JP2016525202A - グロープラグ - Google Patents

Abstract

【課題】絶縁性の充填粉末を省略して簡単かつ低コストに製造することができる、セラミックのグローピンの簡素化された接触を可能にするという利点を有するグロープラグを提供する。【解決手段】セラミックの加熱ピン（２）は、第１の電気的な接触個所（６）と第２の電気的な接触個所（７）とを有している。加熱ピン（２）の第１の電気的な接触個所（６）は、間接的にグロープラグのハウジング（１）と接続されている。第２の電気的な接触個所（７）は接触部材（８）を介して接続ボルト（４）と電気的に接続されている。第２の電気的な接触個所（７）は、セラミックの加熱ピン（２）の接続側の区域（５）の円周面に構成されている。接触部材（８）は、接続側の区域（５）の円周面で第２の接触個所（７）との軸方向にスライド可能な電気的な接触を具体化する区域を有している。【選択図】 図１

Description

本発明は、内燃機関のためのグロープラグに関する。

従来技術より、セラミックの加熱ピンを備えるグロープラグが既に知られている。たとえば特許文献１は、セラミックの加熱ピンと接続ボルトとを有するグロープラグを開示しており、接続ボルトとセラミックの加熱ピンとの間の電気的な接触は導電性ワイヤを介して行われる。導電性ワイヤは、導電性のワイヤがハウジングと接触することによる短絡を回避するために、絶縁粉末に埋設される。このグロープラグでは、導電性ワイヤをハウジングに対して絶縁し、それに加えて振動に対するワイヤの機械的な安定化を惹起する絶縁粉末がハウジングに充填される。

欧州特許出願公開第１７０７８８３Ａ１号明細書

それに対して請求項１の構成要件を有する本発明のグロープラグは、絶縁性の充填粉末を省略して簡単かつ低コストに製造することができる、セラミックのグローピンの簡素化された接触を可能にするという利点を提供する。さらに本発明のグロープラグは、熱や機械的なストレスに対してロバスト性が高い。接触部材を介しての接続は、公知のワイヤ接続よりも安定しているからである。接続ボルトと、セラミックの加熱ピンとの間のロバスト性と剛性が電気接続により、絶縁粉末によるグロープラグのハウジングの充填を省略することができ、このことは、製造にあたって少なくとも１つのプロセスステップおよびこれに伴って有意にコストを削減し、場合により製造プロセスを迅速化する。セラミックの加熱ピンにおける軸方向へスライド可能な接触部材の電気接触との組合せで、セラミックの加熱ピンの円周面に第２の電気的な接触個所が配置されることで、接触部材のすり接点が第２の接触個所で形成され、それにより、接続ボルトとセラミックの加熱ピンのそれぞれ異なる熱膨張による長さ補償が可能となる。さらに、せん断力が接触部材に対して作用しないので、グロープラグの作動時に熱による弛緩が生じたときでも、第２の電気的な接触個所から接触部材が持ち上がったり、曲がって離れたりする恐れがない。このように、セラミックの加熱ピンの恒久的に確実な電気接触が保証される。

従属請求項に記載されている方策により、独立請求項に記載されているグロープラグの好ましい発展形や改良形が可能である。

１つの好ましい発展例は、セラミックの加熱ピンが、残りのセラミックのグローピンに比べて縮小された直径を有する、接続ボルトのほうを向く接続側の区域を有していることにある。この区域で直径が縮小されることで、この区域に対して半径方向にスペースがハウジングに創出され、それにより、この区域とハウジング壁もしくはハウジングに配置された支持パイプとの間の間隔が広くなる。広くなる間隔によって、一方では、セラミックの加熱ピンの円周面への第２の電気的な接触個所の横からの接触のためのスペースがいっそう多く得られ、また他方では広くなる間隔によって、接触部材と支持パイプおよび／またはハウジングとの間での電気的な短絡や火花発生の危険が減る。

本発明の別の好ましい発展例は、接触部材が中で固定された穴を接続ボルトが有していることにある。穴は、接触部材を接続ボルトに固定する簡単かつ確実な手段である。このとき穴は、セラミックの加熱ピンのほうを向いている接続ボルトの端面で中心に穿設されていると特別に好ましい。接続ボルトとセラミックの加熱ピンが中心かつ同軸にグロープラグのハウジングに配置されるので、そのようにして接触部材を任意の最終位置でねじ込むことができ、それによって組立が簡素化される。

別の好ましい発展例は、接触部材が、半径方向に弾性作用のある接触スリーブと、接続導体とを有してることにある。接続導体は、接続ボルトでの正確な固定を保証するために、できる限りの剛性で設計されているのがよいのに対して、接触スリーブは、セラミックの加熱ピンに対する相応の初期応力を伴う改善された軸方向のスライド可能性を可能にするために、比較的薄く柔軟に構成されていてよい。半径方向に弾性作用のある接触スリーブにより、接触部材と第２の接触個所との間の確実なすり接点が加熱ピンの接続側の区域で成立する。これに加えて、接触スリーブがセラミックの加熱ピンによって、特に接続側の区域によってセンタリングされるので、場合により組立、作動時の機械的な力、および／または各コンポーネントの異なる熱膨張によるオフセットを補償するために、接触部材ではある程度の柔軟性が確保されたままでなければならない。このとき接続導体が、接続ボルトの穴にあるピン状の区域と導電接続されていると特別に好ましい。それにより、接続ボルトと接触部材との間で確実な電気接続を具体化することができる。

さらに、接触部材の接触スリーブはセラミックの加熱ピンを、特に第２の接触個所を備える接続側の区域を、収容することが意図されるのが好ましい。接触個所が収容されることで、セラミックのグロープラグに対する接続ボルトの電気接触部のずり落ちや撓曲の危険が減る。このとき、接触スリーブが軸方向にスリットを有していると特別に好ましい。軸方向のスリット形成により、セラミックの加熱ピンの接続側の区域と接触部材との間で、前述したすり接点の形式の軸方向へスライド可能なクランプ接点が得られる。それにより、接触されるべきそれぞれのコンポーネントの間で異なる熱膨張が起きたときでも、電気接続が維持される。

別の好ましい発展例は、接続ボルトに好ましくは周回する凹部が形成されていることにある。周回する凹部によって、あとでさらに説明する絶縁性の支持部材を、あるいはシール部材をも、接続ボルトで形状接合式に位置決めすることができる。

別の好ましい発展例は、ハウジングとセラミックの加熱ピンとの間に支持パイプが配置されており、支持パイプはハウジングと同軸に内側に位置しながら少なくとも接続ボルトの高さまで延びており、支持パイプと接続ボルトの間に絶縁性の支持部材が配置されていることにある。絶縁性の支持部材により、接続ボルトがハウジング固定されてハウジングに支承される。さらに絶縁性の支持部材は、接続ボルトとハウジングとの間の電気的な絶縁のために作用し、このことは、ハウジングに充填される絶縁粉末の省略のための前提条件である。

別案として、ハウジングと接続ボルトの間に絶縁性の支持部材が配置されることが意図されるのが好ましい。このことは、支持パイプを必要としない本発明によるグロープラグを可能にし、それによってコンポーネントの個数が減る。

このとき、支持パイプまたはハウジングにビードが形成されており、ビードは絶縁性の支持部材を接続ボルトに向かって押圧すると特別に好ましい。ビードによって、絶縁性の支持部材がその半径方向外側に位置する外套面で少なくとも部分的に形状接合式に固定され、このことは、絶縁性の支持部材が滑るのを阻止する。このとき特に、支持パイプまたはハウジングのビードは接続ボルトの凹部と同じ高さに構成されていると好ましい。このようにして、絶縁性の支持部材の簡単かつ確実な固定が可能である。

別の好ましい発展例は、絶縁性の支持部材に支持される支持面が支持ボルトに構成されていることにある。絶縁性の支持部材に支持面が支持されることで、接続ボルトのハウジング固定された固定が代替的または追加的に具体化され、ないしはサポートされ得る。

本発明の実施例が図面に示されており、以下の記述において詳しく説明する。

セラミックの加熱ピンを備える本発明によるグロープラグの第１の実施例である。 本発明によるグロープラグの第２の実施例である。 図１または図２に従った実施例に基づく接触部材の実施例である。

本発明ならびにその他の請求項の構成要件に基づく好ましい実施形態について、以下、図面に示されている実施例を参照しながら詳しく説明する。その際には、同じコンポーネントまたは同じ機能をもつコンポーネントは同じ符号で表されている。

図１には、本発明によるグロープラグの燃焼室側の区域が示されている。グロープラグはハウジング１を有しており、その中に接続ボルト４が配置されている。さらにグロープラグは、接続ボルト４に対して同心的にグロープラグの中心軸の延長部に配置された、セラミックの加熱ピン２を有している。セラミックの加熱ピン２の燃焼室側の先端部は、ハウジング１から突き出している。ハウジング１とセラミックの加熱ピン２との間には、ハウジング１およびセラミックの加熱ピン２と摩擦接合式、形状接合式、および／または物質接合式に結合された支持パイプ３が配置されている。接続ボルト４はセラミックの加熱ピン２のほうを向いている端面に穴９を有しており、その中に接触部材８が取り付けられている。接触部材８は穴９の中ではんだ付け、溶接、またはクリンプにより導電式に挿入されていてよい。あるいは、接触部材８を穴９の中にねじ込むことも考えられる。

セラミックの加熱ピン２には第１の電気的な接触個所６があり、この接触個所は支持パイプ３を介してハウジング１と導電結合されており、マイナス極との電気接続の役目を果たす。さらにセラミックの加熱ピン２には接続側の区域５が構成されており、接続側の区域５の端面は接続ボルト４の方向に向いている。接続側の区域５は、プラス極との電気接続のために、接続側の区域５の円周面に位置する第２の電気的な接触個所７を有している。

第２の電気的な接触個所７を備える接続側の区域５はセラミックの加熱ピン２の円筒状の付加部として製作されており、残りのセラミックの加熱ピン２に比べて縮小された直径を有している。このような実施形態は、セラミックの加熱ピン２が支持パイプ３の中に収容される場合に好ましく、それは、第２の電気的な接触個所７と支持パイプ３の内壁との間で相応の半径方向の間隔を生成するためである。

第２の電気的な接触個所７を接続ボルト４と電気接触させるために、一方の端部で半径方向に弾性作用のある区域により接続側の区域５に沿って軸方向へスライド可能に第２の接触個所７と接続されるとともに、他方の端部で接続ボルト４と固定的に接続された接触部材８が設けられている。接触部材８の半径方向に弾性作用のある区域は、加熱ピン２の接続側の区域５にすり接点を形成する。このすり接点により、異なる熱膨張に基づく長さ変化が補償される。支持パイプ３の内部には、支持パイプ３に固定された電気絶縁性の支持部材１２が配置されている。この固定は、弾性的または可塑的に変形可能な支持部材１２を押圧する、支持パイプ３に設けられた周回するビード１３によって行われる。それにより、支持ボルト４は支持パイプ３の内部でハウジング固定されて固定される。

図３ａおよび３ｂに見られるように、接触部材８は、半径方向に弾性作用のある区域を形成する、半径方向に弾性作用のある接触スリーブ８．１と、実質的に剛直な接続導体８．２とを有している。接続導体８．２は曲げられて製作されており、それにより、接触スリーブ８．１の直径部から接続ボルト４の穴９へと向かう電気導体が得られる。接続導体８．２は、ピン状の区域によって、セラミックの加熱ピン２のほうを向いている接続ボルト４の端面に穿設された穴９の中へ、たとえばはんだ付け、溶接、またはクリンプなどによって導電的に挿入される。接触スリーブ８．１は軸方向にスリットを有しており、それにより、半径方向に弾性作用のある初期応力を印加することができる。半径方向の初期応力により、接触スリーブ８．１は軸方向へスライド可能なクランプ接点を、第２の電気的な接触個所７を備える接続側の区域５に、上述したすり接点の形式で構成する。それにより、接触されるべき各コンポーネントの間で異なる熱膨張が生じたときでも電気接続が維持される。

図２には、本発明によるグロープラグの別案の実施例が開示されている。ほぼ同じ構造となっているので、以下においては相違点だけを説明する。図２に従った実施例では支持パイプ３が省略されている。それに応じてセラミックの加熱ピン２の第１の接触個所６は、ハウジング１と直接的に結合されている。すなわちマイナス極の電気接触は、セラミックの加熱ピン２にある第１の接触個所６とハウジング１とを通じて直接行われる。それにより、セラミックの加熱ピン２とハウジングの間に、特に第２の電気的な接触個所７を有する接続側の区域５の領域でいっそう広いスペースが得られ、それにより、接続側の区域５でのセラミックの加熱ピン２の直径縮小を省略することができる。さらに接続ボルト４には、加熱ピン側の支持面で絶縁性の支持部材１２に支持される鍔１１が構成されている。絶縁性の支持部材１２は、ここではハウジング１と接続ボルト４との間に配置されており、絶縁性の支持部材１２をハウジング１に固定するためのビード１３が形成されるとともに、少なくとも部分的に形状接合式の結合を成立させる。鍔１１と支持面とを介して、接続ボルト４は、ハウジング固定された絶縁性の支持部材１２によって軸方向で係止される。

その代替または追加として、絶縁性の支持部材１２を支持パイプ３またはハウジング１と固定のために接着することができるが、図示しているビード１３を通じての少なくとも部分的な形状接合式の結合のほうが好ましい。

１ ハウジング
２ セラミックの加熱ピン
３ 支持パイプ
４ 接続ボルト
５ 接続側の区域
６ 第１の電気的な接触個所
７ 第２の電気的な接触個所
８ 接触部材
８．１ 接触スリーブ
８．２ 接続導体
９ 穴
１０ 凹部
１１ 鍔
１２ 絶縁性の支持部材
１３ ビード

Claims (14)

1. 接続ボルト（４）が中に配置されたハウジング（１）と、セラミックの加熱ピン（２）とを有する内燃機関のためのグロープラグであって、前記セラミックの加熱ピン（２）は第１の電気的な接触個所（６）と第２の電気的な接触個所（７）とを有しており、前記加熱ピン（２）の前記第１の電気的な接触個所（６）は少なくとも間接的に前記グロープラグの前記ハウジング（１）と接続されており、前記第２の接触個所（７）は接触部材（８）を介して前記接続ボルト（４）と電気的に接続されている、グロープラグにおいて、
   前記第２の電気的な接触個所（７）は前記セラミックの加熱ピン（２）の接続側の区域（５）の円周面に構成されており、前記接触部材（８）は前記接続側の区域（５）の円周面で前記第２の接触個所（７）との軸方向にスライド可能な電気接触を具体化する区域を有している
   ことを特徴とするグロープラグ。
2. 前記接続側の区域（５）は、
   残りの前記セラミックの加熱ピンに比べて縮小された直径を有している
   ことを特徴とする請求項１に記載のグロープラグ。
3. 前記接続ボルト（４）は、
   前記接触部材（８）が中で固定される穴（９）を有している
   ことを特徴とする請求項１に記載のグロープラグ。
4. 前記穴（９）は、
   前記セラミックの加熱ピン（２）のほうを向いている前記接続ボルト（４）の端面で中央に穿設されている
   ことを特徴とする請求項３に記載のグロープラグ。
5. 前記接触部材（８）は、
   接触スリーブ（８．１）と接続導体（８．２）とを有している
   ことを特徴とする請求項１に記載のグロープラグ。
6. 前記接続導体（８．２）は、
   ピン状の区域によって前記接続ボルト（４）の前記穴（９）の中で導電接続される
   ことを特徴とする請求項１及び５に記載のグロープラグ。
7. 前記接触スリーブ（８．１）は、
   半径方向に弾性作用をもつように製作されており、前記接続側の区域（５）に沿って軸方向へスライド可能に前記第２の接触個所（７）ですり接点を構成する
   ことを特徴とする請求項５に記載のグロープラグ。
8. 前記接触スリーブ（８．１）は、
   軸方向にスリットを有している
   ことを特徴とする請求項５又は７に記載のグロープラグ。
9. 前記接続ボルト（４）に好ましくは周回する凹部（１０）が構成されている
   ことを特徴とする請求項１〜８の何れか１項に記載のグロープラグ。
10. 前記ハウジング（１）と前記セラミックの加熱ピン（２）との間に支持パイプ（３）が配置されており、前記支持パイプ（３）は前記ハウジングと同軸に内側に位置するように少なくとも前記接続ボルト（４）の高さまで延びており、前記支持パイプ（３）と前記接続ボルト（４）との間には絶縁性の支持部材（１２）が配置されている
    ことを特徴とする請求項１〜９の何れか１項に記載のグロープラグ。
11. 前記ハウジング（１）と前記接続ボルト（４）との間に絶縁性の支持部材（１２）が配置されている
    ことを特徴とする請求項１〜９の何れか１項に記載のグロープラグ。
12. 前記支持パイプ（３）又は前記ハウジング（１）にビード（１３）が構成されており、前記ビード（１３）は前記絶縁性の支持部材（１２）を前記接続ボルト（４）に向かって押圧する
    ことを特徴とする請求項１０又は１１に記載のグロープラグ。
13. 前記支持パイプ（３）又は前記ハウジング（１）の前記ビード（１３）は、
    前記接続ボルト（４）の前記凹部（１０）と同じ高さに構成されている
    ことを特徴とする請求項９及び請求項１２に記載のグロープラグ。
14. 前記接続ボルト（４）には前記絶縁性の支持部材（１２）において支持される支持面を有する鍔（１１）が構成されている
    ことを特徴とする請求項１０〜１３の何れか１項に記載のグロープラグ。

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