专利名称：点火线圈的制作方法
本项发明涉及点火线圈，尤其是用于车辆点火系统的模块化结构的点火线圈。本专利申请是一件于1992年9月3日提出的申请号为939，800的美国专利申请的部份继续申请。
目前使用的内燃机的点火系统是一个或多个点火线圈，这种点火线圈在一个非导体的壳体之内具有一个C型铁芯，初级线圈和次级线圈分别缠绕在分开独立的线圈架上，两个线圈相互嵌套在一起并且处于C型铁芯的范围之内。这种点火线圈灌注了环氧封装物质或其他绝缘物质，这是工艺过程中的最后一道工序。尽管灌注了环氧物质，C型铁芯的各端头部之间的间隙称作所谓的“空隙”(air gap)。还有，通过在前述的具有永磁铁的铁芯的空隙部分邻近处进行灌注，点火线圈的效率可以提高，整个点火线圈的结构包括壳体在内可以更紧凑、可以减小。这样的点火线圈的结构在美国第4，990，881号专利中进行了说明。在把这样的点火线圈设计方案转化为商业实践的过程中，已经取得了成功，成功的一部分就是发现了一种非常强的永磁物质，包括象钐(Sm)、钕(Nd)这样的元素和其他类似的稀土高能物质。所述的永磁铁完全由这类物质制成并且称作“全磁”(fully dense)。点火线圈的铁芯的空隙尽管通过插入永磁铁而被减小，但在前述的点火线圈的设计方案中仍然存在。
与此相比，本项发明提供了一种永磁式点火线圈，尤其是其中设有空隙，也能够保证如果由于元件公差的积累而出现了一个小的空隙的话，它将处于一个预定的位置上，从而大大提高了点火线圈的效率和能量输出。这就使得在获得同样的装置的能量输出的条件下，整个装置的尺寸可有效地减小。本项发明的进一步的特点是设计和使用了一种由粘接成的磁性材料构成的永磁铁，它比全磁永磁铁小些并且由那些目前最容易获得的稀土高能材料制成，如钐和钕，从而提供了一种同样有效地材料，但和在此以前使用的全磁的永磁铁相比要廉价得多，并且具有附加的好处，就是包括磁化合金元素Nd(钕)或Sm(钐)或同类元素在内，由此制成的永磁铁的厚度使得制造成本更低，并且在点火线圈的装配过程中更容易操作。
另外，从现有技术中可清楚地看出，在研制模块化结构的点火线圈方面，现有技术几乎没有什么考虑，从而通过对几个元件进行少量的再构造，同一个点火线圈可以用于至少两种不同的点火策略，第一个策略需要高能量的输出并且适用于在燃烧室内的每次燃烧的一次性放电点火;第二个点火策略需要明显低的能量输出并且适用于每次燃烧的快速的二次放电、多次放电点火。
因此，本项发明在于一种改进的永磁式的电磁点火线圈，该种点火线圈就其性能而言重量最轻并且尺寸最小。
本项发明进一步在于一种用稀土高能磁性材料制作永磁铁的电磁点火线圈，所描述的永磁铁比全磁永磁铁要小得多，因而与用全磁材料制成的永磁铁相比要廉价得多，并且还完全消除了对永磁铁和铁芯之间的任何空隙的需要，这又使得永磁式点火线圈方案有最高的效率。
本项发明进一步在于一种用以上方式描述的点火线圈，其中的永磁铁包括对所有点火线圈元件的在尺寸公差的整个范围之内有效地消除空隙的装置，点火线圈的元件是影响空隙的存在或不存在的。
本项发明进一步在于一种模块化结构的点火线圈组件，其中的各元件的结构提供了使铁芯与环氧封装材料绝热的装置，由此铁芯和初级和/或次级线圈绕线之间发生热应力裂纹的可能性消除了;其中的初级和次级线圈绕线的线圈架都是圆柱形的，因而使得绕在线圈架上的线圈张力均匀;其中的初级线圈绕线的圆柱形线圈架上具有流经通道，从而使得环氧物质快速并且完全地注入，并且使得线圈与线圈架的两侧都绝缘;其中的初级和次级线圈的接入端和引出端都不需焊料;其中的由注模方法在点火线圈壳体内形成的定位套包括在径向和轴向都排除定位套与壳体之间相对位移的装置。
本项发明进一步在于一个套管，它处于次级线圈输出端，在套管内具有握持着并保持弹簧的装置，但在套管和弹簧之间不需要机械的连接;类似地，使得火花塞可用通常方式插入并保持在套管内。
本项发明也在于一种模块化结构的点火线圈组件，其中取消了永磁铁并且用一个导电的非磁性的元件从根本上替代永磁铁，通过这样的方法，点火线圈可以用于完全不同的点火策略和完全不同的发动机或车辆的生产线。
本发明提出一种适用于内燃机的点火线圈，包括一个C型芯元件，C型芯元件的各端头部之间界定一空隙;
一个线圈子组件，它装在所述的空隙内包括一个初级线圈元件和一个次级线圈元件;
所述的初级线圈元件和所述的次级线圈元件都包括一个线圈架和多根导电材料的绕线，绕线是围着线圈架的轴线缠绕在各自的所述线圈架上，所述的初级线圈元件套叠地容纳在所述的次级线圈元件当中;
所述的初级线圈元件包括一个芯元件，该元件沿着所述的线圈架的圆柱体的轴线方向可滑动地配置在所述的线圈架中并且与所述线圈架的通孔处于轮廓接触状态;所述的芯元件包括一对相对应的端头，所述端头中的其中之一是芯元件的根部而另外一个端头则是所述芯元件的头部;
一个垫片元件，该元件设置在所述芯元件的所述头部上;
所述的垫片元件与所述C型芯元件的一个端头密贴并且也与所述的芯元件的所述头部密贴，所述的芯元件在其根部与所述的C型芯元件的另外一个端头密贴、是完全的轮廓接触;和所述的初级芯元件在其根部以及所述的C型芯元件在所述的另外一个端头都包括互相配合的装置，以使之保持所述的C型芯，所述的初级芯元件和所述的垫片元件每个都密贴，就象一个装配成一体的部件一样。
其中的初级芯元件的所述根部包括一个倾斜的端面，该端面相对于所述的初级芯元件的轴线呈一个锐角，并且所述的C型芯元件的各个端头具有相同锐角，从而界定了一对相互轮廓接触的倾斜面;通过把线圈子组件装配在所述C型芯的空隙之内时，在各个元件中的普通的制造积累误差就可以被抵消掉，这种积累误差通常是一个在各元件之间的空隙大小范围内的确定数值，所产生的预定的空隙当中包括一个零空隙，该零空隙就是当所述芯元件的相应的倾斜端面相互并列处于最后的装配位置时的情况;和所述垫片元件包括消除在空隙中的任何误差影响的装置，该装置并且保证了与所述C型芯元件的端头密贴、保持轮廓接触。
其中所述的垫片元件是一块平板形的永磁铁元件，所述的消除所述空隙的装置包括多个凸头，这些凸头从所述平板式元件的一个表面上延伸出来，所述的凸头在线圈子组件装到C型芯元件的装配过程中在来自所述倾斜面的力的作用下是可变形的，以使得在所述C型芯元件的相对一端处达到完全地相互之间地轮廓接触。
其中所述的垫片元件是一块非磁性的平板，所述的消除所述空隙的装置包括多个凸头，这些凸头从所述平板的一个表面上延伸出来，所述凸头在线圈子组件装到C型芯元件的装配过程中在来自所述倾斜面的力的作用下可变形的，以使得所述的C型芯元件的相对的一端处达到完全地相互之间的轮廓接触。
所述点火线圈进一步包括一个工程塑料的绝缘夹板元件，该元件插入在所述C型芯元件和所述线圈子组件之间。
其中所述的工程塑料的夹板元件包括所述的垫片元件。
所述夹板元件在其整个长度上都充分地与所述的C型芯元件相密贴，所述的夹板元件的横断面是U型的并且包括相面对设置的侧壁，这两个侧壁与所述的C型芯元件的相对应的侧壁夹紧配合。
其中所述的垫片元件可以是永磁铁材料，也可以是工程塑料的非磁性的材料，在这里，同样的模块化结构的装配起来的元件包括所述的C型芯元件和所述的线圈子组件，这些元件可以利用所述的永磁铁材料作为所述的垫片元件来构造成一种高能量输出的线圈组件，也可以利用所述的非磁性材料作为所述的垫片元件来构造成一种能量输出量低得多的更快速放电的线圈组件。
本项发明的这些和其他特征、目的和优点可以结合附图从下文的关于对实施本项发明的最佳方式的详细说明中更清楚地体现出来。
图1是根据本项发明的点火线圈组件的总体透视图，其中的封装物质被去除了并且初级连接头组件只示出了局部;
图2是图1所示的点火线圈组件在部件分解状态下的透视图;
图3是根据本项发明的初级线圈绕线及线圈架组件的正视图;
图4是根据本项发明的与图3类似的图，它旋转了90°以进一步详细地表示初级线圈绕线及线圈架组件;
图5是从上面看的初级线圈绕线及线圈架的平面图;
图6是从底面看的如图3和图4所示的初级线圈绕线和线圈架的平面图;
图7是根据本项发明的次级线圈绕线和线圈架组件的正视图;
图8是从上面看的如图7所示的次级线圈绕线和线圈架的平面图;
图9是从底面看的如图7所示的次级线圈绕线和线圈架的平面图;
图10A、图10B是根据本项发明的一个关于初级线圈绕线及线圈架与T型棒式层压钢芯相结合的正视图和局部正视图;
图11是根据本项发明的关于初级和次级线圈绕线及线圈架与层压钢芯元件相装配的正视图;
图12是根据要本项发明的仅仅由C型层压钢芯组件、T型芯与永磁铁相装配而构成的组件的正视图;
图13是根据本项发明的整个点火线圈组件的以断面表示的正视图，但没有包括下部的套管元件;
图14A和图14B是根据本项发明的局部以断面表示的壳体与下部套管元件相装配的后视图，没有示出内部的芯和线圈件组件;
图15是根据本项发明的壳体安装元件的凸台衬套的透视图，该衬套用注模方法在壳体安装元件的臂和凸台内形成;
图16是根据本项发明的第二个实施例的I型初级绕线钢芯元件的透视图，其应用范围包括结构如图1至图15所表示的但用于低能输出的点火线圈;
图17是根据前述的第二个实施例的导电的非磁性的绝缘夹板的透视图;
图18是与图12类似的正视图，表示了分别使用图16和图17所示的I型芯元件和绝垫夹板的第二个实施例。
图1表示了本项发明的点火线圈组件的整体结构。该点火线圈是一种线圈与火花塞一一对应式的点火线圈组件，如模型图所示，该种点火线圈安装在普通的点火火花塞上并且可与火花塞通电。应当注意到，该点火线圈组件是极其结构紧凑的。它包括一个总体呈圆柱形的壳体10，壳体10中嵌套着一个C型层压钢芯元件100，在C型层压钢芯元件各端头之间提供了一个开口部分或者说是空隙，初级线圈架组件200和次级线圈架组件400安放在C型层芯元件100各端头之间的开口部分之内。初级线圈元件200包括一个T型层压钢芯元件(没有图示出来)，它轴向地穿过初级线圈架。
初级线圈架包含一对初级端头接受器202、204，在接受器之内有无焊料的、弹簧握持的、绝缘的位移端头。
初级连接头组件12部分地图示出来，它用于夹卡在壳体上并且包括处于接受器14上面的端头，该初级连接头建立了初级和次级线圈之间的通电联系，通电的方式将在下文说明。
次级线圈架400包括一个输入端402和一个相对应的次级线圈架的输出端(图1中没有图示出来)，该输出端位于次级线圈架的下端并且在壳体的端头杆状部分16的范围之内。与端头杆状部分16相滑动配合的是一个柔软的橡胶套管18，该套管18具有一个凸缘20，凸缘20紧夹着杆状部分16，桶状部分22用于紧夹着火花塞的头部并与之建立通电联系，通电方式在下文说明。
图2进一步说明了该点火线圈组件的独特的结构紧凑性，并且说明了用独特的模块组集方法组装点火线圈组件的方式。例如，初级线圈架子组件200包括一个初级线圈架206，初级线圈208沿纵向轴方向缠绕在初级线圈架206上。初级线圈架206包括一个上部的槽形头部210和一个下部的圆柱形部分212。该初级线圈架包括一个矩形孔228，该矩形孔228沿着初级线圈架的轴线方向从一端延伸至另一端，并且该矩形孔228的尺寸使得可用滑动配合方式接受T型层压钢芯元件300。该初级线圈架上部的槽形头部包括一对相间隔的侧壁21和一个在两侧壁之间延伸的处于槽形头部一端的止位壁216。该上部的槽形头部包括三个定位凸耳218，220，222(其中凸耳218和222没有在这幅图中表示出来)。这些凸耳中的其中两个(218和220)分别位于相对应的端头接受器202和204的底部。在初级线圈架的底部有一个圆形的凸缘224，径向地从该凸缘上凸起的是一对定位凸耳226，这两个定位凸耳226轴向地与从初级线圈架上部的端头接受器202和204上延伸出的那些定位凸耳对齐并且与之相类似。
T型芯元件300可滑动地容纳在初级线圈组件200内，该T型芯元件包括一个横翼部308，该横翼部308在T型芯的一端并具有倾斜的下侧面302，在T型芯的另外一端有一倾斜端或者说斜面端304。T型芯元件是由一系列的层压钢片组成的，这些钢片由穿孔的或冲孔的销钉306紧固在一起。
与横翼部308磁性吸附在一起的是一块板式永磁铁310。该永磁铁310在其上表面上具有多个凸头312。每个凸头312的高度或长度与累积误差的最大值相等或略超过这个数值，这个高度保证T型芯和永磁铁能填满C型芯元件两端头之间的距离。该永磁铁元件由可粘接的磁性材料制成，这种永磁铁比用全磁材料制成的永磁铁要小得多，它由象钕和钐这样的稀土高能材料制成，这种材料的颗粒均匀地分散在一种粘接剂中，这种粘接剂就是象塑料或环氧填料之类的物质。在我们优选的例子中，钕颗粒分散在一种尼龙填料中，从而最后的复合材料的磁束密度为4.2千高斯，而全磁材料制成的永磁铁的磁束密度为12千高斯。
初级线圈架组件200适合于容纳在圆柱形的次级线圈架组件400内。次级线圈架组件包括与之集成一体的次级端头部402和404。在每个端头部中的一个端都设有一个类似的、无焊料的、弹簧座圈的绝缘端头。在次级线圈架的内侧的圆柱面内设有三个纵向延伸的槽406、408、410，每个槽都与绕线412相通，绕线412缠绕在次级线圈架400的外围，该绕线412的两端分别与次级端头部402和404的输入端和输出端相连。槽406、408、410的宽度分别与初级线圈组件的定位凸耳218、220、222的宽度相匹配。因而，当初级线圈架插入次级线圈架时，通过选择每个定位凸耳的周向位置，初级线圈架以确定位置插进次级线圈架中。另外，通过初级线圈架的上部的槽形头部下侧的斜面，初级线圈架的纵向的相对位置就确定了，它安坐在次级线圈架的边缘或凸缘上。进一步地说，次级线圈架上的槽406、410在次级线圈架的下端都有止档418。由于初级线圈架的上部的槽形头部安坐在次级线圈架的凸缘上，定位凸耳226上的凸头232与止档418相接触，从而将初级线圈架固定住。
另一方面，塑料的绝缘的夹板元件102由改进的具有10%填料的聚丙烯或其他适当的材料制成，该夹板元件102与C型芯100的开口部分滑动配合。该夹板的尺寸可使得夹板的两则壁牢牢地与C型芯元件的两外壁相紧固，下文将有图示和说明。作为线圈架和芯之间的中介物，该夹板减轻了对芯的热膨胀的任何影响。
另一方面，C型芯元件100及其夹板102从C型芯的开口处插入初级线圈架上部的槽形头部，从而C型芯元件的上部端头104紧靠在初级线圈架的止位壁216上。同时，初级线圈架组件内的T型芯的斜面或者说倾斜的端部304将与相对应的C型芯另外一个端头108的倾斜端部106进行面对面的接触。组装继续到T型钢芯紧靠C型芯元件的止位台110为止。进一步地说，倾斜端部106设计了升降自由度，这种设计也迫使T型芯300和永磁铁310与C型芯元件100的另外一个端头部分保持全接触，从而有效地消除了任何空隙，否则这种空隙就可能存在于C型芯元件和T型芯元件之间。
通过从永磁铁上凸出的凸头312，一方面在永磁铁和T型芯元件之间，另一方面在永磁铁和C型芯元件的端头104之间，都可始终保证能有多点物理接触。这又保证了芯元件300、芯元件100各自的相互接触的斜面304、106在另外一端永远存在着轮廓接触的状况。
另一方面，芯、初级和次级线圈架子组件可在壳体10内滑动。从而，包括止动弹簧24在内的套管组件与壳体的一端是相互滑动配合的，初级连接头组件12夹紧在壳体的另外一端上。正如图1和图2所示，这样就形成了点火线圈组件。
图3至图6详细说明了初级线圈架。初级线圈架200是传统的注射成形的元件，由尼龙或其他适当材料制成，初级线圈200包括一个槽形的头部210和下部的圆柱形部分212，初级线圈208螺旋式地缠绕在该圆柱部分212上。贯穿该初级线圈架中心的是一个矩形截面的孔228，该孔228以滑动配合方式容纳T型芯元件。上部的定位凸耳222如图4所示，下部的定位凸耳226如图6所示，定位凸耳226的设置是分别纵向地对应其上部的定位凸耳218、220。进一步地说，应当注意到的是，与上部的槽形端头沿同一横向方向延伸的是一对导轨230，导轨230设置在底面凸缘224上。导轨230横向地延伸过矩形孔228一部分，并且导轨230的间距要略大于C型芯的厚度。随着C型芯100滑动配合地进入初级和次级线圈架组件，导轨230用于容纳C型芯100的下部端头108。
这样，初级线圈架组件的结构保证了定位的唯一性，这是因为一方面该线圈架与C型芯的相对位置仅能以一个特定的方向完成定位，另一方面次级线圈架与C型芯的相对位置也只能按一个特定的方向进行定位。从而，消除了误装配的可能性。
例如，参见附图10A和图10B就会发现，T型芯的放置方向使得横翼部容纳于槽形头部210中;使得横翼部308的头部最终安坐在倾斜的侧壁302上，安坐的方式使该头部的顶面正好位于止位壁216之下，还使得T型芯300的另外一端处的斜面304与C型芯的斜面106以相对应的方式相适应并且与下部的导轨230相配合。从图10中还应当注意到，板式永磁铁310的宽度和长度与横翼部顶面的宽度及长度相同，板式永磁铁310可以从槽形头部的开口一侧滑动地进入槽形头部并定位，最终紧靠在止位壁216上。在永磁铁上设置凸头312以和C型芯元件相配合是优选方案的，同时，如果这些凸头被面向横翼部，点火线圈组件同样地会很好地工作，在芯元件300的相互配合表面上形成凸头也是一种另外的方案。
参见图7至图9，它们详细地表示了次级线圈架400及其绕线组件。与初级线圈架一样，次级线圈架也是一个整体的注射成形的塑料元件，最好由尼龙或类似的材料制成。次级线圈架总体上呈圆柱形，其内径的尺寸恰恰可以容纳初级线圈架组件，次级线圈架包括数个细长的槽406、408、410，这三个槽在次级线圈架的整个侧壁上延伸。输入和输出端头部402和404分别位于该线圈架的两端。该次级线圈架包括数个圆环形的筋414，这些筋414在绕线圆环式地缠绕在该线圈架上时使绕线的位置保持不变。槽406、408、410适合于分别容纳前述的初级线圈架组件上的定位凸耳218、220、222。进一步地说，在所有的元件都装配完之后，当点火线圈组件依据传统的实际方法灌注封装物质时，封装物质将在次级线圈架组件内部的各细长槽内流动，并且径向地流进次级绕线的所有的内部部分，从而提高了点火线圈组件的灌注效果并且消除了各元件之间的所有空隙。
图12只表示了层压钢芯元件100、层压钢芯元件300和永磁铁310的装配关系。应当注意到，C型芯元件100在其一端处有一个斜面106，该斜面106以止位台110结束。该斜面的宽度与T型芯的宽度相匹配，以致于在这个组件中各芯元件在外表面上看是平整的。
在图12中，还应注意到，在永磁铁310和C型芯元件的另外一个端头104之间没有任何空隙。根据本项发明，这是理想的设计要求。然而，由于额定元件的误差积累，在生产过程中时常会发现对于有限数量的点火线圈组件，永磁铁310和C型芯元件之间的确存在着极其小的空隙。就是为了消除这种可能性，永磁铁上设置了一定数量的凸头312，这些凸头从永磁铁上向上延伸一段距离，这个距离等于或略大于各元件尺寸误差积累的最大偏差值，也就是对于每个元件的在最小和最大误差之间的最大积累误差。当各芯元件以最小积累误差相装配时，在T型芯300被压向斜面106的力的作用下，各凸头完全被压平在永磁铁的表面上。另一方面，当最大积累误差存在于否则就要在芯元件100和芯元件300之间出现空隙的条件下，永磁铁310上的凸头312仍然会与C型芯保持接触，空隙将有效地被消除，或者空隙仅出现在T型芯元件300的最大横截面的区域，这就是横翼部308。
图13表示了前述的点火线圈组件的横断面。应当注意的是，在永磁铁310和芯元件100、芯元件300之一之间没有任何空隙。应当注意到，初级线圈架元件200精确地和结构紧凑地放置在圆柱形的次级线圈架元件400之内，并且初级和次级线圈架组件都紧紧地放置于C型芯元件100的开口部分处。进一步地说，应当注意到，热绝缘夹板102是如何与次级绕线组件相绝缘的，从而排除了通过C型芯元件的加热及其造成的热膨胀而产生热应力的可能性，进而排除了造成任何应力裂纹的可能性，否则在C型芯和次级绕线之间有可能造成短路。
图14说明了本项发明的另外一个重要特性，主要是橡胶套管元件18与壳体的一部分16相滑动配合的方式以及与松动地保持止动弹簧24的方式，这是用套管18的一端完全开口而另外一端则定位在一个圆环形的、与套管18集成一体的、向内延伸的橡胶凸缘26上来达到的，该凸缘26的作用是一个弹簧的定位座。因而，止动弹簧可以从与弹簧定位座凸缘26相反的一端置入套管。该止动弹簧松动地配合在壳体的端头部16内并且有足够的非压缩长度从而与次级线圈组件的输出端头404的半月形座28进行松弛接触。因而，当火花塞在套管18的另外一端插入时，止动弹簧24被迫一端与次级线圈的输出端通电，另一端与火花塞头部通电。定位座凸缘26在结构上具有足够大的径向尺寸，从而当火花塞从套管组件中移去时，止动弹簧仍能保持在套管之中。
另外还可以看到，在圆柱形的壳体元件的下部有一个模制成型的芯容纳井30，该容纳井30有一对相对应地设置的侧壁32，其中的一个侧壁32在图上进行了表示，这两个侧壁32的相互间距是适当的以紧紧地容纳C型芯元件100的下部端头，并且使线圈元件与壳体的相对位置保持固定不变。
图14和图15表示了一个粉末冶金的烧结的衬套34的独特结构，这种衬套34注射成形在壳体安装元件36中。该衬套包括数个螺旋形的固位筋38，这些固位筋38在衬套的周面上间隔排列。衬套34在壳体元件之内的任何转动趋势从而被排除了，同样任何轴向移动的趋势也排除了。
再看本项发明的进一步的特性，按照图16和图17所示的方法进行构造初级绕线的芯元件300和工程塑料的绝缘夹板102，或者使用与前述的相同元件并按前述的方法组装所有元件，通过这样的方法，同样的基本的线圈元件将产生少得多的每次放电能量，即线圈的每次激磁。
在图16至图18中，与那些在前面的图1至图15中使用过的相同的指示数码代表相同的结构元件，只有未出现过的数码将在下文专门说明。
芯元件300的结构更象I字型，这是因为与C型芯元件100对着表面309的面积大幅度减小，有效地减小这个面积的方式是剪短T型芯的两翼，如图16中的虚线所示。线圈的输出量大大直接地与这个表面的面积发生联系，从而线圈的能量输出有希望有明显地减小。进一步地说，如图17所示，工程塑料的绝缘夹板102带有一个平舌或者说垫板元件103，该元件103从基础壁105上延伸出来，该基础壁105基本上是U型夹板的中间连接段，延伸的起点是侧壁107的端头109，该端头109靠在初级线圈架200的槽形头部210上，如图1所示。平舌103有足够长的长度以在钢芯元件300的整个表面上或者说在芯元件300的头部上延伸。该平舌的宽度和长度与永磁铁310的宽度和长度相当地一致。类似地，平舌103的厚度与永磁铁310的厚度也完全相同，这里的永磁铁310的厚度包括凸头312的高度所贡献出的附加厚度。另一方面，平舌103也可以带有凸头，这些凸头与凸头312尺寸相类似或相等并且以同样的方式起作用。作为一个非磁性体，平舌103仅仅是取代了永磁铁，从而使得复合结构的芯100和芯300可以组装在一起。由于在芯元件100和芯元件300之间由此而产生了空隙，线圈组件的能量输出与图1至图15所示的线圈组件相比大为减小。在一个上述的模块化结构的点火线圈组件的应用实例中，在给定5.5安培输入的条件下，每次放电的能量输出是(ⅰ)当永磁铁按图1至图15的结构配置时为30毫焦耳;(ⅱ)当按图16至图18所示的另外一个实施例进行结构配置时为15毫焦耳。前面一种结构具有一个1500微秒的再放电时间间隔并且被认为仅适用于一次性点火策略，而后面一种结构具有一个725微秒的再放电时间间隔，因而非常适用于在一次燃烧事件当中需要多次再放电的点火策略。
在详细地说明了实施本项发明的最佳方式的同时，那些熟悉与本项发明有关的技术的人应该注意在下面的权利当中定义的实施本项发明的各种另外的方案和实施例。
权利要求
1.一种适用于内燃机的点火线圈，包括一个C型芯元件，C型芯元件的各端头部之间界定一空隙；一个线圈子组件，它装在所述的空隙内包括一个初级线圈元件和一个次级线圈元件；所述的初级线圈元件和所述的次级线圈元件都包括一个线圈架和多根导电材料的绕线，绕线是围着线圈架的轴线缠绕在各自的所述线圈架上，所述的初级线圈元件套叠地容纳在所述的次级线圈元件当中；所述的初级线圈元件包括一个芯元件，该元件沿着所述的线圈架的圆柱体的轴线方向可滑动地配置在所述的线圈架中并且与所述线圈架的通孔处于轮廓接触状态；所述的芯元件包括一对相对应的端头，所述端头中的其中之一是芯元件的根部而另外一个端头则是所述芯元件的头部；一个垫片元件，该元件设置在所述芯元件的所述头部上；所述的垫片元件与所述C型芯元件的一个端头密贴并且也与所述的芯元件的所述头部密贴，所述的芯元件在其根部与所述的C型芯元件的另外一个端头密贴、是完全的轮廓接触；和所述的初级芯元件在其根部以及所述的C型芯元件在所述的另外一个端头都包括互相配合的装置，以使之保持所述的C型芯，所述的初级芯元件和所述的垫片元件每个都密贴，就象一个装配成一体的部件一样。
2.如权利要求1所述的点火线圈，其中的初级芯元件的所述根部包括一个倾斜的端面，该端面相对于所述的初级芯元件的轴线呈一个锐角，并且所述的C型芯元件的各个端头具有相同锐角，从而界定了一对相互轮廓接触的倾斜面;通过把线圈子组件装配在所述C型芯的空隙之内时，在各个元件中的普通的制造积累误差就可以被抵消掉，这种积累误差通常是一个在各元件之间的空隙大小范围内的确定数值，所产生的预定的空隙当中包括一个零空隙，该零空隙就是当所述芯元件的相应的倾斜端面相互并列处于最后的装配位置时的情况;和所述垫片元件包括消除在空隙中的任何误差影响的装置，该装置并且保证了与所述C型芯元件的端头密贴、保持轮廓接触。
3.如权利要求2所述的点火线圈，其中所述的垫片元件是一块平板形的永磁铁元件，所述的消除所述空隙的装置包括多个凸头，这些凸头从所述平板式元件的一个表面上延伸出来，所述的凸头在线圈子组件装到C型芯元件的装配过程中在来自所述倾斜面的力的作用下是可变形的，以使得在所述C型芯元件的相对一端处达到完全地相互之间地轮廓接触。
4.如权利要求2所述的点火线圈，其中所述的垫片元件是一块非磁性的平板，所述的消除所述空隙的装置包括多个凸头，这些凸头从所述平板的一个表面上延伸出来，所述凸头在线圈子组件装到C型芯元件的装配过程中在来自所述倾斜面的力的作用下可变形的，以使得所述的C型芯元件的相对的一端处达到完全地相互之间的轮廓接触。
5.如权利要求1所述的点火线圈，它进一步包括一个工程塑料的绝缘夹板元件，该元件插入在所述C型芯元件和所述线圈子组件之间。
6.如权利要求5所述的点火线圈，其中所述的工程塑料的夹板元件包括所述的垫片元件。
7.如权利要求5所述的点火线圈，所述夹板元件在其整个长度上都充分地与所述的C型芯元件相密贴，所述的夹板元件的横断面是U型的并且包括相面对设置的侧壁，这两个侧壁与所述的C型芯元件的相对应的侧壁夹紧配合。
8.如权利要求7所述的点火线圈，其中所述的垫片元件可以是永磁铁材料，也可以是工程塑料的非磁性的材料，在这里，同样的模块化结构的装配起来的元件包括所述的C型芯元件和所述的线圈子组件，这些元件可以利用所述的永磁铁材料作为所述的垫片元件来构造成一种高能量输出的线圈组件，也可以利用所述的非磁性材料作为所述的垫片元件来构造成一种能量输出量低得多的更快速放电的线圈组件。
全文摘要
一种点火线圈具有圆柱形的初级和次级线圈，初级线圈的围绕中心芯元件缠绕并且包括一个磁性材料制成的永磁铁，该永磁铁小于全磁材料的永磁铁并且插在中心芯元件的一端和C型芯元件的一端之间，C型芯环绕着初级和次级线圈组件并且保证消除C型芯和中心芯元件之间的任何空隙。永磁铁可以由一个非导电的垫片取代，从而可利用相同的基本的模块化结构的线圈组件来达到完全不同的点火方案。
文档编号F02P13/00GK1094481SQ9410063
公开日1994年11月2日 申请日期1994年1月14日 优先权日1993年1月15日
发明者罗伯特·劳伦斯·汉考克, 史蒂文·爱德华·普里茨, 罗伯特·查尔斯·鲍曼, 肖恩·约瑟夫·诺兰 申请人:福特汽车公司