JP5689694B2 - グロープラグ - Google Patents

Description

本発明は、セラミックヒータと、中軸とがリング部材によって接続されるグロープラグに関する。

従来、ディーゼルエンジンの始動補助等に用いられるグロープラグとして、セラミックグロープラグが知られている（例えば、特許文献１参照）。セラミックグロープラグは、筒状の主体金具と、棒状の中軸と、セラミックヒータと、中軸とセラミックヒータとを接続する筒状のリング部材とを主に備える。セラミックヒータは、通電によって発熱する発熱体が、絶縁性セラミック製の基体中に埋設されて保持された構成を有する。セラミックヒータは、発熱体に電圧を印加するための一対の電極取出部を、自身の後端側に備える。一方の電極取出部は、主体金具に電気的に接続され、他方の電極取出部は、リング部材を介して、中軸に電気的に接続される。リング部材の酸化を防止し、セラミックヒータと、中軸との電気的な接続性を確保するため、通常、リング部材の表面には、耐酸化性を有する金属のめっき層（単に「めっき」ともいう。）が形成されている。また、リング部材と中軸とは、レーザ溶接による溶接ビードを互いの接合境界に形成して接合されている。なお、本明細書において「溶接ビード」とは、レーザ溶接の際に溶融し液状となった金属が、再び凝固した部位を意味する。

特開２００６−２０７９８８号公報

リング部材の表面のめっきに、中軸を形成する金属とは異なる金属、特に中軸を形成する金属とは合金化しない金属を用いた場合、次のような現象が生じることがある。即ち、リング部材と、中軸とをレーザ溶接すると、溶接ビードが、リング部材の外側に向かって突き出た突起が形成されることがある。この突起は、リング部材のめっきを形成する金属が、レーザ溶接により溶融し、中軸を形成する金属とは合金化せずに、リング部材側のビードエッジ（溶接ビードのリング部材側端部）付近で凝集することに伴って形成されるものである。主体金具と、リング部材との間の隙間が少ないグロープラグでは、溶接ビードに突起が形成されると、突起と、主体金具とが電気的にショートする可能性がある。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、リング部材の表面のめっきに、中軸を形成する金属とは異なる金属を用いた場合における、発熱体への通電の確実性を高めたグロープラグを提供することを目的とする。

本態様のグロープラグは、軸線が伸びる方向である軸線方向に延設され、通電されることによって発熱する発熱体を自身の先端側に備えるセラミックヒータと、前記軸線方向に延設され、外部から電力が供給される金属製の中軸と、前記軸線方向に延設され、自身の先端部は前記セラミックヒータの後端部と接続されるとともに、自身の後端部は前記中軸の先端部とレーザ溶接によって溶接ビードを形成して溶接される、筒状のリング部材と、前記軸線方向に延設された軸孔有し、前記セラミックヒータと、前記中軸と、前記リング部材とのそれぞれを前記軸孔の内側に収容する主体金具とを備えるグロープラグであって、前記リング部材は、前記リング部材の表面に前記中軸を形成する前記金属とは異なる金属で形成されためっき層と、前記リング部材の後端側に形成され、前記軸線上の点から、当該軸線上の点を通り且つ前記軸線に垂直な平面上の点までの長さを径方向の長さとした場合、自身の前記径方向の長さが前記リング部材の前記径方向の長さの最大値よりも小さい溶接ビード被形成部とを備え、前記リング部材側の前記溶接ビードの端部であるビードエッジは、前記溶接ビード被形成部に形成される。

本態様のグロープラグは、リング部材側に形成される溶接ビードの端部であるビードエッジは、リング部材の溶接ビード被形成部に形成される。リング部材側のビードエッジは、特に、リング部材の表面に形成されためっき層に隣接して形成されることが多い。溶接ビード被形成部の径方向の長さは、リング部材のめっきに用いた金属が溶接により溶融し、凝集すること、即ち、溶接ビードに突起が形成されることを考慮して、リング部材の径方向の長さの最大値よりも小さく設定される。リング部材の径方向の長さの最大値は、主体金具の軸孔の径方向の長さを考慮して、リング部材と主体金具とが接触しないように設定される。めっきに用いた金属がレーザ溶接により溶融した場合には、溶融した金属の少なくとも一部は、溶接ビード被形成部に移動して固化する。したがって、本態様のグロープラグは、突起を含む、リング部材の径方向の長さが、突起を含まないリング部材の径方向の長さの最大値以下となる可能性を高めることができる。即ち、本態様のグロープラグは、主体金具と、突起とが電気的にショートする可能性を低減することによって、発熱体への通電の確実性を高めることができる。なお、「径方向」とは、前記軸線に垂直な方向であって、前記軸線から前記グロープラグの外側に向かう方向を意味する。

本態様のグロープラグにおいて、前記中軸の前記先端部と、前記リング部材の前記後端部とをレーザ溶接する際のレーザスポット半径がＲ（ｍｍ）である場合に、前記溶接ビード被形成部は、前記軸線方向において、前記リング部材の前記後端からＲ（ｍｍ）離れた位置を含む範囲に延設されてもよい。レーザ溶接では、レーザの照射範囲のみならず、その範囲を超えて溶接ビードが形成される。このため、ビードエッジはレーザの照射範囲の外側に形成される。リング部材と、中軸とをレーザ溶接することによって、溶接ビードに突起が形成される場合、突起は、軸線方向においてリング部材の後端から先端側に距離Ｒ離れた位置から、さらに離れたビードエッジまでの間の範囲内に形成される。この場合のグロープラグでは、溶接ビードに形成される突起は、確実に溶接ビード被形成部に配置される。したがって、グロープラグは、突起を含む、リング部材の径方向の長さが、リング部材の径方向の長さの最大値以下となる可能性を高めることができる。即ち、本態様のグロープラグは、主体金具と、突起とが電気的にショートする可能性をさらに低減することができる。

本態様のグロープラグにおいて、前記中軸を形成する金属は、ステンレス鋼であり、前記めっき層を形成する前記金属は、銀と、金−銀合金と、亜鉛とのいずれかであってもよい。この場合のグロープラグは、めっき層に金等の高価な金属を用いる場合に比べ、コストを低減させることができる。ステンレス鋼の主成分は鉄（Ｆｅ）である。めっき層を形成する金属にＡｇを含む金属を用いる、中軸を形成する金属にステンレス鋼を用いた場合、中軸とリング部材とをレーザ溶接する際に、両金属が液化しても鉄と銀とは合金化しない。このため、リング部材と中軸とをレーザ溶接した場合、ビードエッジ付近に銀が凝集しやすく、銀の凝集に伴って形成される突起の大きさ（径方向長さ）は、比較的大きくなる傾向がある。したがって、めっき層を銀のみ、又は銀を含有する合金で形成したグロープラグでは、主体金具と、突起とが電気的にショートする可能性を低減しつつ、めっき層に金等の高価な金属を用いる場合に比べ、コストを低減させることができる。

本態様のグロープラグにおいて、前記溶接ビード被形成部の前記径方向の長さは、全周均一であってもよい。この場合のグロープラグは、リング部材と、中軸とをレーザ溶接することによって、溶接ビードに形成される突起を含むリング部材の径方向の長さが不均一になる可能性を低減することができる。なお、本発明の「均一」とは、溶接ビード被形成部の径方向の長さが、公差±０．０５（ｍｍ）の範囲に収まることを意味する。

本態様のグロープラグにおいて、前記リング部材は、前記軸線方向における前記リング部材の中心点を通り、且つ、前記軸線方向に垂直な面に対して対称な形状を有してもよい。この場合のグロープラグは、製造時において、中軸に対するリング部材の溶接ビード被形成部の配置を管理する手間を省くことができる。

本態様のグロープラグにおいて、前記リング部材は、自身の前記後端に後端面を備え、前記中軸は、自身の前記先端部に前記リング部材の前記後端面と接する接触面を備え、前記溶接ビードは、前記軸線方向において、前記中軸の前記接触面の外周と、前記リング部材の前記後端面の外周とを含む範囲が全周に亘ってレーザ溶接されることによって形成されてもよい。この場合のグロープラグは、軸線方向において、中軸の接触面の外周と、リング部材の後端面の外周とを含む範囲が全周に亘ってレーザ溶接することによって、リング部材と、中軸とが確実に溶接される。

グロープラグ１の縦断面図である。 リング部材７０の部分断面図である。 中軸３０と、リング部材７０との溶接部分の拡大図である。 突起２０２の縦断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて１５０倍に拡大して撮影した写真である。 中軸接合工程の説明図である。 リング部材１７０の部分断面図である。 リング部材２７０の部分断面図である。

以下、本発明の一実施形態であるグロープラグ１について、図面を参照して説明する。図１の紙面下側をグロープラグ１の先端側として説明する。

図１から図４を参照して、グロープラグ１の構造について説明する。図１に示すグロープラグ１は、例えば、直噴式ディーゼルエンジン１５０の取付孔１５４に取り付けられ、エンジン１５０の始動時の点火を補助する熱源として利用される。

図１に示すように、グロープラグ１は、セラミックヒータ２０と、中軸３０と、リング部材７０と、ヒータ保持部材８０と、主体金具４０と、支持リング９０と、Ｏリング９２と、ピン端子９５とを構成の主体とする。以下、各部材について順に説明する。

セラミックヒータ２０は、基体２１と、発熱素子２４と、電極取出部２５，２６とを備える丸棒状の部材である。基体２１は、絶縁性のセラミックスで形成され、先端部２２が半球状に曲面加工されている。発熱素子２４は、導電性のセラミックスで形成され、基体２１の内部に埋設されている。発熱素子２４は、発熱体２７と、リード部２８，２９とを備える。発熱体２７は、先端部２２の曲面にあわせて両端が折り返された略Ｕ字状の部材である。リード部２８，２９は、発熱体２７の両端から、セラミックヒータ２０の後端部２３に向けて軸線ＡＸに沿って互いに略平行に延設されている。発熱体２７の断面積は、リード部２８，２９の断面積よりも小さい。電極取出部２５，２６は、セラミックヒータ２０の中央より後端部２３側の外周面に設けられた、リード部２８，２９から各々突出する部位である。電極取出部２５，２６は、軸線ＡＸ方向の異なる位置で各々露出されている。

セラミックヒータ２０は、例えば、以下の手順により製造される。発熱素子２４と、電極取出部２５，２６との原形となる発熱部粉末成形体は、原料である導電性セラミック粉末が一体に射出成形されることによって形成される。一方、基体２１の原形となる分割成形体は、絶縁性セラミック粉末を原料として予め２分割の成形体として金型プレス成形される。２分割の分割成形体は、合わせ面に発熱部粉末成形体が収容される凹部を備える。セラミックヒータ２０は、分割成形体の凹部に発熱部粉末成形体を挟んで収容したヒータ成型体を、プレス圧縮した後、脱バインダ処理、ホットプレス等の焼成工程に供し、ヒータ成型体の外周面を円筒形に研磨して整えて形成される。

中軸３０は、軸線ＡＸ方向に延設された金属（例えば、ＳＵＳ４３０等のステンレス鋼）製の棒である。中軸３０は、先端部３１と、後端部３２とを備える。先端部３１は、リング係合部３４と、接触面３５（図５参照）とを備える。リング係合部３４は、中軸３０の先端に形成された小径の部位である。接触面３５は、グロープラグ１の組み立て工程において、後述するリング部材７０の後端面１０１と接する面である。後端部３２には、Ｏリング９２と、円筒状の樹脂製の支持リング９０とが挿入され、支持リング９０の後端側には、ピン端子９５が配置されている。中軸３０は、一定の寸法に切断された金属製棒状部材に塑性加工と、切削といった加工が施されて形成される。

リング部材７０は、金属（例えば、ＳＵＳ６３０）で形成された、筒状の部材である。リング部材７０は、セラミックヒータ２０と中軸３０とを軸線ＡＸに沿って接続させるための部材である。リング部材７０は、筒孔７１を内側に備える。セラミックヒータ２０の電極取出部２６は、筒孔７１と接触しており、電極取出部２６とリング部材７０とは電気的に接続されている。本実施形態では、電極取出部２６とリング部材７０との電気的接続性を確保するために、リング部材７０の表面には、めっき層７８（図３参照）が形成されている。めっき層７８を形成する金属は、例えば、銀（Ａｇ）と、金（Ａｕ）−銀（Ａｇ）合金と、亜鉛（Ｚｎ）といった中軸３０を形成する金属とは異なる金属であり、且つ、耐酸化性の優れた金属である。

リング部材７０の先端側は、ヒータ保持部材８０の金具嵌合部８５から後端側に露出されたセラミックヒータ２０の後端部２３と嵌合されている。一方、図２に示すリング部材７０の後端１００にある後端面１０１は、グロープラグ１の組み立て工程において、中軸３０の接触面３５（図５参照）と接する。後端面１０１の外周と、接触面３５の外周とは、全周に亘ってレーザ溶接されている。これにより中軸３０は、リング部材７０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。図２及び図３を参照して、リング部材７０と中軸３０との溶接部位について詳述する。

図２に示すように、グロープラグ１を組み立てる前のリング部材７０は、溶接ビード被形成部７４と、凹部７５と、溶接ビード非形成部７６とを自身の外周側に備える。溶接ビード被形成部７４は、リング部材７０の後端部７９に設けられ、後端側に面取部７２を備える。凹部７５は、リング部材７０の先端部７７に設けられ、先端側に面取部７３を備える。溶接ビード非形成部７６は、軸線ＡＸ方向において、溶接ビード被形成部７４と、凹部７５との間に設けられている。リング部材７０は、軸線ＡＸ方向におけるリング部材７０の中心点Ｃ１を通り、且つ、軸線ＡＸ方向に垂直な面Ｆ１に対して対称である。溶接ビード被形成部７４の径方向の長さＬ１と、凹部７５の径方向の長さＬ３とは、公差±０．０５ｍｍの範囲で均一である。即ち、溶接ビード被形成部７４と、凹部７５とは、それぞれ軸線ＡＸ方向に垂直な平面における断面が、概略円状である。溶接ビード被形成部７４の径方向の長さＬ１と、凹部７５の径方向の長さＬ３とは、それぞれ溶接ビード非形成部７６の径方向の長さの最大値Ｌ２よりも短い。溶接ビード非形成部７６の径方向の長さの最大値Ｌ２は、リング部材の径方向の長さの最大値である。

溶接ビード被形成部７４の軸線ＡＸ方向の延設範囲Ｌ５は、中軸３０と、リング部材７０との合わせ部位付近に形成される溶接ビード部２００（図３参照）の形成範囲を考慮して設定される。図３に示すように、溶接ビード部２００は、中軸３０と、リング部材７０との合わせ部位付近に形成されている。具体的には、溶接ビード部２００の軸線ＡＸ方向の形成範囲は、レーザ溶接時のレーザスポット径Ｌ４と等しいか、又は、レーザスポット径Ｌ４の外側に及ぶ。さらに、溶接ビード部２００には、リング部材７０の後端１００の位置Ｐ１から先端側に（レーザスポット半径Ｌ４／２）＋（Ｌ６）離れた位置に、突起２０２が形成されることがある。突起２０２は、溶接ビード被形成部７４よりも径方向に突出した形状をなす。突起２０２は、例えば、リング部材７０の表面のめっき層７８を形成する金属が、レーザ溶接時に、中軸３０を形成する金属及びめっき層７８を除くリング部材７０を形成する金属とは合金化せずに凝集することに伴い形成される。ここで言う「合金化しない」とは、「中軸とリング部材との溶接では合金化しない」の意味であり、他の条件（例えば、溶融温度が異なる条件）のもとでは合金化する金属の組み合わせを含む。例えば、中軸３０を形成する金属としてＳＵＳ４３０を用い、めっき層７８を形成する金属として銀（Ａｇ）を用いた場合、中軸３０とリング部材７０との合わせ部位がレーザ溶接によって溶融されても、両金属は合金化しない。この場合、図４に例示するように、銀はステンレス鋼とは合金化せずに凝集して部位２０３を形成する。部位２０３の形成に伴い、突起２０２が形成される。

溶接ビード被形成部７４の軸線ＡＸ方向の延設範囲Ｌ５は、溶接ビード部２００のリング部材７０側のビードエッジ２０１が溶接ビード被形成部７４に形成されるように規定される。例えば、レーザスポット半径（Ｌ４／２）が、０．３０ｍｍであり、Ｌ６が、０．１５ｍｍから０．２５ｍｍの値である場合、Ｌ５は、０．６ｍｍである。このように、溶接ビード被形成部７４の軸線ＡＸ方向の延設範囲Ｌ５を規定することによって、溶接ビード部２００に突起２０２が形成される場合に、確実に突起２０２を溶接ビード被形成部７４に形成させることができる。レーザスポット半径（Ｌ４／２）は、本発明のレーザスポット半径Ｒに相当する。

Ｌ２に対するＬ１の長さは、溶接ビード部２００に形成されうる突起２０２の突出高さと、リング部材７０と主体金具４０との間の隙間（クリアランス）とを考慮して設定される。本実施形態では、Ｌ１と溶接ビード被形成部７４の外径からの突起２０２の突出高さＬ７との和が、Ｌ２以下となるように設定される。例えば、Ｌ２が、１．９０ｍｍであり、突起２０２の突出高さＬ７が０．１０ｍｍである場合、Ｌ１は、１．７５ｍｍに設定される。このように、Ｌ２に対するＬ１の長さが規定されることによって、溶接ビード部２００に突起２０２が形成される場合に、主体金具４０と、溶接ビード部２００（特に突起２０２）とが、接触することを確実に回避させることができる。

リング部材７０と中軸３０とをレーザ溶接する場合のレーザ出力（レーザ強度）は、必要且つ十分な接合強度が得られるように適宜設定される。レーザ出力は、中軸３０及びリング部材７０の個々の微少な形状等の違いによって最適値が異なる。本実施の形態では、一例として、レーザ出力を１００Ｗに設定して、レーザ溶接を行った。レーザ出力は、適宜変更されてよい。一方、グロープラグ１の大量生産を行う際に、上記個々の違いを考慮してレーザ出力を変更することは、極めて煩雑・非効率的である。したがって、レーザ出力は一条件に固定されることが好ましい。この場合、レーザ溶接に伴って形成される突起２０２の大きさは、個々のグロープラグ１で異なりうる。溶接ビード被形成部７４の形成位置及び形状は、形成される可能性がある突起２０２の大きさを考慮して上記のように決定される。

リング部材７０は、例えば、以下の手順で製造される。ステンレス等の鋼材が引き抜かれて形成されたパイプ材を所定の寸法に切断し、切削により外形を整えて図２に示す形状を有するパイプ状に形成される。リング部材７０が切削加工を用いて形成される場合、既存の工程と同様の工程でリング部材７０を形成することができる。リング部材７０は、材料のステンレス鋼材に塑性加工を行うことによって同様の形状に形成されてもよい。塑性加工を用いてリング部材７０が製造される場合は、リング部材７０を切削加工することなく一体的に加工できる。リング部材７０の上記Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ５の寸法は、実験によって決定される。リング部材７０の筒孔７１の径は、セラミックヒータ２０の外径より僅かに小さくなるように形成される。リング部材７０の表面は、例えば、バレルめっき法を用いてめっき処理される。めっき処理に用いられる金属は、前述の中軸３０を形成する金属とは異なる金属である。

図１に示すように、ヒータ保持部材８０は、軸線ＡＸ方向に延びる円筒状の金具である。ヒータ保持部材８０は、筒孔８１を内側に備える。筒孔８１の直径は、セラミックヒータ２０の外径より僅かに小さくなるように設定され、ヒータ保持部材８０は、筒孔８１の内側に圧入されたセラミックヒータ２０を保持する。筒孔８１の内周面には、銀（Ａｇ）及び金（Ａｕ）等の耐酸化性に優れる金属を用いてめっき処理されている。セラミックヒータ２０の先端部２２及び後端部２３は、筒孔８１の両端から各々突出している。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、ヒータ保持部材８０の筒孔８１の内周面に接触している。これにより、電極取出部２５とヒータ保持部材８０とが電気的に接続される。ヒータ保持部材８０は、先端側から後端側に向かって、胴部８２と、係止部８３と、鍔部８４と、金具嵌合部８５とを外側に備える。係止部８３は、テーパ状であり、グロープラグ１がエンジン１５０の取付孔１５４に取り付けられる際には、取付孔１５４内に設けられた段部１５６に係止される。これによって、取付孔１５４を介した燃焼室１６０内の気密漏れが防止される。鍔部８４は、胴部８２よりも肉厚に形成されている。金具嵌合部８５は、ヒータ保持部材８０と、主体金具４０とを嵌合させるための段部である。

図１に示すように、主体金具４０は、金属（例えば、Ｓ４５Ｃ相当の炭素鋼）で形成された、軸線ＡＸ方向に伸びる筒状の部材である。主体金具４０は、軸孔４３を内側に備える。軸孔４３には、セラミックヒータ２０の後端部２３に接合された中軸３０の先端側が内挿される。主体金具４０の先端部４１は、ヒータ保持部材８０の金具嵌合部８５に対して圧入により嵌合される。さらに、先端部４１と、金具嵌合部８５との合わせ部位は、レーザ溶接される。これにより、主体金具４０とヒータ保持部材８０とが一体に接合され、主体金具４０とヒータ保持部材８０とが電気的に接続される。一方で、セラミックヒータ２０と主体金具４０とは、それぞれヒータ保持部材８０に位置決めされるので、中軸３０と主体金具４０とは非接触の状態であり、電気的に絶縁される。

主体金具４０は、後端側の外周面に、ねじ部５２と、工具係合部５６とを備える。ねじ部５２は、ねじ山を有する。ねじ部５２は、グロープラグ１をエンジン１５０の固定するための部材であり、エンジン１５０の取付孔１５４に設けられた雌ねじ１５７と螺合する。工具係合部５６は、グロープラグ１をエンジン１５０に取り付ける際に使用される工具（図示外）が係合する断面六角形状の部位であり、ねじ部５２よりも後端側に形成されている。軸孔４３の工具係合部５６の内側となる部位５５は、軸孔４３の先端側よりも拡径されている。

支持リング９０は、主体金具４０の軸孔４３の拡径された部位５５に押し込まれるように配置され、中軸３０の位置決めと、中軸３０と主体金具４０との間の絶縁を担っている。Ｏリング９２は、例えばフッ素ゴム、アクリルゴム、シリコンゴム等、絶縁性を有する弾性部材によって環状に形成されている。Ｏリング９２は、支持リング９０の先端面に押圧されて、主体金具４０の軸孔４３の内周面と中軸３０の後端部３２の外周面とに密着する。これにより、Ｏリング９２は、主体金具４０の軸孔４３を封止する。ピン端子９５は、中軸３０を固定する。ピン端子９５には、外部の電源から電力を供給するコードが接続される。

上記のグロープラグ１の組み付け工程について簡単に説明する。グロープラグ１の組み付け工程は、基本的に公知の工程（例えば、特開２００９−０７４７０８号公報参照）と同様である。グロープラグ１の主な組み付け工程は、実施順に、ヒータ圧入工程と、中軸係合工程と、中軸接合工程と、金具係合工程と、金具接合工程と、端子組付工程とを備える。以下、各工程を順に概説する。

ヒータ圧入工程では、セラミックヒータ２０は、先端部２２側からリング部材７０に圧入嵌合され、電極取出部２６とリング部材７０との導通が図られる。セラミックヒータ２０は、さらに、先端部２２側からヒータ保持部材８０から圧入嵌合され、電極取出部２５と、ヒータ保持部材８０との導通が図られる。

中軸係合工程では、図５に示すように、ヒータ圧入工程を経て、セラミックヒータ２０とヒータ保持部材８０およびリング部材７０とが一体となったヒータ一体部材のリング部材７０の内周に、中軸３０の先端部３１に設けたリング係合部３４の外周が係合される。この係合の際、リング部材７０の後方から挿入される中軸３０のリング係合部３４は遊嵌状であってもやや締まり嵌め状態の圧入であってもよい。

中軸接合工程では、図５に示すように、中軸３０の接触面３５とリング部材７０の後端面１０１との合わせ位置Ｐ１が、レーザスポット中心となるように、外側から全周レーザが照射される。中軸３０の先端側には、面取部３３が形成されている。中軸３０の面取部３３の先端と、リング部材７０の面取部７２の後端とは、径方向の長さが等しい。レーザスポット径Ｌ４は、例えば、０．６ｍｍである。レーザの照射により、中軸３０を形成する金属と、リング部材７０を形成する金属と、リング部材７０の表面のめっき層７８を形成する金属とが、溶融した溶接ビード部２００（図３参照）が形成される。中軸接合工程によって、中軸３０とヒータ一体部材とが一体に接合された中軸一体部材が得られる。

金具係合工程では、中軸一体部材の中軸３０が、主体金具４０の軸孔４２内に、後端部３２側から挿通される。主体金具４０の先端部４１は、ヒータ保持部材８０の金具嵌合部８５に、外嵌めにて圧入により嵌合される。

金具接合工程では、主体金具４０と、ヒータ保持部材８０との合わせ部位に外周からレーザが照射され、中軸一体部材のヒータ保持部材８０と、主体金具４０とが一体に接合される。

端子組付工程では、中軸３０の後端部３２にＯリング９２および支持リング９０が係合され、主体金具４０の部位５５に収容される。ピン端子９５は、中軸３０の後端部３２に嵌め込まれる。ピン端子９５によって支持リング９０を先端側に向けて押圧した状態で、ピン端子９５の外周を加締めることで、ピン端子９５が中軸３０に固定される。

上記グロープラグ１では、下記の効果を奏する。上述のように、セラミックヒータ２０は、リング部材７０に圧入嵌合されるため、リング部材７０には一定以上の強度が要求される。このため、少なくとも、リング部材７０のセラミックヒータ２０を保持する部分については、セラミックヒータ２０を保持するのに十分な強度を備えた厚みが必要である。一方、リング部材と、中軸とをレーザ溶接することによって形成される溶接ビード部には、上述のように突起が形成されることがある。主体金具と、リング部材とのクリアランスが比較的小さい従来の構成のグロープラグでは、溶接ビード部に突起が形成された場合、主体金具と、突起とが接触し、電気的にショートする可能性がある。

これに対し、上記グロープラグ１では、リング部材７０の径方向の長さの最大値Ｌ２は、主体金具４０の軸孔４３の大きさ及び形状と、リング部材７０がセラミックヒータ２０を保持する上での強度（厚み）とが考慮され、リング部材７０と主体金具４０とが接触しないように設定される。さらに、リング部材７０の後端側に溶接ビード被形成部７４が形成されている。リング部材７０側に形成されるビードエッジ２０１は、リング部材７０の溶接ビード被形成部７４に形成される。溶接ビード被形成部７４の径方向の長さＬ１は、リング部材７０のめっき処理に用いた金属がレーザ溶接により溶融し、凝集することに伴い突起２０２が形成されることがあることを考慮して、リング部材７０の径方向の長さの最大値Ｌ２よりも小さく設定される。より具体的には、溶接ビード被形成部７４の径方向の長さＬ１は、突起２０２を含む、リング部材７０の径方向の長さ（Ｌ１＋Ｌ７）が、リング部材の径方向の長さの最大値Ｌ２以下となるように設定される。

一方、溶接ビード被形成部７４の軸線ＡＸ方向における延設範囲Ｌ５は、中軸３０と、リング部材７０との合わせ部位付近に形成される溶接ビード部２００（図３参照）の形成範囲を考慮して設定される。したがって、グロープラグ１では、溶接ビード部２００に形成される突起２０２は確実に溶接ビード被形成部７４に配置される。グロープラグ１は、溶接ビード被形成部７４を設けることによって、突起２０２を含む溶接ビード被形成部７４の径方向の長さは、溶接ビード非形成部７６の径方向の長さを超えないように、又は超えたとしても、主体金具４０と突起２０２とが接触することを回避させることができる。このように、グロープラグ１は、主体金具４０と、突起２０２とが電気的にショートする可能性を良好に低減することによって、発熱体２７への通電の確実性を高めることができる。リング部材７０の表面に、中軸３０を形成する金属と合金化しない金属によって形成されためっき層７８が存在する場合、突起２０２が大きく形成されてしまう傾向がある。このような場合には上記効果が好適に得られる。めっき層７８が亜鉛の如く、中軸３０を形成する金属と一部合金化をするような金属で形成される場合にも、レーザ溶接の条件によっては突起２０２が形成されることもある。このため、めっき層７８が中軸３０を形成する金属と一部合金化をする金属で形成される場合にも、同様に上記効果が得られる。グロープラグ１では、軸線方向において、中軸３０の接触面３５の外周と、リング部材７０の後端面１０１の外周とを含む範囲が全周に亘ってレーザ溶接することによって、リング部材７０と、中軸３０とが確実に溶接される。

リング部材７０の表面のめっき処理に、銀（Ａｇ）と、金（Ａｕ）−銀（Ａｇ）合金と、亜鉛（Ｚｎ）とのいずれかを用いた場合、グロープラグ１は、金（Ａｕ）等の高価な金属を用いる場合に比べ、めっき処理に要するコストを低減させることができる。溶接ビード被形成部７４の径方向の長さＬ１は、公差±０．０５ｍｍの範囲で均一である。したがって、グロープラグ１は、溶接ビード被形成部７４の径方向の長さＬ１が不均一である場合に比べ、溶接ビード部２００に形成される突起２０２を含むリング部材７０の径方向の長さ（Ｌ１＋Ｌ７）が不均一になる可能性を低減することができる。リング部材７０は、軸線ＡＸ方向におけるリング部材７０の中心点Ｃ１を通り、且つ、軸線ＡＸ方向に垂直な面Ｆ１に対して対称である。したがって、グロープラグ１は、製造時において、中軸３０に対するリング部材７０の溶接ビード被形成部７４の配置を管理する手間を省くことができる。さらに、グロープラグ１は、中軸３０の面取部３３の先端と、リング部材７０の面取部７２の後端とは、径方向の長さが等しい。このため、グロープラグ１は、両者が異なる場合に比べ、中軸３０の先端部３１とリング部材７０との合わせ位置Ｐ１に対する、レーザ溶接のレーザ発信機によるレーザ発信角度を調整する必要がなく、溶接作業が容易である。

本発明は、以上詳述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更が加えられてもよい。例えば、以下の（１）から（５）の変形が適宜加えられてもよい。

（１）溶接ビード被形成部は、軸線方向において、リング部材側のビードエッジを含む範囲に形成され、且つ、径方向の長さが、リング部材の径方向の長さの最大値よりも小さければよい。溶接ビード被形成部の軸線ＡＸ方向の延設範囲は、中軸と、リング部材との合わせ位置付近に形成される溶接ビードの形成範囲を考慮して設定されればよく、適宜変更されてよい。例えば、図６に例示するリング部材１７０及び図７に例示するリング部材２７０のように、溶接ビード被形成部の軸線ＡＸ方向の延設範囲が設定されてもよい。以下、リング部材１７０と、リング部材２７０とについて説明する。

まず、図６を参照して、リング部材１７０について説明する。図６に示すように、リング部材１７０は、筒孔１７１を内側に備える。リング部材１７０は、溶接ビード被形成部１７４と、凹部１７５と、溶接ビード非形成部１７６、１７８と、溶接部１８０とを自身の外周側に備える。溶接ビード非形成部１７６は、軸線ＡＸ方向において、溶接ビード被形成部１７４と、凹部１７５との間に設けられている。溶接部１８０は、リング部材１７０の後端部１７９であって、溶接ビード被形成部１７４の後端側に設けられている。溶接部１８０は、後端側に面取部１７２を備える。溶接ビード非形成部１７８は、リング部材１７０の先端部１７７であって、凹部１７５の先端側に設けられている。溶接ビード非形成部１７８は、先端側に面取部１７３を備える。リング部材１７０は、軸線ＡＸ方向におけるリング部材１７０の中心点Ｃ２を通り、且つ、軸線ＡＸ方向に垂直な面Ｆ２に対して対称である。溶接ビード被形成部１７４及び凹部１７５の径方向の長さＬ１１，Ｌ１３は、公差±０．０５ｍｍの範囲で均一である。溶接ビード非形成部１７６、１７８と、溶接部１８０とは、それぞれ径方向の長さが互いに等しい。溶接ビード被形成部１７４及び凹部１７５の径方向の長さＬ１１，Ｌ１３は、溶接ビード非形成部１７６、１７８と、溶接部１８０との径方向の長さの最大値Ｌ１２よりも短い。中軸３０の面取部３３の先端と、リング部材１７０の後端１１０にある後端面１１１の外周とは、径方向の長さが等しい。

溶接ビード部の形成条件が、上記実施形態と同様である場合、溶接ビード被形成部１７４の軸線ＡＸ方向の延設範囲Ｌ１５は、リング部材１７０の後端１１０から先端側に（レーザスポット半径Ｌ４／２）の位置Ｐ１１から、突起形成位置（位置Ｐ１１から先端側にＬ６の位置）よりも先端側の位置Ｐ１２までの範囲である。より具体的には、位置Ｐ１１は、リング部材１７０の後端１１０から先端側に０．３ｍｍの位置であり、位置Ｐ１２は、リング部材１７０の後端１１０から先端側に０．６ｍｍの位置である。また例えば、Ｌ１２が、１．９０ｍｍであり、突起の突出高さが０．１０ｍｍである場合、Ｌ１１は、１．７５ｍｍに設定される。

次に、図７を参照して、リング部材２７０について説明する。図７に示すように、リング部材２７０は、筒孔２７１を内側に備える。リング部材２７０は、溶接ビード被形成部２７４と、溶接ビード非形成部２７６とを自身の外周側に備える。溶接ビード被形成部２７４は、リング部材２７０の後端部２７９に設けられている。溶接ビード非形成部２７６は、溶接ビード被形成部２７４の先端からリング部材２７０の先端部２７７に亘って延設されている。溶接ビード非形成部２７６は、先端側に面取部２７３を備える。リング部材２７０は、軸線ＡＸ方向におけるリング部材２７０の中心点Ｃ３を通り、且つ、軸線ＡＸ方向に垂直な面Ｆ３に対して非対称である。溶接ビード被形成部２７４の径方向の長さＬ２１は、公差±０．０５ｍｍの範囲で均一である。溶接ビード被形成部２７４は、軸線ＡＸ方向において、後端側ほど先端側に比べ径方向の長さＬ２１が短いテーパ状に形成されている。溶接ビード被形成部２７４の径方向の長さＬ２１は、溶接ビード被形成部２７４の最も先端側の部位の径方向の長さＬ２４も含め、溶接ビード非形成部２７６の径方向の長さの最大値Ｌ２２よりも短い。中軸３０の面取部３３の先端と、リング部材２７０の後端１２０にある後端面１２１の外周とは、径方向の長さが等しい。

溶接ビード部の形成条件が、上記実施形態と同様である場合、溶接ビード被形成部２７４の軸線ＡＸ方向の延設範囲Ｌ２５は、リング部材２７０の後端１２０の位置Ｐ２１から、リング部材２７０の後端１２０から先端側に０．６ｍｍの位置Ｐ２２までの範囲である。また例えば、Ｌ２２が、１．９０ｍｍであり、突起の突出高さが０．１０ｍｍである場合、Ｌ２１のうち、溶接ビード被形成部２７４の後端の径方向の長さＬ２３は、１．７５ｍｍに設定される。

（２）中軸を形成する金属及びリング部材のめっき層を形成する金属は、互いに異なっていればよく適宜変更されてよい。耐酸化性と、経済性とを考慮すると、めっき層を構成する金属としては、銀が特に好ましい。

（３）溶接ビード被形成部の径方向の長さは、全周均一ではなくてもよい。溶接ビード被形成部の径方向の長さは、全周均一ではない場合、溶接ビード被形成部の径方向の長さの最大値が、リング部材の径方向の長さの最大値よりも小さければよい。

（４）リング部材は、図７に示すリング部材２７０のように、軸線方向におけるリング部材の中心点を通り、且つ、軸線方向に垂直な面に対して非対称な形状であってもよい。

（５）グロープラグ１を構成する部材の形状、及び材料等は、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更が加えられてもよい。例えば、中軸３０の先端の径方向の長さと、リング部材７０の後端１００の径方向の長さとは同じでなくてもよい。中軸３０と、リング部材７０とは、中軸３０の先端部と、リング部材７０の後端部とにおいて溶接されていればよく、レーザ溶接前の中軸３０の先端部の形状及びリング部材７０の後端部の形状は適宜変更されてよい。

１ グロープラグ
２０ セラミックヒータ
３０ 中軸
３５ 接触面
４０ 主体金具
７０，１７０，２７０ リング部材
７４，１７４，２７４ 溶接ビード被形成部
７８ めっき層
１０１，１１１，１２１ 後端面
２００ 溶接ビード部
２０１ ビードエッジ

Claims (6)

1. 軸線が伸びる方向である軸線方向に延設され、通電されることによって発熱する発熱体を自身の先端側に備えるセラミックヒータと、
   前記軸線方向に延設され、外部から電力が供給される金属製の中軸と、
   前記軸線方向に延設され、自身の先端部は前記セラミックヒータの後端部と接続されるとともに、自身の後端部は前記中軸の先端部とレーザ溶接によって溶接ビードを形成して溶接される、筒状のリング部材と、
   前記軸線方向に延設された軸孔有し、前記セラミックヒータと、前記中軸と、前記リング部材とのそれぞれを前記軸孔の内側に収容する主体金具と
   を備えるグロープラグであって、
   前記リング部材は、
   前記リング部材の表面に前記中軸を形成する前記金属とは異なる金属で形成されためっき層と、
   前記リング部材の後端側に形成され、前記軸線上の点から、当該軸線上の点を通り且つ前記軸線に垂直な平面上の点までの長さを径方向の長さとした場合、自身の前記径方向の長さが前記リング部材の前記径方向の長さの最大値よりも小さい溶接ビード被形成部と
   を備え、
   前記リング部材側の前記溶接ビードの端部であるビードエッジは、前記溶接ビード被形成部に形成されることを特徴とするグロープラグ。
2. 前記中軸の前記先端部と、前記リング部材の前記後端部とをレーザ溶接する際のレーザスポット半径がＲ（ｍｍ）である場合に、前記溶接ビード被形成部は、前記軸線方向において、前記リング部材の前記後端からＲ（ｍｍ）離れた位置を含む範囲に延設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。
3. 前記中軸を形成する金属は、ステンレス鋼であり、
   前記めっき層を形成する前記金属は、銀と、金−銀合金と、亜鉛とのいずれかであることを特徴とする請求項１又は２に記載のグロープラグ。
4. 前記溶接ビード被形成部の前記径方向の長さは、全周均一であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のグロープラグ。
5. 前記リング部材は、前記軸線方向における前記リング部材の中心点を通り、且つ、前記軸線方向に垂直な面に対して対称な形状を有することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のグロープラグ。
6. 前記リング部材は、自身の前記後端に後端面を備え、
   前記中軸は、自身の前記先端部に前記リング部材の前記後端面と接する接触面を備え、
   前記溶接ビードは、前記軸線方向において、前記中軸の前記接触面の外周と、前記リング部材の前記後端面の外周とを含む範囲が全周に亘ってレーザ溶接されることによって形成されることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のグロープラグ。