(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
中央内孔が設けられ、エンジンのシリンダヘッドに固定するための手段を有する金属本体と、
長さ方向に沿って均一にテーパが付けられた胴部を有するセラミックヒーター部分と、
該セラミックヒーター部分の芯部に電気接続される導電手段と、
前記セラミックヒーター部分を前記中央内孔の内部に摩擦固定して前記金属本体に電気接続させると共に、前記セラミックヒーター部分の先端チップを前記金属本体から長手方向に離れた位置に位置決めする取り付け手段とを備えたセラミックヒーター。
【請求項２】
前記取り付け手段は、前記中央内孔にはめ込まれた導電性環状スリーブを有しており、該導電性環状スリーブは、前記セラミックヒーター部分のテーパにはめ合わされるテーパを付けた内孔を有している請求項１に記載のセラミックヒーター。
【請求項３】
前記導電性環状スリーブは前記中央内孔の先端部のフランジに当接している請求項２に記載のセラミックヒーター。
【請求項４】
前記中央内孔にエポキシを充填して、前記セラミックヒーター部分を前記金属本体に電気接続した状態で固定するようにした請求項１に記載のセラミックヒーター。
【請求項５】
前記導電手段は、前記内孔に挿通されて前記セラミックヒーター部分に電気接続している導体を有している請求項１に記載のセラミックヒーター。
【請求項６】
前記内孔は、前記内孔を閉鎖する絶縁キャップを有しており、前記導体は該キャップを貫通している請求項５に記載のセラミックヒーター。
【請求項７】
前記取り付け手段は、前記中央内孔にはめ込まれた導電性環状スリーブを有しており、該導電性環状スリーブは、前記セラミックヒーター部分のテーパにはめ合わされるテーパを付けた内孔を有している請求項６に記載のセラミックヒーター。
【請求項８】
前記導電性環状スリーブは、前記中央内孔の先端部のフランジに当接している請求項７に記載のセラミックヒーター。
【請求項９】
前記中央内孔にエポキシを充填して、前記セラミックヒーター部分を前記摩擦はめ合い状態に固定するようにした請求項８に記載のセラミックヒーター。
【請求項１０】
前記取り付け手段は、前記内孔のテーパ状内周表面であり、該テーパ状内周表面は、前記セラミックヒーター部分のテーパにはめ合わされるテーパを有している請求項１に記載のセラミックヒーター。
【請求項１１】
前記導電手段は、前記内孔に挿通されて前記セラミックヒーター部分の芯部に電気接続している導体を有している請求項１０に記載のセラミックヒーター。
【請求項１２】
前記内孔は、前記内孔を閉鎖する絶縁キャップを有しており、前記導体は該キャップを貫通している請求項１１に記載のセラミックヒーター。
【請求項１３】
前記テーパ状内周表面は、前記内孔の一部分に沿って配置されて前記セラミックヒーターの前記先端チップを位置決めするようにした請求項１２に記載のセラミックヒーター。
【請求項１４】
中央内孔を有する金属本体と、セラミックヒーター部分に電気接続されると共に前記金属本体から絶縁された導体とを備えており、前記セラミックヒーター部分は、前記中央内孔の内部に摩擦係合して前記金属本体に電気接続される、長さ方向に沿って均一にテーパが付けられた胴部を有しているエンジン用グロープラグ。
【請求項１５】
前記グロープラグが、前記中央内孔にはめ込まれた導電性環状スリーブを備えており、該導電性環状スリーブは、前記セラミックヒーター部分のテーパ状胴部にはめ合わされるテーパを付けた内孔を有している請求項１４に記載のエンジン用グロープラグ。
【請求項１６】
前記導電性環状スリーブは、前記中央内孔の内部に延出して前記セラミックヒーター部分の先端チップを前記金属本体から長手方向に離れた位置に位置決めするフランジに当接している請求項１５に記載のエンジン用グロープラグ。
【請求項１７】
前記中央内孔にエポキシを充填して、前記セラミックヒーター部分を前記摩擦係合状態に固定するようにした請求項１４に記載のエンジン用グロープラグ。
【請求項１８】
前記内孔は、前記内孔を閉鎖する絶縁キャップを有しており、前記導体は該キャップを貫通している請求項１４に記載のエンジン用グロープラグ。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明はセラミックヒーターに関する。特に、本発明はディーゼルエンジン用のグロープラグとして使用されるセラミックヒーターのセラミックチップの新規なテーパ構造に関する。
背景技術
セラミックヒーターは当該技術分野で周知である。グロープラグのセラミックヒーターチップは一般的に、金属本体またはハウジングにろう付けされた円筒形部材である。しかし、高い燃焼室の圧力及び温度のためにろう付けが破損しやすい。
さらに、そのような円筒形セラミックヒーターチップは、通常の使用中に炭素被膜で厚く覆われるようになる。グロープラグの整備が必要な場合、グロープラグをシリンダヘッドから抜き取らなければならない。セラミックチップ上に蓄積した炭素は、セラミックチップがシリンダヘッド内に固定する傾向にある。整備員が金属本体を取り外す時、セラミックチップが金属本体から離脱してシリンダヘッド内に残ることがしばしばあり、これは非常に望ましくない。
米国特許第５，０８４，６０７号に開示されているように、グロープラグの本体の内孔内にセラミックヒーターチップを確実に保持することができるように機械的結合構造を改良することによってこの問題に取り組む試みが行われている。しかし、この提案されている構造では、余分な精密部品を製造する必要があり、このためにグロープラグのコストが増加する。
発明の開示
従来技術の欠点は、グロープラグの本体の内孔にくさび状に係合するテーパ状セラミックヒーターチップを有するセラミックヒーターを提供することによって解決できる。
本発明の１つの態様によれば、中央内孔が設けられ、エンジンのシリンダヘッドに固定するための手段を有する金属本体と、長さ方向に沿って均一にテーパが付けられた胴部を有するセラミックヒーター部分と、セラミックヒーター部分の芯部に電気接続される導電手段と、セラミックヒーター部分を中央内孔の内部に摩擦固定して金属本体に電気接続させると共に、セラミックヒーター部分の先端チップを金属本体から長手方向に離れた位置に位置決めする取り付け手段とを備えたセラミックヒーターが提供されている。
本発明の別の態様によれば、中央内孔が設けられ、エンジンのシリンダヘッドに固定するための手段を有する金属本体と、長さ方向に沿って均一にテーパが付けられた胴部を有するセラミックヒーター部分と、セラミックヒーター部分の芯部に電気接続される導体と、中央内孔にはまって、セラミックヒーター部分を中央内孔の内部に摩擦固定して金属本体に電気接続させると共に、セラミックヒーター部分の先端チップを金属本体から長手方向に離れた位置に位置決めする環状リングとを備えたセラミックヒーターが提供されている。導体は、内孔に挿通されてセラミックヒーター部分の芯部に電気接続している。絶縁キャップが内孔を閉鎖しており、導体はこのキャップを貫通している。環状リングは、セラミックヒーター部分のテーパにはめ合わされるテーパを付けた内孔を備えている。環状リングは、中央内孔の先端部のフランジに当接している。中央内孔にエポキシを充填して、セラミックヒーター部分を金属本体の先端部内に固定している。
本発明の別の態様によれば、中央内孔を有する金属本体と、セラミックヒーターに電気接続されると共に金属本体から絶縁された導体とを備えたグロープラグ用のセラミックヒーターが提供されている。セラミックヒーターは、中央内孔の内部に摩擦係合して金属本体に電気接続される、長さ方向に沿って均一にテーパが付けられた胴部を有している。
本発明のさらなる態様によれば、中央内孔にはめ込まれた環状リングを有するグロープラグが提供されている。環状リングは、セラミックヒーター部分のテーパ状胴部にはめ合わされるテーパを付けた内孔を有している。
本発明のさらなる態様によれば、テーパを付けた環状内孔を有するグロープラグが提供されている。テーパは、セラミックヒーター部分のテーパ状胴部にはめ合わされる形状である。
発明を実施するための最良の形態
本発明のセラミックヒーターが、図１に全体的にグロープラグ１０として示されている。グロープラグ１０は、中央長手方向内孔１４を貫設した剛直な金属本体１２を有している。円周方向に延出したリップまたはフランジ１６が、胴部１８の先端部で内孔１４の内部に延出している。胴部１８に雄ねじ２０が設けられて、グロープラグ１０をディーゼルエンジン（図示せず）のシリンダヘッドの雌ねじ付き内孔に螺着すなわち固定できるようにしている。本体１２はまた、本体１２を機械的に回転させるための六角ナット形の頭部２２を有している。
セラミックヒーター部分２４は、全体的に長さ方向に沿って均一なテーパが付けられた胴部を有している。セラミックヒーター部分２４の先端部２６は、当該技術分野では周知の従来構造を有している（例えば、米国特許第５，５１９，１８７号、第４，７４２，０９５号及び第３，０４，７７８号を参照されたい）。一般的にセラミックヒーター部分２４は、セラミックロッド芯部２８と、環状セラミック管状部材３０と、管状部材３０に焼結されたセラミック外管３２とを含む３層を有している。
導電性ワイヤ３４として図示されている導電手段が、内孔１４の中心を貫通しており、金属本体１２から絶縁されている。非金属絶縁キャップ３６が、内孔１４の基端部にはめ込まれている。コネクタキャップ３８が、導電性ワイヤ３４の露出端部にはめ付けられている。導電性ワイヤ３４は、絶縁キャップ３６を貫通してセラミックヒーター部分２４のセラミックロッド芯部２８まで延在している。
セラミックヒーター部分２４の基端部が導電性環状スリーブ４０として図示されている取り付け手段に当接しているため、先端チップ２６は金属本体１２から所定距離だけ長手方向に延出している。スリーブ４０の内孔表面には、セラミックヒーター部分２４のテーパにはめ合わされるテーパが付けられている。内孔１４の非金属絶縁キャップ３６とセラミックヒーター部分２４の基端部との間の空隙にエポキシ樹脂フィラー４２が充填されている。
組み付ける際は、導電性スリーブ４０を内孔１４に同軸的に挿入して、胴部１８の先端部のリップ１６に当接させる。次に、セラミックヒーター部分２４を内孔１４に挿入して、導電性環状スリーブ４０の内部にくさび状に摩擦係合させることによって、セラミックヒーター部分２４を本体１２に電気接続させる。導電性ワイヤ３４の先端部をセラミックヒーター部分２４のセラミックロッド芯部２８の端部内孔４４に固定的にはめ込んでそれに電気接続させる。内孔１４にエポキシ樹脂フィラー４２を充填して、その内部で硬化させる。エポキシ４２は、セラミックヒーター部分２４を金属本体１２に摩擦係合状態に固定して電気接続させる。エポキシ樹脂フィラー４２を硬化させる間、非金属絶縁キャップ３６を導電性ワイヤ３４の端部にはめ付けて導電性ワイヤ３４を支持する。次に、コネクタキャップ３８を導電性ワイヤ３４の基端部にかぶせる。
本発明のセラミックヒーターは、既存のグロープラグの代わりに従来通りに使用することができる。グロープラグ１０の寸法は、そのグロープラグ１０を使用する個々のディーゼルエンジンによって決まることは、容易に理解されるであろう。
グロープラグ１０をシリンダヘッドから取り外す際に、セラミックヒーター部分２４と導電性環状スリーブ４０との間のくさび状はめ合いが、本体１２をシリンダヘッドから引き外している時にセラミックヒーター部分２４に確かなくさび的固定力を与えてそれを取り外すことができるようにすることは明らかである。確かなくさび的固定力は、セラミックヒーター部分２４が本体１２から外れてシリンダヘッド内に残ることを防止する。
図３を参照すると、本発明の第２の実施の形態が示されている。金属本体５０が、中央内孔５４を有する胴部５２を備えている。内孔５４の先端部に、セラミックヒーター部分２４のテーパにはめ合わされるテーパを付けた内周表面５６として示されている取り付け手段が設けられている。セラミックヒーター部分２４は、くさび状にテーパ状表面５６に摩擦係合する。テーパ状表面５６は内孔５４に沿って設けられているため、セラミックヒーター部分の先端チップ２６は金属本体５０から所定距離だけ長手方向に延出している。
以上に好適な実施の形態を詳細に説明したが、本発明の教示から逸脱することなく変更が可能であることは、当該記述の専門家には理解されるであろう。そのような変更はすべて、本発明に含まれるものとする。
【図面の簡単な説明】
本発明の実施の形態を示す図面において、
図１は、本発明のセラミックヒーターの側部断面図であり、
図２は、図１の実施例のセラミックヒーターのテーパ状セラミックチップと金属本体の内孔との相互連結部分の詳細な断面図であり、
図３は、第２の実施の形態のセラミックヒーターのテーパ状セラミックチップと金属本体の内孔との相互連結部分の詳細な断面図である。
【符号の説明】
１０  グロープラグ
１２  金属本体
１４  中央長手方向内孔
１６  フランジ
１８  胴部
２０  雄ねじ
２２  頭部
２４  セラミックヒーター部分
２６  先端部
２８  セラミックロッド芯部
３０  環状セラミック管状部材
３２  セラミック外管
３４  導電性ワイヤ
３６  非金属絶縁キャップ
３８  コネクタキャップ
４０  スリーブ
４２  エポキシ樹脂フィラー
４４  端部内孔
【図１】
0004007414.tif 000002
【図２】
0004007414.tif 000003
【図３】
0004007414.tif 000004