JP2003130349A

JP2003130349A - グロープラグ

Info

Publication number: JP2003130349A
Application number: JP2001326820A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Nakao; 裕史中尾
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2001-10-24
Filing date: 2001-10-24
Publication date: 2003-05-08
Also published as: DE10249408A1; DE10249408B4; FR2831243A1; FR2831243B1

Abstract

(57)【要約】【課題】雄ネジ１３をＭ８以下のサイズとしたグロー
プラグにおいても、発熱体３０を段付形状にすることな
く、絶縁隙間Ｇを確保可能にする。【解決手段】発熱体３０と中軸４０とを電気的に接続
するための接続金具として、従来のリードコイルに代え
て、筒状のキャップ５０を用いる。キャップ５０が筒状
であるため、その肉厚を薄くしても所定の断面積を確保
することができる。そして、キャップ５０の肉厚を薄く
することができるため、雄ネジをＭ８以下のサイズとし
たグロープラグにおいても、発熱体３０を段付形状にす
ることなく絶縁隙間Ｇを確保することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ディーゼルエンジ
ンの燃焼室内を予熱して燃料の着火および燃焼を促進す
るためのグロープラグに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のグロープラグは、雄ネジが形成さ
れた筒状のハウジング内にセラミック製棒状の発熱体と
中軸とを備え、接続金具によってこの発熱体と中軸とを
電気的に接続するようになっている。

【０００３】ところで、近年、ディーゼルエンジンは排
出ガス規制や低燃費対応のため、ディーゼルエンジンの
直噴化及び小型化が進んでいる。これに伴い、エンジン
への搭載スペースの点からグロープラグの小型化ニーズ
が高まりつつある。具体的には、従来のグロープラグは
ハウジングの雄ネジはＭ１０が主流であったが、雄ネジ
をＭ８にしたグロープラグのニーズが高まっている。そ
の場合、ハウジング内部の空間が必然的に減少するた
め、ハウジング内部と接続金具との絶縁隙間を確保する
ことが困難になってくる。

【０００４】そこで、特開平１０−３３２１４９号公報
に記載のグロープラグでは、発熱体と中軸とを電気的に
接続する接続金具として螺旋状のリードコイルを用い、
発熱体を段付形状とし、発熱体の小径部をリードコイル
に挿入する構成とすることにより、リードコイルの外径
をなるべく小さくして絶縁隙間を確保するようにしてい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記公
報に記載の従来のグロープラグでは、発熱体を段付形状
としているため、発熱体の加工工数が増えてしまうとい
う問題があった。

【０００６】本発明は上記の点に鑑みてなされたもの
で、発熱体を段付形状にしなくても絶縁隙間を確保可能
にすることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に記載の発明では、雄ネジ（１３）が形成
された筒状のハウジング（１０）と、ハウジング（１
０）の一端側に挿入された筒状のスリーブ（２０）と、
スリーブ（２０）に挿入されると共に、通電により発熱
するセラミック製棒状の発熱体（３０）と、ハウジング
（１０）の他端側に挿入されると共に、発熱体（３０）
と電気的に接続された中軸（４０）とを備えるグロープ
ラグにおいて、雄ネジ（１３）をＭ８以下のサイズと
し、発熱体（３０）と中軸（４０）とを電気的に接続す
る金属製のキャップ（５０）に筒部（５１）が形成さ
れ、この筒部（５１）に発熱体（３０）が挿入されてい
ることを特徴とする。

【０００８】ところで、電流による接続金具の異常発熱
を防止するためには、接続金具の断面積を所定値以上に
設定する必要がある。そして、請求項１に記載の発明で
は、接続金具としてのキャップを筒状にしているため、
上記従来のグロープラグのリードコイルよりも断面積の
確保が容易である。すなわち、リードコイルのコイル線
径よりもキャップの肉厚を薄くしても所定の断面積を確
保することができる。

【０００９】このように、請求項１に記載の発明による
と、キャップの肉厚を薄くすることができるため、雄ネ
ジをＭ８以下のサイズとしたグロープラグにおいても、
発熱体を段付形状にすることなく絶縁隙間を確保するこ
とができる。

【００１０】請求項２に記載の発明では、ハウジング
（１０）の内孔（１６）とキャップ（５０）の外周面と
の距離（Ｇ）が０．３ｍｍ以上であることを特徴とす
る。

【００１１】本発明者の実験検討によれば、上記距離を
０．３ｍｍ以上にすることにより、ハウジングとキャッ
プとの間の絶縁性を確保することができる。

【００１２】請求項３に記載の発明では、ハウジング
（１０）は、雄ネジ（１３）よりもハウジング（１０）
の一端側に筒状の胴部（１５）が形成されており、胴部
（１５）の肉厚（Ｔ）が０．８５ｍｍ以上であることを
特徴とする。

【００１３】本発明者の実験検討によれば、雄ネジをＭ
８以下のサイズとしたグロープラグにおいては、胴部の
肉厚を０．８５ｍｍ以上にすることにより、グロープラ
グをエンジンに装着した際の胴部の座屈を防止すること
ができる。

【００１４】請求項４に記載の発明では、キャップ（５
０）の外周面に、電気絶縁性材料よりなる被覆部（５
３）が設けられていることを特徴とする。

【００１５】これによると、被覆部によって、ハウジン
グとキャップとの間の絶縁性を一層高めることができ
る。

【００１６】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。

【００１７】

【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。

【００１８】（第１実施形態）図１は本発明の第１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は図１の発熱体３０およびキャップ５０の
近傍を拡大して示す断面図、図３は図１のキャップ５０
の斜視図、図４は図１のキャップ５０の拡大断面図であ
る。

【００１９】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）のシリンダヘッド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
ジン始動時ないしは始動後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。

【００２０】１０は、エンジンに取付可能な略円筒状の
ハウジングであり、鉄鋼材料（例えば、Ｓ２５Ｃ〜Ｓ４
５Ｃ）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、雄ネジ１３およびネジ締
め用のナット部１４が形成され、雄ネジ１３よりもハウ
ジング１０の一端側１１に筒状の胴部１５が形成されて
いる。雄ネジ１３の寸法は、例えば、ＪＩＳ（日本工業
規格）に定められたＭ８以下の寸法を採用することがで
きる。

【００２１】そして、グロープラグＧ１は、ハウジング
１０がシリンダヘッド９００の穴部９０１に挿入され、
穴部９０１に形成された雌ネジ部（図示せず）に雄ネジ
１３が螺合されてリンダヘッド９００に固定される。そ
れにより、後述する発熱体３０の先端側が燃焼室９０２
に露出するようになっている。

【００２２】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、シリンダヘッド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。

【００２３】ハウジング１０の内孔１６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。

【００２４】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（外径寸法が一定の円柱状）
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。

【００２５】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（図示せず）と、この発熱部に電気的に
接続された一対のリード線（図示せず）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（例えば窒
化珪素を成分としたもの）製の絶縁体（図示せず）に埋
設されてなる焼結体である。

【００２６】ハウジング１０の内孔１６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（円柱状）の中軸４０が収
納されている。この中軸４０の一端４１側には、後述す
るキャップ５０が嵌合される小径円柱部４３が形成され
ている。また、中軸４０の他端４２側は、ハウジング１
０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４４が形成されてい
る。さらに、端子ネジ部４４には環状の絶縁ブッシュ４
５よびナット４６が装着されている。

【００２７】中軸４０の他端４２側とハウジング１０と
の間には、環状の絶縁ブッシュ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とい
った電気絶縁性部材が介在している。

【００２８】発熱体３０の他端３２側と中軸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５０が嵌合されており、このキャップ５０により、発
熱体３０と中軸４０とが電気的に接続されている。具体
的には、キャップ５０はプレス成形等により段付円筒状
に形成されており、キャップ５０の大径円筒部５１内に
発熱体３０が挿入され、キャップ５０の小径円筒部５２
内に中軸４０の小径円柱部４３が挿入されている。

【００２９】ここで、スリーブ２０、発熱体３０および
キャップ５０のロウ付け手順について図５にて説明す
る。まず、スリーブ２０に発熱体３０を挿入し（図５
（ａ））、発熱体３０の他端３２側にキャップ５０の大
径円筒部５１を挿入し、さらにスリーブ２０の上面及び
発熱体３０の上面にロウ材７０、７１を載せる（図５
（ｂ））。

【００３０】次いで、それらを炉に入れて加熱すること
により、スリーブ２０と発熱体３０との隙間、および発
熱体３０とキャップ５０との隙間に、ロウ材７０、７１
が流れ込み、その後冷却することによりスリーブ２０、
発熱体３０およびキャップ５０のロウ付けが完了する
（図５（ｃ））。

【００３１】そして、発熱体３０の一方のリード線は、
絶縁体から露出した部分にてキャップ５０にロウ付けに
よって接続され、他方のリード線は、絶縁体から露出し
た部分にてスリーブ２０にロウ付けによって接続され
る。

【００３２】次に、上記構成になるグロープラグＧ１に
ついて、ハウジング１０の内孔１６とキャップ５０との
間の絶縁性試験を行った。

【００３３】図６の図表に示すように、ハウジング１０
の内孔１６の内径φｄとキャップ５０の肉厚ｔとを各３
水準とり、合計９種類のグロープラグを用意し、それら
についてハウジング１０の内孔１６とキャップ５０との
間での短絡の有無を調べた。なお、図６中の各数値の単
位はｍｍである。

【００３４】そして、各種類のグロープラグ毎に各１０
個評価し、図６の短絡有無の欄では、１０個のグロープ
ラグのうち１つでも短絡したものを×で示し、１０個の
グロープラグの全てにおいて短絡しなかったものを○で
示している。

【００３５】この試験結果から、ハウジング１０の内孔
１６とキャップ５０の外周面との間の距離（絶縁隙間）
Ｇが０．３ｍｍ以上であれば、ハウジング１０の内孔１
６とキャップ５０との間の絶縁性が確保されることが判
明した。

【００３６】次に、ハウジング１０の材質をＳ４５Ｃ相
当とした上記構成のグロープラグＧ１について、図７の
図表に示すように、ハウジング１０の内孔１６の内径φ
ｄを５水準とり、その５種類のグロープラグについてハ
ウジング１０の胴部１５の座屈試験を行った。なお、図
７中の各数値の単位はｍｍである。

【００３７】ここで、推奨締め付けトルク（１３Ｎ・
ｍ）による胴部１５の座屈量（すなわち、胴部１５の径
の増加量）が０．３ｍｍ未満であれば実用上問題がない
ため、胴部１５の座屈量が０．３ｍｍ未満のものを座屈
無しとし、胴部１５の座屈量が０．３ｍｍ以上のものを
座屈有りとした。

【００３８】そして、各種類のグロープラグ毎に各１０
個評価し、図７の座屈有無の欄では、１０個のグロープ
ラグのうち１つでも胴部１５の座屈量が０．３ｍｍ以上
になったものを×で示し、１０個のグロープラグの全て
において、胴部１５の座屈量が０．３ｍｍ未満になった
ものを○で示している。

【００３９】この試験結果から、ハウジング１０の胴部
１５の肉厚Ｔが０．８５ｍｍ以上であれば、ハウジング
１０の胴部１５の強度が確保され、胴部１５の座屈を防
止できることが判明した。

【００４０】ところで、発熱体３０に通電している際の
電流によるキャップ５０（接続金具）の異常発熱を防止
するためには、接続金具の断面積を所定値以上に設定す
る必要がある。そして、本実施形態は、接続金具として
のキャップ５０を筒状にしているため、従来のように接
続金具としてリードコイルを用いる場合よりも、断面積
の確保が容易である。すなわち、リードコイルのコイル
線径よりもキャップ５０の肉厚ｔを薄くしても所定の断
面積を確保することができる。

【００４１】このように、本実施形態では、キャップ５
０の肉厚ｔを薄くすることができるため、雄ネジ１３を
Ｍ８以下のサイズとしたグロープラグＧ１においても、
従来のように発熱体３０を段付形状にしなくても、ハウ
ジング１０の内孔１６とキャップ５０の外周面との間の
距離（絶縁隙間）Ｇを確保することができる。

【００４２】なお、雄ネジ１３をＭ８のサイズとした場
合、スリーブ２０の外径はφ５．０ｍｍ以下とし、発熱
体３０の外径はφ３．５ｍｍ以下とするのが望ましい。

【００４３】（第２実施形態）図８は第２実施形態を示
すもので、上記第１実施形態のグロープラグＧ１におけ
るキャップ５０の外周面に、耐熱性に富み且つ電気絶縁
性を有する材料よりなる被覆部５３を形成したものであ
る。これによると、被覆部５３によって、ハウジング１
０とキャップ５０との間の絶縁性を一層高めることがで
きる。

【００４４】なお、この被覆部５３の材料としては、ガ
ラスが望ましく、被覆部５３の厚さは１００μｍ程度が
望ましい。因みに、キャップ５０の外周面に被覆部５３
を形成する工程は、スリーブ２０、発熱体３０およびキ
ャップ５０のロウ付けが完了した後に行われる。

【００４５】（第３実施形態）図９、図１０は第３実施
形態を示すもので、上記第１実施形態のグロープラグＧ
１におけるキャップ５０の形状を変更したものである。
なお、図９は発熱体３０およびキャップ５０の近傍を拡
大して示す断面図、図１０は図９のキャップ５０の斜視
図である。

【００４６】このキャップ５０は、ステンレス等の導電
性金属よりなる板材からプレス成形によって形成されて
おり、円筒状の大径円筒部５１と、この大径円筒部５１
から延びる板状の突起片５４とを有する。

【００４７】そして、キャップ５０の大径円筒部５１内
に発熱体３０が挿入されてそれらがロウ付けされ、キャ
ップ５０の突起片５４と中軸４０の小径円柱部４３が抵
抗溶接され、これにより、発熱体３０と中軸４０とがキ
ャップ５０を介して電気的に接続されている。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１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。

【図２】図１の発熱体３０およびキャップ５０の近傍を
拡大して示す断面図である。

【図３】図１のキャップ５０の斜視図である。

【図４】図１のキャップ５０の拡大断面図である。

【図５】図１のスリーブ２０、発熱体３０およびキャッ
プ５０のロウ付け手順を示す図である。

【図６】内孔１６の内径φｄとキャップ５０の肉厚ｔと
を変えたときの絶縁性を調べた結果を示す図である。

【図７】内孔１６の内径φｄを変えたときの胴部１５の
座屈有無を調べた結果を示す図である。

【図８】本発明の第２実施形態に係るグロープラグの要
部を示す断面図である。

【図９】本発明の第３実施形態に係るグロープラグの要
部を示す断面図である。

【図１０】図９のキャップ５０の斜視図である。

【符号の説明】

１０…ハウジング、１３…雄ネジ、２０…スリーブ、３
０…発熱体、４０…中軸、５０…キャップ、５１…筒
部。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】雄ネジ（１３）が形成された筒状のハウ
ジング（１０）と、前記ハウジング（１０）の一端側に挿入された筒状のス
リーブ（２０）と、前記スリーブ（２０）に挿入されると共に、通電により
発熱するセラミック製棒状の発熱体（３０）と、前記ハウジング（１０）の他端側に挿入されると共に、
前記発熱体（３０）と電気的に接続された中軸（４０）
とを備えるグロープラグにおいて、前記雄ネジ（１３）をＭ８以下のサイズとし、前記発熱体（３０）と前記中軸（４０）とを電気的に接
続する金属製のキャップ（５０）に筒部（５１）が形成
され、この筒部（５１）に前記発熱体（３０）が挿入さ
れていることを特徴とするグロープラグ。
【請求項２】前記ハウジング（１０）の内孔（１６）
と前記キャップ（５０）の外周面との距離（Ｇ）が０．
３ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１に記載のグ
ロープラグ。
【請求項３】前記ハウジング（１０）は、前記雄ネジ
（１３）よりも前記ハウジング（１０）の一端側に筒状
の胴部（１５）が形成されており、前記胴部（１５）の肉厚（Ｔ）が０．８５ｍｍ以上であ
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。
【請求項４】前記キャップ（５０）の外周面に、電気
絶縁性材料よりなる被覆部（５３）が設けられているこ
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。