(57)【要約】  本発明は、管状エレメント（８）の中に取り付けられた圧力センサ（１４）を備えたグロープラグ（２）に関するものであり、圧力センサ（１４）は管状エレメント（８）内の支持部材（５０）により保持されており、支持部材（５０）は管状エレメントの内壁の塑性変形により保持されている。
2007534921.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
管状エレメント（８）の中に取り付けられた圧力センサ（１４）を備えたグロープラグ（２）であって、前記圧力センサ（１４）が前記管状エレメント（８）内の支持部材（５０）により保持されている形式のグロープラグにおいて、
前記支持部材（５０）が前記管状エレメントの壁の塑性変形により保持されている、ことを特徴とするグループラグ。
【請求項２】
前記支持部材（５０）が型打ちにより保持されている、請求項１記載のグロープラグ。
【請求項３】
前記支持部材（５０）は、少なくともその外面に、円錐台の表面を有しており、該円錐台の大きな方の直径の底面は前記圧力センサ（１４）の方向を向いている、請求項１又は２記載のグロープラグ。
【請求項４】
前記圧力センサ（１４）は、２つのコンタクトエレメント（２０）の間に取り付けられた圧電エレメント（１８）を有する圧電センサであり、前記圧電エレメント（１８）はその外面に平坦部を有するリング形である、請求項１から３のいずれか１項記載のグロープラグ。
【請求項５】
前記圧電エレメント（１８）と前記コンタクトエレメント（２０）は前記管状エレメント（８）内でほぼ水平に配置されており、前記コンタクトエレメント（２０）はそれぞれその外面に、前記管状エレメント（８）に対してほぼ縦断方向に延びる接続舌片（５８）を有しており、該接続舌片（５８）は前記圧電エレメント（１８）の平坦部に面して配置されている、請求項４記載のグロープラグ。
【請求項６】
前記管状エレメント（８）はほぼ円筒形の内壁を有している、請求項１から５のいずれか１項記載のグロープラグ。
【請求項７】
前記圧力センサ（１４）を収容する前記管状エレメント（８）は、前記グロープラグ（２）を内燃機関のシリンダヘッド（６）の中に固定する管状体（８）である、請求項１から６のいずれか１項記載のグロープラグ。
【請求項８】
前記管状体（８）はねじ留めにより前記シリンダヘッド（６）の中に固定されており、ねじ留め及びねじ外しを容易にする六角形の横断面を持つ把持ゾーン（５４）を有しており、前記支持部材（５０）を保持する前記塑性変形は該把持ゾーン（５４）に隣接して実施される、請求項７記載のグロープラグ。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか１項に記載された少なくとも１つのグロープラグを有することを特徴とする、とりわけディーゼルタイプの、内燃機関。
【請求項１０】
圧力センサ（１４）をグロープラグ（２）の中に取り付ける方法であって、前記センサを適切な形状のハウジング（４８）の中に配置し、続いて支持部材（５０）により保持するようにした方法において、
前記支持部材とセンサを収容するハウジングの内壁との塑性変形により、前記支持部材（５０）の保持を実現する、ことを特徴とする圧力センサ（１４）をグロープラグ（２）の中に取り付ける方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はグロープラグのヘッドとこのヘッドの中に配置される圧電式圧力センサとに関する。
【０００２】
圧力センサを内燃機関のグロープラグに、とりわけ、ディーゼルエンジンのグロープラグに組み込むことは公知である。このセンサはエンジンの内圧の測定を可能にする。この圧力を知ることにより、エンジン内の燃焼の進展をより良く制御することができる。したがって、このエンジンの効率を高め、一方ではエンジンの燃費を下げ、他方では汚染物質排出を低減することが可能である。
【０００３】
グロープラグは一般に、その外表面に雄ねじの切られた部分を持つ管状体を有しており、この管状体はこの雄ねじ部分によってシリンダヘッド上部内に実施された対応するシリンダボアの中に固定される。この管状体の一方の部分は燃焼室内にあり、他方の部分は燃焼室外にある。燃焼室内にある部分はフィンガーを有しており、このフィンガーの中に予熱電極がある。予熱電極はプラグの管状体の中を通る心線によって給電される。エンジン外にある部分はプラグヘッドとも呼ばれる。このヘッドのところで、心線は電気エネルギー源に接続されている。また、このヘッドの中に圧力センサを配置することも公知である。
【０００４】
このような圧力センサの取付けのために、まだ公表されてはいないが、本出願人から、この目的でグロープラグのボディの中に設けられたハウジングの中にこのセンサを配置することが公知である。予熱電極が組み込まれたフィンガーとは反対の側には、雌ねじが切られており、圧力センサは雄ねじの切られたナットを用いてそのハウジングの中に保持される。圧電タイプの圧力センサの他方の面は絶縁エレメントを介して支持部材の上に載っており、スペーサがプラグのフィンガーを支持部材につないでいる。したがって、圧力センサはナットにより保持され、スペーサは、対応する燃焼室内の圧力を支持部材に及ぼす応力を、支持部材（及び絶縁エレメント）を介して中継する。
【０００５】
この取付け方法は、何よりもまず、特にグロープラグのヘッドにおいて、特にプラグのボディに著しい機械加工を必要とするという不便さを有している。
【０００６】
グロープラグとその圧力センサの取付けの際には、さまざまなエレメントが配置され、取付けが終了する頃に、雄ねじナットが配置される。したがって、往々にして圧電式圧力センサの十分な元応力を得ることが難しいことが確認されている。この元応力はとりわけ機械加工の許容差と材料の粗さとに依存する。
【０００７】
したがって、本発明の課題は、これらの欠点を緩和し、とりわけ原価がより低く、好ましくは圧力センサに及ぼされる元応力を良好に制御することのできるセンサ取付け方法を提供することである。
【０００８】
このために、本発明は、管状エレメンの中に取り付けられ、且つこの管状エレメント内の支持部材によって保持される圧力センサを備えたグロープラグを提案する。
【０００９】
本発明によれば、支持部材は管状エレメントの内壁の塑性変形により保持される。
【００１０】
このようにして、支持部材をねじ留めする又はねじ部材で保持する解決手段に比べて、圧力センサの取付けのための機械加工作業を制限することが可能である。実際、この場合、圧力センサに雄ねじを切る必要はまったくない。さらに、管状エレメントの内壁を変形させることで、センサに及ぼされる応力をより良く制御することが可能である。要するに、支持部材を保持するために実施される塑性変形の際に回転は不要であり、したがって、グロープラグ内の部材が回転させられることはない。
【００１１】
本発明の１つの実施形態では、支持部材は型打ちにより保持される。
【００１２】
支持部材をより良く保持するために、支持部材は、有利には、少なくともその外面に、円錐台の表面を有しており、この円錐台の大きな方の直径の底面は圧力センサの方向を向いている。
【００１３】
１つの有利な実施形態では、圧力センサは、２つのコンタクトエレメントの間に取り付けられた圧電エレメントを有する圧電センサであり、この圧電エレメントはその外面に平坦部を有するリング形である。この解決手段は、圧力センサを収容するハウジングの内壁を改造することなしに、圧力センサの表面の最適化を可能にする。この実施形態では、圧電エレメントとコンタクトエレメントは管状エレメント内でほぼ水平に配置されており、コンタクトエレメントはそれぞれその外面に管状エレメントに対してほぼ縦断方向に延びる接続舌片を有していており、接続舌片は圧電エレメントの平坦部に面するように配置されている。
【００１４】
本発明によるグロープラグでは、管状エレメントはほぼ円筒形の内壁を有していてよい。
【００１５】
圧力センサを収容する管状エレメントは一般にプラグボディと呼ばれる管状体であり、グロープラグを内燃機関のシリンダヘッドの中に固定する。しかしながら、圧力センサを収容するハウジングを備えた別の部材を用いてもよい。
【００１６】
圧力センサがプラグボディの中に取り付けられており、プラグボディがねじ留めによりシリンダヘッドの中に固定されており、ねじ留め及びねじ外しを容易にする六角形の横断面を持つ把持ゾーン有している場合には、支持部材を保持する塑性変形は例えば把持ゾーンに隣接して実施される。
【００１７】
本発明はまた、上記のようなグロープラグを有することを特徴とする内燃機関、とりわけ、ディーゼルエンジンにも関している。
【００１８】
最後に、本発明は圧力センサをグロープラグの中に取り付ける方法であって、センサを適切な形状のハウジングの中に配置し、続いて支持部材により保持するようにした方法にも関している。
【００１９】
本発明によれば、支持部材の保持は支持部材とセンサを収容するハウジングの内壁との塑性変形により実現される。
【００２０】
本発明の詳細及び利点は、添付した概略図を参照した上で、以下の記述からより明らかとなる。
【００２１】
図１は、先行技術によるグロープラグの例を縦断面図で示しており、
図２は、本発明によるグロープラグを側面図で示しており、
図３は、図２のプラグを拡大スケールの下面図で示しており、
図４は、図２及び３のプラグの圧電センサを対応する支持部材とともに拡大スケールの透視図で示している。
【００２２】
図１は、本発明の先行モデルのグロープラグ（しかし、本特許出願の最初の提出の時点ではまだ公表されていない）を縦断面図で示している。このプラグは、エンジンのシリンダの中の圧力を測定することのできる圧力センサを内蔵している。このグロープラグ２はディーゼルタイプのエンジン４の中に、より詳細には、このエンジンのシリンダヘッド６の中に、周知の方法で取り付けられている。このグロープラグは、ボディ８、フィンガー１０、心線１２、及び圧力センサ１４を有している。
【００２３】
ボディ８はねじ留めによってエンジン４に固定されるように適合させられている。このために、シリンダヘッド６は、このシリンダヘッド６を貫通して前記エンジンの燃焼室内へと通じる雌ねじの切られたシリンダボアを有している。ボディ８の方はその外面に、シリンダヘッド６に実現された雌ねじに対応する雄ねじ１６を有している。雄ねじ１６がシリンダヘッド６の雌ねじシリンダボアとかみ合って、プラグ２がエンジン４内に設けられたその位置にあるとき、ボディ８の一方の部分はエンジン４の内部に向かって、すなわち、燃焼室に向かって延びており、その一方で他方の部分はエンジンの外部へ向かって延びている。ボディ８は管状体であり、例えば鋼でできている。
【００２４】
この実施形態（図１）では、フィンガー１０は管状体８の中に取り付けられており、管状体８の中に締付けにより嵌め合わされ、燃焼室内へと突き出ている。このフィンガー１０は予熱電極（図示せず）を収容している。心線１２はフィンガー１０の中にある電極に電気エネルギーを供給するものであり、フィンガー１０からフィンガー１０が突き出た側とは反対のボディ８の端までボディ８を貫いている。したがって、この心線１２は図示されていない手段によって給電線につながっている。
【００２５】
圧力センサ１４は対応する燃焼室の中の圧力を測定するために設けられている。図１の実施形態では、このセンサは導電性材料でできた２つのコンタクトエレメント２０の間に配置された圧電エレメントを有している。さらに、センサ自体は絶縁エレメント２２によりグロープラグ２の残りの部分から電気的に絶縁されている。
【００２６】
この実施形態では、圧力センサ１４はまた支持部材２４を介してボディ８に支えられている。圧力センサ１４はその上面でボディ８に一体化されており、また、圧力センサ１４は、フィンガー１０に及ぼされる圧力によってボディ８に押しつけられるように、フィンガー１０に支えられている。その目的で、圧力センサ１４は、ボディ８の中に配置され且つフィンガー１０の上に載せられたスペーサ３８に支えられている。
【００２７】
フィンガー１０に対しての（スペーサ３８と支持部材２４とを介した）圧力センサ１４の圧迫とボディ８への一体化は、雄ねじナット３８によって堅固になる。このナットは心線１２とは接触していないが、圧力センサ１４を収容するためにボディ８に実現されたハウジング４８の側壁４６の内面に施された雌ねじとかみ合う。
【００２８】
本発明は圧力センサ１４を別様に保持することを提案する。図２は、本発明によるグロープラグの外面図を示している。このプラグの縦断面は、例えば図１に示されているプラグとほぼ類似した構造を示している。もちろん、ここで、全く別の構造のプラグを考えてもよい。
【００２９】
以下の記述では、図１に示されているプラグのエレメントと類似の本発明によるプラグのエレメントは同じ参照記号で指示される。さらに、グロープラグは方向付けられており、とりわけ圧力センサを含んだプラグヘッドは高い位置にあり、一方、エンジンの内部にあるこのプラグのフィンガーは低い位置あると見なされる。
【００３０】
本発明によるプラグはまた図１のハウジング４８と似たハウジング４８を有している。圧力センサ１４の上には第２の支持部材５０が配置されている。この第２の支持部材５０は開いているハウジング４８の上面を閉じる。図１の実施形態では、このハウジング４８の閉鎖は、圧電センサの支持にも使用される雄ねじナットによって保証されていたが、第２の支持部材５０はここでは型打ちによって保持されている。型打ち作業の際、ハウジング４８の側壁４６は、第２の支持部材５０が閉じ込められるような形で塑性変形する。図２には、この型打ちの痕跡５２が見られる。
【００３１】
図２に見られるように、グロープラグのボディ８は、そのヘッドに、横断面が六角形の把持ゾーン５４を有している。この把持ゾーン５４はプラグをシリンダヘッド６の中にねじ留め及びねじ外しするために使用される。
【００３２】
図２のグロープラグのヘッドは底部に六角形の把持ゾーン５４を有している。この把持ゾーンの下では、グロープラグのヘッドは円筒形の外表面を有している。そこで、型打ちは把持ゾーン５４の下にあるこの円筒形ゾーンで行われる。
【００３３】
ここに示したグロープラグの実施形態では、圧電式圧力センサは、全体的に見れば、リング（真ん中の穴は心線１２を通すために設けられている）の形をしており、その外周に平坦部５６を有している。圧電エレメント１８、コンタクトエレメント２０、及び第２の支持部材５０も、平坦部５６を有するこのリング形をとっている。
【００３４】
コンタクトエレメント２０と圧電エレメント１８はこれらのエレメントを収容するハウジングに対して水平に配置されている。各コンタクトエレメント２０は対応するコンタクトエレメントの平面に対して垂直に延びた接続舌片５８を備えている。したがって、この接続舌片５８はハウジング４８に対して縦方向に延びており、心線とほぼ平行に延びている。図３に示されているように、圧力センサ１４に平坦部５６を設けることにより、接続舌片５８を通すためにハウジング４８の側壁４６にノッチなどを設けることなく、このハウジング４８の中に圧力センサ１４を収容することができる。
【００３５】
図４から確認できるように、第２の支持部材５０は軽度に円錐台の形状を示している。この第２の支持部材５０の内側の面の直径、すなわち、圧力センサ１４の側の面の直径は、この第２の支持部材５０の上面の直径よりもわずかに大きい。型打ち作業の際、側壁４６は少なくとも部分的にこの円錐台形と合致し、この円錐台形によってこの第２の支持部材５０のハウジング４８内への完全な保持が保証される。
【００３６】
ねじ切りした蓋で圧力センサを保持する（図１の場合）のに比べて、センサをハウジングの中に配置し、続いて支持部材によってセンサを覆い、その後この支持部材を変形させる、したがってまたセンサを閉じ込めるためにハウジングの側壁を変形させるということは、非常に有利である。
【００３７】
まず、対応するグロープラグの機械加工のコストが著しく低減される。実際、もはや圧力センサを収容するハウジングの中に雌ねじを切る必要がない。取付けは簡素化され、これにより取付けコストの低減が可能になる。
【００３８】
本発明によるグロープラグにおいては、図１のグロープラグに比べて、センサを収容したハウジングが閉じられるときに圧力センサに及ぼされる元応力の制御が簡単である。このハウジングがナットで閉じられるとき、このナットに及ぼされる偶力は、圧力センサに対する応力が得られるように調整される。部材の製造誤差、粗さによっては、このように維持されたセンサに対する負荷を保証することは難しい。本発明が提案する解決手段によれば、この負荷をはるかに良く制御することができる。
【００３９】
要するに、雄ねじナットを取り付ける際には、グロープラグ内のさまざまな構成要素は回転させられる。もちろん、上記のような本発明によるグロープラグを用いれば、このような不都合に遭遇することはない。
【００４０】
本発明は非限定的な例である上記の実施形態に限定されない。本発明は当業者に可能な範囲のすべての変更形態にも関わるものである。
【００４１】
したがって、本発明は特に圧力センサが組み込まれたグロープラグの多くの構造に適用することができる。
【００４２】
提案された方法は圧力センサをグロープラグの中に取り付ける際に使用することができるが、圧力センサを他の部材のハウジングの中に取り付ける際にも使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】先行技術によるグロープラグの例を縦断面図で示す。
【図２】本発明によるグロープラグを側面図で示す。
【図３】図２のプラグを拡大スケールの下面図で示す。
【図４】図２及び３のプラグの圧電センサを対応する支持部材とともに拡大スケールの透視図で示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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