JP4055751B2 - 内燃機関用点火装置 - Google Patents

Description

本発明は内燃機関用の点火装置に係り、特にプラグホール内に収納される円筒形点火装置に関する。

従来の内燃機関用点火装置は、特開昭63−70508 号のように、一次ボビンに巻装された一次コイル，二次ボビンに巻装された二次コイル，センタコア等の構成部品が、内側からセンタコア，一次コイル，二次コイル，サイドコアの順に同心状に配置されていた。

特開昭６３−７０５０８号

従来技術では、センタコアは、一次コイルの内側に配置され二次コイルの外側にサイドコアが配置されていたため、二次コイルの静電浮遊容量が大きく二次電圧のロスが多かった。又、二次コイルは、センタコア，一次コイルの外側に配置されていたため、二次コイル抵抗が大きくなり二次エネルギーや放電持続時間のロスが多かった。そこで、一次コイル，二次コイル，センタコア，サイドコア等の構成部品を、内側からセンタコア，二次コイル，一次コイル，サイドコアの順に同心状に配置することにより、二次コイルの静電浮遊容量が小さくなり、二次電圧のロスを少なくできる。また、二次コイル抵抗が小さくなることにより、二次エネルギーや放電持続時間のロスが少なくなる。それにより、小形・軽量・高出力な内燃機関用点火装置とすることができる。

しかし、内側からセンタコア，二次コイルと配置した場合、センタコアと二次コイルの間の電界強度を均一にしないと、部分的に電界集中が起こり絶縁破壊が発生する。

従って、本発明は、小形・高出力化を図りながら、信頼性に優れた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、センタコアの二次コイルボビンに対するセンタリングを行う手段としてセンタコアをゴムモールドして二次ボビンに対してセンタリングを行う構造とした。

これにより電界強度の均一化を図ることができ、小形で高出力の信頼性に優れた内燃機関用点火コイルが得られる。

以下、本発明による実施の形態について、図面を参照し説明する。

図１は、本発明による一実施例の内燃機関用点火コイルの構成を示す断面図である。

一次ボビン１は、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）やポリフェニレンオキサイド（変性ＰＰＯ）等の熱可塑性合成樹脂で形成され、一次コイル２が巻層されている。また、変性ポリフェニレンオキサイド（変性ＰＰＯ），ポリフェニレンサルファイド(ＰＰＳ)等の熱可塑性合成樹脂で成形された二次ボビン３には、二次コイル４が巻層されている。

なお、具体的に記載すれば、一次コイル２は線径０.３〜１.０mm程度のエナメル線を一層あたり数十回から百数十回ずつ、数層にわたり合計１００〜３００回程度積層巻されており、二次コイル４は線径０.０３〜０.１mm程度のエナメル線を用いて合計５０００〜
３００００回程度分割して巻かれている。

センタコア７は、板厚０.２〜０.７mmの珪素鋼板をプレス積層しており、二次ボビン３の内側に挿入される。該センタコア７の断面形状は、円形に近づけた多角形状とし、二次ボビン３の内径に対する占積率を向上させている。

該センタコア７と二次ボビン３の間には、可とう性エポキシ樹脂１６，シリコンゴム等の弾性を持つ絶縁材が充填されている。

そして、センタコア７の一端もしくは両端には、一次コイル２で発生する磁束と反対方向の磁束を発生させるマグネット１２を備えている。マグネット１２による磁束は、センタコアにマイナスの磁束を与えるため、コアの磁化曲線の負側から出発して正側まで利用できるため、見かけ上飽和磁束密度の高いコア材料を用いたのと同じ結果となり、コイルの高出力化が期待できる。

センタコア７あるいはマグネット１２の外側には、ゴムなどの弾性体が設けられており、高圧側の方は、二次ボビン３とマグネット１２の間に、低圧側の方は、マグネット１２と絶縁用エポキシ樹脂６の間に配置されている。これにより、軸方向の熱ひずみを弾性体で吸収する構造としている。このため、弾性体としては、体積が変化できる独立気泡ゴムが適している。

サイドコア８は、板厚０.２〜０.７mmの珪素鋼板を管状に丸めて１〜３枚重ねている。ただし、磁束の１ターンショートを防ぐため、サイドコア８の円周上の少なくとも１ヶ所は切れ目を設けている。

ケース５は一次ボビン１と同じような熱可塑性合成樹脂で成形されており、筒部２５とコネクタ部２４とから構成されている。そのため、別タイプのコネクタが要求された場合は、コネクタ部の変更のみで対応できるようになっており、筒部２５は、共用化を図れるようになっている。

これらの構成部品は、内側からセンタコア７，二次コイル４，一次コイル２，ケース５，サイドコア８の順に、又は、内側からセンタコア７，二次コイル４，一次コイル２，サイドコア８，ケース５の順に同心状に配置している。

そして、それらのコイル部構成部品をケース５の中に圧入し、高電圧を絶縁する絶縁用エポキシ樹脂６などの充填絶縁材を充填させる。絶縁用エポキシ樹脂６は、硬化後のガラス転移点温度Ｔｇが１２０℃〜１６２℃で、かつ熱膨張係数が、ガラス転移点温度Ｔｇ以下の温度範囲における平均値として１０〜５０×１０^〜６℃ 程度の、例えば、２５×
１０^〜6℃ 程度の特性を持つものを用いる。このような高ガラス転移点温度Ｔｇの絶縁用エポキシ樹脂を使用することにより、高温下での電気絶縁特性がいっそう安定する。

二次コイル４で発生した高電圧は、点火装置の長さを少しでも低減するよう長手方向に対して垂直方向に配置された過早着火防止用高圧ダイオード１７，高圧端子１３，スプリング１４を介して点火プラグ１０に供給される。点火プラグ１０が挿入される部分は、シリコンゴム等のゴムブーツ１５で絶縁する。シリンダヘッドカバー２２と接する部分にはプラグホール１１をシールするシールゴム９が設けられている。コイル上部に設置されるイグナイタユニット２０は、箱型にプレス成形された銅またはアルミ製の金属製ベース
２１に、パワートランジスタチップとハイブリッドＩＣ回路が内蔵されており、金属製ベース２１内にはシリコンゲルが充填されている。

次に、図２の二次ボビン断面図を用いて本発明の詳細を説明する。

二次ボビン３の内側には、突起３０が数箇所設けられている。突起３０の先端部はセンタコアとの接触面積を少なくするため半円形状とし、センタコア７と二次ボビン３間に生じる熱ひずみの影響を互いに与えないようにしている。センタコア７を挿入したときの状態は、図３に示すようになり、この場合は、センタコア７の平面部を突起３０で位置決めするようになる。このセンタリング用突起３０の長さは、図４に示すようにセンタコアの長さの１／３以上の長さを二次ボビン３の高圧側から設定する。これによりセンタコア７の傾き防止と二次ボビン３とセンタコア７間の空隙をなくすために充填する可とう性エポキシ樹脂１６の含浸性向上を両立させている。図５は、センタコア７の平面部で位置決めするのではなく、センタコア７の凹み部に突起３０がくるように設定した場合の実施例である。センタコア７の断面形状が円形に近い場合でも、突起３０を二次ボビン３の内側に数箇所設けることでセンタリングが可能となる。図６は、図３に示したセンタリング構造において、センタコア７が斜めに挿入される等の誤挿入を防止するため、突起３０の周囲部（図中斜線部）も樹脂肉を設けている。

センタリングの別手法として図７に示すようにセンタコア７の一部にテーピング３１を施す方法もある。この場合、センタコア７の上部側にテーピング３１を施してしまうと二次ボビン３とセンタコア７間の空隙をなくすために充填する可とう性エポキシ樹脂１６が上方で遮られ含浸性が悪くなるので、センタコア７の下側のみテーピング３１を巻き付ける。また、テープは可とう性エポキシ樹脂１６が含浸し易いよう不織布テープを用いる。

さらにセンタリングの別手法としては、図８に示すようにセンタコア７の外周をあらかじめゴムモールド３２しておき、それを二次ボビン３に挿入する方法もある。この方法は、二次ボビン３とセンタコア７間の空隙をなくすために充填する可とう性エポキシ樹脂
１６を注入する工程を省くことができる。そして、モールドするゴム材を導電性にすることで、センタコア７が円柱状になったのと同様になるため、二次コイル４に対する電界が均一になり、絶縁性の向上が期待できる。

従来の内燃機関用点火装置は、特開昭63−70508 号のように、一次ボビンに巻装された一次コイル，二次ボビンに巻装された二次コイル，センタコア等の構成部品が、内側からセンタコア，一次コイル，二次コイル，サイドコアの順に同心状に配置され、特にセンタコアのセンタリング構造は採用されていなかった。

従来技術では、センタコアは、一次コイルの内側に配置され二次コイルの外側にサイドコアが配置されていたため、二次コイルの静電浮遊容量が大きく二次電圧のロスが多かった。又、二次コイルは、センタコア，一次コイルの外側に配置されていたため、二次コイル抵抗が大きくなり二次エネルギーや放電持続時間のロスが多かった。そこで、一次コイル，二次コイル，センタコア，サイドコア等の構成部品を、内側からセンタコア，二次コイル，一次コイル，サイドコアの順に同心状に配置することにより、二次コイルの静電浮遊容量が小さくなり、二次電圧のロスを少なくできる。また、二次コイル抵抗が小さくなることにより、二次エネルギーや放電持続時間のロスが少なくなる。それにより、小形・軽量・高出力な内燃機関用点火装置とすることができる。

しかし、内側からセンタコア，二次コイルと配置した場合、センタコアと二次コイルの間の電界強度を均一にしないと、部分的に電界集中が起こり絶縁破壊が発生する。

これに対し、上記実施例では、小形・高出力化を図りながら、信頼性に優れた内燃機関用点火コイルを提供できる。

上記実施例ではセンタコアの二次コイルボビンに対するセンタリングを行う位置決め部を設けた。これにより電界強度の均一化を図ることができた。

実施態様１
点火プラグに直結し、プラグホール内に収納される円筒形点火装置において、一次ボビンに巻装された一次コイル，二次ボビンに巻装された二次コイル，センタコア等の構成部品が、内側からセンタコア，二次コイル，一次コイルの順に同心状に配置され、前記構成部品が熱可塑性合成樹脂で予め成形されたケースに収納されており、かつそのケース内の前記構成部品の周囲には熱硬化性合成樹脂が充填され、さらに一次コイルの外側にサイドコアを配置し、センタコアと二次ボビンの間に絶縁材を充填し、かつセンタコアの両端に弾性体を配置した内燃機関用点火装置において、センタコアを二次コイルに対し、センタリング位置決め部を設けたことを特徴とする内燃機関用点火装置。

実施態様２
実施態様１において、センタコアのセンタリングは、二次コイルを巻層，固定する二次ボビンで行うことを特徴とする内燃機関用点火装置。

実施態様３
実施態様２において、二次ボビンの内側に突起を数箇所設けることでセンタコアのセンタリングを行うことを特徴とする内燃機関用点火装置。

実施態様４
実施態様３において、二次ボビンの内側の突起形状は、先端を半円形状とすることを特徴とする内燃機関用点火装置。

実施態様５
実施態様３において、二次ボビンの内側の突起の長さＬ１は、センタコアの長さＬ２の１／３以上とすることを特徴とする内燃機関用点火装置。

実施態様６
実施態様１において、二次ボビンのセンタリングはセンタコア外周にテープを巻き付けて行うことを特徴とする内燃機関用点火装置。

実施態様７
実施態様６において、センタリング用のテープはセンタコアの高圧側のみテープを巻き付けることを特徴とする内燃機関用点火装置。

実施態様８
実施態様６において、センタリング用のテープは繊維状の不織布テープであることを特徴とする内燃機関用点火装置。

実施態様９
実施態様１において、センタコアをゴムモールドしてセンタリングすることを特徴とする内燃機関用点火装置。

実施態様１０
実施態様９において、モールドするゴムは導電性ゴムであることを特徴とする内燃機関用点火装置。

以上の実施例によれば、小形・高出力でかつ信頼性、特に絶縁性能に優れた内熱機関用点火装置を提供することができる。

本発明の一実施例の内燃機関用点火装置の構成を示す断面図。 図１の実施例の断面拡大図。 図１の実施例の断面拡大図。 図１の実施例の軸方向の断面拡大図。 図２の実施例の突起位置を変えた場合の実施例を示す部分拡大図。 図１の実施例の断面拡大図。 センタリング手法の別実施例図。 センタリング手法の別実施例図。

符号の説明

１…一次ボビン、２…一次コイル、３…二次ボビン、４…二次コイル、５…ケース、６…絶縁用エポキシ樹脂、７…センタコア、８…サイドコア、９…プラグホールシール、
１０…点火プラグ、１１…プラグホール、１２…マグネット、１３…高圧端子、１４…スプリング、１５…ゴムブーツ、１６…可とう性エポキシ樹脂、１７…過早着火防止用高圧ダイオード、１８…発泡ゴム、１９…空気層、２０…イグナイタユニット、２１…ベース、２２…シリンダヘッドカバー、２４…コネクタ部、２５…筒部、３０…突起、３１…テーピング、３２…ゴムモールド。

Claims (4)

1. 点火プラグ取り付け用のプラグホール内に収納される内燃機関用円筒形点火装置であっ
   て、一次ボビンに巻装された一次コイル，二次ボビンに巻装された二次コイル，鋼板を積層したセンタコア等の構成部品が、内側からセンタコア，二次コイル，一次コイルの順に絶縁樹脂で成形されたケースに収納され、前記絶縁樹脂が前記センタコアの周囲に充填され硬化されたものにおいて、
   前記センタコアの外周をゴムモールドし、その外周に前記絶縁樹脂が充填され硬化されるよう構成したことを特徴とする内燃機関用円筒形点火装置。
   
2. 請求項１に記載の内燃機関用円筒形点火装置において、
   センタコアの一端若しくは両端に一次コイルで発生する磁束と反対方向の磁束を発生するマグネットを備えていることを特徴とする内燃機関用円筒形点火装置。
3. 請求項２に記載の内燃機関用円筒形点火装置において、
   前記センタコアの低圧側の端には前記マグネットの外側に弾性体が設けられていることを特徴とする内燃機関用点火装置。
4. 請求項３に記載の内燃機関用円筒形点火装置において、
   前記弾性体の外側に絶縁用エポキシ樹脂が充填されていることを特徴とする内燃機関用点火装置。
   

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