特許第5956957号(P5956957)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2022.1.31 β版

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】5956957
(24)【登録日】2016年6月24日
(45)【発行日】2016年7月27日
(54)【発明の名称】内燃機関用点火コイル
(51)【国際特許分類】
   H01F 38/12 20060101AFI20160714BHJP
【FI】
   H01F38/12 F
   H01F38/12 H
【請求項の数】7
【全頁数】10
(21)【出願番号】特願2013-125911(P2013-125911)
(22)【出願日】2013年6月14日
(65)【公開番号】特開2015-2255(P2015-2255A)
(43)【公開日】2015年1月5日
【審査請求日】2014年10月6日
(73)【特許権者】
【識別番号】000109093
【氏名又は名称】ダイヤモンド電機株式会社
(72)【発明者】
【氏名】山根 伸也
(72)【発明者】
【氏名】西村 雅之
(72)【発明者】
【氏名】山田 修司
(72)【発明者】
【氏名】鈴木 大輔
(72)【発明者】
【氏名】高井良 拓也
(72)【発明者】
【氏名】島川 英明
【審査官】 井上 健一
(56)【参考文献】
【文献】 特開2006−245424(JP,A)
【文献】 特開平08−339930(JP,A)
【文献】 特開2010−109129(JP,A)
【文献】 特開2013−118300(JP,A)
【文献】 実開昭63−022707(JP,U)
【文献】 実開昭59−182910(JP,U)
【文献】 実開平04−059103(JP,U)
【文献】 特開2000−216019(JP,A)
【文献】 特開2006−080189(JP,A)
【文献】 特開2006−108632(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
H01F 38/12
F02P 15/00
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
鉄心の中立軸周りに巻回され磁束変化を発生させるコイル巻線と、前記コイル巻線の巻回端部に配置され前記コイル巻線のうち巻回部から逸脱した配索部位が固定される絶縁性フレーム体と、を備え、
前記絶縁性フレーム体は、前記中立軸からオフセットされた位置に配備され且つ前記配索部位の一部を固定させた固定支部が配された第1の構造部と、前記配索部位のうち前記固定支部から前記巻回部へ至る区間の途中部位に設けられた第2の構造部と、を有し、
前記中立軸に沿う方向とこれに垂直であって点火プラグが配されるプラグ方向との双方に垂直な方向を舷側方向とすると、
前記第1の構造部及び前記第2の構造部は、供に、前記舷側方向へ延在されていることを特徴とする内燃機関用点火コイル。
【請求項2】
前記第1の構造部及び前記第2の構造部は、各々が略柱状体とされ且つ当該各々が間隔を隔てて配置され、前記第1の構造部に形成される第1の端部は、最寄りの前記舷側方向へ向かう最大到達寸法が、前記第2の構造部に形成される第2の端部よりも長い、ことを特徴とする請求項1に記載の内燃機関用点火コイル。
【請求項3】
前記鉄心は、これの表面に形成される絶縁層と前記絶縁性フレーム体とによって、前記コイル巻線との絶縁構造が形成されることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の内燃機関用点火コイル。
【請求項4】
前記絶縁層は、絶縁テープによって形成されることを特徴とする請求項3に記載の内燃機関用点火コイル。
【請求項5】
前記第2の構造部は、前記配索部位に対面する位置へ欠き部が形成され、当該欠き部の形成面と前記配索部位とによって中間接触部が与えられる、ことを特徴とする請求項1乃至請求項4の何れか一項に記載の内燃機関用点火コイル。
【請求項6】
前記中間接触部は、前記配索部位に与えられるコイル寄接触部と前記固定支部との間に配置され、前記コイル寄接触部と前記固定支部とを含み且つ前記中立軸に平行な第1の仮想面に対し、最寄りの舷側方向の領域に配置されることを特徴とする請求項5に記載の内燃機関用点火コイル。
【請求項7】
前記中間接触部は、前記コイル寄接触部と前記固定支部との間に配置され、前記コイル寄接触部と前記固定支部とを含み且つ前記第1の仮想面に垂直な第2の仮想面に対し、最寄りの鉄心端方向の領域に配置されることを特徴とする請求項6に記載の内燃機関用点火コイル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、内燃機関用点火コイルに関し、特に、コイル巻線の配索用構造に関するものである。
【背景技術】
【0002】
例えば、特開2005−005411号公報(特許文献1)では、コイルボビンの端子構造が紹介されている。当該ボビンは、金属製の電極体を具備し、コイルの巻線を当該電極体の絡げ部に巻きつけ固定させている(特許文献1の図1,コイルボビンの左端側)。また、この電極体は、絡げ部とは別の部分に挟持部が形成されており、これを介して適宜の回路構成と電気的に接続される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開号2005−005411公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、特許文献1の技術によれば、金属製の電極体を用いてコイル巻線との接続構造を形成させているので、当該電極体の存在によってコイル体の構成が複雑となる。また、当該電極体は、絡げ部と挟持部とが異なる部位に形成されるので、電極体自身の複雑化及び大型化を招いてしまう。更に、コイル巻線の端部を配索させるにあたり、単に簡素な構成で電極体を与えるだけでなく、巻線に程よいテンションを与えて巻弛みを防止させなければならない。
【0005】
本発明は上記課題に鑑み、簡素且つコンパクトな構成であって、更に、巻弛みのないコイル巻線の配索構造とさせた内燃機関用点火コイルの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記課題を解決するため、本発明では次のような内燃機関用点火コイルの構成とする。即ち、鉄心の中立軸周りに巻回され磁束変化を発生させるコイル巻線と、前記コイル巻線の巻回端部に配置され前記コイル巻線のうち巻回部から逸脱した配索部位が固定される絶縁性フレーム体と、を備え、
前記絶縁性フレーム体は、前記中立軸からオフセットされた位置に配備され且つ前記配索部位の一部を固定させた固定支部が配された第1の構造部と、前記配索部位のうち前記固定支部から前記巻回部へ至る区間の途中部位に設けられた第2の構造部と、を有し、
前記中立軸に沿う方向とこれに垂直であって点火プラグが配されるプラグ方向との双方に垂直な方向を舷側方向とすると、前記第1の構造部及び前記第2の構造部は、供に、前記舷側方向へ延在されていることを特徴とする内燃機関用点火コイル。
【0007】
好ましくは、前記第1の構造部及び前記第2の構造部は、各々が略柱状体とされ且つ当該各々が間隔を隔てて配置され、前記第1の構造部に形成される第1の端部は、最寄りの前記舷側方向へ向かう最大到達寸法が、前記第2の構造部に形成される第2の端部よりも長いこととする。
【0008】
好ましくは、前記鉄心は、これの表面に形成される絶縁層と前記絶縁性フレーム体とによって、前記コイル巻線との絶縁構造が形成されることとする。より好ましくは、前記絶縁層が絶縁テープによって形成されることとする。
【0009】
好ましくは、前記第2の構造部は、前記配索部位に対面する位置へ欠き部が形成され、当該欠き部の形成面と前記配索部位とによって中間接触部が与えられることとする。
【0010】
より好ましくは、前記中間接触部は、前記配索部位に与えられるコイル寄接触部と前記固定支部との間に配置され、前記コイル寄接触部と前記固定支部とを含み且つ前記中立軸に平行な第1の仮想面に対し、最寄りの舷側方向の領域に配置されることとする。
【0011】
更に好ましくは、前記中間接触部は、前記コイル寄接触部と前記固定支部との間に配置され、前記コイル寄接触部と前記固定支部とを含み且つ前記第1の仮想面に垂直な第2の仮想面に対し、最寄りの鉄心端方向の領域に配置されることとする。
【発明の効果】
【0012】
本発明に係る内燃機関用点火コイルによると、コイル巻線に導通する電極体と、これを配置させる第1の構造部と、コイル巻線のテンション調整機能を担う第2の構造部と、が非常に接近した部位に集約して配置されるので、これら全ての構成をコンパクトに形成させることが可能となる。
【0013】
ここで、第1の構造部及び第2の構造部を備えるフレーム体は、コイル体で必要とされる他の機能部を伴ったものであるので、当該コイル体について構成部品の簡素化が図られる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
図1】実施の形態に係る内燃機関用点火コイルの内部構造を示す図。
図2】実施の形態に係る内燃機関用点火コイルの完成体を示す図。
図3】実施の形態に係るコイル体の構成を示す図
図4】実施の形態に係るコイル体の中立軸方向矢視図。
図5】実施の形態に係るコイル体の舷側方向矢視図。
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下、本発明に係る実施の形態につき図面を参照して具体的に説明する。図1(工程1)に示す如く、本実施の形態に係る内燃機関用点火コイル(以下、点火コイルと呼ぶ)は、コイル体210と高圧構造体130とが準備され、これらが組付けられる。
【0016】
コイル体210は、I字鉄心211に絶縁層215が積層され、この絶縁層に一次コイル212が巻回されている。また、コイル体210は、I字鉄心211の端部にフレーム体220が嵌着されている。当該フレーム体220は、第1の構造部221等に一次コイルの巻線を絡げてこの部位に電極体を形成させている。また、フレーム体220の開口部では、永久磁石214が配備され、磁束の飽和値を調整させている。
【0017】
高圧構造体130は、二次コイルを巻回させたボビン体120が主構造部131に収容され、当該ボビン体120の半体部が頭部カバー110によって覆われている。図示の如く、高圧構造体130の外部では、ボビン体120が覆われると供に当該ボビン体120によって挿通孔121が形成される。
【0018】
一方、高圧構造体130の内部では、二次コイル及びボビン体120と其の外周構造(主構造部及び頭部カバーの内壁)によって所定の隙間が形成され、此処に絶縁性樹脂(エポキシ樹脂等)140が含浸されている。また、高圧構造体130の内部では、二次コイルの出力端が高圧端子(図示なし)に導通され、この高圧端子は、高圧タワー(図示なし)を介して、点火プラグとの電気的接続が行われる。
【0019】
そして、高圧構造体130は、二次ボビン120の挿通孔121へコイル体210が挿入され、これにより、二次コイルの内周部へ一次コイル212が同軸的に配置されることとなる。より具体的には、鉄心の中立軸側から、「I字鉄心211→絶縁層215→一次コイル212→二次ボビン120→二次コイル→エポキシ樹脂→頭部カバー110」といった構造が形成される。
【0020】
工程2では、先の組立体に外周鉄心部位320,330(第2の鉄心部位)を装着させ、コイルアセンブリ(一次コイル,二次コイル,鉄心から成る構成)が形成される。本実施の形態に係るコイルアセンブリは、両コイルの巻線内部へI字鉄心211が配置され、この鉄心211の両端に連設するように外周鉄心部位320,330が各々配置されることとなる。
【0021】
コイルアセンブリでは、この外周鉄心部位320,330を伴って、I字鉄心211を通過する閉磁路が形成される。即ち、当該コイルアセンブリでは、一次コイル212における通過電流が変化すると、この閉磁路に高密度の磁束を変化・発生させ、二次コイルから誘導起電力を出力させる。
【0022】
図2(a)及び図2(b)には、頭部カバー230の構造が示されている。頭部カバー230の材質は、絶縁性樹脂(PBT,PPS)が用いられるが、これに透磁性のコンパウンドを含有させコイルアセンブリの閉磁路を形成させるようにしても良い。この頭部カバー230は、図示の如く、所定の開口を有する殻状体とされ、更に、フランジ部232が一体的に形成されている。このフランジ部232は、ブッシュ233が埋設され、これを介してエンジンヘッド等に固定される。
【0023】
また、頭部カバー230は、コネクタ234が設けられ、コネクタ端子244を介してイグナイタ240,コイルの巻線用端子といった部位へ電気的に接続される。本実施の形態では、コネクタ端子244として、電源端子,GND端子,信号端子等が与えられ、これらがハーネス(図示なし)を介して車載ECUに接続されている。
【0024】
そして、工程3(図2(c)参照)では、頭部カバー230が高圧構造体130へ装着され、この内部に絶縁性のエポキシ樹脂が充填され硬化される。かかる工程では、頭部カバー内の高圧構造体130の周辺、中心鉄心体210の周辺、といった隙間部に、絶縁構造(エポキシ樹脂による構造)が形成されることとなる。
【0025】
図3を参照し、本実施の形態に係るコイル体210の構成を具体的に説明する。先に説明したように、本実施の形態に係るコイル体210は、一次コイルを形成するものであって、I字鉄心211,一次コイルのコイル巻線212,飽和値調整用の永久磁石214,絶縁層215,及び,絶縁性フレーム体220によって構成される。
【0026】
I字鉄心211は、積層鋼板,線素型鋼材,又は,圧粉材等が用いられ、透磁性の高い物質から組成される。これに用いられる材質は、周知のトランス用の合金等が対象とされ、本実施例では、珪素を数%含有させた鋼合金であるものとする。
【0027】
絶縁層215は、I字鉄心211の中立軸周りに、当該鉄心の表面へ所定厚保さに積層される。特に、本実施の形態に係る絶縁層215は、片方の面に粘着材を形成させた絶縁テープが用いられ、これが中立軸周りに巻層されることで、所望の厚さ及び所望の範囲に絶縁部が形成される。これにより、当該絶縁層215は、容易且つ簡素な方法で製作されることとなる。
【0028】
絶縁性フレーム体220は、略矩形状の開口部を有する枠状体であって、絶縁性の機能を具備する樹脂材から形成されている。この絶縁性フレーム214は、先に述べた枠状体,二角に対称的に設けられる第1の構造部221,これの各々に対応して設けられた第2の構造部222,が一体的に形成されている。
【0029】
絶縁性フレーム体220は、I字鉄心211の機首側(永久磁石214を配置させる側)に嵌着される。中立軸CLに沿って機首側へ向かう方向は、絶縁性フレーム体220にとって最寄りの鉄心端方向とされる。また、頭部カバー230の側面(舷部)に対面する方向は、この舷部に面する鉄心部位から観測して最寄りの舷側方向を意味する。ここで、最寄りの鉄心端方向又は最寄りの舷側方向と称するのは、当該方向の逆向きの方向を含意させない為である。以下、これを踏まえ、最寄りの鉄心端方向を単に「鉄心端方向fx」と呼び、最寄りの舷側方向を単に「舷側方向fy」と呼ぶ。但し、中立軸CLより図面右側の構造部にとっての舷側方向とは、同図に示されるfyの矢視方向を意味する。一方、中立軸CLより図面左側にとっての舷側方向とは、同図fyの矢線方向の逆向きを意味する。更に、点火プラグ(図示なし)が配置される方向fzをプラグ方向と呼ぶ。尚、同図では、方向fx,fy,fzが互いに垂直となる関係を有している。
【0030】
本実施の形態によると、双方の構造部221及び222は、各々が略角柱状とされ、且つ、各々が間隔を隔てて配置されるよう略平行に設けられる。かかる構造部221及び222は、各々が舷側方向fyに沿って延在するよう形成される。従って、かかる構造は、これに橋架させて巻線を絡げる際に有利なものとなる。
【0031】
また、第1の構造部221は、これに形成された端部(第1の端部)が、第2の構造部222に形成された端部(第2の端部)と比べて、舷側方向fyへ突き出している。即ち、舷側方向fyに沿った軸上の基準点から測定すると、構造部221の端部は、構造部222の端部よりも、舷側方向fyへの最大到達寸法が長いことになる。これによると、第1の構造部221における最大到達寸法の余剰部では、その周りに第2の構造部222が達していない為、双方の構造部へコイル巻線を橋架させた後の絡げ処理が容易に行われる。
【0032】
かかる絶縁性フレーム体220の構成により、コイル巻線212は、巻回部212aから逸脱して配線される配索部位212cが、第1の構造部221に絡げられて固定される。このとき、第1の構造部221の絡げ部,若しくは,第1の構造部221及び第2の構造部222に架橋される導線部によって、電極体が形成される。即ち、本実施の形態によると、コイル巻線212そのものを利用して、簡素且つ容易に電極体が形成される。
【0033】
特に、本実施の形態に係る第1の構造部221は、中立軸CLからオフセット(fzの逆方向)された位置に配置され、且つ、配索部位212cの一部を絡げて固定された固定支部212dが配置される。これによると、第1の構造部周りに形成される電極体は、中立軸CLからの適宜な距離設定によって、コネクタ電極端子又はイグナイタ端子といった回路構成との接続が容易化される。
【0034】
また、本実施の形態に係る第2の構造部222は、配索区間(固定支部212dから巻回部212へ至る巻線の配索経路の区間)の途中の何処かで接触するよう配置される。これによると、巻線(配索部位212c)は、第2の構造部222が無い場合に比べて経路を迂回するように配索される為、コイル巻線212aの巻弛みを解消させることができる。
【0035】
上述の如く。これを用いた点火コイル10によると、コイル巻線212aに導通する電極体と、これを配置させる第1の構造部221と、コイル巻線212aのテンション調整機能を担う第2の構造部222と、が非常に接近した部位に集約して配置されるので、これら全ての構成をコンパクトに形成させることが可能となる。
【0036】
この他、本実施の形態に係るコイル体210では、絶縁層211及び絶縁性フレーム体220の複合体によってコイル巻線212との絶縁構造が形成される。また、本実施の形態にあっては、絶縁性フレーム体220がフランジ部の役割を担い、一次巻線の巻始めの起点とされる。このように、当該絶縁性フレーム体220は、コイル体で必要とされる他の機能・構造部を伴ったものであるので、当該コイル体について構成部品の簡素化が図られる。
【0037】
加えて、第2の構造部222は、配索部位212cに対面する位置へ欠き部222aが形成され、これに巻線(配索部位212cの所定箇所)が接触する。即ち、第2の構造部222は、欠き部222aの形成面と配索部位212cとの接触部(中間接触部)が与えられ、これにより、巻線(配索部位212c)が確実に把持され、この部分でのテンションが好適に保たれる。これについて、図4及び図5を参照し、その構成及び効果を具体的に説明する。
【0038】
図4(a)は、コイル体210を鉄心端方向から観察した図である。図示の如く、第1の構造部221には、固定支部212dの巻回箇所で、巻線と構造部221とが接触する第1の接触部p1が与えられる。また、第2の構造部222には、巻線(配索部位212c)との接触箇所で中間接触部p2が与えられる。また、本実施の形態では、絶縁性フレーム220の枠状体に巻線(配索部位212c)が接触するところ、この接触箇所としてコイル寄接触部p3が与えられる。
【0039】
ここで、以下の説明の便宜として、コイル寄接触部p3と第1の接触部p1とを含み且つ中立軸CLに平行な仮想面を第1の仮想面Byzとし(図4(b)参照)、この仮想面Byzによって分けられる舷側方向の領域を領域a2とし、領域a2から見て仮想面Byzの対称側に与えられる領域を領域a1とする。
【0040】
中間接触部p2は、コイル寄接触部p3と第1の接触部p1とを結ぶ配索経路の間に配置される(図4(a)参照)。また、この中間接触部p2は、第1の仮想面Byzよりも舷側方向fy、即ち、領域a2にレイアウトされることとなる(図4(b)参照)。この状況は、欠き部222aの表面Szxから受ける反力によって接触点p2が舷側方向fyへ押し出され、この部位での巻線のテンションが好適に保たれていることを意味する。また、図4(a)に示す如く、この配索区間に係る巻線は、欠き部222aの表面Szxによって「舷側方向fyの逆向」へスライドする動作が妨げられるため、当該巻線の弛み,螺旋状に巻回された巻線部212aの巻弛みを阻止できる。
【0041】
また、図5(a)は、コイル体210を舷側方向から観察した図である。図示の如く、第1の接触部p1は、巻線内部で構造部221の角部に接触している。また、コイル寄接触部p3は、絶縁性フレーム体220のエッジと巻線(配索部位212c)との接触部であることが解る。また、同図における中間接触部p5は、欠き部222aの中立軸方向について巻線と接触する点である。即ち、中間接触部は、欠き部222aの表面形状に応じて複数形成されることもあり、それが今回のケースである。
【0042】
また、コイル巻線212は、第1層の巻線212eに第2層の巻線212fが巻層されている。このうち、絶縁性フレーム体220へ当接する巻回部を巻回端部と呼ぶ。本実施の形態では、この巻回端部が絶縁性フレーム体220のボス部223に当接し、此処から巻線が逸脱して配索部位212cを形成する。ここで、絶縁性フレーム体220のボス部223は、其の鉄心端方向fxへの板厚寸法を変更することで、コイル寄接触部p3のfz方向の位置を調節できる。
【0043】
図5での説明の便宜として、コイル寄接触部p3と第1の接触部p1とを含み且つ第1の仮想面Byzに垂直な仮想面を第2の仮想面Bzxとし(図5(b)参照)、この仮想面Bzxによって分けられる鉄心端方向fxの領域を領域a4とし、領域a4から見て仮想面Bzxの対称側に与えられる領域を領域a3とする。
【0044】
図5(b)に示す如く、中間接触部p5は、コイル寄接触部p3と第1の接触部p1とを結ぶ配索経路の間に配置される。また、この中間接触部p5は、第1の仮想面Bzxよりも鉄心端方向fx、即ち、領域a4にレイアウトされる。この状況は、欠き部222aの表面によって接触点p5が鉄心端方向fxへ押し出され、この部位での巻線のテンションが好適に保たれていることを意味する。即ち、本実施の形態では、図4での状況と相俟ってテンションがより好適に維持されるのが解る。また、図5(a)に示す如く、この配索区間に係る巻線は、欠き部222aの表面によって「鉄心端方向fxの逆向」へ変位する動作が妨げられるため、当該巻線の弛み,螺旋状に巻回された巻線部212aの巻弛みを阻止できる。
【0045】
以上、本実施の形態につき説明してきたが、特許請求の範囲に記載される用語の意義は、これに限定されるものではない。例えば、本実施の形態ではコイル体が一次コイルに関するものとされているが、二次コイルを巻回させたコイル体にあっても本発明を適用できる。
【0046】
また、本実施の形態では、コイル寄接触部が点p3であるとしているが、これは当該接触部の一形態に過ぎない。例えば、コイル接触部p3が存在していなければ、絶縁テープ215と巻線との接触部である点p4が、特許請求の範囲におけるコイル寄接触部とされるわけである。
【符号の説明】
【0047】
10 内燃機関用点火コイル, 210 一次コイル体, 211 鉄心, 212 コイル巻線, 212a 巻線部, 212b 巻線端部, 212c 配索部位, 212d 固定支部, 215 絶縁テープ, 220 絶縁性フレーム体, 221 第1の構造部, 222 第2の構造部, 222a 欠き部, Lc 中立軸, fx 最寄りの鉄心端方向, fy 最寄りの舷側方向, fz プラグ方向, p1 固定支部, p2 中間接触部, p3 コイル寄接触部, p5 中間接触部, Fyz 第1の仮想面, Fzx 第2の仮想面, a2 最寄りの舷側方向の領域, a4 最寄りの鉄心端方向の領域。
図1
図2
図3
図4
図5