JP2006038405A - Glow plug - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ディーゼルエンジンの始動を補助するためのグロープラグに関するものである。 The present invention relates to a glow plug for assisting starting of a diesel engine.
従来、ディーゼルエンジンの始動の補助をするために使用されるグロープラグは、金属製で筒状の主体金具を有し、その内部先端側より棒状のヒータの先端部を突出させた状態で保持している。また主体金具の後端側から中軸が突出されており、主体金具とは絶縁された状態で、その内部に保持されている。そして、ヒータに通電するための両電極が主体金具と中軸とのそれぞれに電気的に接続されている。 Conventionally, glow plugs used to assist in starting a diesel engine have a metallic metal shell and are held with the tip of a rod-shaped heater protruding from the inside tip. ing. Further, the central shaft protrudes from the rear end side of the metal shell, and is held inside the metal shell in an insulated state. Both electrodes for energizing the heater are electrically connected to the metal shell and the central shaft, respectively.
近年、エンジンの小型化が進み、こうしたエンジンに用いるため、例えばM10以下(エンジンヘッドに螺合するため主体金具に形成されたねじ山の呼び径が10mm以下)のグロープラグが開発されている。こうした小径のグロープラグでは、主体金具の後端から突出された中軸の後端部分にネジ山が設けられており、これに外部回路との接続を行うプラグキャップが螺合されて、確実な接続が図られている(例えば、特許文献1参照。)。 In recent years, as the size of engines has been reduced, glow plugs of, for example, M10 or less (the nominal diameter of the thread formed on the metal shell to be screwed into the engine head is 10 mm or less) have been developed for use in such engines. In such a small-diameter glow plug, a thread is provided on the rear end portion of the central shaft protruding from the rear end of the metal shell, and a plug cap for connecting to an external circuit is screwed to this to secure connection. (For example, refer to Patent Document 1).
また、エンジンヘッド周りの設計の自由度、およびグロープラグ取り付け後にプラグキャップを接続する作業性の向上を狙い、中軸のプラグキャップとの接続を行う部分をピン端子形状としたものが提案されている(例えば、特許文献2参照。)。このようなピン端子は中軸とは別体に作製され、中軸の後端部分に嵌合してかしめて固定する構成とすることで、プラグキャップにあわせて各種形状のピン端子を製造することができる。このように各グロープラグに対してそれぞれプラグキャップによって別々に電力を供給する構成とすることで、グロープラグ一つ一つの管理が可能となる。例えば、それぞれのグロープラグへ供給される電流値を測定することによって、グロープラグの性能の劣化や断線の検知等を行うことができる。
しかしながら、こうした小径のグロープラグの主体金具に要求される硬度を実現するには、主体金具に相応の肉厚が必要となる。特にM8以下のグロープラグでは、主体金具内部の空間に余裕がないため、主体金具の肉厚が厚くなればその分、中軸の外径を細くせざるをえなくなる。このような外径の細い中軸が、その軸線方向とは異なる方向から外力を受けるとたわんでしまい、曲がってしまう虞があった。すると、中軸に固定されたピン端子がエンジンヘッドの取付孔の軸線方向に対して斜めとなり、プラグキャップを正常に接続できなくなったり、たとえ、ピン端子が軸孔から突出した取り付け形態であってもプラグキャップの取り付けや取り外しが困難になるという問題が発生する。これを防止しようと、例えば取付孔の内径を大きくすると、エンジンの小型化を図る上での弊害となるという問題があった。 However, in order to achieve the hardness required for the metal shell of such a small-diameter glow plug, the metal shell needs to have a corresponding thickness. In particular, in a glow plug of M8 or less, there is no room in the space inside the metal shell, so that if the wall thickness of the metal shell is increased, the outer diameter of the central shaft must be reduced accordingly. When the intermediate shaft having such a thin outer diameter is subjected to an external force from a direction different from the axial direction, there is a possibility that the middle shaft is bent and bent. Then, the pin terminal fixed to the center shaft is inclined with respect to the axial direction of the mounting hole of the engine head, so that the plug cap cannot be connected normally, or even if the pin terminal protrudes from the shaft hole. There arises a problem that it becomes difficult to attach and remove the plug cap. In order to prevent this, for example, if the inner diameter of the mounting hole is increased, there has been a problem in that it is harmful to downsizing the engine.
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、外部から応力を受けても曲がりにくい中軸を備えたグロープラグを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a glow plug having a central shaft that is difficult to bend even when subjected to external stress.
上記目的を達成するために、請求項1に係る発明のグロープラグは、軸線方向に貫通する軸孔を有し、前記軸線方向の後端側にて前記軸孔を拡径した大径部が形成された主体金具と、前記軸孔が挿通され、その一端が、前記主体金具の前記後端より突出された中軸と、前記中軸が挿通される中孔を有し、少なくとも自身の一部を、前記主体金具の大径部と前記中軸との間に介在させる環状の絶縁部材と、前記絶縁部材から露出された前記中軸の後端部を覆うピン端子とを備えたグロープラグであって、前記絶縁部材の前記中孔内に位置する部分における前記中軸の外径が3.15mm以上であり、且つ、前記絶縁部材の硬さが、ビッカース硬さHVで18以上であることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a glow plug according to a first aspect of the present invention has an axial hole penetrating in the axial direction, and a large-diameter portion that expands the axial hole on the rear end side in the axial direction. The formed metal shell and the shaft hole are inserted, and one end of the metal shell has a middle shaft protruding from the rear end of the metal shell, and a middle hole through which the middle shaft is inserted. A glow plug including an annular insulating member interposed between the large-diameter portion of the metal shell and the middle shaft, and a pin terminal covering the rear end portion of the middle shaft exposed from the insulating member, The outer diameter of the middle shaft in the portion located in the middle hole of the insulating member is 3.15 mm or more, and the hardness of the insulating member is 18 or more in terms of Vickers hardness HV. .
また、請求項2に係る発明のグロープラグは、請求項1に記載の発明の構成に加え、前記絶縁部材の一部が、前記主体金具の大径部と前記中軸との間に介在する部分における前記主体金具の軸線と直交する断面において、前記軸孔の前記大径部の内径と、その大径部内に介在する部分における前記絶縁部材の外径との差、および、前記絶縁部材の前記中孔の内径と、前記中軸の外径との差の合計が、0.32mm以下であることを特徴とする。 A glow plug according to a second aspect of the present invention is the glow plug according to the first aspect, wherein a part of the insulating member is interposed between the large-diameter portion of the metal shell and the middle shaft. In the cross section orthogonal to the axis of the metal shell, the difference between the inner diameter of the large-diameter portion of the shaft hole and the outer diameter of the insulating member at a portion interposed in the large-diameter portion, and the insulating member The total difference between the inner diameter of the middle hole and the outer diameter of the middle shaft is 0.32 mm or less.
また、請求項3に係る発明のグロープラグは、請求項1または2に記載の発明の構成に加え、前記軸線方向において、前記軸孔の前記大径部内に介在する前記絶縁部材の外周部分で、前記大径部の内周と平行な部分の長さが、0.4mm以上であることを特徴とする。 A glow plug according to a third aspect of the invention includes the outer peripheral portion of the insulating member interposed in the large-diameter portion of the shaft hole in the axial direction in addition to the configuration of the invention according to the first or second aspect. The length of the portion parallel to the inner periphery of the large diameter portion is 0.4 mm or more.
請求項1に係る発明のグロープラグでは、特に主体金具の雄ねじ部の呼び径がM8や、それ以下である小径のグロープラグの場合、主体金具の後端側にて主体金具内の軸孔に挿通される中軸と、主体金具との間に環状の絶縁部材を介在させるが、その絶縁部材の中孔内に位置する中軸の部分の外径を3.15mm以上としたので、中軸自体の強度を増すことができる。このため、その軸線方向と直交する方向の成分を有する応力が中軸に加わった場合でも、中軸は十分な強度をもってその応力に耐えることができるため、中軸が曲がったり折れたりする虞を低減することができる。 In the glow plug of the invention according to claim 1, particularly in the case of a small-diameter glow plug in which the nominal diameter of the male thread portion of the metal shell is M8 or less, the shaft hole in the metal shell is formed on the rear end side of the metal shell. An annular insulating member is interposed between the inserted middle shaft and the metal shell, but the outer diameter of the portion of the middle shaft located in the inner hole of the insulating member is 3.15 mm or more. Can be increased. For this reason, even when a stress having a component in a direction orthogonal to the axial direction is applied to the central axis, the central axis can withstand the stress with sufficient strength, so that the possibility that the central axis is bent or broken is reduced. Can do.
また、上記軸線方向と直交する方向の成分を有する応力が中軸に加わった場合に、絶縁部材は中軸に押圧される。請求項1に係る発明のグロープラグでは、この絶縁部材の硬さを、ビッカース硬さHVで18以上としたので、絶縁部材が中軸に押圧されても絶縁部材が変形し難く、両者の隙間の拡大を防止できる。そして、その変形し難い絶縁部材により中軸はしなることなく保持されるので、中軸が折れたり曲がったりすることを防止することができる。 In addition, when a stress having a component in a direction orthogonal to the axial direction is applied to the central axis, the insulating member is pressed against the central axis. In the glow plug of the invention according to claim 1, since the hardness of the insulating member is 18 or more in terms of Vickers hardness HV, the insulating member is not easily deformed even when the insulating member is pressed against the center shaft, and the gap between the two Expansion can be prevented. And since the middle shaft is held without bending by the insulating member that is difficult to deform, the middle shaft can be prevented from being bent or bent.
また、請求項2に係る発明のグロープラグでは、請求項1に係る発明の効果に加え、軸孔の大径部の内径と、その大径部内に介在する部分における絶縁部材の外径との差、および、絶縁部材の中孔の内径と、中軸の外径との差の合計を、0.32mm以下としたので、ピン端子を介して中軸に外部から応力が伝達された場合に、グロープラグの軸線に対する中軸のしなりが上記各外径・内径の差の範囲、すなわち0.16mm以下に抑えられるため、中軸が折れたり曲がったりすることを防止することができる。 Moreover, in the glow plug of the invention according to claim 2, in addition to the effect of the invention according to claim 1, the inner diameter of the large diameter portion of the shaft hole and the outer diameter of the insulating member at the portion interposed in the large diameter portion The sum of the difference and the difference between the inner diameter of the inner hole of the insulating member and the outer diameter of the central shaft is set to 0.32 mm or less, so that when stress is transmitted from the outside to the central shaft via the pin terminal, Since the bending of the middle shaft with respect to the axis of the plug is suppressed to the range of the difference between the outer diameters and the inner diameters, that is, 0.16 mm or less, the middle shaft can be prevented from being bent or bent.
より望ましくは、主体金具と絶縁部材と中軸との3つの中心軸を揃え、かつこの状態で前記軸孔および前記絶縁部材と、前記中孔および前記中軸との間隙を、軸線から半径方向にみて、軸孔の大径部の内径と絶縁部材の外径との差、および、絶縁部材の中孔の内径と中軸の外径との差の合計が0.16mm以下となるようにするとよい。 More preferably, the three central axes of the metal shell, the insulating member, and the middle shaft are aligned, and in this state, the gap between the shaft hole and the insulating member, and the middle hole and the middle shaft is viewed in the radial direction from the axis. The sum of the difference between the inner diameter of the large-diameter portion of the shaft hole and the outer diameter of the insulating member, and the difference between the inner diameter of the inner hole of the insulating member and the outer diameter of the central shaft may be 0.16 mm or less.
また、請求項3に係る発明のグロープラグでは、請求項1または2に係る発明の効果に加え、軸孔の大径部内に介在する絶縁部材の外周部分で、大径部の内周と平行な部分の長さを0.4mm以上とした。中軸にピン端子を介して外部から応力が加わった場合、中軸によって押圧される絶縁部材の外周面が主体金具の大径部の内周に当接する際に負荷を受けるが、その長さを0.4mm以上としたので負荷が分散され、絶縁部材の破損を防止することができる。また、破損した場合には破損した絶縁部材の厚み分、中軸がたわむ虞があるが、絶縁部材の破損の防止によりたわみが防止されるので、中軸の曲がりを発生しにくくすることができる。
Further, in the glow plug of the invention according to
以下、本発明を具体化したグロープラグの一実施の形態について、図面を参照して説明する。まず、図1〜図3を参照して、本実施の形態におけるグロープラグの一例としてのグロープラグ1の構造について説明する。図1は、グロープラグ1の部分断面図である。図2は、グロープラグ1の後端部分の拡大断面図である。図3は、図2の一点鎖線B−B’における矢視方向からみたグロープラグ1の軸線Oと直交する断面図である。なお、図1において、グロープラグ1の軸線O方向を図面における上下方向とし、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。 Hereinafter, an embodiment of a glow plug embodying the present invention will be described with reference to the drawings. First, the structure of a glow plug 1 as an example of a glow plug in the present embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a partial cross-sectional view of the glow plug 1. FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of the rear end portion of the glow plug 1. FIG. 3 is a cross-sectional view orthogonal to the axis O of the glow plug 1 as viewed from the direction of the arrows along the one-dot chain line B-B ′ in FIG. 2. In FIG. 1, the glow plug 1 will be described with the axis O direction as the vertical direction in the drawing, the lower side as the front end side, and the upper side as the rear end side.
図1に示すように、グロープラグ1は、丸棒状のヒータ2とその電極取り出しを行う中軸3とが軸線Oに沿って配置され、中軸3の周囲を筒状の主体金具4で取り囲み保持する構造を有する。
As shown in FIG. 1, in the glow plug 1, a round bar-shaped heater 2 and a
主体金具4は、軸線O方向に貫通する軸孔43を有する筒状の金属部材であり、後端側に、エンジンヘッドの取付孔(図示外)に螺合する雄ねじ部41が形成されている。本実施の形態では、この主体金具4の雄ねじ部41の呼び径がM8のものを使用している。また、主体金具4の後端には、エンジンヘッドへの取り付けの際に使用される工具が係合する、軸線断面六角形状の工具係合部42が形成されている。主体金具4の軸孔43は一部を除く全長にわたって略同径の小径部44として形成され、工具係合部42内の後端付近にて、小径部44の内径よりも径の大きな大径部45が形成されている。また、工具係合部42の後端側の端面46は、軸線Oと直交する面として形成されている。大径部45の内周と端面46とのあわせ部分はテーパー状に面取りされている。これにより、後述するOリング7や絶縁リング5の胴部51を大径部45内に挿入しやすい。
The
円柱状のヒータ2は主体金具4の軸孔43に圧入され、軸孔43の先端から突出されている。ヒータ2は、先端を球面状に閉じた導電性金属からなる円筒状のシーズチューブ21の内部に、螺旋状に巻かれた導電性の発熱コイル24および制御コイル23が配設され、絶縁材料としてのマグネシア粉末22が充填された構造を有する。発熱コイル24の一端はシーズチューブ21と導通され、他端は制御コイル23の一端に溶接されている。発熱コイル24と直列に接続された制御コイル23の他端は、後述する中軸3に接続されている。そして、マグネシア粉末22により、発熱コイル24および制御コイル23とシーズチューブ21の内周面とが、導通部分を除き、絶縁された状態で維持される。
The cylindrical heater 2 is press-fitted into the
中軸3は、軸線Oに沿って延びる円柱状の炭素鋼(例えばS45C)からからなる金属棒で、主体金具4の軸孔43を挿通されている。中軸3の両端部分は軸孔43の両端からそれぞれ突出されている。中軸3の先端には胴部分よりも小径の係合部31が形成されており、ヒータ2の制御コイル23の上記他端が溶接され、電気的に接続されている。この状態で中軸3の係合部31を含む先端部分はヒータ2のシーズチューブ21内に挿入され、固定されている。また、中軸3の外周面とシーズチューブ21の内周面との間には耐熱性ゴム等からなる絶縁体32が介在され、両者間の絶縁がなされている。
The
次に、図2を参照して、グロープラグ1の後端部分について説明する。図2に示すように、主体金具4の後端からは中軸3の後端が突出されている。この中軸3の突出部分には環状の絶縁リング5が嵌められている。絶縁リング5は、軸線O方向に貫通する中孔53が孔設された胴部51と、その後端側に肉厚に設けられた鍔部52とを有する。そして、胴部51の外周が主体金具4の後端の大径部45の内周に係合し、また中孔53の内周が中軸3の外周に係合しており、これにより、主体金具4に対する中軸3の位置決めと絶縁とがなされている。なお、絶縁リング5が、本発明における「絶縁部材」に相当する。
Next, the rear end portion of the glow plug 1 will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 2, the rear end of the
主体金具4の軸孔43の小径部44と大径部45との間にはテーパー状の段部47が設けられ、この段部47に、Oリング7が配設されている。Oリング7は、絶縁リング5に押圧される形で段部47、中軸3の外周面、および絶縁リング5の先端面のそれぞれに当接し、これにより主体金具4の軸孔43の内外の密閉状態が保たれている。
A
さらに、中軸3の絶縁リング5の後端から突出した部分には、ピン端子6が嵌合されている。ピン端子6は、中軸3の後端に被さって覆うキャップ状の胴部62と、その胴部62から軸線Oに沿って後方に延長されたピン状の突起部61とから構成された金属製の端子である。胴部62の外周はかしめられ、これにより、ピン端子6は中軸3の後端に固定され、中軸3との電気的な接続がなされている。中軸3へのピン端子6の固定は、ピン端子6が主体金具4に向けて(グロープラグ1の先端側に向けて)押圧された状態でかしめられ、ピン端子6と主体金具4との間に絶縁リング5の鍔部52が介在することで、両者間の絶縁がなされている。
Further, a
このような構造の小径のグロープラグ1では、雄ねじ部41の呼び径がM8である主体金具4の軸孔43の小径部44の内径は、4.4mmとなる。中軸3はその太さに制限を受けることとなるため、応力を受けても折れたり曲がったりするのを防止できるようにするには、中軸3の太さを太くすることが望ましい。そこで、本実施の形態では、中軸3の外径を3.15mm以上と規定している。例えば、図2に示すように、グロープラグ1のピン端子6に軸線O方向と直交する方向(例えば、図中矢印Aで示す方向)の成分を有する応力を加えた場合、ピン端子6と絶縁リング5とは互いに固定されていないため、中軸3の絶縁リング5の中孔53内に位置する部分にもっとも負荷がかかることとなる。このため、後述する試験結果に基づき、少なくともこの中孔53内に位置する中軸3の部分の外径を3.15mm以上とすれば、中軸3に応力が加わっても折れたり曲がったりし難くなる。
In the small-diameter glow plug 1 having such a structure, the inner diameter of the small-
また、例えば内燃機関の稼働から発生する振動などにより、中軸3が応力を受ける場合がある。そこで、本実施の形態では、主体金具4の軸孔43の後端で中軸3を支持する絶縁リング5の硬さが、ビッカース硬さHVで18以上となるように規定している。つまり、絶縁リング5の硬さをビッカース硬さHVで18以上とすれば、中軸3が外部からの応力を受け、絶縁リング5を押圧しても、絶縁リング5はその押圧力に抗して変形し難くなる。このようにすれば、絶縁リング5の中孔53に中軸3が保持され、中軸3のしなりを抑えるので、中軸3の曲がりを発生し難くすることができる。
Further, for example, the
また、このようにピン端子6に軸線O方向と直交する方向の成分を有する応力が加わると、その応力が中軸3を介して絶縁リング5に伝達されるが、上記のように変形し難い絶縁リング5であれば、中軸3にしなりが発生した場合の可動範囲は限定される。すなわち、図3に示すように、絶縁リング5の胴部51を含む軸線Oと直交する断面(図2の一点鎖線B−B’において、矢視方向からみた断面)において、主体金具4の大径部45の内径Cおよび絶縁リング5の胴部51の外径Dの差と、絶縁リング5の中孔53の内径Eおよび中軸3の外径Fの差との合計からなるクリアランスの大きさによって、中軸3がしなることができる距離が決まる。つまり、中軸3は、軸線Oの位置から、上記クリアランスの大きさの半分はしなることができる。このしなりが大きいと、中軸3に曲がりや折れ発生する場合がある。これを防止するには、中軸3のしなりを極力減らす必要かある。そこで、本実施の形態では、上記クリアランスが、0.32mm以下となるように規定している。すなわち、中軸3のしなりは、軸線Oに対して0.16mm以下に抑えられる。こうすることで、中軸3の大きなしなりを抑え、中軸3の曲がりを発生し難くすることができる。
Further, when a stress having a component in a direction orthogonal to the axis O direction is applied to the
より望ましくは、主体金具4と絶縁リング5と中軸3との3つの中心軸を軸線Oに揃え、かつこの状態で軸孔43および絶縁リング5と、その中孔53および中軸3との間隙を、軸線Oから半径方向にみて、主体金具4の大径部45の内径と絶縁リング5の外径との差、および、絶縁リング5の中孔53の内径と中軸3の外径との差の合計が、0.16mm以下であることが望ましい。
More preferably, the three central axes of the
なお、本実施の形態では、絶縁リング5に、例えばガラス繊維が30重量%混入された強化ナイロン、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、ガラス繊維が45重量%混入されたポリブチレンテレフタレート、ガラス繊維が略30重量%混入されたポリフタルアミドなどの材料を用いている。前記クリアランスが0mmに近ければ、絶縁リング5を主体金具4に圧入するなどの必要が生ずるが、上記材料を用いて絶縁リング5を形成すれば、組み立て時に絶縁リング5を主体金具4に圧入したり、中孔53に中軸3を挿通させたりする作業が容易である。また、上記各材料は、その硬さがビッカース硬さHVで18以上であり、絶縁性を有するので、本実施の形態の絶縁リング5の材料として好適に利用することができる。
In this embodiment, the insulating
また、本実施の形態では、主体金具4の大径部45の内周面に対向する絶縁リング5の胴部51の外周面のうち、軸線O方向において大径部45の内周面と平行な部分の長さ、すなわち、軸線O方向における絶縁リング5の先端面から鍔部52の先端側の面までの長さのうち、大径部45のテーパー部に対向する部分の長さを除いた長さL(図2参照)が、0.4mm以上となるように規定している。上記同様にピン端子6を介して中軸3に軸線O方向と直交する方向の成分を有する応力が加わった場合、その応力が中軸3から絶縁リング5に伝わる。このとき、絶縁リング5の胴部51の外周面が、当接する主体金具4の大径部45の内周面に対向するため、胴部51に負荷がかかる。このため、大径部45と対向する胴部51の軸線O方向における上記平行な部分の長さLを0.4mm以上とすれば、こうした負荷に十分耐えることができ、絶縁リング5の破損を防止することができ、破損した場合には破損した胴部51の厚み分中軸3がたわむことができるが、そのたわみを防止して、中軸3の曲がりを発生しにくくすることができる。なお、上記絶縁リング5の胴部51の外周面のうち軸線O方向において大径部45の内周面と平行な部分は、必ずしも連続している必要はなく、上記平行である部分が合計で0.4mm以上となれば、中軸3のたわみを防止する上で十分な効果を得ることができる。
Further, in the present embodiment, of the outer peripheral surface of the
このように、小径のグロープラグ1において中軸3や絶縁リング5などの材料や寸法を規定することで、中軸3の曲げに対する強度を高めることができる。そこで、その効果について確認するため、以下に示す4つの評価試験を行った。
Thus, by defining the material and dimensions of the
[実施例1]
まず、中軸の外径と、ピン端子を押圧することによる中軸の塑性変形量、すなわち曲がり具合いとの関係について、評価試験を行った。この評価試験は、以下の条件に従って行った。試験に使用したグロープラグは雄ねじ部の呼び径がM8のものを使用した。このグロープラグの軸孔の小径部の外径は4.4mmであり、主体金具および中軸はともに金属製であるので、中軸を軸孔に挿通するための寸法余裕を考慮し、試験には中軸の外径として3.5mmまでのものを用いた。また、中軸の外径にあわせて絶縁リングの中孔の径を異ならせたものを用意し、グロープラグを組み立てた際の前記クリアランスが0.32mmとなるように組み合わせた。この絶縁リングには、硬さが、ビッカース硬さHVで18のものを用いた。
[Example 1]
First, an evaluation test was performed on the relationship between the outer diameter of the central shaft and the amount of plastic deformation of the central shaft by pressing the pin terminal, that is, the bending condition. This evaluation test was performed according to the following conditions. The glow plug used for the test was a male screw with a nominal diameter of M8. The outer diameter of the small-diameter portion of the shaft hole of this glow plug is 4.4 mm, and the metal shell and the center shaft are both made of metal. Therefore, taking into account the dimensional margin for inserting the center shaft into the shaft hole, The outer diameter was up to 3.5 mm. Moreover, the thing which made the diameter of the hole of an insulating ring different according to the outer diameter of a center axis | shaft was prepared, and it combined so that the said clearance at the time of assembling a glow plug might be 0.32 mm. The insulating ring used had a hardness of 18 in terms of Vickers hardness HV.
そして、図2の矢印Aで示すように、軸線Oと直交する方向からピン端子に130Nの荷重を加え、中軸の塑性変形量の最大値を測定した。ここで、塑性変形量の最大値とは、ピン端子に荷重をかけ、中軸の軸線が軸線Oに対してズレた量の最大値を、荷重をかけた方向における長さとして測定したものである。この変形量が0.2mm以下であった中軸を、変形量が小さく曲げに対して十分な強度を有するものとして「○」と評価し、それよりも大きく変形したものを、曲げに対する十分な強度がないとして「×」と評価した。この評価試験の結果を表1に示す。 Then, as indicated by an arrow A in FIG. 2, a load of 130 N was applied to the pin terminal from the direction orthogonal to the axis O, and the maximum value of the plastic deformation amount of the central shaft was measured. Here, the maximum value of the amount of plastic deformation is a value obtained by measuring the maximum value of the amount of displacement of the axis of the central shaft with respect to the axis O as a length in the direction in which the load is applied. . The middle shaft whose deformation amount was 0.2 mm or less was evaluated as “◯” as having a small deformation amount and sufficient strength for bending, and a material deformed larger than that was sufficient strength for bending. It was evaluated as “×” because there was no. The results of this evaluation test are shown in Table 1.
その結果、外径が3mmの中軸を用いた場合、中軸の塑性変形量の最大値は0.28mmであり、評価は「×」となった。同様に、外径が3.05,3.1,3.15,3.2,3.5(mm)の各中軸を用いた場合、中軸の塑性変形量の最大値はそれぞれ、0.24,0.21,0.18,0.16,0.02(mm)となり、評価はそれぞれ「×」,「×」,「○」,「○」,「○」となった。従って、中軸の外径を3.15mm以上とすれば、曲げに対する十分な強度を得られることが確認できた。 As a result, when the central shaft having an outer diameter of 3 mm was used, the maximum value of the plastic deformation amount of the central shaft was 0.28 mm, and the evaluation was “x”. Similarly, when each of the middle shafts having an outer diameter of 3.05, 3.1, 3.15, 3.2, 3.5 (mm) is used, the maximum value of the plastic deformation amount of the middle shaft is 0.24. , 0.21, 0.18, 0.16, 0.02 (mm), and the evaluations were “×”, “×”, “O”, “O”, and “O”, respectively. Therefore, it was confirmed that if the outer diameter of the central shaft is 3.15 mm or more, sufficient strength against bending can be obtained.
[実施例2]
次に、絶縁リングの硬さと、中軸の塑性変形量との関係について、評価試験を行った。評価に使用したグロープラグは、実施例1と同様であるが、中軸として、その外径が3.15mmのものを使用した。そして硬さの異なる絶縁リングを用意し、各絶縁リングとも中孔の径を調整して前記クリアランスが0.32mmとなるようにした。絶縁リングの硬さは、混合するガラス繊維の量を変更することによって調整した。
[Example 2]
Next, an evaluation test was performed on the relationship between the hardness of the insulating ring and the amount of plastic deformation of the central shaft. The glow plug used for the evaluation was the same as that in Example 1, but the middle shaft having an outer diameter of 3.15 mm was used. Insulating rings with different hardnesses were prepared, and the diameter of the inner hole of each insulating ring was adjusted so that the clearance was 0.32 mm. The hardness of the insulating ring was adjusted by changing the amount of glass fiber to be mixed.
そして、実施例1と同様にピン端子に130Nの荷重を加え、中軸の塑性変形量の最大値を測定した。評価基準については実施例1と同様である。この評価試験の結果を表2に示す。 Then, similarly to Example 1, a load of 130 N was applied to the pin terminal, and the maximum value of the plastic deformation amount of the central shaft was measured. The evaluation criteria are the same as in Example 1. The results of this evaluation test are shown in Table 2.
その結果、絶縁リングの硬さが13,15,18,20(HV)である場合、中軸の塑性変形量の最大値はそれぞれ、0.27,0.23,0.18,0.16(mm)となり、評価はそれぞれ「×」,「×」,「○」,「○」となった。従って、絶縁リングの硬さを、ビッカース硬さHVで18以上とすれば、中軸に応力を加えても、中軸から応力が伝達される絶縁リングは変形し難く中軸を支えるので、中軸が、曲げに対する十分な強度を得られることが確認できた。 As a result, when the hardness of the insulating ring is 13, 15, 18, 20 (HV), the maximum value of the plastic deformation amount of the central shaft is 0.27, 0.23, 0.18, 0.16 ( mm), and the evaluations were “×”, “×”, “O”, and “O”, respectively. Therefore, if the hardness of the insulating ring is 18 or more in terms of Vickers hardness HV, even if stress is applied to the central shaft, the insulating ring to which stress is transmitted from the central shaft is difficult to deform and supports the central shaft. It was confirmed that sufficient strength against the above could be obtained.
[実施例3]
次に、主体金具の軸孔の内径と絶縁リングの胴部の外径との差、および、絶縁リングの中孔の内径と中軸の外径との差(クリアランス)の合計値と、塑性変形量との関係について、評価試験を行った。評価に使用したグロープラグは実施例1と同様で、外径が3.15mmの中軸と、硬さが、ビッカース硬さHVで18である絶縁リングを用意した。クリアランスの調整は、絶縁リングの胴部の外径や中孔の内径を異ならせることによって行った。なお、本実施例においては、クリアランスの管理をより厳密に行うため、主体金具、絶縁リングおよび中軸の各中心軸を軸線Oに揃え、クリアランスを半径として測定して調整を行った。そして、実施例1と同様にピン端子に130Nの荷重を加え、中軸の塑性変形量の最大値を測定した。評価基準についても実施例1と同様である。この評価試験の結果を表3に示す。
[Example 3]
Next, the difference between the inner diameter of the shaft hole of the metal shell and the outer diameter of the body portion of the insulating ring, the total value of the difference (clearance) between the inner diameter of the inner hole of the insulating ring and the outer diameter of the central shaft, and plastic deformation An evaluation test was performed on the relationship with the amount. The glow plug used for the evaluation was the same as in Example 1, and an insulating ring having an outer diameter of 3.15 mm and a hardness of 18 in terms of Vickers hardness HV was prepared. The clearance was adjusted by changing the outer diameter of the body portion of the insulating ring and the inner diameter of the inner hole. In this embodiment, in order to more precisely manage the clearance, the central axis of the metal shell, the insulating ring, and the central shaft are aligned with the axis O, and the clearance is measured as a radius for adjustment. Then, as in Example 1, a load of 130 N was applied to the pin terminal, and the maximum value of the plastic deformation amount of the central shaft was measured. The evaluation criteria are the same as in Example 1. The results of this evaluation test are shown in Table 3.
その結果、クリアランスの大きさが0.10,0.12,0.14,0.16,0.18,0.20(mm)である場合、中軸の塑性変形量の最大値はそれぞれ、0.11,0.14,0.16,0.18,0.22,0.24(mm)となり、評価はそれぞれ「○」,「○」,「○」,「○」,「×」,「×」となった。従って、クリアランスが0.16mm以下、すなわち直径としてみた場合には0.32mm以下となるように絶縁リングの胴部の外径や中孔の内径を調整すれば、中軸が外部より応力を受けても、曲げに対する十分な硬度を得られることが確認できた。 As a result, when the clearance size is 0.10, 0.12, 0.14, 0.16, 0.18, 0.20 (mm), the maximum value of the plastic deformation amount of the central shaft is 0, respectively. .11, 0.14, 0.16, 0.18, 0.22, 0.24 (mm), and the evaluations are “O”, “O”, “O”, “O”, “×”, It became “x”. Therefore, if the outer diameter of the body of the insulating ring and the inner diameter of the inner hole are adjusted so that the clearance is 0.16 mm or less, that is, 0.32 mm or less when viewed as the diameter, the inner shaft receives stress from the outside. It was also confirmed that sufficient hardness against bending can be obtained.
[実施例4]
次に、主体金具の大径部の内周面に対向する絶縁リングの胴部の外周面のうち、軸線O方向において大径部の内周面と平行な部分の長さと、塑性変形量との関係について、評価試験を行った。評価に使用したグロープラグは実施例1と同様で、外径が3.15mmの中軸と、硬さが、ビッカース硬さHVで18で、胴部の軸線O方向の長さを異ならせた絶縁リングを用意した。そして、実施例1と同様にピン端子に130Nの荷重を加え、中軸の塑性変形量の最大値を測定した。評価基準についても実施例1と同様である。この評価試験の結果を表4に示す。
[Example 4]
Next, out of the outer peripheral surface of the trunk portion of the insulating ring facing the inner peripheral surface of the large-diameter portion of the metal shell, the length of the portion parallel to the inner peripheral surface of the large-diameter portion in the axis O direction, and the amount of plastic deformation An evaluation test was conducted on the relationship. The glow plug used for the evaluation was the same as in Example 1, with an inner diameter of 3.15 mm and an insulation with a Vickers hardness HV of 18 and different lengths in the direction of the axis O of the barrel. A ring was prepared. Then, as in Example 1, a load of 130 N was applied to the pin terminal, and the maximum value of the plastic deformation amount of the central shaft was measured. The evaluation criteria are the same as in Example 1. The results of this evaluation test are shown in Table 4.
その結果、絶縁リングの胴部の外周面が、主体金具の大径部の内周面に対し、軸線O方向に平行である部分の長さが、0.2,0.4,0.6,0.8,1.0(mm)である場合、中軸の塑性変形量の最大値はそれぞれ、0.20,0.19,0.18,0.18,0.17(mm)となり、評価はそれぞれ「×」,「○」,「○」,「○」,「○」となった。従って、絶縁リングの胴部の上記平行部分の長さが0.4mm以上であれば、中軸が外部より応力を受けても、胴部の強度が十分に得られるので絶縁リングの位置に変動がなく、中軸は、曲げに対する十分な硬度を得られることが確認できた。 As a result, the length of the portion where the outer peripheral surface of the body portion of the insulating ring is parallel to the axis O direction with respect to the inner peripheral surface of the large-diameter portion of the metal shell is 0.2, 0.4, 0.6. , 0.8, 1.0 (mm), the maximum plastic deformation amount of the central shaft is 0.20, 0.19, 0.18, 0.18, 0.17 (mm), respectively. The evaluations were “×”, “○”, “○”, “○”, and “○”, respectively. Therefore, if the length of the parallel portion of the body portion of the insulating ring is 0.4 mm or more, the strength of the body portion can be sufficiently obtained even if the central shaft receives stress from the outside, so that the position of the insulating ring varies. In addition, it was confirmed that the central shaft can obtain a sufficient hardness against bending.
なお、本発明は各種の変形が可能なことはいうまでもない。例えば、本実施の形態では、ヒータ2は発熱コイル24を内蔵した金属ヒータとしたが、絶縁性セラミック基体内に導電性のセラミック等からなる発熱部を埋設したセラミックヒータを用いてもよい。 Needless to say, the present invention can be modified in various ways. For example, in the present embodiment, the heater 2 is a metal heater with a built-in heating coil 24, but a ceramic heater in which a heat generating portion made of conductive ceramic or the like is embedded in an insulating ceramic base may be used.
ディーゼル機関の始動補助に用いるグロープラグに適用できる。 Applicable to glow plugs used for starting assistance of diesel engines.
1 グロープラグ
3 中軸
4 主体金具
5 絶縁リング
6 ピン端子
43 軸孔
45 大径部
53 中孔
1
Claims (3)
前記軸孔に挿通され、その一端が、前記主体金具の前記後端より突出された中軸と、
前記中軸が挿通される中孔を有し、少なくとも自身の一部を、前記主体金具の大径部と前記中軸との間に介在させる環状の絶縁部材と、
前記絶縁部材から露出された前記中軸の後端部を覆うピン端子と
を備えたグロープラグであって、
前記絶縁部材の前記中孔内に位置する部分における前記中軸の外径が3.15mm以上であり、且つ、前記絶縁部材の硬さが、ビッカース硬さHVで18以上であることを特徴とするグロープラグ。 A metal shell having a shaft hole penetrating in the axial direction and having a large diameter portion formed by expanding the shaft hole on the rear end side in the axial direction;
A middle shaft that is inserted into the shaft hole, one end of which protrudes from the rear end of the metal shell,
An annular insulating member having an inner hole through which the intermediate shaft is inserted, and at least a part of itself interposed between the large-diameter portion of the metal shell and the intermediate shaft;
A glow plug comprising: a pin terminal covering a rear end portion of the central shaft exposed from the insulating member;
The outer diameter of the middle shaft in the portion located in the middle hole of the insulating member is 3.15 mm or more, and the hardness of the insulating member is 18 or more in terms of Vickers hardness HV. Glow plug.
In the axial direction, the length of the outer peripheral portion of the insulating member interposed in the large diameter portion of the shaft hole is parallel to the inner periphery of the large diameter portion is 0.4 mm or more. The glow plug according to claim 1 or 2.
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