技術 内燃機関用の点火コイル

0001

本発明は、内燃機関用の点火コイルに関する。

0002

内燃機関用の点火コイルとして、互いに磁気的に結合された一次コイル及び二次コイルと、磁性体のコアとを有するものがある。これらの構成部品は、ケース内に収容されており、ケース内に形成される隙間には、充填樹脂が充填される。

0003

特許文献１に記載の点火コイルにおいて、充填樹脂は、ケースの開口部に樹脂面を有する。ケースは、二次コイルと外周コアとの間に介在する隔壁を有する。隔壁は樹脂面に向かって立設している。

0004

特開平１０−２２３４６３号公報

0005

しかしながら、特許文献１に記載された点火コイルには以下の課題がある。
特許文献１に示された点火コイルは、外周コアの角部が、充填樹脂と接触している。それゆえ、充填樹脂には、外周コアとの線膨張率の差に起因する熱応力が、外周コアの角部付近において集中しやすい。それゆえ、当該箇所において充填樹脂にクラックが発生することが懸念される。特許文献１の点火コイルの外周コアは、樹脂面に近い側の端部における角部が充填樹脂と接触している。当該角部を起点にクラックが生じ、そのクラックが樹脂面にまで達すると、充填樹脂による防水性が低下するおそれがある。

0006

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、防水性に優れた内燃機関用の点火コイルを提供しようとするものである。

0007

本発明の一態様は、互いに磁気的に結合する一次コイル（４１）及び二次コイル（４２）からなるコイル部（４）と、
磁気回路を形成すると共に、前記コイル部の外周側に配された外周コア（３）と、
前記コイル部及び前記外周コアを収容したケース（５）と、
前記ケース内に充填され、前記コイル部及び前記外周コアを内側に埋設した充填樹脂（６）と、を有し、
前記ケースは、コイル軸方向（Ｘ）に直交する方向に開口した開口部（５０）を有すると共に、前記外周コアと前記コイル部との間を仕切る隔壁（５１）を有し、
前記充填樹脂は、前記開口部側に形成された樹脂面（６１）を有し、
前記外周コアは、前記樹脂面に近い側の端部である第１端部（３１）に角部（３１１）を有し、前記第１端部における少なくとも一部の前記角部が、弾性体（７）によって覆われている、内燃機関用の点火コイル（１）にある。

0008

前記内燃機関用の点火コイルは、外周コアの樹脂面に近い側の端部である第１端部の角部が、弾性体によって覆われている。それゆえ、充填樹脂と外周コアとの線膨張率の差に起因した熱応力を、弾性体が変形することにより吸収することができる。それゆえ、第１端部の角部を起点とする充填樹脂のクラック発生を抑制することができる。その結果、充填樹脂による防水性を向上させることができる。

0009

以上のごとく、上記態様によれば、防水性に優れた内燃機関用の点火コイルを提供することができる。
なお、特許請求の範囲及び課題を解決する手段に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

0010

実施形態１における、内燃機関用の点火コイルの断面図。
図１におけるII−II線矢視断面図。
図２におけるIII−III線矢視断面図。
図２におけるIV−IV線矢視断面図。
実施形態２における、内燃機関用の点火コイルの断面図。
図５におけるVI−VI線矢視断面図。
実施形態３における、内燃機関用の点火コイルの断面図。
図７におけるVIII−VIII線矢視断面図。

0011

（実施形態１）
内燃機関用の点火コイル１の実施形態について、図１〜図４を参照して説明する。
本形態の内燃機関用の点火コイル１は、図１に示すごとく、コイル部４と、外周コア３と、ケース５と、ケース５内に充填される充填樹脂６とを有する。コイル部４は、互いに磁気的に結合する一次コイル４１及び二次コイル４２からなる。図２に示すごとく、外周コア３は、磁気回路を形成すると共に、コイル部４の外周側に配されている。

0012

ケース５は、コイル部４及び外周コア３を収容する。充填樹脂６は、コイル部４及び外周コア３を内側に埋設する。ケース５は、図１、図３に示すごとく、コイル軸方向Ｘに直交する方向に開口した開口部５０を有する。また、ケース５は、図２に示すごとく、外周コア３とコイル部４との間を仕切る隔壁５１を有する。充填樹脂６は、図１、図３に示すごとく、開口部５０側に形成された樹脂面６１を有する。外周コア３は、樹脂面６１に近い側の端部である第１端部３１に角部３１１を有する。外周コア３は、第１端部３１における少なくとも一部の角部３１１が、弾性体７によって覆われている。

0013

一次コイル４１は、一次巻線を、一次スプール４１１の外周に巻回して形成されている。二次コイル４２は、二次巻線を、二次スプール４２１の外周に巻回して形成されている。一次コイル４１の巻回軸は、二次コイル４２の巻回軸と同軸上にある。なお、一次コイル４１及び二次コイル４２の巻回軸Ｃに平行なコイル軸方向Ｘを、適宜、Ｘ方向ともいう。

0014

本形態においては、図２に示すごとく、弾性体７は、第１端部３１の外周側の角部３１１の少なくとも一部を覆っている。また、弾性体７は、樹脂面６１の法線方向から見て、コイル部４に対してコイル軸方向Ｘの少なくとも一方側に位置する第１端部３１の角部３１１の少なくとも一部を覆っている。

0015

また、ケース５には、図１に示すごとく、コイル軸方向Ｘの一方に突出したフランジ部５７が設けられている。そして、コイル軸方向Ｘにおいて、コイル部４とフランジ部５７との間に位置する第１端部３１の角部３１１の少なくとも一部が、弾性体７によって覆われている。Ｘ方向において、図１に示すごとく、ケース５からコネクタ部５３が突出している側を前側、その反対側であるフランジ部５７の突出している側を後側という。つまり、図２に示すごとく、Ｘ方向の後側に位置する第１端部３１の角部３１１の少なくとも一部が、弾性体７によって覆われている。

0016

コイル部４の内側には、図１、図２に示すごとく、中心コア２が配される。言い換えると、中心コア２は、一次コイル４１及び二次コイル４２の内側に挿通配置される。中心コア２の外周側には、一次コイル４１が配されている。一次コイル４１の外周側には、二次コイル４２が配されている。そして、一次コイル４１及び二次コイル４２の巻回軸Ｃと、中心コア２の中心軸とは、略同軸上にある。中心コア２は、図１、図２に示すごとく、略四角柱状の形状を有する。

0017

外周コア３は、図２に示すごとく、矩形環状の形状を有する。外周コア３は、二次コイル４２の外周側に配されている。外周コア３の内側には、中心コア２が配されている。外周コア３及び中心コア２は、軟磁性材料からなる平板状の磁性鋼板を、その厚み方向に複数積層してなる。そして、外周コア３と中心コア２とは、磁性鋼板の積層方向に直交する磁気回路を形成する。外周コア３と中心コア２とは、閉磁路を形成する。なお、外周コア３及び中心コア２を構成する複数の磁性鋼板の積層方向であって、Ｘ方向と直交する方向を、適宜、Ｚ方向ともいう。また、Ｘ方向とＺ方向の両方に直交する方向を、適宜、Ｙ方向ともいう。また、図１に示すごとく、Ｚ方向において、ケース５の開口部５０のある側を上側、その反対側であって高電圧タワー部５４が設けられている側を下側という。

0018

外周コア３は、図１、図３に示すごとく、樹脂面６１に近い側の端部であって、Ｚ方向の上側の端部である、第１端部３１を有する。第１端部３１は、内周側と外周側とに、それぞれ角部３１１を有する。また、外周コア３は、Ｚ方向の下側の端部である、第２端部３４を有する。

0019

図１、図２に示すごとく、外周コア３と中心コア２とによって形成される磁気回路中における、外周コア３と中心コア２との間に、磁石体１１が配されている。つまり、外周コア３の内周面３２と、中心コア２のＸ方向における前側の端面との両面に対向するように、磁石体１１は配されている。また、中心コア２のＸ方向における後側の端面は、外周コア３の内周面３２と接するように配されている。

0020

磁石体１１は、磁石体１１から生じる磁界の向きが、一次コイル４１に電流を流したときに中心コア２に生じる磁界の向きに対して逆向きとなるように、配されている。磁石体１１は、点火コイル１の出力電圧を向上させるように、中心コア２に磁気バイアスをかけている。これにより、一次コイル４１への通電を遮断した際の磁束の変化量を大きくすることで、二次コイル４２に誘起される電圧を高めている。磁石体１１は、例えば、ネオジウム磁石、又は希土類コバルト磁石などの永久磁石である。

0021

ケース５は、図１に示すごとく、コイル部４、中心コア２、外周コア３、その他の部品を内側に収容する。ケース５は、開口部５０に向かって立設された側壁５２を有する。側壁５２は、Ｚ方向に沿って立設すると共に、図２に示すごとく、Ｚ方向から見たとき、略長方形状の環状に形成されている。側壁５２は、外周コア３の外周面３３に沿って設けられている。ケース５は、Ｚ方向から見たとき、Ｙ方向の幅よりもＸ方向の幅の方が広い。ケース５は、例えば、電気的絶縁性を有する樹脂からなる。

0022

また、ケース５内には、内側に収容する上記構成部品を埋設するように、充填樹脂６が充填されている。充填樹脂６は、例えばエポキシ樹脂である。

0023

また、ケース５には、図１に示すごとく、点火コイル１を外部に接続するためのコネクタ部５３が設けられている。コネクタ部５３は、Ｘ方向の前側に突出している。コネクタ部５３は、一次コイル４１を外部の電源に電気的に接続するための接続端子（図示略）と、その接続端子を保持する樹脂からなる樹脂保持部とを有する。また、コネクタ部５３は、ケース５の前方の側壁５２から前方に突出形成されている。

0024

また、ケース５には、図１、図２に示すごとく、点火コイル１を内燃機関に固定するためのフランジ部５７が設けられている。フランジ部５７は、ケース５と一体的に形成されている。フランジ部５７は、ケース５のＸ方向の後側に突出している。すなわち、後方の側壁５２から、フランジ部５７が後方へ突出形成されている。フランジ部５７は、Ｚ方向に貫通形成されたボルト挿通孔５７１を有する。そして、点火コイル１は、フランジ部５７のボルト挿通孔５７１に挿通したボルトによって、内燃機関に締結固定される。

0025

ケース５は、図１に示すごとく、Ｚ方向における下側において、下側へ向かって突出するように形成された筒状の高電圧タワー部５４を有する。高電圧タワー部５４は、二次コイル４２と点火プラグ（図示略）とを電気的に接続している。電磁誘導により二次コイル４２に発生した高電圧は、高電圧タワー部５４を介して点火プラグに伝えられる。そして、発生した高電圧は、点火プラグの放電ギャップ間に火花放電を発生させる。

0026

ケース５は、図１、図３に示すごとく、ケース５の外周側の側壁５２の下端から、内側に向かって形成された外周底部５５を有する。ケース５は、外周底部５５の内側において下方へ向かって形成された下方凹状部５６を有する。下方凹状部５６の下方に高電圧タワー部５４が形成されている。そして、外周コア３の下側の端部である第２端部３４は、外周底部５５の内側の面と接している。

0027

隔壁５１は、図３に示すごとく、外周底部５５の内周側から、開口部５０に向かってＺ方向に立設される。隔壁５１は、下方凹状部５６の内周面と面一になっている。隔壁５１は、図２に示すごとく、外周コア３の内周面３２に沿うように形成されている。また、隔壁５１は、コイル部４の外周を囲うように形成されている。また、隔壁５１の上側の端部は、図３に示すごとく、側壁５２の上側の端部よりも下側にある。

0028

隔壁５１は、図２に示すごとく、点火コイル１をＺ方向から見ると、中心コア２のＸ方向における前側及び後側の端面と、磁石体１１及び外周コア３の内周面３２とが接触する箇所の付近には形成されていない。そして、隔壁５１は、Ｙ方向において、中心コア２を挟んで両側に１箇所ずつ、合計２箇所に設けられている。そして、中心コア２は、Ｘ方向の両端において、隔壁５１を介在させることなく、磁石体１１及び外周コア３の内周面３２と、それぞれ対向している。

0029

隔壁５１の外側面５１１は、図３、図４に示すごとく、外周コア３の内周面３２と接触する接触外面５１２を有する。また、外側面５１１は、接触外面５１２よりも開口部５０に近い側において内側に後退した内側後退面５１３を有する。また、外側面５１１は、接触外面５１２と内側後退面５１３との間に形成された内側段部５１４を有する。第１端部３１は、内側段部５１４よりも開口部５０側に位置している。弾性体７は、図４に示すごとく、第１端部３１における内周側の角部３１１と内側段部５１４とにわたって形成されている。

0030

ケース５の側壁５２は、図１、図３に示すごとく、開口部５０に向かって立設されている。ケース５の側壁５２の内側面５２１は、図３、図４に示すごとく、外周コア３の外周面３３と接触する接触内面５２２を有する。また、内側面５２１は、接触内面５２２よりも開口部５０に近い側において外側に後退した外側後退面５２３を有する。また、内側面５２１は、接触内面５２２と外側後退面５２３との間に形成された外側段部５２４を有する。第１端部３１は、外側段部５２４よりも開口部５０側に位置している。弾性体７は、図４に示すごとく、第１端部３１における外周側の角部３１１と外側段部５２４とにわたって形成されている。

0031

本形態において、弾性体７は、図２に示すごとく、コイル部４に対してＸ方向の双方に位置する角部３１１の一部を覆っている。そして、弾性体７は、外周コア３の外周側及び内周側の角部３１１に沿って、配されている。また、弾性体７は、外周コア３の前側の内周面３２と、磁石体１１との接している部分にある角部３１１には、配されていない。また、弾性体７は、外周コア３の後側の内周面３２と、中心コア２の後側の端面との接している部分にある角部３１１にも、配されていない。そして、これらの部分の外周コア３の第１端部３１は、図１に示すごとく、磁石体１１又は中心コア２の上側の面と面一になっている。それゆえ、これらの部分にある第１端部３１の角部３１１は、充填樹脂６に突出していない。

0032

また、弾性体７は、充填樹脂６よりも低い弾性率を有する。弾性体７は、例えば、シリコーンゴム、エラストマ、接着剤、単泡スポンジである。

0033

弾性体７は、種々の方法で第１端部３１の角部３１１に設置できる。例えば、弾性体７として、シリコーンゴムやエラストマの成形品を、第１端部３１の角部３１１に設置することができる。また、シリコーンゴムや接着剤を、第１端部３１の角部３１１に塗布することにより、弾性体７を配設することもできる。また、弾性体７として、単泡スポンジを、第１端部３１の角部３１１に設置することができる。

0034

また、本形態における点火コイル１を構成する各部品は、それぞれ線膨張係数が異なる。充填樹脂６は、中心コア２及び外周コア３よりも線膨張係数が大きい。また、ケース５、フランジ部５７、及びコネクタ部５３は、充填樹脂６、中心コア２、外周コア３、二次コイル４２の二次巻線、及び二次スプール４２１よりも線膨張係数が大きい。二次コイル４２の二次巻線は、二次スプール４２１、充填樹脂６、中心コア２、及び外周コア３よりも線膨張係数が大きい。二次スプール４２１は、充填樹脂６、中心コア２、及び外周コア３よりも線膨張係数が大きい。

0035

本形態において、例えば、充填樹脂６は４０ｐｐｍ／℃、中心コア２及び外周コア３は１１ｐｐｍ／℃、二次コイル４２の二次巻線は４７ｐｐｍ／℃、二次スプール４２１は４３ｐｐｍ／℃、コネクタ部５３、フランジ部５７、及びケース５は、６０ｐｐｍ／℃の線膨張係数を有する。コネクタ部５３、フランジ部５７、及びケース５は、同じ材質からなる。

0036

次に、本実施形態の作用効果につき説明する。
本形態の内燃機関用の点火コイル１は、外周コア３の樹脂面６１に近い側の端部である第１端部３１の角部３１１が、弾性体７によって覆われている。それゆえ、充填樹脂６と外周コア３との線膨張率の差に起因した熱応力を、弾性体７が変形することにより吸収することができる。それゆえ、第１端部３１の角部３１１を起点とする充填樹脂６のクラック発生を抑制することができる。その結果、充填樹脂６による防水性を向上させることができる。

0037

本形態の点火コイル１は、第１端部３１の外周側の角部３１１が、弾性体７によって覆われている。それゆえ、特に熱応力が集中しやすい第１端部３１の外周側の角部３１１付近において、充填樹脂６の熱応力を、弾性体７にて吸収することができる。その結果、第１端部３１の外周側の角部３１１を起点とする充填樹脂６のクラック発生を抑制することができる。

0038

本形態の点火コイル１は、コイル部４に対してＸ方向の少なくとも一方側に位置する第１端部３１の角部３１１が、弾性体７によって覆われている。それゆえ、第１端部３１の角部３１１を起点とする充填樹脂６のクラック発生を抑制することができる。そのため、樹脂面６１に到達するクラックの発生を効果的に抑制することができる。

0039

本形態の点火コイル１は、コイル部４とフランジ部５７との間に位置する第１端部３１の角部３１１が、弾性体７によって覆われている。Ｘ方向に突出したフランジ部５７を有する点火コイル１においては、Ｘ方向に生じるフランジ部５７の熱収縮又は熱膨張が、充填樹脂６の熱収縮又は熱膨張と共に生じる。これにより、第１端部３１のうち、フランジ部５７に近い第１端部３１の角部３１１付近において、大きい熱応力が集中しやすい。そこで、この箇所に弾性体７を設けることで、効果的に充填樹脂６のクラック発生を抑制できる。

0040

また、本形態の点火コイル１は、コイル部４に対してＸ方向の双方に位置する第１端部３１の角部３１１が、弾性体７によって覆われている。それゆえ、樹脂面６１にまで達する充填樹脂６のクラックの発生を、一層効果的に抑制することができる。

0041

本形態の点火コイル１において、側壁５２の内側面５２１は、接触内面５２２と、外側後退面５２３と、外側段部５２４とを有する。また、第１端部３１は、外側段部５２４よりも開口部５０側に位置する。そして、弾性体７は、第１端部３１における外周側の角部３１１と、外側段部５２４とにわたって形成されている。それゆえ、第１端部３１の外周側の角部３１１を、弾性体７によって確実に覆いやすい。その結果、第１端部３１の外周側の角部３１１を起点とする充填樹脂６のクラック発生を確実に抑制しやすい。

0042

本形態の点火コイル１において、隔壁５１の外側面５１１は、接触外面５１２と、内側後退面５１３と、内側段部５１４とを有する。また、第１端部３１は、内側段部５１４よりも開口部５０側に位置する。そして、弾性体７は、第１端部３１における内周側の角部３１１と、内側段部５１４とにわたって形成されている。それゆえ、第１端部３１の内周側の角部３１１を、弾性体７によって確実に覆いやすい。その結果、第１端部３１の内周側の角部３１１を起点とする充填樹脂６のクラック発生を確実に抑制しやすい。

0043

以上のごとく、上記態様によれば、防水性に優れた内燃機関用の点火コイル１を提供することができる。

0044

（実施形態２）
本形態の点火コイル１において、弾性体７は、図５、図６に示すごとく、外周コア３の全周にわたり、第１端部３１の角部３１１を覆っている。そして、コイル部４に対してＹ方向の双方に位置する第１端部３１の角部３１１も、弾性体７によって覆われている。

0045

本形態において、第１端部３１の外周側の角部３１１は、図５に示すごとく、全周にわたり弾性体７に覆われている。そして、第１端部３１の外周側の角部３１１を覆う弾性体７は、矩形環状を呈している。

0046

また、本形態において、第１端部３１の内周側の角部３１１も、一部を除いて弾性体７によって覆われている。外周コア３の内周面３２と、磁石体１１又は中心コア２の後側の端面とが接している部分における第１端部３１の内周側の角部３１１は、弾性体７によって覆われていない。そして、当該部分における角部３１１は、充填樹脂６に突出していない。つまり、当該部分の第１端部３１と、磁石体１１又は中心コア２の上側の面とは、面一となっている。
その他は、実施形態１と同様である。
なお、実施形態２以降において用いた符号のうち、既出の実施形態において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、既出の実施形態におけるものと同様の構成要素等を表す。

0047

本形態においては、コイル部４に対してＹ方向の双方に位置する第１端部３１の角部３１１においても、弾性体７が設置されている。それゆえ、当該角部３１１付近の充填樹脂６に発生した熱応力も、弾性体７が変形することにより吸収することができる。その結果、当該角部３１１付近にある充填樹脂６においても、クラックが発生することを抑制することができる。
その他、実施形態１と同様の作用効果を有する。

0048

（実施形態３）
本形態の点火コイル１において、弾性体７は、図７、図８に示すごとく、外周コア３の第１端部３１の全体を覆っている。つまり、第１端部３１の角部３１１以外の部分も、弾性体７によって覆われている。
その他は、実施形態２と同様である。

0049

本形態においては、外周コア３の第１端部３１全体が、弾性体７によって覆われている。それゆえ、第１端部３１の角部３１１以外の部分付近にある充填樹脂６に発生した熱応力も、弾性体７が変形することにより吸収することができる。その結果、第１端部３１付近の充填樹脂６にクラックが発生することを、より効果的に抑制することができる。
その他、実施形態２と同様の作用効果を有する。

0050

本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の実施形態に適用することが可能である。

0051

１点火コイル
３外周コア
３１ 第１端部
３１１ 角部
４コイル部
４１一次コイル
４２二次コイル
５ケース
５０ 開口部
５１隔壁
６充填樹脂
６１樹脂面
７弾性体
Ｘ コイル軸方向