JP2003166715A

JP2003166715A - グロープラグ

Info

Publication number: JP2003166715A
Application number: JP2001366113A
Authority: JP
Inventors: Masahito Taniguchi; 雅人谷口; Masaichi Nagasawa; 政一長澤
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 2001-11-30
Filing date: 2001-11-30
Publication date: 2003-06-13

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】セラミックヒータに金属リングや主体金具と
を締り嵌めで組み付けることにより製造が簡単であり、
しかも、セラミックヒータへの該締り嵌めの緊束力が局
所集中することによるクラックや折損の発生が生じにく
いグロープラグを提供する。【解決手段】グロープラグ５０において、セラミック
ヒータ１の外周面後端部と、ヒータ保持リング３の内周
面後端部との間に第一隙間Ｇ１が形成される。また、第
一隙間Ｇ１の前方側に隣接して、セラミックヒータ１と
ヒータ保持リング３との締り嵌め嵌合部である内側嵌合
部４０が形成される。ヒータ保持リング３の外周面と、
主体金具４の内周面との間には、軸線Ｏ方向において第
一隙間Ｇ１と内側嵌合部４０とにまたがる位置に第二隙
間Ｇ２が形成される。そして、その第二隙間Ｇ２以外の
領域に、ヒータ保持リング３と主体金具４との締り嵌め
嵌合部である外側嵌合部４１，４２が形成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【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。

【０００２】

【従来の技術】従来、上記のようなグロープラグとし
て、筒状の主体金具の先端部内側に、棒状のセラミック
ヒータの先端部を突出させる形で配置したものが広く使
用されている。セラミックヒータへの通電は、主体金具
の後端部に設けられた金属軸（電源に接続される）と、
該金属軸及びセラミックヒータを接続する金属リード部
を介して行われる。従来のグロープラグにおいてセラミ
ックヒータと金属リード部との接続は、例えば特開平１
０−２０５７５３号公報あるいは特開２０００−３５６
３４３号公報に開示されているように、金属リード部の
先端部をコイル状に形成し、ヒータ端子が露出形成され
たセラミックヒータの後端部をその内側に挿入して、両
者をろう付けすることにより行われてきた。また、セラ
ミックヒータの他方の端子を、金属リングを介して主体
金具に接続し、グロープラグが取り付けられるエンジン
ブロックを介して接地する構造も多く採用されている
が、この金属リングもまた、ろう付けによりセラミック
ヒータに接合されている。

【０００３】しかしながら、ろう付けによる接合形態
は、ろう材を挟み込む形で被接合材を組み立てる工程
や、ろう材を溶融させる加熱工程など工数が多いため能
率が悪い欠点がある。また、セラミックと金属リードあ
るいは金属リング等の金属部材の接合であるため、高価
な活性ろう材を使用しなければならず、さらにろう付け
のための加熱温度や雰囲気等も調整が微妙であり、前記
した工数増大の問題とも相俟って製造コストの高騰につ
ながりやすい。そこで、特開２０００−３５６３４３号
公報には、セラミックヒータの接地側端子への金属リン
グの組付けを焼き嵌めにより行なう方法が開示されてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】特開２０００−３５６
３４３号公報においては、筒状の金属リングの後端部が
セラミックヒータの後端縁よりも後方に延出する構成と
なっており、セラミックヒータの後端部外周面の全体が
金属リングに覆われている。この場合、ヒータ外周面へ
の金属リードの接合を行なうことができないので、ヒー
タ後端面から金属リードを延出させる形とならざるを得
ない。しかし、この構成は、金属リードが延出するセラ
ミックヒータの後端面外周縁にすぐ隣接して金属リング
が位置するので、金属リングと金属リードとの望まざる
短絡等を生じやすい難点がある。

【０００５】例えば、この課題を解決するため、上記公
報図７（ｂ）には、セラミックヒータの後端部を金属リ
ングの後端から突出させ、その突出部に金属リードを結
合する構成が開示されている。主体金具は、金属リング
の後端部に結合されるから、セラミックヒータの突出部
と主体金具の内周面との間には、金属リングの厚みに相
当する隙間が形成され、その隙間を金属リードの取付ス
ペースとして活用することができる。主体金具は金属リ
ングにろう付け接合されているが、公報中には、主体金
具を金属リングに対し締り嵌め（圧入）で取り付ける可
能性が示唆されている。この場合、金属リングの後端部
においてセラミックヒータには、金属リングと主体金具
との双方の締り嵌めの緊束力が重畳して作用することに
なる。本発明者らの検討によると、特にセラミックヒー
タが突出する側の、金属リングの内周面末端位置に大き
な緊束力が集中することがわかっており、該位置におい
てセラミックヒータにクラックや折損等の不具合を生じ
やすくなる問題がある。

【０００６】また、特開２０００−３５６３４３号公報
においては、筒状の金属リングの後端部がセラミックヒ
ータの後端縁よりも後方に延出し、その延出部分に主体
金具を結合させた構成となっている。そして、上記公報
図９のように、セラミックヒータが主体金具の前端側に
まで入り込んで位置する構成を採用した場合、主体金具
の先端位置において、セラミックヒータは金属リングと
主体金具との双方の締り嵌めの緊束力が重畳して作用す
ることになる。この状態で主体金具を内燃機関の取付孔
内に締め込んで取付を行ったとき、主体金具の先端部外
周面に形成されたテーパ状の座面には、取付孔側から受
ける締め付け力の半径方向内向きの分力が加わる。その
ため、上記金属リングと主体金具との緊束力にさらに重
畳して、さらにこの取付孔側からの締め付け分力が加わ
ると、セラミックヒータに過剰な締め付け力が集中して
クラックや折損等の不具合を生じやすくなる問題があ
る。

【０００７】本発明の課題は、セラミックヒータに金属
リングや主体金具とを締り嵌めで組み付けることにより
製造が簡単であり、しかも、セラミックヒータへの該締
り嵌めの緊束力が局所集中することによるクラックや折
損の発生が生じにくいグロープラグを提供することにあ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段及び作用・効果】上記の課
題を解決するために本発明のグロープラグの第一は、棒
状の形態を有するとともに自身の先端部に抵抗発熱体が
埋設されたセラミックヒータと、筒状に形成されるとと
もに、セラミックヒータを、先端部を軸線方向において
突出させる形で自身の内側に締り嵌め状態にて保持する
ヒータ保持リングと、内燃機関への取付部が外周面に形
成され、ヒータ保持リングの外側に締り嵌め状態にて結
合される筒状の主体金具とを有し、セラミックヒータの
外周面後端部と、ヒータ保持リングの内周面後端部との
間に第一隙間が形成されるとともに、その第一隙間の前
方側に隣接して、セラミックヒータとヒータ保持リング
との締り嵌め嵌合部である内側嵌合部が形成され、さら
に、ヒータ保持リングの外周面と、主体金具の内周面と
の間には、軸線方向において第一隙間と内側嵌合部とに
またがる境界の位置に第二隙間が形成され、その第二隙
間の前方側及び後方側の少なくとも一方に隣接して、ヒ
ータ保持リングと主体金具との締り嵌め嵌合部である外
側嵌合部が形成されてなることを特徴とする。

【０００９】上記本発明のグロープラグの第一において
は、セラミックヒータの後端部への金属リード等の取付
の利便を図るため、外周面後端部と、ヒータ保持リング
の内周面後端部との間に第一隙間を形成する構成を前提
とする。また、その第一隙間の前方側に隣接して、セラ
ミックヒータとヒータ保持リングとの締り嵌め嵌合部で
ある内側嵌合部を形成する。ヒータ保持リングの外側に
主体金具を締り嵌めではめ込んだとき、第一隙間と内側
嵌合部の双方を包含する広い領域にてヒータ保持リング
と主体金具との間に締り嵌めの嵌合面を形成すると、内
側嵌合部にはヒータ保持リングと主体金具との双方から
の緊束力が重畳し、特に、内側嵌合部と第一隙間との間
に緊束力が集中してセラミックヒータにクラックや折損
等を生じやすい。そこで、本発明のグロープラグの第一
においては、軸線方向において第一隙間と内側嵌合部と
にまたがる境界の位置において、主体金具の内周面とヒ
ータ保持リングの外周面との間に第二隙間を形成し、そ
の第二隙間の前方側及び後方側の少なくとも一方に隣接
して、主体金具の内周面とヒータ保持リングの外周面と
の間に外側嵌合部を形成した。すなわち、第一隙間と内
側嵌合部の境界位置には、第二隙間の形成により主体金
具からの緊束力が重畳しないようにしたので、当該位置
においてセラミックヒータに緊束力が過度に集中するこ
とが防止され、クラックや折損等の発生を効果的に抑制
することができる。

【００１０】この場合、外側嵌合部と内側嵌合部とは、
軸線方向の一部区間において共存させることができる。
該共存区間は、主体金具とヒータ保持リングとの緊束力
が重畳して作用するので、セラミックヒータの保持力を
高めることができる。この場合、外側嵌合部が軸線方向
において連続形成される区間長が一定以上に長くなる
と、主体金具の弾性変形に基づく圧縮応力が、ヒータ保
持リング側へより深く及ぶようになり、上記共存区間に
おいて、ヒータ保持リングを介してセラミックヒータに
最終的に及ぶ圧縮応力の到達レベルも高くなるから、ク
ラックや折損等の不具合を防止する観点においては不利
に作用する。しかし、本発明においては、第一隙間及び
第二隙間の形成により、外側嵌合部が連続形成される区
間長が短縮されるので、上記圧縮応力がヒータ保持リン
グ側へ及ぶ深さを小さくすることができ、共存区間にお
けるセラミックヒータへの局所的な応力集中がより生じ
にくくなる。

【００１１】上記本発明のグロープラグにおいては、ヒ
ータ後端面に電極取出部材を面接触形態により接合し、
その電極取出部材に該セラミックヒータに通電するため
のリード部を結合することができる。上記第一隙間をセ
ラミックヒータとヒータ保持リングとの間に形成するこ
とで、電極取出部材の取付スペースが確保しやすくな
り、かつ電極取出部材との結合基端側において、金属リ
ード部とヒータ保持リングとの間の短絡等も生じにくく
することができる。また、電極取出部材とヒータ後端面
との接触面積を比較的大きく取ることができ、接合部の
強度を確保しやすい。さらに、電極取出部材をろう付け
接合等により簡単に接合することができ、工数も少なく
て済む。

【００１２】次に、本発明のグロープラグの第二は、棒
状の形態を有するとともに自身の先端部に抵抗発熱体が
埋設されたセラミックヒータと、筒状に形成されるとと
もに、セラミックヒータを、先端部を軸線方向において
突出させる形で自身の内側に締り嵌め状態にて保持する
ヒータ保持リングと、内燃機関への取付部が外周面に形
成され、ヒータ保持リングの外側に締り嵌め状態にて結
合される筒状の主体金具とを有し、主体金具の外周面前
端部には、取付部において内燃機関に取り付けた際の、
内燃機関側の取付座面と当接するテーパ状の取付座部が
形成されてなり、軸線方向における取付座部の形成区間
の前方側縁を含む少なくとも一部（すなわち、一部又は
全部）に対応して、主体金具の内周面前端部とヒータ保
持リングの外周面との間に、金具前端側隙間が形成され
てなることを特徴とする。

【００１３】主体金具の外周面前端部に、内燃機関側の
取付座面と当接するテーパ状の取付座部が形成されてい
ると、前述の通り、グロープラグを内燃機関に取り付け
た際に、この取付座部に作用する締め付け力の半径方向
内向きの分力が生じ、これがヒータ保持リングを介して
セラミックヒータに重畳されるので、セラミックヒータ
に応力集中が生じやすい。そこで、上記のように、軸線
方向における取付座部の形成区間の前方側縁を含む少な
くとも一部に対応させる形で、主体金具の内周面前端部
とヒータ保持リングの外周面との間に金具前端側隙間を
形成しておけば、この隙間によって上記締め付けの分力
が吸収されるので、セラミックヒータへの応力集中を回
避することができる。その結果、グロープラグを内燃機
関に取り付けた際に、該位置においてセラミックヒータ
にクラックや折損等が生ずることを効果的に抑制するこ
とができる。

【００１４】なお、本明細書の特許請求の範囲において
各要件に付与した符号は、添付の図面の対応部分に付さ
れた符号を援用して用いたものであるが、あくまで発明
の理解を容易にするために付与したものであり、特許請
求の範囲における各構成要件の概念を何ら限定するもの
ではない。

【００１５】

【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、本発明のグロープラグの
一例を、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、具体的には、筒状の主体金具４と、主
体金具４の軸線Ｏ方向における先端部内側に、自身の先
端部を突出させる形で配置された棒状のセラミックヒー
タ１と、該セラミックヒータ１に通電するために、主体
金具４の後端部内側に軸線Ｏ方向に挿入された金属軸６
とを備えている。また、金属軸６の先端部と、セラミッ
クヒータ１の後端部外周面に形成された、通電経路部１
２の露出領域とを接続するリード部１７が設けられてい
る。

【００１６】図１に示すように、主体金具４の内側にお
いて金属軸６は主体金具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。

【００１７】図２Ａに示すように、グロープラグ５０
は、筒状に形成されたヒータ保持リング３を有する。該
ヒータ保持リング３は、セラミックヒータ１を、先端部
２を軸線Ｏ方向において突出させる形で自身の内側に締
り嵌め状態にて保持するものである。また、主体金具４
は、図１に示すように内燃機関への取付部であるねじ部
５が外周面に形成され、図２に示すようにヒータ保持リ
ング３の外側に締り嵌め状態にて結合されている。

【００１８】セラミックヒータ１の外周面後端部と、ヒ
ータ保持リング３の内周面後端部との間には、第一隙間
Ｇ１が形成されている。該第一隙間Ｇ１は、周方向の段
部３ｇによりヒータ保持リング３の内周面後端部を拡径
することにより形成されている。そして、その第一隙間
Ｇ１の前方側に隣接して、セラミックヒータ１とヒータ
保持リング３との間には、両者の締り嵌め嵌合部である
内側嵌合部４０が形成されている。この内側嵌合部４０
は、第一隙間Ｇ１を除くヒータ保持リング３の内周面の
ほぼ全面に渡って形成されている。

【００１９】図２Ａに示すように、セラミックヒータ１
は、絶縁性セラミックからなるセラミック基体１３中に
抵抗発熱体１１が埋設された棒状のセラミックヒータ素
子として構成されている。抵抗発熱体１１はセラミック
ヒータ１に対し、軸線Ｏ方向において先端部に埋設され
る。また、通電経路部１２，１２は、抵抗発熱体１１に
先端が導通し、後端が該セラミックヒータ１の後端面２
ｒに露出する形で軸線Ｏ方向に埋設される。そして、金
属製の電極取出部材２６，２７が、通電経路部１２，１
２の露出領域を包含する形でセラミックヒータ１の後端
面２ｒの一部に対し、金属層（ろう材層）３６，３７を
介して面接触形態にて接合されることにより、通電経路
部１２，１２と導通してなる。他方、当該電極取出部材
２６，２７は、セラミックヒータ１の周側面部２ｓとは
非接合とされている。

【００２０】抵抗発熱体１１は通電経路部１２，１２が
対をなす形で設けられ、それら通電経路部１２，１２の
各後端が該セラミックヒータ１の後端面２ｒに露出して
なり、電極取出部材２６，２７は、該通電経路部１２，
１２のそれぞれに対応するものが、互いに絶縁された状
態にて後端面２ｒに接合されてなる。このうち一方のも
のに電極取出部材２６が接合され、リード部１７を介し
て金属軸６に電気的に接続されている。また、他方のも
のには電極取出部材２７が接合され、リード部１６を介
してヒータ保持リング３に電気的に接合されている。

【００２１】図２Ｃに示すように、電極取出部材２６，
２７はいずれも板状に構成されてなる。本実施形態で
は、いずれも通電のためのリード部１７，１６が一体化
された単一の板状部材として構成され、部品点数の削減
が図られている。図２Ｃに示す実施形態では、電極取出
部材２６，２７はいずれも半月状に形成され、その外形
線の一部なす直線状の弦部２６ｙ，２７ｙ間に一定の間
隔を形成した状態にて対向配置されてなる。そして、電
極取出部材２７は、その円弧状の外縁部に長い板状のリ
ード部１７の先端部が一体化され、電極取出部材２７と
の接続位置にて後方側に曲げ返されるとともに、軸線Ｏ
方向に沿って延び、図１に示すように末端が金属軸６の
前端部に抵抗溶接等により接合されている。前記した第
一隙間Ｇ１の形成により、リード部１７の延出基端部と
ヒータ保持リング３との接触（ひいては短絡）が回避さ
れている。

【００２２】他方、電極取出部材２６の円弧状の外縁部
からは、リード部１６が半径方向外向きに延出し、ヒー
タ保持リング３にその末端部が抵抗溶接等により接合さ
れている。本実施形態では、リード部１６は前記した第
一隙間Ｇ１を経て側方に延び、後方側に曲げ返された末
端部の外周面にてヒータ保持リング３の内周面に固着さ
れている。

【００２３】セラミックヒータ１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ユニット１０が埋設されている。
セラミック抵抗体ユニット１０は、第一導電性セラミッ
クからなり、セラミックヒータ１の先端部に配置される
第一抵抗体部分１１ａと、各々該第一抵抗体部分１１ａ
の後方側において、セラミックヒータ１の軸線Ｏ方向に
延伸する形で配置され、先端部が第一抵抗体部分１１ａ
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１１ｂ，１
１ｂとを有する。そして、第一抵抗体部分１１ａが抵抗
発熱体を、第二抵抗体部分１１ｂ，１１ｂが通電経路部
をそれぞれ構成する。第二抵抗体部分１１ｂ，１１ｂ
は、軸線Ｏ方向後端部においてセラミックヒータ１の後
端面に露出している。この構造では、セラミックヒータ
１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。

【００２４】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。一方、セラミック抵抗体ユニット１０
を構成する第一抵抗体部分１１ａ及び第二抵抗体部分１
１ｂ，１１ｂ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。なお、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（Ｍ
ｏＳｉ_２）及び二珪化タングステン（ＷＳｉ_２）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。

【００２５】次に、ヒータ保持リング３の外周面と、主
体金具４の内周面との間には、軸線Ｏ方向において第一
隙間Ｇ１と内側嵌合部４０とにまたがる境界の位置に第
二隙間Ｇ２が形成されている。そして、その第二隙間Ｇ
２以外の領域に、ヒータ保持リング３と主体金具４との
締り嵌め嵌合部である外側嵌合部４１，４２が形成され
ている。このような構造とすることにより達成される作
用・効果を、該構造を非採用の場合と比較して、図５に
より説明する。

【００２６】グロープラグ５０は、セラミックヒータ２
の外周面後端部と、ヒータ保持リング３の内周面後端部
との間に第一隙間Ｇ１が形成されている。そして、その
第一隙間Ｇ１の前方側に隣接して、セラミックヒータ２
とヒータ保持リング３との間に内側嵌合部４０が形成さ
れる。ヒータ保持リング３の外側に主体金具４を締り嵌
めではめ込んだとき、図５の左側に示す比較例のよう
に、第一隙間Ｇ１と内側嵌合部４０との双方を包含する
広い領域にてヒータ保持リング３と主体金具４との間に
締り嵌めの嵌合部である外側嵌合部１４０を形成する
と、内側嵌合部４０にはヒータ保持リング３からの緊束
力Ｐ４，Ｐ５，Ｐ６と主体金具からの緊束力Ｐ２，Ｐ３
とが重畳する。特に、内側嵌合部４０と第一隙間Ｇ１と
の境界付近に緊束力が集中しやすく（Ｐ４）、該位置に
おいてセラミックヒータ２にクラックや折損等を生じや
すい。

【００２７】しかし、図５の右側に示すように、上記の
グロープラグ５０による実施例においては、軸線Ｏ方向
において第一隙間Ｇ１と内側嵌合部４０とにまたがる境
界の位置に、主体金具４の内周面４ｃとヒータ保持リン
グ３の外周面３ｅとの間に第二隙間Ｇ２を形成してお
り、その第二隙間Ｇ２以外の領域にて、主体金具４の内
周面４ｅ，４ｃとヒータ保持リング３の外周面３ｅ，３
ｃとの間に、外側嵌合部４１，４２を形成した。すなわ
ち、第一隙間Ｇ１と内側嵌合部４０の境界位置には、第
二隙間Ｇ２の形成により、ヒータ保持リング３からの緊
束力Ｐ４’，Ｐ５’に対し、主体金具４からの緊束力Ｐ
２’が重畳しないようにしたので、当該境界位置におい
てセラミックヒータ２に緊束力Ｐ４’が過度に集中する
ことが防止され、クラックや折損等の発生を効果的に抑
制することができる。

【００２８】図５に示すように、外側嵌合部４１，４２
の一部をなす第一嵌合部４１は、内側嵌合部４０と軸線
Ｏ方向において共存している（つまり、軸線Ｏ方向にお
いて重なって形成されている）。この共存区間において
はセラミックヒータ２に対し、主体金具４とヒータ保持
リング３との緊束力が重畳して作用することとなる。図
５の比較例に示すように、軸線Ｏ方向において外側嵌合
部１４０が連続形成される区間長が一定以上に長くなる
と、主体金具４の弾性変形に基づく圧縮応力Ｐ３がヒー
タ保持リング３側へより深く及ぶようになり、ヒータ保
持リング３を介してセラミックヒータ２に最終的に及ぶ
圧縮応力Ｐ５，Ｐ６の到達レベルが高くなる。従って、
外側嵌合部１４０と内側嵌合部４０との共存区間におい
て、セラミックヒータ２へのクラックや折損等の不具合
発生を防止する、という観点においては不利に作用す
る。しかし、上記グロープラグ５０においては、図５右
の実施例に示すように、第一隙間Ｇ１及び第二隙間Ｇ２
の形成により、外側嵌合部４１，４２は、軸線Ｏ方向に
連続する区間長が小さくなり、具体的には、外側嵌合部
４１と内側嵌合部４０との共存区間において、上記圧縮
応力Ｐ３’がヒータ保持リング３側へ及ぶ深さを小さく
することができ、セラミックヒータ２への局所的な応力
集中をより生じにくくすることができる。

【００２９】図２に示すように、外側嵌合部４１，４２
は、軸線Ｏ方向において第二隙間Ｇ２の前方側に隣接す
る第一嵌合部４１と、同じく後方側に隣接する第二嵌合
部４２とを有するものとなっている。つまり、分割され
た外側嵌合部が、軸線Ｏ方向において第二隙間Ｇ２の両
側に振り分ける形で形成されている。このようにする
と、外側嵌合部が２つに分割されるので、前記した外側
嵌合部の連続区間長を短縮でき、セラミックヒータ２へ
の局所的な応力集中を生じにくくする上で有利となる。
さらに、別の効果として、第二隙間Ｇ２の前方側に位置
する第一嵌合部４１の形成により、内燃機関に取り付け
られた主体金具４の、より高温となる前端側に、熱引き
の通路となる外側嵌合部（第一嵌合部４１）を近づけて
配置できるので、グロープラグの冷却効率を高めること
ができる。

【００３０】本実施形態のグロープラグ５０において
は、第一嵌合部４１と第二嵌合部４２との具体的な形成
態様として、製造工程上の利便性も考慮し、以下のよう
な構成を採用している。すなわち、図２Ａに示すよう
に、主体金具４の内周面には、該内周面の軸線Ｏ方向に
おける前端部をなす第一内周面部分４ｃと、その第一内
周面部分４ｃの後方側に隣接する、該第一内周面部分４
ｃよりも縮径された第二内周面部分４ｅとを形成してい
る。本実施形態では、第一内周面部分４ｃと第二内周面
部分４ｅとの間に、径差に対応した周方向の段部４ｄを
形成している。

【００３１】また、ヒータ保持リング３の外周面には、
該外周面の軸線Ｏ方向における後端部をなすとともに、
第一内周面部分４ｃよりも径小の第二外周面部分３ｅ
と、その第二外周面部分３ｅの前方側に隣接する、該第
二外周面部分３ｅよりも拡径された第一外周面部分３ｃ
とが形成されている。本実施形態では、第二外周面部分
３ｅと第一外周面部分３ｃとの間に、径差に対応した周
方向の段部３ｄを形成している。

【００３２】そして、第一内周面部分４ｃの前端側部が
第一外周面部分３ｃと締り嵌めにより嵌合して第一嵌合
部４１が形成される。他方、第二外周面部分３ｅの後端
側部が第二内周面部分４ｅと締り嵌めにより嵌合して第
二嵌合部４２が形成される。さらに、第一内周面部分４
ｃの後端側部と、第二外周面部分３ｅの前端側部との間
に第二隙間Ｇ２が形成される。

【００３３】この構造によると、ヒータ保持リング３の
後端部を、主体金具４の内側に対し、該主体金具４の前
端側開口部より軸線Ｏ方向に相対的に挿入することで、
第一及び第二嵌合部４１，４２を簡単に形成することが
できる。また、ヒータ保持リング３の外周面は、後端側
に向けて第一外周面部分３ｃ→第二外周面部分３ｅの順
で段階的に縮径される形態となるので、型鍛造等により
大量生産を容易に行なうことができる。さらに、主体金
具４の内周面も、前端側開口部に向けて第二外周面部分
４ｅ→第１外周面部分４ｃの順で段階的に拡径される形
態となるので、これも型鍛造等により大量生産を容易に
行なうことができる。

【００３４】具体的な組立工程は以下のごとくである。
すなわち、図３に示すように、ヒータ保持リング３の内
側にセラミックヒータ２を、例えばヒータ保持リング３
の後方側開口部からセラミックヒータ２の先端側を挿入
する形で圧入する。セラミックヒータ２には、電極取出
部材２６，２７をろう付けにより予め接合しておく。そ
して、セラミックヒータ２をヒータ保持リング３内に圧
入後、リード部１６をヒータ保持リング３の内周面に抵
抗溶接等により接合する。そして、図４に示すように、
ヒータ保持リング３の後端部を主体金具４の前方側開口
部から挿入する形で圧入することにより、第一外周面部
分３ｃが第一内周面部分４ｃの前端側部に、また、第二
外周面部分３ｅの後端側部が第二内周面部分４ｅにそれ
ぞれ軸線Ｏ方向に圧入されて、第一及び第二嵌合部４
１，４２が形成される。

【００３５】図２に戻り、主体金具４の外周面前端部に
は、取付部（ねじ部）５において内燃機関（の取付孔Ｐ
Ｈ）に取り付けた際に、内燃機関側の取付座面ＨＳと当
接するテーパ状の取付座部４ｔが形成されている。そし
て、軸線Ｏ方向における前記取付座部４ｔの形成区間の
前方側縁を含む一部に対応して、主体金具４の内周面前
端部とヒータ保持リング３の外周面との間には、金具前
端側隙間Ｇ３が形成されている。本実施形態では、主体
金具４の内周面前端縁部４ｇを周方向の段部４ｆにより
拡径し、これを前記した第一外周面部３ｃと対向させる
ことにより金具前端側隙間Ｇ３を形成しているが、図２
Ｂに示すように、ヒータ保持リング３の外周面部３ｍを
周方向の段部３ｊにより縮径して金具前端側隙間Ｇ３を
形成することもできる。

【００３６】上記グロープラグ５０は、図２Ａに示すよ
うに、ねじ部５において、例えばディーゼルエンジン等
の内燃機関のエンジンブロックに形成された取付孔ＰＨ
に取り付けられる。セラミックヒータ２の発熱部となる
先端部は、例えばエンジンの燃焼室に連通する渦流室内
に位置決めされる。主体金具４のテーパ状の取付座部４
ｔは、取付孔ＰＨ側に形成されたテーパ状の取付座面Ｈ
Ｓと当接する。このような当接を生じつつ主体金具４を
取付孔ＰＨ内に締め込むと、図５左の比較例に示すよう
に、取付座部４ｔには半径方向内向きの締め付け分力Ｐ
１が付加される。この分力Ｐ１が、ヒータ保持リング３
によるセラミックヒータ２への緊束力に重畳されると、
セラミックヒータ２に応力集中が生じ、クラックや折損
につながる場合がある。そこで、図５右の実施例に示す
ように、取付座部４ｔの形成区間の少なくとも前方側縁
を含む軸線方向区間において、主体金具４の内周面前端
部とヒータ保持リング３の外周面との間に金具前端側隙
間Ｇ３を形成しておけば、この隙間Ｇ３によって上記締
め付けの分力Ｐ１が吸収されるので、セラミックヒータ
２への応力集中を回避することができる。その結果、グ
ロープラグ５０を取付孔ＰＨに締め込んだ際に、取付座
部４ｔの位置においてセラミックヒータ２にクラックや
折損等の不具合が生ずることを効果的に抑制できる。

【００３７】さらに、本実施形態では、ヒータ保持リン
グ３に前記した第一隙間Ｇ１を形成するために、ヒータ
保持リング３の後端部を、外径の拡径された嵌合部３ｑ
（図２Ａ）としている。この嵌合部３ｑは、グロープラ
グ５０の外面形状を取付孔ＰＨの内面形状（特に取付座
面ＨＳ付近の段付形態）に適合させるため、嵌合部３ｑ
の全体を、主体金具４の開口縁よりも内側に完全に没入
させた構造としている。その結果、ヒータ保持リング３
は、嵌合部３ｑの外周面３ｅ，３ｃにおいて、主体金具
４の前端部内周面４ｅ，４ｃに締り嵌めにより嵌合する
とともに、該嵌合部３ｑの前方側に周方向の段部３ｆを
介して嵌合部３ｑよりも径小の本体部３ｒが一体化さ
れ、さらに、該本体部３ｒの前端側部分が主体金具４の
前端側開口縁から軸線Ｏ方向に延出した構成となってい
る。そして、主体金具４の前端位置は、ヒータ保持リン
グ３の嵌合部３ｑの外周面３ｃと段部３ｆとの境界位置
よりも軸線Ｏ方向において前方側に位置してなる。

【００３８】上記の形態では、ヒータ保持リング３によ
るセラミックヒータ２への緊束力の寄与は、本体部３ｒ
より厚肉の嵌合部３ｑにおいて大きくなるため、セラミ
ックヒータ２への半径方向の圧縮力Ｐ６，Ｐ７は、両者
の境界位置にて不連続に変化する。そして、もし主体金
具４とヒータ保持リング３との間に上記の金具前端側隙
間Ｇ３を形成しなければ、もともと緊束力の大きい厚肉
の嵌合部３ｑ側に締め付け分力Ｐ１がさらに重畳される
ので、前記境界位置での圧縮力Ｐ６，Ｐ７の不連続的な
変化がさらに強調される。このような応力分布は、セラ
ミックヒータ２の半径方向に沿う強い剪断力を与えるの
で、クラックや折損を特に招きやすい。従って、図５右
の実施例のように、金具前端側隙間Ｇ３により締め付け
分力Ｐ１の重畳を回避することは、本態様の場合、一層
有用であるといえる。

【００３９】なお、上記のようにヒータ保持リング３の
嵌合部３ｑを、外周面３ｅ，３ｃにおいて主体金具４の
前端部内周面４ｅ，４ｃに締り嵌めにより嵌合させ、該
嵌合部３ｑの前方側に主体金具４の前端側開口縁から軸
線Ｏ方向に延出する本体部３ｒを一体化したグロープラ
グの構成においては、以下のようにすることが望まし
い。すなわち、図９に示すように、本体部３ｒの外径を
Ａ（ｍｍ）としたとき、テーパ状の取付座部４ｔの外周
面上において、その外径ＢがＢ＝Ａ＋１（ｍｍ）となる
軸線Ｏ方向の位置を基準位置として、金具前端側隙間Ｇ
３の後端位置（段部３ｆに対応する）を該基準位置より
も後方側に位置させる。内燃機関の取付孔ＰＨに形成さ
れるテーパ状の取付座面ＨＳは、取付座部４ｔの外周面
に対し、前端側周縁ＦＰが該外周面上に位置するように
当接する。取付座面ＨＳの前端側周縁ＦＰの内径寸法
（上記Ｂに対応する）は、規格により形状がおおむね統
一されていることもあって、本体部３ｒの挿通孔内径
（Ａに対応する）との差にて１ｍｍ程度の範囲に収まっ
ているものがほとんどである。従って、グロープラグ側
の取付座部４ｔに対し取付座面ＨＳからの分力が強く及
ぶのは、多くの内燃機関において取付座面ＨＳとの当接
が想定される、上記Ｂに相当する外径となる位置（基準
位置）よりも後方側に限られることとなる。従って、金
具前端側隙間Ｇ３の後端位置を該基準位置よりも後方側
に位置させておけば、取付座面ＨＳからの分力Ｐ１がヒ
ータ保持リング３を介してセラミックヒータ２に及ぶこ
とを防止する、金具前端側隙間Ｇ３の効果を確実に達成
することができる。

【００４０】なお、図９において金具前端側隙間Ｇ３
は、主体金具４の内周面の前端開口部４ｇを、周方向の
段部４ｆにより拡径する形で形成しているが、図１０に
示すように、主体金具４の内周面の前端開口部４ｇを拡
径せずに金具前端側隙間Ｇ３を形成することもできる。
すなわち、ヒータ保持リング３の段部３ｆを図９よりも
さらに後方側に後退させ、さらに、主体金具４側の段部
４ｆを省略することにより、ヒータ保持リング３の本体
部３ｒの外周面後端部３ｇと、主体金具４の内周面の前
端開口部４ｇとの間に金具前端側隙間Ｇ３を形成してい
る。また、図９においては、軸線Ｏ方向における取付座
部４ｔの形成区間の前方側縁を含む一部に対応して、主
体金具４の内周面前端部とヒータ保持リング３の外周面
との間に金具前端側隙間Ｇ３が形成されているが、これ
は取付座部４ｔの全部に対応して形成するようにしても
よい。そして、図１０においては、取付座部４ｔの全部
に対応して金具前端側隙間Ｇ３が形成されている。

【００４１】以下、本発明のグロープラグの変形例につ
いて説明する。図６のグロープラグ５０は、図２のよう
にヒータ保持リング３の後端部に形成された嵌合部３ｑ
の外周面を、軸線Ｏ方向において一様な外径を有するも
のとして形成している。他方、主体金具４の内周面は、
前端開口側の第一部分４ｇにて嵌合部３ｑとの間に金具
前端側隙間Ｇ３を形成し、その後方側に周方向の段部４
ｆにより縮径された第二部分４ｈが隣接している。この
第二部分４ｈは嵌合部３ｑの外周面と締り嵌めにより嵌
合して、第一嵌合部４１を形成している。該第二部分４
ｈの後方側には、周方向の段部４ｎにより拡径された第
三部分４ｃが続き、嵌合部３ｑの外周面との間に第二隙
間Ｇ２が形成されている。この第二隙間Ｇ２は、図２と
同様に、第一隙間Ｇ１と内側嵌合部４０とにまたがる境
界の位置に形成されている。そして、第三部分４ｃは周
方向の段部４ｄにより再び縮径されて第四部分４ｅとな
り、嵌合部３ｑの外周面と締り嵌めにより嵌合して、第
二嵌合部４２を形成している。

【００４２】図７は、図２の構成において金具前端側隙
間Ｇ３を、第一隙間Ｇ１と内側嵌合部４０とにまたがる
ものとなるように後方側に延長し、第二隙間Ｇ２の役割
を兼用するようにしたものである。この構成において、
外側嵌合部４１と内側嵌合部４０との間に共存区間が生
じていない。

【００４３】図８は、ヒータ保持リング３の後端部に拡
径形態の嵌合部３ｑを形成しない例を示すものである。
この構成では、ヒータ保持リング３の外周面が、後端部
が周方向の段部３ｋにより縮径された第二部分３ｅとさ
れ、段部３ｋよりも前方側が第二部分３ｅよりも径大の
第一部分３ｃとされている。また、主体金具４の内周面
は前端部が周方向の段部４ｄにより拡径された第一部分
４ｃとされ、段部４ｄよりも後方側が第一部分４ｃより
も径小の第２部分４ｅとされている。そして、ヒータ保
持リング３の第一部分３ｃに主体金具４の第一部分４ｃ
の前端部が嵌合して第一嵌合部４１が形成され、ヒータ
保持リング３の第二部分３ｅの前端部が主体金具４の第
二部分４ｅと嵌合して第二嵌合部４２とされている。な
お、この実施形態では、図２にような拡径形態の嵌合部
３ｑを設けておらず、ヒータ保持リング３の肉厚差よる
不連続な応力分布が図２よりは生じにくいことから、金
具前端側隙間Ｇ３の形成を省略した構成としている。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のグロープラグの一実施例を示す全体縦
断面図。

【図２Ａ】図１の要部の詳細を示す縦断面図。

【図２Ｂ】金具前端側隙間の変形態様を示す縦断面図。

【図２Ｃ】電極取出部材の取付態様の一例を示す斜視
図。

【図３】図１のグロープラグの組立工程説明図。

【図４】図３に続く説明図。

【図５】本発明のグロープラグの作用・効果を、比較例
とともに示す説明図。

【図６】本発明のグロープラグの、第一変形例の要部を
示す縦断面図。

【図７】同じく第二変形例の要部を示す縦断面図。

【図８】同じく第三変形例の要部を示す縦断面図。

【図９】図１のグロープラグの要部を、内燃機関への取
付状態にて示す断面図。

【図１０】図９において、変形例のグロープラグを採用
した場合の断面図。

【符号の説明】

１セラミックヒータ２先端部３ヒータ保持リング３ｃ第一外周面部分３ｅ第二外周面部分３ｑ嵌合部３ｒ本体部１１抵抗発熱体４主体金具４ｃ第一内周面部分４ｆ段部４ｅ第二内周面部分４ｔ取付座部５ねじ部（取付部）Ｇ１第一隙間４０内側嵌合部Ｇ２第二隙間４１，４２外側嵌合部４１第一嵌合部４２第二嵌合部Ｇ３金具前端側隙間

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】棒状の形態を有するとともに自身の先端
部（２）に抵抗発熱体（１１）が埋設されたセラミック
ヒータ（１）と、筒状に形成されるとともに、前記セラミックヒータ
（１）を、前記先端部（２）を軸線（Ｏ）方向において
突出させる形で自身の内側に締り嵌め状態にて保持する
ヒータ保持リング（３）と、内燃機関への取付部（５）が外周面に形成され、前記ヒ
ータ保持リング（３）の外側に締り嵌め状態にて結合さ
れる筒状の主体金具（４）とを有し、前記セラミックヒータ（１）の外周面後端部と、前記ヒ
ータ保持リング（３）の内周面後端部との間に第一隙間
（Ｇ１）が形成されるとともに、その第一隙間（Ｇ１）
の前方側に隣接して、前記セラミックヒータ（１）と前
記ヒータ保持リング（３）との締り嵌め嵌合部である内
側嵌合部（４０）が形成され、さらに、前記ヒータ保持リング（３）の外周面と、前記
主体金具（４）の内周面との間には、前記軸線（Ｏ）方
向において前記第一隙間（Ｇ１）と前記内側嵌合部（４
０）とにまたがる境界の位置に第二隙間（Ｇ２）が形成
され、その第二隙間（Ｇ２）の前方側及び後方側の少な
くとも一方に、前記ヒータ保持リング（３）と前記主体
金具（４）との締り嵌め嵌合部である外側嵌合部（４
１，４２）が形成されてなることを特徴とするグロープ
ラグ（５０）。
【請求項２】前記外側嵌合部は、前記軸線（Ｏ）方向
において前記第二隙間（Ｇ２）の前方側に隣接する第一
嵌合部（４１）と、同じく後方側に隣接する第二嵌合部
（４２）とを有する請求項１記載のグロープラグ（５
０）。
【請求項３】前記主体金具（４）の内周面には、該内
周面の前記軸線（Ｏ）方向における前端部をなす第一内
周面部分（４ｃ）と、その第一内周面部分（４ｃ）の後
方側に隣接する、該第一内周面部分（４ｃ）よりも縮径
された第二内周面部分（４ｅ）とが形成され、前記ヒータ保持リング（３）の外周面には、該外周面の
前記軸線（Ｏ）方向における後端部をなすとともに、前
記第一内周面部分（４ｃ）よりも径小の第二外周面部分
（３ｅ）と、その第二外周面部分（３ｅ）の前方側に隣
接する、該第二外周面部分（３ｅ）よりも拡径された第
一外周面部分（３ｃ）とが形成され、前記第一内周面部分（４ｃ）の前端側部が前記第一外周
面部分（３ｃ）と締り嵌めにより嵌合して前記第一嵌合
部（４１）が形成され、前記第二外周面部分（３ｅ）の後端側部が前記第二内周
面部分（４ｅ）と締り嵌めにより嵌合して前記第二嵌合
部（４２）が形成され、前記第一内周面部分（４ｃ）の後端側部と、前記第二外
周面部分（３ｅ）の前端側部との間に前記第二隙間（Ｇ
２）が形成されてなる請求項２記載のグロープラグ（５
０）。
【請求項４】前記主体金具（４）の外周面前端部に
は、前記取付部（５）において内燃機関に取り付けた際
の、内燃機関側の取付座面と当接するテーパ状の取付座
部（４ｔ）が形成されてなり、前記軸線（Ｏ）方向にお
ける前記取付座部（４ｔ）の形成区間の前方側縁を含む
少なくとも一部に対応して、前記主体金具（４）の内周
面前端部と前記ヒータ保持リング（３）の外周面との間
に金具前端側隙間（Ｇ３）が形成されてなる請求項１な
いし３のいずれか１項に記載のグロープラグ（５０）。
【請求項５】棒状の形態を有するとともに自身の先端
部（２）に抵抗発熱体（１１）が埋設されたセラミック
ヒータ（１）と、筒状に形成されるとともに、前記セラミックヒータ
（１）を、前記先端部（２）を軸線（Ｏ）方向において
突出させる形で自身の内側に締り嵌め状態にて保持する
ヒータ保持リング（３）と、内燃機関への取付部（５）が外周面に形成され、前記ヒ
ータ保持リング（３）の外側に締り嵌め状態にて結合さ
れる筒状の主体金具（４）とを有し、前記主体金具（４）の外周面前端部には、前記取付部
（５）において内燃機関に取り付けた際の、内燃機関側
の取付座面と当接するテーパ状の取付座部（４ｔ）が形
成されてなり、前記軸線（Ｏ）方向における前記取付座
部（４ｔ）の形成区間の前方側縁を含む少なくとも一部
に対応して前記主体金具（４）の内周面前端部と前記ヒ
ータ保持リング（３）の外周面との間に、金具前端側隙
間（Ｇ３）が形成されてなることを特徴とするグロープ
ラグ（５０）。
【請求項６】前記ヒータ保持リング（３）は後端部に
形成された嵌合部（３ｑ）の外周面（３ｅ，３ｃ）にお
いて、前記主体金具（４）の前端部内周面（４ｅ，４
ｃ）に締り嵌めにより嵌合するとともに、該嵌合部（３
ｑ）の前方側に周方向の段部（３ｆ）を介して前記嵌合
部（３ｑ）よりも径小の本体部（３ｒ）が一体化されて
なり、該本体部（３ｒ）の前端側部分が前記主体金具
（４）の前端側開口縁から前記軸線（Ｏ）方向に延出
し、前記主体金具（４）の前端位置が前記ヒータ保持リング
（３）の前記嵌合部（３ｑ）の外周面（３ｃ）と前記段
部（３ｆ）との境界位置よりも前記軸線（Ｏ）方向にお
いて前方側に位置してなる請求項４又は５に記載のグロ
ープラグ（５０）。
【請求項７】前記ヒータ保持リング（３）は後端部に
形成された嵌合部（３ｑ）の外周面（３ｅ，３ｃ）にお
いて、前記主体金具（４）の前端部内周面（４ｅ，４
ｃ）に締り嵌めにより嵌合するとともに、該嵌合部（３
ｑ）の前方側に前記主体金具（４）の前端側開口縁から
前記軸線（Ｏ）方向に延出する本体部（３ｒ）が一体化
されてなり、該本体部の外径をＡ（ｍｍ）としたとき、テーパ状の前
記取付座部（４ｔ）の外周面上において、その外径Ｂが
Ｂ＝Ａ＋１（ｍｍ）となる前記軸線（Ｏ）方向の位置を
基準位置として、前記金具前端側隙間（Ｇ３）の後端位
置が前記基準位置よりも後方側に位置する請求項４ない
し６のいずれか１項に記載のグロープラグ（５０）。