JP7056136B2

JP7056136B2 - グロープラグ

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Publication number: JP7056136B2
Application number: JP2017245406A
Authority: JP
Inventors: 郁也安藤; 博之村井
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2017-12-21
Filing date: 2017-12-21
Publication date: 2022-04-19
Anticipated expiration: 2037-12-21
Also published as: JP2019113225A

Description

本発明は、グロープラグに関する。

グロープラグは、ディーゼルエンジン等の内燃機関において、燃焼室内に噴射された燃料又は燃焼室内に取り込まれた燃料と空気の混合気を加熱して、自己着火させるための加熱源として用いられる。グロープラグは、通電によって発熱するセラミックヒータを備えている。セラミックヒータへの電力の供給は、外部電源から、ハウジング内に挿通されてセラミックヒータの基端側に接続された中軸を介して行われる。また、外部電源の端子は、中軸の基端部に形成されたおねじ部に対してナットを締め付けることによって固定されることが多い。

例えば、特許文献１のディーゼルエンジン用グロープラグにおいては、第１の構造として、発熱体（シース型ヒータ）に電極取り出し金具を介して導通された外部接続端子を、ハウジングの内部孔に回り止めを行って固定する絶縁固定部材を設けることが記載されている。この絶縁固定部材は、ハウジングの内面と外部接続端子の外面との間を封着することによって、ハウジングに対する外部接続端子の回り止めを行うことができる。

また、特許文献１のグロープラグにおいては、第２の構造として、電極取り出し金具の外周に装着された外部接続端子に六角形等の多角形状部を形成し、ハウジングの内部孔に配置された絶縁ブッシュに、多角形状部と係合する凹部を形成することが記載されている。この多角形状部と凹部との係合によって、ハウジングに対する外部接続端子の回り止めを行うことができる。

特開２００１－２６３６６２号公報

特許文献１のグロープラグの第１の構造においては、絶縁固定部材は、ハウジングの内面と外部接続端子の外面とに固着されるだけである。外部接続端子と絶縁固定部材との間には、形状による係合部は形成されていない。また、特許文献１のグロープラグの第２の構造においては、外部接続端子と絶縁ブッシュとの間に、形状による係合部が形成されている。しかし、この第２の構造においては、外部接続端子における、電極取り出し金具に装着された部分に、他の部分に比べて肉厚が大幅に薄くなった薄肉部が存在する。

ところで、外部接続端子（又は中軸）に外部電源等の端子を取り付けるときには、外部接続端子のおねじ部に、ナットを締め付けている。そして、この締め付け作業の作業時間を短縮するために、電動式又はエアー式の工具が用いられることがある。この場合、ナットを締め付けるときに、外部接続端子にねじり応力が加わる。特に、ナットの着座時（ナットが外部電源等の端子に接触して締め付けが完了する時）には、大きなねじり力としてのねじり衝撃力が外部接続端子に作用することがある。そのため、ハウジングに対する外部接続端子（又は中軸）の回り止め構造には、更なる改善の余地が残る。

特許文献１のグロープラグの第１の構造においては、外部接続端子にナット締め付け時のねじり衝撃力が作用するときには、ハウジングの内面と外部接続端子の外面とに固着された絶縁固定部材が剥がれることが懸念される。この場合には、中軸とセラミックヒータとの接合部としての電極取り出し金具に、ねじり衝撃力が作用するおそれがある。

一方、特許文献１のグロープラグの第２の構造においては、外部接続端子にナット締め付け時のねじり衝撃力が作用するときには、外部接続端子の薄肉部が強度不足によって損傷することが懸念される。

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたもので、中軸、及び中軸とセラミックヒータとの接合部を損傷から保護することができるグロープラグを提供しようとして得られたものである。

本発明の一態様は、筒状のハウジング（２）と、
前記ハウジングの先端部内に挿通されたセラミックヒータ（３）と、
前記ハウジング内における、前記セラミックヒータの基端側（Ｌ２）に挿通されるとともに、前記セラミックヒータに導通された中軸（４）と、
前記ハウジングと前記中軸との隙間に配置され、前記ハウジングと前記中軸とを絶縁するとともに、前記ハウジングに対する前記中軸の回り止めを行う回り止め部材（５１）と、を備え、
前記ハウジングの基端部の内周には、前記回り止め部材が配置された配置凹部（２２）が形成されており、
前記中軸の外周には、前記中軸と一体の金属材料によって、前記回り止め部材と係合する中軸係合部（４１）が形成されており、
前記回り止め部材は、前記中軸の中心軸線の周りの周方向（Ｃ）の複数箇所において分断された複数の分割体（５１３）によって形成されている、グロープラグ（１）にある。

本発明の参考態様は、筒状のハウジング（２）と、
前記ハウジングの先端部内に挿通されたセラミックヒータ（３）と、
前記ハウジング内における、前記セラミックヒータの基端側（Ｌ２）に挿通されるとともに、前記セラミックヒータに導通された中軸（４）と、
前記ハウジングと前記中軸との隙間に配置され、前記ハウジングと前記中軸とを絶縁するとともに、前記ハウジングに対する前記中軸の回り止めを行う回り止め部材（５１）と、を備えるグロープラグ（１）の製造方法であって、
前記回り止め部材を、前記ハウジングの基端部の内周に形成された配置凹部（２２）内に配置する配置工程と、
前記中軸を前記ハウジング内に挿通するとともに、前記回り止め部材の内周側に、前記中軸と一体の金属材料によって前記中軸の外周に形成された中軸係合部（４１）を配置する挿通工程と、を含むグロープラグの製造方法にある。

前記一態様のグロープラグにおいては、中軸と回り止め部材とが係合する部位の形状及び強度に着目し、中軸へのナットの締め付け時に、中軸に作用するねじり衝撃力から、中軸、及び中軸とセラミックヒータとの接合部を保護する工夫をしている。

具体的には、中軸の外周には、中軸と一体の金属材料によって、回り止め部材と係合する中軸係合部を形成している。そして、中軸に、ナット締め付け時のねじり衝撃力が加わるときには、中軸係合部から伝わるねじり衝撃力を、回り止め部材の形状によって受け止めることができる。これにより、中軸とセラミックヒータとの接合部に、組み付け時のねじり衝撃力が作用しにくくし、この接合部を損傷から保護することができる。

また、中軸係合部は、中軸と一体の金属材料から形成されており、中軸には、肉厚が大幅に薄くなった薄肉部は存在しない。そのため、ナット締め付け時のねじり衝撃力に対する中軸の強度を確保し、中軸を損傷から保護することができる。

それ故、前記一態様のグロープラグによれば、中軸、及び中軸とセラミックヒータとの接合部を損傷から保護することができる。

前記参考態様のグロープラグの製造方法においては、配置工程として、ハウジングが単体の状態にあるときに、回り止め部材をハウジングの配置凹部に配置することができる。これにより、回り止め部材をハウジングの配置凹部に配置するときに、その周辺に、配置の障害となる部材等が存在せず、この配置作業を容易にすることができる。

また、挿通工程として、回り止め部材が配置されたハウジング内に中軸を挿通して、回り止め部材の内周側に中軸係合部を配置する。これにより、ハウジング内に中軸を挿通する作業に伴って、回り止め部材の内周側に中軸係合部を配置することができる。そのため、グロープラグの組み付け作業を容易にすることができる。

前記参考態様のグロープラグの製造方法は、中軸、及び中軸とセラミックヒータとの接合部を損傷から保護することができるグロープラグの製造に適している。

なお、本発明の一態様及び参考態様において示す各構成要素のカッコ書きの符号は、実施形態における図中の符号との対応関係を示すが、各構成要素を実施形態の内容のみに限定するものではない。

実施形態１にかかる、プラグ取付孔に取り付けられたグロープラグを示す断面説明図。実施形態１にかかる、グロープラグの基端側部分を拡大して示す断面説明図。実施形態１にかかる、回り止め部材の周辺を示す、図２のIII－III矢視の断面説明図。実施形態１にかかる、グロープラグの先端側部分を拡大して示す断面説明図。実施形態１にかかる、他の回り止め部材の周辺を示す、図２のIII－III矢視相当の断面説明図。実施形態１にかかる、他の回り止め部材の周辺を示す、図２のIII－III矢視相当の断面説明図。実施形態１にかかる、他の回り止め部材の周辺を示す、図２のIII－III矢視相当の断面説明図。実施形態１にかかる、環状金具の圧入変位量と圧入荷重との関係を示すグラフ。実施形態１にかかる、ハウジング組付体を示す断面説明図。実施形態１にかかる、ヒータ組付体を示す断面説明図。実施形態１にかかる、ヒータ組付体にハウジング組付体を装着する状態を示す断面説明図。実施形態１にかかる、ヒータ組付体とハウジング組付体とが組み付けられた状態を示す断面説明図。実施形態１にかかる、製造されたグロープラグを示す断面説明図。実施形態２にかかる、２つに分割された回り止め部材を示す断面説明図。実施形態２にかかる、４つに分割された回り止め部材を示す断面説明図。実施形態２にかかる、他のグロープラグの基端側部分を拡大して示す断面説明図。実施形態３にかかる、グロープラグの基端側部分を拡大して示す断面説明図。実施形態３にかかる、回り止め部材の周辺を示す、図１７のXVIII－XVIII矢視の断面説明図。実施形態３にかかる、他のグロープラグの基端側部分を拡大して示す断面説明図。実施形態３にかかる、他の回り止め部材の周辺を示す、図１９のXX－XX矢視の断面説明図。

前述したグロープラグ及びその製造方法にかかる好ましい実施形態について、図面を参照して説明する。
＜実施形態１＞
本形態のグロープラグ１は、図１及び図２に示すように、ハウジング２、セラミックヒータ３、中軸４及び回り止め部材５１を備える。ハウジング２は、筒状に形成されており、グロープラグ１の最外周に配置される。セラミックヒータ３は、ハウジング２の先端部内に挿通されている。中軸４は、ハウジング２内における、セラミックヒータ３の基端側Ｌ２に挿通されるとともに、セラミックヒータ３に導通されている。回り止め部材５１は、ハウジング２と中軸４との隙間に配置され、ハウジング２と中軸４とを絶縁するとともに、ハウジング２に対する中軸４の回り止めを行う。

図２及び図３に示すように、ハウジング２の基端部の内周には、回り止め部材５１が配置された配置凹部２２が形成されている。中軸４の外周には、中軸４と一体の金属材料によって、回り止め部材５１と係合する中軸係合部４１が形成されている。

本形態のグロープラグ１において、先端側Ｌ１とは、グロープラグ１においてセラミックヒータ３が配置される側であって、エンジンの燃焼室６４側に配置される側のことをいう。基端側Ｌ２とは、先端側Ｌ１とは反対側であって、燃焼室６４から離れた側のことをいう。また、グロープラグ１及び中軸４の中心軸線が延びる方向を軸方向Ｌという。先端側Ｌ１とは、軸方向Ｌの先端側Ｌ１のことをいい、基端側Ｌ２とは、軸方向Ｌの基端側Ｌ２のことをいう。

以下に、本形態のグロープラグ１について詳説する。
図１に示すように、グロープラグ１は、自動車等において、自己着火が行われるディーゼルエンジン等のエンジンにおいて使用される。グロープラグ１は、エンジンのシリンダヘッド６に設けられたプラグ取付孔６１に配置され、セラミックヒータ３によってシリンダヘッド６の燃焼室６４内を加熱（予熱）するために用いられる。

（セラミックヒータ３）
図４に示すように、セラミックヒータ３は、通電によって発熱するものである。セラミックヒータ３は、絶縁性を有する棒状のセラミック基体３１と、セラミック基体３１に設けられたヒータ素子３２と、ヒータ素子３２の一端部にリード部３３１を介して設けられたプラス側電極としての陽極３３と、ヒータ素子３２の他端部にリード部３４１を介して設けられたマイナス側電極としての陰極３４とを有する。

セラミック基体３１は、セラミック材料から構成されている。ヒータ素子３２は、セラミック基体３１に埋設されている。ヒータ素子３２は、導電性を有し、通電によって発熱する発熱抵抗体となる金属材料から構成されている。陽極３３は、セラミック基体３１の基端部の外周に配置されている。陰極３４は、セラミック基体３１の基端部における、陽極３３よりも先端側Ｌ１の外周に配置されている。セラミックヒータ３は、円形状の断面に形成されている。

（ハウジング２）
図１に示すように、ハウジング２は、グロープラグ１の最外周に配置され、シリンダヘッド６のプラグ取付孔６１に取り付けられる部品である。ハウジング２は、シリンダヘッド６に導通されて、グラウンド電位に電気的に接続される。セラミックヒータ３の陰極３４は、ハウジング２を構成する第１ハウジング２Ａの内周面に導通される。そして、セラミックヒータ３の陰極３４は、ハウジング２及びシリンダヘッド６を介してグラウンド電位に電気的に接続される。ハウジング２は、例えば、機械構造用炭素鋼鋼材であるＳ３５Ｃ等の金属材料から構成することができる。

図１及び図４に示すように、ハウジング２は、セラミックヒータ３の外周に装着される第１ハウジング２Ａと、第１ハウジング２Ａの基端側Ｌ２に連結され、中軸４が挿通される第２ハウジング２Ｂとによって構成されている。第１ハウジング２Ａと第２ハウジング２Ｂとが合わさる境界部２０１は、レーザ溶接等によって接合されている。第１ハウジング２Ａの基端側Ｌ２の端部の外周には、プラグ取付孔６１の内壁面に形成されたテーパ状段差面６２に当接されるテーパ状当接面２４が形成されている。

図２及び図３に示すように、第２ハウジング２Ｂの基端側Ｌ２の端部の外周には、シリンダヘッド６の外部に配置される多角形状のハウジング形状部２３が形成されている。ハウジング形状部２３は、ハウジング２をプラグ取付孔６１に取り付けるときに、締め付け工具が係合される部位である。本形態のハウジング形状部２３は、六角形の断面形状を有する。本形態のハウジング形状部２３のサイズは、ＨＥＸ１０である。言い換えれば、ハウジング形状部２３は、１０ｍｍの二面幅を有する六角形状のものである。図１に示すように、第２ハウジング２Ｂの外周における、ハウジング形状部２３よりも先端側Ｌ１の位置には、プラグ取付孔６１に形成されためねじ部６３に螺合されるおねじ部２５が形成されている。なお、ハウジング形状部２３は、締め付け工具が係合される、四角形等の断面形状に形成することもできる。

図１に示すように、第１ハウジング２Ａの内周側には、セラミックヒータ３が挿通される先端側挿通穴２１Ａが形成されている。第２ハウジング２Ｂの内周側には、中軸４が挿通される基端側挿通穴２１Ｂが形成されている。図２に示すように、配置凹部２２は、第２ハウジング２Ｂの基端側挿通穴２１Ｂにおけるハウジング形状部２３の内周側に対向して形成されている。配置凹部２２は、基端側挿通穴２１Ｂにおける基端側Ｌ２の端部を拡径することによって形成されている。配置凹部２２の先端側Ｌ１の端面には、回り止め部材５１を係止するための段差底面２２１が形成されている。

本形態の配置凹部２２は、その加工のしやすさを考慮して、円形断面の内周面に形成されている。そのため、本形態においては、後述する環状金具５２を用いて回り止め部材５１を軸方向Ｌに圧縮し、後述する端子おねじ部４２に外側ナット５６を締め付けるねじり力が中軸４に作用するときに、配置凹部２２内に配置された回り止め部材５１が中軸４とともに回転しないようにする。

（中軸４）
図１及び図２に示すように、中軸４は、ハウジング２の内周側、言い換えれば第２ハウジング２Ｂの基端側挿通穴２１Ｂに配置され、セラミックヒータ３の陽極３３をグロープラグ１の外部に電気的に接続するための部品である。中軸４の先端部には、陽極３３に接触する電極金具４３が取り付けられている。セラミックヒータ３の陽極３３は、電極金具４３に導通される。そして、セラミックヒータ３の陽極３３は、電極金具４３及び中軸４を介して、外部の電源７に接続される。

中軸４の基端部の外周には、内側ナット５５及び外側ナット５６が螺合される端子おねじ部４２が形成されている。端子おねじ部４２の外周には、おねじ部４２１が形成されている。おねじ部４２１のサイズは、Ｍ４（直径：４ｍｍ）である。端子おねじ部４２には、外部の電源７の接続端子７１が装着され、この接続端子７１が外側ナット５６の締め付けによって取り付けられる。中軸係合部４１は、中軸４を切削加工するときに、切削されずに残された部分として、中軸４と一体の金属材料によって形成されている。中軸係合部４１は、端子おねじ部４２よりも先端側Ｌ１の位置において、外周側に突出して設けられている。

図３に示すように、本形態の中軸係合部４１の外周は、多角形状としての四角形の断面形状を有する。中軸係合部４１は、多角形状を形成する複数の回り止め面４１１を有しており、回り止め面４１１間の角部４１２は丸められている。回り止め面４１１は、平坦面として形成されている。角部４１２は、回り止め部材５１に局部的な応力が生じることを避けるために、中軸４の中心軸線の周りに描かれる仮想円Ｅに沿った円弧状に形成されている。参考として、本形態の仮想円Ｅの直径はφ４．８ｍｍであり、本形態の互いに平行な位置にある回り止め面４１１の幅は４ｍｍである。

（回り止め部材５１）
図２及び図３に示すように、回り止め部材５１は、ハウジング２と中軸４との絶縁性が確保されるとともに、中軸４から伝わるねじり力に耐えられる強度が確保された樹脂材料又はセラミック材料によって、成形体として形成されている。回り止め部材５１は、環形状に形成されており、配置凹部２２の内周と中軸４の外周との隙間を埋める形状に形成されている。回り止め部材５１の外周は、円形の断面形状に形成されており、回り止め部材５１の内周穴５１０は、中軸係合部４１の外周形状に沿った多角形状に形成されている。回り止め部材５１の内周穴５１０は、複数の回り止め面５１１及び丸められた内角部５１２を有する、多角形状としての四角形の断面形状を有する。

中軸係合部４１の複数の回り止め面４１１と回り止め部材５１の複数の回り止め面５１１とは互いに対面している。この回り止め面４１１，５１１同士の対面によって、回り止め部材５１による中軸４の回り止めが行われる。これにより、中軸４の回り止めをより確実に行うことができる。

図３に示すように、回り止め部材５１の内周穴５１０は、グロープラグ１の組み付け作業を容易にするために、中軸４の端子おねじ部４２及び中軸係合部４１を挿通可能な大きさに形成されている。より具体的には、回り止め部材５１の多角形状の内周穴５１０における内接円Ｆ１の直径φＤ１は、多角形状の中軸係合部４１における内接円Ｆ２の直径φＤ２よりも大きく、内接円Ｆ２の直径φＤ２は、端子おねじ部４２の外径φＤ３よりも大きい。すなわち、本形態においては、φＤ１＞φＤ２＞φＤ３の関係がある。回り止め部材５１は、例えば、樹脂材料としてのフェノール樹脂から構成することができ、セラミック材料としてのアルミナの焼結体から構成することもできる。

中軸係合部４１の外周及び回り止め部材５１の内周穴５１０は、四角形の断面形状とする以外にも、例えば、図５及び図６に示すように、五角形、六角形等の断面形状とすることができる。この場合にも、中軸係合部４１の外周は、回り止め面４１１及び丸められた角部４１２を有し、回り止め部材５１の内周穴５１０は、中軸係合部４１の外周形状に沿った形状を有する。参考として、本形態の五角形の仮想円Ｅの直径はφ４．６ｍｍであり、本形態の六角形の仮想円Ｅの直径はφ４．４ｍｍである。また、五角形の場合の中心から回り止め面４１１までの半径は２ｍｍであり、六角形の場合の互いに平行な位置にある回り止め面４１１の幅は４ｍｍである。

また、中軸係合部４１の外周及び回り止め部材５１の内周穴５１０は、図７に示すように、円形状の外周面に対して一対の平行な回り止め面５１１を形成した形状とすることもできる。一対の回り止め面５１１は、中軸係合部４１から端子おねじ部４２まで連続して形成することができる。この場合には、中軸係合部４１の一対の回り止め面４１１と、回り止め部材５１の一対の回り止め面５１１とが対面し、回り止め部材５１による中軸４の回り止めが行われる。参考として、本形態の仮想円Ｅの直径はφ４ｍｍであり、本形態の一対の回り止め面４１１の幅は３．３ｍｍである。

なお、中軸係合部４１の外周及び回り止め部材５１の内周穴５１０は、回り止め部材５１による中軸４の回り止めを行うために、互いに対面する少なくとも１つの回り止め面を有していればよい。また、中軸係合部４１の外周及び回り止め部材５１の内周穴５１０は、回り止め部材５１による中軸４の回り止めを行うために、それらの中心軸線の周りの仮想円に交差する種々の面を有していてもよい。

（環状金具５２）
図２に示すように、ハウジング２内における、回り止め部材５１の基端側Ｌ２には、中軸４が挿通された環状金具５２が配置されている。環状金具５２は、回り止め部材５１を軸方向Ｌから押圧するための部品である。本形態の環状金具５２は、金属材料から構成されており、円環形状に形成されている。環状金具５２は、例えば、ステンレス鋼材であるＳＵＳ４３０等から構成することができる。環状金具５２は、配置凹部２２における、回り止め部材５１の基端側Ｌ２に隣接して配置されている。環状金具５２は、配置凹部２２の段差底面２２１との間に回り止め部材５１を挟持する状態で配置凹部２２内に圧入されている。

環状金具５２を配置凹部２２内に圧入することにより、第２ハウジング２Ｂが単体の状態において、第２ハウジング２Ｂに対して回り止め部材５１及び環状金具５２を、回り止めを行った状態で固定することができる。これにより、組み付け状態の管理を簡素化することができ、これに伴い、組み付けの品質向上を図ることが可能になる。

圧入前の環状金具５２の外径は、配置凹部２２の内径よりも若干大きい。そして、環状金具５２を配置凹部２２内に圧入した後には、環状金具５２が配置凹部２２に固定され、環状金具５２によって回り止め部材５１が配置凹部２２内に固定される。また、回り止め部材５１は、環状金具５２を配置凹部２２内に圧入したときの環状金具５２からの軸力を受け、配置凹部２２の段差底面２２１と環状金具５２との間に挟持されることによって、ハウジング２に対する回り止めが行われている。

また、図２に示すように、配置凹部２２内に配置された回り止め部材５１の内周穴５１０への中軸係合部４１の挿入を容易にするために、環状金具５２の内径は、回り止め部材５１の内周穴５１０の外形よりも大きい。

（シール材５３）
図２に示すように、環状金具５２と中軸４との隙間には、グロープラグ１の外部からハウジング２と中軸４との隙間への水等の浸入を防止するためのシール材５３が配置されている。シール材５３は、環状金具５２と中軸４との絶縁性を確保する機能も有する。本形態のシール材５３は、液状のシールゴムによって構成されている。シール材５３は、種々のゴム、樹脂等によって構成することができる。

（絶縁ブッシュ５４）
環状金具５２の基端側Ｌ２であって配置凹部２２の基端部には、中軸４の端子おねじ部４２が挿通された絶縁ブッシュ５４が配置されている。絶縁ブッシュ５４は、中軸４及び内側ナット５５と第２ハウジング２Ｂ及び環状金具５２との絶縁を行うための部品である。絶縁ブッシュ５４は、種々の樹脂材料又はセラミック材料によって構成されている。

（回り止め部材５１等の組付構造）
図２に示すように、配置凹部２２及び第２ハウジング２Ｂの基端部に、回り止め部材５１、環状金具５２、シール材５３及び絶縁ブッシュ５４が配置されるとともに、回り止め部材５１、環状金具５２、シール材５３及び絶縁ブッシュ５４の内周側に中軸４が挿通された状態で、端子おねじ部４２に螺合された内側ナット５５が締め付けられる。

配置凹部２２の段差底面２２１は、軸方向Ｌに垂直な平面として、平滑な表面に形成されている。回り止め部材５１の端面及び環状金具５２の端面も、軸方向Ｌに垂直な平面として、平滑な表面に形成されている。そして、回り止め部材５１が段差底面２２１と環状金具５２との間に挟持されるときには、回り止め部材５１が軸方向Ｌに沿って圧縮され、回り止め部材５１に局部的な応力が作用することを防止することができる。

回り止め部材５１は、配置凹部２２内に環状金具５２を圧入したときに、環状金具５２から回り止め部材５１に軸方向Ｌに作用する残留圧縮荷重Ｐ２によって、ハウジング２に対する回り止めが行われている。図８には、環状金具５２を配置凹部２２に圧入するときの、環状金具５２の軸方向Ｌへの圧入変位量ｘ（ｍｍ）と、環状金具５２を圧入するための圧入荷重Ｐ（Ｎ）との関係を示す。環状金具５２を配置凹部２２内に圧入するときに、環状金具５２が回り止め部材５１に当接するまでの第１過程Ｋ１においては、配置凹部２２への環状金具５２の圧入変位量ｘが増加するほど、環状金具５２に加わる圧入荷重Ｐ１が増加する。

そして、環状金具５２が回り止め部材５１に当接すると、第２過程Ｋ２として、環状金具５２に作用する圧入荷重Ｐが回り止め部材５１によって受け止められ、環状金具５２に加わる圧入荷重Ｐが急激に増加する。このとき、回り止め部材５１に作用する圧入荷重Ｐは、回り止め部材５１に作用する残留圧縮荷重Ｐ２となる。そして、回り止め部材５１を押圧する環状金具５２の圧入変位量ｘが増加するほど、回り止め部材５１に作用する残留圧縮荷重Ｐ２が増加する。

本形態においては、回り止め部材５１に作用する残留圧縮荷重Ｐ２を、締め付け工具によって外側ナット５６を中軸４の端子おねじ部４２に締め付ける際に、外側ナット５６が接続端子７１に着座した時に生じるねじり力によって回り止め部材５１が回転しない大きさに設定する。この回り止め部材５１の回り止めを行うための残留圧縮荷重Ｐ２を設定する際には、図２及び図３に示すように、回り止め部材５１の端面と配置凹部２２の段差底面２２１との間に作用する、周方向Ｃの摩擦力も影響する。

つまり、回り止め部材５１に作用する残留圧縮荷重Ｐ２と、回り止め部材５１の端面と段差底面２２１との間に作用する、周方向Ｃへの摩擦係数とを調整することによって、ハウジング２に対する回り止め部材５１の回り止めを行うことができる。例えば、回り止め部材５１の端面と段差底面２２１との表面粗さを粗く設定すれば、残留圧縮荷重Ｐ２をできるだけ低く設定することによっても、ハウジング２に対する回り止め部材５１の回り止めを行うことができる。

なお、ハウジング２の配置凹部２２と回り止め部材５１との間には、形状による回り止めが行われていてもよい。例えば、回り止め部材５１の外周と配置凹部２２の内周とに、円形状ではない形状変化部を形成することにより、ハウジング２に対する回り止め部材５１の回り止めを行うことができる。また、例えば、回り止め部材５１と配置凹部２２との境界位置に、キー部材等の別部材を配置することにより、ハウジング２に対する回り止め部材５１の回り止めを行うこともできる。

（製造方法）
次に、グロープラグ１の製造方法について説明する。
まず、配置工程として、図９に示すように、第２ハウジング２Ｂの基端側挿通穴２１Ｂの配置凹部２２内に回り止め部材５１を配置し、回り止め部材５１の基端側Ｌ２から配置凹部２２内に環状金具５２を圧入する。そして、第２ハウジング２Ｂに回り止め部材５１及び環状金具５２が配置されたハウジング組付体１１が形成される。

配置工程においては、第２ハウジング２Ｂが単体の状態にあるときに、回り止め部材５１を第２ハウジング２Ｂの配置凹部２２に配置し、環状金具５２を圧入することができる。これにより、回り止め部材５１の配置及び環状金具５２の圧入を行うときに、これらの周辺に、配置及び圧入の障害となる部材等が存在せず、この配置・圧入作業を容易にすることができる。

また、配置工程とは別に、図１０に示すように、ヒータ組付工程として、セラミックヒータ３を、第１ハウジング２Ａの先端側挿通穴２１Ａに挿通させるとともに、電極金具４３を中軸４の先端部に取り付け、電極金具４３をセラミックヒータ３の基端部に装着する。そして、第１ハウジング２Ａ、セラミックヒータ３、中軸４及び電極金具４３が組み付けられたヒータ組付体１２が形成される。なお、グロープラグ１の陽極３３と電極金具４３、及びグロープラグ１の陰極３４とハウジング２とは、ロウ材等を介して電気的に接続することができる。

次いで、挿通工程として、図１１に示すように、ヒータ組付体１２に対してハウジング組付体１１を装着する。このとき、ヒータ組付体１２の中軸４が第２ハウジング２Ｂ内に挿通され、ハウジング組付体１１における回り止め部材５１の内周穴５１０に、ヒータ組付体１２における中軸４の端子おねじ部４２及び中軸係合部４１が挿通される。そして、回り止め部材５１の内周穴５１０に中軸係合部４１が配置されるとともに、第１ハウジング２Ａの基端面２０２と、第２ハウジング２Ｂの先端面２０３とが対面する。

挿通工程においては、第２ハウジング２Ｂ内に中軸４を挿通する作業に伴って、回り止め部材５１の内周穴５１０に中軸係合部４１を配置することができる。そのため、グロープラグ１の組み付け作業を容易にすることができる。

次いで、図１２に示すように、第１ハウジング２Ａの基端面２０２と第２ハウジング２Ｂの先端面２０３との境界部２０１にレーザ溶接等を行い、第１ハウジング２Ａと第２ハウジング２Ｂとを接合して、ハウジング２を形成する。次いで、ハウジング２内の環状金具５２と中軸４との間に形成された隙間に、シール材５３としての液状のシールゴムを充填する。そして、環状金具５２と中軸４との隙間がシール材５３によって埋められる。

次いで、図１３に示すように、中軸４の端子おねじ部４２に絶縁ブッシュ５４を装着し、端子おねじ部４２に内側ナット５５を螺合させる。こうして、グロープラグ１が製造される。

（グロープラグ１の取り付け）
また、図１に示すように、グロープラグ１は、シリンダヘッド６のプラグ取付孔６１に取り付けられて使用される。グロープラグ１をプラグ取付孔６１に取り付けるに当たっては、グロープラグ１のセラミックヒータ３及びハウジング２をプラグ取付孔６１内に挿入するとともに、ハウジング２のおねじ部２５を、プラグ取付孔６１のめねじ部６３に螺合させる。このとき、作業者等は、ハウジング２のハウジング形状部２３に締め付け工具を係合させ、締め付け工具を用いてグロープラグ１を回転させ、ハウジング２のおねじ部２５をプラグ取付孔６１のめねじ部６３に螺合させることができる。

次いで、同図に示すように、作業者は、グロープラグ１の中軸４の端子おねじ部４２に、外部の電源７の接続端子７１を装着するとともに、端子おねじ部４２に外側ナット５６を螺合させる。そして、締め付け工具によって外側ナット５６を回転させて、外側ナット５６を端子おねじ部４２に締め付ける。これにより、端子おねじ部４２にすでに螺合された内側ナット５５と、外側ナット５６との間に接続端子７１が挟持され、接続端子７１がグロープラグ１の中軸４に電気的に接続される。こうして、プラグ取付孔６１にグロープラグ１が取り付けられる。

なお、端子おねじ部４２への接続端子７１の取り付け、及び外側ナット５６の締め付けは、プラグ取付孔６１に取り付けられる前のグロープラグ１に対して行ってもよい。

（作用効果）
本形態のグロープラグ１においては、中軸４と回り止め部材５１とが係合する部位の形状及び強度に着目し、中軸４の端子おねじ部４２への外側ナット５６の締め付け時に、中軸４に作用するねじり衝撃力から、中軸４、及び中軸４の電極金具４３とセラミックヒータ３との接合部を保護する工夫をしている。

本形態のグロープラグ１においては、中軸４の外周に、中軸４と一体の金属材料によって、回り止め部材５１と係合する中軸係合部４１が形成されている。そして、中軸４に、ナット締め付け時のねじり衝撃力が加わるときには、このねじり衝撃力を、中軸係合部４１の複数の回り止め面４１１と対面する回り止め部材５１の複数の回り止め面５１１によって受け止めることができる。これにより、中軸４に取り付けられた電極金具４３とセラミックヒータ３の陽極３３との接合部に、ナット締め付け時のねじり衝撃力が作用しにくくし、これらの接合部を損傷から保護することができる。

また、中軸係合部４１は、中軸４と一体の金属材料から形成されており、中軸４には、肉厚が大幅に薄くなった薄肉部は存在しない。そのため、ナット締め付け時のねじり衝撃力に対する中軸４の強度を確保し、中軸４を損傷から保護することができる。

また、ハウジング２のハウジング形状部２３の内周側に配置凹部２２が形成されることによって、ハウジング形状部２３は若干薄肉化される。ただし、配置凹部２２内に環状金具５２が圧入されていることにより、この環状金具５２によってハウジング形状部２３が補強される。これにより、グロープラグ１をプラグ取付孔６１に取り付ける際に、ハウジング形状部２３に係合された締め付け工具による回転トルクをハウジング２が受けたときに、ハウジング２のねじれ変形が抑制される。

そして、グロープラグ１がプラグ取付孔６１に取り付けられたときには、プラグ取付孔６１のテーパ状段差面６２とハウジング２のテーパ状当接面２４との当接状態が良好に形成される。この当接状態の形成により、シリンダヘッド６の燃焼室６４内を密閉するためのシール機能を確保することができる。

以上のように、本形態のグロープラグ１によれば、ナット締め付け時において、中軸４、及び中軸４に取り付けられた電極金具４３とセラミックヒータ３の陽極３３との接合部を損傷から保護することができる。

＜実施形態２＞
本形態は、回り止め部材５１、中軸４の端子おねじ部４２、又は環状金具５２に、実施形態１とは異なる工夫をした場合について示す。

回り止め部材５１は、一体形状としての環形状に形成するだけでなく、図１４及び図１５に示すように、複数に分割した分割体５１３を組み合わせて形成することもできる。この場合、回り止め部材５１は、周方向Ｃの適宜箇所において分断された状態に分割することができる。回り止め部材５１は、例えば、２分割、４分割等の複数の分割体５１３に分割することができる。

回り止め部材５１を分割することにより、端子おねじ部４２に外側ナット５６を締め付ける際に、中軸４から回り止め部材５１に作用するねじり力を、回り止め部材５１の複数の分割体５１３に分散させることができる。これにより、樹脂材料又はセラミック材料によって構成される回り止め部材５１が、ねじり力によって割れることを防止することができる。

また、図１６に示すように、端子おねじ部４２Ａは、中軸４から分割して形成し、中軸４に対して一体化させることもできる。分割した端子おねじ部４２Ａは、例えば、中軸４の基端部４４の外周に装着される筒状部４２２と、筒状部４２２の基端側Ｌ２に繋がるおねじ部４２３とを有する形状に形成することができる。また、筒状部４２２は、外径を縮小させるように変形させて、中軸４の基端部４４の外周にかしめ固定することができる。この筒状部４２２のかしめ固定は、中軸４をハウジング２の内周側に挿通させた後に行うことができる。

端子おねじ部４２Ａを中軸４から分割することにより、端子おねじ部４２Ａに形成するねじのサイズを維持したまま、中軸４及び中軸係合部４１を細くすることができる。また、中軸係合部４１を細くすることにより、回り止め部材５１及びハウジング形状部２３の厚肉化を図ることが可能になり、回り止め部材５１及びハウジング形状部２３の強度を高めることが可能になる。参考として、本形態の中軸４の基端部４４の外径はφ３．４ｍｍであり、本形態の中軸係合部４１の角部４１２を形成するための仮想円Ｅの直径はφ４ｍｍであり、本形態の互いに平行な位置にある回り止め面４１１の幅は３．５ｍｍである。

また、環状金具５２は、配置凹部２２内に圧入した後に、レーザ溶接等によってハウジング２に接合することもできる。この接合は、環状金具５２とハウジング２との周方向Ｃの境界部のうちの少なくとも一部に行うことができる。この場合には、環状金具５２がハウジング２から緩むことを防止することができる。

本形態のグロープラグ１におけるその他の構成、作用効果等については、実施形態１の場合と同様である。また、本形態においても、実施形態１に示した符号と同一の符号が示す構成要素は、実施形態１の場合と同様である。

＜実施形態３＞
本形態は、図１７及び図１８に示すように、回り止め部材５１が、配置凹部２２内に配置された環状金具５２の内周側に、環状金具５２に対して回り止めが行われた状態で配置された場合について示す。

環状金具５２の外周は、円形状の断面に形成されており、円形状の断面を有する配置凹部２２内に圧入されている。環状金具５２の内周は、外周側に窪む溝部５２１を周方向Ｃの複数箇所に有する断面に形成されている。また、周方向Ｃにおける溝部５２１同士の間には、凸部５２２が形成されている。本形態の溝部５２１及び凸部５２２は、周方向Ｃの複数箇所に等間隔に形成されている。また、溝部５２１及び凸部５２２は、環状金具５２の軸方向Ｌの一部に形成されている。

図１７及び図１８に示すように、回り止め部材５１の一部は、溝部５２１に入り込む突起部５１４として形成されている。また、周方向Ｃにおける突起部５１４同士の間には、凸部５２２が配置される凹部５１５が形成されている。本形態の配置凹部２２は、第２ハウジング２Ｂの基端側Ｌ２の端面から環状金具５２の長さと略同一の深さに形成されている。配置凹部２２の先端側Ｌ１には、シール材５３を保持するためのシール材用凹部２６が形成されている。参考として、本形態の中軸係合部４１の角部４１２を形成するための仮想円Ｅの直径はφ４ｍｍであり、本形態の互いに平行な位置にある回り止め面４１１の幅は３．５ｍｍである。

シール材用凹部２６の内径は、基端側挿通穴２１Ｂの内径よりも大きく、かつ配置凹部２２の内径よりも小さい。シール材用凹部２６には、基端側Ｌ２から順に、ゴム材料からなるＯリング５７と、Ｏリング５７が基端側挿通穴２１Ｂへはみ出すことを防止する（Ｏリング５７を着座させる）ためのベークワッシャ５８が配置されている。ベークワッシャ５８は、絶縁性を有するワッシャであればよい。

また、図１７に示すように、環状金具５２の基端側Ｌ２の端部は、レーザ溶接等を行って第２ハウジング２Ｂの基端側Ｌ２の端部に接合されている。この接合は、環状金具５２の周方向Ｃの全周又は一部に行うことができる。本形態の環状金具５２は、第２ハウジング２Ｂの基端側Ｌ２の端部に位置するため、溶接等によって接合することが容易である。なお、環状金具５２は、レーザ溶接の代わりに抵抗溶接等を行って、第２ハウジング２Ｂに接合することもできる。

また、環状金具５２の全体は、配置凹部２２内に埋設されている。一方、回り止め部材５１は、環状金具５２から基端側Ｌ２に突出して設けられている。そして、回り止め部材５１は、第２ハウジング２Ｂから基端側Ｌ２へ突出する中軸４の基端部４４における軸方向Ｌの一部の外周を覆っている。この構成により、電源７等の正電位に接続される中軸４と、グラウンドとしての負電位に接続される第２ハウジング２Ｂとを絶縁するための沿面距離を長くすることができる。そのため、中軸４と第２ハウジング２Ｂとの間の漏電をより確実に防ぐことができる。

環状金具５２を配置凹部２２内に圧入するときには、３０～１００μｍの圧入代を設定することができる。この圧入を行う際には、環状金具５２の外周と配置凹部２２の内周との間に潤滑剤を塗布して、圧入荷重のばらつきを低減することができる。

本形態のグロープラグ１においては、回り止め部材５１と環状金具５２とは、回り止め部材５１を構成する樹脂によるインサート成形品として一体化されている。この構成により、環状金具５２に対して回り止めが行われた回り止め部材５１を容易に成形することができる。なお、インサート成形を行う際には、環状金具５２を成形型に配置し、成形型内に回り止め部材５１を構成する樹脂を充填する。そして、環状金具５２と一体化された回り止め部材５１を成形型から取り出す。

また、本形態のグロープラグ１においては、環状金具５２に対する回り止め部材５１の回り止めが行われていることにより、回り止め部材５１に圧縮荷重を作用させることなく、回り止め部材５１の回り止めを行うことができる。これにより、回り止め部材５１の損傷を防止して、回り止め部材５１を第２ハウジング２Ｂに容易に組み付けることができる。

また、環状金具５２が配置凹部２２内に圧入されることにより、第２ハウジング２Ｂに対する環状金具５２及び回り止め部材５１の回り止めを行うことができる。さらに、環状金具５２を第２ハウジング２Ｂに接合することにより、第２ハウジング２Ｂに対する環状金具５２及び回り止め部材５１の回り止めをより確実にすることができる。

また、環状金具５２に対する回り止め部材５１の回り止めを行うための回り止め部材５１と環状金具５２との係合形状は、種々の形状とすることができる。例えば、図１９及び図２０に示すように、環状金具５２は、配置凹部２２における軸方向Ｌの基端側Ｌ２の部分にのみ圧入し、配置凹部２２には、回り止め部材５１の外周と環状金具５２の外周とを対面させることができる。

また、環状金具５２の基端部には、第２ハウジング２Ｂの基端側Ｌ２の端面に対面するよう、外周側に屈曲する屈曲部５２３を形成することができる。この場合にも、環状金具５２は、配置凹部２２内に圧入する。また、この場合には、環状金具５２の屈曲部５２３を第２ハウジング２Ｂに接合することができる。この場合においても、その他の構成は、図１７及び図１８の場合と同様である。

本発明は、各実施形態のみに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲においてさらに異なる実施形態を構成することが可能である。また、本発明は、様々な変形例、均等範囲内の変形例等を含む。

１グロープラグ
２ハウジング
２２配置凹部
２３ハウジング形状部
３セラミックヒータ
４中軸
４１中軸係合部
５１回り止め部材

Claims

筒状のハウジング（２）と、
前記ハウジングの先端部内に挿通されたセラミックヒータ（３）と、
前記ハウジング内における、前記セラミックヒータの基端側（Ｌ２）に挿通されるとともに、前記セラミックヒータに導通された中軸（４）と、
前記ハウジングと前記中軸との隙間に配置され、前記ハウジングと前記中軸とを絶縁するとともに、前記ハウジングに対する前記中軸の回り止めを行う回り止め部材（５１）と、を備え、
前記ハウジングの基端部の内周には、前記回り止め部材が配置された配置凹部（２２）が形成されており、
前記中軸の外周には、前記中軸と一体の金属材料によって、前記回り止め部材と係合する中軸係合部（４１）が形成されており、
前記回り止め部材は、前記中軸の中心軸線の周りの周方向（Ｃ）の複数箇所において分断された複数の分割体（５１３）によって形成されている、グロープラグ（１）。
前記中軸係合部の外周及び前記回り止め部材の内周穴（５１０）は、互いに対面する回り止め面（４１１，５１１）を有する形状に形成されている、請求項１に記載のグロープラグ。
前記ハウジングの基端部の外周には、シリンダヘッド（６）の外部に配置される多角形状のハウジング形状部（２３）が形成されており、
前記配置凹部は、前記ハウジング形状部の内周側に対向して形成されている、請求項１又は２に記載のグロープラグ。
前記ハウジング内における、前記回り止め部材の基端側には、前記中軸が挿通された環状金具（５２）が配置されており、
前記回り止め部材は、前記配置凹部と前記環状金具との間に挟持されることによって、前記ハウジングに対する回り止めが行われている、請求項１～３のいずれか１項に記載のグロープラグ。
前記環状金具と前記中軸との隙間には、シール材（５３）が配置されている、請求項４に記載のグロープラグ。
前記回り止め部材は、前記配置凹部内に配置された環状金具（５２Ａ，５２Ｂ）の内周側に、前記環状金具に対して回り止めが行われた状態で配置されている、請求項１～３のいずれか１項に記載のグロープラグ。
前記回り止め部材と前記環状金具とは、前記回り止め部材を構成する樹脂によるインサート成形品として一体化されている、請求項６に記載のグロープラグ。
前記環状金具は、前記ハウジングの前記配置凹部内に圧入されている、又は前記ハウジングに接合されている、請求項６又は７に記載のグロープラグ。