JPH04118908A - 内燃機関用点火コイル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は内燃機関用点火コイルに関し、特に一次ボビン
内の磁路に永久磁石を介装して出力電圧を増大する点火
コイルに係る。

〔従来の技術〕

内燃機関の点火装置は、一般的に点火コイルの一次電流
を断続し、コイル内の磁束変化に応じて二次側に発生す
る高電圧を点火プラグに印加し気筒内の混合気に点火す
るものである。

上記点火コイルに関しては、近時の内燃機関の高出力化
に伴い、出力電圧、放電エネルギーの増大が要求される
。このため、コアの断面積を増加させ、コアに巻回する
コイルの巻数を増加させるといった対応が必要となるが
、そうすると点火コイルが大型となり点火装置全体とし
ての小型化の要請に反することとなる。

実開昭４８−４９４２５号公報にも、二次コイルの出力
電圧を増大するためには二次コイルの巻線数を多くする
か、磁心を通る磁束を多くすることが必要である旨説明
されている。同公報においては、これを解決する手段と
して、スイッチが閉成された際に発生する磁化の方向と
反対方向の磁化力を持つ磁石を磁路に挿入した点火コイ
ルが提案されている。同様に、特公昭４１−２０８２号
公報にも鉄心即ちコアの磁路に、一次コイルによる磁束
と差動する磁束、即ち反対方向の磁束を与える永久磁石
を設けた点火コイルが開示されている。その他特開昭５
９−１６７００６号、特開昭６０−２１８８１０号公報
にも、コアに設けた空隙に永久磁石を配置した点火コイ
ルが開示されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記のように永久磁石を磁路に介装した点火コイルにお
いては、一次電流断続時の磁束変化か大となり、二次コ
イルに発生する出力電圧が従前の点火コイルに比し大と
なる。しかし、これらの点火コイルにおいては、一次コ
イル通電時に生ずる漏洩磁束が多いため、折角増加した
磁束の多くが相殺され磁束の増加は僅かとなる。このよ
うな漏洩磁束の低減手段として、一次コイルを巻回した
一次ボビン内に永久磁石を配置しコア間に挟持する態様
が考えられるが、漏洩磁束を効果的に低減するためには
一次ボビン内の適切な所定位置に永久磁石を配置するこ
とが璽要である。また、永久磁石が一次コイルの磁力に
より減磁することがないようにするため、コアの断面積
に対して永久磁石の面積を大とする必要性も生ずる。

然し乍ら、コア及び永久磁石を一次ボビン内の所定位置
に配置することは至難である。例えば特開昭６０−２０
１６０７号公報に記載のように、コアは一次ボビンに嵌
合固定され、あるいは一体形成されるのが一般的である
が、何れの場合においても一次ボビン内の所定位置に永
久磁石を配置することは極めて困難である。特に永久磁
石の面積をコアの断面積より大とした場合には、コア及
び永久磁石のインサート樹脂成形により一次ボビンを一
体に形成するというような手段に限定され、コア及び永
久磁石の位置決めが困難というだけでなく製造工程が複
雑になる。

そこで、本発明は簡単な構造で永久磁石の大きさに拘ら
ず一次ボビン内の所定位置に永久磁石及びコアを配置し
得る内燃機関用点火コイルを提供することを目的とする
。

〔課題を解決するための手段〕

上記の目的を達成するため、本発明は永久磁石及び中心
コアを筒体内に収容し該筒体の外面に一次コイルを巻回
した一次ボビンと、該一次ボビンを筒体内に収容し該筒
体の外面に二次コイルを巻回した二次ボビンと、該二次
ボビンの外側に配置し前記中心コアと接合する外側コア
を備えた内燃機関用点火コイルにおいて、前記一次ボビ
ンが、筒体を軸方向に二分割した一対の部材からなり、
該一対の部材の一方の内側の所定位置に前記中心コア及
び前記永久磁石を配置した後前記一対の部材の他方を接
合して筒体を構成するようにしたものである。

上記内燃機関用点火コイルにおいて、前記一次ボビンを
構成する前記一対の部材の接合面の何れか一方に凸部を
形成すると共に、他方に凹部を形成し、該凹部と前記凸
部とを嵌合することによって前記一対の部材を接合する
とよい。

更に、前記凸部に前記部材の側方に延出する突起を形成
することとし、前記凸部が前記凹部に嵌合した後前記突
起をかしめることによって前記凸部及び前記凹部の接合
状態を維持することができる。

〔作用〕 上記のように構成された本発明の内燃機関用点火コイル
においては、筒体が軸方向に二分割された一対の部材の
内、一方の内側の所定位置に中心コア及び永久磁石が配
置される。これに前記一対の部材の他方が接合され、筒
体状の一次ボビンが形成される。一次ボビンを構成する
部材の内側は予め種々の所定形状に形成し得るので、た
とえ永久磁石の面積がコアの断面積より大であっても、
前記一対の部材の内側を永久磁石を収容し得る形状とし
、軸に垂直な方向から永久磁石を嵌合するように構成す
ることかできる。而して、一次コイルに供給される一次
電流が断続することによりコアに磁束変化か生じ、二次
コイルに高電圧が誘起される。このとき、永久磁石の存
在により大きな有効磁束変化が得られる。

〔実施例〕

以下、本発明の内燃機関用点火コイルの望ましい実施例
を図面を参照して説明する。

第１図乃至第５図は本発明の点火コイルの一実施例を示
すもので、点火コイルｌＯは一次ボビン２３に巻回され
た一次コイル２１及び二次ボビン２４に巻回された二次
コイル２２を有し、これらのコイル内に収容されるコア
１１乃至１３及び永久磁石１７．１８並びに上記コイル
回りに配置されるコア１５．１６によって磁気回路が構
成されている。

本実施例においては、一次ボビン２３内か軸方向に三等
分された部分の略中点に、二佃の平面視正方形の永久磁
石１７．１８が第１図の上方をＮ極とするように配置さ
れ、これら永久磁石１７゜１８を各コア間で挟持するよ
うに正面視Ｃ字状のコア１１乃至１３が配設されている
。これらのコア１１乃至１３は本発明にいう中心コアを
構成し、コア１１及びコア１３は同一形状とされている
。即ち、コア１１．１３は一次ボビン２３から外方に突
出し突出端部１１ａ、１３ｂが形成されており、これら
に本発明にいう外側コアたる正面視Ｃ字状のコア１５．
１６の腕部１５ａ、１５ｂ、１６ａ、１６ｂが接合され
ている。コアｌｌ、１３の他方の端部１１ｂ、１３ａ及
びコア１２の両端部１２ａ、１２ｂは第１図の側方に膨
出しテーパ状に形成されており、各々の端面が永久磁石
１７．１８の端面と同一の略正方形に形成されている。

永久磁石１７．１８は、発生する磁束の方向が夫々同一
の方向であって、一次コイル２１の通電時にコア１１乃
至１３に形成される磁束の方向と反対の方向となるよう
に配置される。また、永久磁石１７．．１８は同一の厚
さで、その−辺の幅はコア１１乃至１３の本体部の一辺
の幅に対し１゜５乃至２．５倍の範囲内の値に設定され
、本実施例では約２倍に設定されている。永久磁石１７
゜１８の他辺の幅はコア１１乃至１３の本体部の他辺の
輻（両端部と同一幅）と同一に設定されており、従って
永久磁石１７．１８のコア１１乃至１３の何れかと対向
する面の面積はコア１１乃至１３の本体部の軸に直交す
る断面の面積の１．５乃至２．５倍の範囲内の約２倍と
なっている。永久磁石１７．１８としては残留磁束密度
が大で減磁されにくいサマリウム−コバルト（Ｓｍ−Ｃ
ｏ）系金属の焼結体の希土類マグネットが用いられる。

例えば、温度１５０℃でも一次コイル２１通電時の反対
方向の磁束密度が０．７７（テスラ）となるまでは減磁
しないものが用いられる。

上述のコアは何れも第１図の上下方向に圧延された方向
性珪素鋼板が複数積層されて成る。方向性珪素鋼板は周
知のように圧延方向には極めて良好な磁気特性を示すが
、圧延方向と異なる角度では磁気特性が低下する。従っ
て、コア１５．１６の圧延方向に直交する腕部１５ａ、
１５ｂ、１６ａ、１６ｂの幅は圧延方向（長手方向）の
１．　５乃至１．８倍に設定されている。例えば圧延方
向で１．７７（テスラ）の磁束密度を許容するとき、圧
延方向に対し４５°の方向では１．ＩＴの磁束密度が限
度となるので、コア１５．１６の長手方向に直交する方
向に延在する腕部１５ａ、１６ａの輻Ｗａは、長手方向
の本体部の輻ｗｂに対しＷａ＝Ｗｂｘ１．７／１．１の
関係となるように設定される。一方、コア１１の端部１
１ｂ等において永久磁石１７等に当接する端面に対する
テーパ面の角度が小さければそれだけ軽くなり一次コイ
ル２１の巻線部が長くなるので性能向上に繋がるが、所
定角度以下にすると磁束が絞られ磁気抵抗が大きくなり
所定の点火性能が得られなくなる。このため、本実施例
においては永久磁石１７等に当接する端面からプレス加
工上最小限必要とされる部分（例えば１ｍｍ）を残した
位置からテパ面が形成され、そのテーパ角度は良好な点
火性能を維持し得る最小角度の２５°乃至３５６の値に
設定されている。

一部ボビン２３は、断面略矩形の樹脂製筒体が軸方向に
二分割された同一形状の部材２３０，２３０から成る。

即ち、第１図において前後に、第４図においては左右に
二分割されている。これらの部材２３０，２３０の一方
の内側にコア１１乃至１３及び永久磁石１７．１８が収
容された後、他方が接合されて第１図及び第３図に明か
なように筒体が構成される。

第６図乃至１４！９図はコア１１乃至１３及び永久磁石
１７．１８を収容した状態の一部ボビン２３を拡大して
示したもので、部材２３０は軸方向（第６図及び第７図
の上下方向）に対称に形成されている。これらの図にお
いて、対称部分、実質的に同一の部分は同一符号を付し
ている。部材２３０の両端には鍔部２３１．２３１が延
出形成されており、軸方向に四等分した位置の中央を除
く各位置に、夫々鍔部２３１．２３１の延出部と同一幅
の延出部を有する支持部２３２．２３２か形成されてい
る。支持部２３２は軸方向に所定の長さＬを有し、その
中央部の側面が軸方向長さｌに亘り開口している。第６
図に破線で示すように部材２３０の内側面は本体部２３
３，２３４から支持部２３２の中央部方向に向けて拡開
し傾斜面か形成されている。この傾斜角度はコア１１乃
至１３の膨出部のテーパ面の角度と同一に設定されてい
る。また、支持部２３２の軸方向中央部の内側面の略中
心には、第９図に示すように永久磁石１７を保持するた
めの凸部２３２ａが形成されている。尚、永久磁石１７
の側面には凸部２３２ａが嵌合する凹部が形成されてい
る。支持部２３２の上記開口が存在しない面には、第６
図に示すように軸方向にスリット２３２ｂが形成されて
いる。

部材２３０の本体部２３３の一方の側壁の側端面には凸
部２３５が形成され、他方の側壁の側端面には凹部２３
６が形成されており、また本体部２３４の一方の側壁の
側端面には凹部２３６が形成されており、他方の側壁の
側端面には凸部２３５が形成されている。従って、一対
の部材２３０．２３０を相互に上下逆になるようにして
両者の側端面を衝合させると各々の本体部２３３．２３
４の凸部２３５及び凹部２３６が嵌合する。本実施例に
おいては、凸部２３５は第７図に示すように先端が円形
で基端がその直径より小とされ、凹部２３６は基端に円
形の開口部が形成され先端はその直径より小の開口部と
されているので、両者が嵌合するときには凹部２３６を
形成する側壁のスナップアクションによって確実に接合
される。

ここで、一次ボビン２３の組付方法を説明すると、一対
の部材２３０．２３０の一方に対し、中央の本体部２３
４にコア１２を配置し、その両側の支持部２３２の中央
に夫々永久磁石１７．１８を配置すると共にコア１１．
１３を配置する。この状態で、他方の部材２３Ｇを重合
させると凸部２３５及び凹部２３６が嵌合し、第６図及
び第７図に示すようにコア１１乃至１３、永久磁石１７
．１８が一対の部材２３０．２３０間に挟持される。こ
れらは、上述のように支持部２３２の内側面の拡開部に
少くとも一部が収容されているので脱落することはなく
、また上述の凹部２３６のスナップアクションにより一
対の部材２３０，２３０間に保持される。そして、一次
ボビン２３の周囲に一部コイル２１の巻線が二層もしく
は四層に巻回される。このとき、巻線は支持部２３２の
スリット２３２ｂを介して本体部２３３．２３４に連続
して巻回される。

一部コイル２１の両端は第２図及び第４図に示す一部タ
ーミナル３３ｂ、３３ｃに夫々半田付は等によって接続
されている。これら一次ターミナル３３ｂ、３３ｃはイ
ンサート樹脂成形されて一部コネクタ３３が形成され、
一次ターミナル３３ｂは図示しないバッテリに接続され
、一次ターミナル３３ｃは図示しない制御回路、通称イ
グナイタに接続される。尚、一次コイル２１の巻線の巻
回方向は、一次コイル２１に通電されたとき永久磁石１
７．１８の磁化方向と逆方向に磁化されるように設定さ
れている。

一次コイル２１の外側には、二次コイル２２が巻回され
た二次ボビン２４が配設されている。二次ボビン２４は
軸方向に所定間隔毎に複数の溝が形成されており、二次
コイル２２の巻線が第１図の上方の溝から下方の溝に順
次巻回されている。

二次コイル２２の巻線の巻始めは一次ターミナル３３ｂ
に接続され、図示しないバッテリと同電位となる。二次
コイル２２の巻線の巻き終りは第４図下方のダイオード
３６の一端のリード３６ａに半田付は等によって接続さ
れている。

二次コイル２２回りには、ホルダ３１．３２と一体に成
形されたコア１５．１６が前述のように配設されている
。即ち、コア１５．１６がインサート樹脂成形され、第
５図に示すような同一形状のホルダ３１．３２が形成さ
れている。ホルダ３１の上下端部にはコ字状断面の支持
部３１ａ、３１ｂが形成され、これらに連続するように
コア１５の内側に耐電圧を確保するため絶縁部３１ｃが
形成されている。この絶縁部３１ｃの両側の角部は段付
形状とされ段部３１ｄ、３１ｅか形成されている。尚、
ホルダ３２も同様の構造である。而して、ホルダ３１の
支持部３１ａとホルダ３２の支持部３２ａとの間に、コ
ア１１の突出端部ＩＩａ及びコア１５．１６の腕部１５
ａ、１６ａの接合端部１５ｃ、１６ｃが挟持されており
（第１図及び第４図参照）、同様にコア１３の突出端部
１３ｂ及びコア１５．１６の腕部１５ｂ、１６ｂの接合
端部１５ｄ、１６ｄがホルダ３１．３２の下方の支持部
３１ｂ、３２ｂ間に挟持されている。

コア１５．１６の上方の接合端部１５ｃ、１６Ｃの幅は
コア１５．１６の腕部１５ａ、１６ａの幅より大であっ
て、コア１１の突出端部１１ａと同−輻であり、下方の
接合端部１５ｄ、１６ｄについても同様の関係にある。

第１図に示すように突出端部１１ａ及び接合端部１５ｃ
、１６ｃの上方には夫々孔ｌｉｅ、１５ｅ、１６ｅが穿
設されており、ホルダ３１．３２の支持部３１ａ、３２
ａの側方から（第５図の左下方向及び右上方向から）加
熱押圧されることによりホルダ３１．３２が熱変形して
孔ｌｉｅ、１５ｅ、１６ｅに進入し、コアｉｔ、　　ｌ
ｓ、１６の上部か強固に固定される。コア１３とコア１
５．１６の下部についても同様に固定される。

支持部３１ｂ、３２ｂの底部には、コ字状断面（第４図
に表われる）の取付部３５ａと支持部３５ｂから成る樹
脂製のカバー３５が挟着されている。支持部３５ｂには
第４図に示すように下方に突出する溝付き突出部３５ｃ
、３５ｄが形成されており、この溝にダイオード３６の
リード３６ａ、３６ｂが挟持されて固定されている。ま
た、プレート３７の両側に設けられた屈曲脚部が支持部
３５ｂの両端面に形成された穴に圧入固定されており、
プレート３７の接続部３７ａがダイオード３６のリード
３６ｂに半田付は等によって接続されている。

これらホルダ３１．３２並びに一次コイル２１、二次コ
イル２２及びコア１１等は第５図に示すようなケース３
０に収容されている。ケース３０は立壁部３０ａ、３０
ｂが並設されて両者間に収容部が形成され、上端にフラ
ンジ部３０ｃ、３０ｄが形成され、下端に有底筒体の二
次コネクタ部３０ｅが形成されている。そして、立壁部
３０ａ、３０ｂの両側には段部（四つの段部を代表して
３０ｆとする）が形成されており、この段部３０ｆにホ
ルダ３１．３２の段部３１ｄ等か嵌合し密着するように
構成されている。二次コネクタ部３０ｅ内には二次ター
ミナル３４が収容されており、その頂面に形成された突
出部３４ａが二次コネクタ部３０ｅの底面を貫通してコ
ア１３方向に延出している。そして、プレート３７の中
央部に穿設された円形の穴に二次ターミナル３４の突出
部３４ａが圧入され、電気的に接続される。ケース３０
及びホルダ３１．３２によって郭成された空間には熱硬
化性の合成樹脂、例えばエポキシ樹脂が充填、硬化され
て樹脂部３８が形成される。

これにより、一次コイル２１及び二次コイル２２が含浸
固着されると共に二次コイル２２の出力高電圧に耐え得
る絶縁性が確保される。尚、エボキシ樹脂充填時に二次
ボビン２４の筒体内に流入するエポキシ樹脂は、第６図
に示す一次ポビン２３の支持部２３２に遮断されること
なくスリット２３２ｂを介して底部に到達し得る。

而して、点火コイルｌＯにおいては、第１図に示すよう
に永久磁石１７．１８の上方がＮ極となっており、磁束
の流れはコア１３からコア１１に向かい、コア１１にて
コア１５．１６に分岐しコア１３に戻る閉ループとなっ
ている。この状態での磁束の漏洩は殆どない。一次コイ
ル２１が図示しない制御回路により通電され一次電流が
供給されると、磁束の流′れは永久磁石１７．１８の磁
化方向と逆方向でコア１１からコア１３に向かう閉ルー
プとなる。このとき、コア１１からコア１５．１６へ、
コア１５．１６からコア１３へ、そしてコア！２とコア
１５．１６の相互間で磁束の漏洩が生ずる。そして、一
次電流が遮断されると二次コイル２２に逆起電力が誘起
され３０乃至４０ｋＶの高電圧が発生する。この高電圧
はダイオード３６、プレート３７そして二次ターミナル
３４を介して図示しない点火プラグに印加される。

尚、このダイオード３６は一次コイル２１通電時に発生
するｌ乃至３ｋＶの電圧によって点火プラグが飛火する
のを防止するものである。

本実施例の点火コイルｌＯにおいては、コア１１乃至１
３の各コア間に介装された永久磁石Ｉ７．１８により大
きな有効磁束変化を確保することができる。特に、永久
磁石１７．１８は一次コイル２１内に収容され適切な位
置に配置されているので磁束の集中により従来に比し漏
洩磁束が少なくなり、コア１１乃至１３における局部的
な磁気飽和が無くなる。しかも、コア１１乃至１３の本
体部の軸に直交する断面に対する永久磁石１７．１８の
面積比が約２倍とされているので、次コイル２１による
磁界が永久磁石１７．１８の減磁限界に達する前にコア
１１乃至１３が飽和磁束密度に達し、永久磁石１７．１
８が減磁されることはない。従って、一次電流の通電に
よる起磁力に対し一次コイル２１内に形成される磁束密
度が大となり、放電エネルギーが増加する。また、磁束
変化が大となるので二次コイル２２の出力電圧が大とな
る。

第１Ｏ図及び第１１図は一次ボビン２３の一対の部材２
３０．２３０間の接合手段の他の実施例を示すものであ
る。本実施例においては、第１Ｏ図に示すように凸部２
３５には部材２３０の側方に延出する突起２３７が一体
に形成されている。

その余の構成は前述の実施例と同様である。而して、一
対の部材２３０．２３０を重合し凸部２３５が凹部２３
６に嵌合した後、第１１図に示すように、かしめ治具Ｍ
によって突起２３７を加熱しながら押圧すると、突起２
３７が熱変形し拡幅される。これにより、凸部２３５は
凹部２３６に強固に固着され、第６図及び第７図に示す
態様となる。

第１２図及び第１３図は一次ボビン２３の一対の部材２
３０，２３０間の接合手段の更に他の実施例を示すもの
で、本実施例においては部材２３０には前述の実施例の
ような凸部及び凹部は形成されておらず、本体部２３３
．２３４０側端面は平坦な面とされている。本実施例に
おいては一対の部材２３０．２３０を接合後、両部材の
側端面間に形成される間隙に接着剤２３８を充填し固定
させることとしたものである。これによれば、接着剤２
３８が必要となるが、部材２３０が簡単な構造となるの
で、これを製造するときの金型の製作が容易となり安価
となる。

〔発明の効果〕

本発明は上述のように構成されているので、以下に記載
する効果を奏する。

即ち、本発明の点火コイルによれば、簡単な構造で、漏
洩磁束を低減すると共に永久磁石の減磁が生じないよう
に一次ボビン内の所定位置に永久磁石及びコアを配置す
ることができるので、大きな有効磁束変化が得られ、点
火性能が向上する。

しかも、製造、組付が容易であるので低コストで生産す
ることができる。

特に、一対の部材の接合面に凸部と凹部を形成し両者を
嵌合した後、凸部に形成した突起をかしめるようにした
ものにおいては、一対の部材か確実に接合され接合状態
が維持されるので、安定した点火性能を確保することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の点火コイルの縦断面図、第
２図は同、点火コイルの平面図、第３図は第１図中■−
■線断面図、第４図は本発明の一実施例の点火コイルの
側方からみた縦断面図、第５図は本発明の一実施例の点
火コイルの分解斜視図、第６図は本発明の一実施例の点
火コイルにおけるコア及び永久磁石を収容した状態の一
部ボビンの正面図、第７図は同、一次ボビンの側面図、
第８図は第７図のＡ−Ａ線断面図、第９図は第７図のＢ
−Ｂ線断面図、第１０図は本発明の他の実施例に係る一
部ボビンの一部の正面図、第１１図は同、一次ボビンの
一部の側面図、第１２図は本発明の更に他の実施例に係
る一部ボビンの一部の正面図、第１３図は第１２図のＣ
−Ｃ線断面図である。 ｌＯ・・・点火コイル。 １１．１２．１３・・・コア（中心コア）。 ５．１６・・・コア（外側コア） ７．１８・・・永久磁石。 ■・・・一次コイル ３・・・一次ボビン。 ０・・・ケース ３０・・・部材。 ３６・・・凹部。 ２２・・・二次コイル。 ２４・・・二次ボビン。 ３１．３２・・・ホルダ。 ３５・・・凸部。 ３７・・・突起

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）永久磁石及び中心コアを筒体内に収容し該筒体の
   外面に一次コイルを巻回した一次ボビンと、該一次ボビ
   ンを筒体内に収容し該筒体の外面に二次コイルを巻回し
   た二次ボビンと、該二次ボビンの外側に配置し前記中心
   コアと接合する外側コアを備えた内燃機関用点火コイル
   において、前記一次ボビンが、筒体を軸方向に二分割し
   た一対の部材からなり、該一対の部材の一方の内側の所
   定位置に前記中心コア及び前記永久磁石を配置した後前
   記一対の部材の他方を接合して筒体を構成するようにし
   たことを特徴とする内燃機関用点火コイル。
2. （２）前記一次ボビンを構成する前記一対の部材の接合
   面の何れか一方に凸部を形成すると共に、他方に凹部を
   形成し、該凹部と前記凸部とを嵌合することによって前
   記一対の部材を接合するようにしたことを特徴とする請
   求項１記載の内燃機関用点火コイル。
3. （３）前記凸部に前記部材の側方に延出する突起を形成
   し、前記凸部が前記凹部に嵌合した後前記突起をかしめ
   ることによって前記凸部及び前記凹部の接合状態を維持
   するようにしたことを特徴とする請求項２記載の内燃機
   関用点火コイル。