JPH10169983A - グロープラグ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ヒータと接続金具との連結部の同軸性に優
れ，かつ，高温接続強度が高いグロープラグを提供する
こと。 【解決手段】 ハウジング６と，ハウジング６内に嵌挿
したヒータ２と，ヒータ２の上端部に向けてハウジング
６内に挿入した通電用の中軸３と，ヒータ２と中軸３と
を接続するための接続金具４とよりなる。接続金具４は
中軸３を連結するための中軸連結部４１とヒータ２を連
結するためのヒータ連結部４２とを有している。ヒータ
２は，挿入部２１をヒータ連結部４２内に挿入している
と共にヒータ連結部４２にロウ接されている。ヒータ２
の挿入部２１の外周面２１１とヒータ連結部４２の内壁
４２１との間のクリアランスは一定である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】本発明は，ディーゼルエンジンのシリンダ
内を予熱するためのグロープラグ，特にそのヒータの接
続構造に関する。

【０００２】

【従来技術】従来のグロープラグ９０は，図８に示すご
とく，金属製のハウジング６の中に嵌挿したセラミック
製のヒータ２と，該ヒータ２の上端部に向けてハウジン
グ６内に挿入した通電用の中軸３と，ヒータ２と中軸３
とを接続する接続金具９４とよりなる。また，ヒータ２
とハウジング６との間には金属スリーブ２８が配設され
ている。

【０００３】接続金具９４は，図８，図９に示すごと
く，中軸３を連結するための中軸連結部９４１と，ヒー
タ２を連結するためのヒータ連結部９４２とを有してい
る。そして，中軸３と接続金具９４とは，図８に示すご
とく，中軸連結部９４１内に中軸３の下端の小径部３２
を挿入し，中軸連結部９４１を外方からかしめることに
より連結されている。

【０００４】一方，ヒータ２と接続金具９４とは，図９
に示すごとく，ロウ材８を用いてロウ接されている。即
ち，ヒータ２の挿入部２１を接続金具９４のヒータ連結
部９４２内に挿入し，ヒータ２を接続金具９４を上にし
た状態で立設させる。次いで，ヒータ２の上端にロウ材
を載置して加熱する。これにより，ロウ材が溶けてヒー
タ２と接続金具９４の内壁９４５との間のクリアランス
に入り込み，冷却後，図９に示すごとく，ヒータ２と接
続金具９４とがロウ材８によりロウ接される。

【０００５】従来，接続金具９４は，図８，図９に示す
ごとく，ヒータ２との連結作業においてヒータ２の挿入
作業を容易にすべく，ヒータ連結部９４２の先端部を外
側に向けて広げていた。即ち，図９に示すごとく，ヒー
タ連結部９４２の先端部を，ある曲率半径Ｒをもって外
側に広げていた。そのため，ヒータ２の挿入部２１とヒ
ータ連結部９４２との間のクリアランスＣは，ヒータ２
の挿入部２１の先端から後方に向かって徐々に拡大する
よう構成されていた。

【０００６】

【解決しようとする課題】しかしながら，上記従来のグ
ロープラグにおいては，次の問題がある。即ち，従来の
グロープラグ１は，図１０（Ａ）に示すごとく，接続金
具９４とヒータ２との接続部分の同軸性が低い場合が発
生しやすい。この場合には，図１０（Ｂ）に示すごと
く，ハウジング６への組み付け性が悪化し，また，組み
付け後においても，接続金具９４又は中軸３のいずれか
がハウジング６と接触してしまい，これらの間の電気的
絶縁状態を保つことができない場合もある。

【０００７】また，図１１に示すごとく，連結後のヒー
タ２と接続金具９４との同軸性を改善する方向に力がか
けられることにより（Ａ），ロウ接が外れてヒータ２と
接続金具９４との連結関係が解かれる場合もある（Ｂ，
Ｃ）。この現象は，グロープラグを高温状態にした場合
に発生しやすくなる。即ち，従来のグロープラグは，高
温においてヒータと接続金具との接続強度が低くなる。

【０００８】本発明は，かかる従来の問題点に鑑みてな
されたもので，ヒータと接続金具との連結部の同軸性に
優れ，かつ，高温接続強度が高いグロープラグを提供し
ようとするものである。

【０００９】

【課題の解決手段】請求項１の発明は，ハウジングと，
該ハウジング内に嵌挿したセラミック製のヒータと，該
ヒータの上端部に向けてハウジング内に挿入した通電用
の中軸と，上記ヒータと上記中軸とを接続するための接
続金具とよりなるグロープラグにおいて，上記接続金具
は上記中軸を連結するための中軸連結部と上記ヒータを
連結するためのヒータ連結部とを有しており，上記ヒー
タは，その上端側の挿入部を上記ヒータ連結部内に挿入
していると共に該ヒータ連結部にロウ接されており，か
つ，上記ヒータの上記挿入部の外周面と上記ヒータ連結
部の内壁との間のクリアランスは一定であることを特徴
とするグロープラグにある。

【００１０】本発明において最も注目すべきことは，上
記ヒータの挿入部の外周面と上記ヒータ連結部の内壁と
の間のクリアランスは一定であることである。ここで，
上記「クリアランスが一定である」とは，上記ヒータの
挿入部と上記接続金具のヒータ連結部との間において形
成される環状間隙が，いずれの位置においても略同等の
厚みを有していることをいう。

【００１１】次に，本発明の作用効果につき説明する。
本発明のグロープラグにおいては，上記のごとく，上記
ヒータの挿入部の外周面と上記接続金具のヒータ連結部
の内壁との間のクリアランスは一定である。そのため，
大量生産がなされるグロープラグの製造過程において，
ヒータと接続金具とのロウ接の際に優れた同軸性が得ら
れる。

【００１２】即ち，上記ヒータと接続金具とのロウ接
は，ヒータの挿入部を接続金具のヒータ連結部内に挿入
して仮組みした状態で，これらの間のクリアランスにロ
ウ材を流し込むことにより行う。ヒータと接続金具との
ロウ接後の同軸性を確保するためには，上記仮組み状態
における同軸性が重要となる。

【００１３】このとき，上記クリアランスが一定でない
場合には，クリアランスが広い部分において偏って仮組
みされるおそれがある。これに対し，本発明における上
記クリアランスは一定である。そのため，このような従
来の不具合を避けることができ，仮組み状態における同
軸性を簡単に確保することができる。それ故，ヒータと
接続金具とは優れた同軸性を確保したままロウ接するこ
とができる。

【００１４】また，本発明のグロープラグは，上記クリ
アランスを一定にすることによって，ヒータと接続金具
との高温における接続強度を従来よりも向上させること
ができる。これは，次の理由によると考えられる。ま
ず，ヒータと接続金具とのロウ接は，これらの間に浸入
させ凝固させたロウ材を介して，いわゆる焼き嵌め効果
により行われている。

【００１５】即ち，接続金具の方がヒータよりも熱膨張
率が高いことを利用し，これらを加熱して上記クリアラ
ンスを広げた状態でロウ材を浸入させる。その後，冷却
することによりロウ材を凝固させると共に上記クリアラ
ンスを狭くする。これにより，クリアランスを狭くする
力（接続金具の収縮力）によってヒータと接続金具との
接合状態が維持される。

【００１６】このようなロウ接のメカニズムを考慮する
と，高温になれば接合強度が低下していくことは避けら
れない。ここで，特に，従来のように上記クリアランス
が一定でない場合には，クリアランスが広い部分と狭い
部分において，高温時の接合強度の低下割合に差が生じ
る。それ故，高温時に局部的に接合強度が低下した部分
が発生しやすく，総合的な接合強度も大きく低下する。

【００１７】これに対し，本発明においては，上記クリ
アランスが一定であるので，高温時には，上記ヒータの
挿入部の全域に渡って均一に接合強度が低下していく。
即ち，従来のような局部的な強度低下がない。そのた
め，総合的に従来よりも高温強度を高めることができ
る。

【００１８】上記のごとく，本発明によれば，ヒータと
接続金具との連結部の同軸性に優れ，かつ，高温接続強
度が高いグロープラグを提供することができる。

【００１９】次に，請求項２の発明のように，上記接続
金具の上記ヒータ連結部は，ストレート管であることが
好ましい。即ち，上記ヒータ連結部は，その先端から後
端まで内径及び外径がそれぞれ一定である，いわゆるス
トレート管であることが好ましい。これにより，容易に
上記クリアランスの一定化を図ることができる。また，
ストレート管であるため，その全域にわたって熱膨張量
を同等にすることができ，さらに確実に接合力の均一
化，即ち高温時の強度低下の軽減を図ることができる。

【００２０】また，請求項３の発明のように，上記接続
金具の上記ヒータ連結部の先端には，外周側から内周側
に向かって後退したテーパ部を設けてあることが好まし
い。この場合には，グロープラグの製造過程におけるヒ
ータと接続金具との仮組み時において，その組み付け性
を向上させることができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】

実施形態例１ 本発明の実施形態例にかかるグロープラグにつき，図
１，図２を用いて説明する。本例のグロープラグ１は，
図１に示すごとく，ハウジング６と，ハウジング６内に
嵌挿したセラミック製のヒータ２と，ヒータ２の上端部
に向けてハウジング６内に挿入した通電用の中軸３と，
ヒータ２と中軸３とを接続するための接続金具４とより
なる。

【００２２】接続金具４は中軸３を連結するための中軸
連結部４１とヒータ２を連結するためのヒータ連結部４
２とを有している。ヒータ２は，その上端側の挿入部２
１をヒータ連結部４２内に挿入していると共にヒータ連
結部４２にロウ接されている。

【００２３】また，図２（Ｃ）に示すごとく，ヒータ２
の挿入部２１の外周面２１１とヒータ連結部４２の内壁
４２１との間のクリアランスＣは一定である。即ち，上
記クリアランスＣは環状間隙を有しており，この環状間
隙の厚み（幅）はヒータ２の半径方向において同じであ
り，またヒータ２の挿入部２１の外周面２１１とヒータ
連結部４２の内壁４２１とは軸方向において平行であ
る。

【００２４】また，接続金具４のヒータ連結部４２は，
図２（Ａ）に示すごとく，ストレート管により構成して
あり，その内径及び外径をそれぞれ一定にしてある。一
方，ヒータ連結部４２に挿入するヒータ２の挿入部２１
もストレートとし，その外径を一定にしてある。

【００２５】また，接続金具４の中軸連結部４１は，図
１に示すごとく，その内部に中軸３を挿入して外方から
かしめてある。これにより，中軸３と接続金具４とは機
械的に高い同軸性で連結されている。また，図１に示す
ごとく，ヒータ２は金属スリーブ２８に挿入されている
と共にこれにロウ接され，さらに金属スリーブ２８はハ
ウジング６にロウ接されている。

【００２６】また，図１に示すごとく，中軸３の上部３
１は，ハウジング６の開口部６０から上方に突出してい
る。開口部６０は，ブッシュ７２を介してナット７１を
螺着することにより閉止されている。また，ハウジング
６内において，中軸３とハウジング６との間には，径方
向の位置決めを行うための絶縁リング７４が介設され，
また該絶縁リング７４の上方には，ガラスからなる絶縁
体７３が配設されている。

【００２７】次に，上記のグロープラグ１を製造するに
当たっては，まずヒータ２と接続金具４とをロウ接す
る。具体的には，図２（Ａ）（Ｂ）に示すごとく，ヒー
タ２の挿入部２１に接続金具４のヒータ連結部４２を被
せると共に，ヒータ２の挿入部２１の上部にロウ材８を
載置して加熱することにより行う。これにより，図２
（Ｃ）に示すごとく，ロウ材８が溶けてヒータ２と接続
金具４との間のクリアランスに浸入し，その後冷却され
ることによりロウ接が行われる。

【００２８】これにより，ヒータ２と接続金具４とを連
結した部材が得られる。得られた部材におけるヒータ２
と接続金具４との間のクリアランスＣ（図２（Ｃ））
は，その全域にわたって一定となっている。また，ヒー
タ２と接続金具４とのロウ接の際には，同時にヒータ２
と金属スリーブ２８とのロウ接も行う。

【００２９】次いで，接続金具４の中軸連結部４１内に
中軸３の下端の小径部３２を挿入し，中軸連結部４１を
外方からかしめることにより，接続金具４と中軸３とを
連結する。次いで，一体となったヒータ２，接続金具
４，中軸３をハウジング６内に組み込んで金属スリーブ
２８とハウジング６の内壁とをロウ接する。次いで，上
記の絶縁リング７４，絶縁体７３，ブッシュ７２，ナッ
ト７１等を配設することにより，グロープラグ１が得ら
れる。

【００３０】次に，本例における作用効果につき説明す
る。本例のグロープラグ１においては，ヒータ２の挿入
部２１と接続金具４のヒータ連結部４２とが，それぞれ
ストレート形状であり，それらの間のクリアランスＣが
一定である。

【００３１】そのため，図２（Ｂ）に示すごとく，上記
のヒータ２と接続金具４とのロウ接時において，これら
の仮組みを同軸性高く行うことができる。それ故，図２
（Ｃ）に示すごとく，ロウ接後のヒータ２と接続金具４
とは，高い同軸性を維持することができる。

【００３２】また，クリアランスＣが一定であり，かつ
接続金具４のヒータ連結部４２もヒータ２の挿入部２１
もストレート形状である。そのため，温度変化が起こっ
た場合のヒータ連結部４２及び挿入部２１は，それぞれ
いずれの場所においても同様に熱膨張し，クリアランス
Ｃに偏りも発生しない。それ故，高温になった際のヒー
タ２と接続金具４とのロウ接部分の接続強度は，局部的
に大きく低下することがなく，従来よりも高い強度を維
持することができる。

【００３３】実施形態例２ 本例においては，図３に示すごとく，実施形態例１の接
続金具４のヒータ連結部４２の先端に，その外周側から
内周側に向かって後退したテーパ部４３を設けた。その
他は，実施形態例１と同様である。

【００３４】この場合には，上記実施形態例１の効果を
保持したまま，ヒータ２と接続金具４との組み付け性を
向上させることができる。つまり，ヒータ２と接続金具
４とをロウ接する際には，まず上記のごとく仮組みを行
う（図２（Ａ）（Ｂ））。このとき，従来であれば，前
述した図９に示すごとく，接続金具の先端の曲率半径Ｒ
による広がりを設けてあるので，その仮組み時の同軸性
はともかく，その作業性は非常に良好である。

【００３５】これに対し，実施形態例１の場合には，仮
組み時の同軸性は従来よりも格段に向上させることがで
きる一方，仮組み作業の作業性が従来よりも悪化する。
本例は，この点を改善したものであり，上記テーパ部４
３を設けることにより，接続金具４へのヒータ２の挿入
作業を非常に容易にすることができる。その他，実施形
態例１と同様の効果が得られる。

【００３６】実施形態例３ 本例においては，図４に示すごとく，グロープラグにお
ける接続金具とヒータとを連結した試料を準備し，その
連結部分の同軸性を測定した。準備した試料は，図４
（Ａ）に示すごとく，従来例における接続金具を用いた
もの（試料Ｎｏ．Ｃ１），図４（Ｂ）に示すごとく，実
施形態例１における接続金具を用いたもの（試料Ｎｏ．
Ｅ１），図４（Ｃ）に示すごとく，実施形態例２におけ
る接続金具を用いたもの（試料Ｎｏ．Ｅ２）の３種類で
ある。

【００３７】同軸性の測定は次のように行った。即ち，
図５（Ａ）に示すごとく，まずヒータ２の外周（金属ス
リーブ２８の外周）を回転具９７に固定する。また，接
続金具の先端にダイヤルゲージ９８を押し当てておく。
そして，ヒータ２の軸芯を中心として回転させ，上記ダ
イヤルゲージ９８によりその振れ量を測定した。測定
は，各試料を約１００本ずつ準備して行った。そして，
その振れ量のばらつき範囲及び平均値を求めた。

【００３８】測定結果を図５（Ｂ）に示す。同図には，
横軸に振れ幅をとり，その最大値（ｍａｘ），最小値
（ｍｉｎ），平均値（ａｖｅ）をプロットした。同図よ
り知られるごとく，試料Ｎｏ．Ｃ１は，非常にふれ幅が
大きく，その平均値も１．０ｍｍを超えており，同軸性
が非常に悪いことがわかる。これに対し，試料Ｎｏ．Ｅ
１，Ｅ２は，いずれも振れ量の最大値（ｍａｘ）におい
ても１．０ｍｍ未満であり，その平均値は０．５ｍｍ以
下となり，非常に優れた同軸性を示すことがわかった。

【００３９】さらに，本例においては，図６（Ａ）に示
すごとく，上記各試料の接続金具４に中軸３を連結し，
同軸性の測定を行った。接続金具４と中軸３との連結
は，いずれの試料も実施形態例１に示したごとく，中軸
３の小径部３２を接続金具４の中軸連結部４１に挿入
し，該中軸連結部４１を外方からかしめることにより行
った。そして，上記の試料Ｎｏ．Ｅ１に中軸を連結した
ものを試料Ｎｏ．Ｅ１１とし，試料Ｎｏ．Ｅ２は試料Ｎ
ｏ．Ｅ２１，試料Ｎｏ．Ｃ１は試料Ｎｏ．Ｃ１１とし
た。

【００４０】測定は，上記の場合と基本的に同様に行
い，図６（Ａ）に示すごとく，ダイヤルゲージ９８の当
接位置を中軸３の上部３１に変更した。測定結果を図６
（Ｂ）に示す。同図より知られるごとく，試料Ｎｏ．Ｃ
１１は，非常にふれ幅が大きく，その平均値も２．０ｍ
ｍを超えており，同軸性が非常に悪いことがわかる。

【００４１】これに対し，試料Ｎｏ．Ｅ１１，Ｅ２１
は，いずれも振れ量の最大値（ｍａｘ）においても２．
０ｍｍ未満であり，その平均値は約１ｍｍ以下となり，
非常に優れた同軸性を示すことがわかった。上記の測定
結果から，本発明の接続金具とヒータとのロウ接部分の
構造は，ヒータから中軸までの同軸性に対して非常に有
利であることがわかる。

【００４２】実施形態例４ 本例においては，図７に示すごとく，ヒータと接続金具
のロウ接部分の接続強度を，温度を変えて測定した。測
定に供した試料は，実施形態例３における各試料Ｎｏ．
Ｅ１，Ｅ２，Ｃ１の３種類である。

【００４３】また，接続強度は，ロウ接したヒータと接
続金具を所定の試験温度において両側から引っ張り，ヒ
ータが接続金具から引き抜けた際の強度，即ち引抜き強
度（ｋｇｆ）により測定した。また，測定は，各試料と
も，各試験温度において４個ずつ行った。

【００４４】測定結果を図７に示す。同図は，横軸に試
験温度をとり，縦軸に引抜き強度をとった。同図より知
られるごとく，いずれの試料も温度の上昇に従い引抜き
強度が低下したが，試料Ｎｏ．Ｃ１に比べ，試料Ｎｏ．
Ｅ１，Ｅ２の低下率は低かった。即ち，試料Ｎｏ．Ｅ
１，Ｅ２は，高温においても，従来よりも高い強度を示
した。

【００４５】試料Ｎｏ．Ｃ１の強度が特に低かった理由
は次のように考えられる。即ち，接続金具の下端側は，
大きく外方へ広げてその径を大きくしているため（図
９），上方の径の小さい部分よりも，同一温度により膨
張する絶対量が大きくなる。そのため，接続金具とヒー
タとの間のクリアランスは，下端側の方が大きく変化
し，その分下端側の接続強度が極端に低下するためであ
ると考えられる。

【００４６】一方，試料Ｎｏ．Ｅ１，Ｅ２は，Ｃ１の場
合のような熱膨張量差が発生しないので上記の優れた結
果が得られたと考えられる。上記の結果から，本発明の
接続金具とヒータとのロウ接部の構造は，これらの高温
時における接続強度を従来よりも格段に向上させること
ができることがわかる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態例１のグロープラグの構造を示す説明
図。

【図２】実施形態例１における，ヒータと接続金具との
ロウ接手順を示す説明図。

【図３】実施形態例２における，接続金具の断面図。

【図４】実施形態例３における，（Ａ）従来品，（Ｂ）
本発明品（Ｅ１），（Ｃ）本発明品（Ｅ２），の試験材
をそれぞれ示す説明図。

【図５】実施形態例３における，（Ａ）試験方法を示す
説明図，（Ｂ）試験結果を示す説明図。

【図６】実施形態例３における，（Ａ）他の試験方法を
示す説明図，（Ｂ）試験結果を示す説明図。

【図７】実施形態例４における，高温時における接続強
度の変化を示す説明図。

【図８】従来例のグロープラグの構成を示す説明図。

【図９】従来例における，ヒータと接続金具とのロウ接
部分を示す説明図。

【図１０】従来例における，不具合を示す説明図。

【図１１】従来例における，不具合を示す説明図。

【符合の説明】

１．．．グロープラグ， ２．．．ヒータ， ２１．．．挿入部， ２１１．．．外周面， ３．．．中軸， ４．．．接続金具， ４１．．．中軸連結部， ４２．．．ヒータ連結部， ４２１．．．内壁， ４３．．．テーパ部， ６．．．ハウジング，

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ハウジングと，該ハウジング内に嵌挿し
   たセラミック製のヒータと，該ヒータの上端部に向けて
   ハウジング内に挿入した通電用の中軸と，上記ヒータと
   上記中軸とを接続するための接続金具とよりなるグロー
   プラグにおいて，上記接続金具は上記中軸を連結するた
   めの中軸連結部と上記ヒータを連結するためのヒータ連
   結部とを有しており，上記ヒータは，その上端側の挿入
   部を上記ヒータ連結部内に挿入していると共に該ヒータ
   連結部にロウ接されており，かつ，上記ヒータの上記挿
   入部の外周面と上記ヒータ連結部の内壁との間のクリア
   ランスは一定であることを特徴とするグロープラグ。
2. 【請求項２】 請求項１において，上記接続金具の上記
   ヒータ連結部は，ストレート管であることを特徴とする
   グロープラグ。
3. 【請求項３】 請求項１又は２において，上記接続金具
   の上記ヒータ連結部の先端には，外周側から内周側に向
   かって後退したテーパ部を設けてあることを特徴とする
   グロープラグ。