JP2006275506A

JP2006275506A - グロープラグの製造方法

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Publication number: JP2006275506A
Application number: JP2006164868A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Watanabe; 哲也渡辺
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2006-06-14
Filing date: 2006-06-14
Publication date: 2006-10-12

Abstract

【課題】ヒータ内部の優れたシール性を維持しつつ，製造工程の合理化を図ることができるグロープラグの製造方法を提供すること。
【解決手段】本件のグロープラグ１は，内孔５０を設けたハウジング５と，ハウジング５の内孔５０内に圧入固定したヒータ１０と，ヒータ１０への通電を行うための中軸４とを有する。ヒータ１０は，断面Ｕ字状の金属チューブ１１と，金属チューブ１１内に充填した絶縁粉末２と，絶縁粉末２内に埋設された発熱用のヒートコイル３とよりなる。中軸４は，その先端を金属チューブ１１内の絶縁粉末２中に埋設すると共にヒートコイル３と接合してなる。金属チューブ１１内の開口端部には，絶縁粉末２にシール剤を浸透硬化させてなるシール剤充填部６を設けてある。
【選択図】図２

Description

本発明は，ディーゼルエンジンの予熱に用いるグロープラグの製造方法に関する。

ディーゼルエンジン予熱用のグロープラグとしては，図７に示すごとく，シーズ型のグロープラグ９がある。グロープラグ９は，同図に示すごとく，先端を閉止した断面Ｕ字状の金属チューブ９１内に絶縁粉末２を充填するとともに，発熱用のヒートコイル３を収納したヒータ９０を有している。また，ヒータ９０には，金属チューブ９１の開口端から通電用の中軸４の先端を絶縁粉末２内に埋設してこれを一体的に連結してある。

またヒートコイル３は，図７，図８に示すごとく，その一端３１を金属チューブ９１の先端内面に接合してあると共に，他端３２を中軸４の先端に接続してある。また，金属チューブ９１内の開口端部には，金属チューブ内への空気，油等の侵入を防止するためのシール材として，Ｏリング９９を配設してある。Ｏリング９９は，金属チューブ９１の内周面と中軸４の外周面とに接触し，金属チューブ９１の開口部を閉塞している。

また，ヒータ９０とハウジング５とは，ヒータ９０の圧入部９５をハウジング５の嵌合部５５に圧入嵌合させて固定してある。なお，図７における符号７１はナット，７２は絶縁樹脂製ブッシング，７３はＯリング，７４は樹脂製ワッシャーである。

このグロープラグ９を製造するに当たっては，まず図８に示すごとく，上記金属チューブ９１へのヒートコイル３と中軸４の挿入工程，絶縁粉末の充填工程，金属チューブ９１内の開口端部へのＯリング９９の配設工程を行う。次いで，金属チューブ９１全体を外周から加圧縮径させるスエージング加工工程を経て，中軸４を一体的に接合したヒータ９０を作製する。上記スエージング加工に関しては，例えば特開昭６０−１２１０２８号公報に示された方法がある。そして，ヒータ９０の組み立て後，ヒータ９０とハウジング５との圧入固定を行う。

しかしながら，上記従来のグロープラグ及びその製造方法には，次の問題がある。即ち，上記グロープラグにおけるヒータのシール構造においては，Ｏリング９９を用いている。Ｏリングによるシールは，図８に示すごとく，Ｏリング９９が当接する部材との密着性がシール性に大きく影響するため，その当接部分の面粗度を非常に小さくして平滑な面に仕上げることが必要となる。具体的には，上記金属チューブ９１の内周面９１９と中軸４の外周面４９を非常に平滑な面に加工する必要がある。それ故，このＯリング９９を用いたシール構造は，ヒータの製造工程を複雑化させ，工程合理化，低コスト化の妨げになっていた。

また，従来においては，例えば特開平９−４５４６４号公報に示されているごとく，２つ以上のＯリングを金属チューブ内の開口端部に配設したグロープラグもある。この場合においても，上記の寸法精度の高い平滑面を得るための加工は必要であって，製造工程の合理化等が困難である。

本発明は，かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので，ヒータ内部の優れたシール性を維持しつつ，製造工程の合理化を図ることができるグロープラグの製造方法を提供しようとするものである。

請求項１の発明は，内孔を設けたハウジングと，該ハウジングの上記内孔内に圧入固定したヒータと，該ヒータへの通電を行うための中軸とを有し，上記ヒータは，断面Ｕ字状の金属チューブと，該金属チューブ内に充填した絶縁粉末と，該絶縁粉末内に埋設された発熱用のヒートコイルとよりなるグロープラグを製造する方法であって，上記ヒータを組み立てるに当たり，まず上記ヒートコイルの一端を接合した上記中軸を上記金属チューブ内に挿入すると共に上記ヒートコイルの他端と上記金属チューブの先端内面とを接合し，上記金属チューブ内に上記絶縁粉末を充填し，上記金属チューブの開口端部に液体状で粘度が５０〜１００００Ｓｔのシール剤を注入すると共に上記絶縁粉末内に浸透硬化させたシール剤充填部と、上記シール剤充填部の上部に、上記絶縁粉末内に充填せずにその上部に残存したシール剤のみよりなるシール剤硬化層を形成し、上記金属チューブの外周を加圧縮径させるスエージング加工を行うことを特徴とするグロープラグの製造方法にある。

本発明において最も注目すべきことは，上記金属チューブ内の開口端部には上記シール剤充填部及び上記シール硬化層を設けたことである。該シール剤充填部は，上記絶縁粉末の間隙内に液体状のシール剤を浸透させ，これを硬化させて形成したものである。即ち，上記シール剤充填部は，金属チューブの開口端部において，絶縁粉末内の間隙に浸透して該間隙を埋めると共に絶縁粉末と一体化したものである。また、シール剤充填部の上部には、絶縁粉末内に充填せずその上部に残存したシール剤のみよりなるシール剤硬化層を形成した。

本製造方法において最も注目すべきことは，上記シール剤充填部と上記シール剤硬化層を形成する工程を行うことである。このシール剤充填部の形成に当たっては，まず上記絶縁粉末を充填した金属チューブを，その開口端を上方に向けて配置する。次いで，金属チューブの開口端内部に上記シール剤を注入する。

シール剤の注入量は，そのシール剤の浸透が絶縁粉末内の中軸の先端に達しない程度に制限する。また，シール剤の注入後は，シール剤の種類に応じて所定時間以上放置し，又は，加熱，紫外線照射等を行ってシール剤を浸透硬化させる。

また，シール剤の粘度は５０〜１００００Ｓｔ（ストークス）であることが好ましい。５０Ｓｔ未満の場合にはシール剤が絶縁粉末内部の奥深くまで浸透してしまい，シール剤充填部をうまく形成できないという問題がある。一方１００００Ｓｔを超える場合にはシール剤が絶縁粉末の間隙に浸透しにくいという問題がある。

次いで，シール剤充填部を有する金属チューブにスエージング加工を施すことにより，金属チューブの縮径に伴ってシール剤充填部の密度が高くなり，シール性が向上する。その後の製造工程は，従来と同様である。

このように，本製造方法においては，上記シール剤充填部を形成する工程を行う。これにより，ヒータのシール構造を従来のＯリングを用いたものから上記シール剤充填部に変えることができる。それ故，上述したごとく，金属チューブの内周面及び中軸の外周面の面粗度を厳しく管理する必要がなく，ヒータの製造工程の合理化を図ることができる。

また，上記シール剤充填部を形成するためのシール剤としては，絶縁粉末の空隙内に侵入し，かつ放置，加熱，紫外線照射等により硬化するものを用いる。具体的には，例えば液体状のシリコンゴム，フッ素ゴム，アクリル樹脂，フロロシリコンゴム，ＮＢＲ系ゴム，ヒドリン系ゴム，エポキシ系樹脂等がある。

即ち，本発明においては，金属チューブの内周面及び中軸の外周面の面粗度を厳しく管理する必要がなく，ヒータの製造工程の合理化を図ることができる。また，上記シール剤充填部は絶縁粉末内に浸透し硬化して絶縁粉末と一体化している。そのため，シール剤充填部は，押圧力により保持されるＯリングよりもヒータとの密着性に優れ，非常に優れたシール性を発揮する。

したがって，本発明によれば，ヒータ内部の優れたシール性を維持しつつ，製造工程の合理化を図ることができるグロープラグを提供することができる。

したがって，本発明によれば，ヒータ内部の優れたシール性を維持しつつ，製造工程の合理化を図ることができるグロープラグの製造方法が得られる。

次に，請求項２の発明のように，上記金属チューブの外周を加圧縮径させるスエージング加工を行った後の上記シール剤充填部の厚みは、０．５ｍｍ以上かつ上記中軸の上記絶縁粉末への埋設深さよりも小さいことが好ましい。

これにより，中軸の先端よりも深くまでシール剤充填部が形成された場合には，中軸の先端に接続されたヒートコイルからの伝熱によってシール剤が炭化してしまうという不具合を防止することができる。

液体シリコンゴムは，絶縁粉末への浸透性に優れ，かつ，硬化後に優れたシール性を発揮する。

また，シリコンゴムによるシール剤充填部の厚みが０．５ｍｍ未満の場合には気体透過性が高くなりシール性が低下するという問題がある。

次に，請求項３の発明のように，上記シール剤充填部の気体透過性は１０−５ｃｃ／ｓｅｃ・ｋｇ／ｃｍ²以下であることが好ましい。１０−５ｃｃ／ｓｅｃ・ｋｇ／ｃｍ²を超える場合には，ヒータのシール性が十分に得られないという問題がある。

［実施形態例１］
本発明の実施形態例にかかるグロープラグ及びその製造方法につき，図１〜図４を用いて説明する。本例のグロープラグ１は，図１に示すごとく，内孔５０を設けたハウジング５と，ハウジング５の内孔５０内に圧入固定したヒータ１０と，ヒータ１０への通電を行うための中軸４とを有する。

ヒータ１０は，図１，図３に示すごとく，断面Ｕ字状の金属チューブ１１と，金属チューブ１１内に充填した絶縁粉末２と，絶縁粉末２内に埋設された発熱用のヒートコイル３とよりなる。また，中軸４は，その先端を金属チューブ１１内の絶縁粉末２中に埋設すると共にヒートコイル３と接合してなる。

金属チューブ１１内の開口端部１１２には，絶縁粉末２にシール剤６０を浸透硬化させてなるシール剤充填部６を設けてある。かつ，シール剤充填部６の厚みＴは，中軸４の絶縁粉末２への埋設深さＤよりも小さい。上記シール剤充填部６は，液体シリコンゴムをシール剤６０（図２（ｂ））として用い，これを浸透硬化させてなるものである。その他は，従来と同様である。

このグロープラグ１を製造する場合に，ヒータ１０を組み立てるに当たっては，図２（ａ）に示すごとく，まずヒートコイル３の一端３２を溶接した中軸４を金属チューブ１１内に挿入する。次いで，ヒートコイルの他端３１と金属チューブ１１の先端内面とをプラズマアーク溶接により接合する。

次いで，同図に示すごとく，金属チューブ１１内に絶縁粉末２としてのマグネシア（ＭｇＯ）粉末を充填し，振動を加えてその充填密度を高める。次いで，図２（ｂ）に示すごとく，金属チューブ１１の開口端部１１２に液体状のシール剤６０を注入する。このシール剤６０は，上記のごとく液体シリコンゴムであって粘度が２５０Ｓｔのものである。

シール剤注入後は，５時間以上常温において放置する。これにより，図２（ｃ）に示すごとく，シール剤６０は絶縁粉末２の間隙内に浸透すると共に硬化し，シール剤充填部６が形成される。また，シール剤充填部６の上部には，絶縁粉末２内に充填せずにその上部に残存したシール剤のみよりなるシール剤硬化層６５が形成される。

次に，シール剤充填部６を設けた金属チューブの外周を加圧縮径させるスエージング加工を行う。このスエージング加工には，周知のスエージングマシンを用いる。この加工の結果，図３に示すごとく，金属チューブ１１及びその内部の絶縁粉末２等が圧縮されて，全体的に小径化されると共に長手方向に伸びる。これに伴い，シール剤充填部６及びシール剤硬化層６５も若干厚みが厚くなる。

得られたシール剤充填部６は，同図に示すごとく，その厚みＴが約３ｍｍとなり，中軸４の絶縁粉末２への埋設深さＤよりも小さくなった。また，スエージング加工後においては，図４に示すごとく，シール剤硬化層６５が金属チューブ１１の開口端１１２からはみ出る場合もある。このはみ出たシール剤硬化層６５は除去してもよいし，そのまま残してもよい。

スエージング加工を終えたヒータ１０は，ハウジング５の内孔５０内に挿入して仮組したのち，ヒータ１０に圧入荷重を加えてヒータ１０とハウジング５とを圧入固定する。そして，従来と同様に，ナット７１，絶縁樹脂製ブッシング７２，Ｏリング７３，樹脂製ワッシャー７４を配設して図１に示すグロープラグ１が得られる。

次に，本例の作用効果につき説明する。本例のグロープラグ１は，ヒータ１０の金属チューブ１１の開口端部にシール剤充填部６を設けてある。シール剤充填部６は，上記のごとく，絶縁粉末２の間隙を埋めて硬化してなる。そのため，シール剤充填部６は外部からの金属チューブ１１内への空気，油等の侵入を防止するシール効果を発揮する。

また，シール剤充填部６は，上記のごとく，金属チューブ１１の開口端部１１２に液体状のシール剤６０を注入し，これを放置するだけで形成することができる。そして，従来のＯリングを使うシール構造のような中軸４の外周面と金属チューブ１１の内周面を平滑な面に仕上げるということが必要とされない。それ故，グロープラグの製造工程を従来よりも合理化することができ，グロープラグのコストダウンをも図ることができる。したがって，本例によれば，ヒータ内部の優れたシール性を維持しつつ，製造工程の合理化を図ることができる。

［実施形態例２］
本例においては，実施形態例１におけるシール剤充填部６の必要厚みを判断すべく，シール剤６０として液体シリコンゴムを用いた場合の，シール剤充填部６の厚みと気体透過性との関係について測定した。測定結果を図５に示す。同図は，横軸にシール剤充填部の厚み（ｍｍ）を，縦軸に気体透過性（ｃｃ／ｓｅｃ・ｋｇ／ｃｍ²）をとり，測定結果を曲線Ｅ２により示した。

気体透過性については，これまでの経験上，１０−５ｃｃ／ｓｅｃ・ｋｇ／ｃｍ²以下であればグロープラグの実用上問題ないとが分かっている。それ故，同図より知られるごとく，シール剤として液体シリコンゴムを用いた場合には，シール剤充填部の厚みを少なくとも０．５ｍｍ以上とすることが好ましいことが分かる。

［実施形態例３］
本例においては，実施形態例１におけるシール剤充填部６の厚みを確実に制御するため，シール剤の粘度とシール剤の絶縁粉末への侵入深さ（シール剤充填部の厚み）との関係を調査した。なお，シール剤としては実施形態例１と同様に液体シリコンゴムを用いた。

具体的には，粘度が５０，２５０，１０００，１００００Ｓｔの４種類のシール剤を準備し，これを実施形態例１と同様に金属チューブ１１の開口端部に注入し，放置時間に対するシール剤侵入深さを測定した。測定結果を図６に示す。同図は，横軸にシール剤注入後の放置時間（Ｈｒ）を，縦軸にシール剤の絶縁粉末への侵入深さ（ｍｍ）をとった。そして，粘度５０Ｓｔの場合をＡ，２５０Ｓｔの場合をＢ，１０００Ｓｔの場合をＣ，１００００Ｓｔの場合をＤとして表した。

同図より知られるごとく，シール剤はいずれの粘度であっても，一定時間経過後に侵入深さの変化がなくなった。このことから，シール剤の粘度を調整することによりシール剤充填部の厚みを調整することができるということが分かる。また，実施形態例１の場合には，中軸の埋設深さが２０ｍｍであることから，シール剤充填部６の厚みをその深さより小さくし，かつ，シール性を確保すべく１．５ｍｍ以上の厚みを確保する必要がある（実施形態例２）。そのため，シール剤６０の粘度は５０〜１００００Ｓｔであることが好ましいことが分かる。

実施形態例１のグロープラグの一部切り欠き断面図。実施形態例１における，ヒータの組立て工程を示す説明図。実施形態例１における，ヒータの構造を示す説明図。実施形態例１における，別例のヒータの構造を示す説明図。実施形態例２における，シール剤充填部厚みと気体透過性との関係を示す説明図。実施形態例３における，シール剤注入後の放置時間とシール剤侵入深さとの関係を示す説明図。従来例のグロープラグの一部切り欠き断面図。従来例における，ヒータの構造を示す説明図。

符号の説明

１．．．グロープラグ，
１０．．．ヒータ，
１１．．．金属チューブ，
２．．．絶縁粉末，
３．．．ヒートコイル，
４．．．中軸，
５．．．ハウジング，
５０．．．内孔，
６．．．シール剤充填部，
６０．．．シール剤，

Claims

内孔を設けたハウジングと，該ハウジングの上記内孔内に圧入固定したヒータと，該ヒータへの通電を行うための中軸とを有し，上記ヒータは，断面Ｕ字状の金属チューブと，該金属チューブ内に充填した絶縁粉末と，該絶縁粉末内に埋設された発熱用のヒートコイルとよりなるグロープラグを製造する方法であって，
上記ヒータを組み立てるに当たり，まず上記ヒートコイルの一端を接合した上記中軸を上記金属チューブ内に挿入すると共に上記ヒートコイルの他端と上記金属チューブの先端内面とを接合し，
上記金属チューブ内に上記絶縁粉末を充填し，
上記金属チューブの開口端部に液体状で粘度が５０〜１００００Ｓｔのシール剤を注入すると共に上記絶縁粉末内に浸透硬化させたシール剤充填部と、上記シール剤充填部の上部に、上記絶縁粉末内に充填せずにその上部に残存したシール剤のみよりなるシール剤硬化層を形成し、
上記金属チューブの外周を加圧縮径させるスエージング加工を行うことを特徴とするグロープラグの製造方法。
請求項１において，上記金属チューブの外周を加圧縮径させるスエージング加工を行った後の上記シール剤充填部の厚みは、０．５ｍｍ以上かつ上記中軸の上記絶縁粉末への埋設深さよりも小さいことを特徴とするグロープラグの製造方法。
請求項１〜２のいずれか１項において、上記シール部充填部の気体透過性は１０−５ｃｃ／ｓｅｃ・ｋｇ／ｃｍ²以下であることを特徴とするグロープラグ。