JP2013228123A - Glow plug - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関等に利用されるグロープラグに関するものである。 The present invention relates to a glow plug used for an internal combustion engine or the like.
従来から、内燃機関の点火などのために、通電によって発熱するグロープラグが使用されている。このようなグロープラグの構成としては、例えば、内孔を有するハウジングと、内孔に挿入されるヒータと、ヒータへの通電を行うための中軸と、を有する構成が、提案されている。ハウジングの内孔には、嵌合部が設けられる。嵌合部の内径は、内孔の他の部分の内径よりも、小さい。ヒータは、その嵌合部に圧入される。この結果、ヒータが、ハウジングに、固定される。 Conventionally, glow plugs that generate heat when energized are used for ignition of internal combustion engines and the like. As a structure of such a glow plug, for example, a structure having a housing having an inner hole, a heater inserted into the inner hole, and a central shaft for energizing the heater is proposed. A fitting portion is provided in the inner hole of the housing. The inner diameter of the fitting part is smaller than the inner diameter of the other part of the inner hole. The heater is press-fitted into the fitting portion. As a result, the heater is fixed to the housing.
ところが、剛性の確保に着目してグロープラグの構造を工夫することに関しては、十分な検討がなされていなかった。このような課題は、内燃機関の点火のために利用されるグロープラグに限らず、排気ガスを昇温するための排気ガスヒータ装置や、触媒やディーゼル粒子フィルタ(DPF: Diesel Particulate Filter)を再活性化するためのバーナーシステムや、冷却水を昇温するためのウォータヒータ装置等の種々の装置に利用されるグロープラグに共通する課題であった。 However, sufficient consideration has not been given to devising the structure of the glow plug with a focus on ensuring rigidity. Such issues are not limited to glow plugs used to ignite internal combustion engines, but also reactivate exhaust gas heaters to raise the temperature of exhaust gases, catalysts and diesel particulate filters (DPFs). This is a problem common to glow plugs used in various devices such as a burner system for converting to a water heater and a water heater device for raising the temperature of cooling water.
本発明の主な利点は、剛性を容易に確保できるグロープラグを提供することである。 The main advantage of the present invention is to provide a glow plug that can easily ensure rigidity.
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 application examples.
[適用例1]軸線方向に延びる貫通孔を有する金具であって、前記軸線方向の先端側に位置し前記貫通孔の内径が第1内径である第1部分と、前記貫通孔の内径が第2内径であり前記第1部分よりも前記軸線方向後端側に配置された第2部分と、を含む金具と、通電によって発熱するヒータ部材であって、前記ヒータ部材の一部が前記貫通孔の前記第1部分によって形成される部分に挿入され、前記ヒータ部材の先端が前記金具の先端よりも先端側に配置され、前記金具の前記第1部分によって保持される前記ヒータ部材と、前記貫通孔に挿入された中軸であって、前記ヒータ部材に電気的に接続され、前記貫通孔の前記第2部分によって形成される部分に挿入された部分を含む中軸と、を備えたグロープラグであって、前記金具の前記第2部分の前記第2内径は、前記金具の前記第1部分の前記第1内径よりも、小さく、前記金具の前記第2部分の肉厚は、前記金具の前記第1部分の肉厚よりも、厚い、グロープラグ。
この構成によれば、第2内径が第1内径よりも大きい場合と比べて、グロープラグの剛性を容易に確保できる。
[Application Example 1] A metal fitting having a through-hole extending in the axial direction, the first portion being located on the distal end side in the axial direction and having an inner diameter of the through-hole being the first inner diameter, and the inner diameter of the through-hole being the first And a heater member that generates heat by energization, wherein a part of the heater member is the through-hole. The heater member is inserted into a portion formed by the first portion of the heater, the tip of the heater member is disposed closer to the tip than the tip of the fitting, and is held by the first portion of the fitting, and the penetration A glow plug comprising: a middle shaft inserted into a hole, the middle shaft including a portion electrically connected to the heater member and inserted into a portion formed by the second portion of the through hole. The second of the bracket The second inner diameter is less than the first inner diameter of the first part of the metal fitting, and the thickness of the second part of the metal fitting is smaller than the thickness of the first part of the metal fitting, Thick, glow plug.
According to this configuration, the rigidity of the glow plug can be easily ensured as compared with the case where the second inner diameter is larger than the first inner diameter.
[適用例2]適用例1に記載のグロープラグであって、前記金具は、前記第1部分と前記第2部分との間に配置される第3部分を含み、前記第3部分の内径は、前記第1部分側から前記第2部分側へ向かって、小さくなる、グロープラグ。
この構成によれば、内径が互いに異なる第1部分と第2部分との間に、第1部分側から第2部分側へ向かって、内径が小さくなる第3部分が配置されるので、第1部分と第2部分との間の部分において金具の剛性が低下する可能性を低減できる。
Application Example 2 In the glow plug according to Application Example 1, the metal fitting includes a third portion disposed between the first portion and the second portion, and an inner diameter of the third portion is A glow plug that becomes smaller from the first part side toward the second part side.
According to this configuration, the third portion having a smaller inner diameter is disposed between the first portion and the second portion having different inner diameters from the first portion side toward the second portion side. The possibility that the rigidity of the metal fitting is lowered in the portion between the portion and the second portion can be reduced.
[適用例3]適用例2に記載のグロープラグであって、前記第3部分の内径は、前記第1部分側から前記第2部分側へ向かって、連続的に小さくなる、グロープラグ。
この構成によれば、内径が互いに異なる第1部分と第2部分との間に、第1部分側から第2部分側へ向かって、内径が連続的に小さくなる第3部分が配置されるので、第1部分と第2部分との間の部分において金具の剛性が低下する可能性をさらに低減できる。
[Application Example 3] The glow plug according to Application Example 2, wherein the inner diameter of the third portion continuously decreases from the first portion side toward the second portion side.
According to this configuration, the third portion whose inner diameter continuously decreases from the first portion side toward the second portion side is disposed between the first portion and the second portion having different inner diameters. The possibility that the rigidity of the metal fitting is lowered in the portion between the first portion and the second portion can be further reduced.
[適用例4]適用例1ないし3のいずれかに記載のグロープラグであって、前記金具は、取付対象体の取付孔に螺合するために前記金具の外面に形成されたネジ山を含み、前記金具の前記第1部分の前記軸線方向の位置は、前記ネジ山から先端側に離れた位置に配置されており、前記金具における前記第2部分の前記軸線方向の範囲は、前記第1部分と前記ネジ山との間の位置から、前記ネジ山の前記第1部分側の端までの範囲を含む、グロープラグ。
この構成によれば、第1部分とネジ山との間の位置から、ネジ山の第1部分側の端までの範囲における金具の内径(第2内径)が、金具の第1部分の第1内径よりも小さいので、グロープラグの剛性を容易に確保できる。
[Application Example 4] The glow plug according to any one of Application Examples 1 to 3, wherein the metal fitting includes a screw thread formed on an outer surface of the metal fitting to be screwed into an attachment hole of the attachment object. The position of the first portion of the metal fitting in the axial direction is arranged at a position away from the screw thread toward the tip side, and the range of the second portion of the metal fitting in the axial direction is the first portion. A glow plug including a range from a position between a part and the thread to an end of the thread on the first part side.
According to this configuration, the inner diameter (second inner diameter) of the metal fitting in the range from the position between the first part and the screw thread to the end on the first part side of the screw thread is the first of the first part of the metal fitting. Since it is smaller than the inner diameter, the rigidity of the glow plug can be easily secured.
[適用例5]適用例1ないし4のいずれかに記載のグロープラグであって、前記中軸における、前記貫通孔の前記第2部分によって形成される部分に配置される部分の外径は、前記ヒータ部材における、前記第1部分に保持される部分の外径よりも、小さい、グロープラグ。
この構成によれば、金具の第2部分の内径を、適切に、金具の第1部分の内径よりも小さくすることができる。
[Application Example 5] The glow plug according to any one of Application Examples 1 to 4, wherein an outer diameter of a portion disposed in a portion formed by the second portion of the through hole in the central shaft is A glow plug that is smaller than the outer diameter of the portion of the heater member held by the first portion.
According to this structure, the internal diameter of the 2nd part of a metal fitting can be appropriately made smaller than the internal diameter of the 1st part of a metal fitting.
なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能であり、例えば、グロープラグ、グロープラグを構成する各種部品(例えば、金具)、グロープラグが装着された内燃機関、その内燃機関を備えた車両、等の態様で実現することができる。 The present invention can be realized in various modes, and includes, for example, a glow plug, various parts (for example, metal fittings) constituting the glow plug, an internal combustion engine equipped with the glow plug, and the internal combustion engine. It can implement | achieve in aspects, such as a vehicle.
A.第1実施例:
次に、本発明の実施の形態を実施例に基づき説明する。図1は、本発明の一実施例としてのグロープラグを示す説明図である。グロープラグ10は、図示しない内燃機関(例えば、ディーゼルエンジン)の点火を補助する熱源として機能する。グロープラグ10は、端子100と、中軸200と、リング状の絶縁部材300と、O(オー)リング400と、主体金具500(単に金具500とも呼ぶ)と、ヒータ部材800と、を含む。以下、グロープラグ10の中心軸CLを「軸線」とも呼び、中心軸CLと平行な方向を「軸線方向」とも呼ぶ。主体金具500は、軸線方向に延びる(中心軸CLに沿って延びる)貫通孔510を有する(軸孔510とも呼ぶ)。貫通孔510の一方の開口OP1には、ヒータ部材800が挿入されている。主体金具500の外周面には、雄ネジ部540が形成されている。雄ネジ部540は、内燃機関(図示省略)の取付孔の雌ネジに螺合するためのネジ山を含む。グロープラグ10が内燃機関に装着された状態においては、主体金具500の開口OP1側の端部500e(以下、先端部500eと呼ぶ)は、内燃機関の取付孔の内面(図示省略)と接触することによって、燃焼室をシールする。グロープラグ10における、主体金具500の先端部500eよりもヒータ部材800側の部分の一部(より具体的には、ヒータ部材800の先端部811)は、燃焼室内に挿入される。グロープラグ10における、主体金具500の先端部500eよりも反対側の部分は、燃焼室の外に配置される。以下、中心軸CLと平行な、燃焼室の外に配置される部分(例えば、雄ネジ部540)から燃焼室の内に挿入される部分(例えば、ヒータ部材800の端部811)に向かう方向を、第1方向D1と呼び、第1方向D1と反対の方向を、第2方向D2と呼ぶ。また、グロープラグ10の第1方向D1側を「先端側」とも呼び、グロープラグ10の第2方向D2側を「後端側」とも呼ぶ。また、種々の部材の第1方向D1側の端を「先端」と呼び、第2方向D2側の端を「後端」とも呼ぶ。なお、図1では、中心軸CLの右側が外観構成を示し、中心軸CLの左側が断面構成を示す。
A. First embodiment:
Next, embodiments of the present invention will be described based on examples. FIG. 1 is an explanatory view showing a glow plug as one embodiment of the present invention. The
主体金具500は、導電材料(例えば、炭素鋼またはステンレス鋼等の金属)を筒状に形成した部材である。主体金具500は、中心軸CLに沿って延びるように、配置されている。主体金具500は、第2方向D2側に配置された工具係合部520と、工具係合部520から第1方向D1に向かって延びる胴体部560と、を含む。工具係合部520は、グロープラグ10の脱着時に工具(図示省略)と係合する部分である。雄ネジ部540は、胴体部560の第2方向D2側(工具係合部520側)の外周面に、形成されている。
The
ヒータ部材800は、本実施例では、いわゆるシースヒータであり、通電によって発熱する。ヒータ部材800の第2方向D2側の一部は、貫通孔510の第1方向D1側の開口OP1から、貫通孔510内に、圧入されている。ヒータ部材800の先端部(後述するチューブ810の先端部811)は、主体金具500の先端部500eよりも先端側(貫通孔510の先端側の開口OP1よりも先端側)に配置されている。ヒータ部材800は、発熱コイル820と、制御コイル830と、絶縁粉末840と、リング状のパッキン850と、それらの部材820、830、840、850を収容するチューブ810と、を含む。チューブ810は、導電材料(例えば、ニッケル合金)を筒状に形成した部材である。チューブ810は、中心軸CLに沿って延びるように、配置されている。チューブ810の先端部(先端部811と呼ぶ)は、閉じられており、チューブ810の後端部(後端部819と呼ぶ)は、開口を形成している。
In this embodiment, the
チューブ810の先端部811には、発熱コイル820の先端部821が、電気的に接続されている。発熱コイル820の後端部829には、制御コイル830の先端部831が、電気的に接続されている。これらの接続は、例えば、溶接またはロウ付である。
A
チューブ810には、チューブ810の第2方向D2側の開口から、中軸200の先端部(先端部201と呼ぶ)が挿入されている。中軸200の先端部201は、制御コイル830の後端部839に、電気的に接続されている(例えば、溶接)。パッキン850は、電気的な絶縁材料(例えば、シリコンゴムやフッ素ゴム等のゴム)をリング状に形成した部材である。パッキン850は、チューブ810の後端部819と中軸200との間に配置されている。絶縁粉末840は、電気的な絶縁材料(例えば、酸化マグネシウム)の粉末であり、チューブ810の内部に充填されている。パッキン850と絶縁粉末840とは、チューブ810と中軸200との間を、中心軸CLを囲む全周に亘って、電気的に絶縁している。また、絶縁粉末840は、発熱コイル820と制御コイル830と中軸200とチューブ810との間の意図しない電気的短絡を、抑制している。
The
中軸200は、導電材料(例えば、ニッケル、ステンレス鋼、または、炭素鋼等の金属)を円柱状に形成した部材である。中軸200は、主体金具500の貫通孔510に挿入された状態で、主体金具500に支持されている。具体的には、中軸200の後端部(後端部209と呼ぶ)は、主体金具500の第2方向D2側の開口OP2よりも第2方向D2側に配置されている。中軸200には、第2方向D2側から、Oリング400と、絶縁部材300とが、この順番に、嵌め込まれている。Oリング400は、絶縁材料(例えば、シリコンゴムやフッ素ゴム等のゴム)を用いて形成されている。絶縁部材300は、絶縁材料(例えば、樹脂)を用いて形成されている。Oリング400と絶縁部材300とは、主体金具500の第2方向D2側の開口OP2の内側に挿入されている。Oリング400と絶縁部材300とは、主体金具500の貫通孔510の内面と中軸200の外面との間に挟まれている。このように、主体金具500は、Oリング400と絶縁部材300とを介して、中軸200を支持している。中軸200の外径は、貫通孔510の内径よりも小さいので、中軸200の外面は、主体金具500の貫通孔510の内面から、離れている。
The
端子100は、導電材料(例えば、ニッケル等の金属)をキャップ状に形成した部材である。端子100は、中軸200の後端部209に嵌合されている(端子100は、中軸200に、電気的に接続されている)。端子100と主体金具500との間には、絶縁部材300が挟まれている。ヒータ部材800への給電は、端子100と中軸200とを通じて、行われる。
The terminal 100 is a member in which a conductive material (for example, a metal such as nickel) is formed in a cap shape. The terminal 100 is fitted to the
本実施例の主体金具500は、内径に応じて、5つの部分591〜595に分けることができる。説明の都合上、第2方向D2に沿って順番に並ぶ5つの部分594、591、593、592、595を、第4部分594、第1部分591、第3部分593、第2部分592、第5部分595と、呼ぶ。
The
図2は、グロープラグの主体金具の構成を主に示す断面図(中心軸CLを含む断面図)である。図2(A)は、実施例のグロープラグ10を示し、図2(B)は、参考例のグロープラグ10wを示す。まず、図2(A)の実施例の構成を説明する。
FIG. 2 is a cross-sectional view (a cross-sectional view including the central axis CL) mainly showing the configuration of the metallic shell of the glow plug. 2A shows the
主体金具500の第1方向D1側の端から第2方向D2に沿って順番に説明する。主体金具500の第4部分594は、主体金具500の第1方向D1側の開口OP1を形成している。第4部分594の第2方向D2側には、第1部分591が隣接している。第1部分591の軸線方向の位置は、雄ネジ部540から第1方向D1側(先端側)に離れた位置に配置されている。図示するように、第1部分591は、主体金具500における軸線方向の先端側に配置されている(第1部分591は、後端側の開口OP2よりも先端側の開口OP1に近い)。第1部分591に、ヒータ部材800が、圧入されている。第1部分591の内径ID1(以下、第1内径ID1と呼ぶ)は、ヒータ部材800の外径ODa(第1部分591と接触する部分の外径)と、おおよそ同じである。第1部分591は、ヒータ部材800と接触することによって、ヒータ部材800を保持している。第1部分591の内面は、中心軸CLを囲む全周に亘って、ヒータ部材800の外面と接触している。
Description will be made in order along the second direction D2 from the end of the
主体金具500の第4部分594の内径は、ヒータ部材800の外径ODaよりも若干大きい。第4部分594の第2方向D2側(第1部分591側)の部分の内径は、第1部分591に近いほど小さくなる。貫通孔510内にヒータ部材800を圧入するときに、第4部分594の内面によって、ヒータ部材800の後端部819が第1部分591の内部に導かれる。
The inner diameter of the
ヒータ部材800は、主体金具500の第1部分591の先端(位置E1)と後端(位置E2)との間の位置まで挿入されている。すなわち、第1部分591の内面におけるヒータ部材800の外面に接触する部分は、第1方向D1側の一部分である。ただし、第1部分591の後端(位置E2)まで、ヒータ部材800が挿入されてもよい。すなわち、第1部分591の内面の全体が、ヒータ部材800の外面と接触してもよい。
The
主体金具500の第3部分593は、第1部分591の第2方向D2側に隣接する部分である。第3部分593の軸線方向の位置は、雄ネジ部540から第1方向D1側に離れた位置に配置されている。主体金具500の第2部分592は、第3部分593の第2方向D2側に隣接する部分である。第2部分592の先端の軸線方向の位置E3は、雄ネジ部540から第1方向D1側に離れた位置に配置されている。第2部分592は、この位置E3から、第2方向D2側に向かって、雄ネジ部540を越えて、工具係合部520と重なる位置E4まで、延びている。第2部分592の内径ID2(以下、第2内径ID2と呼ぶ)は、第1部分591の第1内径ID1よりも、小さい。
The
また、雄ネジ部540が形成された部分を除いて、胴体部560の外径は一定である。すなわち、胴体部560における第2部分592の外径OD2は、第1部分591の外径OD1と、同じである。従って、第2部分592の肉厚T2は、第1部分591の肉厚T1よりも厚い(肉厚は、中心軸CLと直交する方向の厚さである)。
Moreover, the outer diameter of the trunk | drum 560 is constant except the part in which the
主体金具500の第5部分595は、第2部分592の第2方向D2側に隣接する部分である。第5部分595は、主体金具500の第2方向D2側の開口OP2を形成している。第5部分595の内径は、第2部分592の第2内径ID2よりも大きい。
The
次に、図2(B)の参考例の構成を説明する。参考例において、主体金具500w(工具係合部520w、雄ネジ部540、胴体部560w)の外観形状は、実施例の主体金具500(工具係合部520、雄ネジ部540、胴体部560)の外観形状と、同じである。ただし、参考例の貫通孔510wの形状は、実施例の貫通孔510の形状とは、異なっている。中軸200は、実施例のものと、同じである。参考例のヒータ部材800wの構成は、実施例とは異なり、第2方向D2側にテーパ状の部分816w(以下、テーパ部分816wと呼ぶ)が形成されている。テーパ部分816wでは、外径は、第2方向D2側ほど小さい。ヒータ部材800wの内部構成は、実施例のヒータ部材800の内部構成と、同じである。なお、図2(B)では、図2(A)の構成と同じ構成に同じ符号を付し、その説明を省略する。
Next, the configuration of the reference example in FIG. In the reference example, the outer shape of the
参考例の主体金具500wは、内径に応じて、第2方向D2に沿って順番に並ぶ4つの部分594、591、592w、595wに分けることができる(参考例では、第3部分は省略されている)。第4部分594と第1部分591とは、実施例の第4部分594と第1部分591と、それぞれ同じである。ヒータ部材800wは、第1部分591に圧入されている。ヒータ部材800wの外径ODa(第1部分591と接触する部分の外径)は、第1部分591の第1内径ID1と、おおよそ同じである。
The
主体金具500wの第1部分591の第2方向D2側には、第2部分592wが隣接している。第2部分592wは、実施例の第2部分592とは異なっている。参考例では、第2部分592wの内径ID2wは、第1部分591の第1内径ID1よりも、大きい。また、第2部分592wは、第1部分591の後端(位置E2)から、第2方向D2側に向かって、雄ネジ部540を越えて、工具係合部520wと重なる位置E4まで、延びている。また、胴体部560wにおける第2部分592wの外径OD2wは、第1部分591の外径OD1と同じである。従って、第2部分592wの肉厚T2wは、第1部分591の肉厚T1よりも、薄い。
The
第2部分592wの第2方向D2側には、第5部分595wが隣接している。第5部分595wは、主体金具500wの第2方向D2側の開口OP2wを形成している。第5部分595wの内径は、第2部分592wの第2内径ID2wよりも大きい。
A
このように、参考例では、主体金具500wの内径は、ヒータ部材800wと接触する第1部分591において最も小さく(第1内径ID1)、他の部分の内径は、第1内径ID1よりも大きい。そして、主体金具500の胴体部560wの肉厚は、第1部分591において最も厚く(肉厚T1)、他の部分の肉厚は、肉厚T1よりも薄い。
Thus, in the reference example, the inner diameter of the
次に、実施例のグロープラグ10の利点について説明する。実施例では、第2部分592の第2内径ID2は、第1部分591の第1内径ID1よりも、小さい。従って、第2部分592wの内径ID2wが第1部分591の第1内径ID1よりも大きい参考例(グロープラグ10w)と比べて、グロープラグ10の剛性を容易に確保できる。
Next, advantages of the
具体的には、実施例では、胴体部560の外径が、参考例の胴体部560wの外径と同じであるにも拘わらずに、第2部分592の肉厚T2は、第1部分591の肉厚T1よりも、厚い。このように、主体金具500(胴体部560)の外径を大きくすることなく、第2部分592の肉厚T2を厚くすることができる。従って、第2部分592wの肉厚T2wが、第1部分591の肉厚T1よりも薄い参考例(グロープラグ10w)と比べて、実施例では、グロープラグ10(特に、主体金具500)の剛性を向上できる。また、グロープラグ10の剛性を下げずに、主体金具500の外径を小さくすることもできる。
Specifically, in the embodiment, the thickness T2 of the
また、実施例では、主体金具500の第1部分591と第2部分592との間に配置されている第3部分593は、第1部分591側から第2部分592側へ向かって連続的に内径が小さくなるように、構成されている。特に、実施例では、第3部分593の内径は、第1内径ID1から第2内径ID2まで変化している。このように、第1部分591と第2部分592との間において、貫通孔510の内径は、階段状に変化せずに、連続的に変化している。従って、グロープラグ10に力が加わるときに(例えば、内燃機関が動作するときや、グロープラグ10を内燃機関に取り付けるとき)、第1部分591と第2部分592との間の部分に応力が集中する可能性を低減できる。一方、参考例のグロープラグ10wでは、第3部分が省略されているので、第1部分591と第2部分592wとの間(位置E2)に段が形成されている。グロープラグ10wに力が加わる場合には、この段に応力が集中する可能性がある。従って、参考例(グロープラグ10w)と比べて、実施例のグロープラグ10(特に主体金具500)の剛性を向上できる。
In the embodiment, the
また、実施例の主体金具500の第2部分592の軸線方向の範囲は、以下の通りである。すなわち、第2部分592の先端(位置E3)は、第1部分591と雄ネジ部540(ネジ山)との間に配置されている(具体的には、第1部分591の後端(位置E2)と、雄ネジ部540の先端(位置F1)との間)。第2部分592の後端(位置E4)は、雄ネジ部540(ネジ山)の先端(第1部分591側)の位置F1よりも、第2方向D2側に配置されている。このように、第2部分592の軸線方向の範囲は、第1部分591と雄ネジ部540との間の位置E3から、雄ネジ部540の第1部分591側の端(位置F1)までの範囲を含む。その範囲(位置E3から位置F1までの範囲)における主体金具500の内径(第2内径ID2)は、第1部分591の第1内径ID1よりも小さいので、グロープラグ10(特に、主体金具500)の剛性を容易に確保できる。特に、グロープラグ10を図示しない内燃機関に装着するときには、主体金具500の先端部500eが、内燃機関の取付孔の内面と接触するので、主体金具500における雄ネジ部540の先端(位置F1)と先端部500eとの間の部分に軸力が働く。実施例では、参考例と比べて、この軸力が働く部分の剛性を容易に確保できるので、種々の内燃機関(例えば、グロープラグ10の締付トルクが大きい内燃機関)に、グロープラグ10を適用することができる。
Moreover, the range of the axial direction of the
また、実施例では、第2部分592の先端(位置E3)から雄ネジ部540の先端(位置F1)までの全範囲に亘って、第2部分592の肉厚T2は、第1部分591の肉厚T1よりも厚い。従って、実施例では、参考例と比べて、主体金具500における軸力が働く部分(すなわち、主体金具500における雄ネジ部540の先端(位置F1)と先端部500eとの間の部分)の剛性を向上できる。さらに、本実施例では、雄ネジ部540の先端(位置F1)から後端(F2)までの全範囲においても、肉厚は、第1部分591の肉厚T1よりも厚い。従って、主体金具500の剛性を、更に向上できる。
In the embodiment, the wall thickness T2 of the
なお、主体金具500の第2部分592における貫通孔510の中には、中軸200の一部が配置されている。中軸200の第2部分592内に配置された部分の外径ODbは、ヒータ部材800の外径ODaよりも、小さい。従って、第2部分592の第2内径ID2を、適切に、第1部分591の第1内径ID1よりも、小さくできる。
A part of the
以上のように、実施例のグロープラグ10(特に、主体金具500)の剛性を、参考例のグロープラグ10wと比べて、向上できる。従って、グロープラグ10を、より厳しい設計条件に適合させることができる。例えば、グロープラグ10を、細くすることができる。また、グロープラグ10の締付トルクを大きくすることができる。また、主体金具500の材料として、加工容易な柔らかい材料を採用することもできる。
As described above, the rigidity of the
なお、実施例では、主体金具500の第2部分592から第1方向D1側においては、内径は、一定ではなく、第1方向D1側ほど(開口OP1に近いほど)大きい。従って、互いに径の異なる複数のドリルを利用することによって、容易に、主体金具500の貫通孔510(第2部分592から第1方向D1側)を形成することができる。例えば、大径のドリルを利用して第4部分594を形成し、次に、中径のドリルを利用して第1部分591と第3部分593とを形成し、次に、小径のドリルを利用して第2部分592を形成することが可能である。
In the embodiment, the inner diameter is not constant on the first direction D1 side from the
また、実施例では、主体金具500の第2方向D2側の端部(第5部分595)の内径は、第2部分592の第2内径ID2よりも大きい。このように、主体金具500の第2部分592から第2方向D2側においては、内径は、一定ではなく、第2方向D2側ほど(開口OP2に近いほど)大きい。従って、互いに径の異なる複数のドリルを利用することによって、容易に、主体金具500の貫通孔510(第2部分592から第2方向D2側)を形成することができる。
In the embodiment, the inner diameter of the end portion (fifth portion 595) on the second direction D2 side of the
B.第2実施例:
図3は、第2実施例におけるグロープラグ10aを示す説明図である。図3(A)は、図1と同様の部分断面図を示し、図3(B)は、グロープラグ10aの第1方向D1側の一部分の拡大断面図を示している。第2実施例と第1実施例との間の差異は、2つある。第1の差異は、第2実施例のグロープラグ10aでは、シースヒータ(ヒータ部材800)の代わりにセラミックヒータ(ヒータ部材900)が利用されている点である。第2の差異は、中軸200aの先端部201aが、中軸200aの他の部分よりも細く加工されている点である。中軸200aの他の部分の構成は、第1実施例の中軸200の構成と同じである。グロープラグ10aの他の構成は、第1実施例のグロープラグ10の構成と同じである。なお、図3(A)、図3(B)では、第1実施例の構成と同じ構成に同じ符号を付し、その説明を省略する。
B. Second embodiment:
FIG. 3 is an explanatory view showing a
図3(B)に示すように、ヒータ部材900は、外筒910と、セラミックヒータ990と、導電ライン980と、リング状の絶縁部材950と、絶縁粉末945と、を含む。セラミックヒータ990は、セラミック基体940と、発熱体920と、第1電極960と、第2電極970と、を含む。ヒータ部材900(外筒910)の第2方向D2側の一部は、貫通孔510の第1方向D1側の開口OP1から、貫通孔510内(第1部分591)に、圧入されている。
As shown in FIG. 3B, the
外筒910は、ステンレス鋼等の金属(導電材料)を筒状に形成した部材である。外筒910の先端と後端との両方が、開口を形成している。外筒910は、第1部分910aと、第1部分910aの第2方向D2側に隣接する第2部分910bと、を含む。第2部分910bの内径は、第1部分910aの内径と同じであり、第2部分910bの外径は、第1部分910aの外径よりも大きい。第2部分910bの肉厚は、第1部分910aの肉厚よりも、厚い。第2部分910bが、主体金具500の第1部分591に圧入されている。外筒910の第2部分910bの外径は、主体金具500の第1部分591の内径と、おおよそ同じである。
The
外筒910の第1方向D1側の開口には、セラミックヒータ990の第2方向D2側の一部が挿入されている。セラミックヒータ990は、棒状に形成されたセラミック基体940を含む。セラミック基体940は、ロウ付によって、外筒910に固定される。例えば、後述するように、セラミック基体940の外周面から露出する第2電極970の端979と、外筒910とが、ロウ付によって接続される。従って、セラミック基体940の外径は、外筒910の内径よりも、ロウ材を介在させる分だけ小さい。セラミックヒータ990の先端部991(すなわち、ヒータ部材900の先端部)は、主体金具500の先端部500eよりも先端側(貫通孔510の先端側の開口OP1よりも先端側)に配置されている。
Part of the
セラミック基体940は、絶縁性セラミック(例えば、窒化珪素、または、アルミナ)を利用して形成されている。セラミック基体940の内部には、第1方向D1側で折り返すU字状に形成された発熱体920と、発熱体920に接続された2つの電極960、970と、が埋め込まれている。発熱体920は、導電性セラミック(例えば、窒化珪素と炭化タングステンとを含む粉末材料)を用いて形成されている。この代わりに、発熱体920は、高融点金属(例えば、タングステン(W)、モリブデン(Mo)、ハフニウム(Hf)、レニウム(Re)等の融点が摂氏2000度以上の金属)を用いて形成されてもよい。2つの電極960、970は、発熱体920よりも電気抵抗の小さい導電性セラミックを用いて形成されている。セラミックヒータ990の製造方法としては、例えば、各部材920、940、960、970の材料をセラミックヒータ990の形に成形した成形体を、焼成する方法を採用可能である。
The
発熱体920の一端921には、第1電極960の先端961が接続されている。第1電極960は、セラミック基体940の内部を第2方向D2側に向かって延び、セラミック基体940の第2方向D2側の表面に露出する(第1電極960の端969が露出する)。露出する端969には、穴が形成されており、この穴に、導電ライン980の先端981が挿入されている。導電ライン980は、第1電極960に、電気的に接続されている(例えば、ロウ付)。導電ライン980は、導電材料(例えば、軟鋼線材)を利用して形成されている。
A
発熱体920の他端929には、第2電極970の先端971が接続されている。第2電極970は、セラミック基体940の内部を第2方向D2側の外周面に向かって延び、セラミック基体940の外周面から露出する(第2電極970の端979が露出する)。露出する端979は、外筒910に電気的に接続されている(例えば、ロウ付)。
A
外筒910には、外筒910の第2方向D2側の開口から、中軸200aの端部201aが挿入されている。端部201aには、導電ライン980の後端部989が接続されている。導電ライン980の後端部989は、中軸200aの端部201aに巻き付くコイルを形成している。
An
絶縁部材950は、電気的な絶縁材料(例えば、シリコンゴムやフッ素ゴム等のゴム)をリング状に形成した部材である。絶縁部材950は、外筒910の後端部919と中軸200aとの間に配置されている。絶縁粉末945は、電気的な絶縁材料(例えば、酸化マグネシウム)の粉末であり、外筒910の内部に充填されている。絶縁部材950と絶縁粉末945とは、外筒910と中軸200aとの間を、中心軸CLを囲む全周に亘って、電気的に絶縁している。また、絶縁粉末945は、中軸200aと、導電ライン980と、セラミックヒータ990と、外筒910との間の意図しない電気的短絡を、抑制している。
The insulating
以上のように、第2実施例のグロープラグ10aでは、シースヒータ(ヒータ部材800)の代わりに、セラミックヒータ(ヒータ部材900)を利用している。第2実施例においても、主体金具500と中軸200aとの構成は、第1実施例の主体金具500と中軸200との構成と同様であるので、第2実施例のグロープラグ10aは、第1実施例のグロープラグ10と同じ種々の利点を有する。例えば、セラミックヒータを利用するグロープラグ10aの剛性を、シースヒータを利用するグロープラグ10の剛性と同様に、向上できる。
As described above, the
C.変形例:
(1)主体金具500の構成としては、図1〜図3に示す構成に限らず、種々の構成を採用可能である。例えば、第1部分591と第3部分593との間に、内径が階段状に変化する部分が設けられてもよい。また、第2部分592と第3部分593との間に、内径が階段状に変化する部分が設けられてもよい。いずれの場合も、第1部分591と第2部分592との間に、第1部分591側から第2部分592側へ向かって内径が小さくなる第3部分593を設けることが好ましい。こうすれば、第1部分591と第2部分592との間で、内径が階段状に大きく変化する部分が生じることを抑制できるので、主体金具500の剛性の低下を抑制できる。ここで、第3部分593の内径は、複数の段階を経て階段状に変化してもよく、この代わりに、連続的に変化してもよい。図2(A)の実施例のように内径が連続的に変化する第3部分593を採用すれば、第3部分593の一部分に応力が集中する可能性を低減できる。いずれの場合も、第3部分593の内径は、第1部分591の第1内径ID1から第2部分592の第2内径ID2までの範囲内で、変化することが好ましい。こうすれば、内径が階段状に大きく変化する部分が生じることを効果的に抑制できるので、主体金具500の剛性低下を効果的に抑制できる。ただし、第3部分593を省略することも可能である。
C. Variations:
(1) The configuration of the
また、第4部分594が省略されてもよい。この場合には、図2(B)のヒータ部材800wのように、ヒータ部材が、第2方向D2側ほど外径が小さくなるテーパ部分(例えば、テーパ部分816w)を含み、ヒータ部材の後端(例えば、端819w)の外径が、第1部分591の第1内径ID1よりも小さいことが好ましい。こうすれば、ヒータ部材を第1部分591へ容易に圧入することができる。
Further, the
また、第5部分595が省略されて、第2部分592が主体金具500の後端まで延びてもよい。また、第2部分592の後端(図2(A)、位置E4)が、雄ネジ部540の先端(位置F1)と後端(位置F2)との間に配置されてもよく、雄ネジ部540の先端(位置F1)よりも第1方向D1側に配置されてもよい。また、第2部分592の外径OD2が、第1部分591の外径OD1よりも小さくてもよい。
Further, the
一般には、主体金具の構成としては、貫通孔の内径が第1内径である第1部分と、貫通孔の内径が第2内径(第1内径よりも小さい)である第2部分と、を含む種々の構成を採用可能である。そして、第1部分がヒータ部材を保持し、ヒータ部材に電気的に接続された中軸は、貫通孔の第2部分によって形成される部分に挿入された部分を含む。こうすれば、グロープラグの剛性を容易に確保できる。 Generally, the structure of the metal shell includes a first portion in which the inner diameter of the through hole is the first inner diameter, and a second portion in which the inner diameter of the through hole is the second inner diameter (smaller than the first inner diameter). Various configurations can be employed. And the 1st part hold | maintains a heater member and the center axis | shaft electrically connected to the heater member contains the part inserted in the part formed of the 2nd part of a through-hole. In this way, the rigidity of the glow plug can be easily secured.
(2)中軸200、200aの構成としては、図1、図2(A)、図3(B)に示す構成に限らず、種々の構成を採用可能である。例えば、中軸200、200aの後端部209の外面に、雄ネジを形成し、端子100に、後端部209の雄ネジと螺合する雌ネジを形成してもよい。また、中軸の外径が、一定ではなく、軸線方向の位置に応じて変化してもよい。
(2) The configuration of the
(3)ヒータ部材の構成としては、図1、図2(A)、図2(B)、図3(B)に示す構成に限らず、種々の構成を採用可能である。例えば、図1の制御コイル830を省略してもよい。また、シースヒータやセラミックヒータに限らず、種々の種類のヒータを採用可能である。また、ヒータ部材と中軸との接続部分の構成としても、上記各実施例の構成とは異なる種々の構成を採用可能である。
(3) The configuration of the heater member is not limited to the configuration shown in FIGS. 1, 2A, 2B, and 3B, and various configurations can be employed. For example, the
(4)上記各実施例と各変形例とにおいて、2つの導電部材(例えば、図1の中軸200と制御コイル830)を電気的に接続する方法としては、嵌合や螺合等による接触、ロウ付、溶接等の種々の方法を採用可能である。
(4) In each of the above embodiments and modifications, as a method of electrically connecting two conductive members (for example, the
(5)上記各実施例と各変形例とのグロープラグは、内燃機関の点火に限らず、種々の用途に利用可能である。例えば、上記のグロープラグは、内燃機関からの排気ガスを昇温するための排気ガスヒータ装置の熱源として、利用可能である。また、上記のグロープラグは、排気ガス管に設けられた触媒やディーゼル粒子フィルタを再活性化するためのバーナーシステムの着火源として、利用可能である。そのようなバーナーシステムは、排気ガス管に装着され得る。また、上記のグロープラグは、内燃機関の冷却水を昇温するためのウォータヒータ装置の熱源として、利用可能である。いずれの場合も、グロープラグの取付対象体(例えば、内燃機関、排気ガスヒータ装置、バーナーシステム、ウォータヒータ装置)の取付孔の内面にネジ山を形成し、グロープラグの金具の外面には、取付対象体の取付孔に形成されたネジ山に螺合するためのネジ山を形成することが好ましい。こうすれば、グロープラグを、容易に、取付対象体に装着することができる。 (5) The glow plugs of the above embodiments and modifications can be used not only for ignition of internal combustion engines but also for various applications. For example, the above glow plug can be used as a heat source of an exhaust gas heater device for raising the temperature of exhaust gas from an internal combustion engine. The glow plug can be used as an ignition source for a burner system for reactivating a catalyst or a diesel particulate filter provided in an exhaust gas pipe. Such a burner system can be mounted on an exhaust gas pipe. The glow plug can be used as a heat source of a water heater device for raising the temperature of the cooling water of the internal combustion engine. In either case, a thread is formed on the inner surface of the mounting hole of the glow plug mounting target (for example, an internal combustion engine, an exhaust gas heater device, a burner system, a water heater device), and the glow plug is mounted on the outer surface of the bracket. It is preferable to form a screw thread for screwing into a screw thread formed in the attachment hole of the object. In this way, the glow plug can be easily attached to the attachment object.
以上、実施例、変形例に基づき本発明について説明してきたが、上記した発明の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨並びに特許請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれる。 As mentioned above, although this invention was demonstrated based on the Example and the modification, Embodiment mentioned above is for making an understanding of this invention easy, and does not limit this invention. The present invention can be changed and improved without departing from the spirit and scope of the claims, and equivalents thereof are included in the present invention.
10、10a、10w...グロープラグ、100...端子、200、200a...中軸、300...絶縁部材、400...Oリング、500、500w...主体金具、510、510w...貫通孔、520、520w...工具係合部、540...雄ネジ部、560、560w...胴体部、500e...先端部、591...第1部分、592、592w...第2部分、593...第3部分、594...第4部分、595...第5部分、800、800w...ヒータ部材、810...チューブ、816w...テーパ部分、820...発熱コイル、830...制御コイル、840...絶縁粉末、850...パッキン、900...ヒータ部材、910...外筒、910a...第1部分、910b...第2部分、920...発熱体、940...セラミック基体、945...絶縁粉末、950...絶縁部材、960...第1電極、970...第2電極、980...導電ライン、990...セラミックヒータ 10, 10a, 10w ... Glow plug, 100 ... Terminal, 200, 200a ... Middle shaft, 300 ... Insulating member, 400 ... O-ring, 500, 500w ... Main metal fitting, 510, 510w ... through-hole, 520, 520w ... tool engaging part, 540 ... male screw part, 560,560w ... body part, 500e ... tip part, 591 ... first part, 592, 592w ... 2nd part, 593 ... 3rd part, 594 ... 4th part, 595 ... 5th part, 800, 800w ... heater member, 810 ... tube, 816w ... Tapered portion, 820 ... Heat coil, 830 ... Control coil, 840 ... Insulating powder, 850 ... Packing, 900 ... Heater member, 910 ... Outer cylinder, 910a ... 1st part, 910b ... 2nd part, 920 ... heating element, 940 ... ceramic substrate, 945 ... insulating powder, 950 ... insulating member, 960 ... 1st electric , 970 ... second electrode, 980 ... conductive lines, 990 ... ceramic heater
Claims (5)
通電によって発熱するヒータ部材であって、前記ヒータ部材の一部が前記貫通孔の前記第1部分によって形成される部分に挿入され、前記ヒータ部材の先端が前記金具の先端よりも先端側に配置され、前記金具の前記第1部分によって保持される前記ヒータ部材と、
前記貫通孔に挿入された中軸であって、前記ヒータ部材に電気的に接続され、前記貫通孔の前記第2部分によって形成される部分に挿入された部分を含む中軸と、
を備えたグロープラグであって、
前記金具の前記第2部分の前記第2内径は、前記金具の前記第1部分の前記第1内径よりも、小さく、
前記金具の前記第2部分の肉厚は、前記金具の前記第1部分の肉厚よりも、厚い、グロープラグ。 A metal fitting having a through hole extending in the axial direction, wherein the first part is located on the distal end side in the axial direction and the inner diameter of the through hole is the first inner diameter, and the inner diameter of the through hole is the second inner diameter, and A second part disposed closer to the rear end side in the axial direction than the first part;
A heater member that generates heat when energized, wherein a part of the heater member is inserted into a part formed by the first part of the through-hole, and a tip of the heater member is disposed on a tip side of a tip of the metal fitting. The heater member held by the first portion of the metal fitting,
A middle shaft inserted into the through hole, the middle shaft being electrically connected to the heater member and including a portion inserted into a portion formed by the second portion of the through hole;
Glow plug with
The second inner diameter of the second part of the metal fitting is smaller than the first inner diameter of the first part of the metal fitting,
A glow plug in which the thickness of the second portion of the metal fitting is thicker than the thickness of the first portion of the metal fitting.
前記金具は、前記第1部分と前記第2部分との間に配置される第3部分を含み、
前記第3部分の内径は、前記第1部分側から前記第2部分側へ向かって、小さくなる、
グロープラグ。 The glow plug according to claim 1,
The metal fitting includes a third part disposed between the first part and the second part,
The inner diameter of the third part decreases from the first part side toward the second part side,
Glow plug.
前記第3部分の内径は、前記第1部分側から前記第2部分側へ向かって、連続的に小さくなる、
グロープラグ。 The glow plug according to claim 2,
The inner diameter of the third part continuously decreases from the first part side toward the second part side.
Glow plug.
前記金具は、取付対象体の取付孔に螺合するために前記金具の外面に形成されたネジ山を含み、
前記金具の前記第1部分の前記軸線方向の位置は、前記ネジ山から先端側に離れた位置に配置されており、
前記金具における前記第2部分の前記軸線方向の範囲は、前記第1部分と前記ネジ山との間の位置から、前記ネジ山の前記第1部分側の端までの範囲を含む、
グロープラグ。 A glow plug according to any one of claims 1 to 3,
The metal fitting includes a screw thread formed on the outer surface of the metal fitting to be screwed into the attachment hole of the attachment object.
The position in the axial direction of the first portion of the metal fitting is disposed at a position away from the screw thread toward the tip side,
The range in the axial direction of the second portion of the metal fitting includes a range from a position between the first portion and the thread to an end on the first portion side of the thread,
Glow plug.
前記中軸における、前記貫通孔の前記第2部分によって形成される部分に配置される部分の外径は、前記ヒータ部材における、前記第1部分に保持される部分の外径よりも、小さい、グロープラグ。 The glow plug according to any one of claims 1 to 4,
An outer diameter of a portion arranged in a portion formed by the second portion of the through hole in the central shaft is smaller than an outer diameter of a portion held in the first portion in the heater member. plug.
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