(57)【要約】      （修正有）【課題】小型化されていながら、高度な運転制御が可能な点火コイルを提供する。【解決手段】外部機器から点火パルスを受けるイグナイタＩＧＮを搭載した回路基板ＢＤと、イグナイタＩＧＮに制御されて点火放電を実行する点火トランスと、を有する。コネクタ端子ＣＮ１〜ＣＮ４を収容する接続ターミナルＴＭと、点火トランスを収容するコイルケースとが、中間壁を経由して連設されると共に、中間壁を貫通して回路基板ＢＤが配置される。回路基板ＢＤに設けられた配線パターンの一部が、中間壁の外側に露出してコネクタ端子ＣＮ１〜ＣＮ４を形成している。【選択図】図３
2018125324.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部機器から点火パルスを受ける電子回路を設けた回路基板と、前記電子回路に制御されて点火放電を実行する点火トランスと、を有し、
前記外部機器と電気接続を実現するコネクタ端子を収容する接続ターミナルと、前記点火トランスを収容するコイルケースとが、中間壁を経由して連設されると共に、前記中間壁を貫通して前記回路基板が配置され、
前記回路基板には、スルーホールを用いて必要な回路素子が実装されている一方、前記回路基板に設けられた配線パターンの一部が、前記中間壁の外側に露出して、前記コネクタ端子を形成していることを特徴とする点火コイル。
【請求項２】
前記回路基板の周縁には、配線パターンに連続する切欠き部が設けられ、この切欠き部を通して、前記回路基板と前記点火トランスの電気接続が実現される請求項１に記載の点火コイル。
【請求項３】
前記中間壁に設けられた嵌合穴に前記回路基板が密に嵌合され、
その後の製造工程を経て、前記接続ターミナルと、前記コイルケースと、前記回路基板とが一体化される請求項１又は２に記載の点火コイル。
【請求項４】
前記回路基板の表面側と裏面側には、位置決め用の隆起部が各々設けられ、
前記嵌合穴の少なくとも一部は、前記隆起部を受け入れる形状と寸法に形成されている請求項３に記載の点火コイル。
【請求項５】
前記電子回路は、点火パルスに基づいてＯＮ／ＯＦＦ動作するイグナイタ素子と、点火パルスに重畳する電磁波ノイズ用のコンデンサと、を有して構成され、
コンデンサと、イグナイタ素子の接続端子は、配線パターンの途中に設けられたスルーホールを貫通して、配線パターンに接続されている請求項１〜４の何れかに記載の点火コイル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車エンジンなどの内燃機関において、小型化を維持しつつ、高度な燃焼制御に対応することができる点火コイルに関する。
【背景技術】
【０００２】
現行の自動車は、一般に、マイクロコンピュータを使用したエンジンコントロールシステムが搭載されており、燃料噴射射制御（ＥＦＩ：Electronic Fuel injection ）、点火時期制御（ＥＳＡ：Electronic Spark Advance）、及び、アイドル回転速度制御（ＩＳＣ：Idle Speed Control）などが機能している（特許文献１〜特許文献４）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−２１２５２８号公報
【特許文献２】特開２００９−２２１９７３号公報
【特許文献３】特開２００９−０３８１０７号公報
【特許文献４】特開２００８−１６６６４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、各種の運転制御手法を、益々高度化させる一方で、制御対象となる点火コイルなどの部材については、これを可能な限り小型化したいという要請がある。
【０００５】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであって、小型化されていながら、高度な運転制御が可能な点火コイル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】
【０００６】
上記の目的を達成するため、本発明は、外部機器から点火パルスを受ける電子回路を設けた回路基板と、前記電子回路に制御されて点火放電を実行する点火トランスと、を有し、前記外部機器と電気接続を実現するコネクタ端子を収容する接続ターミナルと、前記点火トランスを収容するコイルケースとが、中間壁を経由して連設されると共に、前記中間壁を貫通して前記回路基板が配置され、前記回路基板には、スルーホールを用いて必要な回路素子が実装されている一方、前記回路基板に設けられた配線パターンの一部が、前記中間壁の外側に露出して、前記コネクタ端子を形成している。
【０００７】
好ましくは、前記回路基板の周縁には、配線パターンに連続する切欠き部を通して、前記回路基板と前記点火トランスの電気接続が実現される。典型的には、切欠き部に嵌合される接続ワイヤが、半田付けなどで配線パターンに電気接続される。
【０００８】
また、前記中間壁に設けられた嵌合穴に前記回路基板が、密に嵌合され、その後の製造工程を経て、前記接続ターミナルと、前記コイルケースと、前記回路基板とが一体化されるのが好ましい。
【０００９】
前記回路基板の表面側と裏面側には、位置決め用の隆起部が各々設けられ、前記嵌合穴の少なくとも一部は、前記隆起部を受け入れる形状と寸法に形成されているのが好ましい。また、前記電子回路は、点火パルスに基づいてＯＮ／ＯＦＦ動作するイグナイタ素子と、点火パルスに重畳する電磁波ノイズ用のコンデンサと、を有して構成され、コンデンサと、イグナイタ素子の接続端子は、配線パターンの途中に設けられたスルーホールを貫通して、配線パターンに接続されているのも好適である。
【発明の効果】
【００１０】
以上説明した通り、本発明によれば、小型化を維持しつつ、高度な燃焼制御に対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施例に係る内燃機関用の点火コイルの外観示す斜視図である。
【図２】点火コイルの内部回路を示す回路図である。
【図３】接続端子を搭載した回路基板の構成を示す図面である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、実施例について説明するが、具体的な記載内容は、特に本発明を限定するものではない。図１は、実施例に係る点火コイルＣＬの外観形状、図２は、点火コイルＣＬの内部回路、図３は、実施例に特徴的な回路基板の構成を図示したものである。
【００１３】
図１に示す通り、この点化コイルＣＬは、点火プラグＰＧが収容されたプラグホールに挿入されるコイル突出部ＣＬ１と、プラグホールから露出するコイル本体部ＣＬ２とに区分され、コイル本体部ＣＬ２は、点火トランスＴＲＮを収容する箱状のコイルケースＢＤＹと、ＥＵＣ（engine control unit ）などの外部機器と電気接続を実現するコネクタ端子ＣＮ１〜ＣＮ４を収容する接続ターミナルＴＭとに区分される。
【００１４】
接続ターミナルＴＭは、有底筒状に形成され、その基端側の連結壁（中間壁）ＷＡＬＬに形成されたスライド溝ＧＶ（図３（ａ）を、コイルケースＢＤＹの開口縁ＥＧに嵌合させることで、接続ターミナルＴＭが、コイルケースＢＤＹに固定され、この状態で、コイルケースＢＤＹに熱硬化樹脂などの絶縁樹脂が充填されることで、全体が一体化される。そのため、点火コイルの内部空間は、接続ターミナルＴＭの内部空間を除いて、絶縁樹脂で密封されることになる。
【００１５】
なお、図１の接続ターミナルＴＭは、コイルケースＢＤＹから傾斜して突出している一方、図３の接続ターミナルＴＭは、コイルケースＢＤＹに直交して突出している。しかし、これらの接続ターミナルＴＭは、突出方向や突出長さを例示したものであって、接続ターミナルＴＭの形状や寸法は、エンジンルームの構造などに基づいて適宜に変更される。
【００１６】
何れにしても、接続ターミナルＴＭは、オス型ターミナルとして外方に突出しており、外部機器に接続された不図示のメス型ターミナルの内部空間に内嵌されることで、点火コイルＣＬのコネクタ端子ＣＮ１〜ＣＮ４と、外部機器のコネクタ端子とが弾発接触して電気接続が実現する。なお、図３（ａ）に示す通り、オス型ターミナルＴＭには、抜止フックＨＫが形成されており、これを受け止める抜止穴（不図示）が、メス型ターミナルの内壁には形成されている。
【００１７】
ところで、図３（ｂ）や図３（ｃ）に現れる通り、連結壁ＷＡＬＬには、接続ターミナルＴＭとコイルケースＢＤＹを連絡する長穴状の貫通溝ＣＭ（＝ＣＭｏ＋ＣＭｓ＋ＣＭｉ）が形成されており、各種の電子素子をスルーホール実装した回路基板ＢＤが、貫通溝ＣＭを貫通して保持されている。図３（ｃ）に示す通り、貫通溝ＣＭは、上下幅Ｂ２の外側溝ＣＭｏと、上下幅Ｂ２より高い上下幅Ｔ２に形成された内側溝ＣＭｉと、外側溝ＣＭｏを内側溝ＣＭｉに連絡して上昇する傾斜溝ＣＭｓと、に区分されている。
【００１８】
回路基板ＢＤには、スルーホールを用いて必要な回路素子が実装されていると共に、回路基板ＢＤの表面側及び裏面側に設けられた配線パターンの一部が、連結壁ＷＡＬＬの外側に露出して、コネクタ端子ＣＮ１〜ＣＮ４を形成している（図３（ａ））。コネクタ端子ＣＮ１〜ＣＮ４は、配線パターンの一部を延長して形成されるので、表面側と裏面側の何れにも形成可能であり、この実施例では、回路基板ＢＤの表面側に、３つのコネクタ端子ＣＮ１〜ＣＮ３を設け、裏面側にコネクタ端子ＣＮ４が設けている。但し、コネクタ端子の個数は、何ら限定されず、例えば、点火確認信号ＩＧＦなどを出力するコネクタ端子を、回路基板ＢＤの裏面側に追加することで、点火コイルの大型化を回避することもできる。
【００１９】
図２は、点火コイルＣＬの内部構成を示す回路図である。先に説明した通り、回路基板ＢＤには、表面側と裏面側に配線パターンが設けられ、配線パターンの適所に形成されたスルーホールに、各電子素子の接続端子がハンダ付けされて電気接続されている（図３（ｆ）参照）。なお、実施例のスルーホールは、回路基板ＢＤを貫通する連絡穴であって、連絡穴の内壁には導体膜が設けられている。
【００２０】
図３（ｄ）に示す通り、回路基板ＢＤの表面と裏面には、各々、ＰＢＴ樹脂（ポリブチレンテレフタレート）を断面台形状に成形した隆起部ＰＲ，ＰＲが設けられており、回路基板ＢＤを、露出外部ＯＵＴと密閉内部ＩＮとに区分している。
【００２１】
隆起部ＰＲ，ＰＲは、連結壁ＷＡＬＬの貫通溝ＣＭ（＝ＣＭｏ＋ＣＭｓ＋ＣＭｉ）に対応した寸法と形状に設定されており、上側の水平頂面ＴＯＰと、下側の水平底面ＢＴＭとの離間距離Ｔ１は、貫通溝ＣＭの内側溝ＣＭｉの上下幅Ｔ２と、同一寸法に設定されている（図３（ｃ）参照）。
【００２２】
この隆起部ＰＲ，ＰＲは、例えば、回路基板ＢＤの該当部分を金型内部に配置した状態で、トランスファー成形により製造される。そのため、隆起部ＰＲ，ＰＲの寸法精度を高めることができ、水平頂面ＴＯＰと水平底面ＢＴＭの離間距離Ｔ１は、内側溝ＣＭｉの上下幅Ｔ２にほぼ一致している。なお、回路基板ＢＤの露出外部ＯＵＴから、水平頂面ＴＯＰと水平底面ＢＴＭに至る傾斜形状は、各々、貫通溝ＣＭの傾斜溝ＣＭｓの傾斜形状に一致している。
【００２３】
一方、回路基板ＢＤの板厚Ｂ１は、貫通溝ＣＭの外側溝ＣＭｏの上下幅Ｂ２より適度に狭く設定されている。一般に、回路基板ＢＤの板厚Ｂ１の製造公差は大きいが、本実施例では、外側溝ＣＭｏの上下幅Ｂ２が適度に大きく設定されているので、回路基板ＢＤを、貫通溝ＣＭに無理なく貫通させることができる。
【００２４】
そして、全ての電子部品を搭載した完成状態の回路基板ＢＤを、図３（ｃ）の右側から、接続ターミナルＴＭの貫通溝ＣＭを通過させた後、更に挿入を進めると、離間距離Ｔ１の隆起部ＰＲ，ＰＲが、上下幅Ｔ２の内側溝ＣＭｉに圧入されることで、回路基板ＢＤが、ガタつくことなく接続ターミナルＴＭに確実に保持される（図３（ｃ’）参照）。
【００２５】
先に説明した通り、隆起部ＰＲの上下幅Ｔ１と、内側溝ＣＭｉの上下幅Ｔ２は、Ｔ１≒Ｔ２であって、各々、高精度に形成されているので、内側溝ＣＭｉの上下面と、傾斜溝ＣＭｓの傾斜面に、隆起部ＰＲ，ＰＲの対応面が、各々、密に当接されることになり、コイルケースＢＤＹの内部に充填される絶縁樹脂が、外側溝ＣＭｏの隙間から漏れ出るおそれはない。また、回路基板ＢＤは、高精度にトランスファー成形された隆起部ＰＲ，ＰＲの間に配置されるので、コネクタ端子ＣＮ１〜ＣＮ４に対して、メス型ターミナルのコネクタ端子（不図示）が弾発接触することで、確実な電気接続を実現する。
【００２６】
点火コイルＣＬの内部構成は、図２に示す通りであり、一次コイルＬ１と二次コイルＬ２と磁気鉄心Ｃｏとが一体化された点火トランスＴＲＮに、点火プラグＰＧの逆方向放電を防止するダイオードＤ２が接続されると共に、一次コイルＬ１のコイル始点と、コイル終点を、回路基板ＢＤに電気接続して構成されている。そして、二次コイルＬ２の高圧出力は、高圧端子ＨＧを経由して、点火プラグＰＧに伝送されるようになっている。なお、何ら限定されないが、この点火コイルＣＬは、点火プラグＰＧから高圧端子ＨＧに向けてマイナス放電を実現する。
【００２７】
回路基板ＢＤには、外部機器から点火パルスＳＧを受けるイグナイタＩＧＮと、点火パルスＳＧに重畳する高周波ノイズを吸収する入力コンデンサ（雑防コンデンサ）Ｃ１と、点火トランスのＯＮ／ＯＦＦ時に発生するスパイクノイズを吸収する出力コンデンサＣ２とが搭載されている。本実施例では、イグナイタＩＧＮとは別に、入力コンデンサＣ１を配置するので、エンジンの構造や外部機器からの配線距離などを考慮した最適の静電容量の入力コンデンサＣ１を選択することができ、複数機種の点火コイルにおいて、イグナイタＩＧＮを共通化することができる。
【００２８】
なお、コンデンサ内蔵型のイグナイタＩＧＮを採用すると、機種毎にイグナイタを選定する必要があり、イグナイタＩＧＮを共通化することができない。これに対して、本実施例のイグナイタＩＧＮには、点火パルスＳＧに基づいてＯＮ／ＯＦＦ動作するゲートバイポーラトランジスタＱ１（ＩＧＢＴ：Insulated Gate Bipolar Transistor ）と、トランジスタＱ１に逆方向電圧が加わることを防止する保護ダイオードＤ１と、電流検出抵抗Ｒｔと、その他の付属回路とを有するが、雑防コンデンサは内蔵されていない。
【００２９】
付属回路としては、伝送経路で鈍った点火パルスＳＧの波形を整形する整形回路と、整形後の点火パルスを受けてトランジスタＱ１を駆動するドライブ回路と、トランジスタＱ１が長時間ＯＮ状態にロックされることを回避するロック防止回路と、トランジスタＱ１の過電流を検知してドライブ回路の動作を停止させる過電流保護回路と、トランジスタＱ１に過電圧が加わることを防止する過電圧保護回路と、何れかの保護回路が機能したことを外部機器に伝えるためのフェイルセーフ回路と、が含まれている。
【００３０】
図２や図３（ｄ）に示す通り、イグナイタＩＧＮは、例えば、５本の接続端子Ｔ１〜Ｔ５を有している。ここで、各接続端子Ｔ１〜Ｔ５は、回路基板ＢＤに形成されたスルーホールＨ１〜Ｈ５に挿入されて、ハンダ付けなどにより配線パターンに電気接続される（図３（ｄ）〜図３（ｆ）参照）。
【００３１】
また、回路基板ＤＢの最内側の外周縁には、２か所のスルーホールＣＲ，ＣＲが切欠き状に形成されており、各スルーホールＣＲ，ＣＲは、各々の配線パターンを経由して、イグナイタＩＧＮの接続端子Ｔ２と接続端子Ｔ３に接続されている。そして、この切欠き部ＣＲ，ＣＲに、一次コイルＬ１の巻線のコイル始点ＷＲとコイル終点ＷＲを嵌合させて、ハンダ付けなどによって、一次コイルＬ１と、イグナイタＩＧＮとの電気接続を実現している。なお、イグナイタＩＧＮの接続端子Ｔ２は、回路基板ＢＤの配線パターンを経由して、接続ターミナルＴＭのコネクタ端子ＣＮ２に至っており、自動車のバッテリ電圧ＶＢを受けるようになっている。
【００３２】
一方、イグナイタＩＧＮにおける、その他の接続端子Ｔ１，Ｔ４，Ｔ５は、各々の配線パターンを経由して、接続ターミナルＴＭのコネクタ端子ＣＮ１，ＣＮ３，ＣＮ４に至っている。図２に示す通り、コネクタ端子ＣＮ１は、点火パルスＳＧを受け、コネクタ端子ＣＮ３は、フェイルセーフ用の制御信号ＣＴＬを出力し、コネクタ端子ＣＮ４は、点火コイルのグランドラインを形成している。
【００３３】
このように、本実施例は、接続ターミナルＴＭとコイルケースＢＤＹを連設する中間壁たる連結壁ＷＡＬＬを貫通して回路基板ＢＤが配置され、この回路基板ＢＤの表面側及び裏面側に設けられた配線パターンの一部が、コネクタ端子ＣＮ１〜ＣＮ４を形成しているので、点火コイルＣＬを大型化することなく、高度な運転制御が可能な点火コイルを実現することができる。
【００３４】
以上、実施例について詳細に説明したが、具体的な構成は、本発明を限定するものではなく、適宜に変更可能である。特に、図２の回路構成は、単なる一例であり、イグナイタの内部構成を含め、何ら限定されない。
【００３５】
また、図１の実施例では、回路基板ＢＤの露出外部ＯＵＴと密閉内部ＩＮについて、その表面側と裏面側に、各々配線パターンを設けたが、露出外部ＯＵＴについては、その一方面（典型的には表面側）にのみ、配線パターンを設けるのも好適である。
【符号の説明】
【００３６】
ＥＣＵ          外部機器
ＩＧＮ          電子回路
ＢＤ            回路基板
ＣＮ１〜ＣＮ４  接続ターミナル
ＴＲＮ          点火トランス
ＢＤＹ          コイルケース
ＷＡＬＬ        中間壁（連結壁）
【図１】
2018125324.tif 000003
【図２】
2018125324.tif 000004
【図３】
2018125324.tif 000005