(57)【要約】【課題】  製造が容易でありながら、電気的性能が劣化することもない点火コイルを提供する。【解決手段】  略円筒状のコイルケース６の内周面に外装鉄芯７を嵌合させた状態で、この外装鉄芯７の内側に、一次コイル部４，５と二次コイル部２，３と中心鉄芯１とを同心に配置して構成される点火コイルである。外装鉄芯７は、弾性を有する高透磁率材料を断面Ｃ字状に湾曲変形させて構成され、その湾曲方向における全長は、コイルケース６の内周面の円周より短く、且つ、湾曲変形後の自由状態では、コイルケース６の内周面の半径より長い半径を有する。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
略円筒状のコイルケースの内周面に外装鉄芯を嵌合させた状態で、この外装鉄芯の内側に、一次コイル部と二次コイル部と中心鉄芯とを同心に配置して構成される点火コイルであって、
前記外装鉄芯は、弾性を有する高透磁率材料を断面Ｃ字状に湾曲変形させて構成され、その湾曲方向における全長は、前記コイルケースの内周面の円周より短く、且つ、湾曲変形後の自由状態では、前記コイルケースの内周面の内径より大きい外径を有することを特徴とする内燃機関用点火コイル。
【請求項２】
前記一次コイル部は、点火駆動回路と入力コネクタ端子とを備えるコネクタ部に接続されることで外装鉄芯に対する位置決めがされる請求項１に記載の内燃機関用点火コイル。
【請求項３】
前記外装鉄芯は、複数枚の磁性板を電気的絶縁状態で重合させて構成され、重合された自由状態において、最外側の磁性板の外径寸法φ’は、コイルケースの内径寸法φより大きく、その寸法差（φ’−φ）が、０．０５〜０．３ｍｍに設定されている請求項１又は２に記載の内燃機関用点火コイル。
【請求項４】
前記外装鉄芯は、複数枚の磁性板を電気絶縁状態で重合させて構成され、最内側の磁性板の内径寸法は、組付け状態において、一次コイル部の最外部の外径よりやや大きくなるよう磁性板の枚数及び厚さが設定されている請求項１〜３の何れかに記載の内燃機関用点火コイル。
【請求項５】
前記外装鉄芯は、複数ｎ枚の板厚ｔの磁性板を重合させて構成され、各磁性板の湾曲方向における全長Ｌは、Ｌ＜（φ−２×ｎ×ｔ）×πに設定されている請求項１〜４の何れかに記載の内燃機関用点火コイル。
【請求項６】
前記コイルケースは、外装鉄芯を嵌合させる略円筒形の本体部と、前記本体部より大径の基端部とが連設されてなり、前記基端部から前記本体部に至る内周面は、連続的に縮径された案内面となっている請求項１〜５の何れかに記載の内燃機関用点火コイル。
【請求項７】
請求項１〜６の何れかに記載の点火コイルを備える自動車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車などのエンジンのプラグホールに取り付けられ、先端部に点火プラグが装着されて使用される内燃機関用点火コイル、及びこの点火コイルを内蔵する自動車に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関用点火コイルとしては、丸棒状の中心鉄芯の外側に、二次ボビンに巻かれた二次コイルが配置され、さらにその外側に、一次ボビンに巻かれた一次コイルが配置されたものが知られている。このような点火コイルでは、一次コイルの外側に外装鉄芯を弾発的に密に嵌合させるのが一般的であり、嵌合された外装鉄芯と中心鉄芯によって、一次コイルと二次コイルを鎖交する磁路を形成している（特許文献１）。
【特許文献１】特開２００４−０７１９１４
【０００３】
このような構造の点火コイルでは、一次コイル部の外径より小径の外装鉄芯を無理に広げて一次コイル部に嵌合させている。すなわち、図７に示すように、外装鉄心をやや押し広げて一次コイル部の下側から押し込んだ後、押し広げ力を解除した状態で、外装鉄心を適宜に回転させて、外装鉄芯を一次コイル部に組付けている。また、この時、外装鉄心の略Ｕ字溝２００と一次コイル部の係合片１００とを係合させることで、一次コイル部と外装鉄心とを位置決めしている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、図７のように、外装鉄芯を押し広げたり、その状態で一次コイル部の外周に正しく嵌合させるのは、製造上やや負担が大きいので、より簡単に製造できる方法が望まれていた。この発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであって、製造が容易でありながら、電気的性能が劣ることもない点火コイルを提供することを課題とする。また、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課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明者が種々検討したところ、(a)外装鉄芯と一次コイル部とは、必ずしも密着させる必要はなく、外装鉄芯を一次コイル部に遊嵌させても点火コイルの出力は低下しないこと、(b)一次コイル部の構成を工夫すれば、外装鉄芯の中に一次コイル部を無理なく遊嵌させることができること、(c)一次コイル部を他の部材に接続することによって、一次コイル部と外装鉄芯とを同心状に正しく配置できること、(d)一次コイル部と外装鉄芯との周方向の位置決めは特に不要であることを、見出して本発明を完成させた。
【０００６】
すなわち、本発明は、略円筒状のコイルケースの内周面に外装鉄芯を嵌合させた状態で、この外装鉄芯の内側に、一次コイル部と二次コイル部と中心鉄芯とを同心に配置して構成される点火コイルであって、前記外装鉄芯は、弾性を有する高透磁率材料を断面Ｃ字状に湾曲変形させて構成され、その湾曲方向における全長は、前記コイルケースの内周面の円周より短く、且つ、湾曲変形後の自由状態では、前記コイルケースの内周面の内径より大きい外径を有することを特徴とする。
【０００７】
本発明の外装鉄芯は、弾性を有する高透磁率材料を断面Ｃ字状に湾曲変形させて構成され、湾曲変形後の自由状態では、コイルケースの内周面の内径より大きい外径を有している。そのため、外装鉄芯をやや収縮させてコイルケースに挿入するだけで良いので、外装鉄芯の組付けが容易である。なお、コイルケースの内周には、外装鉄芯の限界位置を超える進入を阻止する係止部を設けるのが好ましい。
【０００８】
本発明のコイルケースは、外装鉄芯を嵌合させる略円筒形の本体部と、前記本体部より大径の基端部とが連設されるのが好ましく、また、前記基端部から前記本体部に至る内周面が、連続的に縮径された案内面となっているのが好ましい。このような構成を備える場合には、外装鉄芯を意図的に収縮させる必要がなく、単に、コイルケースの本体部に挿入するだけで足りる。
【０００９】
本発明では、外装鉄芯の湾曲方向における全長は、コイルケースの内周面の円周より短く設定されている。そのため、自由状態より収縮した組付け状態の外装鉄芯でも、Ｃ字状の先端が接触することはなく、点火コイルの出力が低下することはない。
【００１０】
本発明では、コイルケースの内周面に外装鉄芯を嵌合させた状態で、外装鉄芯の内側に他の部材を挿入するので、その意味でも製造が容易である。なお、他の部材を経由して、一次コイル部をコイルケースに固定することで、外装鉄芯と一次コイル部とを同心状態に位置決めすることができる。他の部材とは、典型的には、点火駆動回路と入力コネクタ端子とを備えるコネクタ部であり、このようなコネクタ部に一次コイル部を接続することで外装鉄芯に対する位置決めがされる。
【００１１】
また、本発明の外装鉄芯は、複数枚の磁性板を電気絶縁状態で重合させて構成され、重合された自由状態において、最外側の磁性板の外径寸法φ’は、コイルケースの内径寸法φより大きく、その寸法差（φ’−φ）が、０．０５〜０．３ｍｍに設定されているのが好ましい。また、外装鉄芯は、複数枚の磁性板を電気的絶縁状態で重合させて構成され、最内側の磁性板の内径寸法は、組付け状態において、一次コイル部の最外部の直径よりやや大きくなるよう磁性板の枚数及び厚さが設定されていると更に好ましい。
【００１２】
前記外装鉄芯は、好ましくは、複数ｎ枚の板厚ｔの磁性板を重合させて構成され、各磁性板の展開状態における湾曲方向の全長Ｌは、Ｌ＜（φ−２×ｎ×ｔ）×πに設定されている。この場合、（φ−２×ｎ×ｔ）×π−Ｌの値は、２〜１０ｍｍ程度が適当である。また、本発明は、請求項１〜６の何れかに記載の点火コイルを備える自動車でもある。
【発明の効果】
【００１３】
以上説明した本発明によれば、製造が容易でありながら、電気的性能が劣ることもない点火コイル、及びこのような点火コイルを内蔵した自動車を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、実施例に係る内燃機関用点火コイルについて、その概略構成から説明する。図１は、実施例に係る点火コイルＣＬの概略縦断面図である。この点火コイルＣＬは、エンジンのプラグホールに取り付けられると共に、先端部に点火プラグが装着されて、点火プラグに高電圧を直接供給するものである。
【００１５】
図示の通り、本実施例の点火コイルＣＬは、中心部から順に、中心鉄芯１、二次ボビン２に二次巻き線が巻かれた二次コイル３、一次ボビン４に一次巻き線が巻かれた一次コイル５がそれぞれ同心に配置されてコイルケース６に収納される。また、コイルケース６の内周面には、略Ｃ字状に湾曲形成された二層構造の外装鉄芯７（７Ａ＋７Ｂ）が装着されている。なお、本明細書では、一次ボビン４と一次コイル５とを総称して一次コイル部と言い、二次ボビン２と二次コイル３とを総称して二次コイル部と言うことがある。
【００１６】
コイルケース６の下部には、二次コイル３に接続された二次高圧端子１０を介してスプリング１１が配置され、このスプリング１１を介して点火プラグが接続される。また、プラグホールなどの金属部に二次コイル３の高電圧がリークしないよう、コイルケース６の下部には絶縁用のプロテクタ１２が嵌合されている。
【００１７】
中心鉄芯１の外周面には、電気的絶縁性を有する緩衝テープＴＰが巻き付けられる。この緩衝テープＴＰは、薄いポリエステルフィルムとされ、内面側に接着剤を塗布した矩形状のフィルムが中心鉄芯１の外周面に巻かれている。また、中心鉄芯１の上下両端部には、有底円筒状のコアキャップＣＰが装着される。このコアキャップＣＰは、耐熱性に優れた弾性体で形成され、中心鉄芯１の両端部に被せて接着されて、中心鉄芯１を構成する短冊状の珪素鋼板とエポキシ樹脂の熱膨張率の差を吸収する緩衝材として機能している。
【００１８】
図２に示すように、コイルケース６は、略円筒状の本体部６ａと、本体部６ａより大径の基端部６ｂとが連設されて一体的に構成されている。ここで、コイルケースの本体部６ａには、その先端側に、プロテクタ１２の受入部１６と、外装鉄芯７などの係止部１７とが設けられている。
【００１９】
受入部１６は、より詳細には、プロテクタ１２の基端側の縮径部１２ａ（図６参照）を受け入れる段差部分である。図６に示すように、コイルケース６から突出した一次ボビン４の先端側にプロテクタ１２を押し込むと、一次ボビン４の外周段部４ａが、プロテクタ１２の内周段部１２ａに係合して、コイルケース６とプロテクタ１２とが一体化され、縮径部１２ａが受入部１６の中に収容される。
【００２０】
図２（ｆ）のＳ−Ｓ断面図に示すように、係止部１７は、具体的には、周方向の６箇所に肉厚部Ａ〜Ｆによって実現される。この肉厚部Ａ〜Ｆは、ケース本体部６ａが径方向内向きにやや突出して構成されており、基端側から挿入された外装鉄芯７が、それ以上は進入しないよう阻止される。
【００２１】
一方、コイルケースの基端部６ｂには、中央開口１３の一部が矩形状に切除されたスライド部１４と、金属管１５ａを内装した取付穴１５とが設けられている（図２、図３）。そして、コイルケースの基端部６ｂと本体部６ａの連結部には、基端部６ｂの底穴から本体部６ａ内周面に向けて、内径が連続的に縮径されるテーパ状の案内面ＧＤが設けられている。この案内面ＧＤは、外装鉄芯７をコイルケース本体部６ａに挿入する際に、外装鉄芯７を円滑に収縮させるための案内面として機能する。
【００２２】
コイルケース基端部６ｂの中央開口１３には、一次コイル５の電流をオンオフする点火駆動回路たるイグナイタ８が配置される（図１参照）。なお、取付穴１４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。
【００２３】
イグナイタ８を収容するコネクタ部９は、凹部形成された回路収容部９ａと入力端子部９ｂとを有して一体構成されている（図３）。また、コネクタ部９の回路収容部９ａから下方に向けて、一次コイル部４，５への一対の接続端子ＣＮ，ＣＮが導出されている。このコネクタ部９は、接続端子ＣＮを通して一次コイル５に固定された状態で、コイルケース６に収容される。なお、図３では、一次コイル部４，５を破線で示している。
【００２４】
コネクタ部９の固定時には、コネクタ部９の係合溝９ｃを、スライド部１４の係合部１４Ａに滑り込ませる。この組付け段階では、一次ボビン４の中には二次コイルなどの部材が既に収容されているので、コネクタ部９をコイルケース６のスライド部１４に取付けることによって、必要な全ての部材が、コイルケース６に収納されることになる。このように、一次コイル部４，５は、コネクタ部９を経由してコイルケース６に固定されることになり、一次コイル５は、接続端子ＣＮによって位置決めされて、コイルケース６に内装された外装鉄芯７と同心状態となる。
【００２５】
ところで、本実施例では、一次ボビン４にコイル巻線が巻かれた一次コイル５の完成状態では、図５（ｂ）に示すように、コイル巻線の最外周面５０と、コイルボビンの最外周面４０とが、ほぼ面一になるよう構成されている。そして、一次ボビン４の基端部４ｂに形成された、一対の配線部４ｃのみが、コイルケース本体部６ａの内径より大きく設定されている。なお、一対の配線部４ｃは、一次コイル巻線を、コネクタ部９の接続端子ＣＮ，ＣＮに接続する部分である。
【００２６】
上記した中心鉄芯１、二次コイル３、一次コイル５及び外装鉄芯７などを同心状に収容した状態で、コイルケース６には、ケース基端部６ｂも含めて熱硬化性エポキシ樹脂が充填される。このエポキシ樹脂は、中心鉄芯１と二次コイル３の間、二次コイル３と一次コイル５の間、一次コイル５とコイルケース６の間にそれぞれ侵入し、それらの間の絶縁性を確保する。このエポキシ樹脂は、ケース６の中央開口１３から注入充填され、均一温度の硬化雰囲気温度に保たれた炉に一定時間保持されて硬化される。
【００２７】
本発明の点火コイルは、以上の構成を有するが、特に、外装鉄芯７の構成とその組付け方法に特徴があるので、この点を更に補充的に説明する。
【００２８】
本実施例の外装鉄芯７は、略Ｃ字状に湾曲形成された同一構成の二枚の方向性珪素鋼板７Ａ，７Ｂを重合させて構成されている。図４（ａ）は、外側と内側の珪素鋼板７Ａ，７Ｂの重合状態を示す正面図であり、弾性に優れた同一構成の珪素鋼板を重合させた状態を示している。なお、各珪素鋼板７Ａ，７Ｂは、その内外面全体が絶縁被膜によって覆われており、重合状態でも電気的には互いに絶縁されている。また、同一の珪素鋼板を使用することで製造コストを低減できるが、電気的性能は劣化しないことを確認している。
【００２９】
本実施例では、断面Ｃ字状の二枚の珪素鋼板を重合させるので、重合状態では、外側の珪素鋼板７Ａの外径は、自由状態よりやや拡径され（図４（ｂ））、内側の珪素鋼板７Ｂの外径は、やや縮径されることになる（図４（ｃ））。そして、本実施例では、二枚の珪素鋼板が重合された弾性変形状態において、外側の珪素鋼板７Ａの外径寸法φ’が、コイルケースの内径寸法φ（図２（ｂ））とほぼ同一でやや大きく設定されている（φ’＞φ）。なお、２つの寸法差（φ’−φ）は、珪素鋼板の弾性率などに応じて適宜に設定されるが、典型的には０．０５〜０．３ｍｍ程度に設定される。
【００３０】
何れにしても、組付け時には、外装鉄芯７が収縮状態でコイルケース６に挿入されるので、外装鉄芯７は、元の状態に戻ろうとする弾発力によって、コイルケース６の内周面にぴったり嵌合されることになる。本実施例では、この嵌合状態において、内側の珪素鋼板７Ｂの内径寸法が、一次コイル５のコイル巻線の最外部の直径φ”（図５（ｂ）参照）よりやや大きくなるよう珪素鋼板７Ａ，７Ｂの厚さｔが設定されている。
【００３１】
具体的に説明すると、組付け状態では、内外の珪素鋼板７Ａ，７Ｂがコイルケースの内周面にぴったり嵌合しているので、内側の珪素鋼板７Ｂの内径寸法は、珪素鋼板４枚分の厚み（４×ｔ）だけ、コイルケースの内周径より小径となる（＝φ−４×ｔ）。そのため、φ−４×ｔ≒φ”且つφ−４×ｔ＞φ”より、実施例に係る珪素鋼板の厚さｔは、ｔ≒（φ−φ”）／４且つｔ＜（φ−φ”）／４に設定されている。
【００３２】
一方、本実施例では、各珪素鋼板７Ａ，７Ｂの湾曲方向の全長Ｌは、コイルケース本体部６ａの内周面の円周（π×φ）より十分短く設定されている（Ｌ＜π×φ）。具体的には、内側の珪素鋼板７Ｂが問題になるが、この珪素鋼板７Ｂの内径寸法は、組付け状態ではφ−４×ｔとなるので、各珪素鋼板７Ａ，７Ｂの全長Ｌは、Ｌ＜（φ−４×ｔ）×πに設定されている。
【００３３】
そのため、コイルケース６に組付けられた状態では、外装鉄芯７の収縮状態に拘わらず、Ｃ字状の先端同士が接触することがなく、必ず隙間が生じることになる。例えば、外装鉄芯７の両端部が接触又は重合してＣ字状の先端部の隙間が閉塞されると、中央鉄芯１を通る磁束による誘起電流が、外装鉄芯７をループ状に流れてエネルギー損が生じるが、本実施例の構成ではそのような弊害が生じない。
【００３４】
また、本実施例では、複数枚の珪素鋼板を重合させるので、磁束に直交する断面積を増加させて磁気抵抗を低下させることができ、しかも、複数の珪素鋼板７Ａ，７Ｂが互いに絶縁されているので、磁束の回りの円周方向の電気抵抗が低下することがなく、渦電流損などの弊害は生じない。
【００３５】
図５は、上記した外装鉄芯７の組付け工程を含む、点火コイルＣＬの組付け方法を図示したものである。先ず、図５（ａ）に示すように、外装鉄芯７がコイルケース６に挿入される。本実施例では、コイルケース６の基端部６ｂと本体部６ａの連結部に、テーパ状の案内面ＧＵが設けられているので、単に外装鉄芯７を押し込むだけで、外装鉄芯７はガイド面ＧＵを移動するに応じて自然に収縮される。そして、その後、コイルケースの内周面を滑って外装鉄芯７が進行し、外装鉄芯７の先端が係止部１７に当接した状態で位置決めが完了する。
【００３６】
本実施例の外装鉄芯７は、その最外部の外径φ’とコイルケースの内径φの差（φ’−φ）が、０．０５〜０．３ｍｍ程度に設定されているので、外装鉄芯７の収縮動作を伴うとは言え、挿入作業は極めて容易であり、また、挿入作業によってコイルケース内面を傷つけることもない。なお、一度挿入された外装鉄芯７は、適度な弾発力によってコイルケースの内周に嵌合するので、その後、コイルケース６から落下することもない。更に、点火コイル完成後も、外装鉄芯の弾発力によってコイルケースにストレスを与えることもない。
【００３７】
図５（ａ）の作業が完了すると、次に、外装鉄芯７の内装されたコイルケース６に、中央鉄芯１及び二次コイル３を内蔵した一次コイル５が挿入される（図５（ｂ））。先に説明した通り、一次コイル５のコイル巻線の最外周面５０と一次ボビン４の最外周面４０とは、ほぼ面一である。また、内側の珪素鋼板７Ｂの内径寸法（φ−４×ｔ）は、組付け状態において、一次コイル５のコイル巻線の最外部の外径φ”よりやや大きく設定されている。そのため、一次コイル５をコイルケース６に挿入する際、内装された外装鉄芯７Ａ，７Ｂが邪魔になることはなく、一次コイル５のコイル巻線が傷付くこともない。
【００３８】
このようにして、一次コイル５が挿入された状態では、一次ボビン４の先端がコイルケースから突出する（図６）。そして、突出した一次ボビン４の先端にプロテクタ１２を嵌合させるのは前記した通りである。
【００３９】
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。例えば、外装鉄芯７は、必ずしも二枚の珪素鋼板で構成する必要はなく、三枚以上であっても良い。但し、ｎ枚の珪素鋼板について、板厚ｔは、ｔ＜（φ−φ”）／（２×ｎ）を満たす必要があり、また、点火コイルＣＬを小型化する要請から、コイルケースの内径φにも制限がある。そのため、ｔ＝０．１〜０．４ｍｍ程度の板厚の珪素鋼板を２枚から３枚使用するのが適当である。
【００４０】
また、各珪素鋼板７Ａ，７Ｂの湾曲方向の全長Ｌは、Ｌ＜（φ−２×ｎ×ｔ）×πを満たす条件で、なるべく長い方が好ましい。なお、上式は、ｎ枚の珪素鋼板を使用する場合の一般式である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の点火コイルの一実施例を示す概略縦断面図である。
【図２】コイルケースの左側面図（ａ）、Ｘ−Ｘ断面図（ｂ）、右側面図（ｃ）、要部正面図（ｄ）、Ｗ−Ｗ断面図（ｅ）、Ｓ−Ｓ断面図（ｆ）である。
【図３】コネクタ部とコイルケースとの関係を図示したものである。
【図４】外装鉄芯を説明する図面である。
【図５】外装鉄芯と一次コイルの組付け方法を説明する図面である。
【図６】コイルケースとプロテクタの組付け状態、及び各部の寸法を説明する図面である。
【図７】従来技術を説明する図面である。
【符号の説明】
【００４２】
６    コイルケース
７    外装鉄芯
４    一次ボビン
５    一次コイル
２    二次ボビン
３    二次コイル
【図１】
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【図３】
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【図４】
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【図７】
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【図２】
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【図５】
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【図６】
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