(57)【要約】【課題】コイルケースの開口部へ回路搭載ユニットを配置させる場合であっても、十分な充填樹脂経路を確保し得る内燃機関用点火コイルを提供する。【解決手段】点火コイル１００は、欠型領域Ｋを十分な大きさに確保できる回路搭載ユニット１１０と、回路搭載ユニット１１０の欠型領域Ｋを内部へ収容させ且つその内部の充填樹脂２０１の一部を開口部から露出させるケース１２０とを備え、充填樹脂２０１の露出面に垂直な仮想軸は、一方が開口部１４０を貫通し、他方が欠型領域Ｋを貫通している。これは、ユニット１１０がケース開口部１４０の近くに配置されても、連通経路の通過断面が十分確保されていることを意味する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回路パッケージと、当該回路パッケージを搭載する構造部の端に欠型領域が設けられたパッケージフレームと、前記回路パッケージに設けられた第１端子と、前記パッケージフレームに設けられた第２端子と、を備え、
前記欠型領域は、前記第１端子と前記第２端子との接点が配置されている回路搭載ユニット。
【請求項２】
前記欠型領域は、これを形成するフレームの開放部位に、前記接点が配置されている請求項１に記載の回路搭載ユニット。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の回路搭載ユニットと、前記回路搭載ユニットの欠型領域を内部へ収容させ且つ前記内部の充填樹脂の一部を開口部から露出させるケースと、を備え、
前記充填樹脂の露出面に垂直な仮想軸は、一方が前記開口部を貫通し、他方が前記欠型領域を貫通している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、回路搭載ユニット及び内燃機関用点火コイルに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特開２００７−２７０７５６号公報（特許文献１）では、イグナイタ回路基板とイオン電流検出用回路基板を一の収容体へ格納させた電子ユニットが紹介されている。かかる電子素子の収容体は、底部構造へイグナイタ用回路基板を積層させ、その基板からオフセットさせた中層部へイオン電流検出用回路基板を配置させている。このような電子ユニットは、同公報に図解される如く、コイルケースの開口部へ横たえられて配置される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２７０７５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の技術によれば、各種基板を収容体へ格納してポッティング樹脂をその内部へ充填させる。このため、これを具備する電子ユニットは、ポッティング樹脂のボリュームが影響し、収容体を大型化させてしまう問題を起こす。このことは、電子ユニットをコイルケースの開口部近傍へ配置する場合、コイルコンポーネンツの充填樹脂経路を阻む要因となる。特に、特許文献１の技術では、複数の基板が一のパッケージとしてユニット化されるので、そのユニット構造が肥大化し、充填樹脂経路が非常に狭い設計となってしまう。
【０００５】
本発明は上記課題に鑑み、連通路を担う部位周囲のユニット構造を小型化することで、その構造に対する連通路の占有率を向上させ得る回路搭載ユニットの提供を第１の目的とする。また、コイルケースの開口部へ回路搭載ユニットを配置させる場合であっても、十分な充填樹脂経路を確保し得る内燃機関用点火コイルの提供を第２の目的とする。
【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回路搭載ユニットの構成とする。即ち、回路パッケージと、当該回路パッケージを搭載する構造部の端に欠型領域が設けられたパッケージフレームと、前記回路パッケージに設けられた第１端子と、前記パッケージフレームに設けられた第２端子とを備え、前記欠型領域は、前記第１端子と前記第２端子との接点が配置されていることとする。
好ましくは、前記欠型領域は、これを形成するフレームの開放部位に、前記接点が配置されていることとする。
【０００７】
また、本発明では次のような内燃機関用点火コイルの構成としても良い。即ち、上述した何れかの発明に係る回路搭載ユニットと、前記回路搭載ユニットの欠型領域を内部へ収容させ且つ前記内部の充填樹脂の一部を開口部から露出させるケースとを備え、前記充填樹脂の露出面に垂直な仮想軸は、一方が前記開口部を貫通し、他方が前記欠型領域を貫通していることとする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る回路搭載ユニットは、一の基板を内蔵させたシンプルな回路パッケージを採用し、その回路パッケージを搭載する構造に樹脂経路を担う欠型領域が形成される。従って、同回路搭載ユニットは、回路パッケージの小型化に搭載構造の設計自由度が向上し、その結果、ユニット全体に対する欠型領域の占有率を増加させることが可能となる。
【０００９】
本発明に係る内燃機関用点火コイルは、回路搭載ユニットをコイルケース開口部へ配置する場合であっても、同ユニット構造の欠型領域が高い占有率にて設計されるので、十分な充填樹脂経路の確保が可能とされる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【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）。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
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、コネクタ部位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。
【００１２】
フランジ部１３０は、ケース構造部１６０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。
【００１３】
本実施の形態に係るケース構造部１６０（コイルケース）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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
コネクタ部位１１１は、パッケージフレーム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。当該コネクタ部位１１１は、図示の如く、有底状の筒体とされ、当該底部に複数のコネクタ端子が配列されている。かかるコネクタ端子は、電源端子，ＧＮＤ端子，イオン電流検出端子，及び，信号端子を構成させている。コネクタ部位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。
【００２０】
パッケージフレーム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を固定させている。本実施の形態では、第１の回路パッケージとしてイグナイタ１８０が用いられ、第２の回路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。かかるパッケージフレーム１１０は、図示の如く、ケース開口部１４０の内部近傍へ配置される。
【００２１】
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一群となって配備され、其の端子を介して適宜の配線・端子へ電気的接続が施される。以下では、イグナイタ１８０へ配備される端子群を第３端子群と呼び、イオン電流検出素子１９０へ配備される端子群を第１端子群と呼ぶ。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
上述の如く、本実施の形態で用いられる回路パッケージは、何れも、一の回路基板のみを内蔵させた非常にシンプルな構成とされる。従って、これを被覆するパッケージ材は、エポキシ樹脂等によって形成されるも、その肉厚が非常に薄い状態で形成される。即ち、回路パッケージは、かかる構成により、それ自身が十分小型化されている。
【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、パッケージフレーム１１０の組立工程が示されている。図２（ａ）に示す如く、パッケージフレーム１１０は、コネクタ部位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】
パッケージフレーム１１０は、コネクタ部の背面に、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。
【００２８】
第１連接体１１４は、一対の側部部位１１４ａと、これを両側で支持する板状部位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。かかる第４端子１１４ｃは、イグナイタ端子１８２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。
【００２９】
第２連接体１１３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用端子１９２（第１端子）の配線に必要な端子端部１１３ｃ（第２端子）が配備される。
【００３０】
第２連接体１１３は、側壁１１３ａと板状体１１３ｂの端辺とによって、三方囲まれた欠型領域Ｋが形成される。この欠型領域Ｋは、第２連接体１１３の端部に設けられ、その端部に相当する部位が開いた状態とされている。また、この欠型領域Ｋには、第２連接体１１３にインサート成形された第２端子１１３ｃの端部が現れる。かかる第２端子１１３ｃは、フレームの開放部位へ其の端部先端が臨むように、第２連接体の板面方向に沿って延在している。
【００３１】
上述の如く、本実施の形態では、イオン電流検出素子１９０が小型化されるに伴い、これの搭載構造とされる樹脂構造の割合を小さくできる。従って、第２連接体１１３は、自身の構造全体に対する欠型領域Ｋの占有率を向上できる。
【００３２】
このように、本実施の形態に係る回路搭載ユニット１１０は、一の基板を内蔵させたシンプルな回路パッケージを採用し、その回路パッケージを搭載する構造に樹脂経路を担う欠型領域が形成される。従って、同回路搭載ユニットは、回路パッケージの小型化に搭載構造の設計自由度が向上し、その結果、ユニット全体に対する欠型領域の占有率を増加させることが可能となる。
【００３３】
また、この欠型領域Ｋには、フレームが形成されていない開放部位に、先の第１端子及び第２端子の溶接部位が配置される。即ち、これら端子を溶接する際には、溶接工具を開放部位から侵入させることができるので、欠型領域Ｋの内部での溶接作業が容易に実施され得る。
【００３４】
図２（ｂ）に示す如く、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。また、図２（ｃ）に示す如く、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。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）。
【００３５】
上述の如く、本実施の形態では、複数用いられるパッケージが分散して配置されるので、各々の回路パッケージ周辺の構造が簡素化・小型化される。特に、本実施の形態では、双方の回路パッケージが直角に近い状態で配置されるので、分枝する端部の構造が非常に簡素な状態とされる。
【００３６】
図４（ａ）に示す如く、パッケージフレーム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。当該パッケージフレーム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。
【００３７】
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の開口部１４０，パッケージフレーム１１０の第２連接部に設けられた欠型領域Ｋを経由して、ケース内外を連通する経路設けられる。以下では、かかる連続的且つ立体的な開口群の構成を連通経路と呼ぶ。
【００３８】
投入樹脂が熱硬化されると、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））。
【００３９】
上述の如く、かかる連通経路は、エポキシ樹脂２０１の投入路として用いられ、ケース構造部（コイルケース）は、開口部１４０を上方とした状態で、液状のエポキシ樹脂が内部空間へ投入される。この連通経路は、欠型経路Ｋが十分な通過断面を形成しているので、開口部１４０から欠型経路Ｋに至るまでの全経路に亘り、十分な経路断面が確保されることとなる。
【００４０】
これによれば、熱硬化開始時には、エポキシ樹脂が液化状態とされるので、図５（ｃ）の状態で熱硬化工程が実施される。このため、硬化後のエポキシ樹脂２０１と外気領域との境界面は、先の上方方向を規定するバーチカルな仮想軸に対し略垂直となる関係を有する。
【００４１】
かかる境界面は、エポキシ樹脂２０１（充填樹脂）の一部表面がケース開口部１４０の内側で露出した表面である。この露出面は、充填樹脂の連通路の途中断面とされるので、その上方側（一方）にケース開口部１４０が与えられ、その下方側（他方）にフレーム体の欠型領域Ｋが与えられる。そして、この露出面の適宜の位置へ与えられた垂直仮想軸は、その性質上、ケース開口部１４０と欠型領域Ｋとの双方を貫通する。
【００４２】
即ち、かかる関係が認められる場合は、本実施の形態に係る連通経路が形成されていたことを説明できるものであり、樹脂充填工程に於いて十分な連通経路が与えられていたことを証明できる。
【００４３】
上述の如く、内燃機関用点火コイル１００は、回路搭載ユニット１１０をコイルケース開口部へ配置する場合であっても、同ユニット構造の欠型領域Ｋが総体的に高い占有率にて設計されるので、十分な充填樹脂経路の確保が可能とされる。
【００４４】
また、本実施の形態では、欠型領域Ｋの内部に端子同士の溶接部位が複数配置される。即ち、本実施の形態では、欠型領域Ｋを充填経路としてだけでなく、端子の配置位置としても有効活用されるというメリットもある。
【符号の説明】
【００４５】
１００  内燃機関用点火コイル，  １８０  イグナイタ（第１の回路パッケージ），  １９０  イオン電流検出素子（第２の回路パッケージ），  １１０  パッケージフレーム，  １９２  第１端子，    １１３ｃ  第２端子。
【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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