JP2013234780A - グロープラグ - Google Patents

Abstract

【課題】主体金具の軸孔内で中軸を確実に保持し、耐振動性を高めることができるグロープラグを提供することを目的とする。
【解決手段】中軸３の前側胴部３６は後側胴部３７よりも外径が細い。主体金具４の軸孔４３の内周面と中軸３の後側胴部３７の外周面との間に、密接部材９を圧入して配置する。密接部材９の配置位置は、前側胴部３６と後側胴部３７の境目部分Ａを含む。密接部材９は軸孔４３の内周面と後側胴部３７の外周面とに密接し、中軸３を固く保持する。外部からの振動に伴い中軸３が振れても、密接部材９は軸孔４３と後側胴部３７に密接するため、軸孔４３内で後側胴部３７を固く保持することができる。ゆえに密接部材９は境目部分Ａの付近において確実に、中軸３を保持し、振動による振れを抑制できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ディーゼルエンジンの始動の補助等に用いるグロープラグに関する。

通電によって発熱する発熱抵抗体を有する棒状のセラミックヒータを備えるグロープラグが知られている。このグロープラグは、金属製で筒状の主体金具の先端部にセラミックヒータを保持し、発熱抵抗体の一方の電極が主体金具と電気的に接続されている。また、主体金具の軸孔内に、主体金具とは絶縁した状態で配置する金属製で棒状の中軸に、発熱抵抗体の他方の電極が電気的に接続されている。グロープラグは、主体金具と中軸との間への通電によって発熱抵抗体が発熱し、ディーゼルエンジンの始動を補助したり、流体を加熱したりする用途に用いられる。

このような構造のグロープラグでは、エンジンの駆動に伴う振動によって中軸が振れた場合に、中軸から振動が伝達されてセラミックヒータの内部応力が高まることを抑制するため、主体金具と中軸との間に絶縁性のチューブを配置したものがある（例えば特許文献１参照）。

特開２００７−３２８７８号公報

しかしながら、主体金具と中軸との間へチューブを挿入するにはクリアランスを確保する必要がある。特許文献１では、チューブを長尺に設計することによって、チューブと主体金具および中軸との密着性をチューブのいずれかの部位において確保し、中軸の振動を抑制している。中軸の耐振動性は、チューブと主体金具および中軸とが偶然密着した部位によって確保されることとなるため、グロープラグの個体差バラツキによって耐振動性のバラツキを生ずることがあった。

本発明は上記問題点を解決するためになされたものであり、主体金具の軸孔内で中軸を確実に保持し、耐振動性を高めることができるグロープラグを提供することを目的とする。

第１態様によれば、通電によって発熱する発熱抵抗体を先端部に有するヒータと、軸線に沿って延びる軸孔を有する筒状に形成され、先端部において前記ヒータを直接または間接的に保持する主体金具と、棒状に形成され、前記主体金具の前記軸孔に当該軸孔の内周面に対し間隙をおいて配置される中軸であって、一端部が前記ヒータの後端部に接続され、他端部が前記主体金具の後端から突出されると共に、前記一端部と前記他端部との間の胴部において、当該他端部に接続する後側胴部と、当該後側胴部の先端に接続し、前記後側胴部よりも外径が小さい前側胴部とを有する中軸と、環状に形成され、前記前側胴部と前記後側胴部との境目部分を少なくとも含んだ状態で前記後側胴部と前記軸孔との間に配置され、前記後側胴部と前記軸孔とのそれぞれに密接する密接部材と、を備えるグロープラグが提供される。

第１態様に係るグロープラグは、前側胴部が細径であり、この細径の部位は外部からの振動を吸収する機能を果たす。そして、本発明では、その前側胴部との境目部分を含み、後側胴部において前側胴部に最も近い位置に密接部材を配置することで、中軸の振動による振れが生じても、この密接部材は軸孔と後側胴部に密接するため、軸孔内で後側胴部を固く保持することができる。ゆえに、上記境目部分の付近において確実に、中軸の振動による振れを抑制でき、細径部を設けた効果と相俟って、中軸の振れに起因してセラミックヒータへ伝わる振動を有効に抑えることができる。

第１態様において、前記密接部材は、圧入によって、前記後側胴部と前記軸孔との間に配置されてもよい。密接部材を圧入することにより、密接部材の配置位置となる後側胴部の外周面や軸孔の内周面に加工を施したり、接着剤等の他部材を用いたりせずとも十分に、密接部材を後側胴部と軸孔に密接させて配置することができ、製造の手間がかからない。そして、密接部材が後側胴部と軸孔とに密接することにより、密接部材が中軸の振動によって位置ずれすることがなく、中軸の保持を確実に行い、振動による振れの抑制を長期にわたって維持することができる。

グロープラグ１の縦断面図である。 密接部材９を圧入する工程を示す斜視図である。 グロープラグ１０１の縦断面図である。

以下、本発明を具体化したグロープラグの一実施の形態について、図面を参照して説明する。図１を参照し、一例としてのグロープラグ１の全体の構造について説明する。なお、参照する図面は、本発明が採用し得る技術的特徴を説明するために用いるものであり、記載しているグロープラグの構成等は、それのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例である。以下の説明では、主体金具４の軸線を軸線Ｏとし、軸線Ｏを、主体金具４に組み付けられた、グロープラグ１を構成する各部品の位置関係や向き、方向を説明する上での基準とする。軸線Ｏの延伸方向（以下、「軸線Ｏ方向」ともいう）において、セラミックヒータ２の配置された側（図１における下側）をグロープラグ１の先端側とする。

図１に示すグロープラグ１は、例えば直噴式ディーゼルエンジンの燃焼室（図示外）に取り付けられ、エンジン始動時の点火を補助する熱源として利用される。グロープラグ１は、主体金具４と、保持部材８と、セラミックヒータ２と、中軸３と、接続端子５と、絶縁部材６と、Ｏリング７と、接続リング７５と、密接部材９を備える。

まず、セラミックヒータ２について説明する。セラミックヒータ２は丸棒状をなし、先端部（以下、「ヒータ先端部」という）２２が半球状に曲面加工された絶縁性セラミックからなる基体２１を有する。基体２１の内部には、導電性セラミックからなる断面略Ｕ字状の発熱素子２４が埋設されている。発熱素子２４は、発熱抵抗体２７と、リード部２８，２９とからなる。発熱抵抗体２７はヒータ先端部２２に配置され、ヒータ先端部２２の曲面にあわせて両端が略Ｕ字状に折り返されている。リード部２８，２９は発熱抵抗体２７の両端にそれぞれ接続され、セラミックヒータ２の後端部（以下、「ヒータ後端部」という）２３へ向けて互いに略平行に延設されている。発熱抵抗体２７の断面積はリード部２８，２９の断面積よりも小さくなるように成形されており、通電時、主に発熱抵抗体２７において発熱が行われる。また、セラミックヒータ２の中央より後端側において、リード部２８，２９のそれぞれから電極取出部２５，２６が径方向に突出されている。電極取出部２５，２６は、軸線Ｏ方向において互いにずれた位置にて、セラミックヒータ２の外周面に露出されている。

次に、保持部材８について説明する。保持部材８は軸線Ｏ方向に延びる円筒状の金属部材である。保持部材８は筒孔８４内でセラミックヒータ２の胴部分を径方向に保持する。ヒータ先端部２２およびヒータ後端部２３は、保持部材８の両端からそれぞれ露出する。保持部材８の胴部８１の後端側には、肉厚の鍔部８２が形成されている。鍔部８２の後端には、後述する主体金具４の先端部（以下、「金具先端部」という）４１に係合する段状の金具係合部８３が形成されている。セラミックヒータ２の電極取出部２５，２６のうち先端側に形成された電極取出部２５は、保持部材８の筒孔８４の内周面に接触されており、電極取出部２５と保持部材８とが電気的に接続されている。

保持部材８の金具係合部８３から後端側に露出するヒータ後端部２３には、金属製で筒状の接続リング７５が圧入によって嵌められている。セラミックヒータ２の電極取出部２６は接続リング７５の内周面に接触されており、電極取出部２６と接続リング７５とが電気的に接続されている。後述する主体金具４の金具先端部４１が保持部材８の金具係合部８３に接合されることによって、電極取出部２５は、保持部材８を介して主体金具４と電気的に接続される。電極取出部２６に接続された接続リング７５は主体金具４内に配置されるが、セラミックヒータ２と主体金具４とは保持部材８によって位置決められ、非接触に維持される。よって接続リング７５と主体金具４とは絶縁される。

次に、主体金具４について説明する。主体金具４は、軸線Ｏ方向に貫通する軸孔４３を有する長細い筒状の金属部材である。金具先端部４１は保持部材８の金具係合部８３に係合し、保持部材８を介してセラミックヒータ２の電極取出部２５と電気的に接続されている。金具先端部４１と金具係合部８３との合わせ部位にはレーザ溶接が施され、主体金具４と保持部材８とは一体に接合されている。金具先端部４１と後端部（以下、「金具後端部」という）４５との間の金具胴部４４は軸線Ｏ方向に長く形成されている。金具胴部４４の後端側外周面には、グロープラグ１を内燃機関のエンジンヘッド（図示外）に取り付けるためのねじ山が形成された取付部４２が設けられる。金具後端部４５には、グロープラグ１をエンジンヘッドに取り付ける際に使用される工具が係合する工具係合部４６が形成される。工具係合部４６は、例えば断面形状が六角形状に形成されている。工具係合部４６内で、軸孔４３の内周は金具胴部４４よりも拡径されており、径の異なる部位間が、後端側へ向けてテーパ状に広がるテーパ部４７によって接続されている。

次に、中軸３について説明する。中軸３は軸線Ｏ方向に延びる棒状の金属部材であり、主体金具４の軸孔４３に挿通される。中軸３は、軸孔４３の内周面に対し間隙をおいて、すなわち非接触の状態で配置される。中軸３は、先端部（以下、「中軸先端部」という）３１に、接続リング７５の内周に係合するため小径のリング係合部３４を有する。リング係合部３４を接続リング７５に係合した状態で、中軸先端部３１と接続リング７５との合わせ部位にはレーザ溶接が施される。中軸先端部３１と接続リング７５とが一体に接合され、接続リング７５を介してセラミックヒータ２と中軸３とが軸線Ｏに沿って一体に連結される。これにより中軸３は、接続リング７５を介してセラミックヒータ２の電極取出部２６と電気的に接続される。主体金具４と中軸３とが、セラミックヒータ２の発熱抵抗体２７に電圧を印加するための電極として機能する。なお、この中軸先端部３１が、ヒータ（セラミックヒータ２）の後端部（ヒータ後端部２３）に接続される中軸３の「一端部」に相当する。

中軸３の後端寄り部位は、主体金具４の軸孔４３の後方側に内挿され、そのうちの中軸後端部３２が主体金具４の後端（換言すれば、金具後端部４５）から突出している。中軸後端部３２の外周面には、ローレット状の表面加工を施した接続端部３３が設けられている。中軸先端部３１と中軸後端部３２との間の中軸胴部３５は、軸孔４３内で軸線Ｏ方向に長く延びる。なお、この中軸後端部３２が、中軸３の「他端部」に相当する。

中軸胴部３５の先端側には、外径を小さくした前側胴部３６が形成されている。前側胴部３６は中軸先端部３１に接続し、接続部分はテーパ状に形成されている。中軸胴部３５の前側胴部３６より後端側の部分は、便宜上、後側胴部３７とする。後側胴部３７は、中軸後端部３２に接続する。後側胴部３７は、外径が略一定で、中軸後端部３２の外径と略同一の外径に形成されている。前側胴部３６は後側胴部３７との接続部分もテーパ状に形成されている。中軸３は、前側胴部３６の外径が後側胴部３７と比べて小さく形成されることによって、エンジンの振動等に伴い外部から伝わる振動により発生する中軸３の振れを、細径である前側胴部３６が吸収し、セラミックヒータ２へ振動が伝播するのを軽減している。

中軸３の後端寄り部位と金具後端部４５との間には、Ｏリング７と絶縁部材６が配置される。Ｏリング７は、耐熱性、絶縁性および弾性を有する部材、例えばフッ素ゴム、アクリルゴム、シリコンゴム等を材料に、円環状に形成される。Ｏリング７は主体金具４の軸孔４３のテーパ部４７におけるテーパ面と、中軸３の外周面と、後述の絶縁部材６の先端面とに当接して配置され、軸孔４３の気密性を保つ。

絶縁部材６は、主体金具４と中軸３および接続端子５（後述）との接触による短絡を防止するため、例えばナイロン（登録商標）等、耐熱性および絶縁性を有する部材から形成される筒体である。絶縁部材６は中軸後端部３２に挿通され、後端側に形成された鍔部６１が主体金具４の後端に当接することで位置決めされ、主体金具４と中軸３とを絶縁状態に維持する。中軸３の接続端部３３は、絶縁部材６よりも更に後方に突出する。

中軸後端部３２（詳細には、接続端部３３）には、接続端子５が固定される。接続端子５は、鍔部５１、固定部５２、突起部５３を備える。固定部５２は、接続端部３３に覆い被せるキャップ形状を有する。突起部５３は、固定部５２から後端側に向けピン状に突出する。鍔部５１は、固定部５２の先端の開口端において、一周にわたって径方向外向きに突出する。接続端子５を中軸３の接続端部３３に被せた場合に、鍔部５１が絶縁部材６の後端に当接する。接続端子５を軸線Ｏ方向の先端向きに押圧した状態で固定部５２の外周を内向きに加締めることで、固定部５２が接続端部３３に固定される。接続端部３３はローレット形状であるため、固定部５２との固着力が高められ、接続端子５と中軸３とが一体に固定されると共に、両者が電気的に接続される。

接続端子５の突起部５３には、グロープラグ１がエンジンヘッド（図示外）に取り付けられる際に、プラグキャップ（図示外）が嵌められる。セラミックヒータ２の発熱素子２４は、保持部材８および主体金具４を介してエンジンに接地される発熱抵抗体２７の一端側と、接続端子５および中軸３を介してプラグキャップに接続される他端側との間に通電されることによって、発熱する。

次に、密接部材９について説明する。密接部材９は、耐熱性および絶縁性を有する樹脂等を材料とし、円筒状に形成した部材である。密接部材９の厚みは、主体金具４の軸孔４３の内周面と、中軸３の後側胴部３７の外周面との間隙の大きさより大きく形成される。具体的には、密接部材９の内径は中軸３の後側胴部３７の外径とほぼ同じ大きさに形成され、密接部材９の外径は軸孔４３の後側胴部３７と向き合う部分の内径より大きく形成される。密接部材９は、主体金具４の後端側から圧入により軸孔４３内へ挿入され、軸孔４３の内周面と中軸３の後側胴部３７の外周面との間に配置される。このように、圧入によって軸孔４３内に配置される密接部材９は、軸孔４３の内周面と、中軸３の外周面とのそれぞれに対する抗力が大きくなり、それぞれに密接するため、中軸３の径方向への振れを確実に抑制できる。

密接部材９は、中軸３の前側胴部３６と後側胴部３７との境目部分（図１において二点鎖線Ａで示す部分）を少なくとも含んだ状態（換言すれば、密接部材９の内周面が上記境目部分と重なる状態）で、軸孔４３と後側胴部３７との間に配置される。言い換えると、後側胴部３７を取り囲んで配置される密接部材９は、軸線Ｏ方向における先端位置（図１において二点鎖線Ｂで示す位置）が、境目部分Ａと同じ位置、もしくは境目部分Ａよりも先端側に位置する。

また、中軸３の先端側には接続リング７５を介してセラミックヒータ２が接続されている。密接部材９の配置位置を、境目部分Ａを含む後側胴部３７に位置決めし、その位置で中軸３を固く保持すれば、密接部材９よりも後端側における中軸３の振れが、密接部材９を挟んで反対側に及ぼす影響、すなわちセラミックヒータ２に発生する応力を低減することができる。つまり、境目部分Ａを含む後側胴部３７に密接部材９を位置決めして配置し、中軸３を固く保持することで、中軸３の後側胴部３７における振れが、セラミックヒータ２に及ぼす影響を小さくできる。ゆえに、グロープラグ１の設計において、中軸３の後側胴部３７の長さを変更しても、セラミックヒータ２への影響を考慮せずとも済み、グロープラグ１の長尺化に対する設計変更を自由に行うことができる。

このような構造のグロープラグ１では、その製造過程において、密接部材９を主体金具４の軸孔４３と、その軸孔４３内に挿通された中軸３との間隙に圧入する工程が行われる。以下、密接部材９の圧入工程を中心に、グロープラグ１の概略的な製造過程について説明する。

セラミックヒータ２は、以下の製造過程を経て製造される。導電性のセラミック粉末、バインダ等を原料に射出成形を行い、発熱素子２４の原形となる素子成形体を形成する。絶縁性セラミック粉末を原料に金型プレス成形を行い、基体２１の原形となる基体成形体を、二分割の成形体として形成する。基体成形体で素子成形体を挟んで収容した状態で、プレス圧縮を行う。脱バインダ処理、ホットプレス等の焼成工程を経た後、外周面を研磨し、棒状で先端が半球状のセラミックヒータ２を形成する。なお、セラミックヒータ２の製造過程は適宜変更が可能である。例えば、基体成形体の製造方法として、一方の成形体を予め成形して金型に配置し、その上に素子成形体を載置し、さらに絶縁性セラミック粉末を充填してプレス圧縮する製造方法等を適用することができる。

ステンレス等の鋼材をパイプ状に成形した接続リング７５にセラミックヒータ２を圧入し、嵌め込む。セラミックヒータ２の電極取出部２６が接続リング７５と導通する。同様に、所定の形状に成形した保持部材８に、セラミックヒータ２を圧入し、嵌め込む。セラミックヒータ２の電極取出部２５が保持部材８に導通する。中軸３は、一定の寸法に切断された鉄系材料（例えば、Ｆｅ−Ｃｒ−Ｍｏ鋼）からなる棒状部材に塑性加工や切削等を施して形成する。前側胴部３６は、中軸胴部３５に切削加工を施して形成する。中軸３のリング係合部３４を、セラミックヒータ２に嵌めた接続リング７５に係合する。リング係合部３４と接続リング７５との合わせ部位をレーザ溶接し、中軸３とセラミックヒータ２とを一体に接合する。

Ｓ４５Ｃ等の鉄系素材から筒状の主体金具４を形成し、取付部４２にねじ山を転造する。切削加工等を行い、金具後端部４５における軸孔４３を拡径し、テーパ部４７を形成する。主体金具４の軸孔４３に、セラミックヒータ２等と一体となった中軸３を挿通し、金具先端部４１の内周を保持部材８の金具係合部８３に係合する。主体金具４と保持部材８との合わせ部位をレーザ溶接し、両者を一体に接合する。

次に、密接部材９の圧入を行う。密接部材９は樹脂等を材料に射出成形を行い、筒形状に形成する。前述したように、密接部材９の内径は中軸３の後側胴部３７の外径とほぼ同じ大きさに形成され、密接部材９の外径は軸孔４３の後側胴部３７と向き合う部分の内径より大きく形成される。図２に示すように、密接部材９を中軸後端部３２に嵌め、軸線Ｏ方向の先端側へ移動する。中軸後端部３２の外径は後側胴部３７の外径と略同一であり、密接部材９は大きな抵抗を受けずに、先端側へ移動できる。

テーパ部４７を介して軸孔４３の内径が縮径すると、密接部材９は挿入抵抗を受けるため、圧入治具９０を用いて密接部材９を圧入する。圧入治具９０は、軸線Ｏ方向に延びる筒状の押圧部９１と、押圧部９１の後端に接続し、主体金具４の後端面に当接可能なストッパ９２を備える。押圧部９１は、中軸３の後側胴部３７の外径より大きな内径と、軸孔４３の内径より小さな外径を有する。押圧部９１の長さＤは、軸線Ｏ方向において、中軸３の境目部分Ａと、主体金具４の後端面の位置Ｃ（図１参照）との間の長さから、密接部材９の軸方向の長さを除いた分の長さ、もしくはそれより若干長い長さに設定されている。

圧入工程では、圧入治具９０で密接部材９を後端側から押圧し、密接部材９を軸孔４３と後側胴部３７との間に押し込む。ストッパ９２が主体金具４の後端面に当接すると、密接部材９は先端の位置が、境目部分Ａと同じもしくは境目部分Ａよりも先端側に位置する。圧入治具９０は、それ以上先端側には移動しないので、密接部材９は境目部分Ａを少なくとも含んだ状態で、中軸３の後側胴部３７の外周面と主体金具４の軸孔４３の内周面との間に配置される。密接部材９は後側胴部３７の外周面と軸孔４３の内周面とに挟まれ、それぞれに密接する。言い換えると、密接部材９は軸孔４３内で、中軸３の後側胴部３７を強固に保持する。密接部材９は、外部からの振動に伴う中軸３の振れに対して十分な抗力を生じて中軸３の振れを抑制し、後側胴部３７の外周面、および軸孔４３の内周面との密接状態を維持することができる。

圧入治具９０を抜き出し、図１に示すように、Ｏリング７を軸孔４３内に挿入し、テーパ部４７に配置する。次いで、中軸３に絶縁部材６を嵌め込む。さらに中軸後端部３２に接続端子５を嵌め込み、絶縁部材６を先端側へ押圧する。絶縁部材６は先端面でＯリング７を先端側へ押圧し、主体金具４のテーパ部４７との間に挟む。Ｏリング７は変形し、絶縁部材６の先端面、主体金具４のテーパ部４７のテーパ面、および中軸３の外周面にそれぞれ当接して軸孔４３の気密を確保する。この状態で接続端子５の固定部５２を径方向内向きに加締め、接続端子５を中軸３の接続端部３３に固定して、グロープラグ１が完成する。

以上説明したように、本発明に係るグロープラグ１は、中軸３の前側胴部３６が後側胴部３７よりも細径であり、その部位は外部からの振動を吸収する機能を果たす。そして、前側胴部３６と後側胴部３７との境目部分Ａを含むようにして、後側胴部３７の外周面において前側胴部３６に最も近い位置に密接部材９を配置すれば、中軸３の振動による振れが生じても、密接部材９は軸孔４３と後側胴部３７に密接するため、軸孔４３内で後側胴部３７を固く保持することができる。ゆえに、上記境目部分Ａの付近において確実に、中軸３の振動による振れを抑制でき、細径の前側胴部３６を設けた効果と相俟って、中軸３の振れに起因してセラミックヒータ２へ伝わる振動を有効に抑えることができる。

また、密接部材９の配置位置を、境目部分Ａを含む後側胴部３７に位置決めしたことで、密接部材９よりも後端側における中軸３の振れがセラミックヒータ２には影響しない。ゆえに、グロープラグ１の設計において、中軸３の後側胴部３７の長さを自由に変更でき、グロープラグ１の長尺化に対する設計変更を自由に行うことができる。さらに、密接部材９は、境目部分Ａを含む後側胴部３７において中軸３を保持できればよいので、従来のグロープラグに用いられるシリコンチューブのように、軸線Ｏ方向に長く形成する必要が無く、製造コストを削減することができる。

また、主体金具４と中軸３の間に密接部材９を圧入することにより、密接部材９の配置位置となる後側胴部３７の外周面や軸孔４３の内周面に加工を施したり、接着剤等の他部材を用いたりせずとも十分に、密接部材９を後側胴部３７と軸孔４３とに密接させて配置することができ、製造の手間がかからない。そして、密接部材９が後側胴部３７と軸孔４３とに密接することにより、密接部材９が中軸３の振動によって位置ずれすることがなく、中軸３の保持を確実に行い、振動による振れの抑制を長期にわたって維持することができる。

なお、本発明は各種の変形が可能である。密接部材９の先端面外縁を面取りし、圧入時に容易に圧入できるようにしてもよい。密接部材９を主体金具４の軸孔４３の内周面と中軸３の後側胴部３７の外周面との間に配置する際に、密接部材９の先端位置Ｂが、中軸３の境目部分Ａと一致するように配置してもよい（図１参照）。軸孔４３内における密接部材９の配置位置は、圧入治具９０の押圧部９１の長さＤによって決めたが、中軸３の外周に、例えばわずかに突出する鍔状または突起状のストッパを設け、密接部材９の圧入位置の位置決めを行ってもよい。あるいは、圧入位置の中軸の外径を若干大きくし、圧入時の圧入治具９０の押圧力を測定する。押圧力が所定値以上となったら密接部材９が圧入位置に達したものとして、圧入を停止するようにしてもよい。

また、図３に示すように、中軸１０３の中軸後端部１３２にねじ山を形成したグロープラグ１０１に、本実施形態の密接部材９を適用してもよい。グロープラグ１０１の中軸１０３は、中軸後端部１３２に、ローレット状の表面加工を施した固定端部１３３と、その後端側に、ねじ山を形成した取付端部１３４を有する。固定端部１３３には、本実施形態の接続端子５の固定部５２と同様に機能する環状の加締めナット１５５が嵌められる。取付端部１３４には、通電用のケーブルの接続に用いる端子用ねじ１５６が嵌められる。このような構造のグロープラグ１０１は、グロープレートと呼ばれる導通用電極（図示外）に取付端部１３４を締結し、エンジンへの取り付けを行う。締結時に、中軸１０３は、ねじ締めによる捻りの応力を受ける。上記したように、密接部材９は圧入によって、主体金具４の軸孔４３内で中軸１０３の後側胴部３７を固く保持する。すなわち密接部材９は、軸孔４３の内周面と、後側胴部３７の外周面とに密接した状態にある。したがって、取付端部１３４において、中軸１０３がねじ締めによる捻りの応力を受けても、密接部材９が中軸１０３の捻りを抑制するように後側胴部３７を固く保持するので、後側胴部３７よりも外径の細い前側胴部３６に加わる捻りの応力を軽減することができる。また、前側胴部３６よりも太径の後側胴部３７は、密接部材９が前側胴部３６において中軸１０３を保持する場合よりも、より小さい保持力で、中軸１０３にかかる捻りの応力を軽減することができる。

密接部材９の圧入位置を、中軸３の前側胴部３６と後側胴部３７との境目部分Ａを含む、後側胴部３７に位置決めして該密接部材９で中軸３を固く保持することで、中軸３の耐振動性および耐衝撃性を高めることができることを確認する評価試験を、シミュレーションによる解析で行った。本評価試験では、本実施形態のグロープラグ１と同構造である実施例相当品で、中軸３の後側胴部３７および主体金具４の金具胴部４４の軸線Ｏ方向の長さを適宜異ならせた複数種類のグロープラグの模擬体を、シミュレーションにより作成した。また、比較例として、グロープラグ１において、軸孔４３と後側胴部３７との間に密接部材９を配置せず、代わりにシリコンチューブを挿入した従来例相当品で、上記同様、中軸３の後側胴部３７および主体金具４の金具胴部４４の軸線Ｏ方向の長さを適宜異ならせた複数種類のグロープラグの模擬体を、シミュレーションにより作成した。

まず、各グロープラグの模擬体の中軸３に異なる周波数帯の超音波を連続的に入力した場合に、中軸３に共振が発生する周波数をシミュレーション解析により求めた。解析の結果、従来例相当品のグロープラグの模擬体における共振周波数は、形状（具体的には中軸３の長さ）によって異なり、８００〜４０００Ｈｚの範囲でばらつきを生じた。一方、実施例相当品のグロープラグの模擬体における共振周波数は、形状（中軸３の長さ）によらず、いずれも４０００Ｈｚであった。共振周波数は、高いほど、中軸３の振れが抑制される。解析の結果、実施例相当品のグロープラグでは、中軸３が、境目部分Ａ付近において密接部材９に固く保持されることで、中軸３全体の振れが抑制され、耐防振性が得られることを確認できた。

次に、各グロープラグの模擬体の中軸３に、３０Ｇのサイン波振動を入力した場合に、セラミックヒータ２に発生する応力を、シミュレーション解析により求めた。解析の結果、従来例相当品のグロープラグの模擬体においてセラミックヒータ２に発生する応力は、上記同様、形状（中軸３の長さ）によって異なり、３０〜１８０ＭＰａの範囲でばらつきを生じた。一方、実施例相当品のグロープラグの模擬体においてセラミックヒータ２に発生する応力は、形状（中軸３の長さ）によらず、いずれも３０ＭＰａであった。従来例相当品の場合、シリコンチューブが中軸３の振れを抑制する位置が、シリコンチューブと主体金具４および中軸３とが偶然密着した部位によって確保されるため、外部からの振動に伴う中軸３の振れによってセラミックヒータ２にかかる応力に、ばらつきを生ずる。実施例相当品の場合、境目部分Ａ付近において密接部材９が中軸３を固く保持していることによって、外部からの振動に伴う中軸３の振れによってセラミックヒータ２にかかる応力が、境目部分Ａ付近において確実に抑制される。解析の結果、実施例相当品のグロープラグでは、接続リング７５を介して中軸３と一体のセラミックヒータ２に伝播される振動が抑制され、セラミックヒータ２に発生する応力を十分に低減でき、耐防振性が得られることを確認できた。

シミュレーション解析によれば、従来例相当品のグロープラグにおける耐防振性は、中軸３の長さが長いほど、ばらつきが大きかった。また、長尺なグロープラグであるほど、シリコンチューブも長尺に形成する必要があり、主体金具４の軸孔４３と中軸３との間隙への挿入が難しい。一方、実施例相当品のグロープラグは、中軸３の長さによらず、十分な耐防振性が得られる。また、密接部材９の圧入も、圧入治具９０の押圧部９１の長さＤの調整だけで済み、容易である。ゆえに、本実施形態の密接部材９は、中軸３の長さが一般的なグロープラグよりも長い、例えば全長（軸線Ｏ方向の長さ）が１８０ｍｍ以上のグロープラグに用いれば、耐防振性において高い効果を得られ、好ましい。

次に、グロープラグのサンプルを用い、耐衝撃性の評価試験を行った。実施例相当品のグロープラグ１と、従来例相当品のグロープラグとをそれぞれ１０本ずつ作製し、各サンプルを１００ｃｍの高さより落下させ、セラミックヒータ２の折損の有無を確認した。評価試験の結果、実施例相当品のグロープラグ１においては折損したセラミックヒータ２が１０本中０本であったのに対し、従来例相当品のグロープラグでは、１０本中２本のセラミックヒータ２が折損した。この試験の結果より、本実施形態の密接部材９を境目Ａ付近に位置決めして配置することで、中軸３に加わる衝撃によって、中軸３に接続リング７５を介して接続するセラミックヒータ２にかかる応力を確実に抑制できることが確認できた。

１，１０３ グロープラグ
２ セラミックヒータ
３，１０３ 中軸
４ 主体金具
９ 密接部材
２３ ヒータ後端部
２７ 発熱抵抗体
３１ 中軸先端部
３２，１３２ 中軸後端部
３５ 中軸胴部
３６ 前側胴部
３７ 後側胴部
４１ 金具先端部
４３ 軸孔
Ａ 境目部分

Claims (2)

1. 通電によって発熱する発熱抵抗体を先端部に有するヒータと、
   軸線に沿って延びる軸孔を有する筒状に形成され、先端部において前記ヒータを直接または間接的に保持する主体金具と、
   棒状に形成され、前記主体金具の前記軸孔に当該軸孔の内周面に対し間隙をおいて配置される中軸であって、一端部が前記ヒータの後端部に接続され、他端部が前記主体金具の後端から突出されると共に、前記一端部と前記他端部との間の胴部において、当該他端部に接続する後側胴部と、当該後側胴部の先端に接続し、前記後側胴部よりも外径が小さい前側胴部とを有する中軸と、
   環状に形成され、前記前側胴部と前記後側胴部との境目部分を少なくとも含んだ状態で前記後側胴部と前記軸孔との間に配置され、前記後側胴部と前記軸孔とのそれぞれに密接する密接部材と、
   を備えることを特徴とするグロープラグ。
2. 前記密接部材は、圧入によって、前記後側胴部と前記軸孔との間に配置されることを特徴とする請求項１に記載のグロープラグ。

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