(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の点火装置に印加する高電圧を発生する内燃機関用点火コイルであって、
棒状のコア本体、ならびに前記コア本体の軸方向両端の少なくともいずれか一方に配設された永久磁石または緩衝部材を有し、前記コア本体の外径は前記永久磁石または前記緩衝部材の外径よりも大きな中心コア部と、
前記中心コア部の外周に配設された一次スプールおよび二次スプールと、
前記一次スプールに巻回された一次コイル、および前記二次スプールに巻回された二次コイルと、
前記点火コイル内に充填された樹脂絶縁材と、
前記コア本体の軸方向端部の角部、および前記コア本体の端部に配設されている前記永久磁石または前記緩衝部材の角部を覆う弾性緩衝部材と、
を備えることを特徴とする内燃機関用点火コイル。
【請求項２】
前記弾性緩衝部材は、加熱することにより収縮する熱収縮チューブであり、前記熱収縮チューブの収縮温度は前記熱収縮チューブが使用される使用環境温度よりも高い温度であることを特徴とする請求項１記載の内燃機関用点火コイル。
【請求項３】
前記熱収縮チューブの収縮温度は、１５０℃以上であることを特徴とする請求項２記載の内燃機関用点火コイル。
【請求項４】
前記コア本体の径方向に対し、前記コア本体の角部と前記緩衝部材または前記永久磁石の角部とを結ぶ直線がなす角度θは、４５°≦θ≦９０°であることを特徴とする請求項１、２または３記載の内燃機関用点火コイル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関用点火コイルに関し、特にプラグホールに直接搭載するスティック状の内燃機関用点火コイルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のスティック状の内燃機関用点火コイル（以下、「内燃機関用点火コイル」を点火コイルという）として、棒状のコア本体を有する中心コア部を軸中心に配設し、その外周に一次コイルおよび二次コイルを巻回した樹脂製のスプールを配設し、点火コイルのハウジング内に部材間の絶縁体として樹脂を充填するものが知られている。ハウジング内に充填する樹脂は絶縁材としてだけでなく、コイル線材間に浸透しコイルの巻線崩れを防ぐ役割を果たしている。
【０００３】
また、コア本体の軸方向両端の少なくともいずれか一方にコア本体の外径と略同一外径の永久磁石を配設して中心コア部を構成し、点火コイルで発生する電圧を高める構成の点火コイルが知られている。あるいは永久磁石の代わりに例えばゴム製の緩衝部材を配設して中心コア部を構成し、各部材の膨張率の差によりコア本体の軸方向に作用する力を緩和しコア本体の磁歪を防止している点火コイルが知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、コア本体の外径と永久磁石または緩衝部材の外径とが略同一径に形成されているため、コア本体と永久磁石または緩衝部材とを同軸上に組付けないと、図６に示すように中心コア部９２を構成するコア本体９３と永久磁石９５または緩衝部材との接合部９４に凸部８２が生じる。また、膨張率の異なる中心コア部９２と樹脂絶縁材やスプールなどのケース部材とが接している部分では、温度変化による膨張および収縮の繰返しにより絶縁欠損部（以下、「絶縁欠損部」をクラックという）が発生するため、クラックの発生を防止するために例えば中心コア部９２を樹脂製の弾性緩衝部材としての熱収縮チューブ９７で覆っている。ところが、熱収縮チューブ９７は凸部８２の外側を覆うため、熱収縮チューブ９７にも凸部９７ａが生じる。そのため、▲１▼二次コイルのスプール内に中心コア部９２を組付ける際に凸部９７ａがスプールに引っ掛り、組付け作業に手間がかかるとともに、▲２▼中心コア部９２がスプール内で傾いてしまい、一次コイル、二次コイルおよび中心コア部９２の同軸度の確保が困難になる。その結果、二次コイルで発生する電圧が低下し、点火プラグに所望の高電圧を印加できなくなるという問題があった。
【０００５】
また、熱収縮チューブ９７は凸部９７ａ近傍の変形によって均一な収縮が妨げられてしまうため、▲３▼図６に示すように熱収縮チューブ９７の端部９７ｂが剥離してしまい、熱収縮チューブ９７で被覆した中心コア部９２が所定の形状よりも大きくなり、二次スプール内の所定の位置に中心コア部９２を組付けることができなくなるという問題や、▲４▼中心コア９３の反対側の凸部９３ｂにより熱収縮チューブ９７を損傷させるという問題があった。
【０００６】
そこで、本発明の目的は組付けが容易、かつ一次コイル、二次コイルおよび中心コア部の同軸度が容易に確保でき所望の高電圧を発生する点火コイルを提供することにある。
本発明の他の目的は、中心コア部の軸方向の両端角部近傍にクラックが発生することを防止し、所望の高電圧を発生する点火コイルを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１記載の点火コイルによると、コア本体の外径は永久磁石または緩衝部材の外径よりも大きくなるように形成されているので、コア本体に永久磁石を組付けるとき、コア本体の外径内に永久磁石を容易に納めることができ、永久磁石がずれてコア本体からはみ出すことを防止できる。そのため、コア本体と永久磁石を組付けた中心コア部を二次スプールに組付ける場合、例えば中心コア部が二次スプール内部に引っ掛ったり、二次スプール内で傾いたりすることを防止することができる。したがって、二次スプール内への中心コア部の組付け作業を容易に行なうことができる。また、一次コイル、二次コイル、中心コア部の同軸度の確保が容易であるので、所望の高電圧を点火プラグに印加することができる。
【０００８】
また、中心コア部はコア本体から中心コア部の軸方向両端部の角部にかけて弾性緩衝部材で覆われている。したがって、中心コア部の外周を取り囲むスプールなどのケース部材や樹脂絶縁部材が中心コア部の軸方向の両端角部と直接接することを防止するとともに、中心コア部と樹脂絶縁材やケース部材との膨張率の差を弾性緩衝部材が吸収するので、中心コア部とともに中心コア部と膨張率の異なる樹脂絶縁材や、ケース部材が温度変化に伴い膨張および収縮を繰り返しても、中心コア部の軸方向の両端角部付近の樹脂絶縁材およびケース部材に絶縁欠損部としてのクラックが発生することを防止できる。これにより、高電圧部としての二次コイルや高圧ターミナルなどと低電圧部としての中心コア部との間で放電することを防止し、高電圧部と中心コア部との間の絶縁破壊を防止できるので、二次コイルに発生する電圧が低下することを防止し所望の高電圧を点火プラグに印加できる。
【０００９】
本発明の請求項２および請求項３記載の点火コイルによると、熱収縮チューブの収縮温度が使用環境温度より高いため、例えば熱収縮チューブに損傷があっても使用時にその損傷が拡大することを防止できる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を示す一実施例を図面に基づいて説明する。
本発明の一実施例による点火コイルを図１〜図５に示す。
図２に示す点火コイル１０は、図示しないエンジンブロックの上部に気筒毎に形成されたプラグホール内に収容され、図示しない点火プラグと図２の下側で電気的に接続している。
【００１１】
点火コイル１０は樹脂材料からなる円筒状のハウジング１１を備えており、このハウジング１１内に形成された収容室１１ａに、中心コア部１２、二次スプール２０、二次コイル２１、一次スプール２３、一次コイル２４、外周コア２５などが収容されている。中心コア部１２は、コア本体１３と、コア本体１３の両側に配設された永久磁石１４、１５とからなる。収容室１１ａに充填されたエポキシ樹脂２６は点火コイル１０内の各部材間に浸透し、樹脂絶縁材として部材間の電気絶縁を確実なものとしている。
【００１２】
円柱棒状のコア本体１３は薄い珪素鋼板を横断面がほぼ円形となるように径方向に積層して組立てられている。永久磁石１４、１５は、コイルにより励磁されて発生する磁束の方向とは逆方向の極性を有している。また、コア本体１３の外周を弾性緩衝部材としての熱収縮チューブ１７が覆っている。さらに、熱収縮チューブ１７で覆われた永久磁石１４に貫通孔を有するキャップ１９が嵌合している。キャップ１９および二次スプール２０は中心コア部１２の外周を取り囲むケース部材を構成している。
【００１３】
熱収縮チューブ１７は円筒状に成形されており、成形時の内径は中心コア部１２の外径よりも大きいので、永久磁石１４、１５をコア本体１３に組付けた中心コア部１２を熱収縮チューブ１７内へ挿入可能である。中心コア部１２を挿入した熱収縮チューブ１７は加熱することで収縮し、コア本体１３と永久磁石１５との接合部近傍の凹部８１を除いて中心コア部１２に密着する。図３に示すように密着した熱収縮チューブ１７は、円筒部１７ａと、円筒部１７ａの軸方向両端に設けられる環状部１７ｂ、１７ｃと、円筒部１７ａと環状部１７ｂ、１７ｃとの間にそれぞれ位置する第１角部１７ｄ、および第２角部１７ｅとからなる。図３に示すように、円筒部１７ａは中心コア部１２の外周側面を覆い、環状部１７ｂ、１７ｃは中心コア部１２の軸方向両端面の一部を覆い、第１角部１７ｄは中心コア部１２の両端角部である永久磁石１４、１５の端部角部を覆い、第２角部１７ｅはコア本体１３の両端角部を覆っている。
【００１４】
また、熱収縮チューブ１７は使用環境温度（−３０℃〜１５０℃）およびコイル製造時のエポキシ樹脂硬化温度（〜１５０℃）より高い温度で収縮するものが好ましい。つまり、例えば何らかの原因で熱収縮チューブ１７に損傷部分があった場合、収縮温度が例えば使用環境温度より低いと、収縮により損傷部分を拡大させてしまい、熱収縮チューブ１７は弾性緩衝部材として十分な機能を発揮しなくなる。そこで、収縮温度を使用環境温度および製造時温度より高くすることで損傷部分の拡大を防止することができる。
【００１５】
図２に示すように、二次スプール２０は熱収縮チューブ１７の外周に配設されており、永久磁石１５側が閉塞した有底筒状に樹脂材料で成形されている。二次コイル２１は二次スプール２０の外周に巻回されており、二次コイル２０の高電圧側にさらにダミーコイル２２が一重巻き程度に巻回されている。ダミーコイル２２は二次コイル２１とターミナルプレート４０とを電気的に接続している。単線ではなくダミーコイル２２で二次コイル２１とターミナルプレート４０とを電気的に接続することにより、二次コイル２１とターミナルプレート４０との電気的接続部の表面積を大きくし、電気的接続部への電界集中を避けている。
【００１６】
一次スプール２３は二次コイル２１の外周に配設されており、樹脂材料で成形されている。一次コイル２４は一次スプール２３の外周に巻回されている。一次コイル２４へ制御信号を供給するスイッチング回路は点火コイル１０の外部に設けられており、コネクタ３０にインサート成形されたターミナルを介して一次コイル２４と図示しないスイッチング回路とが電気的に接続されている。
【００１７】
外周コア２５は一次コイル２４のさらに外側に装着されている。外周コア２５は、薄い珪素鋼板を筒状に巻回し巻回開始端と巻回終了端とを接続していないので軸方向に隙間を形成している。外周コア２５は永久磁石１４の外周位置から石１５の外周位置にわたる軸方向長さを有する。
【００１８】
高圧ターミナル４１はハウジング１１の下方にインサート成形されている。ターミナルプレート４０の中央部は高圧ターミナル４１を挿入する方向に折り曲げられた爪部を構成している。この爪部に高圧ターミナル４１の先端が挿入することにより、高圧ターミナル４１はターミナルプレート４０と電気的に接続している。ダミーコイル２２の高電圧端の線材は、フュージングまたははんだ付け等でターミナルプレート４０に電気的に接続されている。スプリング４２は高圧ターミナル４１と電気的に接続するとともにプラグホールに点火コイル１０を挿入した際に点火プラグと電気的に接続する。ハウジング１１の高電圧側開口端にゴムからなるプラグキャップ４３が装着されており、このプラグキャップ４３に点火プラグを挿入する。スイッチング回路から一次コイル２４に制御信号を供給すると二次コイル２１に高電圧が発生し、この高電圧がダミーコイル２２、ターミナルプレート４０、高圧ターミナル４１、スプリング４２を介して点火プラグに印加される。
【００１９】
次に、中心コア部１２の外径と永久磁石１４、１５の外径との関係について図４を用いて詳細に説明する。
図４は、中心コア部１２と永久磁石１５の接続部分を拡大した図である。コア本体１３の外径Ｄ１は、永久磁石１５の外径Ｄ２よりも大きくなるように形成されている。永久磁石１５の外径Ｄ２は、以下の条件を満たすように設定される。
【００２０】
図４に示すように、永久磁石１５を中心コア部１２に組付けたとき、コア本体１３の径方向Ｘに対し、コア本体１３の角部１３ａと永久磁石１５の角部１５ａとを結ぶ直線Ａがなす角度をθとすると、４５°≦θ≦９０°となることが望ましい。つまり、コア本体１３の外周面１３ｂから永久磁石１５の外周面１５ｂまでの距離をｄ、永久磁石１５の軸方向の長さをｔとすると、ｄ≦ｔであればよい。
【００２１】
また、発生する電圧を高めるという永久磁石１５の機能を発現可能であればθ＜４５°であっても問題ないが、θが小さくなりすぎるとコア本体１３の角部１３ａで熱収縮チューブ１７を損傷させる可能性がある。一方、９０°＜θになると、図６に示すようにコア本体１３から永久磁石１５が突出し、凸部８２が形成された状態となり好ましくない。
【００２２】
本実施例では、図１に示すようにコア本体１３の外径は永久磁石１５の外径よりも大きくなるように形成されているので、コア本体１３と永久磁石１５とを同軸に組付けた場合、永久磁石１５の周方向外側に凹部８１が形成され、コア本体１３の外周面１３ｂから永久磁石１５が突出することはない。また、コア本体１３と永久磁石１５とを同軸上に組付けることができない場合でも、図５に示す程度のずれであれば永久磁石１５はコア本体１３から突出することがないため、永久磁石１５をコア本体１３の外径内に容易に配設することができる。さらに、熱収縮チューブ１７は収縮時の変形が防止され、熱収縮チューブ１７の端部が永久磁石１５の端面から剥離すること防止できるため、中心コア部１２を所定の形状に保つことができる。したがって、所定の位置に中心コア部１２を組付けることができ、かつ熱収縮チューブ１７の損傷を防止することができる。また、中心コア部１２に凸部が形成されないため、二次スプール２０内で中心コア部１２が傾くことを防止でき、一次スプール２３、二次スプール２０および中心コア部１２の同軸度を容易に確保することができる。これにより、二次コイル２０に発生する電圧が低下することを防止し点火プラグに所望の高電圧を印加することができる。
【００２３】
本実施例では、中心コア部１２に凸部が形成されないので、収縮時にコア本体１３と永久磁石１５との接合部近傍において熱収縮チューブ１７が損傷することを防止できる。
また、本実施例では中心コア部１２の外周側面、ならびに永久磁石１４、１５の端部角部を熱収縮チューブ１７で覆うことにより、中心コア部１２の外周側面、ならびに永久磁石１４、１５の端部角部と二次スプール２０やエポキシ樹脂２６とが直接接することを防止している。さらに、温度変化に伴い膨張率の異なる中心コア部１２と二次スプール２０やエポキシ樹脂２６とが膨張および収縮を繰り返しても、熱収縮チューブ１７が弾性変形することにより膨張率の差を吸収することができる。したがって、中心コア部１２の外周側面の周囲、ならびに特にクラックの発生し易い中心コア部１２の両端角部付近の二次スプール２０やエポキシ樹脂２６にクラックが発生することを防止するので、高電圧部と中心コア部１２との間で放電することを防止できる。これにより、点火プラグに所望の高電圧を印加することができる。
【００２４】
さらに、本実施例では中心コア部１２を構成するコア本体１３と永久磁石１５とを同軸に組付けることができない場合でも、図５に示すような程度のずれまでは容認できる。したがって、例えば中心コア部１２の内径を有する筒状のガイド部材などを使用することにより、コア本体１３と永久磁石１５との組付けを自動化することが可能である。
【００２５】
本実施例では、コア本体１３の両端に永久磁石１４、１５を配設したが、コア本体１３の一端にだけ永久磁石を配設してもよい。また、永久磁石ではなく、硬質のゴムなどで形成された緩衝部材をコア本体１３の一端または両端に配設することにより、膨張率の差によってコア本体１３の軸方向に作用する力がコア本体１３の透磁率が低下させる磁歪の発生を防止するようにしてもよい。あるいは、永久磁石と緩衝部材を積層した積層部材、または永久磁石の端部に緩衝部材をそれぞれ独立の部材として配設してもよい。この場合、緩衝部材の外径を永久磁石の外径よりも小さく設定することで上記と同様に弾性緩衝部材の損傷、クラックの発生、磁歪の発生を防止する効果を得ることができる構造とすることが可能である。
【００２６】
また、本実施例では弾性緩衝部材として熱収縮チューブを適用したが、熱収縮チューブ以外でもエラストマー樹脂やゴムなどの弾性部材であれば適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例による点火プラグを示す図２のＩ部分を拡大した断面図である。
【図２】本発明の実施例による点火プラグを示す断面図である。
【図３】本発明の実施例による点火プラグの中心コア部と熱収縮チューブを示す断面図である。
【図４】本発明の実施例による点火プラグのコア本体と、永久磁石の位置関係を示す説明図である。
【図５】本発明の実施例による点火プラグを示す断面図である。
【図６】従来の点火プラグを示す断面図である。
【符号の説明】
１０    点火プラグ
１１    ハウジング
１２    中心コア部
１３    コア本体
１４、１５    永久磁石
１７    熱収縮チューブ（弾性緩衝部材）
２０    二次コイル
２１    二次スプール
２３    一次スプール
２４    一次コイル
２６    エポキシ樹脂（樹脂絶縁材）
【図１】
0003550643.tif 000002
【図２】
0003550643.tif 000003
【図３】
0003550643.tif 000004
【図４】
0003550643.tif 000005
【図５】
0003550643.tif 000006
【図６】
0003550643.tif 000007