(57)【要約】【課題】中心コアとその外周側の２次スプールとの間にすきまがある点火コイルにおいて、コストの上昇を抑制しつつ、２次スプールから中心コアへのコロナ放電の発生を防止することである。【解決手段】点火コイルは、円筒状のケース１０の中心部に配置された中心コア１５と、中心コアの外周側に半径方向のすきまを保って配置された２次スプール２０及びその外周面に巻回された２次コイル２３と、２次スプールの外周側に配置された１次スプール２５及びその外周面に巻回された１次コイル２８とを含む。中心コアと２次スプールとの間にはすきま１６がある。２次スプールの内周面の導電部２１と中心コアとは導電手段１７ａ、１７ｂ及び２１により電気的に導通されている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状のケースの中心部に配置された中心コアと、
前記中心コアの外周側に半径方向のすきまを保って配置された２次スプール及びその外周面に巻回された２次コイルと、
前記２次スプールの外周側に配置された１次スプール及びその外周面に巻回された１次コイルと、
前記２次スプールの内周面と前記中心コアとを電気的に導通させる導電手段と、
から成ることを特徴とする点火コイル。
【請求項２】
前記導電手段は、少なくとも前記中心コアの一部と前記２次スプールの一部とを導通させる請求項１に記載の点火コイル。
【請求項３】
前記導電手段は、前記２次スプールの内周面に形成された導電部と、傾斜した前記中心コアに形成された該導電部への接触部とを含む請求項２に記載の点火コイル。
【請求項４】
前記導電手段は、前記２次スプールの内周面に形成された導電部と、前記すきまに充填された導電材とを含む請求項１に記載の点火コイル。
【請求項５】
前記導電手段は、前記２次スプールの内周面に形成された導電部と、導電材料から成り前記２次スプールの両端部と前記中心コアの両端部との間に配置されたシール部材とを含む請求項１に記載の点火コイル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は内燃機関において点火プラグを発火（点火）させる点火コイルに関する。
【背景技術】
【０００２】
点火コイルは一般に、中心コアと、１次スプール及び１次コイルと、２次スプール及び２次コイルとから成る。その一種に、半径方向で内周側に２次コイル、外周側に１次コイルが配置されたものがある。かかる点火コイルにおいて、中心コアと２次スプールとの間にすきまがあり、しかも２次コイルと中心コアとの電圧差が所定値を超えると、２次コイ
ルと中心コアとの間にコロナ放電が発生し易い。
【０００３】
即ち、２次コイルの電位は一端（プラグ結合側）が所定電圧、他端（その反対側）が０ボルトで、その間で漸変する。これに対して、中心コアは２次コイルの中間電位に帯電する。よって、プラグ結合側端部及びその反対側端部では２次コイルと中心コアとの間に電位差があり、これがコロナ放電を引き起こす。コロナ放電は２次スプールの性能を劣化させ、これにより絶縁破壊の原因となり易い。
【０００４】
２次スプールの絶縁破壊を防止すべく、従来の点火コイル（特許文献１参照）では、中心コアと２次スプールとの間のすきまを絶縁性の強い樹脂（例えばエポキシ樹脂）でポッティングし、硬化させている。これにより、コロナ放電の発生を防止し、２次コイルの高電圧の確保を意図している。
【０００５】
一方、図７に示す従来の誘導電器（特許文献２参照）では、鉄心１００の外周側に絶縁管１０２が配置され、その外周側に低圧コイル１０４が、更にその外周側に高圧コイル（不図示）が配置されている。絶縁管１０２の内周面に導電性塗料から成るシールド膜１０３が形成されている。導電性塗料は金属粉末と樹脂との混合物を主成分とし、これにカーボンを添加したものである。絶縁管１０２の内周面に形成したシールド膜１０３により電界の集中の防止を意図している。
【特許文献１】特開平１１−１１１５４７号公報
【特許文献２】特開昭５１−６３４２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
点火コイルの作動時は温度の上昇及び下降が繰り返される。上記従来の点火コイルでは、中心コアと２次スプールとの間のすきまにも樹脂を注入したので、温度の昇降による注型樹脂の応力を緩和させる方策が必要となる。即ち、中心コアと注型樹脂とは熱膨張係数が異なり、例えば点火コイルの温度下降時、中心コアの膨張量が注型樹脂のそれよりも小さく、注型樹脂に熱応力が発生し、クラックが生じ易い。
【０００７】
これを防止するために、応力緩和手段として中心コアと注型樹脂との間に弾性部材を介在させることが必要となる。その結果、組付け工数が増加しコストも増加する。また、樹脂の注入量が増え、その分コストが上昇する。一方、従来の誘導電器では、シールド膜１０３により電界の集中がある程度防止できるかも知れない。しかし、鉄心１０２と低圧コイル１０２のスプールとの間にはすきま１０５があり、電界の集中を十分に防止することは難しい。
【０００８】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、点火コイルにおいて、コストの上昇を抑制しつつ、２次コイルと中心コアとの間のコロナ放電の発生及びそれに基づく２次スプールの絶縁破壊を防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、中心コアとその外周側の２次スプールとの間にすきまがある点火コイルにおいて、中心コアと２次スプールとを電気的に導通させて軸方向の対応する部分で両者の電位差をなくす（電位を等しくする）ことにより、コロナ放電の発生を防止することを技術思想とする。
【００１０】
本発明による点火コイルは、請求項１に記載したように、円筒状のケースの中心部に配置された中心コアと；中心コアの外周側に半径方向のすきまを保って配置された２次スプール及びその外周面に巻回された２次コイルと；２次スプールの外周側に配置された１次スプール及びその外周面に巻回された１次コイルと；２次スプールの内周面と中心コアとを電気的に導通させる導電手段と；から成ることを特徴とする。
【００１１】
この点火コイルの作動時、導電手段が２次スプールと中心コアとを電気的に導通させることにより、中心コアと２次コイルとの間にすき間がある場合でも両者の電圧分布が等しくなる。
【００１２】
請求項２の点火コイルは、請求項１において、導電手段は少なくとも中心コアの一部と２次スプールの一部とを導通させる。請求項３の点火コイルは、請求項２において、導電手段は２次スプールの内周面に形成された導電部と、傾斜した中心コアに形成された導電部への接触部とを含む。
【００１３】
請求項４の点火コイルは、請求項１において、導電手段は２次スプールの内周面に形成された導電部と、すきまに充填された導電材とを含む。請求項５の点火コイルは、請求項１において、導電手段は２次スプールの内周面に形成された導電部と、導電材料から成り２次スプールの両端部と中心コアの両端部との間に配置されたシール部材とを含む。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の点火コイルによれば、導電手段が中心コアを２次コイルの電圧分布と同様の電圧分布となるように帯電させる。その結果、２次コイルと中心コアとの間でのコロナ放電の発生が防止され、２次スプールのコロナ劣化等に起因する絶縁破壊が防止される。
【００１５】
請求項２の点火コイルによれば、中心コアの一部と２次スプールの一部とを導通させることにより電位差をなくすことができる。請求項３の点火コイルによれば、中心コアの接触部が２次スプールの導電部に直接接触するので、中心コアと２次スプールとの間に別部材を介在させることなく両者が導通される。
【００１６】
請求項４の点火コイルによれば、中心コアと２次スプールとが導電材により導通されるので、中心コアに接触部を設けることが不要となる。請求項５の点火コイルによれば、中心コアの両端と２次スプールの両端との間をシールするシール部材が導電手段を構成するので、導電手段により中心コアと２次スプールとの導通及びシールが達成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
＜全体構成＞
点火コイルは機能的には、バッテリ電圧から高電圧を生成するトランス部、トランス部の作動を制御する制御回路部、及びプラグに結合されるプラグ結合部から成る。構造的に見ると、ケース、その内部に中心から外周に向けて順に配置された中心コア、２次スプール及び２次コイル、並びに１次スプール及び２次コイルや、ケースの上端部に配置された制御回路（イグナイタ）等から成る。
【００１８】
＜すきま、樹脂＞
２次コイルとその外周側の１次スプールとの間のすきまには絶縁性樹脂（例えばエポキシ樹脂）が注入されている。これに対して、中心コアと、外周側の２次スプールとの間のすきまには絶縁性樹脂は注入されていない。
【００１９】
＜導電手段＞
（１）導電手段は２次スプールと中心コアとを電気的に導通させる。そのために、２次スプールの内周面には導電部が形成されている。導電部は例えば導電性樹脂、鉄系及び非鉄系金属を、２次スプールの内周面の特定部分又は全体にコーティングして形成する。導電性樹脂は金属粉末を含む樹脂や、カーボンを導電材として添加した樹脂を含む。また、非鉄系金属には金、銀、銅、すず、亜鉛及びアルミニウム等が含まれる。コーティングは塗装、めっき、蒸着及びテープの貼り付けを含む。
【００２０】
導電手段には種々のタイプがある。第１タイプでは、中心コアの外周面の一部を２次スプールの一部に接触させる。例えば、中心コアの軸線を点火コイル即ち２次スプールの軸線に対してわずかに傾斜させて、その一端部（プラグ結合側端部）及び他端部（反対側端部端部）を２次スプールの両端の導電部と接触させれば良い（ａ形）。中心コアを傾ける代わりに、中心コアの内周面の軸方向の一部に突条を、２次スプールの内周面の対応部分に環状の導電部を形成しても良い（ｂ形）。
【００２１】
第２タイプでは、２次スプールの内周面に導電部を形成し、中心コアと２次スプールとの間のすきまに導電性の別部材（導電材）を充填する。たとえば、導電材の一部を中心コアに他の一部を導電部に接触させれば良い（ｃ形）。導電材は、上記導電部と同様に導電性樹脂、鉄系及び非鉄系金属から成り、その内部に空洞又はすきまを含む導電材が望ましい。粉末、ペースト、液体又はゲルの何れの状態でも良い。なお、２次スプールの内周面が導電部を持つので、導電材がすきまの全てに充填されることは不要である。
【００２２】
また、中心コアの一端部及び他端部と２次スプールの一端部及び他端部との間に介在される一対のシール部材を、絶縁材料で形成して導電性を付与したり、導電材で形成することができる（ｄ形）。
【００２３】
第３タイプとして、中心コアと２次スプールとの間のすきまの内圧を高くする。高い内圧のすきまではコロナ放電は発生し難いからである。
【００２４】
（２）中心コアと２次スプールとの隙間に絶縁樹脂を充填しない場合、２次コイルと中心コアとの間でコロナ放電が発生するか否かは、２次コイルの最高電圧や、２次スプールと中心コアとのすきまの大きさ（半径方向寸法）等に依存する。発明者の研究や過去の経験等によれば、２次スプール及び中心コアの全ての軸方向部分で両者の電位差が５ｋＶ以下になれば、コロナ放電は殆ど発生しないと考えられる。
【００２５】
そのためには、図５において、中心コアＡの外径をＤａとし、２次スプールＢの内径をＤｂとしたとき、寸法（Ｄｂ−Ｄａ）／２を３．０ｍｍ以上とすれば良い。換言すれば、中心コアＡと２次スプールＢとの間のすきまＣの寸法ｌ１とｌ２との合計が６．０ｍｍ以上であれば良い。
【実施例】
【００２６】
以下、本発明の実施例を添付図面を参照しつつ説明する。
＜第１実施例＞
（構成）
図１及び図２に示す点火コイルは円筒状のケース１０と、その中心部の円柱状の中心コア１５と、その外周側の２次スプール２０及び２次コイル２３と、更にその外周側の１次スプール２５及び１次コイル２８と、最外周の外周コア３０と、ケースの上端部のイグナイタ（不図示）とから成る。
【００２７】
ケース１０は円筒形状部１１と、その上端の箱形状部１３とを有する。円筒形状１１と箱形状部１３とはともに絶縁性樹脂で別々に成形された後結合されたものである。円筒形状部１１の中心に配置された中心コア（ 鉄心）１５は複数の薄い珪素鋼板を重ねて成り、円柱形状を持つ。
【００２８】
絶縁樹脂から成る２次スプール２０は円筒状の本体と、その端部のつば部（何れも不図示）とを含む。つば部で円筒形状部１１に位置決めされると共に、本体の外周面に２次コイル２３が巻かれている。２次コイル２３の上端は上方ターミナル（不図示）に接続され、下端は下方ターミナルを介して点火プラグへの結合部（何れも不図示）に接続されている。
【００２９】
中心コア１５の外周面と２次スプール２０の内周面との間はすきま１６が存在する。２次スプール２０の内周面には全体に導電性材料をコーティングして成る導電部２１（図３参照）が形成されている。中心コア１５は２次スプール２０の内周面と部分的又は全体的に接触される。ここでは、図３に示すように中心コア１５を２次スプール２０に対して少し傾斜させており、その結果中心コア１５の上端１７ａ及び下端１７ｂが２次スプール２０の上端２１ａ及び下端２１ｂに接触している。
【００３０】
図１及び図２に戻って、絶縁性樹脂から成る１次スプール２５は円筒形状の本体とその両端のつば部（何れも不図示）とを含む。つば部で円筒形状部１１に位置決めされると共に、本体の外周面に１次コイル２８が巻かれている。１次コイル２８の両端は上方ターミナルに接続されている。１次コイル２８の外周側に、複数の薄い珪素鋼板を重ねて成る円筒形状の外周コア３０が配置されている。２次コイル２３の外周面と１次スプール２５の内周面との間のすきま２７にエポキシ樹脂３２が充填されている。
【００３１】
ケース１０の箱形状部１３内にはイグナイタが収容され、その周囲の空間にはエポキシ樹脂（何れも不図示）が充填されている。上方ターミナルは箱形状部１３内のイグナイタ、及び箱形状部１３のコネクタ３３内のコネクタピンに接続されている。
【００３２】
（作用）
この実施例の作動の概略を説明する。イグナイタのスイッチ動作により電源から１次コイル２８への１次電流が遮断され、自己誘導作用により１次コイル２８に高電圧（数百ボルト）が発生する。１次コイル２８との相互誘導作用により２次コイル２３に誘導起電力（数キロボルトから数十キロボルト）が発生する。２次コイル２３の下端の高電圧は下方ターミナルを介して点火プラグに供給される。
【００３３】
図３において、２次コイル２３の下端に発生する起電力を例えば１０ｋＶとすると、２次スプール２０の電位は下端部Ｚで１０ｋＶ、上端部Ｘで０Ｖ、そして中間部Ｙで５ｋＶとなる。これらの間では電位は漸変する。
【００３４】
ここで、２次スプール２０に形成された導電部２１に中心コア１５の上端１７ａ及び下端１７ｂが接触しているので、２次スプール２０及びと中心コア１５が一端及び他端で電気的に導通し、電位差はなくなる。なお、中心コア１５及び２次スプール２０の中間部では元々電位差はほとんどない。種々の条件にもよるが、通常、２次スプール２０と中心コア１５との電位差が５ｋＶ以下であれば、２次スプール２０と中心コア１５との間でコロナ放電が発生することは殆んどない。
【００３５】
（効果）
この実施例によれば、以下の効果が得られる。 第１に、コストの上昇なく、２次コイル２３と中心コア１５との間のコロナ放電の発生が防止され又は抑制され、２次スプール２０のコロナ劣化が防止される。そのために必要なことは２次スプール２０の内周面に導電部２１を形成し、中心コア１５を傾けてその上端１７ａ及び下端１７ｂを接触させるのみである。点火コイルの基本的構造は設計変更していないので、コストの上昇は少ない。
【００３６】
第２に、絶縁樹脂の注入量が減少し、コストが低下する。中心コア１５と２次スプール２０との間のすきま１６に樹脂を注入していないからである。すきま１６に樹脂を注入しないと、注入する場合に比べてコロナ放電が発生し易くなる。但し、上述したように、中心コア１５の上端及１７ａび下端１７ｂが２次スプール２０の導電部２１に接触され、またすきま１６が所定の大きさに選定されているので、コロナ放電の心配はない。
【００３７】
＜第２実施例＞
図４に示す第２実施例では、中心コア１５を傾斜させておらず、中心コア１５と２次スプール２０との間に均等なすきま１６が存在する。上記すきま１６に空洞を含む全体として円筒形状の導電材４０が充填されている。導電材４０の内周面は中心コア１５の外周面に接触し、外周面は２次スプール２０の導電部２１に接触している。よって、中心コア１５と２次スプール２０とは軸方向全体において導電材４０により導通されている。
【００３８】
第２実施例によれば、すきま１６に充填したに導電材４０が中心コア１５と２次スプール２０とを軸方向の全ての部分で導通させる。よって、中心コア１５を傾けることなく、上記第１実施例と同様の効果が得られる。
【００３９】
＜第３実施例＞
図６に示す第３実施例では、中心コア１５の上端５１と２次スプール２０の上端５２との間に上端側シール部材５３が介在されている。この上端側シール部材５３は導電材から成り、キャップ形状を有する。同様に、中心コア１５の下端５６と２次スプール２０の下端５７との間に介在された下端側シール部材５８は導電材から成り、キャップ形状を有する。シール部材５３及び５８の外周面は２次スプール２０の導電部２１に接触している。
【００４０】
第３実施例によれば、一対のシール部材５３及び５８が中心コア１５と２次スプール２０とを両端部で導通させる。よって、中心コア１５と２次スプール２０とがシール部材５３，５８により上端及び下端で導通され、中心コア１５を傾けたり、すきま１６全体に導電材４０を介在させることなく、上記第１実施例と同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の第１実施例を示す正面図（一部破断）である。
【図２】図１における要部拡大図である。
【図３】第１実施例の作用効果を説明する模式図である。
【図４】本発明の第２実施例を示す、図３に対応する説明図である。
【図５】本発明の実施のための最良の形態を示す斜視説明図である。
【図６】本発明の第３実施例を示す、図３に対応する説明図である。
【図７】従来例を示す要部断面図である。
【符号の説明】
【００４２】
１０：ケース                        １５：中心コア
１６：すきま                        １７ａ、１７ｂ：接触部
２０：２次スプール                  ２１：導電部
２３：２次コイル                    ２５：１次スプール
２８：１次コイル
【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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