(57)【要約】【課題】プラグ締結時に溶接部６へ加わる応力を低減できるグロープラグ１を提供する。【解決手段】雄螺子部３０が形成された筒状のハウジング３と、両端が開口した筒状に形成され、その挿入方向後端面４０がハウジング３の挿入方向先端面３２に溶接される金属製のスリーブ４とを備える。また、スリーブ４内に挿通され、その先端５０がスリーブ４の挿入方向先端部から突出するとともにエンジン２の燃焼室２４に臨むヒータ５を備える。雄螺子部３０が雌螺子部２２にねじ込まれた状態で、プラグ取付孔２０に形成された縮径部２３にスリーブ４の拡径部４１が当接する。そして、ハウジング３には、スリーブ４との溶接部６と、雄螺子部３０との間に、厚さが部分的に薄い薄肉部３３が形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンのプラグ取付孔に挿入されるグロープラグであって、
上記プラグ取付孔の内周面に形成された雌螺子部に螺合する雄螺子部が自身の外周面に形成された筒状のハウジングと、
両端が開口した筒状に形成され、挿入方向後端位置にて外径が拡径する拡径部が形成されるとともに、該拡径部の挿入方向後端面にて上記ハウジングの挿入方向先端面と溶接される金属製のスリーブと、
該スリーブ内に挿通され、その先端が該スリーブの挿入方向先端部から突出するとともに上記エンジンの燃焼室に臨むヒータと、
を備え、上記雄螺子部が上記雌螺子部にねじ込まれた状態で、上記プラグ取付孔に形成された縮径部に上記スリーブの上記拡径部が当接し、
上記ハウジングには、上記スリーブとの溶接部と、上記雄螺子部との間に、厚さが部分的に薄い薄肉部が形成されていることを特徴とするグロープラグ。
【請求項２】
請求項１において、上記薄肉部の軸線方向長さが１ｍｍ以上であることを特徴とするグロープラグ。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、上記薄肉部の厚さが０．７５ｍｍ以上であることを特徴とするグロープラグ。
【請求項４】
請求項１〜請求項３において、上記ハウジングには、上記薄肉部と、該薄肉部よりも厚い厚肉部との間に段差部が形成されており、該段差部は、上記薄肉部から上記厚肉部に向かうほど厚さが漸次増加するアール状に形成されるとともに、そのアール径が０．１ｍｍ以上であることを特徴とするグロープラグ。
【請求項５】
請求項１〜請求項３において、上記ハウジングには、上記薄肉部と、該薄肉部よりも厚い厚肉部との間に段差部が形成されており、該段差部は、上記薄肉部から上記厚肉部に向かうほど厚さが漸次増加するテーパ状に形成されるとともに、その長さが０．１ｍｍ以上とされていることを特徴とするグロープラグ。
【請求項６】
請求項１〜請求項５において、上記溶接部のビッカース硬さが６００Ｈｖ以下であることを特徴とするグロープラグ。
【請求項７】
請求項１〜請求項６において、上記ヒータは第１電極と第２電極とを備え、上記第１電極は上記ハウジングに導通し、上記第２電極は上記薄肉部の内側に位置するとともに、該薄肉部は、上記ハウジングにおける該薄肉部以外の部分よりも内径が大きくされており、該薄肉部の内周面と上記第２電極との間に、該第２電極に接続する第２電極接続部が設けられていることを特徴とするグロープラグ。
【請求項８】
請求項１〜請求項７において、上記ハウジングはＳ３５Ｃよりも炭素濃度が低い炭素鋼鋼材からなり、上記スリーブはステンレス鋼からなることを特徴とするグロープラグ。
【請求項９】
請求項１〜請求項８において、上記ハウジングと上記スリーブとはレーザによる連続溶接にて溶接されていることを特徴とするグロープラグ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンへの取付時に溶接部へ加わる応力を緩和できるグロープラグに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ディーゼルエンジンなどを始動する際の予備過熱装置としてグロープラグが知られている。このグロープラグは、図９に示すごとく、エンジン９１のプラグ取付孔９９に挿入され、筒状のハウジング９２と、スリーブ９４と、ヒータ９５とを備える。ハウジング９２には、エンジン９１にねじ止めするための雄螺子部９３が形成されている。また、図１０に示すごとく、スリーブ９４はハウジング９２と溶接されている。スリーブ９４には拡径部９７が形成されており、この拡径部９７が、プラグ取付孔９９に形成された縮径部９６に当接する。これにより、燃焼室９０内の燃焼ガスが外部に漏れることを防止している。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２０５１４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
燃焼ガスの漏洩を防止するためには、上述の雄螺子部９３を強く締めて、拡径部９７を縮径部９６に強く押し当てる必要がある。しかしながら、このようにすると、溶接部９８に強いせん断応力が加わるため、長時間経過した後に溶接部９８が破壊される、いわゆる低温ワレが生じる場合がある。低温ワレが生じると、スリーブ９４がぐらつくため、矢印Ａに示すごとく燃焼ガスが外部に漏出するおそれがある。
【０００５】
本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、プラグ締結時に溶接部へ加わる応力を低減できるグロープラグを提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、エンジンのプラグ取付孔に挿入されるグロープラグであって、
上記プラグ取付孔の内周面に形成された雌螺子部に螺合する雄螺子部が自身の外周面に形成された筒状のハウジングと、
両端が開口した筒状に形成され、挿入方向後端位置にて外径が拡径する拡径部が形成されるとともに、該拡径部の挿入方向後端面にて上記ハウジングの挿入方向先端面と溶接される金属製のスリーブと、
該スリーブ内に挿通され、その先端が該スリーブの挿入方向先端部から突出するとともに上記エンジンの燃焼室に臨むヒータと、
を備え、上記雄螺子部が上記雌螺子部にねじ込まれた状態で、上記プラグ取付孔に形成された縮径部に上記スリーブの上記拡径部が当接し、
上記ハウジングには、上記スリーブとの溶接部と、上記雄螺子部との間に、厚さが部分的に薄い薄肉部が形成されていることを特徴とするグロープラグにある（請求項１）。
【０００７】
次に、本発明の作用効果につき説明する。
本発明では、ハウジングに上記薄肉部が形成されている。そのため、グロープラグを上記プラグ取付孔にねじ込んだ時に薄肉部が変形し、溶接部に加わる応力を低減することができる。これにより、溶接部の低温ワレを防止することができ、燃焼室から燃焼ガスが漏出する不具合を防止できる。
【０００８】
以上のごとく、本発明によれば、プラグ締結時に溶接部へ加わる応力を低減できるグロープラグを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
上述した本発明における好ましい実施の形態につき説明する。
本発明（請求項１）において、上記薄肉部の軸線方向長さが１ｍｍ以上であることが好ましい（請求項２）。
この場合には、溶接部に加わる応力を低減しやすくなる。すなわち、薄肉部の軸線方向長さが１ｍｍ未満の場合は充分に変形しないため、グロープラグを締結した時に溶接部に加わる応力を充分に低減できない。しかし、薄肉部の軸線方向長さが１ｍｍ以上であれば変形しやすいため、溶接部に加わる応力を充分に低減できる。
なお、薄肉部の軸線方向長さは７０ｍｍ以下であることが好ましい。７０ｍｍを超えると薄肉部が捻られやすくなるため、拡径部を強く押し当てることができなくなる。その結果、燃焼室の気密性を確保しにくくなる。
また、薄肉部の軸線方向長さは２０ｍｍ以下であることが更に好ましい。薄肉部は、ドリルを使ってハウジングの内面を研削することにより形成するのであるが、この時の加工精度を充分に確保するためである。
【００１０】
また、上記薄肉部の厚さが０．７５ｍｍ以上であることが好ましい（請求項３）。
この場合には、薄肉部の信頼性を高めることができる。すなわち、薄肉部の厚さが０．７５ｍｍ未満の場合は薄すぎるため、プラグ締結時に加わる応力で薄肉部が切断される場合があるが、０．７５ｍｍ以上であれば、このような不具合が生じにくい。
【００１１】
また、上記ハウジングには、上記薄肉部と、該薄肉部よりも厚い厚肉部との間に段差部が形成されており、該段差部は、上記薄肉部から上記厚肉部に向かうほど厚さが漸次増加するアール状に形成されるとともに、そのアール径が０．１ｍｍ以上であることが好ましい（請求項４）。
この場合には、上記段差部が切れにくくなる。
つまり、段差部が直角になっている場合は、プラグ締結時に加わる応力がその直角部分に集中するため、切断されやすくなる。しかし上述のように段差部をアール状にし、そのアール径を０．１ｍｍ以上とすると、応力集中が緩和されるため、切断されにくくなる。
【００１２】
また、上記ハウジングには、上記薄肉部と、該薄肉部よりも厚い厚肉部との間に段差部が形成されており、該段差部は、上記薄肉部から上記厚肉部に向かうほど厚さが漸次増加するテーパ状に形成されるとともに、その長さが０．１ｍｍ以上とされていることが好ましい（請求項５）。
この場合には、段差部をアール状にした場合と同様の効果を得ることができる。
【００１３】
また、上記溶接部のビッカース硬さが６００Ｈｖ以下であることが好ましい（請求項６）。
この場合は、溶接部自体の硬さが柔らかいため、遅れ破壊をより効果的に防止できる。なお、溶接部のビッカース硬さは１５０Ｈｖ以上であることが好ましい。１５０Ｈｖ未満の場合は柔らかすぎて、プラグ締結時の応力で溶接部が破壊されやすくなる。
【００１４】
また、上記ヒータは第１電極と第２電極とを備え、上記第１電極は上記ハウジングに導通し、上記第２電極は上記薄肉部の内側に位置するとともに、該薄肉部は、上記ハウジングにおける該薄肉部以外の部分よりも内径が大きくされており、該薄肉部の内周面と上記第２電極との間に、該第２電極に接続する第２電極接続部が設けられていることが好ましい（請求項７）。
この場合には、薄肉部の内径が大きいため、第２電極接続部とハウジングとの間隔を広くでき、これらの接触を防止できる。これにより、ヒータの第１電極と第２電極と絶縁性を確保できる。
【００１５】
また、上記ハウジングはＳ３５Ｃよりも炭素濃度が低い炭素鋼鋼材からなり、上記スリーブはステンレス鋼からなることが好ましい（請求項８）。
この場合には、溶接部の品質を高めることができる。
すなわち、スリーブはエンジンにより加熱されやすいため、高耐熱ステンレスが使用され、例えばＳＵＳ４３０が使用される。この場合、ハウジングの材料としてＳ３５Ｃよりも炭素濃度が低い炭素鋼鋼材を用いると、溶接部のビッカース硬さを６００Ｈｖ以下にできる。そのため、低温ワレが生じにくい。
【００１６】
また、上記ハウジングと上記スリーブとはレーザによる連続溶接にて溶接されていることが好ましい（請求項９）。
この場合には、溶接部の品質を高めることができる。
【実施例】
【００１７】
（実施例１）
本発明の実施例にかかるグロープラグにつき、図１〜図４を用いて説明する。
図１、図２に示すごとく、本発明のグロープラグ１は、エンジン２のプラグ取付孔２０に挿入される。このグロープラグ１は、プラグ取付孔２０の内周面２１に形成された雌螺子部２２に螺合する雄螺子部３０が自身の外周面３１に形成された筒状のハウジング３を備える。
また、両端が開口した筒状に形成され、挿入方向後端位置にて外径が拡径する拡径部４１が形成されるとともに、拡径部４１の挿入方向後端面４０にてハウジング３の挿入方向先端面３２と溶接される金属製のスリーブ４を備える。そして、図２に示すごとく、スリーブ４内に挿通され、その先端５０がスリーブ４の挿入方向先端部４２から突出するとともにエンジン２の燃焼室２４に臨むヒータ５を備える。
また、雄螺子部３０が雌螺子部２２にねじ込まれた状態で、プラグ取付孔２０に形成された縮径部２３にスリーブ４の拡径部４１が当接する。ハウジング３には、スリーブ４との溶接部６と、雄螺子部３０との間に、厚さが部分的に薄い薄肉部３３が形成されている。
【００１８】
より詳しくは、図２に示すごとく、本例の薄肉部３３は、円筒状のハウジング３の内側を研削することにより形成してある。すなわち、厚肉部３４の内径ｒ２に対して、薄肉部の内径ｒ１が大きくなっている。また、薄肉部３３は、ハウジング３の挿入方向先端部に形成されている。
【００１９】
また、拡径部４１の挿入方向先端側の端面４１ａは、挿入方向先端側から挿入方向後端側へ向かうほど外径が漸次増加するテーパ状にされている。そして、このテーパ状の端面４１ａが、プラグ取付孔２０の縮径部２３に当接する。
【００２０】
また、ヒータ５は導電性セラミックからなる発熱体５５と、その発熱体５５に接続されたタングステン製のリード線５４と、第１電極５１および第２電極５２とを備える。第１電極５１は負極である。第１電極５１はスリーブ４に接続され、ハウジング３、エンジン２に導通している。また、第２電極５２は正極であり、第２電極接続部５３と接続され、中軸７、プラグ後端部１０（図１参照）に導通している。グロープラグ１を電源に接続する際には、エンジン２を電源の負極に接続し、プラグ後端部１０を電源の正極に接続する。
【００２１】
本例では、薄肉部３３の軸線方向長さが１ｍｍ以上である。また、薄肉部３３の厚さは０．７５ｍｍ以上である。
【００２２】
図３に示すごとく、ハウジング３には、薄肉部３３と、薄肉部３３よりも厚い厚肉部３４との間に段差部３５が形成されており、段差部３５は、薄肉部３３から厚肉部３４に向かうほど厚さが漸次増加するアール状に形成されるとともに、そのアール径が０．１ｍｍ以上である。
【００２３】
また、段差部３５は図４に示す形状にすることもできる。この例では、段差部３５は、薄肉部３３から厚肉部３４に向かうほど厚さが漸次増加するテーパ状に形成されるとともに、その長さが０．１ｍｍ以上とされている。
【００２４】
図２に戻る。本例では、溶接部６のビッカース硬さが６００Ｈｖ以下である。
また、ヒータ５は第１電極５１と第２電極５２とを備え、第１電極５１はハウジング３に導通し、第２電極５２は薄肉部３３の内側に位置するとともに、薄肉部３３は、ハウジング３における薄肉部３３以外の部分（厚肉部３４）よりも内径ｒ１が大きくされており、薄肉部３３の内周面と第２電極５２との間に、第２電極５２に接続する第２電極接続部５３が設けられている。
より詳しくは、第２電極５２はヒータ５の後端部に設けられ、この後端部に円筒形状の第２電極接続部５３が外嵌している。これにより、第２電極５２と、第２電極接続部５３とが接触して電気的接続がとられている。
【００２５】
また、ハウジング３はＳ３５Ｃよりも炭素濃度が低い炭素鋼鋼材からなり、スリーブ４はステンレス鋼からなる。
さらに、ハウジング３とスリーブ４とはレーザによる連続溶接にて溶接されている。
【００２６】
次に、本例のグロープラグ１の作用効果について説明する。
本例では、図１、図２に示すごとく、ハウジング３に薄肉部３３が形成されている。そのため、グロープラグ１をプラグ取付孔２０にねじ込んだ時に薄肉部３３が変形し、溶接部６に加わる応力を低減することができる。これにより、溶接部６の遅れ破壊を防止することができ、燃焼室２４から燃焼ガスが漏出する不具合を防止できる。
【００２７】
また、本例では、薄肉部３３の軸線方向長さは１ｍｍ以上である。
この場合には、溶接部６に加わる応力を低減しやすくなる。すなわち、薄肉部３３の軸線方向長さが１ｍｍ未満の場合は充分に変形しないため、グロープラグ１を締結した時に溶接部６に加わる応力を充分に低減できない。しかし、薄肉部３３の軸線方向長さが１ｍｍ以上であれば変形しやすいため、溶接部６に加わる応力を充分に低減できる。
なお、薄肉部３３の軸線方向長さは７０ｍｍ以下であることが好ましい。７０ｍｍを超えると捻られやすくなるため、拡径部４１を強く押し当てることができなくなる。その結果、燃焼室２４の気密性を確保しにくくなる。
また、薄肉部３３の軸線方向長さは２０ｍｍ以下であることが更に好ましい。薄肉部３３は、ドリルを使ってハウジング３の内面を研削することにより形成するのであるが、この時の加工精度を充分に確保するためである。
【００２８】
また、薄肉部３３の厚さは０．７５ｍｍ以上である。
この場合には、薄肉部３３の信頼性を高めることができる。すなわち、薄肉部３３の厚さが０．７５ｍｍ未満の場合は薄すぎるため、プラグ締結時に加わる応力で薄肉部３３が切断される場合があるが、０．７５ｍｍ以上であれば、このような不具合が生じにくい。
【００２９】
また、図３に示すごとく、段差部３５はアール状とされており、そのアール径が０．１ｍｍ以上である。
この場合には、段差部３５が切れにくくなる。
つまり、段差部３５が直角になっている場合は、プラグ締結時に加わる応力がその直角部分に集中するため、切断されやすくなる。しかし上述のように段差部３５をアール状にし、そのアール径を０．１ｍｍ以上とすると、応力集中が緩和されるため、切断されにくくなる。
【００３０】
また、図４に示すごとく、段差部３５をテーパ状にし、その長さを０．１ｍｍ以上とすることもできる。この場合には、段差部３５をアール状にした場合と同様の効果を得ることができる。
【００３１】
また、溶接部６のビッカース硬さが６００Ｈｖ以下である。
この場合は、溶接部６自体の硬さが柔らかいため、遅れ破壊をより効果的に防止できる。なお、溶接部６のビッカース硬さは１５０Ｈｖ以上であることが好ましい。１５０Ｈｖ未満の場合は柔らかすぎて、プラグ締結時の応力で溶接部６が破壊されやすくなる。
【００３２】
また、図２に示すごとく、薄肉部３３の内側に、第２電極５２に接続する第２電極接続５３部が設けられている。
この場合には、薄肉部３３の内径ｒ１が、肉厚部３４の内径ｒ２よりも大きいため、第２電極接続部５３とハウジング３との間隔ｄを広くでき、これらの接触を防止できる。これにより、ヒータ５の第１電極５１と第２電極５２との絶縁性を確保できる。
【００３３】
また、ハウジング３はＳ３５Ｃよりも炭素濃度が低い炭素鋼鋼材からなり、スリーブ４はステンレス鋼からなる。
この場合には、溶接部６の品質を高めることができる。
すなわち、スリーブ４はエンジン２により加熱されやすいため、高耐熱ステンレスが使用され、例えばＳＵＳ４３０が使用される。この場合、ハウジング３の材料としてＳ３５Ｃよりも炭素濃度が低い炭素鋼鋼材を用いると、溶接部６のビッカース硬さを６００Ｈｖ以下にできる。そのため、遅れ破壊が生じにくい。
【００３４】
以上のごとく、本例によれば、プラグ締結時に溶接部６へ加わる応力を低減できるグロープラグ１を提供することができる。
【００３５】
（実験例１）
薄肉部３３の長さおよび厚さを変えて、該薄肉部３３が座屈するか否か、及び溶接部６が破損するか否かを確認する実験を行った。図５に示すごとく、薄肉部３３の厚さ０．５、０．７５、１．０、１．２ｍｍと、軸線方向長さ０、０．５、１．０、１．５、２．０ｍｍとを各々組み合わせることにより、グロープラグ１のサンプルを作成した。各条件のサンプルを４個ずつ作成した。また、ハウジング３の材料としてＳ３５Ｃを用い、スリーブ４の材料としてＳＵＳ４３０を用いた。また、溶接部６のビッカース硬さはＭａｘ５５０Ｈｖであった。グロープラグ１の外径は１０ｍｍであり、ネジピッチは１．２５ｍｍであった。そして、各サンプルを２０Ｎ・ｍのトルクにてプラグ取付孔２０に取り付け、薄肉部３３が座屈するか否かと、溶接部６が破損するか否かを確認した。確認方法は、４個ずつ作成したサンプルのうち全てが破損等したものは×とし、１〜３個破損したものは△とした。そして、４個とも破損等が発生しなかったものは○とした。
【００３６】
図示するごとく、薄肉部３３の厚さが０．７５ｍｍ以上であり、かつ軸線方向長さが１ｍｍ以上の場合のみ、薄肉部３３の座屈および溶接部６の破損が生じなかった。これ以外の条件では、少なくとも１個のサンプルが破損した。
【００３７】
（実験例２）
次に、図６に示すごとく、薄肉部３３の厚さ０．６、０．８、１．０、１．２ｍｍと、軸線方向長さ０、０．５、１．０、１．５、２．０ｍｍとを各々組み合わせることにより、グロープラグ１のサンプルを作成した。各条件のサンプルを４個ずつ作成した。また、ハウジング３の材料としてＳ３５Ｃを用い、スリーブ４の材質としてＳＵＳ４３０を用いた。また、溶接部６のビッカース硬さはＭａｘ５５０Ｈｖであった。そして、各サンプルを１３Ｎ・ｍのトルクにてプラグ取付孔２０に取り付け、実験例１と同様の確認を行った。
【００３８】
図示するごとく、薄肉部３３の厚さが０．８ｍｍ以上であり、かつ軸線方向長さが１ｍｍ以上の場合のみ、薄肉部３３の座屈および溶接部６の破損が生じなかった。これ以外の条件では、少なくとも１個のサンプルが破損した。
【００３９】
（実験例３）
次に、段差部３５の形状をアール状にした場合とＣ面処理した場合のサンプルを作成した。より詳しくは、図７に示すごとく、Ｒ０．０５、０．１、０．１５ｍｍにしたサンプルと、Ｃ０．０５、０．１、０．１５ｍｍにしたサンプルを作成した。薄肉部３３の厚さは０．７５ｍｍであり、長さは２ｍｍである。各条件のサンプルを４個作成した。また、ハウジング３の材料としてＳ３５Ｃを用い、スリーブ４の材質としてＳＵＳ４３０を用いた。また、溶接部６のビッカース硬さはＭａｘ５５０Ｈｖであった。そして、各サンプルを２０Ｎ・ｍのトルクにてプラグ取付孔２０に取り付け、ハウジング３が破損するか否かを確認した。
【００４０】
図示するごとく、段差部３５のアール径が０．１ｍｍ以上の場合と、Ｃ面（テーパ面）の長さが０．１ｍｍ以上の場合のみ、ハウジング３が破損しなかった。
【００４１】
（実施例２）
本例は、薄肉部３３の形成場所を変えた例である。図８に示すごとく、本例では、雄螺子部３０の挿入方向先端部３０ａと、溶接部６との中間付近に薄肉部３３を形成した。
その他の構成は実施例１と同様である。
【００４２】
実施例２の作用効果につき説明する。本例では、溶接部６における、ハウジング３の肉厚を実施例１よりも厚くすることができる。そのため、溶接の強度をより高めることができる。
その他、実施例１と同様の作用効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】実施例１における、グロープラグの全体図。
【図２】実施例１における、グロープラグの部分拡大図。
【図３】実施例１における、段差部の拡大図。
【図４】実施例１における、段差部の拡大図。
【図５】実験例１における、溶接部の破損の調査結果。
【図６】実験例２における、溶接部の破損の調査結果。
【図７】実験例３における、溶接部の破損の調査結果。
【図８】実施例２における、グロープラグの全体図。
【図９】従来例における、グロープラグの全体図。
【図１０】従来例における、グロープラグの拡大図。
【符号の説明】
【００４４】
１  グロープラグ
２  エンジン
２０  プラグ取付孔
２２  雌螺子部
２３  縮径部
３  ハウジング
３０  雄螺子部
３３  薄肉部
３５  段差部
４  スリーブ
４１  拡径部
５  ヒータ
６  溶接部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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