JP5864330B2

JP5864330B2 - グロープラグ

Info

Publication number: JP5864330B2
Application number: JP2012075174A
Authority: JP
Inventors: 克成二ノ宮; 将憲大坪; 原田　博史; 博史原田
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Priority date: 2012-03-28
Filing date: 2012-03-28
Publication date: 2016-02-17
Anticipated expiration: 2032-03-28
Also published as: JP2013204938A

Description

本発明は、内燃機関の取付孔に取り付けられて気筒内の温度を測定する機能を備えたグロープラグに関するものである。

一般に、ディーゼルエンジンの始動を補助するためのグロープラグとして、セラミックヒータを用いたグロープラグが知られている。こうしたグロープラグでは、セラミックヒータをヒータ保持部材に保持させ、そのヒータ保持部材を主体金具に固定することにより、セラミックヒータと主体金具とを一体化している。

このようなグロープラグの一例として、セラミックヒータの先端部の表面に温度センサを設けた温度測定ができるグロープラグが知られている。例えば、特許文献１に記載のグロープラグ１０１（図８参照）では、主体金具が第一主体金具４０と第二主体金具５０とに分割されている。第一主体金具４０と自身の周囲にねじ部５２が設けられている第二主体金具５０との間には、オイルレスベアリング６０が配置されている。セラミックヒータ３０の先端部の表面に埋設された温度センサ１５６が燃焼室内において温度を測定する位置（向き）に向くように、エンジン１５０の取付孔１５４にセラミックヒータ３０が固定された第一主体金具４０を挿入した後、オイルレスベアリング６０及び第二主体金具５０を取付孔１５４に挿入し、第二主体金具５０のねじ部５２をエンジン１５０の取付孔１５４に形成された雌ねじ１５７に螺合させることにより、温度センサ１５６の周方向の位置（向き）を燃焼室内において温度を測定する位置（向き）に向けられた状態でグロープラグ１０１をエンジン１５０に取り付けることができる。

特開２００９−２２８９８９号公報

しかしながら、上記のように主体金具を第一主体金具４０と第二主体金具５０とに分割した場合、第一主体金具４０と第二主体金具５０とは別体であるため、第一主体金具４０の軸線と第二主体金具５０の軸線とがずれてしまい、グロープラグ１０１全体の同軸度が低下するおそれがある。このように、上記グロープラグ１０１では温度センサ１５６の向きは任意に変更できるものの、グロープラグ１０１全体の同軸度が低下した場合、同軸度のバラツキが温度センサ１５６による温度の測定に影響して、正確な温度の測定が困難となるという問題があった。

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、同軸度を低下させることなく温度センサの周方向の位置を任意に変更でき、正確な温度の測定ができるグロープラグを提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の一態様のグロープラグは、内燃機関の取付孔内に取り付けられ軸線方向に延びる筒状の主体金具と、前記主体金具に保持されるヒータと、前記ヒータのうち前記ヒータの軸中心から径方向にずれた位置に設けられる温度センサとを備えたグロープラグであって、前記主体金具の外周面に設けられた取付部と、筒状に形成され、前記取付部に取り付けられるねじ部材であって、前記取付部と同一軸線上で回動自在に取り付けられ、自身の外周面には前記内燃機関の前記取付孔内に設けられる雌ねじと螺合するねじ山が形成されたねじ部材とを備え、前記取付部の先端側には、前記ねじ部材の先端部が当接する当接部が設けられ、前記内燃機関の前記取付孔内に前記グロープラグが取り付けられた場合、前記ねじ部材の先端側が前記当接部に当接する。

この場合、上記構成のグロープラグでは、主体金具とねじ部材とを別体にすることによって、内燃機関の燃焼室内において温度センサの周方向の位置を任意に変更することができるようにグロープラグを内燃機関の取付孔に組み付けることができる。また、本発明では、主体金具を分割せずに、主体金具の外周面にねじ部材を取り付ける取付部を設けているため、グロープラグ全体の同軸度が低下することを抑制できる。これにより、本発明では、内燃機関の燃焼室内の所望の位置（向き）の温度を正確に測定することができるように、グロープラグを内燃機関に組み付けることができる。

また、本発明では、前記主体金具は、前記軸線方向の先端側に配置され、前記ヒータを自身の先端から突出させる第一の主体金具と、前記第一の主体金具と同一軸線上の前記軸線方向の後端側に一体に形成され、前記第一の主体金具の外径よりも小さい外径を有し、前記取付部を構成する第二の主体金具とを備えていてもよい。この場合、筒状に形成される主体金具は、第一の主体金具と第二の主体金具とを備えている。取付部を構成する第二の主体金具の外径は、第一の主体金具の外径よりも小さい。ねじ部材を第一の主体金具に当接させることによって、ねじ部材を第二の主体金具に容易に取り付けることができる。

また、本発明では、前記ねじ部材は、前記ねじ部材の軸線を含む面で複数に分割可能であってもよい。この場合、ねじ部材を複数に分割することによって、主体金具に設けられた取付部にねじ部材を取り付ける際の作業を容易に行うことができる。

また、本発明では、前記ねじ部材は、筒状に形成され、前記第二の主体金具の軸線方向の後端側から挿入されることにより前記取付部に取り付けられてもよい。この場合、第二の主体金具の後端側からねじ部材を挿入し、第一の主体金具に当接させることによって、ねじ部材を第二の主体金具に取り付けることができる。特に、ねじ部材が筒状に形成されているため、ねじ部材を取付部に取り付ける作業を容易にすることができる。

グロープラグ１の外観図である。図１に示すＩ−Ｉ線矢視方向断面図である。図１に示すＩＩ−ＩＩ線矢視方向断面図である。図１に示すグロープラグ１において、ねじ部材７が分割された外観図である。第一ねじ部材７Ａの端面を示す図である。第二実施形態における、ねじ部材７７を取付部８２に取り付け方法を示す図である。変形例における、ねじ部材７８の平面図である。従来のグロープラグ１０１が内燃機関１００に取り付けられている様子を示す図である。

以下、本発明を具体化したグロープラグの第一実施形態について、グロープラグ１を例に、その構造について、図１を参照して説明する。以下では、グロープラグ１の軸線Ｏ方向において、熱電対３が配置される側（図中下側）をグロープラグ１の先端側とし、これと反対方向に向かう側（図中上側）を後端側として説明するものとする。

はじめに、本実施形態であるグロープラグ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の内燃機関１００の取付孔１１０に取り付けられ、内燃機関１００の始動時の点火を補助する熱源として利用されるものである。

図１に示すように、グロープラグ１は、セラミックヒータ２、ヒータ保持部材２１、熱電対３、第一主体金具６、ねじ部材７、第二主体金具８（図４参照）、端子１１等を備えている。

セラミックヒータ２について説明する。図１に示すように、セラミックヒータ２は、第一主体金具６の先端に取り付けられた円筒形をなすヒータ保持部材２１の先端から先端側へ突出している。また、図２、及び図３に示すように、セラミックヒータ２は丸棒状に形成されている。その先端部２２は、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２３を有する。

その基体２３の内部には、導電性セラミックからなる断面略Ｕ字状の発熱素子２７が埋設されている。この発熱素子２７は、先端部２２の曲面にあわせて両端が略Ｕ字状に折り返されている。発熱素子２７の両端に、セラミックヒータ２の後端側に向けて軸線Ｏに沿って互いに略並行に延設されたリード部２８が接続されている。なお、セラミックヒータ２が、本発明における「ヒータ」に相当する。

また、図２、及び図３に示すように、基体２３の外表面には軸線Ｏ方向に沿って溝３５が形成されている。その溝３５の内側には、２本の金属線３８（図３では１本のみ図示）の先端が溶接された熱電対３がセメント３７で覆われるように埋設されている。なお、熱電対３が本発明の「温度センサ」に相当する。

ヒータ保持部材２１について説明する。図１、及び図３に示すように、ヒータ保持部材２１は軸線Ｏ方向に延びる円筒状の金具である。このヒータ保持部材２１の筒孔には、セラミックヒータ２が保持される。そして、そのセラミックヒータ２の先端部２２が、筒孔から突出している。また、ヒータ保持部材２１の胴部２６の後端側には、肉厚の鍔部２５が形成されている。これら胴部２６と鍔部２５との間はテーパ状の係止部２４で接続されている。従って、グロープラグ１が内燃機関１００の取付孔１１０に取り付けられる際には、この係止部２４が、取付孔１１０内に設けられた段部１３０に係止される。これにより、取付孔１１０を介した燃焼室１０５内の気密漏れを防止できる。

第一主体金具６について説明する。図１に示すように、第一主体金具６は、軸線Ｏ方向に貫通する軸孔６１を有する筒状の金属部材である。この軸孔６１の内側には、セラミックヒータ２やセラミックヒータ２の後端部に電気的に接続され、軸線Ｏ方向に延設される中軸１５（図６参照）等が内挿される。軸孔６１のうち第一主体金具６の先端部６２に対応する部位には、ヒータ保持部材２１の金具嵌合部（図示外）が配置される。さらに、ヒータ保持部材２１の外周からヒータ保持部材２１と第一主体金具６の先端部６２との合わせ部位がレーザ溶接される。これにより、第一主体金具６とヒータ保持部材２１とが一体に接合される。

図４、及び図５を参照して、ねじ部材７について説明する。図４、及び図５に示すように、ねじ部材７は、自身の軸線Ｐ方向に貫通する軸孔７３を有し、軸線Ｐ方向の端部には平面視六角形状のねじ頭部７２を備え、外周にねじ山が設けられた略円筒形状の金属部材である。ねじ部材７は、第一ねじ部材７Ａと第二ねじ部材７Ｂから構成される。図５に示すように、第一ねじ部材７Ａの端面は、両側にねじ山部７１が形成され、中央部に軸孔７３の２分の１の部分が形成されている。なお、第一ねじ部材７Ａと第二ねじ部材７Ｂは、同一の形状である。

また、図４に示すように、ねじ部材７は、ねじ山部７１とねじ頭部７２を備えている。ねじ山部７１は、ねじ部材７の外周面に設けられたねじ山である。このねじ山部７１が、図１に示す内燃機関１００の取付孔１１０の雌ねじ１２０と螺合し、グロープラグ１が内燃機関１００の取付孔１１０に組み付けられる。例えば、ねじ頭部７２に工具（図示外）を係合させ、グロープラグ１を内燃機関１００の取付孔１１０に取り付ける。

図４を参照して、第二主体金具８について説明する。第二主体金具８は、軸線Ｏ方向に貫通する軸孔（図示外）を有し、第一主体金具６と一体に形成される筒状の金属部材である。第二主体金具８の外径は、第一主体金具６の外径よりも小さい。この第二主体金具８の軸孔には、セラミックヒータ２に電気的に接続される中軸１５（図６参照）の先端部が内挿される。また、第二主体金具８の外周面には取付部８２が設けられている。グロープラグ１にねじ部材７を取り付ける際に、取付部８２にねじ部材７を取り付ける。

また、中軸１５（図６参照）の後端部１６は、その一部が第二主体金具８よりも後端側へ突出している。この後端部１６には、円筒状の樹脂製の絶縁体９１と、通電用のケーブル接続用の端子１１とがこの順序で中軸１５に嵌め込まれて、端子１１が加締部１０によって中軸１５に対して加締め固定されることで、円筒部９と端子１１との間に絶縁体９１が固定される。なお、端子１１には、コネクタ（図示外）が嵌められ、外部回路からグロープラグ１に電力が供給される。

次に、グロープラグ１の内燃機関１００への組み付けについて図１、及び図４を参照して説明する。まず、図４に示すように、第二主体金具８を挟み込むように第一ねじ部材７Ａと第二ねじ部材７Ｂを嵌め合わせる。次いで、図１に示すように、第二主体金具８に取り付けられたねじ部材７のねじ山部７１を内燃機関１００の取付孔１１０に設けられた雌ねじ１２０に螺合させる。その際に、セラミックヒータ２の先端部２２の熱電対３の周方向の位置（向き）を、温度を測定する位置（向き）に向くようにグロープラグ１を固定する。

グロープラグ１を回転しないように固定しながら、ねじ部材７のねじ山部７１を取付孔１１０の雌ねじ１２０に螺合させていく。その結果、グロープラグ１の係止部２４と内燃機関１００の段部１３０とが係合して、グロープラグ１が内燃機関１００の取付孔１１０に固定される。これにより、内燃機関１００の取付孔１１０に取り付けられたグロープラグ１のセラミックヒータ２の先端部２２が、内燃機関１００の燃焼室１０５内に露出する。先端部２２の外表面に埋設された熱電対３を所望の周方向の位置（向き）に配置することができる。

また、グロープラグ１が内燃機関１００に組み付けられた場合、ねじ部材７の先端部７５と第一主体金具６の後端部６３とが当接し、グロープラグ１の係止部２４が段部１３０と係合するので、グロープラグ１は、取付孔１１０内で周方向に回転しない。よって熱電対３を所望の周方向の位置（向き）に配置することができる。なお、後端部６３が本発明の「当接部」に相当する。

以上説明したように、本実施の形態では、第一主体金具６と一体に形成された第二主体金具８を取り外し可能なねじ部材７で挟むことによって、グロープラグ１を内燃機関１００に組み付けることができる。この場合、セラミックヒータ２の先端部２２に埋設された熱電対３の位置（向き）を任意に変更することができる。第二主体金具８は、第一主体金具６と一体に形成されているので、グロープラグ１全体の同軸度を低下させることなく、熱電対３を任意の周方向の位置（向き）を任意に変更することができる。

次に本発明の第二実施形態について図を参照して説明する。この第二実施形態では、ねじ部材７７以外の構成は、第一実施形態と同じである。図６に示すように、ねじ部材７７は、一体に形成されており、複数に分割されない。この場合、グロープラグ２０１を組み立てる際、グロープラグ２０１の後端側から、中軸１５の後端部１６をねじ部材７７の軸孔７３に挿入してねじ部材７７が取付部８２に取り付けられ、グロープラグ２０１の組み立てが完了する。ねじ部材７７は、複数に分割されないので、内燃機関１００に組み付ける際の取り扱いを容易とすることができる。また、上記第一実施形態の場合と同様に、グロープラグ２０１全体の同軸度を低下させることなく熱電対３の周方向の位置を任意に変更することができる。

なお、上記実施形態に示される構成は例示であり、各種変更が可能である。上記第一実施形態では、ねじ部材７を、２つに分割しているが、分割数はこれに限らない。例えば、図７に示すように、ねじ部材７８を、第一ねじ部７８Ａ、第二ねじ部７８Ｂ、第三ねじ部７８Ｃ、第四ねじ部７８Ｄの４つに分割するようにしてもよい。

１グロープラグ
２セラミックヒータ
３熱電対
６第一主体金具
７ねじ部材
７Ａ第一ねじ部
７Ｂ第二ねじ部
８第二主体金具
６３後端部
７１ねじ山
７５先端部
８２取付部
１００内燃機関
１１０取付孔
１２０雌ねじ

Claims

内燃機関の取付孔内に取り付けられ軸線方向に延びる筒状の主体金具と、前記主体金具に保持されるヒータと、前記ヒータのうち前記ヒータの軸中心から径方向にずれた位置に設けられる温度センサとを備えたグロープラグであって、
前記主体金具の外周面に設けられた取付部と、
筒状に形成され、前記取付部に取り付けられるねじ部材であって、前記取付部と同一軸線上で回動自在に取り付けられ、自身の外周面には前記内燃機関の前記取付孔内に設けられる雌ねじと螺合するねじ山が形成されたねじ部材と
を備え、
前記取付部の先端側には、前記ねじ部材の先端部が当接する当接部が設けられ、
前記内燃機関の前記取付孔内に前記グロープラグが取り付けられた場合、前記ねじ部材の先端部が前記当接部に当接することを特徴とするグロープラグ。
前記主体金具は、前記軸線方向の先端側に配置され、前記ヒータを自身の先端から突出させる第一の主体金具と、前記第一の主体金具と同一軸線上の前記軸線方向の後端側に一体に形成され、前記第一の主体金具の外径よりも小さい外径を有し、前記取付部を構成する第二の主体金具とを備えることを特徴とする請求項１に記載のグロープラグ。
前記ねじ部材は、前記ねじ部材の軸線を含む面で複数に分割可能であることを特徴とする請求項２に記載のグロープラグ。