JP6188321B2

JP6188321B2 - グロープラグ

Info

Publication number: JP6188321B2
Application number: JP2012275163A
Authority: JP
Inventors: 松浦　友紀; 友紀松浦
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Priority date: 2012-12-17
Filing date: 2012-12-17
Publication date: 2017-08-30
Anticipated expiration: 2032-12-17
Also published as: JP2014119193A

Description

本発明は、内燃機関等に利用されるグロープラグに関するものである。

従来から、内燃機関の始動補助などのために、通電によって発熱するグロープラグが利用されている。グロープラグとしては、例えば、セラミックヒータと、セラミックヒータに接続された中軸と、を備えるものが提案されている。中軸の構成としては、種々の構成が提案されている。例えば、セラミックヒータに作用する力を緩和するために、中軸の先端部と後端部との間に最も外径が小さい部分を設ける構成が提案されている。

特許第４６２３６４５号公報

ところが、中軸を容易に製造することに関しては、十分な工夫がなされていないのが実情であった。例えば、従来は、中軸の構成として、切削加工を要する構成が採用されていた。このような問題は、セラミックヒータを備えるグロープラグに限らず、シースヒータを備えるグロープラグ等の種々の種類のグロープラグに共通する問題であった。

本発明の主な利点は、中軸を容易に製造することができる技術を提供することである。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の態様または適用例として実現することが可能である。
［態様］
軸線方向に沿って延びる貫通孔を有する金具と、
前記貫通孔に挿入された中軸であって、前記中軸の外周面と前記貫通孔の内周面との間に隙間をあけて配置された前記中軸と、
前記中軸の前記外周面と前記貫通孔の前記内周面との両方に接触することによって、前記中軸と前記貫通孔との間の前記隙間をシールするＯリングと、
を備えるグロープラグであって、
前記中軸の前記Ｏリングと接触する部分の外周面の周方向に沿った表面粗さの最大高さは１２．５μｍ以下であり、
前記グロープラグは、さらに、
前記金具よりも後端側に配置された端子部材と、
前記金具の先端部に固定され、通電によって発熱するヒータ部材と、
前記ヒータ部材の後端部に固定された接続部材と、
を備え、
前記中軸は、
前記中軸の先端に形成され、前記接続部材に接続された第１接続端部と、
前記中軸の後端に形成され、前記端子部材に接続された第２接続端部と、
前記第１接続端部と前記第２接続端部とを接続し、外径が一定な、定径部と、
を含み、
前記ヒータ部材は、前記軸線方向に沿って延びるセラミックヒータを含み、
前記接続部材は、前記セラミックヒータの後端部に固定され、
前記中軸の前記定径部の前記外径は、前記セラミックヒータの外径よりも小さく、
前記第１接続端部の硬度と前記第２接続端部の硬度とは、前記定径部の硬度よりも、大きい、
グロープラグ。

［適用例１］
軸線方向に沿って延びる貫通孔を有する金具と、
前記貫通孔に挿入された中軸であって、前記中軸の外周面と前記貫通孔の内周面との間に隙間をあけて配置された前記中軸と、
前記中軸の前記外周面と前記貫通孔の前記内周面との両方に接触することによって、前記中軸と前記貫通孔との間の前記隙間をシールするＯリングと、
を備えるグロープラグであって、
前記中軸の前記Ｏリングと接触する部分の外周面の周方向に沿った表面粗さの最大高さは１２．５μｍ以下である、グロープラグ。

この構成によれば、金具と中軸との間の気密性を、Ｏリングを用いることによって容易に向上できるので、気密性の向上のために中軸の構成を複雑な構成にせずに済む。例えば、Ｏリングを嵌め込む凹部を中軸に形成せずに済む。従って、中軸を容易に製造できる。

［適用例２］
適用例１に記載のグロープラグであって、さらに、
前記金具よりも後端側に配置された端子部材と、
前記金具の先端部に固定され、通電によって発熱するヒータ部材と、
前記ヒータ部材の後端部に固定された接続部材と、
を備え、
前記中軸は、
前記中軸の先端に形成され、前記接続部材に接続された第１接続端部と、
前記中軸の後端に形成され、前記端子部材に接続された第２接続端部と、
前記第１接続端部と前記第２接続端部とを接続し、外径が一定な、定径部と、
を含む、グロープラグ。

この構成によれば、中軸の先端部と後端部との間の部分（すなわち、定径部）の外径が一定であるので、中軸を容易に製造できる。

［適用例３］
適用例２に記載のグロープラグであって、
前記中軸の前記定径部の前記外径は、前記中軸の素材の外径と同じである、グロープラグ。

この構成によれば、中軸の素材を用いて容易に定径部を形成できるので、中軸を容易に製造できる。

［適用例４］
適用例２または３に記載のグロープラグであって、
前記中軸の前記第１接続端部の外径は、前記中軸の前記定径部の前記外径よりも大きく、
前記中軸の前記第２接続端部の外径は、前記中軸の前記定径部の前記外径よりも小さい、
グロープラグ。

この構成によれば、中軸の先端部の加工と後端部の加工とを行うことによって、中軸を容易に製造できる。

［適用例５］
適用例２ないし４のいずれかに記載のグロープラグであって、
前記ヒータ部材は、前記軸線方向に沿って延びるセラミックヒータを含み、
前記接続部材は、前記セラミックヒータの後端部に固定され、
前記中軸の前記定径部の前記外径は、前記セラミックヒータの外径よりも小さい、グロープラグ。

この構成によれば、中軸の定径部は、変形することによって、セラミックヒータに作用する力を緩和することができるので、セラミックヒータの破損を抑制できる。また、そのような定径部を有する中軸を、容易に製造できる。

［適用例６］
適用例１ないし５のいずれかに記載のグロープラグであって、
前記中軸は、鍛造で成形されている、グロープラグ。

この構成によれば、切削加工等の複雑な加工を用いずに済むので、中軸を容易に製造できる。

［適用例７］
適用例１ないし６のいずれかに記載のグロープラグであって、
前記中軸は、ステンレス鋼を用いて構成されている、グロープラグ。

この構成によれば、中軸の防錆処理（例えば、メッキ処理）を省略することができるので、中軸を容易に製造できる。

なお、本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、グロープラグ用の中軸、グロープラグ用の中軸の製造方法、グロープラグ、グロープラグの製造方法、等の態様で実現することができる。

本発明の一実施例としてのグロープラグを示す説明図である。グロープラグ１０の製造方法のフローチャートである。グロープラグ１０の製造方法のフローチャートである。中軸３０の外周面の粗さとＯリング５０の気密性との間の関係の説明図である。

Ａ．実施例：
Ａ−１．グロープラグの構成：
本発明の実施の形態を実施例に基づき説明する。図１は、本発明の一実施例としてのグロープラグを示す説明図である。グロープラグ１０は、図示しない内燃機関（例えば、ディーゼルエンジン）の始動補助等のための熱源として機能する。図１（Ａ）は、グロープラグ１０の縦断面図であり、図１（Ｂ）は、グロープラグ１０の一部分（セラミックヒータ４０を含む部分）を示す拡大断面図である。図示されたラインＣＬは、グロープラグ１０の中心軸を示している。以下、中心軸ＣＬのことを「軸線ＣＬ」とも呼び、中心軸ＣＬと平行な方向を「軸線方向」とも呼ぶ。図中の第１方向Ｄ１と第２方向Ｄ２とは、軸線ＣＬと平行であり、第２方向Ｄ２は、第１方向Ｄ１と反対の方向である。後述するように、通電によって発熱するヒータ部材７４０は、グロープラグ１０の第１方向Ｄ１側の端部を形成している。以下、このような第１方向Ｄ１側を「先端側」とも呼び、第２方向Ｄ２側を「後端側」とも呼ぶ。また、グロープラグ１０の種々の部材の第１方向Ｄ１側の端を「先端」とも呼び、第２方向Ｄ２側の端を「後端」とも呼ぶ。

グロープラグ１０は、主体金具２０と、中軸３０と、セラミックヒータ４０と、Ｏリング５０と、絶縁部材６０と、外筒７０と、端子部材８０と、を含んでいる。主体金具２０は、導電性材料（例えば、炭素鋼等の金属）を筒状に形成した部材である。主体金具２０は、中心軸ＣＬに沿って延びる貫通孔２０ｘを有している。また、主体金具２０は、第２方向Ｄ２側の端部に形成された工具係合部２８と、工具係合部２８よりも第１方向Ｄ１側に設けられた雄ネジ部２２と、を含んでいる。工具係合部２８は、グロープラグ１０の脱着時に、図示しない工具と係合する部分である。雄ネジ部２２は、図示しない内燃機関の取付孔の雌ネジに螺合するためのネジ山を含んでいる。

主体金具２０は、内径に応じて、３つの部分２１、２５、２９に分けることができる。第１部分２１は、主体金具２０の第１方向Ｄ１側の部分であり、第１方向Ｄ１側の開口ＯＰ１を形成している。第３部分２９は、主体金具２０の第２方向Ｄ２側の部分であり、第２方向Ｄ２側の開口ＯＰ２を形成している。第１部分２１の軸線方向の長さは、第３部分２９の軸線方向の長さよりも、長い。また、第１部分２１の内径は、第３部分２９の内径よりも小さく、軸線方向の位置に依らず一定である。ただし、第１部分２１の内径が、軸線方向の位置に応じて変化してもよい。第２部分２５は、第１部分２１と第３部分２９との間の部分であり、第１方向Ｄ１に向かって内径が小さく変化する部分である。本実施例では、第２部分２５は、第１部分２１と第３部分２９との間で内径を連続的に変化させている。なお、第２部分２５において、内径がステップ状に変化してもよい。

主体金具２０の貫通孔２０ｘには、中軸３０が収容されている。中軸３０は、導電材料（本実施例では、ステンレス鋼）を丸棒状に成形した部材である。中軸３０は、先端に形成された第１接続端部３１と、後端に形成された第２接続端部３９と、第１接続端部３１と第２接続端部３９との間に配置された定径部３５と、によって構成されている。定径部３５は、第１接続端部３１と第２接続端部３９とを接続しており、定径部３５の形状は、軸線方向に沿って延びる円柱状である。定径部３５の外径は、軸線方向の位置に依らず一定である。第１接続端部３１は、貫通孔２０ｘの内部に位置している。第１接続端部３１は、先端を形成する小径部３１１と、小径部３１１の第２方向Ｄ２側に設けられた大径部３１２と、を含んでいる。第２接続端部３９は、主体金具２０の第２方向Ｄ２側の開口ＯＰ２よりも第２方向Ｄ２側に位置する部分を含んでいる。

中軸３０には、第２方向Ｄ２側から、先ずＯリング５０が嵌め込まれ、次に、絶縁部材６０が嵌め込まれている。Ｏリング５０は、絶縁材料（本実施例では、フッ素ゴム）を用いて形成されている。絶縁部材６０は、絶縁材料（例えば、樹脂）を用いて形成されている。絶縁部材６０は、筒状部６２と、筒状部６２の第２方向Ｄ２側に設けられたフランジ部６８と、を含んでいる。Ｏリング５０と絶縁部材６０の筒状部６２とは、中軸３０の定径部３５の外周面と、主体金具２０の第３部分２９の内周面と、の間に挟まれている。このように、主体金具２０は、Ｏリング５０と絶縁部材６０とを介して、中軸３０を支持している。中軸３０は、中軸３０の外周面と貫通孔２０ｘの内周面との間に隙間をあけて配置されている。Ｏリング５０は、中軸３０の外周面と貫通孔２０ｘの内周面との両方に接触することによって、中軸３０と貫通孔２０ｘとの間の隙間をシールする。

主体金具２０よりも後端側（具体的には、絶縁部材６０の第２方向Ｄ２側）には、端子部材８０が配置されている。端子部材８０は、導電材料（例えば、ニッケル等の金属）をキャップ状に形成した部材である。主体金具２０と端子部材８０との間には、絶縁部材６０のフランジ部６８が挟まれている。端子部材８０には、中軸３０の第２接続端部３９が挿入されている。端子部材８０が加締められることによって、第２接続端部３９に端子部材８０が固定されている。これにより、第２接続端部３９は、端子部材８０に、電気的に接続される。

主体金具２０の先端部（具体的には、第１方向Ｄ１側の開口ＯＰ１）には、外筒７０が固定されている。外筒７０は、導電性材料（例えば、ステンレス鋼等の金属）を筒状に形成した部材である。外筒７０は、第１薄肉部７１と、第１薄肉部７１の第２方向Ｄ２側に設けられた厚肉部７５と、厚肉部７５の第２方向Ｄ２側に設けられた第２薄肉部７９と、を含んでいる。これらの３つの部分７１、７５、７９の間では、内径は同じである。第２薄肉部７９は、主体金具２０の開口ＯＰ１に挿入されている。

外筒７０には、通電によって発熱するセラミックヒータ４０が挿入されている。セラミックヒータ４０は、中心軸ＣＬに沿って延びるように配置された丸棒状の部材である。セラミックヒータ４０の外周面は、外筒７０によって保持されている。セラミックヒータ４０の先端部４１は、外筒７０の先端よりも第１方向Ｄ１側に突出し、セラミックヒータ４０の後端部４９は、外筒７０の後端よりも第２方向Ｄ２側に突出している。セラミックヒータ４０の後端部４９は、主体金具２０の貫通孔２０ｘの先端側に挿入されている。以下、外筒７０とセラミックヒータ４０との全体を、「ヒータ部材７４０」とも呼ぶ。

ヒータ部材７４０の後端部（具体的には、セラミックヒータ４０の後端部４９）には、接続部材９０が固定されている。接続部材９０は、導電性材料（例えば、ステンレス鋼）を円筒状に形成した部材である。接続部材９０の先端側には、セラミックヒータ４０の後端部４９が圧入されている。接続部材９０の後端側には、中軸３０の第１接続端部３１の小径部３１１が圧入されている。これにより、第１接続端部３１は、接続部材９０に電気的に接続される。

次に、セラミックヒータ４０の詳細について、説明する。図１（Ｂ）には、セラミックヒータ４０のより詳細な断面図が示されている。セラミックヒータ４０は、軸線ＣＬに沿って延びる丸棒状の基体２１０と、基体２１０の内部に埋設された、略Ｕ字状の発熱素子２２０（「発熱体２２０」とも呼ぶ）と、を含んでいる。

基体２１０は、絶縁性セラミック（例えば、窒化珪素）を用いて形成されている。基体２１０の先端部４１は、丸く加工されている。発熱素子２２０は、導電性セラミックを用いて形成されている。本実施例では、発熱素子２２０の材料は、主成分としての窒化珪素に、タングステンカーバイトを混合したセラミックである。

発熱素子２２０は、２本のリード部２２１、２２２と、それらのリード部２２１、２２２を接続する接続部２２３と、電極取出部２８１、２８２と、を含んでいる。各リード部２２１、２２２は、セラミックヒータ４０の後端部４９から先端部４１の近傍まで軸線ＣＬと平行に延びている。接続部２２３は、セラミックヒータ４０の先端部４１に埋設され、第１リード部２２１の先端と第２リード部２２２の先端とを接続する。接続部２２３の形状は、セラミックヒータ４０の先端部４１の丸い形状に合わせて湾曲する略Ｕ字状である。接続部２２３の断面積は、リード部２２１、２２２のそれぞれの断面積よりも、小さい。従って、通電時には、接続部２２３の温度が、他の部分と比べて、急速に上昇する。

第１リード部２２１の第２方向Ｄ２側の部分には、第１電極取出部２８１が接続されている。第１電極取出部２８１は、第１リード部２２１からセラミックヒータ４０の外周に向かって延び、セラミックヒータ４０の外面に露出する。第１電極取出部２８１の露出部分は、外筒７０の内周面に接触している。これにより、外筒７０と第１リード部２２１とが、電気的に接続される。

第２リード部２２２の第２方向Ｄ２側の部分には、第２電極取出部２８２が接続されている。第２電極取出部２８２は、第１電極取出部２８１よりも、第２方向Ｄ２側に配置されている。第２電極取出部２８２は、第２リード部２２２からセラミックヒータ４０の外周に向かって延び、セラミックヒータ４０の外面に露出する。第２電極取出部２８２の露出部分は、接続部材９０の内周面に接触している。これにより、接続部材９０と第２リード部２２２とが、電気的に接続される。

Ａ−２．グロープラグの製造方法：
図２、図３は、グロープラグ１０の製造方法のフローチャートである。図３は、図２の続きを表している。フローチャートの各ステップには、そのステップで処理される部材の概略断面図が示されている。図２、図３のフローチャートは、中軸３０の製造方法を詳細に示している。グロープラグ１０の他の部材の製造方法としては、公知の方法を採用可能であり、詳細な説明を省略する。

最初のステップＳ１００では、中軸３０の形成に用いられる棒部材３０ａが、線材９００から切り出される。以下、この棒部材３０ａを、「第１棒部材３０ａ」と呼ぶ。線材９００は、細長く線状に加工された鋼材である。図中の外径Ｄｗは、線材９００の外径である。第１棒部材３０ａは、線材９００の端から所定長さの位置を切断することによって得られる。従って、第１棒部材３０ａの外径は、線材９００の外径Ｄｗと、同じである。本実施例では、線材９００として、ステンレス鋼の線材が用いられる。線材９００は、第１棒部材３０ａの長さよりも十分に長い。通常は、線材９００は、コイル状に巻いた状態で、供給される。

次のステップＳ１１０では、第１棒部材３０ａの一端が加工されて、第１接続端部３１が形成される。具体的には、複数の成形型（図示省略）を用いた据え込み鍛造によって、第１棒部材３０ａの一端が、第１接続端部３１の形状に成形される。図中の第１外径Ｄ３１１は、小径部３１１の外径であり、第２外径Ｄ３１２は、大径部３１２の外径である。第１外径Ｄ３１１は、上述の外径Ｄｗよりも大きく、第２外径Ｄ３１２は、第１外径Ｄ３１１よりも大きい。以下、ステップＳ１１０によって得られる棒部材を、第２棒部材３０ｂと呼ぶ。

次のステップＳ１２０では、第２棒部材３０ｂの他端が加工されて、第２接続端部３９が形成される。具体的には、複数の成形型（図示省略）を用いた回転鍛造によって、第２棒部材３０ｂの他端の外径が低減して、第２接続端部３９が形成される。第１接続端部３１と第２接続端部３９との間の部分は、そのまま、定径部３５として用いられる。従って、定径部３５の外径は、上記の外径Ｄｗと同じである。以下、ステップＳ１２０によって得られる棒部材を、第３棒部材３０ｃと呼ぶ。

次のステップＳ１３０では、第２接続端部３９の外周面に、ローレット加工が施される。これにより、第２接続端部３９が完成する。この処理は、第２接続端部３９から端子部材８０が外れることを抑制するために、行われる。また、第２接続端部３９の外径Ｄ３９は、定径部３５の外径Ｄｗよりも小さい。以上のステップＳ１００〜Ｓ１３０によって、中軸３０が形成される。

次のステップＳ１４０では、中軸３０の第１接続端部３１に、接続部材９０が固定される。具体的には、中軸３０の第１接続端部３１の小径部３１１が、接続部材９０の後端側の開口に圧入される。なお、接続部材９０と第１接続端部３１との接続を強固にするために、接続部材９０と第１接続端部３１との境界部分を溶接（例えば、レーザ溶接）してもよい。

なお、ステップＳ１４０の段階では、予め、接続部材９０に、セラミックヒータ４０の後端部４９が固定されている。固定方法としては、圧入やロウ付等の任意の方法を採用可能である。また、ステップＳ１４０の段階では、予め、セラミックヒータ４０に、外筒７０が固定されている。固定方法としては、圧入やロウ付等の任意の方法を採用可能である。なお、外筒７０と、セラミックヒータ４０と、接続部材９０と、第１接続端部３１との間の固定の順番としては、任意の順番を採用可能である。以下、外筒７０とセラミックヒータ４０と接続部材９０と中軸３０とを接続して得られる部材を、軸モジュール１００と呼ぶ。

次のステップＳ１５０（図３）では、軸モジュール１００が主体金具２０に固定される。具体的には、中軸３０が、主体金具２０の先端側の開口ＯＰ１から貫通孔２０ｘ内に挿入されて、さらに、外筒７０の第２薄肉部７９が、主体金具２０の開口ＯＰ１に挿入される。そして、外筒７０が、厚肉部７５が主体金具２０の先端と接触する位置で、主体金具２０に固定される。固定方法としては、圧入やレーザ溶接等の任意の方法を採用可能である。

また、ステップＳ１５０では、Ｏリング５０が、中軸３０に、第２方向Ｄ２側から第１方向Ｄ１に向かって嵌め込まれる。Ｏリング５０は、中軸３０の定径部３５の外周面と、主体金具２０の第３部分２９の内周面と、の両方に接触する位置に配置される。また、Ｏリング５０を中軸３０に嵌め込む際には、中軸３０の第２接続端部３９が、Ｏリング５０を貫通し、次に、中軸３０の定径部３５が、Ｏリング５０を貫通する。そして、第２接続端部３９の外径Ｄ３９は、定径部３５の外径Ｄｗよりも小さく、Ｏリング５０の内径よりも小さい。従って、Ｏリング５０を、容易に、定径部３５に嵌め込むことが出来る。

次のステップＳ１６０では、絶縁部材６０が、中軸３０に、第２方向Ｄ２側から第１方向Ｄ１に向かって嵌め込まれる。絶縁部材６０の筒状部６２は、中軸３０の定径部３５と、主体金具２０の第３部分２９と、の間に挿入される。そして、絶縁部材６０は、フランジ部６８が主体金具２０の後端面に接触する位置に、配置される。

Ｏリング５０は、主体金具２０の第２部分２５と、絶縁部材６０の筒状部６２と、の間に挟まれた状態で、筒状部６２によって押圧される。これにより、Ｏリング５０は、中軸３０の定径部３５の外周面と、主体金具２０の第２部分２５の内周面と第３部分２９の内周面と、に密着し、主体金具２０と中軸３０との間をシールする。

次のステップＳ１７０では、端子部材８０が中軸３０の第２接続端部３９に固定される。端子部材８０には、凹部８０ｘが設けられている。この凹部８０ｘに中軸３０の第２接続端部３９が挿入された状態で、端子部材８０は、軸線ＣＬと直交する方向に加締められる。この結果、端子部材８０が、第２接続端部３９に固定される。端子部材８０の軸線方向の固定位置は、端子部材８０と主体金具２０との間で絶縁部材６０が軸線方向に沿って動かないように、設定される。以上により、グロープラグ１０が完成する。

Ａ−３．Ｏリング５０の気密性：
図４は、中軸３０の外周面の粗さと、Ｏリング５０の気密性と、の間の関係の説明図である。図中には、中軸３０（具体的には、定径部３５と第２接続端部３９）の一部分の斜視図が示されている。定径部３５の外周面上に形成された帯状の接触領域Ａｃは、定径部３５の外周面のうちのＯリング５０（図１）と接触する領域である。接触領域Ａｃ上には、周方向Ｄｃが矢印で示されている。この周方向Ｄｃは、中心軸ＣＬを中心とする円に沿った方向である。接触領域Ａｃは、この周方向Ｄｃに沿って定径部３５の外周面を１周するリング状の領域である。

図中には、定径部３５の外周面上に形成され得る細かい傷８００が示されている。この細かい傷８００は、中心軸ＣＬとおおよそ平行に延びる線状の傷である。このような細かい傷８００は、線材９００（図２）の製造時に形成され得る。例えば、線材９００を線引きによって製造する場合には、線材９００の外周面と接触する伸線ダイスによって、中心軸ＣＬとおおよそ平行に延びる傷が形成され得る。実際には、多数の細かい傷が、線材９００、すなわち、定径部３５の外周面上の全体に形成され得る。

中心軸ＣＬとおおよそ平行な傷が形成された場合には、ガスが、Ｏリング５０と中軸３０との間の傷を通って、接触領域Ａｃの先端側から後端側へ（あるいは、後端側から先端側へ）、漏洩し得る。このようなガスの漏洩は、傷が大きい場合、あるいは、傷が多い場合に、換言すれば、定径部３５の外周面が粗い場合に、生じ易い。従って、線材９００をそのまま定径部３５として利用する場合には、定径部３５、すなわち、線材９００の外周面が滑らかであることが好ましい。

定径部３５の外周面の粗さとＯリング５０の気密性との関係を評価するために、上記実施例に基づいて５つのサンプルを生成して、気密評価試験を行った。中心軸ＣＬとおおよそ平行な傷に起因する表面粗さの指標として、周方向Ｄｃに沿った表面粗さの最大高さを採用した。表面粗さの最大高さとしては、ＪＩＳＢ０６０１（２００１）の４．１．３で規定される最大高さＲｚを採用した。最大高さＲｚが大きいほど、表面が粗い。５つのサンプルの間では、定径部３５の接触領域Ａｃにおける周方向Ｄｃに沿った表面粗さの最大高さＲｚが互いに異なっている。他の構成は、５つのサンプルの間で共通である。以下に示す表１は、気密性試験の結果を示している。

表中には、サンプル番号と、各サンプルの最大高さＲｚと、圧力と、気密性の評価結果と、が示されている。気密評価試験の方法は、以下の通りである。すなわち、グロープラグ１０（図１）の主体金具２０の第１部分２１に貫通孔を形成し、そのグロープラグ１０を、雄ネジ部２２に適合する取付孔を有する試験台に装着する。そして、グロープラグ１０の先端側（すなわち、第１部分２１に形成された孔）に、圧力を印加する。そして、主体金具２０の開口ＯＰ２から流出する空気の単位時間当たりの流量（ｃｍ^３／ｍｉｎ）を測定する。この流量は、Ｏリング５０によるシール部分から漏洩した空気の流量である。この流量に基づく以下の評価基準に従って、気密性を評価した。
評価Ａ：流量が１ｃｍ^３／ｍｉｎ未満である。
評価Ｂ：流量が１ｃｍ^３／ｍｉｎ以上である。

評価試験に用いられた５つのサンプル＃１〜＃５のそれぞれの最大高さＲｚは、１３．８μｍ、１２．８μｍ、１２．５μｍ、１１．３μｍ、９．０μｍであった。また、評価試験は、５つの圧力、すなわち、０．６ＭＰａ、１．０ＭＰａ、２．０ＭＰａ、３．０ＭＰａ、４．０ＭＰａのそれぞれについて行われた。中軸３０の材料としては、ステンレス鋼製の線材９００を採用した。Ｏリング５０の材料としては、フッ素ゴムを採用した。また、以下に示す寸法は、各サンプルに共通である。
定径部３５（図２）の外径Ｄｗ：２．６ｍｍ
大径部３１２の第２外径Ｄ３１２：３．９ｍｍ
小径部３１１の第１外径Ｄ３１１：３．１ｍｍ
第２接続端部３９の外径Ｄ３９：２．２５ｍｍ

表１に示すように、最大高さＲｚが小さい場合には、大きい場合よりも、良好な評価結果が得られた。特に、最大高さＲｚが１２．５μｍ以下である３つのサンプル＃３、＃４、＃５に関しては、５つの圧力のいずれにおいても、評価Ａが得られた。最大高さＲｚが１２．８μｍであるサンプル＃２に関しては、０．６ＭＰａの評価結果が評価Ａであるものの、他の圧力の評価結果が評価Ｂであった。最大高さＲｚが１３．８μｍであるサンプル＃１に関しては、全ての圧力の評価結果が評価Ｂであった。

以上により、表面粗さの最大高さＲｚは、１２．５μｍ以下であることが好ましい。良好な評価結果が得られた最大高さＲｚは、具体的には、１２．５μｍ、１１．３μｍ、９．０μｍであり、これらの数値のうちの任意の値を、最大高さＲｚの好ましい範囲の上限として採用可能である。また、最大高さＲｚがゼロに近いほど、Ｏリング５０と定径部３５との間の隙間が小さくなるので、最大高さＲｚがゼロに近いほど、良好な気密性が得られると推定される。従って、最大高さＲｚの好ましい範囲の下限としては、ゼロを採用可能である。

なお、表面粗さの最大高さＲｚが上述の好ましい範囲内（例えば、１２．５μｍ以下）であれば、グロープラグ１０の構成（例えば、中軸３０の材料やＯリング５０の材料や中軸３０の各部の寸法）が上記のサンプルと異なっていても、Ｏリング５０の気密性の低下を抑制できると推定される。また、最大高さＲｚが上述の好ましい範囲内であれば、Ｏリング５０による気密性を向上するための複雑な形状を中軸３０に設けずに済む。例えば、Ｏリング５０を嵌め込む凹部を中軸３０に設けずに済む。従って、中軸３０を容易に製造できる。

また、上記実施例では、定径部３５（図２）の外径Ｄｗが一定であるので、中軸３０の第１接続端部３１と第２接続端部３９との間の部分の外径が一定ではない場合と比べて、中軸３０を容易に製造できる。特に、定径部３５の外径Ｄｗが、中軸３０の素材（例えば、線材９００）の外径と同じであれば、素材をそのまま定径部３５として利用することができるので、中軸３０を容易に製造できる。なお、中軸３０の素材をそのまま定径部３５として利用する場合には、素材の製造に用いられる工具の表面のうちの素材の外周面と接触する部分を滑らかにすることによって、素材の表面粗さの最大高さＲｚを小さくすることができる。例えば、線引きによって線材９００を製造する場合には、伸線ダイスの線材９００が通る孔の内周面を滑らかにすればよい。

また、上記実施例では、第１接続端部３１の外径（第１接続端部３１の外径が一定では無い場合は、最大外径。上記実施例では、第２外径Ｄ３１２）は、定径部３５の外径Ｄｗよりも大きい。従って、第１接続端部３１の外径が、定径部３５の外径Ｄｗよりも小さい場合と比べて、ヒータ部材７４０と第１接続端部３１との接続を容易にできる。また、第２接続端部３９の外径Ｄ３９は、定径部３５の外径Ｄｗよりも小さい。従って、定径部３５にＯリング５０を容易に装着できる。また、第１接続端部３１の加工と第２接続端部３９の加工とを行うことによって、容易に中軸３０を製造できる。

また、上記実施例では、定径部３５（図２）の外径Ｄｗは、セラミックヒータ４０の外径Ｄ４０よりも小さい。従って、外径Ｄｗが外径Ｄ４０以上である場合と比べて、セラミックヒータ４０より細い定径部３５が変形することによって、セラミックヒータ４０に作用する力を緩和できる。この結果、セラミックヒータ４０の破損を抑制できる。

また、上記実施例では、中軸３０は鍛造によって成形されているので、中軸３０を容易に製造できる。特に、第１接続端部３１と第２接続端部３９との間の定径部３５の外径Ｄｗが一定であるので、切削加工等の複雑な加工を用いずに済む。従って、切削加工を用いる場合と比べて、中軸３０を容易に製造できる。また、切削加工を用いずに中軸３０を製造すれば、素材の一部が無駄になることを抑制できる。従って、素材量を節約できる。

また、第１接続端部３１が鍛造で形成されているので、第１接続端部３１の硬度を向上できる。この結果、第１接続端部３１に接続部材９０を接続する場合に、第１接続端部３１の意図しない変形を抑制できる。また、第２接続端部３９が鍛造で形成されているので、第２接続端部３９の硬度を向上できる。この結果、第２接続端部３９に端子部材８０を接続する場合に、第２接続端部３９の意図しない変形を抑制できる。特に、上記実施例では、鍛造によって硬度が向上した第２接続端部３９の外周面にローレット加工が施されている。従って、第２接続端部３９と端子部材８０との接続を強固にできる。ただし、ローレット加工（図２：Ｓ１３０）を省略してもよい。

また、上記実施例では、中軸３０は、ステンレス鋼を用いて構成されている。従って、中軸３０の防錆処理（例えば、メッキ処理）を省略できるので、中軸３０を容易に製造できる。

Ｂ．変形例：
（１）中軸３０の形状と寸法としては、上述の実施例の形状と寸法とに限らず、種々の形状と寸法とを採用可能である。例えば、定径部３５の外径が、素材（例えば、線材９００（図２））の外径と異なっていてもよい。定径部３５の外径が素材の外径よりも小さい場合には、定径部３５を鍛造（例えば、回転鍛造）によって形成してもよい。また、第１接続端部３１の外径が定径部３５の外径よりも小さくてもよい。この場合も、第１接続端部３１を鍛造で形成することが好ましい。また、第２接続端部３９の外径が定径部３５の外径よりも大きくてもよい。この場合も、第２接続端部３９を鍛造で形成することが好ましい。いずれの場合も、中軸３０の少なくとも一部（例えば、第１接続端部３１と第２接続端部３９）を鍛造で成形することが好ましい。ただし、中軸３０を、鍛造を用いずに、切削等の他の加工方法によって、形成してもよい。

（２）中軸３０の材料としては、種々のステンレス鋼を採用可能である。例えば、フェライト系ステンレス鋼を採用してもよく、オーステナイト系ステンレス鋼を採用してもよい。一般には、種々のステンレス鋼、すなわち、鉄とクロムとを含む種々の合金を採用可能である。ただし、ステンレス鋼とは異なる他の導電性材料を採用してもよい。例えば、鉄とニッケルの合金等の種々の金属を採用可能である。

（３）Ｏリング５０の材料としては、フッ素ゴムに限らず、種々の絶縁性の弾性材料を採用可能である。例えば、シリコンゴム等の種々の弾性高分子材料を採用可能である。また、Ｏリング５０が柔らかいほど、気密性を向上できる。従って、グロープラグ１０の設計条件（例えば、耐熱温度等）に適合する材料のうちの柔らかい材料を採用することによって、気密性を向上できる。例えば、上記の気密評価試験で用いたＯリング５０の材料であるフッ素ゴムの硬さは、８０である。従って、表面粗さの最大高さＲｚの上記の好ましい範囲に適合する中軸３０を用いる場合には、ゴムの硬さが８０以下である材料を採用することによって、Ｏリング５０による良好な気密性を容易に実現できる。なお、ゴムの硬さとしては、ＪＩＳＫ６２５３−３で規定されるデュロメータ硬さを採用した。測定には、タイプＡデュロメータを用い、測定時間（すなわち、加圧板を試験片に接触させてから値の読取りまでの時間）としては、１５秒を採用した。

（４）グロープラグ１０の構成としては、上記実施例の構成に限らず、種々の構成を採用可能である。例えば、中軸３０とセラミックヒータ４０とを接続する接続部材の構成としては、円筒状の構成に限らず、リード線等の種々の構成を採用可能である。中軸３０の第１接続端部３１の形状としては、接続部材との接続に適した任意の形状を採用可能である。また、中軸３０に端子部材８０を固定する方法としては、加締めとは異なる種々の方法を採用可能である。例えば、第２接続端部３９に雄ねじを形成し、端子部材８０に雌ねじを形成して、端子部材８０を第２接続端部３９にねじ込む方法を採用してもよい。中軸３０の第２接続端部３９の形状としては、端子部材８０の構成に適した任意の形状を採用可能である。また、ヒータ部材としては、セラミックヒータ４０とは異なるヒータ素子（例えば、シースヒータ）を備える部材を採用してもよい。

（５）以上のように、中軸の構造と製造方法としては、実施例で説明した構造と製造方法とに限らず、種々の変形が可能である。いずれの場合も、中軸のＯリングと接触する部分の外周面の周方向に沿った表面粗さの最大高さが１２．５μｍ以下であれば、Ｏリングを用いて気密性を容易に向上できるので、中軸の構造が複雑化することを抑制でき、中軸を容易に製造できる。

同様に、グロープラグの構造と製造方法としては、実施例で説明した構造と製造方法とに限らず、種々の変形が可能である。例えば、セラミックヒータ４０を主体金具２０に固定する方法としては、外筒７０を介在させる方法に限らず、セラミックヒータ４０を貫通孔２０ｘに圧入する方法等の種々の方法を採用可能である。

（６）上記実施例のグロープラグは、内燃機関の始動補助のために利用されるグロープラグに限らず、種々のグロープラグに適用可能である。例えば、排気ガスを昇温するための排気ガスヒータ装置や、触媒やディーゼル粒子フィルタ（DPF: Diesel Particulate Filter）を再活性化するためのバーナーシステムや、冷却水を昇温するためのウォータヒータ装置等の種々の装置に利用されるグロープラグに、上記実施例のグロープラグを適用可能である。

以上、実施例、変形例に基づき本発明について説明してきたが、上記した発明の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨並びに特許請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれる。

１０...グロープラグ、２０...主体金具、２０ｘ...貫通孔、２１...第１部分、２２...雄ネジ部、２５...第２部分、２８...工具係合部、２９...第３部分、３０...中軸、３０ａ、３０ｂ、３０ｃ...棒部材、３１...第１接続端部、３５...定径部、３９...第２接続端部、４０...セラミックヒータ、４１...先端部、４９...後端部、５０...Ｏリング、６０...絶縁部材、６２...筒状部、６８...フランジ部、７０...外筒、７１...第１薄肉部、７５...厚肉部、７９...第２薄肉部、８０...端子部材、８０ｘ...凹部、９０...接続部材、１００...軸モジュール、２１０...基体、２２０...発熱体、２２０...発熱素子、２２１...第１リード部、２２２...第２リード部、２２３...接続部、２８１...第１電極取出部、２８２...第２電極取出部、３１１...小径部、３１２...大径部、７４０...ヒータ部材、８００...傷、９００...線材、Ｄ１...第１方向、Ｄ２...第２方向、ＣＬ...中心軸（軸線）、Ａｃ...接触領域、Ｄｃ...周方向、ＯＰ１...開口、ＯＰ２...開口

Claims

軸線方向に沿って延びる貫通孔を有する金具と、
前記貫通孔に挿入された中軸であって、前記中軸の外周面と前記貫通孔の内周面との間に隙間をあけて配置された前記中軸と、
前記中軸の前記外周面と前記貫通孔の前記内周面との両方に接触することによって、前記中軸と前記貫通孔との間の前記隙間をシールするＯリングと、
を備えるグロープラグであって、
前記中軸の前記Ｏリングと接触する部分の外周面の周方向に沿った表面粗さの最大高さは１２．５μｍ以下であり、
前記グロープラグは、さらに、
前記金具よりも後端側に配置された端子部材と、
前記金具の先端部に固定され、通電によって発熱するヒータ部材と、
前記ヒータ部材の後端部に固定された接続部材と、
を備え、
前記中軸は、
前記中軸の先端に形成され、前記接続部材に接続された第１接続端部と、
前記中軸の後端に形成され、前記端子部材に接続された第２接続端部と、
前記第１接続端部と前記第２接続端部とを接続し、外径が一定な、定径部と、
を含み、
前記ヒータ部材は、前記軸線方向に沿って延びるセラミックヒータを含み、
前記接続部材は、前記セラミックヒータの後端部に固定され、
前記中軸の前記定径部の前記外径は、前記セラミックヒータの外径よりも小さく、
前記第１接続端部の硬度と前記第２接続端部の硬度とは、前記定径部の硬度よりも、大きい、
グロープラグ。
請求項１に記載のグロープラグであって、
前記中軸の前記定径部の前記外径は、前記中軸の素材の外径と同じである、グロープラグ。
請求項１または２に記載のグロープラグであって、
前記中軸の前記第１接続端部の外径は、前記中軸の前記定径部の前記外径よりも大きく、
前記中軸の前記第２接続端部の外径は、前記中軸の前記定径部の前記外径よりも小さい、
グロープラグ。
請求項１ないし３のいずれかに記載のグロープラグであって、
前記中軸は、鍛造で成形されている、グロープラグ。
請求項１ないし４のいずれかに記載のグロープラグであって、
前記中軸は、ステンレス鋼を用いて構成されている、グロープラグ。