技術 内燃機関用点火コイル及びその製造方法

0001

この発明は、自動車等の内燃機関に使用される内燃機関用点火コイルであって、特に内燃機関の各気筒毎に配設される独立点火方式の内燃機関用点火コイル及びその製造方法に関する。

0002

従来、この種の点火コイルとして、図２０及び図２１に示すようなものがある。

0003

この点火コイルは、いわゆる上置型と呼ばれるものであり、ケース体１１６が内燃機関のシリンダヘッドＨに形成されたプラグホールＨａの開口上部に取付けられる構成となっている。

0004

このケース体１１６内には、磁芯１１０の外周側にエナメル線を巻装配置して一次側コイル部１１１を形成すると共に、このさらに外周側に同じくエナメル線を巻装配置して二次側コイル部１１２を形成した同心型のコイル体１１４が、その磁芯１１０を水平方向に寝かした姿勢で収容されている。そして、コイル体１１４の二次側コイル部１１２で発生した二次側高電圧は、プラグホールＨａ内のジョイント部材１１８を介してプラグホールＨａ底部の点火プラグＰに印加されるようになっている。

0005

ところで、近年、シリンダヘッドＨより突出する点火コイル部分の高さ寸法を小さくすることが要請されている。これは、例えば、図２０及び図２１に示す点火コイルのように、シリンダヘッドＨより突出する点火コイル部分の高さ寸法が大きい場合には、その突出部分がエンジンルーム内の他の吸排気系部品等と干渉してしまう等の不都合が生じるからである。

0006

そこで、図２２に示すように、いわゆるインホール型と呼ばれる点火コイルが提案されている。

0007

この点火コイルでは、棒状の磁芯１００の外周側にエナメル線を巻装配置して一次側コイル部１０１を形成し、このさらに外周側に同じくエナメル線を巻装配置して二次側コイル部１０２を形成した（又は、磁芯１００の外周側に二次側コイル部１０２を形成し、そのさらに外周側に一次側コイル部１０１を形成した）同心型のコイル体１０３を備えており、このコイル体１０３がプラグホールＨａ内に収容配置される構成となっている。そして、二次側コイル部１０２で発生した二次側高電圧は、プラグホールＨａ内のジョイント部材１０８を介してプラグホールＨａ底部の点火プラグＰに印加されるようになっている。

0008

このタイプの点火コイルでは、コイル体１０３がプラグホールＨａ内に収容配置されるため、プラグホールＨａからの突出部分１１２の高さ寸法を小さくすることが可能である。

0009

しかしながら、一般的にプラグホールＨａの内径寸法は２３〜２４ｍｍ程度と小さいため、図２２に示すような点火コイルでは、一次側コイル部１０１及び二次側コイル部１０２のエナメル線の太さや巻数、磁芯１００のレイアウト等に制約が生じる。よって、この点火コイルでは十分に大きな二次エネルギを発生させることができないという問題がある。

0010

特に、近年、シリンダ内に燃料を直接噴射するタイプの内燃機関が急速に普及しており、このようなタイプの内燃機関では、気筒内の混合気を点火させるために点火コイルで大きな二次エネルギを発生させるよう要求されており、図２２に示す点火コイルではかかる要求を十分に満たすことができない。

0011

また、コイル体１０３が狭小でかつ閉塞された空間であるプラグホールＨａ内に収容配置される構成となるため、放熱性に劣るという問題もある。

0012

そこで、本願にかかる発明者は、図２３に示すように、一次側コイル部１２１の外周側に二次側コイル部１２２を形成した横方向に扁平な形状の同心型のコイル体１２４を形成し、これをその扁平方向を水平方向に揃えてプラグホールＨａ上に設置するタイプの点火コイルを考え出した。

0013

ところが、図２３に示す点火コイルでは、要求される二次エネルギを確保するためには、一次側コイル部１２１，二次側コイル部１２２のエナメル線の巻数をかなり多くする必要があることが判明し、この場合、点火コイルが径方向に肥大化して、相互に隣設する点火コイル同士が干渉し合う等の問題が生じることとなった。

0014

そこで、この発明は上述したような各問題を解決すべくなされたもので、高さ寸法を小さくして隣設する点火コイル同士の干渉も防止でき、かつ十分に大きな二次エネルギを得ることが可能な点火コイルを提供することを目的とする。

0015

上記の課題を解決するため、この発明の請求項１記載の内燃機関用点火コイルは、一次側コイル巻線が巻装されてなる略円板状の一次側コイル部と、二次側コイル巻線が巻装されてなる略円板状の二次側コイル部とが、それぞれの巻心を同一直線上に揃えるように積層配置されて扁平に仕上げられてなるコイル体を備えている。

0016

なお、複数の鉄心部が所定の重ね合わせ部分を中心にして放射状に組み合わせて形成された一対の放射状鉄心部が、前記コイル体を両面から挟み込むように取付けられて前記コイル体の中央部から外周囲を通る複数の閉磁路が形成されている場合には、請求項２記載のように、前記各鉄心部のうちの少なくともいずれかにおける他の鉄心部との重ね合わせ部分に前記他の鉄心部の重ね合わせ部分が嵌まり込む凹部を形成するとよい。

0017

また、請求項３記載のように、前記放射状鉄心部が取付けられたコイル体が、ケース体内に収容されて、そのケース体内に注入・充填された絶縁性樹脂により固定されていてもよい。

0018

さらに、前記一次側コイル部と前記二次側コイル部とが、前記一次側コイル部の前記二次側コイル部と反対側の面を露出させた状態で積層配置されてコイル体が形成されている場合には、請求項４記載のように、前記一次側コイル部の露出面とその露出面に対向する前記放射状鉄心部の少なくともいずれかの鉄心部との間に絶縁性スペーサが介在された状態で前記ケース体内に絶縁性樹脂が注入・充填されていてもよい。

0019

また、請求項５記載のように、前記放射状鉄心部が取付けられたコイル体を収容したケース体内に絶縁性樹脂を注入する際には、そのケース体を振動させるようにするとよい。

0020

以下、この発明にかかる一実施形態の内燃機関用点火コイルについて説明する。

0021

この内燃機関用点火コイル１０は、図１に示すように、内燃機関のシリンダヘッドＨに形成されたプラグホールＨａの開口上部に設置されて用いられるいわゆる上置型のもので、図２に示すように、樹脂製のケース体１２内に鉄心付コイル部２０Ａが収容配置して構成される。

0022

鉄心付きコイル部２０Ａは、図２〜図４に示すように、略円板状の一次側コイル部４５及び同じく略円板状の二次側コイル部４０を縦方向に配設した扁平なコイル体２０の上下両面に、放射状鉄心部としての十字鉄心部３０Ａ，３０Ｂが取付けられてなる。

0023

ここで、図９に、この点火コイル１０の結線例を示しておくと、同図に示すように、この点火コイル１０は、その一次側コイル部４５に巻装されたエナメル線の一端部がケース体１２から外部に引出され自動車のバッテリＢのプラス側端子に電気的に接続される。このバッテリＢのマイナス側端子はアース接地される。また、一次側コイル部４５に巻装されたエナメル線の他端部は、ケース体１２又はその外部に設けられたパワートランジスタ等のスイッチング素子Ｓを介してアース接地される。このスイッチング素子Ｓは、自動車に設けられたＥＣＵ等からの点火信号を受けてオン・オフ制御され、これにより、バッテリＢからの一次電圧が断続的に一次側コイル部４５に印加されるように構成される。

0024

また、二次側コイル部４０に巻装されたエナメル線の一端部は、ケース体１２内で一次側コイル部４５に巻装されたエナメル線の一端部に電気的に接続される。一方、二次側コイル部４０に巻装されたエナメル線の他端部は、プラグホールＨａ内でジョイント部材８を介して点火プラグＰに電気的に接続される。そして、一次側コイル部４５に断続的に一次電圧が印加されると、二次側コイル部４０に電磁誘導により高電圧が誘起され、この高電圧が点火プラグＰに印加されて、当該点火プラグＰがスパークを発生する構成となる。

0025

図１〜図４に戻って、この点火コイルの各部の構成について説明すると、まず、ケース体１２は、図１，図２及び図４に示すように、底面が正方形状で上面が開口した扁平な箱形状に形成され、その下面中央部に接続部１４が垂設される。この接続部１４内には図示省略の接続端子がインサート成形されており、この接続端子は、プラグホールＨａ内でジョイント部材８を介して点火プラグＰに電気的に接続される構成となっている。また、ケース体１２の内部底面１２ａには、４つの略Ｌ字状の突条部１３ａが互いの頂点を所定間隔あけて向き合わせるような配置で形成され、これにより後述する十字鉄心部３０Ａを嵌め込んで位置決めするための十字状の位置決め溝１３が形成される。

0026

なお、このケース体１２の両側部には、図１に２点鎖線で示すように、この点火コイル１０をシリンダヘッドＨに取付けるための固定部１６が設けられると共に、その前面に点火コイル１０とＥＣＵ間等の電気的接続を行うためのコネクタ部１５が設けられる。

0027

コイル体２０は、図２〜図４に示すように、ボビン２２に一次側コイル部４５及び二次側コイル部４０が装着又は巻装されて構成される。

0028

ボビン２２は、短寸の角筒状のボビン本体部２３の下端部及びその軸方向中間部にその径方向に広がる一対の鍔部２４，２５が形成されてなる。これらの鍔部２４，２５は、ケース体１２の内部形状に合わせた略方形板状に形成される。

0029

二次側コイル部４０は、鍔部２４，２５間に二次側コイル巻線としてエナメル線を巻装することにより略円板状に形成されてなる（巻装形態は図５参照）。このとき、エナメル線の巻始め及び巻終わりの各端部は、鍔部２４，２５間から外に引出しておく。なお、この二次側コイル部４０に用いられるエナメル線は、断面略円形状の銅線表面にエナメル塗料を塗布した一般的な構成のものである。

0030

より具体的には、素線径０．０４〜０．１ｍｍのエナメル線を８０００〜１５０００回巻装して二次側コイル部４０を形成するとよい。

0031

また、ボビン本体部２３の上端部が上側の鍔部２５よりも上方に突出しており、ここに一次側コイル部４５が装着される。

0032

一次側コイル部４５は、一次側コイル巻線として断面縦長略長方形状の平角帯状の銅線表面にエナメル塗料を塗布して形成した平角帯状のエナメル線を、その厚み方向に積み重ねるように巻装することにより略円板状に仕上げられてなる（巻装形態は図６参照）。この一次側コイル部４５の中央部には、ボビン本体部２３の上端部を挿通可能な略方形状の孔部が形成されている。

0033

また、この一次側コイル部４５に用いられるエナメル線の表面には、自己融着性を付与すべく、熱溶着性又は熱融着性の塗料が塗布されており、加熱状態下で巻装することにより又は巻装した後加熱することにより、そのエナメル線が略円板状に巻装された形態で固化されている。

0034

より具体的には、１：１５〜１：３５に圧延された平角帯状のエナメル線を９０〜１８０回径方向に巻装して一次側コイル部４５を形成するとよい。

0035

ここで、一次側コイル部４５に平角帯状のエナメル線を用いる理由を説明する。

0036

例えば、図５（コイルの片側半分の断面を示す）に示すように、エナメル線９０として断面略円形状のものを用いた場合、如何に密にそのエナメル線９０を巻装してもその巻装されたエナメル線間に無駄な空間が生じてしまう。これが、一次側コイル部の大型化を招くと共に、そこで生じた熱の発散を妨げる要因ともなっている。

0037

一方、本点火コイルのように、エナメル線９２として平角帯状のものを用いてそのエナメル線をその厚み方向に積み重ねるようにして巻装した場合には、図６（コイルの片側半分の形状を示す）に示すように、そのエナメル線９２を隙間無く密に巻装することが可能となり、一次側コイル部４５の小型化ひいてはこの点火コイルの薄型化及び小径化を可能とすると共に、そこで生じた熱の伝熱性が向上し、放熱性に優れることになるからである。

0038

このように構成された一次側コイル部４５を、図２〜図４に示すように、その中央部の孔部内にボビン本体部２３の上端部を挿入するようにして鍔部２５上面側に配設することにより、一次側コイル部４５と二次側コイル部４０とが、それぞれの巻心をボビン本体部２３の軸心上に揃えるように積層配置され、これにより扁平なコイル体２０が形成される。

0039

ここで、扁平なコイル体２０とは、高さ寸法１０〜２５ｍｍであり、高さ寸法と幅寸法（最小幅寸法；実施形態では、鍔部２４，２５の一辺の長さ寸法）の比率が１：２〜１：６、より望ましくは１：３〜１：５の範囲内であることが望ましい。高さ寸法の上限を２５ｍｍとする理由は、これ以上の高さ寸法のコイル体２０をケース体１２に収容した場合を想定すると、当該ケース体１２が一般的にシリンダヘッドＨ近傍の他の吸排気系部品等と干渉するからである。また、下限を１０ｍｍとする理由は、そのコイル体２０を収容したケース体１２に、コネクタ部１５や固定部１６，スイッチング素子等の付属物を設けた場合の取付スペースを考慮したからである。

0040

そして、一次側コイル部４５に巻装されたエナメル線の両端部及び二次側コイル部４０に巻装されたエナメル線の両端部をそれぞれコイル体２０の外部に引出しておき、一次側コイル部４５のエナメル線の一端部及び二次側コイル部４０のエナメル線の一端部については、それらを鍔部２５の外周縁部の位置で電気的に接続し（図示省略）、これによりコイル体２０が形成されることになる。

0041

このように形成されたコイル体２０の上下両面側には、図２〜図４に示すように、それぞれ十字鉄心部３０Ａ，３０Ｂが取付けられる。

0042

十字鉄心部３０Ｂは、図２〜図４，図７及び図８に示すように、電磁鋼板を積層して形成した略コ字形状の鉄心部３１Ｂ，３６Ｂをそれらの中間部分で交差させるようにして略十字形状に組み合わせることにより形成される。

0043

両鉄心部３１Ｂ，３６Ｂを組み合わせた状態において上側に位置する鉄心部３６Ｂは、鍔部２４，２５の幅寸法よりもやや大きな長さ寸法の横片３７Ｂの両端部から下方に向けて垂設片３８Ｂが形成されてなる。

0044

この鉄心部３６Ｂの横片３７Ｂの下面側であって他の鉄心部３１Ｂとの重ね合わせ部分には、当該他の鉄心部３１Ｂの重ね合わせ部分が嵌まり込む凹部３９Ｂが形成される。この凹部３９Ｂの深さ寸法は、横片３７Ｂの厚み寸法の半分程度の大きさに仕上げられている。

0045

一方、両鉄心部３１Ｂ，３６Ｂを組み合わせた状態において下側に位置する鉄心部３１Ｂは、上記鉄心部３６Ｂと同様に、鍔部２４，２５の幅寸法よりもやや大きな長さ寸法の横片３２Ｂの両端部から下方に向けて垂設片３３Ｂが形成されてなる。

0046

この鉄心部３１Ｂの横片３２Ｂの上面側であって他の鉄心部３６Ｂとの重ね合わせ部分には、当該他の鉄心部３６Ｂの重ね合わせ部分が嵌まり込む凹部３５Ｂが形成される。この凹部３５Ｂの深さ寸法も、横片３７Ｂの厚み寸法の半分程度の深さ寸法に仕上げられている。

0047

また、この鉄心部３１Ｂの横片３２Ｂの中央部下面側には、鉄心部３１Ｂの長手方向に向けて下向き傾斜したテーパ面をもつ三角柱形状のコア部３４Ｂが形成される。このコア部３４Ｂは、十字鉄心部３０Ｂをコイル体２０の上面側に取付けた状態で、そのボビン本体部２３内に上方より挿入可能なように構成されている（図３及び図４参照）。

0048

そして、上記凹部３５Ｂ，３９Ｂを互いに相手側の凹部３５Ｂ，３９Ｂに嵌め込むようにして、鉄心部３１Ｂ，３６Ｂをそれらの中間部分で交差させるようにして略十字形状に組み合わせることにより十字鉄心部３０Ｂが形成されることになる。これにより、横片３７Ｂの上面と横片３２Ｂの上面が同一平面上に揃えられる。

0049

一方、下方側の十字鉄心部３０Ａは、上記上方側の十字鉄心部３０Ｂと上下逆の形状となっており、即ち、横片３２Ａ，３７Ａの両端部に上向きの垂設片３３Ａ，３８Ａが形成されてなる略コ字形状の鉄心部３１Ａ，３６Ａがそれらの中間部を交差させて略十字形状に組み合わせることにより構成される。また、各鉄心部３１Ａ，３６Ａの相手側の鉄心部３１Ａ，３６Ａとの重ね合わせ部分には、相手側の重ね合わせ部分が嵌まり込む凹部３５Ａ，３９Ａが形成されており、鉄心部３１Ａ，３６Ａを組み合わせる際には、それら凹部３５Ａ，３９Ａを互いに相手側の凹部３５Ａ，３９Ａに嵌め込むようして組み合わせるようにする。なお。これら鉄心部３１Ａ，３６Ａの交差部分において上方側に配置される鉄心部３６Ａの上面側にもコア部３４Ａが形成されている。

0050

このように構成された十字鉄心部３０Ａ，３０Ｂを、コイル体２０の下面側及び上面側にそれぞれ取付ける際には、それらの各コア部３４Ａ，３４Ｂを、ボビン本体部２３内にその上方側及び下方側よりそれぞれ挿通させると共に、下側に位置する各鉄心部３１Ａ，３６Ａの４つの垂設片３３Ａ，３８Ａの上向き端面と、上側に位置する各鉄心部３１Ｂ，３６Ｂの４つの垂設片３３Ｂ，３８Ｂの下向き端面とは、コイル体２０の外周囲で互いに当接させるようにする（図２〜図４参照）。

0051

このとき、各コア部３４Ａ，３４Ｂのテーパ面は、ボビン本体部２３内において、所定間隔をあけて平行に配置される位置関係となっており、これらのコア部３４Ａ，３４Ｂ間に十字鉄心部３０Ａ，３０Ｂに磁気的に逆バイアスをかける永久磁石５０が配設される（図４参照）。

0052

これにより、コイル体２０の中央部から外周囲４方を通る４つの閉磁路が形成されることになる。

0053

ここで、十字鉄心部３０Ａ，３０Ｂには、その鉄心部３１Ａ，３６Ａ，３１Ｂ，３６Ｂとして板厚０．１〜０．５ｍｍの珪素合板を積層して略コ字状に形成したものを用いるとよく、また、閉磁路のうちコア部３４Ａ，３４Ｂからなる内磁路の断面積が１００〜３２４ｍｍ2となるように、さらに、横片３２Ａ，３７Ａ，３２Ｂ，３７Ｂ及び垂設片３３Ａ，３８Ａ，３３Ｂ，３８Ｂからなる外磁路の合計断面積が１００〜３２４ｍｍ2となるようにするとよい。

0054

また、図３及び図４に示すように、コイル体２０の上面側に露出する一次側コイル部４５の上面とそのコイル体２０の上面側に配設される十字鉄心部３０Ｂの鉄心部３１Ｂとの間に一対の絶縁性スペーサ４２が介装される。

0055

両絶縁性スペーサ４２は、絶縁材により形成されており、ボビン本体部２３をその両側から挟む各位置に設けられる。この絶縁性スペーサにより、十字鉄心部３０Ｂが一次側コイル部４５に、それらの間に十分な絶縁距離を保った状態で取付けられることになる。

0056

ここで、両鉄心部３１Ｂ，３６Ｂのうちの鉄心部３１Ｂとコイル体２０との間に、即ち、両鉄心部３１Ｂ，３６Ｂを重ね合わせた状態で下側に位置する鉄心部３１Ｂとコイル体２０との間に絶縁性スペーサ４２を設けた理由について説明すると、鉄心部３６Ｂとコイル体２０との間に絶縁性スペーサ４２を設けただけでは、その鉄心部３６Ｂよりも下側の鉄心部３１Ｂの下方への移動を規制できないからである。もっとも、両方の鉄心部３１Ｂ，３６Ｂとコイル体２０との間に絶縁性スペーサ４２を設けるようにしてもよい。

0057

次に、この点火コイルの組立方法を説明すると、まず、二次側コイル部４０のエナメル線の他端部をケース体１２の接続部１４にインサート成形された接続端子にはんだ付け等で接続しておいてから（図示省略）、図２及び図４に示すように、下面側の十字鉄心部３０Ａをケース体１２内の位置決め溝１３に位置決め収容させるようにして鉄心付コイル部２０Ａをケース体１２内に収容する。

0058

この状態で、ケース体１２内にエポキシ等の液状の絶縁性樹脂６０を注入・充填してから加熱処理して固化させる。これにより鉄心付コイル部２０Ａがケース体１２内に固定される。この際、上述したように一次側コイル部４５の上面である露出面と十字鉄心部３０Ｂとの間に絶縁性スペーサ４２を介在させているため、その一次側コイル部４５と十字鉄心部３０Ｂとの間に十分な絶縁距離が確保された状態でそれらの間に絶縁性樹脂６０が注入される。また、このように、一次側コイル部４５と十字鉄心部３０Ｂとの間に絶縁性樹脂６０が注入されるので、その一次側コイル部４５のエナメル線の層間にも絶縁性樹脂６０が十分に浸透する。

0059

以上のように構成された内燃機関用点火コイルでは、円板状の一次側コイル部４５と、円板状の二次側コイル部４０とが、それぞれの巻心を同一直線上に揃えるようにして縦方向に積層配置されて扁平に仕上げられてなるコイル体２０を備えているため、その高さ寸法を小さくして隣設する点火コイル同士の干渉も防止でき、かつ十分に大きな二次エネルギを得ることが可能となる。

0060

特に、図３及び図６に示すように、平角帯状に仕上げられたエナメル線９２をその巻線の厚み方向に積み重ねるように巻装することにより一次側コイル部４５を形成しているので、この点でも、その一次側コイル部４５の薄型化、ひいては、点火コイルの薄型化を図ることができ、同時に、放熱性の向上を図ることができる。

0061

また、十字鉄心部３０Ａ，３０Ｂにより、コイル体２０の中央部から外周囲４方を通る４つの閉磁路が形成されるため、当該閉磁路の合計断面積が大きくなり、この点において点火コイルから十分に大きな二次エネルギを得ることが可能となる。

0062

そして、十字鉄心部３０Ａ，３０Ｂを形成する鉄心部３１Ａ，３６Ａ，３１Ｂ，３６Ｂのうち他の鉄心部３１Ａ，３６Ａ，３１Ｂ，３６Ｂとの重ね合わせ部分に当該他の鉄心部３１Ａ，３６Ａ，３１Ｂ，３６Ｂの重ね合わせ部分が嵌まり込む凹部３５Ａ，３９Ａ，３５Ｂ，３９Ｂが形成されているため、鉄心部３１Ａ，３６Ａの重ね合わせ部分及び鉄心部３１Ｂ，３６Ｂの重ね合わせ部分の厚み寸法が小さくなって、この点火コイルの高さ寸法を小さくすることが可能となる。

0063

これを図１２及び図１３に示す点火コイル又は図１４及び図１５に示す点火コイルとの比較において説明する。

0064

即ち、図１２及び図１３に示す点火コイルでは、コイル体２００の上下側のそれぞれに略コ字状の鉄心部２１０Ａ，２１０Ｂが１つ取付けられ、これによりコイル体２００の中央部から外周囲を通る２つの閉磁路が形成される。

0065

この場合、コイル体２００の外周囲に形成される外磁路の合計断面積を大きくしようとする場合には、各鉄心部２１０Ａ，２１０Ｂを太くする必要がり、従って、点火コイルの全体の大型化を招くことになる。

0066

例えば、所定の二次エネルギを得るために、外磁路の合計断面積として４００ｍｍ2要求される場合には、一例として、鉄心部２１０Ａ，２１０Ｂの幅寸法ｗ1を２０ｍｍ、その厚み寸法ｈ1を１０ｍｍとすれば、２０（ｍｍ）×１０（ｍｍ）×２（磁路）＝４００（ｍｍ2）より前記要求を満たすことが可能である。しかしながら、この場合、鉄心部２１０Ａ，２１０Ｂの厚みの２０ｍｍに相当する分点火コイルの高さ寸法が大きくなってしまうことになる。

0067

また、図１４及び図１５に示す点火コイルでは、略コ字状の一対の鉄心部２３２Ａ，２３４Ａ，２３２Ｂ，２３４Ｂをそれぞれの中央部で交差させて略十字形状に組み合わせることにより十字鉄心部２３０Ａ，２３０Ｂが形成されており、これら十字鉄心部２３０Ａ，２３０Ｂがコイル体２００の上下両側に取付けられてコイル体２００の中央部から外周囲を通る４つの閉磁路が形成される。

0068

この場合には、鉄心部２３２Ａ，２３４Ａ，２３２Ｂ，２３４Ｂのそれぞれの厚みは、上記図１２及び図１３に示す点火コイルの場合よりも薄くすることが可能である。しかしながら、コイル体２００の軸心上では鉄心部２３２Ａ，２３４Ａ又は２３２Ａ，２３４Ｂが単純に重ね合わされているにすぎないため、重ね合わせ部分で十字鉄心部２３０Ａ，２３０Ｂ部分の高さ寸法が大きくなって、結局はそれらの点火コイルの大型化を招く。

0069

例えば、一例として、鉄心部２３２Ａ，２３４Ａ，２３２Ｂ，２３４Ｂの幅寸法ｗ2を２０ｍｍ、厚み寸法ｈ2を５ｍｍにすれば、２０（ｍｍ）×５（ｍｍ）×４（磁路）＝４００（ｍｍ2）より閉磁路の合計断面積が４００ｍｍ2となって、上述の要求を満たすことができる。しかしながら、コイル体２００の軸心の上部側では、鉄心部２３２Ａと鉄心部２３４Ａが単純に重ね合わされており、コイル体２００の軸心の下部側では、鉄心部２３２Ｂと鉄心部２３４Ｂが単純に重ね合わされているため、これらの重ね合わせ部分では、各鉄心部２３２Ａ，２３４Ａ，２３２Ｂ，２３４Ｂの合計の厚みの２０ｍｍに相当する分、点火コイルの高さ寸法が大きくなってしまうことになる。

0070

ところが、本点火コイルにおいて、同じく閉磁路の断面積として４００ｍｍ2を得ようとした場合、図１０及び図１１に一例を示すと、その鉄心部３１Ａ，３６Ａ，３１Ｂ，３６Ｂの幅寸法Ｗを２０ｍｍ、厚み寸法Ｈを５ｍｍとすると、１０（ｍｍ）×５（ｍｍ）×４（磁路）＝４００（ｍｍ2）から当該要求を満たすことができる。

0071

そして、この場合、鉄心部３１Ａ，３６Ａの重ね合わせ部分及び鉄心部３１Ｂ，３６Ｂの重ね合わせ部分において、それぞれの厚み寸法は５ｍｍとなっているので、鉄心に要する高さ寸法は合計で１０ｍｍとなって、図１２及び図１３又は図１４及び図１５に示す各例の半分まで小さくすることが可能である。

0072

また、一次側コイル部４５の上面と十字鉄心部３０Ｂとの間に絶縁性スペーサ４２を介在させているため、一次側コイル部４５と十字鉄心部３０Ｂとの間に十分な絶縁距離が確保された状態でそれらの間に絶縁性樹脂６０が注入されることになり、それら一次側コイル部４５と十字鉄心部３０Ｂとの間の絶縁性に優れる。即ち、この点火コイル１０では、平角帯状に仕上げられた一次側コイル巻線をその巻線の厚み方向に積み重ねるようにしたものを加熱により円板状に巻装された形態で固化して一次側コイル部４５を形成しているため、その一次側コイル部４５の上部側に鍔部を形成する必要が無くなり、この点でも点火コイル１０の薄型化が図られている。ところが、この場合、その一次側コイル部４５と十字鉄心部３０Ｂとの間に絶縁性が悪くなるので、一次側コイル部４５の上面と十字鉄心部３０Ｂとの間に絶縁性スペーサ４２を介在させているのである。

0073

また、一次側コイル部４５内の巻線間にも絶縁性樹脂６０が十分に浸透するので、その一次側コイル部４５の型くずれを防止しかつ位置決め固定の確実性を図ることができる。

0074

さらに、一次側コイル部４５は、コイル体２０を組立てた状態で前記絶縁性スペーサ４２を介して下方に押さえ付けられることになるため、一次側コイル部４５の位置決め精度の向上をも図ることができる。

0075

なお、鉄心付コイル部２０Ａをケース体１２内に収容後、そのケース体１２内に絶縁性樹脂６０を注入する際には、予めそのケース体１２を加熱し、真空中でケース体１２を振動させながらその絶縁性樹脂６０の注入を行うと、二次側コイル部４０のエナメル線間に絶縁性樹脂６０が浸透し易くなって当該充填に要する時間が短くなり、その充填作業を容易に行うことができる。

0076

ところで、上記実施形態においては、十字鉄心部３０Ａを形成する鉄心部３１Ａ，３６Ａの両方に凹部３５Ａ，３９Ａを形成しているが（十字鉄心部３０Ｂについても同様）、例えば、図１６に示す第１の変形例のように、上側の十字鉄心部１３０Ｂのうち下方に配置される鉄心部１３１Ｂの重ね合わせ部分のみに相手側の鉄心部１３６Ｂの重ね合わせ部分が嵌まり込む凹部１３５Ｂを形成し、また、下側の十字鉄心部１３０Ａのうち上方に配置される鉄心部１３１Ａの重ね合わせ部分のみに相手側の鉄心部１３６Ａの重ね合わせ部分が嵌まり込む凹部１３５Ａを形成してもよい。

0077

また、図１７に示す第２の変形例のように、３つの略コ字状の鉄心部１４２，１４４，１４６をそれらの中間部分で交差させるようにして６方向に放射状に組み合わせて６方向放射状鉄心部１４０を形成したり、図１８に示す第３の変形例のように、４つの略コ字状の鉄心部１５２，１５４，１５６，１５８をそれらの中間部分で交差させるようにして８方向に放射状に組み合わせて８方向放射状鉄心部１５０を形成した場合でも、それぞれの鉄心部１４２，１４４，１４６，１５２，１５４，１５６，１５８のうちの少なくともいずれかにおける他の鉄心部１４２，１４４，１４６，１５２，１５４，１５６，１５８との重ね合わせ部分に当該他の鉄心部１４２，１４４，１４６，１５２，１５４，１５６，１５８の重ね合わせ部分が嵌まり込む凹部を形成することにより、それら放射状鉄心部１４０，１５０部分の高さ寸法を小さくすることができる。

0078

さらに、図１９に示す第４の変形例のように、平面視略Ｖ字状の鉄心部１６２の頂点部分に他の鉄心部１６４を重ね合わせて３方向放射状鉄心部１６０を形成した場合でも、その鉄心部１６２の他の鉄心部１６４との重ね合わせ部分等に、当該他の鉄心部１６４等が嵌まり込む凹部を形成することにより、その３方向放射状鉄心部１６０部分の高さ寸法を小さくすることができる。

0079

＜実施例＞実際に、この点火コイルを製造したので、その性能を従来例との比較において下記表に示す。

0080

なお、本発明にかかる点火コイルは、ケースに組み入れた状態で、その幅寸法が６３ｍｍ、奥行き寸法が６３ｍｍ、高さ寸法が２０ｍｍとなっており、そのコイル体２０の高さ寸法は１０．５ｍｍ、幅寸法は５７〜５８ｍｍで、高さ寸法と幅寸法の比率はほぼ１：５〜６（１：５．５）である。

0081

また、比較例として挙げた点火コイルは、図２０及び図２１に示す従来の点火コイルと、図２３に示す提案例にかかる同心型のコイル体１２４を備えた点火コイルである。ここで、図２０及び図２１に示す点火コイルの幅寸法は７８ｍｍ、奥行き寸法は５６ｍｍ、高さ寸法は４６．３ｍｍであり、図２３に示す点火コイルの幅寸法は７１ｍｍ、奥行き寸法は７１ｍｍ、高さ寸法が２０ｍｍとなっている。なお、これらの寸法は、ケースに組み入れた状態での値である。

0082

また、表中、二次電圧、二次エネルギ、二次放電時間、二次放電電流は、従来例の点火コイルの性能を１００とした場合の比で示している。

0083

0084

この表に示すように、図２０及び図２１に示す点火コイルと同等以上の性能を得るためには、図２３に示すタイプの点火コイルでは、幅寸法及び奥行き寸法を７１ｍｍ以上にする必要があり、径方向に肥大化した形状となることがわかる。

0085

ところが、本点火コイルの場合には、より小型化した形状で従来の点火コイル以上の性能が得られることがわかる。

0086

以上のように、この発明の請求項１記載の内燃機関用点火コイルによると、一次側コイル巻線が巻装されてなる略円板状の一次側コイル部と、二次側コイル巻線が巻装されてなる略円板状の二次側コイル部とが、それぞれの巻心を同一直線上に揃えるように積層配置されて扁平に仕上げられてなるコイル体を備えているため、高さ寸法を小さくして隣設する点火コイル同士の干渉も防止でき、さらに、かつ十分に大きな二次エネルギを得ることが可能となる。

0087

また、請求項２記載の内燃機関用点火コイルのように、複数の鉄心部が所定の重ね合わせ部分を中心にして放射状に組み合わせて形成された一対の放射状鉄心部が、コイル体を両面から挟み込むように取付けられてコイル体の中央部から外周囲を通る複数の閉磁路が形成されている場合には、その複数の閉磁路によって、より大きな二次エネルギを得ることが可能となる。そして、この場合には、各鉄心部のうちの少なくともいずれかにおける他の鉄心部との重ね合わせ部分に当該他の鉄心部の重ね合わせ部分が嵌まり込む凹部を形成すると、その鉄心部と前記他の鉄心部との重ね合わせた部分の厚み寸法が小さくなるので、この点においても、点火コイルの全体の高さ寸法を小さくすることに寄与する。

0088

このように放射状鉄心部が取付けられたコイル体は、請求項３記載のように、ケース体内に収容されて、そのケース体内に注入・充填された絶縁性樹脂により固定されると、コイルの巻線間の絶縁性の確保等がなされることになる。

0089

なお、請求項４記載のように、一次側コイル部と二次側コイル部とが、一次側コイル部の二次側コイル部と反対側の面を露出させた状態で積層配置されてコイル体が形成されている場合には、一次側コイル部の露出面とその露出面に対向する放射状鉄心部の少なくともいずれかの鉄心部との間に絶縁性スペーサが介在された状態でケース体内に絶縁性樹脂を充填すると、その鉄心部と一次側コイル部の露出面との間に十分な絶縁距離が得られると共に、それらの間に十分な絶縁性樹脂が注入、浸透するので、十字鉄心部と一次側コイル部との間に十分な絶縁性を得ることができる。

0090

そして、請求項５記載のように、放射状鉄心部が取付けられたコイル体を収容したケース体内に絶縁性樹脂を注入する際には、そのケース体を振動させるようにすると、その絶縁性樹脂が二次側コイル部のコイル巻線間に浸透し易くなって、その巻線間の絶縁性をより確実に得ることができる。また、そのように、細部に絶縁性樹脂が浸透し易くなるので、その絶縁性樹脂を充填させるのに要する時間が短くなりその充填作業が容易となる。

0091

図１この発明にかかる一実施形態の内燃機関用点火コイルの装着状態を示す図である。
図２同上の点火コイルを示す分解斜視図である。
図３鉄心付コイル部の分解斜視図である。
図４点火コイルの断面図である。
図５比較例のコイルを示す断面図である。
図６一次側コイル部の拡大断面図である。
図７十字鉄心部の斜視図である。
図８十字鉄心部の分解斜視図である。
図９この点火コイルの結線図である。
図１０十字鉄心部の平面図である。
図１１十字鉄心部の断面図である。
図１２比較例の鉄心部を示す平面図である。
図１３比較例の鉄心部を示す断面図である。
図１４他の比較例の鉄心部を示す平面図である。
図１５他の比較例の鉄心部を示す断面図である。
図１６第１の変形例にかかる十字鉄心部の分解斜視図である。
図１７第２の変形例にかかる６方向放射状鉄心部を示す平面図である。
図１８第３の変形例にかかる８方向放射状鉄心部を示す平面図である。
図１９第４の変形例にかかる３方向放射状鉄心部を示す平面図である。
図２０従来例の点火コイルの装着状態を示す図である。
図２１従来例の点火コイルを示す斜視図である。
図２２他の従来例の点火コイルの装着状態を示す図である。
図２３提案例の点火コイルを示す断面図である。

0092

１２ケース体
２０コイル体
３０Ａ，３０Ｂ 十字鉄心部
３１Ａ，３６Ａ，３１Ｂ，３６Ｂ 鉄心部
３５Ａ，３９Ａ，３５Ｂ，３９Ｂ 凹部
４０ 二次側コイル部
４２絶縁性スペーサ
４５ 一次側コイル部
６０ 絶縁性樹脂