JPS6176824A - デイ−ゼルエンジン用グロ−プラグの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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グロープラグに関し、特に
発熱体とじてセラミックヒータを用いてなるディーゼル
エンジン用グロープラグ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鐙し、
これに電流を流して発熱させることにより、吸気温度を
上昇させあるいは着火源とし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、＃熱金属製のシース内に耐熱絶縁粉末を
充填してコイル状の発熱線を埋設してなる、いわゆるシ
ース型グロープラグと呼ばれる構造のものや。

抵抗体をセラミック材などに埋設してなる棒状ヒータを
用いたセラミックヒータ型のもの等１種々構造のものが
知られており、特に後者のセラミックヒータ型のものは
シース型に比べ熱伝達効率の面で優れ、速熱型としてそ
の性能を発揮し得ることから、近年注目されている。

その概略構成を第４図に例示するディーゼルエンジン用
グロープラグを用いて簡単に説明すると、図中符号１で
示すグロープラグは、通電により先端側が発熱体として
機能する抵抗体（第１図中符号１０で示す）をその内部
に埋設した状態で全体が耐熱絶縁性をもつセラミック材
にて形成された棒状セラミックヒータ２と、このセラミ
ックヒータ２を先端において保持する略管状を呈する金
属製ホルダ３とを備え、このホルダ３後端部には合成゛
樹脂材などからなる絶縁ブツシュ４を介して外部接続端
子５が同心状に嵌合保持され、またこの外部接続端子５
は前記ヒータ２の後端部から延設されたフレキシブルワ
イヤ等の金属導線６がその先端にスポット溶接等にて固
着されることにより接続されている。

ここで、上述したセラミックヒータ２は、周知の通り断
面が略楕円形状を呈し、上述した抵抗体を型内に保持し
た状態で充填されるセラミック粉体を加圧焼成する等に
よって成形されるもので、この場合その断面を略楕円形
状にしたのは円形に比ベセラミック材の密度を向上させ
、その耐熱強度や熱伝導率等をより効果的とするためで
ある。

そして、このセラミックヒータ２の材質としては、高温
状態（１７００°Ｃ程度まで）でも性能的に安定してお
り、絶縁性、耐熱衝撃性などに優れてなる、いわゆるフ
ァインセラミックスと言われているシリコン系等の非酸
化物、たとえばシリコン系窒化物などが好ましいもので
ある。

また、図中２ａ、２ｂはセラミックヒータ２の軸線方向
中央部外周と後端部外周および端面に形成された金属コ
ーティング層で、これらはそれぞれヒータ２内に埋設さ
れた抵抗体の両端にリード部を介して接続されている。

すなわち、上述したセラミックヒータ２は、一般に金属
材と接合するうえで若干問題を生じるため、上述した金
属コーティングＪ５２ａ、２ｂを予めセラミック材の表
面に形成して、金属材との密着性を確保し、その接合強
度を確実なものとするものである。そして、ヒータ２中
央部の金属コーティング暦２ａにはその外周に嵌装して
固着された補強用の金属製パイプ７が接続され、これを
介してホルダ３側に接続されており、一方接端側にはタ
ーミナルキャップ８が被冠されて前記導線６との接続が
なされている。この場合、前記金属製パイプ７は、ヒー
タ２をホルダ３の先端部に保持させるための補強部材と
なるものであり、その内部の貫通孔はヒータ２の断面形
状に合せて形成され、ヒータ２８よびホルダ３に対して
それぞれ銀ろう付けなどにより固着される。また、ター
ミナルキャップ８も同様にヒータ２の断面形状に合せて
形成され、前記導線６が溶接などにより接続された状態
で銀ろう付けなどにより固着される。

一方、前記外部接続端子５後端側に形成されたねじ部に
は、絶縁リング９ａおよびその固定用ナラ）９ｂ、スズ
リングワッシャ９Ｃ、ワッシャ９ｄ、さらには外部リー
ド締付は用のナラ１−９ｅなどが螺合して設けられ、図
示せぬバッテリからのリード線などをワッシャ９ｄとナ
ラ）９ｅとの間で挟みナラ）９ｅを締付けることにより
この外部接続端子５はバッテリ端子に電気的にＰａ続さ
れる。そして、前記ホルダ３外周部に形成されたねり、
部３　ａヲエンジンのシリンダヘッドに形成されたねじ
孔に螺合させることによって、このホルダ３を介してセ
ラミックヒータ２内の抵抗体は電気的にアース接続され
るものである。

なお、図中４ａはホルダ３後端で外部接続端子５を保持
する絶縁ブッシュ４外周に嵌装されその組付時にかしめ
られるホルダ３後端部による高加圧力にてその軸線方向
に座屈変形し絶縁ブツシュ４をホルダ３側に所要の機械
的強度をもって一体化し温度影響を受けにくい構造とす
るための金属管である。また、上述したセラミック材に
よるヒータ２に対し外部接続端子５を金属導線６にて接
続したのは、外部接続端子５に加わる種々の振動や締付
はトルク等の機械的外力からヒータ２を強度的に保護す
るためで、この導線６の材料としてはある程度の柔軟性
をもつものを用いるとよいものである。ここで、図中６
ａは導線６に被覆された耐熱絶縁チューブである。

〔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従来のセラミ−。

クヒータ型グロープラグ１において、そのセラミックヒ
ータ２は、通常、金属製パイプ７、および金属導線６を
有するターミナルキャップ８と共にサブアッセンブリと
して銀ろう付は等にて予め組立てられた状態で前記ホル
ダ３に対し組付けられるものであるが、この組立時にお
いて金属製パイプ７をホルダ３先端部に銀ろう付は等に
て溶着固定する場合に、若干の問題を生じている。すな
わち、第４図に示されるように、金属製パイプ７は、そ
の軸線方向に沿ってホルダ３内に嵌入された部分がホル
ダ３の内周面と銀ろう付けされるものであるが、このろ
う付は時においてリング状ろう材１１を配置させる金属
製パイプ７とホルダ３との接合部分（第４図中Ａで示す
）にフラックスを塗布することが必要とされている。そ
して、このフラックスが誤ってヒータ２とその外周に嵌
装された金属製パイプ７との接合部分（図中Ｂで示す）
にも付着されると、高周波コイル１２等による加熱時に
おいてそのフラックスが溶融し、その水分がヒータ２と
金属製パイプ７とを接合している間隙内に毛細管現象に
て侵入し、この部分の接合強度や導電性を維持し得ない
ばかりでなく、第１図に示されるように、前記ヒータ２
内に埋設されている抵抗体１０に対し、そのリード部１
０ａ　、　１０ｂの一方（ｌｏａ）の金属製パイプ７ど
の接合部分からリード部１０ａ、抵抗体１０をつたわっ
てヒータ２内にも侵入する虞れがあり、その性能劣化を
生じる場合があった。

すなわち、上述したヒータ２と金属製パイプ７とのろう
付けによる接合面はセラミックと金属との接合度が悪い
ことから、完全なろう付けは実際上不可能で、このため
若干の隙間がおいてしまうものである。したがって、上
述したようにフラックスが溶融すると、ヒータ２と金属
製パイプ７との接合部、ざらにヒータ２内にリード部１
０ａ部を介して抵抗体１０側に侵入することとなり、こ
れにより組立作業完了後における品質検査時等にヒータ
２に通電した場合、このヒータ２の発熱により侵入して
いた水分が気化して膨張し、このヒータ２が破損してし
まう等といった不具合を招く虞れをもつものであった。

特に、このような問題は、エンジン側の仕様により、図
示したように、上述した金属製パイプ７のホルダ３先端
からの突出量が小さいことが要求されている場合に顕著
なもので、上述したフラックスの塗布を充分に注意する
ことが必要とされるが、その作業は面倒かつ煩雑なもの
で、このような配慮を不要とする何らかの対策を講じる
ことが望まれている。

すなわち、近年エンジン等の多用化により、上述したグ
ロープラグ１に対し、ホルダ３からのヒータ２の突出量
や、これを保持する金属製パイプ７の突出量（第１図中
りで示す）を可能な限り小さくすることが望まれており
、また上述した金属製パイプ７とヒータ２との接合部は
ヒータ２内の抵抗体１０をホルダ３側にアース接続する
とともに、エンジン装着時にエンジン内での爆発に対し
強度を得るうえでも重要とされるところで、上述した金
属製パイプ７とホルダ３とのろう付は時における不具合
を解消する必要性が大きいものであった。

本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであり、デ
ィーゼルエンジン用グロープラグにおいて、セラミック
ヒータを保持する金属製パイプをホルダ先端部に対しろ
う付けするにあたって、フラックスが金属製パイプとヒ
ータとの接合部といった余分な部分にも付着することに
より生じる不具合、そのろう付は時の加熱によりフラッ
クスが溶融して水分がヒータと金属製パイプとの接合部
からヒータ内の抵抗体側に侵入して性能劣化を生じると
いう問題を一掃することができ、しかもそのろう付は作
業も簡単かつ適切に行なうことが可能となり、グロープ
ラグの製造作業を簡素化し、組立性を大幅に向上させる
ことができ、各部の強度上および動作上の信頼性を保障
することが可能となるディーゼルエンジン用グロープラ
グの製造方法を得ることを目的とするものである。

〔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、抵抗体を埋設してなる棒状セラミックヒータの
軸線方向中央部に嵌装して固着された金属製パイプを、
中空状ホルダ先端部に嵌合させて位置決めし、次でこの
ホルダと金属製パイプとの接合部上端にフラックスを塗
布してろう材を配置し、しかる後ヒータに通電した状態
で、ホルダ外周部を加熱することによりホルダと金属製
パイプとをろう付けするようにしたものである。

〔作用〕

本発明によれば、ホルダと金属製パイプとのろう付は時
において、セラミックヒータに対し通電を行ない、その
内部の抵抗体を発熱させるように構成しているため、金
属製パイプとセラミックヒータとを接合しているろう付
は部分にフラックスが侵入したとしても、上述したヒー
タの発熱により蒸発させて気化し、そのｉ入を簡単かつ
確実に防止することが可能となるものである。

〔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図および第２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前述した第４図と同一または相当
する部分には同一番号を付してその説明は省略する。

さて、本発明によれば、セラミックヒータ型のグロープ
ラグ１において、抵抗体１０；１０ａ。

１０ｂを埋設してなる棒状セラミックヒータ２を、その
軸線方向中央部に嵌装して固着した金属製パイプ７を介
してホルダ３先端部に保持させてろう付けする場合にあ
たって、このヒータ２を前記ホルダ３先端部に嵌合させ
て位置決めし、次でこのホルダ３と金属製パイプ７との
接合部上端（図中Ａで示す）に７ラツクスを塗布してろ
う材１１を配置し、しかる後ヒータ２に通電した状態で
、ホルダ３外周部を高周波コイル１２等で加熱すること
により前記ホルダ３と金属製パイプ７とをろう付けする
ようにしたところに特徴を有している。

これを詳述するにあたって、まず、第２図に示すグロー
プラグ用高周波ろう付は装置２０の概略を簡単に説明す
ると、図中符号２１は装置支柱、２２はこの支柱２１に
て昇降自在に支持された昇降台、２３はこの昇降台２２
を駆動するシリンダで、昇降台２２の上部には前記グロ
ープラグ１を、ヒータ２を上向き状態で立設して保持す
るグロープラグ保持部２４が設けられている。２５は前
記支柱２１の上端部に掛渡された天井板で、その下方に
は前記高周波コイル１２を保持してなる高周波装置２６
が配設されている。２７は前記支柱２１の上端部でその
小径部２１ａ部分で昇降動作する昇降板で、その中央部
には前記グロープラグ保持部２４にて立設されたグロー
プラグｌのホルダ３先端側を回転自在に保持する回転保
持部２８が設けられている。なお、２９はこの昇降板２
７の上方への移動量を規制するスペーサで、このスペー
サ２９は昇降板２７の上方への移動量すなわちグロープ
ラグ１と高周波コイル１２との位置関係を調整するため
のもので、前述したようにグロープラグ１においてホル
ダ３からのヒータ２、金属製パイプ７の突出量が異なる
場合に選択されて使用されるものである。

そして、プロ２−プラグ１のホルダ３を保持する前記昇
降板２７からは「−」端子が取出されてアース接続され
るとともに、前記グロープラグ保持部２４にはグロープ
ラグ１の外部接続端子５に対しｒ＋Ｊ端子を接続するカ
ーボンブラシ３０、通電性筒体３１、ねじ込み部材３２
を介して導電性スリーブ３３と板ばね３４とが設けられ
、これによりグロープラグ１のヒータ２に対し通電でき
るように構成されている。なお、図中３５．３６はグロ
ープラグ保持部２４においてグロープラグ１の後端部を
保持する絶縁体で、゛その一部には前記ホルダ３の後端
部からその内部に嵌入され前記絶縁ブツシュ４を係止す
ることによりホルダ３に対するヒータ２．外部接続端子
５等の軸線方向の位置決めを行なう係止部３６ａが形成
されている。また、３７はこのグロープラグ保持部２４
を昇降台２２上で回転自在に支持する支持部、３８は図
示せぬモータからの回転を保持部２４に伝達するゴムベ
ルトである。

上述した構成による装置２０によるグロープラグｌのホ
ルダ３とヒータ２側の金属製パイプ７とのろう付けは次
の通りである。

すなわち、ヒータ２、金属製パイプ７等からなるヒータ
アッセンブリと外部接続端子５とを導線６を介して組立
てた状態で、ホルダ３内に嵌入させ、これをそのままの
状態で、前記グロープラグ保持部２４に対しヒータ２を
上向きにして保持させる。このとき、前記昇降台２２は
装置下方に下降されている６次で、グロープラグ１のホ
ルダ３上端部と金属製パイプ７との接合部上端部分にフ
ラックスを塗布し、さらにろう材１１を嵌装して配置さ
せる。そして、スイッチをオンし昇降台２２を所望の位
置まで上昇させ、ホルダ３を前記昇降板２７の回転保持
部２８に保持させるとともに、ホルダ３と金属製パイプ
７との接合部を前記高周波コイル１２内に遊嵌状態で嵌
入させる。

この状態で、「＋」端子によりグロープラグ１のヒータ
２に通電し、このヒータ２と金属製パイプ７との接合部
等に付着したフラックスを、ヒータ２の発熱により蒸発
させながら、高周波コイル１２に通電し、ろう材１１を
溶融させてホルダ３と金属製パイプ７との間のろう付け
を行なう、このときには、グロープラグｌは前述した回
転機構にて回転駆動され、均一なろう付けを行なえるよ
うな構成とされている。そして、ろう付けが完了したら
、昇降台２４を下降させ、グロープラグｌを取外すとよ
いものである。

ここで、上述したヒータ２と高周波コイル１２への通電
状態を、第３図（ａ）、（ｂ）に示しており、まず、始
めにヒータ２に対し４〜ＢＹの電圧を通電し、約４〜８
秒間で約３５０〜４５０℃程度にまでヒータ２を上昇さ
せる。そして、このヒータ２に通電したままの状態で、
高周波コイル１２に対し１〜１．５Ｋ　Ｖの電圧を約７
〜９秒間にわたって通電し、ろう材１１を溶融してホル
ダ３と金属製パイプ７とをろう付けする。さらに、この
ろう付は終了後において約４〜８秒間程度ヒータ２に対
し通電を持続し、ヒータ２側へのフラックスの侵入を完
全に防止するようにする。

そして、上述したような本発明による製造方法によれば
、ホルダ３と金属製パイプ７とのろう付は時において、
セラミックヒータ２に対し通電を行ない、その内部の抵
抗体１０を発熱させるよう゛に構成しＣいるため、金属
製パイプ７とヒータ２とを接合しているろう付は部分に
フラックスが侵入したとしても、上述したヒータ２の発
熱により蒸発させて気化し、その侵入を簡単かつ確実に
防止することが可能となり、そのろう付は作業が簡単か
つ確実に行なえるとともに、その結果として従来の不具
合を一掃し、グロープラグ１としての性能品質の安定化
と耐久性の向上化とを図るうえでその効果は大きい。

なお、本発明は上述した実施例構造に限定されず、各部
の形状、構造等を、適宜変形、変更することは自由であ
る。たとえば上述した実施例においては、セラミックヒ
ータ２と外部接続端子５とを、導線６にて予め接続した
状態でホルダ３内に組込む場合を説明したが、本発明は
これに限定されず、導線６をホルダ３の後端部から引出
した状態で、前述したろう付は作業を行ない、そのろう
付は後に導線６と外部接続端子５との接続を行なうよう
にしてもよいものである。また、本発明を適用スるディ
ーゼルエンジン用グロープラグ１の構造としても、第４
図に示すものに限定されないものであり、要はグロープ
ラグ１におけるホルダ３に対しヒータｚ側に固着された
金属製パイプ７をろう付けする場合に用いてその効果を
発揮し得るもので、この場合金属製パイプ７のホルダ３
からの突出量が長めのものに適用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、抵抗体を埋設して
なる棒状セラミックヒータの軸線方向中央部に金属製パ
イプを嵌装させてろう付けした状態で、この金属製パイ
プをホルダの先端部にろう付けするにあたって、前記ヒ
ータに嵌装した金属製パイプを、ホルダ先端部に嵌合さ
せて位置決めし、次でこのホルダと金属製パイプとの接
合部上端にフラックスを塗布してろう材を配置し、しか
る後ヒータに通電した状態で、ホルダ外周部を加熱する
ことにより前記ホルダと金属製パイプとをろう付けする
ようにしたので、簡単かつ安価な方法にもかかわらず、
ろう付は時に塗布されるフラックスが溶融してその水分
が金属製パイプとセラミックヒータとのろう付けされた
接合面に毛細管現象にて侵入するといった問題を、ヒー
タ側の発熱により簡単かつ確実に防止することができ、
これによりグロープラグとしての性能品質の安定化を図
り、また各構成部品、特にヒータ部分での割れや劣化等
を防ぎ、耐久性を向上させることができ、しかも全体の
構造が簡単でその組立性の面で優れてなる等といった種
々優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る製造方法を適用するディーゼルエ
ンジン用グロープラグの一実施例を示す要部拡大縦断側
面図、第２図はその製造装置の一例を示す椛略構成図、
第３図（ａ）　、（ｂ）は未発明を特徴づけるヒータと
ろう付は用高周波コイルへの通電状態を示すタイムチャ
ート、第４図は本発明を適用するディーゼルエンジン用
グロープラグの一例を示す概略縦断側面図である。 １・・・Φディーゼルエンジン用グロープラグ、２・・
・Φセラミックヒータ、３・・・・中空状ホルダ、５・
・・・外部接続端子、６・・・・金属導線、７・・・・
金属製パイプ、８・・・・ターミナルキャップ、１０・
・・争抵抗体。 １１・・・・リング状ろう材、１２会・・・高周波コイ
ル、２０−・・・グロープラグ用高周波ろう付は装置。 特許出願人　自動車機器株式会社 代　　理　　人　　山川政樹（ほか２名）第２図 η

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 抵抗体を埋設してなる棒状セラミックヒータを、その軸
   線方向中央部に嵌装した金属製パイプを介して中空状の
   ホルダ先端部に保持させてなるディーゼルエンジン用グ
   ロープラグの製造方法であって、前記ヒータの中央部外
   周に金属製パイプを嵌装して固着させた状態で、このヒ
   ータを前記ホルダ先端部に嵌合させて位置決めし、次で
   このホルダと金属製パイプとの接合部上端にフラックス
   を塗布してろう材を配置し、しかる後ヒータに通電した
   状態で、ホルダ外周部を加熱することにより前記ホルダ
   と金属製パイプとをろう付け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。