JP2009092320A - グロープラグ - Google Patents

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勇一 大西
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Abstract

【課題】中軸2の基端側への抜けを防止して構成する各金属部材の鈍化をもたらす高温雰囲気下でのガラス溶着を廃止でき、各金属部材の材料強度を維持して細長形状を可能にする。
【解決手段】ハウジング1の中空軸孔1aの小径孔1eと大径孔1fで形成される軸孔段部1gと、中軸2の外周部2cに形成した中軸外周段部2dとの間に絶縁性支持リング10を当接配置させて移動拘束手段20をなし、この移動拘束手段20によりターミナルコネクタDをターミナル9から取り外す際に中軸2に作用する基端方向の力で中軸2が基端側方向に抜けるのを阻止する。従来のガラス溶着による中軸2の固定を廃止でき、ガラス溶着時の高温下での各構成金属部材の鈍化を生じさせないので材料強度を維持でき細長形状を達成することができる。
【選択図】 図2

Description

本発明はグロープラグに関するもので、自動車用ディーゼルエンジンのグロープラグに好適である。
近年、自動車用ディーゼルエンジンにおいては燃焼効率向上の観点から、エンジンへの燃料の直噴化が進み、エンジン特にエンジンヘッド部位は直噴化のための機器等が搭載され構造変更が行われている。当該エンジンヘッド部位に取り付けるグロープラグにおいても取付けスペースが減少し、そのためグロープラグには径方向の寸法を小さくする細長い形状が要求されている。
このような状況における従来のグロープラグBの構造は、添付した図5に示すように、ハウジング1の中空軸孔1a内には、外部から電力が供給される中軸2とセラミックヒータ3が挿通され、中軸2とセラミックヒータ3はキャップ4で電気的に接続固定され、セラミックヒータ3はスリーブ5を介してハウジング1にロウ付けにより電気的に気密固定されている。
また、ハウジング1の基端部1bでは、芯出し用の絶縁リング6をハウジング1と中軸2との間の中空軸孔1aに装着し、さらにその基端側で中空軸孔1a内にガラス溶着7を施し、中軸2をハウジング1に対して絶縁的に保持固定すると共に、外部からの水滴、埃等の浸入を防いでいる構造である。
しかしながら、ハウジング1と中軸2との気密及び絶縁保持をガラス溶着7で行う上記グロープラグBの構造においては、固形のガラスを溶解するにあたって、約500℃の高温の雰囲気内にグロープラグBを構成するハウジング1、中軸2、キャップ4、スリーブ5等の金属部材が一緒に晒されるため、これらの金属部材が鈍り(焼鈍化)、金属部材の材料強度が低下する。そのため、ガラス溶着7で中軸2を保持固定する構造のものにおいては、金属部材の材料強度の低下に対し、所望の強度を確保するためには、ハウジング1、中軸2、キャップ4、スリーブ5等の金属部材の肉厚寸法を薄くすることには限度がある。すなわち、グロープラグの細長い形状の要求を達成するには難点がある。
そこで下記特許文献1の図1には、ガラス溶着を施すことなく、Oリング70で気密を保つと共に絶縁性支持リング60で中軸30を主体金具(ハウジング)40に絶縁保持固定した構造のグロープラグが記載されている。
しかしながら、上記した下記特許文献1に記載のグロープラグにおいては、エンジンに装着された状態でピン端子(ターミナル)50から電源を供給する電気コードのターミナルコネクタ(添付図5の符号D参照)を取り外す時、ピン端子50とターミナルコネクタは簡単には抜けないように係合しているため、ピン端子50には基端側(図の上方向)へのかなりの力が作用する。
そのため、中軸30にも基端側への力が作用し中軸30がセラミックヒータ20から外れて抜けたり、あるいは上記力がセラミックヒータ20にも作用してセラミックヒータ20が破損するという問題がある。
特開2007−32877号公報
本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、ハウジングの中空軸孔内に挿通された中軸の先端部とハウジングの基端部で中軸を保持固定する絶縁保持部材の対応位置との範囲に、ハウジングに対して中軸の基端側への移動を拘束する移動拘束手段を設けることにより、中軸の基端側への抜けを防止して構成する各金属部材の鈍化をもたらす高温雰囲気下でのガラス溶着を廃止でき、各金属部材の材料強度を維持して細長形状を可能にするグロープラグを提供することにある。
請求項1に係る発明では、
中空軸孔を有する金属製ハウジングと、
前記ハウジングの中空軸孔内に前記ハウジングと絶縁的に挿通され基端部において外部と電気的に接続される中軸と、
前記中軸より先端側に配置され前記中軸と電気的に接続されて発熱し前記ハウジングに電気的に接触して保持されるヒータと、
前記ハウジングの基端部において前記ハウジングと前記中軸とを絶縁的に気密保持する絶縁保持部材とを備え、
前記中軸の先端部と前記絶縁保持部材の対応位置との範囲に、前記ハウジングと前記中軸との絶縁性を保ち前記ハウジングに対する前記中軸の基端側への移動を拘束する移動拘束手段を設けることを特徴とする。
上記構成によれば、電源を供給する電気コードのターミナルコネクタを取り外す際の中軸に作用する力によって中軸が基端側方向へ移動するのを移動拘束手段で阻止できるため、従来のようなガラス溶着による中軸の保持を廃止でき、従って、各金属部材の鈍化を生じさせないので材料強度を維持でき細長形状を達成することができる。
請求項2に係る発明では、前記移動拘束手段を、前記中空軸孔の小径孔と当該小径孔より先端側の大径孔により形成される中空軸孔段部と、前記中空軸孔段部より先端側に位置し前記中軸の外周部と当該外周部より先端側の大径部により形成される中軸外周段部と、前記中空軸孔段部と前記中軸外周段部との間に配置当接された絶縁性支持リングで構成することを特徴とする。
上記構成によれば、前記中空軸孔段部と先端側に位置する前記中軸外周段部は径方向に伸びる段面を有することになるから、当該両段面に前記支持リングを当接配置させて確実に中軸の基端側への移動(抜け)を抑止できる。
請求項3によれば、前記中空軸孔段部、前記中軸外周段部及び支持リングを前記中軸の先端部近傍に配置していることを特徴とする。
上記構成によれば、前記中軸の先端側近傍で前記支持リングにより前記ハウジングに対して前記中軸の芯出し保持ができ、従来構造のものより前記中軸の中間保持箇所を増やすことができ、従って前記中軸の共振を防止できる。
請求項4に係る発明では、前記支持リングの外径d3を前記中空軸孔の小径孔の内径D1より大きく、前記中軸の大径部の外径d2を前記中空軸孔の小径孔の内径D1より大きく設定していることを特徴とする。
上記構成によれば、前記中軸に作用する基端側方向の力によって前記支持リングには曲げ力やせん断力が作用せず、従って曲げ力やせん断力に難点のある前記支持リングが破損し難い。
請求項5に係る発明では、前記支持リングの外径d3を前記中空軸孔の小径孔の内径D1より大きく、前記中軸の大径部の外径d2を前記中空軸孔の小径孔の内径D1とほぼ同じ寸法に設定していることを特徴とする。
上記構成によれば、前記支持リングが破損し難く、且つ前記ハウジングと前記中軸との絶縁性を保つことができる。
請求項6に係る発明では、前記支持リングの外径d3を前記中空軸孔の小径孔の内径D1より大きく、前記中軸の大径部の外径d2を前記中空軸孔の小径孔の内径D1より小さく設定していることを特徴とする。
上記構成によれば、前記中軸外周段部と前記中空軸孔の大径孔の内周部との距離を大きくすることができ、従って、前記ハウジングと前記中軸との絶縁性を確実に得ることができる。
請求項7に係る発明では、前記支持リングに前記中空軸孔の小径孔の内周部と前記中軸の外周部との間及び前記中空軸孔の大径孔の内周部と前記中軸の大径部との間の少なくとも一方の間に軸方向に伸びるフランジ部を設けていることを特徴とする。
上記構成によれば、前記ハウジングの中空軸孔と前記中軸の外周部との間における前記支持リングの軸方向の長さが長くなり、前記支持リングの芯出しがより安定すると共に前記ハウジングと前記中軸との絶縁性がより向上する。
以下、図に基づき本発明になるグロープラグAの実施形態を説明する。図1は本発明になるグロープラグAの全体構成断面図、図2は本発明の要部で図1のC部の拡大断面図である。なお、本説明文中「先端側」及び「基端側」とは図示するように各図面において下部方向及び上部方向を意味し、「先端部」及び「基端部」とは各構成部材における先端側及び基端側に位置する部位を意味する。
図1において、金属製(炭素鋼)の細長い筒状のハウジング1の中心には軸方向に沿って中空軸孔1a、外部ほぼ中央にはエンジン取り付け用のネジ1jが形成されており、中空軸孔1a内には金属製(炭素鋼)の棒状の中軸2、中軸2の先端側にセラミックヒータ3が挿通されている。
中軸2の先端部2aとセラミックヒータ3の基端部3aは筒状の金属製(耐熱性ステンレス)キャップ4で電気的に接続固定されている。中軸2の先端部2aとキャップ4との接続は点カシメ結合され、セラミックヒータ3の基端部3aとキャップ4との接続は銀ロウ付け接合されている。
セラミックヒータ3の大部分は金属製(耐熱性ステンレス)スリーブ5に保持され、両者は銀ロウ付けにより電気的且つ機密的に接合されている。また、スリーブ5はハウジング1の先端部1cでロウ付けにより電気的且つ機密的に接合されており、ハウジング1、スリーブ5、セラミックヒータ3は互いに電気的且つ機密的に接続結合されている。
ハウジング1の基端部1bにおける中空軸孔1aはテーパ部1dが形成されており、このテーパ部1dに嵌合するテーパを有する絶縁性を持つ耐熱性シリコンあるいはフッ素系ゴムリング11が嵌着されている。このゴムリング11には中心に貫通孔が形成されており中軸2の基端部2b部分が挿通している。このゴムリング11は本例では絶縁保持部材をなす。なお、本例において絶縁保持部材には高温環境下で溶解して固着するガラス溶着部材等は含まれない。
ゴムリング11は絶縁性樹脂部材のブッシュ8を介し中軸2の基端部2bに固定した金属製ターミナル9によりハウジング1の基端部1bに機密的に装着され、中軸2をハウジング1に対して芯出しすると共に絶縁的に保持している。すなわち絶縁保持部材をなすゴムリング11により中軸2の芯出しと外部からの水、埃等の侵入を防止している。なお、金属製ターミナル9は中軸2のローレットが施された基端部2bに嵌着(圧入)されている。
ターミナル9には外部から中軸2、キャップ4を通してセラミックヒータ3へ電力を供給する電気コード(図示せず)の接続されているターミナルコネクタDが取り付けられる。ターミナルコネクタDは取り付ける際は内部のばね作用により拡径してターミナル9の凸部に係合してターミナル9からは容易に離脱しない。取り外す際はターミナル9の凸部との係合を外す必要があるため、かなりの力を必要とする。そのため、ターミナルコネクタDを取り外す時にはターミナル9にかなりの力が作用し、この力は接続固定されている中軸2、キャップ4、セラミックヒータ3にも基端側方向に作用する。
上記した絶縁樹脂部材としてのゴムリング11では中軸2の基端側方向への移動(抜け)を阻止できないので、中軸2の先端部2aと基端側の絶縁保持部材11の対応位置との範囲(間)に、本発明の要部であり中軸2の基端側への移動(抜け)を拘束する移動拘束手段20が設けられている。この移動拘束手段20は後述するように中軸2の先端部2a近傍に配置されているのが望ましい。
次に図2で移動拘束手段20を含む本発明の要部の具体的構成を説明する。中空軸孔1aは基端側に位置する小径孔1eと、この小径孔1eの先端側に位置する大径孔1fで構成されており、小径孔1eと大径孔1fの境界には径方向に水平に伸びる円面状の中空軸孔段部1gが形成される。また、中軸2の外周部2cには径方向に水平に伸びる円面状の中軸外周段部2dが設けてあり、中軸外周段部2dは中空軸孔段部1gより先端側に位置している。従って、中軸外周段部2dと中空軸孔段部1gは互いに平行面を呈しており、中空軸孔段部1gの段面は先端側の面し、中軸外周段部2dの段面は基端側に面し、両段面間は所定の間隔を保っている。なお、中軸2は中軸外周段部2dより基端側では同じ径寸法になっている。
中軸外周段部2dと中空軸孔段部1gとの間における大径孔1fには、中軸2が挿通する貫通孔10aを有する円盤状の絶縁性セラミック又は絶縁成形樹脂からなる支持リング10が装着され、その両端面は中軸外周段部2dと中空軸孔段部1gの段面に当接し、その外径d3は大径孔1fに極僅かな間隙を保って接触している。
上記した移動拘束手段20は中軸外周段部2d、中空軸孔段部1g及び中軸外周段部2dと中空軸孔段部1gとの間に当接して配置される支持リング10を備えている。
ここで図2に示す移動拘束手段20を含む構成において、各部の寸法関係を説明する。中空軸孔1aの大径孔1fの内径d1は小径孔1eの内径D1より大きく(d1>D1)、中軸2の大径部2fの外径d2は外周部2cの外径D2より大きく(d2>D2)設定されている。また、支持リング10の外径d3は中空軸孔1aの大径孔1fの内径d1より極僅かに小さく小径孔1eの内径D1より大きく(d1>d3>D1)、中軸2の大径部2fの外径d2は支持リング10の内径(貫通孔10aの内径)D3より大きく(d2>D3)設定されている。なお、中軸2の大径部2fの外径d2と中空軸孔1aの小径孔1eの内径D1との寸法関係については後述する。
以上、上記したように中軸2の基端側への移動(変位)を拘束する移動拘束手段20を中軸2の先端部2aと基端側の絶縁保持部材11の対応位置との範囲(間)に設けているから、電源を供給する電気コードのターミナルコネクタDを取り外す際の中軸2に作用する力によって中軸2が基端側方向へ移動するのを移動拘束手段20で阻止できるため、従来のようなガラス溶着による中軸の保持を廃止でき、従って、各金属部材の鈍化を生じさせないので材料強度を維持でき細長形状を達成することができる。
また、本例では移動拘束手段20は、中空軸孔1aの小径孔1eと当該小径孔1eより先端側の大径孔1fにより形成される中空軸孔段部1gと、中空軸孔段部1gより先端側に位置し中軸2の外周部2cと当該外周部2cより先端側の大径部2fにより形成される中軸外周段部2dと、中空軸孔段部1gと中軸外周段部2dとの間に配置当接された絶縁性の支持リング10を備えているから、中空軸孔段部1gと先端側に位置する中軸外周段部2dは径方向に伸びる段面を有し当該両段面に絶縁性の支持リング10を当接配置させて中軸の基端側への移動(抜け)を確実に抑止できる。
また、本例では中空軸孔段部1g、中軸外周段部2d及び支持リング10を中軸2の先端部2a近傍に配置しているから、中軸2の先端部2a近傍で支持リング10によりハウジング1に対して体格の大きい中軸2の芯出し及び保持ができ、従来構造のものより中軸2の中間保持箇所を増やすことができ、従って中軸2の共振を防止できる。
次に図3により中軸2の大径部2fの外径d2と中空軸孔1aの小径孔1eの内径D1との寸法関係について説明する。図3(a)、(b)、(c)はそれぞれ中空軸孔1aの小径孔1eの内径D1に対する中軸2の大径部2fの外径d2の大小関係を示す。なお、支持リング10の外径d3は、支持リング10が中空軸孔段部1gに当接するためには中空軸孔1aの小径孔1eの内径D1より大きくなければならない。
図3(a)に示す例では、支持リング10の外径d3を中空軸孔1aの小径孔1eの内径D1より大きく、中軸2の大径部2fの外径d2を中空軸孔1aの小径孔1eの内径D1より大きく設定している。従って、中軸2に作用する基端側方向の力によって支持リング10には曲げ力やせん断力が作用せず、従って曲げ力やせん断力に難点のある支持リング10が破損し難い。
また、図3(b)に示す例では、支持リングの外径d3を中空軸孔1aの小径孔1eの内径D1より大きく、中軸2の大径部2fの外径d2を中空軸孔1aの小径孔1eの内径D1とほぼ同じ寸法に設定している。従って、絶縁性支持リング10が破損し難く、且つハウジング1と中軸2との絶縁性を保つことができる。
また、図3(c)に示す例では、支持リング10の外径d3を中空軸孔1aの小径孔1eの内径D1より大きく、中軸2の大径部2fの外径d2を中空軸孔1aの小径孔1eの内径D1より小さく設定している。従って、中軸2の大径部2fの外周部2gと中空軸孔1aの大径孔1fの内周部1iとの距離を大きくすることができ、従って、ハウジング1と中軸2との絶縁性を確実に得ることができる。
次に図4により支持リング10の変形例を示す。
図4(a)に示す例では、支持リング10に中空軸孔1aの小径孔1eの内周部1hと中軸2の外周部2cとの間に軸方向に伸びるリング状の基端側フランジ部10bを設けている。
図4(b)に示す例では、支持リング10に中空軸孔1aの大径孔1fの内周部1iと中軸2の大径部2fの外周部2gとの間に軸方向に伸びるリング状の先端側フランジ部10cを設けている。
図4(c)に示す例では、支持リング10に、基端側の端面に中空軸孔1aの小径孔1eの内周部1hと中軸2の外周部2cとの間に軸方向に伸びるリング状の基端側フランジ部10bと、先端側の端面に中空軸孔1aの大径孔1fの内周部1iと中軸2の大径部2fの外周部2gとの間に軸方向に伸びるリング状の先端側フランジ部10cを設けている。
上記のように少なくとも支持リング10の端面の一方にフランジ部10b(10c)を設けることにより、ハウジング1の中空軸孔1aと中軸2の外周部(大径部2fの外周も含む)2cとの間における支持リング10の軸方向の長さが長くなり、支持リング10の芯出しがより安定すると共に、ハウジング1と中軸2との絶縁性がより向上する。支持リング10の両端面にフランジ部を設ければ上記の効果がより一層助長される。
なお、上記構成の本発明グロープラグAの組み付け手順は、先ず、所定形状に形成された中軸2、キャップ4、スリーブ5及びセラミックヒータ3を図示するように接合する。次に中軸2の基端側から所定形状に形成された支持リング10を中軸2に通し支持リング10の先端側の端面を中軸2の中軸外周段部2dの段面に当接させる。次に、このように組み付けられた中軸2、キャップ4、スリーブ5、セラミックヒータ3及び支持リング10をハウジング1の先端側から中空軸孔1a内に通し(あるいはハウジング1の中空軸孔1aを中軸2の基端側から被せ)、支持リング10の基端側の端面が中空軸孔段部1gの段面に当接する位置にセットする。この状態において、中軸2は支持リング10によりハウジング1に対して芯出しがなされた状態になる。
その後、ハウジング1の先端部1cではスリーブ5とハウジング1をロウ付け接合し気密的に固定し、基端側では、ゴムリング11、ブッシュ8を中軸2の基端部2bに通し、ターミナル9を中軸2の基端部2bに挿入固定しブッシュ8の弾性力によりゴムリング11をハウジング1のテーパ部1dに嵌着させて組付けが完了する。なお、スリーブ5とハウジング1のロウ付け接合固定をゴムリング11、ブッシュ8及びターミナル9の組付けの前に行うのが望ましい。
本発明になるグロープラグの実施形態を示す縦断面図である。 本発明の要部で図1に示すC部の拡大断面図である。 (a)、(b)、(c)はそれぞれ本発明の要部で中軸2の大径部2fの外径d2と中空軸孔1aの小径孔1eの内径D1との寸法関係の説明に供する拡大断面図である。 (a)、(b)、(c)はそれぞれ本発明の要部で支持リング10のフランジ部10b、10cの説明に供する拡大断面図である。 従来のグロープラグBの縦断面図である。
符号の説明
A 本発明のグロープラグ
B 従来のグロープラグ
D ターミナルコネクタ
1 ハウジング
1a 中空軸孔
1b ハウジング1の基端部
1c ハウジング1の先端部
1e 中空軸孔1aの小径孔
1f 中空軸孔1aの大径孔
1g 中空軸孔段部
1h 小径孔1eの内周部
1i 大径孔1fの内周部
2 中軸
2a 中軸2の先端部
2b 中軸2の基端部
2c 中軸2の外周部
2d 中軸外周段部
2f 中軸2の大径部
2g 中軸2の大径部2fの外周部
3 セラミックヒータ
4 キャップ
5 スリーブ
9 ターミナル
10 支持リング
11 絶縁樹脂部材としてのゴムリング
20 移動拘束手段(1g、2d、10)
D1 中空軸孔1aの小径孔1eの内径
d1 中空軸孔1aの大径孔1fの内径
D2 中軸2の外周部2cの外径
d2 中軸2の大径部2fの外径
D3 支持リング10の内径
d3 支持リング10の外径

Claims (7)

  1. 中空軸孔を有する金属製ハウジングと、
    前記ハウジングの中空軸孔内に前記ハウジングと絶縁的に挿通され基端部において外部と電気的に接続される中軸と、
    前記中軸より先端側に配置され前記中軸と電気的に接続されて発熱し前記ハウジングに電気的に接触して保持されるヒータと、
    前記ハウジングの基端部において前記ハウジングと前記中軸とを絶縁的に気密保持する絶縁保持部材とを備え、
    前記中軸の先端部と前記絶縁保持部材の対応位置との範囲に、前記ハウジングと前記中軸との絶縁性を保ち前記ハウジングに対する前記中軸の基端側への移動を拘束する移動拘束手段が設けられていることを特徴とするグロープラグ。
  2. 前記移動拘束手段は、前記中空軸孔の小径孔と当該小径孔より先端側の大径孔により形成される中空軸孔段部と、前記中空軸孔段部より先端側に位置し前記中軸の外周部と当該外周部より先端側の大径部により形成される中軸外周段部と、前記中空軸孔段部と前記中軸外周段部との間に当接配置された絶縁性の支持リングを備えることを特徴とする請求項1記載のグロープラグ。
  3. 前記中空軸孔段部、前記中軸外周段部及び支持リングは前記中軸の先端部近傍に配置されていることを特徴とする請求項2記載のグロープラグ。
  4. 前記支持リングの外径d3は前記中空軸孔の小径孔の内径D1より大きく、前記中軸の大径部の外径d2は前記中空軸孔の小径孔の内径D1より大きく設定されていることを特徴とする請求項2又は3記載のグロープラグ。
  5. 前記支持リングの外径d3は前記中空軸孔の小径孔の内径D1より大きく、前記中軸の大径部の外径d2は前記中空軸孔の小径孔の内径D1とほぼ同じ寸法に設定されていることを特徴とする請求項2又は3記載のグロープラグ。
  6. 前記支持リングの外径d3は前記中空軸孔の小径孔の内径D1より大きく、前記中軸の大径部の外径d2は前記中空軸孔の小径孔の内径D1より小さく設定されていることを特徴とする請求項2又は3記載のグロープラグ。
  7. 前記支持リングは、前記中空軸孔の小径孔の内周部と前記中軸の外周部との間及び前記中空軸孔の大径孔の内周部と前記中軸の大径部との間の少なくとも一方の間に軸方向に伸びるフランジ部を有していることを特徴とする請求項2〜6のいずれか一つに記載のグロープラグ。

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