JP3758332B2

JP3758332B2 - グロープラグの製造方法

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Publication number: JP3758332B2
Application number: JP27355497A
Authority: JP
Inventors: 哲也渡辺
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1997-09-19
Filing date: 1997-09-19
Publication date: 2006-03-22
Anticipated expiration: 2017-09-19
Also published as: JPH1194254A

Description

【０００１】
【技術分野】
本発明は，ディーゼルエンジンの予熱に用いるグロープラグの製造方法に関する。
【０００２】
【従来技術】
ディーゼルエンジン予熱用のグロープラグとしては，図１３に示すごとく，シーズ型のグロープラグ１がある。
グロープラグ１は，同図に示すごとく，先端を閉止した断面Ｕ字状の金属チューブ１１内に絶縁粉末２を充填するとともに，ヒートコイル３を収納したヒータ１０を有している。また，ヒータ１０には，金属チューブ１１の開口端から通電用の中軸４の先端を絶縁粉末２内に埋設してこれを一体的に連結してある。
【０００３】
また上記ヒートコイル３は，同図に示すごとく，その一端３１を金属チューブ１１の先端内面に接合してあると共に，他端３２を中軸４の先端に接続してある。
そして，ヒータ１０とハウジング５とは，ヒータ１０の圧入部１５をハウジング５の嵌合部５５に圧入嵌合させて固定してある。
なお，同図における符号７１はナット，７２は樹脂製のブッシュ，７３は絶縁弾性材料からなるＯリング，７４は樹脂製のワッシャーである。
【０００４】
このグロープラグ１を製造するに当たっては，まず上記金属チューブ１１へのヒートコイル３及び中軸４の挿入工程，絶縁粉末の充填工程，金属チューブ１１全体を外周から加圧縮径させるスエージング加工工程を経て，中軸４を一体的に接合したヒータ１０を作製する。
次いで，ヒータ１０とハウジング５との圧入固定を行う。
【０００５】
具体的には，図１４に示すごとく，まずハウジング５のヒータ挿入口５１を上方に向けてハウジング保持具８５上にセットする。次いで，ハウジング５のヒータ挿入口５１から中軸４及びヒータ１０の一体品を挿入して仮組を行う。次いで，ヒータ１０の先端部をヒータ押圧治具８１により押圧し，圧入部１５をハウジング５の嵌合部５５に圧入嵌合させ，両者を固定する。なお，従来の圧入固定方法としては，例えば特開昭５２−１０７４４６号公報にも示されている。
【０００６】
【解決しようとする課題】
しかしながら，上記従来のグロープラグの製造方法には，次の問題がある。
即ち，ヒータ１０とハウジング５との圧入固定時においては，ヒータ１０の先端１１１に上記ヒータ押圧治具８１を押し当ててヒータ１０を押圧する。そのため，ヒータ１０の先端１１１に応力が集中し，その先端１１１が潰れる等の変形を起こす場合がある。
【０００７】
ヒータ１０が変形した場合には，金属チューブ１１内の絶縁粉末２に隙間が生じて熱伝導性が低下する等の不具合が生ずる。そして，絶縁粉末２内の熱伝導性が低下した場合には，熱放出が少なくなってヒートコイル３が過剰に高温となり，グロープラグ１の寿命が短くなるという問題もある。
【０００８】
本発明は，かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので，ヒータに変形を起こすことなくスムーズに圧入固定を行うことができるグロープラグの製造方法を提供しようとするものである。
【０００９】
【課題の解決手段】
請求項１の発明は，内孔を設けたハウジングと，該ハウジングの上記内孔内に圧入固定したヒータと，該ヒータへの通電を行うための中軸とを有し，かつ，上記ハウジングと上記ヒータとの圧入固定は，上記ハウジングの内孔内に設けた嵌合部と上記ヒータの外周に設けた圧入部とを圧入嵌合させて行っているグロープラグを製造する方法において，
上記ヒータと上記ハウジングとの圧入固定を行うに当たっては，上記ヒータの外周面を凹状の弧状接触面を有するコレットにより挟持すると共に該コレットを押圧することにより上記ヒータに圧入荷重を与えて，上記圧入部と上記嵌合部とを圧入嵌合させることを特徴とするグロープラグの製造方法にある。
【００１０】
本発明において最も注目すべきことは，上記ヒータへの圧入荷重の付与は，上記ヒータを挟持するコレットにより行い，かつ，該コレットには，上記弧状接触面を設けてあることである。
【００１１】
上記コレットは，分割された複数の挟持部を同一円周上に配置させ，該挟持部を連動状態で半径方向に拡開又は縮径させてヒータを挟持できるよう構成した治具である。そして，上記挟持部品のヒータに直接接触する面は，凹状の弧状形状を有する弧状接触面である（図４参照）。凹状の弧状形状の曲率は，ヒータとの接触面積を増大させるために，ヒータの外径の曲率と同じ又は若干大きい程度であることが好ましい。
【００１２】
次に，本発明の作用効果につき説明する。
本発明のグロープラグの製造方法においては，ヒータとハウジングとの圧入固定時に上記コレットを用いる。つまり，ヒータを押圧する際には，従来のようにヒータの先端を押圧するのではなく，ヒータを挟持するコレットによってヒータの外周面から圧入荷重を与える。
【００１３】
また，上記コレットは，上記凹状の弧状接触面を有している。そのため，コレットとヒータとの接触面においては，比較的広い接触面積が得られる。
それ故，ヒータを押圧する際においては，その圧入加重の局部的な集中を従来よりも緩和することができ，ヒータの変形を防止することができる。
したがって，本発明によれば，ヒータに変形を起こすことなくスムーズに押圧固定を行うことができるグロープラグの製造方法を提供することができる。
【００１４】
また，請求項２の発明のように，上記ヒータと上記ハウジングとの圧入固定を行うに当たっては，予め上記ヒータを上記ハウジングの内孔内に挿入して仮組を行うことが好ましい。仮組は，ハウジングの内孔内にヒータを挿入し，ヒータの圧入部とハウジングの嵌合部とを略同一軸芯上に縦列配置した状態とし，後の圧入嵌合に備える工程である。
【００１５】
そして，この仮組の後，上記コレットによりヒータに圧入荷重を与えてハウジングとヒータとの圧入固定を行う。
なお，コレットによりヒータを挟持するタイミングは必ずしも上記仮組が完了した後である必要はなく，上記仮組の際に事前にコレットによって挟持しておいて，該コレットを操作して上記仮組を行ってもよい。
【００１６】
次に，請求項３の発明のように，上記ヒータと上記ハウジングとの圧入固定時には，上記ヒータの先端に先端押圧具を当接させ，上記コレットによる上記圧入荷重が所定圧力に達した時点で，上記先端押圧具の押圧による圧入荷重をも徐々に加えることが好ましい。
【００１７】
即ち，上記ヒータに対する圧入荷重は，初期段階においては上記コレットからのみヒータに伝えられ，そのコレットからの圧入荷重が所定圧力に到達した場合には，コレットからの所定圧力に加え，上記先端押圧具からの圧力も上記圧入荷重としてヒータに与える。
そのため，この場合には，ヒータの圧入荷重が所定圧力以上になった場合に，ヒータとコレットとの接触面に局部的に伝達される応力を上記ヒータの先端部に分散させることができ，ヒータの変形防止をさらに確実に行うことができる。
【００１８】
また，請求項４の発明のように，上記コレットは，上記ヒータの軸方向に配列した２組のコレットにより構成されており，上記コレットの押圧時には，各コレットに作用させる押圧力を互いに同じ又は異なる大きさとなるよう任意に設定することもできる。
【００１９】
この場合には，コレットの複数化によりコレットとヒータとの接触面積を増大させ，かつ，変形しやすい接触部分への応力を小さくするように，上記各コレットへの押圧力を任意に設定することができる。それ故，圧入時におけるヒータの変形防止を確実に行うことができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
実施形態例１
本発明の実施形態例にかかるグロープラグの製造方法につき，図１〜図７を用いて説明する。
本例において製造するグロープラグ１は，図７に示すごとく，内孔５０を設けたハウジング５と，ハウジング５の内孔５０内に圧入固定したヒータ１０と，該ヒータ１０への通電を行うための中軸４とを有している。
また，図７に示すごとく，ハウジング５とヒータ１０との圧入固定は，ハウジング５の内孔５０に設けた嵌合部５５とヒータ１０の外周に設けた圧入部１５とを圧入嵌合させて行っている。
【００２１】
また，ヒータ１０は，先端１１１を閉止した断面Ｕ字状の金属チューブ１１と，金属チューブ１１内に充填した絶縁粉末２を介して収納したヒートコイル３とよりなる。
また，中軸４はその先端４１をヒータ１０の挿入側端部（金属チューブ１１の開口端）１１２から絶縁粉末２内に埋設させてある。また，ヒートコイル３は，その一端３１を金属チューブ１１の先端内面に，他端３２を中軸４の先端にそれぞれ溶接してある。その他は，従来例と同様である。
【００２２】
本例のグロープラグ１の製造方法においては，図１，図６に示すごとく，ヒータ１０とハウジング５との圧入固定を行うに当たって，まずハウジング５をハウジング保治具８５上に載置すると共にヒータ１０をハウジング５の内孔５０内に挿入して仮組を行う。次いで，ヒータ１０の外周面を凹状の弧状接触面６２を有するコレット６により挟持すると共に治具７にコレット６を引き込みヒータ１０を保持する。その後，コレット６と治具７を押圧することによりヒータ１０に圧入荷重を与える。そして，この圧入荷重によりより，圧入部１５と嵌合部５５とを圧入嵌合させる。
【００２３】
以下，これを詳説する。
まず，図７に示すごとく，ヒータ１０用の金属チューブ１１を準備すると共に，予めヒートコイル３の一端を溶接した中軸４を準備する。次いで，ヒートコイル３を金属チューブ１１内に挿入すると共にヒートコイル３の他端と金属チューブ１１の先端１１１の内面を溶接する。
【００２４】
次いで，金属チューブ１１内に，上記ヒートコイル３及び中軸４の先端を埋めるように絶縁粉末２としてのマグネシア（ＭｇＯ）粉末を充填する。
次いで，金属チューブ１１の外周面からスエージング加工をおこない，金属チューブ１１を圧縮し，縮径させる。これにより，金属チューブ１１内の絶縁粉末２の充填密度が向上すると共に，中軸４とヒータ１０とが一体化する。
また，本例においては，図１に示すごとく，ヒータ１０の外周面を切削することにより真円度の高い圧入部１５を設けると共に圧入部１５よりも径の小さいガイド部１７もテーパ部１６を介して設けた。
【００２５】
次に，図６に示すごとく，ハウジング５を準備し，ヒータ１０とハウジングとの仮組を行う。
ハウジング５は，同図に示すごとく，その軸芯方向に貫通する内孔５０を有すると共に，ヒータ挿入口５１から内部へ少し入った所に嵌合部５５を有している。
【００２６】
そして，仮組は，同図に示すごとく，ヒータ挿入口５１を上方に向けてハウジング５をハウジング保治具８６上に載置した状態で，ヒータ１０を，中軸４を先頭にしてハウジング５の内孔内に挿入することにより行う。ハウジング保治具８６は，ハウジング５の内孔５０と同軸線上に中軸４の外径よりも十分大きくかつハウジング５の外径よりも小さい貫通穴８６０を有するものである。
【００２７】
次に，図１に示すごとく，ヒータ１０とハウジング５との仮組が完了した時点で，ヒータ１０の外周面をコレット６により挟持する。
コレット６は，図２〜図４に示すごとく，ヒータ１０を挿入するためのヒータ挿入穴６０を有すると共に，該ヒータ挿入穴６０の軸芯を中心とした円周上に配置された３つに分割された挟持部６１を有するものである。なお，挟持部６１は，図５に示すごとく，４つに分割されたものもある。
【００２８】
また，図４に示すごとく，挟持部６１の内周面は，凹状の弧状接触面６２となっている。具体的には，弧状接触面６２は，ヒータの外径の曲率と略同一の曲率の凹状の曲面形状を有している。
また，図２，図４に示すごとく，各挟持部６１は，コレット６の長手方向に設けられた３つの切り欠き溝６３により先端から３つに分割されており，その切り欠き溝６３がなくなる根本部において一体化している。
【００２９】
また，コレット６は，図１に示すごとく，治具７に油圧等を用いて引き込むことにより各挟持部６１に半径方向の力を与え，各挟持部６１を連動状態で縮径させてヒータを挟持できるよう構成されている。また，コレット６からヒータ１０に伝達する圧入荷重の最大値はコレットとヒータとの摩擦力であるので，挟持部６１を半径方向に押圧する挟持力によって調整することができる。
【００３０】
そして，図１に示すごとく，ヒータ１０をコレット６により挟持した状態で，コレット６をプレス機（図示略）を用いて軸方向に押圧する。これにより，コレット６からヒータ１０に圧入荷重が与えられ，ヒータ１０の圧入部１５は，ハウジング５の嵌合部５５に圧入される。そして，図１，図７に示すごとく，ヒータ１０とハウジング５とが強固に一体化されたグロープラグ１が得られる。
なお，図７に示すごとく，ハウジング５の中軸突出側には，従来と同様に，ナット７１，樹脂製のブッシュ７２，絶縁弾性材料からなるＯリング７３，樹脂製のワッシャー７４を配設する。
【００３１】
次に，本例の作用効果につき説明する。
本例のグロープラグの製造方法においては，ヒータ１０とハウジング５との圧入固定時にコレット６を用いる。コレット６は，上記のごとく，ヒータ１０の外周面を挟持してその挟持面における摩擦力により圧入荷重をヒータ１０に与えることができる。
【００３２】
また，コレット６は，その挟持部６１に凹状の弧状接触面６２を有している。また，弧状接触面６２の曲率はヒータ１０の外径と略同一の曲率を有している。そのため，コレット６とヒータ１０との接触面においては，比較的広い接触面積が得られる。
【００３３】
それ故，ヒータ１０を押圧する際においては，その圧入加重の局部的な集中を従来よりも緩和することができ，ヒータ１０の変形を防止することができる。
したがって，本例によれば，ヒータ１０に変形を起こすことなくスムーズに押圧固定を行うことができるグロープラグの製造方法を得ることができる。
【００３４】
実施形態例２
本例は，図８に示すごとく，実施形態例１におけるコレット６によるヒータ圧入工程において，先端押圧具６８をも用いてヒータ１０に圧入加重を加えた例である。
即ち，図８に示すごとく，ヒータとハウジングとの圧入固定時には，ヒータ１０の先端１１１に先端押圧具６８を当接させ，コレット６による圧入荷重が所定圧力に達した時点で，先端押圧具６８の押圧による圧入荷重をも徐々に加える。その他は，実施形態例１と同様である。
【００３５】
本例の先端押圧具６８は，図８に示すごとく，先端にヒータ１０の先端部１１１に当接する押圧面６８１を有していると共に，外周面をねじ切りしてねじ部６８２を設けてある。そして，先端押圧具６８は，ねじ部６８２をコレット６に設けられたねじ穴６４に螺着することによりコレット６に一体的に装着される。
【００３６】
ヒータ１０をハウジング５に圧入する際には，まずコレット６によりヒータ１０を挟持すると共に，先端押圧具６８をねじ込んでこれをヒータ１０の先端に当接させる。ただし，このとき，先端押圧具６８からヒータ１０に荷重がかからないようにする。
また，コレット６の挟持力は，コレット６とヒータ１０との摩擦力の最大値がＦ１（５ｋＮ）となるように調整する。
【００３７】
次いで，コレット６をプレスにより押圧し，その押圧力を徐々に増加させることによりヒータの圧入荷重を徐々に増加していく。この圧入荷重と，その圧入荷重の発生源の内訳を図９に示す。同図は，横軸にトータルの圧入荷重を，縦軸にコレット及び先端押圧具のそれぞれの治具からヒータに与えられる圧入荷重をとったものである。また，同図においては，コレット６からの圧入荷重をＡ，先端押圧具６８からの圧入荷重をＢ，これら２つの合計の圧入荷重をＣにより示してある。
【００３８】
同図より知られるごとく，圧入工程の初期段階においては，コレット６のみから圧入荷重がヒータ１０に与えられる。そして，コレット６による圧入荷重がＦ１に到達した時点において，圧入荷重がコレット６とヒータ１０との間の最大摩擦力と同等となる。そのため，その後においては，コレット６から直接ヒータに伝えられる圧入荷重は増加せず，Ｆ１一定となる。
そして，圧入工程の進行に伴いヒータ１０とコレット６とが滑ろうとするため，徐々に先端押圧具６８からヒータへの圧入荷重が徐々に増加する。
【００３９】
また，本例においては，図９に示すごとく，トータルの圧入荷重が約１０ｋＮとなった時点で圧入工程が完了した。
この結果から分かるように，ヒータ１０に対しては，コレット６により保持した部分と先端押圧具６８と当接している先端部１１１とにそれぞれ約５ｋＮの荷重が分散して付与される。
【００４０】
そのため，本例においては，コレット６を用いることによる実施形態例１と同等の効果に加え，上記の荷重分散によってヒータへの集中荷重をさらに緩和することができる。
それ故，例えば，実施形態例１の場合よりもヒータの圧入荷重を増大させる必要があるグロープラグを製造する場合には，本例の製造方法が特に有効となる。
【００４１】
実施形態例３
本例は，図１０に示すごとく，実施形態例１におけるコレット６に代えて，ヒータ１０の軸方向に配列した２組のコレット６５，６６を用いた例である。
また，コレット６５，６６は，その押圧時には，各コレット６５，６６に作用させる押圧力を互いに同じ又は異なる大きさとなるよう任意に設定することができるよう構成されている。
【００４２】
即ち，コレット６５（第１コレット）とコレット６６（第２コレット）とは，いずれも，ヒータ１０を外周面から挟持するものである。また，その挟持面は実施形態例１と同様に凹状の弧状挟持面６５２，６６２となっている。そして，本例においては，各コレット６５，６６に与える軸方向の押圧力，つまり各コレットからヒータ１０に伝える圧入荷重は，互いに異なる大きさにしてある。
【００４３】
具体的には，第１コレット６５と第２コレット６６とからヒータ１０に与えられる圧入荷重が，常に１．３：１となるように設定してある。これを図１１に示してある。同図は，横軸にトータルの圧入荷重を，縦軸に各コレットからヒータに与えられる圧入荷重をとったものである。また，同図においては，第１コレット６５からの圧入荷重をＤ，第２コレット６６からの圧入荷重をＥ，これら２つの合計の圧入荷重をＦにより示してある。
【００４４】
このように，本例においては，圧入荷重を２つのコレット６５，６６に分散させてある。そのため，各コレットからヒータに伝えられる荷重の局部的な集中を緩和することができる。
また，分散させた荷重は，上記のごとく異なる大きさに設定し，圧入部位に近い第１コレット６５による圧入荷重を大きくし，圧入部位から遠い第２コレット６６による圧入荷重を小さくしている。これにより，ヒータ挫屈及び曲がりの防止という効果も得られる。
【００４５】
実施形態例４
本例においては，実施形態例３における第１コレット６５及び第２コレット６６の構造の具体例を示す。
本例におけるコレット６５，６６は，図１２に示すごとく，第１コレット６５の内部に第２コレット６６を一体的に装着してなるものである。
【００４６】
第１コレット６５は，同図に示すごとく，その先端にヒータ挿入穴６５０及び３分割された挟持部６５１を有しており，後端側に第２コレット６６を装着するためのテーパ状の装着穴６５４を有している。挟持部６５１の内面には，実施形態例１と同様の凹状の弧状接触面６５２を設けてある。
【００４７】
第２コレット６６は，同図に示すごとく，その先端にヒータ挿入穴６６０及び３分割された挟持部６６１を有している。挟持部６６１の内面にも実施形態例１と同様の凹状の弧状接触面６６２を設けてある。また，挟持部６６１の先端外周部は第２コレット６５における装着穴６５４のテーパに対応してテーパ状に形成されている。
【００４８】
そして，第１コレット６５は，油圧を用いて治具６７に引き込むことにより挟持部６５１を縮径させてヒータ１０を挟持できるように構成されている。また，第２コレット６６は，油圧及びエアーを用いて第２コレット６６自体を第１コレット６５の装着穴６５４内部に押し込むことにより挟持部６６１を縮径させてヒータ１０を挟持できるよう構成されている。
【００４９】
また，各コレット６５，６６の軸方向の押圧，即ちコレットを介した圧入荷重の付与はコレット６５，６６及び治具６７の全体を油圧により行う。また，各コレット６５，６６への押圧力のバランスは各コレット６５，６６の引き込み力及び押圧力により調整できるよう構成されている。
そのため，この第１コレット６５及び第２コレット６６を用いれば，上記実施形態例３の作用効果を容易に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態例１における，ヒータとハウジングとの圧入固定工程を示す説明図。
【図２】実施形態例１における，コレットの正面図。
【図３】実施形態例１における，コレットの断面図。
【図４】実施形態例１における，コレットの底面図。
【図５】実施形態例１における，別例のコレットの底面図。
【図６】実施形態例１における，ヒータとハウジングとの仮組み状態を示す説明図。
【図７】実施形態例１における，グロープラグの一部切り欠き断面図。
【図８】実施形態例２における，コレットと先端押圧具を示す説明図。
【図９】実施形態例２における，圧入荷重の変移を示す説明図。
【図１０】実施形態例３における，ヒータとハウジングとの圧入固定工程を示す説明図。
【図１１】実施形態例３における，圧入荷重の変移を示す説明図。
【図１２】実施形態例４における，コレットの構成を示す説明図。
【図１３】従来例における，グロープラグの一部切り欠き断面図。
【図１４】従来例における，ヒータとハウジングとの圧入固定工程を示す説明図。
【符号の説明】
１．．．グロープラグ，
１０．．．ヒータ，
１１．．．金属チューブ，
１５．．．圧入部，
５．．．ハウジング，
５０．．．内孔，
５５．．．嵌合部，
６．．．コレット，
６１．．．挟持部，
６２．．．弧状接触面，

Claims

内孔を設けたハウジングと，該ハウジングの上記内孔内に圧入固定したヒータと，該ヒータへの通電を行うための中軸とを有し，かつ，上記ハウジングと上記ヒータとの圧入固定は，上記ハウジングの内孔内に設けた嵌合部と上記ヒータの外周に設けた圧入部とを圧入嵌合させて行っているグロープラグを製造する方法において，
上記ヒータと上記ハウジングとの圧入固定を行うに当たっては，上記ヒータの外周面を凹状の弧状接触面を有するコレットにより挟持すると共に該コレットを押圧することにより上記ヒータに圧入荷重を与えて，上記圧入部と上記嵌合部とを圧入嵌合させることを特徴とするグロープラグの製造方法。
請求項１において，上記ヒータと上記ハウジングとの圧入固定を行うに当たっては，予め上記ヒータを上記ハウジングの内孔内に挿入して仮組を行うことを特徴とするグロープラグの製造方法。
請求項１又は２において，上記ヒータと上記ハウジングとの圧入固定時には，上記ヒータの先端に先端押圧具を当接させ，上記コレットによる上記圧入荷重が所定圧力に達した時点で，上記先端押圧具の押圧による圧入荷重をも徐々に加えることを特徴とするグロープラグの製造方法。
請求項１又は２において，上記コレットは，上記ヒータの軸方向に配列した２組のコレットにより構成されており，上記コレットの押圧時には，各コレットに作用させる押圧力を互いに同じ又は異なる大きさとなるよう任意に設定することを特徴とするグロープラグの製造方法。