JP2002228153A - Glow plug - Google Patents

Glow plug

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JP2002228153A
JP2002228153A JP2001029971A JP2001029971A JP2002228153A JP 2002228153 A JP2002228153 A JP 2002228153A JP 2001029971 A JP2001029971 A JP 2001029971A JP 2001029971 A JP2001029971 A JP 2001029971A JP 2002228153 A JP2002228153 A JP 2002228153A
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sleeve
glow plug
heating element
housing
diameter portion
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enable a thermal stress generated at a step part between a large diameter part and a small diameter part of a heat-generating element in a glow plug in which the heat-generating element is provided with the large diameter part and the small diameter part for reducing a size of the diameter at the extremity end. SOLUTION: There is provided a glow plug comprising a cylindrical housing 10 capable of being fixed to an engine; a cylindrical sleeve 20 of which one end 21 protrudes from one end 11 of the housing 10 and the other end 22 is inserted into and held at the housing 10; and a ceramic rod-like heat generating member 30 in which one end 31 protrudes from one end 21 of the sleeve 20, the other end 32 is inserted into and held at the sleeve 20 to generate heat through an electrical energization. The heat-generating member 30 is constructed such that the step part 36 is set at the midway segment, one end 31 is the small diameter part 37 and the other end 32 is the large diameter part 38, and the entire large diameter part 38 is arranged within the sleeve 20.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、先端部を細径化す
べく発熱体に大径部と小径部とを設けたグロープラグに
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a glow plug provided with a large diameter portion and a small diameter portion on a heating element so as to reduce the diameter of a distal end portion.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、この種のグロープラグは、エン
ジンに取付可能な筒状のハウジングと、一端側をハウジ
ングの一端から突出した状態で他端側をハウジングに挿
入することによってハウジングに保持された筒状のスリ
ーブと、一端側をスリーブの一端から突出した状態で他
端側をスリーブに挿入することによってスリーブに保持
されたセラミック製棒状の発熱体とを備える。ここで、
各挿入部は圧入やロウ付け等により固定される。
2. Description of the Related Art Generally, a glow plug of this type is held in a housing by inserting a cylindrical housing attachable to an engine, one end of the glow plug protruding from one end of the housing and the other end of the glow plug into the housing. And a ceramic rod-shaped heating element held by the sleeve by inserting the other end into the sleeve with one end protruding from one end of the sleeve. here,
Each insertion part is fixed by press fitting, brazing, or the like.

【0003】このグロープラグは、突出した発熱体が燃
焼室に向かうように、エンジンの取付用の穴(グローホ
ール)に挿入されてネジ結合等により固定される。そし
て、発熱体へ通電することにより、発熱体が発熱し、こ
の熱によって燃焼室内の燃料への着火が行われる。こう
して、エンジン始動時における燃料の着火および燃焼が
促進される。
[0003] The glow plug is inserted into a mounting hole (glow hole) for the engine so that the protruding heating element faces the combustion chamber, and is fixed by screw connection or the like. Then, by energizing the heating element, the heating element generates heat, and the heat ignites the fuel in the combustion chamber. Thus, ignition and combustion of fuel at the time of starting the engine are promoted.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年、ディ
ーゼルエンジンの直噴化に伴い、エンジン側の制約か
ら、グロープラグは長化、細径化の傾向にあり、それに
伴って、上記グローホールの径の更なる細径化が必要と
なってきている。そのために、グロープラグの先端部
(燃焼室側に位置する端部)である発熱体を、より細径
化する必要が出てくる。
In recent years, with the direct injection of diesel engines, glow plugs have tended to be longer and smaller due to restrictions on the engine side. It is becoming necessary to further reduce the diameter. For this reason, it is necessary to further reduce the diameter of the heating element, which is the tip (the end located on the combustion chamber side) of the glow plug.

【0005】その場合、ハウジングの一端から突出する
発熱体の全体を細くすることが最適であるが、カーボン
固着等による強度低下が懸念される。例えば、上記グロ
ーホールにカーボンが固着すると、固着したカーボンを
介してグロープラグにエンジン振動が直に加わるため、
発熱体が細いとクラック発生や破損の恐れがある。
[0005] In this case, it is optimal to make the whole of the heating element protruding from one end of the housing thinner, but there is a concern that strength may be reduced due to sticking of carbon or the like. For example, if carbon adheres to the glow hole, engine vibration is directly applied to the glow plug via the adhered carbon,
If the heating element is thin, cracks may occur or break.

【0006】そのため、発熱体の先端部のみ細径化する
ことが、一般に行われている。つまり、発熱体は、その
途中部に段差部を有して先端部側を小径部、反対側を大
径部としたものとなる。
[0006] For this reason, it is common practice to reduce the diameter of only the tip of the heating element. In other words, the heating element has a step portion in the middle thereof, and the tip portion has a small diameter portion and the opposite side has a large diameter portion.

【0007】しかしながら、このように段差部を有する
発熱体とした場合、段差部には、発熱体の通電時等に発
生する熱による熱応力が集中しやすく、この段差部から
発熱体が破損する恐れが大きい。
However, in the case of a heating element having a stepped portion as described above, heat stress due to heat generated when the heating element is energized or the like tends to concentrate on the stepped portion, and the heating element is damaged from the stepped portion. Great fear.

【0008】そこで、本発明は上記問題に鑑み、先端部
を細径化すべく発熱体に大径部と小径部とを設けたグロ
ープラグにおいて、発熱体の大径部と小径部との段差部
に発生する熱応力の低減を可能とすることを目的とす
る。
In view of the above problems, the present invention provides a glow plug having a heating element having a large diameter portion and a small diameter portion in order to reduce the diameter of the tip portion. An object of the present invention is to make it possible to reduce the thermal stress generated in a steel sheet.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明者は、従来のグロ
ープラグでは、発熱体の段差部がスリーブから離れて露
出しており、段差部の熱引き性が不十分であるため、段
差部に大きな熱応力が発生しやすくなると考えた。本発
明は、発熱体の段差部の熱引き性を向上させることに着
目してなされたものである。
According to the present inventors, in the conventional glow plug, the stepped portion of the heating element is exposed away from the sleeve, and the stepped portion has insufficient heat dissipation. It is thought that large thermal stress is likely to be generated. The present invention has been made by paying attention to improving the heat drawing property of a step portion of a heating element.

【0010】すなわち、請求項1に記載の発明では、エ
ンジンに取付可能な筒状のハウジング(10)と、一端
(21)側がハウジングの一端(11)から突出した状
態で他端(22)側がハウジングに挿入されることによ
ってハウジングに保持された筒状のスリーブ(20)
と、一端(31)側がスリーブの一端から突出した状態
で他端(32)側がスリーブに挿入されることによって
スリーブに保持され、通電により発熱するセラミック製
棒状の発熱体(30)とを備えるグロープラグにおい
て、発熱体を、途中部に段差部(36)を有して一端側
が小径部(37)、他端側が大径部(38)となってい
るものとし、大径部の全てをスリーブ内に配置したこと
を特徴としている。
That is, according to the first aspect of the present invention, a cylindrical housing (10) attachable to an engine, one end (21) protrudes from one end (11) of the housing, and the other end (22) is protruded from the housing. A cylindrical sleeve (20) held in the housing by being inserted into the housing (20)
A glow having a ceramic rod-shaped heating element (30) that is held in the sleeve by being inserted into the sleeve while the other end (32) is inserted into the sleeve with one end (31) protruding from one end of the sleeve, and that generates heat when energized. In the plug, the heating element has a step portion (36) in the middle thereof, one end of which has a small diameter portion (37) and the other end has a large diameter portion (38), and all of the large diameter portion are sleeved. It is characterized by being arranged inside.

【0011】それによれば、発熱体において、大径部の
全てをスリーブ内に配置させることにより、段差部の少
なくとも一部がスリーブと接触する形となり、段差部は
スリーブを介して放熱しやすくなる。そのため、本発明
によれば、段差部の熱引き性が向上し、段差部の熱応力
を低減することが可能となる。
According to this, in the heating element, by arranging all of the large diameter portion in the sleeve, at least a part of the step portion comes into contact with the sleeve, and the step portion easily radiates heat through the sleeve. . Therefore, according to the present invention, the heat drawing property of the step portion is improved, and the thermal stress of the step portion can be reduced.

【0012】ここで、請求項2に記載の発明のように、
段差部(36)の全てをスリーブ(20)内に配置する
ようにすれば、より高いレベルにて請求項1の発明の効
果を実現することができる。
Here, as in the second aspect of the present invention,
By arranging all of the steps (36) in the sleeve (20), the effects of the first aspect can be realized at a higher level.

【0013】また、請求項3に記載の発明のように、発
熱体(30)が、導電性セラミック製の発熱部(33)
と、この発熱部に電気的に接続され発熱部の通電を行う
ためのリード線(34)とを備え、これら発熱部および
リード線が絶縁性セラミック製の絶縁体(35)に埋設
されてなるものである場合、発熱部とリード線との接続
部を、大径部(38)に位置させ且つスリーブ(20)
内に位置させることが好ましい。
According to the third aspect of the present invention, the heating element (30) is made of a conductive ceramic.
And a lead wire (34) that is electrically connected to the heat-generating portion and energizes the heat-generating portion. The heat-generating portion and the lead wire are embedded in an insulator (35) made of insulating ceramic. If it is the case, the connecting portion between the heat generating portion and the lead wire is located at the large diameter portion (38) and the sleeve (20)
It is preferred to be located within.

【0014】それにより、発熱部とリード線との接続部
に発生する熱応力を低減することができ、熱応力による
当該接続部の破損を抑制することができる。
Thus, the thermal stress generated at the connecting portion between the heat generating portion and the lead wire can be reduced, and the damage of the connecting portion due to the thermal stress can be suppressed.

【0015】また、請求項4に記載の発明のように、段
差部(36)の高さとしては0.05mm以上であるも
のにできる。
The height of the step (36) can be 0.05 mm or more.

【0016】また、請求項5に記載の発明のように、段
差部(36)をR形状またはテーパ形状であるものにす
れば、強度的に好ましい。
Further, it is preferable in terms of strength that the step portion (36) has an R shape or a tapered shape as in the invention described in claim 5.

【0017】また、請求項6に記載の発明のように、小
径部(37)の径をD1、大径部(38)の径をD2、
段差部(36)も含めた小径部の長さをL1としたと
き、これら各寸法D1、D2、L1は、単位をmmとし
て次の数式2にて示される関係を満足しているものにす
れば、さらに、エンジンに搭載したときに加わる振動に
対しても強いグロープラグを提供することができる。
Further, the diameter of the small diameter portion (37) is D1, the diameter of the large diameter portion (38) is D2, and so on.
Assuming that the length of the small diameter portion including the step portion (36) is L1, these dimensions D1, D2 and L1 may satisfy the relationship expressed by the following expression 2 with the unit of mm. Thus, it is possible to provide a glow plug that is strong against vibration applied when the electronic component is mounted on the engine.

【0018】[0018]

【数2】2≦D1≦3.5 3≦D2≦4 L1≦15D1−20 また、請求項7に記載の発明では、グロープラグに対し
て定格電圧を印加して発熱体(30)を通電させ発熱体
の温度が飽和した時における段差部(36)の表面温度
が520℃以下であることを特徴としている。
2 ≦ D1 ≦ 3.5 3 ≦ D2 ≦ 4 L1 ≦ 15D1-20 In the invention according to claim 7, the heating element (30) is energized by applying a rated voltage to the glow plug. The surface temperature of the step (36) when the temperature of the heating element is saturated is 520 ° C. or less.

【0019】本発明者の実験検討によれば、上記表面温
度が520℃以下であれば、請求項1の発明の効果を、
より長期に渡って発揮させることができ、グロープラグ
の信頼性を更に高めることができる。
According to an experimental study by the present inventors, if the surface temperature is 520 ° C. or less, the effect of the first aspect of the present invention is
It can be exerted for a longer period of time, and the reliability of the glow plug can be further increased.

【0020】なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述
する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一
例である。
The reference numerals in parentheses of the above means are examples showing the correspondence with specific means described in the embodiments described later.

【0021】[0021]

【発明の実施の形態】以下、本発明を図に示す実施形態
について説明する。図1は、本発明の実施形態に係るグ
ロープラグG1の全体構成を示す縦断面図であり、図2
は、このグロープラグG1をエンジンのエンジンヘッド
900に取り付けた状態を示す断面図、図3は、図1に
おける発熱体30の近傍を拡大して示す断面図である。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of the present invention. FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing the entire configuration of a glow plug G1 according to the embodiment of the present invention, and FIG.
Is a sectional view showing a state in which the glow plug G1 is attached to the engine head 900 of the engine. FIG. 3 is an enlarged sectional view showing the vicinity of the heating element 30 in FIG.

【0022】このグロープラグG1は、例えば、自動車
の直噴式ディーゼルエンジンにおける複数(例えば4気
筒)のエンジンヘッド900に形成された取付用の穴部
(グローホール)901にそれぞれ取り付けられ、エン
ジン始動時における燃料の着火および燃焼を促進するも
のとして適用される。
The glow plug G1 is attached to, for example, a mounting hole (glow hole) 901 formed in a plurality (for example, four cylinders) of engine heads 900 of a direct-injection diesel engine of an automobile. It is applied to promote the ignition and combustion of the fuel in.

【0023】10は、エンジンに取付可能な筒状のハウ
ジングであり、導電性材料(例えば、鉄系材料)からな
る。このハウジング10の一端11と他端12の間にお
ける外周面には、取付ネジ部13およびネジ締め用のナ
ット部14が形成されている。
Reference numeral 10 denotes a cylindrical housing that can be attached to the engine, and is made of a conductive material (for example, an iron-based material). On the outer peripheral surface between one end 11 and the other end 12 of the housing 10, a mounting screw portion 13 and a nut portion 14 for screw tightening are formed.

【0024】グロープラグG1は、図2に示す様に、ハ
ウジング10の一端11側を燃焼室902側に位置させ
つつエンジンヘッド900の穴部901に挿入され、穴
部901に形成されたネジ部(図示せず)と取付ネジ部
13とが、ナット部14を介してネジ結合される。それ
により、グロープラグG1は、エンジンヘッド900に
脱着可能に取り付けられるようになっている。
As shown in FIG. 2, the glow plug G1 is inserted into the hole 901 of the engine head 900 while the one end 11 side of the housing 10 is positioned on the combustion chamber 902 side, and the screw portion formed in the hole 901 is formed. (Not shown) and the mounting screw 13 are screwed together via a nut 14. Thus, the glow plug G1 is detachably attached to the engine head 900.

【0025】ここで、ハウジング10の一端11はテー
パ状となっており、取付状態において、エンジンヘッド
900の穴部901内の座面903に密着することによ
り、燃焼室902内の気密を保持するようになってい
る。
Here, the one end 11 of the housing 10 is tapered, and in an attached state, by being in close contact with a seating surface 903 in the hole 901 of the engine head 900, airtightness in the combustion chamber 902 is maintained. It has become.

【0026】ハウジング10は、例えば炭素鋼等を用
い、その内面及び外面を冷間鍛造により加工形成した
後、切削等によって取付ネジ部13を形成することで作
ることができる。また、取付ネジ部13の寸法は、例え
ば、JIS(日本工業規格)に規格されたM8以下の寸
法を採用することができる。
The housing 10 can be formed by, for example, using carbon steel or the like, forming the inner and outer surfaces by cold forging, and then forming the mounting screw portion 13 by cutting or the like. The dimensions of the mounting screw portion 13 may be, for example, M8 or less, which is specified in JIS (Japanese Industrial Standard).

【0027】このハウジング10の内孔には、耐熱・耐
食性合金(例えばステンレス)等よりなる円筒状のスリ
ーブ20が収納されている。スリーブ20は、その一端
21側がハウジング10の一端11から突出した状態で
他端22側がハウジング10に挿入されている。ここ
で、圧入や挿入部のロウ付け等により、ハウジング10
の内面とスリーブ20の外面とは隙間無く固定され、ス
リーブ20はハウジング10に保持されている。
In the inner hole of the housing 10, a cylindrical sleeve 20 made of a heat-resistant and corrosion-resistant alloy (for example, stainless steel) is accommodated. The other end 22 of the sleeve 20 is inserted into the housing 10 with one end 21 protruding from the one end 11 of the housing 10. Here, the housing 10 is press-fitted or brazed at the insertion portion.
Is fixed to the outer surface of the sleeve 20 without a gap, and the sleeve 20 is held by the housing 10.

【0028】このスリーブ20の内孔には、通電により
発熱するセラミック製棒状の発熱体30が収納されてい
る。発熱体30は、その一端31側がスリーブ20の一
端21から突出した状態で他端32側がスリーブ20に
挿入されている。ここで、挿入部のロウ付け等により、
発熱体30は、スリーブ20に固定されて保持されてい
る。
In the inner hole of the sleeve 20, a ceramic rod-shaped heating element 30 that generates heat when energized is accommodated. The heating element 30 has the other end 32 inserted into the sleeve 20 with one end 31 protruding from the one end 21 of the sleeve 20. Here, by brazing the insertion part,
The heating element 30 is fixed and held on the sleeve 20.

【0029】この発熱体30は、導電性セラミック(例
えば窒化珪素と珪化モリブデンを成分としたもの)製の
U字状の発熱部33と、この発熱部33に電気的に接続
され発熱部33の通電を行うためのタングステン等より
なる一対のリード線34とを備え、これら発熱部33お
よびリード線34が絶縁性セラミック(例えば窒化珪素
を成分としたもの)製の絶縁体35に埋設されてなる焼
結体である。
The heating element 30 includes a U-shaped heating section 33 made of a conductive ceramic (for example, composed of silicon nitride and molybdenum silicide), and a heating section 33 electrically connected to the heating section 33. A pair of lead wires 34 made of tungsten or the like for conducting electricity are provided, and the heat generating portion 33 and the lead wires 34 are embedded in an insulator 35 made of an insulating ceramic (for example, containing silicon nitride as a component). It is a sintered body.

【0030】また、発熱体30は、途中部に段差部36
を有して一端31側が小径部37、他端32側が大径部
38となっており、一端31は球面形状となっている。
ここで、図3に示す様に、小径部37の径をD1、大径
部38の径をD2としたとき、(D2−D1)/2で示
される段差部36の高さは、小径部37と大径部38と
を形成するために最低限0.05mm以上としている。
The heating element 30 has a stepped portion 36 in the middle.
The one end 31 has a small diameter portion 37 and the other end 32 has a large diameter portion 38, and the one end 31 has a spherical shape.
Here, as shown in FIG. 3, when the diameter of the small diameter portion 37 is D1 and the diameter of the large diameter portion 38 is D2, the height of the step portion 36 represented by (D2−D1) / 2 is In order to form the 37 and the large-diameter portion 38, the thickness is at least 0.05 mm or more.

【0031】ここにおいて、本実施形態では、発熱体3
0の大径部38の全てを、スリーブ20内に配置したこ
とを主たる特徴としている。特に、図示例のように、大
径部38および段差部36の全てをスリーブ20内に配
置することが好ましい。
Here, in the present embodiment, the heating element 3
The main feature is that all the large-diameter portions 38 of 0 are arranged in the sleeve 20. In particular, it is preferable that all of the large-diameter portion 38 and the stepped portion 36 are arranged in the sleeve 20 as in the illustrated example.

【0032】また、発熱体30内にて、発熱部33とリ
ード線34との接続部は、大径部38に位置し且つスリ
ーブ20内に位置している。また、段差部36は、図に
示す様に、大径部38から小径部37に向かってなだら
かに縮径するように、R形状となっていることが好まし
い。なお、テーパ形状となっていてもよい。
In the heating element 30, the connection between the heating section 33 and the lead wire 34 is located in the large diameter section 38 and in the sleeve 20. Further, it is preferable that the step portion 36 has an R shape so that the diameter gradually decreases from the large diameter portion 38 toward the small diameter portion 37 as shown in the figure. In addition, it may be tapered.

【0033】また、ハウジング10の内孔のうちハウジ
ング10の他端12側には、切削および冷間鍛造により
加工された炭素鋼よりなる棒状の中軸40が収納されて
いる。この中軸40の一端41側には、ステンレス等の
導電性金属よりなるキャップリード50が嵌合されてい
る。
A rod-shaped center shaft 40 made of carbon steel processed by cutting and cold forging is housed in the other end 12 of the housing 10 in the inner hole of the housing 10. A cap lead 50 made of a conductive metal such as stainless steel is fitted to one end 41 of the center shaft 40.

【0034】そして、発熱体30の一方のリード線34
は、絶縁体35から露出した部分にてキャップリード5
0にロウ付け等によって接続されることにより、中軸4
0に電気的に接続されている。他方のリード線34は、
絶縁体35から露出した部分にてスリーブ20にロウ付
け等によって接続されることにより、スリーブ20を介
してハウジング10にアースされている。
Then, one lead wire 34 of the heating element 30
Are the cap leads 5 at the portions exposed from the insulator 35.
0 to the center shaft 4
0 is electrically connected. The other lead 34 is
The portion exposed from the insulator 35 is connected to the sleeve 20 by brazing or the like, thereby being grounded to the housing 10 via the sleeve 20.

【0035】また、中軸40の他端42側は、ハウジン
グ10の他端12から突出しており、この突出部には、
電源(図示せず)と電気的に接続された外部配線部材
(図示せず)がネジ結合される端子ネジ部43が形成さ
れている。
The other end 42 of the center shaft 40 projects from the other end 12 of the housing 10.
A terminal screw portion 43 is formed to which an external wiring member (not shown) electrically connected to a power supply (not shown) is screwed.

【0036】ここで、中軸40の他端42側とハウジン
グ10との間には、筒状の絶縁ブッシュ60、中軸40
の保持・固定及び芯出しを行うための環状の溶着ガラス
62及びインシュレータ64といった電気絶縁性部材が
介在している。溶着ガラス62及びインシュレータ64
は、端子ネジ部43に設けられたナット44により、絶
縁ブッシュ60を介して締め付け固定されている。
Here, between the other end 42 of the center shaft 40 and the housing 10, a cylindrical insulating bush 60, a center shaft 40
An electrically insulating member such as an annular welded glass 62 and an insulator 64 for holding / fixing and centering is provided. Welding glass 62 and insulator 64
Are fastened and fixed via an insulating bush 60 by a nut 44 provided on the terminal screw portion 43.

【0037】次に、上記構成に基づき、グロープラグG
1の製造方法について具体的に述べる。発熱体30は、
特開2000−130755号公報に記載されているよ
うに、ホットプレス等で成形し、さらに、研磨等で小径
部37、大径部38、一端31の球面を形成する。
Next, the glow plug G
The manufacturing method 1 will be specifically described. The heating element 30
As described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-130755, molding is performed by hot pressing or the like, and a small-diameter portion 37, a large-diameter portion 38, and a spherical surface of one end 31 are formed by polishing or the like.

【0038】次に、キャップリード50を介して中軸4
0と発熱体30の一方のリード線34とをロウ付け固定
する。また、発熱体30をスリーブ20に挿入し、挿入
部および他方のリード線34とスリーブ20とをロウ付
け固定する。こうして、発熱体30、中軸40、スリー
ブ20が一体化された一体化部材が出来上がる。
Next, the center shaft 4 is connected via the cap lead 50.
0 and one of the lead wires 34 of the heating element 30 are fixed by brazing. Further, the heating element 30 is inserted into the sleeve 20, and the insertion portion and the other lead wire 34 and the sleeve 20 are brazed and fixed. Thus, an integrated member in which the heating element 30, the center shaft 40, and the sleeve 20 are integrated is completed.

【0039】そして、上記一体化部材をハウジング10
へ挿入し、ハウジング10とスリーブ20との挿入部
を、ロウ付け固定する。なお、この挿入部においては圧
入による固定でも良い。
Then, the above integrated member is connected to the housing 10.
And the insertion portion between the housing 10 and the sleeve 20 is brazed and fixed. The insertion portion may be fixed by press-fitting.

【0040】続いて、絶縁ブッシュ60、溶着ガラス6
2およびインシュレータ64を中軸40の回りに配しつ
つ、端子ネジ部43に沿ってナット44を締め付ける。
なお、溶着ガラス62は粉末状で投入され、加熱して溶
着させる。こうして、図1に示すグロープラグG1が出
来上がる。
Subsequently, the insulating bush 60 and the welding glass 6
The nut 44 is tightened along the terminal screw part 43 while disposing the insulator 2 and the insulator 64 around the center shaft 40.
The welding glass 62 is supplied in a powder form, and is heated and welded. Thus, the glow plug G1 shown in FIG. 1 is completed.

【0041】このグロープラグG1は、上述の図2に示
す様に、取付ネジ部13を介してエンジンヘッド900
の穴部901にネジ結合されて取り付けられる。そし
て、発熱体30の一端31が、エンジンの燃焼室902
に露出した状態になる。
The glow plug G1 is connected to the engine head 900 through the mounting screw 13 as shown in FIG.
Is screwed and attached to the hole 901. One end 31 of the heating element 30 is connected to the combustion chamber 902 of the engine.
Will be exposed.

【0042】また、グロープラグG1をエンジンヘッド
900に取り付けた状態で、端子ネジ部43には、電源
と電気的に接続された上記外部配線部材が端子用ナット
(図示せず)を締め付ける等によって組み付けられる。
これにより、ハウジング10およびエンジンヘッド90
0をアース側として、電源から外部配線部材、中軸40
を介して発熱体30へ通電可能となる。
In a state where the glow plug G1 is attached to the engine head 900, the external screw member electrically connected to the power supply is connected to the terminal screw portion 43 by tightening a terminal nut (not shown). Assembled.
Thereby, the housing 10 and the engine head 90
0 is the ground side, the external wiring member from the power source,
, The heating element 30 can be energized.

【0043】そして、グロープラグG1においては、発
熱体30へ通電することにより、発熱体30の発熱部3
3が発熱し、この熱によって燃焼室902内の燃料への
着火が行われる。こうして、エンジン始動時における燃
料の着火および燃焼が促進される。
In the glow plug G1, the power is supplied to the heating element 30 so that the heating section 3 of the heating element 30 is heated.
3 generates heat, and the heat ignites the fuel in the combustion chamber 902. Thus, ignition and combustion of fuel at the time of starting the engine are promoted.

【0044】ところで、本実施形態によれば、途中部に
段差部36を有して一端31側が小径部37、他端32
側が大径部38となっている発熱体30において、大径
部38の全てをスリーブ20内に配置したことを特徴と
している。
According to the present embodiment, a step portion 36 is provided in the middle, and one end 31 has a small diameter portion 37 and the other end 32 has a step portion 36.
In the heating element 30 having the large-diameter portion 38 on the side, the entire large-diameter portion 38 is arranged in the sleeve 20.

【0045】それによれば、発熱体30の大径部38の
全てをスリーブ20内に配置させることにより、段差部
36の少なくとも一部がスリーブ20と接触する形とな
り、段差部36はスリーブ20を介して放熱しやすくな
る。そのため、段差部36の熱引き性が向上し、段差部
36の熱応力を低減することが可能となる。
According to this, by arranging all of the large-diameter portion 38 of the heating element 30 in the sleeve 20, at least a part of the step portion 36 comes into contact with the sleeve 20, and the step portion 36 fixes the sleeve 20. It becomes easier to dissipate heat. Therefore, the heat drawing property of the step portion 36 is improved, and the thermal stress of the step portion 36 can be reduced.

【0046】特に、図示例のように、段差部36の全て
をスリーブ20内に配置するようにすれば、スリーブ2
0を介した段差部36の放熱をいっそう顕著にすること
ができ、段差部36の熱引き性向上による熱応力低減効
果をより高いレベルにて達成できるため、好ましい。
In particular, as shown in the illustrated example, if all the steps 36 are arranged in the sleeve 20, the sleeve 2
This is preferable because the heat radiation of the step portion 36 through the zero can be made more remarkable, and the effect of reducing the thermal stress by improving the heat drawing property of the step portion 36 can be achieved at a higher level.

【0047】また、本実施形態によれば、発熱部33と
リード線34との接続部を、大径部38に位置させ且つ
スリーブ20内に位置させることにより、発熱部33と
リード線34との接続部に発生する熱応力を低減するこ
とができ、熱応力による当該接続部の破損を抑制するこ
とができる。
Further, according to the present embodiment, the connecting portion between the heat generating portion 33 and the lead wire 34 is located at the large diameter portion 38 and within the sleeve 20 so that the heat generating portion 33 and the lead wire 34 The thermal stress generated in the connecting portion can be reduced, and damage to the connecting portion due to the thermal stress can be suppressed.

【0048】また、本実施形態では、発熱体30の段差
部36をR形状またはテーパ形状であるものとしている
ため、この段差部36の強度を比較的強いものとでき、
好ましい。
Further, in this embodiment, since the step portion 36 of the heating element 30 has an R shape or a tapered shape, the strength of the step portion 36 can be made relatively strong.
preferable.

【0049】また、上記小径部37の径D1、大径部3
8の径D2、さらには、段差部36も含めた小径部37
の長さL1(図3参照)といった各寸法は、単位をmm
として次の数式3にて示される関係を満足するように設
定することが好ましい。
The diameter D1 of the small diameter portion 37 and the large diameter portion 3
8, a small diameter portion 37 including the step portion 36.
Each dimension such as length L1 (see FIG. 3) is expressed in units of mm.
Is preferably set so as to satisfy the relationship represented by the following Expression 3.

【0050】[0050]

【数3】2≦D1≦3.5 3≦D2≦4 L1≦15D1−20 上記径D1、D2の下限値は、これよりも細いと実用
上、強度的に不十分になることから決められ、上記径D
1、D2の上限値は、グロープラグの細径化の要望によ
るものである。
## EQU3 ## 2 ≦ D1 ≦ 3.5 3 ≦ D2 ≦ 4 L1 ≦ 15D1-20 The lower limit of the diameters D1 and D2 is determined because if the diameter is smaller than this, the strength becomes practically insufficient. , The diameter D
The upper limits of D1 and D2 are based on a demand for a smaller glow plug.

【0051】また、長さL1を(15D1−20)mm
以下とするのは、本発明者が行った実機振動試験(通電
有り)により、発熱体30の強度を調べた結果に基づく
ものである。その結果の一例を図4に示す。図4では、
径D1と長さL1とを種々変えたものについて、56.
8時間(振動回数として、4×107回に相当)後に、
発熱体30が破断した場合を「×」、破断せずに異常無
い場合を「○」としてプロットしてある。
The length L1 is set to (15D1-20) mm
The following is based on the result of examining the strength of the heating element 30 by an actual machine vibration test (with electricity) performed by the inventor. FIG. 4 shows an example of the result. In FIG.
Regarding variously changed diameter D1 and length L1;
After 8 hours (corresponding to 4 × 10 7 vibrations),
The case where the heating element 30 is broken is plotted as “x”, and the case where there is no abnormality without breaking is plotted as “○”.

【0052】図4中の近似線Sは、L1=15D1−2
0で表せるが、図4からわかるように、近似線Sおよび
それよりも下側の範囲では、発熱体30は振動に対して
強度が確保されており、近似線Sよりも上側の範囲で
は、発熱体30は振動に対して破断しやすい。
The approximate line S in FIG. 4 is L1 = 15D1-2.
However, as can be seen from FIG. 4, the strength of the heating element 30 is secured against vibration in the approximate line S and in a range below the approximate line S, and in a range above the approximate line S, The heating element 30 is easily broken by vibration.

【0053】よって、長さL1を(15D1−20)m
m以下とすれば、上記した段差部36における熱応力低
減の効果に加えて、実機(エンジン)に搭載したときに
加わる振動(エンジン振動)に対しても強いグロープラ
グを提供することができる。
Therefore, the length L1 is set to (15D1-20) m
If m or less, it is possible to provide a glow plug that is strong against vibration (engine vibration) applied when mounted on an actual machine (engine), in addition to the effect of reducing the thermal stress at the stepped portion 36 described above.

【0054】また、本実施形態においては、グロープラ
グG1に対して定格電圧を印加して発熱体30を通電さ
せ発熱体30の温度が飽和した時における段差部36の
表面温度が520℃以下であることが好ましい。
In this embodiment, the rated temperature is applied to the glow plug G1, the heating element 30 is energized, and when the temperature of the heating element 30 is saturated, the surface temperature of the step portion 36 is 520 ° C. or less. Preferably, there is.

【0055】これは、図5に示す様な、本発明者の行っ
た通電試験の結果に基づくものである。通電試験は、図
5(a)に示す通電パターンで行った。定格電圧(例え
ば11V)をグロープラグG1に加え、段差部36を含
む小径部37(つまり、上記長さL1の発熱体部分)の
表面温度を飽和させる。
This is based on the result of an energization test performed by the inventor as shown in FIG. The energization test was performed with the energization pattern shown in FIG. A rated voltage (for example, 11 V) is applied to the glow plug G1 to saturate the surface temperature of the small-diameter portion 37 including the stepped portion 36 (that is, the heating element having the length L1).

【0056】このとき、図5(b)に示す様に、段差部
36の表面温度を480℃〜550℃と変える。これ
は、発熱体30の形状や寸法等を、本実施形態の範囲内
にて適宜設計変更することで可能である。例えば、段差
部36のスリーブ20内への引っ込み度合を変えたりす
る等により可能である。
At this time, as shown in FIG. 5B, the surface temperature of the step 36 is changed to 480 ° C. to 550 ° C. This can be achieved by appropriately changing the shape and dimensions of the heating element 30 within the scope of the present embodiment. For example, it is possible to change the degree of retraction of the step portion 36 into the sleeve 20 or the like.

【0057】図5(b)に示す様に、段差部36の表面
温度が550℃では、4000回の通電サイクルで段差
部36にクラックが発生したが(判定×)、段差部36
の表面温度が520℃以下では、7000回の通電サイ
クルまでも段差部36にクラックが発生しなかった(判
定○)。
As shown in FIG. 5B, when the surface temperature of the stepped portion 36 was 550 ° C., cracks occurred in the stepped portion 36 in 4000 energization cycles (judgment x).
At a surface temperature of 520 ° C. or lower, no crack was generated in the stepped portion 36 even after 7000 energization cycles (judgment ○).

【0058】従って、図5に示す結果から、グロープラ
グG1に対して定格電圧を印加して発熱体30を通電さ
せ発熱体30の温度が飽和した時における段差部36の
表面温度が520℃以下(好ましくは500℃以下)で
あれば、より長期に渡って段差部36の熱応力低減効果
を発揮させることができ、グロープラグの信頼性を更に
高めることができる。
Accordingly, from the results shown in FIG. 5, the surface temperature of the step portion 36 when the rated voltage is applied to the glow plug G1 to energize the heating element 30 and the temperature of the heating element 30 is saturated is 520 ° C. or less. If it is (preferably 500 ° C. or less), the effect of reducing the thermal stress of the stepped portion 36 can be exhibited for a longer period, and the reliability of the glow plug can be further increased.

【0059】(他の実施形態)なお、上記実施形態で
は、U字形状の発熱体30において、曲がり部の幅が他
の部位よりも狭くなっている形状(図3参照)を採用し
ているが、図6に示す様に、発熱体30の全体に渡って
幅の均一なU字形状を採用した場合にも、上記実施形態
と同様の効果が得られる。
(Other Embodiments) In the above embodiment, the U-shaped heating element 30 employs a shape in which the width of the bent portion is narrower than other portions (see FIG. 3). However, as shown in FIG. 6, the same effect as in the above embodiment can be obtained even when a U-shape having a uniform width over the entire heating element 30 is employed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施形態に係るグロープラグの全体構
成を示す縦断面図である。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an entire configuration of a glow plug according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1に示すグロープラグをエンジンヘッドに取
り付けた状態を示す断面図である。
FIG. 2 is a sectional view showing a state where the glow plug shown in FIG. 1 is attached to an engine head.

【図3】図1における発熱体近傍を拡大して示す断面図
である。
FIG. 3 is an enlarged sectional view showing the vicinity of a heating element in FIG. 1;

【図4】小径部の径D1と長さL1とを変えたときの振
動に対する発熱体の強度を調べた結果を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing the result of examining the strength of the heating element with respect to vibration when the diameter D1 and the length L1 of the small diameter portion are changed.

【図5】発熱体に対する通電試験の結果を示す図であ
る。
FIG. 5 is a diagram showing the results of a power distribution test on a heating element.

【図6】発熱体の他の形状例を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing another example of the shape of the heating element.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…ハウジング、11…ハウジングの一端、20…ス
リーブ、21…スリーブの一端、22…スリーブの他
端、30…発熱体、31…発熱体の一端、32…発熱体
の他端、33…発熱部、34…リード線、35…絶縁
体、36…段差部、37…小径部、38…大径部。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... housing, 11 ... one end of housing, 20 ... sleeve, 21 ... one end of sleeve, 22 ... the other end of sleeve, 30 ... one end of heating element, 31 ... one end of heating element, 32 ... the other end of heating element, 33 ... heat generation Part, 34 lead wire, 35 insulator, 36 step part, 37 small diameter part, 38 large diameter part.

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 エンジンに取付可能な筒状のハウジング
(10)と、 一端(21)側が前記ハウジングの一端(11)から突
出した状態で他端(22)側が前記ハウジングに挿入さ
れることによって前記ハウジングに保持された筒状のス
リーブ(20)と、 一端(31)側が前記スリーブの前記一端から突出した
状態で他端(32)側が前記スリーブに挿入されること
によって前記スリーブに保持され、通電により発熱する
セラミック製棒状の発熱体(30)とを備えるグロープ
ラグにおいて、 前記発熱体は、途中部に段差部(36)を有して前記一
端側が小径部(37)、前記他端側が大径部(38)と
なっており、 前記大径部の全てが前記スリーブ内に配置されているこ
とを特徴とするグロープラグ。
1. A cylindrical housing (10) attachable to an engine, wherein one end (21) is inserted into the housing while the other end (22) is inserted into the housing with one end protruding from one end (11) of the housing. A cylindrical sleeve (20) held by the housing; and one end (31) protruding from the one end of the sleeve while the other end (32) is inserted into the sleeve, whereby the sleeve is held by the sleeve; In a glow plug including a ceramic rod-shaped heating element (30) that generates heat when energized, the heating element has a step portion (36) at an intermediate portion, the one end side has a small diameter portion (37), and the other end side has a stepped portion. A glow plug having a large-diameter portion (38), wherein all of the large-diameter portion is disposed in the sleeve.
【請求項2】 前記段差部(36)の全てが前記スリー
ブ(20)内に配置されていることを特徴とする請求項
1に記載のグロープラグ。
2. The glow plug according to claim 1, wherein all of the steps (36) are arranged in the sleeve (20).
【請求項3】 前記発熱体(30)は、導電性セラミッ
ク製の発熱部(33)と、この発熱部に電気的に接続さ
れ前記発熱部の通電を行うためのリード線(34)とを
備え、これら発熱部およびリード線が絶縁性セラミック
製の絶縁体(35)に埋設されてなるものであり、 前記発熱部と前記リード線との接続部は、前記大径部
(38)に位置し且つ前記スリーブ(20)内に位置し
ていることを特徴とする請求項1または2に記載のグロ
ープラグ。
3. The heating element (30) includes a heating section (33) made of conductive ceramic and a lead wire (34) electrically connected to the heating section to energize the heating section. The heat generating portion and the lead wire are embedded in an insulator (35) made of insulating ceramic, and a connecting portion between the heat generating portion and the lead wire is located at the large diameter portion (38). Glow plug according to claim 1 or 2, characterized in that it is located in the sleeve (20).
【請求項4】 前記段差部(36)の高さは、0.05
mm以上であることを特徴とする請求項1ないし3のい
ずれか1つに記載のグロープラグ。
4. The height of the step (36) is 0.05.
The glow plug according to any one of claims 1 to 3, wherein the diameter is not less than mm.
【請求項5】 前記段差部(36)は、R形状またはテ
ーパ形状であることを特徴とする請求項1ないし4のい
ずれか1つに記載のグロープラグ。
5. The glow plug according to claim 1, wherein the step (36) has an R shape or a tapered shape.
【請求項6】 前記小径部(37)の径をD1、前記大
径部(38)の径をD2、前記段差部(36)も含めた
前記小径部の長さをL1としたとき、これら各寸法D
1、D2、L1は、単位をmmとして次の数式1 【数1】2≦D1≦3.5 3≦D2≦4 L1≦15D1−20 にて示される関係を満足していることを特徴とする請求
項1ないし5のいずれか1つに記載のグロープラグ。
6. When the diameter of the small diameter portion (37) is D1, the diameter of the large diameter portion (38) is D2, and the length of the small diameter portion including the step portion (36) is L1, Each dimension D
1, D2, and L1 satisfy a relationship expressed by the following formula 1 (unit: mm): 2 ≦ D1 ≦ 3.5 3 ≦ D2 ≦ 4 L1 ≦ 15D1-20 The glow plug according to any one of claims 1 to 5, wherein
【請求項7】 前記グロープラグに対して定格電圧を印
加して前記発熱体(30)を通電させ前記発熱体の温度
が飽和した時における前記段差部(36)の表面温度
が、520℃以下であることを特徴とする請求項1ない
し6のいずれか1つに記載のグロープラグ。
7. The surface temperature of the step portion (36) when a rated voltage is applied to the glow plug to energize the heating element (30) and the temperature of the heating element is saturated is 520 ° C. or less. The glow plug according to any one of claims 1 to 6, wherein
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