JP5525051B2 - グロープラグ - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関に取り付けられるグロープラグに関する。

従来から、自動車用エンジンなどの内燃機関の始動補助用として、例えば、グロープラグが使用されている。このようなグロープラグは、円筒状で金属製のハウジングに支持され、その先端部がハウジングから突出すると共に、後端側をハウジング内にて保持したシースヒータ又はセラミックヒータを備える構成が一般的に知られている。（例えば、特許文献１、特許文献２参照。）。

また、グロープラグでは、上記したハウジングの外側にねじ（雄ねじ）部が形成されている。そして、グロープラグを自動車用エンジンなどに取り付ける際、自動車用エンジンのエンジンヘッドに形成された貫通孔からなる取り付け孔内に、グロープラグを挿入し、取り付け孔の内部に設けられたねじ（雌ねじ）部に、ハウジングの外側に形成されたねじ部を螺合させることによって、固定している。

また、グロープラグのハウジングの先端部の外表面には、後端側が先端側より拡径されたテーパ面が形成されている。一方、エンジンヘッドの取り付け孔には、テーパ面が当接されるシート面が形成されており、このシート面にテーパ面を当接させることによって、内燃機関とグロープラグとの気密を保つ構成となっている。

特開２００６−１５３３０６号公報 特開２０１０−１８１０６８号公報

ところで、現在使用されている自動車用エンジンの場合、グロープラグを取り付けるための取り付け孔のシート面は、その角度が、例えば、６０°とされたもの、９０°とされたもの、１２０°とされたもの、等のように、各自動車用エンジンの種類によってそれぞれ異なるシート面の角度が設定されている。このため、グロープラグのテーパ面についても、自動車エンジンのシート面の角度に応じて、様々なテーパ角度を有する複数種のグロープラグが必要とされていた。

しかしながら、複数種のグロープラグを準備するためには、それぞれテーパ面のテーパ角度が異なるハウジングを準備するために、様々な治具等が必要になる（つまり、部品や治具の共通化が図れない）。また、内燃機関のシート面に対応しないテーパ面を有するグロープラグを間違って取り付けてしまい、内燃機関とグロープラグとの気密が保てない恐れがある。

本発明は、上記従来の事情に対処してなされたものである。本発明は、取り付け孔のシート面のテーパ角度が異なる複数種の内燃機関に、複数種のハウジングを準備することなく、１つのハウジングにて取り付けることができ、部品の共通化を図ることのできるグロープラグを提供することを目的とする。

本発明のグロープラグの一態様は、軸線方向に延びる筒状のハウジングと、先端側が前記ハウジングの先端から突出し、後端側が前記ハウジング内にて保持された棒状のヒータと、を備えるグロープラグにおいて、前記ハウジングには、前記軸線方向後端側に向けて外側面を拡径する先端部であって、内燃機関に設けられた貫通孔内に前記グロープラグが取り付けられることで、前記内燃機関に形成されたシート面に当接可能な先端部を有し、前記先端部の外側面は、前記軸線に沿う断面を見たときに、自身の両端に設けられる変曲点を直線に結ぶ仮想線の角度が、該仮想線毎に異なる複数段の当接面を有し、前記複数段の当接面のうち少なくとも一つの当接面は、外方に向かって膨らむ曲面となることを特徴とする。

本発明のグロープラグでは、ハウジングに設けられた先端部の外側面に、軸線に沿う断面を見たときに、自身の両端に設けられる変曲点を直線に結ぶ仮想線の角度が、該仮想線毎に異なる複数段の当接面を有する。これにより、複数の内燃機関が、種類によってそれぞれ異なる様々なテーパ角度を有するシート面を有していても、ハウジングの先端部に設けられた複数段の当接面のうち、一つの当接面をシート面に接触させることが可能となる。よって、１種類のグロープラグにて、シート面のテーパ角度が異なる複数種の内燃機関に取り付け可能とされている。その結果、１つのハウジングのみを準備すればよく、様々な治具等が必要となることがなく、部品の共通化を図ることができる。

なお、特許請求の範囲における「当接面」とは、シート面に当接する当接予定面のことを指す。つまり、一つの当接面が内燃機関のシート面に当接している場合に、シート面に当接しない他の面においても、当接面とする。
また、特許請求の範囲における「当接面の両端に設けられる変曲点を直線に結ぶ仮想線の角度（以下、当接面の仮想線の角度とも言う）」とは、図３に示すように、先端部を含むハウジングの縦断面において、当接面の両端に形成された２つの変曲点Ｐ１、Ｐ２を直線に結ぶ仮想線α_１、α_２を軸線Ｃ_１方向に向かって延ばした時に、２本の仮想線α_１、α_２が交差した部分における２本の仮想線α_１、α_２が挟む角度をいう。
さらに、特許請求の範囲における「外側面が複数段の当接面を有する」とは、ハウジングの外側面に３つ以上の変曲点（ハウジングの側面や先端面の端に設けられる変曲点も含む）が設けられ、２つ以上の仮想線を引くことができるハウジングの外側面のことを指す。

その上、複数段の当接面のうち少なくとも一つの当接面は、外方に向かって膨らむ曲面となる。これにより、シート面を押圧する応力がシート面に接触した当接面の曲面の頂点に集中し、内燃機関とグロープラグとの気密を確実に保つことができる。

なお、複数段の当接面の一部が、外方に向かって膨らむ曲面となっていても良いし、複数段の当接面の全てが、外方に向かって膨らむ曲面となっていても良い。
また、特許請求の範囲の「曲面」とは、断面を見たときに、半径Ｒ有する円の円弧面だけに限らず、楕円の円弧面、複次曲面等であってもよい。
さらに、先端部における当接面の段数及び当接面の仮想線の角度については、所定のグロープラグが取り付け可能な複数の内燃機関のシート面のテーパ角度の種類によって、適宜設定すればよい。この「シート面のテーパ角度」とは、図５に示すように、シート面を含むハウジングの縦断面において、両側のシート面に沿った２本の仮想線α_７、α_８を軸線Ｃ_２方向に向かって伸ばした時に、２本の仮想線α_７、α_８が交差した部分における２本の仮想線α_７、α_８が挟む角度θ_４をいう。
なお、当接面の仮想線の角度とシート面のテーパ角度とは、同角度であれば、シート面が当接面に容易に倣うことができるが、当接面の仮想線の角度がシート面のテーパ角度に対して＋５°以内であればよい。これにより、シート面に当接面の外側から接触し、シート面が当接面に倣うことで、内燃機関とグロープラグとの気密を確実に保つことができる。

さらに、上記構成の本発明のグロープラグでは、前記複数段の当接面のうち、軸線方向後端側に設けられる当接面の前記仮想線の角度より軸線方向先端側に設けられる当接面の前記仮想線の角度が大きくなることが好ましい。これによって、当接面の仮想線の角度が異なる当接面をグロープラグに複数備えた場合においても、夫々の当接面にて、内燃機関に設けられたシート面に接触させることができる。

また、上記構成の本発明のグロープラグでは、軸線方向後端側に設けられる当接面より軸線方向先端側に設けられる当接面が、前記軸線方向長さが短くなるよう構成されていることが好ましい。これにより、例えば、軸線方向後端側に設けられる当接面と軸線方向先端側に設けられる当接面の軸線方向の長さを同じ長さとした場合に比べて、当接面の仮想線の角度が少ない（当接面の仮想線の角度の立った）後端側の当接面の面積を増やすことができ、シート面を押圧する応力が軸線方向後端側の当接面と軸線方向先端側の当接面とを略同等にすることができ、軸線方向後端側の当接面であっても、内燃機関とグロープラグとの気密をより確実に保つことができる。

さらに、上記構成の本発明のグロープラグでは、前記当接面の曲面は、自身の前記仮想線と、該当接面と隣り合う２つの面の前記仮想線にて囲まれる範囲内に配置されていることが好ましい。これにより、当接面の影響を受けることなく、グロープラグを内燃機関の貫通孔に容易に配置することができる。なお、「当接面の曲面が、自身の仮想線と、該当接面と隣り合う２つの面の仮想線にて囲まれる範囲内に配置可能」とは、図３の左下面に示すように、第２当接面の一方の仮想線α_３と、第２当接面と隣り合う２つの第１当接面と第３当接面の仮想線α_１、α_５とで囲まれた領域Ｒ内に第２当接面の曲面全体が配置されることを指す。なお、図３において、第１当接面や第３当接面のように、隣り合う２つの面のうち、一方の隣り合う面が主体金具の側面や先端面の場合には、主体金具の側面や先端面を延ばした仮想線を用いて範囲を特定するものである。

また、本発明のグロープラグの別の一態様は、軸線方向に延びる筒状のハウジングと、先端側が前記ハウジングの先端から突出し、後端側が前記ハウジング内にて保持された棒状のヒータと、を備えるグロープラグにおいて、前記ハウジングは、前記軸線方向後端側に向けて外側面を拡径する先端部であって、内燃機関に設けられた貫通孔内に前記グロープラグが取り付けられることで、前記内燃機関に形成されたシート面に当接可能な先端部を具備し、前記先端部の外側面は、テーパ角度が異なる複数のテーパ面を複数段連続して配設してなることを特徴とする。

本発明のグロープラグでは、ハウジングに設けられた先端部の外側面が、テーパ角度が異なる複数のテーパ面を複数段連続して配設した構造を有する。これにより、複数の内燃機関が、種類によってそれぞれ異なる様々なテーパ角度を有するシート面を有していても、ハウジングの先端部に設けられた複数のテーパ面のうち、一つのテーパ面をシート面に接触させることが可能となる。よって、１種類のグロープラグにて、シート面のテーパ角度が異なる複数種の内燃機関に取り付け可能とされている。その結果、１つのハウジングのみを準備することができ、様々な治具等が必要となることがなく、部品の共通化を図ることができる。

なお、特許請求の範囲における「先端部におけるテーパ面のテーパ角度」とは、図７に示すように、テーパ部を含むハウジングの縦断面において、両側のテーパ部のテーパ面に沿った２本の仮想線α_２１、α_２２を軸線Ｃ_１方向に向かって延ばした時に、２本の仮想線α_２１、α_２２が交差した部分における２本の仮想線α_２１、α_２２が挟む角度をいう。

さらに、先端部におけるテーパ面のテーパ角度及び段数については、所定のグロープラグが取り付け可能な複数の内燃機関のシート面のテーパ角度の種類によって、適宜設定すればよい。

上記構成の本発明のグロープラグでは、前記複数のテーパ面のうち、一つのテーパ面が前記シート面に面接触可能となることが好ましい。これにより、どのような内燃機関であってもシート面とテーパ部とが面接触可能となり、内燃機関とグロープラグとの気密を十分に保つことができる。

なお、先端部におけるテーパ面のテーパ角度は、面接触するシート面のテーパ角度と同角度であれば、テーパ面とシート面とが容易に面接触することが可能となるが、シート面のテーパ角度に対してテーパ面のテーパ角度が＋５°以内であればよい。これにより、シート面にテーパ面の外側から接触し、シート面がテーパ面に倣うことで、面接触の部位が小さくなることを抑制でき、面接触することが可能となる。

上記構成の本発明のグロープラグでは、先端部の外側面は、軸線方向後端側のテーパ面より先端側のテーパ面のテーパ角度が大きくなるよう構成することが好ましい。これによって、テーパ角度の異なるテーパ面をグロープラグに複数備えた場合においても、夫々のテーパ面にて、内燃機関に設けられたシート面に面接触させることができる。なお、軸線方向後端側のテーパ面より先端側のテーパ面の前記テーパ角度が小さくなるように、一部のテーパ面を構成した場合には、テーパ角度が小さくなったテーパ面がシート面と面接触できないことがある。

また、上記構成の本発明のグロープラグでは、先端部の外側面は、軸線方向の長さにおいて、軸線方向後端側のテーパ面より先端側のテーパ面の方が短くなるよう構成することが好ましい。これにより、例えば、複数のテーパ面の軸線方向の長さを同じ長さとした場合に比べて、テーパ角度の少ない（テーパ角度の立った）後端側のテーパ面の面積を増やすことができ、テーパ角度の少ないテーパ面であっても、テーパ角度が大きい先端側のテーパ面と同様に、気密封止を確実なものとすることができる。

本発明によれば、取り付け孔のシート面のテーパ角度が異なる複数種の内燃機関に、複数種のハウジングを準備することなく、１つのハウジングにて取り付けることができ、部品の共通化を図ることのできるグロープラグを提供することができる。

本発明の第１実施形態に係るグロープラグの概略構成を示す図。 本発明の第１実施形態に係るグロープラグの断面概略構成を示す図。 本発明の第１実施形態に係るグロープラグの要部構成を拡大して示す図。 本発明の第１実施形態に係るグロープラグを内燃機関に取り付けた取付断面図。 図４のグロープラグと内燃機関との要部構成を拡大して示す図。 本発明の第1実施形態の別実施形態にかかるグロープラグの要部構成を拡大して示す図。 本発明の第２実施形態に係るグロープラグの要部構成を拡大して示す図。 本発明の第２実施形態に係るグロープラグを内燃機関に取り付けた取付断面図の要部構成を拡大して示す図。

以下、本発明の詳細を、図面を参照して実施形態について説明する。

図１は、本発明の第１実施形態にかかるグロープラグ１の全体概略構成を示す図であり、図２はグロープラグ１の縦断面概略構成を示す図である。

図１、図２に示すように、グロープラグ１は、軸線Ｃ_１方向に延びる円筒状の主体金具（ハウジング）２と、主体金具２に装着されたシースヒータ３とを備えている。なお、図１，２において、下側に設けられているシースヒータ３側が内燃機関内に挿入される先端側であり、後述するピン端子１４が設けられた上側が後端側である。

主体金具２は、鉄製であり、主体金具２には、軸線Ｃ_１方向に貫通する軸孔４が形成されている。また、主体金具２の外周面には、ディーゼルエンジンへの取り付け用の雄ねじからなるねじ部５と、トルクレンチ等の工具を係合させるための断面六角形状の工具係合部６とが形成されている。主体金具２の先端部２０は、先端側から後端側に向けて拡径されるように形成されており、この先端部２０を、自動車用エンジン等の内燃機関５０に設けられたシート面５５に当接させて気密封止する構成となっている。この先端部２０の詳細な構成は後述する。なお、主体金具２は特許請求の範囲の「ハウジング」に相当する。

シースヒータ３は、発熱体１１を収容するシース管７を具備している。シース管７の後端側には、リード部材としての中軸８が軸線Ｃ_１方向に一体化されて固定されている。

シース管７は、先端部が閉じた金属製、例えばニッケル系合金（例えば、インコネル（商品名））などからなる筒状のチューブから構成されている。このシース管７内には、発熱コイル９と制御コイル１０からなる発熱体１１が収容され、詳細には、シース管７の先端に接合された発熱コイル９と、当該発熱コイル９の後端に直列接続された制御コイル１０とが酸化マグネシウム粉末等の絶縁粉末とともに封入されている。中軸８は、制御コイル１０の後端側に接合されており、シース管７の後端と中軸８との間は、環状ゴム１７により封止されている。なお、本実施形態において、発熱コイル９は、鉄を主成分とする合金から構成されており、制御コイル１０は、ニッケルを主成分とする合金から構成されている。

シース管７には、スウェージング加工等によって、その先端部に発熱コイル９等を収容する小径部７ａが形成されるとともに、その後端側において小径部７ａよりも径の大きい大径部７ｂが形成されている。そして、図２に示すように、この大径部７ｂが、主体金具２の軸孔４に形成された小径部４ａに対し圧入接合されることにより、シース管７が主体金具２の先端より突出した状態で保持される。

中軸８は、鉄系素材（例えばＦｅ−Ｃｒ−Ｍｏ鋼）からなる金属棒であり、自身の先端がシース管７内に挿入され、制御コイル１０の後端と電気的に接続されるとともに、主体金具２の軸孔４に挿通されている。中軸８の後端は主体金具２の後端から突出しており、中軸８の後端側には、環状のＯリング１２および樹脂などからなる絶縁リング１３が嵌められている。絶縁リング１３には、後端側に拡径部が形成されており、この拡径部にて、主体金具２の後端に係合されている。

上記Ｏリング１２が、主体金具２の軸孔４の内周面と、中軸８の外周面と、絶縁リング１３の先端側の面とに当接することによって軸孔４内の気密性が保たれている。また、絶縁リング１３によって、中軸８と主体金具２の軸孔４とが非接触の状態で位置決めされ、両者の間が電気的に絶縁されている。

絶縁リング１３の後端より突出した中軸８の後端部分には、キャップ状のピン端子１４が嵌合されている。これらの中軸８及びピン端子１４によって、シースヒータ３（発熱体）の後端側に接続する接続端子が構成されている。

上記構成のグロープラグ１は、シースヒータ３が主体金具２の軸孔４に圧入固定されるとともに、主体金具２の後端部分において、Ｏリング１２及び絶縁リング１３等が中軸８に嵌め込まれ、絶縁リング１３を主体金具２に対して押圧した状態でピン端子１４の外周がかしめられることによって完成する。

次に、本発明の主要部である先端部２０について図３を用いて説明する。図３は、図１のグロープラグの先端部２０を拡大して示す図である。
図３に示すように、主体金具２の先端部２０の外側面には、先端側から順に、第１当接面２１、第２当接面２２、及び第３当接面２３の３種の異なる複数段の当接面が形成されている。このうち、第１当接面２１は、第１変曲点Ｐ１と第２変曲点Ｐ２との間に設けられ、外方に膨らむ曲面（第１実施形態では、断面（図３参照）が曲率半径Ｒ０．５ｍｍの円弧）となっている。また、第２当接面２２は、第２変曲点Ｐ２と第３変曲点Ｐ３との間に設けられ、外方に膨らむ曲面（第１実施形態では、断面が曲率半径Ｒ３．７ｍｍの円弧）となっている。さらに、第３当接面２３は、第３変曲点Ｐ３と第４変曲点Ｐ４との間に設けられ、外方に膨らむ曲面（第１実施形態では断面が、曲率半径Ｒ０．５ｍｍの円弧）となっている。

この第１当接面２１、第２当接面２２、及び第３当接面２３は、それぞれの仮想線の角度が異なる構造を有する。詳細には、第１当接面２１の両端に設けられる第１変曲点Ｐ１と第２変曲点Ｐ２とを直線で結ぶ第１仮想線α_１、α_２の角度θ_１と、第２当接面２２の両端に設けられる第２変曲点Ｐ２と第３変曲点Ｐ３とを直線で結ぶ第２仮想線α_３、α_４の角度θ_２と、第３当接面２３の両端に設けられる第３変曲点Ｐ３と第４変曲点Ｐ４とを直線で結ぶ第３仮想線α_５、α_６の角度θ_３とが、それぞれ角度が異なっている。ここで、角度θ_１、θ_２、θ_３とは、例えば、第１当接面２１の角度θ_１を例に挙げると、図３に示すように、主体金具２を軸線に沿った切断した断面において、両側の第１仮想線α_１、α_２を軸線Ｃ_１方向に向かって伸ばした時に、２本の仮想線α_１、α_２が交差した部分における２本の仮想線α_１、α_２が挟む角度θ_１をいう。第１実施形態では、角度θ_１は１２３°、角度θ_２は９３°、角度θ_３は６３°となっている。

次に、第１実施形態のグロープラグ１を内燃機関５０に取り付けた状態について、図４、図５を用いて説明する。図４は、図１のグロープラグ１を内燃機関５０に取り付けた取付断面図であり、図５は、グロープラグ１と内燃機関５０との要部構成を拡大して示す図である。

内燃機関５０には、例えば、エンジンヘッド（アルミ製）に形成された取り付け孔５１が貫通している。この取り付け孔５１の内側面には、ねじ（雌ねじ）部５２が設けられており、取り付け孔５１にグロープラグ１を挿入した際、ハウジング２の外側に形成されたねじ部５を螺合させることによって、グロープラグ１を内燃機関５０に固定している。なお、取り付け孔５１は特許請求の範囲の「貫通孔」に相当する。

また、取り付け孔５１は、ねじ部５２が形成された後端孔５３と、後端孔５３よりも先端側に設けられ、後端孔５３よりも縮径された先端孔５４とを有し、先端孔５４と後端孔５３とはシート面５５にて接続されている。このシート面５５に、グロープラグ１の先端部２０を当接させることによって、内燃機関５０とグロープラグ１との気密を保つ構成となっている。
なお、第１実施形態では、シート面５５のテーパ角度θ_４は、９０°とされている。ここで、シート面５５のテーパ角θ_４とは、図５に示すように、シート面５５を含むハウジングの縦断面において、両側のシート面５５に沿った２本の仮想線α_７、α_８を軸線Ｃ_２方向に向かって伸ばした時に、２本の仮想線α_７、α_８が交差した部分における２本の仮想線α_７、α_８が挟む角度θ_４をいう。

第１実施形態では、図５に示すように、グロープラグ１の主体金具２の先端部に配設された先端部２０のうち、第２当接面２２が、内燃機関５０のシート面５５に接触している。詳細には、第２当接面２２の曲面の頂点がシート面５５に対して当接している。
そして、図５においては、テーパ角度θ_４が９０°のシート面５５であったため、先端部２０の第２当接面２２に接触していたが、内燃機関５０のシート面５５のテーパ角度θ_４が、例えば、６０°の場合は、第３当接面２３を接触させることができ、内燃機関５０のシート面５５のテーパ角度θ_４が、例えば、１２０°の場合は、第１当接面２１を接触させることができる。

このように、第１実施形態のグロープラグ１は、仮想線の角度θ_１、θ_２、θ_３が異なる複数段の第１当接面２１、第２当接面２２、第３当接面２３を有する。これにより、複数の内燃機関５０が、種類によってそれぞれ異なる様々なテーパ角度θ_４を有するシート面５５を有していても、主体金具２の先端部２０に設けられた複数の第１当接面２１、第２当接面２２、第３当接面２３のうち、一つの当接面（図５においては第２当接面２２）をシート面５５に接触させることが可能となる。よって、１種類のグロープラグ１にて、シート面５５のテーパ角度θ_４が異なる複数種の内燃機関５０に取り付け可能とされている。その結果、１つの主体金具２のみを準備すればよく、様々な治具等が必要となることがなく、部品の共通化を図ることができる。

その上、複数段の第１当接面２１、第２当接面２２、第３当接面２３が、外方に向かって膨らむ曲面となる。これにより、シート面５５を押圧する応力がシート面５５に接触した当接面（図５においては第２当接面２２）の曲面の頂点に集中し、内燃機関５０とグロープラグ１との気密を確実に保つことができる。

また、上記のように、第１実施形態のグロープラグ１では、先端部２０の第１当接面２１、第２当接面２２、第３当接面２３の仮想線の角度θ_１、θ_２、θ_３が、後端側から先端側に向けて順次大きくなるように配設されている。これによって、仮想線の角度θ_１、θ_２、θ_３の異なる第１当接面２１、第２当接面２２、第３当接面２３をグロープラグ１に複数備えた場合においても、夫々の第１当接面２１、第２当接面２２、第３当接面２３にて、内燃機関５０に設けられたシート面５５に面接触させることができる。

また、先端部２０は、主体金具２の軸線Ｃ_１方向の長さにおいて、主体金具２の後端側の当接面より先端側の当接面の方が短くなる構成となっている。すなわち、図３に示す第１当接面２１、第２当接面２２、第３当接面２３の軸線方向の長さａ，ｂ，ｃにおいて、後端側の第３当接面２３の軸線方向の長さｃより先端側の第２当接面２２の軸線方向の長さｂの方が短く、後端側の第２当接面２２の軸線方向の長さｂより先端側の第１当接面２１の軸線方向の長さａの方が短く、ａ＜ｂ＜ｃとなるように構成されている。

ここで、仮に軸線方向の長さをａ＝ｂ＝ｃとした場合、仮想線の角度の小さな後端側の当接面ほどその面積が減少してしまう。そして、当接面の面積が少ないと、シート面５５を押圧する応力が減少し、内燃機関５０とグロープラグ１との気密封止が不完全になることがある。そこで、上記のように、仮想線の角度の小さな後端側の第３当接面２３の軸線方向の長さを長くすることによって、仮想線の角度の小さな後端側の第３当接面２３の面積を確保し、シート面５５を押圧する応力を先端側の第１当接面２１と略同等にすることができ、後端側の第３当接面２３であっても、内燃機関５０とグロープラグ１との気密をより確実に保つことができる。

また、上記のように、第１実施形態のグロープラグ１では、第１当接面２１、第２当接面２２、第３当接面２３は、隣り合う当接面との仮想線の角度の差が４０°以下であることが好ましい。第１実施形態においては、第２当接面２２の仮想線の角度θ_２に対して、第１当接面２１の仮想線の角度θ_１、及び第３当接面２３の仮想線の角度θ_３の差が３０°なるように構成されている。これにより、どのような内燃機関５０であってもシート面５５と第１当接面２１、第２当接面２２、第３当接面２３とが接触可能となり、内燃機関５０とグロープラグ１との気密を十分に保つことができる。

さらに、第１実施形態では、先端部２０における第２当接面２２の仮想線の角度θ_２は、接触するシート面５５のテーパ角度θ_４に対して＋３°となっている。このように、先端部２０における第２当接面２２の仮想線の角度θ_２がシート面５５のテーパ角度θ_４に対して＋５°以内であれば、シート面５５に第２当接面２２の外側から接触することで、シート面５５が第２当接面２２に倣うことで、内燃機関５０とグロープラグ１との気密を確実に保つことができる。

特に、第１実施形態では、曲面の第２当接面を有するグロープラグ１の主体金具２が鉄製であるのに対し、シート面５５を有する内燃機関５０はアルミ製で形成されているので、第２当接面２２がシート面５５に接触した際、シート面５５が第２当接面２２の曲面に倣うことで、シート面５５と第２当接面２２とが一部面接触することがある。これにより、内燃機関５０とグロープラグ１との気密をより十分に保つことができる。

さらに、第１実施形態では、第１当接面２１及び第３当接面２３の自身の仮想線から外方への突出高さ（最大長さ）が、第２当接面２２の自身の仮想線から外方への突出高さよりも大きくなっている。これは、グロープラグ１の主体金具２を容易に作製できる方法である鍛造にて作製した場合に、第１当接面２１及び第３当接面２３の外方への膨らみが第２当接面２２よりも多くなるためである。このように、第２当接面２２の突出高さが第１当接面２１及び第３当接面２３の突出高さよりも小さくなる先端部２０であっても、それぞれの当接面が曲面となっていることで、シート面５５に接触した当接面の曲面の頂点に集中し、内燃機関５０とグロープラグ１との気密を十分に保つことができる。
なお、突出高さは、各仮想線から各当接面の曲面に向けて仮想線の垂直方向に延ばした最大長さを指す。また、第１実施形態においては、第１当接面２１、第２当接面２２、および第３当接面２３が、それぞれ半径Ｒの曲面であるため、各当接面の突出高さに替えて、曲率半径でも規定することができる。具体的には、第１当接面２１及び第３当接面２３の曲率半径が、第２当接面２２の曲率半径よりも小さくなることに換言できる。

さらに、第１実施形態では、図３の左下面に示すように、第２当接面２２の曲面が、第２当接面２２の仮想線α_３と、第２当接面と隣り合う第１当接面２１と第３当接面２３の仮想線α_１、α_５とで囲まれた領域Ｒ内に配置されている。これにより、第２当接面２２の影響を受けることなく、グロープラグ１を内燃機関５０の取り付け孔５１に容易に配置することができる。

次に、本発明の第１実施形態の別実施形態にかかるグロープラグ１００について説明する。図６は、別実施形態にかかるグロープラグ１００の要部構成を拡大して示す図である。なお、別実施形態のグロープラグ１００は、第１実施形態のグロープラグ１に対して主体金具の先端部の形状が異なる構成であること以外については、同形状を有している。よって、別実施形態のグロープラグ１００の説明においては、主体金具以外の同形状の構成については、第１実施形態と同符号を用いて説明するか、もしくは説明を簡略、省略する。

図６に示すように、主体金具１０２の先端部１２０には、先端側から順に、第１当接面１２１、第２当接面１２２、及び第３当接面１２３の３種の異なる複数段の当接面が形成されている。このうち、第１当接面１２１は、第１変曲点Ｐ１１と第２変曲点Ｐ１２との間に設けられ、外方に膨らむ曲面（別実施形態では、断面（図６参照）が曲率半径Ｒ０．５ｍｍの円弧）となっている。また、第３当接面１２３は、第３変曲点Ｐ１３と第４変曲点Ｐ１４との間に設けられ、外方に膨らむ曲面（別実施形態では、断面が曲率半径Ｒ０．５ｍｍの円弧）となっている。これに対し、第２当接面１２２は、第２変曲点Ｐ１２と第３変曲点Ｐ１３との間に設けられた略直線のテーパ面となっている。

この第１当接面１２１、第２当接面１２２、及び第３当接面１２３は、それぞれの仮想線の角度が異なる構造を有する。詳細には、第１当接面１２１の両端に設けられる第１変曲点Ｐ１１と第２変曲点Ｐ１２とを直線で結ぶ第１仮想線α_１１、α_１２の角度θ_１１と、第２当接面１２２の両端に設けられる第２変曲点Ｐ１２と第３変曲点Ｐ１３とを直線で結ぶ第２仮想線α_１３、α_１４の角度θ_１２と、第３当接面１２３の両端に設けられる第３変曲点Ｐ１３と第４変曲点Ｐ１４とを直線で結ぶ第３仮想線α_１５、α_１６の角度θ_１３とが、それぞれ角度が異なっている。別実施形態では、角度θ_１１は１２３°、角度θ_１２は９３°、角度θ_１３は６３°となっている。

このように、別実施形態のグロープラグ１００は、仮想線の角度θ_１１、θ_１２、θ_１３が異なる複数段の第１当接面１２１、第２当接面１２２、第３当接面１２３を有する。これにより、複数の内燃機関５０が、種類によってそれぞれ異なる様々なテーパ角度θ_４を有するシート面５５を有していても、主体金具１０２の先端部１２０に設けられた複数の第１当接面１２１、第２当接面１２２、第３当接面１２３のうち、一つの当接面（図５においては第２当接面１２２）をシート面５５に接触させることが可能となる。よって、１種類のグロープラグ１００にて、シート面５５のテーパ角度θ_４が異なる複数種の内燃機関５０に取り付け可能とされている。その結果、１つの主体金具１０２のみを準備すればよく、様々な治具等が必要となることがなく、部品の共通化を図ることができる。

その上、複数段の第１当接面１２１、第３当接面１２３が、外方に向かって膨らむ曲面となる。これにより、シート面５５を押圧する応力がシート面５５に接触した当接面の曲面の頂点に集中し、内燃機関５０とグロープラグ１００との気密を確実に保つことができる。

また、別実施形態のグロープラグ１００は、第１当接面１２１、該第３当接面１２３との間に設けられた第２当接面１２２はテーパ面である。これは、グロープラグ１００の主体金具２を容易に作製できる方法である鍛造にて作製した場合に、第１当接面１２１及び第３当接面１２３が外方への膨らむのに対し、第２当接面がそのままテーパ面として残るためである。このように、第１当接面１２１と第３当接面１２３との間に設けられた第２当接面１２２がテーパ面であっても、第２当接面１２２とシート面５５とは面接触するため、内燃機関５０とグロープラグ１００との気密を維持することが可能である。

次に、本発明の第２実施形態にかかるグロープラグ２００について説明する。図７は、第２実施形態にかかるグロープラグ２００の要部構成を拡大して示す図である。なお、第２実施形態のグロープラグ２００は、第１実施形態のグロープラグ１に対して主体金具の先端部の形状が異なる構成であること以外については、同形状を有している。よって、第２実施形態のグロープラグ２００の説明においては、主体金具以外の同形状の構成については、本実施形態と同符号を用いて説明するか、もしくは説明を簡略、省略する。

図７に示すように、主体金具２０２の先端部に配設された先端部２２０の外側面には、先端側から順に、テーパ角度θ_２１を有する第１テーパ面２２１、テーパ角度θ_２２を有する第２テーパ面２２２、及びテーパ角度θ_２３を有する第３テーパ面２２３の３種の異なるテーパ角度を有するテーパ面が形成されている。ここで、テーパ面のテーパ角とは、図７に示すように、第１テーパ面２２１、第２テーパ面２２２、第３テーパ面２２３を含む主体金具２０２の縦断面において、両側のテーパ面、例えば、両側の第１テーパ面２２１に沿った２本の仮想線α_２１、α_２２を軸線Ｃ_１方向に向かって伸ばした時に、２本の仮想線α_２１、α_２２が交差した部分における２本の仮想線α_２１、α_２２が挟む角度θ_２１をいう。図７に示すテーパ角度θ_２１は、第１テーパ面２２１のテーパ角度を示しており、第２実施形態では、１２３°とされている。また、第２テーパ面２２２のテーパ角度θ_２２は、第２実施形態では、９３°、第３テーパ面２２３のテーパ角度θ_２３は、第２実施形態では、６３°となっている。

次に、第２実施形態のグロープラグ２００を内燃機関５０に取り付けた状態について、図８を用いて説明する。図８は、グロープラグ２００と内燃機関５０との要部構成を拡大して示す図である。なお、内燃機関５０については、第１実施形態の内燃機関５０と同形状を有している。よって、内燃機関５０については、第１実施形態と同符号を用いて説明するか、もしくは説明を簡略、省略する。

第２実施形態では、図８に示すように、グロープラグ２００の主体金具２０２の先端部２２０に配設された外側面のうち、第２テーパ面２２２が、内燃機関５０のシート面５５に面接触している。そして、図８においては、テーパ角度θ_４が９０°のシート面５５であったため、先端部２２０の第２テーパ面２２２に面接触していたが、内燃機関５０のシート面５５のテーパ角度θ_４が、例えば、６０°の場合は、第３テーパ面２２３を面接触させることができ、内燃機関５０のシート面５５のテーパ角度θ_４が、例えば、１２０°の場合は、第１テーパ面２２１を面接触させることができる。

このように、第２実施形態のグロープラグ２００は、テーパ角度θ_２１、θ_２２、θ_２３が異なる複数の第１テーパ面２２１、第２テーパ面２２２、第３テーパ面２２３を複数段連続して配設した構造を有する。これにより、複数の内燃機関５０が、種類によってそれぞれ異なる様々なテーパ角度θ_４を有するシート面５５を有していても、主体金具２０２の先端部２２０の外側面に設けられた複数の第１テーパ面２２１、第２テーパ面２２２、第３テーパ面２２３のうち、一つのテーパ面（図５においては第２テーパ面２２２）をシート面５５に接触させることが可能となる。よって、１種類のグロープラグ１にて、シート面５５のテーパ角度θ_４が異なる複数種の内燃機関５０に取り付け可能とされている。その結果、１つの主体金具２０２のみを準備することができ、様々な治具等が必要となることがなく、部品の共通化を図ることができる。

さらに、上記のように、第２実施形態のグロープラグ２００では、第２テーパ面２２２がシート面５５に面接触している。これにより、どのような内燃機関５０であってもシート面５５と先端部２２０とが面接触可能となり、内燃機関５０とグロープラグ２００との気密を十分に保つことができる。

また、上記のように、第２実施形態のグロープラグ２００では、先端部２２０の第１テーパ面２２１、第２テーパ面２２２、第３テーパ面２２３のテーパ角度θ_２１、θ_２２、θ_２３が、後端側から先端側に向けて順次大きくなるように配設されている。これによって、テーパ角度θ_２１、θ_２２、θ_２３の異なる第１テーパ面２２１、第２テーパ面２２２、第３テーパ面２２３をグロープラグ２００に複数備えた場合においても、夫々の第１テーパ面２２１、第２テーパ面２２２、第３テーパ面２２３にて、内燃機関５０に設けられたシート面５５に面接触させることができる。

また、先端部２２０の外側面は、主体金具２０２の軸線Ｃ_１方向の長さにおいて、主体金具２０２の後端側のテーパ面より先端側のテーパ面の方が短くなる構成となっている。すなわち、図７に示す第１テーパ面２２１、第２テーパ面２２２、第３テーパ面２２３の軸線Ｃ１方向の長さａ１，ｂ１，ｃ１において、後端側の第３テーパ面２２３の軸線方向の長さｃ１より先端側の第２テーパ面２２２の軸線方向の長さｂ１の方が短く、後端側の第２テーパ面２２２の軸線方向の長さｂ１より先端側の第１テーパ面２２１の軸線方向の長さａ１の方が短く、ａ１＜ｂ１＜ｃ１となるように構成されている。

ここで、仮に軸線方向の長さをａ１＝ｂ１＝ｃ１とした場合、テーパ角の小さな後端側のテーパ面ほどその面積が減少してしまう。そして、テーパ面の面積が少ないと、面接触して気密封止する際に気密封止が不完全になることがある。そこで、上記のように、テーパ角の小さな後端側のテーパ面の軸線方向の長さを長くすることによって、テーパ角の小さな後端側の第３テーパ面２２３の面積を確保し、テーパ角度の少ない第３テーパ面２２３であっても、テーパ角度が大きい先端側の第１テーパ面２２１と同様に、確実に気密封止することができる。

また、上記のように、第２実施形態のグロープラグ２００では、第１テーパ面２２１、第２テーパ面２２２、第３テーパ面２２３は、隣り合うテーパ面とのテーパ角度の差が４０°以下であることが好ましい。本実施形態においては、第２テーパ面２２２のテーパ角度θ_２２に対して、第１テーパ面２２１のテーパ角度θ_２１、及び第３テーパ面２２３のテーパ角度θ_２３の差が３０°なるように構成されている。どのような内燃機関５０であってもシート面５５と先端部２２０とが面接触可能となり、内燃機関５０とグロープラグ１との気密を十分に保つことができる。

さらに、第２実施形態では、先端部２２０における第２テーパ面２２２のテーパ角度θ_２２は、面接触するシート面５５のテーパ角度θ_４に対して＋３°となっている。このように、先端部２２０における第２テーパ面２２２のテーパ角度θ_２２は、面接触するシート面５５のテーパ角度θ_４に対して＋５°以内であれば、シート面５５に第２テーパ面２２２の外側から接触し、シート面５５が第２テーパ面２２２に倣うことで、面接触の部位が小さくなることを抑制できる。

以上、本発明を実施形態について説明したが、本発明は、実施形態に限定されるものではなく、各種の変形が可能であることは勿論である。
第１実施形態、第２実施形態、別実施形態では、仮想線の角度θ_１、θ_１１が１２３°、仮想線の角度θ_２、θ_１２が９３°、仮想線の角度θ_３、θ_１３が６３°となっているが、これに限られず、当接面の仮想線の角度、当接面の段数は、複数の内燃機関５０のシート面５５のテーパ角度θ_４の種類によって、適宜設定すればよい。
なお、第１実施形態、第２実施形態、別実施形態のように、先端部２０を３段の第１当接面２１、１２１、第１テーパ面２２１、第２当接面２２、１２２、第２テーパ面２２２、第３当接面２３、１２３、第３テーパ面２２３と３段の当接面、テーパ面とする場合には、仮想線の角度はそれぞれθ_１、θ_１１、θ_２１：１３０°〜１１０°、θ_２、θ_１２、θ_２２：１００°〜８０°、θ_３、θ_１３、θ_２３：７０°〜５０°とすることが好ましい。
また、第１実施形態の第１当接面２１、第２当接面２２、第３当接面２３や、別実施形態の第１当接面１２１、第３当接面１２３が、断面が半径Ｒを有するの円の円弧面であったが、これに限られず、楕円の円弧面、複次曲面等であってもよい。
例えば、上記第１実施形態、第２実施形態、別実施形態では、シースヒータを用いたメタルグロープラグについて説明したが、セラミックヒータを用いたセラミックグロープラグについても同様にして適用することができる。

１、１００、２００……グロープラグ、２、１０２、２０２……主体金具、３……シースヒータ、７……シース管、１３……絶縁体、１４……ピン端子、２０、１２０……先端部、２１、１２１……第１当接面、２２、１２２……第２当接面、２３、１２３……第３当接面、２２１……第１テーパ面、２２２……第２テーパ面、２２３……第３テーパ面、５０……内燃機関、５５……シート面

Claims (8)

1. 軸線方向に延びる筒状のハウジングと、
   先端側が前記ハウジングの先端から突出し、後端側が前記ハウジング内にて保持された棒状のヒータと、
   を備えるグロープラグにおいて、
   前記ハウジングには、前記軸線方向後端側に向けて外側面を拡径する先端部であって、内燃機関に設けられた貫通孔内に前記グロープラグが取り付けられることで、前記内燃機関に形成されたシート面に当接可能な先端部を有し、
   前記先端部の外側面は、前記軸線に沿う断面を見たときに、自身の両端に設けられる変曲点を直線に結ぶ仮想線の角度が、該仮想線毎に異なる複数段の当接面を有し、
   前記複数段の当接面のうち少なくとも一つの当接面は、外方に向かって膨らむ曲面となる
   ことを特徴とするグロープラグ。
2. 請求項１記載のグロープラグにおいて、
   前記複数段の当接面のうち、軸線方向後端側に設けられる当接面の前記仮想線の角度より軸線方向先端側に設けられる当接面の前記仮想線の角度が大きくなる
   ことを特徴とするグロープラグ。
3. 請求項１又は２記載のグロープラグにおいて、
   軸線方向後端側に設けられる当接面より軸線方向先端側に設けられる当接面が、前記軸線方向長さが短くなるよう構成されている
   ことを特徴とするグロープラグ。
4. 請求項１乃至３のいずれか一項に記載のグロープラグにおいて、
   前記当接面の曲面は、自身の前記仮想線と隣り合う２つの面の前記仮想線にて囲まれる範囲内に配置されている
   ことを特徴とするグロープラグ。
5. 軸線方向に延びる筒状のハウジングと、
   先端側が前記ハウジングの先端から突出し、後端側が前記ハウジング内にて保持された棒状のヒータと、
   を備えるグロープラグにおいて、
   前記ハウジングは、前記軸線方向後端側に向けて外側面を拡径する先端部であって、内燃機関に設けられた貫通孔内に前記グロープラグが取り付けられることで、前記内燃機関に形成されたシート面に当接可能な先端部を具備し、
   前記先端部の外側面は、テーパ角度が異なる複数のテーパ面を複数段連続して配設してなることを特徴とするグロープラグ。
6. 請求項５記載のグロープラグにおいて、
   前記複数のテーパ面のうち、一つのテーパ面が前記シート面に面接触可能となることを特徴とするグロープラグ。
7. 請求項５または請求項６記載のグロープラグにおいて、
   前記先端部の外側面は、前記軸線方向後端側の前記テーパ面より先端側の前記テーパ面の前記テーパ角度が大きくなるよう構成されていることを特徴とするグロープラグ。
8. 請求項７記載のグロープラグにおいて、
   前記先端部の外側面は、後端側の前記テーパ面より先端側の前記テーパ面の方が、前記軸線方向長さが短くなるよう構成されていることを特徴とするグロープラグ。
   

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