JP6375882B2 - 内燃機関用点火コイル - Google Patents

Description

本発明は、点火プラグに点火用火花を発生させるための内燃機関用点火コイルに関する。

内燃機関用点火コイルにおいては、一次コイル及び二次コイルを備えるコイル部をプラグホールの外部に配置し、二次コイルの高圧巻線端部を、ポールジョイント等を用いてプラグホール内に配置された点火プラグに接続するものがある。また、この点火コイルにおいては、コイル部を構成するコイルケースに、プラグホール内に配置される高圧タワー部が設けられており、高圧タワー部の挿通穴に抵抗体が配置されている。そして、ポールジョイントの挿通穴から高圧タワー部の挿通穴にかけて、抵抗体に接触するコイルスプリングが挿通されている。
例えば、特許文献１の内燃機関用点火コイルにおいては、絶縁ケースの高圧筒部の筒内壁に、抵抗体の下面を支持する内向き突出部を設けることが開示されている。また、抵抗体の上面には、二次コイルの高圧巻線端部に導通される高圧端子が接触して配置されることが開示されている。

特許第５２９４２０９号公報

しかしながら、特許文献１の点火コイルは、セラミック材料等によって構成される抵抗体が、高圧端子と内向き突出部との間に挟まれて固定される構造を有している。そのため、高圧端子を高圧筒部の筒内壁に組み付ける際に、高圧筒部の筒内壁に配置された抵抗体に大きな組付荷重が加わり、抵抗体が破損するおそれがある。また、高圧筒部、抵抗体及び高圧端子が、線膨張係数が異なる異種材料から構成されていることにより、点火コイルの使用時に、抵抗体に大きな熱応力が加わって、抵抗体が破損するおそれもある。
さらに、高圧筒部の筒内壁に設けられた内向き突出部は、高圧筒部の肉厚を急激に増加させることになる。そのため、内向き突出部の形成によって、絶縁ケースの成形時において、高圧筒部を構成する樹脂に樹脂内ボイド（気泡）が発生しやすくなり、高圧筒部の強度の低下や耐電圧の低下を生じさせるおそれもある。

本発明は、かかる背景に鑑みてなされたもので、抵抗体の脱落防止及び抵抗体の保護を両立させ、かつ高圧タワー部における樹脂内ボイド（気泡）を低減させることができる内燃機関用点火コイルを提供しようとして得られたものである。

本発明の一態様は、一次コイル及び二次コイルと、
該一次コイル及び二次コイルを収容して、プラグホールの外部に配置される収容部、及び少なくとも一部が上記プラグホールの内部に配置されるよう上記収容部に設けられた高圧タワー部を有するコイルケースと、
上記高圧タワー部の外周に取り付けられたシールラバーと、
上記プラグホールの内部に配置され、上記シールラバーを介して上記高圧タワー部に取り付けられたポールジョイントと、
上記高圧タワー部の中心部に形成されたタワー挿通穴内に配置された抵抗体と、
上記ポールジョイントの中心部に形成されたジョイント挿通穴と上記タワー挿通穴の先端側部分とに連続して挿通されて、上記抵抗体と接触するコイルスプリングと、
上記高圧タワー部の基端側に取り付けられて、上記抵抗体と上記二次コイルの高圧巻線端部とを導通させるための高圧キャップと、を備え、
上記タワー挿通穴の基端側部分の内径は、上記抵抗体の最大外径部の外径よりも大きくなっており、
上記タワー挿通穴の先端側部分の内径は、上記コイルスプリングの基端側部分の外径よりも大きく、かつ上記抵抗体の最大外径部の外径以下になっており、
上記コイルスプリングが上記タワー挿通穴から抜き出された状態において、上記タワー挿通穴の上記先端側部分によって上記抵抗体の最大外径部が受け止められるとともに、該抵抗体と上記高圧キャップとの間に隙間が形成されるよう構成されていることを特徴とする内燃機関用点火コイルにある。

上記内燃機関用点火コイル（以下、単に点火コイルということがある。）においては、コイルケースにおける高圧タワー部のタワー挿通穴の形状に工夫をしている。
具体的には、タワー挿通穴の基端側部分の内径は、抵抗体の最大外径部の外径よりも大きくなっており、タワー挿通穴の先端側部分の内径は、コイルスプリングの基端側部分の外径よりも大きく、かつ抵抗体の最大外径部の外径以下になっている。
このようなタワー挿通穴の構成により、コイルスプリングがタワー挿通穴から抜き出された状態において、抵抗体の最大外径部は、タワー挿通穴の先端側部分によって受け止められる。

そのため、点火コイルの組付時、あるいは点火コイルのメンテナンス時等に、コイルスプリングがタワー挿通穴から抜き出されたときに、タワー挿通穴の外部への抵抗体の脱落を防止することができる。
また、点火コイルの組付時に、高圧タワー部の基端側に高圧キャップを組み付けたときには、高圧タワー部のタワー挿通穴に挿入された抵抗体と高圧キャップとの間に隙間が形成される。この隙間の形成により、高圧キャップに加える組付荷重が、抵抗体にまで加わらないようにすることができ、抵抗体の破損を防止することができる。

また、点火コイルの組付が行われた状態においては、抵抗体は、コイルスプリングの弾性反発力を受けて高圧キャップに接触（導通）して、高圧キャップとコイルスプリングとの間に保持される。そのため、コイルスプリングの弾性反発力によって抵抗体が保持され、点火コイルの使用時において、抵抗体に線膨張係数の違いに起因する熱応力が加わらない。これによっても、抵抗体を破損から保護することができる。

さらに、タワー挿通穴の基端側部分及び先端側部分は、緩やかな形状変化を有しており、高圧タワー部は急激な肉厚の変化を有していない。そのため、コイルケースの成形時において、高圧タワー部を構成する樹脂に発生する樹脂内ボイド（気泡）を低減させることができる。

それ故、上記内燃機関用点火コイルによれば、抵抗体の脱落防止及び抵抗体の保護を両立させ、かつ高圧タワー部における樹脂内ボイドを低減させることができる。

実施例１にかかる、点火コイルを示す断面説明図。 実施例１にかかる、点火コイルの一部を拡大して示す断面説明図。 実施例１にかかる、点火コイルの組付時に、高圧タワー部に高圧キャップが組み付けられる状態を示す断面説明図。 実施例１にかかる、点火コイルのメンテナンス時に、タワー挿通穴からコイルスプリングが抜き出された状態を示す断面説明図。 実施例１にかかる、他の高圧キャップが設けられる高圧タワー部を示す断面説明図。 実施例２にかかる、高圧タワー部の周辺を示す断面説明図。

上述した点火コイルにおける好ましい実施の形態について説明する。
上記点火コイルにおいては、上記タワー挿通穴は、基端側から先端側に向かうに連れて縮径するテーパ穴部を有しており、上記タワー挿通穴の基端側部分は、上記テーパ穴部の基端側部分を含んで形成されており、上記タワー挿通穴の先端側部分は、上記テーパ穴部の先端側部分によって形成されていてもよい。
この場合には、タワー挿通穴にテーパ穴部を形成することにより、高圧タワー部の肉厚に急激な変化が形成されないようにすることができる。そして、この簡単な形状の工夫により、抵抗体の脱落防止及び抵抗体の保護を両立させ、かつ高圧タワー部の成形時の樹脂内ボイドの発生を低減させる効果を得ることができる。また、テーパ穴部の形成により、高圧タワー部の成形時において、成形後の高圧タワー部を成形型から離型しやすくすることができる。

また、上記高圧タワー部の外周面における、少なくとも上記テーパ穴部が形成された位置の外周側には、基端側から先端側に向かうに連れて縮径するテーパ外周部が形成されていてもよい。
この場合には、テーパ外周部の形成により、高圧タワー部における、テーパ穴部が形成された部分の厚みを、テーパ穴部の長さ方向においてほぼ均一にすることができる。これにより、コイルケースの成形時に、高圧タワー部に発生するボイド（気泡）を低減することができ、高圧タワー部の強度及び耐電圧の確保が容易になる。

また、上記テーパ穴部の先端側には、該テーパ穴部の先端位置の内径と同じ内径のストレート穴部が形成されていてもよい。
この場合には、ストレート穴部によって、コイルスプリングの外周をガイドすることができる。そして、ストレート穴部によって、コイルスプリングが高圧タワー部の中心軸線方向に対して傾きにくくすることができ、コイルスプリングの径方向への曲がりを抑制することができる。これにより、コイルスプリングの弾性反発力の低下を抑え、内燃機関に生じる振動によって、抵抗体とコイルスプリングとの間に接触不良が生じにくくすることができる。

以下に、内燃機関用点火コイルにかかる実施例について、図面を参照して説明する。
（実施例１）
本例の内燃機関用点火コイル１（以下、単に点火コイル１という。）は、図１に示すように、一次コイル２１、二次コイル２２、樹脂製のコイルケース３、ゴム製のシールラバー４１、樹脂製のポールジョイント４２、セラミック製の抵抗体５、コイルスプリング４４、高圧キャップ６等を備えている。
コイルケース３は、一次コイル２１及び二次コイル２２を収容して、プラグホール８の外部に配置される収容部３１と、少なくとも一部がプラグホール８の内部に配置されるよう収容部３１に設けられた高圧タワー部３２とを有している。シールラバー４１は、高圧タワー部３２の外周に取り付けられている。

図１、図２に示すように、ポールジョイント４２は、プラグホール８の内部に配置されており、シールラバー４１を介して高圧タワー部３２に取り付けられている。抵抗体５は、高圧タワー部３２の中心部に形成されたタワー挿通穴３３内に配置されている。コイルスプリング４４は、ポールジョイント４２の中心部に形成されたジョイント挿通穴４２１とタワー挿通穴３３の先端側部分３３１とに連続して挿通されており、弾性反発力を生じさせて抵抗体５と接触するよう構成されている。高圧キャップ６は、高圧タワー部３２の基端側に取り付けられており、抵抗体５と二次コイル２２の高圧巻線端部２２２とを導通させるよう構成されている。

タワー挿通穴３３の基端側部分３３２の内径は、抵抗体５の最大外径部の外径よりも大きくなっている。タワー挿通穴３３の先端側部分３３１の内径は、コイルスプリング４４の基端側部分４４１の外径よりも大きく、かつ抵抗体５の最大外径部の外径よりも小さくなっている。点火コイル１は、図３、図４に示すように、コイルスプリング４４がタワー挿通穴３３から抜き出された状態において、タワー挿通穴３３の先端側部分３３１によって抵抗体５の最大外径部が受け止められるとともに、抵抗体５と高圧キャップ６との間に隙間Ｓが形成されるよう構成されている。

ここで、図３は、点火コイル１の組付時に、高圧タワー部３２に高圧キャップ６が組み付けられる状態を示し、図４は、点火コイル１のメンテナンス時に、タワー挿通穴３３からコイルスプリング４４が抜き出された状態を示す。
また、先端側とは、点火コイル１に対して点火プラグ７が位置する側のことをいい、本例においては各図の下側のことをいう。基端側とは先端側と反対側のことをいう。

以下に、本例の点火コイル１について、図１〜図５を参照して詳説する。
図１に示すように、点火コイル１は、内燃機関としてのエンジンの各シリンダー上に配置され、各シリンダーのプラグホール８に配置された点火プラグ７にスパークを発生させるために用いられる。
図２に示すように、一次コイル２１及び二次コイル２２は、内外周に重なるように同心状に配置されている。一次コイル２１及び二次コイル２２の内周側には中心コア２３が配置されており、一次コイル２１及び二次コイル２２の外周側には外周コア２４が配置されている。中心コア２３及び外周コア２４によって、磁束を通過させるための閉磁路が形成されている。一次コイル２１は、樹脂製の一次スプール２１１の外周に巻回されており、二次コイル２２は、樹脂製の二次スプール２２１の外周に巻回されている。中心コア２３及び外周コア２４は、軟磁性材料から構成されている。

コイルケース３の収容部３１内には、一次コイル２１、二次コイル２２、中心コア２３、外周コア２４等が配置されている。また、収容部３１内には、一次コイル２１への通電及び通電の遮断を行うためのスイッチング素子を有するイグナイタ２５が配置されている。収容部３１内に形成される空間には、熱硬化性樹脂等の注型樹脂２６が充填されている。
図３に示すように、コイルケース３の高圧タワー部３２は、コイルケース３の外部に突出する外部突出部３２１と、コイルケース３の内部に突出する内部突出部３２２とによって構成されている。外部突出部３２１は、プラグホール８内に配置され、内部突出部３２２には、高圧キャップ６が取り付けられる。タワー挿通穴３３は、外部突出部３２１及び内部突出部３２２の中心部を貫通して形成されている。

図１、図２に示すように、シールラバー４１は、高圧タワー部３２の外部突出部３２１の外周とプラグホール８の開口端部８１との間を封止するよう構成されている。シールラバー４１には、高圧タワー部３２とポールジョイント４２とを締結させるための締結部４１１が形成されている。
ポールジョイント４２の先端部には、エンジンに取り付けられた点火プラグ７に装着されるゴム製のプラグキャップ４３が取り付けられている。ポールジョイント４２は、高圧タワー部３２及びシールラバー４１と、プラグキャップ４３との間に接続され、コイルスプリング４４の外周を囲っている。

図３に示すように、本例の高圧タワー部３２のタワー挿通穴３３には、基端側から先端側に向かうに連れて縮径するテーパ穴部３４１が形成されている。タワー挿通穴３３の先端側の開口部及び基端側の開口部には、面取り部３４２が形成されている。タワー挿通穴３３の、面取り部３４２を除く全体は、テーパ穴部３４１によって形成されている。タワー挿通穴３３の基端側部分３３２は、テーパ穴部３４１の基端側部分によって形成されており、タワー挿通穴３３の先端側部分３３１は、テーパ穴部３４１の先端側部分によって形成されている。

抵抗体５の軸方向の両端部には、抵抗体５の導通性を確保するための導通キャップ５１が設けられている。そして、導通キャップ５１の外径は一定であり、抵抗体５の最大外径部は、導通キャップ５１が設けられた両端部である。また、テーパ穴部３４１の先端側部分３３１における最小内径は、抵抗体５の導通キャップ５１による最大外径部の外径よりも小さい。抵抗体５は、コイルスプリング４４がタワー挿通穴３３から抜き出された状態において、抵抗体５の先端側の端部に設けられた導通キャップ５１による最大外径部がテーパ穴部３４１のテーパ内周面に接触することによって、テーパ穴部３４１に受け止められる。

図３に示すように、テーパ穴部３４１の軸方向長さは、抵抗体５の軸方向長さよりも長い。抵抗体５は、コイルスプリング４４によって高圧キャップ６に押し当てられる点火コイル１の組付状態（図２参照）、及びコイルスプリング４４がタワー挿通穴３３から抜き出された点火コイル１の分解状態（図４参照）において、テーパ穴部３４１内に配置された状態が維持される。
本例の高圧キャップ６は、円盤部６１と、円盤部６１の外周に円筒状に形成された円筒外周部６２とを有している。そして、高圧キャップ６は、その円筒外周部６２が、高圧タワー部３２の内部突出部３２２の外周に嵌め込まれることによって、内部突出部３２２に取り付けられている。また、高圧キャップ６の円盤部６１には、抵抗体５が接触する。

また、図２に示すように、二次スプール２２１には、二次コイル２２の高圧巻線端部２２２に接続された導通金具２２３が設けられており、導通金具２２３は、高圧キャップ６の円盤部６１に接触している。
高圧キャップ６は、注型樹脂２６がコイルケース３の収容部３１から高圧タワー部３２のタワー挿通穴３３へ漏洩しないようにする機能を有している。高圧キャップ６は、この機能を有する種々の形状にすることができ、例えば、図５に示すように、内部突出部３２２のタワー挿通穴３３に嵌め込む形状にすることもできる。

図３に示すように、高圧タワー部３２の外部突出部３２１の外周面における、少なくともテーパ穴部３４１が形成された位置の外周側には、基端側から先端側に向かうに連れて縮径するテーパ外周部３５が形成されている。テーパ外周部３５の形成により、高圧タワー部３２における、テーパ穴部３４１が形成された部分の厚みを、テーパ穴部３４１の長さ方向においてほぼ均一にすることができる。これにより、コイルケース３の成形時に、高圧タワー部３２に発生するボイド（気泡）を低減することができ、高圧タワー部３２の強度及び耐電圧の確保が容易になる。
なお、高圧タワー部３２の外部突出部３２１の外周面は、高圧タワー部３２の中心軸線方向に平行なストレート形状に形成されていてもよい。

上記のごとく、本例のタワー挿通穴３３にはテーパ穴部３４１が形成されており、テーパ穴部３４１の先端側部分３３１における最小内径は、抵抗体５の導通キャップ５１による最大外径部の外径よりも小さい。テーパ穴部３４１の形成により、コイルケース３の成形時において、成形後の高圧タワー部３２を成形型から離型しやすくすることができる。また、テーパ穴部３４１の軸方向長さは抵抗体５の軸方向長さよりも長く、抵抗体５の全体は、テーパ穴部３４１内に配置される。このようなタワー挿通穴３３の構成により、図４に示すように、コイルスプリング４４がタワー挿通穴３３から抜き出された状態において、抵抗体５の最大外径部は、テーパ穴部３４１の先端側部分３３１によって受け止められる。

そのため、点火コイル１の組付時、あるいは点火コイル１のメンテナンス時等に、コイルスプリング４４がタワー挿通穴３３から抜き出されたときに、タワー挿通穴３３の外部への抵抗体５の脱落を防止することができる。
なお、タワー挿通穴３３のテーパ穴部３４１の先端側部分３３１における最小内径は、抵抗体５の最大外径部の外径と同じにすることもできる。この場合にも、先端側部分３３１における最小内径が抵抗体５の最大外径部の外径よりも小さい場合と同様の作用効果が得られる。

また、図３に示すように、点火コイル１の組付時に、高圧タワー部３２の内部突出部３２２に高圧キャップ６を組み付けるときには、抵抗体５が、最終的な組付位置５０１（図２参照）から先端側に降下して、テーパ穴部３４１によって受け止められる。そして、高圧キャップ６が組み付けられると、テーパ穴部３４１内に挿入された抵抗体５と高圧キャップ６との間には、隙間Ｓが形成される。この隙間Ｓの形成により、高圧キャップ６に加える組付荷重が、抵抗体５にまで加わらないようにすることができ、抵抗体５の破損を防止することができる。

また、図２に示すように、点火コイル１の組付が行われた状態においては、抵抗体５は、コイルスプリング４４の弾性反発力を受けて高圧キャップ６に接触して、高圧キャップ６とコイルスプリング４４との間に保持される。そのため、コイルスプリング４４の弾性反発力によって抵抗体５が保持され、点火コイル１の使用時において、抵抗体５に線膨張係数の違いに起因する熱応力が加わらない。これによっても、抵抗体５を破損から保護することができる。

さらに、タワー挿通穴３３は、テーパ穴部３４１による緩やかな形状変化を有しており、高圧タワー部３２は急激な肉厚の変化を有していない。そのため、コイルケース３の成形時において、高圧タワー部３２を構成する樹脂に発生する樹脂内ボイド（気泡）を低減させることができる。

それ故、本例の点火コイル１によれば、抵抗体５の脱落防止及び抵抗体５の保護を両立させ、かつ高圧タワー部３２における樹脂内ボイドを低減させることができる。

（実施例２）
本例は、高圧タワー部３２の変形例について示す。
図６に示すように、高圧タワー部３２のタワー挿通穴３３におけるテーパ穴部３４１の先端側には、テーパ穴部３４１の先端位置３４１Ａの内径と同じ内径のストレート穴部３４３を形成することができる。この場合には、ストレート穴部３４３によって、コイルスプリング４４の外周をガイドすることができる。そして、ストレート穴部３４３によって、コイルスプリング４４が高圧タワー部３２の中心軸線方向に対して傾きにくくすることができ、コイルスプリング４４の径方向への曲がりを抑制することができる。これにより、コイルスプリング４４の弾性反発力の低下を抑え、エンジンに生じる振動によって、抵抗体５とコイルスプリング４４との間に接触不良が生じにくくすることができる。

また、同図に示すように、高圧タワー部３２のタワー挿通穴３３における基端側部分３３２には、基端側のストレート穴部３４４を形成し、このストレート穴部３４４の先端側にテーパ穴部３４１を形成することもできる。基端側のストレート穴部３４４は、内部突出部３２２に位置するタワー挿通穴３３の部分に形成することができ、テーパ穴部３４１は、外部突出部３２１に位置するタワー挿通穴３３の部分に形成することができる。
本例においても、その他の構成及び図中の符号は実施例１と同様であり、実施例１と同様の作用効果を得ることができる。

１ 点火コイル
２１ 一次コイル
２２ 二次コイル
３ コイルケース
３１ 収容部
３２ 高圧タワー部
３３ タワー挿通穴
３３１ 先端側部分
３３２ 基端側部分
４１ シールラバー
４２ ポールジョイント
４２１ ジョイント挿通穴
４４ コイルスプリング
５ 抵抗体
６ 高圧キャップ
７ 点火プラグ
８ プラグホール

Claims (4)

1. 一次コイル（２１）及び二次コイル（２２）と、
   該一次コイル（２１）及び二次コイル（２２）を収容して、プラグホール（８）の外部に配置される収容部（３１）、及び少なくとも一部が上記プラグホール（８）の内部に配置されるよう上記収容部（３１）に設けられた高圧タワー部（３２）を有するコイルケース（３）と、
   上記高圧タワー部（３２）の外周に取り付けられたシールラバー（４１）と、
   上記プラグホール（８）の内部に配置され、上記シールラバー（４１）を介して上記高圧タワー部（３２）に取り付けられたポールジョイント（４２）と、
   上記高圧タワー部（３２）の中心部に形成されたタワー挿通穴（３３）内に配置された抵抗体（５）と、
   上記ポールジョイント（４２）の中心部に形成されたジョイント挿通穴（４２１）と上記タワー挿通穴（３３）の先端側部分（３３１）とに連続して挿通されて、上記抵抗体（５）と接触するコイルスプリング（４４）と、
   上記高圧タワー部（３２）の基端側に取り付けられて、上記抵抗体（５）と上記二次コイル（２２）の高圧巻線端部（２２２）とを導通させるための高圧キャップ（６）と、を備え、
   上記タワー挿通穴（３３）の基端側部分（３３２）の内径は、上記抵抗体（５）の最大外径部の外径よりも大きくなっており、
   上記タワー挿通穴（３３）の先端側部分（３３１）の内径は、上記コイルスプリング（４４）の基端側部分（４４１）の外径よりも大きく、かつ上記抵抗体（５）の最大外径部の外径以下になっており、
   上記コイルスプリング（４４）が上記タワー挿通穴（３３）から抜き出された状態において、上記タワー挿通穴（３３）の上記先端側部分（３３１）によって上記抵抗体（５）の最大外径部が受け止められるとともに、該抵抗体（５）と上記高圧キャップ（６）との間に隙間（Ｓ）が形成されるよう構成されていることを特徴とする内燃機関用点火コイル（１）。
2. 上記タワー挿通穴（３３）は、基端側から先端側に向かうに連れて縮径するテーパ穴部（３４１）を有しており、
   上記タワー挿通穴（３３）の基端側部分（３３２）は、上記テーパ穴部（３４１）の基端側部分を含んで形成されており、
   上記タワー挿通穴（３３）の先端側部分（３３１）は、上記テーパ穴部（３４１）の先端側部分によって形成されている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（１）。
3. 上記高圧タワー部（３２）の外周面における、少なくとも上記テーパ穴部（３４１）が形成された位置の外周側には、基端側から先端側に向かうに連れて縮径するテーパ外周部（３５）が形成されていることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関用点火コイル（１）。
4. 上記テーパ穴部（３４１）の先端側には、該テーパ穴部（３４１）の先端位置の内径と同じ内径のストレート穴部（３４３）が形成されていることを特徴とする請求項２又は３に記載の内燃機関用点火コイル（１）。

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