KR20140098215A - 점화 플러그의 전기 연결을 위한 연장부를 구비하는 점화 코일 조립체 - Google Patents

점화 플러그의 전기 연결을 위한 연장부를 구비하는 점화 코일 조립체 Download PDF

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Abstract

본 발명은 흡열 엔진의 점화 플러그의 전기 연결을 위한 연장부를 구비하는 점화 코일 조립체에 관한 것으로, - 상기 연장부(10)는, 상기 엔진의 엔진 블록에 고정된 스파크 발생용 점화 플러그로 고전압 전기 에너지를 전달하기 위하여, 그 에너지의 발생을 위한 점화 코일의 전기/전자 수단을 수용하는 용기에 고정된 본질적으로 관형 중공 몸체(11)를 포함하며, - 상기 관형 몸체(11)의 제1 단부 영역(10.1)이 상기 점화 플러그의 자유 단부에 착탈식으로 연결되고, - 상기 점화 코일의 상기 전기/전자 수단과 상기 점화 플러그 사이에 고전압 전기 에너지를 전달하기 위하여 제공된 전기 연결 수단(10.26, 20, 10.36)이 상기 관형 몸체(11) 내에 수용된다. 본 발명에 따르면, 전기 연결을 위한 수단(10.26, 20, 10.36)은 상기 코일의 작동 중에 발생하는 고주파 전자기 교란을 여과하는 적어도 하나의 필터 수단(20)을 포함하며, 폴리머 기재 내에 분산된 강자성 재료로 이루어진 중앙 심재(20.3)가 전기 전도성 와이어의 권선에 의해 권취된다.

Description

점화 플러그의 전기 연결을 위한 연장부를 구비하는 점화 코일 조립체{IGNITION COIL ASSEMBLY WITH EXTENSION FOR ELECTRICAL CONNECTION OF AN IGNITION PLUG}
본 발명은 흡열 엔진(endothermic engine)의 점화 플러그의 전기 연결을 위한 연장부(extension)를 구비하는 점화 코일 조립체에 관한 것이다.
종래 기술에는, 내연 엔진(internal combustion engine)의 기통(cylinder) 내측의 연료와 연소제(combustive agent)의 혼합물을 점화하기 위한 스파크를 발생시키기 위하여, 엔진의 점화 플러그의 전극들에 전위 차이를 제공할 수 있는 점화 코일이 공지되어 있다.
공지의 점화 코일 조립체는 일반적으로
- 실질적으로 평행육면체 박스의 형상으로 형성되고, 코일의 작동에 필요한 주요 전기/전자 구성품 및 전기 공급을 위한 연결 수단을 수용하고, 흡열 엔진을 엔진 블록에 고정하기 위한 수단을 또한 포함하는 박스형 부분(box-shaped portion)과,
- 실질적으로 중공 관형 몸체(hollow tubular body)의 형상으로 형성되고, 예를 들면 강제 결합(force coupling)에 의하여 상기 박스형 부분에 연결되고, 상기 박스형 부분 내에 수용된 코일의 구성품에 의하여 발생한 전위 차이를 내연 엔진의 점화 플러그에 전달하기 위한 전기/전자 수단을 수용하는 부분인 이른바 연장부를 포함한다.
상기 관형 몸체의 자유 단부(free end)는 일반적으로 착탈식 강제 결합에 의하여 점화 플러그의 자유 단부와 연결된다. 이러한 방식으로, 점화 코일 조립체의 한쪽은 연장부의 관형 몸체에 의하여 점화 코일에 고정되고, 다른 한쪽은 예를 들면 점화 코일 조립체의 박스형 부분에 포함된 나사 수단에 의하여 엔진 블록에 고정되며, 이 나사 수단은 엔진 블록 내의 대응 나사 구멍 내로의 나선 결합에 의하여 연결된다. 여기에 기재된 구성의 일례가 동일 출원인에 의한 국제 공개 특허 공보 제WO 2010/149194호에 설명되어 있다.
종래 기술에 의하여 공지된 방안에 있어서, 박스형의 평행육면체 부분은 전형적으로 자기적으로 결합된 2개의 권선(winding)인 하나의 1차 권선과 하나의 2차 권선을 수용한다. 저전압의 전기 에너지가 1차 권선을 통과하고 그에 따라 2차 권선 내에 고전압 에너지의 흐름을 발생시킨다. 이러한 고전압 에너지는 점화 장치, 예를 들면 점화 플러그 쪽으로 전달된다. 상기 고전압 에너지는 점화 플러그의 단부에서 절연 파괴를 일으키고, 따라서 흡열 기관의 연소실 내에서의 연소를 일으키는 스파크를 발생시킨다. 일시적 특성으로서의 절연 파괴 현상은 근방의 전자 장치에 유해할 수 있는 전자기장을 생성하는 경향이 있다. 상기 전자기장은 스파크의 발생에 기여하는 에너지의 주파수보다도 높은 주파수를 갖는다.
위에 언급된 문제를 경감하기 위한 하나의 방법은, 2차 권선과 직렬로, 점화 코일 조립체의 중공 관형 몸체 내에 저항체(resistor)를 삽입하는 것이다. 상기 저항체는 일부 전자기 주파수를 여과하여 전자기장을 제한한다. 그럼에도 불구하고, 상기 방법은 여과가 필요한 모든 주파수에서 충분한 임피던스(impedance)를 제공하지 못한다. 더욱이, 저항체는 낮은 주파수, 즉 에너지가 점화 코일로부터 플러그로 전달되는 주파수에서도 임피던스를 증가시킴으로써, 점화 플러그에 실제로 공급되는 에너지의 양을 감소시킨다.
저항체의 존재로 인한 단점을 해소하기 위하여, 영국 공개 특허 공보 제GB 2328324호에는, 전기 전도성 스프링 및 상기 전도성 스프링 내측에 배치된 강자성 요소(ferromagnetic element)를 중공 관형 몸체 내측에 포함하는 점화 코일 조립체가 공지되어 있다. 전기 전도성 스프링은 한쪽이 점화 코일에 연결되고 다른 한쪽이 점화 플러그에 연결됨으로써, 점화 코일로부터 점화 플러그로 전기 에너지를 전달한다. 강자성 요소는, 예를 들면 페라이트계 재료로 이루어진 봉의 형상으로 제조된다. 이와 같은 점화 코일의 구성은 저주파 신호에 낮은 임피던스를, 고주파 신호에는 높은 임피던스를 제공하여, 전자기 교란의 발생을 감소시킨다.
그러나, 이러한 후자의 방안도 위에 언급된 교란 발생의 만족스러운 감소를 제공하지 않는다.
더욱이, 상기 공보 제GB 2328324호에 의해 공지된 페라이트 봉의 강성 구조는, 점화 코일 조립체가 특히 기계적 및 열적 충격에 민감해지게 한다.
본 발명은 상기 단점을 해소하고자 한다.
본 발명의 목적은, 흡열 엔진 내의 점화 플러그의 전기적 연결을 위한 연장부를 구비하는 점화 코일 조립체를 제공함에 있어서, 그 연장부가 코일의 통상의 사용 중에 발생하는 전기/전자기 교란을 제거할 수 있거나 적어도 상당히 감소시킬 수 있도록 하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 흡열 엔진 내의 점화 플러그의 전기적 연결을 위한 연장부가 특히 엔진의 작동 중에 열 충격에 견딜 수 있도록 구비되어 있는 점화 코일 조립체를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 전술한 바와 같은 전기적 연결을 위한 연장부가 작동 중에 엔진에 의해 유발되는 기계적 응력을 견딜 수 있도록 구비되어 있는 점화 코일 조립체를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 전술한 바와 같은 전기적 연결을 위한 연장부의 구조가 단순하고 제조가 용이하고 사용이 간단하고 가격이 저렴한 점화 코일 조립체를 제공하는 것이다.
상기 여러 목적의 관점에서, 본 발명은 흡열 엔진 내의 점화 플러그의 전기적 연결을 위한 연장부를 구비하고 기본적인 특징이 청구항 1의 주제를 형성하는 점화 코일 조립체를 제공한다.
바람직한 다른 특징들은 청구범위 종속항들에 기재되어 있다.
모든 청구항들은 여기에 충분히 기재된 것으로 이해된다.
이하에는 단지 비제한적 예로 제공된 첨부 도면과 관련하여 본 발명이 더욱 상세히 기재되어 있다.
도 1은, 본 발명에 따른, 흡열 엔진 내의 점화 플러그의 전기 연결을 위한 점화 코일 조립체의 연장부를 부분적으로 절단한 전면 입면도이다.
도 2는 도 1의 선 II-II를 따르는 상세 단면도이다.
도 3은 도 2의 상세 표시부 III를 확대한 상세도이다.
도 4는 도 2의 상세 표시부 IV를 확대한 상세도이다.
도면에 있어서, 도면 부호 10은 흡열 엔진 내의 점화 플러그의 전기 연결을 위한 점화 코일 조립체의 연장부를 전체적으로 나타낸다.
상기 연장부(10)는, 본질적으로,
가변적인 치수의 단면을 갖는 관형 벽을 구비하고 탄성적으로 가요성의 폴리머 재료로 이루어진 실질적으로 원통형의 긴 관형 몸체(11)를 포함한다(도 1).
상기 관형 몸체(11)는, 주요 구성품으로서 1차 권선, 점화 플러그의 단부에 스파크의 생성을 위하여 고압 전기 에너지를 발생시키도록 구성된 제2 2차 권선 및 필요한 전기 연결 수단을 수용하는 박스형 용기(종래 기술에 공지되어 있고 도시되어 있지 않음)에 착탈식으로 연결된다.
상기 관형 몸체(11)(도 1 및 도 2)는 실질적으로 3개의 인접한 축방향 영역, 즉
- 자유 단부의 가장자리를 향하여 테이퍼링되어 있고 자체의 축방향 관통 공동(axial through cavity)(10.11)을 구비하는 제1 자유 단부 영역(10.1)과,
- 제1 영역의 반대쪽에 위치하고 실질적으로 원통형이고 자체의 축방향 관통 공동(10.34)을 구비하는 제2 단부 영역(10.3)과,
- 상기 제1 및 제2 단부 영역에 비하여 더 큰 축방향 범위를 가지며 자체의 축방향 관통 공동(10.21)을 구비하는 실질적으로 원통형의 중간 영역(10.2)을 포함한다.
상기 제2 단부 영역(10.3)은, 외측 표면에, 3개의 동축 환형 유지 립(retaining lip)(10.31) 및 이와 병치되고 공지의 상기 박스형 용기(도시 생략)에 접하여 뒤로 접히는 자유 단부 립(10.32)을 구비하며, 본 발명에 따른 연장부(10)가 설치된 점화 코일의 사용을 위한 배치에 있어서, 유지 립은 약간의 힘에 의해 가압됨으로써 흡열 엔진(도시 생략)의 실린더 헤드의 각 삽입공(well) 내로 삽입되어 상기 관형 몸체(11)를 적소에 유지시킨다. 더욱이, 상기 제2 단부 영역(10.3)은, 내측 표면에, 공지의 박스형 용기와 영구적으로 결합되는 환형 홈(10.33)을 구비하며, 따라서 공지의 박스형 용기와 연장부(10)를 일체화한다.
연장부(10)의 각 축방향 영역(10.1, 10.2, 10.3)의 상기 축방향 관통 공동(10.11, 10.21, 10.34)은 동축이고 서로 연통하여 하나의 연속 축방향 관통 공동을 형성한다는 점에 주목하여야 한다.
제1 전기 전도성 나선 스프링(10.26)(도 2)이 제2 단부(10.3)의 축방향 관통 공동(10.34) 내측에 동축으로 수용되며, 제2 전기 전도성 나선 스프링(10.36)이 부분적으로 제1 단부(10.1)의 축방향 관통 공동(10.11)의 내측에 그리고 부분적으로 중간 영역(10.2)의 축방향 공동(10.22)의 내측에 동축으로 수용된다.
중간 영역(10.2)의 공동(10.21)의 나머지 부분과 단부 영역(10.3)의 축방향 공동(10.31)의 일부 내에는, 동축의 원통형 필터 수단(filter means)(20)이 수용된다.
상기 필터 수단(20)은,
- 전도체 스프링(10.26)과 필터 요소(20) 사이의 물리적 및 전기적 결합을 제공하는 상측 결합부(upper coupling)(20.1)를 위한 전기 전도체 수단, 예를 들면 제1 전도체 덮개(cap)와,
- 제2 전도체 스프링(10.36)과 필터 요소(20) 사이의 물리적 및 전기적 연결을 제공하는 하측 결합부(20.2)를 위한 전기 전도체 수단, 예를 들면 제2 전도체 덮개와,
- 폴리머, 예를 들면 PPS(폴리페닐렌 설파이드) 내에 분산된 페라이트와 같은 강자성 재료로 이루어진 심재(core)를 포함하고, 그 둘레에 필요에 따라 반도전성 재료의 필름으로 피복된 전기 전도성 와이어로 이루어진 수단이 코일형의 나선 필라멘트의 형태로 권취되어 있는 중앙부(20.3)를 포함한다.
점화 코일의 작동 구조에 있어서, 연장부(10)는 환형 결합 공동(10.33)에 의하여 점화 코일 조립체의 박스형 용기(도시 생략)에 기계적으로 연결되고, 상기 제1 스프링(10.26)에 의하여 점화 코일의 정확한 작동을 위해 필요한 전기/전자 수단에 전기적으로 연결되며, 점화 플러그의 단자(terminal)(본질적으로 공지되어 있고 도시되어 있지 않음)는 연장부(10)의 제1 단부 영역(10.1)의 축방향 공동(10.11) 내측에 수용되어 상기 제2 스프링의 자유 단부와 전기적 및 기계적으로 밀착된다.
이러한 방식으로, 엔진 작동 단계에서, 코일 조립체의 상기 박스 내에 수용된 1차 권선 내측에 저전압 전기 에너지가 발생하고, 제2 권선 내에 고전압 전기 에너지를 발생시킨다. 이때에, 상기 고전압 전기 에너지는 제1 전기 전도성 스프링(10.26)으로 전달되고, 제1 덮개(20.1)를 통하여, 필터 수단(20)의 상기 중앙부(20.3)에 권취된 전기 전도성 와이어로 이루어진 권선에 의하여 전도된다. 그 후에, 제2 덮개(20.2) 및 제2 스프링(10.36)을 통하여, 고전압 전기 에너지가 점화 플러그로 전달된다.
고전압 에너지 경로를 따른 상기 필터 수단(20)의 존재는, 코일 조립체의 박스 내에 위치하는 권선으로부터 플러그로의 에너지 전달 시에 상당한 에너지 손실이 일어나지 않는다는 것을 의미하며, 고주파수에서 전자기 교란의 바람직한 감소가 달성된다. 상기 필터 수단의 구성요소의 정확한 크기 설정에 의하여, 또는 중앙 심재를 구성하는 폴리머 내에 분산된 페라이트계 재료의 정확한 양 및 상기 중앙 심재(20.3) 주위에 권취된 전기 전도성 와이어의 코일의 정확한 수에 의하여, 코일로부터 플러그로의 에너지의 전달을 저해하지 않고 전자기 교란의 감소를 가능하게 하는 정확한 임피던스 값이 얻어진다.
더욱이, 상기 필터 수단(20)의 특별한 형상은, 점화 코일의 정상 작동 중에 전달되는 열적 및 기계적 응력을 특별한 문제 없이 흡수할 수 있는 연장부(10)가 얻어질 수 있게 한다.
마지막으로, 상기 필터 수단(20)은 제조 및 설치 비용을 최소화하고 연장부(10) 내측의 조립 과정을 용이하게 하고 그 속도를 향상시키는 등의 특징을 갖는다.

Claims (10)

  1. 흡열 엔진의 점화 플러그의 전기 연결을 위한 연장부를 구비하는 점화 코일 조립체로서,
    - 상기 연장부(10)는, 상기 엔진의 엔진 블록에 고정된 스파크 발생용 점화 플러그로 전달되는 고전압 전기 에너지의 발생을 위한 점화 코일의 전기/전자 수단을 수용하는 용기에 고정된 본질적으로 관형 중공 몸체(11)를 포함하며,
    - 상기 관형 몸체(11)의 제1 단부 영역(10.1)이 상기 점화 플러그의 자유 단부에 착탈식으로 연결되고,
    - 상기 점화 코일의 상기 전기/전자 수단과 상기 점화 플러그 사이에 고전압 전기 에너지를 전달하기 위하여 제공된 전기 연결 수단(10.26, 20, 10.36)이 상기 관형 몸체(11) 내에 수용되도록 구성된, 흡열 엔진의 점화 플러그의 전기 연결을 위한 연장부를 구비하는 점화 코일 조립체에 있어서,
    상기 전기 연결을 위한 수단(10.26, 20, 10.36)은 상기 코일의 작동 중에 발생하는 고주파 전자기 교란을 여과하는 적어도 하나의 필터 수단(20)을 포함하며, 전기 전도성 와이어의 권선이 폴리머 기재(polymer base) 내에 분산된 강자성 재료로 이루어진 중앙 심재(20.3)를 둘러싸는 것을 특징으로 하는, 흡열 엔진의 점화 플러그의 전기 연결을 위한 연장부를 구비하는 점화 코일 조립체.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 전기 연결을 위한 수단(10.26, 20, 10.36)은, 상기 적어도 하나의 필터 수단의 상기 전기 전도성 권선과 상기 코일 사이와, 별도로 상기 적어도 하나의 필터 수단(20)의 상기 전기 전도성 권선과 상기 플러그 사이에 배치되고 전기적으로 연결된 양호한 전기 전도성 재료로 이루어진 적어도 하나의 스프링(10.26, 10.36)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 흡열 엔진의 점화 플러그의 전기 연결을 위한 연장부를 구비하는 점화 코일 조립체.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 적어도 하나의 필터 수단(20)은, 양호한 전기 전도성 재료로 이루어진 상기 적어도 하나의 스프링(10.26, 10.36)과 전기 전도성 와이어의 상기 권선의 전기 연결부를 형성하는 양호한 전기 전도성 재료로 이루어진 결합 수단(20.1, 20.2)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 흡열 엔진의 점화 플러그의 전기 연결을 위한 연장부를 구비하는 점화 코일 조립체.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 결합 수단(20.1, 20.2)은, 상기 권선에 전기적으로 연결되고 상기 적어도 하나의 필터 수단(20)의 상기 중앙 심재(20.3)에 고정되고 상기 적어도 하나의 스프링(10.26, 10.36)에 전기적 및 기계적으로 연결된 양호한 전기 전도성 재료로 이루어진 적어도 하나의 덮개를 포함하는 것을 특징으로 하는, 흡열 엔진의 점화 플러그의 전기 연결을 위한 연장부를 구비하는 점화 코일 조립체.
  5. 선행 청구항들 중 하나 이상에 있어서,
    상기 적어도 하나의 필터 수단(20)의 상기 전기 전도성 와이어의 권선은 반도전성 재료로 이루어진 피막을 포함하는 것을 특징으로 하는, 흡열 엔진의 점화 플러그의 전기 연결을 위한 연장부를 구비하는 점화 코일 조립체.
  6. 선행 청구항들 중 하나 이상에 있어서,
    상기 중앙 심재(20.3)의 상기 폴리머 기재는 폴리페닐렌 설파이드를 포함하는 것을 특징으로 하는, 흡열 엔진의 점화 플러그의 전기 연결을 위한 연장부를 구비하는 점화 코일 조립체.
  7. 선행 청구항들 중 하나 이상에 있어서,
    상기 관형 몸체(11)는,
    - 축방향 관통 공동(10.11)을 구비하고 그 내부로 상기 점화 플러그의 자유 단부가 연결되는 제1 단부 영역(10.1)과,
    - 축방향 관통 공동(10.34)을 구비하고, 상기 점화 코일의 전기/전자 수단을 수용하는 상기 용기에 고정되는 제2 단부 영역(10.3)과,
    - 중간 축방향 관통 공동(10.21)을 구비하는 중간 영역(10.2)으로 이루어진 3개의 인접한 축방향 영역을 포함하며,
    상기 3개의 축방향 공동(10.11, 10.21, 10.34)은 단일 연속 축방향 관통 공동을 형성하고,
    상기 적어도 하나의 필터 수단(20)은 상기 축방향 공동(10.11, 10.21, 10.34)들 중 적어도 하나의 내부에 영구적으로 수용되는 것을 특징으로 하는, 흡열 엔진의 점화 플러그의 전기 연결을 위한 연장부를 구비하는 점화 코일 조립체.
  8. 청구항 7에 있어서,
    적어도 하나의 필터 수단(20)은 실질적으로 봉상이고 적어도 상기 중간 영역(10.2)의 축방향 공동(10.21) 내에 영구적으로 수용되며, 상기 관형 몸체(11)의 나머지 2개의 축방향 공동(10.11, 10.34) 각각은 양호한 전기 전도성 재료로 이루어진 각각의 스프링(10.26, 10.36)을 수용하고, 상기 스프링들 중 하나는 상기 적어도 하나의 필터 수단(20) 및 상기 점화 코일의 전기/전자 수단에, 나머지 하나는 상기 적어도 하나의 필터 수단(20) 및 상기 점화 플러그의 전기/전자 수단에 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는, 흡열 엔진의 점화 플러그의 전기 연결을 위한 연장부를 구비하는 점화 코일 조립체.
  9. 선행 청구항들 중 하나 이상에 있어서,
    상기 적어도 하나의 필터 수단(20)은 상기 연장부(10)의 상기 중공 관형 몸체(11)와 동시-성형된(co-moulded) 것을 특징으로 하는, 흡열 엔진의 점화 플러그의 전기 연결을 위한 연장부를 구비하는 점화 코일 조립체.
  10. 선행 청구항들 중 하나 이상에 있어서,
    상기 연장부(10)의 상기 중공 관형 몸체(11)는 탄성적으로 가요성이고, 상기 적어도 하나의 필터 수단(20)은 탄성적으로 가요성인 것을 특징으로 하는, 흡열 엔진의 점화 플러그의 전기 연결을 위한 연장부를 구비하는 점화 코일 조립체.
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