(57)【要約】【課題】点火コイルにおいてスプール、コイル及び絶縁材の線膨張係数が異なる場合、放冷時等にスプールや絶縁材にクラックが発生するのを防止することである。【解決手段】点火コイル１０は、ハウジング１２と、２次スプール１５及びその上に巻かれた２次コイル２０と、１次スプール２５及びその上に巻かれた１次コイル３０と、これら各部材間の隙間に充填された絶縁材と、含む。１次スプール２５と１次コイル３０との間に緩衝部材４０が配置されている。緩衝部材４０は軸方向に伸縮自在で、エンジン及び点火コイルの放冷時に収縮して、軸方向における１次スプールの大きな収縮を許容する。それによって、１次スプールのフランジ部２７ａ、２７ｂにクラックが発生することが防止される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングと、２次スプール及び該２次スプールの両フランジ部間に巻かれた２次コイルと、１次スプール及び該１次スプールの両フランジ部間に巻かれた１次コイルと、該ハウジング、該２次スプール及び該２次コイル、該１次スプール及び該１次コイル間の隙間に充填された絶縁材と、含む点火コイルにおいて、
前記１次スプールと前記１次コイルとの間及び／又は前記２次スプールと前記２次コイルとの間に、軸方向に伸縮自在な緩衝部材が配置されていることを特徴とする点火コイル。
【請求項２】
前記緩衝部材は、前記１次コイルの一端面と前記１次スプールの一方のフランジ部との間及び／又は前記２次コイルの一端面と前記２次スプールの一方のフランジ部との間に配置されている請求項１に記載の点火コイル。
【請求項３】
前記１次スプールは前記２次スプールよりも半径方向外側に配置されている請求項１に記載の点火コイル。
【請求項４】
前記緩衝部材はゴム、エラストマ又はスポンジから成る請求項１に記載の点火コイル。
【請求項５】
前記１次スプールと前記１次コイルとの間に剥離テープが介装されている請求項１に記載の点火コイル。
【請求項６】
ハウジングと、２次スプール及び該２次スプールの両フランジ部間に巻かれた２次コイルと、１次スプール及び該１次スプールの両フランジ部間に巻かれた１次コイルと、該ハウジング、該２次スプール及び該２次コイル、該１次スプール及び該１次コイル間の隙間に充填された絶縁材と、含む点火コイルにおいて、
前記１次コイルの軸方向の一部及び／又は前記２次コイルの軸方向の一部に、軸方向に伸縮自在な緩衝部材が配置されていることを特徴とする点火コイル。
【請求項７】
前記緩衝部材は、前記１次コイルの軸方向中間部及び／又は前記２次コイルの軸方向中間部に配置されている請求項６に記載の点火コイル。
【請求項８】
前記１次スプールは前記２次スプールよりも半径方向外側に配置されている請求項６に記載の点火コイル。
【請求項９】
前記緩衝部材はゴム、エラストマ又はスポンジから成る請求項６に記載の点火コイル。
【請求項１０】
前記１次スプールと前記１次コイルとの間に剥離テープが介装されている請求項６に記載の点火コイル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両等で使用され点火プラグを発火させる点火コイルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
点火コイルは一般に、ハウジングと、中心に配置された棒状の中心コアと、その外側の円筒状の２次スプール及び２次コイルと、その外側の円筒状の１次スプール及び１次コイルと、最外周に配置された円筒状の外周ハウジングと、これらの間の隙間に充填された絶縁材と、から成る。点火コイルはエンジンの各気筒のプラグホールに挿入されるので、エンジンの作動時にはその発熱が伝達されて温度が上昇する。エンジンの停止時には空冷（放冷）される。また、一種のトランスであるので、作動時に１次コイル及び２次コイルが発熱し、非作動時、空冷（放冷）される。
【０００３】
ここで、１次スプール及び２次スプールの材料である樹脂（例えば、熱可塑性樹脂性樹脂の一種であるＰＰＥ（ポリフェニレンエーテル））と、１次コイル及び２次コイルの材料である銅と、絶縁材の材料（例えば、エポキシ樹脂）とは線膨張係数が異なる。そのために、１次スプール及び２次スプールや絶縁材にクラックが入ることがある。
【０００４】
例えば、１次スプールの軸方向の両端のフランジ部間の外周面に１次コイルが巻かれた場合を考える。ハウジング、２次スプール及び２次コイル、１次スプール及び１次コイル及び外周コア間の隙間に充填された絶縁材（例えばエポキシ樹脂）が１次コイルの隙間に入り込んで１次スプールにくっつく。また、ＰＰＥの線膨張係数は銅のそれよりも大きいため、加熱時及び冷却時における１次スプールの軸方向及び半径方向の伸縮量は、１次コイルのそれよりも大きい。
【０００５】
そのため、エンジン等の放冷時、１次スプールの軸方向の収縮量は１次コイルのそれよりも大きいため、１次スプールの収縮が１次コイルにより妨げられ、その結果フランジ部にクラックが入り易い。
【０００６】
かかる点を考慮して、従来の一つの内燃機関用点火コイルでは、１次スプールを軸方向に２分割している（例えば特許文献１参照）。
【０００７】
【特許文献１】
特開平１１−１８６０７７号公報
【０００８】
この特許文献１に開示された点火コイルでは、図２に示すように、２次スプール１００の半径方向内側に配置された１次スプール１０２を軸方向に２つに分割し、各スプール片１０４，１０７に設けたリブ１０５，１０８の間にコイル１０６，１０９を巻いている。
【０００９】
また、従来の別の点火コイルでは、１次スプールと１次コイルとの間に剥離テープを介装させている（例えば特許文献２参照）。
【００１０】
【特許文献２】
特開平１１−１１１５４５号公報
【００１１】
この特許文献２に開示された点火コイルでは、図３に示すように、１次スプール１１２と１次コイル１１８との間に剥離テープ１１６を介装させて、両者を半径方向で分断している。これにより、絶縁材（不図示）が１次スプール１１２と１次コイルとを一体化することを防止している。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
上記特許文献１に示した点火コイルのように、１次スプール１０２を軸方向に２つに分割すれば、各スプール片１０４，１０７の熱伸縮量が減少し、その両端部における軸方向の応力がある程度分散される。しかし、各スプール片１０４，１０７に１次コイル１０６，１０９を巻くことは面倒であるのみならず、コストが上昇する。
【００１３】
また、特許文献２に示した点火コイルでは、１次スプール１１２と１次コイル１１８との間に剥離テープ１１６を介在させたことにより、１次スプール１１２と絶縁材とが半径方向で分断され、１次スプール１１２及び絶縁材に生ずる半径方向の応力が緩和される。その反面、１次スプール１１２と絶縁材とが軸方向で独立して伸縮することになり、軸方向の応力を緩和する上では望ましくない。
【００１４】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、スプール、コイル及び絶縁材の線膨張係数即ち熱伸縮量が異なる場合でも、加熱時及び／又は放冷時にスプールや絶縁材にクラックが発生することが防止された点火コイルを提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本願の発明者は、１次スプール及び１次コイル、２次スプール及び２次コイル、及び絶縁材の材料を従来と変更することなく、１次スプール及び１次コイルと、２次スプール及び２次コイルと、絶縁材との間の軸方向における熱伸縮量の差を吸収する方策について研究した。その結果、少なくとも１次コイルの端部と１次スプールとの間又は１次コイル中間部に熱伸縮量の差を吸収する手段を設け、必要に応じて２次コイルの端部と２次スプールとの間又は２次コイル中間部にも該手段ることを思い付いて、本発明を完成した。
▲１▼本願の第１発明の点火コイルは、請求項１に記載しているように、ハウジングと、２次スプール及びその両フランジ部間に巻かれた２次コイルと、１次スプール及びその両端のフランジ部間に巻かれた１次コイルと、ハウジング、２次スプール及び２次コイル、１次スプール及び１次コイル間の隙間に充填された絶縁材と、含む点火コイルにおいて、１次スプールと１次コイルとの間及び／又は２次スプールと２次コイルとの間に軸方向に伸縮自在な緩衝部材を配置したことを特徴とする。
【００１６】
この点火コイルにおいて、エンジン及び点火コイルの放冷時、１次スプール及び／又は２次スプールは軸方向で１次コイル及び／又は２次コイルよりも大きく収縮しようとする。すると、緩衝部材が軸方向に収縮し、この第１スプール及び／又は第２スプールの大きな収縮を許容する。
【００１７】
請求項２の点火コイルは、請求項１において、緩衝部材は１次コイル及び／又は２次コイルの一端面と１次スプール及び／又は２次スプールの一方のフランジ部との間に配置されている。
▲２▼本願の第２発明の点火コイルは、請求項６に記載しているように、ハウジングと、２次スプール及びその両フランジ部間に巻かれた２次コイルと、１次スプール及びその両フランジ部間に巻かれた１次コイルと、ハウジング、２次スプール及び２次コイル、１次スプール及び１次コイル間の隙間に充填された絶縁材と、含む点火コイルにおいて、１次コイル及び／又は２次コイル軸方向の一部に軸方向に伸縮自在な緩衝部材を配置したことを特徴とする。
【００１８】
この点火コイルにおいて、エンジン及び点火コイルの放冷時、１次スプール及び／又は２次スプールの軸方向の収縮量は１次コイル及び／又は２次コイルのそれよりも大きい。この第１スプール及び／又は２次スプールの大きな収縮は緩衝部材の軸方向の収縮により許容される。
【００１９】
請求項７の点火コイルは、請求項６において、緩衝部材は１次コイル及び／又は第２コイルの軸方向中間部に配置されている。
▲３▼請求項３又は８の点火コイルは、請求項１又は６において、１次スプールは２次スプールよりも半径方向外側に配置されている。請求項４又は９の点火コイルは、請求項１又は６において、緩衝部材はゴム、エラストマ又はスポンジから成る。請求項５又は１０の点火コイルは、請求項１又は６において、１次スプールと１次コイルとの間に剥離テープが介装されている。
【００２０】
【発明の実施の形態】
第１発明及び第２発明の点火コイルは、ハウジング、１次スプール及びそのフランジ部間の外周面に巻いた１次コイル、２次スプール及びそのフランジ部間の外周面に巻いた２次コイル、絶縁材、及び緩衝部材を含む。更に、内周コア、剥離テープ、外周コア等を含むことができる。
＜ハウジング、中心コア、外周コア＞
ハウジングは樹脂から成って円筒形状を持ち、中心コア、１次スプール及び２次スプール、外周コア等を保持している。中心コアは鉄鋼から成って丸棒形状を持ち、ハウジングの中心部に配置される。外周コアは、鉄鋼から成って円筒形状を持ち、半径方向外側に位置するスプール及びコイルの更に外側に配置される。＜１次スプール・１次コイル、２次スプール・２次コイル＞
１次スプールは樹脂から成り、円筒形状を持つ。両端（最上端及び最下端）又は両端から少し中間部寄りに後退した部分に環状の一対のフランジ部を備える。
【００２１】
尚、２次スプールは内径及び外径を除き、第１スプールと同様の構成を持ち、第１スプールと同心的に配置されている。１次スプールが２次スプールよりも大きな半径を持つこと、即ち１次スプールを２次スプールの半径方向外側に配置することが、コイルの外周部における電界強度の低減による耐高電圧性を向上させる上で望ましい。但し、１次スプールを２次スプールの半径方向内側に配置することもできる。
【００２２】
１次スプールの外周面に巻いた１次コイルの線径は２次スプールの外周面に巻いた２次コイルのそれよりも太く、巻数は２次コイルのそれよりも少ない。１次コイルの一端は電源に接続され、他端はイグナイタ等の電流継断器に接続されている。２次コイルの一端は１次コイルに接続され、他端は点火プラグに接続されている。
【００２３】
各部材間の隙間には絶縁材が充填されている。１次スプールと１次コイルとの間に剥離テープを介装させることができる。剥離テープは、シリコン等から成り、半径方向において１次スプールと１次コイル及び絶縁材とを分断する。
＜緩衝部材＞
緩衝部材を「１次スプールと１次コイルとの間に配置する」とは、１次コイルの一端面と１次スプールの一方のフランジ部との間、及び両端面と１次スプールの両方のフランジ部との間を含む。「軸方向の一部に配置」とは、１次コイルの途中の配置であれば良く、一端部の近傍、他端部の近傍及び中間部を含む。緩衝部材の個数は１つでも良いし、２つ以上の複数でも良い。
【００２４】
以上の事情は２次スプールと２次コイルとの間、又は２次コイルの途中に配置する緩衝部材についても同様である。
【００２５】
緩衝部材は、１次スプールと１次コイル及び絶縁材との間の軸方向の熱伸縮量の差を吸収するものである。ゴム（シリコン、アクリル等）、エラストマ、スポンジ（シリコン等）等の材料から成り、環形状や円筒形状を持つことができる。以上の事情は２次スプール及び２次コイルに配置する緩衝部材についても同様である。
【００２６】
緩衝部材は少なくとも１次コイルの端部と１次スプールのフランジ部との間又は１次コイルの中間部に配置し、これによって１次スプールと１次コイルとの間に剥離テープが介在された場合にも、軸方向の応力を緩和させることができる。尚、必要に応じて２次スプール及び２次コイルにも緩衝部材を配置することができる。
【００２７】
【実施例】
以下、本発明の実施例を添付図面を基にして説明する。この実施例では、１次スプールと１次コイルとの間に剥離テープが介在され、緩衝部材は１次コイルの一端（上端）と第１スプールの一方（上端）のフランジ部との間に配置されている。
（構成）
図１において、点火コイル１０はハウジング１２と、その内部空間に中心から半径方向外向きに順に配置された中心コア１４と、２次スプール１５及び２次コイル２０、１次スプール２５及び１次コイル３０、及び外周コア３５とを含む。このうち、ハウジング１２はポリフェニレンサルファイト（ＰＰＴ）から成り円筒形成を持ち、２次スプール１５及び１次スプール２５の上下両端部を支持している。中心コア１４は薄い珪素鋼板を積層して成って円柱形状を持ち、２次スプール１５の内壁で位置決めされている。
【００２８】
２次スプール１５は２次コイル２０を形成するためのボビンで、樹脂から成り、全体として円筒形状を持つ。本体部１６と、その上下両端のフランジ部１７とを有し、フランジ部１７を１次スプール２５により位置決めされている。２次コイル２０は２次スプール１５の外周面に円筒状に巻き付けられ絶縁被覆された極細のコイル線から成る。
【００２９】
上記２次スプール１５の半径方向外側に位置する１次スプール２５は１次コイル３０を形成するためのボビンで、樹脂から成り全体として円筒形状を持つ。本体２６とその上下両端のフランジ部２７ａ、２７ｂとを有し、フランジ部２７ａ、２７ｂにおいて外周コア３５及びハウジング１２に支持されている。
【００３０】
１次コイル３０は１次スプール２５の外周面に巻き付けられ絶縁被覆されたコイル線から成り、上記２次コイル２０のコイル線よりも太い。１次コイル３０の軸方向長さは、１次スプール２５の両フランジ部２７ａ、２７ｂ間の間隔よりも短く、１次コイル３０の上端面と上方のフランジ部２７ａとの間に緩衝部材４０が介装されている。
【００３１】
緩衝部材４０はゴムから成り、環形状を呈する。その内径及び外径はそれぞれ１次コイル３０の内径及び外径にほぼ等しい。その長さは、１次スプール２５の軸方向の収縮量と１次コイル３０のそれとの差と同等かそれよりも大きくされている。
【００３２】
１次スプール２５と１次コイル３０との間にはシリコンから成る剥離テープ３２が介装されている。外周コア３５は薄い珪素鋼板を巻いたものである。ハウジング１２、中心コア１４、２次スプール１５及び２次コイル２０、１次スプール２５及び１次コイル３０、緩衝部材４０等の間の隙間にはエポキシ樹脂から成る絶縁材（不図示）が充填されている。絶縁材は、中心コア１４、２次スプール１５、１次スプール２５、及び緩衝部材４０等をハウジング１０内に組み付けた後、これらの隙間に真空充填されたものである。各部材間を電気的に絶縁するとともに、これら部材を固定して振動による破損を防止している。
【００３３】
上記点火コイル１０はエンジン（不図示）の各気筒毎に形成されたプラグホールに装着され、その下端を点火プラグに接続され、その上端にコネクタが接続される。詳述すると、ハウジング１２の上端に装着されたコネクタ５０はプラグホールから上方に突出し、１次コイル３０に点火信号を供給する入力ターミナル５２がインサート成形されている。この入力ターミナル５２には制御回路（不図示）から点火信号が供給される。
【００３４】
ハウジング１２の下端には高圧ターミナル５５が装着されている。高圧ターミナル５５はハウジング１２にインサート成形され、スプリング５６と電気的に接続している。スプリング５６は、点火コイル１０をプラグホールに装着したとき、点火プラグと電気的に接続され、２次コイル２０が発生した高電圧は高圧ターミナル５５とスプリング５６を介して点火プラグ（不図示）に印加される。高圧ターミナル５５の下端開放部には、ゴム製のプラグキャップ５８が装着されている。
【００３５】
点火コイル１０、コネクタ５０及び高圧ターミナル５５等により点火コイル装置６０が構成される。
（作用効果）
上記点火コイル装置６０では、制御回路からの点火信号に基づき、１次コイル３０の１次電流が断続制御される。これにより、電源（不図示）の電圧が２次コイル２０において点火用高電圧まで昇圧され、点火プラグの電極間に火花を生じさせる。本実施例によれば、以下の効果が得られる。
【００３６】
第１に、軸方向の応力により１次スプール２５のフランジ部２７ａ、２７ｂにクラックが発生することが防止される。１次スプール２５はエンジン及び点火コイル１０の作動時に加熱され非作動時に放冷され、放冷時の１次スプール２５の軸方向の収縮量は１次コイル３０のそれよりも大きい。
【００３７】
しかし、１次コイル３０の上端面と１次スプール２５の上方のフランジ部２７ａとの間には緩衝部材４０が介装されている。緩衝部材４０は放冷時に収縮して、１次コイル３０の収縮より大きな１次スプール２５の収縮を許容する。その結果、１次コイル３０から１次スプール２５に作用する軸方向外向きの力が低減され、フランジ部２７ａ、２７ｂ上のクラックの発生が防止されるのである。
【００３８】
第２に、円周方向の応力により１次スプール２５及び絶縁材の一部にクラックが発生することが防止される。放冷時における１次スプール２５の半径方向の収縮量は１次コイル３０及び絶縁材のそれよりも大きい。しかし、１次スプール２５と１次コイル３０及び絶縁材との間は半径方向において剥離テープ３２により分断されているからである。
【００３９】
なお、剥離テープ３２の介在により、１次スプール２５と１次コイル３０及び絶縁材とは軸方向において独立して収縮し易くなる。しかし、上述したように、１次コイル３０の上端とフランジ部２７ａとの間に介在された緩衝部材４０が収縮量の差を吸収する。
【００４０】
【発明の効果】
以上述べてきたように、第１発明及び第２発明の点火コイルによれば、エンジン及び点火コイルの放冷時、１次コイル及び／又は２次コイルの軸方向の収縮よりも大きな１次スプール及び／又は２次スプールの軸方向の収縮が、緩衝部材の収縮により許容される。その結果、軸方向の応力による１次スプール及び／又は２次スプールのフランジ部でのクラックの発生が防止され、点火コイルが長期間に亘って所定の機能を発揮することができる。
【００４１】
請求項２の点火コイルによれば、１次コイル及び／又は２次コイルの巻線及び緩衝部材の配置が簡単になる。請求項７の点火コイルによれば、緩衝部材を１次コイル及び／又は２次コイルの中間部に配置でき、配置の融通性が向上する。
【００４２】
請求項３及び８の点火コイルによれば、半径方向内側にある２次スプール及び／又は半径方向外側にある１次スプールや絶縁材において、フランジ部でのクラックの発生が防止される。請求項４及び９の点火コイルによれば、収縮性に富む緩衝部材が安価に実現できる。
【００４３】
請求項５及び１０の点火コイルによれば、半径方向の応力による１次スプール及び絶縁材でのクラックの発生がより効果的に防止される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の点火コイルの実施例を示す縦断面図（中間部省略）である。
【図２】第１従来例を示す要部断面図である。
【図３】第２従来例を示す要部断面図である
【符号の説明】
１０：点火コイル　　　　　　　　　１２：ハウジング
１４：中心コア　　　　　　　　　　１５：２次スプール
２０：２次コイル　　　　　　　　　２５：１次スプール
２７ａ：フランジ部　　　　　　　　３０：１次コイル
３２：剥離テープ　　　　　　　　　３５：外周コア
【図１】
2004104005.tif 000003
【図２】
2004104005.tif 000004
【図３】
2004104005.tif 000005