(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線方向に延びる棒状のセラミックヒータと、
前記セラミックヒータの先端部及び後端部を自身から突出させた状態で、前記セラミックヒータの外周を保持する筒状の外筒と、
自身の先端部に前記外筒が固定された筒状のハウジングと、
前記ハウジングの内部に挿通された棒状の中軸と、
自身の先端部に前記セラミックヒータの後端部が嵌入されるとともに、自身の後端部に前記中軸の先端部が嵌入された状態で、前記セラミックヒータ及び前記中軸を接続する筒状の接続部材とを備えたグロープラグであって、
前記セラミックヒータのうち、前記外筒に接触する部位の最後端と、前記接続部材に接触する部位の最先端との間の前記軸線に沿った距離をＡ（ｍｍ）としたとき、
０．１０≦Ａ≦１．５０
を満たす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、ディーゼルエンジンの予熱等に使用されるグロープラグに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ディーゼルエンジンの始動補助等に用いられるグロープラグは、筒状のハウジングや通電により発熱する発熱体を内蔵したヒータ等を備える。また、前記ヒータとしては、セラミックヒータが採用される場合がある。
【０００３】
セラミックヒータは、導電性を有するセラミック製の発熱体が、絶縁性セラミックからなる筒状の基体に収容されることで構成されたものである。このようなセラミックヒータを有するグロープラグにおいては、一般的に、セラミックヒータの中間部外周が筒状の外筒により保持されるとともに、前記外筒が前記ハウジングに固定される構成となっている。また、外筒の後端から突出するセラミックヒータの後端部と、ハウジングの内部に挿通された金属製の中軸の先端部とを電気的に接続する部材（例えば、リード線など）が設けられ、中軸とセラミックヒータとが電気的に接続されるようになっている（例えば、特許文献１等参照）。
【０００４】
さらに近年では、セラミックヒータの後端部と中軸の先端部とを接続する部材として筒状の接続部材を用いる手法が提案されている（例えば、特許文献２等参照）。当該手法によれば、セラミックヒータと中軸との間を強固に接続することができ、耐振動性などの向上を図ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−３６４８４２号公報
【特許文献２】特開２０１０−７３４１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献２に記載の技術においては、落下やエンジン動作に伴う振動によりグロープラグに衝撃が加わった際に、中軸の振れ動きに伴う応力が前記接続部材を介してセラミックヒータの後端部に対してより大きな力をもって伝達されてしまうおそれがある。さらに、セラミックヒータのうち外筒に保持された部位においては、径方向内側に向けた保持力が働いているところ、セラミックヒータのうち外筒で保持された部位よりも後端側においては、前記保持力の開放に伴い、比較的大きな応力が加わった状態となっている。従って、セラミックヒータのうち特に接続部材と外筒との間に位置する部位に対しては、落下や振動に伴う応力と、保持力の開放に伴う応力とが重畳的に加わってしまうおそれがある。その結果、セラミックヒータの前記部位では折損が生じやすく、十分な耐衝撃性を確保することが難しくなってしまうおそれがある。
【０００７】
本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、その目的は、後端部が外筒から突出するとともに、当該後端部が筒状の接続部材を介して中軸に接続されたセラミックヒータを有するグロープラグにおいて、優れた耐衝撃性を実現することができるグロープラグを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以下、上記目的を解決するのに適した各構成につき、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を付記する。
【０００９】
構成１．本構成のグロープラグは、軸線方向に延びる棒状のセラミックヒータと、
前記セラミックヒータの先端部及び後端部を自身から突出させた状態で、前記セラミックヒータの外周を保持する筒状の外筒と、
自身の先端部に前記外筒が固定された筒状のハウジングと、
前記ハウジングの内部に挿通された棒状の中軸と、
自身の先端部に前記セラミックヒータの後端部が嵌入されるとともに、自身の後端部に前記中軸の先端部が嵌入された状態で、前記セラミックヒータ及び前記中軸を接続する筒状の接続部材とを備えたグロープラグであって、
前記セラミックヒータのうち、前記外筒に接触する部位の最後端と、前記接続部材に接触する部位の最先端との間の前記軸線に沿った距離をＡ（ｍｍ）としたとき、
０．１０≦Ａ≦１．５０
を満たすことを特徴とする。
【００１０】
上記構成１によれば、セラミックヒータのうち外筒と接続部材との間に位置する部位（以下、「露出部」と称す）の軸線に沿った距離Ａが１．５０ｍｍ以下と十分に小さなものとされている。従って、セラミックヒータ（基体）においては強度のやや低い部位（つまり、折損の基点となる部位）が点在するところ、当該強度の低い部位が露出部に位置してしまうという事態をより生じにくくすることができ、応力に対する露出部の耐久性を高めることができる。その結果、セラミックヒータにおいて優れた耐折損性を実現することができ、ひいてはグロープラグの耐衝撃性を効果的に向上させることができる。
【００１１】
尚、前記距離Ａを小さくするほど、セラミックヒータの耐折損性を高めることができ、耐衝撃性をより一層向上させることができる。但し、距離Ａを過度に小さくする（つまり、外筒に対して接続部材を過度に接近させる）と、外筒と接続部材との間で、基体の表面を伝わった電流のリークが生じやすくなってしまい、セラミックヒータの発熱性能が低下してしまうおそれがある。従って、外筒と接続部材との間で十分な絶縁性を維持し、発熱性能の低下を防止するという観点から、前記距離Ａを０．１０ｍｍ以上とすることが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施形態におけるグロープラグの構成を示すものであり、（ａ）は、グロープラグの断面図であり、（ｂ）は、グロープラグの正面図である。
【図２】グロープラグの先端部を示す部分拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、一実施形態について図面を参照して説明する。図１（ａ）は、グロープラグ１の縦断面図であり、図１（ｂ）は、グロープラグ１の正面図である。また、図２は、セラミックヒータ４を中心に示す部分拡大断面図である。尚、図１，２においては、図の下側をグロープラグ１の先端側、上側を後端側として説明する。
【００１４】
図１（ａ），（ｂ）に示すように、グロープラグ１は、ハウジング２、中軸３、セラミックヒータ４、外筒５、及び、端子ピン６等を備えている。
【００１５】
ハウジング２は、所定の金属材料（例えば、Ｓ４５Ｃ等の鉄系素材）によって形成されるとともに、軸線ＣＬ１方向に沿って延びる軸孔７を有している。さらに、前記ハウジング２の長手方向中央部外周には、グロープラグ１をエンジンのシリンダヘッドに取付けるための雄ねじ部８が形成されている。併せて、ハウジング２の後端部外周には断面六角形状をなす鍔状の工具係合部９が形成されており、前記シリンダヘッドにグロープラグ１（雄ねじ部８）を取付ける際には、当該工具係合部９に使用される工具が係合されるようになっている。
【００１６】
また、ハウジング２の軸孔７には、ハウジング２の内周面と隙間を空けた状態で、金属製で丸棒状をなす前記中軸３が収容されている。中軸３の先端部は、金属材料（例えば、ＳＵＳ等の鉄系素材）によって形成された円筒状の接続部材１０の後端部に嵌入されるとともに、当該接続部材１０の先端部には、前記セラミックヒータ４の後端部が嵌入されている。これにより、中軸３とセラミックヒータ４とが接続部材１０を介して機械的かつ電気的に接続されている。尚、中軸３の先端側には、その外径が先端側に向けて細くされた括れ部１３が形成されており、当該括れ部１３により中軸３に伝わる応力の緩和などが図られている。
【００１７】
一方で、前記中軸３の後端部には、金属製の端子ピン６が加締め固定されている。また、端子ピン６の先端部とハウジング２の後端部との間には、両者の間における直接的な電気的導通を防止するために、絶縁性素材よりなる絶縁ブッシュ１１が設けられている。さらに、軸孔７内の気密性の向上等を図るべく、ハウジング２及び中軸３の間には、絶縁ブッシュ１１の先端部に接触するようにして絶縁性素材からなるＯリング１２が設けられている。
【００１８】
加えて、前記外筒５は、所定の金属材料によって筒状に形成されている。また、当該外筒５は、前記セラミックヒータ４の軸線ＣＬ１方向に沿った中間部分を保持しており、セラミックヒータ４の先端部は前記外筒５の先端から突出し、セラミックヒータ４の後端部は外筒５の後端から突出している。さらに、外筒５は、自身の後端部に比較的小径かつ薄肉の小径部１４を備えている。当該小径部１４が前記軸孔７に挿入された状態で、ハウジング２の先端面と外筒５との接触面に沿ってレーザー溶接を施すことで、ハウジング２と外筒５とが接合されている。
【００１９】
前記セラミックヒータ４は、図２に示すように、絶縁性セラミック（例えば、窒化珪素を主成分とするもの）により構成されるとともに、軸線ＣＬ１方向に延びる筒状の基体２１と、その内部に埋設された、導電性セラミックよりなる長細いＵ字状の発熱体２２とを備えている。基体２１は、自身の先端部を除いて略同一の外径（例えば、３．１ｍｍ〜３．３ｍｍ程度）を有するように形成されている。また、発熱体２２は、一対の棒状のリード部２３，２４と、当該リード部２３，２４の先端部同士を連結する連結部２５とを備え、連結部２５のうち特に先端側の部分が発熱部２６となっている。発熱部２６は、いわゆる発熱抵抗体として機能する部位であり、曲面状に形成されたセラミックヒータ４（基体２１）の先端部分において、その曲面に沿うようにして断面略Ｕ字状をなしている。また、発熱部２６の断面積がリード部２３，２４の断面積よりも小さくなるようにして構成されており、通電時において、前記発熱部２６が積極的に発熱するようになっている。
【００２０】
さらに、前記リード部２３，２４は、それぞれセラミックヒータ４の後端側に向けて互いに略平行に延設されている。加えて、一方のリード部２３の後端側には、電極取出部２７が外周方向に突設されており、当該電極取出部２７は、セラミックヒータ４の外周面に露出している。同様に、他方のリード部２４にも、電極取出部２８が外周方向に突設されており、当該電極取出部２８が、セラミックヒータ４の外周面に露出している。尚、一方のリード部２３の電極取出部２７は、他方のリード部２４の電極取出部２８よりも軸線ＣＬ１方向後端側に形成されている。
【００２１】
加えて、電極取出部２７の露出部分は、接続部材１０の内周面と接触しており、その結果、接続部材１０に接続された中軸３とリード部２３との間が電気的に接続されている。また、電極取出部２８の露出部分は、外筒５の内周面に対して接触しており、外筒５に接合されたハウジング２とリード部２４との間の電気的導通が図られている。すなわち、本実施形態では、中軸３及びハウジング２が、セラミックヒータ４の発熱部２６に通電するための陽極及び陰極として機能するようになっている。
【００２２】
また、本実施形態では、セラミックヒータ４のうち、接続部材１０と外筒５との間に位置し、外周面が軸孔７内の空間に露出する露出部２９の軸線ＣＬ１に沿った距離が比較的小さなものとされている。具体的には、セラミックヒータ４のうち、外筒５に接触する部位の最後端と、接続部材１０に接触する部位の最先端との間の軸線ＣＬ１に沿った距離をＡ（ｍｍ）としたとき、０．１０≦Ａ≦１．５０（より好ましくは、０．１０≦Ａ≦１．００）を満たすように構成されている。尚、本実施形態では、前記外筒５の小径部１４を後端側に向けてやや長め（例えば、軸線ＣＬ１に沿って２．０ｍｍ以上となるよう）に形成することで、距離Ａが１．５０ｍｍ以下とされている。
【００２３】
以上詳述したように、本実施形態によれば、セラミックヒータ４のうち外筒５と接続部材１０との間に位置する露出部２９の軸線ＣＬ１に沿った距離Ａが１．５０ｍｍ以下と十分に小さなものとされている。従って、セラミックヒータ４（基体２１）においては強度のやや低い部位（つまり、折損の基点となる部位）が点在するところ、当該強度の低い部位が露出部２９に位置してしまうという事態を生じにくくすることができ、応力に対する露出部２９の耐久性を高めることができる。その結果、セラミックヒータ４において優れた耐折損性を確保することができ、ひいてはグロープラグ１の耐衝撃性を効果的に向上させることができる。
【００２４】
一方で、前記距離Ａは０．１０ｍｍ以上とされているため、外筒５と接続部材１０との間で十分な絶縁性を維持することができ、セラミックヒータ４における発熱性能の低下をより確実に防止することができる。
【００２５】
さらに、セラミックヒータ４のうち外筒５に保持された部位においては、径方向内側に向けた保持力が働いているところ、本実施形態においては、比較的薄肉の小径部１４が後端側に向けて比較的長くなるように構成されている。そのため、前記保持力を後端側に向けて緩やかに開放させることができ、セラミックヒータ４のうち外筒５に保持された部位に加わる保持力が急激に変動してしまうことをより確実に防止できる。また、保持力が緩やかに開放されるため、保持力の開放に伴いセラミックヒータ４の露出部２９に加わる応力を減少させることができる。これらの作用効果により、セラミックヒータ４の耐折損性をより一層向上させることができ、耐衝撃性の更なる向上を図ることができる。
【００２６】
次いで、上記実施形態で奏される作用効果を確認すべく、耐リーク性評価試験及び耐衝撃性評価試験を行った。
【００２７】
耐リーク性評価試験の概要は次の通りである。すなわち、前記距離Ａを種々変更したグロープラグのサンプルを作製するとともに、各サンプルに対してセラミックヒータの発熱部を所定の高温（例えば、１２００℃）とするために必要な電圧を印加した。そして、電圧印加時における接続部材と外筒との間における電流のリークの有無を確認した。ここで、電流のリークが生じなかったサンプルは、十分な絶縁性を有するとして「○」の評価を下す一方で、電流のリークが生じたサンプルは、絶縁性に劣るとして「×」の評価を下した。表１に、当該試験の試験結果を示す。
【００２８】
また、耐衝撃性評価試験の概要は次の通りである。すなわち、前記距離Ａを種々変更したグロープラグのサンプルを１００本ずつ作製するとともに、軸線を水平とした上で、各サンプルを５０ｃｍ又は１００ｃｍの高さからコンクリート面に落下させた。そして、落下による露出部の破損の有無を確認し、１００本中における破損が生じた本数の割合（破損割合）を算出した。ここで、破損割合が１．０％以下のサンプルは、耐衝撃性に優れるとして「○」の評価を下す一方で、破損割合が１．０％を超えたサンプルは、耐衝撃性に劣るとして「×」の評価を下すこととした。表２に、当該試験の試験結果を示す。尚、両試験ともに、基体の筒状部分（略同一の外径を有する部分）の外径を３．１ｍｍ〜３．３ｍｍとした。
【００２９】
【表１】
0005608014.tif 000002
【００３０】
【表２】
0005608014.tif 000003
【００３１】
表１に示すように、距離Ａを０．１０ｍｍ以上としたサンプルは電流のリークが発生することなく、接続部材と外筒との間で十分な絶縁性を有することが確認された。
【００３２】
一方で、表２に示すように、距離Ａを１．５０ｍｍ以下としたサンプルは、５０ｃｍの高さから落下させたときにおいて、露出部に破損がほとんど生じず、優れた耐衝撃性を有することが明らかとなった。これは、距離Ａが１．５０ｍｍ以下とされ、セラミックヒータの露出部が減少したことで、セラミックヒータ（基体）のうち強度のやや低い部位が露出部に位置してしまうという事態がより生じにくくなったためであると考えられる。
【００３３】
また特に、距離Ａを１．００ｍｍ以下としたサンプルは、１００ｃｍの高さから落下させたときであっても、露出部に破損がほとんど生じず、極めて優れた耐衝撃性を有することが分かった。
【００３４】
以上の試験結果より、十分な絶縁性を確保しつつ、耐衝撃性の向上を図るという観点から、０．１０ｍｍ≦Ａ≦１．５０ｍｍを満たすように構成することが好ましいといえる。また、耐衝撃性の更なる向上を図るためには、Ａ≦１．００ｍｍを満たすように構成することがより好ましいといえる。
【００３５】
尚、上記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。勿論、以下において例示しない他の応用例、変更例も当然可能である。
【００３６】
（ａ）上記実施形態のセラミックヒータ４は、丸棒状、すなわち、断面円形状である場合に具体化されているが、必ずしも断面円形状である必要はなく、例えば、断面楕円形状や断面長円形状、断面多角形状であってもよい。また、絶縁性の基体を板状に複数形成して、その間に発熱体を挟み込んだいわゆる板状ヒータに、本発明の技術思想を適用することとしてもよい。
【００３７】
（ｂ）上記実施形態において、セラミックヒータ４は、基体２１内に発熱体２２が埋設される構成となっているが、発熱体２２は、必ずしも基体２１内に埋設されていなくてもよく、セラミックヒータ４の外面に発熱体２２を露出させることとしてもよい。
【符号の説明】
【００３８】
１…グロープラグ、２…ハウジング、３…中軸、４…セラミックヒータ、５…外筒、１０…接続部材、ＣＬ１…軸線。
【図１】
0005608014.tif 000004
【図２】
0005608014.tif 000005