(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、
棒状のコアと、
前記コアの外周に巻回された一次コイルおよび二次コイルと、
前記一次コイルを巻回する一次スプール、および前記二次コイルを巻回する二次スプールと、
前記点火コイル内に充填される樹脂絶縁材とを備え、
前記一次スプールは前記二次スプールの外周側に設置され、
前記一次スプールと前記一次コイルとの間に、前記点火コイルの内周部と外周部とをそれぞれ別々に膨張および収縮可能に分離するポリエチレンテレフタレートまたはシリコンのうちいずれか一方からなる薄膜の分離部材が介在することを特徴とする内燃機関用点火コイル。
【請求項２】
前記一次スプールが前記分離部材を兼ねてい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】
前記一次スプールに分離材を塗布す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４】
前記一次スプールの表面は前記一次スプールの表面と接する部材と別々に膨張および収縮可能に分離されてい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５】
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、
棒状のコアと、
前記コアの外周に巻回された一次コイルおよび二次コイルと、
前記点火コイル内に充填される樹脂絶縁材とを備え、
前記一次コイルは前記二次コイルの外周側に設置され、
前記一次コイルおよび前記二次コイルのうち、少なくとも外周側に設置される前記一次コイルの線材は、前記樹脂絶縁材と分離可能となる分離材で被覆され、前記一次コイルの線材は自己融着線材であることを特徴とする内燃機関用点火コイル。
【請求項６】
前記一次コイルおよび前記二次コイルのうち、少なくとも前記分離材で被覆されているコイルの線材は自己融着線材であることを特徴とする請求項５記載の内燃機関用点火コイル。
【請求項７】
前記分離材の内周側または外周側に融着材を被覆することを特徴とする請求項５または６記載の内燃機関用点火コイル。
【請求項８】
前記分離材は融着材を兼ねていることを特徴とする請求項５または６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として、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棒状のコアの外周に配設し、コア、各コイル、および各コイルを巻回したスプールを収容する点火コイルのハウジング内に絶縁材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はなく、コイルの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】
さらに、線膨張率の異なるコイルとスプールとが温度変化により膨張および収縮しても、コイルとスプールとが剥離し剥離部に沿ってコイルを構成する線材間で放電が発生しないように樹脂絶縁材とスプールとは接触面で接着力を有する材質が選択されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このように、絶縁材として樹脂を充填した点火コイルでは樹脂絶縁材により各部材が互いに接着されているので、周囲温度の変化に伴い線膨張率の異なる各部材が膨張および収縮するときに各部材が互いに拘束力を受ける。この際、外周側よりも内周の部材の方が大きな力を受けるので、内周側部材にひずみが生じやすい。
【０００５】
このように膨張および収縮に伴う拘束力が部材同士に働くと、例えばスプールにひずみ発生し、このひずみが繰り返し発生するとスプールに亀裂が発生することがある。スプールに亀裂が生じると、この亀裂に沿ってコイルの線材間で放電が発生することがある。一次スプールおよび二次スプールのうち内周に配設される内周スプールは、前述したように外周スプールよりも大きな力を受けるので内周スプールに亀裂が生じやすい。内周スプールに亀裂が生じると、内周コイルと例えば低電圧側のコアとの間で放電が発生しやすくなる。そして、内周スプールの亀裂に沿って内周コイルとコアとの間で放電が発生すると内周スプールだけでなく内周コイルとコアとの間に充填されている樹脂絶縁材による内周コイルとコアとの間の絶縁が破壊される恐れがある。
【０００６】
さらに、内周コイルが二次コイルである場合、コアと二次コイルとの電位差は大きいので二次コイルとコアとの間で絶縁破壊が生じやすくなる。一次コイルまたは二次コイルとコアとの間で絶縁破壊が生じると、二次コイルから点火プラグに印加される高電圧が低下し、点火プラグにおいて良好な火花が発生しないという問題が生じる。
【０００７】
また、温度変化に伴い部材同士に働く力はコアと内周スプールとの間に充填される樹脂絶縁材とコアとの接触部にも働くので、コアと接する樹脂絶縁材に亀裂が生じることがある。すると、内周コイルとコアとの間で放電が発生しやすくなり、内周コイルとコアとの間で絶縁破壊が発生する恐れがある。
また、プラグホールに直接搭載するスティック状の点火コイルは径の大きさに厳しい制約があるので、点火コイル内の絶縁を保持しつつ小径化を図るためには、可能な限り部材を省略する必要がある。しかし、従来の点火コイルのように、スプールにコイルを巻回した構造体を内周側および外周側に配設する構成では小径化に限度がある。
【０００８】
本発明の目的は、温度変化に伴う絶縁破壊を防止し、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。
本発明の他の目的は、製造コストを低減し、小径化可能な点火コイルを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１から４記載の点火コイルによると、点火コイルの内周部と外周部とが温度変化に伴いそれぞれ別々に膨張および収縮可能に分離されていることにより、大きな力が働きやすい内周部においてスプールや樹脂絶縁材に亀裂が発生することを防止する。したがって、例えば内周スプールに亀裂が発生することによりこの亀裂に沿って内周コイルを構成する線材間で放電が発生することを防止できる。また、内周スプールに生じた亀裂に沿って内周コイルと例えば低電圧側のコアとの間で放電が発生することを防止できるので、内周コイルとコアとの間の絶縁破壊を防止し、所望の高電圧を発生することができる。
【００１０】
さらに、コアと接する樹脂絶縁材に亀裂が生じることを防止し、内周コイルとコアとの間で絶縁破壊が発生することを防止できる。
さらに、一次スプールと低電位の一次コイルとの間に分離部材を介在させることにより分離部材に高電位が加わらないので、分離部材自体の絶縁破壊を防止できる。
【００１１】
本発明の請求項２記載の点火コイルによると、一次スプールが分離部材を兼ねることにより分離部材を新たに設ける必要がない。したがって、部品点数が低減し、製造工数が減少する。
本発明の請求項３記載の点火コイルによると、一次スプールに分離材を塗布することにより、一次スプールと樹脂絶縁材とがそれぞれ別々に膨張および収縮できる。したがって、一次スプールおよび一次スプールと接する樹脂絶縁材に亀裂が発生することをを防止するので、亀裂に沿って放電が発生することを防止できる。
【００１４】
本発明の請求項４記載の点火コイルによると、一次スプールの表面は一次スプールの表面と接する部材と別々に膨張および収縮可能に分離されているので、一次スプールと樹脂絶縁材とがそれぞれ別々に膨張および収縮できる。したがって、一次スプールおよび一次スプールと接する樹脂絶縁材に亀裂が発生することをを防止するので、亀裂に沿って放電が発生することを防止できる。
【００１６】
本発明の請求項５から８記載の点火コイルによると、一次コイルおよび二次コイルのうち少なくとも一方の線材を樹脂絶縁材と分離可能となる分離材で被覆することにより、分離材で被覆したコイルの線材間に樹脂絶縁材が浸透してもコイルと樹脂絶縁材とはそれぞれ別々に膨張および収縮できる。したがって、コイルの膨張および収縮に伴い樹脂絶縁材に加わる拘束力が低下するので、樹脂絶縁材に亀裂が生じることを防止し、亀裂に沿って放電が発生することを防止できる。
【００１７】
また本発明の請求項５から８記載の点火コイルによると、少なくとも一次コイルの線材は自己融着線材で巻回されている。ここで自己融着線材とは、加熱することにより線材本体の外周側が溶けて互いにくっつき合い、冷却することにより互いに結合する線材を表す。したがって、自己融着線材を仮りの芯材に巻回した後形成したコイルを加熱して線材本体の外周側を溶かし、その後冷却することによりコイルを巻回するためのスプールを用いることなくコイルの形状を保持することができる。したがって、スプールの厚み分点火コイルの径を小径化することができる。さらに、部品点数が低減し、製造コストが低減する。
【００１８】
本発明の請求項８記載の点火コイルによると、分離材が融着材を兼ねているので線材に被覆を施す工数が減少する。したがって、線材の加工が容易になるとともに加工時間が低減する。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を示す複数の実施例について図面に基づいて説明する。
（第１実施例）
本発明の第１実施例による点火コイルを図１〜図４に示す。
【００２０】
図３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３の下側で電気的に接続している。
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、コア１２、磁石１３、１４、二次スプール２１、二次コイル２２、一次スプール２３、一次コイル２４、補助コア２５等が収容されている。収容室１１ａには樹脂絶縁材としてエポキシ樹脂２６が充填されている。第１実施例において、コア１２、磁石１３、１４、二次スプール２１、二次コイル２２および一次スプール２３は特許請求の範囲に記載した「内周部」を構成し、一次コイル２４、補助コア２５およびハウジング１１は特許請求の範囲に記載した「外周部」を構成している。
【００２１】
図１に示すように、円柱状のコア１２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。図３に示すように、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する磁石１３、１４がそれぞれコア１２の軸方向両端に装着されている。図１および図２に示すようにコア１２の外周に軸方向にわたって筒状のゴム材５０が装着されている。
【００２２】
二次スプール２１はゴム材５０を装着したコア１２の外周に配設されており、樹脂材料で成形されている。二次コイル２２は二次スプール２１の外周に巻回されており、図３に示す高圧ターミナル４０と電気的に接続されている。
図１および図２に示すように、一次スプール２３は二次コイル２２の外周に配設されており、樹脂材料で成形されている。例えばＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）からなる分離部材としての薄膜フィルム５１は図４に示す一次スプール２３の外周に巻かれており、図１および図２に示すように薄膜フィルム５１の外周に一次コイル２４が巻回されている。薄膜フィルム５１の巻き方は、図５に示す変形例１のように巻き端５１ａを重ねてもよいし、図６に示す変形例２のように隙間５１ｂを開けてもよい。ＰＥＴから形成された薄膜フィルム５１は、一次スプール２３およびエポキシ樹脂２６の両方との接着力が小さい。したがって、周囲温度の変化に伴い線膨張率の異なる一次スプール２３および一次コイル２４が膨張および収縮するときに、一次スプール２３および一次コイル２４は互いに拘束しないように別々に膨張および収縮できる。一次コイル２４は図３に示すターミナル３１を介して図示しないスイッチング回路と電気的に接続されている。
【００２３】
図１および図２に示すように、補助コア２５は一次コイル２４の外周に装着されている。補助コア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。補助コア２５は磁石１３の外周位置から磁石１４の外周位置にわたる軸方向長さを有する。
エポキシ樹脂２６は収容室１１ａ内に充填されている。エポキシ樹脂２６は、点火コイル１０内の各部材間に浸透し、部材間の電気絶縁を確実なものとしている。またエポキシ樹脂２６は、二次スプール２１および一次スプール２３を成形する樹脂材料と接触すると大きな接着力が働く。
【００２４】
図３に示すように、制御信号入力用のコネクタ３０はプラグホールから突出するようにハウジング１１の上端部に設けられており、このコネクタ３０に一次コイル２４に制御信号を供給するターミナル３１がインサート成形されている。ターミナル３１を介して一次コイル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いる。
【００２５】
高圧ターミナル４０は、ハウジング１１の下端部１１ｂにインサート成形されており、スプリング４１と電気的に接続している。スプリング４１は二次コイル２２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の開口端にゴムからなるプラグキャップ１６が装着されており、このプラグキャップ１６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側に制御信号を供給すると二次コイル２２に高電圧が発生し、この高電圧が高圧ターミナル４０、スプリング４１を介して点火プラグに印加される。
【００２６】
以上説明した第１実施例では、一次スプール２３と一次コイル２４との間に介在する薄膜フィルム５１は、一次コイル２４を構成する線材間に浸透したエポキシ樹脂２６および一次スプール２３との接着力が小さい。したがって、周囲温度の変化に伴い点火コイル１０の各部材が膨張および収縮するとき、▲１▼薄膜フィルム５１よりも内周側の部材、つまり一次スプール２３、二次コイル２２、二次スプール２１、コア１２、および薄膜フィルム５１よりも内周側のエポキシ樹脂２６と、▲２▼薄膜フィルム５１よりも外周側の部材、つまり一次コイル２４、補助コア２５、ハウジング１１、および薄膜フィルム５１よりも外周側のエポキシ樹脂２６とが薄膜フィルム５１を境にして互いに分離して膨張および収縮する。これにより、薄膜フィルム５１の内周部および外周部が膨張および収縮するときに互いに及ぼし合う力が薄膜フィルム５１により分断される。したがって、膨張および収縮するときに外周部よりも大きな力を受けやすい内周部に働く力が低減されるので、内周部のひずみが低減される。例えば内周部を構成する部材として二次スプール２１のひずみが低減されることにより、二次スプール２１のじん性が低下する低温時において二次スプール２１に亀裂が発生することを防止できる。これにより、二次スプール２１に発生した亀裂に沿って二次コイル２２を構成する線材間で放電することを防止するとともに、この亀裂に沿って二次コイル２２とコア１２との間で放電し、二次コイル２２とコア１２との間の絶縁が破壊されることを防止できる。したがって、二次コイル２２に所望の高電圧が発生し、この高電圧により点火プラグに良好な火花が発生する。
【００２７】
二次スプール２１だけでなく、二次スプール２１とコア１２との間に充填されている内周部としてのエポキシ樹脂２６も膨張および収縮によるひずみが低減され、コア１２との接触面において亀裂の発生が防止されるので、二次コイル２２とコア１２との間の絶縁が破壊されることを防止できる。
（第２実施例）
本発明の第２実施例を図７および図８に示す。第１実施例と実質的に同一構成部分には同一符号を付す。
【００２８】
第２実施例では、薄膜フィルム５１は一次コイル２４と補助コア２５との間に介在している。第２実施例において、コア１２、磁石１３、１４、二次スプール２１、二次コイル２２、一次スプール２３および一次コイル２４は特許請求の範囲に記載した「内周部」を構成し、補助コア２５およびハウジング１１は特許請求の範囲に記載した「外周部」を構成している。薄膜フィルム５１の位置は第１実施例と異なるが、第１実施例と同様に薄膜フィルム５１を境にして内周部および外周部が膨張および収縮するときに互いに及ぼし合う力が薄膜フィルム５１により分断される。したがって、内周部を構成する部材、例えば二次スプール２１に亀裂が発生することを防止し、点火コイル１０内の絶縁破壊を防止できる。
【００２９】
以上説明した本発明の実施の形態を示す第１実施例および第２実施例によると、分離部材としてＰＥＴの薄膜フィルム５１を用いたが、分離材としてＰＥＴを一次スプール２３に塗布して分離部材を形成してもよい。一次スプール２３に塗布する分離材としてＰＥＴに代えてシリコン、ろう等を用いてもよい。また、ゴム材を一次スプール２３等に巻いたり、予めチューブ状に形成したゴム材を一次スプール２３等に嵌め込んでもよい。また、複数の薄膜フィルム５１を複数箇所に配設してもよい。さらに、シリコンからなるフィルムを用いてもよい。
【００３０】
上記複数の実施例では、スプールおよびエポキシ樹脂２６との接着力が小さい薄膜フィルム５１を分離部材として用いたが、スプールおよびエポキシ樹脂２６の少なくともいずれか一方との接着力が小さい分離部材を用いても、分離部材を境にして点火コイルの内周部と外周部とをそれぞれ別々に膨張および収縮可能に分離できる。
【００３１】
上記複数の実施例では、薄膜フィルム５１を用いることにより点火コイルの内周部と外周部とを分離したが、例えばＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）または薄膜フィルム５１を形成したＰＥＴでスプールを形成することにより、スプール自体を分離部材として用いることができる。これにより、分離部材を新たに設ける必要がないので部品点数および製造工数が低減する。
【００３２】
また、一次コイル２４にＰＥＴ、シリコン、ろう等を分離材として塗布し、一次スプール２３にエポキシ樹脂２６が接触しないようにすることもできる。一次コイル２４に分離材を塗布することにより一次コイル２４に接する樹脂絶縁材に亀裂が生じることを防止できる。
一次コイル２４に分離材を塗布する代わりに、一次コイル２４の線材をエポキシ樹脂２６と接着しない材質、例えばナイロンやフッ素で被覆してもよい。これにより、一次コイル２４と樹脂絶縁材２６とが別々に膨張および収縮できるので、一次コイル２４の膨張および収縮に伴い樹脂絶縁材２６を介して一次スプール２３に加わる拘束力が低下する。したがって、一次スプール２３および一次スプール２３に接する樹脂絶縁材２６に亀裂が生じることを防止することができる。
【００３３】
（第３実施例）
本発明の第３実施例を図９および図１０に示す。第１実施例と実質的に同一構成部分には同一符号を付す。
図９に示すように、点火コイル６０のハウジング６１は第１のハウジング６２および第２のハウジング６３を有し、第１のハウジング６２の低電圧側開口部に複数のターミナル６５をインサート成形したコネクタ６４が配設されている。第３実施例では、スイッチング回路としてのイグナイタ６６を点火コイル６０内に配設している。
【００３４】
図１０に巻回前の一次コイル７０の線材７１の構成を示す。線材７１は自己融着線材である。線材本体としての銅線７２の外周に絶縁層７３が形成されており、絶縁層７３の外周に分離材としてナイロンまたはフッ素を被覆した分離層７４が形成され、分離層７４の外周に融着材を被覆した融着層７５が形成されている。
【００３５】
図１０に示す構成の線材７１を仮の芯材にコイル状に巻回したのち加熱することにより融着層７５が融解し、線材７１同士が互いにくっつきあう。この状態で冷却すると、溶けた融着材が固化し線材同士が互いに結合し、芯材から外してもコイル形状を保持する。したがって、スプールを用いることなく一次コイル７０を組付けることができる。
【００３６】
このように形成した一次コイル７０は、コイルの外周側および内周側を融着材で覆い、融着材の内部に分離材を塗布したコイルが存在しているものと同じ構造と見なすことができる。温度変化に伴い線膨張率の異なる一次コイル７０および一次コイル７０の内周側および外周側のエポキシ樹脂２６が膨張および収縮を繰り返すと融着材はエポキシ樹脂２６との接着力が大きいのでエポキシ樹脂２６とともに膨張および収縮する。分離材は融着材との接着力が小さいので、分離材を境にして一次コイル７０と一次コイル７０の内周側および外周側のエポキシ樹脂２６とが分離され、それぞれ別々に膨張および収縮可能になる。
【００３７】
第３実施例では、スプールに巻回しなくても一次コイル７０の形状を保持できるので、一次スプールを省略し、一次スプールの厚み分だけ点火コイル６０の径を小径化できる。さらに、一次スプールを省略することができるので、部品点数を減少し、製造コストを低減することができる。
第３実施例では、内周側に分離層７４、外周側に融着層７５を形成したが、外周側に分離層７４、内周側に融着層７５を形成してもよい。また、分離材と融着材とを混合し、分離性および融着性の両方の性質を兼ねた被覆層を一つ形成してもよい。また、分離材であれば融着性を有し、融着材であれば分離性を有する材料を用いることにより両方の性質を兼ねた一つの被覆層を一つの材質で形成することも可能である。線材に分離層を形成せず、融着材で結合したコイルの内周側または外周側に分離部材を配設してもよい。
【００３８】
第３実施例では、一次コイル７０だけに融着層７５を形成し、一次スプールを省略したが、二次コイルだけに融着層を形成してもよいし、両方のコイルに融着層を形成してもよい。この場合、融着層を形成したコイルに分離層を形成しておく。
以上説明した本発明の実施の形態を示す上記複数の実施例では、一次コイルの内周側に二次コイルを配設したが、一次コイルと二次コイルの位置を逆にし、二次コイルを外周側、一次コイルを内周側に配設することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例による点火コイルを示す図３のＩ−Ｉ線断面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【図３】本発明の第１実施例による点火コイルを示す縦断面図である。
【図４】第１実施例の一次スプールを示す正面図である。
【図５】第１実施例の変形例１による薄膜フィルムの巻き方を示す斜視図である。
【図６】第１実施例の変形例２による薄膜フィルムの巻き方を示す斜視図である。
【図７】本発明の第２実施例による点火コイルを示す横断面図である。
【図８】図７のＶＩＩＩ−  ＶＩＩＩ  線断面図である。
【図９】本発明の第３実施例による点火コイルを示す縦断面図である。
【図１０】第３実施例による巻回前の一次コイルの線材を示す横断面図である。
【符号の説明】
１０      点火コイル
１１      ハウジング
１２      コア
１３、１４        磁石
２１      二次スプール
２２      二次コイル
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）
５０      ゴム材
５１      薄膜フィルム（分離部材）
７０      一次コイル
７１      線材
７４      分離層（分離材）
７５      融着層（融着材）
【図１】
0003573250.tif 000002
【図２】
0003573250.tif 000003
【図３】
0003573250.tif 000004
【図４】
0003573250.tif 000005
【図５】
0003573250.tif 000006
【図６】
0003573250.tif 000007
【図７】
0003573250.tif 000008
【図８】
0003573250.tif 000009
【図９】
0003573250.tif 000010
【図１０】
0003573250.tif 000011