JP4267558B2 - リード線付グロープラグ - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の始動補助等に使用されるグロープラグに関する。

従来から、グロープラグはディーゼルエンジンを搭載した自動車や発電所のジェネレータ等の内燃機関で使用されている。このようなグロープラグは、例えばシーズヒータを使用したものがある。

シーズヒータは有底筒状の金属製のシーズチューブの内部に通電されることによって発熱する発熱コイルが収容され、その一端側がチューブの先端内壁に電気的に接続されている。シーズチューブの内壁と発熱コイルとの間隙にはマグネシア粉末が充填されており、このマグネシア粉末は間隙の絶縁をなすとともに発熱コイルによる発熱をシーズチューブまで伝える熱伝導媒体として機能している。

このシーズチューブはチューブの開口した後端側に金属製の中軸を挿入させている。シーズチューブ内に挿入された中軸の先端部はチューブの内部に収容された通電することによって発熱するコイルの他端側と接続され、両者の導通が図られている。なお、シーズチューブ後端部は中軸とチューブとの間に耐熱性のゴムや樹脂材によるリング部材を介在させ、チューブ内に充填したマグネシア粉末がこぼれ出ないような構造となっている。

中軸と一体となったシーズヒータはチューブの後端側が主体金具の内側に形成された軸孔に保持される。主体金具には、機関取付用の雄ネジ部が外周面に形成されたり、そのネジを螺着するために主体金具の後端側に取付工具が係合する六角部が形成される。主体金具の後端側には発熱コイルと導通する中軸の後端が突出しており、この突出した部分に金属製のピン端子を取り付けたり、または環状の金属部材を取り付け、外部電源と接続するためのコネクタ部を形成している。なお、この後端側のコネクタ部の構成はシーズヒータを用いたグロープラグに限らず、例えばセラミックヒータを用いたグロープラグも同様の構造を備えるものもある。

上記のようなグロープラグはディーゼルエンジンに列設されたプラグ取り付け孔に主体金具の雄ネジ部が螺着されて取り付けられる。そして、装着されたグロープラグの後端に突出するコネクタ部にネジ部が形成されているものはターミナルプレートと呼ばれる金属板がナットによって取り付けられて電力が供給されたり、コネクタ部が棒状のピン端子形状である場合はキャップ式の接続部材が接続されたりしている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００２−２６０８２７号公報

上記のようなグロープラグへの電力の供給形態は、ターミナルプレートが配置されるスペースがあったり、キャップ式接続部材の着脱が可能な程度のスペースがあるからこそ可能な形態である。着脱が容易に行えるだけのスペースが無い場合や、過度の振動が発生するような部位に取り付けられるグロープラグにおいては上記の電力の供給形態が必ずしも望ましいとは限らない。より具体的な例としては、グロープラグの取付位置がエンジンヘッドから奥深くにある場合、グロープラグを取り付けてからのターミナルプレートやキャップ式接続部材の接続が困難である。また、困難であるばかりか、目視による直接の確認が不可能である場合もあるため、導通不確かな状態で機関を始動させてしまう虞もあった。

本発明は上記問題に鑑みなされたものであって、グロープラグの取り付けが通常困難であるエンジンヘッドから奥深くに取り付けられるような場合であっても確実にグロープラグへ電力を供給す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。

上記の目的を達成するために請求項１に記載した第１の発明のグロープラグは、
通電されることによって発熱する発熱体を有する軸線方向に延在するヒータと、
前記ヒータの後端部の周囲を取り囲んで保持する筒状の主体金具と、
前記発熱体に電気的に接続されるとともに自身の後端部を前記主体金具から突出させた棒状の中軸と、
該中軸の前記主体金具から軸線方向後端側に突出したコネクタ部と、
該コネクタ部に電気的に接続される電力供給用リード線を備えたリード線付グロープラグであって、
前記コネクタ部は後端部分に軸線方向に穿設された接続孔を有し、その接続孔へ前記リード線が挿入され、そのリード線が挿入された部分を径方向に加締めて一体構成としたことを特徴とするリード線付グロープラグである。

また第２の発明のグロープラグは、
通電されることによって発熱する発熱体を有する軸線方向に延在するヒータと、
前記ヒータの後端部の周囲を取り囲んで保持する筒状の主体金具と、
前記発熱体に電気的に接続されるとともに自身の後端部を前記主体金具から突出させた棒状の中軸と、
該中軸の前記主体金具から軸線方向後端側に突出したコネクタ部と、
該コネクタ部に電気的に接続される電力供給用リード線を備えたリード線付グロープラグであって、
前記リード線と前記コネクタとの接続部分に、前記リード線を圧着して保持する圧着部と、前記コネクタ部と嵌合する嵌合部とを有する金属部材を用いて、前記リード線とグロープラグとが一体構成とされたことを特徴とするリード線付グロープラグである。

上記第１、第２の形態のリード線付グロープラグは、いずれも外部電源からの電力を供給するリード線が予めグロープラグに接続されている。そのため、使用する際に改めてコネクタ部へキャップ等を接続する必要性が無く、接続が困難であるという問題自体が発生し得ない。更に予めコネクタ部とリード線とが接続されているため、その接続状態を目視によって確認することが可能であるため、接続状態が不確実となる虞も回避することが可能である。

特に第１の形態では、他部材を用いずリード線とグロープラグとを接続する構成となるため、コストの低減効果が見込まれる。また、特に第２の形態では、細いリード線が縒り合わせられた部分をコネクタ部と接続する構成ではなく、他部材である金属部材によって纏め、その金属部材を接続する構成であるため、リード線とグロープラグとの接続をより確実なものとすることができる。

また、請求項３に記載の発明は、前記リード線と前記コネクタ部との接続部分は前記コネクタ部がその外周側面を構成する接続部分であることを特徴としている。

このようにリード線がコネクタ部の径方向内周側に挿入されて固定されることによって、コネクタ部の外径を小さく構成することができる。即ち、内燃機関に取り付けるためには、工具が工具係合部に係合するような構成でなければならず、コネクタ部の外径は工具係合部より小さい方が望ましい。コネクタ部の外周面にリード線との接続部材が取り付けられる形態とすると、その外径は否応なしにコネクタ部の外径よりは大きくなってしまうため、小さい構成とすることが容易では無くなるためである。

また、請求項４に記載の発明は、前記接続部分に施される加締めは多角加締め若しくは前記接続部分の周方向に非連続の加締めが施されていることを特徴とする。

このように加締められた部分が正方形となるような四角加締めや六角形となる六角加締めなどの多角形状となる多角加締めとしたり、周方向に非連続となるように加締めたりすることによって、加締めが緩んだとしても、加締めた部分が回転し、接触不良となってしまう問題を回避することができる。

また、請求項５に記載の発明は、前記リード線と前記コネクタ部との接続部分が絶縁性皮膜によって被覆されていることを特徴とする。

通常リード線はビニール等の絶縁性皮膜で導線が被覆された構造をしているが、第１、第２の構成となるとリード線とコネクタ部との接続部分が外気や雨滴、オイル等に直接晒されることが予想される。そこで、この構成とすることで接続部分の酸化や腐食、汚損を回避することが可能となる。

本発明を実施するための最良の形態である第１の実施の形態について図１および図２に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明のグロープラグの全体を示す図である。この図１に示すように、本発明のグロープラグ１００は、例えばディーゼルエンジンの燃焼室に取り付けられ、エンジンの始動時の添加を補助する熱源として利用される。グロープラグ１００はいわゆるシーズヒータ１０を用いたシーズ型グロープラグであり、その後端部であるコネクタ部２０にはリード線２００が接続されている。

主体金具４０は、軸線Ｏ方向に貫通する軸孔を有する長細い筒状の金属部材であり、胴部４４の後端側にエンジンヘッドの取付孔（図示しない）に螺合する雄ネジ部４１が形成されている。また、主体金具４０の後端にはエンジンヘッドへの取り付けの際に使用される工具が係合する、軸線に垂直な断面が六角形状の工具係合部４２が形成されている。主体金具４０の軸孔は、その両端部分を除き、略同径に形成され、その軸孔には中軸３０が挿通されている。なお、中軸３０のうち、主体金具４０の後端側にて露出している部分をコネクタ部２０と称している。

中軸３０は、軸線Ｏ方向に沿って延びる円柱状の鉄系素材からなる丸棒状の金属棒であり、その後端部分は前述の通り、主体金具４０から後方へ向かって突出している。先端側は後述するシーズヒータ１０を構成するシーズチューブ１１内部に延設されており、シーズヒータ１０の制御コイルの一端が溶接により接続されている。なお、後端側にて主体金具４０から突出した部分の最後端部はリード線２００が接続される接続孔２１が形成されている。

シーズヒータ１０は先端が半球状に閉じた有底筒状のシーズチューブ１１の内部に、発熱コイルや制御コイルが収容されている。シーズチューブ１１の先端側内部に発熱コイルの一端が溶接されており、他端は制御コイルの他端が溶接されている。この発熱コイルおよび制御コイルとシーズチューブ１１との間隙を絶縁粉末であるマグネシア粉末が充填されている。なお、シーズチューブ１１の後端側は中軸３０の先端部分が挿入され、この中軸３０とシーズチューブ１１との間を従来公知の方法と同様に耐熱性のゴムや樹脂材により封止されている。

中軸３０の後端側には環状のＯリングおよび絶縁ブッシュ５０が嵌められ、この絶縁ブッシュ５０は主体金具４０の後端にて軸孔が拡径された部分に係合している。Ｏリングが主体金具４０の軸孔の内周面と中軸３０の外周面と絶縁ブッシュ５０の先端面とに当接することによって軸孔内の気密性が保たれている。また、絶縁ブッシュ５０によって、中軸３０と主体金具４０とが非接触の絶縁状態となる。

この絶縁ブッシュ５０を先端へ向かって押圧するとともに金属環状部材６０が径方向より加締められ、固定されている。このように金属環状部材６０が先端向きに押圧することによって、絶縁ブッシュ５０を介してＯリングはその気密性を確実なものとしている。

次に図２を参照して、コネクタ部２０とリード線２００との接続部分の詳細について説明する。図２に示すように、コネクタ部２０は、中軸３０の最後端部が構成しており、中軸３０の後端面から接続孔２１が形成されている。この接続孔２１にリード線２００の金属芯線２１０が挿入されており、この金属芯線２１０が挿入されている部分をコネクタ部２０の外周面から加締めている。なお、本実施の形態では、ポンチによる１点加締め２２０を行っている。

このようにグロープラグ１００とリード線２００を接続し、リード線付グロープラグを構成する。この構成としたことにより、グロープラグへ電力を確実に供給することが可能となる。

図２の形態では、リード線２００を接続した接続部分に更に絶縁性皮膜２５０、２６０を被覆している。まず、絶縁性皮膜２５０を加締め部２２０を中心としてリード線２００およびコネクタ部２０を覆う。次いで絶縁性皮膜２６０を絶縁性皮膜２５０の軸方向長さよりも長くなるように覆う。この絶縁性皮膜は例えば熱収縮チューブを用いればよい。

このように２重の絶縁性皮膜のうち、内周側の絶縁性皮膜２５０のリード線２００およびコネクタ部２０と接触する部分を、外周側の絶縁性皮膜２６０にて更に覆う形態とすることで、接続部分への雨滴やオイル等の液体、および気体とうの侵入を防ぐことが可能となり、接続部分での酸化や腐食、汚損を防止し、電気的接続が損なわれることを防止することができる。

次に本発明の変形例について図３を参照して説明する。なお、図２の形態と同一の部位については同一の符号を用い、その説明は省略する。図３に示した変形例の図２との最も大きな差異は、図２の例がリード線２００の金属芯線２１０がコネクタ部２０へ直接挿入され、接続されているのに対し、金属芯線２１０が金属部材３００に接続され、この金属部材３００を介してコネクタ部２０に接続されている点である。金属部材３００はアルミニウム合金や銅合金の平板から所定の形になるように切り出し、曲げ加工等を施したものである。この金属部材３００の後端側（図面上側）はリード線２００の金属芯線２１０をより確実に接続できるように平型の端子形状となっている。この後端部分は平板を略円筒形に変形し、その筒内に金属芯線２１０を挿入しポンチ加締め２２５を行うことによって、金属芯線２１０が挟み込まれた形態にて接続されている。

一方、金属部材３００の先端側（図面下側）は、丸棒状の端子部２３０が形成されている。この端子部２３０は自身の外径が接続孔２１と略同等に形成されており、この端子部２３０を接続孔２１に挿入し、更にその外周面から図１の例同様、１点ポンチ加締め２２０を行い、端子部２３０とコネクタ部２０との接合を完成させる。接合が完成した接続部分を前期同様に絶縁性皮膜２５０、２６０を被覆する。なお、この端子部２３０が請求項２に記載の嵌合部に相当する。

このように、コネクタ部２０へリード線２００の金属芯線２１０を直接挿入するのではなく、金属部材３００を介して挿入し、加締めて固定するので、金属芯線２１０を縒り合わせた部分を加締める場合に比較してその緩みが少ないことが期待できる。そのため、より長期に亘ってリード線とグロープラグとの電気的接続を保つことが可能となる。

なお、本発明は上記の実施例および変形例に限られるものではない。例えば、上記実施例および変形例においてはいずれも中軸３０の後端部分のコネクタ部２０に接続孔２１を形成し、その接続孔２１へリード線２００または金属部材３００を挿入する形態としているが、金属部材３００の先端側の形状をコネクタ部２０の外径と略同等の内径を備える筒形状に成形し、その筒部とコネクタ部２０とを嵌合させてもよい。

また、本発明の上記実施例および変形例においてはいずれもシーズヒータを備えたグロープラグであるが、セラミックヒータを用い、その後端部分の接続構造としてもよい。

図１は、本発明のリード線付グロープラグの全体図を示した図面である。 図２は、本発明の第１の実施形態の要部拡大図である。 図３は、本発明の変形例を示す要部拡大図である。

符号の説明

１０ シーズヒータ
２０ コネクタ部
２１ 接続孔
３０ 中軸
４０ 主体金具
１００ グロープラグ
２００ リード線

Claims (2)

1. 通電されることによって発熱する発熱体を有する軸線方向に延在するヒータと、
   前記ヒータの後端部の周囲を取り囲んで保持する筒状の主体金具と、
   前記発熱体に電気的に接続されるとともに自身の後端部を前記主体金具から突出させた棒状の中軸と、
   該中軸の後端部分であって、前記主体金具から軸線方向後端側に突出するとともに、自身の後端に穿設された孔である接続孔を有するコネクタ部と、
   該コネクタ部に電気的に接続される電力供給用リード線を備えたリード線付グロープラグであって、
   前記リード線と前記コネクタとを接続する金属部材であって、当該金属部材は、前記リード線を圧着して保持する圧着部と、前記コネクタ部の前記接続孔へ挿入され、当該接続孔の外径と略同等に形成された丸棒状の端子部とを備え、
   前記コネクタ部の内、前記端子部が前記接続孔に挿入された部位の外周側面がポンチ加締めされていること
   を特徴とするリード線付グロープラグ。
2. 請求項１記載のリード線付グロープラグであって、
   前記金属部材よりも大なる内側絶縁性皮膜にて当該金属部材を覆うとともに、当該内側絶縁性皮膜よりも大なる外側絶縁性皮膜にて前記内側絶縁性皮膜ごと、前記リード線の一部とコネクタ部の一部を覆うことを特徴とするリード線付グロープラグ。

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