(57)【要約】【課題】中心鉄芯がエポキシ樹脂へ及ぼす影響を緩和して、エポキシ樹脂へのクラックの発生を防止して、長寿命の点火コイルを提供する。【解決手段】中心鉄芯１と、一次ボビン４に巻かれた一次コイル５と、二次ボビン２に巻かれた二次コイル３とが同心に配置され、それら各部材間に絶縁性樹脂が充填される内燃機関用点火コイルである。幅寸法の異なる鋼板１ａ，１ａ…を積層して断面略八角形状に形成された中心鉄芯１は、その八つの角１ｘ，１ｘ…がそれぞれアール付けされる。また、中心鉄芯１を構成する各鋼板１ａの角１ｙも、それぞれアール付けされる。【選択図】　　　図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心鉄芯と、一次ボビンに巻かれた一次コイルと、二次ボビンに巻かれた二次コイルとが同心に配置され、それら各部材間に絶縁性樹脂が充填される内燃機関用点火コイルにおいて、
幅寸法の異なる鋼板を積層して断面略八角形状に形成された中心鉄芯は、その八つの角がそれぞれアール付けされたことを特徴とする内燃機関用点火コイル。
【請求項２】
中心鉄芯と、一次ボビンに巻かれた一次コイルと、二次ボビンに巻かれた二次コイルとが同心に配置され、それら各部材間に絶縁性樹脂が充填される内燃機関用点火コイルにおいて、
幅寸法の異なる鋼板を積層して断面略八角形状に形成された中心鉄芯は、外周側に配置される各鋼板の各角がそれぞれアール付けされたことを特徴とする内燃機関用点火コイル。
【請求項３】
前記中心鉄芯は、長手方向両端部にのみ前記アール付けが施され、
この中心鉄芯の外周面には、長手方向両端部を残して樹脂製緩衝テープが巻かれており、
中心鉄芯の長手方向両端部には、一端面にのみ開口した略円筒形キャップ状の緩衝材が、前記緩衝テープと一部を重ね合わされた状態で装着され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】
中心鉄芯と、一次ボビンに巻かれた一次コイルと、二次ボビンに巻かれた二次コイルとが同心に配置され、それら各部材間に絶縁性樹脂が充填される内燃機関用点火コイルにおいて、
前記中心鉄芯は、幅寸法の異なる鋼板を積層して断面略八角形状に形成され、その鋼板群の積層方向の熱膨張率と、鋼板群の積層方向と直交する方向の熱膨張率をつり合わせたことを特徴とする内燃機関用点火コイル。
【請求項５】
前記中心鉄芯を構成する鋼板群の積層方向の熱膨張率と、鋼板群の積層方向と直交する方向の熱膨張率とをつり合わせるべく鋼板群を溶接したことを特徴とする請求項４に記載の内燃機関用点火コイル。
【請求項６】
前記溶接は、中心鉄芯の長手方向両端面に施され、
前記積層方向と直交する方向の中央部において、前記積層方向の溶接長さを変えることで前記熱膨張率をつり合わせたことを特徴とする請求項５に記載の内燃機関用点火コイル。
【請求項７】
中心鉄芯と、一次ボビンに巻かれた一次コイルと、二次ボビンに巻かれた二次コイルとが同心に配置され、それら各部材間に絶縁性樹脂が充填される内燃機関用点火コイルにおいて、
前記中心鉄芯の長手方向両端部は、端部側へ行くに従って先細となるテーパ面に形成された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、自動車などのエンジンのプラグホールに取り付けられ、先端部に点火プラグが装着されて使用される内燃機関用点火コイルに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関用点火コイルとして、棒状の中心鉄芯の外側に、二次ボビンに巻かれた二次コイルが配置され、さらにその外側に、一次ボビンに巻かれた一次コイルが配置されたものが、上部にイグナイタを備えるコイルケースに収容されたものが知られている。なお、中心鉄芯として、従来、特開平９−７８６０号公報に記載のように、幅の異なる矩形状のケイ素鋼板を積層してなるものが知られている。
【０００３】
このような点火コイルにおいては、各部材間の隙間を均一にして、各部材間の絶縁破壊を防止する必要がある。そのために、中心鉄芯は、二次ボビンの中央に正しく配置されると共に、その二次ボビンは、一次ボビンの中央に正しく配置されなければならない。そして、空隙をなくして、そのような絶縁状態を確実にするために、中心鉄芯と二次ボビンの間、及び二次ボビンと一次ボビンの間には、絶縁物としてのエポキシ樹脂が充填される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の方法のように、単に幅寸法の異なるケイ素鋼板を積層して中心鉄芯を形成した場合には、鉄芯の外周において、鉄芯を構成する各ケイ素鋼板群の各角がエッジとなって作用することで、中心鉄芯の外周側に位置する樹脂にクラックを生じさせるおそれがあった。また、ケイ素鋼板を積層して中心鉄芯を形成した場合には、鋼板の積層方向とそれと直角方向の各熱膨張率が異なることに起因して、中心鉄芯の周囲のエポキシ樹脂にクラックを生じさせる原因にもなっていた。
【０００５】
なお、このような点火コイルは、エンジンの動作中には高温になる一方、エンジンが停止すると常温に冷やされるものである。ところが、固いエポキシ樹脂により各部材が互いに接着されているので、温度変化に伴い、熱膨張係数の異なる各部材が膨張・収縮することで、各部材が互いに強い応力を受けることになる。また、エポキシ樹脂の量に違いがある所では、エポキシ樹脂の熱硬化時のゲル化温度、ゲル化時間又は硬化時におけるエポキシ樹脂自体の硬化発熱量に違いが生じ、エポキシ樹脂の物性、強度、収縮量が変わることで境界が生じ、エポキシ樹脂にクラックが生じ易かった。特に、点火コイルの上部は、単位体積当たりのエポキシ樹脂量が多いが、一次コイルや二次コイル付近は、エポキシ樹脂量が少ないので、境界が生じてクラックが生じ易かった。
【０００６】
そして、このようにしてクラックが発生し、そのクラックが拡大すると、中心鉄芯と二次コイル間が放電にて短絡してしまい、耐圧設計値を超える電圧がかかることで点火コイルが損傷したり、或いは出力の低下をまねいたりするおそれがあった。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、ケイ素鋼板を積層して中心鉄芯を形成した場合でも、中心鉄芯の周囲のエポキシ樹脂にクラックが生じるのを確実に防止して、長寿命の点火コイルを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の内燃機関用点火コイルは、中心鉄芯と、一次ボビンに巻かれた一次コイルと、二次ボビンに巻かれた二次コイルとが同心に配置され、それら各部材間に絶縁性樹脂が充填される内燃機関用点火コイルにおいて、幅寸法の異なる鋼板を積層して断面略八角形状に形成された中心鉄芯は、その八つの角がそれぞれアール付けされたことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の内燃機関用点火コイルは、中心鉄芯と、一次ボビンに巻かれた一次コイルと、二次ボビンに巻かれた二次コイルとが同心に配置され、それら各部材間に絶縁性樹脂が充填される内燃機関用点火コイルにおいて、幅寸法の異なる鋼板を積層して断面略八角形状に形成された中心鉄芯は、外周側に配置される各鋼板の各角がそれぞれアール付けされたことを特徴とする。
【００１０】
なお、上記いずれかの構成に加えて、前記中心鉄芯は、長手方向両端部にのみ前記アール付けが施され、この中心鉄芯の外周面には、長手方向両端部を残して樹脂製緩衝テープが巻かれており、中心鉄芯の長手方向両端部には、一端面にのみ開口した略円筒形キャップ状の緩衝材が、前記緩衝テープと一部を重ね合わされた状態で装着されることを特徴とする内燃機関用点火コイルとしてもよい。
【００１１】
また、本発明の内燃機関用点火コイルは、中心鉄芯と、一次ボビンに巻かれた一次コイルと、二次ボビンに巻かれた二次コイルとが同心に配置され、それら各部材間に絶縁性樹脂が充填される内燃機関用点火コイルにおいて、前記中心鉄芯は、幅寸法の異なる鋼板を積層して断面略八角形状に形成され、その鋼板群の積層方向の熱膨張率と、鋼板群の積層方向と直交する方向の熱膨張率をつり合わせたことを特徴とする。
【００１２】
そして好ましくは、上記構成に加えて、前記中心鉄芯を構成する鋼板群の積層方向の熱膨張率と、鋼板群の積層方向と直交する方向の熱膨張率とをつり合わせるべく鋼板群を溶接したことを特徴とする内燃機関用点火コイルである。
【００１３】
より具体的には、上記構成に加えて、前記溶接は、中心鉄芯の長手方向両端面に施され、前記積層方向と直交する方向の中央部において、前記積層方向の溶接長さを変えることで前記熱膨張率をつり合わせたことを特徴とする内燃機関用点火コイルである。
【００１４】
また、本発明の内燃機関用点火コイルは、中心鉄芯と、一次ボビンに巻かれた一次コイルと、二次ボビンに巻かれた二次コイルとが同心に配置され、それら各部材間に絶縁性樹脂が充填される内燃機関用点火コイルにおいて、前記中心鉄芯の長手方向両端部は、端部側へ行くに従って先細となるテーパ面に形成されたことを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の内燃機関用点火コイルについて、さらに詳細に説明する。
図１は、本発明の点火コイルの一実施例を示す概略縦断面図である。この点火コイルは、エンジンのプラグホールに取り付けられると共に、先端部に点火プラグが装着されて、点火プラグに高電圧を直接供給するものである。
【００１６】
この図に示すように、本実施例の点火コイルは、中心部から順に、中心鉄芯１、二次ボビン２に二次巻き線が巻かれた二次コイル３、一次ボビン４に一次巻き線が巻かれた一次コイル５がそれぞれ同心に配置され、それらは略円筒状のケース６に収納される。また、一次コイル３の外周面には、周方向の一部に切欠きを備えて略円筒状に屈曲形成された鋼板からなる外装鉄芯７が装着される。なお、中心鉄芯１の長手方向両端部には、鉄芯の磁束の飽和を抑制するために、一次コイル５で発生する磁束と反対方向の磁束を発生させる磁石を装着してもよい。
【００１７】
ケース６内には、熱硬化性エポキシ樹脂が充填される。この樹脂は、中心鉄芯１と二次コイル３の間、二次コイル３と一次コイル５の間、一次コイル５とケース６の間にそれぞれ侵入し、それらの間の絶縁性を保持する。なお、ケース６の上部には、後述するイグナイタ８などが収容される大径部６ａが形成されているが、エポキシ樹脂はこの大径部６ａにも充填される。エポキシ樹脂は、ケース６の上部開口から注入充填され、均一温度の硬化雰囲気温度に保たれた炉に一定時間保持されて硬化される。
【００１８】
ケース６の上部には、一次電流をオンオフするための点火駆動用回路としてのイグナイタ８が設けられると共に、イグナイタ８に一次電流を供給するための一次電流入力用コネクタ端子９が設けられている。なお、イグナイタ８には、ヒートシンクを設けている。
【００１９】
ケース６の下部には、二次コイル３に電気的に接続された二次高圧端子１０を介して、スプリング１１が設けられる。このスプリング１１を介して、ケース６の下部には点火プラグが接続される。その接続部は、プラグホール等の金属部に高電圧がリークしないように、ケース６の下部に設けられたプロテクタ１２に内蔵される。
【００２０】
図２は、中心鉄芯１の上部を拡大して示した概略斜視図である。この図に示すように、中心鉄芯１は、ケイ素鋼板などの磁性体からなる板材１ａ，１ａ…が、多数枚重ね合わされて断面略八角形状の棒状とされている。その際、外側に重ね合わされるものほどケイ素鋼板の幅寸法を小さくして、全体として断面略八角形状に形成する。なお、本実施例では、各鋼板同士は長手方向数箇所１ｂにおいて、かしめて固定しているが、それに代えて或いはそれに加えて、各鋼板間を接着するようにしてもよい。
【００２１】
中心鉄芯１の外周面には、緩衝テープ１３が巻き付けられる。本実施例の緩衝テープ１３は、薄いポリエステルフィルムとされ、内面側に接着剤を塗布した矩形状のフィルムが中心鉄芯の外周面に巻かれる。なお、緩衝テープ１３は、中心鉄芯１の上下両端部１ｃ，１ｃを少しだけ残して巻かれる。これにより、中心鉄芯１の上下両端部１ｃ，１ｃは、外部に露出した状態とされる。
【００２２】
中心鉄芯１の両端部１ｃ，１ｃには、図３に示すようなキャップ状の緩衝材１４が装着される。この緩衝材１４は、シリコンにより形成され、軸方向一端面に開口した略円筒形状であり、その円形穴（１４ａ，１４ｂ）に中心鉄芯１の端部がはめ込まれる。緩衝材１４の円形穴は、緩衝材１４の軸方向中央部より奥側が、若干縮径した段付き穴とされている。図４に示すように、奥側の小径部１４ａには、緩衝テープ１３が巻かれていない中心鉄芯１の露出部１ｃが配置され、開口側の大径部１４ｂには、緩衝テープ１３が巻かれた中心鉄芯１の端部がはめ込まれる。
【００２３】
本発明の点火コイルは、基本的に上述のような構造であり、その内、特に中心鉄芯１の構造に特徴を有する。以下、この点について詳述する。
【００２４】
図５は、点火コイルの中心鉄芯１の第１実施例を示す横断面図である。上述したように、中心鉄芯１は、幅寸法の異なる鋼板１ａ，１ａ…を積層して断面略八角形状の棒状に形成している。そして、本実施例では、中心鉄芯１の八つの角１ｘ，１ｘ…それぞれを、アール付けして角落とししている。これにより、中心鉄芯１と二次ボビン２との間の空間が確保され、各角１ｘの外側のエポキシ樹脂厚を確保できる。しかも、各角１ｘへのアール加工自体の効果も重なって、中心鉄芯１からの熱応力に対する耐久性が向上し、エポキシ樹脂へのクラックの発生が防止される。
【００２５】
図６は、点火コイルの中心鉄芯１の第２実施例を示す平面図である。この実施例では、中心鉄芯１を構成する各鋼板１ａ，１ａ…のエッジをアール付けしている。つまり、中心鉄芯１の外周側に配置される各鋼板１ａの各角（隣接する鋼板に重ね合わされずに突出する各角）１ｙをそれぞれアール付けしている。これにより、中心鉄芯１からエポキシ樹脂への熱応力を低減し、エポキシ樹脂へのクラックの発生を防止することができる。
【００２６】
なお、この実施例では、中心鉄芯１の長手方向両端面に、溶接を施して、鋼板群１ａ，１ａ…を、より強固に一体化している。図示例では、中心鉄芯１中央部に斜線で示す箇所１ｚに溶接が施される。つまり、鋼板１ａの積層方向と直交する方向（図６において左右方向）の中央部において、前記積層方向（図６において上下方向）に溶接を施している。そして、その溶接長さを変えることで、鋼板群の積層方向の熱膨張率と、鋼板群の積層方向と直交する方向の熱膨張率をつり合わせている。例えば、中心鉄芯１の積層方向の直径の略半分程度（１／３〜２／３の範囲）の長さだけ、溶接を施している。なお、図６において上下方向全域を溶接した場合には、上下の薄板部のエッジが応力集中を招く一方、全く溶接しない場合には、積層部中央の左右のエッジに応力が集中する。
【００２７】
鋼板の積層方向とその直交方向の熱膨張率をつり合わせることで、熱膨張率の相違に基づく各鋼板の反りなどに起因するエポキシ樹脂へのクラックの発生が防止される。つまり、中心鉄芯１の熱膨張によるエポキシ樹脂への応力を平均化することができるので、エポキシ樹脂への応力集中部位をなくすことができ、エポキシ樹脂へのクラックの発生を防止することができる。
【００２８】
図７は、点火コイルの中心鉄芯１の第３実施例を示す側面図であり、中心鉄芯１の上部を示している。この実施例の中心鉄芯１は、その長手方向両端部が、端部側へ行くに従って先細となるテーパ面に形成されている。これにより、中心鉄芯１からエポキシ樹脂への熱応力が集中する部位のエポキシ樹脂の厚みを厚くすることができ、中心鉄芯からの熱応力の耐久性を向上し、エポキシ樹脂へのクラックの発生を防止することができる。
【００２９】
なお、本発明の点火コイルは、上記実施例の構成に限らず、適宜変更可能である。例えば、中心鉄芯１に施す加工は、上記各実施例のものを組み合わせることができる。つまり、例えば、第１実施例と第２実施例とを組み合わせて、各鋼板群の角１ｙ，１ｙ…にアール付けするだけでなく、鋼板群から構成される略八角形状の八つの角１ｘ，１ｘ…にもアール付けすることができる。さらに、第３実施例を適用して、そのような中心鉄芯１の上下両端部をテーパに加工してもよい。また、中心鉄芯両端面への溶接は、第２実施例だけでなく、第１実施例などの中心鉄芯１にも適用可能である。
【００３０】
さらに、上記第１実施例や第２実施例のアール付けは、中心鉄芯１の長手方向全域に施してもよいが、長手方向両端部にのみ施してもよい。中心鉄芯１上端部は、エポキシ樹脂へのクラックが発生し易く、しかも発生した場合の影響が大きいので、その部分だけの対策でも有効である。
【００３１】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の内燃機関用点火コイルによれば、中心鉄芯からその周囲のエポキシ樹脂への応力を緩和して、エポキシ樹脂へのクラックの発生を防止することができる。よって、点火コイルの寿命を延ばすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の点火コイルの一実施例を示す概略縦断面図である。
【図２】図１の点火コイルの中心鉄芯上部を拡大して示す概略斜視図である。
【図３】図１の点火コイルの緩衝材を示す概略縦断面図である。
【図４】中心鉄芯上部に図３の緩衝材を装着した状態を示す概略縦断面図である。
【図５】図１の点火コイルの中心鉄芯の第１実施例を示す横断面図である。
【図６】図１の点火コイルの中心鉄芯の第２実施例を示す平面図である。
【図７】図１の点火コイルの中心鉄芯の第３実施例を示す側面図であり、中心鉄芯の上部のみを示している。
【符号の説明】
１　中心鉄芯
２　二次ボビン
３　二次コイル
４　一次ボビン
５　一次コイル
６　ケース
７　外装鉄芯
８　イグナイタ
９　コネクタ端子（一次電流入力部）
１０　二次高圧端子
１１　スプリング
１２　プロテクタ
１３　緩衝テープ
１４　緩衝材
【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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