JP2009243709A - Glow plug and method of manufacturing glow plug - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、自着火方式の内燃機関で使用されるグロープラグにおいて、内燃機関の燃焼圧を検出する技術に関する。 The present invention relates to a technique for detecting the combustion pressure of an internal combustion engine in a glow plug used in an internal combustion engine of self-ignition type.
ディーゼルエンジン等の自着火方式の内燃機関において始動を補助するためのグロープラグに圧力センサを設け、内燃機関の燃焼圧を検出することが行われている。このようなグロープラグでは、ヒータに電力を供給するための中軸を用いて、燃焼圧が加わるヒータの変位がセンサに伝達される(例えば、特許文献1参照)。より詳細には、燃焼室内の圧力がヒータにかかり、その圧力が応力として中軸を伝わり、センサにより燃焼圧が検出される。 In a self-ignition type internal combustion engine such as a diesel engine, a pressure sensor is provided in a glow plug for assisting start-up to detect the combustion pressure of the internal combustion engine. In such a glow plug, the displacement of the heater to which combustion pressure is applied is transmitted to the sensor using a central shaft for supplying electric power to the heater (for example, see Patent Document 1). More specifically, the pressure in the combustion chamber is applied to the heater, the pressure is transmitted as stress to the central axis, and the combustion pressure is detected by the sensor.
また、特許文献2には、圧力センサと加熱要素(ヒータ)とを備える圧力ピックアップ加熱バーの構造をより簡単にするため、圧力センサをグロープラグ本体(ハウジング)内に格納することが提案されている。 Patent Document 2 proposes storing the pressure sensor in a glow plug body (housing) in order to simplify the structure of the pressure pickup heating bar including the pressure sensor and the heating element (heater). Yes.
ところで、ヒータに電力を供給するための中軸は、ヒータ側(先端側)から内燃機関の外側(後端側)にまでわたって設けられる。そのため、圧力センサをハウジング内に格納する場合、圧力センサの中心には中軸を通すための貫通穴が設けられる。そのため、圧力センサの受圧面積(圧力を受ける方向に垂直な面の断面積)は、貫通穴の大きさにより制限される。一方、圧力センサの受圧面積は、センサの耐荷重を高めるため、より大きくするのが望ましい。 By the way, the center shaft for supplying electric power to the heater is provided from the heater side (front end side) to the outside (rear end side) of the internal combustion engine. For this reason, when the pressure sensor is stored in the housing, a through hole for passing the central shaft is provided at the center of the pressure sensor. Therefore, the pressure receiving area of the pressure sensor (the cross-sectional area of the surface perpendicular to the pressure receiving direction) is limited by the size of the through hole. On the other hand, it is desirable to increase the pressure receiving area of the pressure sensor in order to increase the load resistance of the sensor.
一方、中軸において変位を伝達する部分(変位伝達部)が変形すると、圧力センサに加わる荷重が低下する。そこで、圧力センサに加わる荷重の低下を抑制するため、変位伝達部の変形量が小さくなるように、変位伝達部の外径は大きくされる。一般に、中軸のように一体で形成される部材において、その外径差を大きくとることは困難である。そのため、圧力センサの位置における中軸の外径を十分小さくすることができず、圧力センサに設けられる貫通穴を小径化して、圧力センサの受圧面積を十分大きくすることが困難であった。例えば、中軸となる柱状の金属材料の一体物から、変位伝達部としての大径部(例えば、外径4mm)を一方の端部側に形成し、圧力センサに設けられる貫通孔に挿通される部位である小径部(例えば、φ1mm)を他方の端部側に隣接して形成するような場合である。 On the other hand, when a portion (displacement transmitting portion) that transmits displacement in the central shaft is deformed, the load applied to the pressure sensor is reduced. Therefore, in order to suppress a decrease in the load applied to the pressure sensor, the outer diameter of the displacement transmission unit is increased so that the deformation amount of the displacement transmission unit is reduced. In general, it is difficult to increase the difference in outer diameter of a member formed integrally, such as an intermediate shaft. Therefore, the outer diameter of the central shaft at the position of the pressure sensor cannot be made sufficiently small, and it is difficult to reduce the diameter of the through hole provided in the pressure sensor and to sufficiently increase the pressure receiving area of the pressure sensor. For example, a large-diameter portion (for example, an outer diameter of 4 mm) as a displacement transmission portion is formed on one end side from a columnar metal material that becomes the central shaft, and is inserted into a through-hole provided in the pressure sensor. This is a case where a small-diameter portion (for example, φ1 mm) as a part is formed adjacent to the other end side.
本発明は、上述した従来の課題を解決するためになされたものであり、圧力センサ付グロープラグにおいて圧力センサの受圧面積をより大きくする技術を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described conventional problems, and an object thereof is to provide a technique for increasing the pressure receiving area of a pressure sensor in a glow plug with a pressure sensor.
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms or application examples.
[適用例1]
グロープラグであって、
筒状のハウジングと、
前記ハウジングの一方の端部に設けられたヒータと、
前記ハウジング内に設けられ、前記ヒータの前記ハウジングに対する前記一方の端部と他方の端部とを結ぶ方向に沿った変位を検出するセンサと、
前記ハウジング内において前記ヒータと前記センサとの間に設けられ、前記ヒータに電気的に接続されるとともに、前記ヒータの変位を前記センサに機械的に伝達する給電部材と、
前記給電部材から前記センサよりも前記他方の端部に向かって前記ハウジング内に配設され、前記給電部材を介して外部電源から前記ヒータに電力を供給するリード部材と
を備え、
前記給電部材は、前記一方の端部側から前記他方の端部側に貫通する貫通穴を有しており、
前記貫通穴に挿通された前記リード部材と、前記給電部材とは、前記給電部材の前記貫通穴の前記一方の端部側において接合されている
グロープラグ。
[Application Example 1]
A glow plug,
A tubular housing;
A heater provided at one end of the housing;
A sensor provided in the housing and detecting a displacement along a direction connecting the one end and the other end of the heater with respect to the housing;
A power supply member provided between the heater and the sensor in the housing, electrically connected to the heater, and mechanically transmitting displacement of the heater to the sensor;
A lead member disposed in the housing from the power supply member toward the other end than the sensor, and supplying electric power from an external power source to the heater via the power supply member,
The power supply member has a through hole penetrating from the one end side to the other end side,
The lead member inserted into the through hole and the power supply member are joined on the one end side of the through hole of the power supply member.
この適用例によれば、ヒータに電力を供給するリード部材と、変位の伝達にも使用される給電部材とを別体のものとすることにより、リード部材の外径をより細くすることができる。そのため、センサの受圧面積をより大きくすることが容易となる。また、給電部材と、給電部材の貫通穴に挿通されたリード部材とは、給電部材の貫通穴の一方の端部側において接合されている。そのため、リード部材に力が加わった場合に、接合部に加わる応力が低減するので、接合部の破断を抑制することができる。 According to this application example, the lead member that supplies electric power to the heater and the power supply member that is also used for transmission of the displacement are separated, so that the outer diameter of the lead member can be further reduced. . Therefore, it becomes easy to increase the pressure receiving area of the sensor. Further, the power feeding member and the lead member inserted through the through hole of the power feeding member are joined at one end side of the through hole of the power feeding member. Therefore, when a force is applied to the lead member, the stress applied to the joint portion is reduced, so that breakage of the joint portion can be suppressed.
[適用例2]
適用例1記載のグロープラグであって、
前記リード部材は、前記貫通穴の前記他方の端部側において、前記貫通穴の断面方向に移動可能である
グロープラグ。
[Application Example 2]
A glow plug as described in Application Example 1,
The lead member is movable in a cross-sectional direction of the through hole on the other end side of the through hole.
この適用例によれば、リード部材は、他方の端部側において、貫通穴の断面方向に移動可能となっている。リード部材が断面方向に移動することにより、リード部材に加わる断面方向の力の一部は、リード部材の線方向(リード線が延在する方向)に分散される。そのため、リード部材と貫通穴の端部とが接触することによりリード部材に加わる剪断応力をより小さくすることができ、リード部材の破断を抑制することができる。 According to this application example, the lead member is movable in the cross-sectional direction of the through hole on the other end side. When the lead member moves in the cross-sectional direction, a part of the cross-sectional force applied to the lead member is dispersed in the linear direction of the lead member (direction in which the lead wire extends). Therefore, the shear stress applied to the lead member due to the contact between the lead member and the end portion of the through hole can be further reduced, and the breakage of the lead member can be suppressed.
[適用例3]
適用例1または2記載のグロープラグであって、
前記リード部材は、前記一方の端部側の外径が前記貫通穴の径よりも大きい
グロープラグ。
[Application Example 3]
A glow plug according to application example 1 or 2,
The glow plug, wherein the lead member has an outer diameter on the one end side larger than a diameter of the through hole.
この適用例によれば、リード部材の一方の端部側の外径が、貫通穴の径よりも大きくなっている。そのため、リード部材に他方の端部に向きの力が加わった場合においても、リード部材が給電部材から抜けることが抑制される。 According to this application example, the outer diameter of one end portion side of the lead member is larger than the diameter of the through hole. Therefore, even when a direction force is applied to the other end of the lead member, the lead member is prevented from coming off from the power supply member.
[適用例4]
適用例1ないし3のいずれか記載のグロープラグであって、
前記リード部材と前記給電部材との前記接合は溶接によりなされている
グロープラグ。
[Application Example 4]
A glow plug according to any one of application examples 1 to 3,
The joint between the lead member and the power supply member is made by welding. Glow plug.
この適用例によれば、リード部材と給電部材とが溶接により接合されることにより、接合部が給電部材の一方の端部側に限定される。そのため、貫通穴の他方の端部側においてリード部材が固定されることが抑制され、リード部材に加わる応力をより低減することができる。 According to this application example, the lead member and the power feeding member are joined by welding, so that the joint portion is limited to one end side of the power feeding member. Therefore, the lead member is suppressed from being fixed on the other end side of the through hole, and the stress applied to the lead member can be further reduced.
[適用例5]
グロープラグの製造方法であって、
ハウジング一方の端部に設けられるヒータに電気的に接続され、前記ハウジング内において前記ヒータとセンサとの間に配置されることにより、前記ヒータの前記ハウジングに対する前記一方の端部と他方の端部とを結ぶ方向に沿った変位を前記センサに機械的に伝達する給電部材であって、前記一方の端部側から前記他方の端部側に貫通穴を有する給電部材を準備する工程と、
前記貫通穴に挿通されるリード部材の前記一方の端部側を、外径が前記貫通穴の径よりも大きい大径部としてを形成する工程と、
前記貫通穴の前記一方の端部側において前記大径部と前記給電部材とを接合する工程と
を備えるグロープラグの製造方法。
[Application Example 5]
A method of manufacturing a glow plug,
The one end and the other end of the heater with respect to the housing are electrically connected to a heater provided at one end of the housing and disposed between the heater and the sensor in the housing. A power supply member that mechanically transmits a displacement along a direction connecting the sensor to the sensor, the power supply member having a through hole from the one end side to the other end side; and
Forming the one end portion side of the lead member inserted through the through hole as a large diameter portion whose outer diameter is larger than the diameter of the through hole; and
And a step of joining the large diameter portion and the power feeding member on the one end side of the through hole.
この適用例によれば、リード部材と給電部材との接合部が破断しにくいグロープラグをより容易に製造することができる。 According to this application example, it is possible to more easily manufacture a glow plug in which the joint portion between the lead member and the power feeding member is not easily broken.
[適用例6]
適用例5記載のグロープラグの製造方法であって、
前記大径部と前記給電部材との前記接合は溶接によってなされる
グロープラグの製造方法。
[Application Example 6]
A method of manufacturing a glow plug according to Application Example 5,
The method of manufacturing a glow plug, wherein the joining of the large diameter portion and the power supply member is performed by welding.
この適用例によれば、リード部材の外径が貫通穴の径よりも大きい大径部と給電部材とが溶接される。そのため、溶接によるリード部材の細径化が抑制され、リード部材の断線を抑制することができる。 According to this application example, the large diameter portion where the outer diameter of the lead member is larger than the diameter of the through hole and the power supply member are welded. Therefore, the diameter reduction of the lead member by welding is suppressed, and disconnection of the lead member can be suppressed.
なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能である。例えば、グロープラグ、グロープラグの製造方法、およびその製造方法で製造されたグロープラグ、それらのグロープラグを使用した内燃機関の始動補助装置、その始動補助装置を使用した内燃機関、その内燃機関を使用した移動体、等の態様で実現することができる。 Note that the present invention can be realized in various modes. For example, a glow plug, a glow plug manufacturing method, a glow plug manufactured by the manufacturing method, an internal combustion engine start assist device using the glow plug, an internal combustion engine using the start assist device, and the internal combustion engine It can be realized in the form of the moving body used.
次に、本発明の実施の形態を実施例に基づいて以下の順序で説明する。
A.第1実施例:
A1.グロープラグの構造:
A2.通電機構の構成:
A3.実施例の効果:
A4.ヒータアセンブリの組立方法:
B.第2実施例:
Next, embodiments of the present invention will be described in the following order based on examples.
A. First embodiment:
A1. Glow plug structure:
A2. Configuration of power supply mechanism:
A3. Effects of the embodiment:
A4. Assembling method of heater assembly:
B. Second embodiment:
A1.グロープラグの構造:
図1は、本発明の一実施例としてのグロープラグの外観を示す外観図である。グロープラグ100は、配線保持部110と、主体金具120(「ハウジング」とも呼ばれる)と、外筒130と、先端チップ140と、ヒータ150とを備えている。
A1. Glow plug structure:
FIG. 1 is an external view showing an external appearance of a glow plug as one embodiment of the present invention. The
配線保持部110は、グロープラグ100に設けられた圧力センサ(後述する)の出力信号を外部に出力するセンサケーブル112と、ヒータ150に電力を供給するための通電ケーブル114とを保持している。配線保持部110において、センサケーブル112の複数の心線は、それぞれ、圧力センサに接続された複数のセンサ信号線(図示しない)と接続されている。また、通電ケーブル114の心線は、ヒータ150に電力を供給するためのリード線(後述する)に接続されている。
The
主体金具120は、筒状の部材であり、ディーゼルエンジン等の自着火方式の内燃機関が有するシリンダヘッドに装着される。第1実施例では、主体金具120を炭素鋼(S45C)で形成している。但し、主体金具120の材質としては、高強度の材料であれば、ステンレス鋼(例えば、SUS630,SUS430)等、種々の材料を用いることができる。主体金具120の配線保持部110側の端部には、シリンダヘッドに取り付ける際に使用する工具と係合する係合部122が形成されている。主体金具120の中間部には、グロープラグ100をシリンダヘッドに固定するためのネジ部124が形成されている。係合部122を工具で回転させることにより、シリンダヘッドとネジ部124とが締結され、グロープラグ100はシリンダヘッドに取り付けられる。これにより、グロープラグ100のヒータ150は、内燃機関の燃焼室内に曝される。なお、以下では、軸線Oに沿ったヒータ150側の方向(図1の矢印R方向)を「先端側」とも呼び、配線保持部110側の方向(図1の矢印L方向)を「後端側」とも呼ぶ。
The
外筒130は、フランジ132と、薄肉部134と、ヒータ保持部136とが形成された筒状の部材である。フランジ132は、外筒130と主体金具120との軸線Oに沿った位置関係を規定するため鍔状に形成されている。薄肉部134は、燃焼室内の圧力により変形するように外筒130の他の部分よりも薄く形成されている。ヒータ保持部136は、外筒130に圧入されるヒータ150を保持する。外筒130は、SUS630で形成されている。なお、外筒130の材質としては、繰り返し耐力を有するとともにヤング率が低い種々の材料(例えば、マルエージ鋼、SUS430、純チタン、チタン合金(Ti−6Al−4V))を用いることができる。但し、薄肉部134のみをこのような材料で形成することも可能である。この場合、外筒130の他の部分を、他の種類の高強度材料で形成することができる。
The
先端チップ140は、SUS430で形成された筒状の部材である。なお、先端チップ140を、炭素鋼や他のステンレス鋼で形成することも可能である。先端チップ140は、外径が軸線Oに沿ってほぼ一定の円筒部142と、先端側に向かって外径が細くなっているテーパ部144とを有している。このように、テーパ部144を設けることにより、シリンダヘッドにグロープラグを締め付けた際に、先端チップ140がシリンダヘッド側に設けられたテーパシート面を押さえつけ、変形させることにより、燃焼室の気密を確保できる。主体金具120と先端チップ140は、外筒130のフランジ132を挟み込んだ状態で溶接される。これにより、主体金具120、外筒130、及び先端チップ140は固定的に接合される。
The
図2は、第1実施例のグロープラグ100の圧力検出機構の周辺(以下、「主要部」とも呼ぶ)の構成を示す断面図である。図2に示すように、圧力検出機構は、主体金具120の内部に組み込まれている。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a configuration around the pressure detection mechanism (hereinafter also referred to as “main part”) of the
主体金具120の内部において、ヒータ150は、リング200に圧入されている。リング200は、内径がヒータ150とほぼ同じ円筒状の部材である。リング200の後端側には、ベース部材300が圧入されている。リング200は、SUS630で形成されており、ベース部材300は、SUS430で形成されている。なお、リング200およびベース部材300は、導電性で強度が高い材料であれば他の材料(炭素鋼や他のステンレス鋼等)で形成することも可能である。
Inside the
ベース部材300には、先端側から後端側に向かって、テーパ部312と、嵌合部314と、胴部316と、位置決め部318とがこの順に形成されている。嵌合部314は、外径がリング200の内径(すなわち、ヒータ150の外径)とほぼ同じとなっている。嵌合部314の先端側に外径が先端側に向かって細くなっているテーパ部312を設けることにより、ベース部材300のリング200への圧入が容易となっている。胴部316は、外径がリング200の外径とほぼ同じとなっている。そのため、ベース部材300をリング200に圧入する際、リング200が胴部316に突き当たり、ベース部材300とリング200との軸線Oに沿った位置関係が規定される。胴部316の後端側の位置決め部318は、図示しない位置決め部材と嵌合し、後述する絶縁板やセンサ素子の径方向(軸線Oに垂直な方向)の位置を規定する。なお、胴部316の外径は、グロープラグ100の構造により適宜設定される。胴部316の外径は、例えば、3.5mmないし5.8mmに設定される。
The
ベース部材300の中心部には、貫通穴302が設けられている。貫通穴302の先端側には、内径が先端側に向かって大きくなる面取り部304が形成されている。貫通穴302には、ヒータ150に通電するためのリード線400が通されている。リード線400は、ベース部材300の先端側において、ベース部材300に接合されている。貫通穴302の内径は、リード線400の外径(以下、「線径」とも呼ぶ)や材質を考慮して適宜設定される。線径と貫通穴302の内径との関係、および、リード線400のベース部材300への取り付け方法については、後述する。図2の例では、貫通穴302に面取り部304を設けており、リード線400の破断を抑制することができる。但し、面取り部304を省略することも可能である。
A through
ベース部材300の後端側には、第1の絶縁板510、圧力センサとして機能するセンサ素子520、第2の絶縁板530、および素子止め部材600がこの順に配置されている。絶縁板510,530は、アルミナで形成された円盤状の部材であり、センサ素子520は、ニオブ酸リチウムで形成された円盤状の部材である。これらの絶縁板510,530およびセンサ素子520は、その中心に、リード線400の線径よりも大きい貫通穴が設けられている。なお、絶縁板510,530を、アルミナの他、ジルコニア、あるいは窒化ケイ素等の高強度で絶縁性の材料で形成してもよい。また、センサ素子520を、ニオブ酸リチウム以外の圧電材料(例えば、水晶)で形成しても良い。また、センサ素子520をピエゾ抵抗材料で形成することも可能である。この場合、センサ素子520周辺の構造は、ピエゾ抵抗材料の使用に伴って適宜変更される。
On the rear end side of the
素子止め部材600は、その中心に、リード線400の線径よりも大きい貫通穴が設けられた部材であり、SUS430で形成されている。なお、素子止め部材600を、他の高強度の材料(例えば、炭素鋼やステンレス鋼)で形成することも可能である。素子止め部材600は、外径が外筒130の内径とほぼ同じ挿入部610と、外径が外筒130の外径とほぼ同じ円筒部620とを有している。素子止め部材600は、挿入部610が外筒130に挿入された状態で、外筒130と溶接される。なお、素子止め部材600と外筒130とを、ロウ付けなどの他の方法により接合することも可能である。
The
素子止め部材600と外筒130との溶接は、ヒータ150、リング200、ベース部材300、絶縁板510,530、センサ素子520、および素子止め部材600を組み立て、素子止め部材600に先端方向への荷重(「予荷重」と呼ばれる)を加えた状態で行われる。具体的には、ヒータ150と、リング200と、リード線400を取り付けたベース部材300とからなるヒータアセンブリを組み立てる。組み立てられたヒータアセンブリを外筒130に圧入した後、第1の絶縁板510と、センサ素子520と、第2の絶縁板530とを外筒130内部に挿入する。その後、挿入部610を外筒130に挿入し、素子止め部材600に先端方向への荷重を加えながら、挿入部610と外筒130との重複部分を外筒130の外周側からレーザ溶接する。なお、溶接は、レーザ溶接のほかアークスポット溶接等の種々の方法で行うことができる。また、挿入部610と外筒130とをロウ付け等の他の接合方法で接合しても良い。
The
このように形成されたグロープラグ100(図1)は、内燃機関のシリンダヘッドに装着され、内燃機関の燃焼室内の圧力の検出を行う。燃焼室内の圧力が変動すると、外筒130の薄肉部134が変形して、ヒータ150が主体金具120に対して軸線Oに沿って変位する。ヒータ150の変位は、リング200、ベース部材300、および第1の絶縁板510を介してセンサ素子520に伝達される。一方、センサ素子520は、第2の絶縁板530、素子止め部材600、および外筒130を介して、主体金具120に固定されている。そのため、センサ素子520の主体金具120に対する変位が規制され、センサ素子520に加わる荷重は、ヒータ150の主体金具120に対する変位に応じて変化する。これにより、圧電材料で形成されたセンサ素子520には、ヒータ150の変位に応じた電荷が発生する。発生した電荷は、図示しないセンサ信号線と、配線保持部110(図1)においてセンサ信号線に接続されたセンサケーブル112を介して外部に出力される。また、この発生電荷を、主体金具120の内部にある回路(図示しない)により電圧信号に変換し、変換された電圧信号を外部に出力するものとしてもよい。
The glow plug 100 (FIG. 1) formed in this way is attached to the cylinder head of the internal combustion engine, and detects the pressure in the combustion chamber of the internal combustion engine. When the pressure in the combustion chamber varies, the
A2.通電機構の構成:
図3は、第1実施例のグロープラグ100においてヒータ150に通電を行うための通電機構の構成を示す断面図である。図3では、図示の便宜上、ヒータ150への通電に関連しない部材の図示を省略している。
A2. Configuration of power supply mechanism:
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a configuration of an energization mechanism for energizing the
ヒータ150は、絶縁性のセラミックスで形成された絶縁部152と、導電性のセラミックスで形成された導電部154とを有している。導電部154は、絶縁部152内に線状に埋め込まれている。導電部154は、ヒータ150の後端側から先端側に向かって延びる2本の延長部を、ヒータ150の先端部で接続することにより形成されている。導電部154は、ヒータ150の後端側と先端側との2カ所において、ヒータ150の外周に露出した露出部154a,154bを有している。
The
導電部154の先端側の露出部154aは、外筒130のヒータ保持部136と接触している。これにより、導電部154は、外筒130と主体金具120とを介して、シリンダヘッドに電気的に接続される。
The exposed
導電部154の後端側の露出部154bは、ヒータ150が圧入される円筒状のリング200と接触している。リング200の後端側には、前端側から後端側に向かって貫通穴302が設けられたベース部材300が圧入されている。上述のように、ベース部材300にはリード線400が接合されている。このようにして、導電部154の後端側の露出部154bは、リング200、ベース部材300を介して、リード線400と電気的に接続される。
The exposed
このように、第1実施例のグロープラグ100では、リード線400、ベース部材300、リング200、導電部154、外筒130、及び主体金具120がこの順で電気的に接続されている。そのため、リード線400に接続された通電ケーブル114(図1)と、シリンダヘッドとの間に電圧を加えることにより、ヒータ150の導電部154に電流が流れ、ヒータ150が加熱される。
As described above, in the
第1実施例のグロープラグ100では、ヒータ150への通電がリード線400を介して行われる。後述するように、リード線400を電気伝導度の高い材料で形成することにより、リード線400の線径をより小さくすることができる。そのため、センサ素子520の貫通穴の内径をより小さくして、センサ素子520の軸線Oに垂直な面における断面積をより大きくすることができる。センサ素子520の断面積を大きくすることにより、センサ素子520の耐荷重が大きくなる。また、センサ素子520の断面積が大きくなると、センサ素子520と絶縁板510,530との間に設けられる電極(図示しない)をより広くすることができ、センサ信号線の電極への取付がより容易となる。さらに、リード線400の線径を小さくすることにより、素子止め部材600より後端側では、主体金具120内においてリード線400と干渉しない空間をより広くすることができる。そのため、主体金具120内に信号処理回路などの回路を組み込むことがより容易となる。
In the
A3.実施例の効果:
第1実施例では、ベース部材300にリード線400を取り付けることにより、ベース部材300の軸線O方向の長さを短くしてもヒータ150に電力を供給することができる。ベース部材300はヒータ150の主体金具120に対する変位を伝達する部材であるため、ベース部材300をより短くすることにより、グロープラグ100の振動がセンサ素子520に加わることを抑制することができる。そのため、グロープラグ100の振動により発生するノイズをより低減することができる。
A3. Effects of the embodiment:
In the first embodiment, by attaching the
さらに、第1実施例のグロープラグ100では、リード線400がベース部材300に設けられた貫通穴302を通して、ベース部材300の先端側で接合されている。そのため、リード線400に力が加わった場合、貫通穴302とリード線400との接触により応力が分散され、接合部に加わる応力が低減される。接合部に加わる応力を低減することにより、リード線400とベース部材300との接合部の破断を抑制することができる。
Furthermore, in the
なお、リード線400に加わる応力を低減するため、貫通穴302の内径を、リード線400の外径よりも大きくするのがより好ましい。この場合、ベース部材300の後端において、リード線400に加わる剪断応力が低減される。そのため、リード線400の断線を抑制することが可能となる。但し、リード線400に加わる剪断応力が低減可能であれば、必ずしも貫通穴302の内径をリード線500の線径よりも大きくする必要はない。例えば、貫通穴302の後端側に前端側と同様な面取り部を設けるものとしてもよい。一般的には、ベース部材300の後端において、リード線400がベース部材300に対して径方向(すなわち、貫通穴302の断面方向)に移動可能になっていればよい。
In order to reduce the stress applied to the
一方、貫通穴302の内径とリード線400の線径との差(クリアランス)が大きくなると、リード線400とベース部材300との接合部に加わる応力が大きくなり、リード線400とベース部材300との接合部が破断するおそれがある。そこで、クリアランスは、このような特性を考慮して、実験やシミュレーション等により決定することができる。
On the other hand, when the difference (clearance) between the inner diameter of the through
次の表1は、クリアランスの決定のために、線径とクリアランスとを変更してリード線400の破断位置を評価した結果を示している。表1のデータは、リード線400としてニッケル(Ni)を用い、リード線400(ニッケル線)とベース部材300とを溶接した後、リード線400に後端方向への力を加えた場合の破断位置を示している。
Table 1 below shows the result of evaluating the fracture position of the
表1に示すように、線径が0.5mmと0.8mmの場合、クリアランスが0.04mm以下ではリード線400自体が破断し、クリアランスが0.06mm以上では接合部で破断した。一方、線径が1mmでは、クリアランスが0.1mmまでリード線400自体が破断した。この結果から、リード線400として線径が0.8mm以下のニッケルを使用する場合には、クリアランスを0.04mm以下とするのが好ましいことが分かった。一方、線径を1mm以上とした場合には、クリアランスを少なくとも0.1mmまで広くすることができることが分かった。
As shown in Table 1, when the wire diameter was 0.5 mm and 0.8 mm, the
A4.ヒータアセンブリの組み立て:
図4および図5は、ヒータアセンブリの組立工程を示す説明図である。図4は、リード線400をベース部材300に接合する工程を示している。図5は、リード線400が取り付けられたベース部材300と、リング200と、ヒータ150とを組み立てる工程を示している。
A4. Assembling the heater assembly:
4 and 5 are explanatory views showing the assembly process of the heater assembly. FIG. 4 shows a process of joining the
まず、図4(a)に示すように、リード線400として使用されるワイヤ410が準備される。ワイヤ410としては、ニッケルや銅(Cu)等の電気伝導度の高い材料を用いるのが好ましい。また、これらの金属の合金を用いるものとしてもよい。なお、ワイヤ410として、鉄(Fe)やステンレス鋼を使用することも可能である。但し、ワイヤ410の径をより細くできる点で、電気伝導度の高い材料を用いるのがより好ましい。ワイヤ410の材料としてニッケルを用いた場合、ワイヤ410の線径は0.5mmないし1.2mmの範囲内にするのが好ましい。
First, as shown in FIG. 4A, a
次いで、図4(b)に示すように、準備されたワイヤ410の先端にリベット加工を施して、ワイヤ410よりも外径が大きい大径部412を形成する。リベット加工は、例えば、ワイヤ410をその軸を中心として円周方向に回転させながら、端面が平坦な工具をワイヤ410の軸方向に押し当てることにより形成することができる。なお、大径部412は、リベット加工のほか、プレス加工や切削加工などの種々の方法で形成することが可能である。なお、大径部412の外径は、ワイヤ410の線径等を考慮して適宜設定される。ワイヤ410として線径が0.5mmないし1.2mmのニッケル線を用いた場合、大径部412の外径は、例えば、線径よりも0.1mmないし1.0mm程度大きく設定される。
Next, as shown in FIG. 4B, a rivet process is performed on the tip of the
大径部412が形成されたワイヤ410は、ベース部材300の貫通穴302に挿入される。具体的には、図4(c)に示すように、大径部412が形成されたワイヤ410を、溶接用のコレット800に装着されたベース部材300の貫通穴302に挿入する。コレット800は、台座810とベース部材受820とが形成された金属製の部材である。台座810には、ワイヤ410を通すための貫通穴812が設けられている。また、コレット800は、後述するようにアークスポット溶接を行うため、接地されている。
The
ワイヤ410の挿入の後、図4(d)に示すように、リード線400の大径部412とベース部材300とは、アルゴン(Ar)雰囲気中のアークスポット溶接にて接合される。なお、図4(d)の例では、リード線400の大径部412とベース部材300との接合をアークスポット溶接で行っているが、他の接合方法を用いることも可能である。大径部412とベース部材300との接合は、例えば、抵抗溶接、超音波溶接、ロウ付け、あるいはハンダ付け等の種々の方法で行うことが可能である。
After the insertion of the
なお、第1実施例では、大径部412とベース部材300との接合を溶接で行っている。そのため、ロウ材あるいはハンダがワイヤ410と貫通穴302との間に流れ込むことがなく、ワイヤ410がベース部材300の後端側で固定されない。これにより、ワイヤ410に力が加わった場合においても、ベース部材300の後端側でワイヤ410に加わる剪断応力が低減され、ワイヤ410の断線が抑制される。
In the first embodiment, the
なお、図4の例では、図4(c)に示すワイヤ410の挿入の後、他の工程を経ることなく、図4(d)に示すように溶接を行っているが、ワイヤ410の挿入の後、大径部412にワイヤ410の軸方向(すなわち、貫通穴302の方向)の圧力を加えるのがより好ましい。この場合、大径部412をハンマ等で叩いて衝撃力を加えるのが、静的な圧力を加えるよりもさらに好ましい。
In the example of FIG. 4, after insertion of the
また、図4の例では、ベース部材300の貫通穴302へは、大径部412が形成されたワイヤ410を挿入しているが、ワイヤ410を貫通穴302に挿入した後に大径部412を形成するものとしてもよい。
In the example of FIG. 4, the
図5は、図4に示す工程でリード線400が接合されたベース部材300と、リング200と、ヒータ150とからヒータアセンブリを組み立てる工程を示している。第1実施例のヒータアセンブリの組み立て工程では、図5(a)に示すように、まず、リング200にヒータ150を圧入して、ヒータ150とリング200とが固定される。次いで、図5(b)に示すように、リード線400が接合されたベース部材300をリング200に圧入し、ベース部材300とリング200とが固定される。なお、ヒータ150とリング200との固定、および、ベース部材300とリングとの固定は、ロウ付けなどの他の方法によって行うこともできる。
FIG. 5 shows a process of assembling a heater assembly from the
図5の例では、リング200にヒータ150とベース部材300とをこの順に圧入することにより、ヒータアセンブリの組み立てが行われる。但し、リングへの圧入順序は、必ずしもこの限りでない。まず、ベース部材300をリング200に圧入し、その後、リング200にヒータ150を圧入するものとしてもよい。
In the example of FIG. 5, the heater assembly is assembled by pressing the
第1実施例のヒータアセンブリの組み立て工程によれば、ワイヤ410の先端側に大径部412が設けられ、大径部412とベース部材300とを溶接することによりリード線400とベース部材300とが接合される。このように、大径部412で溶接を行うことにより、溶接部の周辺においてワイヤ410が細くなることが抑制される。そのため、ワイヤ410の断線を抑制することが可能となる。
According to the assembly process of the heater assembly of the first embodiment, the large-
B.第2実施例:
図6は、第2実施例のグロープラグの構成を示す説明図である。第2実施例は、リード線400からヒータ150に電力を供給する給電部材として、リング200とベース部材300との2つの部材に換えて、一体に形成された部材700を用いている点で、図2に示す第1実施例と異なっている。他の点は、第1実施例と同様である。
B. Second embodiment:
FIG. 6 is an explanatory diagram showing the configuration of the glow plug of the second embodiment. In the second embodiment, as a power supply member for supplying electric power from the
図6(a)は、一体に形成された給電部材700の形状を示す断面図である。図6に示すように、給電部材700には、貫通穴702が設けられたベース部710と、リング200に相当する冠状部720とが設けられている。
FIG. 6A is a cross-sectional view showing the shape of the
図6(b)は、第2実施例におけるグロープラグの主要部の構成を示す断面図である。図6(b)に示すように、第2実施例においても、リード線400は貫通穴702を通してベース部710の先端側で接合される。そして、リード線400が接合された給電部材700の冠状部720にヒータ150(図3)を圧入することにより、第1実施例と同様に、ヒータ150への通電経路が形成される。また、ヒータ150の変位は給電部材700を介してセンサ素子520に伝達されるので、第1実施例と同様に、燃焼室内の圧力を検出することができる。
FIG. 6B is a cross-sectional view showing the configuration of the main part of the glow plug in the second embodiment. As shown in FIG. 6B, also in the second embodiment, the
このようにしても、給電部材700とリード線400との接合部は、ベース部710の先端側に設けられている。そのため、第1実施例と同様に、リード線400自体の破断、および、リード線400とベース部710との接合部の破断が抑制される。また、給電部材700の軸線O方向への長さを短くすることができるので、ノイズを低減することができる。
Even in this case, the joint between the
100…グロープラグ
110…配線保持部
112…センサケーブル
114…通電ケーブル
120…主体金具
122…係合部
124…ネジ部
130…外筒
132…フランジ
134…薄肉部
136…ヒータ保持部
140…先端チップ
142…円筒部
144…テーパ部
150…ヒータ
152…絶縁部
154…導電部
154a,154b…露出部
200…リング
300…ベース部材
302…貫通穴
304…面取り部
312…テーパ部
314…嵌合部
316…胴部
318…位置決め部
400…リード線
410…ワイヤ
412…大径部
500…リード線
510,530…絶縁板
520…センサ素子
600…素子止め部材
610…挿入部
620…円筒部
700…給電部材
702…貫通穴
710…ベース部
720…冠状部
800…コレット
810…台座
812…貫通穴
820…ベース部材受
DESCRIPTION OF
Claims (6)
筒状のハウジングと、
前記ハウジングの一方の端部に設けられたヒータと、
前記ハウジング内に設けられ、前記ヒータの前記ハウジングに対する前記一方の端部と他方の端部とを結ぶ方向に沿った変位を検出するセンサと、
前記ハウジング内において前記ヒータと前記センサとの間に設けられ、前記ヒータに電気的に接続されるとともに、前記ヒータの変位を前記センサに機械的に伝達する給電部材と、
前記給電部材から前記センサよりも前記他方の端部に向かって前記ハウジング内に配設され、前記給電部材を介して外部電源から前記ヒータに電力を供給するリード部材と
を備え、
前記給電部材は、前記一方の端部側から前記他方の端部側に貫通する貫通穴を有しており、
前記貫通穴に挿通された前記リード部材と、前記給電部材とは、前記給電部材の前記貫通穴の前記一方の端部側において接合されている
グロープラグ。 A glow plug,
A tubular housing;
A heater provided at one end of the housing;
A sensor provided in the housing and detecting a displacement along a direction connecting the one end and the other end of the heater with respect to the housing;
A power supply member provided between the heater and the sensor in the housing, electrically connected to the heater, and mechanically transmitting displacement of the heater to the sensor;
A lead member disposed in the housing from the power supply member toward the other end than the sensor, and supplying electric power from an external power source to the heater via the power supply member,
The power supply member has a through hole penetrating from the one end side to the other end side,
The lead member inserted into the through hole and the power supply member are joined on the one end side of the through hole of the power supply member.
前記リード部材は、前記貫通穴の前記他方の端部側において、前記貫通穴の断面方向に移動可能である
グロープラグ。 The glow plug according to claim 1,
The lead member is movable in a cross-sectional direction of the through hole on the other end side of the through hole.
前記リード部材は、前記一方の端部側の外径が前記貫通穴の径よりも大きい
グロープラグ。 A glow plug according to claim 1 or 2, wherein
The glow plug, wherein the lead member has an outer diameter on the one end side larger than a diameter of the through hole.
前記リード部材と前記給電部材との前記接合は溶接によりなされている
グロープラグ。 The glow plug according to any one of claims 1 to 3,
The joint between the lead member and the power supply member is made by welding. Glow plug.
ハウジング一方の端部に設けられるヒータに電気的に接続され、前記ハウジング内において前記ヒータとセンサとの間に配置されることにより、前記ヒータの前記ハウジングに対する前記一方の端部と他方の端部とを結ぶ方向に沿った変位を前記センサに機械的に伝達する給電部材であって、前記一方の端部側から前記他方の端部側に貫通穴を有する給電部材を準備する工程と、
前記貫通穴に挿通されるリード部材の前記一方の端部側を、外径が前記貫通穴の径よりも大きい大径部として形成する工程と、
前記貫通穴の前記一方の端部側において前記大径部と前記給電部材とを接合する工程と
を備えるグロープラグの製造方法。 A method of manufacturing a glow plug,
The one end and the other end of the heater with respect to the housing are electrically connected to a heater provided at one end of the housing and disposed between the heater and the sensor in the housing. A power supply member that mechanically transmits a displacement along a direction connecting the sensor to the sensor, the power supply member having a through hole from the one end side to the other end side; and
Forming the one end portion side of the lead member inserted through the through hole as a large diameter portion having an outer diameter larger than the diameter of the through hole;
And a step of joining the large diameter portion and the power feeding member on the one end side of the through hole.
前記大径部と前記給電部材との前記接合は溶接によってなされる
グロープラグの製造方法。 A method for manufacturing a glow plug according to claim 5,
The method of manufacturing a glow plug, wherein the joining of the large diameter portion and the power supply member is performed by welding.
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WO2014122958A1 (en) * | 2013-02-08 | 2014-08-14 | ボッシュ株式会社 | Pressure sensor-type glow plug and method for producing same |
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