JP2002333136A - Glow plug - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、ディーゼルエンジ
ン予熱用のグロープラグに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a glow plug for preheating diesel engines.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、絶縁性のセラミック基体に導電性
セラミックからなる抵抗発熱体を埋設した構造を有する
セラミックヒータを用いたグロープラグが広く知られて
いる。このようなグロープラグにおいては、抵抗発熱体
を含むヒータ本体を金属外筒を介して主体金具にて保持
する方法が提供されている。例えばヒータ本体と金属外
筒をろう付けにより接合するとともに金属外筒と主体金
具をろう付けにより接合することにより、ヒータ本体、
金属外筒及び主体金具を一体的に構成する方法等が用い
られている。2. Description of the Related Art A glow plug using a ceramic heater having a structure in which a resistance heating element made of conductive ceramic is embedded in an insulating ceramic base has been widely known. In such a glow plug, a method is provided in which a heater main body including a resistance heating element is held by a metal shell via a metal outer cylinder. For example, by joining the heater body and the metal outer cylinder by brazing and joining the metal outer cylinder and the metal shell by brazing, the heater body,
A method of integrally configuring the metal outer cylinder and the metal shell is used.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
なセラミックヒータを用いたグロープラグにおいては、
ろう付けにより金属外筒にヒータ本体を接合するため、
ろう材の用意、ろう付けに伴う熱処理等の手間を要して
おり、組付け、加工の容易化が望まれている。また、金
属外筒とヒータ本体の接合後においては、抵抗発熱体を
導通するための金属リード線をヒータ外部より接合する
必要があるが、この接合においても加工の容易化を図り
つつ、かつ接合強度が高く、導通状態を良好なものとす
る構成が望まれている。By the way, in a glow plug using a ceramic heater as described above,
In order to join the heater body to the metal outer cylinder by brazing,
Preparation of the brazing material, heat treatment associated with brazing, and the like are required, and simplification of assembly and processing is desired. Also, after joining the metal outer cylinder and the heater main body, it is necessary to join a metal lead wire for conducting the resistance heating element from outside the heater, but this joining is also performed while facilitating processing. There is a demand for a structure having high strength and a good conduction state.
【0004】本発明の課題は、セラミックヒータを用い
たグロープラグにおいて、組立ての容易化を図りつつも
組立て後において強固な接合構造をなし、さらにはヒー
タ本体に対する金属リード線の接合において、接合強
度、導通状態が良好な構成をなすグロープラグを提供す
ることにある。[0004] It is an object of the present invention to provide a glow plug using a ceramic heater which has a strong bonding structure after assembly while facilitating assembly, and further has a bonding strength in bonding a metal lead wire to a heater body. Another object of the present invention is to provide a glow plug having a good conduction state.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段及び作用・効果】上記課題
を解決するために、本発明は、絶縁性セラミックからな
るセラミック基体中に導電性セラミックからなるセラミ
ック抵抗体が埋設された棒状のヒータ本体を有するグロ
ープラグであって、該ヒータ本体を周方向に取り囲む形
でヒータ本体としまりばめ嵌合されるとともに、軸線方
向においてヒータ本体の先端部を突出させる形にて配置
される金属外筒と、その金属外筒の軸線方向後端部に結
合され、外周面に内燃機関への取付部が形成された主体
金具と、を備え、セラミック抵抗体を導通するためにヒ
ータ本体に接合された金属リード線が、金属外筒に接合
されることを特徴とするグロープラグを提供する。In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a rod-shaped heater body in which a ceramic resistor made of conductive ceramic is embedded in a ceramic base made of insulating ceramic. A metal outer cylinder arranged so as to fit around the heater body so as to surround the heater body in the circumferential direction, and to protrude the tip of the heater body in the axial direction. And a metal shell joined to the rear end in the axial direction of the metal outer cylinder and having an outer peripheral surface formed with a mounting portion to the internal combustion engine, and joined to the heater body to conduct the ceramic resistor. A glow plug characterized in that a metal lead wire is joined to a metal outer cylinder.
【0006】このように、ヒータ本体と金属外筒をしま
りばめ嵌合することにより、ろう付け等による接合に比
較して製造の容易化、工程数の低減を図ることができ、
さらには強度を向上することができる。これに加えて、
接地を行う金属リード線を金属外筒に溶接するようにす
れば、金属リード線と金属外筒を強固に接合しつつ、良
好な導通状態を図ることができる。具体的には、金属リ
ード線を1対の金属リード線として構成でき、そのいず
れか一方を接地用通電端子部として金属外筒に接合する
ことで、その金属外筒を介して主体金具と接地用通電端
子部とを導通させることができる。他方の金属リード線
は、主体金具と絶縁された端子金具と導通するようにで
きる。As described above, by fitting the heater main body and the metal outer cylinder together, it is possible to facilitate the manufacture and reduce the number of steps as compared with joining by brazing or the like.
Further, the strength can be improved. In addition to this,
If the metal lead wire for grounding is welded to the metal outer cylinder, a good conduction state can be achieved while firmly joining the metal lead wire and the metal outer cylinder. Specifically, the metal lead wire can be configured as a pair of metal lead wires, and one of the metal lead wires is joined to a metal outer cylinder as a grounding current-carrying terminal portion, so that the metal lead and the ground metal are connected via the metal outer cylinder. To the power supply terminal section. The other metal lead wire can be electrically connected to the terminal fitting insulated from the metallic shell.
【0007】さらに、ヒータ本体の外周面と金属外筒の
後端部内周面との間において隙間を形成し、金属外筒に
一端が接合される金属リード線の他端を、その隙間内に
おいてヒータ本体と接合するようにすることができる。
このように、ヒータ本体外周面と金属外筒後端部内周面
との間において隙間を形成するようにすれば、該隙間内
において金属リード線の少なくとも一部を収容すること
が可能となり、コンパクト化を図ることができる。ま
た、隙間を設けることにより、該隙間の内面をなす形に
てヒータ本体外周面が露出することとなり、その露出面
を金属リード線の接合面とできるため、金属リード線と
の接合部面積を大きくでき、接合強度の向上を図ること
ができる。Further, a gap is formed between the outer peripheral surface of the heater main body and the inner peripheral surface of the rear end portion of the metal outer cylinder, and the other end of the metal lead wire, one end of which is joined to the metal outer cylinder, is placed in the gap. It can be joined to the heater body.
As described above, if a gap is formed between the outer peripheral surface of the heater main body and the inner peripheral surface of the rear end portion of the metal outer cylinder, at least a part of the metal lead wire can be accommodated in the gap, and the compact Can be achieved. In addition, by providing the gap, the outer peripheral surface of the heater body is exposed in a form forming the inner surface of the gap, and the exposed surface can be used as the joining surface of the metal lead wire. It is possible to increase the size and improve the bonding strength.
【0008】さらには、金属リード線が金属外筒内周面
において該金属外筒と接合される構成とすることができ
る。このようにすることにより、金属リード線を金属外
筒に接合するためのスペースを広くでき、接合強度の向
上を図ることができる。そして、上記のごとく隙間を形
成し、該隙間内のヒータ本体外周面において金属リード
線の一端を接合するとともに、他端を隙間内又は隙間外
において金属外筒内周面に接合するようにすれば、金属
リード線の両端をそれぞれの面において強固に接合で
き、かつ金属リード線の少なくとも一部を隙間に収納し
てスペースの効率的利用を図ることができる。Further, the metal lead wire may be joined to the metal outer cylinder on the inner peripheral surface of the metal outer cylinder. By doing so, the space for joining the metal lead wire to the metal outer cylinder can be increased, and the joining strength can be improved. A gap is formed as described above, and one end of the metal lead wire is joined to the outer peripheral surface of the heater main body in the gap, and the other end is joined to the inner peripheral surface of the metal outer cylinder inside or outside the gap. In this case, both ends of the metal lead can be firmly joined on their respective surfaces, and at least a part of the metal lead can be housed in the gap to efficiently use the space.
【0009】[0009]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面を用いて説明する。図1は、本発明のセラミックヒー
タを使用したグロープラグを、その内部構造とともに示
すものである。該グロープラグ50はセラミックヒータ
1を有し、そのヒータ本体2の先端部が突出するように
その外周面を覆う金属外筒3、さらにその金属外筒3を
外側から覆う筒状の主体金具4等を備えている。主体金
具4の外周面には、図示しないエンジンブロックにグロ
ープラグ50を固定するための、取付部としてのねじ部
5が形成されている。なお、主体金具4は金属外筒3に
対し、例えば両者の内外周面の隙間を充填する形でろう
付けするか、あるいは主体金具4の先端側開口内縁と、
金属外筒3の外周面とを全周レーザー溶接する形で固定
される。また、主体金具4と金属外筒3をしまりばめ嵌
合するようにしてもよい。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a glow plug using the ceramic heater of the present invention together with its internal structure. The glow plug 50 has a ceramic heater 1, a metal outer cylinder 3 that covers the outer peripheral surface of the main body 2 so that the tip of the heater body 2 projects, and a cylindrical metal shell 4 that covers the metal outer cylinder 3 from outside. Etc. are provided. On the outer peripheral surface of the metal shell 4, a screw portion 5 as an attachment portion for fixing the glow plug 50 to an engine block (not shown) is formed. The metal shell 4 is brazed to the metal outer cylinder 3 by, for example, filling the gap between the inner and outer peripheral surfaces of the metal shell 3 or the inner edge of the opening on the distal end side of the metal shell 4,
The outer peripheral surface of the metal outer cylinder 3 is fixed by laser welding all around. Further, the metal shell 4 and the metal outer cylinder 3 may be tightly fitted.
【0010】図2はセラミックヒータ1を拡大して示す
断面図である。ヒータ本体2は、絶縁性セラミックから
なるセラミック基体13中に導電性セラミックからなる
セラミック抵抗体10が埋設された棒状の形態を有する
セラミックヒータ素子として構成される。そして、この
ヒータ本体2に対して、後述する接地用通電端子部1
6、電源側通電端子部17が接合されてセラミックヒー
タ1が構成されている。そして、セラミック抵抗体10
は、ヒータ本体2の先端部に配置される第一導電性セラ
ミックからなる第一抵抗体部分11と、各々該第一抵抗
体部分11の後方側において、ヒータ本体2の軸線Oの
方向に沿って延伸する形で配置され、先端部が第一抵抗
体部分11の通電方向における両端部にそれぞれ接合さ
れるとともに、第一導電性セラミックよりも抵抗率が低
い第二導電性セラミックからなる1対の第二抵抗体部分
12,12とを有する。FIG. 2 is an enlarged sectional view showing the ceramic heater 1. As shown in FIG. The heater main body 2 is configured as a rod-shaped ceramic heater element in which a ceramic resistor 10 made of conductive ceramic is embedded in a ceramic base 13 made of insulating ceramic. Then, the heater main body 2 is connected to a grounding energizing terminal 1 described later.
6. The ceramic heater 1 is constituted by joining the power supply side energizing terminal portion 17. And the ceramic resistor 10
A first resistor portion 11 made of a first conductive ceramic disposed at a tip end portion of the heater main body 2, and a rear portion of the first resistor portion 11 along the direction of the axis O of the heater main body 2. A pair of second conductive ceramics having a lower end than the first conductive ceramic and having a tip joined to each end of the first resistor portion 11 in the direction of current flow. And the second resistor portions 12, 12.
【0011】セラミック基体13を構成する絶縁性セラ
ミックとして、本実施形態では窒化珪素質セラミックが
採用されている。窒化珪素質セラミックの組織は、窒化
珪素(Si3N4)を主成分とする主相粒子が、後述の
焼結助剤成分等に由来した粒界相により結合された形態
のものである。なお、主相は、SiあるいはNの一部
が、AlあるいはOで置換されたもの、さらには、相中
にLi、Ca、Mg、Y等の金属原子が固溶したもので
あってもよい。In this embodiment, a silicon nitride ceramic is used as an insulating ceramic constituting the ceramic base 13. The structure of the silicon nitride ceramic has a form in which main phase particles mainly composed of silicon nitride (Si 3 N 4 ) are bound by a grain boundary phase derived from a sintering aid component described later. The main phase may be a phase in which Si or N is partially substituted by Al or O, or a phase in which metal atoms such as Li, Ca, Mg, and Y are dissolved in the phase. .
【0012】窒化珪素質セラミックには、周期律表の3
A、4A、5A、3B(例えばAl)及び4B(例えば
Si)の各族の元素群及びMgから選ばれる少なくとも
1種を前記のカチオン元素として、焼結体全体における
含有量にて、酸化物換算で1〜10質量%含有させるこ
とができる。これら成分は主に酸化物の形で添加され、
焼結体中においては、主に酸化物あるいはシリケートな
どの複合酸化物の形態にて含有される。焼結助剤成分が
1質量%未満では緻密な焼結体が得にくくなり、10質
量%を超えると強度や靭性あるいは耐熱性の不足を招
く。焼結助剤成分の含有量は、望ましくは2〜8質量%
とするのがよい。焼結助剤成分として希土類成分を使用
する場合、Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Sm、
Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、L
uを用いることができる。これらのうちでもTb、D
y、Ho、Er、Tm、Ybは、粒界相の結晶化を促進
し、高温強度を向上させる効果があるので好適に使用で
きる。[0012] Silicon nitride ceramics include 3 in the periodic table.
A, 4A, 5A, 3B (for example, Al) and 4B (for example, Si) and at least one element selected from the group consisting of Mg and Mg as the above-mentioned cation element, in terms of the content in the whole sintered body, It can be contained in a conversion of 1 to 10% by mass. These components are mainly added in the form of oxides,
In the sintered body, it is mainly contained in the form of an oxide or a composite oxide such as silicate. If the sintering aid component is less than 1% by mass, it is difficult to obtain a dense sintered body, and if it exceeds 10% by mass, insufficient strength, toughness or heat resistance is caused. The content of the sintering aid component is desirably 2 to 8% by mass.
It is good to do. When a rare earth component is used as a sintering aid component, Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Sm,
Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, L
u can be used. Among them, Tb and D
Since y, Ho, Er, Tm, and Yb have the effect of promoting crystallization of the grain boundary phase and improving the high-temperature strength, they can be suitably used.
【0013】次に、抵抗発熱体10を構成する第一抵抗
体部分11及び第二抵抗体部分12,12は、前記した
通り電気抵抗率の異なる導電性セラミックにて構成され
ている。両導電性セラミックの電気抵抗率を互いに異な
るものとする方法は特に限定されず、例えば、 同種の導電性セラミック相を用いつつ、その含有量を
互いに異ならせる方法; 電気抵抗率の異なる異種の導電性セラミック相を採用
する方法; との組合せによる方法; 等、種々例示できるが、本実施形態ではの方法を採用
している。Next, the first resistor portion 11 and the second resistor portions 12 constituting the resistance heating element 10 are made of conductive ceramics having different electric resistivity as described above. The method of making the electric resistivity of both conductive ceramics different from each other is not particularly limited. For example, a method of using the same kind of conductive ceramic phase and making the contents different from each other; Various methods can be exemplified, such as a method using a conductive ceramic phase; and a method based on a combination of the following. In this embodiment, the method is used.
【0014】導電性セラミック相としては、例えば、炭
化タングステン(WC)、二珪化モリブデン(MoSi
2)及び二珪化タングステン(WSi2)等、周知のも
のを採用できる。本実施形態ではWCを採用している。
なお、セラミック基体13との線膨張係数差を縮小して
耐熱衝撃性を高めるために、セラミック基体13の主成
分となる絶縁性セラミック相、ここでは窒化珪素質セラ
ミック相を配合することができる。従って、絶縁性セラ
ミック相と導電性セラミック相との含有比率を変化させ
ることにより、抵抗体部分を構成する導電性セラミック
の電気抵抗率を所望の値に調整することができる。As the conductive ceramic phase, for example, tungsten carbide (WC), molybdenum disilicide (MoSi
2 ) and known materials such as tungsten disilicide (WSi 2 ). In the present embodiment, WC is adopted.
In order to reduce the difference in linear expansion coefficient from the ceramic base 13 and increase the thermal shock resistance, an insulating ceramic phase which is a main component of the ceramic base 13, here, a silicon nitride ceramic phase can be blended. Therefore, by changing the content ratio between the insulating ceramic phase and the conductive ceramic phase, the electric resistivity of the conductive ceramic constituting the resistor portion can be adjusted to a desired value.
【0015】具体的には、抵抗発熱部をなす第一抵抗体
部分11の材質である第一導電性セラミックは、導電性
セラミック相の含有率を10〜25体積%、残部を絶縁
性セラミック相とするのがよい。導電性セラミック相の
含有率が25体積%を超えると、導電率が高くなりすぎ
て十分な発熱量が期待できなくなり、10体積%未満に
なると逆に導電率が低くなりすぎ、同様に発熱量が十分
に確保できなくなる。Specifically, the first conductive ceramic, which is the material of the first resistor portion 11 forming the resistance heating portion, has a conductive ceramic phase content of 10 to 25% by volume, and the remainder is an insulating ceramic phase. It is good to do. When the content of the conductive ceramic phase exceeds 25% by volume, the conductivity becomes too high and a sufficient calorific value cannot be expected. When the content is less than 10% by volume, the conductivity becomes too low. Cannot be secured sufficiently.
【0016】他方、第二抵抗体部分12,12は、その
第一抵抗体部分11に対する導通経路となるものであ
り、その材質である第二導電性セラミックは導電性セラ
ミック相の含有率を15〜30体積%、残部を絶縁性セ
ラミック相とするのがよい。導電性セラミック相の含有
率が30体積%を超えると焼成による緻密化が困難とな
り、強度不足を招きやすくなるほか、エンジン予熱のた
めに通常使用される温度域に到達しても電気抵抗率の上
昇が不十分となり、電流密度を安定化させるための自己
飽和機能が実現できなくなる場合がある。他方、15体
積%未満では第二抵抗体部分12,12での発熱が大き
くなりすぎて、第一抵抗体部分11の発熱効率が悪化す
ることにつながる。本実施形態では、第一導電性セラミ
ック中のWCの含有率が16体積%(55質量%)、第
二導電性セラミック中のWCの含有率が20体積%(7
0質量%)としている(残部いずれも窒化珪素質セラミ
ック(焼結助剤含む)。On the other hand, the second resistor portions 12, 12 serve as a conduction path to the first resistor portion 11, and the second conductive ceramic, which is a material thereof, has a conductive ceramic phase content of 15%. -30% by volume, with the balance being an insulating ceramic phase. If the content of the conductive ceramic phase exceeds 30% by volume, it becomes difficult to densify by firing, and the strength tends to be insufficient. In addition, even when the temperature reaches the temperature range usually used for preheating the engine, the electric resistivity is low. In some cases, the rise becomes insufficient and the self-saturation function for stabilizing the current density cannot be realized. On the other hand, when the volume is less than 15% by volume, the heat generation in the second resistor portions 12 and 12 becomes too large, and the heat generation efficiency of the first resistor portion 11 is deteriorated. In this embodiment, the content of WC in the first conductive ceramic is 16% by volume (55% by mass), and the content of WC in the second conductive ceramic is 20% by volume (7%).
0% by mass) (all the rest are silicon nitride ceramics (including a sintering aid)).
【0017】本実施形態においてセラミック抵抗体10
は、第一抵抗体部分11がU字形状をなし、そのU字底
部がヒータ本体2の先端側に位置するように配置され、
第二抵抗体部分12,12は、該U字形状の第一抵抗体
部分11の両端部からそれぞれ軸線O方向に沿って後方
に延伸する、互いに略平行な棒状部とされている。In this embodiment, the ceramic resistor 10
Are arranged such that the first resistor portion 11 has a U-shape, and the U-shaped bottom portion is located on the tip side of the heater body 2.
The second resistor portions 12, 12 are bar-shaped portions extending substantially parallel to each other and extending rearward from both ends of the U-shaped first resistor portion 11 along the direction of the axis O.
【0018】セラミック抵抗体10において第一抵抗体
部分11は、動作時に最も高温となるべき先端部11a
に対して電流を集中するために、該先端部11aを両端
部11b、11bよりも細径としている。そして、第二
抵抗体部分12,12との接合面15は、その先端部1
1aよりも径大となった両端部11b、11bに形成さ
れるとともに、第二抵抗体部分12,12の軸断面積自
体が、第一抵抗体部分11の先端部11aの断面積より
も大きく設定されている。The first resistor portion 11 of the ceramic resistor 10 has a tip portion 11a which is to be heated to the highest temperature during operation.
In order to concentrate the electric current, the tip 11a has a smaller diameter than both ends 11b, 11b. Then, the joint surface 15 with the second resistor portions 12, 12 has a tip 1
The axial cross-sectional area of the second resistor portions 12, 12 is larger than the cross-sectional area of the distal end portion 11a of the first resistor portion 11, while being formed at both end portions 11b, 11b having a diameter larger than 1a. Is set.
【0019】また、セラミック抵抗体10の1対の第二
抵抗体部分12,12は、それぞれ軸線方向後端部にお
いてヒータ本体2の表面に露出しており、その露出部1
2a,12aが該セラミック抵抗体10への通電端子部
16,17の接合領域とされて電気接続部として機能し
ている。この構造では、ヒータ本体2に通電用のリード
線が埋設する必要がなく、該ヒータ本体2をオールセラ
ミックにて構成できるので、製造工数の削減を図ること
ができる。また、金属リード線をセラミック中に埋設す
る構造では、高温下でヒータ駆動用の電圧を印加したと
きに、金属リード線を構成する金属原子が、その電界勾
配による電気化学的な駆動力を受けてセラミック側に強
制拡散する、いわゆるエレクトロマイグレーション効果
によって消耗し、断線等を生じやすくなることがある。
しかし、上記構造では通電端子部16,17が、導通路
を形成する第二抵抗体部分12,12の露出部12a,
12aに接合されるのみで埋設形態とならないことか
ら、上記エレクトロマイグレーション効果の影響を本質
的に受けにくい利点もある。The pair of second resistor portions 12, 12 of the ceramic resistor 10 are respectively exposed on the surface of the heater body 2 at the rear end in the axial direction.
Reference numerals 2a and 12a serve as joining regions of the current-carrying terminal portions 16 and 17 to the ceramic resistor 10 and function as electric connection portions. In this structure, it is not necessary to embed a lead wire for energization in the heater main body 2, and the heater main body 2 can be made of all ceramics, so that the number of manufacturing steps can be reduced. In a structure in which a metal lead wire is embedded in ceramic, when a heater driving voltage is applied at a high temperature, metal atoms constituting the metal lead wire receive an electrochemical driving force due to the electric field gradient. In some cases, it is consumed by the so-called electromigration effect of forcibly diffusing into the ceramic side, and disconnection or the like is likely to occur.
However, in the above structure, the energizing terminal portions 16 and 17 are connected to the exposed portions 12a and
There is also an advantage that it is not easily affected by the above-mentioned electromigration effect because it is not buried just by being joined to the substrate 12a.
【0020】本実施形態では、ヒータ本体2の軸線O方
向後端部において、セラミック基体13の一部を切り欠
き形態とし、その切欠部13aに第二抵抗体部分12の
後端部を露出させている。これにより、上記の露出部1
2a,12aを簡単に形成することができる。このよう
な切欠部13aは、成形体の段階で形成しておいてもよ
いし、焼成後にグラインダ研削加工等により後形成して
も、いずれでもよい。In this embodiment, at the rear end of the heater body 2 in the direction of the axis O, a part of the ceramic base 13 is cut out, and the rear end of the second resistor portion 12 is exposed in the cutout 13a. ing. Thereby, the above-mentioned exposed portion 1
2a and 12a can be easily formed. Such a notch 13a may be formed at the stage of the molded body, or may be formed later by grinding or the like after firing.
【0021】また、通電端子部16,17は、例えばN
iあるいはNi合金等の金属製であり、第二抵抗体部分
12,12に対し露出部12a,12aにおいてろう付
け接合されている。このろう付けは、金属−セラミック
接合のため、これに適した活性ろう材を用いるか、ある
いはその活性金属成分を蒸着等によりセラミック側に付
着させてメタライズし、その後通常のろう材を用いて接
合する手法を採用することが望ましい。ろう材としては
Ag系あるいはCu系の公知のものが使用でき、活性金
属成分としてはTi、Zr及びHfの1種又は2種以上
を使用することができる。The energizing terminal portions 16 and 17 are, for example, N
i or a metal such as a Ni alloy, and is brazed to the second resistor portions 12 at the exposed portions 12a. In this brazing, for metal-ceramic bonding, an active brazing material suitable for this is used, or the active metal component is adhered to the ceramic side by vapor deposition or the like, metallized, and then joined using a normal brazing material. It is desirable to adopt a technique that does this. Known Ag-based or Cu-based brazing materials can be used, and one, two or more of Ti, Zr and Hf can be used as the active metal component.
【0022】図1に示すように、主体金具4の内側に
は、その軸線O方向において後端側から、ヒータ本体2
に電力を供給するための金属軸6が主体金具4と絶縁状
態にて配置されている。本実施形態では、金属軸6の後
端側外周面と主体金具4の内周面との間にセラミックリ
ング31を配置し、その後方側にガラス充填層32を形
成して固定する形としている。なお、セラミックリング
31の外周面には、径大部の形でリング側係合部31a
が形成され、主体金具4の内周面後端寄りに、周方向段
部の形で形成された金具側係合部4eに係合すること
で、軸線方向前方側への抜け止めがなされている。ま
た、金属軸6のガラス充填層32と接触する外周面部分
には、ローレット加工等による凹凸が施されている(図
では網掛けを描いた領域)。さらに、金属軸6の後端部
は主体金具4の後方に延出し、その延出部に絶縁ブッシ
ュ8を介して端子金具7がはめ込まれている。該端子金
具7は、周方向の加締め部9により、金属軸6の外周面
に対して導通状態で固定されている。As shown in FIG. 1, a heater main body 2 is provided inside a metal shell 4 from the rear end side in the direction of the axis O thereof.
A metal shaft 6 for supplying electric power to the metal shell 4 is disposed in an insulated state from the metal shell 4. In this embodiment, the ceramic ring 31 is arranged between the outer peripheral surface on the rear end side of the metal shaft 6 and the inner peripheral surface of the metal shell 4, and the glass-filled layer 32 is formed and fixed on the rear side. . The outer peripheral surface of the ceramic ring 31 has a large-diameter ring-side engaging portion 31a.
Is formed near the rear end of the inner peripheral surface of the metal shell 4, and is engaged with the metal fitting side engaging portion 4e formed in the form of a circumferential step to prevent the metal fitting 4 from slipping forward in the axial direction. I have. In addition, the outer peripheral surface portion of the metal shaft 6 that comes into contact with the glass-filled layer 32 is provided with unevenness by knurling or the like (a hatched area in the figure). Further, the rear end of the metal shaft 6 extends rearward of the metallic shell 4, and the terminal fitting 7 is fitted into the extended portion via an insulating bush 8. The terminal fitting 7 is fixed in a conductive state to the outer peripheral surface of the metal shaft 6 by a circumferential caulking portion 9.
【0023】また、セラミック抵抗体10の第二抵抗体
部分12,12は、露出部12a,12aにおいて、そ
の一方が接地用通電端子部16により金属外筒3を介し
て主体金具4に電気的に接続され、同じく他方が電源側
通電端子部17により金属軸6に電気的に接続されてい
る。本実施形態では、図2のように第二抵抗体部分12
はヒータ本体2の外周面後端部に露出部12aを形成し
ており、ヒータ本体2は、軸線O方向において、後端面
2rが金属外筒3の後端面3rよりも前方側に位置して
いる。換言すれば、ヒータ本体2の軸線方向において、
金属外筒3の後端が、ヒータ本体2の後端より後方に突
出するよう構成される。このように、金属外筒3の後端
がヒータ本体2の後端より後方に突出するようにする
と、接地用通電端子部16と金属外筒3の接合が行いや
すくなる。In the exposed portions 12a, one of the second resistor portions 12, 12 of the ceramic resistor 10 is electrically connected to the metal shell 4 via the metal outer tube 3 by the grounding terminal portion 16. The other end is also electrically connected to the metal shaft 6 by the power supply terminal 17. In the present embodiment, as shown in FIG.
Has an exposed portion 12a formed at the rear end portion of the outer peripheral surface of the heater main body 2. The heater main body 2 has a rear end surface 2r positioned forward of the rear end surface 3r of the metal outer cylinder 3 in the axis O direction. I have. In other words, in the axial direction of the heater main body 2,
The rear end of the metal outer cylinder 3 is configured to protrude rearward from the rear end of the heater main body 2. As described above, when the rear end of the metal outer cylinder 3 projects rearward from the rear end of the heater main body 2, the joining between the grounding energizing terminal portion 16 and the metal outer cylinder 3 is facilitated.
【0024】金属リード線により構成される接地用通電
端子部16は、ヒータ本体2の外周面後端部と金属外筒
3の内周面後端部とをつなぐ形で配置され、さらに金属
外筒3の後述する切欠部13aから後方に位置する部分
の内側がガラス30にて充填されている。これにより、
接地用通電端子部16は略全体がガラス30内に埋没す
るので、振動等が加わっても断線や接触不良等を生じに
くい。本実施形態では、接地用通電端子部16は帯状の
金属部材とされ、その一方の板面16aの前端部が、対
応する第二抵抗体部分12にろう付けにより接合される
一方、他方の板面16bの後端部が金属外筒3の内周面
後端部に、例えばろう付けやスポット溶接等の抵抗溶接
により接合されている。これにより、接地用通電端子部
16の接合をより簡便に行なうことができる。なお、ス
ポット溶接を用いることにより、ろう付けのような熱処
理を不要として加工を容易化し、かつ接合強度を高める
ことができる。The grounding conduction terminal portion 16 constituted by a metal lead wire is arranged so as to connect the rear end portion of the outer peripheral surface of the heater main body 2 to the rear end portion of the inner peripheral surface of the metal outer cylinder 3. The inside of a portion of the cylinder 3 located rearward from a notch 13 a described later is filled with glass 30. This allows
Since the grounding current terminal portion 16 is substantially entirely buried in the glass 30, disconnection and poor contact hardly occur even when vibration or the like is applied. In the present embodiment, the grounding conducting terminal 16 is a band-shaped metal member, and the front end of one plate surface 16a is joined to the corresponding second resistor portion 12 by brazing, while the other plate is The rear end of the surface 16b is joined to the rear end of the inner peripheral surface of the metal outer cylinder 3 by resistance welding such as brazing or spot welding. Thereby, the joining of the grounding conduction terminal portion 16 can be performed more easily. The use of spot welding eliminates the need for heat treatment such as brazing, thereby facilitating the processing and increasing the bonding strength.
【0025】また、ヒータ本体2は、金属外筒3内部に
おいてしまりばめ嵌合される一方、その金属外筒3の後
端部において、金属外筒3の内周面3aとヒータ本体2
の外周面との間に一定量の隙間を形成する拡径部が設け
られ、軸線方向においてその隙間に対応する位置に重な
るように金属外筒3が主体金具4に取り囲まれ(即ち、
その隙間を主体金具4が軸線に関して半径方向外側を取
り囲むように)、それら金属外筒3と主体金具4が接合
される。The heater main body 2 is tightly fitted inside the metal outer cylinder 3, while the inner peripheral surface 3 a of the metal outer cylinder 3 and the heater main body 2 are fitted at the rear end of the metal outer cylinder 3.
The metal outer cylinder 3 is surrounded by the metal shell 4 so as to overlap a position corresponding to the gap in the axial direction (i.e.,
The metal outer cylinder 3 and the metal shell 4 are joined so that the metal shell 4 surrounds the gap radially outward with respect to the axis).
【0026】また、その金属外筒内周面3aとヒータ本
体外周面2aとの隙間60(以下、「拡径部隙間60」
ともいう)内において、金属外筒3に一端が接合される
接地用通電端子部16(金属リード線)の他端がヒータ
本体2(具体的には第二抵抗体部分12における露出部
12a)と、上記のごとくろう付けにより接合される。
また、その拡径部隙間60と、その拡径部隙間60に続
く隙間であって、金属外筒内周面3aとヒータ本体外周
面2aの各々の嵌合面により形成される隙間62(以
下、「嵌合部隙間62」ともいう)においてそれぞれ滑
材70が備えられる。なお、図3においては、滑材を概
念的に太線にて示しており、なお、上記したようにセラ
ミック基体13の一部を切り欠き形態とすることにより
後端側において縮径部が形成される一方、金属外筒3の
後端部においては、その縮径部の軸線方向における位置
に対応して拡径部が位置するようになっており、これら
縮径部と拡径部が拡径部隙間60を構成するようになっ
ている。また、ここでいう滑材とは、金属部材の滑性の
向上する(即ち摩擦係数を低下する)機能を有するもの
が使用されるが、そのような滑性を向上する材質であっ
て、所定条件下(例えば、所定温度条件の熱処理が行わ
れた場合)において滑性を消失するものをも含み、さら
にはその滑性を消失した状態のものも広義に滑材と称す
る。滑材については、例えば、ステアリン酸、カルボン
酸、カルボン酸塩を含む物質である脂肪酸ナトリウム、
酸化マイクロワックス等の、熱処理によって滑性が低下
して摩擦係数が増大する物質が望ましい。本実施例にお
いて、図3のような組立て後において滑材70は、ヒー
タ本体2の発熱により低滑性に変化し、嵌合面間の摩擦
係数が極めて高くなっている。Further, a gap 60 between the inner peripheral surface 3a of the metal outer cylinder and the outer peripheral surface 2a of the heater main body (hereinafter referred to as an "increased diameter portion gap 60").
), The other end of the grounding conducting terminal portion 16 (metal lead wire), one end of which is joined to the metal outer cylinder 3, is connected to the heater main body 2 (specifically, the exposed portion 12a of the second resistor portion 12). Are joined by brazing as described above.
Also, a gap 62 (hereinafter referred to as a gap 62) formed by the fitting surfaces of the inner peripheral surface 3a of the metal outer cylinder and the outer peripheral surface 2a of the heater main body. , "Fitting portion gap 62"), respectively. Note that, in FIG. 3, the sliding material is conceptually indicated by a thick line, and a reduced diameter portion is formed on the rear end side by partially cutting the ceramic base 13 as described above. On the other hand, at the rear end of the metal outer cylinder 3, the enlarged diameter portion is located corresponding to the position of the reduced diameter portion in the axial direction, and the reduced diameter portion and the enlarged diameter portion are enlarged. The gap 60 is configured. As used herein, the term “slipper” refers to a material having a function of improving the lubricity of a metal member (that is, lowering the coefficient of friction). Under the conditions (for example, when the heat treatment is performed at a predetermined temperature condition), those which lose lubricity are included, and those in which lubricity is lost are also broadly referred to as lubricating materials. For the lubricant, for example, stearic acid, carboxylic acid, fatty acid sodium, which is a substance containing a carboxylate,
A substance, such as oxidized microwax, whose lubricity is reduced and the coefficient of friction is increased by heat treatment is desirable. In this embodiment, after the assembly as shown in FIG. 3, the sliding member 70 changes to low lubricity due to the heat generated by the heater main body 2, and the coefficient of friction between the fitting surfaces is extremely high.
【0027】拡径部隙間60は、ヒータ本体2を金属外
筒3にしまりばめ嵌合する際の滑材収容部としての機能
をも兼用することとなる。即ち、拡径部隙間60におい
て滑材を収容しつつしまりばめ嵌合を行うことにより、
荷重を抑えつつ嵌合させることができ、かつ組立て後に
おいては接地用通電端子部16の一部を収容する収容部
とすることができるため、極めて効果的な構成となる。The enlarged-diameter portion gap 60 also functions as a sliding material accommodating portion when the heater main body 2 is fitted into the metal outer cylinder 3 by fitting. In other words, by performing the interference fit while accommodating the sliding material in the enlarged diameter portion gap 60,
Since the fitting can be performed while suppressing the load, and after the assembly, it can be formed as a housing portion for housing a part of the grounding conductive terminal portion 16, so that an extremely effective configuration is obtained.
【図1】本発明のグロープラグの一実施例を示す縦断面
図。FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing one embodiment of a glow plug of the present invention.
【図2】そのセラミックヒータを拡大して示す縦断面
図。FIG. 2 is an enlarged longitudinal sectional view showing the ceramic heater.
【図3】図1の要部を拡大して示す要部拡大図。FIG. 3 is an enlarged view of a main part of FIG.
1 セラミックヒータ 2 ヒータ本体 3 金属外筒 4 主体金具 5 ねじ部(取付部) 10 セラミック抵抗体 12,12 第二抵抗体部分 12a,12a 露出部 13 セラミック基体 50 グロープラグ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Ceramic heater 2 Heater main body 3 Metal outer cylinder 4 Metal shell 5 Screw part (attachment part) 10 Ceramic resistor 12, 12 Second resistor part 12a, 12a Exposed part 13 Ceramic base 50 Glow plug
Claims (5)
体中に導電性セラミックからなるセラミック抵抗体が埋
設された棒状のヒータ本体を有するグロープラグであっ
て、 該ヒータ本体を周方向に取り囲む形で前記ヒータ本体と
しまりばめ嵌合されるとともに、軸線方向において前記
ヒータ本体の先端部を突出させる形にて配置される金属
外筒と、 その金属外筒の軸線方向後端部に結合され、外周面に内
燃機関への取付部が形成された主体金具と、 を備え、 前記セラミック抵抗体を導通するために前記ヒータ本体
に接合された金属リード線が、前記金属外筒に接合され
ることを特徴とするグロープラグ。1. A glow plug having a rod-shaped heater body in which a ceramic resistor made of conductive ceramic is embedded in a ceramic base made of insulative ceramic, wherein the heater has a shape surrounding the heater body in a circumferential direction. A metal outer cylinder which is fitted to the main body and fitted so as to protrude the front end of the heater main body in the axial direction, and which is coupled to an axial rear end of the metal outer cylinder and has an outer peripheral surface; And a metal shell formed with an attachment portion to the internal combustion engine, wherein a metal lead wire joined to the heater main body for conducting the ceramic resistor is joined to the metal outer cylinder. And glow plug.
の後端部内周面との間において隙間が形成され、前記金
属外筒に一端が接合される金属リード線の他端がその隙
間内において前記ヒータ本体と接合される請求項1に記
載のグロープラグ。2. A gap is formed between an outer peripheral surface of the heater main body and an inner peripheral surface of a rear end portion of the metal outer cylinder, and the other end of a metal lead wire whose one end is joined to the metal outer cylinder is the gap. The glow plug according to claim 1, wherein the glow plug is joined to the heater main body inside.
金属外筒の後端が、前記ヒータ本体の後端より後方に突
出するよう構成される請求項1又は2に記載のグロープ
ラグ。3. The glow plug according to claim 1, wherein a rear end of the metal outer cylinder projects rearward from a rear end of the heater main body in an axial direction of the heater main body.
前記金属外筒と接合される請求項1ないし3のいずれか
に記載のグロープラグ。4. The glow plug according to claim 1, wherein the metal lead wire is joined to the metal outer cylinder by spot welding.
面において該金属外筒と接合される請求項1ないし4の
いずれかに記載のグロープラグ。5. The glow plug according to claim 1, wherein the metal lead wire is joined to the metal outer cylinder on an inner peripheral surface of the metal outer cylinder.
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JP2001135387A JP2002333136A (en) | 2001-05-02 | 2001-05-02 | Glow plug |
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR100906357B1 (en) | 2007-07-24 | 2009-07-06 | 주식회사 유라테크 | Glow plug |
US20100288747A1 (en) * | 2007-10-29 | 2010-11-18 | Kyocera Corporation | Ceramic heater and glow plug provided therewith |
US20110114622A1 (en) * | 2008-02-20 | 2011-05-19 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Ceramic heater and glow plug |
-
2001
- 2001-05-02 JP JP2001135387A patent/JP2002333136A/en active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US20100288747A1 (en) * | 2007-10-29 | 2010-11-18 | Kyocera Corporation | Ceramic heater and glow plug provided therewith |
US20110114622A1 (en) * | 2008-02-20 | 2011-05-19 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Ceramic heater and glow plug |
US8378273B2 (en) * | 2008-02-20 | 2013-02-19 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Ceramic heater and glow plug |
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