(57)【要約】      （修正有）【課題】中心鉄心の断面寸法の変更に対し互換性を享受し得るトランス部品断面構造を提供する。【解決手段】点火コイルは、挿通孔が形成されたスプールと、主矩形領域Ｓｑを断面とした基礎的鉄心部位１８０ａを有し当該基礎的鉄心部位１８０ａが前記挿通孔へ挿設された鉄心１８０と、によって形成されるトランス部品断面構造が適用されている。このうち、挿通孔は、主矩形領域Ｓｑの断面寸法に略一致する離間面１５４ａの対を具備し、且つ、当該離間面１５４ａを含んで形成される挟持空間と、当該挟持空間へ基礎的鉄心部位１８０ａが挿設されて残される残余空間１５３ｂとが結合されて成り、基礎的鉄心部位１８０ａは、その端部が前記離間面１５４ａに対面する挟持領域面と、離間面１５４ａとの対面状態が解かれる非挟持領域面と、が同一面とされている。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
挿通孔が形成されたスプールと、主矩形領域を断面とした基礎的鉄心部位を有し当該基礎的鉄心部位が前記挿通孔へ挿設された鉄心と、によって形成されるトランス部品断面構造において、
前記挿通孔は、前記主矩形領域の断面寸法に略一致する離間面の対を具備し、且つ、当該離間面を含んで形成される挟持空間と、当該挟持空間へ前記基礎的鉄心部位が挿設されて残される残余空間と、が結合されて成り、
前記基礎的鉄心部位は、その端部が前記離間面に対面する挟持領域面と、前記離間面との対面状態が解かれる非挟持領域面と、が同一面とされていることを特徴とするトランス部品断面構造。
【請求項２】
前記挿通孔は、前記挟持空間と前記残余空間との結合部分にて、内角が１８０°以上とされていることを特徴とする請求項１に記載のトランス部品断面構造。
【請求項３】
前記鉄心は、前記非挟持領域面へ隣接又は結合して設けられる第１の追加的鉄心部位が、前記残余空間へ配置されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のトランス部品断面構造。
【請求項４】
前記鉄心は、前記第１の追加的鉄心部位へ隣接して設けられる第２の追加的鉄心部位が、前記残余空間へ配置されることを特徴とする請求項３に記載のトランス部品断面構造。
【請求項５】
前記基礎的鉄心部位は、前記端部が複数与えられ、前記挟持領域面が前記非挟持領域面を挟んで両側に設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載のトランス部品断面構造。
【請求項６】
前記スプールの外表面には、コイル用の巻線が巻回されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか一項に記載のトランス部品断面構造。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６の何れか一項に記載のトランス部品断面構造は、コイルアセンブリに適用されていることを特徴とする点火コイル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トランス部品断面構造，及び，これを備えた点火コイルに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車等に用いられる内燃機関では、プラグホールの各々に点火コイルを配備させた直接点火方式が採用されている。かかる点火コイルは、入力電圧を昇圧させるトランス回路部と、この回路から点火プラグへ高電圧を中継する高圧タワー部とから成り、全体としてスティック状の形態を呈している。この高圧タワー部はプラグホールへ挿入され、点火コイル全体がエンジンに装着される。
【０００３】
当該点火コイルは、ケース体の内部にコイルアセンブリが収容される。このコイルアセンブリは、中心鉄心、一次スプール、二次スプールが各々同軸的にレイアウトされる。その中心鉄心周囲の断面構造２１について説明すると、図６（ａ）に示す如く、中心鉄心１２は、ここで述べた何れかのスプール１０の内部へ収容されることとなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−３１２０４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、中心鉄心１２は、点火コイルの要求仕様に応じて、鉄心断面積を変更しなければならない場合がある。例えば、図６（ａ）に示す如く、要求仕様が低スペックである場合には、同一形状のスプールを使用する場合であっても、鉄心断面積を低下させてコスト低減等を図らねばならない。
【０００６】
しかし、図６（ｂ）に示す如く、鉄心の矩形断面の寸法Ｈを変更した場合（Ｈ０→Ｈ１）、その中心鉄心は、スプールの中心から偏心してしまうと、中心に正しく配置されたときと比べて磁束密度が高い領域を形成させてしまい、設計上十分な断面積が確保されていたとしても、鉄損の増加を招いてしまうとの問題が生じる。
【０００７】
特許文献１に記載の技術では、中心鉄心がスプール内にて偏心しないよう、スプール内壁に支持突起１１ａ及び１１ｂが設けられている。しかし、このスプールでは、挿設される中心鉄心の寸法が更に変更されると、結局、中心鉄心をスプールの中心へ配置させることができなくなる。即ち、特許文献１に記載の技術では、中心鉄心の断面寸法が変更された場合、かかる設計事情を満足させつつ変更前と同一のスプールを用いることはできない。
【０００８】
本発明は上記課題に鑑み、中心鉄心の磁束通過断面の変更に対し互換性を享受し得るトランス部品断面構造の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明では次のようなトランス部品断面構造とする。即ち、挿通孔が形成されたスプールと、主矩形領域を断面とした基礎的鉄心部位を有し当該基礎的鉄心部位が前記挿通孔へ挿設された鉄心と、によって形成されるトランス部品断面構造において、
前記挿通孔は、前記主矩形領域の断面寸法に略一致する離間面の対を具備し、且つ、当該離間面を含んで形成される挟持空間と、当該挟持空間へ前記基礎的鉄心部位が挿設されて残される残余空間と、が結合されて成り、
前記基礎的鉄心部位は、その端部が前記離間面に対面する挟持領域面と、前記離間面との対面状態が解かれる非挟持領域面と、が同一面とされていることとする。
【００１０】
好ましくは、前記挿通孔は、前記挟持空間と前記残余空間との結合部分にて、内角が１８０°以上とされていることとする。
【００１１】
好ましくは、前記鉄心は、前記非挟持領域面へ隣接又は結合して設けられる第１の追加的鉄心部位が、前記残余空間へ配置されることとする。
【００１２】
好ましくは、前記鉄心は、前記第１の追加的鉄心部位へ隣接して設けられる第２の追加的鉄心部位が、前記残余空間へ配置されることとする。
【００１３】
好ましくは、前記基礎的鉄心部位は、前記端部が複数与えられ、前記挟持領域面が前記非挟持領域面を挟んで両側に設けられていることとする。
【００１４】
好ましくは、前記スプールの外表面には、コイル用の巻線が巻回されていることとする。また、本発明では、上記の何れかに記載のトランス部品断面構造が、コイルアセンブリに適用され点火コイルにて用いられることとしても良い。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係るトランス部品断面構造によると、中心鉄心の磁束通過断面積が変更されても、常に寸法変更されない鉄心主要部の断面寸法が存在する。また、これが挿設されるスプールは、当該断面寸法の部位を挟持する空間が形成されるので、中心鉄心の他の部位の形状変更があっても、鉄心主要部がその空間に固定されることに変わりは無い。即ち、かかるトランス部品断面構造は、中心鉄心の磁束通過断面積を変更する場合、其の断面形状が変化しない部位によってスプール内壁へ固定されるので、中心鉄心の主要部がスプールの中心へ適正に配置されることとなる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施の形態に係る内燃機関用点火コイルの構成を示す図。
【図２】実施の形態に係る一次スプールと中心鉄心を説明する図。
【図３】実施の形態に係る一次スプールと中心鉄心の断面構造を示す図（其の１）。
【図４】実施の形態に係る一次スプールと中心鉄心の断面構造を示す図（其の２）。
【図５】他の例に係る一次スプールと中心鉄心の断面構造を示す図。
【図６】従来例に係る一次スプールと中心鉄心の断面構造を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明に係る実施の形態につき図面を参照して具体的に説明する。図１では、本実施の形態に係る点火コイルの構成が示されている。図１（ａ）に示す如く、点火コイル１００は、主体部１１０と、フランジ部１１１と、コネクタ部１１２とが一体的に形成されたものである。このうち、主体部１１０は、後述するコイルアセンブリを内蔵させている。また、フランジ部１１１は、貫通孔を具備した金属ブッシュ１１ａが埋設されており、これを介して内燃機関のヘッドカバーへ固定される。また、コネクタ部１１２は、内部に複数の端子が配備され、これを介して電源及び点火信号が供給される。
【００１８】
また、かかる構造の下部（Ｚ軸の逆方向）には、高圧出力部１２１が設けられる。当該高圧出力部１２１は、其の外部に連通可能な状態で高圧端子が内蔵されており、その高圧端子は、主体部１１０に内蔵されているコイルアセンブリの二次巻線に接続される。上述した主体部等及び高圧出力部１２１は、何れも、ＰＰＳ又はＰＢＴといった熱可塑性樹脂から成り、電気的な絶縁状態を維持させている。
【００１９】
図１（ｂ）は、主体部１１０の内部構造が示されている。図示の如く、その構造は、高圧出力部１２１と一体化されたコイル搭載部１２０と、これに搭載されたコイルアセンブリとから成る。コイルアセンブリは、図示されない中心鉄心と、これの外周に配置された一次スプール１５０と、これの更に外側に配置された二次スプール１４０とが全て同軸的に配置されている。これら各々のスプールには、巻線によって形成されたコイルが巻回されている。即ち、一次スプールには一次コイルが巻回され、二次スプールには二次コイルが巻回されている。
【００２０】
かかるコイル群は、図示の如く、内部ケース１３０によって包囲され、コイル周辺の間隙にエポキシ樹脂が充填されている。当該エポキシ樹脂は、コイルで発生した電位の短絡を防ぎ、出力性能の低下を防止させる機能を担う。内部ケース１３０の外周には、外装鉄心１６１，１６２が環状を呈して装着される。この外装鉄心１６１，１６２は、中心鉄心を伴って磁束経路を形成する。また、この外周鉄心のＸ軸方向には、コイルアセンブリの動作を促すイグナイタ１７０が配備される。
【００２１】
当該イグナイタ１７０は、パワートランジスタ及び制御回路が内蔵されており、一次コイルの通電遮断を制御する。即ち、パワートランジスタが通電状態となると、一次コイルに電流が通電され、コイルの蓄積エネルギーが増大する。その後、同トランジスタによって一次電流が遮断されると、双方のコイルが鉄心を介して結合され、そのエネルギーに応じて二次コイルで出力電圧が励起される。本実施の形態では、双方コイルの巻数比の設定によって、４０〔ｋＶ〕程度の電位差が二次コイルにて発生し、これに応じて点火プラグが放電される。
【００２２】
図２は、一次スプールと中心鉄心とを組み合わせたトランス部品が示されている。尚、同図では、説明の便宜上、スプール外周に巻回される一次コイルが図示省略されている。図２（ａ）に示す如く、一次スプール１５０は、筒状体１５１の両端にフランジ体１５２ａ，１５２ｂが設けられる。筒状体１５１は、その両端を貫通する挿通孔１５３が形成されている。かかる一次スプール１５０は、ＰＢＴ等の熱可塑性樹脂が加工されたものである。
【００２３】
本実施の形態に係る中心鉄心１８０は、軟磁性体の積層鋼板が適宜の厚さに積層されたものである。かかる中心鉄心１８０は、その断面積が、要求仕様に応じて適宜変更される。尚、同図にあっては、その代表として、後述する基礎的鉄心部位のみが表現されている。この基礎的鉄心部位は、直方体状に積層鉄心が積層される為、スプールに対する挿通方向に垂直となる端面１８２と、挿通方向に沿って長手面を形成する横側面１８１及び主側面１８３とが現れる。
【００２４】
図２（ｂ）に示す如く、中心鉄心１８０が挿通孔１５３へ挿入されると、鉄心が挿通孔１５３へ納められた状態となる。以下、これを、挿設された状態と呼ぶこととする。即ち、同図の状態は、中心鉄心１８０の基礎的鉄心部位が挿通孔１５３へ挿設された状態である。本実施の形態では、鉄心が挿通孔１５３へ挿設された組立体を、トランス部品組立体と呼ぶ。
【００２５】
図３は、図２（ｂ）に於けるＡ−Ａ断面が示されている。但し、図３（ａ）についてはスプールの断面のみが示されている。一次スプール１５１の断面を観察すると、中心部に挿通孔１５３が形成され、その内周面が特徴的な形態とされている。かかる挿通孔１５３は、断面が多角形とされ、その多くが１８０°未満に設定された内角群によって閉空間を形成させている。但し、その内角群の一部は、１８０°以上に設定された角度θが対となって存在する。
【００２６】
本来、内角群の全てが１８０°未満とされていれば、閉じた空間を少ない面で形成させることができる。ところが、本実施の形態では、その内角群の一部に１８０°以上とさせた特異な内角θを対で設けることにより、通常の安定した多角形断面と比べて外部へ突出した断面部位が形成される。
【００２７】
具体的に説明すると、特異な内角θは、Ｂ部拡大図に示す如く、傾斜面１５４ｄと離間面１５４ａとの挟角とされる。この内角θが対となって設けられるところ、離間面１５４ａについても対となって存在することとなる。特に、本実施の形態では、この対面する離間面１５４ａが平行な関係とされている。そして、本実施の形態では、この離間面１５４ａの対の各端部を当接面１５４ｂで結ぶことにより、離間面１５４ａの対及び当接面１５４ｂを含む幾何形態が形成され、挿通孔１５３の主部に対し総体的に突出した挟持空間１５４ｂが形成される。
【００２８】
中心鉄心１８０は、図３（ｂ）に示す如く、挿通孔１５３へ挿設されると、その端部が離間面１５４ａの対によって把持される。本実施の形態では、このような把持状態を形成させる鉄心の最小限の部位を基礎的鉄心部位１８０ａと呼ぶ。特に、本実施の形態によると、中心鉄心１８０は、積層鋼板にて形成されるので、その断面の輪郭が積層鋼板の境界によって明確に現れる。このように、基礎的鉄心部位１８０ａは、端面側から其の断面を観察すると、矩形部位を形成する主矩形領域Ｓｑが認められる。尚、本実施の形態では、中心鉄心１８０を積層鋼板であるとしているが、これに限らず、焼結材によって形成された圧粉鉄心を用いても良い（図３（ｃ）参照）。
【００２９】
図３（ｂ）に戻り、トランス部品の断面構造について説明を続ける。基礎的鉄心部位１８０ａは、その端部の寸法、即ち、横側面１８１によって形成される輪郭の寸法が、挿通孔１５３の「離間面１５４ａの離間距離」に略一致している。従って、基礎的鉄心部位１８０ａの端部は、離間面１５４ａの対によって、程良く固定されることとなる。このように、基礎的鉄心部位１８０ａの主側面１８３は、その端部が挟持空間１５３ａで固定されると、離間面１５４ａとの対面状態が解かれる非挟持領域面と、離間面１５４ａに対面・当接される挟持領域面とが形成される。本実施の形態では、図示の如く、挟持領域面は基礎的鉄心部位１８０ａの両端に現れ、非挟持領域面は双方の挟持領域面の間に同一面として現れる。
【００３０】
このようにして、中心鉄心１８０が一次ボビン１５０へ組付けられると、挿通孔１５３は、当該挿通孔１５３の中心部位及び挟持空間１５３ａが中心鉄心１８０によって満たされ、一方、これによって残された部位には、非挟持領域面に隣接する残余空間１５３ｂが形成される。この残余空間１５３ｂは、図示の如く、非挟持領域面，傾斜面１５４ｄ，及び，対向面１５４ｃによって形成され、特に、非挟持領域面の端部は、傾斜面１５４ｄと離間面１５４ａとの結合部分に一致する。
【００３１】
本実施の形態に係るトランス部品の断面構造２００は、基礎的鉄心部位１８０ａを挟持空間１５３ａへ固定させることで、中心鉄心１８０の主要部がスプール断面の略中心に配置されることとなる。また、かかる挿通孔１５３は、その内面の形状によって残余空間１５３ｂが形成され、他の鉄心構造の配置自由度を与えることとなる。
【００３２】
図４は、中心鉄心を変更させた場合の具体例が示されている。図４（ａ１）の例では、挟持領域面の所定箇所に、一段の積層鉄心が付加されている。この段に係る積層鉄心は、第１の追加的鉄心部位１８０ｂと呼ばれるもので、一枚であっても良く、幅が等しく調整された複数枚の構成であっても良い。
【００３３】
このように、図４（ａ１）の例によれば、非挟持領域面へ隣接して第１の追加的鉄心部位１８０ｂが設けられ、これが残余空間１５３ｂへ配置される。即ち、この例によれば、第１の追加的鉄心部位１８０ｂに係る段の積層枚数を程よく設定することで、中心鉄心１８０の断面積を所望の状態に調整することが可能となる（図４（ａ２）参照）。
【００３４】
特筆すべきは、本実施の形態に係るトランス部品断面構造によると、中心鉄心の磁束通過断面積が変更されても、常に寸法変更されない鉄心主要部の断面寸法が存在する。また、これが挿設される一次スプール１５０は、当該断面寸法の部位を挟持する空間が形成されるので、中心鉄心１８０の他の部位の形状変更があっても、鉄心主要部がその空間に固定されることに変わりは無い。即ち、かかるトランス部品断面構造２００は、中心鉄心の磁束通過断面積を変更する場合、其の断面形状が変化しない部位によってスプール内壁へ固定されるので、中心鉄心１８０の主要部が一次スプール１５０の中心へ適正に配置されることとなる。
【００３５】
また、本実施の形態では、挿通孔１５３が、挟持空間１５３ａと残余空間１５３ｂとの結合部分にて、内角が１８０°以上とされている。従って、挿通孔１５３の断面では、挟持空間１５３ａに基礎的鉄心部位１８０ａが挿入されても、残余空間１５３ｂが必ず確保され、追加的な積層鉄心の配置スペースが容易に確保される。
【００３６】
また、本実施の形態における中心鉄心１８０は、挟持空間１５３ａに固定される端部が二箇所とされ、挟持領域面が非挟持領域を挟んで両側に設けられる。従って、基礎的鉄心部位１８０ａは、挿通孔１５３の中心部に於ける最大限のスペースを占拠できることになり、当該基礎的鉄心部位１８０ａのみによって相当の断面積を確保できる。
【００３７】
また、本実施の形態に係る一次スプール１５０は、その筒状体表面１５１に一次コイルが巻回され、筒部断面１５１ａの肉厚を最小限とすることで、コイルアセンブリの小型化に資するものとされる。また、本実施の形態では、鉄心の外表面に配置されるスプールが一次スプールとしているが、設計上の都合によって二次スプールとしても良い。
【００３８】
また、自動車用の点火コイルでは、ヘッドカバーから突出する構造を可能な限り小さく抑えたい。このため、本実施の形態に係るトランス部品の断面構造２００は、コイルアセンブリの小型化が可能となるので、その要求に十分応え得るものとなる。
【００３９】
図４（ｂ１）では、他の例に係るトランス部品の断面構造が示されている。この例では、第２の追加的鉄心部位１８０ｃ〜１８０ｅが追加され、これが残余空間１５３ｂに配置される。具体的に説明すると、第２の追加的鉄心部位１８０ｃ〜１８０ｅは、第１の追加的鉄心部位１８０ｂへ隣接して設けられ、この各々については、一枚であっても良く複数枚から成る構成であっても良い。
【００４０】
本例に係る中心鉄心１８０の断面は、第２の追加的鉄心部位１８０ｃ〜１８０ｅによって、残余空間１５３ｂを更に有効活用できる。従って、この例では、磁気飽和の回避策として断面積を幾分でも確保させたい場面で有用である。
【００４１】
また、同図によれば、非挟持領域面と対向面１５４ｃとが略平行とされ、残余空間１５３ｂが形成されている。そして、この空間の平行面に沿うよう積層鉄心が重ねられるので、スペースを有効に活用し得て、鉄心断面を効果的に拡大させ得る。
【００４２】
先にも触れたが、中心鉄心１８０については、圧粉鉄心を利用しても良い（図４（ｃ１）参照）。この場合、中心鉄心１８０は、図４（ｃ２）に示す如く、基礎的鉄心部位１８０ａと第１の追加的鉄心部位１８０ａとが一体として形成されるので、双方の隣接面では互いに結合された状態とされる。このように、圧粉鉄心を中心鉄心として用いる場合、残存空間１５３ｂをより有効に活用できる。
【００４３】
尚、上述した実施の形態では、基礎的鉄心部位１８０ａの両端でスプールに固定されるとしていたが、図５（ａ）に示す如く、基礎的鉄心部位１８０ａを一方の端部でのみスプールに固定されるようにしても良い。また、上述した追加的鉄心部位は、中心鉄心１８０の断面形状が線対称となるよう両側に等しく積層させているが、残余空間１５３ｂの一方側に追加的鉄心部位を与えても、その状態に応じて上述した効果が奏される。
【００４４】
１００  点火コイル，    １５０  スプール，    １５３  挿通孔，    １５３ａ  挟持空間，    １５３ｂ  残余空間，    １５４ａ  離間面，    １８０  鉄心，    １８０ａ  基礎的鉄心部位，    １８０ｂ  第１の追加的鉄心部位，    Ｓｑ  主矩形領域，    １８０ｃ〜１８０ｅ  第２の追加的鉄心部位，    ２００  トランス部品断面構造。
【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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