(57)【要約】【課題】  斜行巻きに適したボビン構造を有する内燃機関用点火コイル、及び、このような点火コイルを内蔵した自動車を提供する。【解決手段】  外周面に巻線が巻着されたボビンが内挿されている内燃機関用点火コイルにおいて、前記ボビンの軸方向の全部又は一部には、その外周面に接する巻線と交差する複数の溝が形成されている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周面に巻線が巻着されたボビンが内挿されている内燃機関用点火コイルにおいて、前記ボビンの軸方向の全部又は一部には、その外周面に接する巻線と交差する複数の溝が形成されていることを特徴とする内燃機関用点火コイル。
【請求項２】
前記複数の溝は、それぞれ軸方向一直線に形成されている請求項１に記載の内燃機関用点火コイル。
【請求項３】
前記複数の溝は、前記ボビンの周方向にほぼ均等に形成されている請求項１又は２に記載の内燃機関用点火コイル。
【請求項４】
前記ボビン外周面は、径方向に延設されたフランジにより、積層状に巻線が巻着される巻着開始部と、斜行状に巻線が巻着される巻着中央部と、積層状に巻線が巻着される巻着終了部と、に区画されている請求項１〜３の何れかに記載の内燃機関用点火コイル。
【請求項５】
前記複数の溝は、前記巻着中央部にのみ形成されている請求項４に記載の内燃機関用点火コイル。
【請求項６】
前記巻着開始部と巻着終了部におけるボビンの肉厚は、前記巻着中央部の肉厚よりも厚い請求項４又は５に記載の内燃機関用点火コイル。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の点火コイルを内蔵する自動車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車エンジン等の内燃機関の点火プラグに高電圧を供給する点火コイル、及び自動車に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
点火プラグには、円筒状コイルケースの中に、鉄芯、二次コイル、及び一次コイルを、この順番に同心円状に配置し、その後で合成樹脂を充填する構造が知られている。ここで、二次コイルは、筒状の二次ボビンに、絶縁樹脂で被覆された導線（以下、巻線）が稠密な螺旋状に巻着されたものとなっている。
【０００３】
ボビンへの巻線の巻着には、一般に、積層巻き方法又は斜行巻き方法が採用される。図６は、巻線をボビンに巻着する巻着工程におけるボビン及び巻線の断面模式図であり、ボビンへの巻着方法を説明するための図である。図６（ａ）は、積層巻きを説明するための図であり、図６（ｂ）は、斜行巻きを説明するための図である。
【０００４】
積層巻きは、巻き始め側から巻き終わり側に向けて、ボビン３０の外周面の一区画が覆われるように巻線３１を巻着した後に折り返して巻着し、これを繰り返していく方法である。積層巻きは、巻き崩れが抑制された方法ではあるが、折り返した後に積み重ねられる巻線とこの下層の巻線との電位差が大きくなって絶縁破壊が生じることがある。そのため、積層巻きを行なう場合には、巻着される一区画をフランジで狭く区切ったボビンを使用する必要がある。
【０００５】
一方の斜行巻きは、ボビン表面から傾斜状に巻線が積み重ねられる巻着方法であり、ボビンの径方向外向きに傾斜させて巻線を巻き重ねた後に、径方向内向きに傾斜させて巻き降ろし、これを繰り返す方法である。この方法は、隣接する巻線間の電位差が小さいので、積層巻きと異なり絶縁破壊が問題にならない利点がある。また、斜行巻きは、ボビン外周面を区画する必要がないので巻着速度を高める利点もある。
【０００６】
しかし、その反面、斜行巻きされた巻線に張力不足の箇所が生じると、その上層の巻線によって巻き崩れが生じるという問題がある。また、巻線とボビン表面は、ともに円弧状の平滑面となっているため、上層の巻線から加圧される最下層の巻線が、ボビン表面上を滑動して巻崩れが起こることもある。
【０００７】
かかる点を考慮して、特許文献１には、二次コイル巻線が巻着されるボビンの外周形状を多角形とする技術が提案されている。この多角形状のボビンによれば、多角形の角に巻線を食い込ませることで、巻線の巻き崩れを防止できると記載されている。
【特許文献１】特開２００２-２８０２３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記した特許文献１の発明では、滑り止め効果を高めるには、多角形の角をなるべく狭い角度とすべきであり、言い換えると、角数の少ない多角形を採用すべきである。しかし、そうすると、二次コイルの外側に配置される一次コイルとの絶縁距離が場所的に不均一となり、一次コイルとの距離が相対的に短い角部では、絶縁破壊が生じやすいという問題が生じる。また、そもそも角部では、その周りの合成樹脂にクラックが発生しやすいという致命的な弊害もある。
【０００９】
そのため、特許文献１の発明では、多角形の角数を増加させるしかないが、角数を増やせば増やすほど、円形と変わらない形状となってしまい、正確な多角形を製造できないという工作精度の限界も相まって、結局は、巻崩れを防止できないことになる。
【００１０】
また、特許文献１に記載の構成を採用して、仮に、巻崩れを起こすことなくボビンに巻線を巻いたとしても、ボビンに巻線を強く密着させている関係から、その後に充填される合成樹脂が短時間では全体に行き渡りにくく、充填作業の作業効率が極めて悪いという別の問題点もある。
【００１１】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであって、斜行巻きに適したボビン構造を有する内燃機関用点火コイル、及び、このような点火コイルを内蔵した自動車を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、外周面に巻線が巻着されたボビンが内挿されている内燃機関用点火コイルにおいて、前記ボビンの軸方向の全部又は一部には、その外周面に接する巻線と交差する複数の溝が形成されていることを特徴とする。本発明のボビンには、巻線と交差する複数の溝を設けられているので、斜行巻きによって巻線を巻着させても、溝と溝の間に形成される凸部によって確実に巻き崩れを防止できる。また、この溝は、樹脂充填時の充填通路ないしガス抜き通路としても機能するので、空気溜まりを有効に排除することができ、充填作業の作業効率も効果的に改善される。
【００１３】
本発明において、前記複数の溝は、それぞれ軸方向一直線に形成されているのが好適である。また、前記複数の溝は、前記ボビンの周方向にほぼ均等に形成されているのが好適である。更にまた、前記ボビン外周面は、径方向に延設されたフランジにより、積層状に巻線が巻着される巻着開始部と、斜行状に巻線が巻着される巻着中央部と、積層状に巻線が巻着される巻着終了部と、に区画されているのが効果的である。
【００１４】
この場合、前記複数の溝は、前記巻着中央部にのみ形成されているのが好適である。また、前記巻着開始部と巻着終了部におけるボビンの肉厚は、前記巻着中央部の肉厚よりも厚いのが好適である。本発明はまた請求項１〜６のいずれかに記載の点火コイルを内蔵する自動車でもある。
【発明の効果】
【００１５】
上記のように構成された内燃機関用点火コイルの発明によれば、斜行巻きであっても、巻き崩れを抑制しつつ巻着作業を行うことができ、その上、その後の樹脂の充填作業も迅速且つ確実に終えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明を実施例に基づいて説明する。図１は、本実施例に係る点火コイルＣＬを説明するための図である。図１（ａ）は、本実施例に係る点火コイルＣＬの概略構成を示す部分断面図であり、図１（ｂ）は、点火コイルＣＬの全体的な回路構成図である。
【００１７】
この点火コイルＣＬは、プラスチック金型によって一体成形されるコイルケース１（１ａ，１ｂ，１ｃ）と、コイルケース１の下端部に嵌合されるゴム製のプラグキャップ２と、コイルケース１に内挿される一次コイル部３と、一次コイル部３に内挿される二次コイル部４と、二次コイル部４に内挿されるセンタコア部５と、一次コイル部３の外周に弾発的に嵌合される外装鉄芯６と、コイルケース１の上部に収容される給電部７とを中心に構成されている。
【００１８】
そして、一次コイル部３、二次コイル部４、及びセンタコア部５は、コイルケース１の中で同心円状に位置決めされて、各部の空隙を無くすべく熱硬化性エポキシ樹脂８が減圧注入されて硬化されている。なお、給電部７は、パルス電圧を一次コイル部３に供給する部分であり、この実施例では、点火パルスＳを受けてＯＮ／ＯＦＦ動作するパワートランジスタＰＴｒを備えている（図１（ｂ）参照）。
【００１９】
コイルケース１は、詳細には、円筒状のケース本体部１ａと、給電部７を収容するケース基端部１ｂと、二次コイル部４から高圧を受ける高圧端子９や点火プラグに高圧を伝えるスプリング１０などを保持するケース先端部１ｃとで構成されている。図２は、給電部７を含む全ての部材３，４，５を、コイルケース１に組み付ける方法を説明するための図である。なお、図２では、一次コイル部３を破線で記載している。すなわち、給電部７は、一次コイル部３、二次コイル部４、センタコア部５、及び、外装鉄芯６と共に、一体的にコイルケース１に収容される。
【００２０】
図２に示すように、ケース基端部１ｂは、一方側（図１の左側）が矩形状に切り欠かれた略円筒形状であり、他方側（図１の右側）には金属管１１ａを内装した取付穴１１が設けられている。なお、この取付穴１１は、この点火コイルＣＬをエンジンなどのシリンダヘッドに取り付ける際のボルト穴として使用される。
【００２１】
ケース基端部１ｂの切り欠き部には、Ｕ字状の受入れ端面１２が形成されて、給電部７のＵ字状のスライド溝７ａと係合するようになっている。すなわち、給電部７を受入れる際には、スライド溝７ａが、ケース基端部１ｂの受入れ端面１２を挟持しつつ下方にスライドされることになる。
【００２２】
図１（ｃ）に示すように、一次コイル部３と二次コイル部４とセンタコア部５とが、コイルケース１に内挿されるが、センタコア部５は、０．３ｍｍ程度の板厚の珪素鋼板を積層してなる中心鉄芯１４と、中心鉄芯１４を円筒形状に覆う保護部材１５と、中心鉄芯１４の長さ方向の両端を覆う保護キャップ１６とで構成されている。保護キャップ１６は、中心鉄芯１４や保護部材１５に密着することで、点火コイルＣＬの隙間を密封するために充填されるエポキシ樹脂８の流入を確実に防止している。
【００２３】
一次コイル部３は、図１に示すように、一次ボビン１９と、一次ボビン１９に積層巻きされている一次巻線２０と、一次巻線２０の回りを覆う円筒状の保護テープ２１とで構成されている。保護テープ２１の外側には、断面略Ｃ字状の外装鉄芯６が弾発的に嵌合されている。この外装鉄芯６は、中心鉄芯１４と共に、一次巻線２０と二次巻線１８との間の最適な磁気通路を形成するためのものであり、一次コイル部３に嵌合できる弾力性を有する磁性体である薄板状の珪素鋼板が使用される。
【００２４】
二次コイル部４は、二次ボビン１７と、二次ボビン１７の外周に巻着される二次巻線１８とで構成されている。図３は、本実施例における二次ボビン１７を説明するための図であり、図３（ａ）が二次ボビン１７の正面図、図３（ｂ）が二次ボビン１７の先端側を表す右側面図、図３（ｃ）が二次ボビン１７の基端側を表す左側面図、図３（ｄ）が図３（ａ）のα−α断面図、図３（ｅ）が図３（ａ）のβ−β断面図である。この二次ボビン１７は、ポリフェニレンサルファイドや変性ポリフェニレンオキサイドなどの熱可塑性合成樹脂が用いられ、プラスチック金型を使用して一体成型されている。
【００２５】
図３（ａ）に示すように、二次ボビン１７は、二次巻線１８が巻着される略円筒状の本体部１７ｂと、二次巻線１８の低圧端子を嵌合させる係止部１７ａと、二次巻線１８の高圧端子１６を内蔵させる高圧端子部１７ｃとが連設されて構成されている。そして、二次ボビンの係止部１７ａは、嵌合溝２５と、係止片２４ａ、２４ｂとを備えている（図３（ｂ）〜（ｃ））。嵌合溝２５は、低圧端子たる金属端子線２８ａ（図５）を嵌め込む溝であり、係止片２４ａ，２４ｂは、一次ボビン１９に二次ボビン１７を内挿させる際の位置決め片である。
【００２６】
本体部１７ｂは、その外周面から径方向外向きに延設される５つの円環状のフランジ２２ａ〜２２ｅによって、４つの区画（Ａ，Ｂ，Ｃ１，Ｃ２）に区分されている。二次巻線１８の巻着は、全ての区画で基端側から開始されるが、二次ボビン全体としては、フランジ２２ａ，２２ｂで仕切られる巻着開始部Ａと、フランジ２２ｂ，２２ｃで仕切られる巻着中央部Ｂと、フランジ２２ｃと２２ｅとの間に形成される巻着終了部Ｃ１，Ｃ２とに区分される。なお、巻着開始部Ａと、巻着終了部Ｃ１，Ｃ２は、全て軸方向ほぼ同一長とされ、それぞれ巻着中央部Ｂの１／２０程度に設定されている。
【００２７】
このような円環状のフランジに対応して、二次ボビン１７の本体部１７ｂの肉厚は、巻着中央部Ｂより、巻着開始部Ａ及び巻着終了部Ｃ１，Ｃ２の方が厚くなっている。すなわち、図４に示すように、本体部１７ｂの内径φ０は、軸方向に均一であるが、巻着中央部Ｂの外径φ２は、巻着開始部Ａや巻着終了部Ｃ１，Ｃ２の外径φ１より小さく設定されている。これは、二次巻線１８の各部と、その内側のセンタコア部５との電位差が、巻着中央部Ｂに比べて、巻着開始部Ａや巻着終了部Ｃ１，Ｃ２の方が高いためであり、この電位差に対応して、巻着開始部Ａや巻着終了部Ｃ１，Ｃ２では、絶縁距離を大きくとるためである。ちなみに、二次コイルの出力電圧Ｖｏ（例えば４０ｋＶ）に対して、センタコア部５の帯電電圧は、ほぼＶｏ／２となっており、基端側の最大電位差が−Ｖｏ／２、先端側の最大電位差がＶｏ／２程度である。
【００２８】
このように、本実施例では、必要な絶縁距離を確保するため、本体部１７ｂの外径寸法を軸方向に不均一にしているので、その結果、本体部１７ｂの外周には、軸方向の段差が生じることになる。そのため、本実施例では、この段差部分に対応して円環状のフランジ２２ｂ，２２ｃを設けると共に、フランジ２２ｂ，２２ｃの内側区画Ｂを斜行巻きとする一方で、その外側区画Ａ，Ｃ１，Ｃ２を積層巻きとしている。ここで、巻着終了部を、二区画Ｃ１，Ｃ２に分割するのは、軸方向に長い区間（Ｃ１＋Ｃ２）で、連続的に積層巻きを行うと、上下に隣接する巻線間の電位差が大きくなり過ぎるからである。
【００２９】
なお、巻着開始部Ａや巻着終了部Ｃ１，Ｃ２を積層巻きではなく、斜行巻きとすることも考えられるが、その区画Ａ，Ｃ１，Ｃ２は、軸方向に短いので積層巻きの方が適当である。また、何らフランジを設けることなく、二次ボビン１７全体にわたって二次巻線１８を斜行巻きすることは、ボビン外周に形成された軸方向段差の存在から不可能である。
【００３０】
巻着開始部Ａの巻数（Ｗ１）、巻着中央部Ｂの巻数（Ｗ２）、及び巻着終了部Ｃ１，Ｃ２の各巻数（Ｗ３、Ｗ４）は、特に限定されないが、好ましくは、Ｗ１を基準にして、Ｗ２はＷ２≒Ｗ１×３５０程度、Ｗ３とＷ４はＷ３≒Ｗ４≒Ｗ１×５程度である。巻着中央部Ｂでは斜行巻きを採用するので、積層巻きを採用する他の部分Ａ，Ｃ１，Ｃ２より、軸方向の巻数ピッチを格段に密にすることができる。なお、図５は、概略図であるから、二次ボビン１７各部の肉厚や、二次巻線１８各部の巻数を正しく描写している訳ではない。
【００３１】
図３（ａ）に示すように、巻着中央部Ｂの外周面には、一直線に延びる軸方向溝２７が、周方向等間隔に形成されている。この軸方向溝２７は、図３（ｅ）に示すように、略Ｕ字状の底辺を有している。但し、Ｕ字状の最深部でも二次ボビン１７ｂの肉厚は、１ｍｍ以上に設定されており、二次ボビンの耐久性や電気絶縁の問題が生じることはない。
【００３２】
この軸方向溝２７において、隣接する２つの溝２７，２７の離間角度は、特に限定されるものではないが、好ましくは１０度程度であり、更に好ましくは、周方向の離間距離は、０．７〜１．５ｍｍ程度とすべきである。
【００３３】
本実施例では、このような構成の軸方向溝２７を周方向に備えるので、２つの溝２７，２７の離間角度や離間距離を如何に小さく設定しても、溝の間に形成される凸部によって、巻線の巻崩れを確実に防止することができる。また、二次巻線１８を二次ボビン７に巻着した後も、軸方向溝２７が樹脂通路として確保されるので、その後、エポキシ樹脂などを充填する際に、迅速に充填作業を終えることができる。また、軸方向溝２７を通して二次コイルの深部まで円滑に樹脂が充填されるので、空気溜まりを有効に排除することができる。
【００３４】
ところでフランジ２２ｂ，２２ｃ，２２ｄには、図３（ａ）に示すとおり、一つの切欠き部２３ａと、三つの脱気溝２３ｂが形成されている。切欠き部２３ａと脱気溝２３ｂは、それぞれ、係止片２４ａ、２４ｂとほぼ平行に形成され、且つフランジ外周にほぼ等間隔に形成されている。切欠き部２３ａは、本体部１７ｂの一区画に巻線が巻着された後に隣の区画に巻線１８を渡す移行部となるが、樹脂注入の際には、樹脂の通路となり脱気される気泡の通路ともなる。
【００３５】
脱気溝２３ｂは、各フランジの先端側の側面を略半円状に切り欠いたものであり、ボビン１７外周面に至るよう形成されている。この脱気溝２３ｂも、切欠き部２３ａと同じく、樹脂および気泡の通路となるものである。なお、脱気溝２３ｂをフランジ先端側に設けるのは脱気に好適だからである。
【００３６】
本体部１７ｂへの二次巻線１８の巻着には、直径が０．０４ｍｍの巻線が使用される。図５は、巻線１８が巻着された二次ボビン１７を表す正面図である。巻線１８は、係止部１７に取り付けられた金属端子線２８ａに巻線１８を巻きとめた後に、本体部１７ｂに巻着され、最後に高圧端子部１７ｃに取り付けられた金属端子線２８ｂに巻き止められている。
【００３７】
以上、本発明の実施例について具体的に説明したが、上記の記載内容は一例を示したに過ぎず、本発明の趣旨を逸脱することなく適宜に変更可能である。
【００３８】
すなわち、上記の実施例では、図７（ａ）（ｂ）に示すように、二次ボビン１７の本体部１７ｂの内径寸法φ０を軸方向に均一にしたが、必ずしもこのような構成に限定されるものではない。
【００３９】
例えば、図７（ｃ）（ｄ）に示すように、外径寸法Ｌ０を軸方向に均一にする一方、二次ボビン１７の先端側と基端側に、複数の内向き突条ＰＲを設けることによって、実質的な内径寸法Ｌ１を中央部の内径寸法Ｌ２より小径にしても良い。このような場合には、例えば、外径寸法がＬ２の環状部材７０を、二次ボビンの基端側から挿入して二次ボビンに組み付けるか、或いは、二次ボビンの基端側に複数個の突起を形成するのが好適である。
【００４０】
何れにしても、突起や突条ＰＲは、中心鉄芯と二次コイル巻線との絶縁距離を確保するものであり、中心鉄芯の周囲には熱硬化性エポキシ樹脂が充填されるので、先端部及び基端部に必要な絶縁距離を、確実に確保することができる。また、二次ボビン１７’の外径寸法Ｌ０を軸方向に均一にできるので（図７（ｃ）（ｄ））、二次ボビン１７’の全体にわたって、先の実施例と同様の軸方向溝２７を設けて、二次巻線を全て斜行巻きによって巻着することができるので製造効率が良い。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施例に係る点火プラグを説明するための図である。
【図２】給電部をコイルケースに組み付ける方法を説明するための図である。
【図３】本発明の実施例における二次ボビンを説明するための図である。
【図４】図３（ｄ）のＤ−Ｄ間断面図である。
【図５】巻線が巻着された二次ボビンを表す図である。
【図６】ボビンへの巻着方法を説明するための図である。
【図７】本発明の変形例を例示したものである。
【符号の説明】
【００４２】
４  二次コイル部
１７  二次ボビン
１７ｂ  巻着中央部
１８  二次巻線
２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ、２２ｅ  フランジ
２３ａ  切り欠き部
２３ｂ  脱気溝
２７  溝
３０  ボビン
３１  巻線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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