(57)【要約】【課題】本発明の目的は、信頼性および生産性のより高い内燃機関用点火コイルを提供することである。【解決手段】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次コイルの三者が同心上に配置され、前記三者の間に絶縁用樹脂が充填されており、前記二次ボビン表面は、プラズマ処理されていることを特徴とする内燃機関用点火コイル。また、前記プラズマ処理は、３秒以上、電極との距離は、５ｃｍ以下で行われていることを特徴とする内燃機関用点火コイル。【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次コイルの三者が同心上に配置され、
前記三者の間に絶縁用樹脂が充填されており、
前記二次ボビン表面は、プラズマ処理されてい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において、
前記プラズマ処理は、３秒以上、電極との距離は、５ｃｍ以下で行われてい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２において、
前記プラズマ処理後、プライマー処理することを特徴とする内燃機関用点火コイル。
【請求項４】
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、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、
前記二次ボビン表面を機械処理後、プラズマ処理する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４において、プラズマ処理後、カップリング処理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、内燃機関用点火コイルに関する。特に、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】
特開平１１−２２４８２４号には、１次コイルの外側にフィルムを用いることで、１次コイル層間にエポキシ樹脂を侵入させないようにし、空間を設けることで、応力緩和している点火コイルが開示されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−２２４８２４号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来のコイルでは、各部材が接着していることを前提とした応力緩和についてのみしか検討されておらず、接着性改善に関しては記載されていない。コイルを保持するボビンには、環境温度に合わせた高耐熱性，高強度が必要であり、また熱応力を抑える為、隣接する金属に合わせるように無機質を充填し、低線膨張係数を低くさせなければならない。この様な仕様を満足するボビンは、逆に耐食性が向上する為、エポキシとの接着強度が劣り、部分的な剥離が多くなる。この剥離を起点としてエポキシに亀裂が生じ、絶縁低下になり、耐久性，信頼性が低下してしまう可能性がある。
【０００５】
また、成形されたボビンは、アルコールで洗浄しても、表面には微量な脂分が残っており、この脂分がボビンとエポキシ間に介在することにより、接着強度を低下させる要因にもなっている。さらに、外周にフィルムを貼ることは、工程が増えるとともに、フィルムに傷等をつけないように、慎重な作業が要求され、生産性の悪化要因にもなっていた。
【０００６】
本発明の目的は、信頼性および生産性のより高い内燃機関用点火コイルを提供することである。
【０００７】
【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。即ち、２次ボビン表面にプラズマを照射させることにより、素材表面の分子結合が解除され、エポキシとなじみのよい親和基を形成することにより、接着性を改善することが可能となる。また、この親和基は、エポキシの濡れ性も改善されることから、エポキシのボイド低減にも効果を得ることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
発明者らは、今回内燃機関用点火装置について種々検討した。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、１次コイルの外側にフィルムを用いることで、１次コイル層間にエポキシ樹脂を侵入させないようにし、空間を設けることで、応力緩和しているものが開示されている。
【０００９】
また、内燃機関のシリンダヘッドのプラグホール内に収納され、点火プラグに直結して用いられる円筒形の内燃機関用点火装置は、異種材料間での接着力不足から進展する剥離により、絶縁性が低下する問題も検討した。
【００１０】
以下、実施例を図１で説明する。
【００１１】
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。
【００１２】
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、可とう性エポキシ樹脂）などで構成される。可とう性エポキシ樹脂は、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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
エポキシ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１９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。
【００１８】
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１４を注型できるようにしている。
【００１９】
次に本発明である、プラズマ処理の考え方について、図２（ａ）を用い説明する。
【００２０】
２次ボビン４の表面は、分子結合が安定して液体とのなじみが悪い状態になっている。ここにプラズマを照射することにより、素材表面の分子結合が分解され、親和性の高いＯＨ基が表面を覆う。
【００２１】
また、図２（ｂ）に示すように、プラズマ処理は、表面に残った脂分を取り除くことができる為、２次ボビン４とエポキシ１４との間に介在するものがなくなり、接着力を向上させることが可能となる。
【００２２】
図３にプラズマ処理前後の２次ボビン４とエポキシ１４の接着力の比較データを示す。試験方法は、熱衝撃（−５５℃×０．５ｈ⇔１５０℃×０．５ｈ）を０，３００，１０００サイクル実施した後、引張りせん断強度で比較した。この図に示すように、プラズマ処理を施すことにより、平均約１５％強度が高くなり、また破壊状態も部分的な界面剥離から接着剤の凝集破壊へと変化する。
【００２３】
しかし、このプラズマ処理は、図４に示すように、時間と電極との距離関係により、効果が変化し、照射時間は３秒以上、電極との距離は、５ｃｍ以下に設置すれば、高い効果をえることが可能となる。
【００２４】
また、無機質分を多く混入させている２次ボビン４との接着性改善として、ブラスト処理等により、表面に凹凸を作り、無機質２０を表面に出すことでアンカー効果を狙う場合があるが、実際にはブラスト前後での接着性は同等のケースが多い。そこで、ブラスト後の２次ボビン４の表面にカップリング処理を施すことにより、アンカー効果ではなく、無機質２０とエポキシ１４を接着させることにより、図５に示すように、強度も約１０％高くすることが可能となる。
【００２５】
これらの処理により、耐久性に優れ、信頼性の高いコイルを供給することが可能となる。
【００２６】
また、プラズマ照射は、表面に残った油分を取り除く効果もあり、ボビン表面とエポキシとの間に介在する不純物を取り除くことも可能となる。この効果も含め、接着性を改善することができる。また、無機質量の多い２次ボビンの場合、ブラスト処理等により無機質が表面に出てきている場合は、表面改質だけでは、接着性の効果が薄い為、カップリング処理をすることにより、無機質とエポキシの接着性を改善することができる。
【００２７】
これらの処理は、現状生産しているライン内の工程に設置可能であることから、工数が増えること無く、処理が可能となり、低コストで信頼性の高いコイルが供給可能となる。
【００２８】
また、２次ボビン表面にプラズマを照射させることにより、素材表面の分子結合が解除され、エポキシとなじみのよい親和基を形成することにより、接着性を改善することができる。また、この親和基は、エポキシの濡れ性も改善されることから、エポキシのボイド低減にも効果を得ることができる。かつ、表面に残った油分を取り除く効果もあり、ボビン表面とエポキシとの間に介在する不純物を取り除くこともできる。更には、本処理により、引張りせん断強度は、平均約１５％が高くなり、また破壊状態も部分的な界面剥離から接着剤の凝集破壊へと変化することから、ボビンとエポキシの剥離を起点としたクラックによる性能低下を防ぐことが可能となる。
【００２９】
【発明の効果】
本発明によれば、信頼性および生産性のより高い内燃機関用点火コイルを提供することができる。
【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】プラズマ処理の考え方。
【図３】プラズマ処理前後の接着力比較。
【図４】プラズマ処理の時間と距離の関係。
【図５】カップリング処理前後の接着力比較。
【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、１５…弾性部材（可とう性エポキシ樹脂）、１６…プラグホールシール、１７…コネクタケース、１８…カバー、１９…イグナイタユニット、２０…無機質。
【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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