JP5964547B2 - グロープラグおよびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ディーゼルエンジンの始動の補助に用い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。

ディーゼルエンジンの始動を補助するために使用されるグロープラグは、発熱抵抗体を自身の先端部に有するヒータを、軸孔を有する筒状の主体金具の先端部において直接または保持部材によって間接的に保持する。主体金具の軸孔内には棒状の中軸が挿通され、主体金具とは絶縁された状態で配置される。中軸の一端部はヒータの後端部に接続され、他端部は、主体金具の後端から突出される。ヒータから取り出された２つの電極が、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。

主体金具の後端部において、軸孔と中軸との間には筒状の絶縁体（絶縁部材）が配置される。絶縁体は後端側に鍔部を有し、中軸の他端部に取り付けられるピン端子や丸ナットと、主体金具の後端部との間に鍔部が挟まれて、絶縁体が位置決めされる。これにより、絶縁体の鍔部よりも先端側の部分が軸孔と中軸との間に確実に配置され、主体金具と中軸との間の絶縁が確保される（例えば特許文献１参照）。また、主体金具の後端部において、軸孔と中軸との間に、絶縁体によって押さえられて位置決めされる封止部材が配置され、軸孔内の気密性が確保されている。

特開２００５−３１５４７４号公報

しかしながら、従来のグロープラグに用いられる絶縁体は、径方向において、絶縁体と軸孔との間および絶縁体と中軸との間にそれぞれクリアランスを確保できる大きさに形成され、製造時の組立容易性が確保されている。ゆえに中軸は、主体金具の後端部において、封止部材によって軸孔内で径方向に保持される形態となる。エンジンの駆動に伴う振動や、通電のためのコネクタの取り付けなどによって中軸に負荷がかかった場合に、封止部材が弾性変形して軸孔内で中軸が振れたり曲がったりすると、中軸の一端部に接続されたヒータに応力がかかってしまう虞があった。

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、主体金具の軸孔内で中軸を確実に保持して径方向の振れや曲がりを防止することが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。

本発明の第１態様によれば、通電によって発熱する発熱抵抗体を自身の先端部に有するヒータと、軸線方向に延びる軸孔を有する筒状に形成され、自身の先端部において前記ヒータを直接または保持部材を介して間接的に保持する主体金具と、棒状に形成され、前記主体金具の前記軸孔内に当該軸孔の内周面に対し間隙をおいて配置されると共に、自身の一端部が前記ヒータの後端部に接続され、自身の他端部が前記主体金具の後端から突出される中軸と、前記主体金具の前記軸孔と前記中軸との間に配置され、前記中軸の前記他端部に設けた固定部により前記軸線方向の先端向きに付勢されて位置決めされる円筒状の絶縁体と、を備えるグロープラグであって、前記主体金具の前記軸孔と前記中軸との間のうち前記絶縁体の先端側には、前記軸孔内の気密性を保つための封止部材が設けられており、前記主体金具の前記軸孔の後端部における前記内周面に設けられ、前記軸孔内から前記軸孔の開口にかけてテーパ状に広がる第１テーパ部と、前記絶縁体の外周面に設けられ、前記絶縁体の先端側から後端側へ向けてテーパ状に広がり、前記絶縁体が前記軸孔と前記中軸との間に配置された場合に前記第１テーパ部に当接する第２テーパ部と、をさらに備え、前記絶縁体は、前記中軸に対して密着した状態で、前記軸孔と前記中軸との間に配置されるグロープラグが提供される。

第１態様によれば、主体金具の軸孔と中軸との間に配置される絶縁体は、後端側から先端向きへ付勢されているので、第２テーパ部が主体金具の第１テーパ部に当接し、当接面において、面の垂線方向に（すなわち径方向の成分を有する）抗力を生ずる。これにより、絶縁体は主体金具に対し、径方向の抗力を有した状態（言い換えると密着状態）で配置され、主体金具の後端部における軸孔内で、中軸の他端部が絶縁体によって確実に保持されるので、中軸の振れや曲がりを防止することができる。また、中軸が後端部において絶縁体に保持されることによって、一端部に接続されたヒータにかかる応力（負荷）を低減することができる。従来の絶縁体は、その先端側にＯリング等の封止部材を設けることを前提として、これを押圧する役目を担うだけのものであるから、絶縁体が中軸を径方向に支持することは目的とされていなかった。このため、従来の絶縁体の中軸側と主体金具の軸孔との間にはそれぞれクリアランスが存在していたところ、第１態様によれば、少なくとも絶縁体と軸孔との間は密着する部位を有することとなり、従来に比較して、中軸の振れ、揺れ、曲がり等を抑制することが可能である。

第１態様は、絶縁体と中軸との間にすき間が生じないので、絶縁体が主体金具の後端部における軸孔内で位置決め固定されることによって、中軸の他端部を確実に保持することができる。

第１態様において、前記絶縁体の後端面は、前記固定部の先端面に当接し、前記主体金具の前記第１テーパ部における最大外径をＤ１、前記絶縁体の前記第２テーパ部における最大外径をＤ２、前記絶縁体の前記後端面における最大外径をＤ３、前記固定部の前記先端面における最大外径をＤ４、としたときに、Ｄ１＞Ｄ２、かつ、Ｄ３＜Ｄ４を満たしてもよい。

Ｄ１＞Ｄ２が満たされることで、主体金具の後端面と第１テーパ部とがなす稜角部分（エッジ）は、絶縁体の第２テーパ部よりも径方向外側に配置される。このため、主体金具の後端面と第１テーパ部とがなす稜角部分が絶縁体（特に第２テーパ部）に突き当たって応力を与えてしまうことがないので、応力集中による絶縁体の削れや摩耗を防止することができる。また、Ｄ３＜Ｄ４が満たされることで、固定部の側面と先端面とがなす稜角部分は、絶縁体の後端面よりも径方向外側に配置される。したがって、固定部の側面と先端面とがなす稜角部分が絶縁体の後端面に突き当たって応力を与えてしまうことがないので、応力集中による削れや摩耗によって絶縁体が劣化することを防止できる。

本発明の第２態様によれば、第１態様に係るグロープラグの製造方法であって、前記中軸は、前記他端部よりも前記一端部側に、前記他端部と比べて外径の大きな接続基部と、前記他端部と前記接続基部との間をテーパ状に接続する肩部と、を有しており、前記絶縁体を前記主体金具の前記軸孔と前記中軸との間に配置する前の状態では、前記絶縁体の筒孔の内径Ａ１と、前記中軸の前記他端部の外径Ａ２と、前記接続基部の外径Ａ３とが、Ａ２＜Ａ１＜Ａ３を満たすとともに、前記中軸の前記肩部の先端位置Ｂ１が、前記主体金具の前記第１テーパ部の先端位置Ｂ２よりも、軸線方向の後端側に位置されており、前記絶縁体を前記主体金具の前記軸孔と前記中軸との間に配置する過程において、前記絶縁体を前記中軸の前記他端部に挿通する挿通工程と、前記絶縁体を前記肩部に押し付けて前記筒孔を広げつつ、前記絶縁体をさらに押し込んで前記接続基部に配置する配置工程と、前記絶縁体をさらに押し込んで前記第２テーパ部を前記主体金具の前記第１テーパ部に当接する当接工程と、を備えるグロープラグの製造方法が提供される。

中軸の他端部には固定部を設けるための表面加工等が施される場合があるが、Ａ２＜Ａ１であることによって、挿通工程において絶縁体を中軸の他端部に挿通する際に、絶縁体の筒孔の内周面が他端部の外周面に擦れて傷付いてしまうことを防止できる。配置工程では、Ａ１＜Ａ３であることによって、肩部において筒孔の内径を広げた絶縁体を接続基部に配置させることができるので、絶縁体の筒孔の内周を、接続基部の外周に密着させることができる。これにより、絶縁体と接続基部との間にすき間が生じない。また、軸線方向においてＢ２がＢ１よりも先端側に位置するので、当接工程において絶縁体の第２テーパ部が主体金具の第１テーパ部に当接するまでに、絶縁体を、接続基部の、より先端側に配置することができる。これにより、中軸の接続基部の外周面と絶縁体の筒孔の内周面との間の当接面積を、より広く確保することができる。そして、当接工程で絶縁体の第２テーパ部が主体金具の第１テーパ部に当接した際には、当接面において、面の垂線方向に抗力を生ずる。抗力は径方向の成分を有し、また、上記のように筒孔の内周が接続基部の外周に密着状態にあるため、絶縁体を、中軸の接続基部と、主体金具の第１テーパ部とのそれぞれに対し、径方向の抗力を有した状態（密着状態）で配置することができる。したがって、主体金具の後端部における軸孔内で、中軸の他端部が絶縁体によって確実に保持されるので、中軸の振れや曲がりを防止することができる。また、中軸が後端部において絶縁体に保持されることによって、一端部に接続されたヒータにかかる応力（負荷）を低減することができる。さらには、製造過程において中軸の軸心と主体金具、すなわちグロープラグ本体との軸心とを容易に一致させることが可能となる。

グロープラグ１の縦断面図である。 グロープラグ１の後端側を拡大して見た断面図である。 絶縁部材６をグロープラグ１の完成時の配置とする前において各部材を斜視および断面で示す図である。 グロープラグ１０１の後端側を拡大して見た断面図である。 絶縁部材２０６を斜視および断面で示す図である。 絶縁部材３０６を斜視および断面で示す図である。 絶縁部材４０６を斜視および断面で示す図である。

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。図１，図２を参照して、一例としてのグロープラグ１の全体の構造について説明する。なお、参照する図面は、本発明が採用し得る技術的特徴を説明するために用いるものであり、記載しているグロープラグの構成等は、それのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例である。以下の説明では、軸線Ｏ方向において、セラミックヒータ２の配置された側（図１における下側）をグロープラグ１の先端側とする。

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１は、主体金具４と、保持部材８と、セラミックヒータ２と、中軸３と、接続端子５と、絶縁部材６と、Ｏリング７とを備える。

まず、セラミックヒータ２について説明する。セラミックヒータ２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を有する。基体２１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２４が埋設されている。発熱素子２４は、発熱抵抗体２７と、リード部２８，２９とからなる。発熱抵抗体２７はセラミックヒータ２の先端部２２に配置され、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。リード部２８，２９は発熱抵抗体２７の両端にそれぞれ接続され、セラミックヒータ２の後端部２３へ向けて互いに略平行に延設されている。発熱抵抗体２７の断面積は、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、主に発熱抵抗体２７において発熱が行われる。また、セラミックヒータ２の中央より後端側において、リード部２８，２９のそれぞれから電極取出部２５，２６が径方向に突出されている。電極取出部２５，２６は、軸線Ｏ方向において互いにずれた位置にて、セラミックヒータ２の外周面に露出されている。

次に、保持部材８について説明する。保持部材８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２の胴部分を径方向に保持する。セラミックヒータ２の先端部２２および後端部２３は、保持部材８の両端からそれぞれ露出している。保持部材８の胴部８１の後端側には、肉厚の鍔部８２が形成されている。鍔部８２の後端には、後述する主体金具４の先端部４１に係合する段状の金具係合部８３が形成されている。セラミックヒータ２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、保持部材８の筒孔８４内周面に接触されており、電極取出部２５と保持部材８とが電気的に接続されている。

また、保持部材８の金具係合部８３から後端側に露出されたセラミックヒータ２の後端部２３には、金属製で筒状の接続リング７５が圧入によって嵌められている。セラミックヒータ２の電極取出部２６は接続リング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。後述する主体金具４の先端部４１が保持部材８の金具係合部８３に接合されることによって、電極取出部２５は、主体金具４と電気的に接続される。電極取出部２６に接続された接続リング７５は主体金具４内に配置されるが、保持部材８によってセラミックヒータ２と主体金具４とが位置決められ、接続リング７５と主体金具４とは直接的には絶縁状態に維持される。

次に、主体金具４について説明する。主体金具４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る。主体金具４の先端部４１は、その内周が前述した保持部材８の金具係合部８３の外周に係合され、保持部材８を介してセラミックヒータ２の電極取出部２５と電気的に接続されている。先端部４１と金具係合部８３との合わせ部位にはレーザ溶接が施されており、主体金具４と保持部材８とが一体に接合されている。主体金具４の先端部４１と後端部４５との間の中胴部４４は軸線Ｏ方向に長く形成されており、後端側外周面に、グロープラグ１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ねじ山が形成された取付部４２が設けられている。取付部４２よりも後端側には、グロープラグ１をエンジンヘッドに取り付ける際に使用される工具が係合する工具係合部４６がその断面形状を六角形状にして形成されている。図２に示すように、主体金具４の後端部４５における軸孔４３の内周面に、軸孔４３内から後端面４８の開口にかけてテーパ状に広がるテーパ部４７が形成されている。なお、このテーパ部４７が軸線Ｏとなす狭角は２０度以上７０度以下であるとよく、本実施の形態では３０度としている。この範囲の角度を設定することで、後述する絶縁部材６が配置された際の、絶縁部材６自身の装着時の安定性と、絶縁部材６により中軸３を中心に位置決めする効果をより有効に発揮することができる。

次に、中軸３について説明する。図１に示すように、中軸３は軸線Ｏ方向に延びる棒状の金属部材であり、主体金具４の軸孔４３内に挿通される。中軸３の先端部３１と後端部３２との間の中胴部３３は、先端部３１および後端部３２と比べ、外径が細く形成されている。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リング係合部３４が形成されている。リング係合部３４が接続リング７５に係合することで、セラミックヒータ２と中軸３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、図示しないが、先端部３１と接続リング７５との合わせ部位にはレーザ溶接が施されており、先端部３１と接続リング７５とが一体に接合されている。これにより、中軸３は、接続リング７５を介し、セラミックヒータ２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２と主体金具４とが保持部材８に位置決められるので、軸孔４３内で、中軸３と主体金具４とは直接的には絶縁状態に維持される。

図２に示すように、中軸３の後端部３２は、主体金具４の後端面４８から突出される接続端部３６と、接続端部３６と中胴部３３との間を接続する接続基部３７とを有する。接続端部３６には、外周面にローレット状の表面加工（図３参照）を施した係止部３９が形成されている。係止部３９を含め、接続端部３６の外径は、接続基部３７の外径と比べて小さい。接続端部３６と接続基部３７との間には、接続端部３６と接続基部３７とをテーパ状に接続する肩部３８が形成されている。

中軸３の後端部３２にはＯリング７と絶縁部材６とが配置される。Ｏリング７は、主体金具４の軸孔４３内の気密性を保つため設けられ、軸孔４３と中軸３の接続基部３７との間に配置される。Ｏリング７は、耐熱性、絶縁性および弾性を有する部材、例えばフッ素ゴム、アクリルゴム、シリコンゴム等を材料に、円環状に形成される。

絶縁部材６は、主体金具４と中軸３および接続端子５（後述）との接触による短絡を防止するため、例えばナイロン（登録商標）等、耐熱性および絶縁性を有する部材から形成され、軸線Ｏ方向に延びる筒孔６４を有する円筒状に形成される。絶縁部材６は、軸線Ｏ方向の先端側の先端胴部６１の外径と、後端側の後端胴部６２の外径とが異なり、先端胴部６１の外径は、後端胴部６２の外径に比べて小さく形成されている。先端胴部６１と後端胴部６２との間の部位は、先端側（先端胴部６１側）から後端側（後端胴部６２側）へ向けてテーパ状に広がるテーパ部６３として形成されている。絶縁部材６の筒孔６４に中軸３の後端部３２が挿通された場合に、絶縁部材６のテーパ部６３は、主体金具４のテーパ部４７に当接した状態に配置され、主体金具４と中軸３とが絶縁状態に維持される。

中軸３の接続端部３６には、接続端子５が固定される。接続端子５は、接続端部３６に覆い被せるキャップ状の胴部５２を有し、胴部５２から後端側にピン状の突起部５３が突設されている。胴部５２の先端の開口端には、一周にわたって径方向に突設する鍔部５１が形成されている。接続端子５を中軸３の接続端部３６に被せた場合に、絶縁部材６の後端面６５に鍔部５１が当接するように接続端子５は配置され、主体金具４と接続端子５とが絶縁状態に維持される。また、接続端子５を軸線Ｏ方向の先端向きに押圧した状態で、胴部５２の外周から内向きに加締められ、胴部５２の内周面が接続端部３６の係止部３９に強固に係止される。係止部３９はローレット形状であるため、加締めにより圧着される胴部５２の係止部３９への固着力が高められ、接続端子５と中軸３とが一体に固定されると共に、両者が電気的に接続される。接続端子５の突起部５３には、グロープラグ１がエンジンヘッド（図示外）に取り付けられる際に、プラグキャップ（図示外）が嵌められる。セラミックヒータ２の発熱素子２４（図１参照）は、保持部材８および主体金具４を介してエンジンに接地される発熱抵抗体２７の一端側と、接続端子５および中軸３を介してプラグキャップに接続される他端側との間に通電されることによって、発熱する。

このような構造を有するグロープラグ１は、概略、以下のように組み立てられる。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によって、セラミックヒータ２の発熱素子２４の原形となる素子成形体が形成される。また、絶縁性セラミック粉末を原料として金型プレス成形によって、セラミックヒータ２の基体２１の原形となる基体成形体が、２分割の成形体として形成される。基体成形体で素子成形体を挟んで収容した状態で、プレス圧縮される。脱バインダ処理、ホットプレス等の焼成工程を経て、外周面の研磨によって、棒状で先端が半球状のセラミックヒータ２が形成される。

ステンレス等の鋼材をパイプ状に成形した接続リング７５に、セラミックヒータ２が圧入により嵌められて、接続リング７５と電極取出部２６とが導通される。同様に、所定の形状に成形された保持部材８に、セラミックヒータ２が圧入により嵌められて、保持部材８と電極取出部２５とが導通される。一方、中軸３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が施されて形成される。中軸３のリング係合部３４を、セラミックヒータ２に嵌められた接続リング７５に係合させた状態で、合わせ部位がレーザ溶接されて、中軸３とセラミックヒータ２とが一体に接合される。

Ｓ４５Ｃ等の鉄系素材から筒状の主体金具４が形成され、取付部４２にねじ山が転造される。さらに切削加工等により、主体金具４の後端部４５における軸孔４３の内周面に、軸孔４３内から後端面４８の開口にかけてテーパ状に広がるテーパ部４７が形成される。主体金具４の軸孔４３内に、セラミックヒータ２等と一体となった中軸３が挿通される。主体金具４と保持部材８との合わせ部位がレーザ溶接され、両者が一体に接合される。

主体金具４の後端面４８から突出する中軸３の後端部３２にＯリング７が嵌められ、主体金具４の軸孔４３と接続基部３７との間に配置される。中軸３の後端部３２に絶縁部材６の筒孔６４が挿通される。後述するが、筒孔６４の内径Ａ１は接続端部３６の外径Ａ２よりも大きく（図３参照）、絶縁部材６は、接続端部３６の係止部３９の表面加工によって筒孔６４の内周面が擦れて傷付くことが防止され、接続端部３６を挿通されて（挿通工程）、肩部３８に達する。後述するが、筒孔６４の内径Ａ１は接続基部３７の外径Ａ３よりも小さく（図３参照）、絶縁部材６は、肩部３８に押し付けられて、肩部３８のテーパに沿って筒孔６４が押し広げられる。絶縁部材６はさらに押し込まれて、接続端部３６に比べて外径の大きな接続基部３７に配置される（配置工程）。接続端子５の胴部５２が中軸３の接続端部３６に被せられ、絶縁部材６の後端面６５に鍔部５１の先端面５５が当接する。接続端子５が軸線Ｏ方向の先端側へ押圧されることによって、絶縁部材６のテーパ部６３が主体金具４のテーパ部４７に当接し、テーパ部４７，６３同士の当接面において抗力を生ずる（当接工程）。この状態で、接続端子５の胴部５２が加締められ、接続端子５が中軸３の接続端部３６に固定されて、グロープラグ１が完成する。

このように組み立てられるグロープラグ１の中軸３は、上記のように、先端部３１が接続リング７５を介してセラミックヒータ２に固定される。セラミックヒータ２は主体金具４の先端部４１に接合される保持部材８に保持される。よって中軸３は、主体金具４の先端部４１内において、位置決められて保持される。一方、中軸３の後端部３２は、主体金具４の後端部４５に配置される。後端部４５における軸孔４３の内周面と、中軸３の後端部３２の外周面との間に絶縁部材６が配置されることで、主体金具４と中軸３とは絶縁状態に維持される。主体金具４の軸孔４３内で絶縁部材６が中軸３の後端部３２を確実に保持できるように、本実施の形態では、絶縁部材６、主体金具４、接続端子５および中軸３の形状や寸法に、以下の規定を設けている。

図３に示すように、絶縁部材６の筒孔６４の内径Ａ１は、中軸３の接続端部３６の外径Ａ２（係止部３９を含む最大径）に比べて大きく形成されている。これにより、グロープラグ１の組み立て時に絶縁部材６の筒孔６４を接続端部３６に挿通させた場合に、筒孔６４の内周がローレット状の表面加工が施された係止部３９と擦れて傷付いてしまう虞がない。

一方、中軸３の接続基部３７の外径Ａ３は、接続端部３６の外径Ａ２に比べて大きく形成されるとともに、絶縁部材６を取り付ける前の状態（すなわち、図３の状態である）において、絶縁部材６の筒孔６４の内径Ａ１に比べて大きく形成されている。絶縁部材６が接続端部３６を挿通されて肩部３８に達したときに、肩部３８のテーパによって、絶縁部材６の筒孔６４の内径が押し広げられる。絶縁部材６をさらに押し込み、図２に示すように、接続基部３７の周囲に配置させたときに、上記Ａ１＜Ａ３の関係を有していることによって、絶縁部材６の筒孔６４の内周を、接続基部３７の外周に密着させることができる。これにより、絶縁部材６と接続基部３７との間にすき間が生じないので、絶縁部材６が主体金具４の後端部４５における軸孔４３内で位置決め固定されれば（後述）、中軸３の後端部３２を確実に保持することができる。

また、図２，図３に示すように、軸線Ｏ方向において、中軸３の肩部３８の先端位置Ｂ１（肩部３８と接続基部３７との境目が相当する）よりも、主体金具４のテーパ部４７の先端位置Ｂ２（軸孔４３内におけるテーパ部４７の広がりの開始位置が相当する）が、先端側に配置されている。上記のように、絶縁部材６を接続基部３７に配置してさらに押し込むと、主体金具４の後端部４５における軸孔４３の内周面に設けられたテーパ部４７に、絶縁部材６の外周面に設けられたテーパ部６３が当接する。先端位置Ｂ２が先端位置Ｂ１よりも先端側に配置されることによって、絶縁部材６のテーパ部６３が主体金具４のテーパ部４７に当接するまでに、絶縁部材６を、接続基部３７の、より先端側に配置することができる。これにより、中軸３の接続基部３７の外周面と絶縁部材６の筒孔６４の内周面との間の当接面積を、より広く確保することができる。

そして、絶縁部材６が中軸３に沿って軸線Ｏ方向に押し込まれ、絶縁部材６のテーパ部６３が主体金具４のテーパ部４７に当接した際には、当接面において、面の垂線方向に抗力を生ずる。抗力は径方向の成分を有し、また、上記のように筒孔６４の内周が接続基部３７の外周に密着状態にあるため、絶縁部材６は、中軸３の接続基部３７と、主体金具４のテーパ部４７とのそれぞれに対し、径方向の抗力を有した状態（言い換えると密着状態）で配置される。そして上記したように、絶縁部材６は接続端子５によって軸線Ｏ方向の先端側へ押圧された状態で、接続端子５が中軸３の接続端部３６に加締められることで、テーパ部４７とテーパ部６３とが密着状態に維持される。主体金具４の後端部４５における軸孔４３内で絶縁部材６が固定され、中軸３の後端部３２が絶縁部材６によって確実に保持されるので、中軸３の振れや曲がりを防止することができる。また、中軸３が後端部３２において絶縁部材６に保持されることによって、先端部３１に接続されたセラミックヒータ２にかかる応力（負荷）を低減することができる。

また、図２に示すように、グロープラグ１を組み立てた状態において、主体金具４のテーパ部４７の最大外径Ｄ１は、絶縁部材６のテーパ部６３の最大外径Ｄ２に比べて大きく形成されている。絶縁部材６のテーパ部６３が主体金具４のテーパ部４７に当接した状態において、Ｄ１＞Ｄ２が満たされることで、主体金具４の後端面４８とテーパ部４７とがなす稜角部分（エッジ）は、絶縁部材６のテーパ部６３よりも径方向外側に配置される。このため、後端面４８とテーパ部４７とがなす稜角部分が絶縁部材６（特にテーパ部６３）に突き当たって応力を与えてしまうことがないので、応力集中による絶縁部材６の削れや摩耗を防止することができる。

また、グロープラグ１を組み立てた状態において、絶縁部材６の後端面６５の最大外径Ｄ３は、接続端子５の先端面５５の最大外径Ｄ４に比べて小さく形成されている。上記同様に、接続端子５の先端面５５が絶縁部材６の後端面６５に当接した状態において、Ｄ３＜Ｄ４が満たされることで、鍔部５１の側面と先端面５５とがなす稜角部分（エッジ）は、絶縁部材６の後端面６５よりも径方向外側に配置される。したがって、鍔部５１の側面と先端面５５とがなす稜角部分が絶縁部材６の後端面６５に突き当たって応力を与えてしまうことがないので、応力集中による絶縁部材６の削れや摩耗を防止することができる。

なお、本発明は各種の変形が可能である。例えば、図４に示すグロープラグ１０１のように、接続端子５（図１参照）を用いず、中軸１０３の後端部１３２に丸ナット１０５を挿通させて、絶縁部材６を軸線Ｏ方向の先端側に押圧しつつ、胴部１５２において径方向に加締めて接続端部１３６に固定してもよい。本実施の形態と同様に、グロープラグ１０１を組み立てた状態において、絶縁部材６の後端面６５の最大外径Ｄ３が、丸ナット１０５の先端面１５５の最大外径Ｄ５に比べて小さければよい。なお、上記変形例では中軸１０３は接続端部１３６にねじ山を設けているが、丸ナット１０５を加締め固定する部位付近には、ねじ山を設けていない。これに限らず、加締め固定する部位にもねじ山を有し、加締めではなくねじ止めにより丸ナット１０５を固定してもよい。あるいは、接続端子５や丸ナット１０５などの別部材を用いず、例えば中軸３の接続端部３６の一部を変形させることで、テーパ部４７とテーパ部６３とが密着状態に維持されるように、絶縁部材６を、軸線Ｏ方向の先端側に押圧しつつ位置決め固定してもよい。

また、絶縁部材６の後端面６５は平面に形成したが、例えば、円弧状の断面を有し周方向に一周する曲面状をなす面や、複数の凹凸が形成された面などであってもよい。このような場合の後端面と接続端子５の先端面５５とは線接触や点接触する形態となるが、本発明においては、面同士の接触に限らず、面と線、あるいは面と点の接触についても「当接」と呼ぶこととする。また、絶縁部材の後端面における最大外径Ｄ３は、後端面を構成する曲面全体における最大外径で捉えるのではなく、曲面のうち接続端子５の先端面５５に当接しうる部位（後端面のうちでも軸線Ｏ方向の後端に位置する部位）における最大外径で捉えるものとする。言い換えると、絶縁部材の後端面が接続端子５の先端面５５に当接しうる部位が、その先端面５５の範囲よりも径方向内側にあればよい。なお、当接しうる部位には、絶縁部材の後端面が弾性変形によって接続端子５の先端面５５に接触しうる部位も含まれる。

また、絶縁部材６は、先端胴部６１と後端胴部６２との間にテーパ部６３を有する構成としたが、例えば、図５に示す絶縁部材２０６のように、先端胴部２６１と同径の末端部２６４を後端胴部２６２の後端側に設け、先端胴部６１から末端部２６４に延びる筒状の部材において、テーパ部２６３と後端胴部２６２とがフランジ状をなす形態であってもよい。または、図６に示す絶縁部材３０６のように、先端胴部を有さず、筒状の後端胴部３６２よりも先端側をテーパ部３６３として形成してもよい。あるいは、図７に示す絶縁部材４０６のように、先端胴部や後端胴部を有さずテーパ部４６３のみを有する形態、例えば円錐体に筒孔が形成された形状としてもよい。また、図７の絶縁部材４０６は、後端面４６５が、上記したように、円弧状の断面を有し周方向に一周する曲面状をなす面である場合を示す例でもある。

また、グロープラグ１はセラミックヒータ２を備えたが、これに限られず、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を備えてもよい。

なお、本実施の形態においては、セラミックヒータ２が「ヒータ」に相当する。中軸３の先端部３１が中軸の「一端部」に相当し、後端部３２のうちの接続端部３６が「他端部」に相当する。接続端子５や丸ナット１０５が「固定部」に相当する。絶縁部材６が「絶縁体」に相当する。主体金具４のテーパ部４７が「第１テーパ部」に相当し、絶縁部材６のテーパ部６３が「第２テーパ部」に相当する。これらのテーパは、そのテーパ同士の全てが完全に当接することを必要とはしない。したがって、第１テーパ部に対して第２テーパ部が大きい構成であってもよい。さらに、それぞれのテーパ部が軸線Ｏとなす角が完全に一致せず、例えば両テーパ部がなす角に５度程度の差異があってもよい。

１，１０１ グロープラグ
２ セラミックヒータ
３ 中軸
４ 主体金具
５ 接続端子
６ 絶縁部材
８ 保持部材
２２ 先端部
２３ 後端部
２７ 発熱抵抗体
３１ 先端部
３６ 接続端部
４１ 先端部
４３ 軸孔
４５ 後端部
４７ テーパ部
５５，１５５ 先端面
６３ テーパ部
６５ 後端面
１０５ 丸ナット

Claims (3)

1. 通電によって発熱する発熱抵抗体を自身の先端部に有するヒータと、
   軸線方向に延びる軸孔を有する筒状に形成され、自身の先端部において前記ヒータを直接または保持部材を介して間接的に保持する主体金具と、
   棒状に形成され、前記主体金具の前記軸孔内に当該軸孔の内周面に対し間隙をおいて配置されると共に、自身の一端部が前記ヒータの後端部に接続され、自身の他端部が前記主体金具の後端から突出される中軸と、
   前記主体金具の前記軸孔と前記中軸との間に配置され、前記中軸の前記他端部に設けた固定部により前記軸線方向の先端向きに付勢されて位置決めされる円筒状の絶縁体と、
   を備えるグロープラグであって、
   前記主体金具の前記軸孔と前記中軸との間のうち前記絶縁体の先端側には、前記軸孔内の気密性を保つための封止部材が設けられており、
   前記主体金具の後端部における前記軸孔の前記内周面に設けられ、前記軸孔内から前記軸孔の開口にかけてテーパ状に広がる第１テーパ部と、
   前記絶縁体の外周面に設けられ、前記絶縁体の先端側から後端側へ向けてテーパ状に広がり、前記絶縁体が前記軸孔と前記中軸との間に配置された場合に前記第１テーパ部に当接する第２テーパ部と、
   をさらに備え、
   前記絶縁体は、前記中軸に対して密着した状態で、前記軸孔と前記中軸との間に配置されることを特徴とするグロープラグ。
2. 前記絶縁体の後端面は、前記固定部の先端面に当接し、
   前記主体金具の前記第１テーパ部における最大外径をＤ１、前記絶縁体の前記第２テーパ部における最大外径をＤ２、前記絶縁体の前記後端面における最大外径をＤ３、前記固定部の前記先端面における最大外径をＤ４、としたときに、
   Ｄ１＞Ｄ２、かつ、Ｄ３＜Ｄ４
   を満たすことを特徴とする請求項１に記載のグロープラグ。
3. 請求項１または２に記載のグロープラグの製造方法であって、
   前記中軸は、前記他端部よりも前記一端部側に、前記他端部と比べて外径の大きな接続基部と、前記他端部と前記接続基部との間をテーパ状に接続する肩部と、を有しており、
   前記絶縁体を前記主体金具の前記軸孔と前記中軸との間に配置する前の状態では、前記絶縁体の筒孔の内径Ａ１と、前記中軸の前記他端部の外径Ａ２と、前記接続基部の外径Ａ３とが、Ａ２＜Ａ１＜Ａ３を満たすとともに、前記中軸の前記肩部の先端位置Ｂ１が、前記主体金具の前記第１テーパ部の先端位置Ｂ２よりも、軸線方向の後端側に位置されており、
   前記絶縁体を前記主体金具の前記軸孔と前記中軸との間に配置する過程において、
   前記絶縁体を前記中軸の前記他端部に挿通する挿通工程と、
   前記絶縁体を前記肩部に押し付けて前記筒孔を広げつつ、前記絶縁体をさらに押し込んで前記接続基部に配置する配置工程と、
   前記絶縁体をさらに押し込んで前記第２テーパ部を前記主体金具の前記第１テーパ部に当接する当接工程と、
   を備えることを特徴とするグロープラグの製造方法。

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