JP4890901B2 - Glow plug and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、ディーゼルエンジンの始動の補助等に用いられるグロープラグおよびその製造方法に関するものである。 The present invention relates to a glow plug used for assisting starting a diesel engine and the like, and a method of manufacturing the same.
従来、ディーゼルエンジンの始動の補助をするために使用されるグロープラグは、金属製で筒状の主体金具を有し、その軸孔内先端側にて保持する棒状のヒータの先端部を突出させている。また、主体金具の後端側から金属製で棒状の中軸が突出されており、主体金具とは絶縁された状態で、その軸孔内に保持されている。そして、ヒータに通電するための両電極が、主体金具と中軸とのそれぞれに電気的に接続されている。 Conventionally, glow plugs used to assist in starting diesel engines have a metallic metallic shell made of metal, and project the tip of a rod-shaped heater held at the tip end in the shaft hole. ing. Further, a metal rod-shaped central shaft protrudes from the rear end side of the metal shell, and is held in the shaft hole while being insulated from the metal shell. Both electrodes for energizing the heater are electrically connected to the metal shell and the central shaft, respectively.
こうした構造を有するグロープラグが用いられるディーゼルエンジンは、近年、小型化、高燃費化、高出力化などへの要望から、従来の副室式ディーゼルエンジンに代わり直噴式ディーゼルエンジンへと移行しつつある。また、これに伴ってエンジンへの取り付け構造が変更される場合もあり、グロープラグには、小径化や長尺化が求められている。さらに、グロープラグには、耐腐食性の高いセラミックヒータが使用される場合も多い。 In recent years, diesel engines using glow plugs with such a structure are shifting to direct-injection diesel engines instead of conventional sub-chamber type diesel engines due to demands for smaller size, higher fuel consumption, higher output, etc. . Along with this, the mounting structure to the engine may be changed, and the glow plug is required to have a smaller diameter or a longer length. Further, ceramic heaters with high corrosion resistance are often used for glow plugs.
ところで、グロープラグの長尺化に伴い中軸の全長も長くなると、中軸の固有振動数が低下する。するとディーゼルエンジンの稼働に伴い発生する振動負荷の振動数が中軸の固有振動数に一致する機会が増え、共振が頻繁に発生する虞があった。共振が発生すれば、中軸の振動の腹に相当する部位が主体金具の内周面に接触して絶縁性が保てなくなる虞がある。また、その振幅が大きくなれば中軸の撓りも大きくなり、破断する虞がある。さらに、中軸から伝達される内部応力により、中軸の先端側に配置されるセラミックヒータが破損する虞があった。 By the way, if the total length of the central shaft is increased with the increase in the length of the glow plug, the natural frequency of the central shaft is lowered. As a result, the frequency of the vibration load generated with the operation of the diesel engine increases the chance of matching the natural frequency of the central shaft, and resonance may occur frequently. If resonance occurs, a portion corresponding to the antinode of the center shaft may come into contact with the inner peripheral surface of the metal shell and insulation may not be maintained. Moreover, if the amplitude becomes large, the bending of the central shaft also becomes large, and there is a possibility of breaking. Furthermore, there is a possibility that the ceramic heater disposed on the tip side of the middle shaft may be damaged by internal stress transmitted from the middle shaft.
そこで、中軸(リード部材)にチューブ状の可撓性部材(絶縁被膜)を装着し、中軸と主体金具との接触による短絡を防止すると共に、共振による中軸の振動の腹の振幅を制限したグロープラグが提案されている(例えば特許文献1参照)。このように中軸に可撓性部材を装着する場合、その中軸の共振を抑制するには、可撓性部材の外周面と主体金具の内周面との間のクリアランスを、より小さく設計することが有効である。 Therefore, a tube-shaped flexible member (insulating coating) is attached to the center shaft (lead member) to prevent short-circuiting due to contact between the center shaft and the metal shell, and a glow that restricts the amplitude of the vibration of the center shaft due to resonance. A plug has been proposed (see, for example, Patent Document 1). When a flexible member is attached to the central shaft in this way, in order to suppress resonance of the central shaft, the clearance between the outer peripheral surface of the flexible member and the inner peripheral surface of the metal shell should be designed to be smaller. Is effective.
しかし、上記のようにクリアランスを小さく設計したグロープラグでは、その製造過程において中軸を主体金具の軸孔内に配置させてから両者間に可撓性部材を挿入する場合、可撓性部材の挿入中に引っかかりを生じ、挿入に手間がかかる。そこで、予め中軸に可撓性部材を装着しておき、その中軸を主体金具の軸孔内に挿通させる工程順でグロープラグの組み立てが行われている。
しかしながら、上記のように可撓性部材を装着した中軸を主体金具の軸孔内に挿通させる際に、可撓性部材の外周面が主体金具の軸孔の内周面に接触し、抗力を受けて位置ずれを生ずると、可撓性部材を所望する位置に配置できなくなる虞があった。また、主体金具は軸孔の先端側でヒータ部材を保持する保持部材に接合されるが、その接合位置に可撓性部材の端部を巻き込んでしまうと、接合不良を生じてしまう虞があった。 However, when inserting the middle shaft with the flexible member as described above into the shaft hole of the metal shell, the outer peripheral surface of the flexible member comes into contact with the inner surface of the shaft hole of the metal shell, and the drag is reduced. If it is received and misalignment occurs, the flexible member may not be arranged at a desired position. In addition, the metal shell is joined to the holding member that holds the heater member on the tip end side of the shaft hole. However, if the end of the flexible member is caught in the joining position, there is a risk of causing poor joining. It was.
本発明は上記問題点を解決するためになされたものであり、製造過程において、中軸を主体金具の軸孔内に挿通する際に中軸に装着した可撓性部材の位置ずれを防止して、主体金具の接合不良の発生を防止できるグロープラグおよびその製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and in the manufacturing process, when the center shaft is inserted into the shaft hole of the metal shell, preventing the displacement of the flexible member attached to the center shaft, It is an object of the present invention to provide a glow plug and a method for manufacturing the same that can prevent the occurrence of defective joining of the metal shell.
上記目的を達成するために、請求項1に係る発明のグロープラグは、軸線方向に沿って延びる中軸と、通電によって発熱する発熱体を有するヒータ部材と、軸孔を有し、その軸孔内に前記中軸が挿通されると共に、前記ヒータ部材を自身の先端側にて保持する主体金具と、前記中軸と前記軸孔との間に介在され、前記中軸に挿通可能な円筒からなり且つ可撓性を有する可撓性部材とを備えたグロープラグにおいて、前記可撓性部材の外径は、前記主体金具の前記軸孔の内径よりも小さく形成されており、前記中軸の外周面に、前記可撓性部材の内周面が係止される係止部を形成したことを特徴とする。 In order to achieve the above object, a glow plug according to a first aspect of the present invention includes a central shaft extending along the axial direction, a heater member having a heating element that generates heat when energized, and a shaft hole. The central shaft is inserted through the metal shell, the metal shell that holds the heater member on its tip side, and a cylinder that is interposed between the central shaft and the shaft hole and that can be inserted into the central shaft and is flexible. in the glow plug with a variable Shiwasei member that have a gender, an outer diameter of said flexible member, said shaft is formed smaller than the inner diameter of the hole of the metal shell, the outer peripheral surface of the middle axle In addition, a locking portion for locking the inner peripheral surface of the flexible member is formed.
また、請求項2に係る発明のグロープラグは、請求項1に記載の発明の構成に加え、前記係止部は、前記中軸の前記軸線方向において、前記ヒータ部材が配置される側の端部である一端部の外周面に形成されていることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the glow plug according to the second aspect of the invention, in addition to the configuration of the first aspect, the locking portion is an end portion on the side where the heater member is disposed in the axial direction of the central shaft. It is formed in the outer peripheral surface of the one end part which is.
また、請求項3に係る発明のグロープラグの製造方法は、前記ヒータ部材を径方向に保持する保持部材を備え、当該保持部材が前記主体金具の先端側で接合された請求項1または2に記載のグロープラグを製造する方法であって、前記可撓性部材に、前記保持部材に保持される前記ヒータ部材を前記中軸に固定した第1中間体の前記中軸を、その中軸の一端部とは反対側の他端部側から挿通し、前記可撓性部材の前記中軸が挿入される側の開口端を前記中軸の前記係止部よりも前記ヒータ部材側に配置させる可撓性部材挿通工程と、前記第1中間体の前記中軸に前記可撓性部材が挿通された第2中間体の前記中軸を、その中軸の前記他端部側より、前記主体金具の前記軸孔に挿通させる主体金具挿通工程と、前記中軸の前記係止部よりも前記ヒータ部材側で、前記第2中間体の前記保持部材と前記主体金具とを溶接する溶接工程とを備えている。
また、請求項4に係る発明のグロープラグの製造方法は、軸線方向に沿って延びる中軸と、通電によって発熱する発熱体を有するヒータ部材と、軸孔を有し、その軸孔内に前記中軸が挿通されると共に、前記ヒータ部材を自身の先端側にて保持する主体金具と、前記中軸と前記軸孔との間に介在され、可撓性を有するチューブ状の可撓性部材と、前記ヒータ部材を径方向に保持する保持部材とを備え、前記中軸の外周面に、前記可撓性部材の内周面が係止される係止部を形成するとともに、前記保持部材が前記主体金具の先端側で接合されたグロープラグを製造する方法であって、前記可撓性部材に、前記保持部材に保持される前記ヒータ部材を前記中軸に固定した第1中間体の前記中軸を、その中軸の一端部とは反対側の他端部側から挿通し、前記可撓性部材の前記中軸が挿入される側の開口端を前記中軸の前記係止部よりも前記ヒータ部材側に配置させる可撓性部材挿通工程と、前記第1中間体の前記中軸に前記可撓性部材が挿通された第2中間体の前記中軸を、その中軸の前記他端部側より、前記主体金具の前記軸孔に挿通させる主体金具挿通工程と、前記中軸の前記係止部よりも前記ヒータ部材側で、前記第2中間体の前記保持部材と前記主体金具とを溶接する溶接工程とを備えている。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a glow plug manufacturing method comprising: a holding member that holds the heater member in a radial direction; and the holding member is joined to the front end side of the metal shell. a method of manufacturing a glow plug according to the flexible member, the center shaft of the first intermediate fixing the heater member held in the holding member to the inner shaft, one end of the center shaft A flexible member that is inserted from the other end side opposite to the side of the flexible member and that has an opening end on the side where the middle shaft of the flexible member is inserted is located closer to the heater member than the locking portion of the middle shaft An insertion step, and the intermediate shaft of the second intermediate body, in which the flexible member is inserted through the intermediate shaft of the first intermediate body, is inserted into the shaft hole of the metal shell from the other end side of the intermediate shaft. The metal shell insertion step to be performed, and the locking portion of the middle shaft In over data member side, and a welding step of welding the metal shell and the holding member of the second intermediate.
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a glow plug manufacturing method comprising: a middle shaft extending along an axial direction; a heater member having a heating element that generates heat when energized; a shaft hole; Is inserted, and a metal shell for holding the heater member on its front end side, a tube-like flexible member interposed between the middle shaft and the shaft hole and having flexibility, A holding member that holds the heater member in the radial direction, and a locking portion that locks the inner peripheral surface of the flexible member is formed on the outer peripheral surface of the central shaft, and the holding member is the metal shell The glow plug joined at the distal end side of the first intermediate body, the intermediate shaft of the first intermediate body in which the heater member held by the holding member is fixed to the flexible shaft, Inserted from the other end side opposite to one end of the middle shaft A flexible member insertion step of disposing an opening end of the flexible member on the side where the middle shaft is inserted closer to the heater member than the locking portion of the middle shaft, and the middle shaft of the first intermediate body A metal shell insertion step of inserting the middle shaft of the second intermediate body into which the flexible member is inserted into the shaft hole of the metal shell from the other end side of the middle shaft; and the engagement of the middle shaft A welding step of welding the holding member of the second intermediate body and the metal shell closer to the heater member than the stopper.
請求項1に係る発明のグロープラグでは、中軸の外周面に形成した係止部に可撓性部材の内周面を係止することができるので、グロープラグの製造過程において、可撓性部材を装着した中軸を主体金具の軸孔内に挿通させる際に、可撓性部材の外周面が主体金具の軸孔の内周面に接触し、抗力を受けても、可撓性部材が中軸に対し位置ずれすることがない。特に、ヒータ部材を保持部材に保持させ、その保持部材を主体金具に接合して一体化する形態のグロープラグでは、上記のように可撓性部材に位置ずれが生じなければ主体金具と保持部材との接合位置に可撓性部材が巻き込まれることはなく、接合不良の発生を確実に防止することができる。 In the glow plug of the invention according to claim 1, since the inner peripheral surface of the flexible member can be locked to the locking portion formed on the outer peripheral surface of the middle shaft, the flexible member is manufactured in the process of manufacturing the glow plug. When the middle shaft with the metal member is inserted into the shaft hole of the metal shell, the flexible member remains in contact with the inner surface of the shaft hole of the metal shell, The position is not displaced. In particular, in a glow plug in which a heater member is held by a holding member, and the holding member is joined and integrated with the metal shell, the metal shell and the holding member are not provided if the flexible member is not displaced as described above. The flexible member is not caught at the joining position, and the occurrence of poor joining can be reliably prevented.
そして、請求項2に係る発明のように、係止部を中軸の一端部の外周面に形成すれば、中軸の一端部とは反対側の他端部側から中軸を可撓性部材内に挿通させた際に、一端部が可撓性部材に接触するまで係止部による挿通抵抗が生ずることがなく、中軸を容易に可撓性部材に挿通させることができる。 And if the latching | locking part is formed in the outer peripheral surface of the one end part of a center axis | shaft like the invention which concerns on Claim 2, a center axis | shaft will be in a flexible member from the other end part side on the opposite side to the one end part of a center axis | shaft. When inserted, there is no insertion resistance due to the locking portion until one end of the flexible member contacts the flexible member, and the middle shaft can be easily inserted into the flexible member.
また、請求項3に係る発明のグロープラグの製造方法では、可撓性部材挿通工程において、中軸を予め可撓性部材内に挿通させ自身の係止部に可撓性部材を係止させてから、主体金具挿通工程において、可撓性部材が装着された中軸を主体金具の軸孔内に挿通させるので、可撓性部材が、自身の外周面と主体金具の軸孔の内周面との接触により発生する抗力を受けても、係止部により可撓性部材の位置ずれの発生が防止される。その後に行われる溶接工程では主体金具と保持部材との溶接が行われるが、可撓性部材の位置ずれがなければ両者の接合位置に可撓性部材が巻き込まれることがないので、接合不良の発生を確実に防止することができる。
また、請求項4に係る発明のグロープラグの製造方法では、可撓性部材挿通工程において、中軸を予め可撓性部材内に挿通させ自身の係止部に可撓性部材を係止させてから、主体金具挿通工程において、可撓性部材が装着された中軸を主体金具の軸孔内に挿通させるので、可撓性部材が、自身の外周面と主体金具の軸孔の内周面との接触により発生する抗力を受けても、係止部により可撓性部材の位置ずれの発生が防止される。その後に行われる溶接工程では主体金具と保持部材との溶接が行われるが、可撓性部材の位置ずれがなければ両者の接合位置に可撓性部材が巻き込まれることがないので、接合不良の発生を確実に防止することができる。特に、ヒータ部材を保持部材に保持させ、その保持部材を主体金具に接合して一体化する形態のグロープラグの製造方法では、上記のように可撓性部材に位置ずれが生じなければ主体金具と保持部材との接合位置に可撓性部材が巻き込まれることはなく、接合不良の発生を確実に防止することができる。
In the method for manufacturing a glow plug according to the third aspect of the present invention, in the flexible member insertion step, the intermediate shaft is inserted into the flexible member in advance, and the flexible member is locked to its own locking portion. Then, in the metal shell insertion step, the central shaft on which the flexible member is mounted is inserted into the shaft hole of the metal shell, so that the flexible member has its own outer peripheral surface and the inner peripheral surface of the shaft hole of the metal shell. Even when the drag generated by the contact is received, the locking portion prevents the displacement of the flexible member. In the subsequent welding process, the metal shell and the holding member are welded. However, if there is no displacement of the flexible member, the flexible member will not be caught at the joint position between the two, so that the joint failure will not occur. Occurrence can be reliably prevented.
In the glow plug manufacturing method of the invention according to claim 4, in the flexible member insertion step, the middle shaft is inserted into the flexible member in advance, and the flexible member is locked to its own locking portion. Then, in the metal shell insertion step, the central shaft on which the flexible member is mounted is inserted into the shaft hole of the metal shell, so that the flexible member has its own outer peripheral surface and the inner peripheral surface of the shaft hole of the metal shell. Even when the drag generated by the contact is received, the locking portion prevents the displacement of the flexible member. In the subsequent welding process, the metal shell and the holding member are welded. However, if there is no displacement of the flexible member, the flexible member will not be caught at the joint position between the two, so that the joint failure will not occur. Occurrence can be reliably prevented. In particular, in a method for manufacturing a glow plug in which a heater member is held by a holding member, and the holding member is joined to and integrated with the metal shell, the metal shell is free from displacement as described above. The flexible member is not caught at the joining position between the holding member and the holding member, and it is possible to reliably prevent the occurrence of poor bonding.
以下、本発明を具体化したグロープラグおよびその製造方法の一実施の形態について、図面を参照して説明する。まず、図1を参照して、一例としてのグロープラグ100の全体の構造について説明する。図1は、グロープラグ100の縦断面図である。図2は、中軸30の先端部31付近を拡大した斜視図である。なお、軸線O方向において、セラミックヒータ20の配置された側(図1における下側)をグロープラグ100の先端側として説明する。
Hereinafter, an embodiment of a glow plug embodying the present invention and a manufacturing method thereof will be described with reference to the drawings. First, an overall structure of a
図1に示すグロープラグ100は、例えば直噴式ディーゼルエンジンの燃焼室(図示外)に取り付けられ、エンジン始動時の点火を補助する熱源として利用される。グロープラグ100は、概略、中軸30と、発熱体27を有するセラミックヒータ20と、セラミックヒータ20を径方向に保持する筒状体80と、軸孔43内に中軸30が挿通され、先端部41が筒状体80に接合された主体金具40と、中軸30と主体金具40との間に介在されるチューブ90とから構成される。
A
まず、セラミックヒータ20について説明する。セラミックヒータ20は丸棒状をなし、先端部22が半球状に曲面加工された絶縁性セラミックからなる基体21の内部に、導電性セラミックからなる断面略U字状の発熱素子24が埋設された構造を有する。発熱素子24は、セラミックヒータ20の先端部22に配置され、その曲面にあわせて両端が略U字状に折り返された発熱体27と、その発熱体27の両端にそれぞれ接続され、セラミックヒータ20の後端部23に向けて軸線Oに沿って略平行に延設されたリード部28,29とから構成される。発熱体27は、その断面積がリード部28,29の断面積よりも小さくなるように成形されており、通電時、主に発熱体27において発熱が行われる。また、セラミックヒータ20の中央より後端側の外周面には、リード部28,29のそれぞれから突出された電極取出部25,26が、軸線O方向において互いにずれた位置にて露出されている。なお、セラミックヒータ20が、本発明における「ヒータ部材」に相当する。
First, the
次に、筒状体80について説明する。筒状体80は軸線O方向に延びる円筒状の金属部材からなり、自身の筒孔84内にてセラミックヒータ20の胴部分を径方向に保持すると共に、先端部22および後端部23をそれぞれ筒孔84の両端から露出させている。筒状体80は、胴部81の後端側にこの胴部81より肉厚の鍔部82が形成されており、更にその後端に、後述する主体金具40との接合を行うため主体金具40の先端部41内周に係合する段状の係合部83が形成されている。セラミックヒータ20の電極取出部25,26のうち先端側に形成された電極取出部25は、この筒状体80の筒孔84内周面に接触されており、電極取出部25と筒状体80とが電気的に接続されている。また、筒状体80の係合部83から後方に露出されたセラミックヒータ20の後端部23には、金属製で筒状の接続リング75が嵌合されている。セラミックヒータ20の電極取出部26は、この接続リング75の内周面に接触されており、電極取出部26と接続リング75とが電気的に接続されている。そして、主体金具40の先端部41を筒状体80の係合部83に接合し、主体金具40と筒状体80とが電気的に接続される。このとき、セラミックヒータ20の後端部23および接続リング75が主体金具40内に配置されるが、セラミックヒータ20と主体金具40とがそれぞれ筒状体80に位置決めされ、主体金具40と接続リング75とが非接触の状態で維持されるので、両者は電気的に絶縁される。なお、筒状体80が、本発明における「保持部材」に相当する。
Next, the
次に、主体金具40について説明する。主体金具40は、軸線O方向に貫通する軸孔43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、グロープラグ100を内燃機関のエンジンヘッド(図示外)に取り付けるための雄ねじ部42が形成されている。また、胴部44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工具係合部46が形成されている。本実施の形態では工具係合部46は断面六角形状をなしており、その工具係合部46内で、軸孔43を拡径した拡径部45が形成されている。一方、主体金具40の先端部41は、その内周が前述した筒状体80の係合部83の外周に係合されており、更に外周から両者の合わせ部位がレーザ溶接されて、主体金具40と筒状体80とが一体に接合されている。
Next, the
次に、中軸30について説明する。中軸30は軸線O方向に延びる金属棒であり、主体金具40の軸孔43内に挿通される。中軸30の先端側には外径を細らせた細径部33が形成されている。また、細径部33よりも先端側の先端部31には、その先端に、接続リング75の内周に係合するため小径の係合部34が形成されている。この係合部34を接続リング75に係合させることで、セラミックヒータ20と中軸30とが接続リング75を介して軸線Oに沿って一体に連結される。なお、中軸30の先端部31と接続リング75は、外周から両者の合わせ部位がレーザにより溶接されている。これにより、中軸30は、接続リング75を介し、セラミックヒータ20の電極取出部26と電気的に接続されている。上記したように、セラミックヒータ20と主体金具40とがそれぞれ筒状体80に位置決めされているので、主体金具40の軸孔内で中軸30と主体金具40とが非接触の状態で維持され電気的に絶縁されている。
Next, the
また、中軸30の後端部32には絶縁性のOリング70が嵌められ、主体金具40の拡径部45内の先端側に形成されたテーパ面47に当接した状態で配置されている。さらに後端部32には絶縁性の支持リング60が嵌められており、拡径部45内で中軸30の位置決めを行うと共に、Oリング70を軸線O方向先端側に向けて押圧している。これにより、中軸30の外周面と、拡径部45のテーパ面47と、支持リング60の先端面とのそれぞれにOリング70が接触され、軸孔43内外の気密性が保たれている。また、支持リング60の後端側には鍔状の鍔部61が設けられており、この鍔部61が工具係合部46の後端面に当接し、後述するピン端子50と主体金具40との間に介在することで両者が絶縁されている。
Further, an insulating O-
次に、中軸30の後端部32で支持リング60の鍔部61よりも後端側に突出された部分には、ピン端子50が嵌合されている。ピン端子50は、中軸30の後端部32に被さって覆うキャップ状の胴部52と、胴部52から後端側に突設されたピン状の突起部53と、胴部52の先端側にて径方向に突設された鍔部51とから構成される。胴部52の外周が加締められることによって中軸30の後端部32にピン端子50が固定されており、ピン端子50と中軸30とが電気的に接続されている。グロープラグ100がエンジンヘッド(図示外)に取り付けられる際に、突起部53には図示外のプラグキャップが嵌められ、外部回路から電力が供給される。
Next, the
次に、チューブ90について説明する。チューブ90は絶縁性のシリコンからなる可撓性を有する部材であり、筒形状をなしている。チューブ90の内径は中軸30の外径と略同径もしくは若干小径に形成されており、外径は、主体金具40の軸孔43の内径よりも小さく形成されている。このチューブ90は中軸30に装着され、後述するが、チューブ90の先端部91が中軸30の先端部31の係止部35(図2参照)に係止されている。また、チューブ90の後端部92は中軸30の後端部32付近まで延伸されており、先端部31の一部と後端部32を除く中軸30の外周が、このチューブ90によって覆われている。そしてチューブ90は、中軸30の外周面と主体金具40の軸孔43の内周面との間のクリアランスに介在され、中軸30と主体金具40との接触を防止すると共に、共振による中軸30の振動の腹の振幅を制限している。なお、チューブ90が、本発明における「可撓性部材」に相当する。
Next, the
ところで、上記した構造を有する本実施の形態のグロープラグ100の中軸30は、その先端部31が、主体金具40に接合される筒状体80に圧入嵌合されたセラミックヒータ20に接続リング75によって固定されている。一方、後端部32は、支持リング60およびOリング70によって主体金具40の後端の軸孔43内(拡径部45内)にて支持される形態ではあるものの、固定されてはいない。このため、グロープラグ100がエンジンヘッド(図示外)に取り付けられた際に、中軸30の後端部32に固定されたピン端子50に嵌められるプラグキャップや、プラグキャップに接続されたコードの重量を中軸30で支えた場合、エンジンの振動等、外部からの振動による衝撃が中軸30にかかることによって、中軸30が破断する虞がある。そこで本実施の形態では、中軸30の外径が、主体金具40の軸孔43の内径に対し70%以上の大きさとなるように構成している。一例として、本実施の形態のグロープラグ100では、主体金具40の軸孔43の内径をΦ5.4、中軸30の外径をΦ4.0として構成している。
By the way, the
このような構造を有するグロープラグ100では、その製造過程において、チューブ90内に中軸30を挿通し、チューブ90を中軸30に装着してから、その中軸30を主体金具40の軸孔43内に挿通している。このとき、チューブ90の外周面と主体金具40の軸孔43の内周面とが接触し、抗力を受けたチューブ90が中軸30に対し位置ずれしてしまう虞がある。このチューブ90の位置ずれを防止するため、本実施の形態では、中軸30の先端部31の外周面に、一周にわたって、図2に示すローレット状の係止部35が設けられている。この係止部35にチューブ90の先端部91が係止されることで、チューブ90が中軸30に固定される。なお、中軸30の先端部31が、本発明における「一端部」に相当する。
In the
次に、グロープラグ100の製造方法について、図1,図3,図4を参照して説明する。図3,図4は、グロープラグ100の製造工程を模式的に示す図である。
Next, a method for manufacturing the
[ヒータ形成工程]
図3に示すように、まず、導電性のセラミック粉末やバインダ等を原料として射出成形し、セラミックヒータ20の発熱素子24の原形となる素子成形体251を形成する。一方、基体21の原形となる基体成形体252は、絶縁性セラミック粉末を原料に金型プレス成形を行い、素子成形体251が収容される凹部を自身の合わせ面に備えた2分割の成形体として形成する。そして基体成形体252の凹部に素子成形体251を挟んで収容し、プレス圧縮を行った後、脱バインダ処理、ホットプレス等の焼成工程を経て、その外周面を、先端が半球状の棒状に研磨して整形することで、セラミックヒータ20を形成する。
[Heater formation process]
As shown in FIG. 3, first, an element molded
[ヒータ圧入工程]
次に、接続リング75は、ステンレス等の鋼材をパイプ状に成形し、セラミックヒータ20にその先端部22側から圧入嵌合させて電極取出部26の導通を図る。同様に、筒状体80も所定の形状に成形し、セラミックヒータ20にその先端部22側から圧入嵌合させて電極取出部25の導通を図る。電気的な導通を安定化させるためにAuやCu等のめっきを施すとよい。
[Heater press-fitting process]
Next, the
[中軸係合工程]
中軸30は、一定の寸法に切断された鉄系材料(例えば、Fe−Cr−Mo鋼)からなる棒状部材に塑性加工や切削等を行って形成する。そして、セラミックヒータ20と他部材(筒状体80および接続リング75)とが一体となったヒータ一体部材250の接続リング75の内周に、中軸30の先端部31に設けた係合部34の外周を係合させる。
[Center shaft engagement process]
The
[中軸接合工程]
そして、中軸30の先端部31と接続リング75との合わせ部位に、外周からレーザを照射して溶接し、中軸30とヒータ一体部材250とを一体に接合した中軸一体部材260を得る。なお、中軸一体部材260が、本発明における「第1中間体」に相当する。
[Center shaft joining process]
Then, a laser beam is irradiated from the outer periphery to the joint portion between the
[チューブ挿通工程]
次に、図4に示すように、絶縁性のシリコンを押し出し成形により円筒状に成形し、予め定められた寸法に切断することでチューブ90を得る。このチューブ90内に、中軸一体部材260の中軸30をその後端部32側から挿通する。このとき、チューブ90の先端部91側の開口端95が、係止部35よりも先端側に位置するまでチューブ90を移動させることで、チューブ90の先端部91の内周面を、中軸30の先端部31の外周面に形成した係止部35に係止させる。このようにして中軸30にチューブ90を装着し、中軸一体部材260とチューブ90とが一体となったチューブ一体部材270を得る。なお、チューブ挿通工程が、本発明における「可撓性部材挿通工程」に相当し、チューブ一体部材270が、本発明における「第2中間体」に相当する。また、中軸30の後端部32が、本発明における「他端部」に相当する。
[Tube insertion process]
Next, as shown in FIG. 4, insulative silicon is formed into a cylindrical shape by extrusion molding, and a
[金具係合工程]
次に、S45C等の鉄系素材から工具係合部46等が形成された筒状をなす主体金具40を形成し、その雄ねじ部42にねじ山を転造する。この主体金具40の軸孔43内に、チューブ一体部材270の中軸30を、後端部32側から挿通する。このとき、中軸30に装着したチューブ90の外周面が主体金具40の内周面に接触し、抗力を受けて、チューブ90が中軸30の先端部31側に押圧される。しかし、チューブ90の先端部91の内周面が中軸30の先端部31の係止部35に係止されているので、チューブ90は中軸30に対し位置ずれすることがない。そして、主体金具40の先端部41の内周が、筒状体80の係合部83の外周に係合され、チューブ90は主体金具40の内周面と中軸30の外周面との間のクリアランスに介在されることとなる。このチューブ90を介在させたことにより上記クリアランスが小さくなるため、中軸30が共振した際の振幅を効果的に制限することができる。なお、金具係合工程が、本発明における「主体金具挿通工程」に相当する。
[Fitting engagement process]
Next, a
[金具接合工程]
そして主体金具40と筒状体80との合わせ部位に外周からレーザを照射することでレーザ溶接を行い、チューブ一体部材270の筒状体80と主体金具40とを一体に接合する。鉄系素材である主体金具40が錆びてしまうことを回避するために筒状体80と接合した後にめっきや塗装等の防錆処理を行ってもよい。なお、金具接合工程が、本発明における「溶接工程」に相当する。
[Metal fitting process]
Then, laser welding is performed by irradiating a laser beam from the outer periphery to the joint portion of the
[端子組付工程]
その後、中軸30の後端部32にOリング70および支持リング60を係合し、主体金具40の拡径部45内に収容する。さらに中軸30の後端部32にピン端子50を嵌め込み、その鍔部51で支持リング60を先端側に向けて押圧した状態で胴部52の外周を加締めることでピン端子50が中軸30に固定され、グロープラグ100が完成する。
[Terminal assembly process]
Thereafter, the O-
なお、本発明は各種の変形が可能である。例えば、図5に示す中軸130のように、先端部131の外周面に形成する係止部135の表面形状を蛇腹状としてもよい。あるいは、図6に示す中軸230のように、先端部231の外周面にねじ山を転造し、これを係止部235としてもよい。もしくは、図7に示す中軸330のように、先端部331の外周面に複数の突起部を設けた係止部335を形成してもよい。いずれの場合も、チューブ90の先端部91の内周面に対し、非形成時よりも大きな摩擦力を発生することができ、確実にチューブ90を係止させることができる。
The present invention can be variously modified. For example, like the
また、中軸30に設けた係止部35の形成位置は、先端部31の外周面上でなくともよい。例えば図8に示す中軸430のように、先端部431よりも後端部432側の中胴部436に、本実施の形態と同様のローレット状の係止部435を設けてもよい。もちろん、係止部435の形状を、上記各変形例で示した係止部135,235,335の形状としてもよい。しかし、細径部433のように外径の小さくなった部位に係止部を設けた場合、チューブ90の内周面に対し十分な摩擦力を得られない虞があるため、中胴部436のように外径の大きな部位に係止部435を設けることが効果的である。もっとも、チューブ内に中軸を挿通する際の挿通抵抗を低減させて挿通容易性を得るには、本実施の形態のように、係止部35を中軸30の先端部31に形成することが望ましい。
Further, the formation position of the locking
なお、チューブ90の先端部31の内周面に、溝や突起部などの滑り止め構造を設けてもよいが、生産コスト等を鑑みると、本実施の形態で説明したように、筒状に押し出し成形を行ってから所望する長さに切断してチューブ90を作製することが好ましく、そのためには中軸30側に係止部35を設けた構成とすることが好ましい。
Note that an anti-slip structure such as a groove or a protrusion may be provided on the inner peripheral surface of the
また、本実施の形態では、可撓性部材として絶縁性を有するシリコンからなるチューブ90を例に説明したが、共振した際の中軸の振幅を制限できればよいため、例えば絶縁性のゴムや軟質プラスチック等からチューブを作製してもよい。また、中軸30が絶縁性の被覆等により被覆された状態であれば、導電性のチューブを用いてもよい。
Further, in the present embodiment, the
また、グロープラグ100が備えるヒータ部材として本実施の形態ではセラミックヒータ20を備え、その製法を交えて説明したが、この製法に限定されることはなく、公知のいかなる製法により作製してもよい。さらに、ヒータ部材はセラミックヒータ20に限られず、先端部が半球状に閉塞した金属製のシースチューブ内にコイル状の発熱抵抗体や制御抵抗体を配したシーズヒータであってもよい。すなわち、本発明はヒータ部材の形状にとらわれるものではなく、ヒータの発熱の仕様も適宜設定すればよい。
Further, in the present embodiment, the
本発明は、発熱機能のみを有するグロープラグだけでなく、温度センサや圧力センサ等を組み込んだグロープラグに対しても利用することができる。 The present invention can be used not only for a glow plug having only a heat generation function but also for a glow plug incorporating a temperature sensor, a pressure sensor, or the like.
20 セラミックヒータ
27 発熱体
30 中軸
31 先端部
32 後端部
34 係合部
35 係止部
40 主体金具
41 先端部
43 軸孔
75 接続リング
80 筒状体
83 係合部
90 チューブ
91 先端部
92 後端部
95 開口端
100 グロープラグ
260 中軸一体部材
270 チューブ一体部材
DESCRIPTION OF
Claims (4)
通電によって発熱する発熱体を有するヒータ部材と、
軸孔を有し、その軸孔内に前記中軸が挿通されると共に、前記ヒータ部材を自身の先端側にて保持する主体金具と、
前記中軸と前記軸孔との間に介在され、前記中軸に挿通可能な円筒からなり且つ可撓性を有する可撓性部材と
を備えたグロープラグにおいて、
前記可撓性部材の外径は、前記主体金具の前記軸孔の内径よりも小さく形成されており、
前記中軸の外周面に、前記可撓性部材の内周面が係止される係止部を形成したことを特徴とするグロープラグ。 A central axis extending along the axial direction;
A heater member having a heating element that generates heat when energized;
A metal shell that has a shaft hole, the middle shaft is inserted into the shaft hole, and holds the heater member on its tip side;
Interposed between the center pole and said shaft hole, the glow plug with a variable Shiwasei member that have a and flexible consists insertable cylindrical in the middle axle,
The outer diameter of the flexible member is formed smaller than the inner diameter of the shaft hole of the metal shell,
A glow plug, wherein a locking portion for locking the inner peripheral surface of the flexible member is formed on the outer peripheral surface of the middle shaft.
前記可撓性部材に、前記保持部材に保持される前記ヒータ部材を前記中軸に固定した第1中間体の前記中軸を、その中軸の一端部とは反対側の他端部側から挿通し、前記可撓性部材の前記中軸が挿入される側の開口端を前記中軸の前記係止部よりも前記ヒータ部材側に配置させる可撓性部材挿通工程と、
前記第1中間体の前記中軸に前記可撓性部材が挿通された第2中間体の前記中軸を、その中軸の前記他端部側より、前記主体金具の前記軸孔に挿通させる主体金具挿通工程と、
前記中軸の前記係止部よりも前記ヒータ部材側で、前記第2中間体の前記保持部材と前記主体金具とを溶接する溶接工程と
を備えたことを特徴とするグロープラグの製造方法。 A method for producing a glow plug according to claim 1 or 2, comprising a holding member for holding the heater member in a radial direction, wherein the holding member is joined on a distal end side of the metal shell.
Said flexible member, said center shaft of the first intermediate fixing the heater member held in the holding member to the center pole, is inserted from the other end side opposite to the one end of the center shaft A flexible member insertion step of disposing the opening end of the flexible member on the side where the middle shaft is inserted closer to the heater member than the locking portion of the middle shaft;
Metal shell insertion for inserting the middle shaft of the second intermediate body having the flexible member inserted through the middle shaft of the first intermediate body into the shaft hole of the metal shell from the other end side of the middle shaft. Process,
A glow plug manufacturing method comprising: a welding step of welding the holding member of the second intermediate body and the metallic shell closer to the heater member than the locking portion of the middle shaft.
通電によって発熱する発熱体を有するヒータ部材と、A heater member having a heating element that generates heat when energized;
軸孔を有し、その軸孔内に前記中軸が挿通されると共に、前記ヒータ部材を自身の先端側にて保持する主体金具と、A metal shell that has a shaft hole, the middle shaft is inserted into the shaft hole, and holds the heater member on its tip side;
前記中軸と前記軸孔との間に介在され、可撓性を有するチューブ状の可撓性部材と、A tube-like flexible member interposed between the middle shaft and the shaft hole and having flexibility;
前記ヒータ部材を径方向に保持する保持部材とA holding member for holding the heater member in a radial direction;
を備え、With
前記中軸の外周面に、前記可撓性部材の内周面が係止される係止部を形成するとともに、On the outer peripheral surface of the middle shaft, a locking portion that locks the inner peripheral surface of the flexible member is formed, and
前記保持部材が前記主体金具の先端側で接合されたグロープラグを製造する方法であって、A method of manufacturing a glow plug in which the holding member is joined on the front end side of the metal shell,
前記可撓性部材に、前記保持部材に保持される前記ヒータ部材を前記中軸に固定した第1中間体の前記中軸を、その中軸の一端部とは反対側の他端部側から挿通し、前記可撓性部材の前記中軸が挿入される側の開口端を前記中軸の前記係止部よりも前記ヒータ部材側に配置させる可撓性部材挿通工程と、Inserting the intermediate shaft of the first intermediate body, in which the heater member held by the holding member is fixed to the intermediate shaft, from the other end side opposite to the one end portion of the intermediate shaft; A flexible member insertion step in which an opening end of the flexible member on the side where the middle shaft is inserted is disposed closer to the heater member than the locking portion of the middle shaft;
前記第1中間体の前記中軸に前記可撓性部材が挿通された第2中間体の前記中軸を、その中軸の前記他端部側より、前記主体金具の前記軸孔に挿通させる主体金具挿通工程と、Metal shell insertion for inserting the middle shaft of the second intermediate body having the flexible member inserted through the middle shaft of the first intermediate body into the shaft hole of the metal shell from the other end side of the middle shaft. Process,
前記中軸の前記係止部よりも前記ヒータ部材側で、前記第2中間体の前記保持部材と前記主体金具とを溶接する溶接工程とA welding step of welding the holding member of the second intermediate body and the metal shell closer to the heater member than the locking portion of the middle shaft;
を備えたことを特徴とするグロープラグの製造方法。A method for manufacturing a glow plug, comprising:
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