JP2003056849A - Glow plug - Google Patents

Glow plug

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JP2003056849A
JP2003056849A JP2001245514A JP2001245514A JP2003056849A JP 2003056849 A JP2003056849 A JP 2003056849A JP 2001245514 A JP2001245514 A JP 2001245514A JP 2001245514 A JP2001245514 A JP 2001245514A JP 2003056849 A JP2003056849 A JP 2003056849A
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ceramic heater
outer cylinder
metal
metal outer
glow plug
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孝哉 吉川
Nobuyuki Hotta
信行 堀田
Hiroyuki Suzuki
啓之 鈴木
Masaya Ito
正也 伊藤
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NGK Spark Plug Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a glow plug where good airtightness is maintained by binding firmly a ceramic heater and a metal outer cylinder by press-fitting engagement. SOLUTION: The glow plug 50 in this invention is provided with the rod-like ceramic heater 1 where a resistance heating element 11 is embedded in its own inside, the metal outer cylinder 3 installed on the outer circumferential face of the ceramic heater 1 by press-fitting engagement, a main metal fitting 4 holding the metal outer cylinder 3. The glow plug 50 is adjusted so that load necessary for extracting the ceramic heater 1 from the metal outer cylinder 3 is more than 1000 N.

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、ディーゼルエンジ
ン予熱用のグロープラグに関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a glow plug for preheating a diesel engine.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、ディーゼルエンジン予熱用のグロ
ープラグとして、筒状の主体金具の先端部内側に、棒状
のセラミックヒータの先端部を突出させる形で配置した
ものが広く使用されている。セラミックヒータへの通電
は、主体金具の後端部に設けられた金属軸(電源に接続
される)と、該金属軸及びセラミックヒータを接続する
金属リード部とを介して行われる。従来のグロープラグ
においてセラミックヒータと金属リード部との接続は、
例えば特開平10−205753号公報あるいは特開2
000−356343号公報に開示されているように、
金属リード部の先端部をコイル状に形成し、ヒータ端子
が露出形成されたセラミックヒータの後端部をその内側
に挿入して、両者をろう付けすることにより行われてき
た。また、セラミックヒータの他方の端子を、金属外筒
を介して主体金具に接続し、グロープラグが取り付けら
れるエンジンブロックを介して接地する構造も多く採用
されているが、この金属外筒もまた、ろう付けによりセ
ラミックヒータに接合されている。
2. Description of the Related Art Heretofore, as a glow plug for preheating a diesel engine, there has been widely used one in which a rod-shaped ceramic heater is arranged so as to protrude inside a tip of a tubular metal shell. Electricity is supplied to the ceramic heater through a metal shaft (which is connected to a power source) provided at the rear end of the metal shell and a metal lead portion which connects the metal shaft and the ceramic heater. In the conventional glow plug, the connection between the ceramic heater and the metal lead is
For example, JP-A-10-205753 or JP-A-2
As disclosed in Japanese Patent Publication No. 000-356343,
This has been done by forming the front end of the metal lead portion into a coil shape, inserting the rear end of the ceramic heater with the heater terminal formed exposed therein, and brazing the two. In addition, a structure in which the other terminal of the ceramic heater is connected to the metal shell via a metal outer cylinder and grounded via an engine block to which a glow plug is attached is often adopted. It is joined to the ceramic heater by brazing.

【0003】しかしながら、ろう付けによる接合形態
は、ろう材を挟み込む形で被接合材を組み立てる工程
や、ろう材を溶融させる加熱工程など工数が多いため能
率が悪い欠点がある。また、セラミックと金属リードあ
るいは金属外筒等の金属部材の接合であるため、高価な
活性ろう材を使用しなければならず、さらにろう付けの
ための加熱温度や雰囲気等も調整が微妙であり、前記し
た工数増大の問題とも相俟って製造コストの高騰につな
がりやすい。そこで、特開2000−356343号公
報には、セラミックヒータの接地側端子への金属外筒の
組付けを焼きばめにより行なう方法が開示されている。
However, the joining mode by brazing has a drawback that it is inefficient because many steps are required such as a step of assembling the materials to be joined by sandwiching the brazing material and a heating step of melting the brazing material. In addition, since the ceramic is joined to a metal member such as a metal lead or a metal outer cylinder, an expensive active brazing material must be used, and the heating temperature and atmosphere for brazing are also subtly adjusted. Combined with the problem of increased man-hours described above, the manufacturing cost is likely to increase. Therefore, Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-356343 discloses a method in which the metal outer cylinder is assembled to the ground side terminal of the ceramic heater by shrink fitting.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】焼きばめや圧入といっ
た締まりばめ嵌合においても、ろう付けと同様の接合強
度が確保されていることが重要である。接合強度が不足
すると、グロープラグがエンジンに取り付けられ、圧縮
・爆発にともなう強い圧力を受けたとき、セラミックヒ
ータが金属外筒に対してプッシュバックを生じてしま
い、始動性の低下をもたらしたり、金属リードの断線や
主体金具との短絡などの不具合が生ずる。
Even in interference fit fitting such as shrink fitting or press fitting, it is important to ensure the same joining strength as brazing. If the joint strength is insufficient, when the glow plug is attached to the engine and receives a strong pressure due to compression / explosion, the ceramic heater causes pushback to the metal outer cylinder, which causes deterioration of startability, Problems such as disconnection of metal leads and short circuit with the metal shell occur.

【0005】本発明の課題は、セラミックヒータと金属
外筒とが圧入嵌合により強固に接合され、エンジンに取
り付けられて長期にわたる使用を経てもなお、プッシュ
バックを生じないグロープラグを提供することにある。
An object of the present invention is to provide a glow plug in which a ceramic heater and a metal outer cylinder are firmly joined by press-fitting and which is attached to an engine and does not cause pushback even after long-term use. It is in.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段及び作用・効果】上記課題
を解決するために本発明のグロープラグは、自身の内部
に抵抗発熱体が埋設された棒状のセラミックヒータと、
該セラミックヒータの外周面に圧入嵌合により取り付け
られた金属外筒と、その金属外筒を保持する主体金具と
を備え、金属外筒から前記セラミックヒータを抜き取る
ために必要な荷重Pが1000N以上となるように調整
されていることを特徴とする。
Means for Solving the Problems and Actions / Effects In order to solve the above problems, a glow plug according to the present invention comprises a rod-shaped ceramic heater having a resistance heating element embedded therein.
A metal outer cylinder attached to the outer peripheral surface of the ceramic heater by press-fitting and a metal shell for holding the metal outer cylinder are provided, and a load P required to remove the ceramic heater from the metal outer cylinder is 1000 N or more. It is adjusted so that

【0007】上記本発明のグロープラグは、セラミック
ヒータと金属外筒とが圧入により接合されたものであ
る。グロープラグがエンジンに取り付けられ、圧縮・爆
発にともなう強い圧力を受ける場合には、金属外筒はセ
ラミックヒータの内部に埋設された抵抗発熱体による熱
や、燃焼による熱を受けることになる。つまり、熱を受
けながら圧力を受けることになる。しかしながら、プッ
シュバックを生じるか否かを種々調べてみると、熱を受
けるか否かとは直接関係せず、室温における抜出荷重と
ほぼ比例することが判明した。すなわち、室温での抜出
荷重を上記範囲に調整することにより、燃焼室から受熱
するような場合であってもプッシュバックの生じない信
頼性を獲得し得るのである。なお、プッシュバックと
は、セラミックヒータが燃焼室から圧力を受けて、金属
外筒に対して相対的に燃焼室の外側方向に後退すること
をいう。
In the glow plug of the present invention, the ceramic heater and the metal outer cylinder are joined by press fitting. When the glow plug is attached to the engine and receives a strong pressure due to compression / explosion, the metal outer cylinder receives heat from the resistance heating element embedded inside the ceramic heater and heat from combustion. That is, it receives pressure while receiving heat. However, when various investigations were made as to whether pushback occurs, it was found that it was not directly related to whether or not heat was received, and that it was approximately proportional to the extraction load at room temperature. That is, by adjusting the extraction load at room temperature within the above range, it is possible to obtain reliability that pushback does not occur even when heat is received from the combustion chamber. It should be noted that pushback means that the ceramic heater receives pressure from the combustion chamber and retracts relatively to the outer side of the combustion chamber with respect to the metal outer cylinder.

【0008】また、本発明のグロープラグは、その軸線
方向に関し、内燃機関に取り付けられた際に、燃焼室に
最も近いシリンダヘッドとの当接位置よりも燃焼室側の
部分として定義される前段部分と、それに続く部分とし
て定義される燃焼室内に露出する前段部分と、それに続
く後続部分とからなり、その後続部分をなす金属外筒の
一部を部分金属外筒、同じくセラミックヒータの一部を
部分セラミックヒータと定義する一方、軸線方向におい
て、金属外筒の全長をL、部分金属外筒の長さをL1と
したとき、部分金属外筒内に位置する部分セラミックヒ
ータを、その部分金属外筒内より抜き取るために必要な
部分抜出荷重Pkが、抜出荷重Pに対し、 Pk≧(P×L1)/L(単位:N) を満足するように調整されていることが望ましい。これ
により、エンジンの燃焼室から受熱してセラミックヒー
タに対する金属外筒の緊束力が弱まった場合でも、上記
後続部分においてセラミックヒータは金属外筒に確実に
保持されるのでプッシュバックは起こらない。
Further, the glow plug of the present invention, in the axial direction thereof, is defined as a portion on the combustion chamber side with respect to the contact position with the cylinder head closest to the combustion chamber when it is attached to the internal combustion engine. A part of the metal outer cylinder, which consists of a part, a front part exposed in the combustion chamber that is defined as a part following the part, and a subsequent part that follows the part. Is defined as a partial ceramic heater, and in the axial direction, when the total length of the metal outer cylinder is L and the length of the partial metal outer cylinder is L1, the partial ceramic heater located in the partial metal outer cylinder is defined as the partial metal heater. It is desirable that the partial withdrawal load Pk necessary for withdrawing from the inside of the outer cylinder is adjusted so as to satisfy Pk ≧ (P × L1) / L (unit: N) with respect to the withdrawal load P. . As a result, even if heat is received from the combustion chamber of the engine and the tight binding force of the metal outer cylinder to the ceramic heater is weakened, pushback does not occur because the ceramic heater is reliably held by the metal outer cylinder in the subsequent portion.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面を用いて説明する。図1は、本発明のグロープラグの
一例を、その内部構造とともに示すものである。また、
図2は、その要部を拡大して示すものである。該グロー
プラグ50は、セラミックヒータ1とこれを保持する主
体金具4とを有する。セラミックヒータ1は棒状の形態
を有し、自身の先端部2に抵抗発熱体11が埋設されて
いる。また、抵抗発熱体11に通電するための第一ヒー
タ端子12aが自身の後端部外周面に露出形成されてい
る。金属外筒3は筒状に形成され、セラミックヒータ1
を、後端部及び先端部2をそれぞれ軸線O方向において
突出させる形で自身の内側に保持している。主体金具4
は、金属外筒3に同軸的に結合される筒状に形成されて
いる。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows an example of the glow plug of the present invention together with its internal structure. Also,
FIG. 2 is an enlarged view of the main part. The glow plug 50 has a ceramic heater 1 and a metal shell 4 that holds the ceramic heater 1. The ceramic heater 1 has a rod-like shape, and the resistance heating element 11 is embedded in the tip portion 2 of the ceramic heater 1. A first heater terminal 12a for energizing the resistance heating element 11 is formed on the outer peripheral surface of the rear end portion of itself. The metal outer cylinder 3 is formed in a cylindrical shape, and the ceramic heater 1
Are held inside themselves in such a manner that the rear end portion and the front end portion 2 respectively project in the direction of the axis O. Metal shell 4
Is formed in a cylindrical shape that is coaxially coupled to the metal outer cylinder 3.

【0010】次に、主体金具4の外周面には、図示しな
いエンジンブロックにグロープラグ50を固定するため
の、取付部としてのねじ部5が形成され、後端部には金
属軸6が取り付けられている。該金属軸6は棒状の形態
をなし、主体金具4の後端部内側に軸線O方向に挿入さ
れるとともに、該軸線O方向において自身の先端面65
がセラミックヒータ1の後端面2rと対向する形で配置
されている。他方、セラミックヒータ1の後端部外周面
には、第一ヒータ端子12aと導通する金属製の端子リ
ング14が、締まりばめ状態にて該第一ヒータ端子12
aを覆うように取り付けられている。そして、金属軸6
と第一ヒータ端子12aとは、一端が端子リング14に
結合され、他端が金属軸6に結合された金属リード部1
7により、電気的に接続されている。
Next, on the outer peripheral surface of the metal shell 4, a screw portion 5 as a mounting portion for fixing the glow plug 50 to an engine block (not shown) is formed, and a metal shaft 6 is mounted on the rear end portion. Has been. The metal shaft 6 has a rod shape, is inserted in the rear end portion of the metal shell 4 in the direction of the axis O, and has its front end surface 65 in the direction of the axis O.
Are arranged so as to face the rear end surface 2r of the ceramic heater 1. On the other hand, on the outer peripheral surface of the rear end portion of the ceramic heater 1, a metal terminal ring 14 electrically connected to the first heater terminal 12a is provided in an interference fit state in the first heater terminal 12a.
It is attached so as to cover a. And the metal shaft 6
And the first heater terminal 12a, one end of which is coupled to the terminal ring 14 and the other end of which is coupled to the metal shaft 6
It is electrically connected by 7.

【0011】セラミックヒータ1の外周面には、軸線O
方向において第一ヒータ端子12aよりも前方側に、抵
抗発熱体11に通電するための第二ヒータ端子12bが
露出形成されている。そして、該第二ヒータ端子12b
を覆うとともにこれと導通する円筒状の金属外筒3が、
セラミックヒータ1の後端部を自身の後方側に突出させ
た状態にて、該セラミックヒータ1の外周面に圧入嵌合
により取り付けられている。そして、主体金具4は、円
筒状のヒータ保持面4aにおいて該金属外筒3の外周面
に取り付けられている。
An axis O is formed on the outer peripheral surface of the ceramic heater 1.
A second heater terminal 12b for energizing the resistance heating element 11 is exposed and formed on the front side of the first heater terminal 12a in the direction. Then, the second heater terminal 12b
The cylindrical metal outer cylinder 3 that covers the
The ceramic heater 1 is attached to the outer peripheral surface of the ceramic heater 1 by press-fitting with the rear end of the ceramic heater 1 protruding toward the rear side of the ceramic heater 1. The metal shell 4 is attached to the outer peripheral surface of the metal outer cylinder 3 at the cylindrical heater holding surface 4a.

【0012】上記の構成によると、主体金具4とセラミ
ックヒータ1との間に介挿された金属外筒3をスペーサ
とすることで、該金属外筒3よりも後方側に突出させた
セラミックヒータ1の後端部外周面と、主体金具4のヒ
ータ保持面4aよりも後方側の内周面との間に適度な隙
間を形成することができる。これにより、セラミックヒ
ータ1の後端部に端子リング14を配置することが一層
容易となる。
According to the above construction, by using the metal outer cylinder 3 inserted between the metal shell 4 and the ceramic heater 1 as a spacer, the ceramic heater protruded rearward of the metal outer cylinder 3. A suitable gap can be formed between the outer peripheral surface of the rear end portion 1 and the inner peripheral surface of the metal shell 4 on the rear side of the heater holding surface 4a. This makes it easier to arrange the terminal ring 14 at the rear end of the ceramic heater 1.

【0013】次に、主体金具4と金属外筒3との組み付
け形態については、例えば両者の内外周面の隙間を充填
する形でろう付けするか、あるいは主体金具4の先端側
開口内縁と金属外筒3の外周面とを全周レーザー溶接す
る形で固定するようにしてもよいが、図1及び図2に示
す形態では、主体金具4もヒータ保持面4aにおいて、
金属外筒3の外周面に締まりばめ状態にて取り付けるよ
うにしている。これにより、グロープラグ50の組立て
工程を一層簡略化することができる。
Next, with respect to the assembling form of the metal shell 4 and the metal outer cylinder 3, for example, brazing is performed so as to fill the gap between the inner and outer peripheral surfaces of the both, or the inner edge of the opening of the metal shell 4 and the metal. Although it may be fixed to the outer peripheral surface of the outer cylinder 3 by laser welding all around, in the embodiment shown in FIGS. 1 and 2, the metal shell 4 also has a heater holding surface 4a.
The metal outer cylinder 3 is attached to the outer peripheral surface in an interference fit state. Thereby, the assembly process of the glow plug 50 can be further simplified.

【0014】また、図7に示すように、主体金具4との
接合位置において金属外筒3の後端部が拡径した形態を
例示することもできる。この図7に示す形態において、
主体金具4の先端部分における内径は、金属外筒3のそ
の拡径部3cが着座する形に縮径されている。このよう
な形態において、主体金具4と金属外筒3との接合を締
まりばめにより行うことは難しいので、ろう付けが好適
である。
Further, as shown in FIG. 7, it is also possible to exemplify a form in which the rear end portion of the metal outer cylinder 3 has an enlarged diameter at the joining position with the metal shell 4. In the form shown in FIG. 7,
The inner diameter of the metallic shell 4 at the tip portion is reduced so that the enlarged diameter portion 3c of the metal outer cylinder 3 is seated. In such a form, it is difficult to join the metal shell 4 and the metal outer cylinder 3 by interference fitting, so brazing is preferable.

【0015】セラミックヒータ1と金属外筒3との接合
強度について具体的にいうと、金属外筒3からセラミッ
クヒータ1を抜き取るために1000N以上の抜出荷重
Pが必要とされなければならない。抜出荷重Pが100
0Nを下回るものについては、エンジンに組み付けて耐
久試験を行った場合に、プッシュバックを生じやすい。
また、抜出荷重Pは種々の要件を改善することにより、
例えば30000N程度まで割合容易に向上させること
が可能である。しかしながら、これが高くなりすぎると
金属外筒3の緊束力が強くなりすぎ、セラミックヒータ
1の抗折強度の低下が懸念されるため、30000N未
満であることが望ましい。
Specifically, regarding the bonding strength between the ceramic heater 1 and the metal outer cylinder 3, a withdrawal load P of 1000 N or more must be required to extract the ceramic heater 1 from the metal outer cylinder 3. Extraction load P is 100
For those of less than 0 N, pushback is likely to occur when assembled in an engine and subjected to a durability test.
In addition, the extraction load P is improved by improving various requirements.
For example, it is possible to improve the ratio up to about 30,000 N easily. However, if it is too high, the tight binding force of the metal outer cylinder 3 becomes too strong, and there is a concern that the bending strength of the ceramic heater 1 may be reduced. Therefore, it is preferably less than 30,000N.

【0016】また、全体としては上記のように調整する
ことができるが、通常、グロープラグ50は図5に示す
ように、エンジンに組みつけられたとき、主体金具4の
縮径面4kがシリンダヘッド40の取り付け孔に着座接
触する形にて固定される。そして、それらシリンダヘッ
ド40と縮径面4kとが接触することによって、グロー
プラグ50は燃焼室からの受熱を、シリンダヘッド40
へ効率よく逃がすことができるのである。軸線O方向に
関し、上記接触の開始位置を示す基準線HLよりも燃焼
室側は、シリンダヘッド40との間に拡がるとともに燃
焼室につながる隙間Sが形成されている。従って、基準
線HLよりも燃焼室側か否かにより、おかれる環境が著
しく異なってくるのである。
Although it is possible to adjust as a whole as described above, normally, when the glow plug 50 is assembled to an engine, the reduced diameter surface 4k of the metal shell 4 is a cylinder as shown in FIG. The head 40 is fixed in a seating contact with the mounting hole of the head 40. When the cylinder head 40 and the reduced diameter surface 4k come into contact with each other, the glow plug 50 receives the heat from the combustion chamber and the cylinder head 40.
It can be efficiently released. In the direction of the axis O, a space S is formed on the combustion chamber side with respect to the reference line HL indicating the contact start position, the gap S extending between the cylinder head 40 and the combustion chamber. Therefore, the environment to be placed is significantly different depending on whether or not it is closer to the combustion chamber than the reference line HL.

【0017】上記基準線HLを境界にして次のように考
えることが可能である。すなわち、グロープラグ50
は、軸線O方向に関し、内燃機関に取り付けられた際
に、燃焼室に最も近いシリンダヘッドとの当接位置より
も燃焼室側の部分として定義される前段部分50aと、
それに続く部分として定義される後続部分50bとから
なり、その後続部分50bをなす金属外筒3の一部を部
分金属外筒3b、同じくセラミックヒータ1の一部を部
分セラミックヒータ1bと定義することができる。
It is possible to consider the following with the reference line HL as a boundary. That is, the glow plug 50
Is a front-stage portion 50a defined as a portion closer to the combustion chamber than the contact position with the cylinder head closest to the combustion chamber when attached to the internal combustion engine in the direction of the axis O.
And a subsequent portion 50b which is defined as a subsequent portion. A part of the metal outer cylinder 3 forming the subsequent portion 50b is defined as a partial metal outer cylinder 3b, and a part of the ceramic heater 1 is also defined as a partial ceramic heater 1b. You can

【0018】なお、図5に示した形態は、主体金具4の
縮径面4kがシリンダヘッド40の取り付け孔に着座接
触するような形態であった。他方、図9に示す別例にお
いては、金属外筒3の縮径面3kが主体金具4における
縮径面4kと同一の役割を果たしている。
In the embodiment shown in FIG. 5, the reduced diameter surface 4k of the metal shell 4 is seated in the mounting hole of the cylinder head 40. On the other hand, in another example shown in FIG. 9, the reduced diameter surface 3k of the metal outer cylinder 3 plays the same role as the reduced diameter surface 4k of the metal shell 4.

【0019】エンジン作動時には前段部分50aは、例
えば500〜700℃といった高温になる場合もある。
他方、シリンダヘッド40側(後続部分50b)におい
ては熱引きがよいのでそれよりも十分低い温度に保たれ
る。従って、軸線O方向において、金属外筒3の全長を
L、部分金属外筒3bの長さをL1としたとき(図4参
照)、部分金属外筒3b内に位置する部分セラミックヒ
ータ1bを、その部分金属外筒3b内より抜き取るため
に必要な部分抜出荷重Pkが、前述した抜出荷重Pに対
し、Pk≧P×(L1/L)(単位:N)を満足するよ
うに調整されておればよく、このようにすればエンジン
作動時にプッシュバックが生じる恐れもない。
During engine operation, the front part 50a may reach a high temperature of, for example, 500 to 700 ° C.
On the other hand, on the cylinder head 40 side (subsequent part 50b), since heat is drawn well, the temperature is kept sufficiently lower than that. Therefore, when the total length of the metal outer cylinder 3 is L and the length of the partial metal outer cylinder 3b is L1 in the axis O direction (see FIG. 4), the partial ceramic heater 1b located in the partial metal outer cylinder 3b is The partial withdrawal load Pk necessary for withdrawing from the inside of the partial metal outer cylinder 3b is adjusted so as to satisfy Pk ≧ P × (L1 / L) (unit: N) with respect to the above-mentioned withdrawal load P. If this is done, there is no risk of pushback occurring when the engine is operating.

【0020】なお、図4に上記抜出荷重P及び部分抜出
荷重Pkの測定方法の概略を示す。すなわち、主体金具
4から取り外した金属外筒3とセラミックヒータ1との
組立体を、前述した前段部分50aと後続部分50bと
の境界HLにて切断する。そして、その各々をそれらが
丁度はまり込む形に寸法調整された台座41に固定し、
分割後のセラミックヒータ1a,1bの端面に圧力を印
加するとともに、分割後の金属外筒3a,3bに対して
相対移動を開始し始めるときの値を測定する。このよう
にして測定した双方の和を上記抜出荷重Pとし、他方、
後続部分50bのみの値を部分抜出荷重Pkとするので
ある。
Incidentally, FIG. 4 shows an outline of a method for measuring the above-mentioned extraction load P and partial extraction load Pk. That is, the assembly of the metal outer cylinder 3 and the ceramic heater 1 removed from the metal shell 4 is cut at the boundary HL between the preceding stage portion 50a and the following portion 50b. Then, each of them is fixed to a pedestal 41 whose dimensions are adjusted so that they fit exactly,
Pressure is applied to the end surfaces of the divided ceramic heaters 1a and 1b, and the value at the time of starting relative movement with respect to the divided metal outer cylinders 3a and 3b is measured. The sum of both measured in this way is defined as the extraction load P, and on the other hand,
The value of only the subsequent portion 50b is set as the partial extraction load Pk.

【0021】さて、端子リング14及び金属外筒3の材
質としては、高温強度と材料コストとのバランスを考慮
して、一定以上の硬さ及び耐熱性を有したFe系合金を
使用することが望ましい。特に、弾性緊束力を十分に確
保するためには、ビッカース硬さ(JIS−Z2244
(1998)に規定の方法により荷重10Nにて測定し
た値)Hvが170以上(望ましくは350以上)のF
e系合金の使用が推奨される。このようなFe系合金と
して、SUS630あるいはSUS631等の析出硬化
系ステンレス鋼を好適に使用できる。例えばSUS63
0は、JIS−G4303(1988)に規定されたH
900、H1025、H1075あるいはH1105の
いずれかの熱処理により時効析出硬化させることがで
き、特にH900処理を行ったものはHv350以上を
確保できる。他方、SUS631は同規格のTH105
0あるいはRH950の熱処理により時効析出硬化させ
ることができ、いずれもHv350以上を確保できる。
また、硬さの点では若干劣るが、SUS430等のフェ
ライト系ステンレス鋼を使用することもできる。
As a material for the terminal ring 14 and the metal outer cylinder 3, an Fe-based alloy having hardness and heat resistance above a certain level may be used in consideration of the balance between high temperature strength and material cost. desirable. In particular, in order to secure a sufficient elastic binding force, Vickers hardness (JIS-Z2244
(Value measured with a load of 10 N by the method specified in (1998)) Hv of 170 or more (desirably 350 or more)
The use of e-based alloys is recommended. As such an Fe-based alloy, precipitation hardening stainless steel such as SUS630 or SUS631 can be preferably used. For example, SUS63
0 is H defined in JIS-G4303 (1988).
Aging precipitation hardening can be performed by heat treatment of any one of 900, H1025, H1075, and H1105, and in particular, H900 treatment can secure Hv350 or higher. On the other hand, SUS631 is TH105 of the same standard.
Aging precipitation hardening can be performed by heat treatment of 0 or RH950, and both can secure Hv of 350 or more.
Further, although it is slightly inferior in hardness, ferritic stainless steel such as SUS430 can also be used.

【0022】なお、より高い耐熱性を確保し、また、高
温での緊束力低下をさらに抑制することが要求される場
合には、鉄基超耐熱合金(例えばインコロイ909(イ
ンコ社の商品名))の時効硬化品、Ni基超耐熱合金
(例えばワスパロイ(ユナイテッド テクノロジー社の
商品名))の時効硬化品、あるいは非時効硬化型のNi
基耐熱合金(インコネル625(インコ社の商品名))
の加工硬化品等を使用することも可能である。ただし、
これらの材質は高価であり、グロープラグの通常の使用
環境であって、端子リング14の到達温度が50〜20
0℃、金属外筒3の到達温度が500〜700℃程度ま
での範囲に留まる場合は、前記した析出硬化型ステンレ
ス鋼など、Ni、Cr、Cu、NbあるいはAlなど、
マトリックス固溶強化あるいは析出物形成のために添加
する合金元素の合計含有量が、50質量%以下の範囲に
制限されたFe系合金にて構成することが望ましい。た
だし、これらの合計含有量は、高温強度あるいは耐食性
確保の観点から、20質量%以上は添加されていること
が望ましい。
When it is required to secure higher heat resistance and further suppress a decrease in tight binding force at high temperature, an iron-based super heat-resistant alloy (for example, Incoloy 909 (trade name of Inco) is used. )) Age-hardened product, Ni-base super heat-resistant alloy (for example, Waspaloy (trade name of United Technology)), or non-age-hardened Ni.
Base heat-resistant alloy (Inconel 625 (trade name of Inco))
It is also possible to use a work-hardened product of the above. However,
These materials are expensive, and in the normal use environment of the glow plug, the ultimate temperature of the terminal ring 14 is 50 to 20.
When the temperature reached at 0 ° C. and the metal outer cylinder 3 remains within the range of about 500 to 700 ° C., Ni, Cr, Cu, Nb or Al, such as the above precipitation hardening stainless steel,
It is desirable that the total content of alloying elements added for matrix solid solution strengthening or formation of precipitates is made of a Fe-based alloy limited to a range of 50 mass% or less. However, the total content of these is preferably 20% by mass or more from the viewpoint of securing high temperature strength or corrosion resistance.

【0023】次に、図2に示すように、金属リード部1
7は、金属軸6と端子リング14との間で屈曲した形で
配置されている。これにより、セラミックヒータ1の発
熱により加熱/冷却サイクルが加わった場合でも、金属
リード部17は、その屈曲部分で膨張/収縮を吸収する
ことができ、ひいては金属リード部17と端子リング1
4との接合部に過度の応力が集中して接触不良や断線等
の不具合が生ずることを防止できる。他方、金属リード
部17と金属軸6との接合を容易にかつ強固に行なうた
めに、金属リード部17の金属軸6との接合端部が金属
軸6の外周面先端部に対し、平面状の接合面をもって結
合されている。例えば、金属リード部17と金属軸6と
を抵抗溶接により接合する場合、接合面を平面状として
おくことは、抵抗溶接時の加圧力を均等に付加し、欠陥
の少ない溶接部を形成する上でも有利となる。
Next, as shown in FIG. 2, the metal lead portion 1
7 is arranged in a bent shape between the metal shaft 6 and the terminal ring 14. As a result, even when a heating / cooling cycle is applied due to the heat generation of the ceramic heater 1, the metal lead portion 17 can absorb expansion / contraction at the bent portion thereof, and by extension, the metal lead portion 17 and the terminal ring 1.
It is possible to prevent excessive stress from concentrating on the joint portion with 4 and causing problems such as poor contact and disconnection. On the other hand, in order to easily and firmly join the metal lead portion 17 and the metal shaft 6, the joining end portion of the metal lead portion 17 with the metal shaft 6 has a planar shape with respect to the tip end portion of the outer peripheral surface of the metal shaft 6. Are joined with the joint surface of. For example, when the metal lead portion 17 and the metal shaft 6 are joined by resistance welding, it is necessary to make the joining surface flat so that the pressure applied during the resistance welding is evenly applied to form a weld portion with few defects. But it will be advantageous.

【0024】他方、金属リード部17と端子リング14
との接合は、端子リング14をセラミックヒータ1に圧
入等により組み付ける際に邪魔とならないように、先に
端子リング14をセラミックヒータ1に組み付けておい
てから、その組み付けられた端子リング14の例えば外
周面に金属リード部17の末端部を接合することが望ま
しい。この場合、その接合方法としては、抵抗溶接やろ
う付けが採用可能である。
On the other hand, the metal lead portion 17 and the terminal ring 14
In order to join with the ceramic heater 1, the terminal ring 14 is first assembled to the ceramic heater 1 so as not to interfere with the assembly of the terminal ring 14 into the ceramic heater 1 by press fitting or the like. It is desirable to join the end portion of the metal lead portion 17 to the outer peripheral surface. In this case, resistance welding or brazing can be used as the joining method.

【0025】次に、セラミックヒータ1は、絶縁性セラ
ミックからなるセラミック基体13中に抵抗発熱体11
が埋設された棒状のセラミックヒータ素子として構成さ
れている。本実施形態においては、セラミックヒータ1
は、絶縁性セラミックからなるセラミック基体13中に
導電性セラミックからなるセラミック抵抗体10が埋設
されたものとして構成されている。セラミック抵抗体1
0は、セラミックヒータ1の先端部2に配置される第一
導電性セラミックからなり、抵抗発熱体として機能する
第一抵抗体部分11と、各々該第一抵抗体部分11の後
方側において、セラミックヒータ1の軸線O方向に延伸
する形で配置され、先端部が第一抵抗体部分11の通電
方向における両端部にそれぞれ接合されるとともに、第
一導電性セラミックよりも抵抗率が低い第二導電性セラ
ミックからなる1対の第二抵抗体部分12,12とを有
する。そして、セラミック抵抗体10の1対の第二抵抗
体部分12,12には、それぞれ軸線O方向における互
いに異なる位置に分岐部が形成され、それら分岐部の、
セラミックヒータ1の表面への露出部が、それぞれ第一
ヒータ端子12a及び第二ヒータ端子12bを形成して
なる。
Next, the ceramic heater 1 has a resistance heating element 11 in a ceramic base 13 made of an insulating ceramic.
Is embedded as a rod-shaped ceramic heater element. In this embodiment, the ceramic heater 1
Is configured such that a ceramic resistor 10 made of a conductive ceramic is embedded in a ceramic base 13 made of an insulating ceramic. Ceramic resistor 1
Reference numeral 0 denotes a first conductive ceramic portion which is arranged at the tip 2 of the ceramic heater 1 and which functions as a resistance heating element, and a ceramic at the rear side of the first resistive portion 11. The second conductive member is arranged so as to extend in the direction of the axis O of the heater 1 and has a tip end joined to both ends of the first resistor portion 11 in the energizing direction and having a lower resistivity than the first conductive ceramic. And a pair of second resistor portions 12, 12 made of a conductive ceramic. Then, the pair of second resistor portions 12, 12 of the ceramic resistor 10 have branch portions formed at different positions in the direction of the axis O, and the branch portions have
The exposed portions of the ceramic heater 1 on the surface form a first heater terminal 12a and a second heater terminal 12b, respectively.

【0026】なお、抵抗発熱体11への通電は、例えば
図6に示すように、セラミック基体13中に埋設される
W等の高融点金属線材からなる埋設リード線18,19
を介して行なうこともできる。この場合、第一ヒータ端
子は埋設リード線18の、また第二ヒータ端子は埋設リ
ード線19の、各露出部18a及び19aとして形成さ
れる。
The resistance heating element 11 is energized by, for example, as shown in FIG. 6, embedded lead wires 18 and 19 made of a refractory metal wire material such as W embedded in the ceramic substrate 13.
Can also be done via. In this case, the first heater terminal is formed of the embedded lead wire 18, and the second heater terminal is formed of the embedded lead wire 19 as the exposed portions 18a and 19a.

【0027】次に、セラミック基体13を構成する絶縁
性セラミックとして、本実施形態では窒化珪素質セラミ
ックが採用されている。窒化珪素質セラミックの組織
は、窒化珪素(Si)を主成分とする主相粒子
が、後述の焼結助剤成分等に由来した粒界相により結合
された形態のものである。なお、主相は、Siあるいは
Nの一部が、AlあるいはOで置換されたもの、さらに
は、相中にLi、Ca、Mg、Y等の金属原子が固溶し
たものであってもよい。
Next, in this embodiment, a silicon nitride ceramic is used as the insulating ceramic forming the ceramic base 13. The structure of the silicon nitride ceramic is such that main phase particles containing silicon nitride (Si 3 N 4 ) as a main component are bonded by a grain boundary phase derived from a sintering aid component described later. The main phase may be one in which a part of Si or N is replaced with Al or O, and further, one in which metal atoms such as Li, Ca, Mg, and Y are solid-dissolved in the phase. .

【0028】窒化珪素質セラミックには、周期律表の3
A、4A、5A、3B(例えばAl)及び4B(例えば
Si)の各族の元素群及びMgから選ばれる少なくとも
1種を前記のカチオン元素として、焼結体全体における
含有量にて、酸化物換算で1〜10質量%含有させるこ
とができる。これら成分は主に酸化物の形で添加され、
焼結体中においては、主に酸化物あるいはシリケートな
どの複合酸化物の形態にて含有される。焼結助剤成分が
1質量%未満では緻密な焼結体が得にくくなり、10質
量%を超えると強度や靭性あるいは耐熱性の不足を招
く。焼結助剤成分の含有量は、望ましくは2〜8質量%
とするのがよい。焼結助剤成分として希土類成分を使用
する場合、Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Sm、
Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、L
uを用いることができる。これらのうちでもTb、D
y、Ho、Er、Tm、Ybは、粒界相の結晶化を促進
し、高温強度を向上させる効果があるので好適に使用で
きる。
For silicon nitride ceramics, 3 of the periodic table is used.
At least one selected from the group of elements of each group of A, 4A, 5A, 3B (for example, Al) and 4B (for example, Si) and Mg is used as the cation element, and the oxide is contained in the whole sintered body. It can be contained in an amount of 1 to 10 mass% in terms of conversion. These components are added mainly in the form of oxides,
In the sintered body, it is contained mainly in the form of oxide or complex oxide such as silicate. If the sintering additive component is less than 1% by mass, it is difficult to obtain a dense sintered body, and if it exceeds 10% by mass, the strength, toughness, or heat resistance becomes insufficient. The content of the sintering aid component is preferably 2 to 8% by mass.
It is good to say When a rare earth component is used as the sintering aid component, Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Sm,
Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, L
u can be used. Among these, Tb, D
y, Ho, Er, Tm, and Yb have the effect of promoting crystallization of the grain boundary phase and improving high-temperature strength, and thus can be preferably used.

【0029】次に、セラミック抵抗体10を構成する第
一抵抗体部分11及び第二抵抗体部分12,12は、前
記した通り電気抵抗率の異なる導電性セラミックにて構
成されている。両導電性セラミックの電気抵抗率を互い
に異なるものとする方法は特に限定されず、例えば、 同種の導電性セラミック相を用いつつ、その含有量を
互いに異ならせる方法; 電気抵抗率の異なる異種の導電性セラミック相を採用
する方法; との組合せによる方法;等、種々例示できるが、
本実施形態ではの方法を採用している。
Next, the first resistor portion 11 and the second resistor portions 12, 12 constituting the ceramic resistor 10 are made of conductive ceramics having different electric resistivities as described above. The method of making the electric resistances of both conductive ceramics different from each other is not particularly limited, and, for example, a method of making the contents different from each other while using the same kind of conductive ceramic phase; There are various examples, such as a method of adopting a conductive ceramic phase;
In this embodiment, the method of is adopted.

【0030】導電性セラミック相としては、例えば、炭
化タングステン(WC)、二珪化モリブデン(MoSi
)及び二珪化タングステン(WSi)等、周知のも
のを採用できる。本実施形態ではWCを採用している。
なお、セラミック基体13との線膨張係数差を縮小して
耐熱衝撃性を高めるために、セラミック基体13の主成
分となる絶縁性セラミック相、ここでは窒化珪素質セラ
ミック相を配合することができる。従って、絶縁性セラ
ミック相と導電性セラミック相との含有比率を変化させ
ることにより、抵抗体部分を構成する導電性セラミック
の電気抵抗率を所望の値に調整することができる。
Examples of the conductive ceramic phase include tungsten carbide (WC) and molybdenum disilicide (MoSi).
2 ) and tungsten disilicide (WSi 2 ) can be used. In this embodiment, WC is adopted.
In order to reduce the difference in linear expansion coefficient from the ceramic base 13 and improve the thermal shock resistance, an insulating ceramic phase, which is the main component of the ceramic base 13, here a silicon nitride ceramic phase can be blended. Therefore, by changing the content ratio of the insulating ceramic phase and the conductive ceramic phase, the electric resistivity of the conductive ceramic forming the resistor portion can be adjusted to a desired value.

【0031】具体的には、抵抗発熱部をなす第一抵抗体
部分11の材質である第一導電性セラミックは、導電性
セラミック相の含有率を10〜25体積%、残部を絶縁
性セラミック相とするのがよい。導電性セラミック相の
含有率が25体積%を超えると、導電率が高くなりすぎ
て十分な発熱量が期待できなくなり、10体積%未満に
なると逆に導電率が低くなりすぎ、同様に発熱量が十分
に確保できなくなる。
Specifically, the first conductive ceramic material of the first resistor portion 11 forming the resistance heating portion has a conductive ceramic phase content of 10 to 25% by volume, and the balance of insulating ceramic phase. It is good to say If the content rate of the conductive ceramic phase exceeds 25% by volume, the electrical conductivity becomes too high and a sufficient calorific value cannot be expected, and if it is less than 10% by volume, the electrical conductivity becomes too low and the calorific value becomes the same. Can not be secured enough.

【0032】他方、第二抵抗体部分12,12は、その
第一抵抗体部分11に対する導通経路となるものであ
り、その材質である第二導電性セラミックは導電性セラ
ミック相の含有率を15〜30体積%、残部を絶縁性セ
ラミック相とするのがよい。導電性セラミック相の含有
率が30体積%を超えると焼成による緻密化が困難とな
り、強度不足を招きやすくなるほか、エンジン予熱のた
めに通常使用される温度域に到達しても電気抵抗率の上
昇が不十分となり、電流密度を安定化させるための自己
飽和機能が実現できなくなる場合がある。他方、15体
積%未満では第二抵抗体部分12,12での発熱が大き
くなりすぎて、第一抵抗体部分11の発熱効率が悪化す
ることにつながる。本実施形態では、第一導電性セラミ
ック中のWCの含有率を16体積%(55質量%)、第
二導電性セラミック中のWCの含有率を20体積%(7
0質量%)としている(残部いずれも窒化珪素質セラミ
ック(焼結助剤含む)。
On the other hand, the second resistor portions 12 and 12 serve as conduction paths to the first resistor portion 11, and the material of the second conductive ceramic has a conductive ceramic phase content of 15%. ˜30% by volume, and the balance is preferably an insulating ceramic phase. If the content rate of the conductive ceramic phase exceeds 30% by volume, it becomes difficult to densify it by firing, resulting in insufficient strength, and even if the temperature range normally used for engine preheating is reached, the electrical resistivity The rise may be insufficient, and the self-saturation function for stabilizing the current density may not be realized. On the other hand, if it is less than 15% by volume, the heat generation in the second resistor portions 12 and 12 becomes too large, which leads to deterioration in heat generation efficiency of the first resistor portion 11. In the present embodiment, the content ratio of WC in the first conductive ceramic is 16% by volume (55 mass%), and the content ratio of WC in the second conductive ceramic is 20% by volume (7%).
0% by mass) (the rest are all silicon nitride ceramics (including a sintering aid)).

【0033】本実施形態においてセラミック抵抗体10
は、第一抵抗体部分11がU字形状をなし、そのU字底
部がセラミックヒータ1の先端側に位置するように配置
され、第二抵抗体部分12,12は、該U字形状の第一
抵抗体部分11の両端部からそれぞれ軸線O方向に沿っ
て後方に延伸する、互いに略平行な棒状部とされてい
る。
In this embodiment, the ceramic resistor 10
Is arranged such that the first resistor portion 11 has a U-shape, and the U-shaped bottom portion is located on the tip side of the ceramic heater 1, and the second resistor portions 12 and 12 have the U-shaped first portion. It is a rod-shaped portion that extends rearward from both ends of the one resistor portion 11 along the axis O direction and is substantially parallel to each other.

【0034】セラミック抵抗体10において第一抵抗体
部分11は、動作時に最も高温となるべき先端部11a
に対して電流を集中するために、該先端部11aを両端
部11b、11bよりも細径としている。そして、第二
抵抗体部分12,12との接合面15は、その先端部1
1aよりも径大となった両端部11b、11bに形成さ
れている。
In the ceramic resistor 10, the first resistor portion 11 has a tip portion 11a which should have the highest temperature during operation.
In order to concentrate the electric current, the tip portion 11a has a smaller diameter than the both end portions 11b and 11b. The joint surface 15 with the second resistor portions 12 and 12 has a tip portion 1
It is formed on both ends 11b, 11b having a diameter larger than that of 1a.

【0035】なお、図6のように、埋設リード線18,
19をセラミック中に配置する構造では、高温下でヒー
タ駆動用の電圧を印加したときに、埋設リード線18,
19を構成する金属原子が、その電界勾配による電気化
学的な駆動力を受けてセラミック側に強制拡散する、い
わゆるエレクトロマイグレーション効果によって消耗
し、断線等を生じやすくなる場合がある。しかし、図2
の構成では埋設リード線が廃止されていることから、上
記エレクトロマイグレーション効果の影響を本質的に受
けにくい利点がある。
As shown in FIG. 6, the embedded lead wires 18,
In the structure in which 19 is arranged in ceramic, when the voltage for driving the heater is applied at high temperature, the embedded lead wires 18,
The metal atoms forming 19 may be consumed by the so-called electromigration effect of being forcibly diffused to the ceramic side by receiving an electrochemical driving force due to the electric field gradient thereof, which may cause disconnection and the like. However, FIG.
Since the embedded lead wire is abolished in the above configuration, there is an advantage that it is essentially not affected by the electromigration effect.

【0036】次に、図1に示すように、主体金具4の後
端部内側には、前述の通り、セラミックヒータ1に電力
を供給するための金属軸6が主体金具4と絶縁状態にて
配置されている。本実施形態では、金属軸6の後端側外
周面と主体金具4の内周面との間にセラミックリング3
1を配置し、その後方側にガラス充填層32を形成して
固定する形としている。なお、セラミックリング31の
外周面には、径大部の形でリング側係合部31aが形成
され、主体金具4の内周面後端寄りに、周方向段部の形
で形成された金具側係合部4eに係合することで、軸線
方向前方側への抜け止めがなされている。また、金属軸
6のガラス充填層32と接触する外周面部分には、ロー
レット加工等による凹凸が施されている(図では網掛け
を描いた領域)。さらに、金属軸6の後端部は主体金具
4の後方に延出し、その延出部に絶縁ブッシュ8を介し
て端子金具7がはめ込まれている。該端子金具7は、周
方向の加締め部9により、金属軸6の外周面に対して導
通状態で固定されている。
Next, as shown in FIG. 1, inside the rear end portion of the metal shell 4, the metal shaft 6 for supplying electric power to the ceramic heater 1 is insulated from the metal shell 4 as described above. It is arranged. In this embodiment, the ceramic ring 3 is provided between the outer peripheral surface of the metal shaft 6 on the rear end side and the inner peripheral surface of the metal shell 4.
1 is arranged, and a glass filling layer 32 is formed on the rear side of the No. 1 and fixed. A ring-side engagement portion 31a is formed on the outer peripheral surface of the ceramic ring 31 in the form of a large diameter portion, and a metal fitting formed in the shape of a circumferential step portion near the rear end of the inner peripheral surface of the metal shell 4. By engaging with the side engaging portion 4e, the retaining to the front side in the axial direction is prevented. Further, the outer peripheral surface portion of the metal shaft 6 which is in contact with the glass filling layer 32 is provided with unevenness by knurling or the like (a shaded area in the drawing). Further, the rear end portion of the metal shaft 6 extends rearward of the metal shell 4, and the terminal metal fitting 7 is fitted into the extending portion via an insulating bush 8. The terminal fitting 7 is fixed to the outer peripheral surface of the metal shaft 6 in a conductive state by a caulking portion 9 in the circumferential direction.

【0037】グロープラグ50は、主体金具4の取付部
5においてディーゼルエンジンのシリンダヘッドに取り
付けられる。そして、端子金具7を電源に接続すること
で、金属軸6→金属リード17→端子リング14→セラ
ミックヒータ1→金属外筒3→主体金具4→(エンジン
ブロックを介して接地)の順序で電流が流れ、セラミッ
クヒータ1の先端部2が発熱して、燃焼室内の予熱を行
なうことができる。
The glow plug 50 is attached to the cylinder head of the diesel engine at the attachment portion 5 of the metal shell 4. Then, by connecting the terminal metal fitting 7 to a power source, the current flows in the order of the metal shaft 6 → the metal lead 17 → the terminal ring 14 → the ceramic heater 1 → the metal outer cylinder 3 → the metal shell 4 → (grounded through the engine block). And the tip portion 2 of the ceramic heater 1 generates heat to preheat the combustion chamber.

【0038】以下、グロープラグ50の製造方法につい
て説明する。まず、図3(a)に示すように、セラミッ
ク抵抗体10となるべき抵抗体粉末成形部34を、射出
成形により作製する。また、セラミック基体13を形成
するための原料粉末を予め金型プレス成形することによ
り、上下別体に形成された基体成形体としての分割予備
成形体36,37を用意しておく。これら分割予備成形
体36,37には、上記抵抗体粉末成形部34に対応し
た形状の凹部37a(分割予備成形体36側の凹部は図
面に表れていない)をその合わせ面に形成しておき、こ
こに抵抗体粉末成形部34を収容して分割予備成形体3
6,37を上記合わせ面において嵌め合わせ、さらにプ
レス・圧縮することにより、図3(b)に示すように、
これらが一体化された複合成形体39を作る。
The method of manufacturing the glow plug 50 will be described below. First, as shown in FIG. 3A, a resistor powder molding portion 34 to be the ceramic resistor 10 is manufactured by injection molding. Further, the raw material powder for forming the ceramic base 13 is press-molded in advance with a die to prepare divided preforms 36 and 37 as separate base upper and lower bodies. A concave portion 37a having a shape corresponding to the resistor powder molding portion 34 (a concave portion on the divided preliminary molded body 36 side is not shown in the drawing) is formed on the mating surface of each of the divided preliminary molded bodies 36 and 37. , The resistor powder molding part 34 is housed therein, and the divided preform 3
As shown in FIG. 3B, by fitting 6, 37 on the mating surface, and further pressing and compressing,
A composite molded body 39 in which these are integrated is produced.

【0039】こうして得られた複合成形体39を脱バイ
ンダ処理後、ホットプレス等により1700℃以上、例
えば約1800℃前後で焼成することにより、焼成体と
し、さらに寸法調整のための粗研磨を経た後に、固定砥
粒を用いて精密研磨することによりセラミックヒータ1
が得られる。そして、該セラミックヒータ1に端子リン
グ14及び金属外筒3を圧入により嵌合させ、さらに金
属リード部17及び主体金具4などの必要な部品を組み
付ければ、図1に示すグロープラグ50が完成する。
The composite molded body 39 thus obtained is subjected to binder removal processing, and is then fired at a temperature of 1700 ° C. or higher, for example, around 1800 ° C. by a hot press or the like to obtain a fired body, and rough polishing for size adjustment is performed. After that, the ceramic heater 1 is finely ground by using fixed abrasive grains.
Is obtained. Then, the terminal ring 14 and the metal outer cylinder 3 are press-fitted into the ceramic heater 1, and necessary parts such as the metal lead portion 17 and the metal shell 4 are assembled, whereby the glow plug 50 shown in FIG. 1 is completed. To do.

【0040】なお、セラミックヒータ1を金属外筒3及
び端子リング14に圧入する際には、それらの少なくと
も一方の接合面に、加熱によって滑性が消失する滑剤を
塗布すると、圧入がよりスムーズに行えるので好適であ
る。圧入工程の終了後には、加熱処理を行う。このよう
な滑剤として、例えばステアリン酸や、カルボン酸ある
いはカルボン酸塩を含む物質である脂肪酸ナトリウムや
酸化マイクロワックス等を使用できる。熱処理条件等に
ついては、例えば特公平8−5728号公報に開示され
た技術を好適に採用することができる。
When the ceramic heater 1 is press-fitted into the metal outer cylinder 3 and the terminal ring 14, if at least one of the joint surfaces thereof is coated with a lubricant whose lubricity disappears by heating, the press-fitting will be smoother. This is preferable because it can be performed. After completion of the press-fitting process, heat treatment is performed. As such a lubricant, for example, stearic acid, sodium fatty acid which is a substance containing carboxylic acid or carboxylic acid salt, oxidized microwax, and the like can be used. Regarding the heat treatment conditions and the like, for example, the technique disclosed in Japanese Patent Publication No. 8-5728 can be preferably adopted.

【0041】[0041]

【実施例】(実施例1)以下、本発明の効果を確認する
ために行なった実験結果について説明する。まず、図1
に示す形態のセラミックヒータ1を、上記説明した方法
により作製した。ただし、セラミックヒータ1の長さは
40mm、外径は3.5mmであり、第二抵抗体部分1
2,12の太さは1mm、さらに第一ヒータ端子12a
及び第二ヒータ端子12bは、各々直径0.8mmの円
状領域とした。他方、前記したSUS630(H900
時効硬化処理品:Hv=約400)を用いて金属外筒3
を作製した。ただし、その肉厚は0.9mm、軸線O方
向への長さLは20mmに固定した。
EXAMPLES Example 1 The results of experiments conducted to confirm the effects of the present invention will be described below. First, Fig. 1
The ceramic heater 1 having the form shown in was prepared by the method described above. However, the length of the ceramic heater 1 is 40 mm, the outer diameter is 3.5 mm, and the second resistor portion 1
The thickness of 2 and 12 is 1 mm, and the first heater terminal 12a
The second heater terminal 12b is a circular area having a diameter of 0.8 mm. On the other hand, the above-mentioned SUS630 (H900
Age-hardened product: Hv = approx. 400)
Was produced. However, the thickness was fixed to 0.9 mm and the length L in the direction of the axis O was fixed to 20 mm.

【0042】そして、上記の金属外筒3を、各々のセラ
ミックヒータ1の所定位置に圧入により組み付けた。な
お、組み付け状態にある金属外筒3及びセラミックヒー
タ1は、それらの作製要件(圧入代、面粗さ等)を種々
調整することにより、前述した抜出荷重Pが1000N
以上となるように調整したものである。さらにそれら
を、主体金具4の所定位置に圧入により組み付け、本発
明のグロープラグ50を得た。圧入時において金属外筒
3の内面及び外面には潤滑剤(パスキンM30(商品
名:共栄社化学(株))を適量塗布しており、特にこと
わりのない限り本試験条件においては圧入後に300℃
にて該潤滑剤の分解処理を行なっている。なお、全く同
様の条件に調整したセラミックヒータ1及び金属外筒3
を用い、各々3セットの上記グロープラグ50を作製し
た。また、抜出荷重Pが1000Nを下回るように調整
したグロープラグ50も同様にして比較品として作製し
た。
Then, the above metal outer cylinder 3 was assembled by press-fitting at a predetermined position of each ceramic heater 1. It should be noted that, with respect to the metal outer cylinder 3 and the ceramic heater 1 in the assembled state, the extraction load P described above is 1000 N by variously adjusting their manufacturing requirements (press fitting margin, surface roughness, etc.).
The adjustment is made as described above. Further, they were assembled by pressing into a predetermined position of the metal shell 4 to obtain a glow plug 50 of the present invention. At the time of press-fitting, an appropriate amount of lubricant (Paskin M30 (trade name: Kyoeisha Chemical Co., Ltd.)) was applied to the inner surface and the outer surface of the metal outer cylinder 3. Under these test conditions, 300 ° C after press-fitting unless otherwise specified.
The lubricant is decomposed. In addition, the ceramic heater 1 and the metal outer tube 3 adjusted to exactly the same conditions
Was used to produce three sets of the glow plugs 50. Further, the glow plug 50 adjusted so that the extraction load P is less than 1000 N was similarly manufactured as a comparative product.

【0043】上記のようにして得られた3セットのグロ
ープラグ50について、以下の試験を行った。まず、前
述した方法により抜出荷重Pを測定した。次に、排気量
200cc、4気筒のグロープラグ耐久試験用のディー
ゼルエンジンに組み付け、5000rpmのスロットル
全開状態にて480秒間、その後エンジンを停止して6
0秒間維持し、これを1サイクルとして100サイクル
繰り返した後、セラミックヒータ1の金属外筒3に対す
るプッシュバック量を測定した。なお、セラミックヒー
タ1への通電は、上記スロットル全開開始と同期して1
1Vの印加電圧にて15秒間のみ行っている。
The following tests were conducted on the three sets of glow plugs 50 obtained as described above. First, the extraction load P was measured by the method described above. Next, the engine was mounted on a diesel engine for a glow plug endurance test with a displacement of 200 cc and a four cylinder, and the engine was stopped for 480 seconds with the throttle fully open at 5000 rpm for 6 seconds.
After maintaining for 0 second and repeating this for 100 cycles, the pushback amount of the ceramic heater 1 with respect to the metal outer cylinder 3 was measured. It should be noted that the energization of the ceramic heater 1 is synchronized with the start of the throttle fully opening as described above.
The applied voltage of 1 V is applied for only 15 seconds.

【0044】次に、プッシュバック量を測定したグロー
プラグについて、セラミックヒータ1の抗折強度試験を
行った。なお、抗折強度試験については次のようにして
行った。すなわち、図8に示すように、主体金具4をア
ルミ治具で保持して、セラミックヒータ1の先端部2に
静荷重を徐々に与えていき、金属外筒3との嵌合部口元
40において破損にいたるまでに印加された荷重(限界
荷重)を測定しそれを抗折強度とした。結果を表1に示
す。
Next, the flexural strength test of the ceramic heater 1 was conducted on the glow plug whose pushback amount was measured. The bending strength test was conducted as follows. That is, as shown in FIG. 8, the metal shell 4 is held by an aluminum jig, and a static load is gradually applied to the tip end portion 2 of the ceramic heater 1 at the fitting portion mouth 40 with the metal outer cylinder 3. The load (limit load) applied until the breakage was measured and used as the bending strength. The results are shown in Table 1.

【0045】[0045]

【表1】 [Table 1]

【0046】セラミックヒータ1の抜出荷重Pが100
0N以上に調整された本発明品(実施例1−1〜1−
5)については、耐久試験においてプッシュバックも生
じず良好であった。しかしながら、抜出荷重Pが300
00N以上のものについては、耐久試験後の抗折強度低
下が著しく、好ましい結果は得られなかった。
The extraction load P of the ceramic heater 1 is 100
The product of the present invention adjusted to 0 N or more (Examples 1-1 to 1-
Regarding 5), pushback did not occur in the durability test, which was good. However, the extraction load P is 300
With respect to those of 00N or more, the transverse rupture strength after the endurance test was remarkably reduced, and no favorable result was obtained.

【0047】(実施例2)次に、実施例1と同様にして
種々の抜出荷重Pに調整したグロープラグ50を作製し
た。そして、実施例1と同様の耐久試験用エンジンに組
み付け、5000rpmのスロットル全開状態で300
時間の連続運転を行った。セラミックヒータ1への通電
は耐久試験中、常に続けた。耐久試験後、セラミックヒ
ータのプッシュバック量を調べた。そして、さらにセラ
ミックヒータ1の抜出荷重Pと部分抜出荷重Pkを前述
した方法により求めた。なお、図4に示すように、部分
金属外筒3bの長さL1は、7mm,10mm,15m
mに調整してある。結果を表2に示す。
(Embodiment 2) Next, in the same manner as in Embodiment 1, glow plugs 50 adjusted to various extraction loads P were produced. Then, the engine was assembled in the same engine for durability test as in Example 1, and the throttle was opened at 5000 rpm to 300
Continuous operation was performed for an hour. Energization of the ceramic heater 1 was always continued during the durability test. After the durability test, the pushback amount of the ceramic heater was examined. Then, the extraction load P and the partial extraction load Pk of the ceramic heater 1 were obtained by the method described above. As shown in FIG. 4, the length L1 of the partial metal outer cylinder 3b is 7 mm, 10 mm, 15 m.
It is adjusted to m. The results are shown in Table 2.

【0048】[0048]

【表2】 [Table 2]

【0049】前述したように、部分金属外筒3bにおけ
る部分抜出荷重PkがP×(L1/L)よりも大きく調
整されている本発明品(実施例2−1〜2−12)にお
いては、上記耐久試験においてもプッシュバックが生じ
ず、良好な耐久性を示した。
As described above, in the products of the present invention (Examples 2-1 to 2-12) in which the partial extraction load Pk in the partial metal outer cylinder 3b is adjusted to be larger than P × (L1 / L). In the above durability test as well, pushback did not occur and good durability was exhibited.

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

【図1】本発明のグロープラグの一実施例を示す縦断面
図。
FIG. 1 is a vertical sectional view showing an embodiment of a glow plug of the present invention.

【図2】図1の要部を示す縦断面図。FIG. 2 is a vertical sectional view showing a main part of FIG.

【図3】図1のグロープラグの製造工程の説明図。FIG. 3 is an explanatory view of a manufacturing process of the glow plug of FIG.

【図4】抜出荷重及び部分抜出荷重の測定方法を示す
図。
FIG. 4 is a diagram showing a method for measuring an extraction load and a partial extraction load.

【図5】内燃機関におけるグロープラグの取り付け状態
を示す図。
FIG. 5 is a view showing a mounted state of a glow plug in an internal combustion engine.

【図6】図1のグロープラグの第一変形例を示す要部縦
断面図。
FIG. 6 is a longitudinal sectional view of a main part showing a first modified example of the glow plug of FIG.

【図7】金属外筒の後端部が拡径する形態とされた本発
明のグロープラグを示す要部縦断面図。
FIG. 7 is a vertical cross-sectional view of a main part of a glow plug of the present invention in which a rear end portion of a metal outer cylinder has a diameter-expanding shape.

【図8】抗折強度の測定方法を説明する図。FIG. 8 is a diagram illustrating a method of measuring bending strength.

【図9】内燃機関におけるグロープラグの取り付け状態
の別例を示す図。
FIG. 9 is a diagram showing another example of a mounted state of a glow plug in an internal combustion engine.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 セラミックヒータ 1b 部分セラミックヒータ 3 金属外筒 3b 部分金属外筒 4 主体金具 11 発熱抵抗体 50 グロープラグ 50a 前段部分 50b 後続部分 O 軸線 1 Ceramic heater 1b Partial ceramic heater 3 metal outer cylinder 3b Partial metal outer cylinder 4 metal shell 11 Heating resistor 50 glow plug 50a front part 50b subsequent part O axis

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 啓之 愛知県名古屋市瑞穂区高辻町14番18号 日 本特殊陶業株式会社内 (72)発明者 伊藤 正也 愛知県名古屋市瑞穂区高辻町14番18号 日 本特殊陶業株式会社内   ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Hiroyuki Suzuki             14-18 Takatsuji-cho, Mizuho-ku, Nagoya City, Aichi Prefecture             Inside this special ceramics company (72) Inventor Masaya Ito             14-18 Takatsuji-cho, Mizuho-ku, Nagoya City, Aichi Prefecture             Inside this special ceramics company

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 自身の内部に抵抗発熱体(11)が埋設
された棒状のセラミックヒータ(1)と、該セラミック
ヒータ(1)の外周面に圧入嵌合により取り付けられた
金属外筒(3)と、その金属外筒(3)を保持する主体
金具(4)とを備え、 前記金属外筒(3)から前記セラミックヒータ(1)を
抜き取るために必要な抜出荷重Pが1000N以上とな
るように調整されていることを特徴とするグロープラグ
(50)。
1. A rod-shaped ceramic heater (1) having a resistance heating element (11) embedded therein, and a metal outer tube (3) attached to the outer peripheral surface of the ceramic heater (1) by press fitting. ) And a metal shell (4) for holding the metal outer cylinder (3), and an extraction load P required to extract the ceramic heater (1) from the metal outer cylinder (3) is 1000 N or more. A glow plug (50), characterized in that it is adjusted to
【請求項2】 前記グロープラグ(50)は、その軸線
(O)方向に関し、内燃機関に取り付けられた際に、燃
焼室に最も近いシリンダヘッドとの当接位置よりも燃焼
室側の部分として定義される前段部分(50a)と、そ
れに続く部分として定義される後続部分(50b)とか
らなり、その後続部分(50b)をなす前記金属外筒
(3)の一部を部分金属外筒(3b)、同じく前記セラ
ミックヒータ(1)の一部を部分セラミックヒータ(1
b)と定義する一方、 前記軸線(O)方向において、前記金属外筒(3)の全
長をL、前記部分金属外筒(3b)の長さをL1とした
とき、前記部分金属外筒(3b)内に位置する前記部分
セラミックヒータ(1b)を、その部分金属外筒(3
b)内より抜き取るために必要な部分抜出荷重Pkが、
前記抜出荷重Pに対し、 Pk≧P×(L1/L)(単位:N) を満足するように調整されている請求項1記載のグロー
プラグ(50)。
2. The glow plug (50) as a portion on the combustion chamber side with respect to the direction of the axis (O) of the glow plug (50), when attached to the internal combustion engine, is closer to the cylinder head than the contact position with the cylinder head. A part of the metal outer cylinder (3), which comprises a front part (50a) defined and a subsequent part (50b) defined as a part following the part, and which constitutes the subsequent part (50b) is a partial metal outer tube (50). 3b), similarly, a part of the ceramic heater (1) is replaced by a partial ceramic heater (1
On the other hand, when the total length of the metal outer cylinder (3) is L and the length of the partial metal outer cylinder (3b) is L1 in the axis (O) direction, the partial metal outer cylinder ( 3b) the partial ceramic heater (1b) is replaced by the partial metal outer cylinder (3b).
b) The partial withdrawal load Pk required to pull out from inside is
The glow plug (50) according to claim 1, wherein the glow plug (50) is adjusted so as to satisfy Pk ≧ P × (L1 / L) (unit: N) with respect to the extraction load P.
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