JP6045902B2

JP6045902B2 - グロープラグ

Info

Publication number: JP6045902B2
Application number: JP2012276133A
Authority: JP
Inventors: 鈴木　啓之; 啓之鈴木
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 2012-12-18
Filing date: 2012-12-18
Publication date: 2016-12-14
Anticipated expiration: 2032-12-18
Also published as: JP2014119219A

Description

本発明は、ディーゼルエンジンの始動の補助等に用いるグロープラグに関する。

通電によって発熱する発熱抵抗体を有するヒータを備えたグロープラグが知られている。グロープラグは、金属製で筒状の主体金具の先端部にヒータを保持し、発熱抵抗体の一方の電極が主体金具と電気的に接続されている。また、主体金具の軸孔内に、主体金具とは絶縁した状態で配置する金属製で棒状の中軸に、発熱抵抗体の他方の電極が電気的に接続されている。グロープラグは、主体金具と中軸との間への通電によって発熱抵抗体が発熱し、ディーゼルエンジンの始動を補助したり、流体を加熱したりする用途に用いられる。

近年、グロープラグの小型化、軽量化に対する要望があり、軽量化を図るため、中軸（軸部材）の材質をアルミニウムやアルミニウム合金製としたグロープラグがある（例えば特許文献１参照）。特許文献１のグロープラグは、主体金具（金属製本体）の後端から突出される中軸の後端部に、接続端子（外部端子）が固定されている。接続端子は、先端側に中央に開口する取り付け穴を有しており、この取り付け穴に中軸の後端部を内挿した上で、その取り付け穴に対応する外周面を加締めることで中軸に固定されている。加締めによる接続端子の取り付け穴内周面との接触摩擦の確保と、接続端子との電気的な接続を確保するため、中軸の後端部にはローレット状の加工が施される。接続端子には通常ステンレス合金等が用いられるが、アルミニウム合金等を用いた中軸は接続端子よりも材質的に柔らかい。このため、加締めでは、接続端子の内周面の変形はほとんどないものの、中軸側のローレットが潰れて接続端子との接触面積が広がることで、中軸と接続端子との電気的な接続が確保される。

特開２０１２−６３０７８号公報

しかしながら、グロープラグが取り付けられるエンジンの振動によって中軸のローレットがさらに潰れることがあり、接続端子との間での軸力が低下すると、接続端子との接触面積が低下して接触抵抗が増加してしまう虞があった。また、接続端子の内周面と中軸のローレットの先端との接触摩擦によって両者の固定状態が維持されるので、エンジンの振動によって接触摩擦が小さくなると、両者の固定状態が緩くなる虞もあった。

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、材質が接続端子よりも柔らかい中軸と接続端子との間で安定した接続状態を維持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。

本発明の実施態様によれば、通電によって発熱する発熱抵抗体を先端部に有する棒状のヒータと、軸線に沿って延びる軸孔を有する筒状に形成され、先端部において前記ヒータを直接または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に当該軸孔の内周面に対し間隙をおいて配置される中軸であって、先端部が前記ヒータの後端部に接続され、後端部が前記主体金具の後端から突出されるとともに、前記後端部の少なくとも一部の外周面に雄ねじが形成された中軸と、前記中軸の前記後端部の少なくとも一部を覆い、外部回路との直接または間接的な接続を担う接続端子であって、先端面が開口する有底筒状をなし、内周面に雌ねじが形成され、当該雌ねじと前記中軸の前記雄ねじとが螺合されてなる接続端子と、を備え、前記接続端子は、前記雌ねじが形成された前記内周面に対応する外周面の少なくとも一部が内向きに加締められた加締部を有し、前記中軸のビッカース硬度は前記接続端子のビッカース硬度よりも低く、前記軸線を通り且つ前記軸線に沿った断面をみたときに、前記中軸の前記後端部のうちの前記加締部に対応する第一部位の外径は、前記中軸の前記後端部のうちの前記加締部に対応しない第二部位の外径よりも、小径であり、前記断面をみたときに、前記第二部位における前記雄ねじのねじ山のうちの少なくとも一つのねじ山は、軸線方向を向く２つの斜面のうち、前記第一部位側の斜面が前記雌ねじのねじ山と非接触であり、前記第一部位側とは反対側の斜面が前記雌ねじのねじ山に密接することを特徴とするグロープラグが提供される。

中軸の雄ねじと接続端子の雌ねじとを螺合させて、接続端子を中軸に固定するだけでなく、さらに、この中軸の雄ねじと接続端子の雌ねじとが螺合された部位にて、接続端子を径方向内側に加締めて加締部を形成しているので、中軸の雄ねじと接続端子の雌ねじとが互いに噛み込み、その結果、エンジンの振動をグロープラグが受けたとしても、接続端子の中軸への固定を維持することができる。

その上、中軸のビッカース硬度を接続端子のビッカース硬度よりも低くすることで、接続端子を中軸の後端部に対して加締めると中軸に変形が生じ、第一部位を第二部位よりも小径とすることが可能となる。そして、この中軸の変形を、中軸の雄ねじと接続端子の雌ねじとが螺合された部位に生じさせることで、中軸の雄ねじと接続端子の雌ねじとがより互いに噛み込むこととなり、その結果、中軸と接続端子の密着性が確保され、電気的な接続を確実に行うことができる。
第二部位は加締めによる変形が生じておらず、第二部位の雄ねじのねじ山は、第一部位とは反対側に向けて、接続端子の雌ねじのねじ山に密接状態となるので、中軸と接続端子の電気的な接続を確実に行うことができる。

本発明の実施態様において、前記断面をみたときに、前記第一部位における前記雄ねじのねじ山のうちの少なくとも一つのねじ山は、前記軸線方向を向く２つの斜面が、共に、前記接続端子の前記雌ねじのねじ山に密接してもよい。加締部に対応する第一部位の雄ねじのねじ山が軸線方向両側に突っ張るようにして加締部の雌ねじのねじ山に密接するので、中軸と接続端子の電気的な接続を確実に行うことができる。

本発明の実施態様において、前記第二部位は、前記軸線方向における前記第一部位の両側にそれぞれ位置してもよい。接続端子の加締部に対応する第一部位の軸線方向両側には、加締部に対応しない第二部位がそれぞれ位置する。加締部の形成位置が、中軸の後端部における雄ねじの形成範囲の最端部でなければ、中軸の雄ねじは、加締部に対応する位置を中心に軸線方向両側に突っ張るように抗力を生ずるので、接続端子の中軸への固定をより確実に行うことができる。

グロープラグ１の縦断面図である。中軸３（図１参照）に接続端子５に形成された加締部５５の様子を示す斜視図である。図２の二点鎖線Ｌ−Ｌに沿って切断し、矢指方向から見た接続端子５の中軸３への固定状態を示す断面図である。

以下、本発明を具体化したグロープラグの一実施の形態について、図面を参照して説明する。図１を参照し、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、主体金具４の軸線を軸線Ｏとし、軸線Ｏを、主体金具４に組み付けられた、グロープラグ１を構成する各部品の位置関係や向き、方向を説明する上での基準とする。軸線Ｏの延伸方向（以下、「軸線Ｏ方向」ともいう）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、接続リング７５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（以下、「ヒータ先端部」という）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はヒータ先端部２２に配置され、ヒータ先端部２２の曲面にあわせて両端が後方へ向けて折り返されている。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（以下、「ヒータ後端部」という）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設けられ、セラミックヒータ２の外周面にそれぞれ露出されている。

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である。保持部材８は筒孔８４内でセラミックヒータ２の胴部分を径方向に保持する。ヒータ先端部２２およびヒータ後端部２３は、保持部材８の両端からそれぞれ露出する。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（以下、「金具先端部」という）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の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。

保持部材８の金具係合部８３から後端側に露出するヒータ後端部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の金具先端部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、保持部材８を介して主体金具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がセラミックヒータ２と主体金具４を非接触の状態に位置決めする。よって接続リング７５と主体金具４とは絶縁される。

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。金具先端部４１は保持部材８の金具係合部８３に係合し、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。金具先端部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、主体金具４と保持部材８とは一体に接合されている。金具先端部４１と後端部（以下、「金具後端部」という）４５との間の金具胴部４４は軸線Ｏ方向に長く形成されている。金具胴部４４の後端側の外周面には、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が設けられる。金具後端部４５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が形成される。工具係合部４６は、軸線Ｏに対する断面の形状が、例えば六角形状に形成されている。工具係合部４６内で、軸孔４３の内周は金具胴部４４よりも拡径されており、径の異なる部位間が、後端側へ向けてテーパ状に広がるテーパ部４７によって接続されている。

次に、中軸３について説明する。中軸３は軸線Ｏ方向に延びる棒状の金属部材であり、本実施形態では、中軸３は例えばアルミニウム合金からなる。中軸３は主体金具４の軸孔４３に挿通され、軸孔４３の内周面に対し間隙をおいて、すなわち非接触の状態で配置される。中軸３は、先端部（以下、「中軸先端部」という）３１が拡径され、さらにその先端に、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を接続リング７５に係合した状態で、中軸先端部３１と接続リング７５との合わせ部位にレーザ溶接が施される。中軸先端部３１と接続リング７５とが一体に接合され、接続リング７５を介してセラミックヒータ２と中軸３とが軸線Ｏに沿って一体に連結される。これにより、中軸３は、接続リング７５を介してセラミックヒータ２の電極取出部２６と電気的に接続する。したがって、主体金具４と中軸３とが、セラミックヒータ２の発熱抵抗体２７に電圧を印加するための電極として機能する。

中軸３の後端部（以下、「中軸後端部」という）３２は、主体金具４の後端（換言すれば、金具後端部４５）から突出している。中軸後端部３２は、外周面の全体に、後述する接続端子５を取り付けて電気的な接続を確保するためのねじ山を有する雄ねじ部３３が形成されている。中軸先端部３１と中軸後端部３２との間の中軸胴部３５は、軸孔４３内で軸線Ｏ方向に長く延びる。

中軸胴部３５の中軸後端部３２寄り部位は、主体金具４の工具係合部４６内で軸孔４３の内周が拡径された部位に位置する。この部位において、中軸胴部３５と金具後端部４５との間には、Ｏリング７と絶縁部材６が配置される。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。Ｏリング７は主体金具４の軸孔４３のテーパ部４７におけるテーパ面と、中軸３の外周面と、後述の絶縁部材６の先端面とに当接して配置され、軸孔４３の気密性を保つ。

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る筒体である。絶縁部材６は中軸後端部３２を挿通されて中軸胴部３５に配置され、後端側に形成された鍔部６１が主体金具４の後端に当接することで位置決めされて、主体金具４と中軸３とを絶縁状態に維持する。中軸後端部３２の雄ねじ部３３は、絶縁部材６よりも更に後方に配置される。

接続端子５は中軸３の中軸後端部３２に固定するキャップ形状の金属部材であり、本実施形態では、接続端子５は例えば硫黄複合快削鋼からなる。接続端子５は、鍔部５１、固定部５２、突起部５３を備える。固定部５２は先端面が開口する有底筒状を有し、内周面の少なくとも一部に、ねじ山を有する雌ねじ部５４が形成されている。なお、雌ねじ部５４は、固定部５２の内周面の全体にわたって形成されていてもよい。固定部５２の先端側の側面には、一周にわたって径方向外向きに突出する鍔部５１が形成されている。固定部５２の後端には後方へ向けてピン状に突出する突起部５３が形成されている。

接続端子５は、中軸後端部３２に被せて雌ねじ部５４を雄ねじ部３３に螺合した状態で、固定部５２における外周面の少なくとも一部を内向きに加締めた加締部５５を形成することによって、中軸３に固定される。なお、本実施形態では、固定部５２は、鍔部５１と後端部との間の部位の外径が細く形成されている。少なくとも、この細径の部位に対応する固定部５２の内周面には雌ねじ部５４が形成されている。加締部５５は、雌ねじ部５４の形成部位に対応するこの細径の部位において形成される。詳細は後述するが、加締部５５の形成によって中軸後端部３２の雄ねじ部３３のねじ山が変形し、固定部５２の雌ねじ部５４のねじ山との間で密着性が高められることで、確実な電気的接続がなされる。また、雌ねじ部５４と雄ねじ部３３との間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。

固定部５２を中軸後端部３２に取り付ける際に、鍔部５１は絶縁部材６の後端に当接し、螺合によって、絶縁部材６を軸線Ｏ方向の先端向きに押圧した状態を維持する。この状態で、固定部５２が中軸後端部３２に固定されるので、絶縁部材６は、主体金具４の工具係合部４６内において、先端面でＯリング７を先端向きに押圧した状態で位置決め固定される。Ｏリング７は、絶縁部材６に押圧され、上記のように、軸孔４３のテーパ部４７におけるテーパ面と、中軸３の外周面とに当接し、軸孔４３の気密性を確保する。

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。

このような構成の本実施形態のグロープラグ１は、前述したように、中軸３が、例えばアルミニウム合金から形成されているのに対し、接続端子５は、例えば硫黄複合快削鋼から形成されている。一般に、アルミニウム合金のビッカース硬度（ＨＶ９０〜１３０）は硫黄複合快削鋼のビッカース硬度（ＨＶ２００〜２３０）よりも低い。すなわち、中軸３は接続端子５よりも材質的に柔らかい。そこでグロープラグ１では、中軸３の中軸後端部３２の雄ねじ部３３と、接続端子５の固定部５２の雌ねじ部５４とを螺合し、さらに、固定部５２の外周を加締めることによって、中軸３に接続端子５を固定している。以下、図１〜図３を参照し、中軸３の中軸後端部３２への接続端子５の固定部５２の固定の詳細について説明する。

図１に示すグロープラグ１は、製造過程において、中軸３の中軸後端部３２に接続端子５の固定部５２を被せるようにして、雄ねじ部３３と雌ねじ部５４とを螺合する。中軸後端部３２は、少なくとも雄ねじ部３３の形成部位が、軸線Ｏ方向において、固定部５２の全体にわたって配置される。接続端子５の鍔部５１は絶縁部材６の後端に当接し、螺合によって、絶縁部材６を軸線Ｏ方向の先端向きに押圧した状態を維持する。絶縁部材６は、主体金具４の工具係合部４６内において、先端面でＯリング７を先端向きに押圧する。Ｏリング７は、軸孔４３のテーパ部４７におけるテーパ面と、中軸３の外周面とに当接する。

図２に示すように、接続端子５は、固定部５２において、少なくとも内周面において雌ねじ部５４（図１参照）が形成された部位に対応する外周面（本実施形態では外周が細径に形成された部位）が径方向内向きに加締められ、加締部５５が形成される。本実施形態では、加締部５５は、固定部５２の周方向において等間隔となる４つの方向から径方向内向きに加締められる。なお、加締部５５は、４方向に限らず、２方向、３方向など、複数の方向から加締められて形成されてもよいし、あるいは全周が加締められる、いわゆる丸加締めによって形成されてもよい。また、加締部５５は、軸線Ｏ方向においては、固定部５２の細径の部位の全体にわたる加締めによって形成されてもよい。また、加締部５５は、本実施形態のような平面状の押圧によるものに限らず、例えば突起状の治具等を用いて固定部５２の外周面を押圧し、外周面の一部を部分的に加締めることによって成されてもよい。

図３に示すように、軸線Ｏを通り且つ軸線Ｏに沿ったグロープラグ１の断面をみたときに、固定部５２における加締めによって径方向内向きに変形した加締部５５は、中軸後端部３２を内向きに押圧する。加締部５５に対応する部位Ａ〜Ｃ（図３において点線Ａ〜Ｃで囲う部位）に形成された雌ねじ部５４は、加締部５５の変形に伴い、接続端子５よりも柔らかい中軸３側に食い込むように、径方向内向きに突出する。加締めによって、中軸後端部３２は、加締部５５に対応する部位Ａ〜Ｃ（図３では明確に比較するため、部位Ａにおける外径を例とする）の外径Ｘが、加締部５５に対応しない部位Ｄ，Ｅ（図３において点線Ｄ，Ｅで囲う部位）における外径Ｙよりも、小径である。雄ねじ部３３のねじ山は、圧縮され、加締部５５のうちの中央付近の部位Ａを中心に軸線Ｏ方向の両側へ広がるように変形する。

具体的に、加締部５５のうちの部位Ａでは、中軸後端部３２の雄ねじ部３３は、雌ねじ部５４に径方向内向きに圧縮されたねじ山が塑性変形し、軸線Ｏ方向の両側へ向けて広がる。部位Ａにおいては、雄ねじ部３３のねじ山の斜面のうち軸線Ｏ方向後端側を向く後端向き面３３０が、ねじ山の塑性変形によって、雌ねじ部５４のねじ山のうち後端向き面３３０と向き合うねじ山の先端向き面５４０に密接する。また、雄ねじ部３３のねじ山の斜面のうち軸線Ｏ方向先端側を向く先端向き面３３１も同様に、塑性変形によって、雌ねじ部５４のねじ山のうち先端向き面３３１と向きあうねじ山の後端向き面５４１に密接する。すなわち、部位Ａにおける雄ねじ部３３は、ねじ山の後端向き面３３０と先端向き面３３１とがそれぞれ雌ねじ部５４の先端向き面５４０と後端向き面５４１とに対して抗力を生じた状態となる。これにより、接続端子５は、部位Ａにおいて、中軸３に対する軸線Ｏ方向の両側への移動が規制される。また、雄ねじ部３３と雌ねじ部５４との間における電気的な接続が確保される。

加締部５５のうち、部位Ａの後端側に位置する部位Ｂでは、部位Ａにおけるねじ山の塑性変形に伴い、雄ねじ部３３が後端側へ向けて押圧された状態となる。部位Ｂにおいては、雄ねじ部３３全体の押圧によって、雄ねじ部３３のねじ山の斜面のうち軸線Ｏ方向後端側を向く後端向き面３３２が、雌ねじ部５４のねじ山のうち後端向き面３３２と向きあうねじ山の先端向き面５４２に密接する。これにより、後端向き面３３２は、先端向き面５４２に対し抗力を生じた状態となる。一方、雄ねじ部３３のねじ山の斜面のうち軸線Ｏ方向先端側を向く先端向き面３３３は、雄ねじ部３３全体の押圧によって、雌ねじ部５４のねじ山のうち先端向き面３３３と向き合うねじ山の後端向き面５４３から離れる。これにより、先端向き面３３３と後端向き面５４３との間には間隙を生ずる。

加締部５５のうち、部位Ａの先端側に位置する部位Ｃにおいても部位Ｂと同様であり、雄ねじ部３３が先端側へ向けて押圧された状態となる。部位Ｃにおいては、雄ねじ部３３全体の押圧によって、雄ねじ部３３のねじ山の斜面のうち軸線Ｏ方向先端側を向く先端向き面３３５が、雌ねじ部５４のねじ山のうち先端向き面３３５と向きあうねじ山の後端向き面５４５に密接する。これにより、先端向き面３３５は、後端向き面５４５に対し抗力を生じた状態となる。一方、雄ねじ部３３のねじ山の斜面のうち後端側を向く後端向き面３３４は、雄ねじ部３３全体の押圧によって、雌ねじ部５４のねじ山のうち後端向き面３３４と向き合うねじ山の先端向き面５４４から離れる。これにより、後端向き面３３４と先端向き面５４４との間には間隙を生ずる。

部位Ｂの後端側で、加締部５５に対応しない部位Ｄでは、中軸後端部３２は、加締めによる径方向内向きの圧縮は受けないが、部位Ｂと同様に、雄ねじ部３３全体が後端側へ向けて押圧された状態となる。よって部位Ｄにおける雄ねじ部３３のねじ山の斜面のうち部位Ａ〜Ｃとは反対側を向く後端向き面３３６は、雌ねじ部５４のねじ山のうち後端向き面３３６と向き合うねじ山の先端向き面５４６に密接し、抗力を生じた状態となる。また、部位Ｄにおける雄ねじ部３３のねじ山の斜面のうち部位Ａ〜Ｃ側を向く先端向き面３３７は、雌ねじ部５４のねじ山のうち先端向き面３３７と向き合うねじ山の後端向き面５４７から離間する。

同様に、部位Ｃの先端側で、加締部５５に対応しない部位Ｅでは、加締めによる径方向内向きの圧縮は受けず、雄ねじ部３３全体が先端側へ向けて押圧された状態となる。よって部位Ｅにおける雄ねじ部３３のねじ山の斜面のうち部位Ａ〜Ｃとは反対側を向く先端向き面３３９は、雌ねじ部５４のねじ山のうち先端向き面３３９と向き合うねじ山の後端向き面５４９に密接し、抗力を生じた状態となる。また、部位Ｅにおける雄ねじ部３３のねじ山の斜面のうち部位Ａ〜Ｃ側を向く後端向き面３３８は、雌ねじ部５４のねじ山のうち後端向き面３３８と向き合うねじ山の先端向き面５４８から離間する。

このように、本実施形態のグロープラグ１では、中軸３の雄ねじ部３３と接続端子５の雌ねじ部５４とを螺合させて、接続端子５を中軸３に固定するだけでなく、さらに、この中軸３の雄ねじ部３３と接続端子５の雌ねじ部５４とが螺合された部位にて、接続端子５を径方向内側に加締めて加締部５５を形成している。ゆえに、中軸３の雄ねじ部３３と接続端子５の雌ねじ部５４とが互いに噛み込み、その結果、エンジンの振動をグロープラグ１が受けたとしても、接続端子５の中軸３への固定を維持することができる。

その上、中軸３のビッカース硬度を接続端子５のビッカース硬度よりも低くすることで、接続端子５を中軸３の中軸後端部３２に対して加締めると中軸３に変形が生じ、加締部５５に対応する中軸後端部３２の部位Ａ〜Ｃにおける外径を、加締部５５に対応しない部位Ｄ，Ｅの外径Ｙよりも小径とすることが可能となる。そして、この中軸３の変形を、中軸３の雄ねじ部３３と接続端子５の雌ねじ部５４とが螺合された部位に生じさせることで、中軸３の雄ねじ部３３と接続端子５の雌ねじ部５４とがより互いに噛み込むこととなる。その結果、中軸３と接続端子５との密着性が確保され、電気的な接続を確実に行うことができる。

また、中軸後端部３２の雄ねじ部３３のねじ山のうち、加締部５５に対応する部位Ａ〜Ｃのねじ山のうちの少なくとも一つのねじ山が塑性変形し、軸線Ｏ方向両側に突っ張るようにして、雌ねじ部５４のねじ山に密接する。したがって、中軸３と接続端子５の電気的な接続を確実に行うことができる。一方、部位Ｄ，Ｅにおいて、中軸後端部３２は加締めによる変形を生じておらず、雄ねじ部３３のねじ山は、部位Ａ〜Ｃとは反対側に向けて、雌ねじ部５４のねじ山に密接状態となる。したがって、部位Ｄ，Ｅにおいても十分に、中軸３と接続端子５の電気的な接続を確実に行うことができる。

また、加締部５５に対応する部位Ａ〜Ｃの軸線Ｏ方向両側には、加締部５５に対応しない部位Ｄ，Ｅがそれぞれ位置する。加締部５５の形成位置が、中軸後端部３２における雄ねじ部３３の形成範囲の最端部でなければ、中軸３の雄ねじ部３３は、加締部５５に対応する位置を中心に軸線Ｏ方向両側に突っ張るように抗力を生ずるので、接続端子５の中軸３への固定をより確実に行うことができる。

そして、本実施形態では、雄ねじ部３３と雌ねじ部５４との螺合により、ねじ山の斜面同士の密接状態が螺旋状に長く延びることで、中軸３と接続端子５との接触面積を広く確保することができ、電気的な接続の安定性を得ることができる。さらに、加締部５５の形成によって、中軸３に対して接続端子５が軸線Ｏ方向に確実に固定される。このため、例えば、中軸３および接続端子５の少なくとも一方が熱膨張や収縮を生じた場合であっても、それぞれの有するねじ山のいずれかによって軸線Ｏ方向への密接状態が維持されることとなる。ゆえに、中軸３と接続端子５の電気的な接続を確実に維持することができる。

なお、本発明は各種の変形が可能である。本実施形態の中軸３は、中軸後端部３２の全体に雄ねじ部３３を形成したが、中軸後端部３２の一部に形成してもよい。例えば、中軸後端部３２に接続端子５を螺合した状態において、固定部５２において加締めが行われる加締部５５に対応する部位Ａ〜Ｃのみに、雄ねじ部３３が形成されていてもよい。あるいは、部位Ａのみに、雄ねじ部３３が形成されていてもよい。すなわち、雄ねじ部３３の少なくとも一つのねじ山が、雌ねじ部５４のねじ山の先端向き面５４０と後端向き面５４１とにそれぞれ密接する後端向き面３３０と先端向き面３３１とを有する部位が形成されればよい。

本実施形態では、接続端子５の材質の例として硫黄複合快削鋼を挙げ、中軸３の材質の例として、硫黄複合快削鋼よりもビッカース高度が低い、アルミニウム合金を挙げた。これに限らず、接続端子５の材質として、例えば、真ちゅう、ステンレス鋼等を用いてもよく、中軸３の材質としては、マグネシウム合金、真ちゅう等を用いてもよい。ただし、中軸３の材質のビッカース硬度が接続端子５の材質のビッカース硬度よりも低くなる組み合わせで用いるものとする。

なお、本実施形態において、セラミックヒータ２が、本発明の「ヒータ」に相当する。部位Ａ〜Ｃが、本発明の「第一部位」に相当し、部位Ｄ，Ｅが、本発明の「第二部位」に相当する。後端向き面３３０および先端向き面３３１が、請求項２における「２つの斜面」に相当する。先端向き面３３７および後端向き面３３８が、請求項３における「第一部位側の斜面」に相当する。先端向き面３３９および後端向き面３３６が、請求項３における「第一部位とは反対側の斜面」に相当する。

接続端子５の中軸３への固定を、雄ねじ部３３と雌ねじ部５４との螺合に加え、固定部５２に加締部５５を形成することによって行ったことによる効果を確認するため、評価試験を行った。この評価試験では、本実施形態のグロープラグ１のサンプル１０本と、アルミニウム合金からなる中軸の中軸後端部にローレット状の加工を施し、内周面が無加工な硫黄複合快削鋼からなる接続端子を嵌め込んで、接続端子の固定部の外周面を径方向内向きに加締めた従来のグロープラグのサンプル１０本を用意した。なお、両サンプルとも、接続端子に施した加締めは、対辺（加締め後の径方向の厚み）が５．０ｍｍ、加締め幅（加締部の軸線Ｏ方向の長さ）が２ｍｍとなるように設定したものであり、本実施形態同様に、周方向等間隔に４方向から径方向内向きに加締めを行った。また、グロープラグ１のサンプルにおいて、中軸３の中軸後端部３２には、呼び径がＭ４であり、ねじ山のピッチが０．７ｍｍの雄ねじ部３３を形成した。

用意したサンプルをそれぞれ試験用のエンジンに組み付け、エンジンを同条件で所定時間駆動させた後、エンジンから取り外し、接続端子と主体金具との間の抵抗値をサンプル１０本共に、それぞれ複数回測定した。本実施形態のグロープラグ１は、いずれのサンプルも、常に抵抗値が０．２ｍΩであった。一方、従来のグロープラグのサンプルは、サンプル毎に抵抗値が０．５〜１０ｍΩの間の範囲となり、またそれぞれのサンプルであっても測定するたびに抵抗値が変化し、安定しなかった。この試験の結果より、従来のグロープラグでは、エンジンの振動を受けて中軸側のローレットの先端が訛り、接続端子の内周面との間で滑りを生じたことにより、電気的な接続の安定性が低下した。これに対し、本実施形態のグロープラグ１は、加締部５５の形成によって雄ねじ部３３のねじ山が雌ねじ部５４のねじ山に対して軸線Ｏ方向へ突っ張った状態を維持することで、エンジンの振動を受けても電気的な接続の安定性を維持できることが確認できた。

１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
２２ヒータ先端部
２３ヒータ後端部
２７発熱抵抗体
３１中軸先端部
３２中軸後端部
３３雄ねじ部
４１金具先端部
４３軸孔
５４雌ねじ部
５５加締部
３３０，３３６，３３８後端向き面
３３１，３３７，３３９先端向き面

Claims

通電によって発熱する発熱抵抗体を先端部に有する棒状のヒータと、
軸線に沿って延びる軸孔を有する筒状に形成され、先端部において前記ヒータを直接または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に当該軸孔の内周面に対し間隙をおいて配置される中軸であって、自身の先端部が前記ヒータの後端部に接続され、自身の後端部が前記主体金具の後端から突出されるとともに、前記自身の後端部の少なくとも一部の外周面に雄ねじが形成された中軸と、
前記中軸の後端部の少なくとも一部を覆い、外部回路との直接または間接的な接続を担う接続端子であって、先端面が開口する有底筒状をなし、内周面に雌ねじが形成され、当該雌ねじと前記中軸の前記雄ねじとが螺合されてなる接続端子と、
を備え、
前記接続端子は、前記雌ねじが形成された前記内周面に対応する外周面の少なくとも一部が内向きに加締められた加締部を有し、
前記中軸のビッカース硬度は前記接続端子のビッカース硬度よりも低く、
前記軸線を通り且つ前記軸線に沿った断面をみたときに、前記中軸の前記後端部のうちの前記加締部に対応する第一部位の外径は、前記中軸の前記後端部のうちの前記加締部に対応しない第二部位の外径よりも、小径であり、
前記断面をみたときに、前記第二部位における前記雄ねじのねじ山のうちの少なくとも一つのねじ山は、軸線方向を向く２つの斜面のうち、前記第一部位側の斜面が前記雌ねじのねじ山と非接触であり、前記第一部位側とは反対側の斜面が前記雌ねじのねじ山に密接すること
を特徴とするグロープラグ。
前記断面をみたときに、前記第一部位における前記雄ねじのねじ山のうちの少なくとも一つのねじ山は、前記軸線方向を向く２つの斜面が、共に、前記接続端子の前記雌ねじのねじ山に密接することを特徴とする請求項１に記載のグロープラグ。
前記第二部位は、前記軸線方向における前記第一部位の両側にそれぞれ位置することを特徴とする請求項１または２に記載のグロープラグ。