KR101679946B1 - 글로 플러그 - Google Patents

Abstract

글로 플러그(1)의 후단측에 있어서, 축 구멍(43)의 내주면과 중심축(3)의 사이에 자신의 축선 방향과 직교하는 방향에서 보아 외주면의 윤곽선이 직경 방향의 외측으로 팽창하고 있으며, 또한 통 구멍을 가지는 맞닿음 부재(7)를 배치한다. 배치된 맞닿음 부재(7)는 축 구멍(43)의 내주면 및 중심축(3)에 맞닿는다. 맞닿음 부재(7)의 후단측에는 통체의 절연 부재(6)가 배치된다. 맞닿음 부재(7)의 동적 점탄성의 tanδ를 0.1 이상으로 하는 것에 의해, 중심축(3)에 공진이 발생된 경우라도, 중심축(3)의 진폭을 현저하게 억제한다. 이에 따라, 맞닿음 부재(7)에 순간적으로 직경 방향에 걸리는 하중을 저감하고, 맞닿음 부재(7)의 변형 등의 열화를 방지한다.

Description

글로 플러그{GLOW PLUG}

본 발명은 디젤 엔진의 시동시 등에 이용하는 글로 플러그에 관한 것이다.

디젤 엔진의 시동시 등에 사용되는 글로 플러그는 발열 저항체를 자신의 선단부에 가지는 히터를, 축 구멍을 가지는 통 형상인 금속 쉘의 선단부에 있어서 직접 또는 간접적으로 유지한다. 금속 쉘의 축 구멍에는 봉 형상의 중심축이 삽입되고, 중심축은 금속 쉘과는 절연된 상태로 배치된다. 중심축의 일단부는 히터의 후단부에 접속되며, 타단부는 금속 쉘의 후단으로부터 돌출되어 있다. 발열 저항체에 접속되는 2개의 전극이, 금속 쉘과 중심축의 각각에 전기적으로 접속되어 있다. 축 구멍 내의 후단측에는, 금속 쉘의 축 구멍 내의 기밀성을 유지하기 위해, 축 구멍의 내주면과 중심축의 사이에 환 형상의 맞닿음 부재가 배치된다.

상기의 구조를 가지는 글로 플러그가 이용되는 디젤 엔진은, 근래, 소형화, 고연비화 및 고출력화 등으로의 요망으로부터 종래의 부실식(副室式) 디젤 엔진에 대신하여 직분식(直噴式) 디젤 엔진으로 이행하고 있다. 이것에 동반하여 엔진으로의 장착 구조가 변경되는 경우도 있으며, 글로 플러그에는 소경화(小徑化) 및 장척화(長尺化)가 요구되고 있다.

글로 플러그의 전체 길이가 길어지는 것에 의해 중심축의 고유 진동수가 저하되고, 디젤 엔진의 가동에 동반하여 발생하는 진동 부하의 진동수가 중심축의 고유 진동수에 일치할 기회가 증가한다. 즉, 중심축이 공진하는 것이 빈발할 가능성이 있다. 중심축이 공진하면, 중심축에 있어서의 진동의 루프(loop)에 상당하는 부위가 금속 쉘의 내주면에 접촉하여 중심축과 금속 쉘의 절연성이 유지될 수 없게 될 가능성이 있다. 중심축의 진폭이 커지면 중심축의 휨도 커져 중심축이 파단할 가능성이 있다.

그래서 중심축과 금속 쉘 사이의 간극에 절연성의 실리콘으로 이루어지는 튜브를 개재시키고, 튜브 내주면의 내측에 중심축을 수용시키는 글로 플러그가 알려져 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조). 상기 글로 플러그는 튜브에 의해서 중심축의 공진시의 진폭을 제한한다. 그 결과 글로 플러그는 중심축의 파단을 방지하고, 금속 쉘과 중심축의 접촉도 방지할 수 있다.

특허문헌 1 : 일본국 특개2007-51861호 공보

그러나 특허문헌 1에 개시된 발명에서는, 중심축 중 맞닿음 부재가 배치되어 있는 위치에 있어서, 중심축의 공진시에 진동이 발생하는 경우가 여전히 있다. 상기 진동에 의해, 맞닿음 부재에는 맞닿음 부재의 직경 방향으로 순간적인 하중 부하가 걸려 맞닿음 부재가 변형 등의 열화를 일으킬 가능성이 있다. 맞닿음 부재의 직경 방향은, 맞닿음 부재의 축선 방향과 수직인 평면에 있어서, 축선을 기점으로 하는 방향이다.

본 발명은 공진시에 있어서의 중심축의 진폭을 억제하여 맞닿음 부재의 열화를 방지하는 글로 플러그를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 실시형태의 글로 플러그에 따르면, 통전에 의해서 발열하는 발열 저항체를 자신의 선단부에 가지는 히터와, 자신의 축선 방향을 따라서 연장되는 축 구멍을 가지는 통 형상으로 형성되어 자신의 선단부에 있어서 상기 히터를 직접 또는 간접적으로 유지하는 금속 쉘과, 봉 형상으로 형성되어 상기 금속 쉘의 내주면에 대해 간극을 두고 배치됨과 아울러, 자신의 선단부가 상기 히터의 후단부에 접속되고, 자신의 후단부가 상기 금속 쉘의 후단으로부터 돌출되는 중심축과, 환 형상으로 형성되어 상기 축 구멍의 후단부에 있어서 상기 축 구멍에 삽입되고, 상기 금속 쉘의 상기 내주면과 상기 중심축의 각각에 맞닿은 상태에서 배치되는, 절연성의 점탄성 부재로 이루어지는 맞닿음 부재를 구비하는 글로 플러그로서, 상기 맞닿음 부재의 50℃ 이상 150℃ 이하의 온도 범위에 있어서의 동적 점탄성의 tanδ가 0.1 이상이고, 상기 맞닿음 부재는 내열성 및 절연성을 가지는 고무만으로 이루어지는 글로 플러그가 제공된다.

본 실시형태에 있어서, 맞닿음 부재의 동적 점탄성의 tanδ가 0.1 이상인 경우, 맞닿음 부재의 방진성이 현저하게 향상된다. 즉, 글로 플러그에 진동이 가해져 중심축이 공진해도 맞닿음 부재가 충분히 진동을 흡수하기 때문에, 진폭이 현저하게 억제된다. 따라서, 맞닿음 부재가 배치되는 위치에 있어서 진폭은 현저하게 저감되기 때문에, 맞닿음 부재에 직경 방향으로 가해지는 순간적인 하중 부하가 저감되어 맞닿음 부재의 변형 등의 열화를 방지할 수 있다.

본 실시형태에 있어서, 상기 맞닿음 부재의 고무 경도가 80 이상 100 이하라도 좋다. 맞닿음 부재의 고무 경도가 80 이상이면, 맞닿음 부재를 금속 쉘 후단부의내주면과 중심축의 간극에 삽입할 때, 맞닿음 부재는 고무 경도가 80 미만인 경우와 비교하여 변형량이 작아 축 구멍의 개구부 근방에서 걸리는 일이 없다. 이에 따라 맞닿음 부재를 삽입하기 위해 필요로 하는 축선 방향의 하중을 고무 경도 80 미만인 경우와 비교하여 현저하게 저감되어 맞닿음 부재의 조립성을 향상시킬 수 있다.

본 실시형태에 있어서, 상기 맞닿음 부재와는 별체(別體)이며, 50℃ 이상 150℃ 이하의 온도 범위에 있어서의 동적 점탄성의 tanδ가 0.1 이상인 방진 부재가 상기 간극에 배치되어 있어도 좋다. 동적 점탄성의 tanδ가 0.1 이상인 방진 부재를 중심축 선단부에서 맞닿음 부재의 배치 위치까지의 사이에 배치시키는 것에 의해, 중심축 공진시에 있어서의 진폭을 더욱더 억제할 수 있다.

본 실시형태에 있어서, 상기 방진 부재의 적어도 일부가, 상기 축선 방향에 있어서, 상기 히터의 선단과 상기 중심축 후단의 중심 위치에서 상기 맞닿음 부재까지의 사이에 배치되어 있어도 좋다. 중심축이 공진을 일으킬 경우, 히터의 선단과 중심축 후단의 중심 위치에서 맞닿음 부재의 배치 개소까지의 사이에 진동의 루프가 발생한다. 진동의 루프가 생기는 위치 근방에 동적 점탄성의 tanδ가 0.1 이상인 방진 부재를 중심축과 금속 쉘의 간극에 중심축과 맞닿게 하면서 배치시키는 것에 의해, 방진 부재의 방진 기능을 높일 수 있다.

본 실시형태에 있어서, 상기 맞닿음 부재의 주된 성분은 불소 고무로 이루어져도 좋다. 이 경우의 글로 플러그는, 맞닿음 부재의 주된 성분을 불소 고무로 함으로써, 맞닿음 부재의 내열성 및 절연성을 충분히 확보할 수 있다. 또한, 「맞닿음 부재의 주된 성분은 불소 고무로 이루어진다」란, 맞닿음 부재 속에 불소 고무가 50％ 이상 포함되는 것을 의미한다.

본 실시형태에 있어서, 상기 글로 플러그에 조립하기 전의 상기 맞닿음 부재를, 상기 맞닿음 부재의 축선인 제 2 축선을 포함하는 평면으로 절단하고, 절단편의 각각이 가지는 2개의 단면 중 한쪽 단면의 윤곽선을 본 경우에, 상기 맞닿음 부재는, 상기 윤곽선을 부분적으로 구성하는 윤곽부로서, 상기 제 2 축선을 따르면서도, 직경 방향 외향으로 팽창하는 곡률 반경 R1의 곡선 형상으로 연장되는 상기 윤곽부인 제 1 윤곽부와, 상기 제 2 축선을 따르면서도, 곡률 반경 R2가 R1＜R2를 만족하여 직경 방향 내향으로 팽창하는 곡선 형상 또는 직선 형상으로 연장되는 상기 윤곽부인 제 2 윤곽부를 구비해도 좋다. 이 경우의 글로 플러그는, 곡률 반경 R2의 제 2 윤곽부가, 곡률 반경 R1의 제 1 윤곽부에 비하여 더욱 큰 곡률 반경으로 제 2 축선을 따라서 연장되어 있다. 이로 인해, 글로 플러그의 조립시에 있어서, 맞닿음 부재가 제 2 축선을 따라서 압입(押入)될 때에, 제 2 윤곽부가 맞닿음 부재의 전체를 지지하여 굽힘 및 말려듬을 억제하는 코어로서 기능 할 수 있다. 따라서, 글로 플러그는 제 2 윤곽부에 있어서, 맞닿음 부재에 굽힘 및 주름이 발생하거나 하는 것을 억제할 수 있다. 맞닿음 부재는, 금속 쉘의 축 구멍의 내주면과 중심축의 2점(2면)에 접한다. 이로 인해, 금속 쉘의 축 구멍에 의해서 둘러싸이는 공간은 맞닿음 부재에 의해서 기밀성이 확보된다. 글로 플러그는, 금속 쉘 및 중심축의 적어도 한쪽에 복잡한 밀봉면을 형성하여 금속 쉘의 축 구멍에 의해서 둘러싸이는 공간의 기밀성을 확보하는 경우에 비하여 가공이 용이하고, 비용 다운을 도모할 수 있다.

도 1은 글로 플러그(1)의 종단면도이다.
도 2는 글로 플러그(1)의 후단측을 확대한 종단면도이다.
도 3은 글로 플러그(1)에 조립하기 전의 맞닿음 부재(7)의 사시도이다.
도 4는 글로 플러그(1)에 조립하기 전의 맞닿음 부재(7)를 사시 및 단면으로 나타내는 도면이다.
도 5는 글로 플러그(1)에 맞닿음 부재(7)를 조립하는 과정에 있어서, 맞닿음 부재(7)가 접속 단부(36)를 통과하는 상태를 나타내는 종단면도이다.
도 6은 글로 플러그(1)에 맞닿음 부재(7)를 조립하는 과정에 있어서, 맞닿음 부재(7)가 테이퍼부(47)의 선단 위치(B2)를 통과하는 상태를 나타내는 종단면도이다.
도 7은 글로 플러그(1)에 맞닿음 부재(7)를 조립하는 과정에 있어서, 맞닿음 부재(7)가 테이퍼부(47)에 압입(押入)되는 상태를 나타내는 종단면도이다.
도 8은 중심축(3)의 중간 몸통부(33) 및 후단부(32)에 방진 부재(90)를 장착한 경우의 글로 플러그(1)의 종단면도이다.
도 9는 중심축(3)의 1차 공진시의 진동의 루프의 진폭과 맞닿음 부재(7)의 동적 점탄성의 tanδ의 관계를 나타내는 도면이다.
도 10은 중심축(3)의 1차 공진시의 진폭과 맞닿음 부재(7)의 동적 점탄성의 tanδ의 관계를 나타내는 도면이다.
도 11은 중심축(3)의 2차 공진시의 진폭과 맞닿음 부재(7)의 동적 점탄성의 tanδ의 관계를 나타내는 도이다.
도 12는 맞닿음 부재(7)를 테이퍼부(47)에 삽입하기 위해 필요한 축선(O) 방향의 하중과 삽입량의 관계를 맞닿음 부재(7)의 고무 경도마다 나타내는 도면이다.
도 13은 측정 시스템(16)의 모식도이다.

이하, 본 발명을 구체화한 글로 플러그의 일실시형태에 대해서, 도면을 참조하여 설명한다. 도 1 및 도 2를 참조하여 일례로서의 글로 플러그(1)의 전체의 구조에 대해서 설명한다. 참조하는 도면은 본 발명이 채용할 수 있는 기술적 특징을 설명하기 위해 이용하는 것이며, 기재하고 있는 글로 플러그의 구성 등은, 그것에만 한정하는 취지는 아니고, 단지 설명예이다. 이하의 설명에서는 금속 쉘(4)의 축선을 축선(O)으로 하고, 축선(O)을 금속 쉘(4)에 조립된, 글로 플러그(1)를 구성하는 각 부품의 위치 관계나 방향, 방향을 설명하는데 있어서의 기준으로 한다. 축선(O)의 연신 방향(이하, 「축선(O) 방향」이라고도 한다)에 있어서, 세라믹 히터(2)가 배치된 측(도 1에 있어서의 하측)을 글로 플러그(1)의 선단측으로 한다. 축선(O)과 직교하는 평면 위의 축선(O)을 기점으로 하는 방향을 직경 방향 외향으로 정의한다. 축선(O)과 직교하는 평면 위의 축선(O)으로 향하는 방향을 직경 방향 내향으로 정의한다. 직경 방향 외향과 직경 방향 내향을 총칭할 경우, 또는 어느 하나를 특정하지 않는 경우, 직경 방향이라고 한다.

도 1에 나타내는 글로 플러그(1)는 예를 들면 직분식 디젤 엔진의 연소실(도시 생략)에 장착되어 엔진 시동시의 점화를 보조하는 열원으로서 이용된다. 글로 플러그(1)는 금속 쉘(4)과, 유지 부재(8)와, 세라믹 히터(2)와, 중심축(3)과, 접속 단자(5)와, 절연 부재(6)와, 맞닿음 부재(7)와, 접속 링(85)을 주로 구비한다.

세라믹 히터(2)에 대해서 설명한다. 세라믹 히터(2)는 기체(基體, 21) 및 발열 소자(24)를 가진다. 기체(21)는 환봉 형상을 이루며, 선단부(22)가 반구(半球) 형상으로 곡면 가공된 절연성 세라믹으로 이루어진다. 기체(21)의 내부에는 발열 소자(24)가 매설되어 있다. 발열 소자(24)는 도전성 세라믹으로 이루어지고, 단면이 대략 U자 형상이다. 발열 소자(24)는 발열 저항체(27)와 리드부(28 및 29)로 이루어진다. 발열 저항체(27)는 세라믹 히터(2)의 선단부(22)에 배치되고, 선단부 (22)의 곡면에 맞추어서 양단이 대략 U자 형상으로 되접어 꺾여져 있다. 리드부(28 및 29)는 발열 저항체(27)의 양단에 각각 접속되고, 세라믹 히터(2)의 후단부(23)로 향하여 서로 대략 평행으로 연장 설치되어 있다. 발열 저항체(27)의 단면적은 리드부(28 및 29)의 단면적보다도 작아지도록 성형되어 있다. 통전시, 세라믹 히터 (2)에 의한 발열은 주로 발열 저항체(27)에 있어서 실행된다. 세라믹 히터(2)의 중앙보다 후단측에 있어서, 리드부(28 및 29)의 각각으로부터 전극 취출부(25 및 26)가 직경 방향 외향으로 돌출되어 있다. 전극 취출부(25 및 26)는 축선(O) 방향에 있어서 서로 어긋난 위치에서 세라믹 히터(2)의 외주면으로 노출되어 있다.

유지 부재(8)에 대해서 설명한다. 유지 부재(8)는 축선(O) 방향으로 연장되는 원통 형상의 금속 부재로 이루어진다. 유지 부재(8)는 자신의 통 구멍(84) 내에서 세라믹 히터(2)의 몸통 부분을 유지한다. 세라믹 히터(2)의 선단부(22) 및 후단부(23)는 유지 부재(8)의 양단으로부터 각각 노출되어 있다. 유지 부재(8)의 몸통부(81)의 후단측에는 두꺼운 플랜지부(82)가 형성되어 있다. 플랜지부(82)의 후단에는 후술하는 금속 쉘(4)의 선단부(41)에 걸어 맞추는 단 형상의 쉘 걸어맞춤부 (83)가 형성되어 있다. 세라믹 히터(2)의 전극 취출부(25 및 26) 중 선단측에 형성된 전극 취출부(25)는 유지 부재(8)의 통 구멍(84)의 내주면에 접촉하고 있으며, 전극 취출부(25)와 유지 부재(8)는 전기적으로 접속되어 있다.

유지 부재(8)의 쉘 걸어맞춤부(83)로부터 후단측으로 노출된 세라믹 히터(2)의 후단부(23)에는, 금속제이며 통 형상인 접속 링(85)이 압입(壓入)에 의해서 끼워 넣어져 있다. 세라믹 히터(2)의 전극 취출부(26)는 접속 링(85)의 내주면에 접촉하고 있다. 전극 취출부(26)와 접속 링(85)은 전기적으로 접속되어 있다. 후술하는 금속 쉘(4)의 선단부(41)가 유지 부재(8)의 쉘 걸어맞춤부(83)에 접합됨으로써, 전극 취출부(25)는 유지 부재(8)를 통하여 금속 쉘(4)과 전기적으로 접속된다. 전극 취출부(26)에 접속된 접속 링(85)은 금속 쉘(4) 내에 배치된다. 유지 부재(8)에 의해서 세라믹 히터(2)와 금속 쉘(4)이 위치 결정되므로, 접속 링(85)과 금속 쉘 (4)은 직접적으로는 절연 상태로 유지된다.

금속 쉘(4)에 대해서 설명한다. 금속 쉘(4)은 축선(O) 방향으로 관통하는 축 구멍(43)을 가지는 갸름한 통 형상의 금속 부재이다. 금속 쉘(4)은 자신의 선단부 (41)에 있어서 세라믹 히터(2)를 직접 또는 간접적으로 유지한다. 구체적으로는, 금속 쉘(4)의 선단부(41)의 내주는, 상기한 유지 부재(8)의 쉘 걸어맞춤부(83)의 외주에 걸어 맞추어져 있다. 금속 쉘(4)은 유지 부재(8)를 통하여 세라믹 히터(2)의 전극 취출부(25)와 전기적으로 접속되어 있다. 선단부(41)와 쉘 걸어맞춤부(83)의 맞춤 부위에는 레이저 용접이 시행되어 있으며, 금속 쉘(4)과 유지 부재(8)가 일체로 접합되어 있다. 금속 쉘(4)의 선단부(41)와 후단부(45)의 사이는 중간 몸통부(44)이다. 중간 몸통부(44)는 축선(O) 방향으로 길게 형성되어 있으며, 후단측 외주면에 장착부(42)가 설치되어 있다. 장착부(42)에는 글로 플러그(1)를 내연기관의 엔진 헤드(도시 생략)에 장착하기 위한 나사산이 형성되어 있다. 장착부(42)보다도 후단측에는 공구 걸어맞춤부(46)가 그 단면 형상을 육각 형상으로 하여 형성되어 있다. 공구 걸어맞춤부(46)에는 글로 플러그(1)를 엔진 헤드에 장착할 때에 사용되는 공구가 걸어 맞추어진다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 금속 쉘(4)의 후단부(45)에 있어서의 축 구멍(43)의 내주면에 후단(48)에서 선단측으로 향하여 테이퍼 형상으로 끝으로 갈수록 가늘어지는 테이퍼부(47)가 형성되어 있다.

중심축(3)에 대해서 설명한다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 중심축(3)은 축선(O) 방향으로 연장되는 봉 형상의 금속 부재이며, 금속 쉘(4)의 축 구멍(43)에 삽입된다. 중심축(3)의 선단부(31)와 후단부(32) 사이의 중간 몸통부(33)는 선단부 (31) 및 후단부(32)와 비교해서 외경이 작게 형성되어 있다. 중심축(3)은 금속 쉘 (4)의 내주면에 대해 간극을 두고 배치됨과 아울러, 자신의 선단부(31)가 세라믹 히터(2)의 후단부에 접속되어 있다. 구체적으로는, 선단부(31)에는 그 선단에, 접속 링(85)의 내주에 걸어 맞추기 위한 작은 직경의 링 걸어맞춤부(34)가 형성되어 있다. 링 걸어맞춤부(34)가 접속 링(85)에 걸어 맞추는 것에 의해, 세라믹 히터(2)와 중심축(3)이 접속 링(85)을 통하여 축선(O)을 따라서 일체로 연결된다. 도시하지 않지만, 선단부(31)와 접속 링(85)의 맞춤 부위에는 레이저 용접이 시행되어 있으며, 선단부(31)와 접속 링(85)이 일체로 접합되어 있다. 이에 따라, 중심축(3)은 접속 링(85)을 통하여 세라믹 히터(2)의 전극 취출부(26)와 전기적으로 접속되어 있다. 상기한 바와 같이, 세라믹 히터(2)와 금속 쉘(4)은 유지 부재(8)에 의해서 위치 결정되어 있으므로, 축 구멍(43) 내에서, 중심축(3)과 금속 쉘(4)은 직접적으로는 절연 상태로 유지된다.

도 2에 나타내는 바와 같이, 중심축(3)의 후단부(32)는 접속 단부(36)와 접속 기초부(37)를 가진다. 접속 단부(36)는 금속 쉘(4)의 후단(48)으로부터 돌출되어 있다. 접속 기초부(37)는 접속 단부(36)와 중간 몸통부(33)의 사이를 접속한다. 접속 단부(36)에는 외주면에 널링(knurling) 형상의 표면 가공을 시행한 걸림부 (39)가 형성되어 있다. 걸림부(39)를 포함해서 접속 단부(36)의 외경은 접속 기초부(37)의 외경과 비교해서 작다. 접속 단부(36)와 접속 기초부(37)의 사이에는, 접속 단부(36)와 접속 기초부(37)를 테이퍼 형상으로 접속하는 어깨부(38)가 형성되어 있다.

맞닿음 부재(7)와 절연 부재(6)는 각각 중심축(3)의 후단부(32)에 배치된다. 맞닿음 부재(7)는 금속 쉘(4)의 축 구멍(43)의 내주면과 중심축(3)의 접속 기초부 (37)의 사이에 배치되어 있다. 맞닿음 부재(7)는 축 구멍(43) 내에서 중심축(3)을 유지하여 중심축(3)의 진동을 억제함과 아울러, 축 구멍(43)에 의해서 둘러싸이는 공간의 기밀성을 유지한다. 맞닿음 부재(7)의 상세에 대해서는 후술한다.

절연 부재(6)는 금속 쉘(4)과 중심축(3) 및 접속 단자(5, 후술)의 접촉에 의한 단락을 방지하기 위해, 예를 들면 나일론(등록상표) 등, 내열성 및 절연성을 가지는 부재로 형성되는 통체(筒體)이다. 절연 부재(6)는 절연 부재(6)에 중심축(3)의 후단부(32)가 삽입되고, 또한 금속 쉘(4)의 테이퍼부(47)에 자신의 외주에 설치된 테이퍼부(63)가 맞닿는 것에 의해 위치 결정된다. 절연 부재(6)는 금속 쉘(4)과 중심축(3)을 절연 상태로 유지한다. 절연 부재(6)의 후단(65)은 금속 쉘(4)의 후단 (48)보다도 후방으로 돌출되어 배치된다. 접속 단자(5)의 플랜지부(51, 후술)는 후단(65)에 맞닿은 상태로 배치된다. 이로 인해, 접속 단자(5)와 금속 쉘(4)은 절연 상태로 유지된다.

접속 단자(5)는 중심축(3)의 접속 단부(36)에 고정된다. 접속 단자(5)는 접속 단부(36)에 덮어 씌우는 캡 형상의 몸통부(52)를 가지며, 몸통부(52)에서 후단측으로 핀 형상의 돌기부(53)가 돌출 설치되어 있다. 몸통부(52)의 선단의 개구단에는 일주(一周)에 걸쳐서 직경 방향 외향으로 돌출 설치되는 플랜지부(51)가 형성되어 있다. 접속 단자(5)를 중심축(3)의 접속 단부(36)에 씌웠을 경우에, 절연 부재(6)의 후단(65)에 플랜지부(51)가 맞닿는다. 접속 단자(5)는, 접속 단자(5)를 축선(O) 방향의 선단 방향으로 압압(押壓)한 상태에서 몸통부(52)의 외주에서 내향으로 클림핑된다. 몸통부(52)의 내주면은 접속 단부(36)의 걸림부(39)에 강고하게 걸림 고정된다. 걸림부(39)는 널링 형상이기 때문에, 클림핑에 의해, 몸통부(52)의 걸림부(39)로의 고착력이 높아져 접속 단자(5)와 중심축(3)이 일체로 고정된다. 클림핑에 의해, 접속 단자(5)와 중심축(3)은 전기적으로 접속된다.

도 1에 나타내는 바와 같이, 접속 단자(5)의 돌기부(53)에는 글로 플러그(1)가 엔진 헤드(도시 생략)에 장착될 때에, 플러그 캡(도시 생략)이 끼워 넣어진다. 세라믹 히터(2)의 발열 소자(24)의 발열 저항체(27)는 유지 부재(8) 및 금속 쉘(4)을 통하여 엔진에 접지되는 전극 취출부(25)와, 접속 단자(5) 및 중심축(3)을 통하여 플러그 캡에 접속되는 전극 취출부(26)의 사이에 통전됨으로써, 발열한다.

도 2 및 도 3을 참조하여 맞닿음 부재(7)에 대해서 설명한다. 상기한 바와 같이, 맞닿음 부재(7)는 환 형상으로 형성되고, 축 구멍(43)의 후단부(45)에 있어서 축 구멍(43)에 삽입되어 금속 쉘(4)의 축 구멍(43)의 내주면과 중심축(3)의 접속 기초부(37)의 각각에 맞닿은 상태로 배치되는 부재이다. 맞닿음 부재(7)는 축 구멍(43)과 중심축(3)을 유지하여 중심축(3)의 진동을 억제함과 아울러, 금속 쉘 (4)과 중심축(3) 사이의 공간의 기밀성을 유지한다. 도 3에 나타내는 바와 같이, 맞닿음 부재(7)는 자신의 축선(P)의 연신 방향(이하, 축선(P) 방향이라고도 한다)으로 연장되는 통 구멍(76)을 가진다. 축선(P) 방향과 직교하는 방향에서 본 맞닿음 부재(7)의 외주면의 윤곽선은 직경 방향 외향으로 팽창하는 형상을 이룬다.

도 4에 나타내는 바와 같이, 글로 플러그에 조립하기 전의 맞닿음 부재(7)는 축선(P)에 대해서 대칭 형상{경상체(鏡像體)}을 가지고 있다. 즉, 맞닿음 부재(7)가 축선(P)을 포함하는 평면에서 2개의 단편으로 절단(분할)된 경우, 각 단편은 각각 2개소에 대략 동일한 단면을 가진다. 맞닿음 부재(7)는 축선(P) 방향의 중심점을 통과하는 평면(F, 도 5 참조)에 대해서 대칭 형상을 가지고 있다. 본 실시 형태의 맞닿음 부재(7)에서는 단편에 형성되는 2개의 단면 중 한쪽의 단면(75)에 착안하고, 단면(75)의 윤곽선(70)을 보았을 때에, 윤곽선(70)은 이하의 형태를 이룬다.

윤곽선(70)은 윤곽선(70)을 부분적으로 구성하는 윤곽부(윤곽선을 구성하는 선분)로서 제 1 윤곽부(72), 제 2 윤곽부(71) 및 제 3 윤곽부(73)의 3개의 윤곽부를 가진다. 제 1 윤곽부(72)는 축선(P)을 따르면서도, 직경 방향 외향으로 팽창하는 곡률 반경 R1의 곡선 형상으로 연장된다. 제 2 윤곽부(71)는 축선(P)을 따르면서도, 직경 방향 내향으로 팽창하는 곡률 반경 R2의 곡선 형상 또는 직선 형상으로 연장된다. 곡률 반경 R1은 곡률 반경 R2보다도 작다. 본 실시형태의 제 2 윤곽부 (71)는 직선 형상이다. 본 실시형태의 제 2 윤곽부(71)는 곡률 반경 R2가 무한대인 곡선 형상의 윤곽부로 간주할 수 있다. 제 3 윤곽부(73)는 제 1 윤곽부(72)와 제 2 윤곽부(71)를 축선(P) 방향으로 동일측의 단부에 있어서 각각 접속하는 윤곽부이며 직경 방향 내향으로 팽창하는 곡선 형상을 이룬다. 제 1 윤곽부(72)와 제 3 윤곽부 (73)의 접속점은 축선(P) 방향에 있어서의 맞닿음 부재(7)의 상하(선후)의 양단부를 형성하고 있다.

맞닿음 부재(7)는 예를 들면, 불소 고무, 실리콘 고무 등의 내열성 및 절연성을 가지는 점탄성 부재로 이루어진다. 맞닿음 부재(7)의 주된 성분은 불소 고무로 이루어지는 것이 바람직하다. 맞닿음 부재(7)의 주된 성분을 불소 고무로 함으로써, 맞닿음 부재(7)의 내열성 및 절연성을 충분히 확보할 수 있다. 맞닿음 부재 (7)의 동적 점탄성의 tanδ는 0.1 이상인 것이 바람직하다. 후술하는 실시예 1에 나타내는 바와 같이 동적 점탄성의 tanδ가 0.1 미만이면, 맞닿음 부재(7)의 방진 기능이 불충분하다. 맞닿음 부재(7)의 동적 점탄성의 tanδ는 0.1 이상 1.0 이하인 것이 더욱 바람직하다. tanδ가 커지면, 맞닿음 부재(7)는 탄성보다도 점성이 우위가 되어, 맞닿음 부재를 글로 플러그에 장착할 때의 조립성이 저하될 가능성이 있다. 이에 대해서, 동적 점탄성의 tanδ를 1 이하로 함으로써, 맞닿음 부재(7)의 조립성은, 동적 점탄성의 tanδ를 1보다 큰 경우에 비하여 향상한다. 맞닿음 부재(7)의 고무 경도는 80 이상 100 이하인 것이 바람직하고, 고무 경도는 80인 것이 특히 바람직하다. 고무 경도의 상한은 100이다. 후술하는 실시예 3에 나타내는 바와 같이 고무 경도가 80 이상이면, 조립성이 향상되지만, 고무 경도가 80 미만이면, 맞닿음 부재(7)의 조립성이 저하된다. 고무 경도는, 예를 들면, 고분자 계기 주식회사제의 애스커(ASKER) 고무 경도계 A형을 이용하여 JIS　K6253의 규정에 준거해서 측정하고 있으며, 이하의 측정에서도 마찬가지의 조건으로 한다.

글로 플러그(1)는 개략, 이하와 같이 조립된다. 도전성의 세라믹 분말이나 바인더 등을 원료로 하여 사출 성형에 의해서, 세라믹 히터(2)의 발열 소자(24)의 원형이 되는 소자 성형체가 형성된다. 절연성 세라믹 분말을 원료로 하여 금형 프레스 성형에 의해서, 세라믹 히터(2)의 기체(21)의 원형이 되는 기체 성형체가, 2분할의 성형체로서 형성된다. 기체 성형체로 소자 성형체를 사이에 두고 수용한 상태에서, 기체 성형체는 프레스 압축된다. 탈 바인더 처리 및 핫 프레스 등의 소성 공정 후, 외주면의 연마에 의해서, 봉 형상이며 선단이 반구 형상인 세라믹 히터 (2)가 형성된다. 세라믹 히터(2)의 제조방법은 적절하게 변경이 가능하다. 예를 들면, 기체 성형체의 제조방법으로서 금형에, 미리 성형된 2분할의 성형체 중의 한쪽을 배치하며, 그 위에 소자 성형체를 얹어 놓고, 다시 절연성 세라믹 분말을 충전하여 프레스 압축하는 제조방법 등을 적용할 수 있다.

스테인리스 등의 강재를 파이프 형상으로 성형한 접속 링(85)에 세라믹 히터 (2)가 압입(壓入)에 의해 끼워 넣어져 접속 링(85)과 전극 취출부(26)가 도통된다. 마찬가지로, 소정의 형상으로 성형된 유지 부재(8)에 세라믹 히터(2)가 압입(壓入)에 의해 끼워 넣어져 유지 부재(8)와 전극 취출부(25)가 도통된다. 한편, 중심축 (3)은 일정한 치수로 절단된 철계(鋼系) 재료(예를 들면, Fe－Cr－Mo강)로 이루어지는 봉 형상 부재에 소성 가공 및 절삭 등이 시행되어 형성된다. 중심축(3)의 링 걸어맞춤부(34)를 세라믹 히터(2)에 끼워 넣어진 접속 링(85)에 걸어 맞추게 한 상태에서 맞춤 부위가 레이저 용접되어 중심축(3)과 세라믹 히터(2)가 일체로 접합된다.

S45C 등의 철계 소재로 통 형상의 금속 쉘(4)이 형성되고, 장착부(42)에 나사산이 전조(轉造)된다. 또한 절삭 가공 등에 의해, 금속 쉘(4)의 후단부(45)에 있어서의 축 구멍(43)의 내주면에, 후단(48)에서 선단측으로 향하여 테이퍼 형상으로 끝으로 갈수록 가늘어지는 테이퍼부(47)가 형성된다. 금속 쉘(4)의 축 구멍(43)에, 세라믹 히터(2) 등과 일체로 된 중심축(3)이 삽입된다. 금속 쉘(4)과 유지 부재(8)의 맞춤 부위가 레이저 용접되어 양자가 일체로 접합된다.

다음에, 금속 쉘(4)의 후단(48)으로부터 돌출되는 중심축(3)의 접속 단부 (36)에서 선단으로 향하여 맞닿음 부재(7)가 끼워 넣어진다. 상기한 바와 같이, 맞닿음 부재(7)가 축선(P) 및 평면(F)의 각각에 대해서 대칭인 형상(경상체)을 가지고 있으므로, 맞닿음 부재(7)를 중심축(3)의 후단부(32)에 끼워 넣을 때에, 축선 (P) 방향의 방향은 묻지않는다.

도 5에 나타내는 바와 같이, 맞닿음 부재(7)의 통 구멍(76)이 중심축(3)의 접속 단부(36)에 끼워 넣어진 후, 통 구멍(76)의 내주면은 중심축(3)의 어깨부(38)의 선단 위치(B1)에 맞닿는다. 선단 위치(B1)는 어깨부(38)와 접속 기초부(37)의 경계가 상당한다. 어깨부(38)에 도달한 맞닿음 부재(7)는 축선(O) 방향의 선단측으로 향하여 더욱더 압입(押入)된다. 맞닿음 부재(7)의 통 구멍(76)의 내경(C2)은 중심축(3)의 접속 단부(36)의 외경(C1)보다도 크게 형성되어 있다. 이에 따라, 맞닿음 부재(7)는 접속 단부(36)에 끼워 넣어질 때에, 통 구멍(76)의 내주면과 접속 단부(36)의 걸림부(39)가 서로 스쳐서 통 구멍{76, 맞닿음 부재(7)의 내주면}이 파손될 가능성을 저감한다. 통 구멍(76)의 내경(C2)은 중심축(3)의 접속 기초부(37)의 외경(C3)보다도 작다. 이에 따라 어깨부(38)에 도달한 맞닿음 부재(7)가 압입(押入)되면, 통 구멍(76)의 내경이 어깨부(38)의 테이퍼를 따라서 확대된다.

어깨부(38)에 의해서 통 구멍(76)의 내경이 확대된 맞닿음 부재(7)는, 통 구멍(76)의 내주면이 접속 기초부(37)의 외주면에 맞닿은 상태에서, 축선(O) 방향의 선단측으로 향하여 더욱더 압입(押入)된다. 이에 따라, 맞닿음 부재(7)의 외주면측은 금속 쉘(4)의 테이퍼부(47)에 맞닿는다. 이 상태에서 맞닿음 부재(7)가 더욱더 축선(O) 방향의 선단측으로 압입(押入)되면, 도 6에 나타내는 바와 같이, 맞닿음 부재(7)는 외주면측이 테이퍼부(47)의 테이퍼를 따라서 탄성 변형한다. 맞닿음 부재(7)의 선단부는 테이퍼부(47)의 선단 위치(B2)보다도 선단측에 삽입된다. 도 7에 나타내는 바와 같이, 축선(O) 방향의 선단측으로 더욱더 삽입된 맞닿음 부재(7)는 탄성 변형에 의해서 축 구멍(43)의 내주면과 접속 기초부(37)에 맞닿은 상태를 유지하고, 축 구멍(43)과 중심축(3) 사이의 공간의 기밀성을 확보한다.

축 구멍(43)의 내주면과 접속 기초부(37)의 사이에 맞닿음 부재(7)가 배치되면, 도 2에 나타내는 바와 같이, 절연 부재(6)는 금속 쉘(4)의 테이퍼부(47)에 절연 부재(6)의 테이퍼부(63)가 맞닿아 위치 결정된 상태에서 중심축(3)의 후단부 (32)에 끼워 넣어진다. 그 후, 접속 단자(5)가 중심축(3)의 접속 단부(36)에 끼워 넣어지고, 접속 단자(5)의 몸통부(52)가 클림핑되는 것에 의해, 접속 단자(5)가 중심축(3)의 접속 단부(36)에 고정되어 글로 플러그(1)의 조립이 완성된다.

실시예 1

맞닿음 부재(7)의 동적 점탄성의 tanδ와 중심축(3)의 1차 공진시의 진동의 루프의 진폭의 관계에 대해 시험을 실시했다. 구체적으로는, 외경이 직경 3.9(㎜), 내경이 직경 1.9(㎜), 높이가 3(㎜)의 형상을 이루고, 동적 점탄성의 tanδ를 0.01 이상 10 이하의 범위에서 적절하게 다르게 한 맞닿음 부재(7)를 복수 제작했다. 맞닿음 부재(7)의 동적 점탄성의 tanδ는, 이하의 간이적인 측정방법에 의해서 측정했다.

동적 점탄성의 tanδ를 0.01 이상 10 이하의 범위에서 적절하게 다르게 한 각 맞닿음 부재(7)를 글로 플러그(1)에 조립한 상태에서, 중심축(3)에 1차 공진을 발생시키고, 중심축(3)의 진동의 루프의 진폭을 측정했다. 중심축(3)의 진동의 루프의 진폭의 측정은, 상기의 글로 플러그(1)의 금속 쉘(4)에 1개 이상의 구멍을 형성하고, 형성한 구멍을 통하여 중심축(3)에 레이저빔을 조사하여 실시했다.

맞닿음 부재(7)의 동적 점탄성의 tanδ는, 맞닿음 부재(7)의 방진성이 저하되는 고온 영역이며, 또한 글로 플러그(1)의 사용환경하에서 상정되는, 50(℃) 이상 150(℃) 이하의 온도 범위에서 결정된다. 또한, 동적 점탄성의 tanδ는, 글로 플러그(1)에 가해지는 것이 상정되는 최대의 진동수인 2000(㎐)를 상한으로 하여 결정된다.

구체적으로는, 중심축(3)의 진동의 루프의 진폭의 측정을 거친 글로 플러그 (1)의 맞닿음 부재(1)의 동적 점탄성의 tanδ를, 이하의 간이적인 방법으로 측정했다. 측정 대상의 글로 플러그(1)에 있어서 맞닿음 부재(7)가 장착되어 있는 상태와 동일한 상태의 측정 시스템(16)을 준비하고, 측정 대상을 측정 시스템(16)에 세트 (set)했다. 측정 시스템(16)은 측정 대상 고정 지그(11), 중심축 고정 지그(12), 가진(加振)장치(14), 및 레이저 측정장치(15)를 주로 구비한다. 측정 대상 고정 지그(11)는 측정 대상의 외주면을 협지(挾持) 고정한다. 측정 대상은 맞닿음 부재(7)또는 기준 부재이다. 맞닿음 부재(7)는 상기 구성을 가지는 글로 플러그(1)로부터 떼어내어진 것이다. 기준 부재는 맞닿음 부재(7)와 동일 형상을 가지며, 동적 점탄성의 tanδ가 기지(旣知)인 부재이다. 기준 부재의 tanδ는, 예를 들면, 0.06, 0.13, 0.2 및 0.4이다. 중심축 고정 지그(12)는 중심축(3)에 상당하는 부재인 중심축 상당 부재(13)의 일단을 고정한다. 중심축 상당 부재(13)의 타단측은 측정 대상을 통하여 측정 대상 고정 지그(11)에 의해서 고정된다. 중심축 상당 부재(13)로서 중심축(3)과 동일 재질, 동일 외형, 축선(O) 방향의 길이가 동일한 부재를 준비했다. 가진장치(14)는 소정의 주파수의 진동을 발생하도록 구성된 장치이다. 레이저 측정장치(15)는 레이저빔의 반사를 이용하여 물체까지의 거리를 측정하도록 구성된 장치이다.

도 13에 모식적으로 나타내는 바와 같이, 중심축 고정 지그(12) 및 측정 대상 고정 지그(11)를 가진장치(14)의 상면에 고정했다. 중심축 상당 부재(13)의 한쪽 단을 중심축 고정 지그(12)에 고정했다. 측정 대상 고정 지그(11)는 중심축 상당 부재(13)와 측정 대상 고정 지그(11)의 직경 방향의 거리가, 글로 플러그(1)에 있어서의 중심축(3)과 금속 쉘(4)의 내주면의 직경 방향 거리와 동일하게 되도록 배치했다. 이때, 중심축 상당 부재(13)의 중심축 고정 지그(12)에 의한 고정 위치에서 측정 대상의 배치 위치까지의 길이는, 세라믹 히터(2)의 후단에서 맞닿음 부재(7)의 배치 위치까지의 길이와 동일하게 했다. 중심축 상당 부재(13)가 가진장치 (14)에 의해 가진되었을 때의 중심축 상당 부재(13)의 진폭을 레이저 측정장치(15)를 이용하여 측정했다.

상기와 같이 구성된 측정 시스템(16)에, 측정 대상의 글로 플러그(1)로부터 떼어내어진 맞닿음 부재(7)를 세트하고, 가진장치(14)에 의해 중심축 상당 부재 (13)의 공진 주파수로 중심축 상당 부재(13)를 가진했다. 공진 주파수로 중심축 상당 부재(13)를 가진했을 때에, 레이저 측정장치(15)를 중심축 상당 부재(13)의 길이 방향(17)으로 이동시켜서 중심축 상당 부재(13)의 진폭이 가장 큰 위치를 특정하고, 그 위치에서 중심축 상당 부재(13)의 진폭을 측정했다. 또한, 측정은 측정 대상 및 측정 대상 고정 지그(11)를, 측정 대상 고정 지그(11)의 주위에 배치된 히터 등으로 가열하는 것에 의해, 100(℃)의 온도 분위기에서 실시했다.

맞닿음 부재(7)와 마찬가지로, 측정 대상으로서 각 기준 부재를 측정 시스템 (16)에 세트했다. 맞닿음 부재(7)와 마찬가지로, 각 기준 부재를 세트했을 때의 중심축 상당 부재(13)의 진폭을 측정했다. 맞닿음 부재(7)에서 얻어진 진폭과 복수의 기준 부재에서 얻어진 각 진폭을 비교하고, 맞닿음 부재(7)의 tanδ를 판정했다. 예를 들면, 맞닿음 부재(7)의 진폭이, tanδ가 0.13인 기준 부재의 진폭보다 작고 한편 tanδ가 0.2인 기준 부재의 진폭값보다 큰 경우, 맞닿음 부재(7)의 tanδ는 0.13 이상 0.2 미만이라고 판정했다.

시험 결과를 도 9의 양대수(兩對數) 그래프에 나타낸다. 도 9에 나타내는 바와 같이, 동적 점탄성의 tanδ가 0.1 이상이면, 중심축(3)의 1차 공진시의 진동의 루프의 진폭을 10(㎛) 이하로 현저하게 억제할 수 있는 것을 확인할 수 있었다.

실시예 2

다음에, 맞닿음 부재(7)의 동적 점탄성의 tanδ와 공진시의 중심축(3)의 축선 방향에 걸치는 진폭의 관계에 대해서 시험을 실시했다. 구체적으로는, 외경이 직경 3.9(㎜), 내경이 직경 1.9(㎜), 높이가 3(㎜)의 형상을 이루고, 동적 점탄성의 tanδ가 0.06과 0.13인 2종류의 맞닿음 부재(7)를 제작했다. 각 맞닿음 부재(7)를 글로 플러그(1)에 조립한 상태에서 중심축(3)에 1차 공진 또는 2차 공진을 발생시키고, 공진 발생시의 중심축(3) 및 접속 단자(5)의 진폭을 측정했다. 진폭의 측정방법은, 실시예 1과 마찬가지이다. 시험 결과를 도 10 및 도 11의 그래프에 나타낸다. 도 10 및 도 11의 가로축은 접속 단자(5)의 후단면으로부터의 거리를 나타낸다. 가로축 위의 X는 접속 단자(5)의 후단면에서 맞닿음 부재(7)의 위치 X(도 1 참조)까지의 거리를 나타낸다. 가로축 위의 Y는 접속 링(85)과 걸어 맞추는 위치 Y (도 1 참조)까지의 거리를 나타낸다. 도 10 및 도 11에서는 동적 점탄성의 tanδ가 0.06인 경우를 점선으로 나타내고, 동적 점탄성의 tanδ가 0.13인 경우를 실선으로 나타낸다.

도 10에 나타내는 바와 같이, 중심축(3)이 1차 공진한 경우, 맞닿음 부재(7)의 동적 점탄성의 tanδ가 0.13인 것이 동적 점탄성의 tanδ가 0.06인 경우와 비교하여 중심축(3)의 진폭을 축선(O) 방향에 걸쳐서 현저하게 억제할 수 있는 것을 확인할 수 있었다. 도 11에 나타내는 바와 같이 중심축(3)이 2차 공진한 경우에도, 마찬가지로, 동적 점탄성의 tanδ가 0.13인 것이 동적 점탄성의 tanδ가 0.06인 경우와 비교하여 중심축(3)의 진폭을 억제할 수 있으며, 또한 맞닿음 부재(7)의 배치부에 있어서의 진폭을, 거의 진동하지 않는 정도에까지 현저하게 억제할 수 있는 것을 확인할 수 있었다. 1차 공진 발생시에 있어서는, 중심축(3)의 진동의 루프는 1개 발생하고, 1개의 진동의 루프는 세라믹 히터(2)의 선단(20)과 중심축(3)의 후단(35)의 중심 위치(M, 도 1 참조)에서 맞닿음 부재(7)의 배치 위치까지의 사이의 범위(H, 도 1 참조) 내에 있는 것이 확인되었다. 2차 공진 발생시에 있어서는, 중심축(3)의 진동의 루프는, 2개 발생하고, 2개의 진동의 루프는 모두 범위(H) 내에 있는 것이 확인되었다.

실시예 3

맞닿음 부재(7)를 테이퍼부(47)로 압입(押入)할 때에 필요한 축선 방향의 하중과 맞닿음 부재(7)의 고무 경도의 관계에 대해서 시험을 실시했다. 구체적으로는 고무 경도 60, 70 및 80인 맞닿음 부재(7)를 각각 제작하고, 맞닿음 부재(7)의 삽입량 및 삽입 하중을 측정하는 시험기계를 이용하여 테이퍼부(47)로의 삽입량과 삽입 하중을 측정했다. 시험 결과를 도 12의 그래프에 나타낸다. 가로축의 삽입량은 맞닿음 부재(7)와 테이퍼부(47)가 접촉한 맞닿음 부재(7)의 위치를 기준으로 한다. 도 12에서는 고무 경도가 60인 경우를 점선으로 나타내고, 고무 경도가 70인 경우를 이점쇄선으로 나타내며, 고무 경도가 80인 경우를 실선으로 나타낸다.

고무 경도가 70 이하인 경우, 글로 플러그(1)의 조립 공정에 있어서의 삽입 규정 하중인 500(N) 이상의 하중을 가해도 맞닿음 부재(7)의 외주면이 테이퍼부 (47)로 올라앉았다. 이 결과, 도 12에 나타내는 바와 같이, 맞닿음 부재(7)를 테이퍼부(47)에 1(㎜) 정도 밖에 삽입하지 못하고, 맞닿음 부재(7)를 조립할 수 없었다. 한편으로 고무 경도가 80이면, 고무 경도가 70 이하인 경우와 비교하여 현저하게 낮은 100(N) 정도의 삽입 하중으로 충분히 맞닿음 부재(7)를 테이퍼부(47)의 조립 위치까지 삽입할 수 있었다. 이상의 결과로부터, 맞닿음 부재(7)의 고무 경도를 80 이상으로 하는 것에 의해 맞닿음 부재(7)의 조립성이 향상되는 것을 알 수 있었다.

상기 글로 플러그(1)에서는 이하의 효과가 얻어진다. 맞닿음 부재(7)의 동적 점탄성의 tanδ가 0.1 이상인 경우에는, 엔진(도시 생략)의 진동에 의해 중심축(3)에 공진이 발생한 경우라도, 중심축(3)의 진폭을 현저하게 억제할 수 있다. 이 결과, 맞닿음 부재(7)가 배치되는 위치에 있어서, 중심축(3)의 진폭이 현저하게 저감되기 때문에, 맞닿음 부재(7)에 직경 방향 외향으로 가해지는 순간적인 하중 부하가 저감되어 맞닿음 부재(7)의 변형 등의 열화를 방지할 수 있다. 세라믹 히터(2)와 중심축(3)을 접속 링(85)을 통하여 일체로 연결한 글로 플러그의 경우, 중심축 (3)의 진동에 동반하여 세라믹 히터(2)에 내부 응력이 발생해서 세라믹 히터(2)가 절손(折損)될 가능성이 있다. 글로 플러그(1)는 맞닿음 부재(7)의 동적 점탄성의 tanδ를 0.1 이상으로 함으로써, 중심축(3)의 진동에 동반하여 세라믹 히터(2)에 발생하는 내부 응력을 효과적으로 저감할 수 있어 세라믹 히터(2)의 절손을 방지할 수 있다.

도 6에 나타내는 바와 같이, 맞닿음 부재(7)가 축 구멍(43)에 삽입될 때, 테이퍼부(47)의 선단 위치(B2)보다도 선단측에 삽입된 맞닿음 부재(7)의 외주면은 직경 방향 내향으로 변형한다. 한편, 선단 위치(B2)보다도 후단측에 위치하는 맞닿음 부재(7)의 외주면의 일부는, 직경 방향 외향으로 변형하여 테이퍼부(47)에 올라앉는다. 맞닿음 부재(7)의 고무 경도가 80 이상 100 이하인 경우, 삽입시에 있어서의 테이퍼부(47)로의 맞닿음 부재(7)의 올라앉음양이 80 미만인 경우에 비하여 적은 채, 맞닿음 부재(7)는 축 구멍(43)으로 삽입된다. 따라서 고무 경도가 80 이상 100 이하인 경우는, 맞닿음 부재(7)가 테이퍼부(47)에 올라앉는 것에 의해 맞닿음 부재 (7)의 외주면이 테이퍼부(47)로부터 받는 삽입방향과는 반대 방향의 항력을 억제할 수 있으며, 또한 올라앉음에 동반하는 맞닿음 부재(7)의 둘레 방향으로의 비틀림도 억제할 수 있다. 둘레 방향이란, 축선(P)을 중심으로 하여 축선(P)의 둘레를 회전하는 방향이다. 이에 따라 맞닿음 부재(7)의 삽입 하중을 저감시켜 조립성을 향상시킬 수 있다.

본 발명은 각종의 변형이 가능하다. 예를 들면, 자신의 적어도 일부가 축선 (O) 방향에 있어서, 세라믹 히터(2)의 선단(20)과 중심축(3)의 후단(35)의 중심 위치(M)에서 맞닿음 부재(7)까지의 사이의 범위(H)에 배치되도록 방진 부재가 배치되어도 좋다. 더욱 구체적으로는, 도 8에 나타내는 바와 같이, 상기 실시형태의 글로 플러그(1)의 중심축(3)의 중간 몸통부(33)로부터 후단부(32)에 걸쳐서 50(℃) 이상 150(℃) 이하의 온도 범위에 있어서의 동적 점탄성의 tanδ가 0.1 이상인 원통 형상의 방진 부재(90)를 인서트 성형 등의 방법에 의해 배치해도 좋다. 도 8에서는, 도 1의 글로 플러그(1)와 마찬가지인 부재에는 동일한 부호를 부여하고 있다. 방진 부재(90)의 축선(O) 방향의 위치 및 길이는, 상정되는 진동 범위 내에서의 중심축 (3)의 진폭의 루프의 위치를 고려하여 설정되면 좋다. 상기한 바와 같이, 중심축 (3)에서 공진(더욱 상세하게는, 1차 공진 또는 2차 공진)이 발생할 경우, 진동의 루프는, 축선(O) 방향에 있어서, 세라믹 히터(2)의 선단부(22)와 중심축(3)의 후단 (35)의 중심 위치(M)에서 맞닿음 부재(7)의 배치 위치까지의 사이에서 발생한다. 따라서 범위(H)에 방진 부재(90)의 적어도 일부를 배치하는 것에 의해, 중심축(3)이 공진한 경우의 진폭을 억제할 수 있다. 자신의 적어도 일부가 축선(O) 방향에 있어서, 세라믹 히터(2)의 선단(20)과 중심축(3)의 후단(35)의 중심 위치(M)에서 맞닿음 부재(7)까지의 사이의 범위(H)에 방진 부재(90)를 배치할 경우, 축선(O) 방향에 있어서, 범위(H)의 일부에 방진 부재(90)가 배치되어도 좋다. 범위(H)의 전체에 방진 부재(90)가 배치되어도 좋다. 방진 부재(90)는 튜브 형상이며, 축 구멍 (43)의 내주면과 중심축(3)의 사이에 삽입시키는 것에 의해 배치시켜도, 마찬가지의 방진 효과를 얻을 수 있다. 방진 부재(90)의 축선(O)과 수직인 단면은 C자 형상 등, 비원형 형상이라도 좋다.

상기 실시예에 더불어서, 글로 플러그는 맞닿음 부재(7)가 맞닿는 축 구멍 (43)의 내주면 및 중심축(3)에 테이퍼부를 설치해도 좋다. 이 경우, 절연 부재(6)의 선단측 단면에 의해서 맞닿음 부재(7)가 테이퍼부를 향하여 압압되는 것에 의해, 축 구멍(43)의 내주면과 중심축(3)과 절연 부재(6)의 3개의 접촉면의 각각에서 맞닿음 부재(7)가 밀착되고, 축 구멍(43)과 중심축(3) 사이의 공간의 기밀성을 유지할 수 있다. 동시에, 맞닿음 부재(7)의 동적 점탄성의 tanδ가 0.1 이상인 것에 의해, 중심축(3)이 공진하는 경우의 진폭은 상기 실시예와 마찬가지로 현저하게 억제되고, 글로 플러그(1)는 맞닿음 부재(7)의 열화를 방지할 수 있다.

상기 실시예에서는, 세라믹 히터(2)와 중심축(3)을 접속 링(85)을 통하여 일체로 연결한 글로 플러그에 본 발명을 채용했지만, 세라믹 히터(2)와 중심축(3)을 금속선을 통하여 전기적으로 접속한 글로 플러그에 본 발명을 채용해도 좋다. 이와 같은 글로 플러그의 경우, 중심축(3)의 진동에 동반하여 금속선에 내부 응력이 발생해서 금속선이 단선될 가능성이 있다. 그러나, 맞닿음 부재(7)의 동적 점탄성의 tanδ를 0.1 이상으로 함으로써, 글로 플러그(1)는 중심축(3)의 진동에 동반하여 금속선에 발생하는 내부 응력을 효과적으로 저감할 수 있어 금속선의 단선을 방지할 수 있다.

맞닿음 부재(7)의 재료, 형상 및 배치는 적절하게 변경되어도 좋다. 예를 들면, 제 2 윤곽부(71)는 직경 방향 내향으로 팽창하는 곡률 반경 R2의 곡선 형상이라도 좋다. 이때, R1＜R2를 만족하는 것이 바람직하다. 이와 같이 하면, 맞닿음 부재를 축 구멍(43)의 내주면과 중심축(3)의 사이에 배치할 경우에, 제 2 윤곽부(71)보다도 팽창이 큰 제 1 윤곽부(72)를 원활하게 탄성 변형시킬 수 있다. 글로 플러그(1)는 제 1 윤곽부(72)보다도 팽창이 작고, 더욱 직선 형상에 가까우며, 제 2 윤곽부(71)를 맞닿음 부재의 전체를 지지하여 굽힘이나 말려듬을 억제하는 코어로서 기능시킬 수 있다.

또한, 본 실시형태에 있어서는, 세라믹 히터(2)가 「히터」에 상당한다.

Claims (9)

1. 통전에 의해서 발열하는 발열 저항체를 자신의 선단부에 가지는 히터와,
   자신의 축선 방향을 따라서 연장되는 축 구멍을 가지는 통 형상으로 형성되어 자신의 선단부에 있어서 상기 히터를 직접 또는 간접적으로 유지하는 금속 쉘과,
   봉 형상으로 형성되어 상기 금속 쉘의 내주면에 대해 간극을 두고 배치됨과 아울러, 자신의 선단부가 상기 히터의 후단부에 접속되고, 자신의 후단부가 상기 금속 쉘의 후단으로부터 돌출되는 중심축과,
   환 형상으로 형성되어 상기 축 구멍의 후단부에 있어서 상기 축 구멍에 삽입되고, 상기 금속 쉘의 상기 내주면과 상기 중심축의 각각에 맞닿은 상태에서 배치되는, 절연성의 점탄성 부재로 이루어지는 맞닿음 부재를 구비하는 글로 플러그로서,
   상기 맞닿음 부재의 50℃ 이상 150℃ 이하의 온도 범위에 있어서의 동적 점탄성의 tanδ가 0.1 이상이고,
   상기 맞닿음 부재는 내열성 및 절연성을 가지는 고무만으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 글로 플러그.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 맞닿음 부재의 고무 경도가 80 이상 100 이하인 것을 특징으로 하는 글로 플러그.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 맞닿음 부재와는 별체이며, 50℃ 이상 150℃ 이하의 온도 범위에 있어서의 동적 점탄성의 tanδ가 0.1 이상인 방진 부재가 상기 간극에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 글로 플러그.
   
4. 청구항 2에 있어서,
   상기 맞닿음 부재와는 별체이며, 50℃ 이상 150℃ 이하의 온도 범위에 있어서의 동적 점탄성의 tanδ가 0.1 이상인 방진 부재가 상기 간극에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 글로 플러그.
   
5. 청구항 3에 있어서,
   상기 방진 부재의 적어도 일부가, 상기 축선 방향에 있어서, 상기 히터의 선단과 상기 중심축 후단의 중심 위치에서 상기 맞닿음 부재까지의 사이에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 글로 플러그.
   
6. 청구항 4에 있어서,
   상기 방진 부재의 적어도 일부가, 상기 축선 방향에 있어서, 상기 히터의 선단과 상기 중심축 후단의 중심 위치에서 상기 맞닿음 부재까지의 사이에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 글로 플러그.
   
7. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 맞닿음 부재의 주된 성분은, 불소 고무로 이루어지는 것을 특징으로 하는 글로 플러그.
   
8. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 글로 플러그에 조립하기 전의 상기 맞닿음 부재를, 상기 맞닿음 부재의 축선인 제 2 축선을 포함하는 평면에서 절단하고, 절단편의 각각이 가지는 2개의 단면 중 한쪽 단면의 윤곽선을 본 경우에, 상기 맞닿음 부재는,
   상기 윤곽선을 부분적으로 구성하는 윤곽부로서, 상기 제 2 축선을 따르면서도, 직경 방향 외향으로 팽창하는 곡률 반경 R1의 곡선 형상으로 연장되는 상기 윤곽부인 제 1 윤곽부와,
   상기 제 2 축선을 따르면서도, 곡률 반경 R2가 R1＜R2를 만족하여 직경 방향 내향으로 팽창하는 곡선 형상 또는 직선 형상으로 연장되는 상기 윤곽부인 제 2 윤곽부를 구비하는 것을 특징으로 하는 글로 플러그.
   
9. 청구항 7에 있어서,
   상기 글로 플러그에 조립하기 전의 상기 맞닿음 부재를, 상기 맞닿음 부재의 축선인 제 2 축선을 포함하는 평면에서 절단하고, 절단편의 각각이 가지는 2개의 단면 중 한쪽 단면의 윤곽선을 본 경우에, 상기 맞닿음 부재는,
   상기 윤곽선을 부분적으로 구성하는 윤곽부로서, 상기 제 2 축선을 따르면서도, 직경 방향 외향으로 팽창하는 곡률 반경 R1의 곡선 형상으로 연장되는 상기 윤곽부인 제 1 윤곽부와,
   상기 제 2 축선을 따르면서도, 곡률 반경 R2가 R1＜R2를 만족하여 직경 방향 내향으로 팽창하는 곡선 형상 또는 직선 형상으로 연장되는 상기 윤곽부인 제 2 윤곽부를 구비하는 것을 특징으로 하는 글로 플러그.
   

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