JPH0814373B2 - デイ−ゼルエンジン用グロ−プラグの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はディーゼルエンジンの副燃焼室または燃焼室
内を予熱するために用いられるシース型グロープラグに
おいて、特にその発熱体となるシーズヒータの製造方法
に関する。

〔従来の技術〕

一般に、ディーゼルエンジンは低温時の始動性が悪い
ため、副燃焼室または燃焼室内にグロープラグを設置
し、これに電流を流して発熱させることで、吸気温度を
上昇させあるいは着火源として用いてエンジンの始動性
を向上させる方法が採用されている。そして、この種の
グロープラグとして従来から種々知られており、その代
表的なものとして、たとえば特開昭57−58017号公報等
に示されるシース型グロープラグがある。

これを簡単に説明すると、このシース型グロープラグ
は、ステンレス鋼材等の耐熱金属材によるシース内に、
ニッケルあるいは鉄クロム等によるコイル状発熱線を挿
入し、その先端を前記シース先端部に嵌込まれるキャッ
プ側に、後端をシース後端部から挿入される電極棒先端
にそれぞれ溶接等で接続するとともに、このシース内に
マグネシア等の耐熱絶縁粉末を充填することにより構成
されるシーズヒータを備えており、このシーズヒータ
は、金属製ホルダ先端側に溶接、ろう付け等で固定して
保持されるように構成されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで、上述した構成によるシース型グロープラグ
において、シース先端部にコイル状発熱線を固定するに
あたって従来は、たとえば特開昭58−21号公報等に示さ
れるように、シース先端側開口に嵌込まれることで一体
化される別部材としてのキャップを用いる構成が一般的
に採用されており、このキャップをシース先端側に嵌込
む際の作業が面倒であるばかりでなく、このキャップに
コイル状発熱線をスポット溶接する際の作業性も悪く、
このようなシーズヒータの組立てを自動化することが困
難であった。さらに、このような従来構造では、その構
成部品点数が多く、構造が複雑であるばかりでなく、上
述したキャップに対し溶接するための溶接端を先端から
延設してなる形状でコイル状発熱線を形成しなければな
らず、その製作も面倒である等といった欠点があった。

また、上述したシース先端部に小孔を形成し、これに
コイル状発熱線側の溶接端を直接挿通させた状態で、こ
のシース先端部分を溶接接合するようにしてなる構造を
有するシーズヒータも知られているが、このような小孔
に対しての発熱線溶接端部分の挿入作業が面倒であり、
しかもこれを防ぐためにこの小孔の径寸法を大きくする
と、ピンホールが発生し易く、確実に溶接接合状態を得
ることが困難である等といった問題もあり、これらの点
を考慮して何らかの対策を講じることが必要とされてい
る。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明に係るディーゼルエンジン用グロープラグの製
造方法は、管体先端を小径に絞ることにより小径しぼり
部を形成してなる管状の金属製シースと、このシース後
端部から挿入される電極棒先端部に一端が溶接して固定
されたコイル状発熱線とを準備し、このコイル状発熱線
にその他端側からシースを嵌装させ、かつこのコイル状
発熱線の他端を、このシース先端側でシース内径部と小
径しぼり部とによって形成される内側段部に、前記コイ
ル状発熱線の他端を直接密着させて係止し、次で前記小
径しぼり部を溶接することによりシース先端部分を、コ
イル状発熱線の他端と共に溶融、溶着して密封するよう
にしたものである。

〔作用〕

本発明によれば、予め準備した小径しぼり部を先端に
有する管状の金属製シースと電極棒側のコイル状発熱線
とを、所要の圧接力で組合わせ、その状態でシース先端
の小径しぼり部を溶接し、この小径しぼり部とその内側
段部に密着して係止されているコイル状発熱線の他端と
を溶融、溶着して密封することにより、シーズヒータを
簡単かつ確実に組立てることができるものである。

〔実施例〕

以下、本発明を図面に示した実施例を用いて詳細に説
明する。

第１図ないし第３図は本発明に係るディーゼルエンジ
ン用グロープラグの製造方法の一実施例を示すものであ
り、これらの図において、まず、全体を符号10で示すグ
ロープラグの概略構成を、第３図を用いて簡単に説明す
ると、このグロープラグ10は、純ニッケル、イットリウ
ム入ニッケル合金等からなる発熱体としてのコイル状発
熱線11をその内部に充填されたマグネシア等の耐熱絶縁
粉末12中に埋設してなるステンレス鋼材等の耐熱金属製
のシース13によるシーズヒータ14と、このシーズヒータ
14を先端部に保持する略管状を呈する金属製ホルダ15と
を備え、前記コイル状発熱線11は、その先端が前記シー
ス13先端部側に接続されるとともに、このシース13の後
端部から挿入される電極棒16の先端部に接続され、かつ
この電極棒16は、前記ホルダ15後端部から外方に引出さ
れている。なお、図中12aは電極棒16先端に連設され発
熱線11のガイドとして機能するマグネシア等によるイン
シュレータで、さらに17はホルダ15後端部の環状空間部
分に嵌込まれて電極棒16を保持する合成樹脂材等からな
る絶縁ブッシュ、18はその先端側に押込まれることでこ
の部分をシールするＯリングで、またこれらは組立て時
において電極棒16の後端部側から嵌装されてかしめ付け
固定される溝付きナット19で係止固定されている。

そして、このようなグロープラグ10は、前記ホルダ15
外周のねじ部15aが図示しないエンジンのシリンダヘッ
ド側の取付け孔内にねじ込まれてアース接続されるとと
もにその先端がエンジン内に臨み、かつ電極棒16後端部
に図示しないワッシャ、ナット等によりバッテリ等から
のリードが電気的に接続されることで、発熱線11が通電
されて発熱することは周知の通りである。

さて、本発明によれば、上述した構成によるシース型
のグロープラグ10におけるシーズヒータ14を製作するに
あたって、管体先端を小径に絞ることにより形成される
小径しぼり部13aを有する管状の金属製シース13と、こ
のシース13の後端部から挿入される電極棒16先端部に一
端11aが溶接して固定されているコイル状発熱線11とを
予め準備し、このコイル状発熱線11にその他端側からシ
ース13を嵌装させ、かつこのコイル状発熱線11の他端11
bを、このシース13の先端側でシース13の内径部と前記
小径しぼり部13aとによって曲面状に形成される内側段
部13bに、直接密着させて係止し、次で前記小径しぼり
部13aを溶接することによりシース13の先端部分を、コ
イル状発熱線11の他端11bと共に溶融、溶着して密封す
るような構成としたところに特徴を有している。

これを詳述すると、まず、本実施例によれば、上述し
た先端に小径しぼり部13aを有する管状シース13は、第
２図（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すようにして加工され
て準備される。すなわち、耐熱金属材（ステンレス鋼材
またはインコネル等）により長尺に形成されているパイ
プ体を所定長さをもって切断することで、同図（ａ）に
示すような管体13Aを形成する。そして、この管体13A
を、同図（ｂ）に示すような固定台20のホルダ孔20a内
に一端を突出させた状態で保持させ、かつこの突出した
部分の外周部から一個（または複数個）のかしめ治具21
を押当てて押圧しながら、このかしめ治具21と前記管体
13Aとを相対的に回転させることで、同図（ｃ）に示す
ような先端に小径しぼり部13aを有する管体形状による
管状シース13が得られるものである。勿論、この種の形
状を有するシース13の形成方法としては、上述した以外
にも種々考えられることは言うまでもない。

一方、前記コイル状発熱線11は、所定の長さをもって
長尺なコイル線材から切断して準備されるとともに、そ
の一端11aを電極棒16の小径先端部16aに嵌装させ、この
部分をスポット溶接等で溶接して固定することで、第１
図から明らかなように、シース13と組合わされる電極棒
アッセンブリが形成されている。この場合、前記インシ
ュレータ12aは、電極棒16の先端側に発熱線11を溶接し
た後、この発熱線11の先端側から挿入して組付けるとよ
いものである。

ここで、本実施例によれば、上述したシース13を形成
するための管体13Aやコイル状発熱線11を、上述したよ
うに長尺ものを適宜の長さで切断することで簡単に得て
いるもので、従来に比べ量産性の面で優れ、また自動化
が可能である等といった利点がある。

そして、上述したようにして準備されるシース13と電
極棒アッセンブリ（11,16）とは、第１図に示されるよ
うな溶接治具に対し、所定の組合せ状態で上向きにセッ
トされて保持される。ここで、図中22は前記電極棒16部
分を遊嵌状態で保持する電極棒保持部22aと、その上部
で前記シース13の後端側を遊嵌状態で保持するシース保
持部22bと、これら両保持部22a,22b間でシース後端部を
係止するシース受け段部22cを有する保持孔で、この保
持孔22は受け台23に上下方向に貫通して穿設され、前記
シース13および電極棒アッセンブリを上向き状態で組合
せて保持し得るように構成されている。さらに、24は前
記保持孔22の下端部に下方からねじ込まれるアジャスト
スクリュ、25はこのアジャストスクリュ25によって付勢
力が調整される電極棒支持用のスプリングで、また26は
前記保持孔22の上方に配置され前記シース先端のしぼり
部13aを溶接するためのプラズマ溶接等の溶接装置ヘッ
ドである。そして、このような構成による溶接治具によ
れば、前記受け台23上から保持孔22内に前記電極棒アッ
センブリを挿入するとともに、その上部に突設されてい
るコイル状発熱線11部分に被冠されるようにしてシース
13を上方から嵌装させ、発熱線11の他端（先端部分）11
bを、シース13先端側でシース13内径部と前記小径しぼ
り部13aとによって形成される曲面状の内側段部13bに当
接させることで、上述したセット状態とされるものであ
る。特に、このような組合せ時において、発熱線11の先
端部分11bは、シース13の先端部内側でしぼり部13aの形
成によって曲面状を呈する内側段部13bに密着して案内
されて所定個所で当接するものであり、さらにシース13
と電極棒16との挿入寸法等の位置決めも溶接治具できわ
めて簡単かつ適切に行なえるものであり、これによりシ
ース13と発熱線11とを溶接することで安定して接合させ
得るものである。

すなわち、このようなセット状態において、上述した
溶接装置ヘッド26で前記シース13先端のしぼり部13aを
加熱溶接することにより、このシース13先端部分を、コ
イル状発熱線11の先端部分11bが一巻き分だけ溶け込ま
せるようにして溶融、溶着して密封することで、シーズ
ヒータユニットが構成され、このようなシース13内部に
耐熱絶縁粉末12を充填するとともに、シース13外周部に
スェージング加工を施すことで、第３図に示されるよう
なシーズヒータ14が形成されるものである。

そして、このような製造方法によれば、シーズヒータ
14を構成する各部の形状等が簡素化され、さらにその構
成部品点数も少なく、簡単な組合せによって接合されて
組立てられるものであり、従来に比べて組立性が大幅に
向上し、さらにその自動組立化が可能で、製造コストを
低減し得る等といった利点がある。

ここで、上述した溶接を行なう際のセット状態におい
て、シース13先端の内側段部13bとこれに当接されるコ
イル状発熱線11の先端部分11bとを適切な密着力で組合
せることが、この溶接時における発熱線11のシース13側
への溶着状態を適切なものとするうえで必要とされるも
のであり、これを満足するために以下のような調整作業
が必要である。

すなわち、上述したセット状態においてシース13はそ
の自重により上端部がコイル状発熱線11の先端部分11b
に、また下端部が前記保持孔22内の受け段部22cで支持
された状態となるが、このときシース13の自重が重すぎ
しかも電極棒16側からの突き上げ力が大きいと、発熱線
11との間の密着力が大きすぎてその先端部分11bを二巻
き以上溶接してしまうという問題を生じる。一方、これ
らシース13と発熱線11との間の接触が弱すぎると、安定
した溶接を行なえないばかりでなく、発熱線11側の熱影
響部分にシース先端部側から引張り力が加わり、その結
果発熱線11に伸びが生じてしまうといった問題もある。
したがって、上述したシース13内での発熱線11の密着力
が所定の値となるように、この発熱線11を付設した電極
棒16を、スプリング25を介して下方から支持する前記ア
ジャストスクリュ24を適宜螺合調整するとよいものであ
る。

ここで、このような密着状態は、シース13の重量、発
熱線11のコイル径，線径，その弾撥力、さらにこれらシ
ース13、電極棒16の長さ寸法等を適宜考慮することで設
定される前記受け台23上でのシース13の突出量Ｌによっ
て得られるため、これをゲージ等で測定しながら前記ア
ジャストスクリュ24を螺合調整するとよいものである。
なお、このような調整は一本毎に行なう必要はなく、シ
ーズヒータ14の種類が変更された場合にのみ行なうとよ
いものである。

また、上述したプラズマ溶接等の溶接装置ヘッド26に
よる溶接は、たとえば2500℃程度の加熱温度で、約0.2
〜0.4ms程度の加熱時間で行なうとよいもので、これは
ステンレス鋼材によるシース13の溶解温度が1700℃、ニ
ッケル系材料による発熱線11の溶解温度が1600℃程度で
あることから容易に理解されよう。

そして、上述したような本発明による製造方法によれ
ば、シース13先端部分の密封とこれに対する発熱線11の
溶着接続とを一回の溶接によって簡単かつ適切に行なえ
るものであり、またこのような溶接を行なうことで形成
されるシース先端部分13cの肉厚を第３図に示すように
厚くすることができ、これによりこの部分の機械的強度
が大幅に向上するため、このシース13内に耐熱絶縁粉末
12を充填した後に行なわれるスェージング加工も従来に
比べて容易に行なえるもので、さらに発熱線11の先端部
分がシース13側に溶け込むために、従来のような溶接部
分の断線や接触不良等といった問題もなく、品質が安定
する等といった利点がある。特に、本発明によれば、従
来のようなキャップを用いることなく、シース13とコイ
ル状発熱線11とを直接接合させることで安定して溶接し
得るという利点がある。

さらに、上述した本発明による製造方法によれば、従
来のようなキャップを使用しないため、溶接後において
シース13内に突出する部分はなく、これによりこのシー
ス13内部に耐熱絶縁粉末12を充填するにあたってこれを
短時間でしかも充分に充填し得るという利点がある。ま
た、これらの利点から、シース13、発熱線11の耐熱強度
等も向上し、その耐久性を大幅に向上させ得るという利
点もある。

なお、本発明は上述した実施例構造に限定されず、グ
ロープラグ１各部の形状、構造等を始め、溶接治具等の
構造を、適宜変形、変更することは自由である。また、
上述した実施例によれば、シース13先端のしぼり部13a
を溶接する溶接装置としてプラズマ溶接を行なう場合を
説明したが、本発明はこれに限定されず、たとえば電子
ビーム溶接やレーザ溶接等で溶接するようにしてもよい
ことは勿論である。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明に係るディーゼルエンジ
ン用グロープラグの製造方法によれば、管体先端を小径
に絞ることにより形成される小径しぼり部を有する管状
の金属製シースと、このシース後端部から挿入される電
極棒先端部に一端が溶接して固定されたコイル状発熱線
を準備し、この発熱線にその他端側からシースを嵌装さ
せ、このシース先端側でシース内径部と小径しぼり部と
によって形成される内側段部に、発熱線の他端を直接密
着させて係止し、次で小径しぼり部を溶接することでシ
ース先端部分を発熱線の他端と共に溶融、溶着して密封
するようにしたので、簡単な方法にもかかわらず、シー
ズヒータを組立てるにあたって、その構成部品点数を削
減するとともに、各構成部品の形状や組立状態での構成
等を簡素化し、これによりコイル状発熱線の芯合わせを
含めた組立作業性を大幅に向上させ得るとともにコスト
低減化を図れ、またこのシーズヒータの自動組立化も可
能で、さらに耐熱強度等の性能面でも優れている等とい
った種々優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るディーゼルエンジン用グロープラ
グの製造方法の一実施例を示す要部縦断側面図、第２図
（ａ），（ｂ），（ｃ）は先端しぼり部を有する管体
（シース）の加工方法を説明するための概略説明図、第
３図は本発明を適用したグロープラグ全体の概略構成を
示す縦断側面図である。 10……ディーゼルエンジン用グロープラグ、11……コイ
ル状発熱線、11a……一端、11b……他端（先端部分）、
12……耐熱絶縁粉末、12a……インシュレータ、13……
金属製シース、13A……管体、13a……小径しぼり部、13
b……内側段部、13c……シース先端部分、14……シーズ
ヒータ、15……金属製ホルダ、16……電極棒、22……保
持孔、22c……シース受け段部、23……受け台、24……
アジャスタスクリュ、25……スプリング、26……溶接装
置ヘッド。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】管体先端を小径に絞ることにより形成され
   る小径しぼり部を有する管状の金属製シースと、このシ
   ース後端部から挿入される電極棒先端部に一端が溶接し
   て固定されたコイル状発熱線とを準備し、 このコイル状発熱線にその他端側から前記シースを嵌装
   させ、 かつこのコイル状発熱線の他端を、このシース先端側で
   シース内径部と前記小径しぼり部とによって形成される
   内側段部に、直接密着させて係止し、 次で前記小径しぼり部を溶接することによりこのシース
   先端部分を、コイル状発熱線と共に溶融、溶着して密封
   する ことを特徴とするディーゼルエンジン用グロープラグの
   製造方法。