(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒形のケースと、当該ケース内に中心鉄芯と当該中心鉄芯に対して同軸的に２次コイルと１次コイルと外装鉄芯を収容し、前記１次コイルは１次銅線をタワー部外周面に巻き廻すことで形成され、前記タワーは当該ケースを貫通する如く組み付けられることにより形成される点火コイルにおいて、前記ケースの少なくとも胴体部を金属体とし、前記ケース部の下端に絞り加工を施し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、点火プラグに高電圧を供給する特にエンジンヘッドのプラグホール内に収容される内燃機関用点火コイルの構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近時の自動車用内燃機関に用いられる点火コイルには、小型化および環境を考慮した希薄燃焼のエンジンに対応する為の高出力化という相反する要求がある。
【０００３】
なかでも、エンジンの点火プラグに高電圧を直接供給する内燃機関用円筒型点火コイルは、エンジンヘッドのプラグホール内にその一部分または大部分を収納するため、エンジンヘッド上のスペースが縮小できることと、高電圧を点火プラグに直接供給するためハイテンションケーブルのような点火プラグに伝導する線が必要ないため電装品に悪影響がある点火時のノイズの発生が小さいことと、点火エネルギーの点火プラグへの伝搬損失も少ないことなどの利点から多くのエンジンに使用されている。
【０００４】
上述したような従来の技術を適用した内燃機関用円筒型点火コイルの縦断面図を図４に示す。また図５に従来の技術を適用した内燃機関用円筒型点火コイルのタワー部とケースの組み付け方向を表す図を示す。また図６に図５のタワー部とケースを組み付けた後のタワー部の突起部の嵌合状態を表す拡大断面図を示す。従来、点火プラグに高電圧を直接供給する内燃機関用円筒型点火コイルは、外装ケースと、当該外装ケース内に装着され１次コイル及び２次コイルをアッセンブリするタワー部とから構成される。この構成を図４乃至６を用いて詳述すると、ケース１１は、樹脂製の上部に大きな開口と、円筒形下部にも開口を有し、電気的絶縁特性が良好なポリフェニレンサルファイド（「ＰＰＳ」）や、ポリブチレンテレフタレート（「ＰＢＴ」）等の難燃性絶縁樹脂材により円筒形に形成されている。また、タワー部１４は、前記ケース同様、ＰＰＳやＰＢＴ等の樹脂製材料を成形し、タワー部外周面１４ｕに１次銅線を巻き廻した１次コイル１５を備え、当該タワー部１１内部には、一端から一端まで複数のセクションを設け、各セクションには積層巻きを施した２次ボビン１６に２次銅線を巻き廻した２次コイル１７と、珪素鋼板等で形成された中心鉄芯１８とが配置されている。また、前記ケース１１の上部収納部１１ｂに前記１次コイル１５へ電源電圧を供給する１次電圧入力部１２を装着し、当該上部収納部１１ｂに１次電流をオン−オフするイグナイタ１３を収納する。前記ケース１１の円筒部分先端には後述するタワー部の係合突起１４ｔと嵌合する穴１１ｄを設けている。
【０００５】
また前記中心鉄芯１８と当該中心鉄芯１８と同軸的に前記２次コイル１７とを、前記１次コイル１５内に配置し、これらの外側に円筒形状に形作られその円周の一部に切り欠き部を有する外装鉄芯１９を通常２枚配置する場合もある。このとき外装鉄芯１９の切り欠き部を１８０°の間隔で互い違いに配置する。尚、前記中心鉄芯１８両端には、２次ボビン１６に２次銅線を巻き廻した２次コイル１７内に鉄芯の磁束の飽和を抑制するために１次コイル１５で発生する磁束と反対方向の磁束を発生させる磁石２１を両端に装着し点火エネルギーを増加させる場合もある。これらを１次コイルアッセンブリ１０という。
【０００６】
また前記タワー部１４底部は、２次コイル１７で発生した高電圧を図示しない点火プラグに供給する為、当該タワー部１４内側底部に２次高圧端子２２を備え、当該タワー部外周面１４ｕには絶縁注型材の液漏れを防止するＯ−リング４１を装着し、当該タワー部外周面１４ｕの先端部には、１８０°の等間隔で径方向外方に突出する２個の鍵状の係合突起１４ｔを形成している。
【０００７】
次に上述した１次コイルアッセンブリ１０を前記ケース１１に組つける際には、前記ケース１１上部開口より挿入し前記タワー部１４の底部周辺に設けられた２個の係合突起１４ｔとケース１１の前記穴１１ｄとを嵌合すると同時に、前記１次電圧入力部２１と前記１次コイルアッセンブリ１０と電気的に接続される。さらに前記２次高圧端子２２は導電性のスプリング２３と電気的に接続され、前記タワー部１４底部に図示しない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電気絶縁性に優れたゴム等で成形されたプロテクタ２５を装着し前記スプリング２３を覆う。また前記ケース１１上部の開口から絶縁注型材を注入充填して硬化させ、絶縁封止する。
【０００８】
点火コイル動作時には、前記イグナイタ１３のオン動作により前記１次電圧入力部１２から１次電流を１次コイル１５に通電し、点火のタイミングで前記イグナイタ１３のオフ動作により通電されていた１次電流を遮断することで、１次コイル１５で発生した磁気エネルギーは、中心鉄芯１８と外装鉄芯１９を伝搬し、１次コイル１５と２次コイル１７の巻き数比に応じた高電圧が２次コイル１７で発生する。発生した高電圧は２次コイルから２次高圧端子２２を通り前記スプリング２３を通してスプリング２３に接続されている図示しない点火プラグに送りこまれる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上述のような従来の点火コイルでは、ケース１１及びタワー部１４の本体部分の殆どが樹脂製であり、自動車の運転中に発生する点火コイルの熱が放出しにくく、当該熱による点火コイルのエネルギー損失で性能低下が起こる原因となっている。また、このような点火コイルは熱や振動など過酷な条件の中で使用されるために、十分な強度を確保するためには樹脂を厚肉化するなどの対策が必要であり、特に近時のプラグホール挿入型の点火コイルでは狭い空間に１次コイル、２次コイル、鉄芯等を埋設しなければならず、前記樹脂は薄肉化が要求される。しかしながら上記従来の通り、ケース１１及びタワー部１４を樹脂で形成すると、薄肉時の強度不足とともに、近時の複雑な形状のエンジン形状に合わせた作り込みが困難である。また、樹脂成形による点火コイルは、一度形状ができあがれば、この外を容易に変形することは困難であり、多形状のエンジンヘッドに合わせての作り込みは金型を作成し直すなどの問題が生じている。
【００１０】
そこで本発明は上記課題を鑑みて、エンジンのプラグホール内に装着され、点火プラグに高電圧を供給する内燃機関用円筒型点火コイルにおいて、放熱性に優れ、かつ組立性、耐久性に優れた点火コイルを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は次のような構成とする。すなわち、請求項１では、円筒形のケースと、当該ケース内に中心鉄芯と当該中心鉄芯に対して同軸的に２次コイルと１次コイルと外装鉄芯を収容し、前記１次コイルは１次銅線をタワー部外周面に巻き廻すことで形成され、前記タワーは当該ケースを貫通する如く組み付けられることにより形成される点火コイルにおいて、前記ケースの少なくとも胴体部を金属体とし、前記ケース部の下端に絞り加工を施したことを特徴とする内燃機関用点火コイル。
【００１２】
【作用】
上記解決手段の通り、従来の樹脂製であったケースを金属製とすることで、放熱性および耐久性に優れた点火コイルが提供できる。また、ケースを絞り加工することで、複雑な金属加工工程を必要とせず、容易に成形加工が行えると共にエネルギ損失の少ない点火コイルとすることができる。また、絞り加工により、ケースとタワー部の嵌号時に容易に公差が整えられ、Ｏ−リングを用いなくともケースとタワー部両者がシール性を持って一体化可能となり、従来必要であったＯ−リングを排除できることで組立工程が簡略できると共にコストダウンが実現できる。
【００１３】
【実施例】
本発明による実施例を図１乃至図３に沿って説明する。図１は本発明の技術を適用したケースの端部に絞り加工を施した実施例を表す内燃機関用円筒型点火コイルの縦断面図である。また、図２は、本発明の技術を適用した実施例を表す内燃機関用円筒型点火コイルのタワー部とケースの組み付け方向を表すタワー部がケースを貫通する前の図である。また図３は図２のタワー部とケースを組み付けた後のタワー部の突起部の嵌合状態を表す拡大断面図である。
【００１４】
図１乃至図３によれば、本発明の実施例は、外装ケースと、当該外装ケース内に装着され１次コイル及び２次コイルをアッセンブリするタワー部とから構成される。この構成を図１乃至３を用いて詳述すると、ケース１１１は、アルミニュームや鉄、ステンレス等の金属製材料を成形し、上部に大きな開口と、円筒形下部にも開口を有した円筒形に形成されている。また、タワー部１１４は、前記ケース１１と同様に金属製材料を成形し形成され、タワー部外周面１１４ｕに１次銅線を巻き廻した１次コイル１１５を備え、当該タワー部１１１内部には、一端から一端まで複数のセクションを設け、各セクションには積層巻きを施した２次ボビン１１６に２次銅線を巻き廻した２次コイル１１７と、珪素鋼板等で形成された中心鉄芯１１８とが配置されている。また、前記ケース１１１の上部収納部１１１ｂに前記１次コイル１１５へ電源電圧を供給する１次電圧入力部１１２を装着し、当該上部収納部１１１ｂに１次電流をオン−オフするイグナイタ１１３を収納する。また前記ケース１１１の円筒部分の下端に、ケース１１１とタワー部１１４とのシールを行えるよう、ケース１１１に絞り加工を施した部分１４１設ける。また当該絞り加工は、前記ケース１１１の上端もしくは下端の何れか一方もしくは両方に施してもよい。これにより前記ケース１１１とタワー部１１４とのシールをより確実に行うことができる。
【００１５】
また従来技術において説明したとおり、前記ケース１１１の円筒部分先端にはタワー部の係合突起または穴と嵌合する穴などの位置決め部分を設けてもよい。この場合ケース１１１の少なくとも一方の端部には、タワー部１１４とアッセンブリされるボビンと位置決め嵌合するために円周対応位置に、少なくとも一対の凹ボスまたは凸ボス状の突起加工を施せばよい。
【００１６】
前記ケース１１１をアルミニュームやステンレスなどの非鉄を選定するか、鉄などの鉄鋼を選定するかといった材質の決定は、エンジンの要求仕様により決められるが、非鉄系の金属を使用すと軽量化が可能であるし、鉄鋼系の磁性金属を使用では外装鉄芯を軽減することが可能であると同時に、エンジンのプラグホールに取り付けた後の性能変化が少なく、より細径に設計できるなどの特長がある。
【００１７】
また前記中心鉄芯１１８と当該中心鉄芯１１８と同軸的に前記２次コイル１１７とを、前記１次コイル１１５内に配置し、前記中心鉄芯１１８両端には、２次ボビン１１１６に２次銅線を巻き廻した２次コイル１１７内に鉄芯の磁束の飽和を抑制するために１次コイル１１５で発生する磁束と反対方向の磁束を発生させる永久磁石１２１を両端に装着し点火エネルギーを増加させる場合もある。これらを１次コイルアッセンブリ１１０という。
【００１８】
また前記タワー部１１４底部は、２次コイル１１７で発生した高電圧を図示しない点火プラグに供給する為当該タワー部１１４内側底部に２次高圧端子１２２を備えている。
【００１９】
次に上述した１次コイルアッセンブリ１１０を前記ケース１１１に組つける際には、前記ケース１１１上部開口より挿入し前記ケース１１１の円筒部分の下端に設けられた絞り加工１４１によって、ケース１１１とタワー部１１４とがシールされる同時に、前記１次電圧入力部１１２と前記１次コイルアッセンブリ１１０と電気的に接続される。さらに前記２次高圧端子１２２は導電性のスプリング１２３と電気的に接続され、前記タワー部１１４底部に図示しない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電気絶縁性に優れたゴム等で成形されたプロテクタ１２５を装着し前記スプリング１２３を覆う。また前記ケース１１１上部の開口から絶縁注型材を注入充填して硬化させ絶縁封止することで、前記ケース１１１とタワー部１１４との組み付けによる接合を絶縁注型材により固着させ一体化させることができる。このようなケース１１１とタワー部１１４との一体化をカシメ加工により一体化してもよい。
【００２０】
上記構成において、ケース１１１の下端に設けられる絞り加工１４１は、タワー部１１４を組み付けた後に絞り加工やカシメ等の変形行程により行ってもよく、この場合、従来のようなＯ−リング等のシール材を省略可能であるが、製造工程の都合により簡単なシール材を設けてもよい。また、円筒形のケース１１１の加工の方法は、平板からの段階的なプレスまたは円筒切り出し材からの絞り加工などにより行ってもよい。
【００２１】
点火コイル動作時には、前記イグナイタ１１３のオン動作により前記１次電圧入力部１１２から１次電流を１次コイル１１５に通電し、点火のタイミングで前記イグナイタ１１３のオフ動作により通電されていた１次電流を遮断することで、１次コイル１１５で発生した磁気エネルギーは、中心鉄芯１１８と外装鉄芯１１９を伝搬し、１次コイル１１５と２次コイル１１７の巻き数比に応じた高電圧が２次コイル１１７で発生する。発生した高電圧は２次コイルから２次高圧端子１２２を通り前記スプリング１１２３を通してスプリング１２３に接続されている図示しない点火プラグに送りこまれる。
【００２２】
なお、上記実施例においては、１次コイル１１５はタワー部外周面１１４ｕに巻き廻しているが、当該構成は１次ボビンを個別構成とするコイルアッセンブリ構造のものでも適用可能である。すなわち、コイル部とケース部とが別構成で形成され、当該部品を組み付け樹脂モールドする点火コイルであれば、他の構成のものでも使用可能である。また、ケースが金属製材料であり、かつ変形加工の容易な絞り加工で成形を行うので、近時の複雑な形状のエンジンブロックやヘッド、プラグホールの形状にも接合自在であり、加工工程が容易なケースが得られる。
【００２３】
【発明の効果】
以上のように本発明の如く、従来の樹脂製であったケースもしくはタワー部あるいはこの両方を金属製とすることで、放熱性および耐久性に優れた細径の点火コイルが提供できる。また、ケースを絞り加工することで、複雑な金属加工工程を必要とせず、容易に成形加工が行えると共にエネルギ損失の少ない点火コイルとすることができる。また、絞り加工により、ケースとタワー部の嵌号時に容易に公差が整えられる。
【００２４】
また、近時のエンジンヘッド形状の複雑化により、プラグホールが単なるストレート形状ではなくても、金属製材料の絞り加工は容易に行えるので、当該プラグホール及びエンジンヘッド形状に合わせてケース１１１の変形成形加工が容易に行え、汎用性に優れた点火コイルが提供できる。
【００２５】
さらには、当該点火コイルはエンジンヘッドの材質に左右され難く、また、樹脂製のケース１１１やタワー部１１４に比べて強度が高く、プラグホール等の形状に沿った細径の製品が提供可能であるほか、点火コイル自体を形成後に絞り加工やカシメ加工等を行うことで、Ｏ−リング等の特別なシール材を使用しなくても良くなり、従来必要であったＯ−リングを排除すれば組立工程が簡略できると共にコストダウンが実現できる。また、絞り加工やカシメ等の加工は、製品をいったん組み付けてからプレス加工等で行えるので、従来では樹脂を成形後には不可能であった外形の変形が容易に行え、所望の形状に合わせた点火コイルが容易に生産可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の技術を適用したケースの端部に絞り加工を施した実施例を表す内燃機関用円筒型点火コイルの縦断面図である。
【図２】  本発明の技術を適用した実施例を表す内燃機関用円筒型点火コイルのタワー部とケースの組み付け方向を表す図である。
【図３】  図２のタワー部とケースを組み付けた後のタワー部の突起部の嵌合状態を表す拡大断面図である。
【図４】  従来の技術を適用した内燃機関用円筒型点火コイルの縦断面図である。
【図５】  従来の技術を適用した内燃機関用円筒型点火コイルのタワー部とケースの組み付け方向を表す図である。
【図６】  図５のタワー部とケースを組み付けた後のタワー部の突起部の嵌合状態を表す拡大断面図である。
【符号の説明】
図において同一符号は同一、又は相当部分を示す。
１０      １次コイルアッセンブリ
１１      ケース
１１ｂ    上部収納部
１１ｄ    穴
２１      １次電圧入力部
１３      イグナイタ
１４      タワー部
１４ｕ    タワー部外周面
１４ｔ    係合突起
１５      １次コイル
１６      ２次ボビン
１７      ２次コイル
１８      中心鉄芯
１９      外装鉄芯
２１      永久磁石
２２      ２次高圧端子
２３      スプリング
２５      プロテクタ部
４１      Ｏ−リング
１１０      １次コイルアッセンブリ
１１１      ケース
１１１ｂ    上部収納部
１１２      １次電圧入力部
１１３      イグナイタ
１１４      タワー部
１１４ｕ    タワー部外周面
１１５      １次コイル
１１６      ２次ボビン
１１７      ２次コイル
１１８      中心鉄芯
１１９      外装鉄芯
１２１      永久磁石
１２２      ２次高圧端子
１２３      スプリング
１２５      プロテクタ部
１４１      絞り加工を施した部分
【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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