(57)【要約】【課題】内燃機関用点火装置は、コネクタ側からの衝撃荷重印加により重心位置との関係でモーメントによる過大応力が発生し、内部にクラックが入る問題があった。【解決手段】カバーの形状，材料を変更することにより、モーメントの加わる印加力を低減させることができ、発生する最大応力を低減させることが可能となる。また、センタコアの位置をコネクタ側に移動させることにより重心位置を低くでき、モーメントを小さくすることが可能となる。さらに、内部に弾性力のある軟質エポキシを用いることにより、内部での応力の発生を緩和させ、クラックの発生を押さえることが可能となる。【効果】本発明により、最大主応力を低減することが可能となり、衝撃が印加されてもクラックによる性能低下を防ぐことが可能となる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関のプラグホールに内挿されて各点火プラグに直結して使用される独立点火形の内燃機関用点火コイルであって、コイルケース内に内側から順にセンタコア，二次ボビンに巻かれた二次コイル，一次ボビンに巻かれた１次コイルが同心上に配置され、これらの構成部材間に絶縁用樹脂が充填されている内燃機関用点火コイルにおいて、コイル上面に設けたカバーで、コネクタ全体を覆う形状にすることを特徴とする内燃機関用点火コイル。
【請求項２】
請求項１のコネクタとカバー間には、０．５ｍｍ  以上の隙間を設けることを特徴とする内燃機関用点火コイル。
【請求項３】
請求項１，２のカバーにゴム材を用いることを特徴とする内燃機関用点火コイル。
【請求項４】
請求項３のカバーには、熱可塑性樹脂を用い、その内側、もしくは外側をゴム材で覆うことを特徴とする内燃機関用点火コイル。
【請求項５】
請求項３，４において、ゴム材の厚さは、１ｍｍ以上とすることを特徴とする内燃機関用点火コイル。
【請求項６】
請求項１，２のカバーには、熱可塑性樹脂を用い、そのカバーに切り欠き、又は上部，サイド部に突起を設けることを特徴とする内燃機関用点火コイル。
【請求項７】
請求項１〜６において、カバーの固定は、常温硬化タイプでシリコン系の接着剤を用いることを特徴とする内燃機関用点火コイル。
【請求項８】
請求項１〜７において、カバーと接するコネクタの壁の厚みを薄く１ｍｍ以下にすることを特徴とする内燃機関用点火コイル。
【請求項９】
請求項１〜８において、コネクタ固定用のフランジ部は、上面より落とし、段差を設けることを特徴とする内燃機関用点火コイル。
【請求項１０】
請求項１〜９において、内側のセンタコアをフランジよりカバー側まで伸ばして配置することを特徴とする内燃機関用点火コイル。
【請求項１１】
請求項１〜１０において、２次コイル全長の１／４から上面側を軟質エポキシを充填することを特徴とする内燃機関用点火コイル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンの点火プラグ毎に装着されて各点火プラグに直結して使用される独立点火形の内燃機関用点火コイルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の内燃機関用点火装置としては、細長円筒形のコイルケース内部にセンタコア，１次コイル，２次コイルを内装しており、これらのコイルは、それぞれのボビンに巻かれ、センタコアの周囲に同心上をなして配置されている。このコイルでは、高電圧が発生する為、絶縁樹脂なるエポキシを充填し、硬化させることにより、各部材間の絶縁性を確保している。この様な異種材料間では、線膨張係数が異なる為、厳しい温度環境下では熱応力が発生し、ボビンやエポキシに微少な亀裂が発生し、絶縁低下に陥る可能性がある。そこで、例えば、特開平１１−２６２６７号公報に記載のよう、さらに、２次ボビンの内側とセンタコアとの間に軟質エポキシを充填することにより、応力緩和を図っているものがある。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−２６２６７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記コイルでは、熱衝撃性に対する応力緩和についてのみしか検討されておらず、耐衝撃性に関しては記載されていない。実環境上では、各コイルに外部から様々な衝撃が加わり、各部材には異なる材料を用いている為、様々な形で応力集中が発生してしまう箇所があり、そこを起点とするクラックが発生する可能性がある。
【０００５】
そこで、本発明では、熱衝撃性に優れるだけではなく、外部からの耐衝撃性まで含めた信頼性の高いコイルを提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、下記によって達成される。すなわち軟質エポキシを２次ボビン内部のセンタコアの間だけではなく、耐電圧の低い低圧側全体に注型することにより、コイル全体に加わる衝撃を緩和することが可能となる。また、軟質エポキシの代わりに、シリコン系の接着剤を用いることも可能であり、常温硬化タイプのものを用いれば、カバーとの接着も同時に作業ができ、生産性も高めることが可能となる。
【０００７】
また、カバーの材料をゴム系の弾性率の低いものを用いることでも、上面からの衝撃を緩和することが可能となり、またカバーに熱可塑性樹脂を用いた場合でも、形状を切り欠き、突起を設けることで、瞬間的な衝撃を吸収するとともに、外力がコイル本体に加わるとき、回転を与えることが可能となるため、コイル本体の重心方向に直接加わる力を緩和することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図１で説明する。
【０００９】
細長円筒形ケース（外装ケース）６の内部には、中心（内側）から外側に向けて、センタコア５，２次ボビン４に巻かれた２次コイル３，１次ボビン２に巻かれた１次コイル１が同心状に配置されている。これらの構成部品は、外装ケース６に内挿された後、熱硬化性絶縁樹脂（エポキシ樹脂）１４が充填されている。外装ケース６の外側には、センタコア５と磁路を形成するサイドコア７が装着されている。
【００１０】
センタコア５の端部（上端でも下端でも良い）には応力吸収用弾性部材８（例えばシリコーンゴム），センタコア５の周囲にはやはり弾性部材１５が設けられ、２次ボビン４とセンタコア５間に発生する熱応力（線膨張係数の差によって生じる応力）を緩和している。弾性部材１５としては耐熱性のあるシリコーンゴム（本例では、軟質エポキシ樹脂）などで構成される。軟質エポキシ樹脂は、ガラス転移点が常温（２０℃）以下で、ガラス転移点以上では弾性のある柔らかい性質（エストラマー）を有するエポキシ樹脂であり、例えば、エポキシ樹脂と変性脂肪族ポリアミンの混合物である。
【００１１】
１次ボビン２は、機械的強度を確保するため無機物充填物２０重量％以上のポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）やポリフェニレンオキサイド（変性ＰＰＯ）、あるいはポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）等の熱可塑性合成樹脂で形成され、この１次ボビン２に巻かれる１次コイル１は、線径０．３〜１．０ｍｍ程度のエナメル線を一層あたり数十回から百数十回ずつ、数層にわたり合計１００〜
３００回程度積層巻きした巻線である。
【００１２】
２次ボビン４も例えば、無機物を２０重量％以上、より好ましくは３０重量％以上混合した変性ポリフェニレンオキサイド（変性ＰＰＯ），ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）等の熱可塑性合成樹脂で成形されている。２次ボビン４は有底筒状を呈し、上記した応力吸収用弾性部材８，センタコア５が２次ボビン底部に受けられるようにして２次ボビン４に内装されている。
【００１３】
２次ボビン４はセンタコア５と２次コイル３の間に介在して２次コイル３で発生した高電圧を絶縁する役目もある。２次コイル３で発生した高電圧を絶縁するためには、２次ボビン４の肉厚を０．５〜１．５ｍｍとし、更に２次コイル３とセンタコア５間の電界集中及び応力集中を防止するために、センタコア５は２次ボビン４の内周側に弾性部材１５を注入し、硬化して固定している。
【００１４】
２次コイル３は、線径０．０３〜０．０６ｍｍ程度のエナメル線を用いて合計１００００〜３００００回程度、２次ボビン４に多数配設した鍔間に多層構造で分割巻きされている。
【００１５】
エポキシ樹脂１４は、２次ボビン４に巻かれた２次コイル３，１次ボビン２に巻かれた１次コイル１を外装ケース６に内挿し、更にイグナイタユニット２１を供給し、真空状態で注入される。そして加熱によりエポキシ樹脂１４が硬化することで絶縁性と機械強度を確保することができる。
【００１６】
外装ケース６は、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）等の熱可塑性合成樹脂で成形されており、コイル部を収容，固定しエポキシ樹脂１４を注型できるようにしている。
【００１７】
カバー２５は、熱可塑性合成樹脂で形成され、エポキシ樹脂１４を硬化させた後、コネクタ上部２４の上面に取り付けされている。
【００１８】
次に本発明の考え方について、図２を用い説明する。
【００１９】
コネクタ１７の上面に、例えば、落下の様な衝撃が印加された場合、衝撃が印加される反対側に最大応力が発生し、その大きさは、全体の重心位置と衝撃が印加される場所までの距離Ｌと、衝撃力Ｆとの積で表される。従い、この応力を緩和させるには、全体の衝撃力を緩和させるか、距離を短くするか、重心の位置をコネクタ１７側まで下げ、反対方向に加わる力を小さくさせ、弱い個所への発生位置を変えるか、内部に緩和構造を持たせるなどが有効な手段となる。
【００２０】
例えば、図３に示すように、コネクタ１７の上面のうち、取り付けフランジ
１７ａ部の位置を低くし、距離を短くするこで、モーメント力を下げることが可能となり、また、図４に示すように、内部の納めている質量の大きいセンタコア５の位置をコネクタ１７側に持ってくることにより、重心をコネクタ側に移動させることが可能となる。また、コネクタ１７上面全体をおおうようにカバー１８を取り付けることで、カバー１８で吸収することができるようになる。さらに、このカバー１８とコネクタ１７間に隙間１９を設けることでこの効果を上げることが可能である。
【００２１】
また、図５（ａ）では、印加力を押さえる方法として、カバー１８に切り欠き１８ａを入れることにより、きり欠きがバネ力を持ち、全体の印加力を低減させることができる。図５（ｂ）ではカバー１８の上面、または下面にゴム２６を挟むことにより、同様な効果が得られると同時に、カバー１８の材質をゴムにすれば、より効果的になる。さらに図５（ｃ）では、カバー１８上面に突起１８ｂを立て、この突起１８ｂが先に当たることにより緩和力を得、回転方向への力を与えることができ、重心への力の方向を変えることが可能となる。
【００２２】
さらに、コネクタ１７のカバー１８，受け面１７ｂは、肉厚を１ｍｍ以下と薄くすることにより、コネクタ２４の剛性を落とすことができ、同様な効果を得ることができる。
【００２３】
また、図５（ｃ）では、カバー１８の固定を、シリコン系の接着剤２７を用いることにより、接着と軟らかな樹脂による印加力の緩和することができるとともに、この接着剤２７を常温硬化タイプにすることにより、硬化プロセスを用いること無く接着させることが可能となり、作業性を損ねること無く生産性を高めることが可能となる。
【００２４】
図６では、モーメントが働く内部にクラックが入らないように、センタコア５の周りを覆っている弾性部材１５をエポキシ樹脂１４の上側に注型した例である。２次コイル３の上面側は低電位となり、耐圧上は下面側ほど厳しくはなく、またケース６による剛性がある為、内部に弾性部材１５が入っていても、エンジン側からの振動に十分耐えることができる。またこの弾性部材１５は、真空注型することから中にボイドができる心配もない。
【００２５】
図７に、各例を有限要素法で解析した結果の一例を示す。最大主応力は、現状に対し、約８５〜９０％まで低下させることが可能となる。
【００２６】
【発明の効果】
本発明によれば熱衝撃性に優れ、外部からの耐衝撃性にも優れる信頼性の高い、コイルを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の内燃機関用点火コイルの断面図。
【図２】本発明の考え方。
【図３】本発明の一実施例を示す断面図。
【図４】本発明の別な一実施例を示す。
【図５】本発明の別な一実施例を示す。
【図６】本発明の別な一実施例を示す。
【図７】有限要素法による最大主応力比較。
【符号の説明】
１…１次コイル、２…１次ボビン、３…２次コイル、４…２次ボビン、５…センタコア、６…外装ケース、７…サイドコア、８…応力吸収用弾性部材、９…スプリング、１０…プラグシール、１１…高圧端子、１２…イタバネ、１３…高圧ダイオード、１４…絶縁用樹脂（エポキシ樹脂）、１５…弾性部材（軟質エポキシ樹脂）、１６…プラグホールシール、１７…コネクタ、１７ａ…フランジ、１７ｂ…受け面、１８…カバー、１８ａ…切り欠き、１８ｂ…突起、１９…隙間、２１…イグナイタユニット、２６…ゴム、２７…シリコン系接着剤。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2004241667.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
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