예에 의한 점화 코일의 1차 스풀의 선부 부근을 나타내는 확대 단면도이다.

도 3은 제1 실시예에 의한 점화 코일의 1차 스풀의 단부 부근을 나타내는 확 대 단면도이다.

도 4는 본 발명의 제2 실시예에 의한 점화 코일의 1차 스풀의 단부 부근을 나타내는 확대 단면도이다.

도 5는 제2 실시예에 의한 점화 코일을 제조하는 방법 중 스풀 부재 성형 공정에 사용되는 틀의 공동 부근을 나타내는 사시도이다.

도 6은 본 발명의 제3 실시예에 의한 점화 코일의 1차 스풀의 단부 부근을 나타내는 확대 단면도이다.

도 7은 제3 실시예에 의한 점화 코일을 제조하는 방법 중 스풀 부재 성형 공정에 사용되는 틀의 공동 부근을 나타내는 사시도이다.

도 8은 수지 절연재와의 저착력을 측정하는 방법을 나타내는 도면이다.

도 9A 및 도 9B는 각각, 종래의 점화 코일의 스풀 부근을 나타내는 축방향 확대 단면도이다.

도 10은 스풀 자체를 실제로 측정하는 절연 파괴 전압 측정 방법을 나타내는 개념도이다.

도 11은 열경화성 수지의 경화 공정 중에서의 전형적인 체적 변화를 나타내는 챠트이다.

* 도면의 주요부분에 대한 상세한 부호의 설명

1 : 점화 코일 2 : 케이스

22 : 코어 23 : 2차 스풀

24 : 2차 코일 25 : 1차 스풀

26 : 1차 코일 27 : 외측 코일

28 : 고무 튜브 29 : 더미 코일

250 : SPS 251 : 유리 섬유

252 : 개량 SPS 253 : 선부

254 : 단부 255 : 선부

본 발명의 실시예를 첨부 도면에 의거하여 설명한다.

(제1 실시예)

우선, 제1 실시예에 의한 점화 코일(1)의 구성에 대하여 설명한다. 도 1에 본 실시예에 의한 점화 코일(1)의 축방향 단면도를 나타낸다. 점화 코일(1)은, 소위 스틱형 점화 코일로서, 도시하지 않은 엔진 블록 상부의 플러그 홀내에 각 실린더마다 배치된다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 점화 코일(1)의 외각(外殼)은 케이스(2)와 고압 타워(3)로 구성되어 있다. 케이스(2)는 수지로 만들어지며 원통형을 나타낸다. 고압 타워(3)는 수지로 만들어지며 원통형을 나타낸다. 고압 타워(3)는 케이스(2)의 하단에 고정되어 있다.

케이스 내부에는, 코어(22), 2차 스풀(23), 2차 코일(24), 1차 스풀(25), 1차 코일(26), 외측 코어(27) 및 고무 튜브(28)가 수납되어 있다.

코어(22)는 봉 보양을 나타내며 원통형 케이스(2)의 중심축상에 배치되어 있다. 이 코어(22)는 규소 강판을 반지름 방향으로 적층하여 형성되어 있다.

고무 튜브(38)는, 코어(22)의 바깥쪽 가장자리 면을 덮도록 배치된다. 고무 튜브(28)는 절연재로서의 역할을 갖는다.

2차 스풀(23)은 고무 튜브(28)의 바깥쪽 가장자리측에 배치되어 있다. 2차 스풀(23)은 수지로 만들어지며 밑바닥이 있는 원통 모양을 나타낸다. 또한, 2차 코일(24)은 2차 스풀(23)의 바깥쪽 가장자리 면상에 배치되어 있다. 2차 코일(24)은 2차 스풀(23)에 감겨 적층된 선으로 되어 있다.

1차 스풀(25)은 2차 코일(24)의 바깥쪽 가장자리측에 배치된다. 여기서, 1차 스풀(25)을 형성하는 베이스 수지는 결정성 폴리스티렌이다. 2차 스풀(23)에서와 마찬가지로, 1차 스풀도 밑바닥이 있는 원통 모양을 나타낸다. 또한, 1차 코일(26)은 1차 스풀(25)의 바깥쪽 가장자리 면에 배치되어 있다. 1차 코일(26)은 1차 스풀(25)에 감겨 적층된 선으로 되어 있다.

더미 코일(29)은 2차 코일(24)의 아래쪽에 접속되어 있다. 이 더미 코일(29)도 선을 감아서 형성한다. 더미 코일(29)은, 2차 코일(24)을 터미널 플레이트(30)와 전기적으로 접속하고 있다. 그래서, 상기 두 부재는, 단선에 의해서가 아나라, 더미 코일(29)에 의해서 전기적으로 접속되어 있어서, 두 부재 사이의 전기적 접속부의 표면적을 증가시켜, 전기적 접속부로의 전계 집중을 피하고 있다.

외측 코어(27)는 1차 코일(26)의 바깥쪽에 배치되어 있다. 외측 코어(27)는, 얇은 규소 강판을 감아서 원통형으로 형성하고 있다. 외측 코어(27)는 자력선이 점화 코일(1)의 바깥쪽으로 누출되는 것을 억제한다. 외측 코어(27)를 감기 시작하는 단과 끝내는 단은 서로 접속되어 있지 않음을 유념한다. 따라서, 감기 시작하는 단과 끝내는 단 사이에는, 축방향으로 연장한 슬릿(slit)이 형성되어 있다.

커넥터(4)는, 케이스(2)의 상단으로부터 지름 방향 경사 위쪽으로 돌출하는 방식으로 배치되어 있다. 이 커넥터(4)에는 터미널(40)이 삽입 성형(insert molding)에 의해 연결되어 있다. 터미널(40)은 케이스(2)의 상부에 배치된 점화기(igniter)(20)에 접속되어 있다. 점화기(20)는 1차 코일(26)에 공급되는 1차 전류를 스위칭하는 역할을 한다. 케이스(2) 내부에는, 에폭시 수지로 형성된 수지 절연재(5)가 충전되어 있다. 그래서, 이와 같이 충전된 수지 절연재(5)는 서로 근접하게 배치된 각 부재들간의 절연을 확보한다.

한편, 고압 타워(3)의 내부에는, 터미널 플레이트(30)와 고압 단자(31)와 스프링(32)이 배치되어 있다.

터미널 플레이트(30)는 원반형을 나타낸다. 터미널 플레이트(30)의 중앙에는, 위쪽으로 구부러진 판형 폴(pawl)부가 배치되어 있다. 고압 단자(31)는, 윗면 중앙에 볼록부를 갖는 원반 모양, 또는 냄비 뚜껑 같은 모양을 나타낸다. 그리고 이 고압 단자(31)의 볼록부는 터미널 플레이트(30)의 폴부내에 삽입되어 있다. 한편, 고압 단자(31)의 하부는 컵 모양을 나타내고 있다. 그리고, 고압 단자(31)의 컵 모양 하부에는 점화 플러그(도시 안 됨)에 접속되는 스프링(32)의 상단이 삽입되어 있다. 고압 타워(3)의 하단에는, 고무로 된 원통형 플러그 캡(6)이 배치된다. 점화 플러그는 이 플러그 캡(6)에 압입된다.

다음으로, 본 실시예의 점화 코일(1)의 전류 흐름에 대하여 설명한다. 1차측, 즉 저압측에서, 1차 전류는 터미널(40), 점화기(20), 1차 코일의 순으로 흐른다. 1차 전류가 점화기(20)에 의해 스위칭되면, 상호 유도 작용에 의해 2차측에 고전압이 발생한다. 이렇게 발생한 고전압에 의해 점화 플러그의 틈에 불꽃이 발생한다. 즉, 2차측 또는 고압측에, 2차 전류가 2차 코일(24), 더미 코일(29), 터미널 플레이트(30), 고압 단자(31), 스프링(32), 점화 플러그의 순으로 흐른다.

다음으로, 본 실시예의 점화 코일(1)의 특징 및 효과에 대하여 설명한다. 제1 실시예에 있어서, 1차 코일(26)과 2차 코일(24)의 사이에 배치된 1차 스풀(25)의 베이스 수지는 결정성 폴리스티렌(SPS; Syndiotactic Polystyrene)이다. SPS는, 주 체인에 대하여 측 체인이 교대로 반대 방향에 배위 결합된 구조를 갖는데, 이 구조는 종래의 비결정성 폴리스티렌(PS)의 구조와는 다르다. 이러한 구조 때문에, SPS의 수지 절연재에 대한 접착력은 PBT에 의해 제공된 결합력 미만으로 매우 낮다. 또한, SPS의 절연 파괴 전압은 PS의 절연 파괴 전압을 초과하며 매우 높다. SPS가 1차 스풀(25)의 베이스 수지이기 때문에, 본 실시예의 점화 코일(1)의 1차 스풀(25)은, 1차 코일(26)측에 충전된 수지 절연재(5)와 용이하게 분리한다. 수지 절연재(5)로부터 1차 스풀(25)에 인가된 열응력을 감소시킬 수 있다. 따라서, 1차 스풀(25)에 균열이 발생할 위험과, 또 1차 스풀(25)에 전달되는 열응력에 의해 2차 스풀(23)에 균열이 발생할 위험이 줄어든다. 또한, 1차 스풀(25)은 높은 전기 절연성을 갖는다. 이 때문에, 1차 스풀(25)이 수지 절연재(5)로부터 분리하여도, 고압측과 저압측간의 절연 파괴가 일어날 위험이 줄어든다.

또한, SPS는 스풀 성형시나 용융 상태의 SPS로부터의 사출 성형시 높은 유동성을 제공할 수 있다. 이러한 점으로 미루어 보아도, SPS는 본 발명의 점화 코일의 스풀의 베이스 수지로서 바람직하다.

또한, 제1 실시예에 의한 점화 코일을 면밀히 살펴보면, 1차 코일에 침투한 수지 절연재와 1차 스풀 사이에 틈이 형성되어 있다.

도 2A, 2B 각각에, 본 발명의 점화 코일의 1차 스풀(25)의 선부(255) 부근의 확대 단면도를 나타낸다. 도면에 나타낸 바와 같이, 선(256)간에는 수지 절연재(5a)가 침투하여 경화되어 있다. 수지 절연재(5a)의 안쪽 자장자리 면과 선부(255)의 바깥쪽 가장자리 면의 사이에 틈(9)이 형성되어 있다. 이 틈(9)은, 선부(255) 표면적의 95%에 걸쳐지는 방식으로 형성되어 있다. 또한, 틈의 반지름 방향의 폭은 0.15 mm이다.

또한, 본 실시예의 점화 코일에서는, 케이스의 일부인 외측 코어(27)의 재질의 수지 절연재(5)에 대한 접착성 보다도, 1차 스풀(25)을 형성하는 베이스 수지의 수지 절연재(5)에 대한 접착성이 약하다. 구체적으로는, 외측 코어(27)는 규소 강판이며, 1차 스풀(25)을 형성하는 베이스 수지는 결정성 폴리스티렌이다.

본 실시예의 점화 코일은, 상술한 절연재 충전 공정과 절연재 겔화 공정과 절연재 냉각 공정을 포함하는 제조 방법에 의해 제조되었다. 제조시, 수지 절연재의 경화 온도는 120℃로 설정되었다(도 11 참조). 도 3에, 본 실시예의 점화 코일의 1차 스풀 단부 부근(도 1의 A부분에 상당)의 확대 단면도를 나타낸다. 상기 제조 방법을 채용함으로써, 도면에 나타낸 바와 같이, 외측 코어(27)의 안쪽 가장 자리 면(251)의 수지 절연재(5)에 대한 접착성보다, 1차 스풀(25)의 바깥쪽 가장자리 면(257)의 수지 절연재(5)에 대한 접착성이 약하기 때문에, 수지 절연재(25)와 1차 스풀(25)의 바깥쪽 가장자리 면(257)의 사이에 틈이 형성될 수 있다.

도 2A에 나타낸 바와 같이, 본 실시예의 점화 코일에 의하면, 1차 스풀(25)과 수지 절연재(5a)는 이 틈(9)에 의해 서로 분리되어 있다. 이 때문에, 1차 스풀(25)과 수지 절연재(5a) 간의 선팽창율의 차에 기인하는 열응력을 완화할 수 있다. 또한, 도 2B에 나타낸 바와 같이, 1차 스풀(25) 및 2차 스풀(23)과 선(256) 및 수지 절연재(5a, 5b)간의 선팽창율의 차에 기인하는 열응력을 완화할 수 있다.

또한, 본 발명의 점화 코일에 의하면, 틈은 선부(255)의 표면적의 95%에 걸쳐지는 방식으로 형성되어 있다. 이 때문에, 심하게 춥거나 더운 지역에서 차량을 사용하거나, 차량을 운전하여 경사지를 오르거나, 자동차 레이스에서와 같이 엑셀레이터 패달을 완전히 누른 상태로 차량을 운전하거나, 장기간 차량을 사용하는 경우 등 열적으로 가혹한 온도 환경하에서 차량을 사용하더라도, 1차 스풀(25)에 뿐만 아니라, 2차 스풀(23)에도 균열 등의 결함이 발생하는 위험이 줄어든다. 즉, 본 실시예에 의한 점화 코일은 온도 환경에 대한 내구성이 높다.

또한, 본 실시예의 점화 코일에 의하면, 틈의 반지름 방향의 폭은 0.15 mm 로 설정되었다. 이 때문에, 1차 코일과 2차 코일간의 절연 거리가 실질적으로 짧아질 위험이 줄어든다.

(제2 실시예)

제2 실시예와 제1 실시예의 차이점은 1차 스풀이 개량 SPS로 형성되어 있다는 점이다. 따라서, 여기서는 상기 차이점만을 설명한다.

우선, 1차 스풀의 구조에 대하여 설명한다. 도 4에, 제2 실시예에 의한 점화 코일의 1차 스풀의 단부 부근(도 1의 A 부분에 상당)의 확대 단면도를 나타낸다. 도 3에 나타낸 부재에 상당하는 부재는 동일한 참조 부호가 주어져 있음에 유념한다. 또한, 고무 튜브는 생략되어 있다. 도면에 나타낸 바와 같이, 1차 스풀(25)은, SPS(250)와 유리 섬유(251)로 이루어진 개량 SPS(252)로 형성되어 있다. 1차 스풀(25)은, 바깥쪽 가장자리 면에 1차 코일(26)을 갖는 선부(253)와, 선부(253)의 축방향 단부에 배치된 단부(254)로 이루어진다.

본 실시예의 1차 스풀(25)도 개량 SPS(252)로 형성되어 있기 때문에, 제1 실시예의 1차 스풀과 마찬가지로, 1차 스풀(25)은 수지 절연재(5)로부터 쉽게 분리한다. 따라서, 단부(254)는 수지 절연재(5)로부터 쉽게 분리한다. 단부(254)가 수지 절연재(5)로부터 분리하면, 단부(254)와 수지 절연재(5)는 동일한 열부하에 대하여 독립적으로 신축하도록 허용된다.

이것이 일어났을 때, 단부의 선팽창율이 수지 절연재(5)의 선팽창율의 135%을 초과하면, 단부(254)의 신축량이 수지 절연재(5)의 신축량보다 훨씬 크게 된다. 이 때문에, 단부(254)가 그 지름이 안쪽 가장자리측(도 4의 좌측)으로 줄어들도록 변형되면, 단부(254)와, 이 단부(254)의 아래쪽이나 안쪽 가장자리측에 충전된 수지 절연재(5)가 서로 압접할 위험이 발생할 수 있다. 그리고, 이 압접력에 의해 수지 절연재(5) 및/또는 1차 스풀(25)에 어떤 결함이 발생할 수 있다.

그러나, 본 실시예의 1차 스풀(25)의 단부(254)에는, 유리 섬유(251)가 랜덤하게 분산되어 있다. 유리 섬유(251)를 랜덤하게 분산시킴으로써 단부(254)의 선팽창율을 감소시킬 수 있다. 이 때문에, 본 실시예의 단부(254)의 선팽창율은 수지 절연재(5)를 구성하는 에폭시 수지의 선팽창율과 거의 같다. 이 때문에, 단부(254) 와 수지 절연재(5)가 동일한 열부하를 밭았을 경우의 신축량도 거의 같다. 따라서, 본 실시예의 점화 코일에 의하면, 단부(254)와 수지 절연재(5)가 압접할 위험이 줄어든다. 이 때문에, 본 실시예에 의한 점화 코일은 보다 적은 결함이 발생하며 신뢰성이 높다.

한편, 본 실시예의 1차 스풀(25)의 선부(253)에는, 유리 섬유(251)가 축 방향으로 배향하고 있다. 유리 섬유(251)가 축 방향으로 배향하고 있는 경우에는, 선부(253)의 선팽창율이 커진다. 즉, 선부(253)와 수지 절연재(5)의 선팽창율의 차가 커진다. 그러나, 선부(253)에 있어서, 선부(253)와 수지 절연재(253)가 지름 방향으로 신축할 때, 선부(253)와, 선부 주위의 수지 절연재(5) 사이에 틈이 형성되며, 이와 같이 틈이 형성되더라도, SPS를 수지재로 이용하고 있기 때문에, SPS에 의해 높은 절연 파괴 전압을 제공할 수 있어서, 어떠한 문제가 있으면 그 문제를 없앨 수 있다.

이어서, 본 실시예의 점화 코일 제조 방법에 대하여 설명한다. 점화 코일을 구성하는 부재들 중에, 1차 스풀은, 스풀 원료 조제 공정과 스풀 부재 성형 공정과 게이트 절단 공정으로 이루어진 방법으로 제조한다.

스풀 원료 조제 공정에 있어서, 용융된 SPS 수지(출광 석유 화학 주식 회사가 시판하는 상품명 XAREC)에 유리 섬유를 첨가하여 분산시킨다. 그리고, 1차 스풀의 원료가 되는 스풀 원료를 조제한다.

스풀 부재 성형 공정에 있어서, 유리 섬유가 배향하는 스풀 부재를 성형한다. 도 5에 이 공정에 사용되는 금형의 공동 부근의 사시도를 나타낸다. 공동(302) 은 단부 성형 부분(303)과 선부 성형 부분(304)으로 이루어진다. 단부 성형 부분(303)은, 선부 성형 부분(304)보다도 지름 방향 폭이 넓게 설정되어 있다. 또한, 공동(302)의 단부 성형 부분(303)에 상당하는 부분의 바깥쪽 가장자리측에는, 링 게이트(301)가 주변을 둘러싸게 제공되어 있다.

사출 성형기의 노즐로부터 사출된 스풀 원료(300)는, 링 게이트(301)로부터 공동(302)내의 단부 성형 부분(303)으로 유입한다. 즉, 스풀 원료(300)는, 직경이 줄어드는 방향으로 유입한다. 여기서, 공동(302)의 신장 방향은 스풀 원료(300)의 유입 방향에 대하여 수직이다. 또한, 단부 성형 부분(303)의 지름 방향의 폭은, 선부 성형 부분(304)의 지름 방향의 폭보다 넓다. 이 때문에, 이렇게 유입된 스풀 원료(300) 중의 유리 섬유(305)는, 단부 성형 부분(303)에서 배향되지 않고 랜덤하게 분산된다.

단부 성형 부분(303)에 유입한 스풀 원료(300)는 선부 성형 부분(304)으로 유입한다. 선부 성형 부분(304)의 지름 방향의 폭은, 단부 성형 부분(303)의 지름 방향의 폭보다 좁다. 또한, 스풀 원료(300)는 선부 성형 부분(304)의 길이 방향을 따라서 유입한다. 이 때문에, 이렇게 유입된 스풀 원료(300) 중의 유리 섬유(305)는, 선부 성형 부분(304)에서 선부 성형 부분(304)의 길이 방향으로 배향한다.

공동(302)내에 스풀 원료(300)가 충전되면, 이어서 스풀 원료를(300)를 냉각하여 경화시킨다. 그 다음에, 금형(도시 안 됨)을 경화된 스풀 원료로부터 분리하여 스풀 부재를 얻는다. 스풀 부재의 단부에는 유리 섬유가 랜덤하게 배치되어 있다. 또한, 스풀 부재의 선부에는, 유리 섬유가 길이 방향으로 배향한다.

게이트 절단 공정에서는, 스풀 부재의 단부에 연결되는 링 게이트 상당 부분을 절단한다. 이어서, 필요에 따라, 게이트로부터 절단된 단부 면을 연마기나 평평한 줄로 마무리한다.

본 실시예의 1차 스풀은 상술한 공정들을 통해서 제작된다. 그 후에, 1차 코일을 1차 스풀의 선부의 바깥쪽 가장자리 면에 배치하고, 이와 같이 1차 코일과 함께 제공된 1차 스풀을, 사출 성형에 의해 제작된 2차 스풀이나 케이스나 고압 타워 등의 부재들과 조합시킴으로써 본 실시예의 점화 코일을 완성한다.

(제3 실시예)

제3 실시예와 제2 실시예의 차이점은 1차 스풀의 단부에 유리 섬유가 둘레 방향으로 배향하고 있다는 점이다. 따라서, 이 차이점에 대해서만 설며한다.

도 6에, 제3 실시예에 의한 점화 코일의 1차 스풀의 단부 부근(도 1의 A 부분에 상당)의 확대 단면도를 나타낸다. 도 3에 도시된 부재들에 대응하는 부재들에는 동일한 참조 부호가 주어져 있다. 또한, 고무 튜브는 생략한다. 도면에 나타낸 바와 같이, 본 실시예의 1차 스풀(25)의 단부(254)에는, 유리 섬유(251)가 둘레 방향으로 배향하고 있다. 유리 섬유(251)가 둘레 방향으로 배향하면, 단부(254)의 선팽창율을 감소시킬 수 있다. 본 실시예의 단부(254)의 선팽창율은 수지 절연재(5)의 선팽창율과 거의 같다. 이 때문에, 본 실시예의 단부(254)의 선팽창율은 수지 절연재(5)를 구성하는 에폭시 수지의 선팽창율과 거의 같다. 따라서, 동일한 열부하를 받았을 경우 단부(254)와 수지 절연재(5)의 신축량도 서로 거의 같다. 따라서, 본 실시예의 점화 코일에 의하면, 단부(254)와 수지 절연재(5)가 서로 압접될 위험이 줄어든다. 따라서, 본 실시예에 의한 점화 코일은 결함이 적고 신뢰성이 높다.

이어서, 본 실시예의 점화 코일을 제조하는 방법에 대하여 설명한다. 본 실시예의 제조 방법과 제2 실시예의 제조 방법간의 차이점은, 공동의 단부 성형 부분에 링 게이트 대신에 필름 게이트를 배치한다는 점이다. 따라서, 여기서는, 상기 차이점에 대해서만 설명한다.

도 7에, 본 실시예의 스풀 성형 공정에 사용되는 금형의 공동 부근의 사시도를 나타낸다. 공동(302)은 단부 성형 부분(303)과 선부 성형 부분(304)으로 이루어진다. 공동(302)의 단부 성형 부분(303)에 대향하는 부분의 바깥쪽 가장자리측에는, 필름 게이트(307)가 배치되어 있다.

사출 성형기의 노즐(도시 안 됨)로부터 사출된 스풀 원료(300)는, 필름 게이트(307)로부터 공동(302)내의 단부 성형 부분으로 유입한다. 이것이 일어나면, 이렇게 사출된 스풀 원료(300)는 단부 성형 부분(303)에서 둘레 방향으로 유동한다. 이 때문에, 스풀 원료(300) 중의 유리 섬유(305)는, 단부 성형 부분(303)에서 둘레 방향으로 배향한다.

단부 성형 부분(303)으로 유입한 스풀 원료(300)는 계속해서 선부 성형 부분(304)으로 유입한다. 이것이 일어나면, 스풀 원료(300)는 선부 성형 부분(304)의 길이 방향을 따라서 유입한다. 이 때문에, 스풀 원료(300) 중의 유리 섬유(305)는, 선부 성형 부분(304)에 있어서 선부 성형 부분(304)의 길이 방향을 따라서 배향한다.

공동(302)내에 스풀 원료(300)가 충전되면, 이렇게 충전된 스풀 원료(300)를 냉각하여 경화시킨다. 그리고, 금형(도시 안 됨)을 이와 같이 경화된 스풀 원료로부터 제거하여 스풀 부재를 얻는다. 이렇게 얻어진 스풀 부재의 단부에는, 유리 섬유가 둘레 방향으로 배향하고 있다. 또한, 스풀 부재의 선부에는, 유리 섬유가 길이 방향으로 배향하고 있다.

게이트 절단 공정에서는, 스풀 부재의 단부에 연결된 필름 게이트 상당 부분을 절단한다. 그 다음에, 필요에 따라, 게이트로부터 절단된 단부의 면을 연마기나 평평한 줄로 마무리한다.

본 실시예의 1차 스풀은 상술한 공정들을 통해서 제작된다. 그 후에, 1차 스풀의 선부의 바깥쪽 가장자리 면에는 1차 코일을 배치하고, 이렇게 하여 1차 코일과 함께 제공된 1차 스풀을, 사출 성형에 의해 제조된 2차 스풀나, 케이스나 고압 타워 등의 부재와 조합함으로써, 본 실시예에 의한 점화 코일을 완성한다.

(그 밖의 실시예들)

이와 같이, 본 발명의 점화 코일의 실시예들에 대하여 이상에서 설명하였지만, 본 발명을 실현하는 모드는 상기 실시예들에 한정되지 않는다. 본 기술에 숙련된 사람들이 행할 수 있는 각종 변형 및/또는 개량된 실시예들을 사용하여 본 발명을 실시할 수 있다.

예를 들어, 상기 실시예들에 의한 점화 코일(1)에 있어서는, 1차 스풀(25)이 바깥쪽에 배치되고 2차 스풀(23)이 안쪽에 배치되어 있지만, 2차 스풀(23)이 바깥쪽에 배치되고, 1차 스풀(25)이 안쪽에 배치될 수 있다.

또한, 제1 실시예에 의한 점화 코일(1)에 있어서는, 1차 스풀(25)의 베이스 수지만을 SPS로 하고 있지만, 모든 스풀의 베이스 수지를 SPS로 할 수도 있다. 베이스 수지는 SPS로 한정되지 않는다. PBT에 의해 제공된 접착력 미만인 접착력과, PPS에 의해 제공된 절연 파괴 전압을 초과하는 절연 파괴 전압을 모두 갖춘 어떠한 수지도 베이스 수지로 사용될 수 있다.

또한, 제2 및 제3 실시예에 의한 점화 코일에 있어서는, 2차 코일(24)과 1차 코일(26)의 사이에, 또는 바깥쪽 가장자리 둘레에 배치된 1차 스풀(25)이 개량 SPS(252)로 형성된다. 여기서 개량 SPS를 사용한 이유는 바깥쪽 가장자리측에 배치된 스풀의 단부 주위가 수지 절연재로 둘러싸여 있어, 특히 단부 부근에, 스풀과 수지 절연재의 선팽창율의 차이에 인한 결함이 발생되기 쉽기 때문이다. 그러나, 안쪽 가장자리측의 스풀(제2 및 제3 실시예의 2차 스풀(23))을 개량 SPS(252)로 형성할 수도 있다. 개량 SPS(252)로 안쪽 가장자리측의 스풀을 형성하면, 점화 코일의 신뢰성을 개선할 수 있다.

또한, 제2 및 제3 실시예에 의한 점화 코일에 있어서는, 1차 스풀(25)을 SPS(250)와 유리 섬유(251)로 이루어진 개량 SPS(252)로 형성한다. 그리고, 유리 섬유(251)의 배향에 의해 단부(254)와 선부(253)의 선팽창율을 조정한다. 그러나, 선팽창율은, 단부(254)와 선부(253)에서의 유리 섬유의 밀도를 조정함으로써 조정할 수 있다. 또한, 개량 SPS의 구조는 상기 실시예들에 기술된 것에 한정되지 않으며, 선팽창율을 조정할 수 있으면 어떠한 구조도 사용할 수 있다. 예를 들어, 유리 섬유(251) 대신에 탄소 섬유를 사용할 수 있다. 또한, 이들 섬유 재료 대신에 다른 첨가제를 참가할 수 있다.

또한, 유리 섬유를 배향시키기 위하여, 제2 실시예에 의한 제조 방법에서는 링 게이트를 사용하고, 제3 실시예에 의한 제조 방법에서는 필름 게이트를 사용한다. 이들 게이트를 사용한 이유는, 링 게이트 또는 필름 게이트를 사용하면, 단부에서, 유리 섬유를 램덤하게 또는 둘레 방향으로 배향시키기 쉽기 때문이다. 그러나, 유리 섬유를 배향시킬 수 있으면 게이트의 타입에는 특별한 제한은 없다. 예를 들어 디스크 게이트(disk gate)나 팬 게이트(fan gate)를 사용할 수 있다.

또한, 상기 실시예들에 의한 점화 코일의 코어(22)의 단부에, 코일에 의해 여자될 때 발생되는 자속의 방향과는 반대의 극성을 갖는 자석을 배치하는 구조를 채용할 수 있다. 이 구조에 의하면, 2차측에 발생하는 전압을 용이하게 고전압으로 증가시킬 수 있다.

또한, 상기 실시예들에 의한 점화 코일은, 플러그 홀내에 장착될 수 있도록 변경된 소위 스틱형 점화 코일이다. 본 발명에 의한 점화 코일은, 심한 온도 사이클 환경 하에서도 높은 전기 절연성을 장기간 유지할 수 있다. 또한, 본 발명의 점화 코일에 의하면, 균열 발생을 방지하기 위하여 스풀에 별도로 분리 테이프를 감을 필요가 없다. 따라서, 점화 코일의 외경을 쉽게 줄일 수 있다. 이 때문에, 상기 실시예들에서 설명된 바와 같이, 본 발명의 점화 코일은, 심화 온도 변화를 견딜 필요가 있으며 또한 외경을 줄일 필요가 있는 스틱형 점화 코일을 구현하는데에 바람직하다. 그러나, 본 발명의 점화 코일은 다른 타입의 점화 코일로서 구현할 수 있다.

또한, 제1 실시예에 있어서, 케이스가 외측 코어로 작용하도록 만들어져 있지만, 외측 코어가 없는 점화 코일에서는, 수지 케이스(2)를 케이스로 사용할 수 있다. 이 경우, 케이스를 수지 절연재에 대하여 강한 접착성을 갖는 PET 또는 PBT로 만들 수 있는데 반하여, 수지 절연재에 대하여 약한 접착성을 갖는 PPS 또는 SPS로 외측 스풀을 만들 수 있다.

(실시예)

여기서는, 실재 점화 코일의 스풀을 대신하여, SPS(일본국의 出光석유화학 주식회사에서 시판하는 제품명 XAREC)를 베이스 수지로 사용하는 판형 테스트 부분을 본 발명을 나타내는 실시예로서 제작하여, 에폭시 수지로 된 수지 절연재에 대한 접착력과 절연 파괴 전압을 측정하였다. 또한, PPE, PBT, PET, PPS를 베이스 수지로 하는 판형 테스트 부분도, 각각 비교예 1, 비교예 2, 비교예 3, 비교예 4로서 제작하여, 수지 절연재에 대한 접착력과 절연 파괴 전압을 측정하였다. 본 발명의 실시예와 비교예들은 사출 성형에 의해 제작되었음을 유념한다.

(측정 방법)

우선, 수지 절연재에 대한 접착력을 측정하는 방법에 대하여 설명한다. 도 8에 접착력 측정 방법을 개략적으로 나타내었다. 측정 준비에 있어서, 도면에 나타낸 바와 같이, 먼저, 테스트 부분(100)과 테스트 부분(101)을, 두 테스트 부분의 표면이 부분적으로 서로 겹쳐지도록 배치한다. 테스트 부분(100)과 테스트 부분(101)은 동일한 수지로 만들어진 것임을 유념한다. 다음으로, 테스트 부분(100)과 테스트 부분(101)이 겹쳐진 부분을, 에폭시 수지로 된 수지 절연재(102)로 접착한다. 그리고, 그 상태로 수지 절연재(102)가 경화되도록 하였다.

접착력은, 테스트 부분(100)과 테스트 부분(101)을, 도면에서 화살표로 표시된 바와 같이 서로로부터 분리하는 방향으로 끌어 당김으로써 측정한다. 그 때, 테스트 부분(100)과 테스트 부분(101) 중 어느 한 쪽이 수지 절연재(2)로부터 분리되었을 때의 부하를 측정하였다. 이렇게 측정된 부하를, 테스트 부분(100)과 테스트 부분(101) 중 어느 한 쪽과 수지 절연재(102)가 서로 접착되어 있는 면적으로 나누어 얻은 값을 접착력으로 간주하였다.

절연 파괴 전압의 측정은, 테스트 부분에 인가된 전압을 점차적으로 증가시킴으로써 행해진다. 그리고, 샘플의 절연이 파괴되는 최저 전압을 측정하였다. 이렇게 측정된 최저 전압을 테스트 부분의 절연 파괴전압으로 간주하였다.

(측정 결과)

본 발명의 테스트 부분과 비교예들의 절연 수지재에 대한 접착력과 절연 파괴 전압을 특정한 결과는 표 1에 나타내었다.

	본 발명의 실시예	비교예 1	비교예 2	비교예 3	비교예 4
베이스 수지	SPS	PPE	PBT	PET	PPS
접착력	×	○	△	△	×
절연 파괴 전압	○	○	△	△	×

○ ←높음, △ ←보통, ×←낮음

표 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예의 수지 절연재에 대한 접착력이 비교예 1 내지 3의 수지 절연재에 대한 접착력보다 약함을 알 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예의 접착력이 비교예 4의 접착력과 같음을 알 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예의 절연 파괴 전압이 비교예 2 내지 4의 절연 파괴 전압보다 높음을 알 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예의 절연 파괴 전압이 비교예 1의 절연 파괴 전압과 같음을 알 수 있다.

본 발명에 의하면, 전기 절연성이 높고 제조 비용이 적은 점화 코일을 제공할 수 있다.

본 발명에 대하여 특정 실시예들에 의거하여 상세하게 설명하였지만, 본 기술에 숙련된 사람들은 본 발명의 청구 범위 및 사상에서 벗어나지 않고도 본 발명을 다양하게 변경 및 수정할 수 있다는 점은 분명하다.

본 발명에 의한 점화 코일에서는, 스풀을 형성하는 베이스 수지의 수지 절연재에 대한 접착력이 약하다. 이 때문에, 스풀과 수지 절연재간의 분리가 발생할 위험이 있을 수 있다. 그러나, 분리가 발생하더라도, 베이스 수지의 전기 절연성이 높기 때문에, 고압측과 저압측간에 절연 파괴가 발생할 위험이 있는 가능성은 적다.

요컨대, 본 발명에 의한 점화 코일은, 수지 절연재에 대한 접착력이 약한 베이스 수지로 스풀 자체를 형성함으로써, 마치 의도적으로 스풀과 수지 절연재를 분리시켜, 스풀에 균열이 발생하는 것을 억제하는 것이다. 그래서, 스풀과 수지 절연 재가 서로로부터 분리한 경우에도, 높은 전기 절연성에 의해 고압측과 저압측의 절연 파괴를 억제하는 것이다.

본 발명의 점화 코일에 의하면, 높은 전기 절연성을 확보할 수 있다. 또한, 본 발명의 점화 코일에 의하면, 예를 들어 스풀에 분리 테이프를 감거나, 혹은 스풀을 형성하는 베이스 수지에 고무 성분을 첨가하거나 할 필요가 없다. 이 때문에, 점호 코일의 구조를 단순화할 수 있으며, 따라서 제조 비용을 저감할 수 있다.

Claims (39)

1. 케이스와, 상기 케이스내에 설치되는 봉 모양의 코어와, 상기 케이스 내에 있어서 상기 코어의 바깥쪽 가장자리 둘레에 거의 동축으로 배치되는 원통형 1차 스풀과, 상기 1차 스풀에 감긴 선으로 된 1차 코일과, 상기 케이스 내에 있어서 상기 코어의 바깥쪽 가장자리 둘레에 거의 동축으로 배치되는 원통형 2차 스풀과, 상기 2차 스풀에 감긴 선으로 된 2차 코일과, 상기 케이스 내에 충전되는 수진 절연재를 포함하는 점화 코일에 있어서,

   상기 1차 스풀과 상기 2차 스풀 중, 상기 2차 코일과 상기 코어 사이에 배치된 스풀, 및/또는 상기 2차 코일과 상기 1차 코일 사이에 배치된 스풀이, 상기 수지 절연재에 대한 접착력이 폴리부틸렌 테레프탈레이트에 의해 제공되는 상기 수지 절연재에 대한 접착력 미만이고, 절연 파괴 전압이 폴리페닐렌 설파이드에 의해 제공된 절연 파괴 전압을 초과하는 베이스 수지로 된 것을 특징으로 하는 점화 코일.
2. 제1항에 있어서,

   상기 베이스 수지는 결정성 폴리스티렌인 것을 특징으로 하는 점화 코일.
3. 제1항에 있어서,

   상기 점화 코일은 실린더의 플러그 홀내에 장착되는 것을 특징으로 하는 점화 코일.
4. 제2항에 있어서,

   상기 결정성 폴리스티렌은, 선팽창율을 조정할 수 있는 개량 결정성 폴리스티렌이며, 상기 개량 결정성 폴리스티렌으로 된 스풀의 단부의 선팽창율은, 상기 수지 절연재의 선팽창율을 100%로 했을 때, 135% 이하인 것을 특징으로 하는 점화 코일.
5. 제4항에 있어서,

   상기 개량 결정성 폴리스티렌은, 결정성 폴리스티렌에 강화 섬유를 첨가하여 형성되며, 상기 강화 섬유는 상기 스풀의 단부에서 랜덤하게 또는 둘레 방향으로 배향하고 있는 것을 특징으로 하는 점화 코일.
6. 제5항에 있어서,

   상기 강화 섬유는 유리 섬유이고, 상기 수지 절연재는 에폭시 수지인 것을 특징으로 하는 점화 코일.
7. 케이스와, 상기 케이스내에 설치되는 봉 모양의 코어와, 상기 케이스내에 있어서 상기 코어의 바깥쪽 가장자리 둘레에 거의 동축으로 배치되는 원통형 1차 스풀과, 상기 1차 스풀에 감긴 선으로 된 1차 코일과, 상기 케이스내에 있어서 상기 코어의 바깥쪽 가장자리 둘레에 거의 동축으로 배치되는 원통형 2차 스풀과, 상기 2차 스풀에 감긴 선으로 된 2차 코일과, 상기 케이스내에 충전되는 수지 절연재를 포함하는 점화 코일에 있어서,

   상기 1차 스풀과 상기 2차 스풀 중, 상기 2차 코일과 상기 코어 사이에 배치된 스풀 및/또는 상기 2차 코일과 상기 1차 코일의 사이에 배치된 스풀이, 상기 수지 절연재에 대한 접착력이 폴리에틸렌 테레프탈레이트에 의해 제공되는 상기 수지 절연재에 대한 접착력 미만이고, 절연 파괴 전압이 폴리페닐렌 설파이드에 의해 제공되는 절연 파괴 전압을 초과하는 베이스 수지로 된 것을 특징으로 하는 점화 코일.
8. 제7항에 있어서,

   상기 베이스 수지는 결정성 폴리스티렌인 것을 특징으로 하는 점화 코일.
9. 제7항에 있어서,

   상기 점화 코일은 실린더의 플러그 홀내에 장착되는 것을 특징으로 하는 점화 코일.
10. 제8항에 있어서,

    상기 결정성 폴리스티렌은, 선팽창율을 조정할 수 있는 개량 결정성 폴리스티렌이고, 상기 개량 결정성 폴리스티렌으로 된 스풀의 단부의 선팽창율은, 상기 수지 절연재의 선팽창율을 100%로 했을 때, 135% 이하인 것을 특징으로 하는 점화 코일.
11. 제10항에 있어서,

    상기 개량 결정성 폴리스티렌은, 결정성 폴리스티렌에 강화 섬유를 첨가하여 형성되며, 상기 강화 섬유는 상기 스풀의 단부에서 랜덤하게 또는 둘레 방향으로 배향하고 있는 것을 특징으로 하는 점화 코일.
12. 제11항에 있어서,

    상기 강화 섬유는 유리 섬유이고, 상기 수지 절연재는 에폭시 수지인 것을 특징으로 하는 점화 코일.
13. 케이스와, 상기 케이스내에 설치되는 봉 모양의 코어와, 상기 케이스내에 있어서 상기 코어의 바깥쪽 가장자리 둘레에 거의 동축으로 배치되는 원통형 1차 스풀과, 상기 1차 스풀에 감긴 선으로 된 1차 코일과, 상기 케이스내에 있어서 상기 코어의 바깥쪽 가장자리 둘레에 거의 동축으로 배치되는 원통형 2차 스풀과, 상기 2차 스풀에 감긴 선으로 된 2차 코일과, 상기 케이스내에 충전되는 수지 절연재를 포함하는 점화 코일에 있어서,

    상기 1차 스풀과 상기 2차 스풀 중, 상기 2차 코일과 상기 코어 사이에 배치되는 스풀 및/또는 상기 2차 코일과 상기 1차 코일 사이에 배치되는 스풀이, 상기 수지 절연재와 상기 스풀간의 분리 발생과 관련하여 상기 2차 코일에 고전압이 발 생하여도, 전기 절연성을 갖는 베이스 수지로 된 것을 특징으로 하는 점화 코일.
14. 케이스와, 상기 케이스내에 설치되는 봉 모양의 코어와, 상기 케이스내에 있어서 상기 코어의 바깥쪽 가장자리 둘레에 거의 동축으로 배치되며, 선기 감긴 선부를 갖는 원통형 1차 스풀과, 상기 케이스내에 있어서 상기 코어의 바깥쪽 가장자리 둘레에 거의 동축으로 배치되며, 선이 감긴 선부를 갖는 원통형 2차 스풀과, 상기 케이스내에 충전되어 경화되는 수지 절연재를 포함하는 점화 코일에 있어서,

    상기 1차 스풀과 상기 2차 스풀 중 적어도 한 쪽이 결정성 폴리스티렌을 베이스 수지로 한 SPS 스풀인 것을 특징으로 하는 점화 코일.
15. 제14항에 있어서,

    상기 1차 스풀이 상기 SPS 스풀인 것을 특징으로 하는 점화 코일.
16. 제14항에 있어서,

    상기 베이스의 상기 수지 절연재에 대한 접착력이 15 MPa 미만인 것을 특징으로 하는 점화 코일.
17. 제14항에 있어서,

    상기 SPS 스풀의 상기 선부와, 상기 선부에 감긴 상기 선간에 침투하여 경화한 수지 절연재와의 사이에 틈이 형성되어 있으며, 상기 틈은 상기 선부 표면적의 70% 이상에 걸쳐지는 방식으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 점화 코일.
18. 제17항에 있어서,

    상기 틈은 상기 선부 표면적의 90% 이상에 걸쳐지는 방식으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 점화 코일.
19. 제14항에 있어서,

    상기 SPS 스풀의 상기 선부와, 상기 선부에 감긴 상기 선간에 침투하여 경화한 수지 절연재와의 사이에 틈이 형성되어 있으며, 상기 틈의 반지름 방향 폭은 0.01 mm 이상인 것을 특징으로 하는 점화 코일.
20. 제19항에 있어서,

    상기 틈의 반지름 방향 폭은 0.3 mm 미만인 것을 특징으로 하는 점화 코일.
21. 제19항에 있어서,

    상기 틈이 상기 선부의 표면적의 70% 이상에 걸쳐지는 방식으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 점화 코일.
22. 제19항에 있어서,

    상기 틈이 상기 선부의 표면적의 90% 이상에 걸쳐지는 방식으로 형성되어 있 는 것을 특징으로 하는 점화 코일.
23. 제14항에 있어서,

    상기 베이스 수지의 절연 파괴 전압이, JIS K 6911의 측정 방법을 사용하여 측정하였을 때, 15 kV/mm 이상인 것을 특징으로 하는 점화 코일.
24. 제14항에 있어서,

    상기 케이스가, 상기 수지 절연재에 대한 접착력이 상기 베이스 수지에 대한 접착성보다 강한 강접착성 수지로 된 것을 특징으로 하는 점화 코일.
25. 케이스와, 상기 케이스내에 설치되는 봉 모양의 코어와, 상기 케이스내에 있어서 상기 코어의 바깥쪽 가장자리 둘레에 거의 동축으로 배치되며, 선이 감긴 선부를 갖는 원통형 1차 스풀과, 상기 케이스내에 있어서 상기 코어의 바깥쪽 가장자리 둘레에 거의 동축으로 배치되며, 선이 감긴 선부를 갖는 원통형 2차 스풀과, 상기 케이스내에 충전되어 경화되는 수지 절연재를 포함하는 점화 코일에 있어서,

    상기 1차 스풀과 상기 2차 스풀 중 적어도 한 쪽 스풀이 갖는 상기 선부와, 상기 선부에 감긴 상기 선간에 침투하여 경화한 상기 수지 절연재와의 사이에는, 상기 수지 절연재가 경화한 후 틈이 형성되는 것을 특징으로 하는 점화 코일.
26. 제25항에 있어서,

    상기 틈에 인접한 스풀이 상기 1차 스풀인 것을 특징으로 하는 점화 코일.
27. 제25항에 있어서,

    상기 틈에 인접한 스풀을 형성하는 베이스 수지가 결정성 폴리스티렌인 것을 특징으로 하는 점화 코일.
28. 제25항에 있어서,

    상기 틈이, 상기 선부 표면적의 70% 이상에 걸쳐지는 방식으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 점화 코일.
29. 제28항에 있어서,

    상기 틈이, 상기 선부 표면적의 90% 이상에 걸쳐지는 방식으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 점화 코일.
30. 제28항에 있어서,

    상기 틈의 반지름 방향 폭이 0.01 mm 이상인 것을 특징으로 하는 점화 코일.
31. 제30항에 있어서,

    상기 틈의 반지름 방향 폭이 0.3 mm 미만인 것을 특징으로 하는 점화 코일.
32. 제30항에 있어서,

    상기 틈이, 상기 선부 표면적의 70% 이상에 걸쳐지는 방식으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 점화 코일.
33. 제30항에 있어서,

    상기 틈이, 상기 선부 표면적의 90% 이상에 걸쳐지는 방식으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 점화 코일.
34. 제25항에 있어서,

    상기 틈에 인접한 스풀을 형성하는 상기 베이스 수지의 절연 파괴 전압이, JIS K 6911의 측정 방법을 사용하여 측정하였을 때, 15 kV/mm 이상인 것을 특징으로 하는 점화 코일.
35. 제25항에 있어서,

    상기 틈에 인접한 스풀을 구성하는 상기 베이스 수지의 절연 파괴 전압이, 상기 스풀 자체를 실제로 측정하는 측정 방법을 이용하여 측정하였을 때, 15 kV/mm 이상인 것을 특징으로 하는 점화 코일.
36. 제25항에 있어서,

    상기 틈에 인접한 스풀을 형성하는 상기 베이스 수지의 상기 수지 절연재에 대한 접착력이 15 MPa 미만인 것을 특징으로 하는 점화 코일.
37. 선이 감긴 선부와, 상기 선부의 길이 방향에 배치된 단부로 된 스풀을 갖는 점화 코일 제조 방법에 있어서,

    용융 수지에 강화 섬유를 첨가하여 스풀 원료를 조제하는 스풀 원료 조제 공정과;

    상기 스풀 원료를 금형의 공동의 단부 성형 부분에 대향하는 위치에 배치된 게이트로부터 상기 공동내로 사출하고, 이렇게 사출한 상기 스풀 원료를 상기 공동내에서 냉각하여 경화시켜, 상기 강화 섬유가, 상기 단부에서 랜덤하게 또는 둘레 방향으로 배향하도록 하는 스풀 부재 성형 공정과;

    상기 스풀 부재의 상기 게이트에 대응하는 부분을 절단하는 게이트 절단 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 점화 코일 제조 방법.
38. 제37항에 있어서,

    상기 게이트가 링 게이트 또는 필름 게이트인 것을 특징으로 하는 점화 코일 제조 방법.
39. 케이스와, 상기 케이스내에 설치되는 봉 모양의 코어와, 상기 케이스내에 있어서 상기 코어의 바깥쪽 가장자리 둘레에 거의 동축으로 배치되며, 선이 감긴 선부를 갖는 원통형 내측 스풀과, 상기 케이스내에 있어서 상기 코어의 바깥쪽 가장자리 둘레에 거의 동축으로 배치되고, 선이 감긴 선부를 가지며, 상기 케이스의 안쪽 가장자리 둘레에 대해서보다 수지 절연재에 대한 접착력이 약한 바깥쪽 가장자리 면을 갖는 원통형 외측 스풀과, 상기 케이스내에 충전되어 경화된 상기 수지 절연재를 포함하는 점화 코일 제조 방법에 있어서,

    상기 각 부재가 배치된 상기 케이스내에 액체 상태인 상기 수지를 충전하는 절연재 충전 공정과;

    이와 같이 충전한 상기 수지 절연재를 고온에서 겔화시키는 절연재 겔화 공정과;

    이와 같이 겔화한 상기 수지 절연재를 상기 케이스 및 상기 외측 스풀과 함께 냉각하는 절연재 냉각 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 점화 코일 제조 방법.

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