JP4241506B2 - グロープラグ用主体金具の製造方法及びグロープラグの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、グロープラグ用の主体金具の製造方法と、グロープラグの製造方法とに関する。

一般的なグロープラグは、図３に示すように、中孔９０ａを有する筒状の主体金具９０と、自身の後端部が中孔９０ａ内に収容され、主体金具９０に保持されるとともに主体金具９０の先端から突出する発熱部８１を有するヒータ８０と、一端が中孔９０ａ内でヒータ８０と接続され、他端が主体金具９０の後端から突出する中軸７０とを備えている。

主体金具９０には、ディーゼルエンジンに螺合されるねじ部９１と、レンチ等と係合される断面が六角形状等の被係合部９２とが形成されている。図３に示すグロープラグでは、ヒータ８０は通電によって発熱する抵抗体を絶縁体中に有するものであり、この抵抗体は中軸７０及び主体金具９０から通電されるようになっている。

従来、この種のグロープラグの主体金具９０の製造方法として、以下の五つの製造方法が知られている。第１の製造方法は、軸方向に延び、円柱状のパイプ孔を有する断面の外形が円形の金属製の丸パイプからなるワークを主として塑性加工するものである（特許文献１〜３）。第２の製造方法は、軸方向に延び、円柱状のパイプ孔を有する断面の外形が六角形の金属製の角パイプからなるワークを切削加工するものである（特許文献４）。第３の製造方法は、軸方向に延び、円柱状のパイプ孔を有する断面の外形が六角形の金属製の角パイプからなるワークを塑性加工するものである（特許文献４）。第４の製造方法は、金属製の中実の丸棒からなるワークにパンチによって軸孔を抜き、それを主として塑性加工するものである（特許文献１）。第５の製造方法は、金属製の中実の六角棒からなるワークを切削加工するものである（特許文献４）。

これらの製造方法によって得られたワークは、その外周面にねじ部９１が切削によって形成され、これによって主体金具９０が得られる。

上記従来の各製造方法のうち、第１〜３の製造方法は、パイプ孔をもつパイプを用いていることから、丸棒や六角棒から抜きや切削等により中孔９０ａを成形する他の製造方法よりも製造時間の短縮化が可能であると考えられる。

一方、各製造方法のうち、第１、３及び４の製造方法は、丸パイプ、角パイプ又は丸棒を塑性加工しているため、材料を無駄にし難いという点においては、製造コストの低廉化を実現可能であると考えられる。

そして、こうして得られた主体金具９０がヒータ８０等とともに組みつけられてグロープラグが得られる。
特許２９６５３６０号公報 特開２００３−１８５１３７号公報 特開昭６１−６６０１８号公報 特許３０２８１２４号公報

しかし、上記第１、３及び４の製造方法は、ワークを塑性加工しているため、金型が複雑となり、製造コストの高騰化を招来してしまう。

また、上記第１及び３の製造方法では、塑性加工中にパイプ孔が変形してしまうおそれがある。上記第２の製造方法においても、被係合部９２以外の主体金具９０の大部分を占める部分を切削する時に角部を厚く切削することになり、大きな歪みを生じやすいことから、その歪みの影響によってパイプ孔が変形するおそれがある。このため、これらの製造方法では、パイプ孔の変形が主体金具９０の中孔９０ａに残るおそれがある。上記第４の製造方法においても、軸孔をパンチによって抜いていることから、中孔９０ａが偏心するおそれがある。上記第５の製造方法においても、切削だけで中孔９０ａを形成する必要があることから、やはり中孔９０ａが偏心するおそれがある。

こうして上記従来の製造方法では、中孔９０ａが偏心する等、精度のよい中孔９０ａをもつ主体金具９０を製造することが困難である。このため、それらの製造方法では、高い歩留まりで高い品質のグロープラグを安定して製造可能にするために、マンドレル等の特別の構成が金型に必要になり、主体金具９０の製造コスト、ひいてはグロープラグの製造コストの低廉化に限界を有していた。

このように、中孔９０ａが偏心してしまうと、特にグロープラグ先端部においてその偏心の度合いが大きくなる。このため、ヒータと、燃焼室の内壁及びピストン等とがクリアランスを確保できず、互いに接触してしまいかねない。仮に接触してしまうと、グロープラグが破損したり、グロープラグとエンジンとが接触してしまうことにより、燃焼室内を加熱することができなくなるということが懸念される。

特に、近年は、ディーゼルエンジンの直噴化に伴い、グロープラグの全長が長くなる傾向にあり、全長が長い主体金具９０が要求されつつある。また、近年のディーゼルエンジンの多バルブ化によって、主体金具９０のねじサイズもＭ１２、Ｍ１０からＭ８へと移行する傾向があり、細い主体金具９０が要求されつつもある。上記従来の製造方法によってこれらの要求を満たそうとしても、それが困難であったり、より金型が複雑化したりしてしまい、主体金具９０、ひいてはグロープラグの製造コストの高騰化を招来してしまうのである。

本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであって、精度のよい中孔をもつグロープラグ用主体金具を安価に製造可能とし、ひいては高い品質のグロープラグを安定にかつ安価に製造可能にすることを解決すべき課題とする。

本発明のグロープラグ用主体金具の製造方法は、ヒータの後端部を内部に収容し、該ヒータの発熱部を先端から突出させるグロープラグ用主体金具の製造方法において、
軸方向に延び、円柱状のパイプ孔が外周面と同軸に形成された丸パイプからなる第１ワークに対し、当該パイプ孔へ三方チャックを挿入し、当該三方チャックを拡径して前記第１ワークを保持した状態で当該第１ワークの外周面を切削加工することにより、他端側に第１大径部を形成し、当該第１大径部の一端側に当該第１大径部に次ぐ外径を有する第２大径部を形成し、当該第２大径部の一端側を小径とする第２ワークを得る工程と、
前記第２ワークを当該第２ワークの外方から保持し、前記パイプ孔の一端側及び他端側にそれぞれドリルを挿入、回転して前記パイプ孔が拡径された第１中孔及び第２中孔を形成するとともに、前記パイプ孔の残部をヒータ収容孔とする第３ワークを得る工程と、
を有することを特徴とする。

本発明のグロープラグ用主体金具の製造方法では、ワークを切削加工しているため、塑性加工のような複雑な金型が不要であり、安価に主体金具を製造することができる。

また、本発明の製造方法では、円柱状のパイプ孔を有する丸パイプを用いていることから、そのパイプ孔を中孔に有効に使うことが可能である。また、この製造方法は、丸パイプからなるワークを切削加工するため、角部を切削することはなく、被係合部を除いた全体を同様な厚みで切削すれば足りるため、切削後のワークに大きな歪みを生じ難く、中孔が変形し難い。

したがって、本発明の製造方法によれば、精度のよい中孔をもつグロープラグ用主体金具を安価に製造することができる。このため、この製造方法では、グロープラグの製造コストの低廉化も可能になる。本発明のこの作用効果は、全長が長く、細い主体金具が要求される場合に顕著である。

発明者らの試験結果によれば、全長が７０ｍｍ以上の主体金具を製造する場合に効果が大きい。つまり、この場合、中孔の偏心を小さくする効果が顕著に現れる。

本発明の製造方法は、パイプ孔を基準とすることが望ましい。こうであれば、パイプ孔を中孔のうち最も細い部分とし、そのパイプ孔をガイドとして内径を広げる切削を軸方向へ進めることで中孔の他の部分が得られる。このようにパイプ孔を基準としているため、パイプ孔と丸パイプの外形が偏心していたとしても、パイプ孔に合わせて外形を切削加工することにより、互いの中心軸を合わせることができる。このため、片側からの切削加工又は両側からの切削加工における中孔の偏心を極めて小さくすることができる。これにより、より確実に精度の良い主体金具を得ることができる。

本発明のグロープラグの製造方法は、中孔を有する筒状の主体金具と、該中孔内に固定され、該主体金具の先端から突出する発熱部を有するヒータとを備えたグロープラグの製造方法において、
上記グロープラグ用主体金具の製造方法により前記主体金具を得ることを特徴とする。

このグロープラグの製造方法により、主体金具の精度の向上と製造コストの低廉化とに伴い、高い品質のグロープラグを安定にかつ安価に製造することができる。

以下、本発明を具体化した実施例１〜４を比較例１〜８と共に図面を参照しつつ説明する。なお、以下の説明においては、図３に示すように、主体金具がヒータ８０の発熱部８１を先端から突出させる側を一端側（図面の下方側）とし、被係合部を有する側を他端側（図面の上方側）とする。

実施例１の製造方法では、図１（Ａ）及び（Ｂ）に示す丸パイプ１に切削加工等を施す。この丸パイプ１はＦｅ−０．５Ｍｎ−０．５Ｃ−０．１Ｓｉ−０．０１Ｐ−０．０１Ｓからなる。この丸パイプ１は、管状に押出成形されたものでも、板材を管状に溶接したものでもよい。この丸パイプ１は軸方向に長いものであり、その全長は４５ｍｍ、外径は９．２４ｍｍである。この丸パイプ１には、内径４．３ｍｍの円柱状のパイプ孔１ａが外周面と同軸に形成されている。この丸パイプ１をＮＣ旋盤によって以下の各工程で加工した。

＜外形切削工程＞
まず、この丸パイプ１を第１ワーク１とする。この第１ワーク１のパイプ孔１ａの両端から三方チャックを挿入し、この両端の三方チャックを拡径させることによって第１ワーク１を保持する。こうして、第１ワーク１を軸芯回りで回転可能な状態とする。

そして、第１ワーク１を回転させつつ、バイトを移動させる。これにより、第１ワーク１の一端及び他端の外周側の縁部１ｂ、１ｃを面取りする。また、第１ワーク１の外周面を切削加工する。こうして、図２（Ａ）に示す第２ワーク２が得られる。

この第２ワーク２もパイプ孔１ａを有している。第２ワーク２の他端側には被係合部を形成するための第１大径部２ｂが形成され、第１大径部２ｂの一端側にはねじ部を形成するための第２大径部２ｃが形成されている。

第１大径部２ｂが最も大径であり、第２大径部２ｃが次いで大径であり、第１大径部２ｂと第２大径部２ｃとの間がその次に大径である。第２大径部２ｃより一端側は小径になっている。第２ワーク２の外周面は軸直角方向の断面が円形である。

＜第１、２中孔形成工程＞
次いで、第２ワーク２を外方からチャックする。そして、パイプ孔１ａ内に他端側から図示しない位置決めピンを挿入し、パイプ孔１ａ内に一端側からドリルを挿入する。ドリルを回転させることによってパイプ孔１ａの一端側を拡径し、図２（Ｂ）に示すように、第１中孔６ｈを形成する。パイプ孔１ａと第１中孔６ｈとの間には一端側が大径となる内テーパ面６ｆも形成する。この際、パイプ孔１ａを基準とするため、第１中孔６ｈ及び内テーパ面６ｆの偏心を極めて小さくすることができる。

この後、パイプ孔１ａ内に一端側から図示しない位置決めピンを挿入し、パイプ孔１ａ内に他端側からドリルを挿入する。ドリルを回転させることによってパイプ孔１ａの他端側を一端側近くまで拡径し、第２中孔６ｇを形成する。パイプ孔１ａと第２中孔６ｇとの間には他端側が大径となる内テーパ面６ｅも形成する。この際も、パイプ孔１ａを基準とするため、第２中孔６ｇ及び内テーパ面６ｅの偏心を極めて小さくすることができる。

第１中孔６ｈ及び第２中孔６ｇは同一の内径を有しており、第１中孔６ｈと第２中孔６ｇとの間にはそれぞれ内テーパ面６ｆ、６ｅを介してパイプ孔１ａが残されている。この残ったパイプ孔１ａをヒータ収容孔６ｄとする。こうして、図２（Ｂ）に示す第３ワーク３が得られる。

＜被係合部形成工程＞
この後、第３ワーク３の軸芯を中心として、６０°回転させる毎に第１大径部２ｂを軸方向と平行にエンドミルで切削する。これにより、第１大径部２ｂに六平面を形成し、被係合部６ｂとする。こうして、図２（Ｃ）に示す第４ワーク４が得られる。この際、丸パイプ１に基づく第３ワーク３を切削加工するため、角部を切削することはなく、被係合部６ｂを除いた全体を同様な厚みで切削すれば足りるため、切削後の第４ワーク４に大きな歪みを生じ難く、第１、２中孔６ｈ、６ｇ、ヒータ収容孔６ｄ、及び内テーパ面６ｆ、６ｅが変形し難い。

＜第３中孔形成工程＞
次いで、第２中孔６ｇ内に一端側から図示しない位置決めピンを挿入し、第２中孔６ｇ内に他端側からドリルを挿入する。ドリルを回転させることによって第２中孔６ｇの他端側を数ｍｍ拡径し、第３中孔６ｉを形成する。こうして、図２（Ｄ）に示す第５ワーク５が得られる。この際も、パイプ孔１ａに基づく第２中孔６ｇを基準とするため、第３中孔６ｉの偏心を極めて小さくすることができる。

なお、この後、第５ワーク５の第２大径部２ｃにねじ転造を施し、Ｍ１０サイズのねじ部６ｃを形成する。こうして、図２（Ｅ）に示す主体金具６が得られる。こうして得られた主体金具６には、ディーゼルエンジンに螺合されるねじ部６ｃと、レンチ等と係合される断面が六角形状等の被係合部６ｂとが形成されている。また、主体金具６には、第１〜４中孔６ｈ、６ｇ、６ｄ、６ｉ及び内テーパ面６ｆ、６ｅからなる中孔が形成されている。

この製造方法では、第１〜５ワーク１〜５を切削加工しているため、塑性加工のような複雑な金型が不要であり、安価に主体金具６を製造することができる。

また、この製造方法では、円柱状のパイプ孔１ａを有する丸パイプ１を第１ワーク１として用いていることから、そのパイプ孔１ａを中孔に有効に使うことが可能である。

以上の工程により製造された実施例１の主体金具６の偏心度合いを測定するにあたって、中孔の同軸度を測定した。なお、この同軸度の測定は、ねじ部６ｃの有効径の軸線を基準として、測定すべき中孔の同軸度をテストインジケータ（ダイヤルゲージ等）を用いて測定している。この結果、表１に示すように、ヒータ８０を圧入保持するヒータ収容孔６ｄの同軸度はφ０．１、ヒータ先端部の同軸度はφ０．３であった。

実施例２〜４として、丸パイプ１の全長を変えたり、ねじ部６ｃのねじサイズを変え、実施例１と同様の切削加工により主体金具６を製造した。また、比較例１〜４として、丸パイプ１に変えて全長が種々異なる丸棒を用いるとともに、ねじ部６ｃのねじサイズを変え、切削加工により主体金具６を製造した。さらに、比較例５〜８として、全長が種々異なる丸パイプ１を用いるとともに、ねじ部６ｃのねじサイズを変え、塑性加工により主体金具６を製造した。ヒータ８０を圧入保持するこれらのヒータ収容孔６ｄの同軸度と、ヒータ先端部の同軸度とを表１に示す。

表１より、実施例１〜４の製造方法によれば、精度のよい中孔をもつグロープラグ用主体金具６を安価に製造できることがわかる。そして、こうして得られた主体金具６を用いてグロープラグが得られるため、この製造方法によれば、高い品質のグロープラグを安定にかつ安価に製造できることがわかる。特に、全長が７０ｍｍ以上の主体金具６を製造する場合、中孔の偏心を小さくする効果が顕著に現れていることもわかる。

以上において、本発明を実施例１〜４に即して説明したが、本発明は上記実施例１〜４に制限されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更して適用できることはいうまでもない。

本発明はグロープラグの製造方法に利用可能である。

実施例１〜４におけるグロープラグ用主体金具の第１ワークを示し、図（Ａ）はその斜視図であり、図（Ｂ）はその断面図である。 実施例１〜４に係り、各製造工程終了時のワークの断面図である。 従来のグロープラグの一部破断断面図である。

符号の説明

８０…ヒータ
８１…発熱部
６…主体金具
１ａ…パイプ孔
１…丸パイプ、第１ワーク
２…第２ワーク
３…第３ワーク
４…第４ワーク
５…第５ワーク
６ｈ、６ｇ、６ｄ、６ｉ、６ｆ、６ｅ…中孔（６ｈ…第１中孔、６ｇ…第２中孔、６ｄ…ヒータ収容孔、６ｉ…第３中孔、６ｆ、６ｅ…内テーパ面）

Claims (3)

1. ヒータの後端部を内部に収容し、該ヒータの発熱部を先端から突出させるグロープラグ用主体金具の製造方法において、
   軸方向に延び、円柱状のパイプ孔が外周面と同軸に形成された丸パイプからなる第１ワークに対し、当該パイプ孔へ三方チャックを挿入し、当該三方チャックを拡径して前記第１ワークを保持した状態で当該第１ワークの外周面を切削加工することにより、他端側に第１大径部を形成し、当該第１大径部の一端側に当該第１大径部に次ぐ外径を有する第２大径部を形成し、当該第２大径部の一端側を小径とする第２ワークを得る工程と、
   前記第２ワークを当該第２ワークの外方から保持し、前記パイプ孔の一端側及び他端側にそれぞれドリルを挿入、回転して前記パイプ孔が拡径された第１中孔及び第２中孔を形成するとともに、前記パイプ孔の残部をヒータ収容孔とする第３ワークを得る工程と、
   を有することを特徴とするグロープラグ用主体金具の製造方法。
2. 前記第３ワークを得る工程に次いで、
   前記第３ワークの前記第１大径部を切削して被係合部を形成する工程と、
   前記第２中孔の他端側を拡径し、第３中孔を形成する工程と、
   前記第２大径部にねじ部を形成する工程と、
   を有することを特徴とする請求項１記載のグロープラグ用主体金具の製造方法。
3. 中孔を有する筒状の主体金具と、該中孔内に固定され、該主体金具の先端から突出する発熱部を有するヒータとを備えたグロープラグの製造方法において、
   請求項１又は２記載のグロープラグ用主体金具の製造方法により前記主体金具を得ることを特徴とするグロープラグの製造方法。

Images