特許 7567546 点火コイル

(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】

(24)【登録日】2024-10-07

(45)【発行日】2024-10-16

(54)【発明の名称】点火コイル

(51)【国際特許分類】

   H01F 38/12 20060101AFI20241008BHJP

   F02P 15/00 20060101ALI20241008BHJP

【ＦＩ】

H01F38/12 A

F02P15/00 303A

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2021025106

(22)【出願日】2021-02-19

(65)【公開番号】P2022127141

(43)【公開日】2022-08-31

【審査請求日】2023-12-11

(73)【特許権者】

【識別番号】000004260

【氏名又は名称】株式会社デンソー

(74)【代理人】

【識別番号】110000648

【氏名又は名称】弁理士法人あいち国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】鳥井 健大

(72)【発明者】

【氏名】近藤 祐樹

【審査官】五貫 昭一

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１４－１６５４４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国実用新案第２０２７２１０２０（ＣＮ，Ｕ）

(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】

磁路を形成するコア部材（１０）と、通電によって磁界を発生させるコイル（２０）とを含み、点火プラグ（１００）に高電圧を印加する点火コイル（１）であって、
上記コア部材は、柱状の中心コア（１１）と、該中心コアの外周側に設けられた矩形筒状の外周コア（１２）とを含み、
上記コイルは、上記中心コアに巻装された一次コイル（２１）と、該一次コイルの外周側に巻装された二次コイル（２２）と、該二次コイルに設けられるとともに点火プラグに電気的に接続されるように構成された高圧端子（２３）とを含み、
上記中心コアの軸方向に直交する方向であって、上記中心コアと上記高圧端子とが並ぶ方向を高さ方向としたとき、上記外周コアの高さ方向の長さは上記中心コアの高さ方向の長さより大きく、
上記コア部材は、上記高圧端子と上記軸方向に対向する位置に上記コア部材が欠落してなるコア欠落部（１３）を有し、
上記外周コアは、上記高さ方向から見てＣ字形状を有する第１外周コア（１２１）及び第２外周コア（１２２）を含み、
上記第１外周コアと上記第２外周コアとは、上記中心コアの中心軸を基準として線対称に配置されているとともに、上記中心コアにおける軸方向の一方の端部（１１２）を挟み込む中心コア挟持部（１２３）を有しており、
上記高さ方向において、上記中心コアに対して上記高圧端子が配置される側を下方、反対側を上方としたとき、上記コア欠落部は上記中心コアの上記端部の下方であって上記中心コア挟持部同士の間に形成されている、点火コイル。

【請求項2】

上記高さ方向において、上記中心コアに対して上記高圧端子が配置される側を下方、反対側を上方としたとき、上記コア部材は上記コア欠落部の上方にコア部材が残存してなるコア残存部（１４）を有し、
上記コア残存部の上端（１４ａ）は、上記外周コアの上面（１２ａ）よりも下方の位置又は該上面と同じ位置に位置しており、上記コア残存部の下端（１４ｂ）は、上記外周コアの下面（１２ｂ）よりも上方の位置に位置している、請求項１に記載の点火コイル。

【請求項3】

上記高さ方向において、上記中心コアに対して上記高圧端子が配置される側を下方、反対側を上方としたとき、
上記中心コアの中心軸（Ｌ１）は、高さ方向における上記外周コアの中心位置（Ｌ２）よりも上方に位置している、請求項１又は２に記載の点火コイル。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、点火コイルに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、点火コイルを構成する一次コイルへの通電をイグナイタによって遮断することにより、相互誘導作用で二次コイルに高電圧を発生させ、当該高電圧を点火コイルの一端側に取り付けられた点火プラグに印加する点火コイルが知られている。例えば、特許文献１には、このような点火コイルとして、柱状の中心コアとその外周側に設けられた外周コアと、中心コアに巻装された一次コイル及び二次コイルとを備えるとともに、二次コイルに高電圧が流れる電線を接続するための高圧端子が設けられた構成が開示されている。
そして、中心コアを長手方向に貫く中心線を、長手方向に直交する上下方向における点火コイルの中心位置よりも上方又は下方に位置させている。これにより、一次コイルやイグナイタを外部電源等と電気的に接続するための端末処理部が下方にオフセットされることとなり、端末処理部がオフセットされた分、点火コイルが小型化されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特許第４９９２９２６号公報

【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の構成では、点火コイルにおいて最も高電位となる高圧端子が外周コアに対向して近接した状態で配置されることとなる。そのため、出力電圧を上昇させると、高圧端子と外周コアとの間の電界強度が上昇して電圧ストレスが高まるため、点火コイルの信頼性が低下する恐れがある。一方、高圧端子と外周コアとを離間させれば、両者間の電圧ストレスを低減できるが、点火コイルの大型化を招く。

【0005】

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたもので、出力電圧が上昇しても信頼性を確保できる点火コイルを提供しようとするものである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一態様は、磁路を形成するコア部材（１０）と、通電によって磁界を発生させるコイル（２０）とを含み、点火プラグ（１００）に高電圧を印加する点火コイル（１）であって、
上記コア部材は、柱状の中心コア（１１）と、該中心コアの外周側に設けられた矩形筒状の外周コア（１２）とを含み、
上記コイルは、上記中心コアに巻装された一次コイル（２１）と、該一次コイルの外周側に巻装された二次コイル（２２）と、該二次コイルに設けられるとともに点火プラグに電気的に接続されるように構成された高圧端子（２３）とを含み、
上記中心コアの軸方向に直交する方向であって、上記中心コアと上記高圧端子とが並ぶ方向を高さ方向としたとき、上記外周コアの高さ方向の長さは上記中心コアの高さ方向の長さより大きく、
上記コア部材は、上記高圧端子と上記軸方向に対向する位置に上記コア部材が欠落してなるコア欠落部（１３）を有し、
上記外周コアは、上記高さ方向から見てＣ字形状を有する第１外周コア（１２１）及び第２外周コア（１２２）を含み、
上記第１外周コアと上記第２外周コアとは、上記中心コアの中心軸を基準として線対称に配置されているとともに、上記中心コアにおける軸方向の一方の端部（１１２）を挟み込む中心コア挟持部（１２３）を有しており、
上記高さ方向において、上記中心コアに対して上記高圧端子が配置される側を下方、反対側を上方としたとき、上記コア欠落部は上記中心コアの上記端部の下方であって上記中心コア挟持部同士の間に形成されている、点火コイルにある。

【発明の効果】

【0007】

上記点火コイルにおいては、中心コアと外周コアとを含むコア部材において、外周コアは高さ方向の長さが中心コアの高さ方向の長さより大きくなっている。そして、コア部材は二次コイルに設けられた高圧端子と軸方向に対向する位置にコア部材が欠落してなるコア欠落部を有する。当該コア欠落部により、高圧端子とコア部材との間の空間が広く形成されているため、出力電圧が上昇しても両者間の絶縁を確保することができる。また、コア欠落部が形成されることにより、高圧端子とコア部材との間の電界強度の上昇が抑止され、電圧ストレスを軽減することができる。そのため、出力電圧が上昇しても点火コイルの信頼性を確保することができる。また、高圧端子とコア部材とを従来以上に離間させる必要がないため、点火コイルの大型化を抑制することができる。

【0008】

以上のごとく、本発明によれば、出力電圧が上昇しても、信頼性の確保が図れる点火コイルを提供することができる。

【0009】

なお、特許請求の範囲及び課題を解決する手段に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】実施形態１における、点火コイルの上面図。

【図2】図１における、II-II線位置断面図。

【図3】図１における、III-III線位置断面図。

【図4】実施形態１における、コア部材の斜視図。

【図5】実施形態１における、コア部材の上面図。

【図6】実施形態２における、図１のII-II線位置相当の断面図。

【図7】実施形態２における、コア部材の斜視図。

【図8】実施形態２における、コア部材の上面図。

【図9】実施形態３における、コア部材の斜視図。

【図10】実施形態４における、コア部材の斜視図。

【発明を実施するための形態】

【0011】

（実施形態１）
上記点火コイルの実施形態について、図１～図５を用いて説明する。
本実施形態の点火コイル１は、図１及び図２に示すように、磁路を形成するコア部材１０と、通電によって磁界を発生させるコイル２０とを含み、点火プラグ１００に高電圧を印加する。
図１及び図２に示しように、コア部材１０は、柱状の中心コア１１と、該中心コア１１の外周側に設けられた矩形筒状の外周コア１２とを含む、
コイル２０は、中心コア１１に巻装された一次コイル２１と、一次コイル２１の外周側に巻装された二次コイル２２と、二次コイル２２に設けられるとともに点火プラグ１００に電気的に接続されるように構成された高圧端子２３とを含む。
そして、中心コア１１の軸方向Ｘに直交する方向であって、中心コア１１と高圧端子２３とが並ぶ方向を高さ方向Ｙとしたとき、外周コア１２の高さ方向Ｙの長さＨ２は中心コア１１の高さ方向Ｙの長さＨ１より大きい。
さらに、図２及び図３に示すように、コア部材１０は、高圧端子２３と軸方向Ｘに対向する位置にコア部材１０が欠落してなるコア欠落部１３を有する。

【0012】

以下、本実施形態の点火コイル１について、詳述する。
図１及び図２に示す点火コイル１は、例えば、内燃機関の点火装置に設けられた点火プラグ１００に高電圧を印加するように構成されている。そして、図２に示すように、点火コイル１は、コア部材１０、コイル２０、イグナイタ３０、端末処理部３１を備える。これらは、ハウジング４０内に封止部材４１により封止された状態で収納されている。

【0013】

本実施形態１では、図３に示すように、後述の中心コア１１の中心軸Ｌ１が延在する方向を軸方向Ｘとし、軸方向Ｘに直交する方向であって、中心コア１１と後述の高圧端子２３とが並ぶ方向を高さ方向Ｙとする。そして、高さ方向Ｙにおいて、中心コア１１から高圧端子２３へ向かう方向を下方Ｙ１とし、反対方向を上方Ｙ２とする。また、図３に示すように、軸方向Ｘ及び高さ方向Ｙに直交する方向を幅方向Ｚとする。

【0014】

図１に示すコア部材１０は、磁路を形成するように構成されている。コア部材１０の材質は限定されず、公知のものを採用することができる。コア部材１０は、中心コア１１と外周コア１２とを含む。中心コア１１は、図２、図４及び図５に示すように、柱状をなしており、図２に示すように、中心軸Ｌ１を有する。中心コア１１の軸方向Ｘの端部には、幅広に形成された第１端部１１１と、反対側に位置する第２端部１１２とが形成されている。

【0015】

図４及び図５に示すように、外周コア１２は、中心コア１１の外周側に設けられている。本実施形態１では、外周コア１２は、第１外周コア１２１と第２外周コア１２２とを含む。第１外周コア１２１と第２外周コア１２２はいずれも、高さ方向Ｚから見てＣ字形状を有する。そして、第１外周コア１２１と第２外周コア１２２とは、中心コア１１の中心軸Ｌ１を基準として線対称に配置されている。第１外周コア１２１と第２外周コア１２２は軸方向Ｘの一方の端部に、中心コア１１における軸方向Ｘの第２端部１１２を挟み込む中心コア挟持部１２３を有している。これにより、中心コア１１の第２端部１１２は、中心コア挟持部１２３において外周コア１２と当接している。また、中心コア１１の第１端部１１１は、外周コア１２において、後述のイグナイタ３０が設けられている側の内周面１２ｃに当接している。

【0016】

図２及び図３に示すように、外周コア１２の高さ方向Ｙの長さＨ２は、中心コア１１の高さ方向Ｙの長さＨ１より大きくなっている。そして、中心コア１１の中心軸Ｌ１は、高さ方向Ｙにおける外周コア１２の中心位置を示す仮想線Ｌ２よりも上方Ｙ２に位置している。換言すると、外周コア１２は、中心コア１１に対して下方Ｙ１にオフセットされている。中心軸Ｌ１と仮想線Ｌ２との高さ方向Ｙにおける距離は例えば、１．０～６．０ｍｍとすることができる。

【0017】

図１及び図３に示すように、外周コア１２に対して、高圧端子２３が位置する側と反対側には、イグナイタ３０が設けられている。また、当該イグナイタ３０が設けられる側において、外周コア１２の上方Ｙ２に端末処理部３１が設けられている。端末処理部３１は、後述の一次コイル２１やイグナイタ３０を外部電源等と電気的に接続する

【0018】

コア部材１０を構成する中心コア１１と外周コア１２の種類は限定されないが、電磁鋼板を積層してなる電磁鋼板積層コアとしたり、磁性金属粉末を圧縮してなる圧粉コアとしたりすることができる。本実施形態１では、中心コア１１と外周コア１２は電磁鋼板積層コアである。

【0019】

図１及び図２に示すように、コイル２０は、中心コア１１に設けられている。コイル２０は、一次コイル２１と二次コイル２２とを含む。一次コイル２１は、略筒状の一次スプール２４１に一次巻き線を巻回して中心コア１１に巻装されている。また、二次コイル２２は、一次コイル２１を内側に位置させる筒状の二次スプール２４２に二次巻き線を巻回して一次コイル２１の外周側に巻装されている。そして、二次コイル２２には二次スプール２４２に固定された高圧端子２３が設けられている。高圧端子２３は、点火プラグ１００の接続端子１０１に接続されるように構成されている。図２に示すように、高圧端子２３は、二次コイル２２の巻き終わり側の端部であって点火プラグ１００が設けられる側に位置している。本実施形態１では、高圧端子２３は最大５０ｋＶ程度の電位を持つのに対して、コア部材１０の帯電電位は通常０～６ｋＶ程度となっている。

【0020】

図２に示すように、コア部材１０は、高圧端子２３と軸方向Ｘに対向する位置に、コア部材１０が欠落してなるコア欠落部１３を有する。本実施形態１では、図２及び図４に示すようにコア欠落部１３は中心コア１１の第２端部１１２の下方Ｙ１であって中心コア挟持部１２３同士の間に形成されている。

【0021】

図３及び図４に示すように、本実施形態１では、中心コア挟持部１２３同士の間におけるコア欠落部１３の上方Ｙ２の位置に、中心コア１１の第２端部１１２が位置しており、当該第２端部１１２がコア欠落部１３に対してコア部材１０が残存したコア残存部１４となっている。そして、コア残存部１４の上端１４ａは、外周コア１２の上面１２ａよりも下方Ｙ１に位置しており、コア残存部１４の下端１４ｂは、上記外周コアの下面よりも上方Ｙ２に位置している。

【0022】

次に、本実施形態１の点火コイル１における作用効果について、詳述する。
本実施形態１の点火コイル１では、中心コア１１と外周コア１２とを含むコア部材１０において、外周コア１２は高さ方向Ｙの長さＨ２が中心コア１１の高さ方向Ｙの長さＨ１より大きくなっている。そして、コア部材１０は二次コイル２２に設けられた高圧端子２３と軸方向Ｙに対向する位置にコア部材１０が欠落してなるコア欠落部１３を有する。当該コア欠落部１３により、高圧端子２３とコア部材１０との間の空間が広く形成されているため、出力電圧が上昇しても両者間の絶縁を確保することができる。また、コア欠落部１３が形成されることにより、高圧端子２３とコア部材１０との間の電界強度の上昇が抑止され、電圧ストレスを軽減することができる。そのため、出力電圧が上昇しても、点火コイルの信頼性を確保することができる。また、高圧端子２３とコア部材１０とを従来以上に離間させる必要がないため、点火コイルの大型化を抑制することができる。

【0023】

また、本実施形態１では、高さ方向Ｙにおいて、中心コア１１に対して高圧端子２３が配置される側を下方Ｙ１、反対側を上方Ｙ１としたとき、コア部材１０は、コア欠落部１３の上方Ｙ２にコア部材１０が残存してなるコア残存部１４を有している。そして、コア残存部１４の上端１４ａは、外周コア１２の上面１２ａよりも下方Ｙ１の位置に位置しており、コア残存部１４の下端１４ｂは、外周コア１２の下面１２ｂよりも上方の位置に位置している。これにより、高さ方向Ｙにおいて、コア残存部１４は外周コア１２の内側に位置していることから、コア欠落部１３が設けられていても、コア残存部１４において中心コア１１と外周コア１２との接触面積が確保されるため、コア部材１０における磁路断面積を確保でき、点火コイル１の昇圧性能の低下が抑制されている。

【0024】

また、本実施形態１では、高さ方向Ｙにおいて、中心コア１１に対して高圧端子２３が配置される側を下方Ｙ１、反対側を上方Ｙ２としたとき、中心コア１１の中心軸Ｌ１は、高さ方向Ｙにおける外周コア１２の中心位置よりも上方Ｙ２に位置している。これにより、外周コア１２が中心コア１１に対して下方にオフセットされることとなり、外周コア１２の上方Ｙ２に端末処理部３１などを配置するための領域を形成することができ、ハウジング内の配置スペースの効率化が図られて、点火コイル１の小型化を促すことができる。

【0025】

また、本実施形態１では、外周コア１２は、高さ方向Ｙから見てＣ字形状を有する第１外周コア１２１及び第２外周コア１２２を含む。そして、第１外周コア１２１と第２外周コア１２２とは、中心コア１１の中心軸Ｌ１を基準として線対称に配置されているとともに、中心コア１１における軸方向Ｘの一方の端部である第２端部１１２を挟み込む中心コア挟持部１２３を有している。さらに、高さ方向Ｙにおいて、中心コア１１に対して高圧端子２３が配置される側を下方Ｙ１、反対側を上方Ｙ２としたとき、コア欠落部１３は中心コア１１の第２端部１１２の下方Ｙ１であって中心コア挟持部１２３同士の間に形成されている。これにより、図５に示す、コア部材１０を高さ方向Ｙに投影した投影形状を高さ方向Ｙにおいて変化させることなく、コア欠落部１３を形成することができる。そのため、コア欠落部１３の形成のために加工工程などを設ける必要がなく、点火コイル１における製造性の向上が図られる。

【0026】

以上のごとく、本実施形態１によれば、出力電圧が上昇しても信頼性の向上が図られる点火コイル１を提供することができる。

【0027】

（実施形態２）
上述の実施形態１では、外周コア１２において第１外周コア１２１及び第２外周コア１２２はＣ字形状を有していたが、本実施形態２では、これに替えて、図６～図８に示すように、第１外周コア１２１及び第２外周コア１２２はＬ字形状を有している。そして、図８に示すように第１外周コア１２１と第２外周コア１２２とは、高さ方向Ｙから見て中心コア１１の中心位置１１ｃを基準に点対称となる位置に配置されて高さ方向Ｙに貫通した筒状をなすように互いに組み合わされている。

【0028】

図７に示すように、中心コア１１は第１外周コア１２１と第２外周コア１２２の内側に位置している。そして、中心コア１１の第１端部１１１は実施形態１の場合と同様に外周コア１２の内周面１２ｃに当接しているとともに、第２端部１１２も外周コア１２の内周面１２ｃと対向する内周面１２ｄに当接している。

【0029】

図６及び図７に示すように、コア欠落部１３は、第２外周コア１２２において、軸方向Ｘにおいてイグナイタ３０が設けられる側と反対側の下方Ｙ１に形成されている。これにより、上述の実施形態１では中心コア１１の第２端部１１２により形成されていたコア残存部１４は、本実施形態２では、第２外周コア１２２により形成されている。そして、高さ方向Ｙにおいて、コア残存部１４の上端１４ａは、外周コア１２の上面１２ａと同じ位置に位置している。

【0030】

上述の実施形態１では、外周コア１２は積層電磁鋼板コアとしたが、本実施形態２では、これかえて外周コア１２を圧粉コアとしており、第２外周コア１２２を成形した後に上述のコア欠落部１３を切り欠いて形成している。その他の構成要素は実施形態１の場合と同様であり、本実施形態においても実施形態１の場合と同一の符号を用いてその説明を省略する。

【0031】

本実施形態２によれば、上述の実施形態１において第１外周コア１２１及び第２外周コア１２２がＣ字形状を有することによる作用効果を除いて、上述の実施形態１と同等の作用効果を奏する。

【0032】

（実施形態３）
上述の実施形態１では、コア欠落部１３を外周コア１２において中心コア挟持部１２３の間に形成することとしたが、本実施形態３では、図９に示すように、実施形態１の場合よりも中心コア挟持部１２３の間を切り欠いて、幅広のコア欠落部１３を設けている。その他の構成要素は実施形態１の場合と同様であり、本実施形態においても実施形態１の場合と同一の符号を用いてその説明を省略する。

【0033】

本実施形態３の点火コイル１では、高圧端子２３とコア部材１０との間の空間がさらに広く形成されるため、両者間の絶縁性と電界強度の上昇の抑止とがさらに促され、一層点火コイルの信頼性を向上することができ、点火コイルの大型化を抑制することができる。なお、本実施形態３においても上述の実施形態１と同等の作用効果を奏する。

【0034】

（実施形態４）
上述の実施形態３では、コア欠落部１３を実施形態１の場合に比べて幅広に形成したが、本実施形態４では、図１０に示すように、コア欠落部１３における幅方向Ｚに互いに対向する側壁部１３ａ、１３ｂが、高さ方向Ｙにおいて下方Ｙ１に向かうにつれて互いに遠ざかるように傾斜したテーパー面となっている。その他の構成要素は実施形態１の場合と同様であり、本実施形態においても実施形態１の場合と同一の符号を用いてその説明を省略する。

【0035】

本実施形態４の点火コイル１では、コア欠落部１３の側壁部１３ａ、１３ｂがテーパー面となっていることにより、コア欠落部１３の側壁部１３ａ、１３ｂと外周コア１２の下面１２ｂとのなす角が鈍角となるため、当該外周コア１２における磁界の発生が阻害されにくくなり、コア欠落部１３により点火コイル１の昇圧性能の低下を抑制することができる。なお、本実施形態４においても上述の実施形態１及び３と同等の作用効果を奏する。

【0036】

本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の実施形態に適用することが可能である。例えば、
実施形態２におけるコア欠落部１３を、実施形態３における幅広のコア欠落部１３としたり、実施形態４における側壁部１３ａ、１３ｂがテーパー面のコア欠落部１３としたりしてもよい。

【符号の説明】

【0037】

１ 点火コイル、１０ コア部材、１１ 中心コア、１２ 外周コア、１３ コア欠落部、１４ コア残存部、２０ コイル、２１ 一次コイル、２２ 二次コイル、２３ 高圧端子、１００ 点火プラグ、１１１ 第１端部、１１２ 第２端部、１２１ 第１外周コア、１２２ 第２外周コア、１２３ 中心コア挟持部、２４１ 一次スプール、２４２ 二次スプール

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】