(57)【要約】【課題】複数の回路パッケージ及びコイルアセンブリを同構造領域へレイアウトさせる場合であっても、その頭部構造の大型化を抑え得る点火コイルを提供する。【解決手段】実施の形態に係る内燃機関用点火コイル１００は、コイルアセンブリＡＳＳと、第１の回路を内蔵させたパッケージに第１の主面が形成されたイグナイタ１８０と、第２の回路を内蔵させたパッケージに第２の主面が形成されたイオン電流検出素子１９０と、イグナイタ１８０、イオン電流検出素子１９０及びコイルアセンブリＡＳＳを内蔵させた樹脂構造体と、を備えている。内燃機関用点火コイル１００では、イグナイタ１８０及びイオン電流検出素子１９０は、双方の主面が角度を有して配置され、且つ、コイルアセンブリの周囲に与えられた樹脂形成領域の内部へ、各々個別に配置される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コイルアセンブリと、第１の回路を内蔵させたパッケージに第１の主面が形成された第１のパッケージと、第２の回路を内蔵させたパッケージに第２の主面が形成された第２のパッケージと、前記第１のパッケージ、前記第２のパッケージ及び前記コイルアセンブリを内蔵させた樹脂構造体と、を備え、
前記第１のパッケージ及び前記第２のパッケージは、双方の主面が角度を有して配置され、且つ、前記コイルアセンブリの周囲に与えられた樹脂形成領域の内部へ、各々個別に配置されることを特徴とする内燃機関用点火コイル。
【請求項２】
前記第１のパッケージは、前記第１の主面が、前記鉄心における中心軸の軸方向に平行となるように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関用点火コイル。
【請求項３】
前記第２の主面に沿う向きは、前記第１の主面に対して直交する方向に延びていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の内燃機関用点火コイル。
【請求項４】
前記第２のパッケージは、前記軸方向のうち、前記第１のパッケージを含む領域よりもコネクタ側へ配置されることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の内燃機関用点火コイル。
【請求項５】
前記第１の回路は、前記１次コイルの通電電流を制御するイグナイタとされ、前記第２の回路は、イオン電流を検知するイオン電流検知回路とされることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載の内燃機関用点火コイル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、点火プラグに高電圧を供給する点火コイルに関し、特に、寸法を最適化するに際し好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関用点火コイルには、コイルケースのうちプラグホール内に挿入される領域にコイルアセンブリが配置される形式のものがある（特許文献１）。かかる点火コイルは、イグナイタ回路及びイオン電流検知回路が、コイルケースのうちプラグホールに挿入される部分よりも上側の構造領域内部（以下、頭部と言うものとする）に配置される。かかるコイルケースの頭部には、イグナイタ回路及びイオン電流検知回路が上下に重ねて配置される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−０７４４５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
コイルアセンブリを頭部に配置しようとする場合には、イグナイタ回路及びイオン電流検知回路も同じ頭部領域へ配置させてしまうと、その頭部構造の大型化を招いてしまう。特に、エンジンルーム内の高密度化が要求される近時の設計では、コイルケースの頭部の寸法についても、その要求事項に沿うよう緻密な検討が必要とされる。
【０００５】
本発明は上記課題に鑑み、複数の回路パッケージ及びコイルアセンブリを同構造領域へレイアウトさせる場合であっても、その頭部構造の大型化を抑え得る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】
上記課題を解決するため、本発明では次のような内燃機関用点火コイルの構成とする。即ち、コイルアセンブリと、第１の回路を内蔵させたパッケージに第１の主面が形成された第１のパッケージと、第２の回路を内蔵させたパッケージに第２の主面が形成された第２のパッケージと、前記第１のパッケージ、前記第２のパッケージ及び前記コイルアセンブリを内蔵させた樹脂構造体と、を備え、
前記第１のパッケージ及び前記第２のパッケージは、双方の主面が角度を有して配置され、且つ、前記コイルアセンブリの周囲に与えられた樹脂形成領域の内部へ、各々個別に配置されることとする。
【０００７】
好ましくは、前記第１のパッケージは、前記第１の主面が、前記鉄心における中心軸の軸方向に平行となるように配置されていることとする。
【０００８】
好ましくは、前記第２の主面に沿う向きは、前記第１の主面に対して直交する方向に延びていることとする。
【０００９】
好ましくは、前記第２のパッケージは、前記軸方向のうち、前記第１のパッケージを含む領域よりもコネクタ側へ配置されることとする。
【００１０】
好ましくは、前記第１の回路は、前記１次コイルの通電電流を制御するイグナイタとされ、前記第２の回路は、イオン電流を検知するイオン電流検知回路とされることとする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の点火コイルによると、双方のパッケージが適宜の角度にて配置されるので、その各々がコイルアセンブリ周辺の各樹脂形成領域内部へ分配して納められ、パッケージを効率よく配置させるスペースとして樹脂形成領域が有効活用されることとなる。この為、内燃機関用点火コイルは、スペース有効活用の恩恵を受けて、大型化を回避した頭部構造の最適設計が行われ得る。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施の形態に係る内燃機関用点火コイルの構成を説明する図。
【図２】実施の形態に係るコネクタ部の組立工程を説明する図。
【図３】実施の形態に係るコネクタ部の完成形態を説明する図。
【図４】実施の形態に係るコイル装置組立工程を説明する図（其の１）。
【図５】実施の形態に係るコイル装置組立工程を説明する図（其の２）。
【図６】パッケージ及びコイルアセンブリのレイアウトを説明する図（其の１）。
【図７】パッケージ及びコイルアセンブリのレイアウトを説明する図（其の２）。
【図８】パッケージ及びコイルアセンブリのレイアウトを説明する図（其の３）。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明に係る実施の形態につき図面を参照して具体的に説明する。図１は、本実施の形態に係る内燃機関用点火コイル（以下、単に点火コイルと呼ぶ）の構成を説明する図である。図１（ａ）に示す如く、点火コイル１００の主たる外観形状は、ハーネス接続部１１１と、ケース構造部１２０及び１７０と、フランジ部１３０と、開口部１４０と、プラグブーツ２００とから成る。
【００１４】
フランジ部１３０は、ケース構造部１２０と一体に形成される樹脂構造とされ、内部に金属製ブッシュ１３１が設けられる。当該ブッシュ１３１は、筒状体を呈しており、其の両端がフランジ部１３０の樹脂構造肉厚方向へ露出している。かかるフランジ部１３０は、ブッシュ１３１へ挿通されたボルトによって、図示されない内燃機関のヘッドカバーに固定されることとなる。
【００１５】
本実施の形態に係るケース構造部は、上部ケース構造部１２０と下部ケース構造部１７０とから構成される。これらの構造部は、何れも、ＰＰＳ（Polyphenylene Sulfide），ＰＢＴ（Polybutylene Terephthalate），又は，ＰＡ６（Plyamide6）といった構造性樹脂材料に適したものが用いられる。
【００１６】
下部ケース構造部１７０は、擂鉢部１７１，高圧部１７２，及び，舌片部１７３といった形状が一体的に形成されている。擂鉢部１７１は、お椀型の殻状体を呈していて、その殻状体の開口縁部に舌片部１７３が形成され、当該殻状体の底部近傍に高圧部１７２が形成されている。この高圧部１７２は、殻状体の内部から軸方向に貫通穴が設けられ、ここに高圧端子または雑防抵抗１７２ａが嵌着されている。
【００１７】
図１（ｂ）に示す如く、高圧部１７２には、絶縁弾性体のプラグブーツ２００が挿設される。プラグブーツ２００は、その周囲にシール部２２０が配置されると共に、内部に雑防抵抗１７２ａとの連通路１７４が形成されている。かかる連通路１７４は、雑防抵抗１７２ａへ電気接続される金属スプリング２３０が配備され、この金属スプリング２３０の他端側は、図示されない点火プラグへ電気的に接続される。
【００１８】
上部ケース構造部１２０は、図示の如く、複数の曲面体から成り、この曲面体が内外の空間を隔絶するように機能する。これが下部ケース構造部１７０と組合されると、その内部には、適宜の内部空間が形成され、ケース構造部の一部には、内外を連通する開口部１４０が形成される。
【００１９】
コイルアセンブリＡＳＳは、鉄心１５０と、一次コイル１６１と、二次コイル１６２とから構成される。このうち、鉄心１５０は、中心鉄心１５１、外周鉄心１５２，この他，絶縁性の鉄心カバーを有している。中心鉄心１５１には、鉄心側から外方へ向かう順に、一次コイル１６１，二次コイル１６２が同軸的かつ積層的に配置される。かかる双方のコイルは、絶縁性のスプールが適宜に設けられ、その周辺で電気的な障害を招かぬよう工夫されている。
【００２０】
かかる構成を具備するコイルアセンブリＡＳＳは、フライバック式のトランスとされ、一次コイル１６１の通電変化に応じて二次コイル１６２と電磁気的に結合する。このとき、二次コイル１６２では、一次コイルとの巻数比に応じて、数ＫＶ程度の電位差を生じさせる。
【００２１】
ハーネス接続部１１１は、コネクタ部１１０の構成のうち、外部へ露出する一部部位を担うものである。当該ハーネス接続部１１１は、図示の如く、有底状の筒体とされ、当該底部に複数の端子が配列されている。かかる端子は、電源端子，ＧＮＤ端子，及び，信号端子を構成させている。ハーネス接続部１１１は、図示されていないＥＣＵハーネスに接続され、互いの端子が各々電気的に接続される。このハーネスは、ＥＣＵ（Engine Control Unit）に接続されたものであって、適宜の電力，点火信号等を中継している。
【００２２】
コネクタ部１１０は、ケース構造部内へ配置される部位に、複数の回路パッケージが配備されている。本実施の形態では、第１のパッケージとしてイグナイタ１８０が用いられ、第２のパッケージとしてイオン電流を検出する機能（イオン電流検出素子１９０）が与えられている。これらのパッケージは、適宜の機能的回路（第１の回路または第２の回路）が内蔵されており、当該機能的回路に樹脂製構造体が被覆形成されている。かかる樹脂製構造体は、回路基板に沿った板状の角柱体なので、その表面にフラットな主面（第１の主面または第２の主面）が各々形成される。かかるパッケージは、其の一辺に複数の端子が配備され、其の端子を介して適宜の配線が施される。
【００２３】
イグナイタ１８０は、一次コイル１６１の通電制御機能を担う素子で、リードフレーム上にパワートランジスタ及び制御ＩＣ等が搭載されている。制御ＩＣは、ＥＣＵから点火信号が入力されると、これに応じてパワートランジスタを通電状態へ切り替える。このパワートランジスタは、通電経路が一次コイル１６１へ直列接続されており、その通電電流を断続的に切り替えることで、コイルアセンブリＡＳＳの昇圧動作を誘発させる。
【００２４】
イオン電流検出素子１９０は、一次コイル通電時にコンデンサへ電荷を蓄積させ、放電後のプラグギャップ間に其の電荷の開放電流を生じさせる。かかる電流は、シリンダ内のラジカル成分に応じて現れ方が変化するので、燃焼状態等を解析するに有用な情報が含まれている。イオン電流検出素子１９０は、この電流を検出してアンプによって増幅させ、イオン電流信号として適宜の端子から出力する。
【００２５】
図１（ｂ）に示す如く、イグナイタ１８０及びイオン電流検出素子１９０は、ケース構造部１２０，１７０の内部空間へ収容配置される。同様に、コイルアセンブリＡＳＳについても、その内部空間へ配置される。これらのコンポーネントは、全て、点火コイルの頭部へ内蔵され、内部空間へ充填されるエポキシ樹脂等（樹脂構造体の一部）によって含浸・固定されることとなる。
【００２６】
図２は、コネクタ部１１０の組立工程が示されている。図２（ａ）に示す如く、コネクタ部１１０は、ハーネス接続部１１１と、第１連接体１１４と、第２連接体１１３とが一体的な構造とされている。かかる構造は、上述の如く、ＰＰＳ（Polyphenylene Sulfide），又は，ＰＢＴ（Polybutylene Terephthalate），といった構造性樹脂材料に適したものが用いられる。
【００２７】
第１連接体は、一対の側壁１１４ａと、これを両側で支持する板状体１１４ｂとから成る。特に、板状体１１４ｂは、端子中継部が適宜にインサート成型されており、一端の辺から複数の端子端部が配列されている。かかる端子１１４ｃは、イグナイタ１８０の配線に必要とされるもので、パワートランジスタへ配線する為の端子、制御ＩＣへ配線する為の端子が配備される。
【００２８】
第２連接体は、第１連接体と同様、一対の側壁１１３ａと、これを両側で支持する板状体１１３ｂとから成る。板状体１１３ｂにあっても、端子中継部が適宜にインサート成型され、イオン電流検出素子１９０の配線に必要な端子端部が配備される。ここでの端子端部１１３ｃは、側壁１１３ａと板状体１１３ｂの端辺によってゲート状に囲われ、その周辺は、開口部１４０として機能することとなる。
【００２９】
コネクタ部１１０には、これらの端子１１３ｃ，１１４ｃの他、コイルアセンブリＡＳＳへ配線するための内部端子１１５ａ〜１１５ｃが配備されている。かかる端子は、端部にスリットが設けられ、コイルアセンブリＡＳＳの端子との電気的な接続が溶接レスにて行われる。
【００３０】
イグナイタ１８０は、その主面１８１ｂが板状体１１４ｂに沿うよう、第１連接体１１４へ搭載される（図２（ｂ））。また、イオン電流検出素子１９０は、その主面１９１ｂが板状体１１３ｂに沿うよう第２連接体１１３へ搭載される（図２（ｃ））。本実施の形態では、双方の連接体が直角関係とされているところ、これに応じて、双方パッケージの主面についても直角に近い角度でレイアウトされる（図３参照）。
【００３１】
図４（ａ）に示す如く、コネクタ部１１０は、双方のパッケージ１８０，１９０を伴って、コイルアセンブリＡＳＳへ装着される。当該コネクタ部１１０は、双方パッケージが適宜の角度有しているので、コイルアセンブリＡＳＳの周囲に沿って程よく組み合わさる。このため、図４（ｂ）に示す如く、第１の中間体ＭＰ１は、同アセンブリＡＳＳとの間に無用なスペースを形成させることなく、構造同士の組付けがコンパクトになされる。
【００３２】
第１の中間体ＭＰ１は、上部ケース構造部１２０が組付けられ、イグナイタ１８０及びイオン電流検出素子１９０が其のケース構造部１２０へ収容される（図５（ａ），図５（ｂ））。この製作された第２の中間体ＭＰ２は、上部ケース構造部１２０の開口，コネクタ部１１０の第２連接部に設けられた開口を経由して、ケース内外を連通する経路が設けられる。以下では、かかる連続的な開口の構成を開口部１４０と呼ぶ。
【００３３】
かかる開口部１４０は、エポキシ樹脂２０１の投入口として用いられ、これが熱硬化されると、コイルアセンブリＡＳＳ，イグナイタ１８０，及び，イオン電流検出素子１９０の周囲に樹脂形成領域が与えられる。これらのコンポーネントは、エポキシ樹脂２０１による樹脂形成領域に内包され、互いに固定された状態とされる（図５（ｃ），図５（ｄ））。
【００３４】
イグナイタ１８０及びイオン電流検出素子１９０は、パッケージが板状体であって、双方の主面が適宜の角度を伴っている。そして、これらパッケージは、個別の樹脂形成領域へ配置されるので、互いに重なることなく適宜に離れた状態で樹脂形成領域に配置される。従って、当該樹脂領域にあっては、パッケージの好ましいレイアウトに応じて、その肉厚を薄く設定することが可能となる。
【００３５】
上述の如く、本実施の形態に係る点火コイルでは、双方のパッケージが適宜の角度にて配置されるので、その各々がコイルアセンブリ周辺の各樹脂形成領域内部へ分配して納められ、パッケージを効率よく配置させるスペースとして樹脂形成領域が有効活用されることとなる。この為、内燃機関用点火コイルは、スペース有効活用の恩恵を受けて、大型化を回避した頭部構造の最適設計が行われ得る。
【００３６】
以下、図６乃至図８を参照して、パッケージの好ましいレイアウトについて説明する。これら各々は、図１（ｂ）に示されるようなコイル断面図を模式的に表現したものである。図１（ｂ）の断面図では、紙面左側にコネクタ部１１０が設けられ、紙面右側にフランジ部１３０が設けられ、紙面下側に高圧端子が設けられ、紙面上側が高圧端子の逆方向とされる。従って、図６乃至図８では、これに倣い、紙面左側をコネクタ側ＣＮＳとし、紙面右側をフランジ側ＦＲＳとし、紙面下側を高圧側ＨＴＳとし、紙面上側を低圧側ＬＷＳと呼ぶこととする。また、同図のケース構造部Ｃ１００は、図１における上部ケース構造部１２０及び下部ケース構造部１７０の組合体を意味している。
【００３７】
図６（ａ）は、イオン電流検出素子１９０がコイルアセンブリＡＳＳの周囲へ配置されている一方、イグナイタ１８０についてはコイルアセンブリＡＳＳの周囲から離れた位置に配置されている。このように、本実施形態の条件に該当しない場合には、図示の如く、一方のパッケージがコイルアセンブリＡＳＳから離れてしまうので、無駄なスペースＬｘを設けなければ、全てのコンポーネント（イグナイタ１８０，イオン電流検出素子１９０，及び，コイルアセンブリＡＳＳの意）をケース内へ収容させることができない。特に、同図の場合には、双方のパッケージとコイルアセンブリＡＳＳとが紙面横方向へ並列に配列されるので、ケース構造部Ｃ１００の横方向寸法Ｌ１が非常に大きくなってしまう。
【００３８】
図６（ｂ）は、イグナイタ１８０の右端がフランジ方向ＦＲＳへ移動したレイアウトであって、本実施形態の条件に該当したものである。かかる場合には、双方のパッケージがコイルアセンブリＡＳＳの周囲へ配置されるようになるので、樹脂形成領域の横方向寸法Ｌｙを小さくすることができる。この場合には、パッケージの主面Ｓ１及び主面Ｓ２によって画成される領域へコイルアセンブリＡＳＳの一部を配置できるので、ケース構造部Ｃ１００の横方向寸法Ｌ２を小さくすることができる。
【００３９】
尚、同図では、樹脂形成領域を有効活用する為、双方のパッケージが略直角の関係とされている。しかし、特許請求の範囲に記載される「双方の主面の角度」の意は、これに限定されることがないことは言うまでもない。例えば、「双方の主面の角度」は、双方主面が直角とされる仮想角度の±１５°程度であれば、横方向寸法Ｌ２を小さくする効果に殆ど影響を及ぼさない。また、仮想角度の±４５°程度であっても、横方向寸法Ｌ２を小さくする効果は、その角度状態に応じて奏されることとなる。即ち、横方向寸法Ｌ２を小さくする効果は、「双方の主面」が平行関係とされない限り、その角度状態に応じて奏されることとなる。
【００４０】
図６（ｂ）については、イグナイタ１８０の配置についても有意な技術的思想が認められる。具体的に説明すると、パッケージの主面Ｓ１は、中心鉄心１５１の軸方向に平行となるよう配置されるのが好ましい。これによれば、イグナイタ１８０は、コイルアセンブリＡＳＳの周囲へ配置されるにあたり、主面Ｓ１とコイルアセンブリＡＳＳの表面との距離を接近させて配置させることが可能となる。従って、イグナイタ１８０の周辺の樹脂形成領域は、其の肉厚寸法Ｌｚを薄くすることができる。
【００４１】
図７（ａ）は、コイルアセンブリＡＳＳのコネクタ側ＣＮＳに傾斜が与えられている場面である。このような場合には、イオン電流検出素子１９０を適宜に傾けることで、ケース構造部Ｃ１００の横方向寸法Ｌ２が適正化され得る。
【００４２】
図７（ｂ）は、イグナイタ１８０の左端にイオン電流検出素子１９０が配置されている。かかる場合には、主面Ｓ１及び主面Ｓ２により画成される領域が最大限に拡張されるので、ここに配置されるコイルアセンブリＡＳＳの割合を高くできる。従って、かかる点火コイルでは、肉厚寸法Ｌｙを最小化させ得て、頭部構造の大型化を効果的に抑制させることができる。
【００４３】
図８は、イグナイタ１８０の横方向成分領域Ｒ１とイオン電流検出素子１９０との位置関係について説明されている。これまでの関係では、全て、イオン電流検出素子１９０がイグナイタの横方向成分領域Ｒ１に含まれた配置とされた。一方、図８では、当該横方向成分領域Ｒ１よりもコネクタ側ＣＮＳへ、イオン電流検出素子１９０が配置される。従って、横方向成分領域Ｒ１の全域にコイルアセンブリＡＳＳを配置させることが可能となり、ケース構造部Ｃ１００の横方向寸法Ｌ２が適正化され得る。
【００４４】
尚、上述した実施の形態では、ケース構造部を用いた構造なので、樹脂形成領域がエポキシ樹脂等の充填樹脂によって構成される。しかし、特許請求の範囲における「樹脂形成領域」は、これに限られることなく、オーバーモールド製法によって形成された樹脂構造であっても良い。かかるオーバーモールド製法では、金型内のキャビティへパッケージ等の各コンポーネントを直接配置させ、このキャビティへ溶融樹脂を直接投入して固化させる。かかる製法では、オーバーモールド樹脂としてＰＰＳ（Polyphenylene Sulfide），ＰＢＴ（Polybutylene Terephthalate），又は，ＰＡ６（Plyamide6）等が用いられる。即ち、これらの構造性樹脂材料にあっても、特許請求の範囲における「樹脂形成領域」に含まれ得る。
【符号の説明】
【００４５】
１００  内燃機関用点火コイル，  ＡＳＳ  コイルアセンブリ，  １８０  イグナイタ（第１のパッケージ），  １９０  イオン電流検出素子（第２のパッケージ），  １８１ｂ〜１９１ｂ  主面，  エポキシ樹脂２０１（樹脂構造体）。
【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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【図８】
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