KR101603468B1 - 글로 플러그 및 그 제조방법 - Google Patents

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니혼도꾸슈도교 가부시키가이샤
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Abstract

하우징을 비교적 얇은 두께로 한 경우라도, 선단측 몸통부나 후단측 몸통부의 변형을 더욱 확실하게 방지한다. 글로 플러그(1)는 나사부(5) 및 공구 걸어맞춤부(6)를 가지는 하우징(2)과, 히터 부재(3)를 구비한다. 하우징(2)은 내연기관의 장착 구멍에 나사부(5)를 나사 결합했을 때에, 내연기관의 시트면에 대해서 압접하는 압접부 (7)와, 압접부(7) 및 나사부(5) 사이에 설치된 선단측 몸통부(9)와, 공구 걸어맞춤부(6) 및 나사부(5) 사이에 설치된 후단측 몸통부(8)를 가진다. 선단측 몸통부(9) 및 후단측 몸통부(8) 중의 적어도 하나는, 그 두께가 소정값 이하로 되고, 축선 (CL1) 방향을 따라서 연장되는 볼록 형상 또는 오목 형상을 이루는 보강부(8A, 9A)를 하우징(2)의 둘레 방향을 따라서 간헐적으로 복수 구비한다.

Description

글로 플러그 및 그 제조방법{GLOW PLUG AND FABRICATION METHOD FOR SAME}
본 발명은 디젤 엔진의 예열 등에 사용하는 글로 플러그 및 그 제조방법에 관한 것이다.
디젤 엔진 등의 내연기관에 있어서의 시동 보조 등에 이용되는 글로 플러그는, 통 형상의 하우징이나 통전에 의해 발열하는 히터 부재 등을 구비하고 있다. 또, 상기 히터 부재로서는, 도전성 세라믹으로 이루어지는 발열 소자를 가지는 세라믹 히터나, 발열 코일을 가지는 시스 히터가 채용되는 경우가 있다.　
더불어서, 하우징은 내연기관에 대한 장착용의 나사부와, 내연기관으로의 장착시에 소정의 공구가 걸어 맞추어지는 공구 걸어맞춤부와, 내연기관의 장착 구멍에 상기 나사부를 나사 결합했을 때에, 내연기관에 설치된 시트(seat)면에 대해서 압접하고, 연소실 내의 기밀성을 확보하기 위한 압접부를 구비하고 있다.　
또, 나사부 및 압접부 사이에는 통 형상의 선단측 몸통부가 설치되고, 글로 플러그를 내연기관에 장착한 상태에 있어서는, 선단측 몸통부에 대해서 축선 방향을 따른 압축력(축력)이 가해진다. 또한, 나사부 및 공구 걸어맞춤부 사이에는, 통 형상의 후단측 몸통부가 설치되는 일이 있으며, 공구를 이용하여 글로 플러그를 내연기관에 장착할 때에, 후단측 몸통부에는 둘레 방향을 따른 힘(비틀림 응력)이 가해지게 된다(예를 들면, 특허문헌 1 등 참조).
특허문헌 1: 일본국 특개2008-89233호 공보
그런데, 연비 성능의 향상이나 제조 비용의 삭감을 도모한다고 하는 점에서는 하우징을 얇은 두께로 하여 하우징의 경량화를 도모하는 것이 바람직하다. 그러나 하우징을 단지 얇은 두께로 하면, 선단측 몸통부나 후단측 몸통부의 기계적 강도가 저하될 우려가 있다. 그 결과, 선단측 몸통부에 있어서는, 상기 축력의 인가에 의한 좌굴(buckling) 변형이 생기고, 후단측 몸통부에 있어서는, 상기 비틀림 응력에 의한 비틀림 변형이 생길 우려가 있다.　
본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것이며, 그 목적은 하우징을 비교적 얇은 두께로 경우라도, 선단측 몸통부나 후단측 몸통부의 변형을 더욱 확실하게 방지할 수 있는 글로 플러그 및 그 제조방법을 제공하는 것에 있다.
이하, 상기 목적을 해결하는데 적합한 각 구성에 대해 항목 분류하여 설명한다. 또한, 필요에 따라 대응하는 구성에 특유의 작용 효과를 부기한다.　
구성 1.
본 구성의 글로 플러그는, 축선 방향으로 연장되는 축 구멍을 가지며, 외측 둘레면에 내연기관의 장착 구멍에 나사 결합하기 위한 나사부를 구비하는 통 형상의 하우징과,
적어도 자신의 선단부가 상기 하우징의 선단으로부터 돌출된 상태에서, 상기 축 구멍에 삽입 설치되는 히터 부재를 구비하는 글로 플러그로서,
상기 하우징은,
상기 내연기관의 장착 구멍에 상기 나사부를 나사 결합했을 때에, 상기 내연기관의 시트면에 대해서 압접하는 압접부와,
상기 압접부 및 상기 나사부 사이에 설치된 통 형상의 선단측 몸통부를 가지며,
상기 선단측 몸통부의 두께는,
상기 나사부의 나사 직경이 M12인 경우에 1.6㎜ 이하이고,
상기 나사부의 나사 직경이 M10, M9 또는 M8인 경우에 0.9㎜ 이하이며,
상기 선단측 몸통부에는, 상기 축선 방향을 따라서 연장되는 볼록 형상 또는 오목 형상을 이루는 선단측 보강부가 상기 하우징의 둘레 방향을 따라서 간헐적으로 복수 설치되는 것을 특징으로 한다.　
또한, 「축선 방향을 따라서 연장되는」이라는 것은, 엄밀하게 선단측 보강부가 축선 방향을 따라서 연장되는 경우뿐만 아니라, 선단측 보강부가 축선에 대해서 약간(예를 들면, 통 형상의 선단측 몸통부를 평면에 전개했을 때, 전개된 선단측 몸통부에 있어서의 선단측 보강부의 연장 방향과 축선이 이루는 각도 중, 예각의 각도가 5°이하가 되는 정도)만 비스듬히 되어 있는 경우도 포함한다.　
구성 2.
본 구성의 글로 플러그는,
상기 구성 1에 있어서,
상기 하우징은,
상기 나사부보다도 후단측에 설치되고, 상기 내연기관으로의 장착시에 공구가 걸어 맞추어지는 공구 걸어맞춤부와,
상기 공구 걸어맞춤부 및 상기 나사부 사이에 설치된 통 형상의 후단측 몸통부를 가지며,
상기 후단측 몸통부의 두께는,
상기 나사부의 나사 직경이 M12인 경우에 1.6㎜ 이하이고,
상기 나사부의 나사 직경이 M10, M9 또는 M8인 경우에 0.9㎜ 이하이며,
상기 후단측 몸통부에는, 상기 축선 방향을 따라서 연장되는 볼록 형상 또는 오목 형상을 이루는 후단측 보강부가 상기 하우징의 둘레 방향을 따라서 간헐적으로 복수 설치되는 것을 특징으로 한다.　
또한, 「축선 방향을 따라서 연장되는」이라는 것은, 엄밀하게 후단측 보강부가 축선 방향을 따라서 연장되는 경우뿐만 아니라, 후단측 보강부가 축선에 대해서 약간(예를 들면, 통 형상의 후단측 몸통부를 평면에 전개했을 때, 전개된 후단측 몸통부에 있어서의 후단측 보강부의 연장 방향과 축선이 이루는 각도 중, 예각의 각도가 5°이하가 되는 정도)만 비스듬히 되어 있는 경우도 포함한다(후술하는 구성 4에 있어서도 마찬가지).　
구성 3.
본 구성의 글로 플러그는,
상기 구성 1에 있어서,
상기 선단측 몸통부는, 내측 둘레에 있어서 상기 히터 부재를 유지하는 유지부를 구비하고,
상기 선단측 보강부는, 상기 유지부보다도 후단측에 설치되는 것을 특징으로 한다.　
구성 4.
본 구성의 글로 플러그는,
축선 방향으로 연장되는 축 구멍을 가지며, 외측 둘레면에 내연기관의 장착 구멍에 나사 결합하기 위한 나사부를 구비하는 통 형상의 하우징과,
적어도 자신의 선단부가 상기 하우징의 선단으로부터 돌출된 상태에서, 상기 축 구멍에 삽입 설치되는 히터 부재를 구비하는 글로 플러그로서,
상기 하우징은,
상기 나사부보다도 후단측에 설치되고, 상기 내연기관으로의 장착시에 공구가 걸어 맞추어지는 공구 걸어맞춤부와,
상기 공구 걸어맞춤부 및 상기 나사부 사이에 설치된 통 형상의 후단측 몸통부를 가지며,
상기 후단측 몸통부의 두께는,
상기 나사부의 나사 직경이 M12인 경우에 1.6㎜ 이하이고,
상기 나사부의 나사 직경이 M10, M9 또는 M8인 경우에 0.9㎜ 이하이며,
상기 후단측 몸통부에는, 상기 축선 방향을 따라서 연장되는 볼록 형상 또는 오목 형상을 이루는 후단측 보강부가 상기 하우징의 둘레 방향을 따라서 간헐적으로 복수 설치되는 것을 특징으로 한다.　　
구성 5.
본 구성의 글로 플러그의 제조방법은,
상기 구성 1 내지 4의 어느 하나에 기재된 글로 플러그의 제조방법으로서,
상기 하우징을 형성하는 하우징 형성 공정을 포함하고,
상기 하우징 형성 공정은, 판 형상의 금속 재료에 대해서 딥 드로잉(deep drawing) 가공을 시행함으로써, 상기 하우징이 되어야 하는 통 형상의 하우징 중간체를 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
구성 1의 글로 플러그에 따르면, 선단측 몸통부의 두께가 나사부의 나사 직경이 M12인 경우에 1.6㎜ 이하로 되고, 나사부의 나사 직경이 M10, M9 또는 M8인 경우에 0.9㎜ 이하로 되어 있다. 따라서, 선단측 몸통부, 나아가서는 하우징의 경량화를 도모할 수 있다. 그 결과, 연비 성능의 향상이나 제조 비용의 삭감을 도모할 수 있다.　
한편으로, 상기한 바와 같이, 선단측 몸통부를 얇은 두께로 한 경우에는, 축력에 의한 선단측 몸통부의 좌굴 변형이 우려된다. 이 점, 상기 구성 1에 따르면, 선단측 몸통부에는, 축선 방향을 따라서 연장되는 볼록 형상 또는 오목 형상을 이루는 선단측 보강부가 하우징의 둘레 방향을 따라서 간헐적으로 복수 설치되어 있다. 따라서, 선단측 몸통부의 기계적 강도를 현저하게 높일 수 있다. 그 결과, 상기 축력에 의한 선단측 몸통부의 변형을 더욱 확실하게 방지할 수 있다.
구성 2의 글로 플러그에 따르면, 후단측 몸통부의 두께가 나사부의 나사 직경이 M12인 경우에 1.6㎜ 이하로 되고, 나사부의 나사 직경이 M10, M9 또는 M8인 경우에 0.9㎜ 이하로 되어 있다. 따라서, 후단측 몸통부의 경량화를 도모할 수 있으며, 상기 구성 1에 의해 선단측 몸통부의 경량화가 도모되는 것과 더불어서, 하우징을 한층 경량으로 할 수 있다. 그 결과, 연비 성능의 향상이나 제조 비용의 삭감을 더욱 효과적으로 실현할 수 있다.
한편으로, 후단측 몸통부가 얇은 두께인 경우에는, 비틀림 응력에 의한 후단측 몸통부의 비틀림 변형이 우려된다. 이 점, 상기 구성 2에 따르면, 후단측 몸통부에는, 축선 방향을 따라서 연장되는 볼록 형상 또는 오목 형상을 이루는 후단측 보강부가 하우징의 둘레 방향을 따라서 간헐적으로 복수 설치되어 있다. 따라서, 후단측 몸통부의 기계적 강도를 현저하게 높일 수 있으며, 후단측 몸통부는 상기 비틀림 응력에 저항하는 충분한 비틀림 내력(耐力)을 가지는 것이 된다. 그 결과, 상기 비틀림 응력에 의한 후단측 몸통부의 변형을 더욱 확실하게 방지할 수 있다.
구성 3의 글로 플러그에 따르면, 선단측 보강부는, 히터 부재를 유지하는 유지부보다도 후단측에 설치되어 있다. 즉, 선단측 보강부는, 유지부로부터 벗어난 위치에 설치되어 있다. 따라서, 히터 부재에 대해서 유지부의 내측 둘레를 더욱 확실하게 밀착시킬 수 있으며, 양자 사이에 있어 우수한 기밀성을 확보할 수 있다. 그 결과, 연소실 내에 있어서 양호한 기밀성을 확보할 수 있다.
구성 4의 글로 플러그에 따르면, 후단측 몸통부의 두께가 나사부의 나사 직경이 M12인 경우에 1.6㎜ 이하로 되고, 나사부의 나사 직경이 M10, M9 또는 M8인 경우에 0.9㎜ 이하로 되어 있다. 따라서, 후단측 몸통부, 나아가서는 하우징의 경량화를 도모할 수 있다. 그 결과, 연비 성능의 향상이나 제조 비용의 삭감을 도모할 수 있다.　
또한, 상기 구성 4에 따르면, 후단측 몸통부에는, 축선 방향을 따라서 연장되는 볼록 형상 또는 오목 형상을 이루는 후단측 보강부가 하우징의 둘레 방향을 따라서 간헐적으로 복수 설치되어 있다. 따라서, 후단측 몸통부의 기계적 강도를 현저하게 높일 수 있으며, 비틀림 응력에 의한 후단측 몸통부의 변형을 더욱 확실하게 방지할 수 있다.　
구성 5의 글로 플러그의 제조방법에 따르면, 딥 드로잉 가공에 의해, 하우징이 되어야 하는 하우징 중간체가 제조되도록 구성되어 있다. 따라서, 전체적으로 얇은 두께로 된 경량의 하우징을 더욱 용이하게 제조할 수 있으며, 생산성의 향상을 도모할 수 있다.　
또, 하우징을 전체적으로 얇은 두께로 할 수 있기 때문에, 하우징의 한층의 경량화를 도모할 수 있다. 그 결과, 연비 성능의 향상이나 제조 비용의 삭감 등의 작용 효과를 더욱더 높일 수 있다.
도 1은 글로 플러그의 정면도이다.
도 2는 글로 플러그의 일부 파단 정면도이다.
도 3의 (a)는 금속 재료의 사시도이며, (b)∼(d)는 딥 드로잉 가공에 의한 금속 재료의 형상 변화의 천이를 나타내는 정면도이고, (e)는 하우징 중간체를 나타내는 정면도이다.
도 4의 (a)는 공구 걸어맞춤부를 형성할 때에 이용되는 다이스나 펀치를 나타내는 일부 파단 정면도이며, (b)는 하우징 중간체가 배치된 다이스 등을 나타내는 일부 파단 정면도이다.
도 5의 (a)는 공구 걸어맞춤부의 형성 공정의 한 과정을 나타내는 일부 파단 정면도이며, (b)는 공구 걸어맞춤부가 형성된 하우징 중간체를 나타내는 정면도이다.
도 6은 다른 실시형태에 있어서의, 글로 플러그의 구성을 나타내는 정면도이다.
도 7은 다른 실시형태에 있어서의, 글로 플러그의 구성을 나타내는 정면도이다.
도 8은 다른 실시형태에 있어서의, 글로 플러그의 구성을 나타내는 일부 파단 정면도이다.
이하에, 일실시형태에 대해서 도면을 참조하면서 설명한다. 도 1은 글로 플러그(1)의 정면도이며, 도 2는 글로 플러그(1)의 일부 파단 정면도이다. 또한, 도 1 등에서는 글로 플러그(1)의 축선(CL1) 방향을 도면에 있어서의 상하 방향으로 하고, 하측을 글로 플러그(1)의 선단측, 상측을 후단측으로 하여 설명한다.
도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이, 글로 플러그(1)는 통 형상의 하우징(2)과, 하우징(2)에 장착된 히터 부재(3)를 구비하고 있다.
하우징(2)은 소정의 금속(예를 들면, 탄소강이나 스테인리스강 등)에 의해 형성되어 있으며, 축선(CL1) 방향에 관통하는 축 구멍(4)을 가지고 있다. 또, 하우징(2)의 외측 둘레면에는 디젤 엔진 등의 내연기관의 장착 구멍과 나사 결합하기 위한 나사부(5)와, 내연기관으로의 장착시에 토크 렌치 등의 공구를 걸어 맞추게 하기 위한 단면 육각형 형상의 공구 걸어맞춤부(6)가 형성되어 있다. 또한, 본 실시형태에 있어서, 나사부(5)의 나사 직경은 M12로 되어 있다. 또, 공구 걸어맞춤부 (6)의 내측 둘레는 공구 걸어맞춤부(6)의 외측 둘레 형상을 본뜬 단면 육각형 형상으로 되어 있다.
또한, 하우징(2)은 그 선단부에 상기 장착 구멍에 나사부(5)를 나사 결합했을 때에, 상기 내연기관의 시트면(도시생략)에 대해서 압접하는 압접부(7)를 구비하고 있다. 상기 압접부(7)가 상기 시트면에 압접하는 것에 의해, 연소실에 있어서 양호한 기밀성을 확보할 수 있다.
더불어서, 하우징(2)은 나사부(5) 및 공구 걸어맞춤부(6) 사이에 위치하는 통 형상의 후단측 몸통부(8)와, 압접부(7) 및 나사부(5) 사이에 위치하는 통 형상의 선단측 몸통부(9)를 구비하고 있다. 또, 선단측 몸통부(9)는 축 구멍(4)에서 최소의 내경을 가짐과 아울러, 내측 둘레면이 전체 둘레에 걸쳐 히터 부재(3)에 밀착된 상태에서 상기 히터 부재(3)를 유지하는 유지부(20)를 구비하고 있다. 본 실시형태에 있어서, 상기 히터 부재(3)는 자신의 선단부가 하우징(2)의 선단으로부터 돌출된 상태에서 상기 유지부(20)에 압입(壓入)됨으로써, 하우징(2)에 대해서 고정되어 있다. 또, 본 실시형태에 있어서, 유지부(20)는 선단측 몸통부(9)에 있어서의 최소의 외경을 가지도록 구성되어 있다.
또한, 본 실시형태에 있어서, 하우징(2)은 전체적으로 얇은 두께로, 또한, 거의 균일한 두께를 가지도록 구성되어 있다. 그리고, 후단측 몸통부(8)의 두께 및 선단측 몸통부(9)의 두께는 각각 1.6㎜ 이하로 되어 있다. 또한, 나사부(5)의 나사 직경이 M8, M9 또는 M10인 경우, 후단측 몸통부(8)의 두께 및 선단측 몸통부(9)의 두께는 각각 0.9㎜ 이하로 된다. 단, 후단측 몸통부(8)나 선단측 몸통부(9)의 강도가 과도하게 저하되는 것을 방지하기 위해, 후단측 몸통부(8)나 선단측 몸통부(9)의 두께를 소정값(예를 들면, 0.2㎜) 이상으로 하는 것이 바람직하다.
히터 부재(3)는 튜브(10)와, 상기 튜브(10)의 내부에 배치되는 발열 코일 (12) 및 제어 코일(13)을 구비하고 있으며, 소정의 금속(예를 들면, 철계 합금 등)으로 이루어지는 중심축(11)과 직렬적으로 접속되어 있다.
튜브(10)는 철(Fe) 또는 니켈(Ni)을 주된 성분으로 하는 금속[예를 들면, 니켈기 합금이나 스테인리스 합금 등]으로 형성되고, 선단부가 닫힌 통 형상 튜브이다. 또, 상기 튜브(10)의 내측에는 자신의 선단부가 튜브(10)의 선단에 접합된 발열 코일(12)과, 상기 발열 코일(12)의 후단부에 대해서 직렬 접속된 제어 코일(13)이 산화 마그네슘 분말을 포함하는 절연 분말(14)과 함께 봉입되어 있다. 또한, 발열 코일(12)은 그 선단에 있어서 튜브(10)와 도통하고 있지만, 발열 코일(12) 및 제어 코일(13)의 외측 둘레면과 튜브(10)의 내측 둘레면은 절연 분말(14)의 개재에 의해 절연된 상태로 되어 있다.
또한, 상기 튜브(10)의 후단측 내측 둘레와 중심축(11)의 사이에는 소정의 고무(예를 들면, 실리콘 고무나 불소 고무 등)로 이루어지는 환 형상 고무(15)가 설치되어 있으며, 튜브(10) 내는 밀봉되어 있다.
상기 발열 코일(12)은 소정의 금속(예를 들면, Fe를 주된 성분으로 하고, Al이나 Cr 등을 포함하는 합금 등)으로 이루어지는 저항 발열선이 나선 형상으로 감겨지는 것에 의해 구성되어 있다. 발열 코일(12)은 중심축(11)을 통하여 통전되는 것에 의해 발열한다.
또, 제어 코일(13)은 발열 코일(12)의 재질보다도 전기 비저항의 온도계수가 큰 재질, 예를 들면 코발트(Co)-Ni-Fe계 합금 등으로 대표되는 Co 또는 Ni을 주된 성분으로 하는 저항 발열선에 의해 구성되어 있다. 이에 따라, 제어 코일(13)은 자신의 발열 및 발열 코일(12)로부터의 발열을 받음으로써 전기저항값을 증대시키고, 발열 코일(12)에 대한 공급 전력을 제어한다. 구체적으로는, 통전 초기에 있어서는 발열 코일(12)에 대해서 비교적 큰 전력이 공급되고, 발열 코일(12)의 온도는 급속히 상승한다. 그러면, 그 발열에 의해 제어 코일(13)이 가열되고, 제어 코일(13)의 전기저항값이 증대하여 발열 코일(12)로의 공급 전력이 감소한다. 이에 따라, 히터 부재(3)의 승온 특성은 통전 초기에 급속 승온한 후, 이후는 제어 코일(13)의 작용에 의해 공급 전력이 억제되어 온도가 포화되는 형태가 된다. 즉, 제어 코일(13)의 존재에 의해, 급속 승온성을 높이면서, 발열 코일(12)의 과승온[오버슈트 (overshoot)]이 생기기 어렵게 되도록 구성되어 있다.
중심축(11)은 중실(中實)의 봉 형상을 이루며, 자신의 선단부가 튜브(10) 내에 삽입되어 있다. 그리고, 중심축(11)의 최선단부가 상기 제어 코일(13)의 후단부에 삽입된 상태에서 중심축(11) 및 제어 코일(13)이 저항 용접됨으로써, 중심축 (11) 및 제어 코일(13)이 접속되어 있다.
또한, 중심축(11)의 후단부에는, 폐관 통 형상을 이루는 케이블 접속용의 단자 핀(17)이 스웨이징(swaging) 고정되어 있다. 또, 단자 핀(17)의 선단부와 하우징(2) 후단부의 사이에는 양자 사이에 있어서의 직접적인 통전(단락)을 방지하기 위해, 절연성 소재로 이루어지는 절연 부시(18)가 설치되어 있다. 더불어서, 축 구멍(4) 내의 기밀성의 향상 등을 도모하기 위해, 하우징(2) 및 중심축(11)의 사이에는 절연 부시(18)의 선단부에 접촉하도록 하여 절연성 소재로 이루어지는 환 형상의 밀봉 부재(19)가 설치되어 있다.　
그런데, 본 실시형태에서는 상기한 바와 같이, 후단측 몸통부(8)의 두께가 1.6㎜ 이하 또는 0.9㎜ 이하로 되어 있다. 그로 인해, 글로 플러그(1)를 내연기관에 장착할 때에 있어서, 공구 걸어맞춤부(6)에 대해서 둘레 방향을 따른 힘이 가해졌을 때에, 후단측 몸통부(8)에 있어서 비틀림 변형이 생길 우려가 있다. 또, 선단측 몸통부(9)의 두께가 1.6㎜ 이하 또는 0.9㎜ 이하로 되어 있기 때문에, 내연기관에 대한 글로 플러그[1, 하우징(2)]의 장착에 수반하여 선단측 몸통부(9)에 축력이 가해졌을 때에, 선단측 몸통부(9)에 대해 좌굴 변형이 생길 우려가 있다.　
이 점을 고려하여 본 실시형태에서는 후단측 몸통부(8) 및 선단측 몸통부(9)의 변형을 방지하기 위해, 후단측 몸통부(8) 및 선단측 몸통부(9)가 각각 다음과 같이 구성되어 있다.
즉, 선단측 몸통부(9)에는 축선(CL1) 방향을 따라서 연장되는 볼록 형상을 이루는 선단측 보강부(9A)가 하우징(2)의 둘레 방향을 따라서 간헐적으로 복수(본 실시형태에서는 등간격으로 12개) 설치되어 있다. 또, 선단측 보강부(9A)의 높이는 선단측 보강부(9A)의 수에 대응하여 설정되어 있으며, 본 실시형태에서는 0.1㎜ 이상으로 되어 있다. 또한, 축선(CL1)을 따른 선단측 보강부(9A)의 길이는 소정값[예를 들면, 축선(CL1)을 따른 선단측 몸통부(9) 길이의 30％] 이상으로 되어 있다.　
더불어서, 후단측 몸통부(8)에는 축선(CL1) 방향을 따라서 연장되는 볼록 형상을 이루는 후단측 보강부(8A)가 하우징(2)의 둘레 방향을 따라서 간헐적으로 복수(본 실시형태에서는 등간격으로 12개) 설치되어 있다. 또한, 후단측 보강부(8A)의 높이는 후단측 보강부(8A)의 수에 대응하여 설정되어 있으며, 본 실시형태에서는 0.1㎜ 이상으로 되어 있다. 또, 축선(CL1)을 따른 후단측 보강부(8A)의 길이는 소정값[예를 들면, 축선(CL1)을 따른 후단측 몸통부(8) 길이의 30％] 이상으로 되어 있다.
또한, 본 실시형태에 있어서, 선단측 보강부(9A)는 상기 유지부(20)보다도 후단측에 설치되어 있으며, 유지부(20)에 선단측 보강부(9A)가 도달하지 않도록 구성되어 있다.
다음에 상기와 같이 구성되어 이루어지는 글로 플러그(1)의 제조방법에 대해서 설명한다. 또한, 특별히 명기하지 않는 부위에 대해서는 종래 공지의 방법이 채용된다.
우선, Fe를 주된 성분으로 하고, Cr이나 Al을 함유하는 저항 발열선을 코일 형상으로 가공하여 발열 코일(12)을 얻는다. 또, 아크 용접 등에 의해서, 발열 코일(12)의 후단 부분과 Co-Ni-Fe계 합금 등의 저항 발열선을 코일 형상으로 가공한 제어 코일(13)의 선단 부분을 접합한다.　
다음에, 최종 치수보다 가공 값만큼 큰 직경으로 형성되고, 또한, 선단이 닫혀 있지 않은 통 형상의 튜브(10) 내에, 중심축(11)의 선단과, 상기 중심축(11)과 일체로 된 발열 코일(12) 및 제어 코일(13)이 배치된다. 그리고, 아크 용접에 의해서, 튜브(10)의 선단 부분을 폐색시킴과 아울러, 상기 튜브(10)의 선단 부분과 발열 코일(12)의 선단 부분을 접합한다.　
그 후, 튜브(10) 내에 절연 분말(14)을 충전한 후, 튜브(10)에 스웨이징 가공을 시행하는 것에 의해, 튜브(10) 및 중심축(11)과 일체로 된 히터 부재(3)가 얻어진다.　
이어서, 하우징 형성 공정에 있어서, 하우징(2)을 제조한다. 우선, 도 3의 (a)에 나타내는 바와 같이, 소정의 철계 소재로 이루어지는 원판 형상의 금속 재료 (MB)를 준비함과 아울러, 상기 금속 재료(MB)에 대해서 딥 드로잉 가공을 시행하고, 하우징(2)이 되어야 하는 통 형상의 하우징 중간체를 얻는다. 구체적으로는, 외경이 서서히 작아지는 복수의 봉 형상의 펀치(도시생략)와 각 펀치의 외경에 대응하는 내경을 가지는 복수의 폐관 통 형상을 이루는 다이스(도시생략)가 각각 나란히 장착된 트랜스퍼 프레스(도시생략)에 상기 금속 재료(MB)를 공급한다. 그리고, 상기 펀치 및 상기 다이스를 이용하여 상기 금속 재료(MB)에 대해서 다단계에 걸쳐서 프레스 가공을 시행하는 것에 의해, 도 3의 (b)∼(d)에 나타내는 바와 같이, 금속 재료(MB)를 통 형상으로 형성함과 아울러, 통 형상 부분의 깊이를 서서히 증대시켜 간다. 그리고 마지막으로, 금속 재료(MB)의 양단부를 절제(切除)하는 것에 의해, 도 3의 (e)에 나타내는 바와 같이, 공구 걸어맞춤부(6)에 대응하는 비교적 큰 직경의 걸어맞춤부 대응부(32)를 일단부에 가지는 통 형상의 하우징 중간체 (31)가 얻어진다. 또한, 하우징 중간체(31) 중 걸어맞춤부 대응부(32)보다도 선단측의 부위는 하우징(2)의 최종 치수보다도 약간 큰 직경으로 형성되어 있다.
이어서, 도 4의 (a)에 나타내는 바와 같이, 공구 걸어맞춤부(6)의 외측 둘레형상에 대응하는 형상의 외측 둘레 성형부(OM)를 내측 둘레에 가지는 다이스(D1)와, 상하 이동 가능한 펀치(P1)를 이용하여 공구 걸어맞춤부(6)를 형성한다. 상세히 서술하면, 우선, 도 4의 (b)에 나타내는 바와 같이, 다이스(D1)의 내측 둘레에 하우징 중간체(31)를 배치한다. 그 다음에, 도 5의 (a)에 나타내는 바와 같이, 펀치(P1)를 하측으로 이동시켜서 펀치(P1)에 의해 걸어맞춤부 대응부(32)를 다이스 (D1)의 외측 둘레 성형부(OM)에 압입(押入)한다. 이에 따라, 걸어맞춤부 대응부(32)의 외측 둘레 및 내측 둘레의 쌍방이 단면 육각형 형상으로 성형되고, 도 5의 (b)에 나타내는 바와 같이, 공구 걸어맞춤부(6)가 형성된다.
이어서, 하우징 중간체(31)의 선단측 외측 둘레에 직경 방향 내측으로 향하여 프레스를 가하는 것에 의해, 상기 선단측 몸통부(9)에 대응하는 부위를 변형시키고, 상기 유지부(20)를 형성한다.
또, 하우징 중간체(31)에 대해서, 선단측 보강부(9A)의 내측 둘레 형상에 대응하는 볼록부를 외측 둘레에 가지는 봉 형상의 펀치(도시생략)를 삽입한 다음에, 선단측 보강부(9A)의 외측 둘레 형상에 대응하는 오목부를 내측 둘레에 가지는 다이스(도시생략)에 대해서 하우징 중간체(31)를 압입(押入)함으로써, 선단측 보강부 (9A)를 형성한다. 또한, 하우징 중간체(31)에 대해서, 후단측 보강부(8A)의 내측 둘레 형상에 대응하는 볼록부를 외측 둘레에 가지는 봉 형상의 펀치(도시생략)를 삽입한 다음에, 후단측 보강부(8A)의 외측 둘레 형상에 대응하는 오목부를 내측 둘레에 가지는 다이스(도시생략)에 대해서 하우징 중간체(31)를 압입(押入)함으로써, 후단측 보강부(8A)를 형성한다. 또한, 후단측 보강부(8A)나 선단측 보강부(9A)를 상기 이외의 수법에 의해 형성해도 좋다.
다음에, 전조 가공에 의해, 하우징 중간체(31)의 소정 부위에 나사부(5)를 형성한다. 또한, 하우징 중간체(31)의 선단부에 프레스 가공을 시행하고, 하우징 중간체(31)의 선단부에 압접부(7)를 형성하는 것에 의해, 하우징(2)이 얻어진다.　
그리고 마지막으로, 히터 부재(3)를 하우징(2)의 유지부(20)에 압입(壓入)함과 아울러, 상기 절연 부시(18)나 밀봉 부재(19)를 중심축(11)의 후단부 외측 둘레에 배치한 다음에, 중심축(11)의 후단부에 단자 핀(17)을 스웨이징 고정함으로써, 상기의 글로 플러그(1)가 얻어진다.
이상 상세히 서술한 바와 같이, 본 실시형태에 따르면, 선단측 몸통부(9) 및 후단측 몸통부(8)의 두께가 나사부(5)의 나사 직경이 M12인 경우에 1.6㎜ 이하로 되고, 나사부(5)의 나사 직경이 M10, M9 또는 M8인 경우에 0.9㎜ 이하로 되어 있다. 따라서, 하우징(2)의 경량화를 효과적으로 도모할 수 있다. 그 결과, 연비 성능의 향상이나 제조 비용의 삭감을 도모할 수 있다.　
한편으로, 상기한 바와 같이 선단측 몸통부(9)나 후단측 몸통부(8)를 얇은 두께로 한 경우에는, 축력에 의한 선단측 몸통부(9)의 변형이나, 비틀림 응력에 의한 후단측 몸통부(8)의 변형이 염려된다. 이 점, 본 실시형태에서는 선단측 몸통부(9)에는 선단측 보강부(9A)가 복수 설치되고, 후단측 몸통부(8)에는 후단측 보강부(8A)가 복수 설치되어 있다. 따라서, 선단측 몸통부(9) 및 후단측 몸통부(8)의 각각에 있어서 기계적 강도를 현저하게 높일 수 있다. 그 결과, 상기 축력에 의한 선단측 몸통부(9)의 변형이나, 상기 비틀림 응력에 의한 후단측 몸통부(8)의 변형을 더욱 확실하게 방지할 수 있다.
또, 본 실시형태에서는 선단측 보강부(9A)가 히터 부재(3)를 유지하는 유지부(20)보다도 후단측에 설치되어 있다. 따라서, 히터 부재(3)에 대해서 유지부(20)의 내측 둘레면을 더욱 확실하게 밀착시킬 수 있으며, 양자 사이에 있어서 우수한 기밀성을 확보할 수 있다. 그 결과, 연소실 내에 있어서 양호한 기밀성을 확보할 수 있다.
더불어서, 하우징(2)이 전체적으로 얇은 두께로 되어 있기 때문에, 하우징(2)의 한층의 경량화를 도모할 수 있다. 그 결과, 연비 성능의 향상이나 제조 비용의 삭감 등의 작용 효과를 더욱더 높일 수 있다.　
또, 본 실시형태에 있어서, 유지부(20)는 선단측 몸통부(9)에 있어서의 최소의 외경을 가지도록 구성되어 있다. 따라서, 내연기관에 대한 글로 플러그(1)의 장착에 수반하여 선단측 몸통부(9)에 대해서 축력이 가해졌을 때에는, 히터 부재(3)측으로 향하여 축력이 분해되게 된다. 그로 인해, 본 실시형태와 같이, 하우징[2, 선단측 몸통부(9)]이 얇은 두께로 되어 있어도, 유지부(20)에 의한 히터 부재(3)의 유지력이 저하되는 것을 더욱 확실하게 방지할 수 있다.
또한, 딥 드로잉 가공에 의해, 하우징(2)이 되어야 하는 하우징 중간체(31)가 제조 되도록 구성되어 있다. 따라서, 전체적으로 얇은 두께로 된 경량의 하우징(2)을 더욱 용이하게 제조할 수 있고, 생산성의 향상을 도모할 수 있다.
또한, 상기 실시형태의 기재 내용에 한정되지 않고, 예를 들면 다음과 같이 실시해도 좋다. 물론, 이하에 있어서 예시하지 않는 다른 응용예, 변경예도 당연히 가능하다.
(a) 상기 실시형태에 있어서, 하우징(2)은 선단측 보강부(9A) 및 후단측 보강부(8A)의 쌍방을 구비하도록 구성되어 있다. 이에 대해서, 도 6 및 도 7에 나타내는 바와 같이, 하우징(2)이 선단측 보강부(9A) 및 후단측 보강부(8A) 중의 하나만을 구비하도록 구성해도 좋다.
(b) 상기 실시형태에 있어서, 선단측 보강부(9A) 및 후단측 보강부(8A)는 볼록 형상을 이루도록 구성되어 있지만, 선단측 보강부(9A)나 후단측 보강부(8A)가 오목 형상(홈 형상)을 이루도록 구성해도 좋다. 또, 볼록 형상의 선단측 보강부와 오목 형상의 선단측 보강부가 혼재하도록 구성해도 좋으며, 볼록 형상의 후단측 보강부와 오목 형상의 후단측 보강부가 혼재하도록 구성해도 좋고,　(c) 상기 실시형태에 있어서의, 선단측 보강부(9A)나 후단측 보강부(8A)의 수는 예시(例示)로서, 선단측 보강부(9A)나 후단측 보강부(8A)의 수는 여러 가지 변경해도 좋다. 또, 선단측 보강부(9A)나 후단측 보강부(8A)의 수에 따라서, 선단측 보강부(9A)나 후단측 보강부(8A)의 높이[선단측 보강부(9A) 등을 오목 형상으로 할 경우에는, 선단측 보강부(9A) 등의 깊이]를 변경해도 좋다. 따라서, 예를 들면, 선단측 보강부(9A)나 후단측 보강부(8A)를 하우징(2)의 둘레 방향을 따라서 등간격으로 4개 설치한 경우에는 선단측 보강부(9A)나 후단측 보강부(8A)의 높이(깊이)를 0.2㎜ 이상으로 해도 좋다.
(d) 상기 실시형태에서는, 공구 걸어맞춤부(6) 및 나사부(5) 사이에 후단측 몸통부(8)가 설치되어 있지만, 공구 걸어맞춤부(6)와 나사부(5)가 인접하도록 구성하고, 후단측 몸통부를 생략해도 좋다.　
(e) 상기 실시형태에서는, 발열 코일(12)의 과승온을 방지하기 위해, 발열 코일(12) 및 중심축(11) 사이에 제어 코일(13)이 개재되어 있지만, 발열 코일(12)에 중심축(11)을 직접 접촉시키고, 제어 코일(13)을 생략해도 좋다.
(f) 상기 실시형태에 있어서, 히터 부재(3)는 튜브(10)와 상기 튜브(10)의 내부에 배치된 발열 코일(12) 등에 의해 구성되어 있으며, 본 발명의 기술 사상이 이른바 메탈 글로 플러그에 대해서 적용되어 있다. 이에 대해서, 히터 부재를 절연성 세라믹으로 이루어지는 통 형상의 기체와, 상기 기체 내에 설치됨과 아울러, 도전성 세라믹에 의해 형성되고, 중심축(11)으로부터의 통전에 의해 발열하는 발열 소자에 의해 구성하며, 본 발명의 기술 사상을 이른바 세라믹 글로 플러그에 대해서 적용해도 좋다. 또, 이 경우에는 기체의 외측 표면에 발열 소자가 되는 도전성의 피막이 설치되어 이루어지는 히터 부재(이른바 표면 발열 타입의 히터)를 이용해도 좋다. 또한, 발열 소자의 적어도 일부를 내열성이 우수한 도전성 금속(예를 들면, 텅스텐을 주된 성분으로 하는 합금 등)에 의해 형성하는 것으로 해도 좋다.
(g) 상기 실시형태에 있어서, 글로 플러그(1)의 후단부(케이블의 접속 부분)는 중심축(11)의 후단부에 대해서 단자 핀(17)이 클림핑 고정되는 구성으로 되어 있지만, 글로 플러그(1)의 후단부의 구성은 이것에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 예를 들면, 중심축(11) 중 하우징(2)의 후단으로부터 돌출되는 부위의 외측 둘레에 수나사를 설치함과 아울러, 내측 둘레에 암나사를 가지는 너트를, 절연 부시(18)에 접촉한 상태에서 상기 수나사에 나사 결합하고, 너트로부터 상기 중심축의 후단부가 돌출되도록 구성해도 좋다. 즉, 중심축의 후단부가 케이블의 접속 개소가 되도록 구성해도 좋다.
(h) 상기 실시형태에 있어서, 중심축(11)은 중실의 봉 형상을 이루고 있지만, 도 8에 나타내는 바와 같이, 중심축(11)의 내부에 중공부(中空部, 22)를 설치하고, 중심축(11)을 통 형상으로 해도 좋다. 이 경우에는, 글로 플러그(1)의 더욱 한층의 경량화를 도모할 수 있으며, 연비 성능의 가일층의 향상을 도모할 수 있다. 또, 중심축(11)에 의해 히터 부재[3, 발열 코일(12)]로부터 전해지는 열을 저감할 수 있기 때문에, 히터 부재[3, 발열 코일(12)]를 신속하게 소정 온도에 도달시킬 수 있음과 아울러, 히터 부재(3)를 소정 온도에 도달시키기 위해 필요한 전력을 줄일 수 있다. 또한, 중심축(11)에 의해 제어 코일(13)의 열이 전해지는 것을 효과적으로 방지할 수 있으며, 제어 코일(13)의 온도, 나아가서는 저항값을 신속하게 증대시킬 수 있다. 그 결과, 제어 코일(13)의 본래적인 기능을 신속하게 발휘시킬 수 있음과 아울러, 가일층의 전력절약화를 도모할 수 있다.　
(i) 상기 실시형태에서는 딥 드로잉 가공에 의해 하우징 중간체(31)가 형성되어 있지만, 하우징 중간체(31)의 제조 수법은 이것에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 예를 들면, 소정의 금속 재료료에 대해서 단조 가공을 시행함으로써, 하우징 중간체를 얻는 것으로 해도 좋다.　
(j) 상기 실시형태에 있어서, 하우징(2)은 전체적으로 거의 균일한 두께를 가지도록 구성되어 있지만, 하우징(2)의 두께를 국소적으로 증감시키는 것으로 해도 좋다. 따라서, 예를 들면, 유지부(20)를 선단측 몸통부(9)의 다른 부위보다도 두껍게 하고, 두껍게 형성된 유지부(20)에 의해 히터 부재(3)를 유지해도 좋다.　
(k) 상기 실시형태에 있어서, 공구 걸어맞춤부(6)는 단면 육각형 형상으로 되어 있지만, 공구 걸어맞춤부(6)의 형상은 이와 같은 형상에 한정되는 것은 아니다. 따라서 예를 들면, 공구 걸어맞춤부(6)를 Bi-HEX(변형 12각) 형상 [ISO22977:2005(E)] 등으로 해도 좋다.　
(l) 히터 부재(3)의 형상은 특별히 한정되는 것이 아니고, 예를 들면, 단면 타원 형상이나 단면 장원(長圓) 형상, 단면 다각형 형상이라도 좋다. 또, 히터 부재로서 절연성의 기체를 판 형상으로 복수 형성하여, 그 사이에 발열체를 끼워 넣은 이른바 판 형상 히터를 이용하는 것으로 해도 좋다.　
(m) 상기 실시형태에 있어서의 발열 코일(12)이나 제어 코일(13)의 구성재료는 예시로서, 발열 코일(12) 등의 구성재료는 특별히 한정되는 것은 아니다.
1: 글로 플러그 2: 하우징
3: 히터 부재 4: 축 구멍
5: 나사부 6: 공구 걸어맞춤부
7: 압접부 8: 후단측 몸통부
8A: 후단측 보강부 9: 선단측 몸통부
9A: 선단측 보강부 20: 유지부
31: 하우징 중간체 CL1: 축선
MB: 금속 재료

Claims (5)

  1. 축선 방향으로 연장되는 축 구멍을 가지며, 외측 둘레면에 내연기관의 장착 구멍에 나사 결합하기 위한 나사부를 구비하는 통 형상의 하우징과,
    적어도 자신의 선단부가 상기 하우징의 선단으로부터 돌출된 상태에서, 상기 축 구멍에 삽입 설치되는 히터 부재를 구비하는 글로 플러그로서,
    상기 하우징은,
    상기 내연기관의 장착 구멍에 상기 나사부를 나사 결합했을 때에 상기 내연기관의 시트면에 대해서 압접하는 압접부와,
    상기 압접부 및 상기 나사부 사이에 설치된 통 형상의 선단측 몸통부를 가지며,
    상기 선단측 몸통부의 두께는,
    상기 나사부의 나사 직경이 M12인 경우에 1.6㎜ 이하이고,
    상기 나사부의 나사 직경이 M10, M9 또는 M8인 경우에 0.9㎜ 이하이며,
    상기 선단측 몸통부에는 상기 축선 방향을 따라서 연장되는 볼록 형상 또는 오목 형상을 이루는 선단측 보강부가 상기 하우징의 둘레 방향을 따라서 간헐적으로 복수 설치되고,
    상기 선단측 몸통부는 내측 둘레에 있어서 상기 히터 부재를 유지하는 유지부를 구비하고,
    상기 선단측 보강부는 상기 유지부보다도 후단측에 설치되는 것을 특징으로 하는 글로 플러그.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 하우징은,
    상기 나사부보다도 후단측에 설치되고, 상기 내연기관으로의 장착시에 공구가 걸어 맞추어지는 공구 걸어맞춤부와,
    상기 공구 걸어맞춤부 및 상기 나사부 사이에 설치된 통 형상의 후단측 몸통부를 가지며,
    상기 후단측 몸통부의 두께는,
    상기 나사부의 나사 직경이 M12인 경우에 1.6㎜ 이하이고,
    상기 나사부의 나사 직경이 M10, M9 또는 M8인 경우에 0.9㎜ 이하이며,
    상기 후단측 몸통부에는, 상기 축선 방향을 따라서 연장되는 볼록 형상 또는 오목 형상을 이루는 후단측 보강부가 상기 하우징의 둘레 방향을 따라서 간헐적으로 복수 설치되는 것을 특징으로 하는 글로 플러그.
  3. 삭제
  4. 축선 방향으로 연장되는 축 구멍을 가지며, 외측 둘레면에 내연기관의 장착 구멍에 나사 결합하기 위한 나사부를 구비하는 통 형상의 하우징과,
    적어도 자신의 선단부가 상기 하우징의 선단으로부터 돌출된 상태에서, 상기 축 구멍에 삽입 설치되는 히터 부재를 구비하는 글로 플러그로서,
    상기 하우징은,
    상기 나사부보다도 선단측에 설치된 통 형상의 선단측 몸통부와,
    상기 나사부보다도 후단측에 설치되고, 상기 내연기관으로의 장착시에 공구가 걸어 맞추어지는 공구 걸어맞춤부와,
    상기 공구 걸어맞춤부 및 상기 나사부 사이에 설치된 통 형상의 후단측 몸통부를 가지며,
    상기 후단측 몸통부의 두께는,
    상기 나사부의 나사 직경이 M12인 경우에 1.6㎜ 이하이고,
    상기 나사부의 나사 직경이 M10, M9 또는 M8인 경우에 0.9㎜ 이하이며,
    상기 후단측 몸통부에는 상기 축선 방향을 따라서 연장되는 볼록 형상 또는 오목 형상을 이루는 후단측 보강부가 상기 하우징의 둘레 방향을 따라서 간헐적으로 복수 설치되고,
    상기 선단측 몸통부는 내측 둘레에 있어서 상기 히터 부재를 유지하는 유지부를 구비하는 것을 특징으로 하는 글로 플러그.
  5. 청구항 1, 청구항 2 또는 청구항 4 중 어느 한 항에 기재된 글로 플러그의 제조방법으로서,
    상기 하우징을 형성하는 하우징 형성 공정을 포함하고,
    상기 하우징 형성 공정은, 판 형상의 금속 재료에 대해서 딥 드로잉 가공을 시행함으로써, 상기 하우징이 되어야 하는 통 형상의 하우징 중간체를 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 글로 플러그의 제조방법.
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