JP2852581B2 - シース型グロープラグの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はディーゼルエンジンの始
動性を向上させるための予熱栓として用いられるシース
型グロープラグにおいて、特に発熱部となるシーズヒー
タの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ディーゼルエンジンの始動性を向上させ
るために用いられるグロープラグとしては従来から種々
の構造によるものが知られており、本出願人も、たとえ
ば二種類の材料からなる抵抗体を巧みに組合わせて用い
ることにより、速熱型としての機能と発熱線の過加熱を
防ぎ安定した発熱特性を得ることができる温度飽和機能
とを備えてなる自己温度制御型のグロープラグを、特開
昭５７−１８２０２６号公報等を始めとして提案してい
る。

【０００３】すなわち、この種のグロープラグは、鉄ク
ロム等による発熱体としての第１の抵抗体とこれに直列
接続されかつ第１の抵抗体よりも正の抵抗温度係数の大
きな材料、たとえば純ニッケル等で形成された第２の抵
抗体とを、ステンレス鋼材等といった耐熱金属製シース
内でマグネシア等の耐熱絶縁粉末中に埋設し、かつ第１
の抵抗体からの熱伝達に時間遅れを生じさせるための間
隙を両抵抗体間に設けてなる構造を有する。

【０００４】このような構成によれば、第１の抵抗体に
対して通電直後に必要とされる大電力を供給し迅速に発
熱させて速熱性を確保するとともに、所定時間経過後に
第２の抵抗体側での温度上昇による抵抗値の増大化によ
り第１の抵抗体への供給電力を減少せしめ、この第１の
抵抗体での過加熱による溶断等を防止しようとする自己
温度飽和機能を作用させ得るものであった。また、この
ような構造では、グロープラグへの通電回路上に供給電
力を制御する温度制御手段等を設けることが不要とな
り、予熱装置全体のコスト低減化を図れるものであっ
た。

【０００５】さらに、この種のシース型グロープラグに
おいて、シーズヒータ先端部での迅速な赤熱化をより一
層発揮させるために、燃焼室内に臨ませるシース先端側
を、後端部側よりも小径部として形成し、その内部に埋
設される抵抗体による発熱を、シース表面に迅速に伝熱
させ得るようにしたものも、たとえば特開平３−９９１
２２号公報等によって提案しており、迅速な温度立ち上
がり特性を得て速熱型としての効果を発揮し得るもので
あった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述したような速熱型
として効果的なシース型グロープラグにおいて、シーズ
ヒータの製造時に、加工上から若干の問題がある。すな
わち、このシーズヒータは、耐熱金属製のシース素材内
に、電極棒先端に接続される第１および第２の抵抗体を
挿入し、第１の抵抗体の先端を、シース先端部に接続す
るとともに、このシース内部に耐熱絶縁粉末を充填して
埋設状態として組立てた後、このシーズヒータ組立体に
おけるシース素材を縮径することで、その内部の高密度
化を図り、熱伝導特性等を所要の状態として発熱特性を
向上させ、またその信頼性を確保した状態とするための
スェージング加工を施すことによって、製造されてい
る。

【０００７】このようなスェージング加工は、たとえば
特開昭５４−１１７９５７号公報等からも明らかなよう
に、シーズヒータ組立体を構成するシース素材を、ダイ
ス内に形成される所定の径寸法による成形穴に、ダイス
に対し径方向での往復動による振動を与えた状態で、押
し込むことで行なわれるが、この場合に前述したように
シース先端側を後端部よりも小径部とするにあたって問
題があった。

【０００８】すなわち、従来この種のシーズヒータ１を
製造するにあたっては、まず、図５の（ａ）に示すよう
に、ストレートな管状体によるシース素材２Ａ内に抵抗
体３，４を差込み、その後端に電極棒５を接続した状態
で、シース素材２Ａ内に耐熱絶縁粉末（図示せず）を充
填し、シーズヒータ組立体１Ａを組立てる。そして、こ
のように組立てられたシーズヒータ組立体１Ａにおける
シース素材２Ａを、同図の（ｂ）に示すように、シース
２の最終形状である先端側の小径部２ａ、テーパ部２
ｂ、後端側の大径部２ｃとを有するようにスェージング
するために、小径孔６ａ、テーパ孔６ｂ、大径孔６ｃか
らなる成形穴６を有する成形用ダイス７内に、ダイス７
に対しての径方向での往復動による振動を与えながら押
し込むことにより、所要の形状を有するシース２が得ら
れるようにスェージングを行なうようになっている。

【０００９】しかしながら、このような従来のスェージ
ング加工によってシース２を形成するにあたっては、シ
ーズヒータ組立体１Ａのシース素材２Ａを、その先端側
からダイス７の大径孔６ｃ内に押し込み、全体を大径部
２ｃの径寸法までスェージングした後、その先端部をテ
ーパ孔６ｂから小径孔６ａ内に軸線方向に向って押し込
んで小径部２ａを成形しており、特に図５の（ｃ）から
明らかなように、大径孔６ｃでスェージングされてきた
シース素材２Ａの先端部が突き当たって小径孔６ａに大
きく絞り込んで案内するテーパ孔６ｂ内壁部での偏摩耗
が著しく、結果としてこの一部の偏摩耗が原因で頻繁な
ダイス７の交換を必要とし、製造コストが高くなる等の
問題を避けられないものであった。

【００１０】特に、テーパ孔６ｂの内壁部でシース素材
２Ａの先端部が大きな力で押し付けられる部分の負担が
大きく、偏摩耗が著しいもので、従来のようなシース２
全体形状を一回で成形する総型ダイス７では、その全体
を頻繁に交換しなければならないものであり、このよう
な問題を解決し得る何らかの対策を講じることが望まれ
ている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】このような要請に応える
ために本発明に係るシース型グロープラグの製造方法
は、先端側を予め小径に形成した耐熱金属製の段付き管
状体をシース素材として用い、このシース素材内に抵抗
体を耐熱絶縁粉末により埋設するように組込んでなる半
製品としてのシーズヒータ組立体を準備し、このシーズ
ヒータ組立体における先端が小径な段付き管状体による
シース素材に第１のスェージング工程として大径部成形
用ダイスによってスェージング加工を施し、この第１の
スェージング工程によって大径部が形成されたシース素
材の小径な先端側部分に第２のスェージング工程として
小径部およびテーパ部成形用ダイスによってスェージン
グ加工を施すようにしたものである。

【００１２】

【作用】本発明によれば、抵抗体を耐熱絶縁粉末中に埋
設して組込んだシーズヒータ組立体を構成するシース素
材としての先端が小径な段付き管状体を、大径部成形用
ダイスにより第１段目のスェージング加工を行ない、次
でそのシース素材の小径な先端側部分のみを、小径部お
よびテーパ部成形用ダイスによって第２段目のスェージ
ング加工を行なうことにより、先端側が小径なシースの
スェージングを行ない、所要の状態でのシーズヒータの
製造が行なえる。

【００１３】

【実施例】図１ないし図４は本発明に係るシース型グロ
ープラグの製造方法の一実施例を示すものであり、これ
らの図において、前述した図５と同一または相当する部
分には同一番号を付し、その詳細な説明は省略する。

【００１４】まず、図３および図４により全体を符号１
０で示すシース型グロープラグの概略構成を簡単に説明
すると、図中符号２はステンレススチール等の耐熱金属
材料によるストレートな管状体等から形成されるシース
である。

【００１５】このシース２の先端側内部空間には、たと
えば鉄クロムあるいはニッケルクロム合金等のように正
の抵抗温度係数の小さな導電材料で形成され発熱体とな
る第１の螺旋状抵抗体３（以下、第１の抵抗体という）
が軸線方向に沿って配設され、その一端は前記シース２
の先端側に電気的に接続される。さらに、このシース２
の後端側内部空間には、この第１の抵抗体３と連続して
シース２後端側の電極棒５との間に、たとえば鉄系材料
またはニッケル等の正の抵抗温度係数の大きな導電材料
で形成された第２の螺旋状抵抗体４（以下、第２の抵抗
体という）とが配設され、これら第１、第２の抵抗体
３，４は、シース２と電極棒５間で直列して接続されて
いる。

【００１６】上述した第２の抵抗体４は、それ自身が発
熱源として作用するばかりでなく、前記第１の抵抗体３
に対し通電開始直後において、その抵抗値が小さいこと
から大電力を供給し得るとともに、通電時間の経過と共
に抵抗値が増大して供給電力を減少させ、グロープラグ
自身の飽和温度を一定温度以下に抑え、過加熱を防止す
る温度制御手段としても作用する。これは、この第２の
抵抗体４の正の抵抗温度係数が大きく、その抵抗値が通
電による発熱と共に順次増大することから明らかであ
る。

【００１７】そして、このような第２の抵抗体４による
電流制御を適切なものとするために、第１の抵抗体３と
第２の抵抗体４とは、それぞれの螺旋部が所定の間隙Ｇ
ＡＰをおいて対向するようにして接続されている。すな
わち、これら両抵抗体３，４の螺旋部間に一定の間隙を
設け、この間隙内で両抵抗体３，４を小さい抵抗値とな
る接続部によって接続することで、従来問題とされてい
た第１の抵抗体３からの第２の抵抗体４に対する熱影響
に時間的間隔を保ち、これにより第２の抵抗体４による
電流制御を時間的に遅らせて第１の抵抗体３への大電力
の供給時間を延ばし、この第１の抵抗体３を急速に赤熱
させて温度立上り特性を大幅に向上させ得るものであ
る。

【００１８】ここで、図中８はシース２内に充填されて
抵抗体３，４を埋設するマグネシア（ＭｇＯ）等の耐熱
絶縁粉末、９は前記電極棒５が引き出されているシース
２の後端側開口部分に嵌め込まれこの部分をシールする
耐熱性のシール材である。

【００１９】また、図中１１はこのシース２を先端部に
おいて保持する筒状ハウジングで、このハウジング１１
の後端部には絶縁ブッシュ１２を介して電極棒５が同心
状に取付けられ、この電極棒５の先端がシース２内に挿
入され、後端がハウジング１１の後端から外方に引き出
されている。

【００２０】本発明によれば、上述した構成によるシー
ス型グロープラグにおいて、図１の（ａ），（ｂ），
（ｃ），（ｄ）から明らかなように、先端側を予め小径
に形成した耐熱金属製の段付き管状体によるシース素材
２Ａ内に抵抗体３，４を耐熱絶縁粉末８により埋設する
ように組込んでなる半製品としてのシーズヒータ組立体
１Ａを準備し、このシーズヒータ組立体１Ａにおけるシ
ース素材２Ａに、大径部成形用ダイス２０によってスェ
ージング加工を施す第１のスェージング工程と、この第
１のスェージング工程によって大径部２ｃが形成された
シース素材２Ａの小径な先端側部分に、小径部およびテ
ーパ部成形用ダイス２２によってスェージング加工を施
す第２のスェージング工程とを有するように構成したと
ころを特徴としている。

【００２１】ここで、大径部成形用ダイス２０は、図１
の（ａ），（ｂ）から明らかなように、シース素材２Ａ
を、大径部２ｃを形成するための径寸法をもつ大径孔２
１ａとこの大径孔２１ａにシース素材２Ａを案内する緩
やかなテーパ付き孔２１ｂとからなる成形用穴を有して
いる。

【００２２】また、小径部およびテーパ部成形用ダイス
２２は、図１の（ｃ），（ｄ）から明らかなように、シ
ース２において先端側の小径部２ａとこれに連続するテ
ーパ部２ｂを形成するための小径孔２３ａとテーパ孔２
３ｂとを有している。ここで、本実施例では、このダイ
ス２２には、小径孔２３ａの両端側にテーパ孔２３ｂ，
２３ｂを設けており、一方が偏摩耗したときに反転して
使用可能に構成している。

【００２３】このような構成によれば、抵抗体３，４を
耐熱絶縁粉末８中に埋設して組込んだシーズヒータ組立
体１Ａを構成するシース素材２Ａを、図１の（ｂ）に示
すように、大径部成形用ダイス２０内のテーパ孔２１ｂ
から大径孔２１ａ内にダイスに対し径方向での往復動に
よる振動を与えながら押し込み、順次軸線方向に移動さ
せて通過させることにより、第１段目のスェージング加
工を行ない、シース素材２Ａに大径部２ｃを形成する。
なお、この第１のスェージング加工を行なう際には、ダ
イス２０に対してのシース素材２Ａの挿通方向として
は、上述したような先端側からに限らず、逆に後端側か
ら行なってもよいものである。

【００２４】次で、そのシース素材２Ａ先端部のみを、
図１の（ｄ）から明らかなように、小径部およびテーパ
部成形用ダイス２２によって第２段目のスェージング加
工を行なうことにより、シース素材２Ａの小径な先端側
部分にスェージングを行なうことにより、小径部２ａと
テーパ部２ｂとを形成する。

【００２５】そして、このような構成では、先端側が小
径となるシース２の成形加工が、きわめて簡単にしかも
適切に行なえ、しかも従来先端側小径部２ａを含めてシ
ース素材２Ａ全体のスェージング加工を施すために問題
となっていた総型ダイスの一部の偏摩耗によるダイス全
体の交換を防ぎ、摩耗を生じ易い小径部およびテーパ部
成形用ダイス２２のみの交換でよく、コスト的に安価な
ものとし得るという優 れた効果を奏する。

【００２６】ここで、シース素材２Ａとして、図２の
（ａ）に示すように、予め先端側が小径となるように形
成されたもの（大径部分Ｄ１と小径部分Ｄ２とからな
る）を用いている。そして、このような段付き管状体に
大径部成形用ダイス２０により第１のスェージング加工
を施し、同図の（ｂ）に示すように、ｄ１の大径部２ｃ
を有するシース素材２Ａとし、次でこれに小径部および
テーパ部成形用ダイス２２により第２のスェージング加
工を施し、同図の（ｃ）に示すように、ｄ２の小径部２
ａとこれに連続するテーパ部２ｂを形成することで、所
要の形状でシース２を形成することができる。すなわ
ち、このシース２は、全体がｄ１となる大径立２ｃとテ
ーパ部２ｂとｄ２となる小径部２ａとによって形成され
る。なお、これらの寸法関係は、Ｄ１＞ｄ１＞Ｄ２＞ｄ
２もしくはＤ１＞Ｄ２＞ｄ１＞ｄ２である。

【００２７】また、上述した構成によれば、第１のスェ
ージング加工として大径部２ｃをシース素材２Ａに対し
て一連に形成し得るため、大径部成形用ダイス２０によ
るスェージングの向きを自由に選択することができる。

【００２８】さらに、上述した構成によれば、シース素
材２Ａとして予め先端側が小径な段付き管状体を用いて
いることにより、小径部２ａと大径部２ｃとでの縮径率
（リダクション率）を略同等に設定することができる。
したがって、シース２における大径部２ｃ部分と小径部
２ａ部分とでの縮径率が異なり、小径部２ａ部分での縮
径率が大きいことによってその内部での第１の抵抗体３
でのコイルピッチを成形前に密着させておいても、ピッ
チがかなり大きくなってしまい、所望の昇温特性が得ら
れないという問題を解消するうえで効果を発揮し得る。

【００２９】また、このような構成では、両ダイス２
０，２２での縮径率を一定とすることができ、これによ
り両者の摩耗を略同等にし、交換頻度を軽減し、加工性
を向上させ得るという利点もある。

【００３０】なお、本発明は上述した実施例構造に限定
されず、グロープラグ１０各部の形状、構造等を、適宜
変形、変更することは自由であり、種々の変形例が考え
られることは言うまでもない。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係るシース
型グロープラグの製造方法によれば、耐熱金属製のシー
ス素材内に抵抗体を耐熱絶縁粉末により埋設するように
組込んでなる半製品としてのシーズヒータ組立体を準備
し、このシーズヒータ組立体における先端側が予め小径
に形成されている段付き管状体からなるシース素材に、
大径部成形用ダイスによってスェージング加工を施す第
１のスェージング工程と、この第１のスェージング工程
によって大径部が形成されたシース素材の小径な先端側
部分に、小径部およびテーパ部成形用ダイスによってス
ェージング加工を施す第２のスェージング工程とを有す
る構成としたので、先端側が小径となるシースの成形加
工が、きわめて簡単にしかも適切に行なえ、しかも従来
先端側小径部を含めてシース素材全体のスェージング加
工を施すために問題となっていた総型ダイスの一部の偏
摩耗によるダイス全体の交換を防ぎ、摩耗を生じ易い小
径部およびテーパ部成形用ダイスのみの交換でよく、コ
スト的に安価なものとし得るという優れた効果を奏す
る。

【００３２】また、本発明によれば、第１のスェージン
グ加工として大径部をシース素材に対して一連に形成し
得るため、大径部成形用ダイスによるスェージングの向
きを自由に選択することができる。しかも、このダイス
を、先端側が小径部とされるシースのみに限らず、通常
のストレートなシース形状を有するものと共用化するこ
とが可能で、同一のラインにて小径部付きのシースと通
常のストレートなシースとを製造することが可能となる
等の利点がある。

【００３３】さらに、本発明において、シース素材とし
て予め先端側が小径な段付き管状体を用いていることに
より、小径部と大径部とでの縮径率を略同等に設定で
き、これにより両方のダイスの摩耗度合いを略等しく
し、交換頻度を軽減して加工性を向上させ得るととも
に、内部での抵抗体を所要の状態にて内設し、適切な昇
温特性を得られる等の利点もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係るシース型グロープラグの製造方
法の一実施例を示すものであり、（ａ），（ｂ），
（ｃ），（ｄ）に各製造工程を示した概略図である。

【図２】 本発明を特徴づけるシースの段付き管状体か
らなるシース素材からのスェージング加工状態を、
（ａ），（ｂ），（ｃ）で説明するための概略図であ
る。

【図３】 本発明を適用して好適なシース型グロープラ
グにおけるシーズヒータ部分の概略断面図である。

【図４】 本発明を適用して好適なシース型グロープラ
グの全体構成を説明するための概略断面図である。

【図５】 従来のグロープラグにおけるシーズヒータの
製造過程を（ａ），（ｂ），（ｃ）で説明するための概
略図である。

【符号の説明】

１…シーズヒータ、１Ａ…シーズヒータ組立体、２…シ
ース、２Ａ…シース素材、２ａ…小径部、２ｂ…テーパ
部、２ｃ…大径部、３…第１の抵抗体、４…第２の抵抗
体、５…電極棒、８…耐熱絶縁粉末、１１…ハウジン
グ、２０…大径部成形用ダイス、２１ａ…大径孔、２１
ｂ…案内用孔、２２…小径部およびテーパ部成形用ダイ
ス、２３ａ…小径孔、２３ｂ…テーパ孔。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F23Q 7/00

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 先端側が小径部として形成される耐熱金
   属製シースとその内部に耐熱絶縁粉末により埋設される
   抵抗体とからなるシーズヒータを備えてなるシース型グ
   ロープラグにおいて、先端側を予め小径に形成した耐熱金属製の段付き管状体
   をシース素材として用い、この シース素材内に抵抗体を
   耐熱絶縁粉末により埋設するように組込んでなる半製品
   としてのシーズヒータ組立体を準備し、 このシーズヒータ組立体におけるシース素材に大径部成
   形用ダイスによってスェージング加工を施す第１のスェ
   ージング工程と、 この第１のスェージング工程によって大径部を形成した
   シース素材の小径な先端側部分に、小径部およびテーパ
   部成形用ダイスによってスェージング加工を施す第２の
   スェージング工程とを有することを特徴とするシース型
   グロープラグの製造方法。