(57)【要約】【課題】従来技術の欠点を克服する荷重センサを備えるグロープラグを提案する。【解決手段】本発明は、加熱ロッド（１１）と、加熱ロッドの収容ハウジング（１４）を有しているプラグ本体（１３）と、加熱ロッドを取り付け、加熱ロッドのプラグ本体に対する軸方向の平行移動を許し、加熱ロッドとプラグ本体との間の非透過性を保証する取り付け装置（４８）と、収容ハウジングの近位領域（５１）において加熱ロッドの外周の金属管（５９、６１）の近位部（５０）の周囲に広がって位置し、取り付け装置（４８）に軸方向の近位側において軸方向に直接隣接している荷重検出スリーブ（１７）とを備えるグロープラグに関する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
グロープラグであって、
外周の金属管（５９、６１）を備えている加熱ロッド（１１、１１’）であって、当該加熱ロッドの電力供給接続部が備えられた近位端（３８）と呼ばれる端部を有している加熱ロッド（１１、１１’）と、
前記加熱ロッドを受け入れる収容ハウジング（１４）と呼ばれるハウジングを形成しているプラグ本体（１３）であって、前記加熱ロッドの遠位部が当該プラグ本体を過ぎて軸方向に延びて突出するプラグ本体（１３）と、
前記加熱ロッドを前記収容ハウジング（１４）内に取り付けるための取り付け装置（４８）であって、
前記加熱ロッドの前記プラグ本体に対する軸方向の平行移動を可能にし、かつ
当該グロープラグを受け入れるエンジンの燃焼室の雰囲気に曝されることがない前記収容ハウジングの近位領域（５１）を定めるようなやり方で、前記加熱ロッドと前記プラグ本体との間の非透過性を保証するように構成された取り付け装置（４８）と、
前記収容ハウジングの前記近位領域に全体が位置する荷重検出スリーブ（１７、６７）であって、管状であり、
前記加熱ロッドが前記プラグ本体の中へと再び進入しようとする近位方向と呼ばれる少なくとも一方向の前記加熱ロッドの移動によって駆動されて軸方向に平行移動するように前記加熱ロッドへと接続される第１の軸方向の端部（３２）と、
前記加熱ロッドの前記プラグ本体に対する軸方向の平行移動によって当該荷重検出スリーブに軸方向の圧縮および／または引張応力が生じるようなやり方で前記プラグ本体へと接続される前記第１の軸方向の端部の反対側の第２の軸方向の端部（３７）と
を有している荷重検出スリーブ（１７、６７）と
を備えるグロープラグであり、
前記管状の荷重検出スリーブ（１７、６７）が、やはり前記収容ハウジング（１４）の前記近位領域（５１）に位置する前記加熱ロッド（１１、１１’）の外周の金属管（５９、６１）の近位部（５０、６３）と呼ばれる部位の周囲に延びており、該管状の荷重検出スリーブ（１７、６７）が、前記取り付け装置（４８）に軸方向の近位側において直接隣接していることを特徴とするグロープラグ。
【請求項２】
前記加熱ロッド（１１’）が、外周の金属管（６１）に設置されたセラミック棒（６０）で形成されており、前記荷重検出スリーブ（１７、６７）が、前記加熱ロッドの前記外周の金属管の近位部（６３）の周囲に延び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。
【請求項３】
前記加熱ロッド（１１）が、基本的に金属管の形態であり、前記荷重検出スリーブ（１７、６７）が、該金属管の近位部（５０）の周囲に延び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。
【請求項４】
前記取り付け装置が、前記収容ハウジング（１４）内かつ前記加熱ロッドの前記外周の金属管（５９、６１）の前記近位部（５０、６３）の周囲に取り付けられた取り付けブシュ（４８）を備えており、前記荷重検出スリーブ（１７、６７）が、前記取り付けブシュ（４８）によって保持されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のグロープラグ。
【請求項５】
前記取り付けブシュ（４８）が、前記収容ハウジング（１４）に面している内壁（４４）へと堅固かつ非透過的に固定される第１の固定面（１９）と、前記加熱ロッドの前記近位部（５０、６３）の周囲に堅固かつ非透過的に固定される第２の固定面（２２）とを有しており、前記取り付けブシュの前記第１および第２の固定面（１９、２２）が、少なくとも部分的に半径方向において互いに面していることを特徴とする請求項４に記載のグロープラグ。
【請求項６】
前記荷重検出スリーブ（１７、６７）が、前記加熱ロッドの前記近位端に向かって、前記取り付けブシュ（４８）の前記固定面（１９、２２）を過ぎて軸方向に延びていることを特徴とする請求項５に記載のグロープラグ。
【請求項７】
前記荷重検出スリーブの前記第１の軸方向の端部（３２）が、該荷重検出スリーブの遠位端であり、該荷重検出スリーブの前記第２の軸方向の端部（３７）が、該荷重検出スリーブの近位端であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のグロープラグ。
【請求項８】
前記取り付けブシュ（４８）が、前記荷重検出スリーブ（１７、６７）を囲みつつ該荷重検出スリーブの前記第２の軸方向の端部（３７）を前記第１の固定面（１９）へと接続する接続管（１８）を備えていることを特徴とする請求項７に記載のグロープラグ。
【請求項９】
前記取り付けブシュ（４８）が、前記第２の固定面（２２）を形成する前記加熱ロッドを受け入れるための収容スリーブ（１６）と、前記第１の固定面（１９）を形成する固定リング（１５）とを備えており、前記収容スリーブ（１６）が、前記固定リングにおいて案内されて軸方向に平行移動し、該収容スリーブが、前記固定リングの遠位端（２５）に接続されていることを特徴とする請求項４〜８のいずれか一項に記載のグロープラグ。
【請求項１０】
前記接続管（１８）が、前記固定リングの近位端（２８）へと接続されていることを特徴とする請求項８または９に記載のグロープラグ。
【請求項１１】
前記荷重検出スリーブ（１７、６３）が、管状のブロックの形態であり、前記加熱ロッド（１１、１１’）が、前記取り付けブシュ（４８）を完全に、前記荷重検出スリーブ（１７、６３）の少なくとも途中まで、軸方向に通過していることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載のグロープラグ。
【請求項１２】
前記荷重検出スリーブが、圧電材料からなる少なくとも１つのワッシャを備えていることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載のグロープラグ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加熱ロッドとシリンダ圧力の測定を実行可能にする一体型の荷重センサとを備えるグロープラグ（特に、ディーゼルエンジン用のグロープラグ）に関する。
【背景技術】
【０００２】
グロープラグの加熱ロッドは、主軸と呼ばれる軸に従って長手方向にプラグの本体から燃焼室内へと延びる剛体棒またはバーの形態である。本明細書の全体を通して、用語「遠位（ｄｉｓｔａｌ）」およびその派生語は、軸方向において燃焼室内へと延びるように意図された加熱ロッドの自由端の側に位置する方向、要素、または部品を指し、用語「近位（ｐｒｏｘｉｍａｌ）」およびその派生語は、軸方向において反対側に位置し、すなわちグロープラグが装着されるように意図されたエンジンのシリンダヘッドの外側へと向かう接続部に向かう方向、要素、または部品を指す。
【０００３】
加熱ロッドは、近位側からプラグ本体へも延びており、一般に加熱ロッドの近位端よりもさらに軸方向に延びる電極によって加熱ロッドの第１の電力供給端子を形成する電気接続部が備えられた近位端を有している。本明細書において、加熱ロッドの電力供給電極が設けられる場合、そのような電極は、加熱ロッドそのものの一体の一部分を形成するものとは見なされない。したがって、加熱ロッドの近位端は、電力供給電極が設けられる場合に、電力供給電極の近位端とは別個である。
【０００４】
プラグは、シリンダヘッドへの取り付けのためのねじ山付きの外側部分を有している円筒形のプラグ本体を備えており、そのようなプラグ本体が、前記近位端から延びる加熱ロッドの近位部を収容するための円筒形の内側ハウジングを形成しており、このハウジングが加熱ロッドを通すための開口を有していて、加熱ロッドが軸方向に延び、前記近位部および開口よりも（遠位側に）突き出しており、加熱ロッドの遠位端までの加熱用の遠位部を有している。
【０００５】
加熱ロッドは、機械加工によって形作られ、プラグ本体へと収まるように外周の金属管へと配置された（ろう付けによって固定され、あるいは力（緊張）によって挿入された）セラミック棒の形態、または遠位端が閉じられている標準化された不変の寸法の金属管（この金属管が、電力供給電極を受け入れる）の形態である。したがって、いずれの実施形態も、加熱ロッドは外周の金属管を常に備えている。この外周の金属管の外径は、プラグ本体へと延びる加熱ロッドの近位部において、少なくともほぼ一定であり、規格によれば４ｍｍに等しくなければならない。
【０００６】
さらにプラグは、加熱ロッドの前記近位部を前記収容ハウジングに取り付けるための装置を備えており、この取り付け装置が、以下を可能にする。
【０００７】
シリンダ圧力を測定できるように、加熱ロッドのプラグ本体に対する軸方向の平行移動を可能にする。
【０００８】
燃焼室の雰囲気に曝されることがない収容ハウジングの近位領域が画定されるようなやり方で、加熱ロッドとプラグ本体との間の非透過性を保証する。
【０００９】
加熱ロッドおよび荷重センサへの種々の電気的接続に対応し、さらには／あるいはそのような電気的接続を提供する。
【００１０】
そのような荷重センサを、シリンダ圧力を測定すべくグロープラグに一体化させることは、多数の矛盾および未解決の問題を引き起こす。特に、センサが、燃焼室の雰囲気に曝されてはならず、あるいは燃焼室に見られ、センサの破壊を引き起こす可能性またはセンサの機能を少なくとも深刻に妨げる可能性があるきわめて高い温度に曝されてはならないが、センサは、利用可能な空間が少なくとも減少するプラグ内に受け入れられることが可能でなければならず、センサの機能が確実でなければならず、すなわち（例えば振動現象、減衰、熱膨張の相違、などによる）妨害を被ることなくシリンダ圧力を表わす信号を生成しなければならない。
【００１１】
荷重センサをグロープラグに組み込むための種々の技術的解決策が提案されている。
【００１２】
第１の公知の技術的解決策（例えば、ＵＳ７４４４９７３を参照）においては、半径方向の空間の要件を理由に、荷重センサが、加熱ロッドそのものから軸方向に離れ、グロープラグの外部と見なすことさえ可能な位置において、加熱ロッドの電力供給電極の近位端に配置され、すなわちシリンダヘッドの外部に配置されている。この技術的解決策は、シリンダヘッドおよびプラグ本体（これらの電極に面して延びている部位）の変形ゆえに、測定が乱されるという大きな欠点を抱えている。シリンダヘッドの変形の態様は、エンジンごとにさまざまであり、したがって荷重センサを絶対的に較正することが不可能である。さらには、燃焼室の圧力の荷重に曝される加熱ロッドとセンサとの間の運動学的な連結の長さが、センサの通過帯域にセンサの機能を妨げる可能性がある通常の振動モードを生じさせる。
【００１３】
第２の公知の技術的解決策（例えば、ＵＳ７５８１５２０、ＵＳ２００９／０２４２５４０を参照）においては、センサが、加熱ロッドの近位端を過ぎて電力供給電極または延長ロッドを囲むスリーブの形態であり、弾性的で変形可能である可撓な不透膜が、非透過性をもたらしつつ軸方向の平行移動を許容するようなやり方で加熱ロッドの遠位部をプラグ本体へと接続するために設けられている。したがって、センサが、燃焼室の熱から比較的良好に絶縁される。しかしながら、加熱ロッドへの機械的な接続のために、きわめて複雑な外周の取り付け部品が必要であり、結果として、一方では機械的なインピーダンス（したがって、干渉し得る固有モード）が生じ、他方では比較的解決が難しい異なる熱膨張という問題が生じる。
【００１４】
セラミック棒を備える加熱ロッドの場合に限られる第３の公知の技術的解決策（例えば、ＵＳ２００８０２１６７８６、ＥＰ２１３８８１９を参照）においては、センサが、加熱ロッドの近位端に対して直接配置される。この技術的解決策は、加熱ロッドとセンサとの間のより直接的な接続を可能にするが、センサの空間の要件ならびにセンサと加熱ロッドの電気接続部材（電極）との干渉という問題を生じさせる。さらに、集合ユニット（プラグ本体／加熱ロッド／センサ／プラグ本体）の固有モードに関する問題および異なる熱膨張が、そのままである。この状況において、加熱ロッドの長さが典型的には５０ｍｍ程度（４ｍｍの直径において）であることに、注意すべきである。最後に、この技術的解決策は、いわゆる全金属製の加熱ロッド、すなわち金属管の形態の加熱ロッドに適合しない。
【００１５】
さらには、加熱ロッドそのものを荷重センサに組み込むことは、たとえセラミック棒（バーと外周の金属管との間（ＵＳ２００７００９５８１１を参照））を備える加熱ロッドの場合に理論的に可能であるとしても、一方ではセンサが必然的に燃焼室の雰囲気および極端な温度（１２００℃程度）に曝されると考えられ、他方では異なる供給者によって製作され、異なる技術を必要とする複雑な構成部品である加熱ロッドとセンサとの共同生産および認証が必要であると考えられ、最終的にはセンサの組み立ておよび電気的接続において未解決の問題を生じさせるため、現実的には不可能である。さらには、この場合にも、この技術的解決策は、（金属管および内部の金属電極の形態の）全金属製の加熱ロッドに適合しない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
したがって、本発明は、荷重センサを備えるグロープラグであって、以下のようなグロープラグを提案することによって、従来技術のこれらの欠点を克服することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
荷重センサが、特に８ｋＨｚを超える可能性がある可能な限り大きい通過帯域において、センサと一方（すなわち、加熱ロッド）および他方（すなわち、プラグ本体）との間の機械的なリンクの特性からの干渉を受けることなく、シリンダ圧力を表わす信号をもたらす。
【００１８】
荷重センサが、燃焼室の雰囲気から絶縁されていて、燃焼室の極端な温度に曝されることがない。
【００１９】
ユニットの集合が、グロープラグの良好な機能を妨げる可能性があり、あるいはセンサがもたらす信号の品質を損なう可能性がある異なる熱膨張に曝されることがない。
【００２０】
荷重センサが、加熱ロッドの寿命および信頼性に悪影響を及ぼすことがないよう、加熱ロッドそのものには一体化されていない。
【００２１】
荷重センサの感度が、荷重センサがもたらす信号によって比較的小さな値の圧力変動を検出できるように最適化されている（エンジンの型または速度にかかわらず、圧力の変化の種々の段階をより良好に検出できるようにして、これらの信号を処理する電子機器によってエンジンのよりきめ細かい制御を可能にするという目的で）。
【００２２】
一方（すなわち、加熱ロッド）および他方（すなわち、荷重センサ）の電気的接続を、簡単かつ確実なやり方で実現することができる。
【００２３】
この目的のため、本発明は、
外周の金属管を備えている加熱ロッドであって、当該加熱ロッドの電力供給接続部が備えられた近位端と呼ばれる端部を有している加熱ロッドと、
前記加熱ロッドを受け入れる収容ハウジングと呼ばれるハウジングを形成しているプラグ本体であって、前記加熱ロッドは当該プラグ本体を過ぎて軸方向に突き出る遠位部を有するプラグ本体と、
前記加熱ロッドを前記収容ハウジング内に取り付けるための取り付け装置であって、
前記加熱ロッドの前記プラグ本体に対する軸方向の平行移動を許し、かつ
当該グロープラグを受け入れるエンジンの燃焼室の雰囲気に曝されることがない前記収容ハウジングの近位領域を定めるようなやり方で、前記加熱ロッドと前記プラグ本体との間の非透過性を保証するように構成された取り付け装置と、
前記収容ハウジングの前記近位領域に全体が広がる荷重検出スリーブであって、管状であり、
前記加熱ロッドが前記プラグ本体の中へと再び進入しようとする近位方向と呼ばれる少なくとも一方向の前記加熱ロッドの移動によって駆動されて軸方向に平行移動するように前記加熱ロッドへと接続される第１の軸方向の端部と、
前記加熱ロッドの前記プラグ本体に対する軸方向の平行移動によって当該荷重検出スリーブに軸方向の圧縮および／または引張応力が生じるようなやり方で前記プラグ本体へと接続される前記第１の軸方向の端部の反対側の第２の軸方向の端部と
を有している荷重検出スリーブと
を備えているグロープラグであって、
前記管状の荷重検出スリーブが、やはり前記収容ハウジングの前記近位領域に位置する前記加熱ロッドの外周の金属管の近位部と呼ばれる部位の周囲を延びており、該管状荷重検出スリーブが、前記取り付け装置に軸方向の近位側において直接隣接していることを特徴とするグロープラグに関する。
【００２４】
本発明によるプラグにおいては、荷重検出スリーブが管状であり、加熱ロッドの外周の金属管の特に最大の直径の一定の直径（標準化された値４ｍｍ）の部位に対応して、加熱ロッドの外周の金属管の近位部の周囲を延びている。
【００２５】
本発明によれば、荷重検出の加熱ロッドに対する位置ゆえに、機械的（シリンダヘッドの変形によるプラグ本体との干渉、妨げとなる固有モード）または熱的（異なる熱膨張）な接続のすべての問題が最小限にされ、抑制することさえ可能である。それでもなお、荷重センサが燃焼室の雰囲気または燃焼室の極端な温度に曝されることがない。実際に、本発明によるプラグにおいては、荷重検出スリーブが、依然として完全に容認可能である１７０℃以下の温度に曝され得ることが注目される。
【００２６】
さらには、本発明によるグロープラグにおいては、荷重センサの実際の機能が、荷重センサの特有の形状および位置に鑑みて、加熱ロッドとプラグ本体との間の機械的な組立体のせん断応力の検出をする。この検出は、せん断荷重を圧縮および／または引張の軸方向の荷重（すなわち、スリーブの軸に平行）へと変換することによって行われ、この変換は、厳密に線形であり、線形性の不良を引き起こすことがない。結果として、検出が線形にギアダウン（ｇｅａｒｅｄ  ｄｏｗｎ）され、センサの全体としての感度が改善される。
【００２７】
一方では、本発明は、セラミック棒を備える加熱ロッドのみならず、金属管の形態の加熱ロッドにも適合し、本発明によるグロープラグは、あらゆるエンジンにおいてほぼ汎用に使用することができ、荷重センサのサイジング（ｓｉｚｉｎｇ）が、構成によって保証される。
【００２８】
したがって、第１の変種の実施形態によれば、好都合には、本発明に従い、加熱ロッドが、外周の金属管に設置されたセラミック棒で形成され、前記荷重検出スリーブが、加熱ロッドの外周の金属管の近位部の周囲に延びる。第２の変種の実施形態によれば、好都合には、本発明に従い、加熱ロッドが、基本的に金属管の形態であり、前記荷重検出スリーブが、この金属管の近位部の周囲に延びる。特に、本発明によるグロープラグにおいては、荷重検出スリーブが、加熱ロッドの電力供給電極の周囲全体に延びるのではなく、加熱ロッドそのものの外周の金属管の（４ｍｍに等しい一定の直径の）近位部の首位を延びる。これが、（利用可能な半径方向の空間が少ないにもかかわらず）実際に可能であることが明らかになっただけでなく、それどころかいくつかの重要な利点を得ることを可能にする。
【００２９】
さらには、加熱ロッドの近位端が、一方では電気的な接続のために、他方では例えば減衰要素を組み込むために最適化される機械的な組み立てのために、完全にアクセスおよび利用可能なままである。
【００３０】
本発明によるグロープラグにおいては、荷重センサが、加熱ロッドをプラグ本体に対して取り付ける装置に近位側において軸方向に隣接し、本発明の発明者は、本発明が、加熱ロッドの最適な案内と、やはり最適であって遮蔽を取り入れる電気的接続の確立とを、同時に可能にすることに気が付いた。
【００３１】
さらに、本発明は、取り付け装置の不透過膜を燃焼室の最も近くに配置することに適合し、これが、燃焼室からの炭素付着物でプラグの近位部が詰まることを回避できるようにする。
【００３２】
さらに、本発明の発明者は、荷重検出スリーブを機械的および電気的に取り付けるやり方であって、グロープラグの（標準的な）全体としての半径方向の寸法に適合するやり方を、定めることが実際に可能であることに気が付いた。すなわち、特に、本発明によるグロープラグにおいて、前記取り付け装置が、前記収容ハウジング内かつ加熱ロッドの外周の金属管の前記近位部の周囲に取り付けられる取り付けブシュを備え、荷重検出スリーブが、この取り付けブシュによって保持される。荷重検出スリーブが、取り付けブシュの近位側を軸方向に延長する。
【００３３】
好都合には、本発明によるグロープラグは、取り付けブシュが、収容ハウジングに面している内壁へと堅固かつ非透過的に（すなわち、非透過性の固定手段を介して）固定される第１の固定面と、加熱ロッドの前記近位部の周囲に堅固かつ非透過的に（すなわち、非透過性の固定手段を介して）固定される第２の固定面とを有しており、取り付けブシュの前記第１および第２の固定面が、少なくとも部分的に半径方向において互いに面していることをさらに特徴とする。好ましくは、好都合には、本発明によれば、前記荷重検出スリーブが、前記加熱ロッドの近位端に向かって、取り付けブシュの前記固定面を過ぎて軸方向に延びる。結果として、特に、荷重検出スリーブが取り付けブシュのこれら２つの固定面の間のせん断荷重を表わす信号をもたらす。また、シリンダヘッドまたはプラグ本体の変形が、荷重検出スリーブによる検出を妨げることがない。さらに、加熱ロッドの温度が上昇するとき、熱の流れを取り付けブシュにおいて２つの固定面の間に半径方向に確立することができ、このことにより熱量をシリンダヘッドへと効率的に伝達できるようになり、結果として荷重検出スリーブなどのグロープラグの他の構成要素が極端な熱にあまり曝されずに済む。
【００３４】
さらには、好都合には、本発明によれば、荷重検出スリーブの前記第１の軸方向の端部が、荷重検出スリーブの遠位端であり、荷重検出スリーブの前記第２の軸方向の端部が、荷重検出スリーブの近位端である。
【００３５】
特に、好都合には、本発明によれば、取り付けブシュが、荷重検出スリーブを囲み荷重検出スリーブの前記第２の軸方向の端部を前記第１の固定面へと接続する接続管を備える。結果として、荷重検出スリーブが、少なくともほぼ半径方向に互いに面する領域において加熱ロッドおよびプラグ本体のそれぞれの上にあり、したがってこれら２つの領域の間のせん断荷重を検出する。さらに、荷重検出スリーブの前記第１の軸方向の端部が、前記第１の固定面よりも近位側の位置に位置することにも、注意すべきである。
【００３６】
さらには、好都合には、本発明によれば、取り付けブシュが、前記第２の固定面を形成する加熱ロッドを収容するためのスリーブと、前記第１の固定面を形成する固定リングとを備えており、前記収容スリーブが、固定リングにおいて案内されて軸方向に平行移動し、収容スリーブが、固定リングの遠位端に接続されている。収容スリーブの遠位端は、近位方向への加熱ロッドの軸方向の平行移動に抵抗する軸方向の弾性を有するように固定リングへと接続されており、したがって、このようにして形成される弾性抵抗によって、荷重検出スリーブに加わる荷重の絶対値が小さくなる。例えば、収容スリーブの遠位端が、外側に向かって近位側へと上向きに曲げられ、このように形成される上向き部が、曲げにおける弾性を有する。また、この上向き部は、それ自身が非透過性であり、収容スリーブの遠位端および固定リングが、プラグ本体の遠位端において加熱ロッドとプラグ本体との間の非透過性を保証するために適している。
【００３７】
接続管が、好都合には、温度の関数としての収容スリーブの遠位端の機械的特性（特に、弾性）の変化を補償可能にする軸方向の引張における弾性を有するように選択されることに、注意すべきである。実際に、結果として、前記接続管は、例えば収容スリーブを形成する材料と同一または同様の材料で実現され、あるいはいずれにせよ温度の関数としての弾性の変化が同一または同様であるきわめて細い金属管の形態とすることが可能である。好都合には、本発明によれば、接続管が固定リングの近位端へと接続される。
【００３８】
さらに、好都合には、本発明によれば、荷重検出スリーブが、管状のブロックの形態であり、加熱ロッド（特に、加熱ロッドの外周の金属管）が、取り付けブシュを完全に、荷重検出スリーブを少なくとも途中まで、軸方向に通過している。荷重検出スリーブを形成しているこの管状のブロックが、少なくとも１つの圧電ワッシャまたは少なくとも１つのひずみゲージを備えている。（収容スリーブの近位端において、および接続管を介して）取り付けブシュによって保持された荷重検出スリーブは、加熱ロッドのプラグ本体に対する平行移動に干渉しないように配置される。
【００３９】
さらに本発明は、上述および後述の特徴のすべてまたは一部による組み合わせを特徴とするグロープラグに関する。
【００４０】
本発明の他の目的、特徴、および利点が、本発明の実施形態を、本発明を限定するものではない例として示している添付の図面を参照する以下の説明を検討することによって、明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の第１の実施形態によるグロープラグの遠位部分の縦断面の概略図である。
【図２】本発明の第１の実施形態によるグロープラグの製造の種々の段階の側面概略図である。
【図３】本発明の第１の実施形態によるグロープラグの製造の種々の段階の側面概略図である。
【図４】本発明の第１の実施形態によるグロープラグの製造の種々の段階の側面概略図である。
【図５】本発明の第１の実施形態によるグロープラグの製造の種々の段階の側面概略図である。
【図６】本発明に沿った変形の実施形態による荷重検出スリーブの斜視概略図である。
【図７】本発明の第２の実施形態によるグロープラグの遠位部分の縦断面の概略図である。
【図８】本発明によるグロープラグの動作の運動学を説明する図である。
【図９】本発明の第１の実施形態によるグロープラグについて、一部分を縦断面にした概略図である。
【図１０】図９の細部の図である。
【図１１】本発明の第１の実施形態によるグロープラグのセンサリンクの電気接続の詳細の縦断面の概略図である。
【図１２】図１１の細部の概略図である。
【図１３】図１１の線ＸＩＩＩ−ＸＩＩＩによる概略の断面図である。
【図１４】本発明の第１の実施形態によるグロープラグについて、一部分を切除した斜視概略図であり、特にセンサリンクを形成する可撓コネクタの外向きの第１の面を示している。
【図１５】可撓コネクタの遠位端の内向きの第２の面の概略の斜視詳細図である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
本発明によるグロープラグは、図１の例においては、金属管５９で基本的に構成されるいわゆる全金属式の加熱ロッド１１を備えている。したがって、この金属管５９は、外周と呼ぶことができる金属管であり、少なくとも１つの電気抵抗６９を加熱することができる電流によって電力を供給できるよう、電力供給電極１２（加熱ロッドそのものの一体の一部分を形成するものとは見なされない）を受け入れており、電気抵抗６９が、金属管５９内で電極１２の遠位端に配置されており、加熱ロッド１１の遠位端の加熱を（ジュール効果によって）生じさせることができる。電極１２は、金属管５９の特定の長さについて、金属管５９内へと延びており、挿入された絶縁材料６４によって金属管５９から絶縁されている。電極１２は、軸方向に延びて加熱ロッド１１の近位端３８を過ぎて突き出している。電極１２は、電力供給コネクタ９８へと接続された近位端９７を有している。この加熱ロッド１１が、プラグ本体１３に収容され、プラグ本体１３は、この目的のために収容ハウジング１４を形成している。
【００４３】
加熱ロッド１１は、主軸４１（プラグ本体１３、収容ハウジング１４、およびプラグ本体１３の外壁４２のねじ山付きの部分４３の軸でもある）に従って長手方向に延びており、前記ねじ山付きの部分が、エンジンのシリンダヘッドを貫く雌のねじ山付きの穴にグロープラグを取り付けることができるように構成および意図されている。本明細書の全体を通して、用語「軸方向（ａｘｉａｌ）」および「半径方向（ｒａｄｉａｌ）」ならびにこれらの派生語は、主軸４１を基準にしている。
【００４４】
プラグ本体１３、その外壁４２、収容ハウジング１４、および収容ハウジング１４を定めるプラグ本体１３の内壁４４は、好ましくは主軸４１を中心にして回転対称であるが、そのような回転対称に従わない任意の他の形状も考えられる。したがって、プラグ本体１３は、収容ハウジング１４を形成している遠位端において、主軸４１に対して筒形（回転対称であり、あるいは回転対称でなく、すなわちその基本が必ずしも円形でない）の内壁４４を有する管４５の形態である。この管４５は、プラグ本体１３の遠位端を形成する断頭円錐形のワッシャ４７によって閉じられた遠位端４６を有している。このように、収容ハウジング１４は、断頭円錐形のワッシャ４７から近位方向へと軸方向に延びている。
【００４５】
加熱ロッド１１は、ワッシャ４７の中央の開口を貫いて遠位方向へとプラグ本体１３およびワッシャ４７を過ぎて軸方向に延びており、燃焼室の雰囲気へと延びるように意図された遠位部４９を有している。さらに、加熱ロッド１１は、収容ハウジング１４へと延びる近位部５０を有している。
【００４６】
収容ハウジング１４は、加熱ロッド１１の取り付けブシュ４８を収容している。この取り付けブシュ４８の機能は、加熱ロッド１１をプラグ本体１３に対してしっかりと固定しつつ、燃焼室の雰囲気の圧力の変化の作用のもとで加熱ロッド１１がプラグ本体１３に対してわずかに軸方向に平行移動できるようにすることにある。さらに、取り付けブシュ４８は、収容ハウジング１４に燃焼室の雰囲気に曝されることがない近位領域５１が定められるようなやり方で、加熱ロッド１１とプラグ本体１３との間の非透過性を保証する非透過性の手段１５、１６を備えている。
【００４７】
取り付けブシュ４８は、全体的に見て円筒形である固定リング１５を備えており、固定リング１５が、半径方向外側を向いた円柱形の壁１９を有しており、この壁１９が、特に少なくとも１つの周状の溶接部２１（管４５の厚さを貫くレーザによって実現できる）によって収容ハウジング１４の内壁４４（半径方向内側を向いている）へと堅固かつ非透過的に固定されている。このようにして、固定リング１５の壁１９が、収容ハウジング１４に面する内壁４４への取り付けブシュ４８の第１の固定面を形成している。
【００４８】
固定リング１５は、固定リング１５を軸方向に通過する穴を形成している円柱形の内壁２０を有している。固定リング１５のこの内壁２０の内径は、これに面する加熱ロッド１１の近位部５０の外径よりも大きく、したがって収容スリーブ１６を固定リング１５と加熱ロッド１１の近位部５０との間に挿入するための空間が半径方向に形成されている。
【００４９】
収容スリーブ１６は、細い金属管の形態の管状の主要部を有している。この細い金属管は、好ましくは高特性のステンレス鋼であり、１５０ＧＰａよりも大であり、特に２００ＧＰａ程度であるヤング率と、６００ＭＰａよりも上であり、例えば８００ＭＰａ程度である弾性限界と、少なくとも３００ＭＰａであり、例えば４００ＭＰａ程度である疲労強度（サイクル数が無限である最大応力）とを、特に有している。例えば、１７−４ＰＨステンレス鋼またはインコネル鋼である。
【００５０】
収容スリーブ１６の管状の主要部は、加熱ロッド１１の近位部５０に接触し、少なくとも１つの周状の溶接部２３（特に、図１に示される例では、周状の溶接部の２つの隅肉）によって近位部５０に堅固かつ非透過的に固定されるよう、近位部５０の直径（特に、現行の規格によれば、典型的には４ｍｍである）に相当する内径を有する円柱形の内壁２２（半径方向内側を向いている）を有している。このようにして、加熱ロッド１１の近位部５０の周囲に堅固かつ非透過的に固定された収容スリーブ１６の壁２２が、取り付けブシュ４８を加熱ロッド１１に固定するための第２の面２２を形成している。
【００５１】
収容スリーブ１６の管状の主要部は、半径方向外側を向いており、すなわち固定リング１５の内壁２０に面している周状の円柱形の壁５２を有している。特に０．２ｍｍ程度であるきわめて小さいすき間が、収容スリーブ１６の固定リング１５に対する軸方向の平行移動を可能にするために、これらの円柱形の向かい合う壁５２、２０の間に半径方向に生成されている。収容スリーブ１６は、特に少なくとも１つの周状の溶接部３９によって収容リング１５の遠位端２５に堅固かつ非透過的に固定された遠位端２４を有している。
【００５２】
収容スリーブ１６の遠位端２４が、収容リング１５の遠位端２５の周囲を通過する上向き部２６を形成するように、外側および近位側に向かって上方へと曲げられており、この上向き部２６が、前記周状の溶接部３９によって固定リング１５の半径方向外向きの壁１９の遠位端へと堅固かつ非透過的に固定される近位端部分４０を有している。好ましくは、固定リング１５の壁１９のこの遠位端の半径方向外向きの面に、上向き部２６の近位端部分４０をあらゆる余分な厚さを回避すべく受け入れるための周状の凹所が形成される。上向き部２６のこの近位端部分４０は、上向き部２６が１８０°である場合に、近位側から収容スリーブ１６の前記管状の主要部に対して平行に延びる端部外周の管状リング４０を形成する。一変形（図示されていない）においては、上向き部２６を、収容スリーブ１６の管状の主要部に対して１８０°ではなく、１８０°よりも大きく、あるいは１８０°よりも小さい上向き部の角度に従って形成してもよいことに、注意すべきである。しかしながら、（収容スリーブ１６の管状の主要部に対する上向き部２６の）上向き部角度は、１２０°よりも大きく、２４０°よりも小さい。この近位端部分４０（特に、端部管状リング４０）の軸方向の高さは、収容スリーブ１６の管状の主要部の軸方向の高さよりも小さく、特に収容スリーブ１６の管状の主要部の軸方向の高さよりもはるかに小さい。換言すると、上向き部２６の近位端が、収容スリーブ１６の管状の主要部の近位端に対して遠位側からずらされている。
【００５３】
例えばプレスによって実現することができるこの上向き部２６は、収容スリーブ１６の管状の主要部と近位側の上向きの端部４０との間に、湾曲接続部８０を有しており、この湾曲接続部が、半径方向の平面において、特に円弧であり、好ましくは半円またはＵ字（接続部８０がトーラスの半分の全体形状である）であり、あるいは管状の主要部に鑑みるとＪ字形である全体形状にて湾曲しており連続的な曲率を有している部位を有している。変種として、例えば楕円などの一部分の全体的形状の曲率が一定でない断面を有する接続部８０を設けてもよい。
【００５４】
このようにして、この上向き部２６が、曲がりにおける弾性を有する収容スリーブ１６の端部を形成し、加熱ロッド１１の固定リング１５（したがって、プラグ本体１３）に対する軸方向の平行移動を充分に大きな振幅の範囲まで可能にし、収容スリーブ１６を形成する材料およびその厚さの適切な選択によって比較的低い値へと調節することができる所定の剛性係数Ｋ１によって加熱ロッドを軸方向の平行移動にて弾性的に引っ込めることを可能にする。好ましくは、上向き部２６を含む収容スリーブ１６は、例えば０．３５ｍｍ程度のほぼ一定の厚さを有する。
【００５５】
収容スリーブ１６の遠位端の上向き部２６が多数の利点を有することに、注意すべきである。詳しくは、そのような上向き部２６は、プレスによって簡単に実現することが可能である。収容スリーブを、加熱ロッド１１を傷める恐れなく加熱ロッド１１の近位端から挿入することができる。変形が生じるときに、上向き部２６における応力が、燃焼室の腐食性の雰囲気に曝されることがない近位側において最大値になる。特に０．３５ｍｍ程度である比較的大きな厚さにもかかわらず、加熱ロッド１１の比較的大きな移動を可能にする比較的小さい弾性率が得られる。さらには、プラグ本体１３の遠位端において、加熱ロッド１１とプラグ本体１３との間に、寸法が小さく、したがって熱抵抗が小さい熱伝導部材を実現することが可能になる。
【００５６】
収容スリーブ１６の管状の主要部は、固定リング１５の長さの全体を軸方向に通過し、固定リング１５の近位端２８をわずかに過ぎて延びている。互いに面する円柱形の壁５２、２０および両者を隔てる小さなすき間（典型的には、０．２ｍｍ程度）ならびに収容スリーブ１６および固定リング１５を形成する材料（金属製であって、熱伝導性である）が、収容スリーブ１６および固定リング１５のレベルにおいて、加熱ロッド１１の近位部５０とプラグ本体１３との間の半径方向の熱の交換を促進する。換言すると、半径方向の熱の架け橋が、収容スリーブ１６および固定リング１５によって実現される。結果として、特に、後述される荷重検出スリーブ１７など、収容スリーブ１６および固定リング１５よりも近位側を過ぎた収容ハウジング１４内の要素が、加熱ロッド１１および燃焼室の高い温度にあまり曝されない。
【００５７】
収容スリーブ１６の近位端２７が、全体として管状であって収容スリーブ１６を延長するかたちで軸方向に加熱ロッド１１の金属管５９の（４ｍｍに等しいより大きな直径の）近位部５０の周囲を完全に延びている荷重検出スリーブ１７の遠位端３２に当接している。荷重検出スリーブ１７は、軸４１を中心とする回転対称を有しており、加熱ロッド１１および収容ハウジング１４と同軸である。荷重検出スリーブ１７は、近位側における軸方向の取り付けのために、ブシュ４８に軸方向に直接隣接している。
【００５８】
荷重検出スリーブ１７は、図１に示されている実施形態においては、少なくとも１つの周状の溶接部５３によって収容スリーブ１６の周壁に堅固に固定された遠位リング３１を備えている。この遠位リング３１が、収容スリーブ１６の近位端２７へと取り付けられ、近位端には加熱ロッド１１（より正確には、加熱ロッド１１の金属管５９）の周壁との半径方向のすき間を有している。
【００５９】
遠位リング３１の遠位端３２が、収容スリーブ１６を介して加熱ロッド１１（より正確には、加熱ロッド１１の金属管５９）へと堅固に接続された荷重検出スリーブ１７の第１の軸方向の端部を形成している。したがって、荷重検出スリーブ１７のこの遠位端３２が、軸４１に従った加熱ロッド１１の移動によって、少なくとも近位方向に（さらには、図示の実施形態においては両方向に）駆動され、軸方向に平行移動する。
【００６０】
荷重検出スリーブ１７のこの遠位端３２は、加熱ロッド１１の軸方向の移動の際に固定リング１５に対する制限ストッパとなることがないように、固定リング１５の近位端２８から軸方向に離れている。しかしながら、遠位リング３１の遠位端３２は、荷重検出スリーブ１７が近位側において固定リング１５の直上に位置するよう、可能な限り固定リング１５の近くに位置する。
【００６１】
遠位リング３１の上方（近位側）に、圧電材料からなる第１のワッシャ３３が位置し、ワッシャ３３の上方に、導電性材料からなる中央ワッシャ３４が位置し、中央ワッシャ３４の上方に、圧電材料からなる第２のワッシャ３５が位置し、ワッシャ３５の上方に、近位リング３６が位置している。
【００６２】
このようなやり方で重ねられた荷重検出スリーブ１７の種々のリングおよびワッシャ３１、３３、３４、３５、３６は、少なくともほぼ同じ内径を有しており、そのような内径は、加熱ロッド１１の金属管５９に接触することがないよう、加熱ロッド１１の金属管５９の外径よりもわずかに大きい。荷重検出スリーブ１７の種々のリングおよびワッシャ３１、３３、３４、３５、３６の半径方向の厚さは、圧電ワッシャ３３、３５に生じる軸方向の圧縮応力を検出することが可能でありながら、（４ｍｍの外径を有する）加熱ロッド１１の金属管５９の近位部５０の周囲で収容ハウジング１４に収容できるように、可能な限り小さい。典型的には、圧電ワッシャ３３、３５の半径方向の厚さは、１ｍｍ程度である。
【００６３】
荷重検出スリーブ１７の近位リング３６は、荷重検出スリーブ１７の第２の軸方向の近位端も構成する近位端３７を有している。図１に示されている実施形態において、荷重検出スリーブ１７の近位端３７は、加熱ロッド１１の近位端３８を近位側に過ぎており、加熱ロッド１１が、荷重検出スリーブ１７を軸方向に完全に通過してはいない。しかしながら、荷重検出スリーブ１７が、電力供給電極１２の周囲を完全には延びておらず、収容ハウジング１４において可能な最も遠位側かつ取り付けブシュ４８（収容ハウジング１４の遠位端に位置する）の近位側の位置にあることに、注意すべきである。
【００６４】
荷重検出スリーブ１７の近位リング３６は、遠位リング３１、中央ワッシャ３４、および圧電ワッシャ３３、３５の半径方向の厚さよりもわずかに大きい半径方向の厚さを有している。細い金属製の接続管１８が、荷重検出スリーブ１７の周囲を近位リング３６から遠位側へと固定リング１５まで延びている。したがって、この接続管１８は、荷重検出スリーブ１７と収容ハウジング１４の内壁４４との間に介装されている。接続管１８は、少なくとも１つの周状の溶接部５４によって荷重検出スリーブ１７の近位リング３６に堅固に固定された近位端３０と、少なくとも１つの周状の溶接部５５によって固定リング１５の近位端２８に（好ましくは、余分な厚さを避けるべく固定リング１５の近位端２８の壁１９に半径方向外向きに形成された凹所に）堅固に固定された遠位端２９とを有している。荷重検出スリーブ１７の近位リング３６の余分な半径方向の厚さゆえ、一方、すなわち荷重検出スリーブ１７の圧電ワッシャ３３、３５、ワッシャ３４、および遠位リング３１と、他方、すなわち接続管１８との間に、半径方向のすき間が形成される。同様に、接続管１８は、接続管１８の半径方向外向きの円柱形の壁と、これに面するプラグ本体１３の収容ハウジング１４の内壁４４との間に、接続管１８の軸方向の全長にわたって半径方向のすき間が形成されるよう、充分に細い。したがって、接続管１８がプラグ本体１３に接触することがない。
【００６５】
このようにして、接続管１８が、荷重検出スリーブ１７の近位端３７を固定リング１５へと接続し、したがってプラグ本体１３へと接続する。しかしながら、この接続は、荷重検出スリーブ１７の近位端３７の支持点を固定リング１５へと移すため、荷重検出スリーブ１７に生じる圧縮応力は、実際のところ、収容スリーブ１６に接している加熱ロッド１１の近位部５０と固定リング１５との間に加熱ロッド１１の軸方向の移動によって生じるせん断荷重を表わす。また、荷重検出スリーブ１７の２つの軸方向の端部が、少なくともほぼ半径方向に互いに面する領域において加熱ロッド１１（より正確には、加熱ロッド１１の金属管５９）およびプラグ本体１３にそれぞれ位置するため、荷重検出スリーブ１７によってもたらされる信号が、後述のように接続管以外のシリンダヘッド、プラグ本体１３、または他の中間の部材の変形によって乱されることがない。
【００６６】
きわめて細い接続管１８は、遠位方向に荷重検出スリーブ１７の近位端３７を引っ張る軸方向のけん引にいくらかの弾性を有しており、接続管１８を形成する材料および接続管１８の寸法を適切に選択することによって調節することができる値の所定の剛性係数Ｋ２を有する。例えば、接続管１８は、高い特性を有するステンレス鋼から選択される材料で形成され、その厚さ（外壁の半径と内壁の半径との間の差）が、０．２ｍｍ程度である。接続管１８は、好ましくは高特性のステンレス鋼であり、１５０ＧＰａよりも大であり、特に２００ＧＰａ程度であるヤング率と、６００ＭＰａよりも上であり、例えば８００ＭＰａ程度である弾性限界と、少なくとも３００ＭＰａであり、例えば４００ＭＰａ程度である疲労強度（破損なしでのサイクル数が無限である最大応力）とを有している。例えば、１７−４ＰＨステンレス鋼またはインコネル鋼である。
【００６７】
図に示されている実施形態においては、接続管１８の近位端３０が、荷重検出スリーブ１７の近位リング３６の近位端３７の外側に単純に溶接されている。この剛性係数Ｋ２の適切な値を得るために、収容スリーブ１６の遠位端の上向き部２６と同様に、接続管１８の近位端３０から荷重検出スリーブ１７の近位リング３６への接続に、内部へと向かって上向き部を形成する折り曲げ部を設けることが可能であり、遠位側においてこの上向き部が荷重検出スリーブ１７の近位端３７の周囲を延びてよいことに、注意すべきである。本発明によるプラグの全体的な機能の運動学が、図８の図に示されている。
【００６８】
接続管１８は、中央ワッシャ３４の外面へと溶接されて近位側に延びる電気接続ピン５７を通すことができるよう、接続管１８の近位端３０から荷重検出スリーブ１７の中央ワッシャ３４までの接続管１８の高さの一部について、接続管１８の厚さの全体を貫いて形成された少なくとも１つの開口５６も有している。この電気接続ピン５７は、圧電ワッシャ３３、３５によって生成される信号を、荷重検出スリーブ１７によってもたらされる信号を処理するための電子回路９０へと近位側に伝達することを可能にする。
【００６９】
電気接続ピン５７は、図１１〜１３に示されている多層バンドの全体的形態の可撓コネクタ７１の遠位端に形成される。このコネクタ７１は、好ましくは曲げにおいて柔軟である絶縁材料からなる支持層７２を備えており、加熱ロッドの主軸４１の半径方向外側を向いている支持層７２の第１の面７３が、信号線７４を保持している。信号線は、前記第１の面７３上に位置して支持層７２の遠位端７５と荷重検出スリーブ１７がもたらす信号を処理するための電子回路９０との間をコネクタに沿って長手方向に延びている金属製（例えば、銅製）の電路で形成されており、前記電子処理回路９０が、第１の面７３の近位端部分に保持されている。信号線７４は、半径方向において加熱ロッドの主軸４１に面している第２の面７９（すなわち、支持層７２の第１の面７３の反対側の面）に適用された端部スタッド７８へと、支持層７２の厚さを貫いて形成されて支持層７２の遠位端７５に位置する導電ブシュ７７を介して接続されている。ブシュ７７は、例えば導電接着剤７６で満たされている。導電性材料（例えば、面７９に付着させた銅）からなるこのスタッド７８は、荷重検出スリーブ１７によってもたらされる電気信号が信号線７４によって電子処理回路９０へと伝えられるように、中央ワッシャ３４へと（溶接または導電接着剤によって）接続されている。
【００７０】
信号線７４の幅は、第１の面７３の中央部において、第１の面７３の幅の一部にのみ広がっている。さらに、第１の面７３は、信号線７４の周りに周囲の遮蔽を形成するために、この第１の面７３に沿って信号線７４の各側およびブシュ７７の周囲を延びている２つの導電接地線８１を保持している。例えば、各々の導電接地線８１は、第１の面７３に付着した導電性材料（例えば、銅）からなる電路の形態であり、例えば電子処理回路９０のレベルにおいてプラグ本体の電気接地へと接続されている。好都合には、絶縁体の層８３が、対面するプラグ本体の内壁とのすべての接触を避けるために、前記第１の面７３が保持する各々の導電路（信号線７４および接地線８１）を覆っている。この層８３は、第１の面７３を完全に覆う絶縁ワニスの層の形態であってよい。
【００７１】
加熱ロッドの主軸４１に向かって半径方向内側を向いている支持層７２の前記第２の面７９は、導電接地層８２を保持している。この導電接地層８２は、例えば、少なくともほぼ第２の面７９の全幅に従って第２の面７９に付着し、例えば電子処理回路９０のレベルにおいてプラグ本体の電気接地へと接続された導電性材料からなる幅広い電路の形態であってよい。支持層７２の幅および可撓コネクタ７１全体の１つの幅は、主軸４１からずらされており、収容ハウジングの直径ではない弦に従って延びている。さらに、支持層７２の幅、したがって導電接地層８２の幅は、可能な限り大きく、特に信号線７４の幅よりも大きく、プラグ本体内に形成される円柱形の収容ハウジングの半径よりも大きい。このやり方で、このようにして形成される遮蔽の効率が最適化される。
【００７２】
導電接地層８２は、スタッド７８との電気的接触を避けるために、スタッド７８から離れた遠位端８５において中断されている。好ましくは、導電接地層８２が、遠位側において、荷重検出スリーブ１７の近位リング３６を過ぎて延びることがない。導電接地層８２の遠位端８５は、（溶接または導電接着剤）によって荷重検出スリーブ１７の近位リング３６に接続されている。
【００７３】
このようにして、導電接地層８２は、（半径方向において）加熱ロッド１１の電力供給電極１２（軸心が主軸４１上に位置している）と荷重検出スリーブ１７の電気信号を伝達するための信号線７４との間に介装され、あらゆる静電結合を防止する電気的遮蔽として機能する。すなわち、導電接地層８２が、加熱ロッドの電力供給の接続および信号線７４に沿って長手方向に延び、主軸４１と信号線７４との間に配置されている。
【００７４】
このように、信号線７４は、すべての側において、接地に接続された導電性の遮蔽によって囲まれており、前記導電接地層８２が、内側において遮蔽を形成し、接地導電線８２が、前記周辺の側方の遮蔽を形成し、金属製のプラグ本体が、外側において遮蔽を形成している。このように形成された多層の可撓コネクタ７１が、プラグ本体内で荷重センサ１７とプラグ本体１３の近位部８４との間を延びるセンサリンク７１と呼ばれる電気的接続を構成し、このセンサリンク７１が、完全に遮蔽されている。
【００７５】
電子処理回路９０は、好都合には、プラグ本体の近位側の出力端子に荷重検出スリーブ１７によってもたらされる信号（したがって、シリンダ圧力）を表わす電圧を供給するために適している。この回路９０は、電荷増幅集積回路の形態であってよい。したがって、本発明によるグロープラグは、工場において製造、設定、調節、および保証でき、任意のエンジンにおいてすぐに使用できる状態で供給できる独立かつ自立したユニットを構成する。
【００７６】
さらには、プラグ本体１３が、互いに軸方向に延びるように堅固に組み立てられる複数の別個の金属管で構成され、すなわち近位側の金属管９５が、遠位側の金属管４５によって軸方向に延長される。特に、近位側の管９５が、電子信号処理回路９０およびグロープラグの種々のコネクタを収容するプラグ本体１３の近位部８４を形成している。グロープラグをエンジンのシリンダヘッドに取り付けるためのねじ山付きの部位４３が、この近位側の金属管９５の外壁に形成されている。
【００７７】
遠位側の管４５は、近位側の管９５よりも小さい厚さ（外径と内径との間の差）を有している。近位側の管９５は、遠位端に、遠位側の管４５の近位端を受け入れるための凹所を形成している外壁の収縮９６を有している。好ましくは、この受け入れ用の収縮９６は、近位側の管９５および遠位側の管４５の外壁が２つの管４５、９５の継ぎ目において互いに連続的であり、近位側の管９５および遠位側の管４５の両者が同じ外径を有するように、遠位側の管４５の厚さに一致する厚さを有している。遠位側の管４５および近位側の管９５は、端部同士を突き合わせてレーザ溶接によって互いに接合される。
【００７８】
遠位側の管４５は、第１の金属合金で製作され、近位側の管９５は、第２の金属合金で製作され、遠位側の管４５を形成している第１の金属合金は、近位側の管９５を形成している第２の金属合金よりも優れた機械的特性を有している。より詳しくは、好都合には、本発明によれば、遠位側の管４５を形成している第１の金属合金が、近位側の管９５を形成している第２の金属合金よりも高い弾性限界を有している。特に、好都合には、本発明によれば、前記金属合金が、近位側の管９５と遠位側の管４５との間の厚さの減少を補償しつつ、機械的特性（特に、弾性限界）の連続性をもたらすように選択される。好都合には、本発明によれば、遠位側の管４５と近位側の管９５との間の厚さの差が、Ｙ１×Ｓ１＝Ｙ２×Ｓ２のようであり、ここでＹ１は、近位側の管を形成している金属合金の弾性限界であり、Ｓ１は、近位側の管の前記厚さによって形成される断面であり、Ｙ２は、遠位側の管を形成している金属合金の弾性限界であり、Ｓ２は、遠位側の管の前記厚さによって形成される断面である。
【００７９】
例えば、前記遠位側の管４５を形成している第１の金属合金が、１５０ＧＰａよりも大であり、特に２００ＧＰａ程度であるヤング率と、６００ＭＰａよりも上であり、例えば８００ＭＰａ程度である弾性限界と、少なくとも３００ＭＰａであり、例えば４００ＭＰａ程度である疲労強度（破損なしでのサイクル数が無限である最大応力）とを特に有している高特性のステンレス鋼である。例えば、１７−４ＰＨステンレス鋼またはインコネル鋼であってよい。好都合には、前記近位側の管９５を形成している第２の金属合金が、例えば１５０ＭＰａ程度の弾性限界を有する高速加工用のステンレス鋼であってよい。
【００８０】
減少された厚さの遠位側の管４５は、特に、同じ外径および基本的に不変のプラグ本体１３のユニットの機械的特性において、前記収容ハウジング１４を形成するための利用可能な内部空間を増やすことを可能にする。
【００８１】
好ましくは、少なくとも荷重検出スリーブ１７が少なくとも１つの圧電ワッシャ３３、３５を備えているこの実施形態において、圧電ワッシャ３３、３５が、燃焼室の圧力が低い場合など、加熱ロッド１１の軸方向の位置にかかわらず、各々の圧電ワッシャ３３、３５が（あらかじめ応力が加わっている上向き部２６および接続管１８の弾性的な引き込みＫ１およびＫ２によって）常に圧縮されていることを確実にするために、例えば１００Ｎ程度の軸方向の圧縮のあらかじめの荷重にて組み立てられる。結果として、荷重検出スリーブ１７が、加熱ロッド１１がプラグ本体１３に対して軸方向に変位する際に荷重検出スリーブ１７へと加わる軸方向の圧縮応力の変化を表わす信号をもたらす。このあらかじめの軸方向の圧縮荷重を、接続管１８の遠位端２９について固定リング１５の近位端２８への周状の溶接５５を実行する瞬間に、固定リング１５（外側に向かって延びており遠位側に面している段部５８を有している）と接続管１８の近位端３０との間に軸方向の圧縮荷重を作用させることによって、得ることができる（図３）。
【００８２】
図２〜５が、本発明の第１の実施形態によるグロープラグを製造するためのプロセスの種々の段階を示している。
【００８３】
第１に、収容スリーブ１６が、周状の溶接によって加熱ロッド１１の周囲に固定され、次いで固定リング１５が、収容スリーブ１６の周囲に挿入され、周状の溶接によって上向き部２６において収容スリーブ１６の周囲に固定される。次いで、荷重検出スリーブ１７が、収容スリーブ１６の近位端に当接するまで、加熱ロッド１１の近位端３８を介して導入される（図２）。荷重検出スリーブ１７の遠位リング３１について、収容スリーブ１６への周状の溶接５３が実行される。次いで、接続管１８が、荷重検出スリーブ１７の周囲に、加熱ロッド１１の近位端３８を介して導入される。次いで、接続管１８の近位端３０について、荷重検出スリーブ１７の近位端３７への周状の溶接が実行される。次いで、軸方向の圧縮（１００Ｎ程度）にて、固定リング１５の近位端２８への接続管１８の遠位端２９の周状の溶接が実行される（図３）。その後に、加熱ロッド１１の電気的接続（電極１２による）および荷重検出スリーブ１７の電気的接続（ピン５７による）が実行され、グロープラグの近位部の種々の構成要素（図４）が組み付けられる。次いで、収容ハウジング１４を形成しているプラグ本体１３の遠位側の管４５が、加熱ロッド１１の遠位端から挿入され、次いで断頭円錐形の遠位端のワッシャ４７が挿入され、全体が周状の溶接によって固定される（図５）。
【００８４】
シリンダの圧力が高まるとき、加熱ロッド１１が近位方向への平行移動にてわずかに軸方向に移動し、これによって荷重検出スリーブ１７が圧縮され、荷重検出スリーブ１７の圧電ワッシャ３３、３５が、この圧縮を表わす電荷をもたらす。
【００８５】
収容スリーブ１６の遠位端の上向き部２６が、剛性係数Ｋ１に従って、シリンダの圧力に逆らって遠位側へと加熱ロッド１１を引き戻す。この引き戻しが、同じ圧力増加の値において、荷重検出スリーブ１７に加わる圧縮応力を小さくすることを可能にし、したがって荷重検出スリーブ１７の動作範囲を広くする。また、接続管１８に加わる応力を抑えることも可能にする。
【００８６】
剛性係数Ｋ２による接続管１８の弾性が、一方では、同じシリンダ圧力において荷重検出スリーブ１７に加わる荷重を減らすことを可能にし、他方では、上向き部２６に加わる圧縮応力を減らすことを可能にする。剛性係数Ｋ２の値が大きいほど、（同じシリンダ圧力において）荷重検出スリーブ１７に加わる応力が大きくなる。また、剛性Ｋ２による接続管１８の弾性は、充分な厚さ（特に、０．３５ｍｍ程度）の非透過膜（上向き部２６によって形成される）を、この非透過膜を異なる熱膨張の作用のもとでの過度な応力（膜の塑性変形または劣化を生じさせる恐れがある）に曝すことを回避しつつ、この不透過膜を介した熱伝導による熱量の良好な除去に都合よく保持することも可能にする。
【００８７】
また、接続管１８および収容スリーブ１６が、同じ材料または同じ熱特性を有する材料で製作される場合、これが温度の関数としての剛性係数Ｋ１およびＫ２の変化を補償する。好都合には、本発明によれば、接続管１８および収容スリーブ１６が、ステンレス鋼から選択され、好ましくは高特性の（特に、高い弾性限界および高い疲労強度の）ステンレス鋼から選択される同じ材料で構成される。特に、好都合には、本発明によれば、接続管１８および収容スリーブ１６が、１５０ＧＰａよりも大であり、特に２００ＧＰａ程度であるヤング率と、６００ＭＰａよりも上であり、例えば８００ＭＰａ程度である弾性限界と、少なくとも３００ＭＰａであり、例えば４００ＭＰａ程度である疲労強度（破損なしでのサイクル数が無限である最大応力）とを特に有している高特性の同じステンレス鋼で製作される。例えば、どちらも１７−４ＰＨステンレス鋼またはインコネル鋼である。
【００８８】
２つの剛性係数Ｋ１およびＫ２の選択は、このようにして形成される機械系の通過帯域を、例えば１０ｋＨｚよりも高い軸方向の振動による第１の固有モード（基本または固有周波数）を有するように調節することを可能にする。例えば、Ｋ１＝Ｋ２≒４０Ｎ／μｍにて良好な結果を得ることが可能である。
【００８９】
上述のように、加熱ロッド１１または電力供給電極１２の変形の固有モードあるいはプラグ本体１３またはシリンダヘッドの変形によって乱されることなくシリンダ圧力を完璧に信頼できかつ正確な様相で表わす信号をもたらす荷重センサが組み込まれた標準的な寸法のグロープラグが得られる。実際に、荷重検出スリーブ１７が１７０℃を超える温度に曝されることがないことが注目される。
【００９０】
図７に示されている第２の実施形態においては、加熱ロッド１１’が、単純な金属管の形態ではなく、加熱ロッド１１’の周壁および加熱ロッド１１’の４ｍｍに等しい直径の断面を形成する外周の金属管６１へと設置され（さらにろう付けによって固定され、あるいは突っ張りによって固定され、すなわち弾性的な半径方向の応力が残るように押し込まれ）たセラミック棒６０の形態である。外周の金属管６１は、軸方向に関して、収容ハウジング１４内を延びているだけでなく、ワッシャ４７およびプラグ本体１３を過ぎて延び、加熱ロッド１１’の遠位部の一部を形成している。セラミック棒６０は、近位端および遠位端の両方において、外周の金属管６１を過ぎて軸方向に延びている。さらに、セラミック棒６０は、それ自身は公知のやり方で、電流が供給されてジュール効果によって加熱する抵抗成分が取り入れられている。
【００９１】
次いで、やはり荷重検出スリーブ１７が、軸方向において固定リング１５（したがって、取り付けブシュ４８）の近位側に直接隣接する収容ハウジング１４内の可能な限り最も遠位側の位置で、加熱ロッド１１’の周囲を延びており、すなわち金属管６１の近位部６３およびセラミック棒６０の近位部６２の周囲を延びている。この第２の図示の実施形態においては、荷重検出スリーブ１７が、加熱ロッド１１’の外周の管６１の近位端をわずかに過ぎて延びている。しかしながら、近位側において、荷重検出スリーブ１７は、セラミック棒６０の近位端で構成される加熱ロッド１１’の近位端を過ぎて延びているわけではない。そのような加熱ロッドの電力供給は、セラミック棒６０の近位端の周囲に巻き付けられて電気的に接触する導電ワイヤの巻線７０として実現される。他の点では、第２の実施形態は、第１の実施形態と同一である。
【００９２】
上述のように、本発明は、金属管５９の形態の加熱ロッド１１にも、外周の金属管６１に設置されたセラミック棒６０の形態の加熱ロッド１１’にも適合する。
【００９３】
図６が、本発明によるグロープラグにおいて使用することができる荷重センサスリーブ６７の変形の実施形態を示している。この変形においては、荷重センサスリーブ６７が、圧電ワッシャを備えるのではなく、少なくとも１つのひずみゲージ６５（電気抵抗が変形の関数として変化するくねくねと曲がった配線）を備えており、ひずみゲージ６５の端子６８および６６が、上述のピン５７と同様の電気接続ピンへと接続される。この変形の実施形態においては、荷重センサスリーブ６７が、軸方向の圧縮および引っ張りにおいて同様に上手く機能することができる。
【００９４】
本発明は、上述および図示した実施形態に関して、多数の変形が可能である。例えば、荷重検出スリーブ１７が、圧電ワッシャを１つだけ備えても、あるいは２つ以上の圧電ワッシャを備えてもよく、荷重検出スリーブ１７の近位端を加熱ロッドへと直接溶接してもよい、などである。また、加熱ロッドへと接続される荷重検出スリーブの軸方向の端部が（遠位端ではなくて）近位端であって、荷重検出スリーブの遠位端がプラグ本体に接続されてもよい。溶接は、レーザ溶接または他の方法で実施することが可能である。
【符号の説明】
【００９５】
１１    加熱ロッド
１１’    加熱ロッド
１２    電力供給電極
１３    プラグ本体
１４    収容ハウジング
１５    固定リング
１６    収容スリーブ
１７    荷重検出スリーブ
１８    金属製の接続管
１９    円柱形の壁
２０    円柱形の内壁
２１    周状の溶接部
２２    収容スリーブの壁の第２の面
２３    周状の溶接部
２４    収容スリーブの遠位端
２５    収容リングの遠位端
２６    収容スリーブの遠位端の上向き部
２７    収容スリーブの近位端
２８    固定リングの近位端
２９    接続管の遠位端
３０    接続管の近位端
３１    遠位リング
３２    第１の軸方向の端部
３３    ワッシャ
３４    中央ワッシャ
３５    第２のワッシャ
３６    近位リング
３７    第２の軸方向の端部
３８    加熱ロッドの近位端
３９    周状の溶接部
４０    収容スリーブの遠位端の上向き部の近位端部分
４１    加熱ロッドの主軸
４２    プラグ本体の外壁
４３    プラグ本体の外壁のねじ山付き部分
４４    収容ハウジングの内壁
４５    遠位側の金属管
４６    管の遠位端
４７    ワッシャ
４８    取り付けブシュ
４９    加熱ロッドの遠位部
５０    外周金属管の近位部
５１    収容ハウジングの近位領域
５２    円柱形の壁
５３    周状の溶接部
５４    周状の溶接部
５５    周状の溶接部
５６    接続管の開口部
５７    ピン
５８    固定リングの段部
５９    外周の金属管
６０    セラミック棒
６１    外周の金属管
６２    セラミック棒の近位部
６３    外周金属管の近位部
６４    絶縁材料
６５    ひずみゲージ
６６    ひずみゲージの端子
６７    荷重検出スリーブ
６８    ひずみゲージの端子
６９    電気抵抗
７０    導電ワイヤの巻線
７１    可撓コネクタ
７２    支持層
７３    支持層の第１の面
７４    信号線
７５    支持層の遠位端
７６    導電接着剤
７７    ブシュ
７８    端部スタッド
７９    支持層の第２の面
８０    湾曲接続部
８１    導電接地線
８２    導電接地層
８３    絶縁体の層
８４    プラグ本体の近位部
８５    導電接地層の遠位端
９０    電子処理回路
９５    近位側の金属管
９６    外壁の収縮
９７    電極の近位端
９８    電力供給コネクタ
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【外国語明細書】
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