特開 2024-103203 コイルユニットおよび内燃機関用の点火装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024103203

(43)【公開日】2024-08-01

(54)【発明の名称】コイルユニットおよび内燃機関用の点火装置

(51)【国際特許分類】

   H01F 38/12 20060101AFI20240725BHJP

   F02P 15/00 20060101ALI20240725BHJP

【ＦＩ】

H01F38/12 E

F02P15/00 303B

H01F38/12 C

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023007407

(22)【出願日】2023-01-20

(71)【出願人】

【識別番号】000217491

【氏名又は名称】ダイヤゼブラ電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100135013

【弁理士】

【氏名又は名称】西田 隆美

(72)【発明者】

【氏名】吉原 大貴

(72)【発明者】

【氏名】河口 栄二

【テーマコード（参考）】

3G019

【Ｆターム（参考）】

3G019KC01

(57)【要約】

【課題】１次ボビンの周囲に１次導線を巻回し始める際に、１次導線と１次ボビンとの間に生じ得る隙間を抑制できる技術を提供する。
【解決手段】１次コイルは、１次ボビン４１に１次導線８１が巻回されつつ積層されることにより形成される。１次ボビン４１は、ボビン筒状部４１１と、第１フランジ部４１２と、第２フランジ部４１３とを有する。ボビン筒状部４１１の周囲には、１次導線８１の一端と他端とを除く巻回部５３が巻回される。第１フランジ部４１２は、ボビン筒状部４１１の軸方向一方側の端部から径方向外側へ拡がる。第２フランジ部４１３は、ボビン筒状部４１１の軸方向他方側の端部から径方向外側へ拡がる。第１フランジ部４１２は、第２フランジ部４１３と対向する対向面４１５に、テーパ面４５０を有する。テーパ面４５０は、１次導線８１が巻回される方向へ向かうにつれて、第２フランジ部４１３に近付く。
【選択図】図７

【特許請求の範囲】

【請求項1】

１次ボビンに１次導線が巻回されつつ、複数層に亘って積層されることにより形成された、１次コイルと、
２次ボビンに２次導線が巻回されることにより形成された、２次コイルと、
前記１次コイルと前記２次コイルとを電磁結合させる、鉄心と、
を有し、
前記１次ボビンは、
前記鉄心のうちの軸方向に延びる部位の周囲において筒状に延び、前記１次導線の一端である巻回前被固定端部と他端である巻回後被固定端部とを除く巻回部が、周囲に巻回される、ボビン筒状部と、
前記ボビン筒状部の軸方向一方側の端部から径方向外側へ拡がる、第１フランジ部と、
前記ボビン筒状部の軸方向他方側の端部から径方向外側へ拡がる、第２フランジ部と、
前記１次導線の前記巻回前被固定端部が固定される巻回前固定部と、前記１次導線の前記巻回後被固定端部が固定される巻回後固定部と、を有する、１次導線固定部と、
を有し、
前記第１フランジ部は、前記ボビン筒状部の周囲に巻回される前記１次導線のうちの、少なくとも最も径方向内側の層に接触し、
前記第１フランジ部は、前記第２フランジ部と対向する対向面にテーパ面を有し、
前記テーパ面は、前記１次導線が巻回される方向へ向かうにつれて、前記第２フランジ部に近付く、コイルユニット。

【請求項2】

請求項１に記載のコイルユニットであって、
前記対向面を軸方向に見た時に、前記テーパ面は、前記ボビン筒状部の中心軸を中心とした全周のうちの４分の１以上の角度を占める、コイルユニット。

【請求項3】

請求項１または請求項２に記載のコイルユニットであって、
前記対向面を軸方向に見た時に、前記テーパ面は、前記ボビン筒状部の中心軸を中心とした全周のうちの４分の３以下の角度を占める、コイルユニット。

【請求項4】

請求項１または請求項２に記載のコイルユニットであって、
前記ボビン筒状部は、前記ボビン筒状部の中心軸に沿う四角筒状の立体形状を有し、
前記テーパ面は、前記対向面のうちの、前記ボビン筒状部の前記四角筒状の立体形状の角部と軸方向に隣接する部位において、形成されている、コイルユニット。

【請求項5】

請求項１または請求項２に記載のコイルユニットであって、
前記１次導線の外径は、前記２次導線の外径よりも大きい、コイルユニット。

【請求項6】

請求項１または請求項２に記載のコイルユニットであって、
前記テーパ面の周方向における開始位置と終了位置との間の軸方向距離は、前記１次導線の外径の３分の２以上、かつ、３分の４以下である、コイルユニット。

【請求項7】

請求項１または請求項２に記載のコイルユニットであって、
前記１次ボビンは樹脂製である、コイルユニット。

【請求項8】

内燃機関用の点火装置であって、
請求項１または請求項２に記載のコイルユニットと、
前記１次コイルの一端へ直流電圧を印加する電源装置と、
前記１次コイルの他端と接地点との間に介挿され、前記電源装置から前記１次コイルへ流れる１次電流の通電または遮断を切り替え可能なスイッチング素子と、
前記スイッチング素子の切り替えを制御する制御部と、
前記２次コイルに誘起される高電圧に基づいてギャップにおいて放電することによって燃料に点火する、点火プラグと、
を有する、内燃機関用の点火装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、コイルユニット、およびコイルユニットを備える内燃機関用の点火装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、内燃機関用の点火装置には、電源装置から供給される低電圧を数千ボルトにまで昇圧する、コイルユニットが使用される。コイルユニットには、１次ボビンに１次導線が巻回されることによって形成された１次コイルと、２次ボビンに２次導線が巻回されることによって形成された２次コイルと、１次コイルと２次コイルとを電磁結合させるための鉄心と、が含まれる。従来のコイルユニットについては、例えば、特許文献１に記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第６４４８０１０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１の内燃機関用点火装置（１）は、点火コイル（１０）を有する。点火コイル（１０）は、一次コイル（１００）と、鉄心（３００）と、二次コイル（２００）と、から構成される。また、一次コイル（１００）は、主一次コイル（１１０）および副一次コイル（１２０）を含む。鉄心（３００）には、一次コイル（１００）の磁界が作用して磁気誘導が生ずる。二次コイル（２００）には、一次コイル（１００）に生じた磁界が鉄心（３００）を介して作用して放電エネルギーが発生する。主一次コイル（１１０）は、一次コイル用ボビン（１３０）にエナメル線等のマグネットワイヤが巻回されることによって構成される。また、主一次コイル（１１０）の外表面に内層絶縁シート（１４１）が装着され、さらに内層絶縁シート（１４１）の外側にマグネットワイヤが巻回されることによって副一次コイル（１２０）が構成される。

【0005】

一般に、１次コイルを構成する１次導線の外径は、２次コイルを構成する２次導線の外径よりも大きい。例えば、点火コイルの場合、２次導線の外径がφ０．０５ｍｍ～φ０．１ｍｍ程度であるのに対し、１次導線の外径はφ０．４ｍｍ～φ１．０ｍｍ程度である。このため、１次導線を１次ボビンの形状に沿って巻回することは難しく、特に、１次ボビンの周囲に１次導線を巻回し始める段階には、１次導線と１次ボビンとの間に、隙間が生じる場合がある。この場合、その後さらに径方向外側から１次導線を巻回する時に、１次導線が当該隙間に入り込み、巻き乱れが生じる虞がある。

【0006】

本発明の目的は、１次ボビンの周囲に１次導線を巻回し始める段階において、１次導線と１次ボビンとの間に生じ得る隙間を抑制することによって、巻き乱れの発生を抑制できる技術を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決するため、本願の第１発明は、コイルユニットであって、１次コイルと、２次コイルと、鉄心と、を有する。前記１次コイルは、１次ボビンに１次導線が巻回されつつ、複数層に亘って積層されることにより形成される。前記２次コイルは、２次ボビンに２次導線が巻回されることにより形成される。前記鉄心は、前記１次コイルと前記２次コイルとを電磁結合させる。前記１次ボビンは、ボビン筒状部と、第１フランジ部と、第２フランジ部と、１次導線固定部と、を有する。前記ボビン筒状部は、前記鉄心のうちの軸方向に延びる部位の周囲において筒状に延び、前記１次導線の一端である巻回前被固定端部と他端である巻回後被固定端部とを除く巻回部が、周囲に巻回される。前記第１フランジ部は、前記ボビン筒状部の軸方向一方側の端部から径方向外側へ拡がる。前記第２フランジ部は、前記ボビン筒状部の軸方向他方側の端部から径方向外側へ拡がる。前記１次導線固定部は、前記１次導線の前記巻回前被固定端部が固定される巻回前固定部と、前記１次導線の前記巻回後被固定端部が固定される巻回後固定部と、を有する。前記第１フランジ部は、前記ボビン筒状部の周囲に巻回される前記１次導線のうちの、少なくとも最も径方向内側の層に接触する。前記第１フランジ部は、前記第２フランジ部と対向する対向面にテーパ面を有する。前記テーパ面は、前記１次導線が巻回される方向へ向かうにつれて、前記第２フランジ部に近付く。

【0008】

本願の第２発明は、第１発明のコイルユニットであって、前記対向面を軸方向に見た時に、前記テーパ面は、前記ボビン筒状部の中心軸を中心とした全周のうちの４分の１以上の角度を占める。

【0009】

本願の第３発明は、第１発明または第２発明のコイルユニットであって、前記対向面を軸方向に見た時に、前記テーパ面は、前記ボビン筒状部の中心軸を中心とした全周のうちの４分の３以下の角度を占める。

【0010】

本願の第４発明は、第１発明から第３発明までのいずれか１発明のコイルユニットであって、前記ボビン筒状部は、前記ボビン筒状部の中心軸に沿う四角筒状の立体形状を有し、前記テーパ面は、前記対向面のうちの、前記ボビン筒状部の前記四角筒状の立体形状の角部と軸方向に隣接する部位において、形成されている。

【0011】

本願の第５発明は、第１発明から第４発明までのいずれか１発明のコイルユニットであって、前記１次導線の外径は、前記２次導線の外径よりも大きい。

【0012】

本願の第６発明は、第１発明から第５発明までのいずれか１発明のコイルユニットであって、前記テーパ面の周方向における開始位置と終了位置との間の軸方向距離は、前記１次導線の外径の３分の２以上、かつ、３分の４以下である。

【0013】

本願の第７発明は、第１発明から第６発明までのいずれか１発明のコイルユニットであって、１次ボビンは樹脂製である。

【0014】

本願の第８発明は、内燃機関用の点火装置であって、第１発明から第７発明までのいずれか１発明のコイルユニットと、電源装置と、スイッチング素子と、制御部と、点火プラグと、を有する。前記電源装置は、前記１次コイルの一端へ直流電圧を印加する。前記スイッチング素子は、前記１次コイルの他端と接地点との間に介挿され、前記電源装置から前記１次コイルへ流れる１次電流の通電または遮断を切り替え可能である。前記制御部は、前記スイッチング素子の切り替えを制御する。前記点火プラグは、前記２次コイルに誘起される高電圧に基づいてギャップにおいて放電することによって燃料に点火する。

【発明の効果】

【0015】

本願の第１発明～第８発明によれば、１次ボビンのボビン筒状部の周囲に１次導線を巻回し始める段階において、１次導線をテーパ面に接触させつつ、周方向に巻回することによって、１次導線を緩やかに曲げながら、第１フランジ部に沿わせることができる。これにより、１次導線と第１フランジ部との間に生じ得る隙間を抑制することによって、巻き乱れの発生を抑制できる。

【0016】

特に、本願の第２発明によれば、１次ボビンのボビン筒状部の周囲に１次導線を巻回し始める位置の付近において、第１フランジ部に十分な長さのテーパ面を設けることによって、１次導線と第１フランジ部との間に生じ得る隙間を十分に抑制できる。

【0017】

特に、本願の第６発明によれば、１次ボビンのボビン筒状部の周囲に１次導線を巻回し始める位置の付近において、軸方向の幅が１次導線の外径と同程度のテーパ面を設けることによって、テーパ面に沿って１次導線をより緩やかに曲げながら、第１フランジ部に沿わせることができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】内燃機関用の点火装置の動作環境を模式的に示すブロック図である。

【図2】コイルユニットの平面図である。

【図3】コイルユニットの縦断面図である。

【図4】１次ボビンの斜視図である。

【図5】１次ボビンの上面図である。

【図6】１次ボビンの側面図である。

【図7】１次ボビンに１次導線を巻回する様子を示す斜視図である。

【図8】１次ボビンに１次導線を巻回する様子を示す上面図である。

【図9】１次ボビンに１次導線を巻回する様子を示す側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、本発明の例示的な実施形態について、図面を参照しながら説明する。

【0020】

＜１．点火装置の構成＞
まず、本発明の第１実施形態であるコイルユニット１０３を備える内燃機関用の点火装置１の構成について、図面を参照しつつ説明する。図１は、本実施形態に係る点火装置１の動作環境を模式的に示すブロック図である。なお、後述のとおり、点火装置１に含まれるコイルユニット１０３の１次コイルＬ１と２次コイルＬ２とは、互いに積層される方向に配置されるが、図１では、理解容易のため、これらを隣接させて図示している。

【0021】

本実施形態の点火装置１は、例えば、自動車等の車体１００に搭載され、内燃機関用の点火プラグ１１３に火花放電を発生させるための高電圧を印加する装置である。また、図１に示すように、車体１００には、当該点火装置１に加え、当該点火プラグ１１３と、電源装置１０２（バッテリ）と、ＥＣＵ１０５（Ｅｎｇｉｎｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）とが、備えられている。なお、広義の意味において、点火プラグ１１３と、電源装置１０２と、ＥＣＵ１０５とは、点火装置１に含まれると見ることもできる。

【0022】

点火プラグ１１３は、内燃機関の燃焼室で着火動作を実現するための装置である。点火プラグ１１３は、コイルユニット１０３の後述する２次コイルＬ２の一端８２１に、導線を介して電気的に接続される。点火プラグ１１３は、２次コイルＬ２の一端８２１と接地点（グランド１５１）との間に介挿される。点火プラグ１１３は、中心電極１４１と接地電極１４２とを有する。コイルユニット１０３の２次コイルＬ２に高電圧が誘起され、この高電圧が中心電極１４１と接地電極１４２との間のギャップｄにおける絶縁破壊電圧を超えると、ギャップｄにおいて放電が起こり、火花が発生する。これにより、内燃機関に充填された燃料に点火される。

【0023】

電源装置１０２は、直流電力を充放電可能な蓄電池である。本実施形態では、電源装置１０２は、コイルユニット１０３の後述する１次コイルＬ１の一端８１１に、導線を介して電気的に接続される。以下では、電源装置１０２と１次コイルＬ１の一端８１１とを接続する当該導線を「電源線１５０」と称する。電源装置１０２は、コイルユニット１０３の１次コイルＬ１の一端８１１へ、電源線１５０を介して直流電圧を印加する。

【0024】

ＥＣＵ１０５は、車体１００のトランスミッションやエアバックの作動等を総合的に制御するコンピュータである。

【0025】

本実施形態では、点火装置１は、コイルユニット１０３、イグナイタ１０４、およびダイオード１１４を有する。

【0026】

図２は、コイルユニット１０３の平面図である。図３は、図２をＩ－Ｉ位置から見た時のコイルユニット１０３の縦断面図である。ただし、図３では、コイルユニット１０３の図示を一部簡略化および省略している。図２および図３に示すように、コイルユニット１０３は、ボビン４０と、１次コイルＬ１と、２次コイルＬ２と、鉄心６０と、を有する。

【0027】

ボビン４０は、互いに連結可能な１次ボビン４１および２次ボビン４２を含む。１次ボビン４１および２次ボビン４２はそれぞれ、中心軸Ｂｃに沿って筒状に延びる。また、１次ボビン４１および２次ボビン４２の材料にはそれぞれ、例えば、樹脂が用いられる。また、１次ボビン４１は、ボビン筒状部４１１を有する。ボビン筒状部４１１は、中心軸Ｂｃに沿って筒状に延び、周囲に１次導線８１が巻回される部位である。１次ボビン４１のより詳細な構造については、後述する。

【0028】

また、以下では、ボビン筒状部４１１の中心軸Ｂｃと平行な方向を「軸方向」、ボビン筒状部４１１の中心軸Ｂｃに直交する方向を「径方向」、ボビン筒状部４１１の中心軸Ｂｃを中心とする円弧に沿う方向を「周方向」、とそれぞれ称する。また、本願において「平行な方向」とは、略平行な方向も含む。また、本願において「直交する方向」とは、略直交する方向も含む。

【0029】

１次コイルＬ１は、１次ボビン４１の外周面に、導線が中心軸Ｂｃを中心とする周方向に巻回されつつ、径方向に複数層に亘って積層されることによって、形成される。以下では、１次ボビン４１に巻回される当該導線を、「１次導線８１」と称する。１次コイルＬ１において、１次導線８１は、１次ボビン４１の外周面に百数十回程度巻回されつつ径方向に積層される。１次導線８１の外径は、例えば、φ０．４ｍｍ～φ１．０ｍｍ程度である。なお、１次導線８１は、絶縁性を有する樹脂製の被膜に覆われた金属線であってもよい。

【0030】

１次コイルＬ１の形成が完了した後、１次コイルＬ１の外周面を覆うように、２次ボビン４２が配置され、１次ボビン４１に連結される。そして、２次ボビン４２の外周面に、１次導線８１とは別の導線が、中心軸Ｂｃを中心とする周方向に巻回されつつ、径方向に複数層に亘って積層されることによって、２次コイルＬ２が形成される。以下では、２次ボビン４２に巻回される当該別の導線を、「２次導線８２」と称する。２次コイルＬ２において、２次導線８２は、２次ボビン４２の外周面に１万回程度巻回されつつ径方向に積層される。２次導線８２の外径は、例えば、φ０．０５ｍｍ～φ０．１ｍｍ程度である。

【0031】

このように、１次コイルＬ１と２次コイルＬ２とを互いに積層するように配置することによって、これらを含むコイルユニット１０３全体を小型化できる。ただし、１次コイルＬ１と２次コイルＬ２は、このように互いに積層されつつ巻回される場合のみでなく、図１のように互いに隣接しつつ配置されてもよい。

【0032】

鉄心６０は、中心鉄心６０１と外周鉄心６０２とが組み合わさった構造を有する。中心鉄心６０１および外周鉄心６０２はそれぞれ、例えば、珪素鋼板が積層された積層鋼板により形成される。中心鉄心６０１は、ボビン４０の中心軸Ｂｃに沿って延びる。また、中心鉄心６０１は、１次ボビン４１の径方向内側の空間４００に挿通される。外周鉄心６０２は、２次ボビン４２および２次導線８２よりも径方向外側を通り、中心鉄心６０１の軸方向の両端部を繋ぐ。これにより、鉄心６０は、１次コイルＬ１と２次コイルＬ２とを電磁結合させる閉磁路構造を形成する。

【0033】

図１に示すように、１次コイルＬ１の一端８１１には、上記の電源装置１０２から延びる導線である電源線１５０が接続される。１次コイルＬ１の他端８１２は、後述するイグナイタ１０４に接続される。イグナイタ１０４に制御されることによって、１次コイルＬ１の一端８１１に、電源装置１０２からの直流の低電圧が印加され、１次コイルＬ１に、次第に増加する１次電流が流れ始める。

【0034】

２次コイルＬ２の一端８２１は、点火プラグ１１３に接続される。上記のとおり、２次導線８２の外径は、１次導線８１の外径よりも小さい。また、２次コイルＬ２における２次導線８２の巻き数（例えば、１００００回）は、１次コイルＬ１における１次導線８１の巻き数（例えば、１００回）の１００倍程度である。これにより、コイルユニット１０３は、１次電流の遮断時に、電源装置１０２から供給される直流の低電圧の電力を、数千Ｖ～数万Ｖにまで昇圧する。すなわち、２次コイルＬ２には高電圧が誘起される。そして、２次コイルＬ２は、誘起された高電圧の電力を、点火プラグ１１３ヘと供給する。これにより、点火プラグ１１３において電気火花を発生させて燃料を点火させる。

【0035】

イグナイタ１０４は、１次コイルＬ１に接続され、１次コイルＬ１に流れる電流を制御する半導体デバイスである。また、イグナイタ１０４は、ＥＣＵ１０５と電気的に接続され、ＥＣＵ１０５から信号（以下「ＥＳＴ信号」と称する）を受信する。イグナイタ１０４は、スイッチング素子７０と、駆動ＩＣ７１と、を有する。なお、イグナイタ１０４は、ＥＣＵ１０５の電子回路と一体化されていてもよい。

【0036】

スイッチング素子７０には、例えば、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）が用いられる。スイッチング素子７０は、１次コイルＬ１の他端８１２と、接地点（グランド１５２）との間に介挿される。スイッチング素子７０のＣ（コレクタ）は、１次コイルＬ１の他端８１２に接続される。スイッチング素子７０のＥ（エミッタ）は、接地点（グランド１５２）に接続される。スイッチング素子７０のＧ（ゲート）は、駆動ＩＣ７１に接続される。

【0037】

これにより、スイッチング素子７０は、電源装置１０２から１次コイルＬ１へ流れる１次電流の通電または遮断の切り替えが可能となる。スイッチング素子７０が閉状態になると、電源装置１０２から１次コイルＬ１に１次電流が流れる。スイッチング素子７０が開状態となると、１次コイルＬ１に流れる１次電流が遮断される。ただし、スイッチング素子７０には、他の種類のトランジスタが用いられてもよい。

【0038】

駆動ＩＣ７１は、ＥＣＵ１０５から受信するＥＳＴ信号に基づき、スイッチング素子７０の切り替えを制御する制御部である。駆動ＩＣ７１は、スイッチング素子７０に接続された論理デバイスを有する。論理デバイスには、例えば、論理回路、プロセッサ、ＣＰＬＤ（ｃｏｍｐｌｅｘ ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅｌｏｇｉｃ ｄｅｖｉｃｅ）、ＦＰＧＡ（ｆｉｅｌｄ－ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｇａｔｅ ａｒｒａｙ）、またはＡＳＩＣ（ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ－ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ）等が含まれる。論理デバイスは、点火装置１を動作させて点火プラグ１１３に点火するための演算処理を行う。

【0039】

なお、図１に示すように、本実施形態では、２次コイルＬ２のうち、点火プラグ１１３が接続される一端８２１とは反対側の他端８２２において、さらにダイオード１１４が、２次コイルＬ２と直列に接続される。ダイオード１１４は、２次コイルＬ２と接地点（グランド１５２）との間に、接地点（グランド１５２）へ向かって順方向となる向きで、介挿される。これにより、次第に増加する１次電流により２次コイルＬ２に誘起される電圧による誘導電流が、点火プラグ１１３へ逆方向に流れることが防止される。

【0040】

＜２．点火装置の動作＞
続いて、点火装置１の動作について説明する。上記のとおり、１次コイルＬ１の一端８１１には、電源装置１０２から直流電圧（例えば、１２Ｖ）が電源線１５０を介して印加される。また、１次コイルＬ１の他端８１２は、スイッチング素子７０に接続される。また、駆動ＩＣ７１は、ＥＣＵ１０５から受信するＥＳＴ信号に基づき、スイッチング素子７０の切り替えを制御する。

【0041】

点火装置１を動作させる際は、まず、ＥＣＵ１０５から駆動ＩＣ７１へ送信されるＥＳＴ信号の信号レベルをＬからＨにする。すると、駆動ＩＣ７１は、ＥＳＴ信号に基づき、スイッチング素子７０を開状態から閉状態に切り替える。これにより、１次コイルＬ１を形成する１次導線８１に１次電流が流れ、１次コイルＬ１に電荷が充電される。なお、このような、１次コイルＬ１に１次電流を流して充電する工程を「充電制御」と称する。また、１次コイルＬ１に通電磁束が生じ、通電磁束に応じた磁界が鉄心６０へ作用する。

【0042】

また、鉄心６０を介して１次コイルＬ１と電磁結合された２次コイルＬ２の両端８２１，８２２において、相互誘導作用により、電位差（以下「ＯＮ時電圧」と称する）が生じる。本実施形態では、この時、２次コイルＬ２の他端８２２に掛かる電圧の最大値は正の値（例えば、数百Ｖ程度）となり、２次コイルＬ２の一端８２１に掛かる電圧の最小値は負の値（例えば、マイナス数百Ｖ程度）となる。なお、当該ＯＮ時電圧の最大値は、電源装置１０２から電源線１５０を介して１次コイルＬ１の一端８１１へ印加される直流電圧の電圧値に、１次コイルＬ１の巻き数に対する２次コイルＬ２の巻き数の比率を掛けることによって、算出される。

【0043】

ここで、上記のとおり、２次コイルＬ２の他端８２２において、接地点（グランド１５２）へ向かって順方向となるダイオード１１４が、２次コイルＬ２と直列に接続されている。このため、１次コイルＬ１に１次電流を流した際に、２次コイルＬ２の一端８２１に掛かる電圧に対して、２次コイルＬ２の他端８２２に掛かる電圧が、大きな値になる場合でも、ダイオード１１４が介挿されているため、接地点（グランド１５２）側から２次コイルＬ２の他端８２２を介して一端８２１側へ向けて電流（２次電流）が流れてしまうことを抑制できる。これにより、ＯＮ時電圧の発生時に、点火プラグ１１３において、異常タイミングにて、放電が起こることを抑制できる。

【0044】

充電制御を行った後、続いて、ＥＣＵ１０５から駆動ＩＣ７１へ送信されるＥＳＴ信号の信号レベルをＨからＬにする。すると、駆動ＩＣ７１は、スイッチング素子７０を閉状態から開状態に切り替えて、電源装置１０２から１次コイルＬ１へ流れる１次電流を遮断する。これにより、鉄心６０を介して１次コイルＬ１と電磁結合された２次コイルＬ２において、相互誘導作用により、誘導起電力が誘起される。本実施形態では、２次コイルＬ２の他端８２２に、負の高電圧が誘起される。この時、２次コイルＬ２の他端８２２に掛かる電圧値（２次電圧の値）は、接地点（グランド１５１）に対して、マイナス数千Ｖ～数万Ｖに及ぶ。

【0045】

また、２次コイルＬ２の他端８２２に誘起される負の高電圧の絶対値は、点火プラグ１１３のギャップｄにおける絶縁破壊電圧を超える。これにより、点火プラグ１１３のギャップｄにおいて絶縁破壊が生じる。そして、接地点（グランド１５１）から、点火プラグ１１３の接地電極１４２を介して点火プラグ１１３の中心電極１４１へ向かい（図１参照）、さらに２次コイルＬ２を流れ、かつ、ダイオード１１４を順方向に流れる電流が生じる。

【0046】

この結果、点火プラグ１１３のギャップｄにおいて放電が起こることによって、火花が発生し、内燃機関に充填された燃料に点火される。すなわち、点火プラグ１１３は、２次コイルＬ２の他端８２２に誘起される負の高電圧に基づいて、ギャップｄにおいて放電することによって、燃料に点火する。なお、このようにスイッチング素子７０を開状態に切り替えて、１次コイルＬ１へ流れる１次電流を遮断し、２次コイルＬ２の他端８２２に高電圧を誘起させることによって、点火プラグ１１３のギャップｄにおいて放電させる工程を「放電制御」と称する。その後、２次コイルＬ２の他端８２２に誘起される負の高電圧の絶対値が、点火プラグ１１３のギャップｄにおける絶縁破壊電圧を下回ると、点火プラグ１１３のギャップｄにおける放電が終了する。

【0047】

＜３．１次ボビンのより詳細な構造＞
続いて、１次ボビン４１のより詳細な構造について説明する。

【0048】

図４は、１次ボビン４１の斜視図である。図５は、図４中のＤ１方向から見た１次ボビン４１の上面図である。図６は、図４中のＤ２方向から見た１次ボビン４１の側面図である。図４～図６に示すように、１次ボビン４１は、ボビン筒状部４１１と、第１フランジ部４１２と、第２フランジ部４１３と、１次導線固定部４１４と、を有する。なお、図５では、説明容易のため、１次ボビン４１に固定される１次導線８１の一部を１点鎖線で図示している。

【0049】

上記のとおり、ボビン筒状部４１１は、中心軸Ｂｃに沿って筒状に延びる部位である。ボビン筒状部４１１は、鉄心６０のうちの軸方向に延びる部位である中心鉄心６０１の周囲において筒状に延びる。また、本実施形態のボビン筒状部４１１は、ボビン筒状部４１１の中心軸Ｂｃに沿う四角筒状の立体形状を有する。ボビン筒状部４１１の周囲には、１次導線８１の一端である巻回前被固定端部５１と他端である巻回後被固定端部５２とを除く巻回部５３が、巻回される。なお、巻回前被固定端部５１および巻回後被固定端部５２は、上記の１次コイルＬ１の一端８１１および他端８１２に相当する。

【0050】

第１フランジ部４１２は、１次ボビン４１の軸方向一方側において、径方向に環状に拡がる部位である。第１フランジ部４１２は、ボビン筒状部４１１の軸方向一方側の端部から径方向外側へ拡がる。第２フランジ部４１３は、１次ボビン４１の軸方向他方側において、径方向に環状に拡がる部位である。第２フランジ部４１３は、ボビン筒状部４１１の軸方向他方側の端部から径方向外側へ拡がる。

【0051】

１次導線固定部４１４は、巻回前固定部６１と、巻回後固定部６２と、を含む。巻回前固定部６１および巻回後固定部６２はそれぞれ、１次ボビン４１における軸方向他方側の端部付近において、径方向外側へ柱状に突出する。また、巻回前固定部６１および巻回後固定部６２は、互いに逆向きに突出する。また、図４に示すように、巻回前固定部６１および巻回後固定部６２は、それぞれの柱状の立体形状において凹凸構造を有する。巻回前固定部６１の当該凹凸構造には、１次導線８１の一端である巻回前被固定端部５１が絡げられる。これにより、巻回前固定部６１に巻回前被固定端部５１が固定される。巻回後固定部６２の当該凹凸構造には、１次導線８１の他端である巻回後被固定端部５２が絡げられる。これにより、巻回後固定部６２に巻回後被固定端部５２が固定される。ただし、巻回前固定部６１および巻回後固定部６２の形状や位置は、これに限定されない。

【0052】

次に、１次ボビン４１に１次導線８１を巻回する手順について説明する。図７は、１次ボビン４１に１次導線８１を巻回する様子を示す斜視図である。図８は、図７中のＤ１方向から見た上面図である。図９は、図７中のＤ２方向から見た側面図である。ただし、図７～図９では、１次導線８１のうち、巻回前被固定端部５１から、ボビン筒状部４１１の周囲に巻回され始める部位の付近までのみを図示し、当該部位よりも巻回後被固定端部５２に近い部位については、図示を省略している。

【0053】

図７～図９に示すように、１次ボビン４１に１次導線８１を巻回する際には、まず、１次導線８１の一端である巻回前被固定端部５１を、巻回前固定部６１の凹凸構造に絡げることによって固定する。そして、１次導線８１を、１次ボビン４１に這わせつつ、第１フランジ部４１２よりも軸方向一方側まで移動させる。そして、図９に示すように、第１フランジ部４１２に設けられた隙間である巻回入口４１０を介して、第１フランジ部４１２の僅かに軸方向他方側へ、再び移動させる。

【0054】

さらに、１次導線８１を、第１フランジ部４１２における第２フランジ部４１３と対向する対向面４１５に接触させて沿わせながら、ボビン筒状部４１１の外周面に巻回する。また、本実施形態では、１次導線８１を、ボビン筒状部４１１の外周面に、軸方向他方側から見た時に時計周りとなる方向に巻回する。

【0055】

そして、１次導線８１を、ボビン筒状部４１１の周囲に１周分巻回する毎に、軸方向他方側へずらしながら、ボビン筒状部４１１の外周面に隙間なく巻回していく。そして、１次導線８１を、ボビン筒状部４１１の外周面に、第２フランジ部４１３に到達するまで巻回すると、１次コイルＬ１における最も径方向内側の層が形成される。すなわち、第１フランジ部４１２は、対向面４１５において、ボビン筒状部４１１の周囲に巻回される１次導線８１のうちの、少なくとも最も径方向内側の層に接触する。

【0056】

次に、上記の１次コイルＬ１における最も径方向内側の層の周囲において、１次導線８１を、同じく軸方向他方側から見た時に時計周りとなる方向に巻回する。また、１次導線８１を、１周分巻回する毎に、第１フランジ部４１２へ向けて軸方向一方側へずらす。このような手順で、１次導線８１を、ボビン筒状部４１１の周囲に巻回しながら、第１フランジ部４１２と第２フランジ部４１３との間を複数回移動させて、径方向に複数層、積層する。そして最後に、１次導線８１の他端である巻回後被固定端部５２を、巻回後固定部６２の凹凸構造に絡げることによって固定すると、１次コイルＬ１の形成が完了する。

【0057】

ここで、上記のとおり、１次導線８１をボビン筒状部４１１の周囲に巻回し始める時には、まず、１次導線８１を、第１フランジ部４１２の巻回入口４１０を介して、軸方向他方側へ移動させる。そして、１次導線８１を、ボビン筒状部４１１の周囲に１周分巻回する毎に、軸方向他方側へずらしながら、ボビン筒状部４１１の外周面に隙間なく巻回していく。より具体的には、１次導線８１を、軸方向に対して完全に直交する径方向よりも少し斜めに曲げながら、軸方向他方側へ向けるように、巻回していく。ここで、上記のとおり、１次導線８１は、その外径が２次導線８２の外径よりも大きい。これにより、１次導線８１を１周分巻回する毎に軸方向他方側へずらす量は、２次導線８２の場合よりも、はるかに大きい。

【0058】

このため、仮に、第１フランジ部４１２が、軸方向に対して完全に直交する径方向に拡がる場合、１次導線８１を最初の１周分巻回する際に、１次導線８１が第１フランジ部４１２に対して軸方向に浮き上がり、隙間が発生する虞がある。また、その後、１次導線８１を、軸方向他方側へずらしながら、ボビン筒状部４１１の外周面に巻回していくと、隣接する１次導線８１同士の間に隙間が発生することにも繋がる。そうすると、その後さらに径方向外側から１次導線８１を巻回しようとすると、その１次導線８１が、これらの隙間に入り込むことにより、巻き乱れが生じる虞がある。この結果、１次コイルＬ１としての製品の不良となる虞がある。

【0059】

そこで、本発明では、図８に示すように、対向面４１５において、テーパ面４５０が形成されている。テーパ面４５０は、第１フランジ部４１２の、１次導線８１が巻回される方向（軸方向他方側から見た時に時計周りとなる方向）における、巻回入口４１０の直ぐ下流側に形成されている。また、本実施形態では、テーパ面４５０は、対向面４１５のうちの、ボビン筒状部４１１の四角筒状の立体形状の角部（図８および図９における角部Ｃ１）と軸方向に隣接する部位において、形成されている。テーパ面４５０は、１次導線８１が巻回される方向へ向かうにつれて、第２フランジ部４１３に近付く。

【0060】

これにより、１次導線８１を、第１フランジ部４１２の巻回入口４１０を介して、軸方向他方側へ移動させた後、テーパ面４５０に接触させて沿わせながら、ボビン筒状部４１１の外周面に巻回することによって、１次導線８１を１周分巻回する毎の軸方向他方側へのずらし量に合わせて、１次導線８１を緩やかに曲げることができ、第１フランジ部４１２に１次導線８１を沿わせることができる。この結果、１次導線８１が第１フランジ部４１２に対して軸方向に浮き上がることに起因する、１次導線８１と第１フランジ部４１２との間に隙間が生じることを抑制できる。また、その後、隣接する１次導線８１同士の間に隙間が生じることも抑制できる。さらに、その後、径方向外側から１次導線８１を巻回する際に、当該１次導線８１が当該隙間に入りこんで巻き乱れが生じることを抑制できる。

【0061】

また、本実施形態では、対向面４１５を軸方向に見た時に、テーパ面４５０は、ボビン筒状部４１１の中心軸Ｂｃを中心とした全周のうちの、４分の１以上で、かつ、４分の３以下の角度を占める。このように、１次導線８１をボビン筒状部４１１の周囲に巻回し始める位置の付近において、第１フランジ部４１２に十分な長さのテーパ面４５０を設けることによって、１次導線８１と第１フランジ部４１２との間に生じ得る隙間を十分に抑制できる。

【0062】

また、図５に示すように、本実施形態では、１次導線８１が巻回される方向（軸方向他方側から見た時に時計周りとなる方向）における、テーパ面４５０の上流側の端部（以下「開始位置ｔｂ」と称する）と下流側の端部（以下「終了位置ｔｅ」と称する）との間の軸方向距離ｔｗは、１次導線８１の外径の３分の２以上、かつ、３分の４以下である。すなわち、テーパ面４５０の周方向における開始位置ｔｂと終了位置ｔｅとの間の軸方向距離ｔｗは、１次導線８１の外径の３分の２以上、かつ、３分の４以下である。このように、１次導線８１をボビン筒状部４１１の周囲に巻回し始める位置の付近において、軸方向の幅が１次導線８１の外径と同程度のテーパ面４５０を設けることによって、テーパ面４５０に沿って１次導線８１をより緩やかに曲げながら、第１フランジ部４１２に沿わせることができる。この結果、１次導線８１と第１フランジ部４１２との間に生じ得る隙間を十分に抑制できる。

【0063】

＜４．変形例＞
以上、本発明の例示的な実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態には限定されない。

【0064】

上記の実施形態では、１次導線８１を、第１フランジ部４１２の僅かに軸方向他方側へ移動させた後、第１フランジ部４１２における第２フランジ部４１３と対向する対向面４１５に接触させて沿わせながら、ボビン筒状部４１１の外周面に巻回していた。しかしながら、１次導線８１をボビン筒状部４１１の外周面に巻回し始める位置および巻回する方向は、これに限定されない。例えば、１次導線８１を、第２フランジ部４１３の僅かに軸方向一方側へ移動させた後、第２フランジ部４１３における第１フランジ部４１２と対向する対向面に接触させて沿わせながら、ボビン筒状部４１１の外周面に巻回してもよい。この場合、上記の実施形態におけるテーパ面４５０と同等の構造を有するテーパ面を、第２フランジ部４１３の当該対向面に形成すればよい。

【0065】

本発明の点火装置は、自動車等の車両のみならず、発電機等の様々な装置や産業機械に搭載されて、内燃機関の点火プラグに電気火花を発生させて燃料を点火させるために使用されるものであればよい。また、本発明のコイルユニットは、点火装置のみならず、様々な変圧器に使用されるものであればよい。

【0066】

上記のコイルユニットおよび点火装置の細部の形状や構造は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜に変更してもよい。また、上記の実施形態や変形例に登場した各要素を、矛盾が生じない範囲で、適宜に組み合わせてもよい。

【符号の説明】

【0067】

１ 点火装置
４１ １次ボビン
４２ ２次ボビン
５１ （１次導線の）巻回前被固定端部
５２ （１次導線の）巻回後被固定端部
５３ （１次導線の）巻回部
６０ 鉄心
６１ （１次ボビンの）巻回前固定部
６２ （１次ボビンの）巻回後固定部
７０ スイッチング素子
７１ 駆動ＩＣ（制御部）
８１ １次導線
８２ ２次導線
１０２ 電源装置
１０３ コイルユニット
１０４ イグナイタ
１０５ ＥＣＵ
１１３ 点火プラグ
１１４ ダイオード
４１０ （１次ボビンの）巻回入口
４１１ （１次ボビンの）ボビン筒状部
４１２ （１次ボビンの）第１フランジ部
４１３ （１次ボビンの）第２フランジ部
４１４ （１次ボビンの）１次導線固定部
４１５ （第１フランジ部の）対向面
４５０ （第１フランジ部の）テーパ面
８１１ １次コイルの一端
８１２ １次コイルの他端
８２１ ２次コイルの一端
８２２ ２次コイルの他端
Ｂｃ 中心軸
Ｃ１ （ボビン筒状部の）角部
Ｌ１ １次コイル
Ｌ２ ２次コイル
ｔｂ （テーパ面の）開始位置
ｔｅ （テーパ面の）終了位置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】