(57)【要約】【課題】本発明は、自動車等における内燃機関の点火プラグに高電圧を供給し、火花放電を発生させる内燃機関用点火装置に関するものである。【解決手段】本発明の内燃機関用点火装置は、一次ボビンおよび二次ボビンに一次コイルおよび二次コイルが巻回されたコイル組立体と、前記コイル組立体およびセンタ鉄心の少なくとも一部を収納する絶縁ケースから少なくとも構成されている。前記センタ鉄心は、前記絶縁ケースを貫通して外部に突出する長さを有する。前記センタ鉄心の長さは、一次コイルの巻き幅の２．５倍から３．５倍で、かつ、前記二次コイルの巻き幅は、一次コイルの巻き幅の０．８倍から０．９５倍になっている。前記センタ鉄心の長さ、一次コイルおよび二次コイルの長さは、前記のような関係にすることにより、前記二次コイルに発生した高電圧による火花が点火プラグで効率良く発生する。【選択図】図１
2009231576.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一次ボビンおよび二次ボビンに巻回されている一次コイルおよび二次コイルと、
前記各コイルと磁気的に結合させるとともに、前記一次コイルおよび二次コイルを貫通するセンタ鉄心と、
前記一次コイルおよび二次コイルと、前記センタ鉄心の一部を収納する絶縁ケースと、
を少なくとも備えた内燃機関用点火コイルにおいて、
前記センタ鉄心の長さは、一次コイルの巻き幅の２．５倍から３．５倍で、かつ、前記二次コイルの巻き幅は、一次コイルの巻き幅の０．８倍から０．９５倍にして、前記二次コイルに発生した高電圧による火花が点火プラグで発生するように接続されていることを特徴とする内燃機関用点火装置。
【請求項２】
前記センタ鉄心は、前記一次コイルからはみ出した部分の少なくとも一方に折曲部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載された内燃機関用点火装置。
【請求項３】
前記センタ鉄心は、前記一次コイルからはみ出した部分に取り付け孔が設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載された内燃機関用点火装置。
【請求項４】
一つのセンタ鉄心が複数個の内燃機関用点火コイルに共用されていることを特徴とする請求項１から請求項３に記載された内燃機関用点火装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車等における内燃機関の点火プラグに高電圧を供給し、火花放電を発生させ、軽量化および経済性の優れた内燃機関用点火装置に関するものである。本発明は、組立が容易な小型で安価な内燃機関用点火装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特開２００１−３５１８２１号公報における内燃機関用点火コイルは、同心状に一次コイルおよび二次コイルが配設されたセンタ鉄心を、環状のサイド鉄心の内側に配設して、閉磁路鉄心を構成するとともに、前記センタ鉄心と前記サイド鉄心との間に永久磁石を配設している。前記永久磁石は、一次コイルの電流を遮断した際に、二次コイル側に高電圧を効率良く発生させている。
【０００３】
図１２（イ）は従来例におけるコイル組立体を説明するための断面図で、（ロ）はセンタ鉄心の磁束密度分布を示す図である。図１２（イ）において、コイル組立体７０は、一次ボビンに一次コイルを、二次ボビンに二次コイルをそれぞれ同心的に巻回して、組み立てられている。図１２（ロ）において、コイル幅とほぼ同じ幅のセンタ鉄心７１は、前記一次コイル７２の内部に装着されている。前記センタ鉄心７１の磁束密度分布は、符号７３で示されている。図１２（ロ）における磁束密度の傾向は、磁束密度の高い部分で二次コイルへ磁束を鎖交させている。
【０００４】
また、図示されていない実開昭５６−４９１２５号公報に記載されている従来の点火コイルは、コイル部を構成するケースと鉄心が接触しないように、前記コイル部と鉄心を金型内に配置し、前記金型とコイル部と鉄心の隙間に合成樹脂を充填させて、前記コイル部と鉄心を一体に成形している。
【特許文献１】特開２００１−３５１８２１号公報
【特許文献２】実開昭５６−４９１２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記特開２００１−３５１８２１号公報に記載されている内燃機関用点火コイルは、センタ鉄心とサイド鉄心との間に永久磁石を配設し、一次コイルの電流が遮断された場合に、二次コイルに大きな電圧を発生させている。しかし、前記公報に記載された内燃機関用点火コイルは、永久磁石という高価な部材が必要であるため、作製費用が高価であるだけでなく、永久磁石の組み立て等の手数がかかり、安価なものとすることができなかった。
【０００６】
図１３は従来例における短い鉄心の両端付近における磁束密度を説明するための図である。図１２および図１３において、内燃機関用点火コイルは、一次コイルの巻き幅と同じ幅で、磁束密度が分布している。一次コイル７２の左端１Ｂから発生した磁束は、一次コイル７２と鎖交する経路７３が１Ｂを中心にして図１３において示されているように鎖交している。また、同様に、一次コイル７２の右端１Ａから発生した磁束は、一次コイル７２と鎖交する経路７４が１Ａを中心にして対照的になっている。すなわち、一次コイルの巻き幅に対するセンタ鉄心の長さが短い場合、磁束密度は、二次コイルに近い鉄心両端付近、および前記二次コイルの中心部近傍で低くなるという問題があった。
【０００７】
以上のような課題を解決するために、本出願人は、センタ鉄心の長さおよび一次コイルの巻き幅の関係を調べた結果、センタ鉄心、一次コイル、二次コイルの長さをそれぞれ所定の長さにすることにより、軽量・小型で経済性の優れた内燃機関用点火コイルとなることを見いだした。すなわち、本発明は、磁束密度の高い部分で二次コイルへ磁束を鎖交させることができる内燃機関用点火装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（第１発明）
第１発明の内燃機関用点火装置は、一次ボビンおよび二次ボビンに巻回されている一次コイルおよび二次コイルと、前記各コイルと磁気的に結合させるとともに、前記一次コイルおよび二次コイルを貫通するセンタ鉄心と、前記一次コイルおよび二次コイルと、前記センタ鉄心の一部を収納する絶縁ケースとを少なくとも備えており、前記センタ鉄心の長さは、一次コイルの巻き幅の２．５倍から３．５倍で、かつ、前記二次コイルの巻き幅は、一次コイルの巻き幅の０．８倍から０．９５倍にして、前記二次コイルに発生した高電圧による火花が点火プラグで発生するように接続されていることを特徴とする。
【０００９】
（第２発明）
第２発明の内燃機関用点火装置において、第１発明のセンタ鉄心は、前記一次コイルからはみ出した部分の少なくとも一方に折曲部が形成されていることを特徴とする。
【００１０】
（第３発明）
第３発明の内燃機関用点火装置において、第１発明または第２発明のセンタ鉄心は、前記一次コイルからはみ出した部分に取り付け孔が設けられていることを特徴とする。
【００１１】
（第４発明）
第４発明の内燃機関用点火装置において、第１発明から第３発明における一つのセンタ鉄心は、複数個の内燃機関用点火コイルに共用されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、センタ鉄心の磁束密度の高い部分を広げて、二次コイルへ磁束を鎖交させることができるため、永久磁石を設ける必要がない安価な内燃機関用点火装置とすることができる。
【００１３】
本発明によれば、鉄心を閉磁路にし、センタ鉄心の長さを一次コイルの巻き幅の２．５から３．５倍とすることにより、永久磁石を不要にしても、磁束の変化量を確保できる小型で安価な内燃機関用点火装置とすることができる。
【００１４】
本発明によれば、鉄心を閉磁路にし、二次コイルの巻き幅を一次コイルの巻き幅の０．８から０．９５倍とすることにより、磁束の変化量を確保できる安価な内燃機関用点火装置とすることができる。
【００１５】
本発明によれば、鉄心を充填絶縁樹脂内に入れないため、熱応力による前記充填絶縁樹脂に対する信頼性を向上させた小型で安価な内燃機関用点火装置とすることができる。
【００１６】
本発明によれば、エンジンへの取り付け孔をセンタ鉄心に設けることができるため、絶縁ケースに取り付け部および取り付け孔を設ける必要がないため、小型で安価な内燃機関用点火装置とすることができる
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
（第１発明）
第１発明の内燃機関用点火装置は、一次ボビンおよび二次ボビンに一次コイルおよび二次コイルが巻回されたコイル組立体と、前記コイル組立体およびセンタ鉄心の少なくとも一部を収納する絶縁ケースから少なくとも構成されている。前記二次コイルは、高電圧により火花が点火プラグで発生するように接続されている。
【００１８】
前記センタ鉄心は、前記絶縁ケースを貫通して外部に突出する長さを有する。前記センタ鉄心の長さは、一次コイルの巻き幅の２．５倍から３．５倍で、かつ、前記二次コイルの巻き幅は、一次コイルの巻き幅の０．８倍から０．９５倍になっている。前記センタ鉄心の長さ、一次コイルおよび二次コイルの長さは、前記のような関係にすることにより、前記二次コイルに発生した高電圧による火花が点火プラグで効率良く発生する。前記センタ鉄心の磁束密度は、一次コイル幅の中心部が最も高く、前記センタ鉄心の両端部近傍に向かうにしたがい低下する。前記一次コイルよりはみ出した長さの長いセンタ鉄心は、磁束密度の高い部分で二次コイルに磁束を鎖交させることができるため、一次コイルに流す電流を遮断した場合の磁束の変化量も大きくすることができる。
【００１９】
（第２発明）
第２発明の内燃機関用点火装置は、センタ鉄心の長さおよび前記一次コイルの巻き幅を第１発明のような関係にするとともに、センタ鉄心の一次コイルからはみ出した部分の長さを小さくするように、前記一次コイルからはみ出した部分の少なくとも一方をほぼ９０度折り曲げている。前記内燃機関用点火装置は、はみ出したセンタ鉄心を９０度折り曲げているため小型になる。
【００２０】
（第３発明）
第３発明の内燃機関用点火装置は、絶縁ケースからはみ出したセンタ鉄心部分に取り付け孔が設けられている。前記センタ鉄心に設けられた取り付け孔は、前記絶縁ケースに取り付け孔を設ける必要がないため、内燃機関用点火コイルを小型にすることができる。
【００２１】
（第４発明）
第４発明の内燃機関用点火装置は、一本の連続したセンタ鉄心に、複数個が取り付けられている。第４発明は、たとえば、一本のセンタ鉄心に４個の内燃機関用点火コイルを取り付けた場合、４気筒エンジンに共用することができ、全体で小型化が可能で、組立、製造、安価なものとすることができる。
【実施例１】
【００２２】
図１（イ）は本発明の実施例で、センタ鉄心とコイル組立体を説明するための図で、（ロ）は本発明の内燃機関用点火装置の全体を示す概略斜視図である。図１（イ）において、一次コイル１２２は、一次ボビン１２１上に巻回されている。また、二次ボビン１２３は、前記一次コイル１２２の上に同心的に設けられている。二次コイル１２４は、前記二次ボビン１２３に巻回されている。コイル組立体１２は、前記一次ボビン１２１、一次コイル１２２、二次ボビン１２３、二次コイル１２４が図１（イ）に示されているように構成されている。
【００２３】
前記センタ鉄心１１は、前記コイル組立体１２の中心部を貫通している。前記センタ鉄心１１の長手方向の長さは、たとえば、前記一次コイル１２２の巻き幅の２．５倍から３．５倍で、かつ、前記二次コイルの巻き幅は、一次コイルの巻き幅の０．８倍から０．９５倍にしている。前記センタ鉄心１１と、前記一次コイル１２２および前記二次コイル１２４の巻き幅は、前記のような長さ関係とすることで、図に示すような閉磁路の内の磁束密度を長手方向で一次コイル１２２の巻き幅の中心となる部分が最も高く、両端に向かうにしたがい、低下する。
【００２４】
前記長さが長いセンタ鉄心１１は、磁束密度の高い部分で二次コイル１２４へ磁束を鎖交させることができ、閉磁路における一次コイル１２２に流す電流を遮断した場合の磁束の変化量を大きくすることができる。したがって、本実施例における内燃機関用点火装置は、永久磁石を設ける必要がなくなった。
【００２５】
図１（ロ）に示す内燃機関用点火装置１０の概略斜視図は、センタ鉄心１１が絶縁ケース１３からはみ出している状態が判る。前記絶縁ケース１３は、一方に取付部１３１と、他方にソケット１３２が少なくとも設けられている。エンジンに取り付けるための取付孔１３３は、前記取付部１３１に設けられている。点火プラグと接続するためのアダプタ１５は、前記絶縁ケース１３の下部に設けられている。
【実施例２】
【００２６】
図２は本発明の第２実施例を説明するための概略斜視図である。図２において、第１実施例と異なる所は、センタ鉄心１１が前記絶縁ケース１３からはみ出し部分の少なくとも一方が折れ曲がった折曲部１１１が設けられている点である。前記センタ鉄心１１の折曲部１１１は、Ｌ字状、コ字状とし、一方および／または他方に設けることができる。前記センタ鉄心の長さは、一次コイルの巻き幅の２．５倍から３．５倍程度になっている。
【実施例３】
【００２７】
図３は本発明の第３実施例を説明するための概略斜視図である。図３において、第１実施例および第２実施例と異なる所は、センタ鉄心１１のはみ出した部分にエンジンへの取り付け孔３２、３３が設けられている点である。前記エンジンへの取り付け孔３２、３３は、絶縁ケースに取り付け孔を設けたものと比較して内燃機関用点火コイルを小型に作製することができる。
【００２８】
たとえば、内燃機関用点火装置の製造方法は、図３に示す前記絶縁ケース３１の内部に前記コイル組立体（図示されていない）が組み付けられる。その後、表面にシリコーン樹脂が塗布された直方体からなる治具（図示されていない）は、前記絶縁ケース３１の貫通孔とコイル組立体の内部を貫通する。前記直方体からなる治具は、自動組立ライン上で搬送される際に、邪魔にならなく、かつ、外し易い長さとなるように、前記絶縁ケース３１から必要な長さだけ突出したものが望ましい。
【００２９】
次に、前記絶縁ケース３１の内部には、エポキシ樹脂等が充填されて前記コイル組立体が固定される。その後、前記治具は、前記絶縁ケース３１から抜き取られる。前記治具は、表面にシリコーン樹脂等が塗布されているため、容易に抜き取ることができる。前記センタ鉄心１１は、前記絶縁ケース３１の貫通孔およびコイル組立体の内部に挿入される。なお、前記センタ鉄心１１は、エンジン等に対する取付孔３２、３３を備えている。また、前記内燃機関用点火コイル１０は、点火プラグ（図示されていない）と接続するためのアダプタ１５が設けられている。
【実施例４】
【００３０】
図４は本発明の第４実施例を説明するための概略斜視図である。図４において、第１実施例から第３実施例と異なる所は、複数気筒からなるエンジンに取り付けることができるように、第１実施例に示されている、長い一本のセンタ鉄心に、たとえば、４個の内燃機関用点火コイルが取り付けられている点である。また、前記一本の長いセンタ鉄心４１は、取り付け孔（図示されていない）を図３と同様に設けることができる。また、前記センタ鉄心４１、一次コイル、および二次コイルの幅方向の長さ関係は、前述のとおりである。
【実施例５】
【００３１】
図５は本発明の第５実施例で、一次コイルおよび二次コイルとセンタ鉄心との長さ関係を説明するための図である。図６は本発明の第５実施例における閉磁路を説明するための図である。図５および図６において、内燃機関用点火コイルからなるコイル組立体は、一次コイル１２２および二次コイル１２４と、センタ鉄心１１と、絶縁ケース５１とから少なくとも構成されている。前記コイル組立体は、前記一次コイル１２２および二次コイル１２４とセンタ鉄心１１とにより閉磁路６１、６２が構成されている。
【００３２】
図５および図６において、前記鉄心１１の幅（長さ方向の全長）Ａ、および前記一次コイル１２２の幅ａ、および二次コイル１２４の幅ｂの関係は、次のようになっている。
Ａ≧Ａ１＋Ａ２＋Ａ３
ａ＞ｂ
０．８ａ≦ｂ≦０．９５ａ  かつ、２．５ａ≦Ａ≦３．５ａ
【００３３】
次に、前記数値限定をした理由を説明する。一次コイル１２２の左端１Ｂから発生した磁束は、図６において示されているように、一次巻線１２２の右端１Ａに鎖交する経路６１が１Ｂを中心にして対照的になっている。また、同様に、一次コイル１２２の右端１Ａから発生した磁束は、一次巻線１２２の左端１Ｂに鎖交する経路６２が１Ａを中心にして対照的になっている。
【００３４】
前記一次コイル１２２の長さ（巻幅）Ａ２は、前記鉄心１１の長さ（幅）Ａを効率良く磁束が鎖交することができる。すなわち、前記鉄心１１の長さ（幅）Ａは、一次コイルの１２２の長さ（巻幅）の２．５から３．５倍の長さを有すると、磁束が全コイルＡ２に鎖交する経路が得られる。
【００３５】
本発明は、前記理論上得られたデータを基にして実験を行った結果、効率をほとんど落とすことなく、小型化することができた。すなわち、
鉄心１１の幅Ａ、一次コイル１２２の幅ａ、二次コイル１２４の幅ｂとした場合、
Ａ≧Ａ１＋Ａ２＋Ａ３
ａ＞ｂ
０．８ａ≦ｂ≦０．９５ａ  かつ、２．５ａ≦Ａ≦３．５ａ
のような関係にしても、磁束が全コイルに鎖交することができ、効率を落とすことがないことが判った。
【実施例６】
【００３６】
図７は本発明の第６実施例で、センタ鉄心を一次コイルおよび二次コイルに沿って折り曲げた状態を説明するための図である。図７において、センタ鉄心は、図５と同様に、Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａの関係が同じである。
【００３７】
図８は本発明の実施例で、絶縁ケースにコイル組立体を装着した例を説明するための図である。図９は本発明の実施例で、コイル組立体にセンタ鉄心を装着した状態を説明するための図である。図８において、コイル組立体１２は、絶縁ケース１３の内部にエポキシ樹脂８１等を充填して固定される。その後、センタ鉄心１１は、コイル組立体１２の内部に装着されて、図９に示すようになる。前記鉄心は、充填絶縁樹脂内に入れないため、熱応力による信頼性を向上させることができた。
【００３８】
なお、前記絶縁ケース１３は、エンジン等に対する取付孔１３３からなる取付部１３１、コネクタ１３２、図示されていない、点火プラグと接続するためのアダプタ１５、および前記アダプタ１５を保護するプロテクタ等が設けられている。
【００３９】
前記センタ鉄心１１は、長手方向の長さを、前記一次コイル１２２の巻き幅の関係を前記のような長さとすることにより、閉磁路の内の磁束密度を長手方向で一次コイル１２２の巻き幅の中心となる部分が最も高く、両端に向かうにしたがい、低下する。前記長さが長いセンタ鉄心１１は、磁束密度の高い部分で二次コイル１２４へ磁束を鎖交させることができ、閉磁路における一次コイル１２２に流す電流を遮断した場合の磁束の変化量を大きくすることができる。したがって、本実施例における内燃機関用点火装置は、永久磁石を設ける必要がなくなった。また、前記センタ鉄心１１は、長さが長いため、組立工程の最後に装着することにより、製造ライン上での搬送が容易であり、搬送中に傷付けり、あるいは変形することがない。
【００４０】
図１０は本発明の実施例におけるセンタ鉄心の磁束密度分布を示す図である。図１０において、たとえば、一次コイル１２２とセンタ鉄心１１の関係が示されている。前記センタ鉄心１１の長さは、一次コイル１２２の巻き幅の２．５倍から３．５倍で、かつ、前記二次コイルの巻き幅は、一次コイル１２２の巻き幅の０．８倍から０．９５倍になっている。前記センタ鉄心１１の磁束密度分布は、符号６１（６２）で示されている。前記磁束密度の分布の傾向は、磁束密度の高い部分で二次コイルへの磁束を鎖交させることができる。前記二次コイルへの磁束を鎖交させることは、一次コイルに流す電流を遮断した場合の磁束の変化量を大きくすることができる。
【００４１】
センタ鉄心１１は、前記絶縁ケース１３からのはみ出し部分で一方が折れ曲がった折曲部を設けたり、あるいは、前記折曲部をＬ字状、コ字状とし、一方および／または他方に設けることができる。前記各種変形を有するセンタ鉄心１１は、組立中に装着するのではなく、治具を用いた方が変形あるいは損傷をなくすことがでる。
【００４２】
図１１は本発明の数値限定の根拠を説明するための図で、一次コイルの巻き幅と鉄心の長さの比による起磁力と磁束の関係を示す図である。図１１において、一次コイルの巻き幅と鉄心の長さの比による起磁力と磁束の関係は、１対１、１対１．１．５、１対１．２では顕著な差異がないのに対して、データが抜けているが、１対２．５から１対３．５に顕著な効果があり、それ以上である１対４になると、大きさが大きいだけで、あまり効果がないことが判った。
【００４３】
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではない。そして、本発明は、特許請求の範囲に記載された事項を逸脱することがなければ、種々の設計変更を行うことが可能である。たとえば、本実施例における内燃機関用点火装置は、センタ鉄心以外の形状を周知または公知のものに任意に変えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】（イ）は本発明の実施例で、センタ鉄心とコイル組立体を説明するための図で、（ロ）は本発明の内燃機関用点火装置の全体を示す概略斜視図である。（実施例１）
【図２】本発明の第２実施例を説明するための概略斜視図である。（実施例２）
【図３】本発明の第３実施例を説明するための概略斜視図である。（実施例３）
【図４】本発明の第４実施例を説明するための概略斜視図である。（実施例４）
【図５】本発明の第５実施例で、一次コイルおよび二次コイルとセンタ鉄心との長さ関係を説明するための図である。（実施例５）
【図６】本発明の第５実施例における閉磁路を説明するための図である。
【図７】本発明の第６実施例で、センタ鉄心を一次コイルおよび二次コイルに沿って折り曲げた状態を説明するための図である。（実施例６）
【図８】本発明の実施例で、絶縁ケースにコイル組立体を装着した例を説明するための図である。
【図９】本発明の実施例で、コイル組立体にセンタ鉄心を装着した状態を説明するための図である。
【図１０】本発明の実施例におけるセンタ鉄心の磁束密度分布を示す図である。
【図１１】本発明の数値限定の根拠を説明するための図で、一次コイルの巻き幅と鉄心の長さの比による起磁力と磁束の関係を示す図である。
【図１２】（イ）は従来例におけるコイル組立体を説明するための断面図で、（ロ）はセンタ鉄心の磁束密度分布を示す図である。
【図１３】従来例における短い鉄心の両端付近における磁束密度を説明するための図である。
【符号の説明】
【００４５】
１０・・・内燃機関用点火コイル
１１・・・センタ鉄心
１２・・・コイル組立体
１２１・・・一次ボビン
１２２・・・一次コイル
１２３・・・二次ボビン
１２４・・・二次コイル
１３・・・絶縁ケース
１３１・・・取付部
１３２・・・ソケット
１３３・・・取付孔
１５・・・アダプタ
【図１】
2009231576.tif 000003
【図２】
2009231576.tif 000004
【図３】
2009231576.tif 000005
【図４】
2009231576.tif 000006
【図５】
2009231576.tif 000007
【図６】
2009231576.tif 000008
【図７】
2009231576.tif 000009
【図８】
2009231576.tif 000010
【図９】
2009231576.tif 000011
【図１０】
2009231576.tif 000012
【図１１】
2009231576.tif 000013
【図１２】
2009231576.tif 000014
【図１３】
2009231576.tif 000015