JP2001241661A - ディーゼルエンジン用グロープラグ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 取付けねじをＭ１０からＭ８のねじ径サイズ
としてグロープラグの細径化、長尺化を図ったときの取
付け後のゆるみ止めを確実にする。 【解決手段】 グロープラグ１０は、ディーゼルエンジ
ンのシリンダヘッドに設けられた取付け孔に螺合する取
付けねじ部と取付け孔内のシート面に圧接するシート部
とを有する筒状ハウジング２２を備え、その筒状ハウジ
ング２２の取付けねじ部とシート部との間に、外径が
６．３〜６．７ｍｍ、肉厚が０．７〜１．８ｍｍ、長さ
が２０〜１００ｍｍの範囲内の円筒形状の弾性変形可能
部分を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はディ−ゼルエンジン
の始動性を向上させるために用いるディーゼルエンジン
用グロープラグに関し、特に排ガス規制に対応するため
にディーゼルエンジンの直噴多弁化に移行するなかでグ
ロープラグ全体の細径化、長尺化を図っているディーゼ
ルエンジン用グロープラグに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ディーゼルエンジンの始動補助用
に使用されるグロープラグは、たとえばセラミックスヒ
ータやシーズヒータ等の棒状ヒータと、これを先端部に
保持してエンジンのシリンダヘッド側の取付け孔にねじ
込んで締付け固定される筒状ハウジングを備えている。
このようなグロープラグは、前記筒状ハウジングの後端
側に設けた取付けねじをエンジンのシリンダヘッド側の
前記取付け孔のねじ部にねじ込み、前記筒状ハウジング
の先端部に設けたシート部を前記取付け孔内の段差部に
設けられたシート面に圧接させることにより、グロープ
ラグを前記取付け孔に固定するとともに、前記取付け孔
を介しての気密性を確保している。

【０００３】近年、地球温暖化などへの対策として、エ
ンジンの熱効率の向上とともに、排気ガス規制が重要課
題になっており、ディーゼルエンジンにおいても直噴
化、４バルブ化（多弁化）が図られている。このような
直噴化、４バルブ化の影響によって、エンジンのシリン
ダヘッド周りの空間の制約が大きくなっている。

【０００４】このため、前述したグロープラグでは、全
体の直径を可能な限り小さくするとともに全体の長さを
より一層長くすることにより、グロープラグの細径化と
長尺化を図ることが求められている。このようにすれ
ば、上述したように制約が大きいエンジンのシリンダヘ
ッド周りにグロープラグを配置するにあたっての設計の
自由度を向上させることができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】この種のグロープラグ
において筒状ハウジングの細径化、長尺化を図るため
に、たとえば筒状ハウジングの外周に設けた取付けねじ
を、一般的なＭ１０のねじ径サイズに変えてＭ８のねじ
径サイズとすることが考えられている。しかし、このよ
うな細径化、長尺化を図ると、シリンダヘッドへの取付
け時に取付けねじのねじ込み部分でゆるみを生じるおそ
れがある。

【０００６】これを詳述すると、従来の一般的なＭ１０
のねじ径サイズの取付けねじでは、シリンダヘッドへの
ねじ込み固定を規定トルクで締付けるだけで行ってお
り、しかもそれ以上のゆるみ止め対策は講じていない。
このような状態で、取付けねじをＭ８のねじ径サイズに
小さくすると、締付けの規定トルクが小さくなる。たと
えば従来のＭ１０ねじの一般的な締付け規定トルクは１
４．７〜１９．６Ｎ・ｍであるが、Ｍ８ねじの一般的な
締付け規定トルクは９．８〜１４．７Ｎ・ｍと小さくな
る。

【０００７】締付けトルクが小さくなると、ゆるみトル
クも小さくなると推定されるので、上述したように規定
トルクで締付けるだけであって、特にそれ以上のゆるみ
止めを行っていないグロープラグでは、取付けねじのね
じ径を小さくすると、取付けねじ部のゆるみが重要な問
題となる。

【０００８】上述したようにグロープラグの細径化、長
尺化を図ると、筒状ハウジングの取付けねじ部と先端部
のシート部間の筒状部の長さが長くなるとともに、外径
が小さくなる。外径が小さくなると筒状ハウジングの先
端部に取付けられる発熱体の外径を小さくするのは限界
があるので、筒状部の肉厚は小さくなる。したがって、
グロープラグの細径化、長尺化を図ると、後述する表１
から明らかなように座屈強度が小さくなり、座屈変形が
生じるおそれがある。

【０００９】筒状ハウジングのシート部側の先端部分に
は、発熱体や金属製外筒等が挿入固定され、この発熱体
や金属製外筒等が挿入された筒状部では発熱体等の存在
によって座屈変形が生じないが、発熱体や金属製外筒等
が位置していない筒状部では座屈変形が生じるおそれが
ある。座屈変形が生じると、取付けねじ部に充分な締付
けトルクを与えることができず、シリンダヘッドとの取
付けねじ部やシート部に充分な面圧を保持させることが
できず、充分なゆるみトルクを保持することができなく
なる。このようにグロープラグには、細径化、長尺化に
伴い、筒状ハウジングの筒状部に座屈変形が生じやすい
から、このような点でも対処できる対策を講じることが
望まれている。

【００１０】また、上述したグロープラグでは、筒状ハ
ウジングには切削加工が容易な機械構造用炭素鋼材（低
炭素鋼）等のような快削鋼が主に使用されている。この
ような材質では、細径化、長尺化に伴って強度不足が問
題になるおそれがある。しかし、その対策として高強度
材等を使用すると、加工コスト等のコストアップを招い
てしまう。そこで、筒状ハウジングの材質を変えずに、
グロープラグの取付けねじ部のゆるみを防止することが
望まれる。

【００１１】また、上述したグロープラグでは、筒状ハ
ウジングの取付けねじ部のねじ径サイズをたとえばＭ８
サイズ等に細径化する場合、エンジンのシリンダヘッド
の取付け孔のシート面での塑性変形が問題になる。従来
から筒状ハウジングの先端部のシート部を取付け孔のシ
ート面に圧接させてこの部分の気密性を保持するのは、
シート面の一種の塑性域での圧接であり、筒状ハウジン
グの細径化によってシリンダヘッド側のシート面の塑性
変形がより大きくなるから、これによっても取付けねじ
部のゆるみが問題になる。

【００１２】エンジンのシリンダヘッドは、一般的にア
ルミ鋳物であり、この材質を変えることはエンジンの性
能、強度、耐久性等に大きな問題となる。シリンダヘッ
ドの材質を変えることは容易なことではなく、シリンダ
ヘッドの材質を変えずにシリンダヘッド側のシート面の
塑性変形を抑制し、取付けねじ部のゆるみを防止するこ
とが望まれている。

【００１３】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
ものであり、ディーゼルエンジン用グロープラグの筒状
ハウジングの細径化、長尺化を図るとともに、このよう
な細径化、長尺化を図っても筒状ハウジングをエンジン
のシリンダヘッドの取付け孔にねじ込み固定した状態で
取付けねじ部のゆるみが生じないディーゼルエンジン用
グロープラグを得ることを目的とする。

【００１４】また、本発明は、エンジンのシリンダヘッ
ドの材質やグロープラグの筒状ハウジングの材質を変え
ずに、筒状ハウジングの細径化、長尺化を図っても、取
付けねじ部のゆるみが生じないディーゼルエンジン用グ
ロープラグを得ることを目的とする。

【００１５】また、本発明は、グロープラグの筒状ハウ
ジングのシリンダヘッドの取付け孔のシート面に圧接さ
れるシート部と取付け孔にねじ込まれる取付けねじ部と
の間の筒状部の形状、特に発熱体や金属製外筒等が位置
しない筒状部の形状を規定することにより、シリンダヘ
ッドのシート面の塑性変形が大きくなるのを防止しつ
つ、シート部や取付けねじ部への軸線方向の押圧力を確
保して取付けねじ部のゆるみを防止することができるデ
ィーゼルエンジン用グロープラグを得ることを目的とす
る。

【００１６】

【課題を解決するための手段】このような目的に応える
ために本発明の請求項１記載の発明に係るディーゼルエ
ンジン用グロープラグは、ディーゼルエンジンのシリン
ダヘッドに設けられた取付け孔に螺合する取付けねじ部
と、前記取付け孔の段差部に設けられたシート面に圧接
するシート部とを有する筒状ハウジングを備えたディー
ゼルエンジン用グロープラグにおいて、前記筒状ハウジ
ングの前記取付けねじ部とシート部との間に、少なくと
も外径が６．３〜６．７ｍｍ、肉厚が０．７〜１．８ｍ
ｍ、長さが２０〜１００ｍｍの範囲内の円筒形状の弾性
変形可能部分を設けたことを特徴とする。

【００１７】本発明（請求項１記載の発明）によれば、
筒状ハウジングの取付けねじ部とシート部との間に所要
の寸法で弾性変形可能部分を設けたので、取付けねじ部
の締付け規定トルクに対し充分な強度を有するととも
に、締付け規定トルクでの締付けにより筒状ハウジング
に適切な弾性変形を生じさせ、その適切な弾性変形によ
る弾性力により取付けねじ部とシート部に適切な押圧力
を発生させて取付けねじ部のゆるみを防止できるように
なる。

【００１８】本発明の請求項２記載の発明に係るディー
ゼルエンジン用グロープラグは、請求項１において、前
記取付けねじ部のねじ径サイズをＭ８にしたことを特徴
とする。

【００１９】本発明（請求項２記載の発明）によれば、
筒状ハウジングの細径化を図り、しかもゆるみを生じな
い取付けを行える。

【００２０】本発明の請求項３記載の発明に係るディー
ゼルエンジン用グロープラグは、請求項１または請求項
２において、筒状ハウジングの弾性変形可能な部分、軸
線方向に断面形状が変化するように形成したことを特徴
とする。

【００２１】本発明（請求項３記載の発明）によれば、
弾性変形可能部分の軸線方向の断面形状を変えることに
より、筒状ハウジングの弾性変形を自由に設定できるよ
うになり、種々のディーゼルエンジンやグロープラグに
対応できるようになる。

【００２２】

【発明の実施の形態】図１は本発明に係るディーゼルエ
ンジン用グロープラグの一つの実施の形態を示し、この
実施の形態では、棒状ヒータとして抵抗体を絶縁性セラ
ミックス中に埋設することによって形成されるセラミッ
クス発熱体（いわゆるセラミックヒータ）を用いた例を
説明する。

【００２３】図において、全体を符号１０で示すセラミ
ックヒータ型グロープラグは、セラミックヒータ１１
と、このセラミックヒータ１１の外周部に嵌装されろう
付け等で接合されているパイプ形状の金属製外筒２１
と、この金属製外筒２１を先端部に保持する筒状ハウジ
ング２２と、この筒状ハウジング２２の後端部に絶縁ブ
ッシュ２５を介して保持した外部接続端子２４を備えて
いる。

【００２４】前記筒状ハウジング２２は、このグロープ
ラグ１０のエンジンのシリンダヘッドの取付孔への取付
け金具となる部分である。この筒状ハウジング２２は、
ステンレス鋼などで全体がほぼ筒状を呈するように形成
され、後端部には締め込み用六角状部分をもち、この六
角状部分より先端側に前記取付け孔へのねじ込み用の取
付けねじ２２ａが形成されている。筒状ハウジング２２
の先端部にはシート部２２ｂが設けられ、シリンダヘッ
ドの取付け孔のねじ部に取付けねじ２２ａをねじ込み、
取付け孔の段差部に設けられたシート面にシート部２２
ｂを圧接させてグロープラグ１０をシリンダヘッドに固
定することにより、シリンダヘッドの取付け孔による気
密性を確保している。

【００２５】前記セラミックヒータ１１は、無機導電材
または高融点金属材からなる発熱体１３と、この発熱体
１３の両端部に一端が接続されたリード部１４，１５と
を絶縁性セラミックスからなるセラミックス絶縁体１２
中に埋設することにより形成されている。一方のリード
部１４の他端は、セラミックス絶縁体１２の後端部寄り
の外周部に露出され、金属製外筒２１とろう付けなどに
より電気的に接合されている。そして、前記筒状ハウジ
ング２２を介して、エンジンのシリンダヘッドにアース
接続される。

【００２６】また、他方のリード部１５の他端は、セラ
ミックス絶縁体１２の後端部において電極取出しワイヤ
１８に電気的に接続されており、この電極取出しワイヤ
１８の他端は前記外部接続端子２４の接続端２４ａに電
気的に接続されている。

【００２７】なお、このようなグロープラグ１０の構造
や機能は従来から広く知られている通りであり、ここで
は詳しい説明を省略する。

【００２８】本発明によれば、上述したグロープラグ１
０において、筒状ハウジング２２のシート部２２ｂと取
付けねじ２２ａとの間の発熱体（セラミックヒータ１
１）や金属製外筒２１等が位置していない筒状部３０
（図１中Ｌで示す範囲の部分）を、少なくとも外径が
６．３〜６．７ｍｍ、肉厚が０．７〜１．８ｍｍ、軸線
方向の長さＬが２０〜１００ｍｍの範囲内の値になる円
筒形状を呈する弾性変形可能部として形成したことを特
徴としている。

【００２９】このような数値で筒状ハウジング２２の筒
状部３０を形成することにより、グロープラグ１０をシ
リンダヘッドの取付け孔に挿入し、取付けねじ２２ａを
取付け孔のねじ部にねじ込みシート部２２ｂを取付け孔
の段差部のシート面に圧接して規定トルクで締付け固定
したときに、前記筒状部３０に適切な弾性変形が生じ、
その弾性変形によって生じる軸線方向の応力により、取
付け孔のシート面の過大な塑性変形を防止し、取付け孔
のシート面とねじ部とに適切な軸線方向の押圧力が発生
して筒状ハウジング２２の取付けねじ部のゆるみを防止
することができる。

【００３０】換言すれば、本発明はグロープラグ１０を
シリンダヘッドの取付け孔にねじ込んで締付け固定する
にあたって、筒状ハウジング２２を取付けねじ２２ａの
ねじ径に応じた締付け規定トルクで締付けても、筒状ハ
ウジング２２の座屈変形等が生ぜず、確実に固定するこ
とができ、しかもこの状態で取付けねじ部がゆるまない
ように、筒状ハウジング２２の筒状部３０に弾性変形可
能部分を上述した数値をもって形成したものである。

【００３１】グロープラグ１０において、筒状ハウジン
グ２２の筒状部３０に弾性変形可能部分を形成すること
が可能となる各部の要因の数値を上述した範囲に限定で
きることを以下の確認試験によって確認した。

【００３２】この種のグロープラグにおいて、筒状ハウ
ジング２２の取付けねじ２２ａをエンジンのシリンダヘ
ッドの取付け孔にねじ込み固定したときに取付けねじ部
にゆるみが生じる原因としては、 １．取付けねじ部のねじ径の細径化による締付けトルク
の低下に伴うゆるみ（すなわち、ねじ径が小さくなる
と、エンジンのシリンダヘッドの取付け孔のシート面と
の接触面積が小さくなり、締付けトルクも小さくなるこ
とによりゆるみが生じやすくなるためである。）、 ２．取付けねじ部のねじ込みにより筒状ハウジング２２
先端部のシート部２２ｂをエンジンのシリンダヘッドの
取付け孔のシート面に圧接させたときのシリンダヘッド
側のシート面の塑性変形によるゆるみ、 ３．エンジン駆動等により生じる振動によるゆるみ、 ４．たとえばエンジン駆動・停止等に伴う温度変化によ
るゆるみ、 等が考えられる。

【００３３】上述したグロープラグ１０のエンジンのシ
リンダヘッドへの取付けねじ部のゆるみの原因や筒状ハ
ウジング２２の強度に影響を及ぼす要因としては、 １．筒状ハウジング２２の取付けねじ部のねじ径とねじ
部長さ、 ２．筒状ハウジング２２の材質、 ３．シリンダヘッドの材質、 ４．筒状ハウジング２２のコンプライアンス（弾性変形
に関する係数：単位力に対する弾性変形量：やわさ）、 ５．筒状ハウジング２２の座屈強度、 ６．筒状ハウジング２２のねじり強度、 ７．筒状ハウジング２２のシート部２２ｂとシリンダヘ
ッドの取付け孔のシート面の形状（特にシート角度）、 が挙げられる。

【００３４】ここで、上述したコンプライアンスＣ（ｍ
ｍ／Ｎ）は、以下の（１）式に示す通りである。

【数１】 Ｅ：材料の縦弾性係数（ヤング率） Ｌｉ：軸線方向の長さ Ｓｉ：断面積

【００３５】また、筒状ハウジング２２のコンプライア
ンスＣ、座屈強度、ねじり強度は、次の諸元によって決
まり、その大きさの変化は下記の表１に示す通りであ
る。すなわち、コンプライアンスＣと座屈強度に関する
諸元は、筒状ハウジング２２の取付けねじ部２２ａと先
端部のシート部２２ｂ間の発熱体（１１）や金属製外筒
２１等が位置していない筒状部３０の長さと内径および
外径（＝断面積：肉厚）である。また、ねじり強度に関
する諸元は、筒状ハウジング２２の取付けねじ部２２ａ
と先端部のシート部２２ｂ間の発熱体（１１）や金属製
外筒２１等が位置していない筒状部３０の内径および外
径（＝断面積：肉厚）である。

【００３６】

【表１】

【００３７】そこで、上述した取付けねじ部にゆるみが
生じる原因の１．取付けねじ部のねじ径の細径化による
締付けトルクの低下に伴うゆるみと、２．取付けねじ部
のねじ込みにより筒状ハウジング２２先端側のシート部
２２ｂをエンジンのシリンダヘッドの取付け孔のシート
面に圧接させたときのシリンダヘッド側のシート面の塑
性変形によるゆるみに影響する上述した要因を以下のよ
うに設定して確認を行う。

【００３８】すなわち、ゆるみに影響する要因のうち、
１．筒状ハウジング２２の取付けねじ部２２ａのねじ径
サイズをＭ８とし、２．筒状ハウジング２２の材質と、
３．シリンダヘッドの材質を従来と同じにする。また、
４．筒状ハウジング２２のコンプライアンスと、５．筒
状ハウジング２２の座屈強度と、６．筒状ハウジング２
２のねじり強度に関する上述した諸元（筒状ハウジング
２２の取付けねじ部２２ａと先端側のシート部２２ｂ間
の発熱体１１や金属製外筒２１等が位置していない筒状
部３０の長さ、外径、内径）を種々変える。また、７．
筒状ハウジング２２のシート部２２ｂとシリンダヘッド
の取付け孔のシート面の形状（特にシート角度）を変え
て、締付け限界トルクを確認するとともに、上述した取
付けねじ部２２ａにゆるみが生じる原因の３．エンジン
駆動等により生じる振動によるゆるみ、４．たとえばエ
ンジン駆動・停止等に伴う温度変化によるゆるみに対す
る確認を行う。

【００３９】グロープラグ１０の筒状ハウジング２２の
材質は、従来一般的に用いられる機械構造用炭素鋼材Ｓ
４８Ｃ−Ｄとし、その形状を図２の通りとして、そのシ
ート部２２ｂ側の先端部に発熱体等の相当品として金属
製圧入部材（図中１１を付す）を圧入して、その金属製
圧入部材１１の端部から取付けねじ部２２ａ間の筒状部
３０の各部の寸法を下記のように変化させる。すなわ
ち、外径Ｄ：６．７ｍｍφ、６．３ｍｍφ、内径ｄ：
１．９〜５．９ｍｍφ（外径６．７ｍｍφのとき）、
２．７〜４．９ｍｍφ（外径６．３ｍｍφのとき）、肉
厚ｔ：０．４〜２．４ｍｍ、長さＬ：５〜１５０ｍｍと
する。また、シート部２２ｂのシート角度θ：９３°、
１２３°とする。なお、上記の寸法の詳細は、後述する
確認試験結果の表６、表７等による。

【００４０】確認試験に用いるシリンダヘッド相当品の
材質は、従来シリンダヘッドに一般的に用いられている
アルミニウム合金鋳物ＡＣ４Ｄとし、その形状および寸
法を図３の通りとする。なお、取付け孔のねじ部からシ
ート面までの長さは、筒状ハウジング２２の長さＬに応
じて変える。また、シート面のシート角度は、筒状ハウ
ジング２２のシート部２２ｂのシート角度θに応じて９
０°（シート部角度９３°のとき）、１２０°（シート
部角度１２３°のとき）とする。

【００４１】まず、各部の要因の数値を限定できること
を確認する確認試験の予備試験として、筒状ハウジング
２２の取付けねじ２２ａのねじ長さを種々変えて、その
影響を確認する予備試験１を行った。

【００４２】予備試験１では、筒状ハウジング２２の筒
状部３０における弾性変形可能部分の長さＬを２０ｍ
ｍ、外径Ｄを６．７ｍｍφ、肉厚ｔを２．４ｍｍ、（内
径ｄ：１．９ｍｍφ）とし、ねじ部（Ｍ８×１）のねじ
部長さｌを５〜４０ｍｍに変化させた試験資料を作成
し、シート部２２ｂ側に金属製圧入部材（発熱体等相当
品）１１を図２のように圧入して、上述したシリンダヘ
ッド相当品にねじ込み、ねじ込んでもこれ以上トルクが
上がらない締付け限界トルクを確認した。

【００４３】この予備試験１の試験結果は以下の表２に
示す通りであり、この結果から、ねじ部長さｌが１０〜
４０ｍｍの範囲では、締付け限界トルクに差異がないこ
とが分かる。これにより、以下の確認試験では、筒状ハ
ウジング２２の取付けねじ部２２ａの長さがその試験結
果に影響しないようにねじ部の長さｌを２０ｍｍとす
る。

【００４４】

【表２】

【００４５】次に、確認試験で振動や温度サイクルによ
り取付けねじ部のゆるみが生じたか否かを判定するため
の基準を設定するために、予備試験２で行った。この予
備試験２では、筒状ハウジング２２の各部の寸法を上述
した寸法の範囲で変化させた試験試料を作成し、シート
部２２ｂ側に金属製圧入部材１１を圧入して、上述した
シリンダヘッド相当品にねじ径サイズＭ８の一般的な締
付け規定トルク１２．７Ｎ・ｍで締付け、その後２００
時間常温にそのまま放置し、その放置後のゆるみトルク
を測定した。

【００４６】なお、この予備試験２の試験試料の各部の
寸法は、後述する予備試験結果の表３〜５に記載した通
りである。すなわち、この予備試験２の２００時間放置
後のゆるみトルクの試験結果は、表３〜５の通りであ
り、振動や温度サイクルが影響しない放置後のゆるみト
ルクは、７．８Ｎ・ｍ以上であることが分かる。したが
って、以下に述べる確認試験において、振動や温度サイ
クルにより取付けねじ部にゆるみが生じたか否かの判定
基準をゆるみトルク７．８Ｎ・ｍ以上とし、ゆるみトル
ク７．８Ｎ・ｍ未満の場合、振動や温度サイクルにより
取付けねじ部にゆるみが生じたと判定することにする。

【００４７】

【表３】

【００４８】

【表４】

【００４９】

【表５】

【００５０】まず、確認試験１として、締付け限界トル
ク試験を行った。この締付け限界トルク試験は、締付け
規定トルクでグロープラグ１０の筒状ハウジング２２を
エンジンのシリンダヘッド（シリンダヘッド相当品）の
取付け孔にねじ込んだとき、筒状ハウジング２２の弾性
変形可能部分が座屈変形したり、シリンダヘッドのシー
ト面が過大な塑性変形が生じることがない筒状ハウジン
グ２２の筒状部３０の各部の寸法を確認するための確認
試験である。

【００５１】上述したように筒状ハウジング２２の筒状
部３０の各部の寸法を変化させた筒状ハウジング２２の
試験試料を作成し、図２のようにシート部２２ｂ側の先
端部に発熱体等の相当品となる金属製圧入部材１１を圧
入し、図３のシリンダヘッド相当品にねじ込み、これ以
上トルクが上がらない締付け限界トルクを測定した。こ
の締付け限界トルクの測定結果は、表６〜表８の通りで
ある。

【００５２】ねじ径サイズＭ８の場合、一般的に締付け
規定トルクは、９．８〜１４．７Ｎ・ｍであり、これに
安全率を考慮すると、締付け限界トルクが１９．６Ｎ・
ｍ以上であれば、実際の使用に対して充分な強度を有し
ていることになる。これによる評価の結果は、表９〜１
１の通りである。これらの表で○印は締付け限界トルク
が１９．６Ｎ・ｍ以上であって充分な強度を有している
ことを、×印は締付け限界トルクが１９．６Ｎ・ｍ未満
であって充分な強度を有していないことを示している。

【００５３】これらの測定結果および評価結果により、
筒状ハウジング２２の筒状部３０の肉厚ｔが０．７ｍｍ
以上で、かつ長さＬが１００ｍｍ以下であれば、締付け
限界トルクが１９．６Ｎ・ｍ以上であり、実際の使用に
対して一般的な締付け規定トルクで締付けても筒状ハウ
ジング２２の座屈変形やシリンダヘッドのシート面の過
大な塑性変形は生ぜず、充分な強度を有していることに
なる。また、肉厚が同じであれば、外径６．３ｍｍφと
６．７ｍｍφとでは締付け限界トルクに大きな差はな
く、シート角度θでは９３°の方が１２３°よりも締付
け限界トルクが若干大きい程度で大きな差がないことが
分かる。

【００５４】

【表６】

【００５５】

【表７】

【００５６】

【表８】

【００５７】

【表９】

【００５８】

【表１０】

【００５９】

【表１１】

【００６０】次に、確認試験２として、耐久試験後のゆ
るみトルク試験を行った。この耐久試験後のゆるみトル
ク試験は、締付け規定トルクで締付けた後、振動や温度
サイクルがねじ締付け部に加わってもその取付けねじ部
にゆるみが生じない筒状部３０（弾性変形可能部分）の
各部の寸法を確認するためのものである。上述したよう
に筒状ハウジング２２の筒状部３０の各部の寸法を変化
させた筒状ハウジング２２の試験試料を作成し、図２の
ようにシート部２２ｂ側の先端部に発熱体等の相当品と
なる金属製圧入部材１１を圧入し、図３のシリンダヘッ
ド相当品にねじ径サイズＭ８の一般的な締付け規定トル
ク１２．７Ｎ・ｍで締付け、その後に下記の耐久試験を
行う。

【００６１】耐久試験は、振動を加えながら温度サイク
ルを行う耐久試験であり、振動方向が軸線方向で、エン
ジン駆動時のシリンダヘッドの加速度に相当する振動加
速度９Ｇの振動を加えながら、エンジン駆動時のシリン
ダヘッドの温度である１５０℃に１時間、その後空冷を
１時間を１サイクルとする温度サイクルを１００サイク
ル行う。その耐久試験後に、筒状ハウジング２２のゆる
みトルクを測定する。この耐久試験後のゆるみトルクの
測定結果は、表１２〜１４の通りである。

【００６２】この測定結果と予備試験２の測定結果とを
比較して、振動や温度サイクルにより取付けねじ部にゆ
るみが生じているか否かを評価した結果が、表１５〜１
７であり、○印は振動や温度サイクルによりゆるみが生
じていないものを、×印はゆるみが生じているものを示
している。

【００６３】この確認試験２の結果により、肉厚ｔが
１．８ｍｍ以下で、かつ長さＬが２０ｍｍ以上であれ
ば、振動や温度サイクルによる取付けねじ部のゆるみは
発生しないことが分かる。これは、肉厚が大き過ぎた
り、長さが小さ過ぎたりすると、充分なコンプライアン
スが得られず、筒状ハウジング２２の筒状部３０の弾性
変形量が少なく、その弾性変形による取付けねじ部２２
ａやシート部２２ｂへの押圧力が小さくて、振動や温度
サイクルに対して充分なゆるみ止め効果が得られないた
めである。また、肉厚が同じであれば、外径の６．７ｍ
ｍφと６．３ｍｍφとでは、その差が見られず、シート
角度θでは１２３°の方が９３°よりも若干ゆるみトル
クが小さくなっている。

【００６４】

【表１２】

【００６５】

【表１３】

【００６６】

【表１４】

【００６７】

【表１５】

【００６８】

【表１６】

【００６９】

【表１７】

【００７０】以上の確認試験１、２の結果により、筒状
ハウジング２２の取付けねじ部２２ａのねじ径サイズが
Ｍ８の場合、グロープラグ１０の筒状ハウジング２２の
取付けねじ部２２ａとシート部２２ｂとの間の筒状部３
０に肉厚が０．７〜１．８ｍｍ、長さ２０〜１００ｍｍ
の弾性変形可能部分を設けると、締付け規定トルクに対
して筒状ハウジング２２が座屈変形を起こさない等の充
分な強度を有するとともに、締付け規定トルクで筒状ハ
ウジング２２の筒状部３０に適切な弾性変形を生じさ
せ、その適切な弾性変形による弾性力で取付けねじ部２
２ａやシリンダヘッドの取付け孔のシート面に適切な押
圧力を発生させ、車輌での振動や温度サイクル等による
グロープラグ１０の取付けねじ部のゆるみを完全に防止
することができることが確認できた。

【００７１】なお、本発明は上述した実施の形態で説明
した構造には限定されず、各部の形状、構造等を適宜変
形、変更し得ることはいうまでもない。たとえば上述し
た実施の形態では、グロープラグのヒータ部に、セラミ
ックヒータを用いた例を述べたが、本発明はこれに限定
されず、従来から広く知られているシース型のヒータを
用いたものでも適用可能である。

【００７２】たとえば図４には二種類の金属線材を発熱
用、制御用の抵抗体４２，４３としてシース４４内で耐
熱絶縁粉末４５中に埋設したシーズヒータ４１を示し、
このようなシーズヒータ４１を備えたグロープラグ１０
であっても、筒状ハウジング２２に上述した数値を適用
すればよい。図中４６はシース４４の後端部から挿入さ
れた電極棒で、外部接続端子２４に接続されている。な
お、このようなシーズヒータ型のグロープラグ１０の具
体的な構造は従来から広く知られている通りであり、こ
こでの詳細な説明は省略する。

【００７３】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係るディー
ゼルエンジン用グロープラグによれば、エンジンのシリ
ンダヘッドに設けたグロープラグ取付け孔のシート面に
当接するシート部と、前記取付け孔のねじ部に螺合する
取付けねじ部とを有する筒状ハウジングにおいて、前記
筒状ハウンジグの取付けねじ部とシート部との間に弾性
変形可能部分（弾性変形可能な筒状部）を設けているか
ら、この弾性変形可能部分を取付けねじ部のねじ径サイ
ズに応じた締付け規定トルクにより弾性変形させ、その
応力により取付けねじ部とシート部に押圧力を発生さ
せ、その押圧力によりグロープラグのゆるみを防止する
ことができる。

【００７４】すなわち、本発明によれば、筒状ハウジン
グの取付けねじ部をシリンダヘッドの取付け孔にねじ込
んで締付けるにあたって、筒状ハウジングの先端をシー
ト部として取付け孔の段差部のシート面に圧接させるこ
とにより、このシート部から前記取付けねじ部に至る筒
状部の弾性変形可能部分に軸線方向に所要の圧縮荷重を
与えた状態で装着することができる。しかも、このよう
な圧縮荷重で前記筒状部が軸線方向に弾性変形すること
による応力でシート部と取付けねじ部とに押圧力を発生
させてゆるみを防止する。したがって、シリンダヘッド
の取付け孔に取付け固定できるから、振動等が加わって
も安定した取付け状態を確保でき、ゆるみを生じるおそ
れはない。

【００７５】したがって、車輌の取付け後のエンジン駆
動等による繰り返しの振動および冷熱サイクルに対する
グロープラグのゆるみ防止を特別な付加的ゆるみ止め防
止機構を用いることなく行うことができる。また、軸力
の確保しにくいＭ８のねじ径サイズによる取付けねじ部
をもつグロープラグの筒状ハウジングにおいて、締付け
トルクに対して充分な強度をもたせることができるか
ら、締付けトルクの設定の自由度を増すことができる。
さらに、座面陥没などが生じない低トルク側で締め付け
ても、実車上でのゆるみが発生しにくくなる。また、全
体として低軸力側で締め付けてもゆるみが生じないこと
から、シート幅の設定を小さくすることができ、より大
きな径のシースを使用することが可能となる。

【００７６】このような本発明によれば、直噴多弁化へ
の対応のためにグロープラグにおける筒状ハウジングや
棒状ヒータの長尺化、細径化を図っても、筒状ハウジン
グのシリンダヘッドの取付け孔へのねじ込みによる締付
けトルクに対して筒状ハウジングでの強度不足を補うこ
とができるディーゼルエンジン用グロープラグを得るこ
とができる。

【００７７】また、本発明によれば、Ｍ８のねじ径サイ
ズの取付けねじからなる取付けねじ部を有するグロープ
ラグであって、筒状部における弾性変形可能部分を外径
が６．３〜６．７ｍｍφ、肉厚が０．７〜１．８ｍｍ
で、長さが２０〜１００ｍｍの円筒状形状で構成してい
るから、この弾性変形可能部分に充分なねじり強度をも
たせるとともに、ゆるみの発生しないグロープラグを得
ることができる。したがって、新たな部材を追加するこ
となく、簡単な構造でゆるみを防止することができる。

【００７８】すなわち、本発明によれば、筒状ハウジン
グにおけるシート部と取付けねじ部との間の軸線方向の
長さ、および筒状ハウジングの有効断面積を規定し、グ
ロープラグ自体が所持しているばね定数を低くすること
により、ゆるみの発生を防止することができる。

【００７９】また、本発明によれば、グロープラグの筒
状ハウジングやディーゼルエンジンのシリンダヘッドの
材質を従来と同じ材質で適用できるので、高価な材料等
を用いる必要がなく、低コストで容易にグロープラグの
ねじ部のゆるみ止めを行うことができる。

【００８０】また、本発明によれば、筒状ハウジングの
弾性変形可能部分を段付き円筒形状などのように軸線方
向において断面形状が変化する形状で形成することによ
り、弾性変形可能部分の弾性係数を容易に調整すること
ができるようになる。したがって、ハウジングの形状を
変更するのみで、弾性変形可能部分の弾性係数を容易に
調整でき、種々のエンジンのシリンダヘッドへの対応が
容易になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係るディーゼルエンジン用グロープ
ラグの一つの実施の形態を示し、セラミックヒータ型で
ある例を示す要部断面図である。

【図２】 本発明に係るディーゼルエンジン用グロープ
ラグの一つの実施の形態を示し、試験試料を示す図であ
る。

【図３】 本発明に係るディーゼルエンジン用グロープ
ラグの一つの実施の形態を示し、試験試料および試験治
具を示す図である。

【図４】 本発明の適用例であるシーズヒータ型のグロ
ープラグを示す要部断面図である。

【符号の説明】

１０…セラミックヒータ型グロープラグ、１１…セラミ
ックヒータ、１２…セラミックス絶縁体、１３…発熱
体、１４，１５…リード部、１８…電極取出し用ワイ
ヤ、２１…金属製外筒、２２…筒状ハウジング、２２ａ
…取付けねじ、２２ｂ…シート部、２４…外部接続端
子、２５…絶縁ブッシュ、３０…弾性変形可能部分とな
る筒状部。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ディーゼルエンジンのシリンダヘッドに
   設けられた取付け孔に螺合する取付けねじ部と、前記取
   付け孔の段差部に設けられたシート面に圧接するシート
   部とを有する筒状ハウジングを備えたディーゼルエンジ
   ン用グロープラグにおいて、 前記筒状ハウジングの前記取付けねじ部とシート部との
   間に、少なくとも外径が６．３〜６．７ｍｍ、肉厚が
   ０．７〜１．８ｍｍ、長さが２０〜１００ｍｍの範囲内
   の円筒形状の弾性変形可能部分を設けたことを特徴とす
   るディーゼルエンジン用グロープラグ。
2. 【請求項２】 請求項１記載のディーゼルエンジン用グ
   ロープラグにおいて、 前記取付けねじ部のねじ径サイズをＭ８にしたことを特
   徴とするディーゼルエンジン用グロープラグ。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２記載のディーゼ
   ルエンジン用グロープラグにおいて、 前記筒状ハウジングの弾性変形可能部分を、軸線方向に
   断面形状が変化するように形成したことを特徴とするデ
   ィーゼルエンジン用グロープラグ。