JP4092845B2

JP4092845B2 - Glow plug and manufacturing method thereof

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Publication number: JP4092845B2
Application number: JP2000056057A
Authority: JP
Inventors: 哲也渡辺
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1999-05-27
Filing date: 2000-02-28
Publication date: 2008-05-28
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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、ディーゼルエンジン等の始動性を向上させるためのグロープラグおよびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のグロープラグとしては、例えば、特開平９−２１７９３３号公報に記載のものが提案されている。このものは、筒状のチューブ（シース）と、このチューブ内に絶縁粉末を介して埋設保持され、チューブの長軸を巻き軸として螺旋状に巻かれた巻き線としての抵抗体とを有し、該抵抗体に通電することにより発熱させるようにしたものである。
【０００３】
そして、このグロープラグは、通常、チューブ内に抵抗体を配置するとともに、絶縁粉末を充填した後、絶縁粉末の密度を向上させるべく、チューブをスウェージングすることにより製造される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記スウェージング加工を行うことにより、抵抗体は巻き軸に対して直交する方向に圧縮力を受ける。抵抗体はチューブの長軸を巻き軸として螺旋状に巻かれた巻き線であり、この圧縮力によって巻き線は線軸方向に圧縮されて線径が太くなるため、抵抗体の抵抗が小さくなり、大きな抵抗体が必要なヒータ（加熱体）において、必要な抵抗値が得られないという問題が生じる。
【０００５】
本発明は上記問題に鑑み、チューブのスウェージング加工による抵抗体の抵抗変化を抑制可能なグロープラグおよびその製造方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、螺旋状巻き線である抵抗体の線軸を、スウェージングによって発生する上記圧縮力の方向から大きく外れるように、螺旋の巻き軸に対して抵抗体を傾けることで、スウェージングによる線径の増加を抑制すれば良いのではないかと考えた。
【０００７】
ここで、従来の抵抗体Ｊの螺旋形状を図２（ａ）に示す。第１の点（ｔ１）及び第２の点（ｔ２）の巻き軸（Ｍ）方向への距離が、螺旋ピッチ（Ｐ）である。なお、該巻き軸は仮想設定されたものである。
【０００８】
また、第３の点（ｔ３）として、該第１の点から該第２の点までの抵抗体の長さの１／２だけ、該第１の点を出発点として該第２の点に向かって抵抗体Ｊ上を移動させた点を設定する。該第３の点と該第１の点との該巻き軸方向への距離Ｑは、いわゆる螺旋の半ピッチであり、該螺旋ピッチの１／２の長さである。
【０００９】
このとき、スウェージングによって発生する、巻き軸と直交する方向に加わる圧縮力は、図２（ａ）に示す矢印Ｒ方向から抵抗体Ｊに加わるため、図２（ｂ）に示す様に、抵抗体Ｊは線軸方向に潰され、線径が増加するのである。
【００１０】
ちなみに、上記圧縮力の方向から抵抗体の線軸をより大きく外すためには、螺旋ピッチを広げることが考えられ、上記従来公報に記載されているように、究極的に抵抗体の一部を巻き軸に平行な直線形状とすれば、上記圧縮力が加わっても線径を増加させる方向に作用しない。しかしながら、抵抗体の一部を巻き軸に平行な直線形状としてしまうと、抵抗体の巻き数が少なくなってしまい、限られたスペースにて所望の巻き数、即ち抵抗値が得られにくくなる。
【００１１】
これに対して、図３に示す様に、仮想設定された巻き軸（Ｍ）に対して抵抗体（４、５）を傾けた場合は巻き数を減少させることがなく、傾ければ傾けるほど、上記圧縮力の方向から該抵抗体の線軸を外すようにすることができる。このように傾けることにより、第３の点（ｔ３）と第１の点（ｔ１）との巻き軸（Ｍ）方向への距離Ｑは、螺旋ピッチ（Ｐ）の１／２より増加していく。
【００１２】
そして、さらに検討を進め、巻き軸に対して抵抗体の螺旋形状をどの程度傾ければ、スウェージング後においても抵抗体の抵抗変化を適切に抑制できるか、実験を行った。その結果、図６に示す様に、スウェージング前後の抵抗変化を飛躍的に抑制できるような、抵抗体の傾き程度が存在することを見いだした。請求項１〜請求項４記載の発明は、この知見に基づいて成されたものである。
【００１３】
即ち、請求項１記載の発明では、チューブ（３）の長軸を巻き軸（Ｍ）として螺旋状に巻かれた巻き線としての抵抗体（４、５）において、該抵抗体の螺旋ピッチ（Ｐ）を規定する該抵抗体上の２点を、各々第１の点（ｔ１）、第２の点（ｔ２）とし、該第１の点から該第２の点までの該抵抗体の長さの１／２だけ、該第１の点を出発点として該第２の点に向かって該抵抗体上を移動させた点を第３の点（ｔ３）とし、該第３の点と該第１の点との該巻き軸方向への距離をＱとしたとき、該チューブを該巻き軸回りに１８０°回転させた時に該距離Ｑが該螺旋ピッチに対して最大となる部位において、該距離Ｑが、該螺旋ピッチの０．７５倍以上の螺旋形状となるように、該巻き軸に対して該抵抗体を傾けたことを特徴としている。
【００１４】
本発明によれば、図６に示すように、第３の点（ｔ３）と第１の点（ｔ１）との巻き軸（Ｍ）方向への距離Ｑが、チューブ（３）を該巻き軸回りに１８０°回転させた時に螺旋ピッチ（Ｐ）に対して最大となる部位において、螺旋ピッチ（Ｐ）の０．７５倍以上のとき、チューブ（３）のスウェージング加工による抵抗体（４、５）の抵抗変化を、適切に抑制可能なグロープラグを提供することができる。
【００１５】
また、図２からわかるように、通常の螺旋形状においては、半ピッチを規定する点である上記第３の点（ｔ３）は、第１の点（ｔ１）と巻き軸（Ｍ）とを含む仮想平面（Ｋ）内にて該巻き軸に対して該第１の点とは反対側に位置するように、該第１の点から該第２の点に向かって該抵抗体上を移動させた点と定義することもできる。
【００１６】
請求項２記載の発明は、この定義による第３の点（ｔ３）を採用したものであり、該第３の点と第１の点（ｔ１）との巻き軸（Ｍ）方向への距離Ｑが、チューブ（３）を該巻き軸回りに１８０°回転させた時に螺旋ピッチ（Ｐ）に対して最大となる部位において、螺旋ピッチ（Ｐ）の０．７５倍以上の螺旋形状となるように、該巻き軸に対して該抵抗体を傾けたことを特徴とし、請求項１のグロープラグと同様に、チューブ（３）のスウェージング加工による抵抗体の抵抗変化を、適切に抑制可能なグロープラグを提供することができる。
【００１７】
また、第３の点（ｔ３）と第１の点（ｔ１）との巻き軸（Ｍ）方向への距離Ｑは、チューブ（３）を該巻き軸回りに１８０°回転させた時に螺旋ピッチ（Ｐ）に対して最大となる部位において、螺旋ピッチ（Ｐ）以上（つまり螺旋ピッチの１倍以上）であれば（請求項３の発明）、チューブ（３）のスウェージング加工による抵抗体の抵抗変化を、より高いレベルにて適切に抑制可能なグロープラグを提供することができる。
【００１８】
さらに、本発明者の検討によれば、請求項１〜請求項３のグロープラグにおいては、螺旋ピッチ（Ｐ）が、抵抗体（４、５）の巻き径（２ｒ）以下に設定されていること（請求項４の発明）が好ましい。
【００１９】
また、請求項５記載の発明は、請求項１ないし４のいずれか１つに記載のグロープラグを製造する方法であって、巻き軸（Ｍ）回りに螺旋状に巻かれた線材よりなり最終的に前記抵抗体（４、５）となる螺旋体（１００）を用意し、一対の分割型（１０３、１０４）によって、該巻き軸を挟んで対向するように該螺旋体の外周部を支持し、該一対の分割型を互いに近づけるように加圧しながら、該巻き軸に沿って該一対の分割型を互いに逆方向にずらことにより、該巻き軸に対して該螺旋体を傾け、続いて、該螺旋体をチューブ（３）内に保持した後、該チューブを該巻き軸方向に沿ってスウェージングすることを特徴としている。
【００２０】
本製造方法によれば、請求項１ないし４のいずれか１つに記載のグロープラグを適切に製造することができる。
【００２１】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示す実施形態について説明する。図１に示す本発明のグロープラグ１は、例えば、ディーゼルエンジンの複数（例えば４気筒）のシリンダ（図示しない）にそれぞれ取り付けられており、エンジン始動時における燃料の着火および燃焼を促進するためのものである。
【００２３】
このグロープラグ１は、中空筒状で、鉄系材料からなるハウジング２を備えており、このハウジング２には、グロープラグ１をシリンダに脱着可能に取り付けるためのネジ部２１が備えられている。また、一端側に閉塞部３ａ、他端側に開口部３ｂを有する細長な有底筒状のヒータチューブ（本発明で言うチューブ）３が、ハウジング２の一端２ａ側から圧入され固定されている。、
このヒータチューブ３は、耐熱性および耐酸化性に優れる導電材料（例えばステンレス材料）からなり、閉塞部３ａ側が、ハウジング２の一端２ａ側から露出している。そして、ヒータチューブ３には、一端側に小径部３１、他端側に大径部３２が形成されており、この小径部３１はスウェージングにより外径が絞られることにより形成される。
【００２４】
また、ヒータチューブ３の内部には、コイル状の第１及び第２抵抗体（本発明で言う抵抗体）４及び５が、ヒータチューブ３の長軸方向に沿って設けられている。第１抵抗体４は、ヒータチューブ３の閉塞部３ａ側に内蔵され、第２抵抗体５は、第１抵抗体４よりも、ヒータチューブ３の開口部３ｂ側に内蔵されている。
【００２５】
そして、第１抵抗体４および第２抵抗体５は、ヒータチューブ３の長軸を巻き軸として螺旋状に巻かれた巻き線であり、巻き軸に対して傾いているが、螺旋構造の詳細は後述する。
【００２６】
また、第１抵抗体４の一端４１は、ヒータチューブ３の閉塞部３ａに電気的に接続され、第１抵抗体４の他端４２は、第２抵抗体５の一端５１に電気的に接続されている。第２抵抗体５の他端５２は、ハウジング２に内挿固定された鉄系材料よりなる中軸６の一端６１に溶接等により電気的に接続されている。
【００２７】
中軸６の一端６１側、第１抵抗体４および第２抵抗体５は、ヒータチューブ３内において、耐熱性絶縁材料（例えばマグネシア等）からなる絶縁粉末３０により埋設されている。これにより、中軸６の一端６１側、第１抵抗体４および第２抵抗体５が、ヒータチューブ３の閉塞部３ａ以外の部位に対して絶縁的に保持される。なお、絶縁体粉末３０はヒータチューブ３の開口部３ｂ側にてシール３３によりシールされている。
【００２８】
ここで、第１抵抗体４は、常温（２０℃）と１０００℃（予熱時におけるグロープラグ１の第１抵抗体４の温度）の抵抗変化率（１０００℃の抵抗値／２０℃の抵抗値）が、例えば１程度に小さな第１導電材料（例えば鉄クロム合金やニッケルクロム合金）からなり、第２抵抗体５は、上記抵抗変化率が、例えば５〜１４程度に大きな第２導電材料（例えばニッケル、低炭素鋼やコバルト鉄合金）からなる。なお、抵抗温度係数とは、横軸に温度、縦軸に抵抗値をプロットして得られるグラフの傾きのことである。よって、第２導電材料は、第１導電材料よりも、正の抵抗温度係数の大きな材料である。
【００２９】
また、第１抵抗体４と第２抵抗体５との接続部分には、プラズマアーク溶接により、第１抵抗体４および第２抵抗体５の溶融部４５が形成されている。この溶融部４５は、第１抵抗体４の他端４２側と第２抵抗体５の一端５１側とを重ね合わせた状態で、この重ね合わせ部位にプラズマアークを当てることにより形成されている。
【００３０】
また、中軸６の一端６１側は、ヒータチューブ３の開口部３ｂ側に挿入されており、中軸６の他端６２側は、フッ素ゴム等の絶縁弾性材料からなるＯリング７および樹脂製のブッシュ８を介してナット９を締めつけることにより、ハウジング２の他端２ｂ側に絶縁的に固定されている。
【００３１】
そして、グロープラグ１においては、通電直後において、第１抵抗体４に大電流を供給でき、第１抵抗体４を発熱させるとともに、所定時間経過後には、第２抵抗体５側での温度上昇により、第２抵抗体５の抵抗値を増大させて、第１抵抗体４への供給電力を減少させ、第１抵抗体４での過加熱による断線等を防止できるようになっている。
【００３２】
次に、本発明の抵抗体としての第１及び第２抵抗体４及び５の螺旋構造の詳細について、図２及び図３を参照して述べる。図２は従来の一般的なグロ−プラグの抵抗体Ｊの螺旋形状を示す図であり、図３（ａ）及び（ｂ）は本実施形態の抵抗体４、５の螺旋形状を示す図である。なお、本実施形態の第１及び第２抵抗体４、５は略同一の螺旋形状である。
【００３３】
図２に示す様に、抵抗体Ｊは螺旋のコイル形状をなし、ｘｙｚ直交座標において、ｚ軸を巻き軸（仮想設定したもの）Ｍとしたとき、コイル即ち抵抗体上の各点はＦ（ｘ、ｙ、ｚ）で表される。極座標で示すと、ｘ＝ｒｃｏｓθ、ｙ＝ｒｓｉｎθ、ｚ＝ｂθ、ｂ＝Ｐ／２π、また、ｒは巻き径（巻き外径−線径）の１／２である。
【００３４】
そして、上述したように、図２中、螺旋状の抵抗体４、５上の第１の点ｔ１、及び抵抗体Ｊ上を第１の点ｔ１から巻き軸Ｍ回りにθ＝２π移動した点である第２の点ｔ２は、螺旋ピッチＰを規定する点である。
【００３５】
また、第３の点ｔ３は、第１及び第２の点ｔ１、ｔ２間の抵抗体Ｊの実際の長さの１／２だけ、第１の点ｔ１を出発点として第２の点ｔ２に向かって抵抗体Ｊ上を移動させた点（θ＝π）である。つまり、抵抗体Ｊ上の第３の点ｔ３は、抵抗体Ｊにおける点ｔ１、ｔ３間の実測寸法と抵抗体Ｊにおける点ｔ２、ｔ３間の実測寸法とが等しくなるように、抵抗体Ｊにおける第１及び第２の点ｔ１、ｔ２間の中点として設定されたものである。
【００３６】
また、上述したように、図２から、第３の点ｔ３は、第１の点ｔ１と巻き軸Ｍとを含む仮想平面（図２中、破線にて図示）Ｋ内にて巻き軸Ｍに対して第１の点ｔ１とは反対側に位置するように、第１の点ｔ１から第２の点ｔ２に向かって抵抗体Ｊ上を移動させた点と定義することもできる。そして、従来のグロープラグにおいては、第３の点ｔ３と第１の点ｔ１との巻き軸Ｍ方向への距離Ｑは、螺旋ピッチＰの０．５〜０．７４倍程度である。
【００３７】
ここで、スウェージングによって発生する、巻き軸と直交する方向に加わる圧縮力は、図２に示す矢印Ｒ方向から抵抗体Ｊに加わるため、抵抗体Ｊは線軸方向に潰され、線径が増加するのである。ここで、螺旋ピッチＰが小さいほど巻き軸Ｍと直交するため、線径増加は多くなる傾向にある。
【００３８】
このような従来の抵抗体Ｊに対して、本実施形態の抵抗体４、５は、図３に示す螺旋構成としている。図３（ａ）に示す例では、上記ｘｙｚ直交座標におけるｚ軸方向（図中の下方から上方に向かう方向）に向かって時計回り（右回り）の螺旋形状であり、図３（ｂ）に示す例では、ｚ軸方向に向かって反時計回り（左回り）の螺旋形状である。これら両方の螺旋形状ともに、上記図２に定義した螺旋形状における各点ｔ１、ｔ２、ｔ３及び螺旋ピッチＰ、距離Ｑ、仮想設定した巻き軸Ｍ、圧縮力印加方向Ｒは、同様に定義される。
【００３９】
そして、本実施形態の抵抗体４、５は、ヒータチューブ３を巻き軸Ｍ回りに１８０°回転させた時に距離Ｑが螺旋ピッチＰに対して最大となる部位において、距離Ｑが、螺旋ピッチＰの０．７５倍以上の螺旋形状となるように、巻き軸Ｍに対して抵抗体４、５を一方向に傾け、従来よりも、圧縮力の方向Ｒから抵抗体４、５の線軸を外した構成としている。
【００４０】
つまり、このように抵抗体４、５を傾けた場合、ヒータチューブ３を巻き軸Ｍ回りに１８０°回転させた時、即ち、図３の状態から抵抗体４、５の仮想平面Ｋを巻き軸Ｍ回りに１８０°回転させた時、その回転をどこかの箇所で止めて見ると、距離Ｑが螺旋ピッチＰに対して最大となる箇所（以下、距離Ｑの最大部という）が存在する。その距離Ｑの最大部において、Ｑ＞０．７５Ｐとなっているのである。
【００４１】
図示例では、距離Ｑの最大部における距離Ｑが螺旋ピッチＰよりも大きく（Ｑ＞Ｐ）なる程度、即ち、巻き軸Ｍ方向において、第３の点ｔ３が、第１及び第２の点ｔ１、ｔ２の間から外れさせるように、抵抗体４、５を傾けている。
【００４２】
なお、仮想平面Ｋを用いて上記距離Ｑを定義した場合には、例えば図２における仮想平面Ｋ内にて、第２の点ｔ２を第１の点ｔ１に近づけ、且つ、第３の点ｔ３を巻き軸Ｍ方向に沿って第１の点ｔ１から遠ざけるように、螺旋を巻き軸Ｍに対して傾けることで、図３に示す本実施形態の抵抗体４、５の螺旋形状が得られる。
【００４３】
また、上記のように、抵抗体４、５の線径増加を防止するために、螺旋ピッチＰは大きい方がよいが、本実施形態では、抵抗体４、５の巻き径（２ｒ）以下に設定されている。
【００４４】
次に、上記構成に基づき、本実施形態に係るグロープラグの製造方法について述べる。図４（ａ）〜（ｅ）は、本製造方法の工程説明図である。まず、図４（ａ）に示す様に、最終的に溶融部４５にて溶接された第１抵抗体４及び第２抵抗体５となる螺旋体１００を用意する。この螺旋体１００は、上記図２に示した従来の抵抗体と同様な螺旋形状を有する線材（最終的に第１抵抗体４となる）１０１及び線材（最終的に第２抵抗体５となる）１０２が、上述のように、プラズマアーク溶接により形成された溶融部４５にて接続されたものである。
【００４５】
次に、図４（ｂ）に示す工程では、合致した状態において、螺旋体１００の外周形状に対応した内部空間を形成する一対の分割型１０３、１０４を用いる。この分割型１０３、１０４は、螺旋体１００の巻き軸Ｍを挟んで略対称に分割されたもので、これらを巻き軸Ｍを挟んで対向させて螺旋体１００を包み込み、螺旋体１００の外周部を支持する。なお、このとき、螺旋体１００には中軸６が溶接されている。
【００４６】
このように、一対の分割型１０３、１０４により螺旋体１００を挟んだ状態で、巻き軸Ｍに沿って一対の分割型１０３、１０４を互いに逆方向にずらし、一対の分割型１０３、１０４を互いに近づけるように加圧することにより、巻き軸Ｍに対して螺旋体１００を傾ける。こうして、図４（ｃ）及び上記図３に示す螺旋形状をなす抵抗体４、５が出来上がる。
【００４７】
なお、このとき図５（ａ）及び（ｂ）に示す様に、予め、螺旋体１００を巻き軸Ｍ方向（図５（ａ）中の矢印Ａ方向）からみて楕円形状としたものとし、上記一対の分割型１０３、１０４により、この螺旋体１００の長円方向（図５（ｂ）中の矢印Ｂ方向）から加圧するようにすれば、その加圧により長円が潰され、出来上がった抵抗体４、５は、図５（ｃ）に示す様に、巻き軸Ｍ方向からみて真円に近い形状とできる。このような形状とすれば、円周回りに均一な加熱が可能な抵抗体４、５とできる。
【００４８】
次に、図４（ｄ）に示す工程では、ヒータチューブ３内に抵抗体４、５及び中軸６の一部を挿入する。次に、ヒータチューブ３の先端部をプラズマアークにて第１抵抗体４の一端４１とともに溶融させることで、閉塞部３ａを形成するとともに、第１抵抗体４の一端４１を閉塞部３ａに電気的に接続する。そして、ヒータチューブ３内に絶縁粉末体３０を構成する絶縁粉末を充填し、シール３３を行う。
【００４９】
続いて、図４（ｅ）に示す工程では、ヒータチューブ３に対して、上記巻き軸Ｍ方向（ヒータチューブ３の長軸方向）スウェージング加工を行い、チューブ３内部の絶縁粉末体３０の充填密度を高める。こうして、ヒータチューブ３内部に保持された抵抗体４、５が出来上がる。
【００５０】
その後、ヒータチューブ３の開口部３ｂ側を、ハウジング２における一端２ａ側から圧入し、ヒータチューブ３をハウジング２に固定し、中軸６の他端６２側を、Ｏリング７およびブッシュ８を介してナット９を締めつけることにより、ハウジング２の他端２ｂ側に固定する。こうして、図１に示すグロープラグ１が出来上がる。
【００５１】
ところで、上記グロープラグ１においては、スウェージングの圧縮力により発生する抵抗体４、５の抵抗変化を適切に抑制すべく、抵抗体４、５の螺旋形状において、上記距離Ｑの最大部における距離Ｑが螺旋ピッチＰの０．７５倍以上となるように、巻き軸Ｍに対して抵抗体４、５を一方向に傾けている。このような構成とした根拠を次に述べる。
【００５２】
図６は、本発明の効果を示すグラフであり、横軸に上記距離Ｑの最大部における距離Ｑ（螺旋ピッチＰを１として規格化した値）、縦軸に抵抗体４、５における抵抗変化率（スウェージング後の抵抗（Ω）／スウェージング前の抵抗（Ω））を示す。本例ではスウェージング率（チューブの径の変化率）が２５％の場合を示したが、使用されるグロープラグに適したスウェージング率の範囲では、略同傾向を示す。
【００５３】
図６から、上記距離Ｑの最大部における距離Ｑが螺旋ピッチＰの０．７５倍以上である本実施形態のグロープラグ１は、上記距離Ｑの最大部における距離Ｑが螺旋ピッチＰの０．７５未満である従来のグロープラグに比べて、ヒータチューブ３のスウェージング加工による抵抗体４、５の抵抗変化を抑制できることがわかる。特に、上記距離Ｑの最大部における距離Ｑが螺旋ピッチＰの１倍以上であると、抵抗変化を飛躍的に抑制できる。
【００５４】
このように、本実施形態によれば、ヒータチューブ３のスウェージング加工によっても、抵抗体４、５の線径が増加するのを抑制でき、結果として、抵抗変化を適切に抑制可能なグロープラグを提供することができる。
【００５５】
また、本実施形態によれば、抵抗体４、５を巻き軸Ｍに対して一方向に傾けるだけの簡単な構成であり、螺旋の巻き数を減少させることが無いため、大きな抵抗体４、５の抵抗（例えば２４Ｖ、４２Ｖ等の電圧を印加するもの）が必要なグロープラグに、好適である。
【００５６】
なお、上記実施形態では抵抗体は２個直列に配置されたものであったが、抵抗体は１個でもよく、また、３個以上のものを直列もしくは並列に配置したものであっても良い。また、上記実施形態では、抵抗体４、５の両方を巻き軸Ｍに対して一方向に傾けたが、片方の抵抗体のみ（例えば第１の抵抗体４のみ）傾けたものとしてもよいし、更には、抵抗体の全体ではなく一部のみ傾け、その傾斜部分における抵抗値の減少を防止するような構成としても良い。これら変形例における代表例を図７及び図８に示す。
【００５７】
図７及び図８において、寸法関係を追記する。例えば、図７（ａ）に示すものにおける寸法関係は、ヒータチューブ３の外径はφ５ｍｍであり、大径部と小径を有していない。ヒータチューブ３の肉厚は、グロープラグを生産してきた昭和３９年より実績のある０．３ｍｍ〜１ｍｍで設定するのが一般的である。
【００５８】
また、図７及び図８において、内蔵する抵抗体（コイルヒータ）４、５の外径（コイル外径）は、ヒータチューブ３の内面とのクリアランス（絶縁クリアランス）を０．１ｍｍ以上確保することで、ヒータチューブ３と抵抗体４、５との絶縁性を確保することができる。従って、抵抗体４、５の外径は、特開平１１−１４８６４７号公報にて提示されている細径寸法値、φ２．５ｍｍからφ４．８ｍｍでも可能である。
【００５９】
図７（ａ）の例では、抵抗体４は、１個の同一材料で抵抗値を持った材料から作られたコイル材であるが、異種材料で抵抗値を持った数組の材料の組合せにより作られたコイル材でも良く、そのコイル材の一部分に、請求項で言う傾斜部分（以下、単に傾斜部という）が２巻き以上存在する構成であればよい。図７（ａ）では、ほぼハウジング２の下端面から下側に位置する抵抗体４の部分が、上記傾斜部を構成している。
【００６０】
また、２つ以上のコイルを接続する場合、つまり、図１や図７（ｂ）等においては、抵抗体４と抵抗体５とを接続する場合であるが、この様な場合、コイルとコイルとを接続する部位は、コイルの他の部位に対し隙間が存在し、接続部から両側に１巻き分の隙間は、０．２５ｍｍ以上５ｍｍ以下まで空いている。
【００６１】
また、例えば図７（ａ）に示す抵抗体４において、コイル線の線径方法の断面は、傾斜部を形成することによりスウェージング後において、楕円形状となっている。その楕円形状における長径は短径の１．１倍以上であり、例えば、短径においては、０．１５ｍｍ以上０．８ｍｍ以下としている。さらに、抵抗体の外径（コイル外径）は、ヒータチューブ３と両抵抗体４、５との絶縁性が確保できる０．１ｍｍ以上の絶縁クリアランスが確保できれば、コイル外径に０．０５ｍｍ以上の段差を設定しても良い。
【００６２】
また、ヒータチューブ３のハウジング２の一端２ａからの突き出し長さは、例えば１０ｍｍから６０ｍｍである。また、中軸６の一端６１の位置は、ヒータチューブ３の開口部３ｂの端面に接しなければ、どの位置に該一端６１が設定されていても良い。例えば、該一端６１は、ヒータチューブ３の内部に４ｍｍ以上挿入されて埋設されている。
【００６３】
また、中軸６の一端６１側の径は、ヒータチューブ３の内面との間の絶縁クリアランスが０．１ｍｍ以上確保されていれば良く、該クリアランスは、例えば１ｍｍ以上５．２ｍｍ以下で設定することができる。また、中軸６の形状は、段差が無いものでも良く、図７（ｂ）及び図８（ａ）に示す様に、多段の段差が設けてあるものでも良い。その段差の高低差は、例えば最低０．０５ｍｍ以上とできる。
【００６４】
また、現在、グローヒータの細径化が要望されてきている中で、図７（ｂ）や図８（ａ）に示す様な形で、ヒータチューブ３に大径部３２と小径部３１とを形成したヒータが主流となってきている。大径部３２が小径部３１よりも大きくなるように自由に組み合わせることができるが、大径部３２と小径部３１との寸法組合せは、図７（ｂ）に示すものにおいては、例えば、小径部３１の外径をφ２．５ｍｍ〜φ５．５ｍｍとし、大径部３２の外径をφ３ｍｍ〜φ６ｍｍとすることができる。
【００６５】
これらヒータチューブ３に大径部３２、小径部３１を有した場合にも、その内部に設置された抵抗体４、５は、１個の同一材料で抵抗値を持った材料から作られたコイル材でも、異種材料で抵抗値を持った数組の材料の組合せにより作られたコイル材でも良く、そのコイル材の一部分に、傾斜部が２巻き以上存在する構成であればよい。
【００６６】
ここで、図７（ｂ）と図８（ａ）に示すものとの相違は、中軸６の一端６１の位置が、ハウジング２の外側に位置する（図７（ｂ））か、内部に存在する（図８（ａ））かである。また、図７（ｂ）では、第１抵抗体４全体及び第２抵抗体５の他端５２側に傾斜部が形成され、第２抵抗体５の一端５１側は傾斜部となっていない。一方、図８（ａ）では、第１抵抗体４全体及び第２抵抗体５の一端５１側に傾斜部が形成され、第２抵抗体５の他端５２側は傾斜部となっていない。
【００６７】
また、図８（ｂ）に示すグロープラグでは、ヒータチューブ３が２分割され、分割されたヒータチューブ３の一方はハウジング２内に収納され、他方は一部ハウジング２から突出したものとなっている。そして、それぞれの内部に、絶縁粉末３０により、抵抗体４、５が埋設保持されており、両抵抗体４、５は、同じく２分割された中軸６の一方を介して、電気的に接続されている。図８（ｂ）の例では、ハウジング２内部の抵抗体５が傾斜部を構成しており、また、各部の寸法関係は、上記図７（ａ）と同様である。
【００６８】
また、上記した寸法関係は、ヒータチューブ内に抵抗体である金属巻き線（Ｆｅ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ａｌ、Ｐｔ等）としての抵抗体を有するグロープラグ全てにおいて、有効である。また、本発明は、一部がセラミック材料で形成されたグロープラグにおいても、金属巻き線が存在する構造においては、適用対象となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るグロープラグの全体構成を示す断面図である。
【図２】従来の一般的なグロ−プラグの抵抗体の螺旋形状を示す図である。
【図３】上記実施形態の抵抗体４、５の螺旋形状を示す図である。
【図４】上記実施形態のグロープラグの製造方法を示す工程図である。
【図５】上記実施形態のグロープラグの製造方法の変形例を示す工程図である。
【図６】抵抗体の抵抗変化を抑制する効果を示すグラフである。
【図７】本発明の他の実施形態に係るグロープラグの一例を示す概略断面図である。
【図８】上記他の実施形態に係るグロープラグの他の例を示す概略断面図である。
【符号の説明】
１…グロープラグ、２…ハウジング、３…ヒータチューブ、４…第１抵抗体、５…第２抵抗体、１００…螺旋体、１０３、１０４…一対の分割型。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a glow plug for improving startability of, for example, a diesel engine and a method for manufacturing the same.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as this type of glow plug, for example, the one described in JP-A-9-217933 has been proposed. This has a cylindrical tube (sheath) and a resistor as a winding wound in a helical manner with the long axis of the tube as a winding axis, embedded and held in the tube via insulating powder. The resistor is heated by energizing it.
[0003]
The glow plug is usually manufactured by placing a resistor in the tube, filling the insulating powder, and then swaging the tube to improve the density of the insulating powder.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, by performing the swaging process, the resistor receives a compressive force in a direction perpendicular to the winding axis. The resistor is a winding wound spirally with the long axis of the tube as a winding axis, and the winding is compressed in the direction of the wire axis by this compressive force and the wire diameter becomes thick, so the resistance of the resistor is reduced, In a heater (heating body) that requires a large resistor, there arises a problem that a necessary resistance value cannot be obtained.
[0005]
An object of this invention is to provide the glow plug which can suppress the resistance change of the resistor by the swaging process of a tube, and its manufacturing method in view of the said problem.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The present inventor makes swaging by tilting the resistor with respect to the spiral winding axis so that the linear axis of the resistor, which is a spiral winding, greatly deviates from the direction of the compressive force generated by swaging. I thought that the increase in the wire diameter should be suppressed.
[0007]
Here, the spiral shape of the conventional resistor J is shown in FIG. The distance of the first point (t1) and the second point (t2) in the winding axis (M) direction is the helical pitch (P). The winding axis is virtually set.
[0008]
Further, as the third point (t3), the second point is set to the second point starting from the first point by ½ of the length of the resistor from the first point to the second point. A point moved on the resistor J is set. A distance Q between the third point and the first point in the winding axis direction is a so-called half pitch of the spiral, and is a length of ½ of the spiral pitch.
[0009]
At this time, since the compressive force generated by swaging and applied in the direction orthogonal to the winding axis is applied to the resistor J from the direction of the arrow R shown in FIG. 2 (a), resistance as shown in FIG. 2 (b). The body J is crushed in the direction of the wire axis, and the wire diameter increases.
[0010]
Incidentally, in order to remove the resistor linear axis from the direction of the compressive force, it is conceivable to increase the helical pitch. As described in the above-mentioned conventional publication, a part of the resistor is ultimately wound. If the linear shape is parallel to the axis, it does not act in the direction of increasing the wire diameter even when the compression force is applied. However, if a part of the resistor is formed in a linear shape parallel to the winding axis, the number of turns of the resistor is reduced, making it difficult to obtain a desired number of turns, that is, a resistance value in a limited space.
[0011]
On the other hand, as shown in FIG. 3, when the resistor (4, 5) is tilted with respect to the virtually set winding axis (M), the number of windings is not reduced, and the more the tilt is, the more tilted. Further, the linear axis of the resistor can be removed from the direction of the compressive force. By tilting in this way, the distance Q in the winding axis (M) direction between the third point (t3) and the first point (t1) increases from 1/2 of the helical pitch (P). .
[0012]
Further investigation was conducted, and an experiment was conducted to determine how much the spiral shape of the resistor is tilted with respect to the winding axis to appropriately suppress the resistance change of the resistor even after swaging. As a result, as shown in FIG. 6, it has been found that there is a degree of inclination of the resistor so that the resistance change before and after the swaging can be remarkably suppressed. The inventions according to claims 1 to 4 have been made based on this finding.
[0013]
That is, according to the first aspect of the present invention, in the resistor (4, 5) as a winding wound spirally with the long axis of the tube (3) as the winding axis (M), the helical pitch ( Two points on the resistor that define P) are defined as a first point (t1) and a second point (t2), respectively, and the length of the resistor from the first point to the second point The third point (t3) is a point that is moved on the resistor from the first point toward the second point by a half of the first point, and the third point and the third point When the distance from the first point in the direction of the winding axis is Q, the portion where the distance Q is maximum with respect to the helical pitch when the tube is rotated 180 ° around the winding axis, The resistor is inclined with respect to the winding axis so that the distance Q has a spiral shape of 0.75 times or more of the spiral pitch.
[0014]
According to the present invention, as shown in FIG. 6, the distance Q in the direction of the winding axis (M) between the third point (t3) and the first point (t1) is such that the tube (3) is connected to the winding axis. When the rotation is rotated 180 ° around the maximum portion of the spiral pitch (P), when the spiral pitch (P) is 0.75 times or more, the resistor (4, A glow plug capable of appropriately suppressing the resistance change of 5) can be provided.
[0015]
Further, as can be seen from FIG. 2, in the normal spiral shape, the third point (t3), which is a point defining the half pitch, includes the first point (t1) and the winding axis (M). Move on the resistor from the first point toward the second point so as to be located on the opposite side of the winding point from the first point in the virtual plane (K). It can also be defined as a point.
[0016]
The invention according to claim 2 employs the third point (t3) according to this definition, and the distance Q between the third point and the first point (t1) in the winding axis (M) direction. However, when the tube (3) is rotated by 180 ° around the winding axis, the spiral shape is 0.75 times the spiral pitch (P) or more at the maximum portion with respect to the spiral pitch (P). The glow is characterized in that the resistor is tilted with respect to the winding axis, and the change in resistance of the resistor due to swaging of the tube (3) can be appropriately suppressed as in the glow plug of claim 1. Plug can be provided.
[0017]
The distance Q between the third point (t3) and the first point (t1) in the winding axis (M) direction is the helical pitch (when the tube (3) is rotated 180 ° around the winding axis. If the spiral pitch (P) or more (that is, 1 or more times the spiral pitch) at the maximum portion with respect to P) (the invention of claim 3), the resistance of the resistor by the swaging process of the tube (3) It is possible to provide a glow plug capable of appropriately suppressing the change at a higher level.
[0018]
Further, according to the study of the present inventors, in the glow plug of claims 1 to 3, the helical pitch (P) is set to be equal to or less than the winding diameter (2r) of the resistor (4, 5). (Invention of claim 4) is preferable.
[0019]
The invention according to claim 5 is a method of manufacturing the glow plug according to any one of claims 1 to 4, wherein the glow plug is made of a wire wound spirally around a winding shaft (M). The spiral body (100) to be the resistor (4, 5) is prepared, and the outer peripheral portion of the spiral body is supported by the pair of split molds (103, 104) so as to face each other with the winding shaft interposed therebetween. While the pair of split dies are pressed close to each other, the pair of split dies are shifted in the opposite directions along the winding axis to incline the spiral with respect to the winding axis, and then the spiral Is held in the tube (3), and then the tube is swaged along the winding axis direction.
[0020]
According to this manufacturing method, the glow plug according to any one of claims 1 to 4 can be appropriately manufactured.
[0021]
In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each said means is an example which shows a corresponding relationship with the specific means as described in embodiment mentioned later.
[0022]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments shown in the drawings will be described below. The glow plug 1 of the present invention shown in FIG. 1 is attached to, for example, a plurality (for example, four cylinders) of a diesel engine (not shown), for example, for accelerating fuel ignition and combustion at the time of engine start. Is.
[0023]
The glow plug 1 has a hollow cylindrical shape and is provided with a housing 2 made of an iron-based material. The housing 2 is provided with a screw portion 21 for detachably attaching the glow plug 1 to the cylinder. Further, an elongated bottomed tubular heater tube (tube in the present invention) 3 having a closed portion 3a on one end side and an opening 3b on the other end side is press-fitted from the one end 2a side of the housing 2 and fixed. . ,
The heater tube 3 is made of a conductive material (for example, stainless steel) having excellent heat resistance and oxidation resistance, and the closed portion 3 a side is exposed from the one end 2 a side of the housing 2. The heater tube 3 has a small diameter portion 31 on one end side and a large diameter portion 32 on the other end side. The small diameter portion 31 is formed by reducing the outer diameter by swaging.
[0024]
In addition, coiled first and second resistors (resistors referred to in the present invention) 4 and 5 are provided in the heater tube 3 along the long axis direction of the heater tube 3. The first resistor 4 is built in the closed portion 3 a side of the heater tube 3, and the second resistor 5 is built in the opening 3 b side of the heater tube 3 rather than the first resistor 4.
[0025]
And the 1st resistor 4 and the 2nd resistor 5 are the winding wound helically by making the major axis of the heater tube 3 into a winding axis, and it is inclined with respect to the winding axis, but the details of the helical structure Will be described later.
[0026]
One end 41 of the first resistor 4 is electrically connected to the closed portion 3 a of the heater tube 3, and the other end 42 of the first resistor 4 is electrically connected to one end 51 of the second resistor 5. Has been. The other end 52 of the second resistor 5 is electrically connected to one end 61 of the middle shaft 6 made of an iron-based material inserted and fixed in the housing 2 by welding or the like.
[0027]
The one end 61 side of the middle shaft 6, the first resistor 4 and the second resistor 5 are embedded in the heater tube 3 with an insulating powder 30 made of a heat-resistant insulating material (for example, magnesia or the like). As a result, the one end 61 side of the middle shaft 6, the first resistor 4 and the second resistor 5 are held in an insulating manner with respect to portions other than the closed portion 3 a of the heater tube 3. The insulator powder 30 is sealed by a seal 33 on the opening 3b side of the heater tube 3.
[0028]
Here, the first resistor 4 has a resistance change rate (resistance value of 1000 ° C./resistance value of 20 ° C.) between normal temperature (20 ° C.) and 1000 ° C. (temperature of the first resistor 4 of the glow plug 1 during preheating). ) Is made of a first conductive material (for example, an iron chrome alloy or a nickel chrome alloy) as small as about 1, for example, and the second resistor 5 has a second conductive material (for example, a resistance change rate as large as about 5 to 14). For example, nickel, low carbon steel or cobalt iron alloy). The temperature coefficient of resistance is a slope of a graph obtained by plotting temperature on the horizontal axis and resistance value on the vertical axis. Therefore, the second conductive material is a material having a larger positive resistance temperature coefficient than the first conductive material.
[0029]
Further, a melted portion 45 of the first resistor 4 and the second resistor 5 is formed at the connection portion between the first resistor 4 and the second resistor 5 by plasma arc welding. The melting portion 45 is formed by applying a plasma arc to the overlapping portion in a state where the other end 42 side of the first resistor 4 and the one end 51 side of the second resistor 5 are overlapped.
[0030]
The one end 61 side of the middle shaft 6 is inserted into the opening 3b side of the heater tube 3, and the other end 62 side of the middle shaft 6 is an O-ring 7 made of an insulating elastic material such as fluorine rubber and a resin bush. By tightening the nut 9 via 8, the other end 2 b of the housing 2 is insulatively fixed.
[0031]
In the glow plug 1, immediately after energization, a large current can be supplied to the first resistor 4 to cause the first resistor 4 to generate heat, and after a predetermined time has elapsed, the temperature rises on the second resistor 5 side. As a result, the resistance value of the second resistor 5 is increased, the power supplied to the first resistor 4 is decreased, and disconnection or the like due to overheating in the first resistor 4 can be prevented.
[0032]
Next, details of the helical structure of the first and second resistors 4 and 5 as the resistors of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 2 is a view showing a spiral shape of a resistor G of a conventional general glow plug, and FIGS. 3A and 3B are views showing a spiral shape of the resistors 4 and 5 of this embodiment. is there. In addition, the 1st and 2nd resistance bodies 4 and 5 of this embodiment are substantially the same spiral shape.
[0033]
As shown in FIG. 2, the resistor J has a spiral coil shape, and in the xyz orthogonal coordinates, when the z axis is a winding axis (what is virtually set) M, each point on the coil, that is, the resistor is F ( x, y, z). In polar coordinates, x = r cos θ, y = rsin θ, z = bθ, b = P / 2π, and r is 1/2 of the winding diameter (winding outer diameter−wire diameter).
[0034]
As described above, in FIG. 2, the first point t1 on the spiral resistors 4 and 5 and the point on the resistor J moved by θ = 2π around the winding axis M from the first point t1. The second point t2 is a point that defines the helical pitch P.
[0035]
Further, the third point t3 is set to the second point t2 starting from the first point t1 by a half of the actual length of the resistor J between the first and second points t1 and t2. This is a point (θ = π) moved on the resistor J toward the surface. In other words, the third point t3 on the resistor J is such that the measured dimension between the points t1 and t3 on the resistor J and the measured dimension between the points t2 and t3 on the resistor J are equal. This is set as a midpoint between the first and second points t1 and t2.
[0036]
Further, as described above, from FIG. 2, the third point t3 is located on the winding axis M within a virtual plane K (illustrated by a broken line in FIG. 2) K including the first point t1 and the winding axis M. On the other hand, it can also be defined as a point moved on the resistor J from the first point t1 toward the second point t2 so as to be located on the opposite side to the first point t1. In the conventional glow plug, the distance Q between the third point t3 and the first point t1 in the winding axis M direction is about 0.5 to 0.74 times the helical pitch P.
[0037]
Here, the compressive force generated by swaging and applied in the direction orthogonal to the winding axis is applied to the resistor J from the direction of the arrow R shown in FIG. 2, so that the resistor J is crushed in the linear axis direction and the wire diameter increases. To do. Here, the smaller the helical pitch P is, the more perpendicular to the winding axis M, the more the wire diameter increases.
[0038]
In contrast to such a conventional resistor J, the resistors 4 and 5 of the present embodiment have a spiral configuration shown in FIG. In the example shown in FIG. 3A, the spiral shape is clockwise (clockwise) in the z-axis direction (the direction from the lower side to the upper side in the drawing) in the xyz orthogonal coordinates, and FIG. In the example shown, the spiral shape is counterclockwise (counterclockwise) toward the z-axis direction. In both of these helical shapes, the points t1, t2, and t3 and the helical pitch P, distance Q, virtually set winding axis M, and compression force application direction R in the helical shape defined in FIG. 2 are defined similarly. .
[0039]
The resistors 4 and 5 of this embodiment are such that when the heater tube 3 is rotated 180 ° around the winding axis M, the distance Q is the spiral pitch P at the portion where the distance Q is the maximum with respect to the spiral pitch P. The resistors 4 and 5 are tilted in one direction with respect to the winding axis M so that the spiral shape is 0.75 times or more of the winding axis M. The configuration is as follows.
[0040]
That is, when the resistors 4 and 5 are tilted in this way, when the heater tube 3 is rotated 180 ° around the winding axis M, that is, from the state of FIG. When the rotation is rotated 180 ° around M and the rotation is stopped at some point, there is a point where the distance Q is maximum with respect to the helical pitch P (hereinafter referred to as the maximum part of the distance Q). In the maximum portion of the distance Q, Q> 0.75P.
[0041]
In the illustrated example, the third point t3 is the first and second points t1 to the extent that the distance Q at the maximum portion of the distance Q is larger than the helical pitch P (Q> P), that is, in the winding axis M direction. , T2 so that the resistors 4 and 5 are inclined.
[0042]
When the distance Q is defined using the virtual plane K, for example, the second point t2 is brought close to the first point t1 and the third point t3 in the virtual plane K in FIG. Is inclined with respect to the winding axis M so as to move away from the first point t1 along the winding axis M direction, the spiral shape of the resistors 4 and 5 of this embodiment shown in FIG. 3 is obtained.
[0043]
Further, as described above, in order to prevent the wire diameters of the resistors 4 and 5 from increasing, the spiral pitch P is preferably large. However, in this embodiment, the winding diameter (2r) or less of the resistors 4 and 5 is not larger. Is set.
[0044]
Next, a method for manufacturing a glow plug according to the present embodiment will be described based on the above configuration. 4A to 4E are process explanatory views of this manufacturing method. First, as shown in FIG. 4A, a spiral body 100 is prepared which becomes the first resistor 4 and the second resistor 5 that are finally welded at the melting portion 45. The spiral body 100 has a wire rod (finally the first resistor 4) 101 and a wire rod (finally the second resistor 5) having the same spiral shape as the conventional resistor shown in FIG. 102 is connected at the melted portion 45 formed by plasma arc welding as described above.
[0045]
Next, in the step shown in FIG. 4B, a pair of split molds 103 and 104 that form an internal space corresponding to the outer peripheral shape of the spiral body 100 in the matched state are used. The split molds 103 and 104 are substantially symmetrically divided with the winding axis M of the spiral body 100 interposed therebetween. The split molds 103 and 104 are opposed to each other with the winding axis M interposed therebetween so as to wrap the spiral body 100 and support the outer peripheral portion of the spiral body 100. . At this time, the middle shaft 6 is welded to the spiral body 100.
[0046]
In this manner, in a state where the spiral body 100 is sandwiched between the pair of split molds 103 and 104, the pair of split molds 103 and 104 are shifted in the opposite directions along the winding axis M, and the pair of split molds 103 and 104 are brought close to each other. The spiral body 100 is inclined with respect to the winding axis M by pressurizing in this manner. In this way, the resistors 4 and 5 having the spiral shape shown in FIG. 4C and FIG. 3 are completed.
[0047]
At this time, as shown in FIGS. 5 (a) and 5 (b), the spiral body 100 is assumed to have an elliptical shape in advance when viewed from the direction of the winding axis M (the direction of arrow A in FIG. 5 (a)). If the split molds 103 and 104 are used to apply pressure from the oval direction of the spiral body 100 (in the direction of arrow B in FIG. 5B), the oval is crushed by the pressurization and the resistor 4 is completed. 5 can have a shape close to a perfect circle when viewed from the direction of the winding axis M, as shown in FIG. If it is such a shape, it can be set as the resistors 4 and 5 which can be heated uniformly around a circumference.
[0048]
Next, in the step shown in FIG. 4D, the resistors 4, 5 and a part of the middle shaft 6 are inserted into the heater tube 3. Next, the front end portion of the heater tube 3 is melted together with the one end 41 of the first resistor 4 by plasma arc, thereby forming the closed portion 3a and electrically connecting the one end 41 of the first resistor 4 to the closed portion 3a. Connect. And the insulating powder which comprises the insulating powder body 30 in the heater tube 3 is filled, and the seal 33 is performed.
[0049]
4E, the heater tube 3 is swaged in the winding axis M direction (long axis direction of the heater tube 3) to fill the insulating powder body 30 inside the tube 3. In the step shown in FIG. Increase density. Thus, the resistors 4 and 5 held in the heater tube 3 are completed.
[0050]
Thereafter, the opening 3b side of the heater tube 3 is press-fitted from the one end 2a side of the housing 2, the heater tube 3 is fixed to the housing 2, and the other end 62 side of the center shaft 6 is connected via the O-ring 7 and the bush 8. By fastening the nut 9, the housing 2 is fixed to the other end 2 b side. Thus, the glow plug 1 shown in FIG. 1 is completed.
[0051]
By the way, in the glow plug 1, the distance at the maximum portion of the distance Q in the spiral shape of the resistors 4 and 5 in order to appropriately suppress the resistance change of the resistors 4 and 5 caused by the compressive force of swaging. The resistors 4 and 5 are tilted in one direction with respect to the winding axis M so that Q is 0.75 times or more the spiral pitch P. The basis for such a configuration will be described below.
[0052]
FIG. 6 is a graph showing the effect of the present invention. The horizontal axis represents the distance Q at the maximum portion of the distance Q (value normalized by setting the helical pitch P to 1), and the vertical axis represents the resistance change in the resistors 4 and 5. The ratio (resistance after swaging (Ω) / resistance before swaging (Ω)) is shown. In this example, the case where the swaging rate (change rate of the diameter of the tube) is 25% is shown, but the same tendency is shown in the range of the swaging rate suitable for the glow plug used.
[0053]
From FIG. 6, the glow plug 1 of the present embodiment in which the distance Q at the maximum portion of the distance Q is 0.75 times or more of the spiral pitch P, the distance Q at the maximum portion of the distance Q is 0. It can be seen that the resistance change of the resistors 4 and 5 due to the swaging process of the heater tube 3 can be suppressed as compared with the conventional glow plug of less than 75. In particular, when the distance Q at the maximum portion of the distance Q is 1 or more times the spiral pitch P, the resistance change can be remarkably suppressed.
[0054]
As described above, according to the present embodiment, it is possible to suppress an increase in the wire diameter of the resistors 4 and 5 even by swaging the heater tube 3, and as a result, a glow plug capable of appropriately suppressing a resistance change. Can be provided.
[0055]
In addition, according to the present embodiment, since the resistors 4 and 5 are simply configured to be inclined in one direction with respect to the winding axis M and the number of turns of the spiral is not reduced, It is suitable for glow plugs that require 5 resistors (for example, those that apply a voltage of 24 V, 42 V, etc.).
[0056]
In the above embodiment, two resistors are arranged in series. However, one resistor may be used, or three or more resistors may be arranged in series or in parallel. . In the above embodiment, both the resistors 4 and 5 are tilted in one direction with respect to the winding axis M. However, only one resistor (for example, only the first resistor 4) may be tilted. Furthermore, a configuration may be adopted in which only a part of the resistor is inclined rather than the entire resistor to prevent a decrease in resistance value at the inclined portion. Representative examples of these modifications are shown in FIGS.
[0057]
7 and 8, the dimensional relationship is added. For example, in the dimensional relationship in the structure shown in FIG. 7A, the outer diameter of the heater tube 3 is φ5 mm and does not have a large diameter portion and a small diameter. The wall thickness of the heater tube 3 is generally set to 0.3 mm to 1 mm, which has been proven since 1964, when glow plugs have been produced.
[0058]
7 and 8, the outer diameter (coil outer diameter) of the built-in resistors (coil heaters) 4 and 5 should have a clearance (insulation clearance) of 0.1 mm or more with the inner surface of the heater tube 3. Thus, insulation between the heater tube 3 and the resistors 4 and 5 can be ensured. Therefore, the outer diameters of the resistors 4 and 5 can be small diameter values, φ2.5 mm to φ4.8 mm, which are proposed in JP-A-11-148647.
[0059]
In the example of FIG. 7A, the resistor 4 is a coil material made of a single material having a resistance value, but a combination of several materials having different resistance values. The coil material may be made as long as it has a configuration in which a part of the coil material has two or more turns in the claims (hereinafter simply referred to as an inclined portion). In FIG. 7A, the portion of the resistor 4 that is located substantially below the lower end surface of the housing 2 constitutes the inclined portion.
[0060]
In the case where two or more coils are connected, that is, in FIG. 1 or FIG. 7B or the like, the resistor 4 and the resistor 5 are connected. In such a case, the coil and the coil are connected. There is a gap with respect to the other part of the coil, and the gap for one turn on both sides from the connection part is 0.25 mm to 5 mm.
[0061]
For example, in the resistor 4 shown in FIG. 7A, the cross section of the coil wire diameter method has an elliptical shape after swaging by forming an inclined portion. The major axis in the elliptical shape is 1.1 times or more the minor axis, for example, 0.15 mm or more and 0.8 mm or less in the minor axis. Furthermore, the outer diameter of the resistor (coil outer diameter) is 0.05 mm or more in the coil outer diameter if an insulation clearance of 0.1 mm or more that can ensure the insulation between the heater tube 3 and the both resistors 4 and 5 can be secured. You may set the level | step difference.
[0062]
The protruding length of the heater tube 3 from the one end 2a of the housing 2 is, for example, 10 mm to 60 mm. Further, the position of the one end 61 of the middle shaft 6 may be set at any position as long as it does not contact the end face of the opening 3 b of the heater tube 3. For example, the one end 61 is inserted and embedded in the heater tube 3 by 4 mm or more.
[0063]
Further, the diameter on the one end 61 side of the middle shaft 6 is sufficient if an insulation clearance between the inner surface of the heater tube 3 and the inner surface of the heater tube 3 is secured to 0.1 mm or more, and the clearance is set to, for example, 1 mm or more and 5.2 mm or less. Can do. Further, the shape of the middle shaft 6 may be one having no step, or may be provided with multiple steps as shown in FIGS. 7B and 8A. The height difference of the step can be set to at least 0.05 mm or more, for example.
[0064]
Further, at present, there is a demand for reducing the diameter of the glow heater, and the heater tube 3 is provided with a large-diameter portion 32 and a small-diameter portion 31 in a shape as shown in FIGS. 7B and 8A. The formed heater has become mainstream. The large-diameter portion 32 can be freely combined so as to be larger than the small-diameter portion 31, but the dimensional combination of the large-diameter portion 32 and the small-diameter portion 31 is, for example, the small-diameter shown in FIG. The outer diameter of the portion 31 can be φ2.5 mm to φ5.5 mm, and the outer diameter of the large diameter portion 32 can be φ3 mm to φ6 mm.
[0065]
Even when the heater tube 3 has the large-diameter portion 32 and the small-diameter portion 31, the resistors 4 and 5 installed therein are coils made of a single material having a resistance value. A coil material made of a combination of several materials having different resistance values and different materials may be used as long as a part of the coil material has two or more inclined portions.
[0066]
Here, the difference between FIG. 7B and FIG. 8A is that the position of one end 61 of the middle shaft 6 is located outside the housing 2 (FIG. 7B) or exists inside. (FIG. 8A). Moreover, in FIG.7 (b), the inclination part is formed in the other end 52 side of the 1st resistor 4 whole and the 2nd resistor 5, and the one end 51 side of the 2nd resistor 5 is not an inclination part. On the other hand, in FIG. 8A, an inclined portion is formed on the entire first resistor 4 and the one end 51 side of the second resistor 5, and the other end 52 side of the second resistor 5 is not an inclined portion.
[0067]
Further, in the glow plug shown in FIG. 8B, the heater tube 3 is divided into two parts, one of the divided heater tubes 3 is accommodated in the housing 2, and the other part protrudes from the housing 2. Yes. In addition, the resistors 4 and 5 are embedded and held in the respective interiors by the insulating powder 30, and both the resistors 4 and 5 are electrically connected through one of the two divided middle shafts 6. ing. In the example of FIG. 8B, the resistor 5 inside the housing 2 constitutes an inclined portion, and the dimensional relationship of each portion is the same as in FIG. 7A.
[0068]
The dimensional relationship described above is effective for all glow plugs having resistors as metal windings (Fe, Cr, Ni, Co, Al, Pt, etc.) that are resistors in the heater tube. The present invention is also applicable to a glow plug partially formed of a ceramic material in a structure in which a metal winding exists.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an overall configuration of a glow plug according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a view showing a spiral shape of a resistor of a conventional general glow plug.
FIG. 3 is a diagram showing a spiral shape of the resistors 4, 5 of the embodiment.
FIG. 4 is a process diagram showing a method for manufacturing the glow plug of the embodiment.
FIG. 5 is a process diagram showing a modification of the method for manufacturing a glow plug according to the embodiment.
FIG. 6 is a graph showing an effect of suppressing a resistance change of a resistor.
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing an example of a glow plug according to another embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a schematic sectional view showing another example of a glow plug according to another embodiment.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Glow plug, 2 ... Housing, 3 ... Heater tube, 4 ... 1st resistor, 5 ... 2nd resistor, 100 ... Spiral body, 103, 104 ... A pair of split type.

Claims

A cylindrical tube (3), and a resistor (4, 5) as a winding wound in a spiral shape with the long axis of the tube as a winding axis (M) held in the tube; In the glow plug adapted to generate heat by energizing the resistor,
Two points on the resistor that define the helical pitch (P) of the resistor are defined as a first point (t1) and a second point (t2), respectively.
The resistor is moved on the resistor from the first point toward the second point by a half of the length of the resistor from the first point to the second point. Let the point be the third point (t3),
When the distance in the winding axis direction between the third point and the first point is Q,
When the tube is rotated 180 ° around the winding axis, the distance Q has a spiral shape that is not less than 0.75 times the spiral pitch at a portion where the distance Q is maximum with respect to the spiral pitch. Further, the glow plug is characterized in that the resistor is inclined with respect to the winding shaft.

A cylindrical tube (3), and a resistor (4, 5) as a winding wound in a spiral shape with the long axis of the tube as a winding axis (M) held in the tube; In the glow plug adapted to generate heat by energizing the resistor,
Two points on the resistor that define the helical pitch (P) of the resistor are defined as a first point (t1) and a second point (t2), respectively.
From the first point toward the second point so as to be located on the opposite side to the first point with respect to the winding axis in a virtual plane including the first point and the winding axis. To set a third point (t3) moved on the resistor,
When the distance in the winding axis direction between the third point and the first point is Q,
When the tube is rotated 180 ° around the winding axis, the distance Q has a spiral shape that is not less than 0.75 times the spiral pitch at a portion where the distance Q is maximum with respect to the spiral pitch. Further, the glow plug is characterized in that the resistor is inclined with respect to the winding shaft.

When the tube (3) is rotated 180 ° around the winding axis, the distance Q has a spiral shape greater than or equal to the spiral pitch (P) at a portion where the distance Q is maximum with respect to the spiral pitch. The glow plug according to claim 1 or 2, wherein the resistor (4, 5) is inclined with respect to the winding axis.

The glow plug according to any one of claims 1 to 3, wherein the spiral pitch (P) is set to be equal to or smaller than a winding diameter (2r) of the resistor (4, 5).

A method of manufacturing a glow plug according to any one of claims 1 to 4,
A spiral body (100) consisting of a wire wound spirally around the winding axis (M) and finally becoming the resistor (4, 5) is prepared,
A pair of split molds (103, 104) support the outer peripheral portion of the spiral body so as to face each other with the winding shaft in between, and press the pair of split molds close to each other along the winding shaft. By tilting the pair of split molds in opposite directions, the spiral body is tilted with respect to the winding axis,
Subsequently, after the spiral body is held in the tube (3), the tube is swaged along the winding axis direction.