專利名稱：點(diǎn)火線圈的制作方法
本項(xiàng)發(fā)明涉及點(diǎn)火線圈，尤其是用于車輛點(diǎn)火系統(tǒng)的模塊化結(jié)構(gòu)的點(diǎn)火線圈。本專利申請是一件于1992年9月3日提出的申請?zhí)枮?39，800的美國專利申請的部份繼續(xù)申請。
目前使用的內(nèi)燃機(jī)的點(diǎn)火系統(tǒng)是一個或多個點(diǎn)火線圈，這種點(diǎn)火線圈在一個非導(dǎo)體的殼體之內(nèi)具有一個C型鐵芯，初級線圈和次級線圈分別纏繞在分開獨(dú)立的線圈架上，兩個線圈相互嵌套在一起并且處于C型鐵芯的范圍之內(nèi)。這種點(diǎn)火線圈灌注了環(huán)氧封裝物質(zhì)或其他絕緣物質(zhì)，這是工藝過程中的最后一道工序。盡管灌注了環(huán)氧物質(zhì)，C型鐵芯的各端頭部之間的間隙稱作所謂的“空隙”(air gap)。還有，通過在前述的具有永磁鐵的鐵芯的空隙部分鄰近處進(jìn)行灌注，點(diǎn)火線圈的效率可以提高，整個點(diǎn)火線圈的結(jié)構(gòu)包括殼體在內(nèi)可以更緊湊、可以減小。這樣的點(diǎn)火線圈的結(jié)構(gòu)在美國第4，990，881號專利中進(jìn)行了說明。在把這樣的點(diǎn)火線圈設(shè)計(jì)方案轉(zhuǎn)化為商業(yè)實(shí)踐的過程中，已經(jīng)取得了成功，成功的一部分就是發(fā)現(xiàn)了一種非常強(qiáng)的永磁物質(zhì)，包括象釤(Sm)、釹(Nd)這樣的元素和其他類似的稀土高能物質(zhì)。所述的永磁鐵完全由這類物質(zhì)制成并且稱作“全磁”(fully dense)。點(diǎn)火線圈的鐵芯的空隙盡管通過插入永磁鐵而被減小，但在前述的點(diǎn)火線圈的設(shè)計(jì)方案中仍然存在。
與此相比，本項(xiàng)發(fā)明提供了一種永磁式點(diǎn)火線圈，尤其是其中設(shè)有空隙，也能夠保證如果由于元件公差的積累而出現(xiàn)了一個小的空隙的話，它將處于一個預(yù)定的位置上，從而大大提高了點(diǎn)火線圈的效率和能量輸出。這就使得在獲得同樣的裝置的能量輸出的條件下，整個裝置的尺寸可有效地減小。本項(xiàng)發(fā)明的進(jìn)一步的特點(diǎn)是設(shè)計(jì)和使用了一種由粘接成的磁性材料構(gòu)成的永磁鐵，它比全磁永磁鐵小些并且由那些目前最容易獲得的稀土高能材料制成，如釤和釹，從而提供了一種同樣有效地材料，但和在此以前使用的全磁的永磁鐵相比要廉價得多，并且具有附加的好處，就是包括磁化合金元素Nd(釹)或Sm(釤)或同類元素在內(nèi)，由此制成的永磁鐵的厚度使得制造成本更低，并且在點(diǎn)火線圈的裝配過程中更容易操作。
另外，從現(xiàn)有技術(shù)中可清楚地看出，在研制模塊化結(jié)構(gòu)的點(diǎn)火線圈方面，現(xiàn)有技術(shù)幾乎沒有什么考慮，從而通過對幾個元件進(jìn)行少量的再構(gòu)造，同一個點(diǎn)火線圈可以用于至少兩種不同的點(diǎn)火策略，第一個策略需要高能量的輸出并且適用于在燃燒室內(nèi)的每次燃燒的一次性放電點(diǎn)火;第二個點(diǎn)火策略需要明顯低的能量輸出并且適用于每次燃燒的快速的二次放電、多次放電點(diǎn)火。
因此，本項(xiàng)發(fā)明在于一種改進(jìn)的永磁式的電磁點(diǎn)火線圈，該種點(diǎn)火線圈就其性能而言重量最輕并且尺寸最小。
本項(xiàng)發(fā)明進(jìn)一步在于一種用稀土高能磁性材料制作永磁鐵的電磁點(diǎn)火線圈，所描述的永磁鐵比全磁永磁鐵要小得多，因而與用全磁材料制成的永磁鐵相比要廉價得多，并且還完全消除了對永磁鐵和鐵芯之間的任何空隙的需要，這又使得永磁式點(diǎn)火線圈方案有最高的效率。
本項(xiàng)發(fā)明進(jìn)一步在于一種用以上方式描述的點(diǎn)火線圈，其中的永磁鐵包括對所有點(diǎn)火線圈元件的在尺寸公差的整個范圍之內(nèi)有效地消除空隙的裝置，點(diǎn)火線圈的元件是影響空隙的存在或不存在的。
本項(xiàng)發(fā)明進(jìn)一步在于一種模塊化結(jié)構(gòu)的點(diǎn)火線圈組件，其中的各元件的結(jié)構(gòu)提供了使鐵芯與環(huán)氧封裝材料絕熱的裝置，由此鐵芯和初級和/或次級線圈繞線之間發(fā)生熱應(yīng)力裂紋的可能性消除了;其中的初級和次級線圈繞線的線圈架都是圓柱形的，因而使得繞在線圈架上的線圈張力均勻;其中的初級線圈繞線的圓柱形線圈架上具有流經(jīng)通道，從而使得環(huán)氧物質(zhì)快速并且完全地注入，并且使得線圈與線圈架的兩側(cè)都絕緣;其中的初級和次級線圈的接入端和引出端都不需焊料;其中的由注模方法在點(diǎn)火線圈殼體內(nèi)形成的定位套包括在徑向和軸向都排除定位套與殼體之間相對位移的裝置。
本項(xiàng)發(fā)明進(jìn)一步在于一個套管，它處于次級線圈輸出端，在套管內(nèi)具有握持著并保持彈簧的裝置，但在套管和彈簧之間不需要機(jī)械的連接;類似地，使得火花塞可用通常方式插入并保持在套管內(nèi)。
本項(xiàng)發(fā)明也在于一種模塊化結(jié)構(gòu)的點(diǎn)火線圈組件，其中取消了永磁鐵并且用一個導(dǎo)電的非磁性的元件從根本上替代永磁鐵，通過這樣的方法，點(diǎn)火線圈可以用于完全不同的點(diǎn)火策略和完全不同的發(fā)動機(jī)或車輛的生產(chǎn)線。
本發(fā)明提出一種適用于內(nèi)燃機(jī)的點(diǎn)火線圈，包括一個C型芯元件，C型芯元件的各端頭部之間界定一空隙;
一個線圈子組件，它裝在所述的空隙內(nèi)包括一個初級線圈元件和一個次級線圈元件;
所述的初級線圈元件和所述的次級線圈元件都包括一個線圈架和多根導(dǎo)電材料的繞線，繞線是圍著線圈架的軸線纏繞在各自的所述線圈架上，所述的初級線圈元件套疊地容納在所述的次級線圈元件當(dāng)中;
所述的初級線圈元件包括一個芯元件，該元件沿著所述的線圈架的圓柱體的軸線方向可滑動地配置在所述的線圈架中并且與所述線圈架的通孔處于輪廓接觸狀態(tài);所述的芯元件包括一對相對應(yīng)的端頭，所述端頭中的其中之一是芯元件的根部而另外一個端頭則是所述芯元件的頭部;
一個墊片元件，該元件設(shè)置在所述芯元件的所述頭部上;
所述的墊片元件與所述C型芯元件的一個端頭密貼并且也與所述的芯元件的所述頭部密貼，所述的芯元件在其根部與所述的C型芯元件的另外一個端頭密貼、是完全的輪廓接觸;和所述的初級芯元件在其根部以及所述的C型芯元件在所述的另外一個端頭都包括互相配合的裝置，以使之保持所述的C型芯，所述的初級芯元件和所述的墊片元件每個都密貼，就象一個裝配成一體的部件一樣。
其中的初級芯元件的所述根部包括一個傾斜的端面，該端面相對于所述的初級芯元件的軸線呈一個銳角，并且所述的C型芯元件的各個端頭具有相同銳角，從而界定了一對相互輪廓接觸的傾斜面;通過把線圈子組件裝配在所述C型芯的空隙之內(nèi)時，在各個元件中的普通的制造積累誤差就可以被抵消掉，這種積累誤差通常是一個在各元件之間的空隙大小范圍內(nèi)的確定數(shù)值，所產(chǎn)生的預(yù)定的空隙當(dāng)中包括一個零空隙，該零空隙就是當(dāng)所述芯元件的相應(yīng)的傾斜端面相互并列處于最后的裝配位置時的情況;和所述墊片元件包括消除在空隙中的任何誤差影響的裝置，該裝置并且保證了與所述C型芯元件的端頭密貼、保持輪廓接觸。
其中所述的墊片元件是一塊平板形的永磁鐵元件，所述的消除所述空隙的裝置包括多個凸頭，這些凸頭從所述平板式元件的一個表面上延伸出來，所述的凸頭在線圈子組件裝到C型芯元件的裝配過程中在來自所述傾斜面的力的作用下是可變形的，以使得在所述C型芯元件的相對一端處達(dá)到完全地相互之間地輪廓接觸。
其中所述的墊片元件是一塊非磁性的平板，所述的消除所述空隙的裝置包括多個凸頭，這些凸頭從所述平板的一個表面上延伸出來，所述凸頭在線圈子組件裝到C型芯元件的裝配過程中在來自所述傾斜面的力的作用下可變形的，以使得所述的C型芯元件的相對的一端處達(dá)到完全地相互之間的輪廓接觸。
所述點(diǎn)火線圈進(jìn)一步包括一個工程塑料的絕緣夾板元件，該元件插入在所述C型芯元件和所述線圈子組件之間。
其中所述的工程塑料的夾板元件包括所述的墊片元件。
所述夾板元件在其整個長度上都充分地與所述的C型芯元件相密貼，所述的夾板元件的橫斷面是U型的并且包括相面對設(shè)置的側(cè)壁，這兩個側(cè)壁與所述的C型芯元件的相對應(yīng)的側(cè)壁夾緊配合。
其中所述的墊片元件可以是永磁鐵材料，也可以是工程塑料的非磁性的材料，在這里，同樣的模塊化結(jié)構(gòu)的裝配起來的元件包括所述的C型芯元件和所述的線圈子組件，這些元件可以利用所述的永磁鐵材料作為所述的墊片元件來構(gòu)造成一種高能量輸出的線圈組件，也可以利用所述的非磁性材料作為所述的墊片元件來構(gòu)造成一種能量輸出量低得多的更快速放電的線圈組件。
本項(xiàng)發(fā)明的這些和其他特征、目的和優(yōu)點(diǎn)可以結(jié)合附圖從下文的關(guān)于對實(shí)施本項(xiàng)發(fā)明的最佳方式的詳細(xì)說明中更清楚地體現(xiàn)出來。


圖1是根據(jù)本項(xiàng)發(fā)明的點(diǎn)火線圈組件的總體透視圖，其中的封裝物質(zhì)被去除了并且初級連接頭組件只示出了局部;
圖2是圖1所示的點(diǎn)火線圈組件在部件分解狀態(tài)下的透視圖;
圖3是根據(jù)本項(xiàng)發(fā)明的初級線圈繞線及線圈架組件的正視圖;
圖4是根據(jù)本項(xiàng)發(fā)明的與圖3類似的圖，它旋轉(zhuǎn)了90°以進(jìn)一步詳細(xì)地表示初級線圈繞線及線圈架組件;
圖5是從上面看的初級線圈繞線及線圈架的平面圖;
圖6是從底面看的如圖3和圖4所示的初級線圈繞線和線圈架的平面圖;
圖7是根據(jù)本項(xiàng)發(fā)明的次級線圈繞線和線圈架組件的正視圖;
圖8是從上面看的如圖7所示的次級線圈繞線和線圈架的平面圖;
圖9是從底面看的如圖7所示的次級線圈繞線和線圈架的平面圖;
圖10A、圖10B是根據(jù)本項(xiàng)發(fā)明的一個關(guān)于初級線圈繞線及線圈架與T型棒式層壓鋼芯相結(jié)合的正視圖和局部正視圖;
圖11是根據(jù)本項(xiàng)發(fā)明的關(guān)于初級和次級線圈繞線及線圈架與層壓鋼芯元件相裝配的正視圖;
圖12是根據(jù)要本項(xiàng)發(fā)明的僅僅由C型層壓鋼芯組件、T型芯與永磁鐵相裝配而構(gòu)成的組件的正視圖;
圖13是根據(jù)本項(xiàng)發(fā)明的整個點(diǎn)火線圈組件的以斷面表示的正視圖，但沒有包括下部的套管元件;
圖14A和圖14B是根據(jù)本項(xiàng)發(fā)明的局部以斷面表示的殼體與下部套管元件相裝配的后視圖，沒有示出內(nèi)部的芯和線圈件組件;
圖15是根據(jù)本項(xiàng)發(fā)明的殼體安裝元件的凸臺襯套的透視圖，該襯套用注模方法在殼體安裝元件的臂和凸臺內(nèi)形成;
圖16是根據(jù)本項(xiàng)發(fā)明的第二個實(shí)施例的I型初級繞線鋼芯元件的透視圖，其應(yīng)用范圍包括結(jié)構(gòu)如圖1至圖15所表示的但用于低能輸出的點(diǎn)火線圈;
圖17是根據(jù)前述的第二個實(shí)施例的導(dǎo)電的非磁性的絕緣夾板的透視圖;
圖18是與圖12類似的正視圖，表示了分別使用圖16和圖17所示的I型芯元件和絕墊夾板的第二個實(shí)施例。
圖1表示了本項(xiàng)發(fā)明的點(diǎn)火線圈組件的整體結(jié)構(gòu)。該點(diǎn)火線圈是一種線圈與火花塞一一對應(yīng)式的點(diǎn)火線圈組件，如模型圖所示，該種點(diǎn)火線圈安裝在普通的點(diǎn)火火花塞上并且可與火花塞通電。應(yīng)當(dāng)注意到，該點(diǎn)火線圈組件是極其結(jié)構(gòu)緊湊的。它包括一個總體呈圓柱形的殼體10，殼體10中嵌套著一個C型層壓鋼芯元件100，在C型層壓鋼芯元件各端頭之間提供了一個開口部分或者說是空隙，初級線圈架組件200和次級線圈架組件400安放在C型層芯元件100各端頭之間的開口部分之內(nèi)。初級線圈元件200包括一個T型層壓鋼芯元件(沒有圖示出來)，它軸向地穿過初級線圈架。
初級線圈架包含一對初級端頭接受器202、204，在接受器之內(nèi)有無焊料的、彈簧握持的、絕緣的位移端頭。
初級連接頭組件12部分地圖示出來，它用于夾卡在殼體上并且包括處于接受器14上面的端頭，該初級連接頭建立了初級和次級線圈之間的通電聯(lián)系，通電的方式將在下文說明。
次級線圈架400包括一個輸入端402和一個相對應(yīng)的次級線圈架的輸出端(圖1中沒有圖示出來)，該輸出端位于次級線圈架的下端并且在殼體的端頭桿狀部分16的范圍之內(nèi)。與端頭桿狀部分16相滑動配合的是一個柔軟的橡膠套管18，該套管18具有一個凸緣20，凸緣20緊夾著桿狀部分16，桶狀部分22用于緊夾著火花塞的頭部并與之建立通電聯(lián)系，通電方式在下文說明。
圖2進(jìn)一步說明了該點(diǎn)火線圈組件的獨(dú)特的結(jié)構(gòu)緊湊性，并且說明了用獨(dú)特的模塊組集方法組裝點(diǎn)火線圈組件的方式。例如，初級線圈架子組件200包括一個初級線圈架206，初級線圈208沿縱向軸方向纏繞在初級線圈架206上。初級線圈架206包括一個上部的槽形頭部210和一個下部的圓柱形部分212。該初級線圈架包括一個矩形孔228，該矩形孔228沿著初級線圈架的軸線方向從一端延伸至另一端，并且該矩形孔228的尺寸使得可用滑動配合方式接受T型層壓鋼芯元件300。該初級線圈架上部的槽形頭部包括一對相間隔的側(cè)壁21和一個在兩側(cè)壁之間延伸的處于槽形頭部一端的止位壁216。該上部的槽形頭部包括三個定位凸耳218，220，222(其中凸耳218和222沒有在這幅圖中表示出來)。這些凸耳中的其中兩個(218和220)分別位于相對應(yīng)的端頭接受器202和204的底部。在初級線圈架的底部有一個圓形的凸緣224，徑向地從該凸緣上凸起的是一對定位凸耳226，這兩個定位凸耳226軸向地與從初級線圈架上部的端頭接受器202和204上延伸出的那些定位凸耳對齊并且與之相類似。
T型芯元件300可滑動地容納在初級線圈組件200內(nèi)，該T型芯元件包括一個橫翼部308，該橫翼部308在T型芯的一端并具有傾斜的下側(cè)面302，在T型芯的另外一端有一傾斜端或者說斜面端304。T型芯元件是由一系列的層壓鋼片組成的，這些鋼片由穿孔的或沖孔的銷釘306緊固在一起。
與橫翼部308磁性吸附在一起的是一塊板式永磁鐵310。該永磁鐵310在其上表面上具有多個凸頭312。每個凸頭312的高度或長度與累積誤差的最大值相等或略超過這個數(shù)值，這個高度保證T型芯和永磁鐵能填滿C型芯元件兩端頭之間的距離。該永磁鐵元件由可粘接的磁性材料制成，這種永磁鐵比用全磁材料制成的永磁鐵要小得多，它由象釹和釤這樣的稀土高能材料制成，這種材料的顆粒均勻地分散在一種粘接劑中，這種粘接劑就是象塑料或環(huán)氧填料之類的物質(zhì)。在我們優(yōu)選的例子中，釹顆粒分散在一種尼龍?zhí)盍现?，從而最后的?fù)合材料的磁束密度為4.2千高斯，而全磁材料制成的永磁鐵的磁束密度為12千高斯。
初級線圈架組件200適合于容納在圓柱形的次級線圈架組件400內(nèi)。次級線圈架組件包括與之集成一體的次級端頭部402和404。在每個端頭部中的一個端都設(shè)有一個類似的、無焊料的、彈簧座圈的絕緣端頭。在次級線圈架的內(nèi)側(cè)的圓柱面內(nèi)設(shè)有三個縱向延伸的槽406、408、410，每個槽都與繞線412相通，繞線412纏繞在次級線圈架400的外圍，該繞線412的兩端分別與次級端頭部402和404的輸入端和輸出端相連。槽406、408、410的寬度分別與初級線圈組件的定位凸耳218、220、222的寬度相匹配。因而，當(dāng)初級線圈架插入次級線圈架時，通過選擇每個定位凸耳的周向位置，初級線圈架以確定位置插進(jìn)次級線圈架中。另外，通過初級線圈架的上部的槽形頭部下側(cè)的斜面，初級線圈架的縱向的相對位置就確定了，它安坐在次級線圈架的邊緣或凸緣上。進(jìn)一步地說，次級線圈架上的槽406、410在次級線圈架的下端都有止檔418。由于初級線圈架的上部的槽形頭部安坐在次級線圈架的凸緣上，定位凸耳226上的凸頭232與止檔418相接觸，從而將初級線圈架固定住。
另一方面，塑料的絕緣的夾板元件102由改進(jìn)的具有10%填料的聚丙烯或其他適當(dāng)?shù)牟牧现瞥桑搳A板元件102與C型芯100的開口部分滑動配合。該夾板的尺寸可使得夾板的兩則壁牢牢地與C型芯元件的兩外壁相緊固，下文將有圖示和說明。作為線圈架和芯之間的中介物，該夾板減輕了對芯的熱膨脹的任何影響。
另一方面，C型芯元件100及其夾板102從C型芯的開口處插入初級線圈架上部的槽形頭部，從而C型芯元件的上部端頭104緊靠在初級線圈架的止位壁216上。同時，初級線圈架組件內(nèi)的T型芯的斜面或者說傾斜的端部304將與相對應(yīng)的C型芯另外一個端頭108的傾斜端部106進(jìn)行面對面的接觸。組裝繼續(xù)到T型鋼芯緊靠C型芯元件的止位臺110為止。進(jìn)一步地說，傾斜端部106設(shè)計(jì)了升降自由度，這種設(shè)計(jì)也迫使T型芯300和永磁鐵310與C型芯元件100的另外一個端頭部分保持全接觸，從而有效地消除了任何空隙，否則這種空隙就可能存在于C型芯元件和T型芯元件之間。
通過從永磁鐵上凸出的凸頭312，一方面在永磁鐵和T型芯元件之間，另一方面在永磁鐵和C型芯元件的端頭104之間，都可始終保證能有多點(diǎn)物理接觸。這又保證了芯元件300、芯元件100各自的相互接觸的斜面304、106在另外一端永遠(yuǎn)存在著輪廓接觸的狀況。
另一方面，芯、初級和次級線圈架子組件可在殼體10內(nèi)滑動。從而，包括止動彈簧24在內(nèi)的套管組件與殼體的一端是相互滑動配合的，初級連接頭組件12夾緊在殼體的另外一端上。正如圖1和圖2所示，這樣就形成了點(diǎn)火線圈組件。
圖3至圖6詳細(xì)說明了初級線圈架。初級線圈架200是傳統(tǒng)的注射成形的元件，由尼龍或其他適當(dāng)材料制成，初級線圈200包括一個槽形的頭部210和下部的圓柱形部分212，初級線圈208螺旋式地纏繞在該圓柱部分212上。貫穿該初級線圈架中心的是一個矩形截面的孔228，該孔228以滑動配合方式容納T型芯元件。上部的定位凸耳222如圖4所示，下部的定位凸耳226如圖6所示，定位凸耳226的設(shè)置是分別縱向地對應(yīng)其上部的定位凸耳218、220。進(jìn)一步地說，應(yīng)當(dāng)注意到的是，與上部的槽形端頭沿同一橫向方向延伸的是一對導(dǎo)軌230，導(dǎo)軌230設(shè)置在底面凸緣224上。導(dǎo)軌230橫向地延伸過矩形孔228一部分，并且導(dǎo)軌230的間距要略大于C型芯的厚度。隨著C型芯100滑動配合地進(jìn)入初級和次級線圈架組件，導(dǎo)軌230用于容納C型芯100的下部端頭108。
這樣，初級線圈架組件的結(jié)構(gòu)保證了定位的唯一性，這是因?yàn)橐环矫嬖摼€圈架與C型芯的相對位置僅能以一個特定的方向完成定位，另一方面次級線圈架與C型芯的相對位置也只能按一個特定的方向進(jìn)行定位。從而，消除了誤裝配的可能性。
例如，參見附圖10A和圖10B就會發(fā)現(xiàn)，T型芯的放置方向使得橫翼部容納于槽形頭部210中;使得橫翼部308的頭部最終安坐在傾斜的側(cè)壁302上，安坐的方式使該頭部的頂面正好位于止位壁216之下，還使得T型芯300的另外一端處的斜面304與C型芯的斜面106以相對應(yīng)的方式相適應(yīng)并且與下部的導(dǎo)軌230相配合。從圖10中還應(yīng)當(dāng)注意到，板式永磁鐵310的寬度和長度與橫翼部頂面的寬度及長度相同，板式永磁鐵310可以從槽形頭部的開口一側(cè)滑動地進(jìn)入槽形頭部并定位，最終緊靠在止位壁216上。在永磁鐵上設(shè)置凸頭312以和C型芯元件相配合是優(yōu)選方案的，同時，如果這些凸頭被面向橫翼部，點(diǎn)火線圈組件同樣地會很好地工作，在芯元件300的相互配合表面上形成凸頭也是一種另外的方案。
參見圖7至圖9，它們詳細(xì)地表示了次級線圈架400及其繞線組件。與初級線圈架一樣，次級線圈架也是一個整體的注射成形的塑料元件，最好由尼龍或類似的材料制成。次級線圈架總體上呈圓柱形，其內(nèi)徑的尺寸恰恰可以容納初級線圈架組件，次級線圈架包括數(shù)個細(xì)長的槽406、408、410，這三個槽在次級線圈架的整個側(cè)壁上延伸。輸入和輸出端頭部402和404分別位于該線圈架的兩端。該次級線圈架包括數(shù)個圓環(huán)形的筋414，這些筋414在繞線圓環(huán)式地纏繞在該線圈架上時使繞線的位置保持不變。槽406、408、410適合于分別容納前述的初級線圈架組件上的定位凸耳218、220、222。進(jìn)一步地說，在所有的元件都裝配完之后，當(dāng)點(diǎn)火線圈組件依據(jù)傳統(tǒng)的實(shí)際方法灌注封裝物質(zhì)時，封裝物質(zhì)將在次級線圈架組件內(nèi)部的各細(xì)長槽內(nèi)流動，并且徑向地流進(jìn)次級繞線的所有的內(nèi)部部分，從而提高了點(diǎn)火線圈組件的灌注效果并且消除了各元件之間的所有空隙。
圖12只表示了層壓鋼芯元件100、層壓鋼芯元件300和永磁鐵310的裝配關(guān)系。應(yīng)當(dāng)注意到，C型芯元件100在其一端處有一個斜面106，該斜面106以止位臺110結(jié)束。該斜面的寬度與T型芯的寬度相匹配，以致于在這個組件中各芯元件在外表面上看是平整的。
在圖12中，還應(yīng)注意到，在永磁鐵310和C型芯元件的另外一個端頭104之間沒有任何空隙。根據(jù)本項(xiàng)發(fā)明，這是理想的設(shè)計(jì)要求。然而，由于額定元件的誤差積累，在生產(chǎn)過程中時常會發(fā)現(xiàn)對于有限數(shù)量的點(diǎn)火線圈組件，永磁鐵310和C型芯元件之間的確存在著極其小的空隙。就是為了消除這種可能性，永磁鐵上設(shè)置了一定數(shù)量的凸頭312，這些凸頭從永磁鐵上向上延伸一段距離，這個距離等于或略大于各元件尺寸誤差積累的最大偏差值，也就是對于每個元件的在最小和最大誤差之間的最大積累誤差。當(dāng)各芯元件以最小積累誤差相裝配時，在T型芯300被壓向斜面106的力的作用下，各凸頭完全被壓平在永磁鐵的表面上。另一方面，當(dāng)最大積累誤差存在于否則就要在芯元件100和芯元件300之間出現(xiàn)空隙的條件下，永磁鐵310上的凸頭312仍然會與C型芯保持接觸，空隙將有效地被消除，或者空隙僅出現(xiàn)在T型芯元件300的最大橫截面的區(qū)域，這就是橫翼部308。
圖13表示了前述的點(diǎn)火線圈組件的橫斷面。應(yīng)當(dāng)注意的是，在永磁鐵310和芯元件100、芯元件300之一之間沒有任何空隙。應(yīng)當(dāng)注意到，初級線圈架元件200精確地和結(jié)構(gòu)緊湊地放置在圓柱形的次級線圈架元件400之內(nèi)，并且初級和次級線圈架組件都緊緊地放置于C型芯元件100的開口部分處。進(jìn)一步地說，應(yīng)當(dāng)注意到，熱絕緣夾板102是如何與次級繞線組件相絕緣的，從而排除了通過C型芯元件的加熱及其造成的熱膨脹而產(chǎn)生熱應(yīng)力的可能性，進(jìn)而排除了造成任何應(yīng)力裂紋的可能性，否則在C型芯和次級繞線之間有可能造成短路。
圖14說明了本項(xiàng)發(fā)明的另外一個重要特性，主要是橡膠套管元件18與殼體的一部分16相滑動配合的方式以及與松動地保持止動彈簧24的方式，這是用套管18的一端完全開口而另外一端則定位在一個圓環(huán)形的、與套管18集成一體的、向內(nèi)延伸的橡膠凸緣26上來達(dá)到的，該凸緣26的作用是一個彈簧的定位座。因而，止動彈簧可以從與彈簧定位座凸緣26相反的一端置入套管。該止動彈簧松動地配合在殼體的端頭部16內(nèi)并且有足夠的非壓縮長度從而與次級線圈組件的輸出端頭404的半月形座28進(jìn)行松弛接觸。因而，當(dāng)火花塞在套管18的另外一端插入時，止動彈簧24被迫一端與次級線圈的輸出端通電，另一端與火花塞頭部通電。定位座凸緣26在結(jié)構(gòu)上具有足夠大的徑向尺寸，從而當(dāng)火花塞從套管組件中移去時，止動彈簧仍能保持在套管之中。
另外還可以看到，在圓柱形的殼體元件的下部有一個模制成型的芯容納井30，該容納井30有一對相對應(yīng)地設(shè)置的側(cè)壁32，其中的一個側(cè)壁32在圖上進(jìn)行了表示，這兩個側(cè)壁32的相互間距是適當(dāng)?shù)囊跃o緊地容納C型芯元件100的下部端頭，并且使線圈元件與殼體的相對位置保持固定不變。
圖14和圖15表示了一個粉末冶金的燒結(jié)的襯套34的獨(dú)特結(jié)構(gòu)，這種襯套34注射成形在殼體安裝元件36中。該襯套包括數(shù)個螺旋形的固位筋38，這些固位筋38在襯套的周面上間隔排列。襯套34在殼體元件之內(nèi)的任何轉(zhuǎn)動趨勢從而被排除了，同樣任何軸向移動的趨勢也排除了。
再看本項(xiàng)發(fā)明的進(jìn)一步的特性，按照圖16和圖17所示的方法進(jìn)行構(gòu)造初級繞線的芯元件300和工程塑料的絕緣夾板102，或者使用與前述的相同元件并按前述的方法組裝所有元件，通過這樣的方法，同樣的基本的線圈元件將產(chǎn)生少得多的每次放電能量，即線圈的每次激磁。
在圖16至圖18中，與那些在前面的圖1至圖15中使用過的相同的指示數(shù)碼代表相同的結(jié)構(gòu)元件，只有未出現(xiàn)過的數(shù)碼將在下文專門說明。
芯元件300的結(jié)構(gòu)更象I字型，這是因?yàn)榕cC型芯元件100對著表面309的面積大幅度減小，有效地減小這個面積的方式是剪短T型芯的兩翼，如圖16中的虛線所示。線圈的輸出量大大直接地與這個表面的面積發(fā)生聯(lián)系，從而線圈的能量輸出有希望有明顯地減小。進(jìn)一步地說，如圖17所示，工程塑料的絕緣夾板102帶有一個平舌或者說墊板元件103，該元件103從基礎(chǔ)壁105上延伸出來，該基礎(chǔ)壁105基本上是U型夾板的中間連接段，延伸的起點(diǎn)是側(cè)壁107的端頭109，該端頭109靠在初級線圈架200的槽形頭部210上，如圖1所示。平舌103有足夠長的長度以在鋼芯元件300的整個表面上或者說在芯元件300的頭部上延伸。該平舌的寬度和長度與永磁鐵310的寬度和長度相當(dāng)?shù)匾恢?。類似地，平?03的厚度與永磁鐵310的厚度也完全相同，這里的永磁鐵310的厚度包括凸頭312的高度所貢獻(xiàn)出的附加厚度。另一方面，平舌103也可以帶有凸頭，這些凸頭與凸頭312尺寸相類似或相等并且以同樣的方式起作用。作為一個非磁性體，平舌103僅僅是取代了永磁鐵，從而使得復(fù)合結(jié)構(gòu)的芯100和芯300可以組裝在一起。由于在芯元件100和芯元件300之間由此而產(chǎn)生了空隙，線圈組件的能量輸出與圖1至圖15所示的線圈組件相比大為減小。在一個上述的模塊化結(jié)構(gòu)的點(diǎn)火線圈組件的應(yīng)用實(shí)例中，在給定5.5安培輸入的條件下，每次放電的能量輸出是(ⅰ)當(dāng)永磁鐵按圖1至圖15的結(jié)構(gòu)配置時為30毫焦耳;(ⅱ)當(dāng)按圖16至圖18所示的另外一個實(shí)施例進(jìn)行結(jié)構(gòu)配置時為15毫焦耳。前面一種結(jié)構(gòu)具有一個1500微秒的再放電時間間隔并且被認(rèn)為僅適用于一次性點(diǎn)火策略，而后面一種結(jié)構(gòu)具有一個725微秒的再放電時間間隔，因而非常適用于在一次燃燒事件當(dāng)中需要多次再放電的點(diǎn)火策略。
在詳細(xì)地說明了實(shí)施本項(xiàng)發(fā)明的最佳方式的同時，那些熟悉與本項(xiàng)發(fā)明有關(guān)的技術(shù)的人應(yīng)該注意在下面的權(quán)利當(dāng)中定義的實(shí)施本項(xiàng)發(fā)明的各種另外的方案和實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種適用于內(nèi)燃機(jī)的點(diǎn)火線圈，包括一個C型芯元件，C型芯元件的各端頭部之間界定一空隙；一個線圈子組件，它裝在所述的空隙內(nèi)包括一個初級線圈元件和一個次級線圈元件；所述的初級線圈元件和所述的次級線圈元件都包括一個線圈架和多根導(dǎo)電材料的繞線，繞線是圍著線圈架的軸線纏繞在各自的所述線圈架上，所述的初級線圈元件套疊地容納在所述的次級線圈元件當(dāng)中；所述的初級線圈元件包括一個芯元件，該元件沿著所述的線圈架的圓柱體的軸線方向可滑動地配置在所述的線圈架中并且與所述線圈架的通孔處于輪廓接觸狀態(tài)；所述的芯元件包括一對相對應(yīng)的端頭，所述端頭中的其中之一是芯元件的根部而另外一個端頭則是所述芯元件的頭部；一個墊片元件，該元件設(shè)置在所述芯元件的所述頭部上；所述的墊片元件與所述C型芯元件的一個端頭密貼并且也與所述的芯元件的所述頭部密貼，所述的芯元件在其根部與所述的C型芯元件的另外一個端頭密貼、是完全的輪廓接觸；和所述的初級芯元件在其根部以及所述的C型芯元件在所述的另外一個端頭都包括互相配合的裝置，以使之保持所述的C型芯，所述的初級芯元件和所述的墊片元件每個都密貼，就象一個裝配成一體的部件一樣。
2.如權(quán)利要求1所述的點(diǎn)火線圈，其中的初級芯元件的所述根部包括一個傾斜的端面，該端面相對于所述的初級芯元件的軸線呈一個銳角，并且所述的C型芯元件的各個端頭具有相同銳角，從而界定了一對相互輪廓接觸的傾斜面;通過把線圈子組件裝配在所述C型芯的空隙之內(nèi)時，在各個元件中的普通的制造積累誤差就可以被抵消掉，這種積累誤差通常是一個在各元件之間的空隙大小范圍內(nèi)的確定數(shù)值，所產(chǎn)生的預(yù)定的空隙當(dāng)中包括一個零空隙，該零空隙就是當(dāng)所述芯元件的相應(yīng)的傾斜端面相互并列處于最后的裝配位置時的情況;和所述墊片元件包括消除在空隙中的任何誤差影響的裝置，該裝置并且保證了與所述C型芯元件的端頭密貼、保持輪廓接觸。
3.如權(quán)利要求2所述的點(diǎn)火線圈，其中所述的墊片元件是一塊平板形的永磁鐵元件，所述的消除所述空隙的裝置包括多個凸頭，這些凸頭從所述平板式元件的一個表面上延伸出來，所述的凸頭在線圈子組件裝到C型芯元件的裝配過程中在來自所述傾斜面的力的作用下是可變形的，以使得在所述C型芯元件的相對一端處達(dá)到完全地相互之間地輪廓接觸。
4.如權(quán)利要求2所述的點(diǎn)火線圈，其中所述的墊片元件是一塊非磁性的平板，所述的消除所述空隙的裝置包括多個凸頭，這些凸頭從所述平板的一個表面上延伸出來，所述凸頭在線圈子組件裝到C型芯元件的裝配過程中在來自所述傾斜面的力的作用下可變形的，以使得所述的C型芯元件的相對的一端處達(dá)到完全地相互之間的輪廓接觸。
5.如權(quán)利要求1所述的點(diǎn)火線圈，它進(jìn)一步包括一個工程塑料的絕緣夾板元件，該元件插入在所述C型芯元件和所述線圈子組件之間。
6.如權(quán)利要求5所述的點(diǎn)火線圈，其中所述的工程塑料的夾板元件包括所述的墊片元件。
7.如權(quán)利要求5所述的點(diǎn)火線圈，所述夾板元件在其整個長度上都充分地與所述的C型芯元件相密貼，所述的夾板元件的橫斷面是U型的并且包括相面對設(shè)置的側(cè)壁，這兩個側(cè)壁與所述的C型芯元件的相對應(yīng)的側(cè)壁夾緊配合。
8.如權(quán)利要求7所述的點(diǎn)火線圈，其中所述的墊片元件可以是永磁鐵材料，也可以是工程塑料的非磁性的材料，在這里，同樣的模塊化結(jié)構(gòu)的裝配起來的元件包括所述的C型芯元件和所述的線圈子組件，這些元件可以利用所述的永磁鐵材料作為所述的墊片元件來構(gòu)造成一種高能量輸出的線圈組件，也可以利用所述的非磁性材料作為所述的墊片元件來構(gòu)造成一種能量輸出量低得多的更快速放電的線圈組件。
全文摘要
一種點(diǎn)火線圈具有圓柱形的初級和次級線圈，初級線圈的圍繞中心芯元件纏繞并且包括一個磁性材料制成的永磁鐵，該永磁鐵小于全磁材料的永磁鐵并且插在中心芯元件的一端和C型芯元件的一端之間，C型芯環(huán)繞著初級和次級線圈組件并且保證消除C型芯和中心芯元件之間的任何空隙。永磁鐵可以由一個非導(dǎo)電的墊片取代，從而可利用相同的基本的模塊化結(jié)構(gòu)的線圈組件來達(dá)到完全不同的點(diǎn)火方案。
文檔編號F02P13/00GK1094481SQ9410063
公開日1994年11月2日 申請日期1994年1月14日 優(yōu)先權(quán)日1993年1月15日
發(fā)明者羅伯特·勞倫斯·漢考克, 史蒂文·愛德華·普里茨, 羅伯特·查爾斯·鮑曼, 肖恩·約瑟夫·諾蘭 申請人:福特汽車公司