内燃機関用点火コイル及びその製造方法
【課題】熱硬化性樹脂に微細なクラックが発生しにくくするとともに、熱硬化性樹脂に微細なクラックが発生した場合でも、このクラックが中心コアへ伸展してしまうことを効果的に防止することができる内燃機関用点火コイル及びその製造方法を提供すること。
【解決手段】点火コイル１は、一次コイル２１及び二次コイル２２と、熱収縮チューブ２３１を外周に装着した中心コア２３と、中心コア２３と一次コイル２１及び二次コイル２２とを収容するケース３と、ケース３内の隙間に充填された熱硬化性樹脂５とを備えている。熱硬化性樹脂５は、二次コイル２２が巻回された二次スプール２２１の内周と熱収縮チューブ２３１の外周との間に充填されて形成された環状充填部分５１を有している。環状充填部分５１の内周と熱収縮チューブ２３１の外周との間には、熱収縮チューブ２３１が収縮することによって隙間Ｓ２が形成されている。
【解決手段】点火コイル１は、一次コイル２１及び二次コイル２２と、熱収縮チューブ２３１を外周に装着した中心コア２３と、中心コア２３と一次コイル２１及び二次コイル２２とを収容するケース３と、ケース３内の隙間に充填された熱硬化性樹脂５とを備えている。熱硬化性樹脂５は、二次コイル２２が巻回された二次スプール２２１の内周と熱収縮チューブ２３１の外周との間に充填されて形成された環状充填部分５１を有している。環状充填部分５１の内周と熱収縮チューブ２３１の外周との間には、熱収縮チューブ２３１が収縮することによって隙間Ｓ２が形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の燃焼室に配設するスパークプラグに、スパークを発生させるために用いる内燃機関用点火コイル及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジン等の内燃機関に用いる点火コイルは、一次コイルと、一次コイルへの通電を遮断したときに誘導起電力を発生させる二次コイルとを同心状に内外周に重ねて配置し、一次コイル及び二次コイルの軸心位置に、軟磁性材料からなる中心コアを配置している。そして、一次コイル、二次コイル及び中心コア等をケース内に配置し、このケース内の隙間をエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂によって充填して、この熱硬化性樹脂によって、一次コイル、二次コイル及び中心コア等の絶縁及び固着を行っている。
【０００３】
例えば、特許文献１の点火コイル及びその製造方法においては、一次コイル、二次コイル及び中心コアをケース内に配置し、ケース内の隙間を熱硬化性の充填樹脂によって充填して、点火コイルを形成している。また、この点火コイルにおいては、中心コアを構成する、多数枚積層した平板状の電磁鋼板を、樹脂絶縁層によって覆って互いに密着させている。これにより、一次コイル、二次コイル及び中心コアをケース内に組み付け、このケース内の隙間に液体状態の熱硬化性の充填樹脂を注入する際に、電磁鋼板同士の間に隙間が形成されていないことによって、電磁鋼板同士の間から気泡（ボイド）が発生することを防止している。この気泡が発生しないことによって、熱硬化後の充填樹脂に、気泡が残存することを効果的に抑制し、充填樹脂にクラックが発生することを効果的に抑制している。
また、特許文献２の点火コイルにおいては、中心コアの外周を、弾性緩衝部材としての熱収縮チューブによって覆うことが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１０６２９号公報
【特許文献２】特開２０００−１８２８５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１、２においては、充填樹脂（熱硬化性樹脂）に微細なクラックが発生したときに、この微細なクラックの伸展を抑制する工夫はなされていない。
具体的には、特許文献１、２においては、樹脂絶縁層（又は弾性緩衝部材）によって覆われた中心コアは、二次コイルを巻回した二次スプールの内周側に配置され、樹脂絶縁層と二次スプールとの間に充填樹脂が充填されている。そして、点火コイルが、内燃機関の発熱・冷却の温度サイクル及び自己発熱による温度変化を受ける際に、樹脂絶縁層を緩衝材として機能させ、中心コア、充填樹脂及び二次スプールの各線膨張係数の差によって生じる熱応力を低減させることはできる。しかし、充填樹脂中における微細な気泡の残存を完全になくすことは困難である。そのため、樹脂絶縁層（又は弾性緩衝部材）によって覆われた中心コアと、二次スプールとの間に充填された充填樹脂に、微細なクラック（割れ）が発生したときには、この微細なクラックが、樹脂絶縁層を経由して中心コアまで伸展するおそれがある。
【０００６】
本発明は、かかる背景に鑑みてなされたもので、熱硬化性樹脂に微細なクラックが発生しにくくするとともに、熱硬化性樹脂に微細なクラックが発生した場合でも、このクラックが中心コアへ伸展してしまうことを効果的に防止することができる内燃機関用点火コイル及びその製造方法を提供しようとして得られたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様は、内外周に重ねて同心状に配置された一次コイル及び二次コイルと、
該一次コイル及び二次コイルの軸心位置に配置され、熱収縮チューブを外周に装着した中心コアと、
該中心コアと上記一次コイル及び二次コイルとを収容するケースと、
該ケース内に形成された隙間に充填された熱硬化性樹脂と、を備える内燃機関用点火コイルを製造する方法であって、
上記熱収縮チューブを加熱して、熱収縮がなくなる最大収縮率よりも低い所定の収縮率まで予備収縮させる予備収縮工程と、
上記予備収縮させた熱収縮チューブを上記中心コアの外周に装着し、該中心コアと上記一次コイル及び二次コイルとを上記ケース内に収容して、コイル組付体を形成する組付工程と、
上記コイル組付体の上記ケース内に形成された隙間に上記熱硬化性樹脂を充填する充填工程と、
上記コイル組付体を加熱して、上記熱硬化性樹脂を硬化させる加熱硬化工程と、を含んでおり、
該加熱硬化工程においては、上記熱硬化性樹脂を硬化させる第１温度に上記コイル組付体の加熱温度を保って、上記熱硬化性樹脂を硬化させ、その後、上記第１温度よりも高い第２温度に上記加熱温度を保って、上記熱収縮チューブを熱収縮させることを特徴とする内燃機関用点火コイルの製造方法にある（請求項１）。
【０００８】
本発明の他の態様は、内外周に重ねて同心状に配置された一次コイル及び二次コイルと、
該一次コイル及び二次コイルの軸心位置に配置され、熱収縮チューブを外周に装着した中心コアと、
該中心コアと上記一次コイル及び二次コイルとを収容するケースと、
該ケース内に形成された隙間に充填された熱硬化性樹脂と、を備えており、
該熱硬化性樹脂は、上記一次コイル及び二次コイルのうち内周側に位置するコイルが巻回された内周側スプールの内周と上記熱収縮チューブの外周との間に充填されて形成された環状充填部分を有しており、
該環状充填部分の内周と上記熱収縮チューブの外周との間には、該熱収縮チューブが収縮したことによる隙間が形成されていることを特徴とする内燃機関用点火コイルにある（請求項５）。
【発明の効果】
【０００９】
上記内燃機関用点火コイルの製造方法は、熱収縮チューブの用い方に工夫を行い、熱収縮チューブと、その外周側に位置する熱硬化性樹脂との間に、意図的に隙間を形成するものである。
本製造方法においては、組付工程を行う前に、予備収縮工程として、熱収縮チューブを予め熱収縮（予備収縮）させておく。このとき、熱収縮チューブは、熱収縮がなくなる最大収縮率よりも低い所定の収縮率まで予備収縮させておく。これにより、組付工程及び充填工程を行った後、加熱硬化工程を行う際には、コイル組付体の加熱の初期段階において、熱硬化性樹脂が体積膨張する一方、熱収縮チューブが熱収縮を行わないようにすることができる。なお、熱収縮とは、熱によって収縮することをいう。
【００１０】
また、加熱硬化工程においては、熱硬化性樹脂を硬化させる第１温度にコイル組付体の加熱温度を保って、熱硬化性樹脂を硬化させる。その後、第１温度よりも高い第２温度にコイル組付体の加熱温度を保って、熱収縮チューブを熱収縮させる。このとき、熱硬化性樹脂が硬化していることにより、熱収縮チューブが熱収縮（熱収縮チューブの外径が縮径）することに伴って生じるスペースへ熱硬化性樹脂が流れ込むことを阻止することができる。これにより、熱収縮チューブの外周と熱硬化性樹脂との間に隙間を形成することができる。
この隙間の形成により、製造後の点火コイルを使用する際に、点火コイルにおける各構成部品の線膨張係数の差に起因して点火コイル内に発生する熱応力を低減させることができる。そのため、熱硬化性樹脂に微細なクラック（割れ）が発生しにくくすることができる。また、熱硬化性樹脂中に残存する微細な気泡によって熱硬化性樹脂に微細なクラックが発生した場合でも、このクラックが中心コアへ伸展してしまうことを効果的に防止することができる。
【００１１】
それ故、上記内燃機関用点火コイルの製造方法によれば、熱硬化性樹脂に微細なクラックが発生しにくくするとともに、熱硬化性樹脂に微細なクラックが発生した場合でも、このクラックが中心コアへ伸展してしまうことを効果的に防止することができる点火コイルを製造することができる。
【００１２】
上記内燃機関用点火コイルは、熱収縮チューブと、その外周側に位置する熱硬化性樹脂との間に、意図的に隙間が形成されたものである。
具体的には、熱硬化性樹脂の環状充填部分の内周と熱収縮チューブの外周との間には、熱収縮チューブが熱収縮することによって隙間が形成されている。これにより、上記内燃機関用点火コイルによれば、熱硬化性樹脂に微細なクラックが発生しにくくするとともに、熱硬化性樹脂に微細なクラックが発生した場合でも、このクラックが中心コアへ伸展してしまうことを効果的に防止することができる。
【００１３】
また、上記内燃機関点火コイルにおいて、中心コアの外周に樹脂の層を設け、この樹脂の層の外周に熱収縮チューブを装着することができる。樹脂の層は、スプレー、ディップ（浸漬）等の種々のコーティング方法によって設けることができる。この場合にも、上述した内燃機関用点火コイル及びその製造方法と同様の効果を得ることができる。
また、参考として、熱収縮チューブを設ける代わりに、中心コアの外周に、スプレー、ディップ等の方法によって、樹脂の層を設けることも可能である。この場合、樹脂の層は、熱収縮チューブと同様に熱収縮を行う材料であることが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施例にかかる、内燃機関用点火コイルを示す断面図。
【図２】実施例にかかる、内燃機関用点火コイルの一部を拡大して示す断面図。
【図３】実施例にかかる、横軸に加熱時間ｔ（Ｈ）をとり、縦軸の上段にコイル組付体の加熱温度Ｔ（℃）、中段に熱硬化性樹脂の体積変化率Ｖ（％）、下段に熱収縮チューブの収縮率増加量Ｃ’（％）をとって、これらの時間変化を示すグラフ。
【図４】実施例にかかる、横軸に加熱温度Ｔ（℃）をとり、縦軸に収縮率Ｃ（％）をとって、熱収縮チューブの収縮率Ｃの温度変化を示すグラフ。
【図５】実施例にかかる、熱収縮チューブを拡径する治具示す説明図。
【図６】実施例にかかる、コイル組付体のケース内の隙間に熱硬化性樹脂を充填した状態を拡大して示す説明図。
【図７】実施例にかかる、加熱硬化工程における加熱の第２段階Ａ２において、熱硬化性樹脂がゲル化を始めた状態を示す説明図。
【図８】実施例にかかる、加熱硬化工程における加熱の第２段階Ａ３において、熱硬化性樹脂が硬化するとともに熱収縮チューブが熱収縮する状態を示す説明図。
【図９】実施例にかかる、加熱硬化工程における加熱の第２段階Ａ４において、熱収縮チューブが熱収縮した状態を示す説明図。
【図１０】実施例にかかる、熱収縮チューブの予備収縮率が異なる場合について、図３と同様の時間変化を示すグラフ。
【図１１】実施例にかかる、熱収縮チューブの予備収縮率が異なる場合について、図３と同様の時間変化を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
上述した内燃機関用点火コイル及びその製造方法における好ましい実施の形態につき説明する。
上記内燃機関用点火コイルの製造方法において、上記充填工程においては、上記コイル組付体の上記ケース内における隙間を真空状態にして、この隙間に上記熱硬化性樹脂を充填してもよい。真空状態とは、絶対真空に近い状態、あるいは大気圧よりも圧力が低い状態のことをいう。
【００１６】
また、上記予備収縮工程においては、上記熱硬化性樹脂がゲル化を開始する温度付近の温度まで上記熱収縮チューブを加熱して、該熱収縮チューブを上記所定の収縮率まで予備収縮させてもよい（請求項２）。
この場合には、組付工程及び充填工程を行った後、加熱硬化工程を行う際に、コイル組付体の加熱温度が上昇し、熱硬化性樹脂がゲル化を開始する温度付近になるときに、熱収縮チューブの熱収縮を開始させることができる。このとき、熱硬化性樹脂がゲル化を開始する温度付近にあることにより、熱収縮チューブが熱収縮することに伴って生じるスペースへ熱硬化性樹脂が流れ込むことを抑制することができる。これにより、熱収縮チューブの外周と熱硬化性樹脂との間に、より大きな隙間を形成することができる。
上記熱硬化性樹脂がゲル化を開始する温度付近とは、上記熱硬化性樹脂がゲル化を開始する温度の±２０℃以内とすることができ、この温度の±１０℃以内とすることが好ましい。また、上記予備収縮工程においては、熱硬化性樹脂がゲル化を開始する温度以上の温度まで熱収縮チューブを加熱しておくことがより好ましい。
【００１７】
また、上記予備収縮工程においては、上記熱収縮チューブは、その内径が縮小することを治具によって阻止しながら加熱した後に冷却することによって上記所定の収縮率まで熱収縮させてもよい（請求項３）。
この場合には、治具の外径を、中心コアの外周に装着するときの熱収縮チューブの内径の規定寸法に設定しておく。そして、熱収縮チューブは、その内径を規定寸法に維持して、所定の収縮率まで熱収縮（予備収縮）させることができる。これにより、熱収縮チューブを、所定の収縮率まで規定寸法で熱収縮させることができる。
【００１８】
また、上記内燃機関用点火コイル及びその製造方法において、上記熱収縮チューブは、撥油性及び絶縁性を有する、フッ素系、シリコーン系又はポリエチレンテレフタレートの樹脂もしくはゴムのいずれかによって構成されていてもよい（請求項４、６）。
この場合には、熱収縮チューブが撥油性を有することによって、コイル組付体のケース内における隙間に熱可塑性樹脂の充填を行う際に、隙間から抜け出す気泡が付着しにくくすることができる。
【実施例】
【００１９】
以下に、内燃機関用点火コイル及びその製造方法にかかる実施例につき、図面を参照して説明する。
図１には、内燃機関用点火コイル１（以下、単に点火コイル１という。）を断面にして示す。
同図に示すごとく、点火コイル１は、内外周に重ねて同心状に配置された一次コイル２１及び二次コイル２２と、一次コイル２１及び二次コイル２２の軸心位置に配置され、熱収縮チューブ２３１を外周に装着した中心コア２３と、中心コア２３と一次コイル２１及び二次コイル２２とを収容するケース３と、ケース３内に形成された隙間に充填された熱硬化性樹脂５とを備えている。
【００２０】
図２には、点火コイル１の一部を拡大して示す。
同図に示すごとく、熱硬化性樹脂５は、一次コイル２１及び二次コイル２２のうち内周側に位置するコイル（本例では二次コイル２２）が巻回された内周側スプール（本例では二次スプール２２１）の内周と熱収縮チューブ２３１の外周との間に充填されて形成された環状充填部分５１を有している。環状充填部分５１の内周と熱収縮チューブ２３１の外周との間には、熱収縮チューブ２３１が収縮することによって隙間Ｓ２が形成されている。
【００２１】
本例の点火コイル１の製造方法においては、以下の各工程を行って点火コイル１を製造する。
まず、予備収縮工程として、熱収縮チューブ２３１を加熱して、この熱収縮チューブ２３１を、熱収縮がなくなる最大収縮率Ｃｍａｘよりも低い所定の収縮率Ｃ１（以下、予備収縮率Ｃ１という。）まで熱収縮させる。次いで、組付工程として、予備収縮させた熱収縮チューブ２３１を中心コア２３の外周に装着し、中心コア２３と一次コイル２１及び二次コイル２２とをケース３内に収容して、コイル組付体１０を形成する。次いで、充填工程として、コイル組付体１０のケース３内に形成された隙間を真空状態にし、この隙間に熱硬化性樹脂５を充填する。次いで、加熱硬化工程として、コイル組付体１０を加熱して、熱硬化性樹脂５を硬化させる。
【００２２】
図３には、加熱硬化工程において、コイル組付体１０の加熱温度Ｔ（℃）、熱硬化性樹脂５の体積変化率Ｖ（％）、及び熱収縮チューブ２３１の収縮率増加量Ｃ’（％）の加熱時間ｔ（Ｈ）による変化を示す。ここで、体積変化率Ｖは、熱硬化性樹脂５が単位時間当たりにどれだけ体積が変化したかを示し、収縮率増加量Ｃ’は、熱収縮チューブ２３１が予備収縮率Ｃ１からどれだけ熱収縮したかを示す。
加熱硬化工程においては、熱硬化性樹脂５を硬化させる第１温度Ｔ１にコイル組付体１０の加熱温度Ｔを保って、熱硬化性樹脂５を硬化させ、その後、第１温度Ｔ１よりも高い第２温度Ｔ２にコイル組付体１０の加熱温度Ｔを保って、熱収縮チューブ２３１を熱収縮させる。
【００２３】
以下に、本例の内燃機関用点火コイル１及びその製造方法につき、図１〜図１１を参照して詳説する。
図１に示すごとく、本例の点火コイル１は、内燃機関としてのエンジンにおけるプラグホールに配置し、プラグホールに取り付けられたスパークプラグに装着して用いるものである。
一次コイル２１は、樹脂からなる一次スプール２１１の外周に巻回された一次巻線（マグネットワイヤ）によって形成されている。二次コイル２２は、樹脂からなる二次スプール２２１の外周に巻回された、一次巻線よりも細い二次巻線（マグネットワイヤ）によって形成されている。二次コイル２２は、一次コイル２１の内周側に配置されている。本例において、一次コイル２１及び二次コイル２２のうち内周側に位置するコイルは二次コイル２２であり、内周側スプールは二次スプール２２１である。なお、一次コイル２１は、一次スプール２１１を用いずに形成することもできる。
中心コア２３は、軟磁性材料からなる多数の電磁鋼板を積層して形成されている。なお、中心コア２３は、磁性粉体を圧縮成形して形成することもできる。中心コア２３は、その外周に熱収縮チューブ２３１が装着された状態で、二次スプール２２１の内周側に配置されている。
【００２４】
ケース３は、一次コイル２１、二次コイル２２及び中心コア２３等を収容し、プラグホール内に配置される筒状部分３１と、プラグホールの外部に配置されるコネクタ部分３２とによって構成されている。筒状部分３１の下部には、二次巻線の高電圧巻線端部を接続する高電圧端子４１、高電圧端子４１に導通されるスプリング４２、及びスパークプラグに装着されるプラグキャップ４３が設けられている。コネクタ部分３２には、点火コイル１を外部に電気接続するためのコネクタ接続部３２１、及び点火コイル１をエンジンに取り付けるための取付フランジ部３２２が設けられている。
ケース３の筒状部分３１の外周には、軟磁性材料からなる電磁鋼板によって形成された外周コア２４が配置されている。
熱硬化性樹脂５は、ベースとなる樹脂に硬化剤を混合して、所定の温度に加熱すると硬化するエポキシ樹脂である。このエポキシ樹脂が硬化する温度は、熱収縮チューブ２３１の熱収縮が最大収縮率Ｃｍａｘになるときの温度よりも低い。
【００２５】
熱収縮チューブ２３１は、撥油性及び絶縁性を有する樹脂又はゴムから構成されている。熱収縮チューブ２３１は、フッ素系の樹脂もしくはゴム、シリコーン系の樹脂もしくはゴム、又はポリエチレンテレフタレートの樹脂もしくはゴムによって構成することができる。
熱収縮チューブ２３１は、熱を加えると、内径及び外径が縮小するように収縮するものである。熱収縮チューブ２３１は、加熱する温度に応じて収縮量が増大し、所定の温度にて熱収縮がなくなる性質を有している。
【００２６】
図４には、横軸に加熱温度Ｔをとり、縦軸に収縮率Ｃをとって、熱収縮チューブ２３１の収縮率Ｃの温度変化を示す。同図に示すごとく、収縮率Ｃは、加熱温度Ｔが低いときには、増加勾配が大きくなるように変化し、加熱温度Ｔが高くなったときには、増加勾配が小さくなるように変化する。本例で用いる熱収縮チューブ２３１の最大収縮率Ｃｍａｘは、２０〜３５％である。
そして、予備収縮工程においては、予備加熱温度Ｔ０にて熱収縮チューブ２３１を所定の予備収縮率Ｃ１まで熱収縮させておき、加熱硬化工程においては、第２温度Ｔ２にて熱収縮チューブ２３１がさらに熱収縮させて目的とする最終収縮率Ｃ２になるまで熱収縮させる。また、熱硬化性樹脂５を加熱硬化させる第１温度Ｔ１は、予備加熱温度Ｔ０と第２温度Ｔ２との間に設定される。
【００２７】
次に、本例の点火コイル１の製造方法につき詳説する。
本例の点火コイル１の製造方法は、熱収縮チューブ２３１の用い方に工夫を行い、熱収縮チューブ２３１と、その外周側に位置する熱硬化性樹脂５との間に、意図的に隙間Ｓ２を形成するものである。
本製造方法においては、まず、予備収縮工程として、所定の予備収縮率Ｃ１に熱収縮させた熱収縮チューブ２３１を準備する。予備収縮工程においては、図５に示すごとく、熱収縮チューブ２３１内に挿通させる治具６を用い、この治具６によって熱収縮チューブ２３１を規定寸法に拡径しながら加熱及び冷却を行って、熱収縮チューブ２３１を所定の予備収縮率Ｃ１まで熱収縮させておく。ここで、同図は、熱収縮チューブ２３１を拡径する治具６示す。
熱収縮チューブ２３１は、予備収縮させた後の状態における厚みが、０．１〜０．５ｍｍの範囲内になるようにすることができる。
【００２８】
治具６は、円柱形状を有しており、その外径は、中心コア２３の外周に装着するときの熱収縮チューブ２３１の内径の規定寸法に設定されている。治具６の端部には、熱収縮チューブ２３１の拡径を案内するテーパ部６１が設けられている。治具６は、熱収縮チューブ２３１の所定の予備収縮率Ｃ１を得る時の所定の予備加熱温度Ｔ０まで加熱した加熱炉内に配置しておく。
【００２９】
熱収縮チューブ２３１を、所定の予備加熱温度Ｔ０（例えば、９０〜１１０℃）に加熱された加熱炉内の治具６の外周を通過させる。そして、熱収縮チューブ２３１は、治具６のテーパ部６１によって拡径されて、治具６の外周を通過する。このとき、熱収縮チューブ２３１は、規定寸法に維持された状態で、所定の予備加熱温度Ｔ０の時の収縮率Ｃ（予備収縮率Ｃ１）まで熱収縮する。その後、治具６の外周に配置された熱収縮チューブ２３１を急冷することにより、規定寸法に拡径されたままの状態で、所定の予備収縮率Ｃ１まで熱収縮した熱収縮チューブ２３１を得ることができる。
また、上記所定の予備収縮率Ｃ１の熱収縮チューブ２３１は、熱硬化性樹脂５がゲル化を開始する温度Ｔ３（９０〜１１０℃）付近の温度まで熱収縮チューブ２３１を加熱して得る。
【００３０】
次いで、組付工程として、予備収縮させた熱収縮チューブ２３１を中心コア２３の外周に装着し、この中心コア２３を、二次コイル２２を巻回した二次スプール２２１の内周側に配置する。また、一次コイル２１を巻回した一次スプール２１１の内周側に、二次コイル２２を巻回した二次スプール２２１と中心コア２３とを配置する。そして、中心コア２３、一次スプール２１１及び二次スプール２２１をケース３内に配置し、ケース３の外周に外周コア２４を配置する。こうして、その他の構成部品の配置も行って、コイル組付体１０を形成する（図１参照）。同図は、コイル組付体１０の隙間に熱硬化性樹脂５が充填された状態で記載している。
【００３１】
次いで、充填工程として、コイル組付体１０のケース３内における隙間を真空状態にする。この真空状態の形成は、コイル組付体１０を、真空ポンプによって真空にした真空タンク内に配置することによって行うことができる。そして、ケース３内における隙間に熱硬化性樹脂５を充填する。
図６には、コイル組付体１０のケース３内の隙間に熱硬化性樹脂５を充填した状態を拡大して示す。
充填工程及び加熱硬化工程においては、中心コア２３の外周に装着された熱収縮チューブ２３１の外周と、二次スプール２２１の内周との間に形成された隙間においては、熱収縮チューブ２３１が撥油性を有していることにより、隙間内に残存して上昇する気泡が熱収縮チューブ２３１の表面に付着しにくくすることができる。
【００３２】
次いで、加熱硬化工程として、上記真空状態を保ったまま、コイル組付体１０を加熱して、熱硬化性樹脂５を硬化させる。
コイル組付体１０は、その外部からの熱伝達によって加熱することができ、一次コイル２１と二次コイル２２との少なくとも一方に通電を行って加熱することもできる。
図３に示すごとく、コイル組付体１０の加熱の初期段階（第１段階）Ａ１においては、熱収縮チューブ２３１が所定の予備収縮率Ｃ１まで予め予備収縮していることにより、熱硬化性樹脂５が体積膨張する一方、熱収縮チューブ２３１が熱収縮を行わないようにすることができる。
加熱の初期段階においては、体積変化率Ｖ（％）が大きくなる一方、収縮率増加量Ｃ’（％）は０％のままである。
【００３３】
そして、コイル組付体１０の加熱温度Ｔが上昇し、熱硬化性樹脂５がゲル化を開始する温度Ｔ３付近になるときに、熱収縮チューブ２３１の熱収縮を開始させることができる。図３において、加熱温度Ｔがゲル化温度Ｔ３を超えるときから、熱収縮チューブ２３１の収縮率増加量Ｃ’が増加を始める。また、ゲル化温度Ｔ３を超えた後には、熱硬化性樹脂５が硬化を始めることにより、その体積変化率Ｖが小さくなっていく。
図７には、加熱温度Ｔがゲル化温度Ｔ３に到達した後の加熱の第２段階Ａ２における熱硬化性樹脂５の変化を拡大して示す。同図に示すごとく、第２段階Ａ２においては、熱硬化性樹脂５がゲル化を始め、熱硬化性樹脂５の多数の微細な固形物５２が発生し始める。
【００３４】
図８には、加熱温度Ｔを第１温度Ｔ１に保つ加熱の第３段階Ａ３における、熱硬化性樹脂５及び熱収縮チューブ２３１の変化を拡大して示す。同図に示すごとく、第３段階Ａ３においては、加熱温度Ｔを第１温度Ｔ１に保って、熱硬化性樹脂５を硬化させる。このとき、熱収縮チューブ２３１が熱収縮してその外径が縮小する際に、熱収縮チューブ２３１の外周側には、ゲル化した熱硬化性樹脂５の多数の微細な固形物５２が引き寄せられるようにして残存する。
そして、この多数の微細な固形物５２が、熱収縮チューブ２３１の外周と接触するとともに互いに接触し、多数の微細な固形物５２同士の間に、多数の微細スペースＳ１が形成される。そして、熱硬化性樹脂５の硬化によって、多数の微細スペースＳ１へ熱硬化性樹脂５が流れ込むことを抑制することができる。
第３段階Ａ３においては、加熱温度Ｔが第１温度Ｔ１に一定に保たれるために、熱収縮チューブ２３１の収縮率増加量Ｃ’は変化しない。
【００３５】
図９には、加熱温度Ｔを第２温度Ｔ２に保つ加熱の第４段階Ａ４における、熱硬化性樹脂５及び熱収縮チューブ２３１の変化を拡大して示す。同図に示すごとく、第４段階Ａ４においては、加熱温度Ｔを第１温度Ｔ１よりも高い第２温度Ｔ２に保って、熱収縮チューブ２３１を熱収縮させる。このとき、熱収縮チューブ２３１の収縮率増加量Ｃ’がさらに増加し、熱収縮チューブ２３１が、目的とする最終収縮率Ｃ２になるまで熱収縮する。
また、第４段階Ａ４においては、熱硬化性樹脂５が硬化していることにより、熱収縮チューブ２３１がさらに熱収縮してその外径が縮小することに伴って生じるスペースへ、熱硬化性樹脂５が流れ込むことを阻止することができる。これにより、二次スプール２２１の内周側に熱硬化性樹脂５による環状充填部分５１が形成されるとともに、熱収縮チューブ２３１の外周と環状充填部分５１の内周との間に隙間Ｓ２を形成することができる。隙間Ｓ２は、０．２〜５００μｍの幅Ｗの範囲内で形成される（図９参照）。
その後、コイル組付体１０を常温まで冷却し、二次スプール２２１の内周側に位置する熱硬化性樹脂５の内周と熱収縮チューブ２３１の外周との間に、隙間Ｓ２が形成された点火コイル１を製造することができる。
【００３６】
上記隙間Ｓ２の形成により、製造後の点火コイル１を使用する際に、点火コイル１における各構成部品の線膨張係数の差に起因して点火コイル１内に発生する熱応力を低減させることができる。そのため、熱硬化性樹脂５に微細なクラックが発生しにくくすることができる。また、熱硬化性樹脂５中に残存する微細な気泡によって熱硬化性樹脂５に微細なクラックが発生した場合でも、このクラックが中心コア２３へ伸展してしまうことを効果的に防止することができる。
【００３７】
それ故、上記点火コイル１の製造方法によれば、熱硬化性樹脂５に微細なクラックが発生しにくくするとともに、熱硬化性樹脂５に微細なクラックが発生した場合でも、このクラックが中心コア２３へ伸展してしまうことを効果的に防止することができる点火コイル１を製造することができる。
【００３８】
なお、仮に、上記予備収縮工程を行わず、予備収縮を行っていない熱収縮チューブ２３１を加熱硬化工程において熱収縮させる場合には、次の問題が生じる。
すなわち、この場合には、コイル組付体１０の加熱を開始すると同時に第１段階Ａ１において熱収縮チューブ２３１が熱収縮を開始する。そして、熱収縮チューブ２３１が熱収縮することに伴って形成されるスペースには、ゲル化を始めていない熱硬化性樹脂５が流れ込むことになる。そのため、加熱硬化工程において、予備収縮させた熱収縮チューブ５を用いない場合には、熱収縮チューブ２３１の外周と、熱硬化性樹脂５の内周との間に隙間Ｓ２を形成することはできない。
【００３９】
また、上記予備収縮工程において、熱収縮チューブ２３１の所定の予備収縮率Ｃ１は、熱収縮チューブ２３１を加熱する温度を異ならせて、適宜変更することができる。例えば、図１０に示すごとく、予備収縮工程において、熱収縮チューブ２３１を加熱する予備加熱温度Ｔ０を高くし、予備収縮率Ｃ１を最終収縮率Ｃ２に近い値にすることができる。この場合には、加熱硬化工程の第１〜第３段階Ａ１〜Ａ３において、熱硬化性樹脂５がゲル化及び硬化を行っているときには、熱収縮チューブ２３１が熱収縮を行わず、第４段階Ａ４において、コイル組付体１０の加熱温度Ｔを第２温度Ｔ２にするときに初めて熱収縮チューブ２３１を熱収縮させることができる。この場合にも、二次スプール２２１の内周側に位置する熱硬化性樹脂５の内周と熱収縮チューブ２３１の外周との間に、若干の隙間Ｓ２を形成することができる。
【００４０】
また、上記予備収縮工程において、例えば、図１１に示すごとく、予備収縮工程において、熱収縮チューブ２３１を加熱する予備加熱温度Ｔ０を低くし、予備収縮率Ｃ１を小さな値にすることもできる。この場合には、加熱硬化工程の第１段階Ａ１において、コイル組付体１０の加熱温度Ｔを上昇させる際に、熱硬化性樹脂５のゲル化温度Ｔ３よりも低い温度から熱収縮チューブ２３１が熱収縮を開始することになる。この場合にも、二次スプール２２１の内周側に位置する熱硬化性樹脂５の内周と熱収縮チューブ２３１の外周との間に、若干の隙間Ｓ２を形成することができる。
【符号の説明】
【００４１】
１ 内燃機関用点火コイル
２１ 一次コイル
２２ 二次コイル
２２１ 二次スプール
２３ 中心コア
２３１ 熱収縮チューブ
３ ケース
５ 熱硬化性樹脂
５１ 環状充填部分
Ｓ１ 多数の微細スペース
Ｓ２ 隙間
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の燃焼室に配設するスパークプラグに、スパークを発生させるために用いる内燃機関用点火コイル及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジン等の内燃機関に用いる点火コイルは、一次コイルと、一次コイルへの通電を遮断したときに誘導起電力を発生させる二次コイルとを同心状に内外周に重ねて配置し、一次コイル及び二次コイルの軸心位置に、軟磁性材料からなる中心コアを配置している。そして、一次コイル、二次コイル及び中心コア等をケース内に配置し、このケース内の隙間をエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂によって充填して、この熱硬化性樹脂によって、一次コイル、二次コイル及び中心コア等の絶縁及び固着を行っている。
【０００３】
例えば、特許文献１の点火コイル及びその製造方法においては、一次コイル、二次コイル及び中心コアをケース内に配置し、ケース内の隙間を熱硬化性の充填樹脂によって充填して、点火コイルを形成している。また、この点火コイルにおいては、中心コアを構成する、多数枚積層した平板状の電磁鋼板を、樹脂絶縁層によって覆って互いに密着させている。これにより、一次コイル、二次コイル及び中心コアをケース内に組み付け、このケース内の隙間に液体状態の熱硬化性の充填樹脂を注入する際に、電磁鋼板同士の間に隙間が形成されていないことによって、電磁鋼板同士の間から気泡（ボイド）が発生することを防止している。この気泡が発生しないことによって、熱硬化後の充填樹脂に、気泡が残存することを効果的に抑制し、充填樹脂にクラックが発生することを効果的に抑制している。
また、特許文献２の点火コイルにおいては、中心コアの外周を、弾性緩衝部材としての熱収縮チューブによって覆うことが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１０６２９号公報
【特許文献２】特開２０００−１８２８５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１、２においては、充填樹脂（熱硬化性樹脂）に微細なクラックが発生したときに、この微細なクラックの伸展を抑制する工夫はなされていない。
具体的には、特許文献１、２においては、樹脂絶縁層（又は弾性緩衝部材）によって覆われた中心コアは、二次コイルを巻回した二次スプールの内周側に配置され、樹脂絶縁層と二次スプールとの間に充填樹脂が充填されている。そして、点火コイルが、内燃機関の発熱・冷却の温度サイクル及び自己発熱による温度変化を受ける際に、樹脂絶縁層を緩衝材として機能させ、中心コア、充填樹脂及び二次スプールの各線膨張係数の差によって生じる熱応力を低減させることはできる。しかし、充填樹脂中における微細な気泡の残存を完全になくすことは困難である。そのため、樹脂絶縁層（又は弾性緩衝部材）によって覆われた中心コアと、二次スプールとの間に充填された充填樹脂に、微細なクラック（割れ）が発生したときには、この微細なクラックが、樹脂絶縁層を経由して中心コアまで伸展するおそれがある。
【０００６】
本発明は、かかる背景に鑑みてなされたもので、熱硬化性樹脂に微細なクラックが発生しにくくするとともに、熱硬化性樹脂に微細なクラックが発生した場合でも、このクラックが中心コアへ伸展してしまうことを効果的に防止することができる内燃機関用点火コイル及びその製造方法を提供しようとして得られたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様は、内外周に重ねて同心状に配置された一次コイル及び二次コイルと、
該一次コイル及び二次コイルの軸心位置に配置され、熱収縮チューブを外周に装着した中心コアと、
該中心コアと上記一次コイル及び二次コイルとを収容するケースと、
該ケース内に形成された隙間に充填された熱硬化性樹脂と、を備える内燃機関用点火コイルを製造する方法であって、
上記熱収縮チューブを加熱して、熱収縮がなくなる最大収縮率よりも低い所定の収縮率まで予備収縮させる予備収縮工程と、
上記予備収縮させた熱収縮チューブを上記中心コアの外周に装着し、該中心コアと上記一次コイル及び二次コイルとを上記ケース内に収容して、コイル組付体を形成する組付工程と、
上記コイル組付体の上記ケース内に形成された隙間に上記熱硬化性樹脂を充填する充填工程と、
上記コイル組付体を加熱して、上記熱硬化性樹脂を硬化させる加熱硬化工程と、を含んでおり、
該加熱硬化工程においては、上記熱硬化性樹脂を硬化させる第１温度に上記コイル組付体の加熱温度を保って、上記熱硬化性樹脂を硬化させ、その後、上記第１温度よりも高い第２温度に上記加熱温度を保って、上記熱収縮チューブを熱収縮させることを特徴とする内燃機関用点火コイルの製造方法にある（請求項１）。
【０００８】
本発明の他の態様は、内外周に重ねて同心状に配置された一次コイル及び二次コイルと、
該一次コイル及び二次コイルの軸心位置に配置され、熱収縮チューブを外周に装着した中心コアと、
該中心コアと上記一次コイル及び二次コイルとを収容するケースと、
該ケース内に形成された隙間に充填された熱硬化性樹脂と、を備えており、
該熱硬化性樹脂は、上記一次コイル及び二次コイルのうち内周側に位置するコイルが巻回された内周側スプールの内周と上記熱収縮チューブの外周との間に充填されて形成された環状充填部分を有しており、
該環状充填部分の内周と上記熱収縮チューブの外周との間には、該熱収縮チューブが収縮したことによる隙間が形成されていることを特徴とする内燃機関用点火コイルにある（請求項５）。
【発明の効果】
【０００９】
上記内燃機関用点火コイルの製造方法は、熱収縮チューブの用い方に工夫を行い、熱収縮チューブと、その外周側に位置する熱硬化性樹脂との間に、意図的に隙間を形成するものである。
本製造方法においては、組付工程を行う前に、予備収縮工程として、熱収縮チューブを予め熱収縮（予備収縮）させておく。このとき、熱収縮チューブは、熱収縮がなくなる最大収縮率よりも低い所定の収縮率まで予備収縮させておく。これにより、組付工程及び充填工程を行った後、加熱硬化工程を行う際には、コイル組付体の加熱の初期段階において、熱硬化性樹脂が体積膨張する一方、熱収縮チューブが熱収縮を行わないようにすることができる。なお、熱収縮とは、熱によって収縮することをいう。
【００１０】
また、加熱硬化工程においては、熱硬化性樹脂を硬化させる第１温度にコイル組付体の加熱温度を保って、熱硬化性樹脂を硬化させる。その後、第１温度よりも高い第２温度にコイル組付体の加熱温度を保って、熱収縮チューブを熱収縮させる。このとき、熱硬化性樹脂が硬化していることにより、熱収縮チューブが熱収縮（熱収縮チューブの外径が縮径）することに伴って生じるスペースへ熱硬化性樹脂が流れ込むことを阻止することができる。これにより、熱収縮チューブの外周と熱硬化性樹脂との間に隙間を形成することができる。
この隙間の形成により、製造後の点火コイルを使用する際に、点火コイルにおける各構成部品の線膨張係数の差に起因して点火コイル内に発生する熱応力を低減させることができる。そのため、熱硬化性樹脂に微細なクラック（割れ）が発生しにくくすることができる。また、熱硬化性樹脂中に残存する微細な気泡によって熱硬化性樹脂に微細なクラックが発生した場合でも、このクラックが中心コアへ伸展してしまうことを効果的に防止することができる。
【００１１】
それ故、上記内燃機関用点火コイルの製造方法によれば、熱硬化性樹脂に微細なクラックが発生しにくくするとともに、熱硬化性樹脂に微細なクラックが発生した場合でも、このクラックが中心コアへ伸展してしまうことを効果的に防止することができる点火コイルを製造することができる。
【００１２】
上記内燃機関用点火コイルは、熱収縮チューブと、その外周側に位置する熱硬化性樹脂との間に、意図的に隙間が形成されたものである。
具体的には、熱硬化性樹脂の環状充填部分の内周と熱収縮チューブの外周との間には、熱収縮チューブが熱収縮することによって隙間が形成されている。これにより、上記内燃機関用点火コイルによれば、熱硬化性樹脂に微細なクラックが発生しにくくするとともに、熱硬化性樹脂に微細なクラックが発生した場合でも、このクラックが中心コアへ伸展してしまうことを効果的に防止することができる。
【００１３】
また、上記内燃機関点火コイルにおいて、中心コアの外周に樹脂の層を設け、この樹脂の層の外周に熱収縮チューブを装着することができる。樹脂の層は、スプレー、ディップ（浸漬）等の種々のコーティング方法によって設けることができる。この場合にも、上述した内燃機関用点火コイル及びその製造方法と同様の効果を得ることができる。
また、参考として、熱収縮チューブを設ける代わりに、中心コアの外周に、スプレー、ディップ等の方法によって、樹脂の層を設けることも可能である。この場合、樹脂の層は、熱収縮チューブと同様に熱収縮を行う材料であることが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施例にかかる、内燃機関用点火コイルを示す断面図。
【図２】実施例にかかる、内燃機関用点火コイルの一部を拡大して示す断面図。
【図３】実施例にかかる、横軸に加熱時間ｔ（Ｈ）をとり、縦軸の上段にコイル組付体の加熱温度Ｔ（℃）、中段に熱硬化性樹脂の体積変化率Ｖ（％）、下段に熱収縮チューブの収縮率増加量Ｃ’（％）をとって、これらの時間変化を示すグラフ。
【図４】実施例にかかる、横軸に加熱温度Ｔ（℃）をとり、縦軸に収縮率Ｃ（％）をとって、熱収縮チューブの収縮率Ｃの温度変化を示すグラフ。
【図５】実施例にかかる、熱収縮チューブを拡径する治具示す説明図。
【図６】実施例にかかる、コイル組付体のケース内の隙間に熱硬化性樹脂を充填した状態を拡大して示す説明図。
【図７】実施例にかかる、加熱硬化工程における加熱の第２段階Ａ２において、熱硬化性樹脂がゲル化を始めた状態を示す説明図。
【図８】実施例にかかる、加熱硬化工程における加熱の第２段階Ａ３において、熱硬化性樹脂が硬化するとともに熱収縮チューブが熱収縮する状態を示す説明図。
【図９】実施例にかかる、加熱硬化工程における加熱の第２段階Ａ４において、熱収縮チューブが熱収縮した状態を示す説明図。
【図１０】実施例にかかる、熱収縮チューブの予備収縮率が異なる場合について、図３と同様の時間変化を示すグラフ。
【図１１】実施例にかかる、熱収縮チューブの予備収縮率が異なる場合について、図３と同様の時間変化を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
上述した内燃機関用点火コイル及びその製造方法における好ましい実施の形態につき説明する。
上記内燃機関用点火コイルの製造方法において、上記充填工程においては、上記コイル組付体の上記ケース内における隙間を真空状態にして、この隙間に上記熱硬化性樹脂を充填してもよい。真空状態とは、絶対真空に近い状態、あるいは大気圧よりも圧力が低い状態のことをいう。
【００１６】
また、上記予備収縮工程においては、上記熱硬化性樹脂がゲル化を開始する温度付近の温度まで上記熱収縮チューブを加熱して、該熱収縮チューブを上記所定の収縮率まで予備収縮させてもよい（請求項２）。
この場合には、組付工程及び充填工程を行った後、加熱硬化工程を行う際に、コイル組付体の加熱温度が上昇し、熱硬化性樹脂がゲル化を開始する温度付近になるときに、熱収縮チューブの熱収縮を開始させることができる。このとき、熱硬化性樹脂がゲル化を開始する温度付近にあることにより、熱収縮チューブが熱収縮することに伴って生じるスペースへ熱硬化性樹脂が流れ込むことを抑制することができる。これにより、熱収縮チューブの外周と熱硬化性樹脂との間に、より大きな隙間を形成することができる。
上記熱硬化性樹脂がゲル化を開始する温度付近とは、上記熱硬化性樹脂がゲル化を開始する温度の±２０℃以内とすることができ、この温度の±１０℃以内とすることが好ましい。また、上記予備収縮工程においては、熱硬化性樹脂がゲル化を開始する温度以上の温度まで熱収縮チューブを加熱しておくことがより好ましい。
【００１７】
また、上記予備収縮工程においては、上記熱収縮チューブは、その内径が縮小することを治具によって阻止しながら加熱した後に冷却することによって上記所定の収縮率まで熱収縮させてもよい（請求項３）。
この場合には、治具の外径を、中心コアの外周に装着するときの熱収縮チューブの内径の規定寸法に設定しておく。そして、熱収縮チューブは、その内径を規定寸法に維持して、所定の収縮率まで熱収縮（予備収縮）させることができる。これにより、熱収縮チューブを、所定の収縮率まで規定寸法で熱収縮させることができる。
【００１８】
また、上記内燃機関用点火コイル及びその製造方法において、上記熱収縮チューブは、撥油性及び絶縁性を有する、フッ素系、シリコーン系又はポリエチレンテレフタレートの樹脂もしくはゴムのいずれかによって構成されていてもよい（請求項４、６）。
この場合には、熱収縮チューブが撥油性を有することによって、コイル組付体のケース内における隙間に熱可塑性樹脂の充填を行う際に、隙間から抜け出す気泡が付着しにくくすることができる。
【実施例】
【００１９】
以下に、内燃機関用点火コイル及びその製造方法にかかる実施例につき、図面を参照して説明する。
図１には、内燃機関用点火コイル１（以下、単に点火コイル１という。）を断面にして示す。
同図に示すごとく、点火コイル１は、内外周に重ねて同心状に配置された一次コイル２１及び二次コイル２２と、一次コイル２１及び二次コイル２２の軸心位置に配置され、熱収縮チューブ２３１を外周に装着した中心コア２３と、中心コア２３と一次コイル２１及び二次コイル２２とを収容するケース３と、ケース３内に形成された隙間に充填された熱硬化性樹脂５とを備えている。
【００２０】
図２には、点火コイル１の一部を拡大して示す。
同図に示すごとく、熱硬化性樹脂５は、一次コイル２１及び二次コイル２２のうち内周側に位置するコイル（本例では二次コイル２２）が巻回された内周側スプール（本例では二次スプール２２１）の内周と熱収縮チューブ２３１の外周との間に充填されて形成された環状充填部分５１を有している。環状充填部分５１の内周と熱収縮チューブ２３１の外周との間には、熱収縮チューブ２３１が収縮することによって隙間Ｓ２が形成されている。
【００２１】
本例の点火コイル１の製造方法においては、以下の各工程を行って点火コイル１を製造する。
まず、予備収縮工程として、熱収縮チューブ２３１を加熱して、この熱収縮チューブ２３１を、熱収縮がなくなる最大収縮率Ｃｍａｘよりも低い所定の収縮率Ｃ１（以下、予備収縮率Ｃ１という。）まで熱収縮させる。次いで、組付工程として、予備収縮させた熱収縮チューブ２３１を中心コア２３の外周に装着し、中心コア２３と一次コイル２１及び二次コイル２２とをケース３内に収容して、コイル組付体１０を形成する。次いで、充填工程として、コイル組付体１０のケース３内に形成された隙間を真空状態にし、この隙間に熱硬化性樹脂５を充填する。次いで、加熱硬化工程として、コイル組付体１０を加熱して、熱硬化性樹脂５を硬化させる。
【００２２】
図３には、加熱硬化工程において、コイル組付体１０の加熱温度Ｔ（℃）、熱硬化性樹脂５の体積変化率Ｖ（％）、及び熱収縮チューブ２３１の収縮率増加量Ｃ’（％）の加熱時間ｔ（Ｈ）による変化を示す。ここで、体積変化率Ｖは、熱硬化性樹脂５が単位時間当たりにどれだけ体積が変化したかを示し、収縮率増加量Ｃ’は、熱収縮チューブ２３１が予備収縮率Ｃ１からどれだけ熱収縮したかを示す。
加熱硬化工程においては、熱硬化性樹脂５を硬化させる第１温度Ｔ１にコイル組付体１０の加熱温度Ｔを保って、熱硬化性樹脂５を硬化させ、その後、第１温度Ｔ１よりも高い第２温度Ｔ２にコイル組付体１０の加熱温度Ｔを保って、熱収縮チューブ２３１を熱収縮させる。
【００２３】
以下に、本例の内燃機関用点火コイル１及びその製造方法につき、図１〜図１１を参照して詳説する。
図１に示すごとく、本例の点火コイル１は、内燃機関としてのエンジンにおけるプラグホールに配置し、プラグホールに取り付けられたスパークプラグに装着して用いるものである。
一次コイル２１は、樹脂からなる一次スプール２１１の外周に巻回された一次巻線（マグネットワイヤ）によって形成されている。二次コイル２２は、樹脂からなる二次スプール２２１の外周に巻回された、一次巻線よりも細い二次巻線（マグネットワイヤ）によって形成されている。二次コイル２２は、一次コイル２１の内周側に配置されている。本例において、一次コイル２１及び二次コイル２２のうち内周側に位置するコイルは二次コイル２２であり、内周側スプールは二次スプール２２１である。なお、一次コイル２１は、一次スプール２１１を用いずに形成することもできる。
中心コア２３は、軟磁性材料からなる多数の電磁鋼板を積層して形成されている。なお、中心コア２３は、磁性粉体を圧縮成形して形成することもできる。中心コア２３は、その外周に熱収縮チューブ２３１が装着された状態で、二次スプール２２１の内周側に配置されている。
【００２４】
ケース３は、一次コイル２１、二次コイル２２及び中心コア２３等を収容し、プラグホール内に配置される筒状部分３１と、プラグホールの外部に配置されるコネクタ部分３２とによって構成されている。筒状部分３１の下部には、二次巻線の高電圧巻線端部を接続する高電圧端子４１、高電圧端子４１に導通されるスプリング４２、及びスパークプラグに装着されるプラグキャップ４３が設けられている。コネクタ部分３２には、点火コイル１を外部に電気接続するためのコネクタ接続部３２１、及び点火コイル１をエンジンに取り付けるための取付フランジ部３２２が設けられている。
ケース３の筒状部分３１の外周には、軟磁性材料からなる電磁鋼板によって形成された外周コア２４が配置されている。
熱硬化性樹脂５は、ベースとなる樹脂に硬化剤を混合して、所定の温度に加熱すると硬化するエポキシ樹脂である。このエポキシ樹脂が硬化する温度は、熱収縮チューブ２３１の熱収縮が最大収縮率Ｃｍａｘになるときの温度よりも低い。
【００２５】
熱収縮チューブ２３１は、撥油性及び絶縁性を有する樹脂又はゴムから構成されている。熱収縮チューブ２３１は、フッ素系の樹脂もしくはゴム、シリコーン系の樹脂もしくはゴム、又はポリエチレンテレフタレートの樹脂もしくはゴムによって構成することができる。
熱収縮チューブ２３１は、熱を加えると、内径及び外径が縮小するように収縮するものである。熱収縮チューブ２３１は、加熱する温度に応じて収縮量が増大し、所定の温度にて熱収縮がなくなる性質を有している。
【００２６】
図４には、横軸に加熱温度Ｔをとり、縦軸に収縮率Ｃをとって、熱収縮チューブ２３１の収縮率Ｃの温度変化を示す。同図に示すごとく、収縮率Ｃは、加熱温度Ｔが低いときには、増加勾配が大きくなるように変化し、加熱温度Ｔが高くなったときには、増加勾配が小さくなるように変化する。本例で用いる熱収縮チューブ２３１の最大収縮率Ｃｍａｘは、２０〜３５％である。
そして、予備収縮工程においては、予備加熱温度Ｔ０にて熱収縮チューブ２３１を所定の予備収縮率Ｃ１まで熱収縮させておき、加熱硬化工程においては、第２温度Ｔ２にて熱収縮チューブ２３１がさらに熱収縮させて目的とする最終収縮率Ｃ２になるまで熱収縮させる。また、熱硬化性樹脂５を加熱硬化させる第１温度Ｔ１は、予備加熱温度Ｔ０と第２温度Ｔ２との間に設定される。
【００２７】
次に、本例の点火コイル１の製造方法につき詳説する。
本例の点火コイル１の製造方法は、熱収縮チューブ２３１の用い方に工夫を行い、熱収縮チューブ２３１と、その外周側に位置する熱硬化性樹脂５との間に、意図的に隙間Ｓ２を形成するものである。
本製造方法においては、まず、予備収縮工程として、所定の予備収縮率Ｃ１に熱収縮させた熱収縮チューブ２３１を準備する。予備収縮工程においては、図５に示すごとく、熱収縮チューブ２３１内に挿通させる治具６を用い、この治具６によって熱収縮チューブ２３１を規定寸法に拡径しながら加熱及び冷却を行って、熱収縮チューブ２３１を所定の予備収縮率Ｃ１まで熱収縮させておく。ここで、同図は、熱収縮チューブ２３１を拡径する治具６示す。
熱収縮チューブ２３１は、予備収縮させた後の状態における厚みが、０．１〜０．５ｍｍの範囲内になるようにすることができる。
【００２８】
治具６は、円柱形状を有しており、その外径は、中心コア２３の外周に装着するときの熱収縮チューブ２３１の内径の規定寸法に設定されている。治具６の端部には、熱収縮チューブ２３１の拡径を案内するテーパ部６１が設けられている。治具６は、熱収縮チューブ２３１の所定の予備収縮率Ｃ１を得る時の所定の予備加熱温度Ｔ０まで加熱した加熱炉内に配置しておく。
【００２９】
熱収縮チューブ２３１を、所定の予備加熱温度Ｔ０（例えば、９０〜１１０℃）に加熱された加熱炉内の治具６の外周を通過させる。そして、熱収縮チューブ２３１は、治具６のテーパ部６１によって拡径されて、治具６の外周を通過する。このとき、熱収縮チューブ２３１は、規定寸法に維持された状態で、所定の予備加熱温度Ｔ０の時の収縮率Ｃ（予備収縮率Ｃ１）まで熱収縮する。その後、治具６の外周に配置された熱収縮チューブ２３１を急冷することにより、規定寸法に拡径されたままの状態で、所定の予備収縮率Ｃ１まで熱収縮した熱収縮チューブ２３１を得ることができる。
また、上記所定の予備収縮率Ｃ１の熱収縮チューブ２３１は、熱硬化性樹脂５がゲル化を開始する温度Ｔ３（９０〜１１０℃）付近の温度まで熱収縮チューブ２３１を加熱して得る。
【００３０】
次いで、組付工程として、予備収縮させた熱収縮チューブ２３１を中心コア２３の外周に装着し、この中心コア２３を、二次コイル２２を巻回した二次スプール２２１の内周側に配置する。また、一次コイル２１を巻回した一次スプール２１１の内周側に、二次コイル２２を巻回した二次スプール２２１と中心コア２３とを配置する。そして、中心コア２３、一次スプール２１１及び二次スプール２２１をケース３内に配置し、ケース３の外周に外周コア２４を配置する。こうして、その他の構成部品の配置も行って、コイル組付体１０を形成する（図１参照）。同図は、コイル組付体１０の隙間に熱硬化性樹脂５が充填された状態で記載している。
【００３１】
次いで、充填工程として、コイル組付体１０のケース３内における隙間を真空状態にする。この真空状態の形成は、コイル組付体１０を、真空ポンプによって真空にした真空タンク内に配置することによって行うことができる。そして、ケース３内における隙間に熱硬化性樹脂５を充填する。
図６には、コイル組付体１０のケース３内の隙間に熱硬化性樹脂５を充填した状態を拡大して示す。
充填工程及び加熱硬化工程においては、中心コア２３の外周に装着された熱収縮チューブ２３１の外周と、二次スプール２２１の内周との間に形成された隙間においては、熱収縮チューブ２３１が撥油性を有していることにより、隙間内に残存して上昇する気泡が熱収縮チューブ２３１の表面に付着しにくくすることができる。
【００３２】
次いで、加熱硬化工程として、上記真空状態を保ったまま、コイル組付体１０を加熱して、熱硬化性樹脂５を硬化させる。
コイル組付体１０は、その外部からの熱伝達によって加熱することができ、一次コイル２１と二次コイル２２との少なくとも一方に通電を行って加熱することもできる。
図３に示すごとく、コイル組付体１０の加熱の初期段階（第１段階）Ａ１においては、熱収縮チューブ２３１が所定の予備収縮率Ｃ１まで予め予備収縮していることにより、熱硬化性樹脂５が体積膨張する一方、熱収縮チューブ２３１が熱収縮を行わないようにすることができる。
加熱の初期段階においては、体積変化率Ｖ（％）が大きくなる一方、収縮率増加量Ｃ’（％）は０％のままである。
【００３３】
そして、コイル組付体１０の加熱温度Ｔが上昇し、熱硬化性樹脂５がゲル化を開始する温度Ｔ３付近になるときに、熱収縮チューブ２３１の熱収縮を開始させることができる。図３において、加熱温度Ｔがゲル化温度Ｔ３を超えるときから、熱収縮チューブ２３１の収縮率増加量Ｃ’が増加を始める。また、ゲル化温度Ｔ３を超えた後には、熱硬化性樹脂５が硬化を始めることにより、その体積変化率Ｖが小さくなっていく。
図７には、加熱温度Ｔがゲル化温度Ｔ３に到達した後の加熱の第２段階Ａ２における熱硬化性樹脂５の変化を拡大して示す。同図に示すごとく、第２段階Ａ２においては、熱硬化性樹脂５がゲル化を始め、熱硬化性樹脂５の多数の微細な固形物５２が発生し始める。
【００３４】
図８には、加熱温度Ｔを第１温度Ｔ１に保つ加熱の第３段階Ａ３における、熱硬化性樹脂５及び熱収縮チューブ２３１の変化を拡大して示す。同図に示すごとく、第３段階Ａ３においては、加熱温度Ｔを第１温度Ｔ１に保って、熱硬化性樹脂５を硬化させる。このとき、熱収縮チューブ２３１が熱収縮してその外径が縮小する際に、熱収縮チューブ２３１の外周側には、ゲル化した熱硬化性樹脂５の多数の微細な固形物５２が引き寄せられるようにして残存する。
そして、この多数の微細な固形物５２が、熱収縮チューブ２３１の外周と接触するとともに互いに接触し、多数の微細な固形物５２同士の間に、多数の微細スペースＳ１が形成される。そして、熱硬化性樹脂５の硬化によって、多数の微細スペースＳ１へ熱硬化性樹脂５が流れ込むことを抑制することができる。
第３段階Ａ３においては、加熱温度Ｔが第１温度Ｔ１に一定に保たれるために、熱収縮チューブ２３１の収縮率増加量Ｃ’は変化しない。
【００３５】
図９には、加熱温度Ｔを第２温度Ｔ２に保つ加熱の第４段階Ａ４における、熱硬化性樹脂５及び熱収縮チューブ２３１の変化を拡大して示す。同図に示すごとく、第４段階Ａ４においては、加熱温度Ｔを第１温度Ｔ１よりも高い第２温度Ｔ２に保って、熱収縮チューブ２３１を熱収縮させる。このとき、熱収縮チューブ２３１の収縮率増加量Ｃ’がさらに増加し、熱収縮チューブ２３１が、目的とする最終収縮率Ｃ２になるまで熱収縮する。
また、第４段階Ａ４においては、熱硬化性樹脂５が硬化していることにより、熱収縮チューブ２３１がさらに熱収縮してその外径が縮小することに伴って生じるスペースへ、熱硬化性樹脂５が流れ込むことを阻止することができる。これにより、二次スプール２２１の内周側に熱硬化性樹脂５による環状充填部分５１が形成されるとともに、熱収縮チューブ２３１の外周と環状充填部分５１の内周との間に隙間Ｓ２を形成することができる。隙間Ｓ２は、０．２〜５００μｍの幅Ｗの範囲内で形成される（図９参照）。
その後、コイル組付体１０を常温まで冷却し、二次スプール２２１の内周側に位置する熱硬化性樹脂５の内周と熱収縮チューブ２３１の外周との間に、隙間Ｓ２が形成された点火コイル１を製造することができる。
【００３６】
上記隙間Ｓ２の形成により、製造後の点火コイル１を使用する際に、点火コイル１における各構成部品の線膨張係数の差に起因して点火コイル１内に発生する熱応力を低減させることができる。そのため、熱硬化性樹脂５に微細なクラックが発生しにくくすることができる。また、熱硬化性樹脂５中に残存する微細な気泡によって熱硬化性樹脂５に微細なクラックが発生した場合でも、このクラックが中心コア２３へ伸展してしまうことを効果的に防止することができる。
【００３７】
それ故、上記点火コイル１の製造方法によれば、熱硬化性樹脂５に微細なクラックが発生しにくくするとともに、熱硬化性樹脂５に微細なクラックが発生した場合でも、このクラックが中心コア２３へ伸展してしまうことを効果的に防止することができる点火コイル１を製造することができる。
【００３８】
なお、仮に、上記予備収縮工程を行わず、予備収縮を行っていない熱収縮チューブ２３１を加熱硬化工程において熱収縮させる場合には、次の問題が生じる。
すなわち、この場合には、コイル組付体１０の加熱を開始すると同時に第１段階Ａ１において熱収縮チューブ２３１が熱収縮を開始する。そして、熱収縮チューブ２３１が熱収縮することに伴って形成されるスペースには、ゲル化を始めていない熱硬化性樹脂５が流れ込むことになる。そのため、加熱硬化工程において、予備収縮させた熱収縮チューブ５を用いない場合には、熱収縮チューブ２３１の外周と、熱硬化性樹脂５の内周との間に隙間Ｓ２を形成することはできない。
【００３９】
また、上記予備収縮工程において、熱収縮チューブ２３１の所定の予備収縮率Ｃ１は、熱収縮チューブ２３１を加熱する温度を異ならせて、適宜変更することができる。例えば、図１０に示すごとく、予備収縮工程において、熱収縮チューブ２３１を加熱する予備加熱温度Ｔ０を高くし、予備収縮率Ｃ１を最終収縮率Ｃ２に近い値にすることができる。この場合には、加熱硬化工程の第１〜第３段階Ａ１〜Ａ３において、熱硬化性樹脂５がゲル化及び硬化を行っているときには、熱収縮チューブ２３１が熱収縮を行わず、第４段階Ａ４において、コイル組付体１０の加熱温度Ｔを第２温度Ｔ２にするときに初めて熱収縮チューブ２３１を熱収縮させることができる。この場合にも、二次スプール２２１の内周側に位置する熱硬化性樹脂５の内周と熱収縮チューブ２３１の外周との間に、若干の隙間Ｓ２を形成することができる。
【００４０】
また、上記予備収縮工程において、例えば、図１１に示すごとく、予備収縮工程において、熱収縮チューブ２３１を加熱する予備加熱温度Ｔ０を低くし、予備収縮率Ｃ１を小さな値にすることもできる。この場合には、加熱硬化工程の第１段階Ａ１において、コイル組付体１０の加熱温度Ｔを上昇させる際に、熱硬化性樹脂５のゲル化温度Ｔ３よりも低い温度から熱収縮チューブ２３１が熱収縮を開始することになる。この場合にも、二次スプール２２１の内周側に位置する熱硬化性樹脂５の内周と熱収縮チューブ２３１の外周との間に、若干の隙間Ｓ２を形成することができる。
【符号の説明】
【００４１】
１ 内燃機関用点火コイル
２１ 一次コイル
２２ 二次コイル
２２１ 二次スプール
２３ 中心コア
２３１ 熱収縮チューブ
３ ケース
５ 熱硬化性樹脂
５１ 環状充填部分
Ｓ１ 多数の微細スペース
Ｓ２ 隙間
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内外周に重ねて同心状に配置された一次コイル及び二次コイルと、
該一次コイル及び二次コイルの軸心位置に配置され、熱収縮チューブを外周に装着した中心コアと、
該中心コアと上記一次コイル及び二次コイルとを収容するケースと、
該ケース内に形成された隙間に充填された熱硬化性樹脂と、を備える内燃機関用点火コイルを製造する方法であって、
上記熱収縮チューブを加熱して、熱収縮がなくなる最大収縮率よりも低い所定の収縮率まで予備収縮させる予備収縮工程と、
上記予備収縮させた熱収縮チューブを上記中心コアの外周に装着し、該中心コアと上記一次コイル及び二次コイルとを上記ケース内に収容して、コイル組付体を形成する組付工程と、
上記コイル組付体の上記ケース内に形成された隙間に上記熱硬化性樹脂を充填する充填工程と、
上記コイル組付体を加熱して、上記熱硬化性樹脂を硬化させる加熱硬化工程と、を含んでおり、
該加熱硬化工程においては、上記熱硬化性樹脂を硬化させる第１温度に上記コイル組付体の加熱温度を保って、上記熱硬化性樹脂を硬化させ、その後、上記第１温度よりも高い第２温度に上記加熱温度を保って、上記熱収縮チューブを熱収縮させることを特徴とする内燃機関用点火コイルの製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の内燃機関用点火コイルの製造方法において、上記予備収縮工程においては、上記熱硬化性樹脂がゲル化を開始する温度付近の温度まで上記熱収縮チューブを加熱して、該熱収縮チューブを上記所定の収縮率まで予備収縮させることを特徴とする内燃機関用点火コイルの製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の内燃機関用点火コイルの製造方法において、上記予備収縮工程においては、上記熱収縮チューブは、その内径が縮小することを治具によって阻止しながら加熱した後に冷却することによって上記所定の収縮率まで予備収縮させることを特徴とする内燃機関用点火コイルの製造方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の内燃機関用点火コイルの製造方法において、上記熱収縮チューブは、撥油性及び絶縁性を有する、フッ素系、シリコーン系又はポリエチレンテレフタレートの樹脂もしくはゴムのいずれかによって構成されていることを特徴とする内燃機関用点火コイルの製造方法。
【請求項５】
内外周に重ねて同心状に配置された一次コイル及び二次コイルと、
該一次コイル及び二次コイルの軸心位置に配置され、熱収縮チューブを外周に装着した中心コアと、
該中心コアと上記一次コイル及び二次コイルとを収容するケースと、
該ケース内に形成された隙間に充填された熱硬化性樹脂と、を備えており、
該熱硬化性樹脂は、上記一次コイル及び二次コイルのうち内周側に位置するコイルが巻回された内周側スプールの内周と上記熱収縮チューブの外周との間に充填されて形成された環状充填部分を有しており、
該環状充填部分の内周と上記熱収縮チューブの外周との間には、該熱収縮チューブが収縮したことによる隙間が形成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６】
請求項５に記載の内燃機関用点火コイルにおいて、上記熱収縮チューブは、撥油性及び絶縁性を有する、フッ素系、シリコーン系又はポリエチレンテレフタレートの樹脂もしくはゴムのいずれかによって構成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１】
内外周に重ねて同心状に配置された一次コイル及び二次コイルと、
該一次コイル及び二次コイルの軸心位置に配置され、熱収縮チューブを外周に装着した中心コアと、
該中心コアと上記一次コイル及び二次コイルとを収容するケースと、
該ケース内に形成された隙間に充填された熱硬化性樹脂と、を備える内燃機関用点火コイルを製造する方法であって、
上記熱収縮チューブを加熱して、熱収縮がなくなる最大収縮率よりも低い所定の収縮率まで予備収縮させる予備収縮工程と、
上記予備収縮させた熱収縮チューブを上記中心コアの外周に装着し、該中心コアと上記一次コイル及び二次コイルとを上記ケース内に収容して、コイル組付体を形成する組付工程と、
上記コイル組付体の上記ケース内に形成された隙間に上記熱硬化性樹脂を充填する充填工程と、
上記コイル組付体を加熱して、上記熱硬化性樹脂を硬化させる加熱硬化工程と、を含んでおり、
該加熱硬化工程においては、上記熱硬化性樹脂を硬化させる第１温度に上記コイル組付体の加熱温度を保って、上記熱硬化性樹脂を硬化させ、その後、上記第１温度よりも高い第２温度に上記加熱温度を保って、上記熱収縮チューブを熱収縮させることを特徴とする内燃機関用点火コイルの製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の内燃機関用点火コイルの製造方法において、上記予備収縮工程においては、上記熱硬化性樹脂がゲル化を開始する温度付近の温度まで上記熱収縮チューブを加熱して、該熱収縮チューブを上記所定の収縮率まで予備収縮させることを特徴とする内燃機関用点火コイルの製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の内燃機関用点火コイルの製造方法において、上記予備収縮工程においては、上記熱収縮チューブは、その内径が縮小することを治具によって阻止しながら加熱した後に冷却することによって上記所定の収縮率まで予備収縮させることを特徴とする内燃機関用点火コイルの製造方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の内燃機関用点火コイルの製造方法において、上記熱収縮チューブは、撥油性及び絶縁性を有する、フッ素系、シリコーン系又はポリエチレンテレフタレートの樹脂もしくはゴムのいずれかによって構成されていることを特徴とする内燃機関用点火コイルの製造方法。
【請求項５】
内外周に重ねて同心状に配置された一次コイル及び二次コイルと、
該一次コイル及び二次コイルの軸心位置に配置され、熱収縮チューブを外周に装着した中心コアと、
該中心コアと上記一次コイル及び二次コイルとを収容するケースと、
該ケース内に形成された隙間に充填された熱硬化性樹脂と、を備えており、
該熱硬化性樹脂は、上記一次コイル及び二次コイルのうち内周側に位置するコイルが巻回された内周側スプールの内周と上記熱収縮チューブの外周との間に充填されて形成された環状充填部分を有しており、
該環状充填部分の内周と上記熱収縮チューブの外周との間には、該熱収縮チューブが収縮したことによる隙間が形成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６】
請求項５に記載の内燃機関用点火コイルにおいて、上記熱収縮チューブは、撥油性及び絶縁性を有する、フッ素系、シリコーン系又はポリエチレンテレフタレートの樹脂もしくはゴムのいずれかによって構成されていることを特徴とする内燃機関用点火コイル。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図１０】
【図１１】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図１０】
【図１１】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１３−１０５９６１（Ｐ２０１３−１０５９６１Ａ）
【公開日】平成２５年５月３０日（２０１３．５．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５０００８（Ｐ２０１１−２５０００８）
【出願日】平成２３年１１月１５日（２０１１．１１．１５）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月３０日（２０１３．５．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月１５日（２０１１．１１．１５）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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