(57)【要約】シール部材のシール性能に優れ且つシール部材が抜けにくいグロープラグ及びそのグロープラグの製造方法を提供する。先端が閉じた筒状を呈する金属製のシースチューブ４と、その内部に収容される発熱体５と、シースチューブ４の内部であり発熱体５の周囲に充填される絶縁粉末６と、発熱体５に接続されシースチューブ４の後端側から内部へ挿通され軸状をなす金属製のリード７と、シースチューブ４の後端部のシール部４ａ内に位置し当該シースチューブ４とリード７との間を気密に封止するシール部材８と、を備えるグロープラグ１であって、シースチューブ４は軸方向においてシール部４ａの形成範囲を含み当該範囲を越えて外径が略一定に形成されるとともに当該シール部４ａに、径方向内向きに突出変形した係止凸部１６を有することを特徴とする。
2012160816.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向に延び先端が閉じた筒状を呈する金属製のシースチューブと、
前記シースチューブの内部に収容される発熱体と、
前記シースチューブの内部であり前記発熱体の周囲に充填される絶縁粉末と、
前記発熱体に接続され、前記シースチューブの後端側から当該シースチューブの内部へ挿通され軸状をなす金属製のリードと、
前記シースチューブの後端部のシール部内に位置し、当該シースチューブと前記リードとの間を気密に封止するシール部材と、を備えるグロープラグであって、
前記シースチューブは前記軸方向において前記シール部の形成範囲を含み当該範囲を越えて外径が略一定に形成されるとともに当該シール部に、径方向内向きに突出変形した係止凸部を有することを特徴とするグロープラグ。
【請求項２】
前記シール部材は、前記シースチューブの前記係止凸部の形成部位における外径φＢよりも、当該部位の後端側部位の外径φＡ及び先端側部位の外径φＣのうち少なくともいずれか一方が大きいことを特徴とする請求項１記載のグロープラグ。
【請求項３】
前記先端側部位の外径φＣと前記係止凸部の形成部位における外径φＢとの差が０．１ｍｍ以上であることを特徴とする請求項２記載のグロープラグ。
【請求項４】
軸方向に延び先端が閉じた筒状を呈する金属製のシースチューブと、
前記シースチューブの内部に収容される発熱体と、
前記シースチューブの内部であり前記発熱体の周囲に充填される絶縁粉末と、
前記発熱体に接続され、前記シースチューブの後端側から当該シースチューブの内部へ挿通され軸状をなす金属製のリードと、
前記シースチューブの後端部のシール部内に位置し、当該シースチューブと前記リードとの間を気密に封止するシール部材と、を備えるグロープラグの製造方法であって、
前記シースチューブは、前記シール部の一部に該シール部全体の肉厚より厚肉の厚肉部が設けられており、
そのシースチューブに前記発熱体と前記リードと前記絶縁粉末をセットした後、前記シール部に前記シール部材を配置し、さらに該シール部を外周方向からの力で変形させることにより、前記厚肉部で径方向内向きに突出変形する係止凸部が形成されるようにしたことを特徴とするグロープラグの製造方法。
【請求項５】
前記厚肉部は、前記シール部の外周に突出するものであることを特徴とする請求項４記載のグロープラグの製造方法。
【請求項６】
前記厚肉部は、前記シール部の前記軸方向の後端に形成するものであることを特徴とする請求項４または５に記載のグロープラグの製造方法。
【請求項７】
前記シースチューブは、少なくとも、
円筒状の主部と、当該主部の後方に当該主部の後端部の外径よりも大径で径方向に広がる拡径部を有する形状のチューブ前駆体を形成する前駆体形成工程と、
少なくとも前記主部の外径以上の内径の剪断孔を有するダイの当該剪断孔へ前記チューブ前駆体の主部を挿入して当該剪断孔の後端にて前記拡径部を支持すると共に、前記拡径部の径方向内方へ配置したパンチが前記ダイへ向かって前記剪断孔と同軸上に移動することにより生じる剪断力で前記拡径部を分離除去する剪断工程と、
により形成され、
前記シースチューブの前記厚肉部は、前記剪断工程にて前記拡径部の一部が残存した残部であることを特徴とする請求項４ないし６のいずれか１項に記載のグロープラグの製造方法。
【請求項８】
前記剪断工程による前記拡径部の分離除去は、当該拡径部のうち前記主部から後方に向けて漸次拡径する部位で行われることを特徴とする請求項７に記載のグロープラグの製造方法。
【請求項９】
前記拡径部は、塑性加工によって形成されることを特徴とする請求項７または８に記載のグロープラグの製造方法。
【請求項１０】
前記チューブ前駆体は、深絞り加工によって板状の金属材料から前記主部と前記拡径部が形成されることを特徴とする請求項７ないし９のいずれか１項に記載のグロープラグの製造方法。
【請求項１１】
前記シースチューブは、前記発熱体を溶接する前の状態で前記チューブ前駆体の先端に貫通孔が形成されていて、該貫通孔が前記発熱体を溶接して閉じられるものであり、
前記前駆体形成工程の途中か又は該前駆体形成工程の後に、打ち抜き加工で前記貫通孔を形成する孔空け工程を有することを特徴とする請求項７ないし１０のいずれか１項に記載のグロープラグの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディーゼルエンジンを予備加熱するためのグロープラグ及びそのグロープラグの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンの従来のグロープラグを図９により説明する。
グロープラグ１０１は、周知のようにディーゼルエンジンの予備加熱等に用いられるものであり、シースヒータ１０２の径方向外側を筒状の主体金具１０３で包囲してなる。【０００３】
シースヒータ１０２は、金属製のシースチューブ１０４と、シースチューブ１０４内に配置される発熱体１０５と、シースチューブ１０４の内部であり発熱体１０５の周囲に充填される絶縁粉末１０６と、シースチューブ１０４の後端側から内部へ挿通され、先端に発熱体１０５の後端部１０５ｒが接続される軸状のリード１０７と、シースチューブ１０４の後端部のシール部１０４ａ内に位置し、当該シースチューブ１０４と前記リード１０７との間を気密に封止するシリコンゴム等のシール部材１０８と、を備えている。【０００４】
そして、シースヒータ１０２は、シースチューブ１０４に発熱体１０５とリード１０７を配置して絶縁粉末１０６を充填した後、シール部１０４ａにシール部材１０８を装填し、その後、スウェージングによって所定の径に縮径される（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１３３０３５号公報（段落００１９  図２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来のシースチューブ１０４のシール部１０４ａは、図９の拡大図に示したように、シール部材１０８のシール部１０４ａに嵌まった部分がほぼ真っ直ぐな円筒状態になっているためシール性能に限界があり、また、シール部材１０８が抜け方向に動いてシール性能が低下するおそれがあった。ちなみに、シール部１０４ａのシール性能が低いと、シースチューブ１０４内に水分、油分が侵入しやすくなり、もしそのような水分、油分が侵入すると、通電時にシースチューブ１０４が膨らんだりオイルショートが発生する等の不具合が起こり得る。【０００７】
本発明は上記に鑑みなされたもので、その目的は、シール部材のシール性能に優れ且つシール部材が抜けにくいグロープラグ及びそのグロープラグの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するため本発明は、軸方向に延び先端が閉じた筒状を呈する金属製のシースチューブと、
前記シースチューブの内部に収容される発熱体と、
前記シースチューブの内部であり前記発熱体の周囲に充填される絶縁粉末と、
前記発熱体に接続され、前記シースチューブの後端側から当該シースチューブの内部へ挿通され軸状をなす金属製のリードと、
前記シースチューブの後端部のシール部内に位置し、当該シースチューブと前記リードとの間を気密に封止するシール部材と、を備えるグロープラグであって、
前記シースチューブは前記軸方向において前記シール部の形成範囲を含み当該範囲を越えて外径が略一定に形成されるとともに当該シール部に、径方向内向きに突出変形した係止凸部を有するグロープラグを提供する。【０００９】
また、請求項２に記載したように、前記シール部材は、前記シースチューブの前記係止凸部の形成部位における外径φＢよりも、当該部位の後端側部位の外径φＡ及び先端側部位の外径φＣのうち少なくともいずれか一方が大きい請求項１記載のグロープラグを提供する。【００１０】
また、請求項３に記載したように、前記先端側部位の外径φＣと前記係止凸部の形成部位における外径φＢとの差が０．１ｍｍ以上である請求項２記載のグロープラグを提供する。【００１１】
また、請求項４に記載したように、軸方向に延び先端が閉じた筒状を呈する金属製のシースチューブと、
前記シースチューブの内部に収容される発熱体と、
前記シースチューブの内部であり前記発熱体の周囲に充填される絶縁粉末と、
前記発熱体に接続され、前記シースチューブの後端側から当該シースチューブの内部へ挿通され軸状をなす金属製のリードと、
前記シースチューブの後端部のシール部内に位置し、当該シースチューブと前記リードとの間を気密に封止するシール部材と、を備えるグロープラグの製造方法であって、
前記シースチューブは、前記シール部の一部に該シール部全体の肉厚より厚肉の厚肉部が設けられており、
そのシースチューブに前記発熱体と前記リードと前記絶縁粉末をセットした後、前記シール部に前記シール部材を配置し、さらに該シール部を外周方向からの力で変形させることにより、前記厚肉部で径方向内向きに突出変形する係止凸部が形成されるようにしたグロープラグの製造方法を提供する。【００１２】
また、請求項５に記載したように、前記厚肉部は、前記シール部の外周に突出するものである請求項４記載のグロープラグの製造方法を提供する。【００１３】
また、請求項６に記載したように、前記厚肉部は、前記シール部の前記軸方向の後端に形成するものである請求項４または５に記載のグロープラグの製造方法を提供する。【００１４】
また、請求項７に記載したように、前記シースチューブは、少なくとも、
円筒状の主部と、当該主部の後方に当該主部の後端部の外径よりも大径で径方向に広がる拡径部を有する形状のチューブ前駆体を形成する前駆体形成工程と、
少なくとも前記主部の外径以上の内径の剪断孔を有するダイの当該剪断孔へ前記チューブ前駆体の主部を挿入して当該剪断孔の後端にて前記拡径部を支持すると共に、前記拡径部の径方向内方へ配置したパンチが前記ダイへ向かって前記剪断孔と同軸上に移動することにより生じる剪断力で前記拡径部を分離除去する剪断工程と、
により形成され、
前記シースチューブの前記厚肉部は、前記剪断工程にて前記拡径部の一部が残存した残部である請求項４ないし６のいずれか１項に記載のグロープラグの製造方法を提供する。【００１５】
また、請求項８に記載したように、前記剪断工程による前記拡径部の分離除去は、当該拡径部のうち前記主部から後方に向けて漸次拡径する部位で行われる請求項７に記載のグロープラグの製造方法を提供する。【００１６】
また、請求項９に記載したように、前記拡径部は、塑性加工によって形成される請求項７または８に記載のグロープラグの製造方法を提供する。【００１７】
また、請求項１０に記載したように、前記チューブ前駆体は、深絞り加工によって板状の金属材料から前記主部と前記拡径部が形成される請求項７ないし９のいずれか１項に記載のグロープラグの製造方法を提供する。【００１８】
また、請求項１１に記載したように、前記シースチューブは、前記発熱体を溶接する前の状態で前記チューブ前駆体の先端に貫通孔が形成されていて、該貫通孔が前記発熱体を溶接して閉じられるものであり、
前記前駆体形成工程の途中か又は該前駆体形成工程の後に、打ち抜き加工で前記貫通孔を形成する孔空け工程を有する請求項７ないし１０のいずれか１項に記載のグロープラグの製造方法を提供する。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、シースチューブのシール部に、径方向内向きに突出変形した係止凸部を有することより、該係止凸部でシール部材が締め付けられるため、シール性能が向上する。このため、シースチューブ内への水分、油分の侵入が防止できるため、それらによるシースチューブの膨らみやオイルショートの発生等を抑制することができる。また、シール部材の抜け方向への移動をも防止することができる。このシール部の外径は略一定に形成されている。これにより前記係止凸部を有することと相乗して、シール性の向上効果、圧入性向上効果、縮径加工の容易性向上効果等の効果を期待できる。なお、「略一定」とは厳密に同一外径を有することを意味するものではない。例えば、当該シール部はグロープラグを製造する際にはスウェージング加工により縮径される。このときに当該シール部には微小な傾きを持つ外周面、すなわち軽微なテーパ形状に形成されることがあるが、この程度の径差は本発明においては「略一定」に含まれるものとする。その一例としては、外径差を１０／１００ｍｍ以下とすることができる。【００２０】
また、係止凸部の形成位置はシール部材の配置されたシール部に存在すれば如何様であってもよい。換言すれば、係止凸部によりシール部材が押圧変形され、シール部材の当該押圧変形された部位が最小外径を有するようになればよいのである。【００２１】
また、請求項２においてシール部材は、シースチューブの係止凸部の形成部位における外径φＢよりも、当該部位の先端側部位の外径φＣあるいは後端側部位の外径φＡのいずれか一方は大きい状態であることを規定する。なお、より望ましくは当該部位の先端側部位の外径φＣ及び後端側部位の外径φＡが共に大きい状態、すなわち係止凸部により括れた状態とするとよい。高いシール性能を発揮すると共にシール部材の抜け方向への移動防止効果も高いためである。【００２２】
また、請求項３において先端側部位の外径φＣと係止凸部の形成部位における外径φＢとの差（φＣ−φＢ）を０．１ｍｍ以上（φＣ−φＢ≧０．１ｍｍ）とすることにより、優れたシール性能を発揮することができる。なお、シースチューブとリードとの短絡を防止するため、リードのうちシール部材の配置位置における外径をφＤとすると、φＣとφＢとの差（φＣ−φＢ（単位：ｍｍ））は、先端側部位の外径φＣとリードのシール部材配置位置における外径φＤとの差から１ｍｍ減じた値（（φＣ−φＤ）−１（単位：ｍｍ））よりも小さくする（φＣ−φＢ＜（φＣ−φＤ）−１（単位：ｍｍ））ことが望ましい。【００２３】
また、請求項４の製造方法によれば、前記係止凸部を簡単且つ確実に形成し得る効果がある。簡単に係止凸部を形成する観点からは、請求項５の製造方法のように厚肉部をシール部の外周に突出して形成することとするとよい。逆説的には、内周面はシール部の軸方向の全域に亘って同一内径としてもよいのである。すなわち、内周面に予め係止凸部を形成せずとも外周面にのみ形成すればよく、またシール部材をシースチューブ内へ配置する際にも、挿入の際に係止凸部にシール部材が引っ掛かって挿入性が損なわれる事態を回避する効果をも期待することができる。【００２４】
当該係止凸部により押圧されるシール部材が括れた形状を有していることが好ましいことは前述した通りである。その一方で、製造の観点では、当該係止凸部がシースチューブ（シール部）の後端に形成されるよう、厚肉部を後端に形成しておくことが好ましい（請求項６）。肉厚部の形成に当たっては各種加工方法を採用することができるが、厚肉部をシースチューブの後端に形成する場合は、当該後端に対して塑性加工を行ったり加熱・溶融を行い厚肉な溶融部を形成することとしてもよい。いずれにしても、加工の対象が端部であることから容易に加工することができる。【００２５】
ところでシースヒータの製造に際して、切削加工によって生じる切粉が使用時の短絡不良を誘発することが考えられる。そこで、切削加工に変えて剪断加工を行うことを検討するところ、この剪断加工の際に、剪断と同時に係止凸部となる厚肉部を形成すれば、上記短絡不良の回避と共にシール部材の抜けが生じ難いグロープラグを効率的に製造することができる。具体的には、チューブ前駆体の後端に拡径部を形成し、該拡径部をダイとパンチの剪断力で分離除去するようにする（請求項７）。これにより、不要部分の除去に際して切削工具で切断或いは砥石で研削して除去する工程と比較して切粉の発生が極めて少なくなる。また、該拡径部を外方からダイが支持するとともに該拡径部の内方に配置された剪断パンチがダイの剪断孔と同軸上でスライドして該拡径部を剪断するので、シースチューブの内部へ切粉が入り込む虞も小さくなる。したがってショートの原因となり得る切粉の残存を懸念する必要がないため、切粉を除去するための工程や検査を不要とすることもでき、信頼性の高いグロープラグを提供することができるようになる。さらには、径方向へ切断する場合とは異なり、拡径部の分離除去された円筒部の剪断面は、周方向に一様に、軸方向に沿った痕が形成されうる。このため、後工程にて当該部位を加工した際に、周方向でばらつきを生じるおそれが少ないという付加的な効果も有する。なお、拡径部は軸方向に対して直角の径方向に鍔状に広がるものに限定されず、先端あるいは後端へ向かって拡径する形状、さらにはそれらの組み合わせの形状であってもよい。【００２６】
また、請求項８に記載の製造方法によれば、拡径部の分離除去を円筒部から後方に向けて漸次拡径する部位で剪断することを限定するものである。これによりダイとパンチで剪断する際に過剰な力を掛けずに剪断することができ、きれいな剪断面を得ることや冶工具の長寿命化を期待することができる。【００２７】
また、拡径部の形成に際しては塑性加工を採用することができ（請求項９）、具体的には深絞り加工を用いることとしてもよい（請求項１０）。なお、拡径部のみを当該加工方法により形成してもよいし、円筒部を含めた全てを当該加工方法により形成してもよい。望ましくは、円筒部のうち少なくとも拡径部に続く部位は拡径部と共に同一の工程で加工するとよい。これにより、当該拡径部の形成とともに円筒部を同時に形成することも容易に実現される。【００２８】
また、請求項１１に記載の製造方法によれば、発熱体溶接用の貫通孔を有するものについても切粉を除去するための工程や検査が不要になる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】グロープラグの縦断面図である。
【図２】（ａ）〜（ｃ）は、シースチューブの成形工程を示す断面図である。
【図３】剪断工程で拡径部を剪断する直前の状態を示す要部の拡大断面図である。
【図４】剪断工程で拡径部を剪断した直後の状態を示す要部の拡大断面図である。
【図５】拡径部を分離除去した状態を示すシースチューブの縦断面図である。
【図６】（ａ）はスウェージング前の状態を示すシースヒータの縦断面図、（ｂ）はスウェージング後の状態を示すシースヒータの縦断面図、（ｃ）は別の実施形態を示す拡大図である。
【図７】厚肉部の他の形態を示すもので、スウェージング前のシースヒータの要部断面図である。
【図８】厚肉部の他の形態を示すもので、スウェージング前のシースヒータの要部断面図である。
【図９】従来例を示すグロープラグの縦断面図である。
【図１０】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の拡径部の変形例に関し、その要部の拡大断面図である。
【図１１】（ａ）〜（ｃ）は、関連する参考例を示す要部拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下に本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
図１に示したグロープラグ１は、ディーゼルエンジンを予備加熱するためのものであり、シースヒータ２の径方向外側を筒状の主体金具３で包囲してなる。なお、グロープラグ１は、主体金具３に形成した雄ネジ部３ａをディーゼルエンジンの取付穴（図示せず）に螺合させて取り付けられ、また、主体金具３の後端から突出するネジ軸７ａに電源ケーブル（図示せず）が接続される。
【００３１】
［シースヒータ］
シースヒータ２は、金属製（例えば、ステンレス合金、ニッケル合金、インコネル等）のシースチューブ４と、シースチューブ４内に配置される発熱体５と、シースチューブ４の内部であり発熱体５の周囲に充填される絶縁粉末（例えば、ＭｇＯ粉末）６と、シースチューブ４の後端側から内部へ挿通され、先端に発熱体５の後端部５ｒが接続される軸状のリード７と、シースチューブ４の後端部の内側のシール部４ａに位置し、当該シール部４ａと前記リード７との間を気密に封止する例えばシリコンゴム製のシール部材８と、を備えている。前記発熱体５は抵抗線コイルであって、シースチューブ４の先端に溶接される先端部５ｆと、リード７の先端に接続される後端部５ｒとを有する。
【００３２】
［シースチューブ］
シースチューブ４は、発熱体５を溶接する前の状態では図５に示したように、軸方向に延び後端が開口し先端に貫通孔４ｂを有する筒状を呈し、発熱体５を溶接した後の状態では図６（ａ），（ｂ）に示したように、前記貫通孔４ｂが塞がって先端が閉じた筒状を呈する。
また、シースチューブ４は、図１，図６（ｂ）に示したように、シール部４ａに、径方向内向きに突出変形した係止凸部１６を有する。
【００３３】
［シースチューブの製造方法］
シースチューブ４は、例えばインコネルの鋼板から打ち抜いた円板状の金属材料を出発素材として、図２（ａ）〜（ｃ）に示したように加工がなされる深絞り加工を前駆体形成工程として実施する。
【００３４】
具体的には、出発素材である板材から図２（ａ）のような深さより直径の大なる有底の筒状をなす小鉢形状に絞り、そこから図２（ｂ）のような深さが直径よりも大なる有底の筒状をなすコップ形状に絞り、さらに図２（ｃ）のようなシースチューブの形状に深く絞る。このとき図２（ｂ）に示したようにコップ形状の後端に拡径部１１が一体に形成される。本実施形態では、この拡径部１１は後方に向かって漸次拡径するテーパ状に形成されている。また、図２（ｃ）に示したように先端に貫通孔４ｂが打ち抜き加工によって設けられる。この貫通孔４ｂの孔空け工程は、実施形態のように図２（ｃ）の段階で前駆体形成工程と同時に行うか、或は図２（ｃ）の前駆体形成工程の後に別途孔空け工程を追加してもよい。
なお、図２（ａ）〜（ｃ）は、前駆体形成工程の一部を例示的に示したものであり、各段階の途中にはさらに複数の工程が設けられていて、徐々に深く絞られる。また、この前駆体成形工程に際し、深絞り加工の加工段数を適宜増減したり別の塑性加工を加えることにより、図１０に示す、各形状の拡径部１１を適宜採用することができる。
【００３５】
ところで実施形態のシースチューブ４には、図１に示したように後端部のシール部４ａの内径を広げることによって軸方向に沿って最も長い領域を占める主部４ｃより薄肉のざぐり部（「薄肉部」ともいう。）４ｄが形成されているが、斯かるざぐり部４ｄは図２（ｃ）の後にさらにダイとパンチを使った絞り加工を追加して形成することができる。もちろんざぐり部４ｄのないシースチューブ４を製造する場合は図２（ｃ）で前駆体形成工程を終了してよい。この前駆体形成工程の終了により形成された仕掛品（本実施形態では図２（ｃ）である）が本発明における「チューブ前駆体」に相当する。
【００３６】
次に、前駆体形成工程で成形した拡径部１１付きのシースチューブ４（チューブ前駆体）から図３，図４の剪断工程で拡径部１１を分離除去する。
この剪断工程で使用するダイ９は、シースチューブ４の外径ｄより若干大きい例えば１.０１ｄ〜１.０２ｄ程度の内径の剪断孔１２を有している。一方、パンチ１０は、シースチューブ４の後端に入る先端凸軸部１３と、その先端凸軸部１３に続く剪断軸部１４とを有し、該剪断軸部１４の外径が、前記シースチューブ４の外径ｄより大きく且つ剪断孔１２より小さくなっていて、ダイ９の剪断孔１２に入ったとき適度な隙間λ（図４参照）が形成されるようになっている。このように、ダイ９はシースチューブ４の外周であり、拡径部１１の径方向外側である外方に配置される。一方、パンチ１０は、当該ダイ９との間で拡径部１１を剪断すべく、拡径部１１を介して内側（内方）へ配置される。なお、この外径ｄとは、剪断工程における拡径部１１付きのシースチューブ４における、主部４ｃの外径を指す。
【００３７】
そして、前記ダイ９の剪断孔１２に拡径部１１付きのシースチューブ４をセットすると拡径部１１が剪断孔１２に当たって静止するから、その上から図３のようにパンチ１０を降ろして先端凸軸部１３をシースチューブ４の後端に挿入する。そうしてパンチ１０をさらに押圧下動させると剪断孔１２と剪断軸部１４で挟まれた拡径部１１に大きな剪断応力が作用し、最終的に図４，図５に示したように拡径部１１が切粉の発生を伴わずに分離除去される。こうして拡径部１１が分離除去されたシースチューブ４の後端には、前記剪断孔１２と剪断軸部１４との間の隙間λに対応する残部１５が残るため、シール部４ａ全体の肉厚より厚肉の厚肉部４ｔができる。なお、図５では剪断を分かりやすく表現するためシースチューブ４の後端縁を単純な鋭角形状に描いたが、実際は剪断加工時に加わる複雑な応力により巻き込み等の変形が発生するため図示したようにはならないものの、残部１５に対応する部分がシール部４ａ全体の肉厚より厚肉の厚肉部４ｔになることは試作段階で確認されている。なお、シースチューブ４の材質、用いる加工治具であるダイ９の剪断孔１２やパンチ１０の外径の設定、隙間λの調整次第では、前記残部１５が殆ど残らないように製造することも可能である。また、前述の如く深絞り加工の加工段数を増やして直角状に拡径部１１を形成した場合は、残部１５の形状もそれに準じて径方向に微少に突出した形状となることが確認されている。
【００３８】
［シースヒータ及びグロープラグの製造方法］
次に、上記のシースチューブ４を用いたシースヒータ２及びグロープラグ１の製造方法について説明する。
まず、先端に発熱体５が溶接されたリード７を発熱体５とともにシースチューブ４へ後端側から挿入し、発熱体５の先端部５ｆをシースチューブ４の貫通孔４ｂに入れて溶接する。この溶接によりシースチューブ４の先端が閉じるから、そのシースチューブ４内に絶縁粉末６を充填する。その後、図６（ａ）のようにシースチューブ４の後端からシール部４ａにシール部材８を装着する。その後、スウェージングによって図６（ｂ）のように所定の径に縮径する。このスウェージングの際にシール部材８を装着した部位に対してもスウェージングを行うことにより、シール部材８によりシースチューブ４が気密に封止される。
【００３９】
本発明のシースチューブ４には、前記のようにざぐり部４ｄの外周に拡径部１１の残部１５があってその部分がざぐり部４ｄ全体より厚肉の厚肉部４ｔになっているため、スウェージングによって外径を一様太さに変形させると、厚肉部４ｔが図６（ｂ）のようにシール部４ａ内に突出変形して係止凸部１６になる。このときのシール部材８のシースチューブ４の外部に出ている部位（後端側部位）の外径をφＡ（図１拡大図参照。以下同じ。）、係止凸部１６の形成部位における外径をφＢ、シール部４ａ内に嵌っている部位（先端側部位）の外径をφＣとすると、φＡ＞φＢ、φＢ＜φＣの関係になっていて、シール部材８が係止凸部１６により締められて括れた状態になっている。したがって、シール部材８によるシール性能が向上し且つ抜け方向への動きも殆どない。
【００４０】
なお、一例ではあるがφＢの外径寸法はφＡとφＣのうち大きい方を１００％としたときに４５％〜９５％に設定することができる。９５％を超えている状態とは、係止凸部１６の突出量が僅少であり、シール部材８の抜け抑制効果を満足に得られないおそれがある。一方４５％未満であると、シール部材８が破損し、十分な気密性を得られないおそれがあるためである。
【００４１】
また、シール部材８の前記外径φＡが、シール部材８の実際の外径であるとした場合、前記φＡ、φＢ、φＣは、φＢ＜φＣ＜φＡであるのが好ましい。シール部材８の各部位の外径がこの関係を満たす場合は、シール部４ａ内に嵌っているシール部材８が弾性収縮して反発し、その反発力によってシール部４ａの内周に密着するため高い気密性を発揮する。
【００４２】
また、別の実施形態として、図６（ｃ）の拡大図に示すように、シール部材８のシースチューブ４の外部へ出ている部位（後端側部位：外径φＡ）が存在しない形態としてもよい。
【００４３】
また、係止凸部１６の形成位置における外径φＢと先端側部位の外径φＣとの差（φＢ−φＣ）が０．１ｍｍ以上であることが好ましい。この関係を満たすことで、シール部材８がシール部４ａの内周に良好に密着して優れた気密性を発揮することができる。
【００４４】
ここで、係止凸部１６の形成位置における外径φＢと先端側部位の外径φＣとの差（φＢ−φＣ）と気密性との関係を確認するための試験を行った。図６（ｂ）に示したシースヒータ２と同様な構成のシースヒータで、φＢとφＣとの差（φＢ−φＣ）が異なる７種類のシースヒータ（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．７）を準備した。これら７種類のシースヒータを恒温槽中に配置した状態で、温度８０℃相対湿度９０％の雰囲気に３０分間保持した後、温度−４０℃の雰囲気に３０分間保持するのを１２０分以内に行う冷熱サイクルを１サイクルとして冷熱試験を行った。冷熱試験の所定サイクル毎にシースヒータを恒温槽から取り出し、シースヒータの温度が９００℃〜１１００℃の間で飽和する電圧でシースヒータを２分間通電する通電試験を行った。そして、通電試験の前後においてシースヒータの各部寸法をマイクロメータを用いて測定し、０．１ｍｍ以上の膨らみが発生した場合にシースヒータに膨らみが発生したと判断した。シースヒータに膨らみが発生したと判断したときの冷熱試験のサイクル数が１サイクル〜１００サイクルの場合に気密性判定結果を「Ｃ」とし、シースヒータに膨らみが発生したと判断したときの冷熱試験のサイクル数が１０１サイクル〜５００サイクルの場合に気密性判定結果を「Ｂ」とし、サイクル数が１０００サイクルに達してもシースヒータに膨らみが発生しなかった場合に気密性判定結果を「Ａ」とした。その結果を表１に示す。
【００４５】
【表１】
2012160816.tif 000003
【００４６】
表１より、Ｎｏ．１のシースヒータ、換言すれば、係止凸部を有していないシースヒータでは、気密性判定結果が「Ｃ」であり、気密性が良好ではなかった。これに対して、係止凸部を有したシースヒータ（Ｎｏ．２〜Ｎｏ．７）では、気密性判定結果が「Ａ」または「Ｂ」であり、係止凸部を有していないシースヒータ（Ｎｏ．１）に比べて、高い気密性を有していることが確認された。特に、Ｎｏ．５〜Ｎｏ．７のシースヒータ、換言すれば、φＣとφＢとの差（φＣ−φＢ）が０．１ｍｍ以上（φＣ−φＢ≧０．１ｍｍ）のシースヒータでは、気密性判定結果が「Ａ」であり、優れた気密性を発揮できることが確認された。
【００４７】
なお、シースチューブ４とリード７との短絡を防止するため、リード７のうちシール部材８の配置位置における外径をφＤとすると、φＣとφＢとの差（φＣ−φＢ（単位：ｍｍ））はφＣとφＤとの差から１ｍｍ減じた値（（φＣ−φＤ）−１（単位：ｍｍ））よりも小さくする（φＣ−φＢ＜（φＣ−φＤ）−１（単位：ｍｍ））ことが望ましい。
【００４８】
また、シースチューブ４をスウェージングする際のスウェージング率（スウェージング前におけるシースチューブ４の軸方向と直交する方向の断面積に対するスウェージング後におけるシースチューブ４の軸方向と直交する方向の断面積の比）を３０％〜８０％に設定することが好ましい。スウェージング率をこのように設定することで、シースチューブ４に係止凸部１６を形成することと相俟って、シール部材８の優れたシール性能を発揮することができる。
【００４９】
そして、上記の如く製造されるシースヒータではシール部４ａの外径が略一定に形成されることからシール性の向上効果、圧入性向上効果、縮径加工の容易性向上効果等を発揮するのである。これは、シースチューブの後端の形状を多段形状に段取りしなくてもよいことや、主体金具３への圧入の際に、外径の段差が主体金具３の圧入部に引っ掛かる不具合が生じにくいこと等、主に工程上で生じる利点がある。その結果として、シースヒータとしてのシール性を向上させることに結びつくためである。
【００５０】
上記により製造したシースヒータ２を主体金具３に圧入し、シースチューブ４の先端側を主体金具３の外部に突出させてグロープラグ１を製造する。
【００５１】
以上本発明を実施の形態について説明したが、もちろん本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば実施形態ではシースチューブ４の最後端の外周に残部１５を突環状に残して厚肉部４ｔを形成したが、かかる厚肉部４ｔは、図７に示したようにシール部４ａの上端内周に径方向内向きに形成するか、或は図８に示したようにシール部４ａの中間外周に環状に形成してもよい。さらには、環状に形成せず、周方向に不連続となる形状に形成してもよい。このように、厚肉部４ｔの形状は本発明の主旨を逸脱しない範囲で各種変形が可能であり、さらにその形成方法も、上記実施例の深絞りに限らず、据え込み加工によりシースチューブ４の後端部を外方へ突出させて形成したり、切削により形成してもよい。
【００５２】
さらに本発明の思想に関連する参考例を図１１（ａ）〜（ｃ）に例示する。
通常、シール部４ａの縮径加工はスウェージング加工機によって行う。ここへ、シール部材８の軸方向長さよりも短いカシメ刃を持つ加締め加工を付加的に或いは単独で行い、係止凸部１６を径方向内側に突出形成することも可能である。これにより、シール部材８の抜け方向への移動を抑制する効果を得ることは可能である（図１１（ａ）〜（ｃ））。しかしながら、このように形成すると、シール部４ａの外周面にはカシメ刃の加工痕が残るため一定外径には形成されない。
【符号の説明】
【００５３】
１  …グロープラグ
４  …シースチューブ
４ａ  …シール部
４ｔ  …厚肉部
５  …発熱体
６  …絶縁粉末
７  …リード
８  …シール部材
９  …ダイ
１０  …パンチ
１１  …拡径部
１６  …係止凸部
φＡ  …シール部材の後端側部位の外径
φＢ  …シール部材の係止凸部の形成部位における外径
φＣ  …シール部材の先端側部位の外径
【図１】
2012160816.tif 000004
【図２】
2012160816.tif 000005
【図３】
2012160816.tif 000006
【図４】
2012160816.tif 000007
【図５】
2012160816.tif 000008
【図６】
2012160816.tif 000009
【図７】
2012160816.tif 000010
【図８】
2012160816.tif 000011
【図９】
2012160816.tif 000012
【図１０】
2012160816.tif 000013
【図１１】
2012160816.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成25年11月5日(2013.11.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向に延び先端が閉じた筒状を呈する金属製のシースチューブと、
前記シースチューブの内部に収容される発熱体と、
前記シースチューブの内部であり前記発熱体の周囲に充填される絶縁粉末と、
前記発熱体に接続され、前記シースチューブの後端側から当該シースチューブの内部へ挿通され軸状をなす金属製のリードと、
前記シースチューブの後端部のシール部内に位置し、当該シースチューブと前記リードとの間を気密に封止するシール部材と、を備えるグロープラグであって、
前記シースチューブは前記軸方向において前記シール部の形成範囲を含み当該範囲を越えて外径が略一定に形成されるとともに当該シール部に、径方向内向きに突出変形した係止凸部を有し、
前記シール部材は、前記係止凸部により押圧変形されることを特徴とするグロープラグ。
【請求項２】
前記シール部材は、前記シースチューブの前記係止凸部の形成部位における外径φＢよりも、当該部位の後端側部位の外径φＡ及び先端側部位の外径φＣのうち少なくともいずれか一方が大きいことを特徴とする請求項１記載のグロープラグ。
【請求項３】
前記先端側部位の外径φＣと前記係止凸部の形成部位における外径φＢとの差が０．１ｍｍ以上であることを特徴とする請求項２記載のグロープラグ。
【請求項４】
軸方向に延び先端が閉じた筒状を呈する金属製のシースチューブと、
前記シースチューブの内部に収容される発熱体と、
前記シースチューブの内部であり前記発熱体の周囲に充填される絶縁粉末と、
前記発熱体に接続され、前記シースチューブの後端側から当該シースチューブの内部へ挿通され軸状をなす金属製のリードと、
前記シースチューブの後端部のシール部内に位置し、当該シースチューブと前記リードとの間を気密に封止するシール部材と、を備えるグロープラグの製造方法であって、
前記シースチューブは、前記シール部の一部に該シール部全体の肉厚より厚肉の厚肉部が設けられており、
そのシースチューブに前記発熱体と前記リードと前記絶縁粉末をセットした後、前記シール部に前記シール部材を配置し、さらに該シール部を外周方向からの力で変形させることにより、前記厚肉部で径方向内向きに突出変形する係止凸部が形成されるようにして、その係止凸部により前記シール部材が押圧変形されるようにしたことを特徴とするグロープラグの製造方法。
【請求項５】
前記厚肉部は、前記シール部の外周に突出するものであることを特徴とする請求項４記載のグロープラグの製造方法。
【請求項６】
前記厚肉部は、前記シール部の前記軸方向の後端に形成するものであることを特徴とする請求項４または５に記載のグロープラグの製造方法。
【請求項７】
前記シースチューブは、少なくとも、
円筒状の主部と、当該主部の後方に当該主部の後端部の外径よりも大径で径方向に広がる拡径部を有する形状のチューブ前駆体を形成する前駆体形成工程と、
少なくとも前記主部の外径以上の内径の剪断孔を有するダイの当該剪断孔へ前記チューブ前駆体の主部を挿入して当該剪断孔の後端にて前記拡径部を支持すると共に、前記拡径部の径方向内方へ配置したパンチが前記ダイへ向かって前記剪断孔と同軸上に移動することにより生じる剪断力で前記拡径部を分離除去する剪断工程と、
により形成され、
前記シースチューブの前記厚肉部は、前記剪断工程にて前記拡径部の一部が残存した残部であることを特徴とする請求項４ないし６のいずれか１項に記載のグロープラグの製造方法。
【請求項８】
前記剪断工程による前記拡径部の分離除去は、当該拡径部のうち前記主部から後方に向けて漸次拡径する部位で行われることを特徴とする請求項７に記載のグロープラグの製造方法。
【請求項９】
前記拡径部は、塑性加工によって形成されることを特徴とする請求項７または８に記載のグロープラグの製造方法。
【請求項１０】
前記チューブ前駆体は、深絞り加工によって板状の金属材料から前記主部と前記拡径部が形成されることを特徴とする請求項７ないし９のいずれか１項に記載のグロープラグの製造方法。
【請求項１１】
前記シースチューブは、前記発熱体を溶接する前の状態で前記チューブ前駆体の先端に貫通孔が形成されていて、該貫通孔が前記発熱体を溶接して閉じられるものであり、
前記前駆体形成工程の途中か又は該前駆体形成工程の後に、打ち抜き加工で前記貫通孔を形成する孔空け工程を有することを特徴とする請求項７ないし１０のいずれか１項に記載のグロープラグの製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
上記の目的を達成するため本発明は、軸方向に延び先端が閉じた筒状を呈する金属製のシースチューブと、
前記シースチューブの内部に収容される発熱体と、
前記シースチューブの内部であり前記発熱体の周囲に充填される絶縁粉末と、
前記発熱体に接続され、前記シースチューブの後端側から当該シースチューブの内部へ挿通され軸状をなす金属製のリードと、
前記シースチューブの後端部のシール部内に位置し、当該シースチューブと前記リードとの間を気密に封止するシール部材と、を備えるグロープラグであって、
前記シースチューブは前記軸方向において前記シール部の形成範囲を含み当該範囲を越えて外径が略一定に形成されるとともに当該シール部に、径方向内向きに突出変形した係止凸部を有し、
前記シール部材は、前記係止凸部により押圧変形されるグロープラグを提供する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
また、請求項４に記載したように、軸方向に延び先端が閉じた筒状を呈する金属製のシースチューブと、
前記シースチューブの内部に収容される発熱体と、
前記シースチューブの内部であり前記発熱体の周囲に充填される絶縁粉末と、
前記発熱体に接続され、前記シースチューブの後端側から当該シースチューブの内部へ挿通され軸状をなす金属製のリードと、
前記シースチューブの後端部のシール部内に位置し、当該シースチューブと前記リードとの間を気密に封止するシール部材と、を備えるグロープラグの製造方法であって、
前記シースチューブは、前記シール部の一部に該シール部全体の肉厚より厚肉の厚肉部が設けられており、
そのシースチューブに前記発熱体と前記リードと前記絶縁粉末をセットした後、前記シール部に前記シール部材を配置し、さらに該シール部を外周方向からの力で変形させることにより、前記厚肉部で径方向内向きに突出変形する係止凸部が形成されるようにして、その係止凸部により前記シール部材が押圧変形されるようにしたグロープラグの製造方法を提供する。
【国際調査報告】
2012160816.tif 000015
2012160816.tif 000016
2012160816.tif 000017
2012160816.tif 000018