JPH0942671A - セラミックグロープラグ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 接続金具と中軸との同軸度が高く，かつ接合
信頼性が高い，セラミックグロープラグを提供するこ
と。 【解決手段】 ハウジング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２１に向けてハウジング
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とよりなるセラミックグロー
プラグ。接続金具４は内孔４０を有するパイプ形状であ
って，接続金具４の内孔４０の上部４０３には中軸３の
下端部３２が挿入され，かつ下端部３２は接続金具４を
その外周よりかしめることにより結合されている。接続
金具４の内孔４０の下部４０２には，ヒータ２を挿入し
てロウ接してあることが好ましい。中軸３の下端部３２
とヒータ２の上端部２１とは，０．５ｍｍ以上の間隙を
設けることが好ましい。

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セラミックグロープラグ，特にその
中軸とヒータとの接合構造に関する。

【０００２】

【従来技術】従来のセラミックグロープラグ９０は，図
２１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２１
に向けてハウジング６内に挿入した通電用の中軸３と，
上記ヒータ２と上記中軸３とを電気的に接続するための
接続金具９４とよりなる。

【０００３】上記接続金具９４は，図２１に示すごと
く，金属線をコイル状に成形したヒータ保持部９４２と
先端部９４１とからなる。そして，接続金具９４の先端
部９４１と中軸３とは抵抗溶接してある。一方，ヒータ
保持部９４２とヒータ３とは，ロウ接してある。

【０００４】また，上記セラミックグロープラグ９０の
製造に当たっては，上記ヒータ２と中軸３とを接続金具
９４によって接合して一体化した後，これらをハウジン
グ６中に挿入する。そして，ヒータ２に装着してロウ接
した金属スリーブ２８をハウジング６にロウ接すること
により，これらを固定する（例えば，特開平３−２４７
１７号公報，特開平３−２４７９１６号公報）。

【０００５】

【解決しようとする課題】しかしながら，上記従来のセ
ラミックグロープラグにおいては，次の問題がある。即
ち，上記中軸３は，ハウジング６と電気的に絶縁する必
要がある。そのため，中軸３及び接続金具９４は，ハウ
ジング６に接触しないように配設しなければならない。
このため，ヒータ２と中軸３とは，ほぼ同一軸芯上に位
置する状態，即ち同軸度が高い状態で接合されることが
必要である。また，ハウジング６内への組付け時には，
曲がり等が発生しないように十分な注意を払って慎重に
行うことが必要である。

【０００６】これに対し，従来における中軸３と接続金
具９４の先端部９４１との接合は，上記のごとく抵抗溶
接により行っている。そのため，中軸３と接続金具９４
とを，常に高い同軸度を維持して接合するのは非常に困
難である。また，接合状態が良好であってもハウジング
６への組付けを十分慎重に行う必要があるため，非常に
生産性が悪い。

【０００７】また，中軸３と接続金具９４との接合を抵
抗溶接で行うために次の不具合もある。即ち，大量生産
時の抵抗溶接においては，加圧力，電流，通電サイクル
数等の溶接条件を十分に管理して行うが，溶接面の清浄
度，溶接電極の汚れ等の，大量生産特有の要因が原因と
なって，溶接状態にばらつきが発生してしまう。つま
り，抵抗溶接時のエネルギーが過大になったり，過小に
なったりする場合がある。

【０００８】例えば，図２２（ａ）に示すごとく，抵抗
溶接時のエネルギーが過大の場合には，接続金具９４の
先端部９４１の溶接部９４８が薄肉化し，またクラック
９４９が発生する場合がある。また，図２２（ｃ）に示
すごとく，抵抗溶接時のエネルギーが過小の場合には，
エネルギーが正常な場合（図２２（ｂ））の接合面積Ｓ
１に比べて，接合面積Ｓ２が小さくなってしまう。

【０００９】そのため，上記のごとく溶接状態が悪い場
合には，実使用における冷熱繰り返しや振動等により，
断線に至り，ヒータへの通電が止まってセラミックグロ
ープラグが機能しなくなることがある。即ち，高いエネ
ルギーにより接合されたものは，上記クラック部や薄肉
部から破断することがあり，一方低いエネルギーにより
接合されたものは，接合部が剥がれる場合がある。

【００１０】本発明は，かかる従来の問題点に鑑みてな
されたもので，接続金具と中軸との同軸度が高く，かつ
接合信頼性が高い，セラミックグロープラグを提供しよ
うとするものである。

【００１１】

【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
続金具とよりなるセラミックグロープラグにおいて，上
記接続金具は内孔を有するパイプ形状であって，該接続
金具の内孔の上部には上記中軸の下端部が挿入され，か
つ該下端部は上記接続金具をその外周よりかしめること
により結合されていることを特徴とするセラミックグロ
ープラグにある。

【００１２】本発明において最も注目すべきことは，上
記接続金具はパイプ形状であることである。そして上記
接続金具の内孔の上部には上記中軸の下端部が挿入さ
れ，かつ該下端部は上記接続金具をその外周よりかしめ
ることにより結合されていることである。

【００１３】次に，本発明における作用効果につき説明
する。第１発明のセラミックグロープラグにおいては，
パイプ状の接続金具を用いている。そのため，製造過程
における中軸との接合工程においては，接続金具の内孔
内に中軸を差し込むだけで容易に高い同軸度が得られ
る。そのため，この状態で接続金具をその外周よりかし
めても，中軸と接続金具との高い同軸度が維持される。
それ故，中軸をハウジング内へ挿入する組付け作業を容
易に行うことができる。

【００１４】また，中軸と接続金具とは，上記のごとく
接続金具をその外周よりかしめることにより接合する。
そのため，接続金具と中軸との接合作業が非常に容易で
あり，大量生産時においても常に安定した接合状態が得
られる。それ故，エンジンに装着して使用しても，接続
金具が断線等することがなく，中軸と接続金具との確実
な電気的導通を得ることができる。したがって，第１発
明によれば，接続金具と中軸との同軸度が高く，かつ接
合信頼性が高い，セラミックグロープラグを提供するこ
とができる。

【００１５】次に，請求項２の発明のように，上記接続
金具の上記内孔の下部には，上記ヒータの上端部を挿入
してロウ接してあることが好ましい。これにより，接続
金具とヒータとの接合も，常に高い同軸度で行うことが
できる。それ故，ヒータと中軸との同軸度も向上させる
ことができる。

【００１６】また，請求項３の発明のように，上記接続
金具には，上記ヒータの挿入位置を規制するための位置
決め部を設けてあることが好ましい。これにより，ヒー
タと接続金具を接合する際に，極めて容易にヒータと接
続金具の位置決めを行うことができ，作業性の向上を図
ることができる。上記位置決め部は，例えば接続金具の
外側から内側に向かって全周あるいは部分的に突出させ
ることにより設けることができる。

【００１７】また，請求項４の発明のように，上記中軸
の下端部と上記ヒータの上端部とは，０．５ｍｍ以上の
間隙を設けて配設されていることが好ましい。この間隙
が０．５ｍｍ未満の場合には，使用時の激しい熱履歴に
よって，ヒータがハウジング内部側へ移動して中軸を押
し上げ，該中軸固定部を損傷するおそれがあるという問
題がある。なお，この間隙は，生産性等の問題から，１
０ｍｍ未満にすることが好ましい。

【００１８】また，請求項５の発明のように，上記接続
金具は，金属弾性材であることが好ましい。金属弾性材
とは，例えば，ステンレス鋼，銅，等の弾性力を有する
金属材料をいう。これにより，使用時の激しい熱履歴を
受けた際に，ヒータの軸方向の動きを金属弾性材の弾性
により吸収することができ，ヒータの位置ずれを確実に
防止することができる。

【００１９】また，請求項６の発明のように，上記金属
弾性材の厚みは，０．２〜１．０ｍｍであることが好ま
しい。この厚みが０．２ｍｍ未満の場合には，金属弾性
材が塑性変形を起こしてしまい，縮んだままになるおそ
れがあり，一方１．０ｍｍを超える場合には，金属弾性
材の剛性が強すぎて，十分な弾性効果を発揮しないとい
う問題がある。

【００２０】また，請求項７の発明のように，上記接続
金具は，その内面にニッケルメッキを施していることが
好ましい。これにより，接続金具の内面のロウ材との濡
れ性が格段に向上し，いわゆるロウ流れ性が良好とな
る。そのため，ヒータと接続金具とのロウ接性が向上す
る。それ故，ヒータと接続金具との接合強度が向上し，
接続金具とヒータとの間での位置ずれ発生防止を図るこ
とができる。

【００２１】次に，接続金具がパイプ状でない第２の発
明として，次のものがある。即ち，請求項８の発明のよ
うに，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セラミックグロ
ープラグにおいて，上記中軸は上記接続金具の上端部を
挿入するための挿入穴を有し，該挿入穴には上記接続金
具の上端部が挿入され，かつ該上端部は上記中軸をその
外周よりかしめることにより結合されていることを特徴
とするセラミックグロープラグがある。

【００２２】本発明において最も注目すべきことは，上
記中軸は上記挿入穴を有することである。そして，該挿
入穴には上記接続金具の上端部が挿入され，かつ該上端
部は上記中軸をその外周よりかしめることにより結合さ
れていることである。

【００２３】次に，本発明における作用効果につき説明
する。本発明のセラミックグロープラグにおいては，そ
の製造過程における中軸と接続金具との接合の際に，ま
ず上記中軸の挿入穴に接続金具の上端部を挿入する。そ
のため，その挿入時における中軸と接続金具とは，高い
同軸度が得られる。そして，この状態において中軸をそ
の外周よりかしめても，中軸と接続金具との高い同軸度
が維持される。それ故，中軸をハウジング内へ挿入する
組付け作業を容易に行うことができる。

【００２４】また，中軸と接続金具とは，上記のごとく
中軸をその外周よりかしめることにより接合する。その
ため，上記請求項１の発明と同様に，接続金具と中軸と
の接合作業が非常に容易であり，大量生産時においても
常に安定した接合状態が得られる。それ故，実際にエン
ジンに装着して使用しても，接続金具が断線等すること
がなく，中軸と接続金具との確実な電気的導通を得るこ
とができる。したがって，第２発明においても，接続金
具と中軸との同軸度が高く，かつ接合信頼性が高い，セ
ラミックグロープラグを提供することができる。

【００２５】また，請求項９の発明のように，上記接続
金具は上記ヒータの上端部を挿入するための下部穴を設
けたヒータ保持部を有し，上記下部穴には上記ヒータの
上端部を挿入してロウ接してあることが好ましい。これ
により，接続金具とヒータとの接合の同軸度を高く維持
することができる。それ故，ヒータと中軸との接合の同
軸度も高くすることができる。

【００２６】次に，このようなセラミックグロープラグ
を製造する方法として次の方法がある。即ち，請求項１
０の発明のように，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セラ
ミックグロープラグを製造する方法において，上記ヒー
タの上端部を上記接続金具の内孔内に挿入すると共に，
上記接続金具の内孔内でかつ上記ヒータの上端部にロウ
材を配置し，次いでこれを加熱して，上記ロウ材を溶融
させて上記ヒータと上記接続金具とをロウ接するに当た
り，上記ロウ接に用いる上記ロウ材は，上記接続金具の
上記内孔の径よりも小さい外形寸法を有することを特徴
とするセラミックグロープラグの製造方法がある。

【００２７】本製造方法においては，上記ヒータとセラ
ミックグロープラグとの接合を上記特定寸法のロウ材を
用いて行う。そのため，ロウ材は，上記ヒータと接続金
具との間に十分に浸入する。それ故，ヒータと接続金具
との接合強度を十分に高めることができる。

【００２８】

【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セラミックグロープラグに
つき，図１〜図４を用いて説明する。本例のセラミック
グロープラグ１０は，図３に示すごとく，ハウジング６
と，該ハウジング６内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２１に向けてハウジング６内
に挿入した通電用の中軸３と，上記ヒータ２と上記中軸
３とを接続するための接続金具４とよりなる。

【００２９】上記接続金具４は，図１に示すごとく，内
孔４０を有するパイプ形状であって，該接続金具４の内
孔４０の上部４０３には上記中軸３の下端部３２が挿入
され，かつ該下端部３２は上記接続金具４のかしめ部４
５をその外周よりかしめることにより結合されている。

【００３０】上記接続金具４におけるかしめ部４５は，
図２に示すごとく，８方からかしめられ，８か所の凸部
４５１と８か所の凹部４５２が形成されている。そし
て，その内側の中軸３の下端部３２は，略八角形に変形
し，接続金具４と強固に嵌合している。

【００３１】また，図１に示すごとく，上記接続金具４
の上記内孔４０の下部４０２には，上記ヒータ２の上端
部２１を挿入してロウ接してある。そして，図３に示す
ごとく，ヒータ２は金属スリーブ２８内に挿通すると共
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。

【００３２】また，上記中軸３の上端部３１は，図３に
示すごとく，ハウジング６の開口部６０から上方に突出
しており，該開口部６０を閉止するようにブッシュ７２
を介してナット７１が螺着してある。また，ハウジング
６内において，中軸３とハウジング６の内壁との間に
は，半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。

【００３３】次に，上記セラミックグロープラグ１０を
製造するに当たっては，図４に示すごとく，まずヒータ
２と，中軸３と，内孔４０を有するパイプ形状の接続金
具４とを準備する。該接続金具４は，位置決め部として
のくびれ部４７を有すると共に，これを境にして小径の
上部４０３と大径の下部４０２とを有する。上記接続金
具４の上部４０３の内径は，中軸３の下端部３２の外径
と略同一であり，一方接続金具４の下部４０２の内径
は，ヒータ２の上端部２１の外径と略同一である。

【００３４】そして，上記接続金具４の下部４０２に
は，上記ヒータ２とロウ材（図示略）を，上記くびれ部
４７に当接するまで挿入し，ロウ接する。次いで，上記
接続金具４の上部４０３には，中軸３の段部３２９が接
続金具４の上端に当接するまで中軸３の下端部３２を挿
入する。そして，図１に示すごとく，接続金具４の上記
かしめ部４５を，その外周側からかしめる。これによ
り，中軸３と接続金具４とが接合され，中軸３とヒータ
２とがほぼ同一軸芯上に位置して一体的に結合する。

【００３５】また，上記ヒータ２には，金属スリーブ２
８を装着し，上記ヒータ２と接続金具４とをロウ接する
際に，同時にロウ接する。そして，一体となった上記中
軸３からヒータ２までをハウジング６内に挿入し，金属
スリーブ２８とハウジング６の内壁とをロウ接する。

【００３６】次いで，中軸３とハウジング６との間に絶
縁リング７４及び絶縁体７３を配設し，また中軸３の上
端部３１にはブッシュ７２を介してナット７１を螺着
し，セラミックグロープラグ１０を得る。

【００３７】次に，本例における作用効果につき説明す
る。本例のセラミックグロープラグ１０においては，パ
イプ状の接続金具４を用いている。そして，製造過程に
おける中軸３との接合工程においては，接続金具４の内
孔４０内に中軸３を差し込む。また，中軸３の下端部３
２の外径と接続金具４の上部４０３の内径は略同一であ
る。そのため，接続金具４に中軸３を差し込むだけで，
確実に中軸３と接続金具４との同軸度が得られる。それ
故，接続金具４をその外周側からかしめても，中軸３と
接続金具４との高い同軸度が容易に維持される。

【００３８】一方，ヒータ２と接続金具４とは，その外
径と内径とが略同一であって，これらを嵌合してロウ接
する。そのため，ヒータ２と接続金具４とも容易に高い
同軸度が得られる。それ故，中軸３からヒータ２まで
は，ほぼ同一軸芯となり，ハウジング６への組付け作業
が容易となる。

【００３９】また，接続金具４と中軸３とは，接続金具
４をその外周よりかしめることにより接合する。そのた
め，接続金具４と中軸３との接合作業が容易であり，量
産時においても常に安定した接合状態が得られる。それ
故，エンジンに装着して使用しても，接続金具４が断線
等することがなく，中軸３と接続金具４との確実な電気
的導通を得ることができる。したがって，本例によれ
ば，接続金具と中軸との同軸度が高く，かつ接合信頼性
が高い，セラミックグロープラグが得られる。

【００４０】実施形態例２ 本例のセラミックグロープラグは，図５に示すごとく，
実施形態例１における接続金具４に代えて，接続金具４
２０を用いた。この接続金具４２０は，その外周から内
周側へ全周にわたって突出した位置決め部４２７を有す
る。また，該位置決め部４２７の上下における，中軸３
を挿入する上部４２３とヒータ２を挿入するための下部
４２２の内径は，同一径であって，上記中軸３の下端部
３２とヒータ２の上端部２１の外径とも略同一である。

【００４１】上記接続金具４２０を用いて中軸３とヒー
タ２とを連結するに当たっては，図５に示すごとく，接
続金具４２０の下部４２２にヒータ２の上端部２１をロ
ウ材とともに位置決め部４２７に当接するまで挿入し，
ロウ接する。一方，接続金具４２０の上部４２３には，
中軸３の下端部３２をその段部３２９が接続金具４の上
端に当接するまで挿入して，接続金具４のかしめ部４２
５を外周からかしめる。その他の構造，製造手順等は実
施形態例１と同様である。

【００４２】本例においては，上記位置決め部４２７を
有する。そのため，中軸３の下端部３２とヒータ２の上
端部２１の外径が略同一であっても，ヒータ２と接続金
具４２０との接合時において，容易にヒータ２の位置決
めを行うことができ，作業効率を向上させることができ
る。その他，実施形態例１と同様の効果が得られる。

【００４３】実施形態例３ 本例においては，図６に示すごとく，実施形態例２にお
ける接続金具４２０に代えて，外周側から内周側に円錐
状に突起した位置決め部４３７を円周上に４か所有する
接続金具４３０を用いた。その他の構造，製造手順等
は，実施形態例２と同様である。本例においては，上記
位置決め部４３７を容易に形成することができる。その
他，実施形態例２と同様の効果が得られる。尚，本例に
おいては，上記位置決め部４３７は４か所に設けたが，
１か所でも，或いは多数か所に設けてもよい。

【００４４】実施形態例４ 本例のセラミックグロープラグは，図７，図８に示すご
とく，実施形態例２における接続金具４２０に代えて，
位置決め部を有しない接続金具４４０を用いた。そし
て，ヒータ２，中軸３及び接続金具４４０の接合の際に
は，まず図８に示すごとく，セット治具８にヒータ２を
セットする。次いで，ヒータ２に対して，ストレートの
パイプ形状の接続金具４４０をヒータ２に装着し，ロウ
接する。一方中軸３は，その下端部３２を接続金具４４
０に装入し，図７に示すごとく，実施形態例２と同様
に，接続金具４４０のかしめ部４４５をかしめて接合す
る。その他は，実施形態例２と同様である。

【００４５】本例においては，接続金具に位置決め部を
設けていないが，上記セット治具を用いることによって
ヒータと接続金具とを最適な位置で接続することができ
る。その他，実施形態例１と同様の効果が得られる。

【００４６】実施形態例５ 本例のセラミックグロープラグは，図９に示すごとく，
実施形態例４における中軸３に代えて，下端部３５２の
外径が本体部３５１と同一の中軸３５０を用いた。そし
て，中軸３５０とヒータ２との接合は，実施形態例４と
同様にヒータ２をセット治具８にセットして位置決めを
した状態でロウ接により行う。一方，中軸３５０と接続
金具４４０との接合は，図９に示すごとく，ヒータ２の
上方に円板状の絶縁部材８８を介設し，その上方に上記
中軸３５０の下端部３５２を当接させて位置決めを行
い，実施形態例２と同様に接続金具４４０のかしめ部４
４５をかしめることにより行う。

【００４７】本例においては，上記絶縁部材８８をヒー
タ２の上方に介設するため，中軸３がストレート形状で
あっても，確実に位置決めして中軸３５０と接続金具４
４０とを接合することができる。その他実施形態例１と
同様の効果が得られる。

【００４８】実施形態例６ 本例においては，実施形態例１のセラミックグロープラ
グ１０を基にして，接続金具４として金属弾性材である
ステンレス鋼を用いると共に，図１０（ａ）（ｂ）に示
すごとく，金属弾性材の厚みｔと，中軸３の下端部３２
とヒータ２の上端部２１との間隙Ｌとが，ヒータ２の移
動にどのように影響を及ぼすかを調べた。

【００４９】調査の方法は，図３に示すごとく，金属ス
リーブ２８から突出したヒータ２の先端突出長さＮを予
め１０ｍｍに設定しておき，冷熱試験を実施することに
より，上記先端突出長さＮがどのように変化するかを測
定した。上記冷熱試験は，常温雰囲気に１分間放置後，
５５０℃雰囲気に１分間放置することを１サイクルと
し，これを車の寿命期間に相当する２００００サイクル
繰り返す試験である。

【００５０】また，図１０（ａ）（ｂ）に示すごとく，
実際の使用態様を考慮して，下端部３２の外径寸法が異
なる２種類の中軸３を準備し，同様の試験を行った。な
お，図１０（ａ）に示した太軸タイプの場合の各寸法
は，中軸外径Ｄ₁ は４ｍｍ，中軸下端部外径Ｄ₂ は３．
５ｍｍ，接続金具４の内径Ｅ₁ は３．５ｍｍ，ヒータ２
の外径Ｆ₁ は３．５ｍｍとしてある。また，図１０
（ｂ）に示した細軸タイプのものは，中軸３の下端部３
２の外径Ｄ₃ は３．０ｍｍ，接続金具４の中軸３側内径
Ｅ₂ は３．０ｍｍとし，その他は上記太軸タイプと同様
とした。

【００５１】次に，上記冷熱試験後の上記ヒータ２の先
端突出長さＮの測定結果を表１に示す。表１には，金属
弾性材の厚みｔ，中軸下端部とヒータ２上端部との間隙
Ｌ，及び試験後のヒータ２の先端突出長さＮの測定値を
示した。表１に示すごとく，太軸タイプのものは，試料
Ｎｏ．１〜１０の全てにおいて上記厚みｔを０．３ｍｍ
に設定してあり，上記間隙Ｌのみを変化させている。そ
の結果，上記間隙Ｌが０．５ｍｍ未満の場合には，ヒー
タ２の先端突出長さＮが短くなり，内方へ移動した。

【００５２】また，細軸タイプのものは，試料Ｎｏ．１
１〜１５の結果から知られるごとく，厚みｔを０．３ｍ
ｍとしても，間隙Ｌが０．５ｍｍ未満の場合には，ヒー
タ２の先端突出長さＮが短くなり，内方へ移動した。ま
た試料Ｎｏ．１６〜２０の結果から知られるごとく，上
記間隙Ｌが０．５ｍｍであり，かつ上記厚みｔが１．０
ｍｍ以下の場合には，先端突出長さＮに変化がなく，良
好であった。一方，試料Ｎｏ．２０の結果より知られる
ごとく，上記厚みｔが１．０ｍｍを超える場合には，間
隙Ｌが０．５ｍｍであっても，先端突出長さＮが短くな
り，ヒータ２が内方へ移動した。

【００５３】

【表１】

【００５４】上記の結果を，分析すると，次のように考
えられる。まず，前提として，図１１に示すごとく，上
記冷熱試験のごとく激しい熱履歴を受ける場合には，徐
々にヒータ２を内方へ移動させる力が働く。即ち，図１
１に示すごとく，金属スリーブ２８とヒータ２とは，高
温雰囲気中において同様に加熱されるが，熱膨張率が大
きく相違するため，膨張量に差異が発生する。具体的に
は，本例におけるそれぞれの線熱膨張係数は，ヒータ２
は３〜４×１０^-6／℃であり，金属スリーブ２８は１３
〜１９×１０^-6／℃であり，両者は大きく相違してい
る。

【００５５】この場合，図１１に示すごとく，金属スリ
ーブ２８は，二点鎖線で示した位置まで，径方向，軸方
向ともに膨張するが，ヒータ２の膨張は，これに比べれ
ば極僅かである。そのため，高温時においては，ヒータ
２と金属スリーブ２８との間のロウ接部分に弛みが発生
する。次いで，低温時には，金属スリーブ２８が径方向
に縮まると共に軸方向にも縮まる。そのため，金属スリ
ーブ２８は，ヒータ２を掴んで内方へ引き込むように作
用し，ヒータ２の位置が僅かに内方へずれる。

【００５６】このような１サイクルにおける現象を２０
０００回繰り返すことにより，図１２（ａ）に示すごと
く，ヒータ２の上端部と中軸の下端部との間隙Ｌが０の
場合には，ヒータ２が直接中軸３を徐々に押し上げる。
これにより，中軸３を固定しているガラスからなる絶縁
体７３（図３）等に損傷を与える危険がある。

【００５７】また，図１２（ｂ）に示すごとく，上記間
隙Ｌが０．５ｍｍに満たない小さい値の場合，或いは上
記間隙Ｌは大きいが厚みｔが１．０ｍｍを超えるような
場合には，接続金具４の剛性が高く，ヒータ２の動きを
接続金具４が吸収することができない。そのため，図１
２（ｃ）に示すごとく，接続金具４とヒータ２とのロウ
接部が徐々にすべり，やがて上記間隙Ｌが０となり，そ
の後は，前記した図１２（ａ）の場合と同様に中軸を直
接押し上げていく。

【００５８】これに対し，図１３（ａ）に示すごとく，
上記間隙Ｌが０．５ｍｍ以上と大きく，かつ接続金具４
の厚みが１．０ｍｍ以下の場合には，図１３（ｂ）に示
すごとく，ヒータ２の移動距離分が接続金具４の上記間
隙Ｌ部分に位置する中央部４４４の弾性変形領域内に収
まる。そのため，ヒータ２と接続金具４とのロウ接部分
のずれや，中軸の押し上げを引き起こすことがない。即
ち，ヒータ２の動きは，接続金具４の弾性によって吸収
される。

【００５９】したがって，１サイクルの加熱冷却によっ
てヒータ２が内方へ僅かに移動しても，その移動は，ヒ
ータ２と接続金具４とのロウ接部分のずれを伴わず，接
続金具４の弾性領域内に収まる。そのため，次回の加熱
時に金属スリーブ２８が膨張して，再び金属スリーブ２
８とヒータ２との間のロウ接部分が弛んだ際に，接続金
具４の弾性力によってヒータ２が元の位置に押し戻され
る。なお，１サイクル当たりのずれ量は僅かであるた
め，２００００サイクル後においてもヒータ２の移動距
離は測定値には現れず，実際上の問題もない（試料Ｎ
ｏ．３〜１９）。

【００６０】上記のごとく，本例においては，中軸の下
端部とヒータ２の上端部との距離を０．５ｍｍ以上とす
ると共に，接続金具４として金属弾性材であるステンレ
ス鋼を用い，かつその厚みｔを０．１〜１．０ｍｍとす
ることにより，使用回数増加に伴うヒータ２の移動を確
実に防止することができ，これに伴うトラブルを回避で
きる。

【００６１】実施形態例７ 本例においては，実施形態例６において説明した不具合
である，ヒータ２と接続金具４とのロウ接部のずれに注
目し，このロウ接部の接合強度向上策を実施した。ま
ず，ヒータ２と接続金具４とのロウ接部の強度が不足す
る原因は次のように考えられる。

【００６２】即ち，図１４（ａ）に示すごとく，ロウ材
８５は接続金具４の内径寸法よりも長いために，ロウ接
時には，ヒータ２と接続金具４との接触面から離れた状
態に配置される。そのため，図１４（ｂ）に示すごと
く，ロウ材８５を加熱溶融した後においても，ロウ材８
５の一部がヒータ２と接続金具４との間に浸入せずに接
続金具４内壁表面に付着残留する場合がある。それ故，
加熱膨張した接続金具４とヒータ２との間にロウ材８５
が浸入し，その後の冷却による焼き嵌め効果によって接
合強度を高めるという本来のロウ接の接合力が，十分に
発揮されないと考えられる。

【００６３】このような原因を解消するための対策とし
ては，図１５（ａ）に示すごとく，ロウ材８５６の寸法
形状を規制して接続金具４に引っ掛からないように配置
してロウ接する方法が極めて有効である。即ち，ロウ材
の外形寸法を接続金具４の内径寸法，即ち内孔４０の径
よりも小さくすることが有効である。例えば，図１５
（ａ）に示すごとく，接続金具４の内径寸法より小さい
直径の渦巻き状に巻回した形状のロウ材８５６を用いる
ことができる。この場合には，図１５（ｂ）に示すごと
く，ヒータ２と接続金具４との間に確実にロウ材８５６
が浸入し，十分なロウ接強度が得られる。

【００６４】尚，ロウ材８５６の形状は，接続金具４の
内孔４０の径よりも小さい外形寸法，つまり，接続金具
４の内壁に引っ掛からない寸法であればよく，例えば，
円柱状，直方体形状，円錐状としてもよく，また，細か
い粒子からなる砂流状としてもよい。

【００６５】実施形態例８ 本例においては，実施形態例７において示した，ロウ材
８５の形状を制限することによる，ヒータ２と接続金具
４とのロウ接部の接合強度向上策に代えて，接続金具４
の内面にＮｉメッキを施すことによる接合強度の向上を
図った。

【００６６】また，ヒータ２と接続金具４との接合に
は，図１６（ａ）に示すごとく，従来と同様に，接続金
具４の内径よりも少し長いロウ材８５を用いてロウ接し
た。その結果，図１６（ｂ）に示すごとく，接続金具４
の内壁にロウ材８５が付着残留することなく，ヒータ２
と接続金具４との間に十分に浸入し，接合強度が向上し
た。これは，Ｎｉメッキにより接続金具４内面のロウ材
８５の濡れ性が格段に向上し，ロウ材８５のいわゆるロ
ウ流れ性が向上したことによると考えられる。

【００６７】次に，Ｎｉメッキの厚みの最適範囲を調べ
るため，表２に示すごとく，１０種類のメッキ厚みの接
続金具４を準備し，セラミックグロープラグを作製した
（試料Ｎｏ．２３〜３２）。また，比較のため，Ｎｉメ
ッキを施してない接続金具４を用いたセラミックグロー
プラグ（試料Ｎｏ．２１，２２）を準備した。なお，ヒ
ータ２と接続金具４とのロウ接の条件は，全て同様とし
た。

【００６８】次に，評価は，全ての試料に対して実施形
態例６と同様の冷熱試験を行い，その後ヒータ２と接続
金具４とのロウ接部の引張試験を行いその強度を測定す
ることにより行った。測定の結果を表２に示す。表２よ
り知られるごとく，Ｎｉメッキ厚みが１〜２０μｍの場
合には，非常に優れた接合強度が得られた（試料Ｎｏ．
２５〜３０）。

【００６９】一方，１μｍ未満の場合（試料Ｎｏ．２
３，２４）及び２０μｍを超える場合（試料Ｎｏ．３
１，３２）には，従来のＮｉメッキ無しの場合（試料Ｎ
ｏ．２１，２２）よりも接合強度が低下した。これは，
メッキ厚みが１μｍ未満の場合には，ロウ材８５による
メッキの浸食が起こり，一方２０μｍを超える場合には
メッキによるロウ材８５の浸食が発生し，共にロウ接部
のロウ流れ不良が発生する為であると考えられる。

【００７０】尚，この試験の値が２０ｋｇｆ／ｃｍ² 以
上であれば，特に使用上の問題はない。従って，メッキ
無しのものも一応は，合格レベルにある。したがって，
本例によれば，接続金具４の内面にＮｉメッキを施すこ
とにより，ヒータ２と接続金具４とのロウ接部の接合強
度を一層向上させることができ，上述したヒータ２の移
動による不具合防止を図ることができる。

【００７１】また，本例においてはＮｉメッキを施した
場合について説明したが，Ｎｉに代えてＡｕ，Ｚｎ，Ｃ
ｒ等のロウ材の濡れ性に優れた材料によりメッキしても
同様の効果が得られる。

【００７２】

【表２】

【００７３】実施形態例９ 本例のセラミックグロープラグは，図１７，図１８に示
すごとく，実施形態例１における接続金具４と中軸３に
代えて，小径の上端部５１を有する接続金具５と，その
上端部５１を挿入するための挿入穴３６７を有する中軸
３６０を用いた。

【００７４】上記接続金具４は，図１７，図１８に示す
ごとく，上記上端部５１の下方にヒータ２を挿入するた
めの下部穴５３を設けたヒータ保持部５２を有する。上
記下部穴５３の内径は，ヒータ２の上端部２１の外径と
略同一に設けてある。また，上記中軸３６０における上
記挿入穴３６７の内径は，上記接続金具５１の上端部５
１の外径と略同一である。

【００７５】そして，ヒータ２，接続金具５及び中軸３
６０を接続するに当たっては，図１７に示すごとく，接
続金具５の下部穴５３にヒータ２を挿入し，ロウ接す
る。一方，接続金具５は，その上端部５１を中軸３６０
の挿入穴３６７に挿入する。そして，図１８，図１９に
示すごとく，中軸３６０のかしめ部３６５を，その外周
側からかしめることにより，中軸３６０と接続金具５を
接合する。その他の構造，製造手順等は実施形態例１と
同様である。

【００７６】本例においては，小径の上端部５１とヒー
タ保持部５２よりなる接続金具５と，挿入穴３６７を有
する中軸３６０を用いる。そして，中軸３６０と接続金
具５との接合の際は，まず上記中軸３６０の挿入穴３６
７に対して，その内径と略同一径の接続金具５の上端部
５１を挿入する。そのため，中軸３６０と接続金具５と
は，容易に高い同軸度が得られる。そして，この状態に
おいて中軸３６０をその外周よりかしめることによっ
て，中軸３６０と接続金具５との高い同軸度が維持され
る。

【００７７】一方，ヒータ２の外径と接続金具５の下部
穴５３の内径とは略同一である。そのため，ヒータ２，
接続金具５，及び中軸３６０は，ほぼ同一軸芯となる。
それ故，ハウジング６への組付け作業が容易となる。

【００７８】また，中軸５と接続金具３６０とは，上記
のごとく中軸５をその外周よりかしめることにより接合
する。そのため，実施形態例１と同様に，接続金具５と
中軸３６０との接合作業が非常に容易であり，大量生産
時においても常に安定した接合状態が得られる。それ
故，本例によっても，接続金具と中軸との同軸度が高
く，かつ接合信頼性が高い，セラミックグロープラグが
得られる。

【００７９】実施形態例１０ 本例においては，図２０に示すごとく，実施形態例９に
おける接続金具５に代えて，コイル状のヒータ保持部５
７２と該ヒータ保持部５７２から延設された上端部５７
１を有する接続金具５７０を用いた。中軸３６０及びヒ
ータ２は実施形態例９に示したものと同様である。

【００８０】そして，上記ヒータ保持部５７２の内側は
ヒータ２の上端部２１の外径と略同一であり，一方接続
金具５７０の上端部５７１の外径は中軸３６０における
挿入穴３６７の内径と略同一である。その他は実施形態
例９と同様である。本例においては，上記接続金具５７
０を，その上端部５７１の太さの金属線を用いて曲げ加
工することによって，容易に作製することができる。そ
の他，実施形態例９と同様の効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態例１における，中軸，接続金具，ヒー
タの接合状態を示す説明図。

【図２】図１のＡ−Ａ線矢視断面図。

【図３】実施形態例１のセラミックグロープラグの断面
図。

【図４】実施形態例１における，接続金具をかしめる前
の中軸，接続金具，ヒータの組付け状態を示す説明図。

【図５】実施形態例２における，中軸，接続金具，ヒー
タの接合状態を示す説明図。

【図６】実施形態例３における，中軸，接続金具，ヒー
タの接合状態を示す説明図。

【図７】実施形態例４における，中軸，接続金具，ヒー
タの接合状態を示す説明図。

【図８】実施形態例４における，中軸，接続金具，ヒー
タの接合手順を示す説明図。

【図９】実施形態例５における，中軸，接続金具，ヒー
タの接合状態を示す説明図。

【図１７】実施形態例９における，中軸，接続金具，ヒ
ータの接合手順を示す説明図。

【図１８】実施形態例９における，中軸，接続金具，ヒ
ータの接合状態を示す説明図。

【図１９】図１８のＢ−Ｂ線矢視断面図。

【図２０】実施形態例１０における，接続金具の正面
図。

【図２１】従来例のセラミックグロープラグの断面図。

【図２２】従来例のにおける，（ａ）エネルギー過大，
（ｂ）正常，（ｃ）エネルギー過小の場合の抵抗溶接状
態を示す説明図。

【符号の説明】

１０．．．セラミックグロープラグ， ２．．．ヒータ， ２１．．．（ヒータの）上端部， ３，３６０．．．中軸， ３１．．．（中軸の）上端部， ３２．．．（中軸の）下端部， ３６７．．．挿入穴， ４，４２０，４３０，４４０．．．接続金具， ５．．．接続金具， ６．．．ハウジング，

【手続補正書】

【提出日】平成８年５月２２日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図面の簡単な説明

【補正方法】変更

【補正内容】

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態例１における，中軸，接続金具，ヒー
タの接合状態を示す説明図。

【図２】図１のＡ−Ａ線矢視断面図。

【図３】実施形態例１のセラミックグロープラグの断面
図。

【図４】実施形態例１における，接続金具をかしめる前
の中軸，接続金具，ヒータの組付け状態を示す説明図。

【図５】実施形態例２における，中軸，接続金具，ヒー
タの接合状態を示す説明図。

【図６】実施形態例３における，中軸，接続金具，ヒー
タの接合状態を示す説明図。

【図７】実施形態例４における，中軸，接続金具，ヒー
タの接合状態を示す説明図。

【図８】実施形態例４における，中軸，接続金具，ヒー
タの接合手順を示す説明図。

【図９】実施形態例５における，中軸，接続金具，ヒー
タの接合状態を示す説明図。

【図１０】実施形態例６における，（ａ）太軸タイプ，
（ｂ）細軸タイプの場合の接続部分の寸法関係を示す説
明図。

【図１１】実施形態例６における，加熱冷却を繰り返し
た場合のヒータと金属スリーブの挙動を示す説明図。

【図１２】実施形態例６における，（ａ）間隙Ｌ＝０の
場合の接合状態，（ｂ）間隙Ｌ＜０．５ｍｍ又は厚みｔ
＞１．０ｍｍの場合の接続状態，（ｃ）高温加熱時の不
具合，を示す説明図。

【図１３】実施形態例６における，（ａ）間隙Ｌ≧０．
５ｍｍかつ厚みｔ≧１．０ｍｍの場合の接合状態，
（ｂ）高温加熱時の接続金具の作用，を示す説明図。

【図１４】実施形態例７における，（ａ）ロウ材を接続
金具内に配置した従来の状態，（ｂ）ロウ材の溶融加熱
後の不具合，を示す説明図。

【図１５】実施形態例７における，（ａ）渦巻き状ロウ
材を接続金具内に配置した状態，（ｂ）ロウ材加熱溶融
後のロウ接状態，を示す説明図。

【図１６】実施形態例８における，（ａ）メッキ有り接
続金具にロウ材を配置した状態，（ｂ）ロウ材加熱溶融
後のロウ接状態，を示す説明図。

【図１７】実施形態例９における，中軸，接続金具，ヒ
ータの接合手順を示す説明図。

【図１８】実施形態例９における，中軸，接続金具，ヒ
ータの接合状態を示す説明図。

【図１９】図１８のＢ−Ｂ線矢視断面図。

【図２０】実施形態例１０における，接続金具の正面
図。

【図２１】従来例のセラミックグロープラグの断面図。

【図２２】従来例における，（ａ）エネルギー過大，
（ｂ）正常，（ｃ）エネルギー過小の場合の抵抗溶接状
態を示す説明図。

【符号の説明】 １０．．．セラミックグロープラグ， ２．．．ヒータ， ２１．．．（ヒータの）上端部， ３，３６０．．．中軸， ３１．．．（中軸の）上端部， ３２．．．（中軸の）下端部， ３６７．．．挿入穴， ４，４２０，４３０，４４０．．．接続金具， ５．．．接続金具， ６．．．ハウジング，

Claims (10)

【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セラミ
   ックグロープラグにおいて，上記接続金具は内孔を有す
   るパイプ形状であって，該接続金具の内孔の上部には上
   記中軸の下端部が挿入され，かつ該下端部は上記接続金
   具をその外周よりかしめることにより結合されているこ
   とを特徴とするセラミックグロープラグ。
2. 【請求項２】 請求項１において，上記接続金具の上記
   内孔の下部には，上記ヒータの上端部を挿入してロウ接
   してあることを特徴とするセラミックグロープラグ。
3. 【請求項３】 請求項２において，上記接続金具には，
   上記ヒータの挿入位置を規制するための位置決め部を設
   けてあることを特徴とするセラミックグロープラグ。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれか１項において，
   上記中軸の下端部と上記ヒータの上端部とは，０．５ｍ
   ｍ以上の間隙を設けて配設されていることを特徴とする
   セラミックグロープラグ。
5. 【請求項５】 請求項１〜４のいずれか１項において，
   上記接続金具は，金属弾性材であることを特徴とするセ
   ラミックグロープラグ。
6. 【請求項６】 請求項５において，上記金属弾性材の厚
   みは，０．２〜１．０ｍｍであることを特徴とするセラ
   ミックグロープラグ。
7. 【請求項７】 請求項１〜６のいずれか１項において，
   上記接続金具は，その内面にニッケルメッキを施してい
   ることを特徴とするセラミックグロープラグ。
8. 【請求項８】 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セラミ
   ックグロープラグにおいて，上記中軸は上記接続金具の
   上端部を挿入するための挿入穴を有し，該挿入穴には上
   記接続金具の上端部が挿入され，かつ該上端部は上記中
   軸をその外周よりかしめることにより結合されているこ
   とを特徴とするセラミックグロープラグ。
9. 【請求項９】 請求項８において，上記接続金具は上記
   ヒータの上端部を挿入するための下部穴を設けたヒータ
   保持部を有し，上記下部穴には上記ヒータの上端部を挿
   入してロウ接してあることを特徴とするセラミックグロ
   ープラグ。
10. 【請求項１０】 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セラミ
    ックグロープラグを製造する方法において，上記ヒータ
    の上端部を上記接続金具の内孔内に挿入すると共に，上
    記接続金具の内孔内でかつ上記ヒータの上端部にロウ材
    を配置し，次いでこれを加熱して，上記ロウ材を溶融さ
    せて上記ヒータと上記接続金具とをロウ接するに当た
    り，上記ロウ接に用いる上記ロウ材は，上記接続金具の
    上記内孔の径よりも小さい外形寸法を有することを特徴
    とするセラミックグロープラグの製造方法。