(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
中央鉄心と同心の関係で一次コイルと二次コイルを有し、それらは熱硬化性樹脂が注入された絶縁ケース内部に固定され、さらにそれらと同心の関係で外装鉄心を有して成り、エンジンブロックに穿たれたプラグホール内に収容して用いる主本体部分の外径が２２ｍｍ乃至２５ｍｍ、及び点火コイル取付面から点火プラグ頭部電極迄の距離が少なくとも１００ｍｍ以上とする内燃機関点火コイルにおいて、
上記中央鉄心の両端に外装鉄心に臨むように中継ぎ鉄心を設けるとともに、上記中央鉄心と上記中央鉄心の一端側の中継ぎ鉄心との間に、中央鉄心より大きい外径を有する薄肉円板状の永久磁石を介在させ、その永久磁石と中央鉄心との間に、中央鉄心より大きい外径を有する薄肉円板状の補助鉄心を介在させ、また中央鉄心の他端側に直接中継ぎ鉄心を備え、中央鉄心→補助鉄心・永久磁石→中継ぎ鉄心→外装鉄心→中継ぎ鉄心→中央鉄心から成る閉磁路を構成し、
中央鉄心、一次コイル及び二次コイルの長さを点火コイル取付面から点火プラグ頭部電極迄の５０％以下とし、且つ点火コイル取付面に近い方に配設した、
ことを特徴とする内燃機関用点火コイル。
【請求項２】
上記中央鉄心は方向性珪素鋼板を短冊状にしたものを積層して、外径が円に近づくように形成し、その外径は主本体部分の外径の４０〜５０％とした、
ことを特徴とする請求項１に記載の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】
この発明は、自動車の内燃機関の点火プラグに火花放電を生じさせるための内燃機関用点火コイルに関し、特にエンジンブロックに穿たれたプラグホールに搭載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】
従来、内燃機関のプラグホールに搭載される内燃機関用点火コイルとしては、図３に示すような、一次コイル４Ａと、二次コイル６Ａと、該二つのコイル４Ａ，６Ａを磁気的に結合させるための円柱状の中央鉄心２Ａとを、円筒状のケース７Ａの内側に配し、また中央鉄心２Ａの両端から発生する磁力線２０Ａが流入し中央鉄心２Ａとの間で開磁路を形成する外装鉄心１１Ａを、ケース７Ａの外周に配して成る内燃機関用点火コイル１Ａが知られている。
【０００３】
この内燃機関用点火コイル１Ａは、エンジンブロックに穿たれた細くて長いプラグホール（図示しない）に納めて用いられることを予定しているため、必然的に寸法上の制約が生じ、プラグホールの内径との関係で絶縁ケース７Ａの外径は、２２ｍｍから太くても２５ｍｍ程度に留められている。
【０００４】
【発明を解決しようとする課題】
このように、上記従来の内燃機関用点火コイル１Ａでは、ケース７Ａの外径が制約され、ひいては中央鉄心２Ａの断面積、一次コイル４Ａ、二次コイル６Ａの巻線断面積も制約されており、したがって、中央鉄心２Ａ、一次コイル４Ａおよび二次コイル６Ａから成るコイル部の長さを長く取って巻回数を確保しなければ、十分な点火エネルギを得ることができなかった。
【０００５】
また、磁気回路が開磁路であるため磁気効率が悪く、中央鉄心２Ａの両端に永久磁石１４Ａ，１４Ａを設けて磁気逆バイアスをかけるようにしても、性能向上には限界があり、この点からもコイル部の長さを長く取らなければ、十分な点火エネルギを得ることができなかった。
【０００６】
一方、内燃機関用点火コイル１Ａは、高度な耐熱性、および冷熱繰り返し耐性が要求されるため、高耐熱の熱硬化性樹脂１２Ａを充填し各部材間の絶縁を図っているが、二次ボビン５Ａや絶縁ケース７Ａと熱硬化性樹脂１２Ａとの冷熱時の熱膨張差のため、冷熱繰り返し時にはコイル部に長さ方向（図３の矢印Ｍ）の引っ張り応力が発生し、その引っ張り応力によって熱硬化性樹脂１２Ａにクラックが発生することがあった。そして、上記従来の内燃機関用点火コイル１Ａでは、コイル部の長さが長いため、そのクラック発生の可能性が特に大きく、製品としての信頼性も損なわれるという問題点を有していた。
【０００７】
この発明は上記に鑑み提案されたもので、コイル部の長さを短くしても十分な点火エネルギを得ることができ、充填した熱硬化性樹脂にもクラックが発生しない内燃機関用点火コイルを提供することを目的とする。
【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、この発明の内燃機関用点火コイルは、中央鉄心と同心の関係で一次コイルと二次コイルを有し、それらは熱硬化性樹脂が注入された絶縁ケース内部に固定され、さらにそれらと同心の関係で外装鉄心を有して成り、エンジンブロックに穿たれたプラグホール内に収容して用いる主本体部分の外径が２２ｍｍ乃至２５ｍｍ、及び点火コイル取付面から点火プラグ頭部電極迄の距離が少なくとも１００ｍｍ以上とする内燃機関点火コイルにおいて、上記中央鉄心の両端に外装鉄心に臨むように中継ぎ鉄心を設けるとともに、上記中央鉄心と上記中央鉄心の一端側の中継ぎ鉄心との間に、中央鉄心より大きい外径を有する薄肉円板状の永久磁石を介在させ、その永久磁石と中央鉄心との間に、中央鉄心より大きい外径を有する薄肉円板状の補助鉄心を介在させ、また中央鉄心の他端側に直接中継ぎ鉄心を備え、中央鉄心→補助鉄心・永久磁石→中継ぎ鉄心→外装鉄心→中継ぎ鉄心→中央鉄心から成る閉磁路を構成し、中央鉄心、一次コイル及び二次コイルの長さを点火コイル取付面から点火プラグ頭部電極迄の５０％以下とし、且つ点火コイル取付面に近い方に配設した、ことを特徴としている。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下にこの発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１はこの発明の内燃機関用点火コイルの概略構成を示す断面図である。
【００１０】
図において、内燃機関用点火コイル（以下、「点火コイル」という）１は、内燃機関のプラグホールに搭載されるプラグホール収容型のものである。
円筒形の絶縁ケース７は合成樹脂等の電気的絶縁材にて成形したものであり、この絶縁ケース７の中には、ほぼその中心軸に沿って、珪素鋼板に代表される磁性金属板を円柱状に積層して成る中央鉄心２が収められ、その中央鉄心２の外周に絶縁紙３が巻回されている。この中央鉄心２の外径は、後述する外装鉄心の外径の４０〜５０％となっている。
絶縁紙３は、例えばガラス基布にエポキシ樹脂を含浸した厚さ０．２ｍｍの耐熱性絶縁紙であり、この絶縁紙３上に一次コイル４が、φ０．４ｍｍの線径で巻幅３０ｍｍにわたって１３０回巻回して形成されている。
【００１１】
一次コイル４の外周には、合成樹脂製で複数の分割巻線溝５１…を有する二次ボビン５が嵌合され、この分割巻線溝５１…から成る二次ボビン５には、φ０．０４ｍｍの線径で巻幅３０ｍｍにわたって１３０００回巻回して、二次コイル６が形成され、絶縁ケース７の内周面に対向している。
【００１２】
絶縁ケース７の外周には、珪素鋼板に代表される磁性金属板で形成した、外径が２２ｍｍ乃至２５ｍｍの薄肉円筒状の外装鉄心１１が嵌合されている。
【００１３】
そして、中央鉄心２の長さ方向両端と絶縁ケース７との間には、中継ぎ鉄心１３，１３が、それぞれ絶縁ケース７外周の外装鉄心１１に臨むように配設されている。すなわち、図１において中央鉄心２の長さ方向上端面には、補助鉄心１５および永久磁石１４を介して中継ぎ鉄心１３が、また中央鉄心２の長さ方向下端面には直接中継ぎ鉄心１３が、それぞれ配設されている。
【００１４】
中継ぎ鉄心１３は、図２に示すように、左右対称な凹部１３１，１３１を有する円板状の方向性珪素鋼板を厚さ２〜３ｍｍ程度に積層して構成したものであり、そのＩ−Ｉ断面での断面積、すなわち磁路に垂直な断面積は、中央鉄心２の軸方向とは直角方向での円形状断面積と同等になっている。なお、中継ぎ鉄心１３の凹部１３１，１３１は、一次端子１０と一次コイル４との接続線（図示せず）、及び高圧端子８と二次コイル６との接続線（図示せず）を通すためのものである。
【００１５】
永久磁石１４と補助鉄心１５とは、共に中央鉄心２より大きい外径を有し、その水平断面積は中央鉄心２の円形状断面積の２倍で、厚さ１ｍｍの薄肉円板状のものである。
【００１６】
絶縁ケース７の下端には、同心状に突出するプラグ係合部７ａが絶縁ケース７と一体に形成され、そのプラグ係合部７ａ上端側の孔には、絶縁ケース７の下端側を閉塞するように、高圧端子８が嵌合されている。プラグ係合部７ａには、上端の高圧端子８からその下端に掛けてスプリング１６が収納されている。その下端外周には筒型ブーツ１７が嵌合され、この筒型ブーツ１７を先頭にしてエンジンブロックに穿たれたプラグホール（図示省略）に挿入することで、プラグホールの底から突出する点火プラグ（図示省略）の頭部電極をスプリング１６に接触させ、高圧端子８と電気的に導通させている。
なお、プラグ係合部７ａは、絶縁ケース７とは別体とし、熱硬化性樹脂１２を絶縁ケース７へ注型後にコイル部と接合するようにしてもよい。
【００１７】
絶縁ケース７の上端は開口しており、その上端外周の一部には、一次端子座９が突き出すようにして設けてある。この一次端子座９には、絶縁ケース７の外壁を貫通して一次端子１０が取り付けてある。この絶縁ケース７の上端の開口部分には、パワースイッチ１８が収納されて、一次端子１０や一次コイル４との間で所定の配線が成されている。
一次端子１０は図示しない内部配線により、上記の中継ぎ鉄心１３の凹部１３１を通って一次コイル４に接続され、高圧端子８も図示しない内部配線により、上記の中継ぎ鉄心１３の凹部１３１を通って二次コイル６に接続されている。
【００１８】
絶縁ケース７の開口した上端から、例えばエポキシ樹脂などの絶縁性を有する熱硬化性樹脂１２を注入し、これにより、絶縁ケース７内部の中央鉄心２、一次コイル４、二次コイル６、パワースイッチ１８等の各部材を固定するとともに、部材間相互の絶縁を保っている。
【００１９】
そして、使用時には、内燃機関のエンジンハーネス（プラグ）を一次端子座９に嵌合することで、所定の電気的接続が成され、これにより、一次コイル４は、内燃機関側の制御に従って、通電・遮断され、それに応じて二次コイル６に発生した高電圧が、高圧端子８、スプリング１６を介して点火プラグに供給され、その先端の電極間に火花が出るようになっている。
【００２０】
また、絶縁ケース７の上端外周で一次端子１０とは反対側の位置にコイル取付部３０を延設してあり、点火コイル１をプラグホールに挿入したとき、コイル取付部３０の下端面はエンジンブロックに当接して点火コイル取付面ｐ１となり、その当接状態でコイル取付部３０のボルト孔（図示せず）に挿通したボルトでエンジンブロック側にボルト締めすることにより、点火コイル１をエンジンブロック側に取り付け固定する。
そして、上記の点火コイル１では、この点火コイル取付面ｐ１から、スプリング１６が点火プラグの頭部電極に接触するその点火プラグ頭部電極位置ｐ２迄の距離Ｌは、少なくとも１００ｍｍ以上を有し、中央鉄心２、一次コイル４および二次コイル６から成るコイル部は、その距離Ｌのうち点火コイル取付面ｐ１寄りに配設してあり、しかもコイル部の長さＬ１は距離Ｌの５０％以下となっている。
【００２１】
この実施形態では、上記のように、中央鉄心２の両端に外装鉄心１１に臨むように中継ぎ鉄心１３，１３を設けたので、点火コイル１には、中央鉄心２→補助鉄心１５・永久磁石１４→上端側中継ぎ鉄心１３→外装鉄心１１→下端側中継ぎ鉄心１３→中央鉄心２から成る閉磁路が構成され、一次コイル４で発生した磁束は、漏れることなく当該閉磁路を効率よく流れる。したがって、磁気効率が大幅に改善されて大きな二次エネルギを得ることができるようになり、中央鉄心２、一次コイル４および二次コイル６から成るコイル部の長さを短くしても充分に二次エネルギを得ることができ、その結果コイル部を、その長さが点火コイル取付面ｐ１から点火プラグ頭部電極位置ｐ２迄の距離Ｌの５０％以下となるように小型化し、且つ点火コイル取付面ｐ１に近い方に配設することとした。
【００２２】
このようにコイル部を小型化できたことにより、コイル部長さ方向の引っ張り応力を大幅に低減でき、したがって熱硬化性樹脂１２のクラックは無くなり、信頼性も大きく向上させることができた。
【００２３】
また、コイル部を点火コイル１の全長の一端側に、エンジンのシリンダからは遠い所に配設できるようになったので、コイル部が受ける熱的影響は緩和され、この点からもコイル部長さ方向の引っ張り応力を低減でき、熱硬化性樹脂のクラック発生を防止できる。
【００２４】
さらに、中央鉄心２の上端面と中継ぎ鉄心１３との間に永久磁石１４と補助鉄心１５を配設することにより、二次エネルギーを従来の約４倍に向上させることができた。
ここで、永久磁石１４は、上記のコイル部の小型化に寄与すべく、薄肉化してしかも上端側にのみ設けたが、一方、磁気逆バイアス効果を確保するために断面積を大きくとっている。このように、断面積を大きく取ると、中央鉄心２との間で磁束の流れが乱れるが、この実施形態では、補助鉄心１５を介在させることにより、中央鉄心２と永久磁石１４との間の磁束の流れを円滑なものとしている。
【００２５】
なお、上記の説明では、外装鉄心１１を絶縁ケース７の外周に設けるようにしたが、内周に設けてもよく、その場合でも磁気的効果は変わらない。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明の内燃機関用点火コイルによれば、中央鉄心の両端に外装鉄心に臨むように中継ぎ鉄心を設けるとともに、中央鉄心、一次コイルおよび二次コイルから成るコイル部の長さを点火コイル取付面から点火プラグ頭部電極位置迄の距離の５０％以下となるように小型化し、且つそのコイル部を点火コイル取付面に近い方に配設することとした。
【００２７】
このようにコイル部を小型化したことにより、コイル部長さ方向の引っ張り応力を大幅に低減でき、したがって熱硬化性樹脂のクラックは無くなり、信頼性も大きく向上させることができる。
【００２８】
また、コイル部を点火コイルの全長の一端側に、エンジンのシリンダからは遠い所に配設したので、コイル部が受ける熱的影響は緩和され、この点からもコイル部長さ方向の引っ張り応力を低減でき、熱硬化性樹脂のクラック発生を防止できる。
【００２９】
また、中央鉄心と中継ぎ鉄心との間に永久磁石を配設したことにより、二次エネルギーを従来の約４倍に向上させることができた。
【００３０】
さらに、永久磁石と中央鉄心との間に補助鉄心を介在させたので、永久磁石の外径を中央鉄心より大きくしても、中央鉄心と永久磁石との間の磁束は乱れることなく、円滑なものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の内燃機関用点火コイルの概略構成を示す断面図である。
【図２】中継ぎ鉄心を示す図で、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＩ−Ｉ線断面図である。
【図３】エンジンのプラグホールに搭載される従来の内燃機関用点火コイルの概略構成を示す断面図である。
【符号の説明】
１      点火コイル
２      中央鉄心
３      絶縁紙
４      一次コイル
５      二次ボビン
６      二次コイル
７      絶縁ケース
７ａ    プラグ係合部
８      高圧端子
９      一次端子座
１０    一次端子
１１    外装鉄心
１２    熱硬化性樹脂
１３    中継ぎ鉄心
１３１  凹部
１４    永久磁石
１５    補助鉄心
１６    スプリング
１７    筒形ブーツ
１８    パワースイッチ
３０    点火コイル取付部
ｐ１    点火コイル取付面
ｐ２    点火プラグ頭部電極位置
Ｌ      点火コイル取付面ｐ１から点火プラグ頭部電極位置ｐ２までの距離
Ｌ１    コイル部の長さ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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