JPH11186077A - 内燃機関用点火コイル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱伸縮に起因したボビン及びその近傍の絶縁
層における亀裂の発生を抑制することができる点火コイ
ルを提供する。 【解決手段】 点火コイル１３は、ケース２０、同ケー
ス２０内に配設されたイグナイタ２１、１次コイル３０
及び２次コイル４０、内部コア２２、外部コア２３等を
備える。熱可塑性樹脂からなる２次ボビン４１は点火コ
イル１３の軸方向において２つに等分割され、分割され
た各２次ボビン４１ａ，４１ｂは同軸方向において所定
の間隔を隔てて配置される。ケース２０内に熱硬化性樹
脂を充填して硬化させることにより、各コイル３０，４
０及び内部コア２２の周囲を被覆する絶縁層２４を形成
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、巻線が巻装され
たボビンをケース内に配置するとともに同ケース内に樹
脂を充填してボビンを被覆する絶縁層を形成するように
した内燃機関用点火コイルに関する。

【０００２】

【従来の技術】火花点火式内燃機関における点火システ
ムとしては、各気筒の点火プラグに対応して点火コイル
をそれぞれ設けるようにした、いわゆるＤＬＩ点火シス
テム（Distributor Less Ignition system）が多く採用
されている。ＤＬＩ点火システムにおいては、ディスト
リビュータの他、同ディストリビュータから点火プラグ
に高電圧を供給するための高圧コードが不要になるとい
う利点があるからである。このようなＤＬＩ点火システ
ムにあっては、例えば特開平８−２９３４１８号公報に
記載されるように、点火プラグ取付用のプラグホール内
に点火コイルが収納される場合がある。

【０００３】図４は上記のようにプラグホール内に収納
される点火コイルの一構成を示している。同図に示すよ
うに、この点火コイル１００は略有底円筒状をなすケー
ス１０１、同ケース１０１内に配設された１次コイル１
０２及び２次コイル１０３等を備えている。ケース１０
１内には熱硬化性樹脂が充填硬化されることにより、各
コイル１０２，１０３を被覆する絶縁層１０４が形成さ
れており、この絶縁層１０４によってケース１０１内の
各部材間における絶縁性が確保されている。また、各コ
イル１０２，１０３はいずれも巻線１０５，１０６が巻
装されたボビン１０７，１０８を備えており、これらボ
ビン１０７，１０８は熱硬化性樹脂ではなく、成形性の
容易さを考慮して熱可塑性樹脂によって形成されてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
にプラグホール内に収納される点火コイル１００では、
その外径がプラグホールの径によって制限されるため、
図４に示すように、各ボビン１０７，１０８の形状がプ
ラグホールの軸方向（同図の上下方向）において長い形
状となっている。巻線層の厚さＴ１，Ｔ２を薄くするこ
とにより点火コイル１００の外径をプラグホール内に収
納可能な径に設定する一方で、所定の巻数を確保すべく
巻線が巻回される部分の長さＬ１，Ｌ２を比較的長く設
定する必要があるからである。

【０００５】ところが、このような点火コイル１００で
は、その軸方向におけるボビン１０７，１０８の熱伸縮
量が極めて大きくなり、更に、その熱伸縮がボビン１０
７，１０８を被覆する絶縁層１０４によって拘束される
ようになる。ボビン１０７，１０８を形成する熱可塑性
樹脂と絶縁層を形成する熱硬化性樹脂とではその線膨張
率がそれぞれ異なっているからである。

【０００６】その結果、熱伸縮による移動量が最も大き
くなるボビン１０７，１０８の両端部やその近傍の絶縁
層１０４に過大な応力が集中して発生するようになり、
ボビン１０７，１０８や絶縁層１０４における亀裂の発
生を招くという問題があった。このような亀裂が多数発
生すると点火コイル１００の機械的強度を低下させる要
因となり、特に、このような亀裂が高電位となる２次ボ
ビン１０８の２次巻線１０６近傍の絶縁層１０４或いは
２次巻線１０６と１次ボビン１０７の１次巻線１０５と
の間の絶縁層１０４に発生した場合には絶縁破壊の発生
を招くこととなる。尚、プラグホールに収納される点火
コイルについて言及したが、上記のような亀裂の発生
は、ボビンを線膨張率の異なる絶縁層によって被覆する
ようにした点火コイル、特にボビンが長くされた点火コ
イルにあっては概ね共通して発生する問題である。

【０００７】本発明は上記実情に鑑みてなされたもので
あり、その目的は熱伸縮に起因したボビン及びその近傍
の絶縁層における亀裂の発生を抑制することができる点
火コイルを提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に記載した発明では、巻線が巻装されたボ
ビンをケース内に配置するとともに同ケース内に樹脂を
充填してボビンを被覆する絶縁層を形成した内燃機関用
点火コイルにおいて、ボビンをその軸方向において複数
に分割するとともに分割された各ボビンを軸方向に所定
間隔を隔てて配置するようにしている。

【０００９】上記構成によれば、分割された各ボビンの
個々における熱伸縮量が分割しない場合と比較して減少
し、ボビンの両端部及びその近傍の絶縁層に集中して発
生していた応力が分割された各ボビンの両端部近傍に分
散して発生するようになる。

【００１０】また、請求項２に記載した発明では、請求
項１に記載した内燃機関用点火コイルにおいて、分割さ
れた各ボビンの間に弾性体を介在させるとともに、同弾
性体を各ボビンに密着させるようにしている。

【００１１】上記構成によれば、請求項１に記載した発
明の作用に加えて、弾性体が変形することにより分割さ
れた各ボビンの熱膨張が吸収される。

【００１２】

【発明の実施の形態】［第１の実施形態］以下、本発明
を４気筒エンジンに設けられる点火コイルとして具体化
した実施形態について図１及び図２を参照して説明す
る。

【００１３】図１に示すように、エンジン１０のシリン
ダヘッド１１には、各気筒の燃焼室（図示略）に通じる
４つのプラグホール１２が形成されている。このプラグ
ホール１２内に挿入された点火プラグ（図示略）は、そ
の下部が燃焼室内に突出するようにしてシリンダヘッド
１１に固定されている。

【００１４】点火コイル１３は、その上方に位置する接
続部１４と、同接続部１４の下方に位置する円柱状の挿
入部１５とを備えている。点火コイル１３は、挿入部１
５が各プラグホール１２内に挿入され、同挿入部１５の
下部が点火プラグの上部に嵌合された状態で各プラグホ
ール１２内に固定される。

【００１５】図２は点火コイル１３を示す断面図であ
る。同図に示すように、点火コイル１３は、ケース２
０、イグナイタ２１、１次コイル３０及び２次コイル４
０、内部コア２２、外部コア２３等を備えている。

【００１６】ケース２０は熱可塑性樹脂であるＰＢＴ
（ポリブチレンテレフタレート）樹脂によって略円筒状
に形成されている。このケース２０の中心部には円柱状
をなす内部コア２２が配設されている。また、ケース２
０には円筒状をなす外部コア２３が外嵌されている。
尚、この外部コア２３はケース２０の内側に挿入される
ものであってもよい。内部コア２２及び外部コア２３は
いずれも強磁性材料である硅素鋼によって形成されてお
り、これら各コア２２，２３によって磁気回路の一部が
構成されている。

【００１７】内部コア２２には略円筒状をなす２次ボビ
ン４１が外嵌されている。この２次ボビン４１は点火コ
イル１３の径方向（図２の左右方向）と比較してその軸
方向（同図の上下方向）に長い形状を有している。そし
て、この２次ボビン４１は点火コイル１３の軸方向にお
いて２つに等分割され、分割された各２次ボビン４１
ａ，４１ｂは軸方向において所定の間隔を隔てて配置さ
れている。これら各２次ボビン４１ａ，４１ｂの外周に
はその軸方向に所定間隔を隔てて複数のリブ４２が形成
されており、各リブ４２間には２次巻線４３が積層して
巻かれている。これら各２次ボビン４１ａ，４１ｂ及び
２次巻線４３により２次コイル４０が構成されている。

【００１８】２次ボビン４１ａ，４１ｂの外周には略円
筒状をなす１次ボビン３１が同２次ボビン４１ａ，４１
ｂを囲むようにして配設されている。この１次ボビン３
１の外周にはその軸方向に所定間隔を隔てて複数のリブ
３２が形成されており、各リブ３２間には１次巻線３３
が積層して巻かれている。これら１次ボビン３１及び１
次巻線３３により１次コイル３０が構成されている。こ
の１次ボビン３１と前記２次ボビン４１ａ，４１ｂは熱
可塑性樹脂であるＰＰＥ（ポリフェニレンエーテル）樹
脂によって形成されている。

【００１９】また、前記各コイル３０，４０の上方には
イグナイタ２１が配設されており、同イグナイタ２１は
外部端子１６等を介して制御装置（図示略）に電気的に
接続されている。

【００２０】前記イグナイタ２１、各コイル３０，４０
及び内部コア２２の周囲はいずれも絶縁層２４によって
被覆されている。この絶縁層２４は熱硬化性樹脂である
エポキシ樹脂をケース２０内に充填して硬化させること
により形成されている。この絶縁層２４はケース２０内
における各部材間の絶縁性を確保するためのものであ
る。

【００２１】ケース２０の下方にはその軸方向に延びる
取付孔２５が凹設されるとともに、同取付孔２５内に突
出するようにして高圧接続端子２７が固定されている。
この高圧接続端子２７は前記２次巻線４３に電気的に接
続されており、２次コイル４０にて発生した高電圧はス
プリング２８等を介して点火プラグに供給される。

【００２２】以上のように構成された点火コイル１３で
は、前記制御装置からの点火信号に基づき１次コイル３
０の一次電流がイグナイタ２１によって断続制御される
ことにより、２次コイル４０においてバッテリ（図示
略）の電圧が点火用高電圧にまで昇圧される。そして、
この点火用高電圧が点火プラグに供給されると、同点火
プラグの電極間に火花が生じて燃焼室内の混合気が着火
される。

【００２３】以上説明したように、本実施形態では２次
ボビン４１ａ，４１ｂをその軸方向において２等分割す
るようにしている。従って、２次ボビン４１ａ，４１ｂ
を分割しないようにした構成と比較して、分割された各
２次ボビン４１ａ，４１ｂにおける熱伸縮量が半減し、
分割された各２次ボビン４１ａ，４１ｂの両端部近傍に
応力が分散して発生するようになる。

【００２４】例えば、本実施形態とは異なり、２次ボビ
ン４１を分割しない構成としたときの同ボビン４１全体
の熱伸縮量を２△Ｌとすれば、同ボビン４１の両端部は
それぞれ△Ｌだけその軸方向に移動しようとする。ここ
で、絶縁層２４を形成するエポキシ樹脂は２次ボビン４
１を形成するＰＰＥ樹脂と比較して線膨張率が小さいた
め、同じ温度変化であっても２次ボビン４１の軸方向に
おける熱伸縮量は絶縁層２４の同方向における伸縮量と
比較して小さくなる。その結果、２次ボビン４１の両端
部の移動が周囲の絶縁層２４によって拘束されるように
なり、２次ボビン４１の両端部やその近傍の絶縁層２４
に過大な応力が集中して発生するようになる。

【００２５】これに対して、本実施形態によれば、分割
された各２次ボビン４１ａ，４１ｂの伸縮量はいずれも
△Ｌとなり、各２次ボビン４１ａ，４１ｂの両端部は△
Ｌ／２だけそれぞれ軸方向に移動しようとする。従っ
て、２次ボビン４１を分割しない場合にその両端部近傍
に集中して発生していた応力は各２次ボビン４１ａ，４
１ｂのそれぞれの両端部に分散されるとともに、その応
力の大きさも分割しない場合と比較して減少する。

【００２６】その結果、本実施形態によれば、２次ボビ
ン４１ａ，４１ｂ及びその近傍の絶縁層２４に過大な応
力が作用することを回避して、これら各部材２４，４１
ａ，４１ｂの亀裂の発生を抑制することができる。

【００２７】更に、本実施形態では２次ボビン４１ａ，
４１ｂをその軸方向において等分割し、分割後の各２次
ボビン４１ａ，４１ｂの長さが等しくなるようにしてい
る。従って、各２次ボビン４１ａ，４１ｂの熱伸縮量が
いずれも等しくなり、各２次ボビン４１ａ，４１ｂの両
端部近傍に応力がより均等に分散されるようになる。そ
の結果、２次ボビン４１ａ，４１ｂ及びその近傍におけ
る絶縁層２４の亀裂の発生をより確実に抑制することが
できる。

【００２８】また、２次ボビン４１ａ，４１ｂには前述
したように高電圧が発生するため、同ボビン４１ａ，４
１ｂやその近傍の絶縁層２４における電位勾配は他の部
位と比較して特に高くなる。従って、２次ボビン４１
ａ，４１ｂやその近傍の絶縁層２４に亀裂が発生した場
合、その亀裂が成長して絶縁破壊に至るおそれがある。

【００２９】この点、本実施形態では、１次ボビン３１
ではなく２次ボビン４１ａ，４１ｂを分割するようにし
ているため、同２次ボビン４１ａ，４１ｂ及びその近傍
の絶縁層２４における亀裂の発生を抑制して、上記のよ
うな絶縁破壊の発生をより確実に回避することができ
る。

【００３０】更に、本実施形態のように、２次ボビン４
１ａ，４１ｂの近傍にイグナイタ２１が内蔵された点火
コイル１３にあっては、前述したように２次ボビン４１
がその軸方向に大きく熱伸縮した際に、同ボビン４１や
絶縁層２４のみならず、このイグナイタ２１にも過大な
応力が発生して同イグナイタ２１の損傷を招くおそれが
ある。この点、本実施形態によれば、このような損傷を
回避することができ、イグナイタ２１の信頼性を向上さ
せることができる。

【００３１】また、本実施形態とは異なり、例えばエポ
キシ樹脂に添加する硬化剤の量やその硬化速度を変更す
ることによって、同エポキシ樹脂の線膨張率をＰＰＥ樹
脂の線膨張率との差が小さくなるように調節しても、２
次ボビン４１ａ，４１ｂ及びその近傍の絶縁層２４にお
ける応力緩和を図るうえでは有効である。

【００３２】しかしながら、このような方法では硬化剤
の量やエポキシ樹脂の温度を厳密に管理する必要が生
じ、点火コイルの製造工程、特に絶縁層２４の形成行程
の複雑化を招くこととなる。この点、本実施形態によれ
ば上記のような製造工程の複雑化を招くことなく、２次
ボビン４１ａ，４１ｂ及び絶縁層２４における亀裂の発
生を抑制することができる。

【００３３】［第２の実施形態］次に第２の実施形態に
ついて上記第１の実施形態との相違点を中心に説明す
る。尚、上記第１の実施形態の構成と同様の構成につい
ては同一の符号を付してその説明を省略する。

【００３４】図３は本実施形態における点火コイル１３
を示す断面図である。同図に示すように、内部コア２２
には二つに分割された各２次ボビン４１ａ，４１ｂの間
に位置するように円環状の弾性部材５０が外嵌されてい
る点が上記第１の実施形態における構成と相違してい
る。この弾性部材５０は分割された２次ボビン４１ａ，
４１ｂの各端部に密着されており、同弾性部材５０と各
２次ボビン４１ａ，４１ｂとの間に絶縁層２４は形成さ
れていない。また、この弾性部材５０は２次ボビン４１
ａ，４１ｂや絶縁層２４を形成する樹脂材料と比較して
弾性係数の極めて小さいゴム材料（例えば、シリコンゴ
ム）によって形成されている。

【００３５】このように構成された本実施形態によれ
ば、弾性部材５０が２次ボビン４１の軸方向に収縮する
ことにより、各２次ボビン４１ａ，４１ｂの熱膨張が吸
収される。従って、各２次ボビン４１ａ，４１ｂが熱膨
張する際において、弾性部材５０側に位置する同ボビン
４１ａ，４１ｂの各端部は大きく移動して近接するもの
の、その反対側の各端部は殆どその位置が変化しなくな
る。その結果、２次ボビン４１ａ，４１ｂの熱膨張に起
因した同２次ボビン４１ａ，４１ｂ及び絶縁層２４にお
ける亀裂の発生をより確実に抑制することができる。

【００３６】特に、本実施形態のようにプラグホール１
２内に収納されるため高温になり易く熱膨張量が大きく
なる点火コイル１３においては、上記のように弾性部材
５０を設ける構成は２次ボビン４１ａ，４１ｂや絶縁層
２４における亀裂の発生を抑制するうえで効果的であ
る。

【００３７】上記各実施形態は以下のように構成を変更
して実施することもできる。 ・上記各実施形態では、２次ボビン４１を分割するよう
にしたが、１次ボビン３１や両ボビン３１，４１の双方
を同様に分割するようにしてもよい。

【００３８】・上記各実施形態では２次ボビン４１を２
分割するようにしたが、３つ以上のボビンに分割するよ
うにしてもよい。また、不等分割するようにしてもよ
い。 ・前記絶縁層２４を形成するエポキシ樹脂中にガラス繊
維等の強化材を添加するようにしてもよい。このよう
に、エポキシ樹脂中に強化材を添加することは、プラグ
ホール１２内に配設されるために厚さが制限される絶縁
層２４の亀裂の発生を抑制するうえで有効である。

【００３９】・上記各実施形態ではケース２０をＰＢＴ
樹脂、各ボビン３１，４１をいずれもＰＰＥ樹脂によっ
て形成するようにしたが、ＰＰＳ（ポリフェニレンスル
フィド）樹脂等のその他の熱可塑性樹脂によって形成す
るようにしてもよい。また、絶縁層２４をエポキシ樹脂
以外の熱硬化性樹脂によって形成するようにしてもよ
い。

【００４０】・上記各実施形態では点火コイル１３の接
続部１４にイグナイタ２１を内蔵するようにしたが、こ
のイグナイタ２１は同点火コイル１３の外部に設けられ
るものであってもよい。

【００４１】・上記各実施形態では１次コイル３０を２
次コイル４０の外側に配置するようにしたが、これら各
コイル３０，４０の配置を逆に設定するようにしてもよ
い。 ・上記各実施形態では各ボビン３１，４１を熱可塑性樹
脂により、絶縁層２４を熱硬化性樹脂によりそれぞれ形
成するようにしたが、これら各部材の形成材料は必ずし
も上記樹脂の組み合わせに限定されるものではない。上
記のような各ボビン３１，４１及び絶縁層２４における
亀裂の発生は、これら各コイル３１，４１とそれを被覆
する絶縁層２４の線膨張率が異なる場合には概ね共通し
て発生し得る問題だからである。

【００４２】・即ち、本発明は、上記各実施形態におい
て説明したようなプラグホール内に収納される点火コイ
ルや、ＤＬＩ点火システムに用いられる点火コイルに限
定して適用されるものではなく、ボビンを線膨張率の異
なる絶縁層によって被覆するようにした点火コイル全般
に適用することができる。特に本発明は、軸方向におい
て長くされたボビンを有し、ボビンの線膨張率と絶縁層
の線膨張率との差が大きい点火コイルにおいて有効であ
る。

【００４３】上記各実施形態から把握できる技術的思想
についてその効果とともに以下に記載する。 ・請求項１に記載した内燃機関用点火コイルにおいて、
前記分割された各ボビンは前記軸方向における長さがい
ずれも等しいことを特徴とする。

【００４４】上記構成によれば、分割された各ボビンに
おける個々の熱伸縮量がいずれも等しくなる。例えば、
ボビンを二分割した場合には、分割しない場合と比較し
て分割された各ボビンの伸縮量は半分になり、ボビンの
両端部及びその近傍の絶縁層に集中して発生していた応
力が分割された各ボビンの両端部近傍により均等に分散
して発生するようになる。その結果、請求項１に記載し
た発明の効果に加えて、ボビン及びその近傍の絶縁層に
おける亀裂の発生をより確実に抑制することができる。

【００４５】・請求項１に記載した内燃機関用点火コイ
ルにおいて、前記ボビンは１次巻線が巻装される１次ボ
ビンと２次巻線が巻装される２次ボビンからなり、少な
くとも２次ボビンをその軸方向において複数に分割する
とともに分割された各２次ボビンを軸方向に所定間隔を
隔てて配置したことを特徴とする。

【００４６】上記構成によれば、２次ボビンや同ボビン
近傍における絶縁層といった特に点火コイルにおいて高
電位となる部位における亀裂の発生を抑制して、その亀
裂の発生に起因した絶縁破壊の発生を回避することがで
きる。

【００４７】

【発明の効果】請求項１に記載した発明では、ボビンを
その軸方向において複数に分割するとともに分割された
各ボビンを軸方向に所定間隔を隔てて配置するようにし
ている。従って、分割された各ボビンにおける個々の熱
伸縮量が分割しない場合と比較して減少し、ボビンの両
端部及びその近傍の絶縁層に集中して発生していた応力
が分割された各ボビンの両端部近傍に分散して発生する
ようになる。その結果、ボビン及びその近傍の絶縁層に
過大な応力が作用することを回避して、これら各部材に
おける亀裂の発生を抑制することができる。

【００４８】請求項２に記載した発明では、前記分割さ
れた各ボビンの間に弾性体を介在させるとともに、同弾
性体を各ボビンに密着させるようにしている。従って、
各ボビンが熱膨張した場合でも、その熱膨張は弾性体が
変形することによって吸収される。その結果、請求項１
に記載した発明の効果に加えて、ボビンの熱膨張に起因
した同ボビン及び絶縁層における亀裂の発生をより確実
に抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】点火コイルの取付状態を示す斜視図。

【図２】第１の実施形態の点火コイルを示す断面図。

【図３】第２の実施形態の点火コイルを示す断面図。

【図４】従来の点火コイルを示す断面図。

【符号の説明】

１３…点火コイル、１４…接続部、１５…挿入部、２０
…ケース、２１…イグナイタ、２２…内部コア、２３…
外部コア、２４…絶縁層、３０…１次コイル、３１…１
次ボビン、３３…１次巻線、４０…２次コイル、４１
（４１ａ，４１ｂ）…２次ボビン、４３…２次巻線、５
０…弾性部材。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 巻線が巻装されたボビンをケース内に配
   置するとともに同ケース内に樹脂を充填して前記ボビン
   を被覆する絶縁層を形成した内燃機関用点火コイルにお
   いて、前記ボビンをその軸方向において複数に分割する
   とともに分割された各ボビンを軸方向に所定間隔を隔て
   て配置したことを特徴とする内燃機関用点火コイル。
2. 【請求項２】 前記分割された各ボビンの間に弾性体を
   介在させるとともに、同弾性体を各ボビンに密着させた
   ことを特徴とする請求項１に記載した内燃機関用点火コ
   イル。