JP5294211B2 - 内燃機関用点火コイル - Google Patents

Description

この発明は、例えば、自動車のエンジン等の点火プラグへ高電圧を供給する内燃機関用点火コイルに関し、出力向上を図ることを可能にするとともに、有効スペースを利用して小型軽量化およびコスト低減を実現することができる内燃機関用点火コイルに関する。

例えば、自動車のエンジン等の点火プラグへ高電圧を供給する内燃機関用点火コイルについては、下記特許文献１、２に提案のものを含め、いくつかの構成のものが知られている。

例えば、下記特許文献１に開示される従来の内燃機関用点火コイルは、熱可塑性樹脂製の絶縁ケースに、一次コイルと、この一次コイルと同心状に巻回された二次コイルと、一次コイル内を挿通することにより一次コイルおよび二次コイルとの間で磁気的に結合する鉄心とからなるコイル−鉄心組立体が収容され、このコイル−鉄心組立体の構成部品間を絶縁しながら固定する絶縁樹脂としてのエポキシ樹脂が注入されるとともに、絶縁ケースのコネクタ部に、外部のバッテリ等の電源やコントロールユニット等と一端にて電気的に接続する低圧端子が収容され、また、低圧端子の他端に、鉄心−コイル組立体とともに絶縁ケースに収容されるパワースイッチが電気的に接続され、絶縁ケースの下部の高圧筒部に、エンジンのプラグに高電圧を供給する高圧端子が取り付けられて収容されて構成されている。なお、上記内燃機関用点火コイルにおいて二次コイルと高圧端子とは、高圧接続ピンを介して電気的に接続されている。そして、高圧端子に供給された高電圧は、コイルスプリングなどの導電体を介して内燃機関の点火プラグに伝達されるものとなる。

また、下記特許文献２に開示される従来のまた他の内燃機関用点火コイルは、内燃機関のプラグホール内に配設可能な絶縁ケース内に、二次コイルの外周に一次コイルが配置され、または、一次コイルの外周に二次コイルが配置されるとともに、これら二つのコイルの内周に同一軸上で鉄心が配設されてなるコイル−鉄心組立体が収容されて構成され、二次コイルから直接点火プラグへ高電圧を供給することが可能なものとしている。

特開２００４−２５１１７５号公報 特開２００６−４９８２１号公報

上述の通り、内燃機関の１つの点火プラグに対して１つを配置する独立点火方式の内燃機関用点火コイルは複数のものが公知であるが、下記の課題が指摘されている。

すなわち、上記特許文献１に記載の内燃機関用点火コイルでは、鉄心の周囲に一次コイルが、この一次コイルの外側に二次コイルがそれぞれ配置されるため、コイル−鉄心組立体が大型化し、これに伴い内燃機関用点火コイルが大型化すると、様々な部品が搭載される内燃機関への搭載性に影響するという問題がある。また、一次コイルの外周に二次コイルが配置されるので、二次コイルの外径が大きくなり、二次コイルを巻回している電線も長くなってコスト的に不利であるほか、二次コイルの抵抗が増加してエネルギー損失が大きくなり、内燃機関用点火コイルの出力向上が難しいという問題がある。さらに、二次コイルの外径が大きいと、巻線安定性が悪化し生産性が低下するという問題にも発展する。一方、二次コイルの電線径を太くして二次コイルの抵抗値を低減しようとしても、必要な巻回数を得るために結局二次コイルの外径が大きくなって、何ら問題を解決することにならない。このほか、絶縁ケースに収容されるコイル本体部からプラグまでを接続するプロテクタが必要でコスト的にさらに不利であるという問題もある。

また、上記特許文献２に記載の内燃機関用点火コイルでは、プラグホール内の空間を利用して、コイル−鉄心組立体を収容する構成であるものの、昨今のプラグホールの細径化に対応できないという問題がある。二次コイルを内周側に配置し、外周側に一次コイルを配置すれば、一次コイルの抵抗が増加して内燃機関用点火コイル全体が発熱してしまい、プラグホール内という高温環境に配置されることと相俟って許容温度との関係から、やはり内燃機関用点火コイルの出力向上が困難であるという問題がある。

上述の通り、従来の内燃機関用点火コイルでは、大型化の問題をはじめ、二次コイルの抵抗増大に関する問題、生産性低下の問題とともに、発熱に対する配慮によって出力向上が困難となるという問題など、各種の課題があった。

本発明は、上記実情に鑑み提案されたもので、内燃機関用点火コイルにおけるコイル−鉄心組立体のあり方を見直しつつ、プラグホール内の空間を利用することができ、出力向上、小型軽量化およびコスト低減を実現することが可能な内燃機関用点火コイルを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、内燃機関のプラグホール内に一部が収容される絶縁ケースと、この絶縁ケース内に収容される鉄心と、この鉄心の周囲に配置され、前記鉄心との間で磁気的に結合する一次コイルおよび二次コイルと、から構成される内燃機関用点火コイルにおいて、前記二次コイルが、前記プラグホール内に収容される前記絶縁ケースの一部に配置されるとともに、前記一次コイルが、前記プラグホールの開口より外部に配置されている。

特に、上記鉄心は、プラグホールの開口より外部にて二方向以上に分割され、この分割された鉄心部分にそれぞれ対応するように、一次コイルが配置されることを特徴とする。

本発明に係る内燃機関用点火コイルでは、二次コイルが、内燃機関のプラグホール内に収容される絶縁ケースの一部に配置されるとともに、一次コイルが、プラグホールの開口より外部に配置されて構成されるので、まず、二次コイルの内側又は外側に一次コイルを配置せずに構成することができるとともに、プラグホールの深さ方向の長さを有効に利用して二次コイルの幅を広げることも可能となって、二次コイルの径方向（外径）の大型化を回避することができる。このため、二次コイルを巻回する電線の長さを抑えることができ、抵抗値を低減することができて、エネルギー損失を抑えることができ、出力向上を図ることができる。また、巻線安定性も改善して生産性の向上にも寄与することが可能となる。さらに、一次コイルが、プラグホールの開口より外部に配置されているので、プラグホール内に一次コイルが不存在となって、昨今のプラグホールの細径化にも対応することができ、内燃機関の設計に自由度を与えることができるほか、一次コイルがプラグホールの開口より外部に配置されることで、一次コイルの発熱の問題を外気による冷却効果で解決することが可能となって出力向上についても容易に行うことができる。

特に、上記鉄心がプラグホールの開口より外部にて二方向以上に分割され、この分割された鉄心部分にそれぞれ対応するように、一次コイルが配置されて構成されれば、鉄心が二方向以上に分割されているために、上記効果を備えつつ、一次コイルの内径を小さくすることができて、一次コイルでの抵抗値をより低く抑えることができて発熱を抑えることができ、また、同一の抵抗値とした場合にも一次コイルを巻回する電線を細径化することができてコストの低減につなげることができる。さらに、プラグホールの中心軸上に一次コイル等の構成物品を集約させることができるため、内燃機関の設計にますます自由度を与えることができる。
すなわち、本発明では、内燃機関におけるプラグホールの空間を最大限活用することにより、出力向上、小型軽量化およびコスト低減を実現し、さら、内燃機関の設計にまで自由度を与えることができる内燃機関用点火コイルを提供することができる。

第一実施形態に係る内燃機関用点火コイルの概略縦断面図である。 第二実施形態に係る内燃機関用点火コイルの概略縦断面図である。 第三実施形態に係る内燃機関用点火コイルの概略縦断面図である。

以下、本発明のいくつかの実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明における第一実施形態に係る内燃機関用点火コイルの概略縦断面図であって、特に、内燃機関のプラグホールＡに取り付けられた状態を現している。
第一実施形態に係る内燃機関用点火コイルは、内燃機関のプラグホールＡ内に下側の一部１ａが収容される熱可塑性樹脂製の絶縁ケース１と、この絶縁ケース１内に収容される鉄心２と、この鉄心２の周囲に配置され、鉄心２との間で磁気的に結合する一次コイル３および二次コイル４とから構成され、特に、二次コイル４が、絶縁ケース１のプラグホール内に収容される一部１ａに配置され、一次コイル３が、プラグホールＡの開口Ａ１より外部に配置されて構成されたものである。

なお、第一実施形態に係る内燃機関用点火コイルでは、鉄心２、一次コイル３、二次コイル４がそれぞれ上述の通りに絶縁ケース１内に収容された後、これらの構成部品間を絶縁しながら固定する絶縁樹脂としてのエポキシ樹脂（図示省略）が注入され、さらに、絶縁ケース１のコネクタ部には外部のバッテリ等の電源やコントロールユニット等と一端にて電気的に接続する低圧端子（図示省略）が収容され、絶縁ケース１の下部の高圧筒部１１に、エンジンのプラグに高電圧を供給する高圧端子５が取り付けられて収容されること等については従来と同様であり、高圧端子５に供給された高電圧が、コイルスプリング６などの導電体を介して内燃機関の点火プラグ７に伝達されることも従来と同様である。

ただし、図１に示すとおり、第一実施形態に係る内燃機関用点火コイルが、プラグホールＡ内に取り付けられる際には、高圧端子５が収容された絶縁ケース１の高圧筒部１１と、高圧端子５に接続するコイルスプリング６と、コイルスプリング６に接続する点火プラグ７とを包囲するプラグシールゴム８が配設され、プラグホールＡ内に水等が侵入した場合であっても、高圧端子５から供給される高電圧がプラグホールＡ内へ漏電しないように維持されている。さらに、プラグホールＡに収容されない絶縁ケース１の他部１ｂと、プラグホールＡの開口Ａ１との間にもプラグホールシールゴム９が配設され、プラグホールＡ内に水等が侵入することが防止されている。

以下、第一実施形態に係る内燃機関用点火コイルの要部における各構成物品の構成を詳述する。
絶縁ケース１は筒状で、上面が開放され、縮閉した下部に高圧筒部１１が設けられて構成されている。また、下側の一部１ａがプラグホールＡ内に収容されると、上側の他部１ｂは、プラグホールＡの開口Ａ１より外部へ突出した形態となる。なお、一部１ａと他部２ａとの境界には、プラグホールＡの開口Ａ１を閉口するための環状突起１ｃが外向きに設けられている。
鉄心２は、直線棒状の積層鉄心であり、絶縁ケース１内に収容されている。また、プラグホールＡとの位置関係では、一部２ａがプラグホールＡ内に収容され、他部２ｂがプラグホールＡの開口Ａ１より外部へ上向きに突出した形態となるものである。
一次コイル３は、熱可塑性樹脂製の一次ボビンに電線が巻回されて構成され、上述のように、プラグホールＡの開口Ａ１より外部に配置されている。具体的には、一次コイル３は、絶縁ケース１の他部１ｂに収容され、かつ、プラグホールＡの開口Ａ１より外部へ突出した鉄心２の他部２ｂの周囲に配置されている。
二次コイル４は、熱可塑性樹脂製の二次ボビンに電線が巻回されて構成され、上述のように、絶縁ケース１の一部１ａ内に配置されている。具体的には、二次コイル４は、絶縁ケース１の一部１ａ内に収容され、かつ、プラグホールＡ内に位置する鉄心２の一部２ａの周囲に配置されている。特に、二次コイル４は、プラグホールＡ内の深さ方向の長さを活用し従来に比べ幅広に形成されている。

そうすると、第一実施形態に係る内燃機関用点火コイルは、二次コイル４が、絶縁ケース１の一部１ａ内に収容され、かつ、プラグホールＡ内に位置する鉄心２の一部２ａの周囲に配置されるとともに、一次コイル３が、絶縁ケース１の他部１ｂに収容され、かつ、プラグホールＡの開口Ａ１より外部へ突出した鉄心２の他部２ｂの周囲に配置されているので、二次コイル４の内側又は外側に一次コイル３を配置させない構成により二次コイル４の径方向（外径）の大型化を回避している。さらに、プラグホールＡの深さ方向の長さを有効に利用し、二次コイル４の幅が広げられていて、これによっても二次コイル４の径方向（外径）の大型化を回避している。このため、二次コイル４を巻回する電線の長さを抑え、抵抗値を低減し、エネルギー損失を抑えることができる構成となる。
さらに、一次コイル３が、絶縁ケース１の他部１ｂに収容され、かつ、プラグホールＡの開口Ａ１より外部へ突出した鉄心２の他部２ｂの周囲に配置されているので、プラグホールＡ内に一次コイル３が不存在となって、プラグホールＡの細径化にも対応して内燃機関の設計に自由度を与えるほか、一次コイル３がプラグホールＡの開口Ａ１より外部に配置されているために、一次コイル３の発熱を外気による冷却効果で抑えることができる構成となる。

また、図２は、本発明における第二実施形態に係る内燃機関用点火コイルの概略縦断面図であって、特に、内燃機関のプラグホールＡに取り付けられた状態を現している。
第二実施形態に係る内燃機関用点火コイルは、鉄心２がＬ字状、特に、絶縁ケース１内に一部２ａが収容され、かつ、プラグホールＡの開口Ａ１より外部へ突出した他部２ｂが水平方向に外側へ突出した構成であり、この構成が第一実施形態と異なる箇所である。これに伴い絶縁ケース１の形状が異なる他は、第一実施形態に係る内燃機関用点火コイルと同様のものである。

そうすると、本発明における第二実施形態に係る内燃機関用点火コイルでは、第一実施形態と比べ鉄心２がＬ字状に変更されただけのものであるので、第一実施形態と同様の効果を備えることができる。

また、図３は、本発明における第３実施形態に係る内燃機関用点火コイルの概略縦断面図であって、特に、内燃機関のプラグホールＡに取り付けられた状態を現している。
第三実施形態に係る内燃機関用点火コイルは、プラグホールＡの開口Ａ１より外部にある鉄心２の他部２ｂが二方向以上、例えば、二方向に分割されてそれぞれ水平方向に外側へ突出し、この分割された鉄心部分２ｂ１、２ｂ２にそれぞれ対応するように、一次コイル３が配置された構成であり、この構成が第一実施形態や第二実施形態と異なる箇所である。これに伴い絶縁ケース１の形状が異なる他は、第一実施形態に係る内燃機関用点火コイルと同様のものである。
ここで、第三実施形態に係る内燃機関用点火コイルにおける鉄心は、例えば、図３に示すように、Ｌ字状の鉄心を例えば二本以上を用い、Ｌ字のうちの短辺側（他部２ｂ）を水平方向に外側へ向けつつ、長辺側（一部２ａ）の対向する面同士を接合して構成し、この鉄心２により、水平方向の外側へ向けられた短辺側（他部２ｂ）の鉄心部分（２ｂ１、２ｂ２）に一次コイル３を配置して内燃機関用点火コイルを構成してもよく、また、例えば、頂部中央が凹んだ断面視略Ｔ字状若しくは断面視略Ｙ字状の一本の鉄心で構成し、この鉄心の分岐している鉄心部分に一次コイルを配置して内燃機関用点火コイルを構成してもよい。なお、第三実施形態における鉄心に関し、分割したとは、プラグホールの内部から連続して外部へ現れた鉄心部分が、二方向以上に延出された形態をいうのであって、一本の一部を分岐させて二方向以上に延出された形態を表すようにした鉄心、２本以上の鉄心を組み合わせて二方向以上に延出された形態を表すようにした鉄心のいずれもを含むものである。

そうすると、本発明における第三実施形態に係る内燃機関用点火コイルでは、まず、第一実施形態と比べ鉄心２の他部２ｂが二方向に分割されるように変更されただけのものであるので、第一実施形態と同様の効果を備えることができる。さらに、鉄心２の特に他部２ｂが二方向に分割されて構成され、この分割された鉄心部分２ｂ１、２ｂ２にそれぞれ一次コイル３が配置されているので、上述の第一実施形態、第二実施形態に比べ一次コイル３の内径を小さくすることができ、一次コイル３での抵抗値をより低く抑え、発熱を抑えることができる。また、仮に、同一の抵抗値とした場合にも、一次コイル３を巻回する電線を細径化することができてコストの低減を果たすことができる。このほか、プラグホールＡの中心軸上に一次コイル３等の構成物品を集約させることができ、内燃機関の設計にますます自由度を与えることができる。

したがって、本発明に係る内燃機関用点火コイルは、上述の通りであるので、内燃機関におけるプラグホールＡの空間を最大限活用することにより、出力向上、小型軽量化およびコスト低減を実現し、さらに、内燃機関の設計にまで自由度を与えることができる内燃機関用点火コイルを提供することができる。

以上、本発明の一実施形態を詳述したが、本発明は、上記一実施形態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。

また、本発明は、特許請求の範囲に記載された事項を逸脱しなければ、内燃機関用点火コイルの形状を変えることも可能である。また、本発明の内燃機関用点火コイルの各構成物品に使用する材質等は、公知または周知の素材を使用できることはいうまでもない。
例えば、第三実施例にて説明した他部を二分割した鉄心は、二つ以上に分割されていればよく、三分割、四分割と内燃機関の設計に応じて、適宜変更することができる。このようなことにより、本発明は、ますます設計の自由度の高い内燃機関用点火コイルとして提供することができるものである。

１・・・絶縁ケース
１ａ・・一部
１ｂ・・他部
１１・・高圧筒部
２・・・鉄心
２ａ・・一部
２ｂ・・他部
２ｂ１・分割された鉄心部分
２ｂ２・分割された鉄心部分
３・・・一次コイル
４・・・二次コイル
５・・・高圧端子
６・・・コイルスプリング
７・・・点火プラグ
８・・・プラグシールゴム
９・・・プラグホールシールゴム
Ａ・・・プラグホール
Ａ１・・開口

Claims (1)

1. 内燃機関のプラグホール内に一部が収容される絶縁ケースと、
   この絶縁ケース内に収容される鉄心と、
   この鉄心の周囲に配置され、前記鉄心との間で磁気的に結合する一次コイルおよび二次コイルと、
   から構成される内燃機関用点火コイルにおいて、
   前記二次コイルが、前記プラグホール内に収容される前記絶縁ケースの一部に配置されるとともに、前記一次コイルが、前記プラグホールの開口より外部に配置され、
   前記鉄心は、前記プラグホールの開口より外部にて二方向以上に分割され、この分割された鉄心部分にそれぞれ対応するように、前記一次コイルが配置された、
   ことを特徴とする内燃機関用点火コイル。

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