JP4175970B2 - グロープラグ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、グロープラグに関し、詳しくはディーゼルエンジンなどの始動促進用に、エンジンの燃焼室などに取り付けられるグロープラグに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図７は、このようなグロープラグ１００の１例を示したものである。このものは、通電することによって発熱する発熱部９１をセラミックなどの絶縁部材９３内に備えてなるヒーター１０１が、筒状（管状）をなす金属製本体（以下、単に本体ともいう）１０３の先端寄り部位１０３ａに固定されている。同図のものにおけるその固定は、金属筒１０５にヒーター（以下、セラミックヒーターともいう）１０１を内挿してロウ材によって固定した後、この金属筒１０５を本体１０３にロウ付けするなどによって行われている。このものでは、ヒーター１０１の一方（図示左）の電極９５が金属製本体１０３に金属筒１０５を介して電気的に接続されている。そして、他方（図示右）の電極９７が、金属製本体１０３内において、ヒーター１０１の後端より後方に配置され、金属製本体１０３と絶縁されたリード用軸部材１０７を介して外部接続端子１０９に電気的に接続（以下、単に接続ともいう）されている。同図においてヒーター１０１の他方の電極９７とリード用軸部材１０７とは中継線（例えばコイル状の配線）９９を介して接続されている。
【０００３】
このようなリード用軸部材１０７は、本体１０３の後端寄り部位において、外周面にガラス１１１をリング状に充填して、本体１０３との絶縁を保持するとともに、ブッシュ１１３や固定リング１１５などで固定されている。なお、本明細書において、グロープラグ又はその構成部材に関して先端というときは、同図における下方の端をいい、逆に後端とは同図における上方の端をいう。
【０００４】
このようなグロープラグ１００は、そのリード用軸部材１０７が剛性のある鉄系金属からなり、太さが直径で数ｍｍと太いことから、曲りにくく、しかも、電気的特性にすぐれている。したがって、本体１０３と共にこのリード用軸部材１０７を長くすることで、ヒーター１０１と外部接続端子１０９間の寸法を大きくとることができる。このため、グロープラグ１００の長寸化が容易であり、燃料直噴型エンジンへの取り付け用のものに好適である。ところが、このようなリード用軸部材１０７は細いリード線と異なり重量がある。一方でその固定は、本体１０３の後端（発熱側の端と反対側の端）寄り部位に充填されたガラス１１１に依存している。ここで、本体１０３の後端寄り部位での固定となるのは、次の理由による。このグロープラグ１００の組立は、ヒーター１０１とこれに接続されたリード用軸部材１０７を本体１０３内に組込んだ後で、リング状のガラス（肉厚円筒状の粉体プレス体）１１１をリード用軸部材１０７に外嵌、装填するという作業手順となる。このため、ガラスのセット位置は後端寄り部位にならざるをえない。これがその主な理由である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記した従来のグロープラグ１００におけるリード用軸部材１０７の固定構造では基本的にその固定力が小さいといった問題があった。しかも、その固定は後端寄り部位のいわば片持ち状態での固定となるため、エンジンの燃焼過程における熱衝撃等によって同軸部材が共振し易く、これによって破断等してショートや断線を招く恐れがあるといった問題があった。すなわち、グロープラグはエンジンの振動や爆風或いは熱衝撃に晒されているため、このようなリード用軸部材１０７の固定構造では、それが本体１０３内で弛緩し、或いは折損や破断を起して短絡を招くなどの故障の原因となることがある。そして、こうした問題は、リード用軸部材が長くなるほど発生しやすくなり、したがって、グロープラグの長寸化を妨げる理由ともなっていた。
【０００６】
加えて、リード用軸部材１０７をこのようにガラスによって固定する場合には、グロープラグの組立ての最終工程で、ガラスを同軸部材１０７に外嵌めし、本体１０３の後端部内に嵌め込んだ後で、それを加熱溶融する工程を要する。このような熱処理は工程の複雑化を招き、高コスト化の原因でもある。しかも、グロープラグの各構成部材（部品）、及び部位には、その熱処理に対する耐熱性を考慮した設計をしなければならず、したがって、その分、設計の自由度が奪われていた。
【０００７】
本発明は、こうした従来のグロープラグにおける問題点に鑑みてなされたもので、ガラスの加熱、溶融のための熱処理を要することなく、リード用軸部材を本体内に絶縁を保持して、強固に固定できる構造のグロープラグを提供することをその目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために請求項１に記載の発明は、通電することによって発熱する発熱部を絶縁部材内に備えてなるヒーターが、筒状をなす金属製本体の先端寄り部位に固定され、一方の電極が該金属製本体に電気的に接続され、他方の電極が、該金属製本体内において前記ヒーターの後端より後方に該金属製本体と絶縁されて配置されたリード用軸部材に電気的に接続されてなるグロープラグにおいて、
前記リード用軸部材は、大径軸部と小径軸部を有しており、前記金属製本体の内周面と、前記リード用軸部材の外周面との間であって、前記大径軸部の外周面に絶縁層を介在させ、該絶縁層の介在された部位において該大径軸部の外周面に変形（変形痕）を有するように該大径軸部が径方向に該金属製本体の内周面で締付けられて前記リード用軸部材が該金属製本体内に絶縁を保持して固定されていることを特徴とする。
【０００９】
本発明では、金属製本体の内周面で締付けられる（径方向に押圧される）ことによってリード用軸部材が固定されている構造のため、その固定に熱処理を要しない。また、リード用軸部材（以下、単に軸部材ともいう）の外周面に、変形を有するように金属製本体の内周面で締付けられて固定されているため、強固な固定が得られる。しかも、その固定部位は、ガラスによる固定の場合のように、リード用軸部材の後端寄り部位に制限されることもない。ここに、その締付けは、グロープラグとして組立てられている状態において、本体の内周面で軸部材が締付けられていればよい（締り嵌め状態にあればよい）。したがって、その締付けの方法（手段）は限定されるものではない。例示的には、金属製本体を径方向に挟み付けるように、圧縮（加圧）するなどによる、かしめ（カシメ）によるのが製造上からして効率的であり好ましい。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、通電することによって発熱する発熱部を絶縁部材内に備えてなるヒーターが、筒状をなす金属製本体の先端寄り部位に固定され、一方の電極が該金属製本体に電気的に接続され、他方の電極が、該金属製本体内において前記ヒーターの後端より後方に該金属製本体と絶縁されて配置されたリード用軸部材に電気的に接続されてなるグロープラグにおいて、
前記リード用軸部材は、大径軸部と小径軸部を有しており、前記金属製本体の内周面と、前記リード用軸部材の外周面との間であって、前記大径軸部の外周面に絶縁層を介在させ、該絶縁層の介在された部位において該大径軸部の外周面に変形（変形痕）を有するように該金属製本体が径方向にかしめられて前記リード用軸部材が該金属製本体内に絶縁を保持して固定されていることを特徴とする。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、通電することによって発熱する発熱部を絶縁部材内に備えてなるヒーターが、筒状をなす金属製本体の先端寄り部位に固定され、一方の電極が該金属製本体に電気的に接続され、他方の電極が、該金属製本体内において前記ヒーターの後端より後方に該金属製本体と絶縁されて配置されたリード用軸部材に電気的に接続されてなるグロープラグにおいて、
前記金属製本体の内周面と、前記リード用軸部材の外周面との間であって、該リード用軸部材の軸方向における少なくとも一部に、絶縁層を介在させ、該絶縁層の介在された部位において該リード用軸部材の外周面に凹状をなす変形を有し、かつその変形に前記金属製本体の内周面が前記絶縁層を介して入り込む形態の変形を有するように該金属製本体の内周面で締付けられて前記リード用軸部材が該金属製本体内に絶縁を保持して固定されていることを特徴とする。
【００１２】
このものでは、該絶縁層の介在された部位において該リード用軸部材の外周面に凹状をなす変形を有し、かつその変形に前記金属製本体の内周面が前記絶縁層を介して入り込む（嵌り込む）形態の変形を有するように該金属製本体の内周面で締付けられている。したがって、軸部材の極めて高い固定が得られる。また、この発明においても、その締付けは、本体を径方向に圧縮（加圧）することによる、カシメによるのが製造上、効率的である。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、通電することによって発熱する発熱部を絶縁部材内に備えてなるヒーターが、筒状をなす金属製本体の先端寄り部位に固定され、一方の電極が該金属製本体に電気的に接続され、他方の電極が、該金属製本体内において前記ヒーターの後端より後方に該金属製本体と絶縁されて配置されたリード用軸部材に電気的に接続されてなるグロープラグにおいて、
前記金属製本体の内周面と、前記リード用軸部材の外周面との間であって、該リード用軸部材の軸方向における少なくとも一部に、絶縁層を介在させ、該絶縁層の介在された部位において該リード用軸部材の外周面に凹状をなす変形を有し、かつその変形に前記金属製本体の内周面が前記絶縁層を介して入り込む形態の変形を有するように該金属製本体がかしめられて前記リード用軸部材が該金属製本体内に絶縁を保持して固定されていることを特徴とする。
【００１４】
請求項５は、前記絶縁層が、前記リード用軸部材に外嵌してなる樹脂チューブによって形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のグロープラグである。請求項６の本発明は、前記樹脂チューブが、フッ素樹脂製であることを特徴とする請求項５に記載のグロープラグである。請求項７の本発明は、前記絶縁層が、前記リード用軸部材の外周面に塗布してなる樹脂コーティング層であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のグロープラグである。
【００１５】
前記絶縁層は、絶縁が保持されるものである限り、その材質は限定されるものではない。したがって、例えば、前記リード用軸部材を、鉄系金属製のものとし、絶縁層は、その外周面に形成された酸化被膜層としてもよい。しかし、請求項５〜７に記載のようにすれば、絶縁層を介在させるのが容易である。また、前記絶縁層は、グロープラグにおいて、その本体の内周面と、前記リード用軸部材の外周面との間に存在していればよいことから、グロープラグの組立て（完成品）前には本体の内周面に形成されていてもよいし、軸部材の外周面に形成されていてもよい。
【００１６】
なお、絶縁層を樹脂で形成する場合、その材質は、耐熱性、強度などを考慮して選定する。エンジンに取付けられるグロープラグの温度は１５０℃以上になることがあるため、２００℃以上の耐熱性があるものとするのが好ましい。ただし、本発明では、本体の内周面で絶縁層も、かしめ等によって締付けられるから、その締付け（以下、「かしめ」ともいう）において、破損、ないし破壊されにくい、変形の容易な軟質のものとするのが適切である。これらを考慮すると、例示的には、スーパーエンプラ材料と呼ばれるＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ポリイミド系樹脂をはじめとして、汎用エンプラ材料であるポリアミド、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）が挙げられる。また、チューブ材としては、シリコンも使用可能であるが、フッ素系樹脂材料を用いると、金具本体のかしめられる時の破損を最小限に留めることができるので、より好ましい。
【００１７】
請求項８に記載の発明は、前記絶縁層の厚さを、０．０１ｍｍ〜０．５ｍｍの範囲としたことを特徴とする請求項４〜７のいずれか１項に記載のグロープラグである。前記絶縁層を樹脂とする場合において、その厚さは、リード用軸部材の固定後において、本体とリード用軸部材との絶縁が保持される厚さで、なるべく薄いものとするのが好ましい。これが厚いと、本体による軸部材の締付けにおける変形が絶縁層の層内で発生し易いが、軸部材に変形を与えにくい。絶縁層を樹脂とする場合において、その厚さは、０．０１ｍｍ〜０．５ｍｍの範囲が適切である。
【００１９】
リード用軸部材には、通常、ストレートの、同径の円断面のものが使用される。しかし、請求項１又は２に記載の発明のもののように、大径軸部と小径軸部を有しているものを使用し、前記絶縁層が該大径軸部の外周面に介在させられ、前記リード用軸部材の変形が該大径軸部の外周面に存在するようにすると、本体に、ストレートの同径の円断面の内周面をもつものを使用する場合には、締付けられる部位以外では、本体の内周面と軸部材の外周面との間の間隙を大きくとれる。したがって、絶縁層の厚さを薄く設定できるし、短絡防止にも有効である。
【００２０】
請求項９に記載の発明は、前記金属製本体は、エンジンへねじ込み方式で取付けるための雄ネジを備えており、該雄ネジよりも後端寄り部位において、前記リード用軸部材が該金属製本体内に絶縁を保持して固定されていることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載のグロープラグである。
【００２１】
該金属製本体のうち、その雄ネジよりも先端寄り部位においてリード用軸部材を金属製本体内に、かしめ等による締付けによって固定する場合には、その締付けによる金属製本体の変形により、締付けている部位の軸が雄ネジの軸線に対して偏心（心ずれ、或いは振れ）を生じる可能性がある。一方、このようなグロープラグが挿入されてねじ込み方式で取付けられるのは、エンジン（ブロツク）に設けられた取付け穴であり、この取付け穴は小径で深い（長い）。そして、雌ネジは取付け穴の外部開口寄り部位に設けられる。しかも、この取付け穴はグロープラグ対し径方向に微小なすきま嵌め状態が得られる設計とされる。このため、上記のような偏心が大きくなると、そのねじ込みにおいて、グロープラグの外周面が取付け穴の内周面に干渉ないし接触する危険性がある。これに対して、該雄ネジよりも後端寄り部位において固定する場合には、その後端寄り部位は、エンジンブロツクの外部に露出することになるため、このような問題を生じない。したがって、本体をかしめるとしても、十分に大きな力を付与できるため、強固な固定が得られる。これにより、エンジンへの取付け後において、そのリード用軸部材に直接又は間接的に接続されるリード（配線コード）の脱着を行なう場合においても、緩みを招くことのない十分な強度を保持できる。
【００２２】
請求項１０に記載の発明は、前記リード用軸部材が、その軸方向における複数箇所で該金属製本体内に絶縁を保持して固定されていることを特徴とする、請求項１〜９いずれか１項に記載のグロープラグである。
【００２３】
小型軽量化の要請により、グロープラグについても、その外径（太さ）を小さくする要請が高まっている。この要請に応えるためには、リード用軸部材の径が一定であれば、金属製本体の筒部の肉厚を薄くせざるを得ない。しかし、そのようにすると、基本的に同本体の強度の低下を招き、結果としてグロープラグの強度（剛性）不足を招いてしまう。しかし、請求項１０に記載の発明のように、軸方向における複数箇所で金属製本体内にリード用軸部材を固定することで、リード用軸部材が、いわば心金となって、本体とともにグロープラグ全体の強度或いは剛性のアップを図ることができる。すなわち、このような構成とすることで、本体の肉厚が薄くなっても、グロープラグ全体としての強度アップが図られるから、本体の肉厚を薄くでき、グロープラグの小型軽量化が図られる、という特有の効果が得られる。
【００２４】
なお、いずれの発明においても、前記絶縁層の介在された部位において該リード用軸部材の外周面に変形を有するように金属製本体の内周面にて軸部材を締付け、或いは、該金属製本体をかしめる位置は、所望とする固定力が得られるように設定すればよい。なお、軸方向における、締付け領域、或いは、かしめ領域の範囲は、その位置、数、リード用軸部材の長さ、或いは必要な固定力に応じて適宜に設定すればよい。
【００２５】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の実施の形態を図１〜図３に基いて詳細に説明する。図中１は、ディーゼルエンジン用のグロープラグであり、全体が筒状（管状）に形成された、例えば炭素鋼からなる本体１０３と、セラミックヒーター１０１、リード用軸部材１０７などから構成されている。本体１０３は、内周面１０４が軸方向（長手方向）の略全域においてストレート（同径）の細長い段付き円筒状をなしている。そして、先端（図示下端）寄り部位は、外周面もストレートの円筒部１０３ａとされ、この円筒部１０３ａより後端（図示上端）寄り部位には、エンジンにねじ込み方式で固定するための雄ネジ１０３ｂが形成され、そのさらに後方には後方円筒部１０３ｃを介し、詳しくは図示しないが、エンジンへのねじ込みにおいて工具を掛けるための工具係合部１０３ｄが径大の六角状に形成されている。なお、本体１０３の後端寄り部位の内側には気密材を装填するための装填部１０３ｅが拡径状に形成されている。ただし、このような本体１０３は、グロープラグ１の完成状態では、先端寄り部位における円筒部１０３ａと、その後方における雄ネジ１０３ｂとの間（軸方向における略中間部）が、径方向にかしめられており、かしめ部１０３ｆをなしている。これにより、かしめ部１０３ｆは、例えば、多角形状（六角形又は八角形など）のかしめ用のダイスの押圧面にて押圧（加圧）されているため、その押圧面に倣うように若干凹状に凹む形に変形している。詳しくは後述する。なお、本体１０３は、Ｓ４５Ｃ、ＳＵＭ２４Ｌ、ＳＷＣＨ６又はＳＵＳ４３０などから形成されており、リード用軸部材１０７は本体１０３より軟質の鋼材から形成されている。
【００２６】
このような本体１０３の内側（内周面）の先端寄り部位には、円柱状のセラミックヒーター１０１がその先端寄り部位を突出させて配置されている。本形態において、セラミックヒーター１０１は、絶縁性セラミック９３内に、先端側においてＵ字状に折り返し曲げられた形の発熱部９１が埋設され、その各端部には電極をなす配線（高融点金属リード）が接続されており、セラミックヒーター１０１の後端寄り部位の両側面に各電極９５、９７が露出状に設けられている。なお、セラミックヒーター１０１の軸線方向における中間部位には金属筒１０５が外嵌めされ、ロウ材により固定されて一体化されており、後述するようにして、その金属筒１０５を介して本体１０３の先端寄り部位の円筒部１０３ａの内周面１０４にロウ付けにより固定されている。こうして、ヒーター１０１は、本体１０３内に固定された状態において、その図示左側の電極９５が金属筒１０５を介して本体１０３と電気的に接続されている。
【００２７】
一方、リード用軸部材１０７は、本体１０３内のセラミックヒーター１０１の後端１０１ｂよりも後方に配置されている。この軸部材１０７は、例えばＳ４５Ｃ材からなり、略全長にわたってストレートで一定の円断面をなす丸棒から形成されている。そして、周囲には本体１０３の内周面１０４と絶縁用の空隙が保持され、同軸部材１０７は本体１０３内に同心状に配置されている。また、リード用軸部材１０７は、その中間より先端寄り部位の一部に絶縁層（絶縁膜）１０６がその外周面（表面）１０８を覆うように円筒状に形成されている。本形態において絶縁層１０６は軟質の樹脂とされ、組立前において、リード用軸部材１０７のその外周面１０８に、例えば樹脂製チューブが外嵌されて、熱収縮により一体化されている。なお、絶縁層をなす樹脂は、フッ素系樹脂であることが望ましく、例えばポリフッ化ビニリデン樹脂である、商品名スミチューブＫ（住友電工ファインポリマー（株）製）とされ、０．１５ｍｍの厚さとなるように形成されている。
【００２８】
ただし、グロープラグ（完成品）１は、前記もしたように、かしめにより、その絶縁層１０６の部位において、本体１０３の外周面が若干凹状に凹む形をなし、それに対応して内周面１０４が軸線側に若干凸となすように膨らむ形をなしており、軸部材１０７の外周面を絶縁層１０６を介して締付けている。そして、そのかしめにより軸部材１０７の外周面も本体１０３の横断面に倣うように凹状をなす形の変形１０７ａを有している。なお、かしめ部（変形部）１０３ｆに対応する本体１０３の内周面１０４が、その変形１０７ａに絶縁層１０６を介して入り込んでいる。また、同軸部材１０７の先端寄り部位は小径部１０７ｂとされ、この小径部１０７ｂと、セラミックヒーター１０１の後端１０１ｂに露出する他方の電極９７とがコイル状の中継線９９を介して接続されている。なお、中継線９９は銀ロウ付けされている。また、リード用軸部材１０７の後端部１０７ｃは本体１０３の後端から突出しており、本形態では突出しているその後端部１０７ｃが外部接続端子をなしている。なお、かしめは、本体が、縮径されるように多角形状になる程度の強い力による、いわゆる強かしめを行ない、そのかしめにより軸部材１０７も、本体１０３の内周面の凸となす変形に倣う多角形状にその断面が縮径されるようにしてもよい。
【００２９】
一方、このような軸部材１０７の後端寄り部位の外周には、絶縁材からなるリング状の絶縁ブッシュ１１３が嵌着され、軸部材１０７と本体１０３との絶縁が確保されている。ただし、この絶縁ブッシュ１１３は、本体１０３の後端寄り部位の内周面の拡径された装填部１０３ｅに装填されている。そして軸部材１０７の突出する後端部１０７ｃに固定用筒部材１０９がその筒部１０９ａを介して外嵌状に取付けられている。そして、この筒部１０９ａにて絶縁ブッシュ１１３を先端側に押し込む状態としつつ、筒部１０９ａを半径方向にかしめることで固定用筒部材１０９を軸部材１０７に、後端部（以下、外部接続端子ともいう）１０７ｃを突出させて固定している。このようなグロープラグ１は、ヒーター１０１の先端が燃焼室内に位置するように、その雄ネジを介してエンジンにねじ込み方式で固定される。そして、外部接続端子１０７ｃから、リード用軸部材１０７、中継線９９、発熱部９１、そして本体１０３へと電流を流すことで、ヒーター１０１の先端を発熱し、燃料の着火を促進するようにされている。
【００３０】
さて、このようなグロープラグ１は、上記したように、リード用軸部材１０７をその外周面１０８に形成された絶縁層１０６の部分で、本体１０３を半径方向に圧縮してかしめた構造をしている。そして、リード用軸部材１０７の外周面１０８には凹状の変形１０７ａが発生している。すなわち、本体１０３の内周面で軸部材１０７を径方向に締付けている。また、かしめによって本体１０３のみが変形しているのではなく、リード用軸部材１０７が絶縁層１０６の部分で変形（凹部）１０７ａを有しており、この変形１０７ａに金属製本体１０３の内周面１０４のかしめ部１０３ｆに対応する部分が絶縁層１０６を介して入り込んでいる。したがって、例えば、本体１０３を固定し、軸部材１０７に軸方向に大きな外力が作用しても、軸部材１０７の変形箇所において軸部材１０７と本体１０３とが係合していることから、そのような外力にも十分抗することができる。また、本形態では、横断面において（軸線方向から見て）、例えば六角形をなすようにかしめられているため、軸部材１０７に周方向に外力が作用しても、その外力にも抗することができる。
【００３１】
さらに、かしめによる締付けにより、本体１０３の内周面１０４と、軸部材１０７の外周面１０８との間における軸方向の空隙が、絶縁層１０６を介して遮断されるため、その間の気密保持も図られる。なお、絶縁層１０６が厚いと、かしめによる変形がその絶縁層には及ぶが、軸部材１０７に与えられない危険性があり、その場合には、固定力が低下する。したがって、本発明における絶縁層１０６は、絶縁保持に支障のない範囲でなるべく薄めに設定するとよい。
【００３２】
このように、本形態のグロープラグ１によれば、従来のように、リード用軸部材の外周面と本体後端寄り部位における内周面との間におけるガラスによる同軸部材の固定構造ではない。したがって、熱処理も不要であり、しかも上記したかしめによる固定構造のため、軸部材に強度のある固定が得られる。
【００３３】
なお、前記形態のグロープラグ１は、次のようにして組立てられる（図２参照）。まず、軸部材１０７の所定部位に所定の厚さ、内径、及び長さを有する前記樹脂製チューブを嵌めて加熱して熱収縮させ、その表面１０８に密着させて絶縁層１０６を設ける。そして、ヒーター１０１の他方の電極９７と軸部材１０７とを中継線９９を介して接続しておく。次いで、金属筒１０５にヒーター１０１を内挿してロウ付けして一体化する。このようにして、図２−Ａに示したヒーター１０１と軸部材１０７の組立て体を作る。そして、このような組立体を図２−Ｂに示したように、本体１０３内に内挿して位置決めした後、金属筒１０５を介して本体１０３にロウ付けする。そして、かしめ装置の例えば軸方向から見て六角を二分割してなるダイスＤによって、かしめ部１０３ｆの位置を半径方向に圧縮してかしめる。その後、絶縁ブッシュ１１３をセットし、固定用筒部材１０９を軸部材１０７の後端部１０７ｃに嵌合し、固定用筒部材１０９の筒部１０９ａをかしめることで、図１に示したグロープラグ１となる。
【００３４】
さて次ぎに本発明の第２の実施の形態について、図３及び図４に基づいて説明する。ただし、このグロープラグ２１は、前形態のものと、リード用軸部材１０７及びこれに設けられている絶縁層１０６が相違するだけであり、本質的な相違はないので、同一部位には同一の符号を付し、その相違点を中心として説明する。
【００３５】
すなわち、本形態では、図４に示したように、かしめ前において、軸部材１０７が、かしめ部１０３ｆに対応する部分を含む軸線方向の所定範囲にわたって、他より太い大径軸部１２７とされている。そして、グロープラグ２１の完成品では、図３に示したように、その大径軸部１２７の外周面と、本体１０３の内周面１０４との間に絶縁層１０６が介在され、その絶縁層１０６のある部位において、大径軸部１２７の外周面に変形１０７ａが存在するように本体１０３がかしめられている。こうして、軸部材１０７は、金属製本体１０３の内周面１０４で締付けられて金属製本体内に絶縁を保持して固定されている。このような、本形態のグロープラグ２１は、かしめる前における本体１０３は、前記形態と同様、その内周面１０４が同一寸法の円断面でストレートのものである。しかし、リード用軸部材１０７のかしめ前における形状は、図４に示したように、前記形態におけるかしめ部１０３ｆに対応する、軸線方向における所定範囲が大径の大径軸部１２７とされ、それ以外は、それと同心で小径の小径軸部１２８とされている。そして、絶縁層１０６は、この大径軸部１２７の外周面及びそれに連なる上下の小径軸部の一部に設けられたものである。
【００３６】
しかして、このような絶縁層１０６の設けられたリード用軸部材１０７を用いて、前記形態と同様にして組立体をつくり、これを図４に示したようにして本体１０３内に内挿して位置決めした後、金属筒１０５を介して本体１０３にロウ付けする。そして、その絶縁層１０６のある大径軸部１２７の外周面が変形するように本体１０３を前記形態と同様にかしめたものである。このような本形態では、前記形態の効果に加えて、次の特有の効果もある。
【００３７】
すなわち、このようなグロープラグ２１においては、本体１０３をかしめて軸部材を固定する構造のため、かしめ部１０３ｆに対応する本体１０３の内周面１０４と、軸部材１０７の外周面１０８との間の間隔は、絶縁層１０６による絶縁確保や組立上に支障のない範囲で小さめにしたい要請がある。しかし、前記形態のように、本体１０３の内周面１０４と、軸部材１０７の外周面１０８ともに、一定の直径でストレートとしたものでは、その間隔を小さくするほど、絶縁層１０６のない部位での短絡の危険性が増大する。これに対して、本形態では、そのような短絡の危険性もなく、しかも、かしめ部１０３に対応する本体１０３の内周面１０４と、軸部材１０７の外周面１０８との間の間隔を小さく設定できる、という効果がある。
【００３８】
さて次ぎに、本発明の第３の実施の形態について、図５に基づいて説明する。ただし、本形態のグロープラグ３１は、本体１０３をかしめてリード用軸部材１０７を固定する箇所を、軸方向における２箇所で実施した点のみが、上記した図１の実施形態のものと相違するだけである。したがって、相違点についてのみ説明し、同一部位には、同一の符号を付すに止める。
【００３９】
すなわち、このものでは、リード用軸部材１０７の軸方向における、２つの領域部分に絶縁層１０６を設け、その各絶縁層１０６のある部位において、リード用軸部材１０７の外周面に変形１０７ａを有するように本体１０３をかしめて、軸部材１０７を本体１０３内に絶縁を保持して固定したものである。本形態では本体１０３におけるかしめ部１０３ｆを２箇所とした分、その固定強度の格段の向上が図られる。リード用軸部材１０７が長い場合に好適である。なお、必要に応じて３箇所以上で固定してもよい。また、本形態でも、リード用軸部材１０７に、大径軸部と小径軸部を有するものを用い、絶縁層をその大径軸部の外周面に形成し、軸部材の変形をこの大径軸部の外周面において複数箇所で存在するように本体をかしめてもよい。
【００４０】
次に本発明の第４の実施の形態について、図６に基づいて説明する。ただし、本形態のグロープラグ４１は、本体１０３をかしめてリード用軸部材１０７を固定する箇所を、雄ネジ１０３ｂと工具係合部１０３ｄとの間に形成された後方円筒部１０３ｃとした点のみが、前記した実施の形態と相違するだけである。すなわち、前記形態における、２箇所のかしめ部位を図５における上の１箇所のみとした点が構造において相違するだけである。したがって、このものと同一の部位には同一の符号を付し、その相違点のみについて説明する。
【００４１】
すなわち、このものでは、リード用軸部材１０７の軸方向における、後方円筒部１０３ｃ領域部分に絶縁層１０６を設け、その絶縁層１０６のある部位において、リード用軸部材１０７の外周面に変形１０７を有するように本体１０３をかしめて、軸部材１０７を本体１０３内に絶縁を保持して固定したものである。本形態では、このように、かしめの部位を雄ネジ１０３ｂよりも後方としたため、リード用軸部材１０７の強い固定が得られる強かしめを問題なく実施できる。すなわち、このような、位置のかしめ部位は、グロープラグ４１をエンジンの取付け穴にねじ込み方式で取付けた際には外部に露出する。このため、かしめ部位が雄ネジ１０３ｂの軸線に対して偏心していても大きな問題はなく、したがって、問題なく強かしめを行なうことができる。これにより、前記もした様に、リード用軸部材１０７の後端に接続される配線コード（図示せず）の脱着に起因する、同軸部材の本体からの弛緩防止に有効である。
【００４２】
なお、上記した各実施の形態においては、本体をかしめることによってリード用軸部材を固定した場合で説明したが、本発明においては、固定手段はこのようなかしめに限定されるものではない。すなわち、本発明においては、絶縁層の介在された部位においてリード用軸部材の外周面に変形（変形痕）を有するように金属製本体の内周面で締付けられてリード用軸部材が金属製本体内に絶縁を保持して固定されていればよい。そして、ここに、その締付けは、上記もしたように、グロープラグとして組立てられている状態において、本体の内周面で軸部材が締付けられていればよい。その締付けの方法はかしめに限定されるものではない。かしめとはいえないような、金属製本体を径方向に圧縮状に変形させたものであってもよい。
【００４３】
なお、本発明は、上記した各実施例のもの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設計変更できる。例えば、絶縁層は、グロープラグにおいて、金属製本体の内周面と、リード用軸部材の外周面との間に介在させられていればよく、したがって、組立前において、前記形態のように軸部材の表面に形成することに限定されるものではない。本体の内周面に予め形成しておいてもよいし、本体の内周面及び軸部材の外周面の双方に形成しておいてもよい。また、このような絶縁層は、いずれの方法で形成してもよい。フイルムの貼り付けとしてもよいし、液状の樹脂を塗布することで形成してもよい。また、粉体樹脂を静電塗で形成してもよいし、スプレー法で形成してもよい。そして、前記もしたが、金属製本体又はリード用軸部材を鉄系金属とする場合には酸化被膜層であってもよい。さらに、絶縁層は、かしめる領域を超えて、例えばリード用軸部材の軸方向における全体に設けてあってもよい。
【００４４】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明のグロープラグによれば、本体をかしめることによってリード用軸部材を固定した構造のため、熱処理を要しない。また、リード用軸部材の外周面に変形を有するように絶縁層を介して金属製本体がかしめられて同軸部材が本体に固定されている。したがって、軸部材を本体内に絶縁を保持して強固に固定できるグロープラグとなすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るグロープラグの第１の実施の形態の正面縦断面図及び要部拡大図。
【図２】図１のグロープラグの製造工程を説明する図。
【図３】本発明に係るグロープラグの第２の実施の形態の正面縦断面図及び要部拡大図。
【図４】図３のグロープラグの製造工程を説明する図。
【図５】本発明に係るグロープラグの第３の実施の形態の正面縦断面図。
【図６】本発明に係るグロープラグの第４の実施の形態の正面縦断面図。
【図７】従来のグロープラグの正面縦断面図及び要部拡大図。
【符号の説明】
１、２１、３１、４１ グロープラグ
９１ 発熱部
９３ 絶縁部材
９５、９７ ヒーターの電極
１０１ ヒーター
１０１ｂ ヒーターの後端
１０３ 金属製本体
１０４ 金属製本体の内周面
１０６ 絶縁層
１０７ リード用軸部材
１０７ａ リード用軸部材の外周面の凹状をなす変形
１０８ リード用軸部材の外周面
【発明の属する技術分野】
本発明は、グロープラグに関し、詳しくはディーゼルエンジンなどの始動促進用に、エンジンの燃焼室などに取り付けられるグロープラグに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図７は、このようなグロープラグ１００の１例を示したものである。このものは、通電することによって発熱する発熱部９１をセラミックなどの絶縁部材９３内に備えてなるヒーター１０１が、筒状（管状）をなす金属製本体（以下、単に本体ともいう）１０３の先端寄り部位１０３ａに固定されている。同図のものにおけるその固定は、金属筒１０５にヒーター（以下、セラミックヒーターともいう）１０１を内挿してロウ材によって固定した後、この金属筒１０５を本体１０３にロウ付けするなどによって行われている。このものでは、ヒーター１０１の一方（図示左）の電極９５が金属製本体１０３に金属筒１０５を介して電気的に接続されている。そして、他方（図示右）の電極９７が、金属製本体１０３内において、ヒーター１０１の後端より後方に配置され、金属製本体１０３と絶縁されたリード用軸部材１０７を介して外部接続端子１０９に電気的に接続（以下、単に接続ともいう）されている。同図においてヒーター１０１の他方の電極９７とリード用軸部材１０７とは中継線（例えばコイル状の配線）９９を介して接続されている。
【０００３】
このようなリード用軸部材１０７は、本体１０３の後端寄り部位において、外周面にガラス１１１をリング状に充填して、本体１０３との絶縁を保持するとともに、ブッシュ１１３や固定リング１１５などで固定されている。なお、本明細書において、グロープラグ又はその構成部材に関して先端というときは、同図における下方の端をいい、逆に後端とは同図における上方の端をいう。
【０００４】
このようなグロープラグ１００は、そのリード用軸部材１０７が剛性のある鉄系金属からなり、太さが直径で数ｍｍと太いことから、曲りにくく、しかも、電気的特性にすぐれている。したがって、本体１０３と共にこのリード用軸部材１０７を長くすることで、ヒーター１０１と外部接続端子１０９間の寸法を大きくとることができる。このため、グロープラグ１００の長寸化が容易であり、燃料直噴型エンジンへの取り付け用のものに好適である。ところが、このようなリード用軸部材１０７は細いリード線と異なり重量がある。一方でその固定は、本体１０３の後端（発熱側の端と反対側の端）寄り部位に充填されたガラス１１１に依存している。ここで、本体１０３の後端寄り部位での固定となるのは、次の理由による。このグロープラグ１００の組立は、ヒーター１０１とこれに接続されたリード用軸部材１０７を本体１０３内に組込んだ後で、リング状のガラス（肉厚円筒状の粉体プレス体）１１１をリード用軸部材１０７に外嵌、装填するという作業手順となる。このため、ガラスのセット位置は後端寄り部位にならざるをえない。これがその主な理由である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記した従来のグロープラグ１００におけるリード用軸部材１０７の固定構造では基本的にその固定力が小さいといった問題があった。しかも、その固定は後端寄り部位のいわば片持ち状態での固定となるため、エンジンの燃焼過程における熱衝撃等によって同軸部材が共振し易く、これによって破断等してショートや断線を招く恐れがあるといった問題があった。すなわち、グロープラグはエンジンの振動や爆風或いは熱衝撃に晒されているため、このようなリード用軸部材１０７の固定構造では、それが本体１０３内で弛緩し、或いは折損や破断を起して短絡を招くなどの故障の原因となることがある。そして、こうした問題は、リード用軸部材が長くなるほど発生しやすくなり、したがって、グロープラグの長寸化を妨げる理由ともなっていた。
【０００６】
加えて、リード用軸部材１０７をこのようにガラスによって固定する場合には、グロープラグの組立ての最終工程で、ガラスを同軸部材１０７に外嵌めし、本体１０３の後端部内に嵌め込んだ後で、それを加熱溶融する工程を要する。このような熱処理は工程の複雑化を招き、高コスト化の原因でもある。しかも、グロープラグの各構成部材（部品）、及び部位には、その熱処理に対する耐熱性を考慮した設計をしなければならず、したがって、その分、設計の自由度が奪われていた。
【０００７】
本発明は、こうした従来のグロープラグにおける問題点に鑑みてなされたもので、ガラスの加熱、溶融のための熱処理を要することなく、リード用軸部材を本体内に絶縁を保持して、強固に固定できる構造のグロープラグを提供することをその目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために請求項１に記載の発明は、通電することによって発熱する発熱部を絶縁部材内に備えてなるヒーターが、筒状をなす金属製本体の先端寄り部位に固定され、一方の電極が該金属製本体に電気的に接続され、他方の電極が、該金属製本体内において前記ヒーターの後端より後方に該金属製本体と絶縁されて配置されたリード用軸部材に電気的に接続されてなるグロープラグにおいて、
前記リード用軸部材は、大径軸部と小径軸部を有しており、前記金属製本体の内周面と、前記リード用軸部材の外周面との間であって、前記大径軸部の外周面に絶縁層を介在させ、該絶縁層の介在された部位において該大径軸部の外周面に変形（変形痕）を有するように該大径軸部が径方向に該金属製本体の内周面で締付けられて前記リード用軸部材が該金属製本体内に絶縁を保持して固定されていることを特徴とする。
【０００９】
本発明では、金属製本体の内周面で締付けられる（径方向に押圧される）ことによってリード用軸部材が固定されている構造のため、その固定に熱処理を要しない。また、リード用軸部材（以下、単に軸部材ともいう）の外周面に、変形を有するように金属製本体の内周面で締付けられて固定されているため、強固な固定が得られる。しかも、その固定部位は、ガラスによる固定の場合のように、リード用軸部材の後端寄り部位に制限されることもない。ここに、その締付けは、グロープラグとして組立てられている状態において、本体の内周面で軸部材が締付けられていればよい（締り嵌め状態にあればよい）。したがって、その締付けの方法（手段）は限定されるものではない。例示的には、金属製本体を径方向に挟み付けるように、圧縮（加圧）するなどによる、かしめ（カシメ）によるのが製造上からして効率的であり好ましい。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、通電することによって発熱する発熱部を絶縁部材内に備えてなるヒーターが、筒状をなす金属製本体の先端寄り部位に固定され、一方の電極が該金属製本体に電気的に接続され、他方の電極が、該金属製本体内において前記ヒーターの後端より後方に該金属製本体と絶縁されて配置されたリード用軸部材に電気的に接続されてなるグロープラグにおいて、
前記リード用軸部材は、大径軸部と小径軸部を有しており、前記金属製本体の内周面と、前記リード用軸部材の外周面との間であって、前記大径軸部の外周面に絶縁層を介在させ、該絶縁層の介在された部位において該大径軸部の外周面に変形（変形痕）を有するように該金属製本体が径方向にかしめられて前記リード用軸部材が該金属製本体内に絶縁を保持して固定されていることを特徴とする。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、通電することによって発熱する発熱部を絶縁部材内に備えてなるヒーターが、筒状をなす金属製本体の先端寄り部位に固定され、一方の電極が該金属製本体に電気的に接続され、他方の電極が、該金属製本体内において前記ヒーターの後端より後方に該金属製本体と絶縁されて配置されたリード用軸部材に電気的に接続されてなるグロープラグにおいて、
前記金属製本体の内周面と、前記リード用軸部材の外周面との間であって、該リード用軸部材の軸方向における少なくとも一部に、絶縁層を介在させ、該絶縁層の介在された部位において該リード用軸部材の外周面に凹状をなす変形を有し、かつその変形に前記金属製本体の内周面が前記絶縁層を介して入り込む形態の変形を有するように該金属製本体の内周面で締付けられて前記リード用軸部材が該金属製本体内に絶縁を保持して固定されていることを特徴とする。
【００１２】
このものでは、該絶縁層の介在された部位において該リード用軸部材の外周面に凹状をなす変形を有し、かつその変形に前記金属製本体の内周面が前記絶縁層を介して入り込む（嵌り込む）形態の変形を有するように該金属製本体の内周面で締付けられている。したがって、軸部材の極めて高い固定が得られる。また、この発明においても、その締付けは、本体を径方向に圧縮（加圧）することによる、カシメによるのが製造上、効率的である。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、通電することによって発熱する発熱部を絶縁部材内に備えてなるヒーターが、筒状をなす金属製本体の先端寄り部位に固定され、一方の電極が該金属製本体に電気的に接続され、他方の電極が、該金属製本体内において前記ヒーターの後端より後方に該金属製本体と絶縁されて配置されたリード用軸部材に電気的に接続されてなるグロープラグにおいて、
前記金属製本体の内周面と、前記リード用軸部材の外周面との間であって、該リード用軸部材の軸方向における少なくとも一部に、絶縁層を介在させ、該絶縁層の介在された部位において該リード用軸部材の外周面に凹状をなす変形を有し、かつその変形に前記金属製本体の内周面が前記絶縁層を介して入り込む形態の変形を有するように該金属製本体がかしめられて前記リード用軸部材が該金属製本体内に絶縁を保持して固定されていることを特徴とする。
【００１４】
請求項５は、前記絶縁層が、前記リード用軸部材に外嵌してなる樹脂チューブによって形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のグロープラグである。請求項６の本発明は、前記樹脂チューブが、フッ素樹脂製であることを特徴とする請求項５に記載のグロープラグである。請求項７の本発明は、前記絶縁層が、前記リード用軸部材の外周面に塗布してなる樹脂コーティング層であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のグロープラグである。
【００１５】
前記絶縁層は、絶縁が保持されるものである限り、その材質は限定されるものではない。したがって、例えば、前記リード用軸部材を、鉄系金属製のものとし、絶縁層は、その外周面に形成された酸化被膜層としてもよい。しかし、請求項５〜７に記載のようにすれば、絶縁層を介在させるのが容易である。また、前記絶縁層は、グロープラグにおいて、その本体の内周面と、前記リード用軸部材の外周面との間に存在していればよいことから、グロープラグの組立て（完成品）前には本体の内周面に形成されていてもよいし、軸部材の外周面に形成されていてもよい。
【００１６】
なお、絶縁層を樹脂で形成する場合、その材質は、耐熱性、強度などを考慮して選定する。エンジンに取付けられるグロープラグの温度は１５０℃以上になることがあるため、２００℃以上の耐熱性があるものとするのが好ましい。ただし、本発明では、本体の内周面で絶縁層も、かしめ等によって締付けられるから、その締付け（以下、「かしめ」ともいう）において、破損、ないし破壊されにくい、変形の容易な軟質のものとするのが適切である。これらを考慮すると、例示的には、スーパーエンプラ材料と呼ばれるＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ポリイミド系樹脂をはじめとして、汎用エンプラ材料であるポリアミド、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）が挙げられる。また、チューブ材としては、シリコンも使用可能であるが、フッ素系樹脂材料を用いると、金具本体のかしめられる時の破損を最小限に留めることができるので、より好ましい。
【００１７】
請求項８に記載の発明は、前記絶縁層の厚さを、０．０１ｍｍ〜０．５ｍｍの範囲としたことを特徴とする請求項４〜７のいずれか１項に記載のグロープラグである。前記絶縁層を樹脂とする場合において、その厚さは、リード用軸部材の固定後において、本体とリード用軸部材との絶縁が保持される厚さで、なるべく薄いものとするのが好ましい。これが厚いと、本体による軸部材の締付けにおける変形が絶縁層の層内で発生し易いが、軸部材に変形を与えにくい。絶縁層を樹脂とする場合において、その厚さは、０．０１ｍｍ〜０．５ｍｍの範囲が適切である。
【００１９】
リード用軸部材には、通常、ストレートの、同径の円断面のものが使用される。しかし、請求項１又は２に記載の発明のもののように、大径軸部と小径軸部を有しているものを使用し、前記絶縁層が該大径軸部の外周面に介在させられ、前記リード用軸部材の変形が該大径軸部の外周面に存在するようにすると、本体に、ストレートの同径の円断面の内周面をもつものを使用する場合には、締付けられる部位以外では、本体の内周面と軸部材の外周面との間の間隙を大きくとれる。したがって、絶縁層の厚さを薄く設定できるし、短絡防止にも有効である。
【００２０】
請求項９に記載の発明は、前記金属製本体は、エンジンへねじ込み方式で取付けるための雄ネジを備えており、該雄ネジよりも後端寄り部位において、前記リード用軸部材が該金属製本体内に絶縁を保持して固定されていることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載のグロープラグである。
【００２１】
該金属製本体のうち、その雄ネジよりも先端寄り部位においてリード用軸部材を金属製本体内に、かしめ等による締付けによって固定する場合には、その締付けによる金属製本体の変形により、締付けている部位の軸が雄ネジの軸線に対して偏心（心ずれ、或いは振れ）を生じる可能性がある。一方、このようなグロープラグが挿入されてねじ込み方式で取付けられるのは、エンジン（ブロツク）に設けられた取付け穴であり、この取付け穴は小径で深い（長い）。そして、雌ネジは取付け穴の外部開口寄り部位に設けられる。しかも、この取付け穴はグロープラグ対し径方向に微小なすきま嵌め状態が得られる設計とされる。このため、上記のような偏心が大きくなると、そのねじ込みにおいて、グロープラグの外周面が取付け穴の内周面に干渉ないし接触する危険性がある。これに対して、該雄ネジよりも後端寄り部位において固定する場合には、その後端寄り部位は、エンジンブロツクの外部に露出することになるため、このような問題を生じない。したがって、本体をかしめるとしても、十分に大きな力を付与できるため、強固な固定が得られる。これにより、エンジンへの取付け後において、そのリード用軸部材に直接又は間接的に接続されるリード（配線コード）の脱着を行なう場合においても、緩みを招くことのない十分な強度を保持できる。
【００２２】
請求項１０に記載の発明は、前記リード用軸部材が、その軸方向における複数箇所で該金属製本体内に絶縁を保持して固定されていることを特徴とする、請求項１〜９いずれか１項に記載のグロープラグである。
【００２３】
小型軽量化の要請により、グロープラグについても、その外径（太さ）を小さくする要請が高まっている。この要請に応えるためには、リード用軸部材の径が一定であれば、金属製本体の筒部の肉厚を薄くせざるを得ない。しかし、そのようにすると、基本的に同本体の強度の低下を招き、結果としてグロープラグの強度（剛性）不足を招いてしまう。しかし、請求項１０に記載の発明のように、軸方向における複数箇所で金属製本体内にリード用軸部材を固定することで、リード用軸部材が、いわば心金となって、本体とともにグロープラグ全体の強度或いは剛性のアップを図ることができる。すなわち、このような構成とすることで、本体の肉厚が薄くなっても、グロープラグ全体としての強度アップが図られるから、本体の肉厚を薄くでき、グロープラグの小型軽量化が図られる、という特有の効果が得られる。
【００２４】
なお、いずれの発明においても、前記絶縁層の介在された部位において該リード用軸部材の外周面に変形を有するように金属製本体の内周面にて軸部材を締付け、或いは、該金属製本体をかしめる位置は、所望とする固定力が得られるように設定すればよい。なお、軸方向における、締付け領域、或いは、かしめ領域の範囲は、その位置、数、リード用軸部材の長さ、或いは必要な固定力に応じて適宜に設定すればよい。
【００２５】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の実施の形態を図１〜図３に基いて詳細に説明する。図中１は、ディーゼルエンジン用のグロープラグであり、全体が筒状（管状）に形成された、例えば炭素鋼からなる本体１０３と、セラミックヒーター１０１、リード用軸部材１０７などから構成されている。本体１０３は、内周面１０４が軸方向（長手方向）の略全域においてストレート（同径）の細長い段付き円筒状をなしている。そして、先端（図示下端）寄り部位は、外周面もストレートの円筒部１０３ａとされ、この円筒部１０３ａより後端（図示上端）寄り部位には、エンジンにねじ込み方式で固定するための雄ネジ１０３ｂが形成され、そのさらに後方には後方円筒部１０３ｃを介し、詳しくは図示しないが、エンジンへのねじ込みにおいて工具を掛けるための工具係合部１０３ｄが径大の六角状に形成されている。なお、本体１０３の後端寄り部位の内側には気密材を装填するための装填部１０３ｅが拡径状に形成されている。ただし、このような本体１０３は、グロープラグ１の完成状態では、先端寄り部位における円筒部１０３ａと、その後方における雄ネジ１０３ｂとの間（軸方向における略中間部）が、径方向にかしめられており、かしめ部１０３ｆをなしている。これにより、かしめ部１０３ｆは、例えば、多角形状（六角形又は八角形など）のかしめ用のダイスの押圧面にて押圧（加圧）されているため、その押圧面に倣うように若干凹状に凹む形に変形している。詳しくは後述する。なお、本体１０３は、Ｓ４５Ｃ、ＳＵＭ２４Ｌ、ＳＷＣＨ６又はＳＵＳ４３０などから形成されており、リード用軸部材１０７は本体１０３より軟質の鋼材から形成されている。
【００２６】
このような本体１０３の内側（内周面）の先端寄り部位には、円柱状のセラミックヒーター１０１がその先端寄り部位を突出させて配置されている。本形態において、セラミックヒーター１０１は、絶縁性セラミック９３内に、先端側においてＵ字状に折り返し曲げられた形の発熱部９１が埋設され、その各端部には電極をなす配線（高融点金属リード）が接続されており、セラミックヒーター１０１の後端寄り部位の両側面に各電極９５、９７が露出状に設けられている。なお、セラミックヒーター１０１の軸線方向における中間部位には金属筒１０５が外嵌めされ、ロウ材により固定されて一体化されており、後述するようにして、その金属筒１０５を介して本体１０３の先端寄り部位の円筒部１０３ａの内周面１０４にロウ付けにより固定されている。こうして、ヒーター１０１は、本体１０３内に固定された状態において、その図示左側の電極９５が金属筒１０５を介して本体１０３と電気的に接続されている。
【００２７】
一方、リード用軸部材１０７は、本体１０３内のセラミックヒーター１０１の後端１０１ｂよりも後方に配置されている。この軸部材１０７は、例えばＳ４５Ｃ材からなり、略全長にわたってストレートで一定の円断面をなす丸棒から形成されている。そして、周囲には本体１０３の内周面１０４と絶縁用の空隙が保持され、同軸部材１０７は本体１０３内に同心状に配置されている。また、リード用軸部材１０７は、その中間より先端寄り部位の一部に絶縁層（絶縁膜）１０６がその外周面（表面）１０８を覆うように円筒状に形成されている。本形態において絶縁層１０６は軟質の樹脂とされ、組立前において、リード用軸部材１０７のその外周面１０８に、例えば樹脂製チューブが外嵌されて、熱収縮により一体化されている。なお、絶縁層をなす樹脂は、フッ素系樹脂であることが望ましく、例えばポリフッ化ビニリデン樹脂である、商品名スミチューブＫ（住友電工ファインポリマー（株）製）とされ、０．１５ｍｍの厚さとなるように形成されている。
【００２８】
ただし、グロープラグ（完成品）１は、前記もしたように、かしめにより、その絶縁層１０６の部位において、本体１０３の外周面が若干凹状に凹む形をなし、それに対応して内周面１０４が軸線側に若干凸となすように膨らむ形をなしており、軸部材１０７の外周面を絶縁層１０６を介して締付けている。そして、そのかしめにより軸部材１０７の外周面も本体１０３の横断面に倣うように凹状をなす形の変形１０７ａを有している。なお、かしめ部（変形部）１０３ｆに対応する本体１０３の内周面１０４が、その変形１０７ａに絶縁層１０６を介して入り込んでいる。また、同軸部材１０７の先端寄り部位は小径部１０７ｂとされ、この小径部１０７ｂと、セラミックヒーター１０１の後端１０１ｂに露出する他方の電極９７とがコイル状の中継線９９を介して接続されている。なお、中継線９９は銀ロウ付けされている。また、リード用軸部材１０７の後端部１０７ｃは本体１０３の後端から突出しており、本形態では突出しているその後端部１０７ｃが外部接続端子をなしている。なお、かしめは、本体が、縮径されるように多角形状になる程度の強い力による、いわゆる強かしめを行ない、そのかしめにより軸部材１０７も、本体１０３の内周面の凸となす変形に倣う多角形状にその断面が縮径されるようにしてもよい。
【００２９】
一方、このような軸部材１０７の後端寄り部位の外周には、絶縁材からなるリング状の絶縁ブッシュ１１３が嵌着され、軸部材１０７と本体１０３との絶縁が確保されている。ただし、この絶縁ブッシュ１１３は、本体１０３の後端寄り部位の内周面の拡径された装填部１０３ｅに装填されている。そして軸部材１０７の突出する後端部１０７ｃに固定用筒部材１０９がその筒部１０９ａを介して外嵌状に取付けられている。そして、この筒部１０９ａにて絶縁ブッシュ１１３を先端側に押し込む状態としつつ、筒部１０９ａを半径方向にかしめることで固定用筒部材１０９を軸部材１０７に、後端部（以下、外部接続端子ともいう）１０７ｃを突出させて固定している。このようなグロープラグ１は、ヒーター１０１の先端が燃焼室内に位置するように、その雄ネジを介してエンジンにねじ込み方式で固定される。そして、外部接続端子１０７ｃから、リード用軸部材１０７、中継線９９、発熱部９１、そして本体１０３へと電流を流すことで、ヒーター１０１の先端を発熱し、燃料の着火を促進するようにされている。
【００３０】
さて、このようなグロープラグ１は、上記したように、リード用軸部材１０７をその外周面１０８に形成された絶縁層１０６の部分で、本体１０３を半径方向に圧縮してかしめた構造をしている。そして、リード用軸部材１０７の外周面１０８には凹状の変形１０７ａが発生している。すなわち、本体１０３の内周面で軸部材１０７を径方向に締付けている。また、かしめによって本体１０３のみが変形しているのではなく、リード用軸部材１０７が絶縁層１０６の部分で変形（凹部）１０７ａを有しており、この変形１０７ａに金属製本体１０３の内周面１０４のかしめ部１０３ｆに対応する部分が絶縁層１０６を介して入り込んでいる。したがって、例えば、本体１０３を固定し、軸部材１０７に軸方向に大きな外力が作用しても、軸部材１０７の変形箇所において軸部材１０７と本体１０３とが係合していることから、そのような外力にも十分抗することができる。また、本形態では、横断面において（軸線方向から見て）、例えば六角形をなすようにかしめられているため、軸部材１０７に周方向に外力が作用しても、その外力にも抗することができる。
【００３１】
さらに、かしめによる締付けにより、本体１０３の内周面１０４と、軸部材１０７の外周面１０８との間における軸方向の空隙が、絶縁層１０６を介して遮断されるため、その間の気密保持も図られる。なお、絶縁層１０６が厚いと、かしめによる変形がその絶縁層には及ぶが、軸部材１０７に与えられない危険性があり、その場合には、固定力が低下する。したがって、本発明における絶縁層１０６は、絶縁保持に支障のない範囲でなるべく薄めに設定するとよい。
【００３２】
このように、本形態のグロープラグ１によれば、従来のように、リード用軸部材の外周面と本体後端寄り部位における内周面との間におけるガラスによる同軸部材の固定構造ではない。したがって、熱処理も不要であり、しかも上記したかしめによる固定構造のため、軸部材に強度のある固定が得られる。
【００３３】
なお、前記形態のグロープラグ１は、次のようにして組立てられる（図２参照）。まず、軸部材１０７の所定部位に所定の厚さ、内径、及び長さを有する前記樹脂製チューブを嵌めて加熱して熱収縮させ、その表面１０８に密着させて絶縁層１０６を設ける。そして、ヒーター１０１の他方の電極９７と軸部材１０７とを中継線９９を介して接続しておく。次いで、金属筒１０５にヒーター１０１を内挿してロウ付けして一体化する。このようにして、図２−Ａに示したヒーター１０１と軸部材１０７の組立て体を作る。そして、このような組立体を図２−Ｂに示したように、本体１０３内に内挿して位置決めした後、金属筒１０５を介して本体１０３にロウ付けする。そして、かしめ装置の例えば軸方向から見て六角を二分割してなるダイスＤによって、かしめ部１０３ｆの位置を半径方向に圧縮してかしめる。その後、絶縁ブッシュ１１３をセットし、固定用筒部材１０９を軸部材１０７の後端部１０７ｃに嵌合し、固定用筒部材１０９の筒部１０９ａをかしめることで、図１に示したグロープラグ１となる。
【００３４】
さて次ぎに本発明の第２の実施の形態について、図３及び図４に基づいて説明する。ただし、このグロープラグ２１は、前形態のものと、リード用軸部材１０７及びこれに設けられている絶縁層１０６が相違するだけであり、本質的な相違はないので、同一部位には同一の符号を付し、その相違点を中心として説明する。
【００３５】
すなわち、本形態では、図４に示したように、かしめ前において、軸部材１０７が、かしめ部１０３ｆに対応する部分を含む軸線方向の所定範囲にわたって、他より太い大径軸部１２７とされている。そして、グロープラグ２１の完成品では、図３に示したように、その大径軸部１２７の外周面と、本体１０３の内周面１０４との間に絶縁層１０６が介在され、その絶縁層１０６のある部位において、大径軸部１２７の外周面に変形１０７ａが存在するように本体１０３がかしめられている。こうして、軸部材１０７は、金属製本体１０３の内周面１０４で締付けられて金属製本体内に絶縁を保持して固定されている。このような、本形態のグロープラグ２１は、かしめる前における本体１０３は、前記形態と同様、その内周面１０４が同一寸法の円断面でストレートのものである。しかし、リード用軸部材１０７のかしめ前における形状は、図４に示したように、前記形態におけるかしめ部１０３ｆに対応する、軸線方向における所定範囲が大径の大径軸部１２７とされ、それ以外は、それと同心で小径の小径軸部１２８とされている。そして、絶縁層１０６は、この大径軸部１２７の外周面及びそれに連なる上下の小径軸部の一部に設けられたものである。
【００３６】
しかして、このような絶縁層１０６の設けられたリード用軸部材１０７を用いて、前記形態と同様にして組立体をつくり、これを図４に示したようにして本体１０３内に内挿して位置決めした後、金属筒１０５を介して本体１０３にロウ付けする。そして、その絶縁層１０６のある大径軸部１２７の外周面が変形するように本体１０３を前記形態と同様にかしめたものである。このような本形態では、前記形態の効果に加えて、次の特有の効果もある。
【００３７】
すなわち、このようなグロープラグ２１においては、本体１０３をかしめて軸部材を固定する構造のため、かしめ部１０３ｆに対応する本体１０３の内周面１０４と、軸部材１０７の外周面１０８との間の間隔は、絶縁層１０６による絶縁確保や組立上に支障のない範囲で小さめにしたい要請がある。しかし、前記形態のように、本体１０３の内周面１０４と、軸部材１０７の外周面１０８ともに、一定の直径でストレートとしたものでは、その間隔を小さくするほど、絶縁層１０６のない部位での短絡の危険性が増大する。これに対して、本形態では、そのような短絡の危険性もなく、しかも、かしめ部１０３に対応する本体１０３の内周面１０４と、軸部材１０７の外周面１０８との間の間隔を小さく設定できる、という効果がある。
【００３８】
さて次ぎに、本発明の第３の実施の形態について、図５に基づいて説明する。ただし、本形態のグロープラグ３１は、本体１０３をかしめてリード用軸部材１０７を固定する箇所を、軸方向における２箇所で実施した点のみが、上記した図１の実施形態のものと相違するだけである。したがって、相違点についてのみ説明し、同一部位には、同一の符号を付すに止める。
【００３９】
すなわち、このものでは、リード用軸部材１０７の軸方向における、２つの領域部分に絶縁層１０６を設け、その各絶縁層１０６のある部位において、リード用軸部材１０７の外周面に変形１０７ａを有するように本体１０３をかしめて、軸部材１０７を本体１０３内に絶縁を保持して固定したものである。本形態では本体１０３におけるかしめ部１０３ｆを２箇所とした分、その固定強度の格段の向上が図られる。リード用軸部材１０７が長い場合に好適である。なお、必要に応じて３箇所以上で固定してもよい。また、本形態でも、リード用軸部材１０７に、大径軸部と小径軸部を有するものを用い、絶縁層をその大径軸部の外周面に形成し、軸部材の変形をこの大径軸部の外周面において複数箇所で存在するように本体をかしめてもよい。
【００４０】
次に本発明の第４の実施の形態について、図６に基づいて説明する。ただし、本形態のグロープラグ４１は、本体１０３をかしめてリード用軸部材１０７を固定する箇所を、雄ネジ１０３ｂと工具係合部１０３ｄとの間に形成された後方円筒部１０３ｃとした点のみが、前記した実施の形態と相違するだけである。すなわち、前記形態における、２箇所のかしめ部位を図５における上の１箇所のみとした点が構造において相違するだけである。したがって、このものと同一の部位には同一の符号を付し、その相違点のみについて説明する。
【００４１】
すなわち、このものでは、リード用軸部材１０７の軸方向における、後方円筒部１０３ｃ領域部分に絶縁層１０６を設け、その絶縁層１０６のある部位において、リード用軸部材１０７の外周面に変形１０７を有するように本体１０３をかしめて、軸部材１０７を本体１０３内に絶縁を保持して固定したものである。本形態では、このように、かしめの部位を雄ネジ１０３ｂよりも後方としたため、リード用軸部材１０７の強い固定が得られる強かしめを問題なく実施できる。すなわち、このような、位置のかしめ部位は、グロープラグ４１をエンジンの取付け穴にねじ込み方式で取付けた際には外部に露出する。このため、かしめ部位が雄ネジ１０３ｂの軸線に対して偏心していても大きな問題はなく、したがって、問題なく強かしめを行なうことができる。これにより、前記もした様に、リード用軸部材１０７の後端に接続される配線コード（図示せず）の脱着に起因する、同軸部材の本体からの弛緩防止に有効である。
【００４２】
なお、上記した各実施の形態においては、本体をかしめることによってリード用軸部材を固定した場合で説明したが、本発明においては、固定手段はこのようなかしめに限定されるものではない。すなわち、本発明においては、絶縁層の介在された部位においてリード用軸部材の外周面に変形（変形痕）を有するように金属製本体の内周面で締付けられてリード用軸部材が金属製本体内に絶縁を保持して固定されていればよい。そして、ここに、その締付けは、上記もしたように、グロープラグとして組立てられている状態において、本体の内周面で軸部材が締付けられていればよい。その締付けの方法はかしめに限定されるものではない。かしめとはいえないような、金属製本体を径方向に圧縮状に変形させたものであってもよい。
【００４３】
なお、本発明は、上記した各実施例のもの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設計変更できる。例えば、絶縁層は、グロープラグにおいて、金属製本体の内周面と、リード用軸部材の外周面との間に介在させられていればよく、したがって、組立前において、前記形態のように軸部材の表面に形成することに限定されるものではない。本体の内周面に予め形成しておいてもよいし、本体の内周面及び軸部材の外周面の双方に形成しておいてもよい。また、このような絶縁層は、いずれの方法で形成してもよい。フイルムの貼り付けとしてもよいし、液状の樹脂を塗布することで形成してもよい。また、粉体樹脂を静電塗で形成してもよいし、スプレー法で形成してもよい。そして、前記もしたが、金属製本体又はリード用軸部材を鉄系金属とする場合には酸化被膜層であってもよい。さらに、絶縁層は、かしめる領域を超えて、例えばリード用軸部材の軸方向における全体に設けてあってもよい。
【００４４】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明のグロープラグによれば、本体をかしめることによってリード用軸部材を固定した構造のため、熱処理を要しない。また、リード用軸部材の外周面に変形を有するように絶縁層を介して金属製本体がかしめられて同軸部材が本体に固定されている。したがって、軸部材を本体内に絶縁を保持して強固に固定できるグロープラグとなすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るグロープラグの第１の実施の形態の正面縦断面図及び要部拡大図。
【図２】図１のグロープラグの製造工程を説明する図。
【図３】本発明に係るグロープラグの第２の実施の形態の正面縦断面図及び要部拡大図。
【図４】図３のグロープラグの製造工程を説明する図。
【図５】本発明に係るグロープラグの第３の実施の形態の正面縦断面図。
【図６】本発明に係るグロープラグの第４の実施の形態の正面縦断面図。
【図７】従来のグロープラグの正面縦断面図及び要部拡大図。
【符号の説明】
１、２１、３１、４１ グロープラグ
９１ 発熱部
９３ 絶縁部材
９５、９７ ヒーターの電極
１０１ ヒーター
１０１ｂ ヒーターの後端
１０３ 金属製本体
１０４ 金属製本体の内周面
１０６ 絶縁層
１０７ リード用軸部材
１０７ａ リード用軸部材の外周面の凹状をなす変形
１０８ リード用軸部材の外周面
Claims (10)
- 通電することによって発熱する発熱部を絶縁部材内に備えてなるヒーターが、筒状をなす金属製本体の先端寄り部位に固定され、一方の電極が該金属製本体に電気的に接続され、他方の電極が、該金属製本体内において前記ヒーターの後端より後方に該金属製本体と絶縁されて配置されたリード用軸部材に電気的に接続されてなるグロープラグにおいて、
前記リード用軸部材は、大径軸部と小径軸部を有しており、前記金属製本体の内周面と、前記リード用軸部材の外周面との間であって、前記大径軸部の外周面に絶縁層を介在させ、該絶縁層の介在された部位において該大径軸部の外周面に変形（変形痕）を有するように該大径軸部が径方向に該金属製本体の内周面で締付けられて前記リード用軸部材が該金属製本体内に絶縁を保持して固定されていることを特徴とするグロープラグ。 - 通電することによって発熱する発熱部を絶縁部材内に備えてなるヒーターが、筒状をなす金属製本体の先端寄り部位に固定され、一方の電極が該金属製本体に電気的に接続され、他方の電極が、該金属製本体内において前記ヒーターの後端より後方に該金属製本体と絶縁されて配置されたリード用軸部材に電気的に接続されてなるグロープラグにおいて、
前記リード用軸部材は、大径軸部と小径軸部を有しており、前記金属製本体の内周面と、前記リード用軸部材の外周面との間であって、前記大径軸部の外周面に絶縁層を介在させ、該絶縁層の介在された部位において該大径軸部の外周面に変形（変形痕）を有するように該金属製本体が径方向にかしめられて前記リード用軸部材が該金属製本体内に絶縁を保持して固定されていることを特徴とするグロープラグ。 - 通電することによって発熱する発熱部を絶縁部材内に備えてなるヒーターが、筒状をなす金属製本体の先端寄り部位に固定され、一方の電極が該金属製本体に電気的に接続され、他方の電極が、該金属製本体内において前記ヒーターの後端より後方に該金属製本体と絶縁されて配置されたリード用軸部材に電気的に接続されてなるグロープラグにおいて、
前記金属製本体の内周面と、前記リード用軸部材の外周面との間であって、該リード用軸部材の軸方向における少なくとも一部に、絶縁層を介在させ、該絶縁層の介在された部位において該リード用軸部材の外周面に凹状をなす変形を有し、かつその変形に前記金属製本体の内周面が前記絶縁層を介して入り込む形態の変形を有するように該金属製本体の内周面で締付けられて前記リード用軸部材が該金属製本体内に絶縁を保持して固定されていることを特徴とするグロープラグ。 - 通電することによって発熱する発熱部を絶縁部材内に備えてなるヒーターが、筒状をなす金属製本体の先端寄り部位に固定され、一方の電極が該金属製本体に電気的に接続され、他方の電極が、該金属製本体内において前記ヒーターの後端より後方に該金属製本体と絶縁されて配置されたリード用軸部材に電気的に接続されてなるグロープラグにおいて、
前記金属製本体の内周面と、前記リード用軸部材の外周面との間であって、該リード用軸部材の軸方向における少なくとも一部に、絶縁層を介在させ、該絶縁層の介在された部位において該リード用軸部材の外周面に凹状をなす変形を有し、かつその変形に前記金属製本体の内周面が前記絶縁層を介して入り込む形態の変形を有するように該金属製本体がかしめられて前記リード用軸部材が該金属製本体内に絶縁を保持して固定されていることを特徴とするグロープラグ。 - 前記絶縁層が、前記リード用軸部材に外嵌してなる樹脂チューブによって形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のグロープラグ。
- 前記樹脂チューブが、フッ素樹脂製であることを特徴とする請求項５に記載のグロープラグ。
- 前記絶縁層が、前記リード用軸部材の外周面に塗布してなる樹脂コーティング層であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のグロープラグ。
- 前記絶縁層の厚さを、０．０１ｍｍ〜０．５ｍｍの範囲としたことを特徴とする請求項４〜７のいずれか１項に記載のグロープラグ。
- 前記金属製本体は、エンジンへねじ込み方式で取付けるための雄ネジを備えており、該雄ネジよりも後端寄り部位において、前記リード用軸部材が該金属製本体内に絶縁を保持して固定されていることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載のグロープラグ。
- 前記リード用軸部材が、その軸方向における複数箇所で該金属製本体内に絶縁を保持して固定されていることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか１項に記載のグロープラグ。
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