JP2007093102A - グロープラグ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】先端部の同軸度の精度を向上させ、先端部の先振れを低減するとともに、製造コストの増加抑制を図ることのできるグロープラグ及びその製造方法を提供する。
【解決手段】グロープラグ１は、筒状の主体金具２と、主体金具２の先端に装着されたヒータ３とを備えている。主体金具２は、先端側に形成された円筒状の丸胴部２ａと、当該丸胴部２ａの後端側に形成された機関取付用のねじ部２ｂと、当該ねじ部２ｂより後端側に形成された工具係合部２ｃとからなる。また、主体金具２は、ヒータ保持部位である軸孔４の小径部４ａと、ねじ部２ｂの先端部との間に接合部１０を有しており、工具係合部２ｃ及びねじ部２ｂなど自身の後端部を含む後端側部分と、自身の先端部を含む先端側部分とが接合されて一体化された構造となっている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ディーゼルエンジンの予熱などに使用するグロープラグ及びその製造方法に関する。

一般的に、グロープラグは、筒状の主体金具を備え、当該主体金具の先端側にヒータが突出した状態で装着されている。主体金具の外周面には、グロープラグをディーゼルエンジンに取付けるに際して、トルクレンチ等の工具を係合させるための工具係合部が形成されており、当該工具係合部の先端側には取付け用のねじ部が形成されている。そして、グロープラグは、先端側のヒータが燃焼室内に位置するようにディーゼルエンジンに取付けられる。

従来、主体金具は、例えば中実の鋼棒や筒状の鋼パイプを素材として用い、塑性加工や切削加工等を施すことにより成形される。ところが、近年では、ディーゼルエンジンの構造変化に合わせてグロープラグが長尺化される傾向にあるため、比較的全長の長いグロープラグに関しては加工負担が大きくなり、製造コストの増加が懸念される。
これに対し、近年では、工具係合部と、ねじ部を含む工具係合部以外の部分とを別体で成形し、これらを一体に接合することにより主体金具を構成したグロープラグも見受けられる（例えば、特許文献１参照。）。
特開平４−２６０７１９号公報

しかしながら、一般的には、主体金具のねじ部を転造する際に主体金具の先端側を支持していないため、上記特開平４−２６０７１９号公報に記載された発明等では、ねじ部転造の際にねじ部を基準とした主体金具の先端部の同軸度の精度が低下し、グロープラグをディーゼルエンジンに取付ける際に先端部に先振れが生じるおそれがある。このような不具合は、主体金具のねじ部より先端側の長さが比較的長いグロープラグほど、より顕著に現われやすい。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、先端部の同軸度の精度を向上させ、先端部の先振れを低減するとともに、製造コストの増加抑制を図ることのできるグロープラグ及びその製造方法を提供することにある。

以下、上記課題等を解決するのに適した各構成を項分けして説明する。なお、必要に応じて対応する構成に特有の作用効果等を付記する。

構成１．本構成のグロープラグは、
軸孔を有する筒状の主体金具と、当該主体金具の先端側から突出した状態で前記軸孔内に保持されるヒータとを備えたグロープラグであって、
前記主体金具の外周面において、前記ヒータが保持される前記軸孔内のヒータ保持部位より軸線方向後端側に形成された機関取付用のねじ部と、当該ねじ部よりも軸線方向後端側に形成された工具係合部とを備えてなるものにおいて、
前記主体金具は、前記ねじ部が形成された第１主体金具中間体と、前記ヒータが保持された第２主体金具中間体とが接合されてなり、この接合をなす接合部が軸線方向における前記ヒータ保持部位と前記ねじ部との間に形成されていることを特徴とする。

上記構成１によれば、工具係合部及びねじ部からなる部分と、ねじ部より先端側の部分とを別体で成形し、これらを一体に接合することにより、主体金具を成形することができるため、加工負担を低減し、製造コストの増加抑制を図ることができる。さらに、ヒータ保持部位とねじ部との間に接合部が形成されているため、ねじ部を基準とした主体金具の先端部の同軸度の精度を向上することができる。結果としてグロープラグ取付け時における先端部の先振れを抑制することができる。なお、上記構成は、主体金具のねじ部より先端側の長さが比較的長い（例えば３０ｍｍ以上）グロープラグにおいて、より効果がある。なお、この効果をより有効に得るためには、ねじ部より先端側の長さの半分よりもねじ部寄りに接合部を形成することが望ましい。

構成２．本構成のグロープラグは、上記構成１において、
前記接合部が前記ねじ部の先端より軸線方向先端側に形成されていることを特徴とする。

仮に接合部をねじ部の先端より軸線方向後端側に形成した構成、例えばねじ部の内側に孔部を形成した構成では、接合部の形成後にねじ部を転造する場合において、転造時の応力によって接合部の形状に歪みが生じてしまうため、接合した際に先振れや同軸度のズレなどの不具合が発生し得る。その点、上記構成２によれば、接合部がねじ部の先端より軸線方向後端側に形成される構成と比較して、そのような不具合の発生が低減される。

構成３．本構成のグロープラグは、上記構成１において、
前記接合部が、前記ねじ部の先端から離間して前記ねじ部より軸線方向先端側に形成されていることを特徴とする。

上記構成３によれば、上記構成２と同様の作用効果が奏される。さらに、ねじ部の転造後に接合部を成形する場合において、主体金具を挟持する所定のチャック代を確保することができる。なお、ねじ部の転造後において接合部を成形した場合、さらに同軸度の精度を向上させることができる。

構成４．本構成のグロープラグの製造方法は、
軸孔を有する筒状の主体金具と、当該主体金具の先端側から突出した状態で前記軸孔内に保持されるヒータとを備え、
前記主体金具の外周面において、前記ヒータが保持される前記軸孔内のヒータ保持部位より軸線方向後端側に形成された機関取付用のねじ部と、当該ねじ部よりも軸線方向後端側に形成された工具係合部とを備えてなるグロープラグの製造方法であって、
前記ねじ部及び前記工具係合部を含む前記主体金具の後端側部分にあたる第１主体金具中間体を成形する工程と、
前記主体金具の先端側部分にあたる第２主体金具中間体を成形する工程と、
前記第１主体金具中間体と前記第２主体金具中間体を接合する工程とを備え、
前記第１主体金具中間体を成形する工程において、
前記第２主体金具中間体と接合するための接合部を成形した後、前記ねじ部を転造することを特徴とする。

上記構成４によれば、ねじ部の先端部により近い位置に接合部を設けることができる。その結果、第１主体金具中間体におけるねじ部より先端側の部分がより少なくなるため、主体金具先端部の同軸度の低下を抑制することができる。

以下、本発明の一実施形態を図面を参照しつつ説明する。図１（ａ）はグロープラグの一例を示す全体図であり、図１（ｂ）はその縦断面図である。
図１（ａ），（ｂ）に示すように、グロープラグ１は、筒状の主体金具２と、主体金具２の先端（図１下側）に装着されたヒータ３とを備えている。
主体金具２は、軸線方向に貫通する軸孔４を有している。そして、この軸孔４の先端部又はその近傍において、ヒータ３を保持するための小径部４ａが形成されている。この小径部４ａに、ヒータ３の外形を構成するシーズチューブ３ａの後端側に形成された大径部３ｂが圧入されることにより、ヒータ３が主体金具２の先端より突出した状態で主体金具２に固定されている。なお、ヒータ３の装着方法は、圧入に限られるものではなく、焼き嵌め、ロウ付けなど他の方法であってもよい。すなわち、本実施形態の小径部４ａ等のように、ヒータ３が保持される部位がヒータ保持部位に相当する。

ヒータ３には、先端側が閉じたシーズチューブ３ａの内側に、２つの抵抗線コイル、詳しくは先端側に配置された発熱コイルと、その後端に直列接続された制御コイルとが、マグネシア粉末等の絶縁材料とともに封入されている。なお、抵抗コイルの先端部はシーズチューブ３ａの先端側に接合されている。

また、主体金具２の軸孔４には、自身の先端がシーズチューブ３ａ内に挿入され、前記抵抗線コイルと電気的に接続された中軸５が挿通されている。中軸５の後端は主体金具２の後端から突出しており、この主体金具２の後端部においては、ゴム製等のＯリング６、樹脂製等の絶縁ブッシュ７、絶縁ブッシュ７の脱落を防止するための押さえリング８、及び、通電用のケーブル接続用のナット９がこの順序で中軸４に嵌め込まれ固定された構造となっている。

さて、主体金具２は、先端側に形成された円筒状の丸胴部２ａと、当該丸胴部２ａの後端側に形成された内燃機関取付用のねじ部２ｂと、当該ねじ部２ｂより後端側に形成された断面六角形状の工具係合部２ｃとからなる。なお、工具係合部２ｃは上記断面六角形状に限定されるものではなく、他の多角形状に形成してもよい。本実施形態におけるグロープラグ１は、例えば全長Ｌ１＝１４５ｍｍ、丸胴部２ａの長さＬ２＝５３ｍｍ、ねじ部２ｂの長さＬ３＝２７ｍｍといったように比較的長尺状のものである。

また、丸胴部２ａ（本実施形態ではねじ部２ｂとの境界近傍）には、ヒータ保持部位である上記軸孔４の小径部４ａと、ねじ部２ｂの先端部との間において接合部１０が形成されている。つまり、主体金具２は、工具係合部２ｃ及びねじ部２ｂなど自身の後端部を含む後端側部分と、当該後端側部分より先端側となる自身の先端部を含む先端側部分（丸胴部２ａの大部分）とが、接合部１０において接合されることにより一体化された構造となっている。

ここで、主体金具２の製造方法及び接合部１０の構成について詳しく説明する。
まず、第１工程において、軸孔４に相当する孔部を有する六角鋼パイプを材料として、塑性加工や切削加工等を施すことにより、工具係合部２ｃが形成された主体金具２の後端側部分にあたる第１主体金具中間体１１〔図２（ａ）参照〕を製造する。なお、本実施例では六角鋼パイプの内孔径は第１主体金具中間体１１の軸孔４の内径よりも大きいものを使用している。

続く第２工程では、第１主体金具中間体１１の先端部の外周面に切削加工を施すことにより、当該先端部から軸孔４の内周面に沿って軸線方向先端側へ突出した環状凸部１１ａを形成するとともに、その外周側に環状切欠部１１ｂが形成される。

その後、第３工程において、第１主体金具中間体１１の外周面に転造加工を施し、ねじ部２ｂを形成する。本実施形態では、ねじ部２ｂの先端部から離間せずに環状凸部１１ａ及び環状切欠部１１ｂを形成している。

一方、第４工程において、軸孔４に相当する孔部を有する丸鋼パイプを材料として、塑性加工や切削加工等を施すことにより、主体金具２の先端側部分にあたる第２主体金具中間体１２〔図２（ａ）参照〕を製造する。

続く第５工程では、第２主体金具中間体１２の後端部の内周面に切削加工を施すことにより、当該先端部から外周面に沿って軸線方向後端側へ突出した環状凸部１２ａを形成するとともに、その内周側に環状切欠部１２ｂを形成する。

そして、第６工程において、図２（ｂ）に示すように、第１主体金具中間体１１の環状凸部１１ａをガイドしながら第２主体金具中間体１２の環状凸部１２ａの内側へ圧入し、環状凸部１１ａ，１２ａと環状切欠部１２ｂ，１１ｂとを突き合わせる。これにより、環状凸部１１ａ、１２ａ及び環状切欠部１２ｂ，１１ｂを接合部１０として、第１主体金具中間体１１及び第２主体金具中間体１２が一体化された主体金具２を得る。
その後、この主体金具２に対し、ヒータ３や中軸５などを組み付け、グロープラグ１を得る。

こうして得られたグロープラグ１は、ディーゼルエンジンのエンジンヘッドなどに形成されたプラグ取付孔に挿入され、主体金具２のねじ部２ｂ（雄ねじ部）を、プラグ取付孔内に形成されたねじ部（雌ねじ部）に、トルクレンチ等の工具によりねじ込むことで固定される。

以上詳述したように、本実施形態では、工具係合部２ｃ及びねじ部２ｂなど自身の後端部を含む後端側部分（第１主体金具中間体１１）と、当該後端側部分より先端側となる自身の先端部を含む先端側部分（第２主体金具中間体１２）とを別体で成形し、これらを一体に接合することにより、主体金具２を成形している。そのため、本実施形態のように比較的長尺なグロープラグ１を製造するにあたり加工負担を低減し、製造コストの増加抑制を図ることができる。

また、本実施形態では、ヒータ保持部位である軸孔４の小径部４ａと、ねじ部２ｂの先端部との間において接合部１０が形成されている。特に、本実施形態の接合部１０は、ねじ部２ｂの先端より軸線方向先端側において、ねじ部２ｂの先端部から離間せずに設けられている。そのため、ねじ部２ｂを基準とした主体金具２の先端部の同軸度の精度を向上することができる。結果としてグロープラグ１の取付け時における先端部の先振れを抑制することができる。

また、本実施形態では、六角鋼パイプを材料として、工具係合部２ｃが形成された主体金具２の後端側部分にあたる第１主体金具中間体１１を成形し、丸鋼パイプを材料として、主体金具２の先端側部分にあたる第２主体金具中間体１２を成形している。このように、予めパイプ材を使用することにより、軸孔４の成形工程を省略することができる。換言すれば、本実施形態のように比較的長尺な主体金具２の軸孔４を成形する場合にかかる多大な加工負担をなくし、製造コストの増加抑制を図ることができる。加えて、予め各主体金具中間体１１，１２の外周形状に近いパイプ材を使用することにより、加工により生じる屑量を少なくでき、さらなる製造コストの削減を図ることができる。

なお、上述した実施形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施してもよい。
（ａ）上記実施形態では、ねじ部２ｂの先端部から離間せずに接合部１０（環状凸部１１ａ及び環状切欠部１１ｂ）を形成しているが、接合部１０が形成される位置は、これに限定されるものではない。例えば、図３に示すように、ねじ部２ｂの先端部から所定間隔Ｌ４だけ離間して形成してもよい。このようにすれば、ねじ部２ｂの転造後においても、第１主体金具中間体１１を挟持するためのチャック代を確保することができ、環状凸部１１ａ及び環状切欠部１１ｂを成形することができる。なお、このような効果をより確実に確保するためにはＬ４＝１０ｍｍ以上とすることが好ましい。さらに、接合部１０をロウ付け等により接合する場合には、接合時にねじ部２ｂなどが受ける変形、軟化等の熱影響をより少なくすることができる。

（ｂ）グロープラグ１や主体金具２の各部の長さは、上記実施形態で示す数値に限定されるものではない。但し、本発明は、主体金具２のねじ部２ｂより先端側の長さが比較的長い（例えばＬ２＝３０ｍｍ以上）グロープラグにおいて、より効果が発揮される。

（ｃ）上記実施形態の接合部１０は、環状凸部１１ａ，１２ａを圧入し、環状切欠部１２ｂ，１１ｂに突き合わせることにより接合される構造となっている。しかし、接合方法及び接合部の構造はこれに限定されるものではない。

例えば、接合方法としては、焼き嵌め、ロウ付け、螺合、レーザー溶接など他の方法であってもよい。

また、接合部の構造としては、例えば環状凸部１１ａ，１２ａをそれぞれ先細りさせたテーパ状の構造としてもよい。但し、このような構造では、両中間体１１，１２の位置合わせがやや困難となるため、同軸度の精度を高めるためには上記実施形態の方がより好ましい。

また、上記実施形態とは逆に、図４に示すように、第１主体金具中間体１１側において外周面に沿って軸線方向先端側へ突出した環状凸部２１ａ及びその内周側に環状切欠部２１ｂを形成し、第２主体金具中間体１２側において軸孔４の内周面に沿って軸線方向後端側へ突出した環状凸部２２ａ及びその外周側に環状切欠部２２ｂを形成した構造としてもよい。このような構造とした場合、ねじ部２ｂの内側まで環状切欠部２１ｂが形成されてしまうと、当該環状切欠部２１ｂの形成後にねじ部２ｂを転造する工程がある場合において、転造時の応力によって環状切欠部２１ｂの形状に歪みが生じてしまうおそれがある。そのため、このような構造の場合は特に、ねじ部２ｂの先端より軸線方向先端側において環状切欠部２１ｂが形成されることが好ましい。

（ｄ）ヒータ３は、シーズチューブ３ａ内に抵抗線コイルを封入した上記シーズタイプに限定されるものでなく、例えばセラミック体内に発熱体を埋設したものや、導電性セラミックを配したものであってもよい。上記実施形態におけるヒータ３は、２つの抵抗線コイルを備えたヒータであるが、抵抗線コイルの数はこれに限定されるものではなく、例えば１つでもよいし、３つ以上の複数であってもよい。また、ヒータの形状は問わず、外径が略一定のストレート形状であってもよい。

（ｅ）ヒータ保持部位に相当する軸孔４の小径部４ａを省略し、軸線方向にストレート形態となった軸孔４に圧入、ロウ付けなどによりヒータ３が固定される構成としてもよい。もちろん、この場合でも、ヒータ３を保持している部位がヒータ保持部位に相当する。

（ａ）は本実施形態のグロープラグを示す全体図であり、（ｂ）はその縦断面図である。 （ａ）、（ｂ）は主体金具の接合構成を説明するための部分拡大断面図である。 別の実施形態における主体金具の接合構成を説明するための部分拡大断面図である。 別の実施形態における主体金具の接合構成を説明するための部分拡大断面図である。

符号の説明

１…グロープラグ、２…主体金具、２ａ…丸胴部、２ｂ…ねじ部、２ｃ…工具係合部、３…ヒータ、４…軸孔、１０…接合部、１１…第１主体金具中間体、１２…第２主体金具中間体、１１ａ，１２ａ…環状凸部、１１ｂ，１２ｂ…環状切欠部。

Claims (4)

1. 軸孔を有する筒状の主体金具と、当該主体金具の先端側から突出した状態で前記軸孔内に保持されるヒータとを備えたグロープラグであって、
   前記主体金具の外周面において、前記ヒータが保持される前記軸孔内のヒータ保持部位より軸線方向後端側に形成された機関取付用のねじ部と、当該ねじ部よりも軸線方向後端側に形成された工具係合部とを備えてなるものにおいて、
   前記主体金具は、前記ねじ部が形成された第１主体金具中間体と、前記ヒータが保持された第２主体金具中間体とが接合されてなり、この接合をなす接合部が軸線方向における前記ヒータ保持部位と前記ねじ部との間に形成されていることを特徴とするグロープラグ。
2. 前記接合部が前記ねじ部の先端より軸線方向先端側に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のグロープラグ。
3. 前記接合部が、前記ねじ部の先端から離間して前記ねじ部より軸線方向先端側に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のグロープラグ。
4. 軸孔を有する筒状の主体金具と、当該主体金具の先端側から突出した状態で前記軸孔内に保持されるヒータとを備え、
   前記主体金具の外周面において、前記ヒータが保持される前記軸孔内のヒータ保持部位より軸線方向後端側に形成された機関取付用のねじ部と、当該ねじ部よりも軸線方向後端側に形成された工具係合部とを備えてなるグロープラグの製造方法であって、
   前記ねじ部及び前記工具係合部を含む前記主体金具の後端側部分にあたる第１主体金具中間体を成形する工程と、
   前記主体金具の先端側部分にあたる第２主体金具中間体を成形する工程と、
   前記第１主体金具中間体と前記第２主体金具中間体を接合する工程とを備え、
   前記第１主体金具中間体を成形する工程において、
   前記第２主体金具中間体と接合するための接合部を成形した後、前記ねじ部を転造することを特徴とするグロープラグの製造方法。
   

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