JP4128295B2 - グロープラグ - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、ディーゼルエンジンの着火源として用いられるグロープラグに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、上記グロープラグとして、たとえば、図６に示すものが知られている。図６は、上記グロープラグの縦断面説明図である。グロープラグ５０には、金具５１が備えられている。金具５１の外周面には、ディーゼルエンジンのヘッドに形成された雌ねじにねじ込むための雄ねじ部５２が形成されており、その雄ねじ部５２の上方には、プラグレンチをあてがうための締付部５３が形成されている。締付部５３は、その平面を説明する図７に示すように、外周面が六角ナットの外周面の形状に形成されている。また、金具５１の内部には、ディーゼルエンジンの燃焼室に露出するチューブ５４が挿入されている。
【０００３】
チューブ５４の先端内部には、チューブ５４を赤熱させるための発熱コイル５５が収容されており、その発熱コイル５５は、金具５１およびチューブ５４に挿入された中軸５６の先端に溶接されている。チューブ５４の圧入部分には、金具５１内の気密性を確保するためのゴムパッキン５７が装着されている。中軸５６の上部には、絶縁体５８が挿通されており、絶縁体５８の凸部が締付部５３に嵌め込まれている。絶縁体５８の下面、締付部５３の内壁面および中軸５６の間には、金具５１内の気密性を確保するためのゴム製のＯリング５９が介在されている。また、中軸５６の雄ねじ５６ａには、丸ナット６０が挿通されており、その丸ナット６０の締めけにより、絶縁体５８が下降し、Ｏリング５９が押し広げられ、絶縁体５８および金具５１間が遮断され、金具５１内部の気密性が確保されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ディーゼルエンジンの進化に伴い、エンジンヘッド回りが複雑化してきている。そのため、エンジンヘッド上に取付けるグロープラグの取付スペースが制約されるようになってきた。
そこで、エンジンヘッド上に位置する上記締付部５３の二面幅の小さいグロープラグが要求されるようになってきた。特に、４バルブのエンジンでは、エンジンヘッド回りがより一層複雑で上記制約が厳しいため、より一層二面幅の小さい締付部５３が要求される。
しかし、締付部５３の二面幅を小さくすると、締付部５３の肉厚Ｄ３（図７）が薄くなるため、プラグレンチなどの工具で締付部５３を締め付ける際に、締付部５３が変形するおそれがあるという問題がある。
なお、絶縁体５８の下面と締付部５３の内壁面との間には、金具５１内の気密性を確保するためのゴム製のＯリング５９が介在されているため、締付部の外径を細くした場合に締付部５３の肉厚Ｄ２を厚くし過ぎると、Ｏリング５９を収容する空間が狭くなり、絶縁体５８の下面によってＯリング５９を押圧しても、Ｏリング５９が十分に押し広げられないため、Ｏリング５９と締付部５３の内壁面との密着力が小さくなってしまい、金具５１内の気密性が悪くなるという問題もある。
【０００５】
そこで、本発明は、締付部の強度が高く、かつ、締付部の二面幅の小さいグロープラグを実現することを第１の目的とし、締付部の強度および内部の気密性が高く、かつ、締付部の二面幅の小さいグロープラグを実現することを第２の目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、中心軸に沿って形成された貫通孔を有する筒形状に形成されており、ディーゼルエンジン側に設けられた雌ねじにねじ込むための雄ねじが形成された外周面を有する雄ねじ部と、この雄ねじ部の貫通孔と連通する貫通孔が前記中心軸に沿って形成されており、前記雄ねじ部を前記雌ねじにねじ込むために用いる工具をあてがう形状に形成された外周面を有する締付部と、を有する金具と、前記締付部の貫通孔に嵌め込まれており、前記締付部の貫通孔と連通する貫通孔が前記中心軸に沿って形成された絶縁体と、この絶縁体、前記締付部および前記雄ねじ部のそれぞれに形成された貫通孔を通って前記金具に挿通された中軸と、この中軸の前記金具内部において接続されており、その中軸への通電によって発熱する発熱体と、が備えられており、前記工具を前記締付部にあてがい、その締付部を回転させることにより、前記雄ねじ部を前記雌ねじにねじ込むグロープラグにおいて、前記締付部の外周面が、１２ポイントナットの外周面の形状に形成されており、前記締付部に形成された貫通孔の前記絶縁体が嵌め込まれている部分の径をφｄ１（ｍｍ）とし、前記締付部の二面幅をｍｍ単位で表したときの基準寸法をＬ１とし、φｄ１／Ｌ１＝Ａとした場合において、０．７７≦Ａ≦０．８２であるという技術的手段を採用する。
【０００７】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載のグロープラグにおいて、前記締付部の内面から締付部の中心軸方向に向けて段部が形成されており、その段部、前記絶縁体および前記中軸の周面間には、前記金具の内部を気密状態にするためのシール部材が介在されているという技術的手段を採用する。
【０００９】
請求項３に記載の発明では、請求項１または請求項２に記載のグロープラグにおいて、前記雄ねじ部の呼び径をｍｍ単位で表したときの外径の基準寸法をφｄ２とし、前記締付部の二面幅をｍｍ単位で表したときの基準寸法をＬ１とした場合において、φｄ２＝Ｌ１であるという技術的手段を採用する。
【００１０】
請求項４に記載の発明では、請求項３に記載のグロープラグにおいて、φｄ２＝８ｍｍであるという技術的手段を採用する。
【００１１】
請求項５に記載の発明では、請求項３に記載のグロープラグにおいて、φｄ２＝６ｍｍであるという技術的手段を採用する。
【００１２】
【作用および効果】
請求項１ないし請求項５に記載の発明では、工具をあてがう締付部の外周面が、１２ポイントナットの外周面の形状に形成されているため、締付部の外周面を六角ナットの外周面の形状に形成されたものよりも肉厚（外周面と貫通孔との間の最小幅）を厚く形成することができる。
したがって、締付部の二面幅を小さく形成した場合であっても、肉厚を厚く形成できるため、外周面が六角ナット形状のものよりも締付部の強度を高めることができる。
また、締付部に形成された貫通孔の絶縁体が嵌め込まれている部分の径をφｄ１とし、締付部の二面幅をｍｍ単位で表したときの基準寸法をＬ１とした場合において、φｄ１／Ｌ１＝Ａが、０．７７≦Ａ≦０．８２となるように、締付部を構成することが望ましい。
つまり、前述のように、締付部の肉厚を薄くし過ぎると締付部の強度が低下し、締付部の肉厚を厚くし過ぎると金具内部の気密性が低下するが、後述する発明の実施の形態に記載するように、上記範囲となるように、締付部を構成することにより、強度および気密性が高いグロープラグを実現できるからである。
【００１３】
特に、請求項２に記載の発明は、締付部の内面から締付部の中心軸方向に向けて段部が形成されており、その段部、絶縁体および中軸の外周面間には、金具の内部を気密状態にするためのシール部材が介在されているグロープラグに好適に用いられる。
つまり、そのようなグロープラグにあっては、締付部の肉厚が厚くなり過ぎると、上記段部、絶縁体および中軸の外周面間にシール部材を収容する空間が小さくなり、絶縁体の下面でシール部材を押圧した場合のシール部材が押し広げられる量が減少し、上記段部、絶縁体および中軸の外周面に対する密閉部材の密着力が小さくなり、気密性が低下してしまう。この場合、締付部の貫通孔の径を大きくすることにより、シール部材を収容する空間を大きくすることができるが、締付部の肉厚が薄くなってしまう。
しかし、請求項１に記載の発明を用いれば、締付部の二面幅を小さくし、締付部の貫通孔の径を大きくした場合であっても、従来の六角ナット形状のものよりも厚い肉厚を確保できるため、締付部の強度を確保しながらシール部材を収容する空間を大きくすることができる。
したがって、締付部の強度および金具内部の気密性が高いグロープラグを実現できる。
【００１５】
さらに、請求項１または請求項２に記載の発明は、請求項３に記載するように、金具の雄ねじ部の呼び径をｍｍ単位で表したときの外径の基準寸法をφｄ２とし、締付部の二面幅をｍｍ単位で表したときの基準寸法をＬ１とした場合において、φｄ２＝Ｌ１であるグロープラグに好適に用いられる。
つまり、請求項１または請求項２に記載の発明を用いることにより、締付部の二面幅と金具の雄ねじ部の呼び径とが等しいような細身のグロープラグを実現することができるからである。
【００１６】
たとえば、請求項４に記載の発明のように、φｄ２＝８ｍｍであるグロープラグ、あるいは、請求項５に記載の発明のように、φｄ２＝６ｍｍであるような細身のグロープラグを実現することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のグロープラグの一実施形態について図を参照して説明する。
なお、本実施形態では、本発明のグロープラグとして、メタルグロープラグ（シーズグロープラグ）を代表に説明する。また、図１において図面上部をグロープラグの後端（電圧印加側）とし、図面下部をグロープラグの先端（発熱側）とする。
図１は、本実施形態のグロープラグの縦断面説明図である。図２（Ａ）は、図１に示すグロープラグの後端部の外観を示す部分説明図であり、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）に示すグロープラグに備えられた締付部を後端側上方から見た平面図である。図３は、図２（Ａ）に示すグロープラグに備えられた締付部と、図７に示した従来の締付部とを比較する説明図である。
【００１８】
図１に示すように、本実施形態のグロープラグ１０には、金具２０と、この金具２０に絶縁状態で挿通された中軸１１とが備えられている。金具２０は、雄ねじ部２１と、雄ねじ部２１の後端側に雄ねじ部２１と一体形成された締付部２２とを有する。雄ねじ部２１は、中軸１１が挿通された貫通孔２１ｂを中心軸方向に沿って有する筒形状に形成されており、その外周面には、雄ねじ２１ａが形成されている。締付部２２は、中軸１１が挿通された貫通孔２２ａを中心軸方向に沿って有しており、貫通孔２２ａは、ねじ部２１の貫通孔２１ｂと連通しており、貫通孔２１ｂの径より大径に形成されている。
【００１９】
締付部２２の外周面は、図２に示すように、同じ角度の１２個の角部を有する、いわゆる１２ポイントナットの外周面形状に形成されている。また、図１に示すように、締付部２２の貫通孔２２ａの下端には、貫通孔２２ａから中心軸に対して斜め先端向きに段部２２ｂが形成されている。
中軸１１には、その後端から絶縁体１２が挿通されており、その絶縁体１２は、締付部２２の貫通孔２２ａに嵌め込まれている。絶縁体１２は、貫通孔２２ａの形状に対応した先端向きの凸部を有しており、その凸部が締付部２２の貫通孔２２ａに嵌め込まれている。
つまり、中軸１１と締付部２２との間に絶縁体１２が介在することにより、中軸１１および締付部２２間が絶縁されている。
【００２０】
また、絶縁体１２は、中軸１１が挿通された貫通孔１２ａを中心軸１１ｂ方向に沿って有しており、貫通孔１２ａは、締付部２２の貫通孔２２ａと連通しており、雄ねじ部２１の貫通孔２１ｂの径より小径に形成されている。これにより、締付部２２の段部２２ｂから雄ねじ部２１の下部にかけての部分と、中軸１１との間に空間１５が形成されている。
つまり、空間１５により、上記部分および中軸１１間が絶縁されている。
【００２１】
絶縁体１２の下面、締付部２２の段部２２ｂおよび中軸１１間には、ゴム製のＯリング１３が介在されている。中軸１１の後端部の外周面には、雄ねじ１１ａが形成されており、その雄ねじ１１ａには、丸ナット１４がねじ込まれている。この丸ナット１４のねじ込みにより、絶縁体１２が先端方向に押圧され、絶縁体１２の下面によってＯリング１３が押し潰される。
つまり、押し潰されたＯリング１３が、絶縁体１２の下面、締付部２２の段部２２ｂおよび中軸１１に密着することにより、金具２０内部の気密状態が維持されている。
【００２２】
金具２０の先端部には、ディーゼルエンジンの燃焼室内に露出する金属製のチューブ１６の後端部が収容されており、チューブ１６の内部には、中軸１１の先端が挿入されている。チューブ１６の内部には、後端から先端に向けて伸びる発熱コイル１７が収容されており、発熱コイル１７の後端は、中軸１１の先端に溶接固着されており、先端は、チューブ１６の先端内面に溶接固着されている。また、チューブ１６の内部には、絶縁粉末１８が充填されており、チューブ１６は、金具２０の内部に溶接固着されている。さらに、チューブ１６の後端、金具２０の内面および中軸１１の外周面間には、ゴムパッキン１９が密着固定されている。
つまり、ゴムパッキン１９によってチューブ１６の内部と金具２０の内部とが遮断されており、金具２０内部の気密状態が維持されている。
【００２３】
ここで、本実施形態の締付部２２と、従来の締付部５３とを図３を参照して比較する。
図３において、φｄ１＝φｄ３であり、Ｌ１＝Ｌ３である。図３に示すように締付部２２の肉厚Ｄ１の方が、従来の締付部５３の肉厚Ｄ３よりも厚いことが分かる。
したがって、本実施形態の締付部２２の方が、従来の締付部５３よりも肉厚を厚くすることができる。また、Ｌ１＝Ｌ３であり、Ｄ１＝Ｄ３である場合には、本実施形態の締付部２２の方が、従来の締付部５３よりも絶縁体を嵌め込む部分の径を大きくすることができる。
つまり、本実施形態の締付部２２の方が、従来の締付部５３よりも、肉厚Ｄ１および内径φｄ１の設計自由度が大きい。
【００２４】
なお、本実施形態では、締付部２２の内径φｄ１は、６．１６ｍｍ≦φｄ１≦６．５６ｍｍである。また、締付部２２の二面幅Ｌ１の基準寸法は８ｍｍであり、雄ねじ２１ａの呼び径φｄ２と同じである。
そして、上記構成のグロープラグ１０は、締付部２２の外周面にレンチなどの工具をあてがい、雄ねじ部２１を回転させることにより、雄ねじ部２１をディーゼルエンジンのヘッドに形成された雌ねじ（図示省略）にねじ込むことにより取付けられる。そして、中軸１１に電圧が印加されると、発熱コイル１７の発熱によってチューブ１６が赤熱し、これにより燃焼室内の燃料が着火する。
【００２５】
次に、本発明者が行った実験について図４および図５を参照して説明する。
図４は、本実験の様子を模式的に示す説明図であり、図５は、実験結果を示す図表である。
本発明者は、締付部２２の内径φｄ１および二面幅が変化すると、締付部２２の強度およびＯリング１３によるシール部の気密性がどのように変化するかについて実験を行った。具体的には、図５に示すように、二面幅Ｌ１の基準寸法を８ｍｍに設定し、（φｄ１／Ｌ１）＝Ａを０．７４〜０．８４に変化させて行った。
【００２６】
まず、実験装置について図４を参照して説明する。本実験装置には、雌ねじ３０ａが形成されたベース３０が備えられており、その雌ねじ３０ａには、下向きに凸状の取付部材３１の凸部外周面に形成された雄ねじ３１ａがねじ込まれている。取付部材３１の内部には、図１に示したグロープラグ１０を収容する空間３１ｂが形成されており、その上部には、雌ねじ３１ｃが形成されており、その雌ねじ３１ｃには、グロープラグ１０の雄ねじ２１がねじ込まれている。チューブ１６には、高圧エアを注入するための注入孔１６ａが開口形成されており、その注入された高圧エアをＯリング１３へ導入するために、ゴムパッキン１９の一部が削除されている。
【００２７】
次に、実験内容について説明する。締付部２２の強度は、インパクトレンチによって締付部２２を締付けた際に締付部２２が変形するか否かに基づいて判定した。インパクトレンチによる締付力は、１５Ｎ・ｍ相当（無負荷時回転数が４，０００ｒｐｍであり、加圧力が０．４９Ｍｐａ（５ｋｇ／ｃｍ2 ）である。
その結果、図５に示すように、（φｄ１／Ｌ１）＝Ａが０．７４〜０．８２の範囲では、締付部２２は変形せず（○印）、Ａ＝０．８４のときに変形した（×印）。
また、Ｏリング１３による気密性は、図４に示すように、高圧エアを金具２０の内部に注入した際に、Ｏリング１３からエア漏れが有るか否かに基づいて判定した。その結果、図５に示すように、Ａ＝０．７４の場合は、１．８Ｍｐａの高圧エアを注入した場合にエア漏れが有り、Ａ＝０．７６の場合は、２．０Ｍｐａの高圧エアを注入した場合のエア漏れが有った。
【００２８】
しかし、Ａ＝０．７７〜０．８４の場合は、それぞれ２．５Ｍｐａの高圧エアを注入した場合でもエア漏れが無かった。
以上の実験から、Ａを０．７７≦Ａ≦０．８２の範囲に設定した場合に、インパクトレンチによる締付部２２の変形が無く、かつ、エア漏れも無いことが分かった。
なお、Ｌ１＝８ｍｍでＡを０．７７〜０．８２に変化させた場合、締付部２２の内径φｄ１は、６．１６〜６．５６に変化する。
【００２９】
以上のように、本実施形態のグロープラグを用いれば、締付部２２の外周面が１２ポイントナットの外周面の形状に形成されているため、締付部の強度が高く、かつ、締付部の二面幅の小さいグロープラグを実現することができる。また、Ａを０．７７≦Ａ≦０．８２の範囲に設定することにより、締付部の強度および内部の気密性が高く、かつ、締付部の外径の細いグロープラグを実現することもできる。
また、φｄ２＝６ｍｍであり、Ｌ１＝φｄ２に設定した場合も、上記φｄ２＝８ｍｍの場合と同じ効果を有するグロープラグを実現できる。
さらに、上記実施形態では、本発明のグロープラグとしてメタルグロープラグ（シーズグロープラグ）を代表に説明したが、本発明をセラミックグロープラグにも適用できることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明実施形態のグロープラグの縦断面説明図である。
【図２】図２（Ａ）は、図１に示すグロープラグの後端側の外観を示す部分説明図であり、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）に示すグロープラグに備えられた締付部を後端側から見た平面図である。
【図３】図２（Ａ）に示すグロープラグに備えられた締付部と、図７に示した従来の締付部とを比較する説明図である。
【図４】本発明実施形態における実験の様子を模式的に示す説明図である。
【図５】実験結果を示す図表である。
【図６】従来のグロープラグの縦断面説明図である。
【図７】図６に示すグロープラグに備えられた締付部５３の平面図である。
【符号の説明】
１０ グロープラグ
１１ 中軸
１１ａ 中心軸
１２ 絶縁体
１２ａ 貫通孔
１３ Ｏリング
１４ 丸ナット
１６ チューブ
１７ 発熱コイル
１８ 絶縁粉末
１９ ゴムパッキン
２０ 金具
２１ 雄ねじ部
２１ａ 雄ねじ
２１ｂ 貫通孔
２２ 締付部
２２ａ 貫通孔
２２ｂ 段部
Ｄ１ 肉厚
Ｌ１ 二面幅
φｄ１ 内径
【産業上の利用分野】
本発明は、ディーゼルエンジンの着火源として用いられるグロープラグに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、上記グロープラグとして、たとえば、図６に示すものが知られている。図６は、上記グロープラグの縦断面説明図である。グロープラグ５０には、金具５１が備えられている。金具５１の外周面には、ディーゼルエンジンのヘッドに形成された雌ねじにねじ込むための雄ねじ部５２が形成されており、その雄ねじ部５２の上方には、プラグレンチをあてがうための締付部５３が形成されている。締付部５３は、その平面を説明する図７に示すように、外周面が六角ナットの外周面の形状に形成されている。また、金具５１の内部には、ディーゼルエンジンの燃焼室に露出するチューブ５４が挿入されている。
【０００３】
チューブ５４の先端内部には、チューブ５４を赤熱させるための発熱コイル５５が収容されており、その発熱コイル５５は、金具５１およびチューブ５４に挿入された中軸５６の先端に溶接されている。チューブ５４の圧入部分には、金具５１内の気密性を確保するためのゴムパッキン５７が装着されている。中軸５６の上部には、絶縁体５８が挿通されており、絶縁体５８の凸部が締付部５３に嵌め込まれている。絶縁体５８の下面、締付部５３の内壁面および中軸５６の間には、金具５１内の気密性を確保するためのゴム製のＯリング５９が介在されている。また、中軸５６の雄ねじ５６ａには、丸ナット６０が挿通されており、その丸ナット６０の締めけにより、絶縁体５８が下降し、Ｏリング５９が押し広げられ、絶縁体５８および金具５１間が遮断され、金具５１内部の気密性が確保されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ディーゼルエンジンの進化に伴い、エンジンヘッド回りが複雑化してきている。そのため、エンジンヘッド上に取付けるグロープラグの取付スペースが制約されるようになってきた。
そこで、エンジンヘッド上に位置する上記締付部５３の二面幅の小さいグロープラグが要求されるようになってきた。特に、４バルブのエンジンでは、エンジンヘッド回りがより一層複雑で上記制約が厳しいため、より一層二面幅の小さい締付部５３が要求される。
しかし、締付部５３の二面幅を小さくすると、締付部５３の肉厚Ｄ３（図７）が薄くなるため、プラグレンチなどの工具で締付部５３を締め付ける際に、締付部５３が変形するおそれがあるという問題がある。
なお、絶縁体５８の下面と締付部５３の内壁面との間には、金具５１内の気密性を確保するためのゴム製のＯリング５９が介在されているため、締付部の外径を細くした場合に締付部５３の肉厚Ｄ２を厚くし過ぎると、Ｏリング５９を収容する空間が狭くなり、絶縁体５８の下面によってＯリング５９を押圧しても、Ｏリング５９が十分に押し広げられないため、Ｏリング５９と締付部５３の内壁面との密着力が小さくなってしまい、金具５１内の気密性が悪くなるという問題もある。
【０００５】
そこで、本発明は、締付部の強度が高く、かつ、締付部の二面幅の小さいグロープラグを実現することを第１の目的とし、締付部の強度および内部の気密性が高く、かつ、締付部の二面幅の小さいグロープラグを実現することを第２の目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、中心軸に沿って形成された貫通孔を有する筒形状に形成されており、ディーゼルエンジン側に設けられた雌ねじにねじ込むための雄ねじが形成された外周面を有する雄ねじ部と、この雄ねじ部の貫通孔と連通する貫通孔が前記中心軸に沿って形成されており、前記雄ねじ部を前記雌ねじにねじ込むために用いる工具をあてがう形状に形成された外周面を有する締付部と、を有する金具と、前記締付部の貫通孔に嵌め込まれており、前記締付部の貫通孔と連通する貫通孔が前記中心軸に沿って形成された絶縁体と、この絶縁体、前記締付部および前記雄ねじ部のそれぞれに形成された貫通孔を通って前記金具に挿通された中軸と、この中軸の前記金具内部において接続されており、その中軸への通電によって発熱する発熱体と、が備えられており、前記工具を前記締付部にあてがい、その締付部を回転させることにより、前記雄ねじ部を前記雌ねじにねじ込むグロープラグにおいて、前記締付部の外周面が、１２ポイントナットの外周面の形状に形成されており、前記締付部に形成された貫通孔の前記絶縁体が嵌め込まれている部分の径をφｄ１（ｍｍ）とし、前記締付部の二面幅をｍｍ単位で表したときの基準寸法をＬ１とし、φｄ１／Ｌ１＝Ａとした場合において、０．７７≦Ａ≦０．８２であるという技術的手段を採用する。
【０００７】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載のグロープラグにおいて、前記締付部の内面から締付部の中心軸方向に向けて段部が形成されており、その段部、前記絶縁体および前記中軸の周面間には、前記金具の内部を気密状態にするためのシール部材が介在されているという技術的手段を採用する。
【０００９】
請求項３に記載の発明では、請求項１または請求項２に記載のグロープラグにおいて、前記雄ねじ部の呼び径をｍｍ単位で表したときの外径の基準寸法をφｄ２とし、前記締付部の二面幅をｍｍ単位で表したときの基準寸法をＬ１とした場合において、φｄ２＝Ｌ１であるという技術的手段を採用する。
【００１０】
請求項４に記載の発明では、請求項３に記載のグロープラグにおいて、φｄ２＝８ｍｍであるという技術的手段を採用する。
【００１１】
請求項５に記載の発明では、請求項３に記載のグロープラグにおいて、φｄ２＝６ｍｍであるという技術的手段を採用する。
【００１２】
【作用および効果】
請求項１ないし請求項５に記載の発明では、工具をあてがう締付部の外周面が、１２ポイントナットの外周面の形状に形成されているため、締付部の外周面を六角ナットの外周面の形状に形成されたものよりも肉厚（外周面と貫通孔との間の最小幅）を厚く形成することができる。
したがって、締付部の二面幅を小さく形成した場合であっても、肉厚を厚く形成できるため、外周面が六角ナット形状のものよりも締付部の強度を高めることができる。
また、締付部に形成された貫通孔の絶縁体が嵌め込まれている部分の径をφｄ１とし、締付部の二面幅をｍｍ単位で表したときの基準寸法をＬ１とした場合において、φｄ１／Ｌ１＝Ａが、０．７７≦Ａ≦０．８２となるように、締付部を構成することが望ましい。
つまり、前述のように、締付部の肉厚を薄くし過ぎると締付部の強度が低下し、締付部の肉厚を厚くし過ぎると金具内部の気密性が低下するが、後述する発明の実施の形態に記載するように、上記範囲となるように、締付部を構成することにより、強度および気密性が高いグロープラグを実現できるからである。
【００１３】
特に、請求項２に記載の発明は、締付部の内面から締付部の中心軸方向に向けて段部が形成されており、その段部、絶縁体および中軸の外周面間には、金具の内部を気密状態にするためのシール部材が介在されているグロープラグに好適に用いられる。
つまり、そのようなグロープラグにあっては、締付部の肉厚が厚くなり過ぎると、上記段部、絶縁体および中軸の外周面間にシール部材を収容する空間が小さくなり、絶縁体の下面でシール部材を押圧した場合のシール部材が押し広げられる量が減少し、上記段部、絶縁体および中軸の外周面に対する密閉部材の密着力が小さくなり、気密性が低下してしまう。この場合、締付部の貫通孔の径を大きくすることにより、シール部材を収容する空間を大きくすることができるが、締付部の肉厚が薄くなってしまう。
しかし、請求項１に記載の発明を用いれば、締付部の二面幅を小さくし、締付部の貫通孔の径を大きくした場合であっても、従来の六角ナット形状のものよりも厚い肉厚を確保できるため、締付部の強度を確保しながらシール部材を収容する空間を大きくすることができる。
したがって、締付部の強度および金具内部の気密性が高いグロープラグを実現できる。
【００１５】
さらに、請求項１または請求項２に記載の発明は、請求項３に記載するように、金具の雄ねじ部の呼び径をｍｍ単位で表したときの外径の基準寸法をφｄ２とし、締付部の二面幅をｍｍ単位で表したときの基準寸法をＬ１とした場合において、φｄ２＝Ｌ１であるグロープラグに好適に用いられる。
つまり、請求項１または請求項２に記載の発明を用いることにより、締付部の二面幅と金具の雄ねじ部の呼び径とが等しいような細身のグロープラグを実現することができるからである。
【００１６】
たとえば、請求項４に記載の発明のように、φｄ２＝８ｍｍであるグロープラグ、あるいは、請求項５に記載の発明のように、φｄ２＝６ｍｍであるような細身のグロープラグを実現することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のグロープラグの一実施形態について図を参照して説明する。
なお、本実施形態では、本発明のグロープラグとして、メタルグロープラグ（シーズグロープラグ）を代表に説明する。また、図１において図面上部をグロープラグの後端（電圧印加側）とし、図面下部をグロープラグの先端（発熱側）とする。
図１は、本実施形態のグロープラグの縦断面説明図である。図２（Ａ）は、図１に示すグロープラグの後端部の外観を示す部分説明図であり、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）に示すグロープラグに備えられた締付部を後端側上方から見た平面図である。図３は、図２（Ａ）に示すグロープラグに備えられた締付部と、図７に示した従来の締付部とを比較する説明図である。
【００１８】
図１に示すように、本実施形態のグロープラグ１０には、金具２０と、この金具２０に絶縁状態で挿通された中軸１１とが備えられている。金具２０は、雄ねじ部２１と、雄ねじ部２１の後端側に雄ねじ部２１と一体形成された締付部２２とを有する。雄ねじ部２１は、中軸１１が挿通された貫通孔２１ｂを中心軸方向に沿って有する筒形状に形成されており、その外周面には、雄ねじ２１ａが形成されている。締付部２２は、中軸１１が挿通された貫通孔２２ａを中心軸方向に沿って有しており、貫通孔２２ａは、ねじ部２１の貫通孔２１ｂと連通しており、貫通孔２１ｂの径より大径に形成されている。
【００１９】
締付部２２の外周面は、図２に示すように、同じ角度の１２個の角部を有する、いわゆる１２ポイントナットの外周面形状に形成されている。また、図１に示すように、締付部２２の貫通孔２２ａの下端には、貫通孔２２ａから中心軸に対して斜め先端向きに段部２２ｂが形成されている。
中軸１１には、その後端から絶縁体１２が挿通されており、その絶縁体１２は、締付部２２の貫通孔２２ａに嵌め込まれている。絶縁体１２は、貫通孔２２ａの形状に対応した先端向きの凸部を有しており、その凸部が締付部２２の貫通孔２２ａに嵌め込まれている。
つまり、中軸１１と締付部２２との間に絶縁体１２が介在することにより、中軸１１および締付部２２間が絶縁されている。
【００２０】
また、絶縁体１２は、中軸１１が挿通された貫通孔１２ａを中心軸１１ｂ方向に沿って有しており、貫通孔１２ａは、締付部２２の貫通孔２２ａと連通しており、雄ねじ部２１の貫通孔２１ｂの径より小径に形成されている。これにより、締付部２２の段部２２ｂから雄ねじ部２１の下部にかけての部分と、中軸１１との間に空間１５が形成されている。
つまり、空間１５により、上記部分および中軸１１間が絶縁されている。
【００２１】
絶縁体１２の下面、締付部２２の段部２２ｂおよび中軸１１間には、ゴム製のＯリング１３が介在されている。中軸１１の後端部の外周面には、雄ねじ１１ａが形成されており、その雄ねじ１１ａには、丸ナット１４がねじ込まれている。この丸ナット１４のねじ込みにより、絶縁体１２が先端方向に押圧され、絶縁体１２の下面によってＯリング１３が押し潰される。
つまり、押し潰されたＯリング１３が、絶縁体１２の下面、締付部２２の段部２２ｂおよび中軸１１に密着することにより、金具２０内部の気密状態が維持されている。
【００２２】
金具２０の先端部には、ディーゼルエンジンの燃焼室内に露出する金属製のチューブ１６の後端部が収容されており、チューブ１６の内部には、中軸１１の先端が挿入されている。チューブ１６の内部には、後端から先端に向けて伸びる発熱コイル１７が収容されており、発熱コイル１７の後端は、中軸１１の先端に溶接固着されており、先端は、チューブ１６の先端内面に溶接固着されている。また、チューブ１６の内部には、絶縁粉末１８が充填されており、チューブ１６は、金具２０の内部に溶接固着されている。さらに、チューブ１６の後端、金具２０の内面および中軸１１の外周面間には、ゴムパッキン１９が密着固定されている。
つまり、ゴムパッキン１９によってチューブ１６の内部と金具２０の内部とが遮断されており、金具２０内部の気密状態が維持されている。
【００２３】
ここで、本実施形態の締付部２２と、従来の締付部５３とを図３を参照して比較する。
図３において、φｄ１＝φｄ３であり、Ｌ１＝Ｌ３である。図３に示すように締付部２２の肉厚Ｄ１の方が、従来の締付部５３の肉厚Ｄ３よりも厚いことが分かる。
したがって、本実施形態の締付部２２の方が、従来の締付部５３よりも肉厚を厚くすることができる。また、Ｌ１＝Ｌ３であり、Ｄ１＝Ｄ３である場合には、本実施形態の締付部２２の方が、従来の締付部５３よりも絶縁体を嵌め込む部分の径を大きくすることができる。
つまり、本実施形態の締付部２２の方が、従来の締付部５３よりも、肉厚Ｄ１および内径φｄ１の設計自由度が大きい。
【００２４】
なお、本実施形態では、締付部２２の内径φｄ１は、６．１６ｍｍ≦φｄ１≦６．５６ｍｍである。また、締付部２２の二面幅Ｌ１の基準寸法は８ｍｍであり、雄ねじ２１ａの呼び径φｄ２と同じである。
そして、上記構成のグロープラグ１０は、締付部２２の外周面にレンチなどの工具をあてがい、雄ねじ部２１を回転させることにより、雄ねじ部２１をディーゼルエンジンのヘッドに形成された雌ねじ（図示省略）にねじ込むことにより取付けられる。そして、中軸１１に電圧が印加されると、発熱コイル１７の発熱によってチューブ１６が赤熱し、これにより燃焼室内の燃料が着火する。
【００２５】
次に、本発明者が行った実験について図４および図５を参照して説明する。
図４は、本実験の様子を模式的に示す説明図であり、図５は、実験結果を示す図表である。
本発明者は、締付部２２の内径φｄ１および二面幅が変化すると、締付部２２の強度およびＯリング１３によるシール部の気密性がどのように変化するかについて実験を行った。具体的には、図５に示すように、二面幅Ｌ１の基準寸法を８ｍｍに設定し、（φｄ１／Ｌ１）＝Ａを０．７４〜０．８４に変化させて行った。
【００２６】
まず、実験装置について図４を参照して説明する。本実験装置には、雌ねじ３０ａが形成されたベース３０が備えられており、その雌ねじ３０ａには、下向きに凸状の取付部材３１の凸部外周面に形成された雄ねじ３１ａがねじ込まれている。取付部材３１の内部には、図１に示したグロープラグ１０を収容する空間３１ｂが形成されており、その上部には、雌ねじ３１ｃが形成されており、その雌ねじ３１ｃには、グロープラグ１０の雄ねじ２１がねじ込まれている。チューブ１６には、高圧エアを注入するための注入孔１６ａが開口形成されており、その注入された高圧エアをＯリング１３へ導入するために、ゴムパッキン１９の一部が削除されている。
【００２７】
次に、実験内容について説明する。締付部２２の強度は、インパクトレンチによって締付部２２を締付けた際に締付部２２が変形するか否かに基づいて判定した。インパクトレンチによる締付力は、１５Ｎ・ｍ相当（無負荷時回転数が４，０００ｒｐｍであり、加圧力が０．４９Ｍｐａ（５ｋｇ／ｃｍ2 ）である。
その結果、図５に示すように、（φｄ１／Ｌ１）＝Ａが０．７４〜０．８２の範囲では、締付部２２は変形せず（○印）、Ａ＝０．８４のときに変形した（×印）。
また、Ｏリング１３による気密性は、図４に示すように、高圧エアを金具２０の内部に注入した際に、Ｏリング１３からエア漏れが有るか否かに基づいて判定した。その結果、図５に示すように、Ａ＝０．７４の場合は、１．８Ｍｐａの高圧エアを注入した場合にエア漏れが有り、Ａ＝０．７６の場合は、２．０Ｍｐａの高圧エアを注入した場合のエア漏れが有った。
【００２８】
しかし、Ａ＝０．７７〜０．８４の場合は、それぞれ２．５Ｍｐａの高圧エアを注入した場合でもエア漏れが無かった。
以上の実験から、Ａを０．７７≦Ａ≦０．８２の範囲に設定した場合に、インパクトレンチによる締付部２２の変形が無く、かつ、エア漏れも無いことが分かった。
なお、Ｌ１＝８ｍｍでＡを０．７７〜０．８２に変化させた場合、締付部２２の内径φｄ１は、６．１６〜６．５６に変化する。
【００２９】
以上のように、本実施形態のグロープラグを用いれば、締付部２２の外周面が１２ポイントナットの外周面の形状に形成されているため、締付部の強度が高く、かつ、締付部の二面幅の小さいグロープラグを実現することができる。また、Ａを０．７７≦Ａ≦０．８２の範囲に設定することにより、締付部の強度および内部の気密性が高く、かつ、締付部の外径の細いグロープラグを実現することもできる。
また、φｄ２＝６ｍｍであり、Ｌ１＝φｄ２に設定した場合も、上記φｄ２＝８ｍｍの場合と同じ効果を有するグロープラグを実現できる。
さらに、上記実施形態では、本発明のグロープラグとしてメタルグロープラグ（シーズグロープラグ）を代表に説明したが、本発明をセラミックグロープラグにも適用できることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明実施形態のグロープラグの縦断面説明図である。
【図２】図２（Ａ）は、図１に示すグロープラグの後端側の外観を示す部分説明図であり、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）に示すグロープラグに備えられた締付部を後端側から見た平面図である。
【図３】図２（Ａ）に示すグロープラグに備えられた締付部と、図７に示した従来の締付部とを比較する説明図である。
【図４】本発明実施形態における実験の様子を模式的に示す説明図である。
【図５】実験結果を示す図表である。
【図６】従来のグロープラグの縦断面説明図である。
【図７】図６に示すグロープラグに備えられた締付部５３の平面図である。
【符号の説明】
１０ グロープラグ
１１ 中軸
１１ａ 中心軸
１２ 絶縁体
１２ａ 貫通孔
１３ Ｏリング
１４ 丸ナット
１６ チューブ
１７ 発熱コイル
１８ 絶縁粉末
１９ ゴムパッキン
２０ 金具
２１ 雄ねじ部
２１ａ 雄ねじ
２１ｂ 貫通孔
２２ 締付部
２２ａ 貫通孔
２２ｂ 段部
Ｄ１ 肉厚
Ｌ１ 二面幅
φｄ１ 内径
Claims (5)
- 中心軸に沿って形成された貫通孔を有する筒形状に形成されており、ディーゼルエンジン側に設けられた雌ねじにねじ込むための雄ねじが形成された外周面を有する雄ねじ部と、この雄ねじ部の貫通孔と連通する貫通孔が前記中心軸に沿って形成されており、前記雄ねじ部を前記雌ねじにねじ込むために用いる工具をあてがう形状に形成された外周面を有する締付部と、を有する金具と、
前記締付部の貫通孔に嵌め込まれており、前記締付部の貫通孔と連通する貫通孔が前記中心軸に沿って形成された絶縁体と、
この絶縁体、前記締付部および前記雄ねじ部のそれぞれに形成された貫通孔を通って前記金具に挿通された中軸と、
この中軸の前記金具内部において接続されており、その中軸への通電によって発熱する発熱体と、が備えられており、
前記工具を前記締付部にあてがい、その締付部を回転させることにより、前記雄ねじ部を前記雌ねじにねじ込むグロープラグにおいて、
前記締付部の外周面が、１２ポイントナットの外周面の形状に形成されており、
前記締付部に形成された貫通孔の前記絶縁体が嵌め込まれている部分の径をφｄ１（ｍｍ）とし、前記締付部の二面幅をｍｍ単位で表したときの基準寸法をＬ１とし、φｄ１／Ｌ１＝Ａとした場合において、０．７７≦Ａ≦０．８２であることを特徴とするグロープラグ。 - 前記締付部の内面から締付部の中心軸方向に向けて段部が形成されており、その段部、前記絶縁体および前記中軸の周面間には、前記金具の内部を気密状態にするためのシール部材が介在され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。
- 前記雄ねじ部の呼び径をｍｍ単位で表したときの外径の基準寸法をφｄ２とし、前記締付部の二面幅をｍｍ単位で表したときの基準寸法をＬ１とした場合において、φｄ２＝Ｌ１であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のグロープラグ。
- φｄ２＝８ｍｍであることを特徴とする請求項３に記載のグロープラグ。
- φｄ２＝６ｍｍであることを特徴とする請求項３に記載のグロープラグ。
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