JP5575291B2

JP5575291B2 - グロープラグ

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Publication number: JP5575291B2
Application number: JP2013057457A
Authority: JP
Inventors: 伸介伊藤; 俊介前田; 正好松井
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 2013-03-21
Filing date: 2013-03-21
Publication date: 2014-08-20
Anticipated expiration: 2028-03-28
Also published as: JP2013117375A

Description

この発明は、自着火方式の内燃機関で使用されるグロープラグにおいて、内燃機関の燃焼圧を検出する技術に関する。

ディーゼルエンジン等の自着火方式の内燃機関において始動を補助するためのグロープラグに圧力センサを設け、内燃機関の燃焼圧を検出することが行われている（例えば、特許文献１参照）。このようなグロープラグでは、圧力センサはシリンダヘッドに取り付けられるグロープラグ本体（ハウジング）の内部に格納される。

特開２００７−１２０９３９号公報

一般に、内燃機関のシリンダヘッドには、燃焼室側から強い圧力が加わり、内燃機関の運転に伴って歪みが発生する。そして、シリンダヘッドに発生した歪みは、シリンダヘッドに取り付けられたグロープラグに伝達され、グロープラグ本体に歪みが生じる。圧力センサを格納するグロープラグ本体が歪むと、グロープラグの構造によってはグロープラグ本体の歪みによって圧力センサに加わる荷重が変化する。通常、圧力センサは、圧力センサ自体に加わる荷重に応じて検出信号を出力する。そのため、歪みによって圧力センサに加わる荷重が変化すると、圧力センサが出力する出力信号には、グロープラグの歪みに応じたノイズが重畳する可能性がある。

本発明は、上述した従来の課題を解決するためになされたものであり、圧力センサ付グロープラグにおいてハウジングの歪みにより生じるノイズを低減することを目的とする。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。

［適用例１］
筒状のハウジングと、前記ハウジング内であって前記ハウジングの一方の端と他方の端とを結ぶ軸方向の先端側に配置されて内燃機関の燃焼室内に曝されるヒータと、を備えたグロープラグであって、
圧力センサを格納する筒状のセンサ格納部材を前記ハウジング内に配置し、
前記センサ格納部材から前記センサ格納部材の外周側に延出された接合部を前記ハウジングのうち前記圧力センサよりも前記軸方向の先端側部位に接合することにより、前記センサ格納部材を前記ハウジングの内周面から離間した位置に固定し、さらに、
前記センサ格納部材は前記ハウジングに前記接合部のみによって固定され、
前記圧力センサは、前記ヒータが前記ハウジングに対して前記軸方向に沿って変位することに基づき前記内燃機関の燃焼室内の圧力の検出を行う
グロープラグ。

この適用例によれば、圧力センサを格納するセンサ格納部材がハウジングの内周面から離間した位置に固定されるので、ハウジングの歪みは、センサ格納部材に直接伝達されない。そのため、ハウジングの歪みによるセンサ格納部材およびセンサ格納部材に格納された圧力センサに加わる荷重の変化が抑制されるので、ハウジングの歪みにより生じるノイズを低減することができる。

［適用例２］
請求項１記載のグロープラグであって、
前記接合部と前記ハウジングとのそれぞれは、前記軸方向に垂直な軸方向直交面を有し、
前記接合部と前記ハウジングとのそれぞれの軸方向直交面は互いに接触している
グロープラグ。

接合部とハウジングとの軸方向直交面が互いに接するようにすることで、接合前の段階における接合部の保持がより容易となる。そのため、グロープラグをより容易に製造することができる。

［適用例３］
適用例２記載のグロープラグであって、
前記接合部は、前記ハウジングと前記軸方向に垂直な径方向に接する
グロープラグ。

接合部とハウジングとが径方向に接するようにすることにより、接合部とハウジングとの径方向の位置関係を規定することがより容易となる。そのため、ハウジングと圧力センサとの軸合わせがより容易となる。

［適用例４］
適用例３記載のグロープラグであって、
前記接合部と前記ハウジングとは、前記ハウジングが前記接合部の一部を外周側から覆うことにより、前記径方向に接する
グロープラグ。

この適用例によれば、ハウジングに接合部の外周側に接触する面を設けることにより、ハウジングと接合部とが径方向に接するようにすることができる。そのため、ハウジングと接合部とが径方向に接する構成をより容易に実現できる。

［適用例５］
適用例４記載のグロープラグであって、
前記接合部は、平板状の部材である
グロープラグ。

接合部を平板状の部材とすることにより、接合部の形成がより容易となる。

［適用例６］
適用例３記載のグロープラグであって、
前記接合部は、
前記センサ格納部材から前記軸方向と垂直に延びる平板状の板状部と、
前記板状部の外周側において前記軸方向に延びる軸方向延長部と
を有しており、
前記接合部と前記ハウジングとは、前記軸方向延長部において接している
グロープラグ。

この適用例によれば、ハウジングに軸方向延長部の軸方向に垂直な面と接触する面を設けることにより、ハウジングと接合部とが径方向に接するようにすることができる。そのため、ハウジングと接合部とが径方向に接する構成をより容易に実現できる。

［適用例７］
適用例１ないし６のいずれか記載のグロープラグであって、
前記ハウジングは、前記軸方向に前記接合部を挟み込む２つのハウジング構成部材を有している
グロープラグ。

この適用例によれば、接合部が２つのハウジング構成部材により挟み込まれるので、ハウジングと接合部との組み立てがより容易となる。

［適用例８］
適用例７記載のグロープラグであって、
前記２つのハウジング構成部材のそれぞれは、前記ハウジングの外周方向への互いの移動を規制する移動規制面を有している
グロープラグ。

２つのハウジング構成部材のそれぞれに、外周方向への互いの移動を規制する移動規制面を設けることにより、２つのハウジング構成部材の位置合わせがより容易となる。

［適用例９］
適用例１ないし８のいずれか記載のグロープラグであって、
前記ハウジングと前記接合部とは、前記ハウジングに前記接合部を組み付けたときに生じる空隙を避けて溶接することにより接合されている
グロープラグ。

ハウジングに接合部を組み付けたときに生じる空隙を避けて溶接することにより、空隙中の気体が溶接中に膨張し、膨張した気体が外部に放出されることが抑制される。そのため、溶接部の荒れを抑制することができる。

なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能である。例えば、グロープラグ、グロープラグの製造方法、およびその製造方法で製造されたグロープラグ、それらのグロープラグを使用した内燃機関の始動補助装置、その始動補助装置を使用した内燃機関、その内燃機関を使用した移動体、等の態様で実現することができる。

本発明の一実施例としてのグロープラグの外観を示す外観図。主体金具の先端側に取り付けられる先端構造体の構成を示す断面図先端構造体の先端側を拡大した拡大断面図。先端構造体の後端側を拡大した拡大断面図。比較例としてのグロープラグの先端構造体の構成を示す断面図。第２実施例のグロープラグにおける先端構造体の構成を示す断面図。先端構造体取付方法の第１の変形例を示す説明図。先端構造体取付方法の第２の変形例を示す説明図。先端構造体取付方法の第３の変形例を示す説明図。先端構造体取付方法の第４の変形例を示す説明図。先端構造体取付方法の第５の変形例を示す説明図。先端構造体取付方法の第６の変形例を示す説明図。先端構造体取付方法の第７の変形例を示す説明図。先端構造体取付方法の第８の変形例を示す説明図。

次に、本発明の実施の形態を実施例に基づいて以下の順序で説明する。
Ａ．第１実施例：
Ａ１．グロープラグの構造：
Ａ２．先端構造体の構成：
Ａ３．比較例：
Ｂ．第２実施例：
Ｃ．先端構造体の取付方法の変形例：

Ａ１．グロープラグの構造：
図１は、本発明の一実施例としてのグロープラグの外観を示す外観図である。グロープラグ１００は、配線保持部１１０と、主体金具１２０と、先端スリーブ２００と、先端チップ１３０と、メンブレン３００と、外筒１４０と、ヒータ１５０とを備えている。

配線保持部１１０は、グロープラグ１００に設けられた圧力センサ（後述する）の出力信号を外部に出力するセンサケーブル１１２と、ヒータ１５０に電力を供給するための通電ケーブル１１４とを保持している。配線保持部１１０において、センサケーブル１１２の複数の心線は、それぞれ、圧力センサに接続された複数のセンサ信号線（図示しない）と接続されている。また、通電ケーブル１１４の心線は、ヒータ１５０に電力を供給するための中軸（後述する）に接続されている。

主体金具１２０は、筒状の部材であり、ディーゼルエンジン等の自着火方式の内燃機関が有するシリンダヘッドに装着される。第１実施例では、主体金具１２０を炭素鋼（Ｓ４５Ｃ）で形成している。但し、主体金具１２０の材質としては、高強度の材料であれば、ステンレス鋼（例えば、ＳＵＳ６３０，ＳＵＳ４３０）等、種々の材料を用いることができる。主体金具１２０の配線保持部１１０側の端部には、シリンダヘッドに取り付ける際に使用する工具と係合する係合部１２２が形成されている。主体金具１２０の中間部には、グロープラグ１００をシリンダヘッドに固定するためのネジ部１２４が形成されている。係合部１２２を工具で回転させることにより、シリンダヘッドとネジ部１２４とが締結され、グロープラグ１００はシリンダヘッドに取り付けられる。これにより、グロープラグ１００のヒータ１５０は、内燃機関の燃焼室内に曝される。なお、以下では、軸線Ｏに沿ったヒータ１５０側の方向（矢印Ｒ方向）を「先端側」とも呼び、配線保持部１１０側の方向（矢印Ｌ方向）を「後端側」とも呼ぶ。

先端チップ１３０は、ＳＵＳ４３０で形成された筒状の部材である。なお、先端チップ１３０を、炭素鋼や他のステンレス鋼で形成することも可能である。先端チップ１３０は、外径が軸線Ｏに沿ってほぼ一定の円筒部１３２と、先端側に向かって外径が細くなっているテーパ部１３４とを有している。このように、テーパ部１３４を設けることにより、シリンダヘッドにグロープラグを締め付けた際に、先端チップ１３０がシリンダヘッド側に設けられたテーパシート面を押さえつけ、変形させることにより、燃焼室の気密を確保できる。

先端スリーブ２００は、鍔部２１０が形成された筒状の部材であり、鍔部２１０以外の部分は主体金具１２０および先端チップ１３０の内部に格納されている。先端スリーブ２００は、ＳＵＳ４３０により形成されている。なお、先端スリーブ２００の材質としては、高強度の材料であれば、炭素鋼（例えば、Ｓ４５Ｃ）や他のステンレス鋼（例えば、ＳＵＳ６３０）等、種々の材料を用いることができる。先端スリーブ２００の鍔部２１０は、主体金具１２０と先端チップ１３０に挟み込まれた状態で溶接される。これにより、主体金具１２０、先端スリーブ２００、及び先端チップ１３０は固定的に接合される。

メンブレン３００は、ＳＵＳ６３０で形成された筒状の部材である。メンブレン３００は、ＳＵＳ６３０の他、繰り返し耐力を有するとともにヤング率が低い種々の材料（例えば、マルエージ鋼、ＳＵＳ４３０、純チタン、チタン合金（Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ））を用いて形成することができる。メンブレン３００は、主体金具１２０の内部で先端スリーブ２００に溶接されている。

外筒１４０は、ＳＵＳ６３０で形成された筒状の部材である。外筒１４０は、ＳＵＳ６３０の他、炭素鋼（例えば、Ｓ４５Ｃ）や他のステンレス鋼（例えば、ＳＵＳ４３０）等の高強度の材料で形成することも可能である。外筒１４０には、ヒータ１５０が圧入されている。ヒータ１５０が圧入された外筒１４０は、先端スリーブ２００に接合されたメンブレン３００に圧入されている。このようにして、ヒータ１５０は、外筒１４０、メンブレン３００、および先端スリーブ２００を介して、主体金具１２０に接合されている。

先端スリーブ２００、メンブレン３００、外筒１４０、およびヒータ１５０と、図示しない種々の部材とは、１つの構造体（先端構造体）１０２を形成している。上述のように、先端スリーブ２００の鍔部２１０は、主体金具１２０と先端チップ１３０に固定的に接合される。そのため、先端構造体１０２は、主体金具１２０および先端チップ１３０（併せて「ハウジング」とも呼ばれる）に固定的に接合されている。

Ａ２．先端構造体の構成：
図２は、先端構造体の構成を示す断面図である。先端構造体１０２は、先端スリーブ２００と、メンブレン３００と、外筒１４０と、ヒータ１５０と、リング４００と、中軸５００と、センサユニット６００とから構成されている。先端構造体１０２を構成する先端スリーブ２００と、メンブレン３００と、外筒１４０と、リング４００と、中軸５００とは、いずれも金属（ステンレス鋼）で形成されており、先端構造体１０２は、ヒータ１５０に通電するための通電機構として機能する。先端構造体１０２は、また、燃焼室内の圧力を検出するための圧力検出機構としても機能する。なお、先端構造体１０２を構成する各部材の具体的な構成と、圧力検出機構としての機能については、後述する。

ヒータ１５０は、絶縁性のセラミックスで形成された絶縁部１５２と、導電性のセラミックスで形成された導電部１５４とを有している。２本の導電部１５４は、ヒータ１５０の後端側から先端側に向かって延長されており、ヒータ１５０の先端側で互いに接続されている。導電部１５４は、ヒータ１５０の外周に露出した２つの露出部１５６，１５８を有している。先端側の露出部１５６は、外筒１４０、メンブレン３００、および先端スリーブ２００を介して主体金具１２０に電気的に接続されている。また、後端側の露出部１５８は、リング４００および中軸５００を介して通電ケーブル１１４（図１）に電気的に接続されている。そのため、主体金具１２０と通電ケーブル１１４との間に電圧を加えると、導電部１５４に電流が流れ、ヒータ１５０が加熱される。

図３および図４は、先端構造体１０２の先端側および後端側を拡大した拡大断面図である。上述のように、先端スリーブ２００は、主体金具１２０に取り付けられる鍔部２１０を有している。鍔部２１０は、軸線Ｏと垂直な方向（径方向）に延びる平板状の板状部２１２と、板状部２１２から後端側に設けられた冠状部２１４と、を有している。冠状部２１４が主体金具１２０の先端に設けられた切欠部１２６と嵌合することにより、先端スリーブ２００と主体金具１２０との軸合わせが行われる。

先端スリーブ２００と主体金具１２０と先端チップ１３０とは、上述のように、溶接により接合される。具体的には、図３の黒三角Ｌで示す位置において外周からレーザ溶接を行うことにより、先端スリーブ２００と主体金具１２０と先端チップ１３０とが溶接される。なお、レーザ溶接は、先端スリーブ２００と主体金具１２０と先端チップ１３０との接合が可能であれば、任意の位置で行うことができる。但し、第１実施例では、図３に示すように、レーザ溶接を、先端スリーブ２００の冠状部２１４と板状部２１２とで形成される凹部の隅と、切欠部１２６の隅とを避けて行っている。これにより、溶接中に部材と部材との間に生じる空隙中の空気が膨張し、膨張した空気が外部に放出されることで生じる溶接部の荒れの発生を抑制することができる。一般的に、３つの部材２００，１２０，１３０の溶接は、各部材を組み立てた状態において空隙が生じない位置で行うのが好ましい。なお、先端スリーブ２００と主体金具１２０と先端チップ１３０とは、レーザ溶接に限らず、他の方法により接合することもできる。例えば、これらの部材２００，１２０，１３０は、電子ビーム溶接、抵抗溶接、アークスポット溶接、あるいはロウ付けにより接合することも可能である。

先端スリーブ２００の鍔部２１０から先端側には、内径が他の部分よりも大きいメンブレン取付部２２０が設けられている。一方、先端スリーブ２００の鍔部２１０よりも後端側には、外径がメンブレン取付部２２０とほぼ同じ円筒部２３０と、外径が円筒部２３０よりも小さいセンサ取付部２４０とが設けられている。メンブレン取付部２２０と円筒部２３０の外径は、いずれも、主体金具１２０および先端チップ１３０の内径よりも小さくなっている。なお、本実施例では、円筒部２３０とセンサ取付部２４０とを別個の部材としているが、こららを一体の部材で構成することもできる。

先端スリーブ２００のメンブレン取付部２２０には、メンブレン３００が接合されている。メンブレン３００には、後端側から先端側に向かって、スリーブ取付部３１０と、スリーブ突当部３２０と、薄肉部３３０と、外筒保持部３４０とがこの順で形成されている。スリーブ取付部３１０とスリーブ突当部３２０とは、いずれも内径が外筒１４０の外径よりも大きくなっている。スリーブ取付部３１０の外径は、先端スリーブ２００のメンブレン取付部２２０と嵌合し得るように、メンブレン取付部２２０の内径とほぼ同じとなっている。そして、スリーブ突当部３２０の外径をメンブレン取付部２２０の外径とほぼ同じにすることにより、先端スリーブ２００とメンブレン３００との軸線Ｏ方向に沿った位置関係が規定される。先端スリーブ２００とメンブレン３００とは、スリーブ取付部３１０とメンブレン取付部２２０とを嵌合した状態で、スリーブ取付部３１０の外周側からレーザ溶接により接合される。なお、先端スリーブ２００とメンブレン３００との接合は、他の方法によって行うことも可能である。先端スリーブ２００とメンブレン３００とは、例えば、アークスポット溶接等の他の溶接や、ロウ付けにより接合することも可能である。

薄肉部３３０は、外径がスリーブ突当部３２０の外径よりも小さく、内径が外筒１４０の外径よりも大きい部材である。外筒保持部３４０は、外径が薄肉部３３０の外径とほぼ同じで、内径が外筒１４０の外径とほぼ同じ部材である。外筒保持部３４０には、ヒータ１５０が圧入された外筒１４０が圧入される。なお、ヒータ１５０と外筒１４０、および外筒１４０と外筒保持部３４０とは、いずれも圧入し、その後、合わせ位置にレーザ溶接を施すことにより接合されているが、ロウ付けなどの他の方法で接合することも可能である。

ヒータ１５０は、その後端側においてリング４００に圧入されている。リング４００は、内径がヒータ１５０とほぼ同じ円筒状の部材であり、ＳＵＳ６３０で形成されている。リング４００の後端側には、中軸５００が接合されている。中軸５００は、ＳＵＳ４３０で形成されている。但し、リング４００および中軸５００を、導電性で強度が高い材料であれば他の材料（炭素鋼や他のステンレス鋼等）で形成することも可能である。

中軸５００には、テーパ部５１０と、嵌合部５２０と、胴部５３０と、センサ当接部５４０とが設けられている。嵌合部５２０は、外径がリング４００の内径（すなわち、ヒータ１５０の外径）とほぼ同じとなっている。嵌合部５２０の先端側に外径が先端側に向かって細くなっているテーパ部５１０を設けることにより、中軸５００とリング４００への挿入が容易となっている。胴部５３０は、外径がリング４００の外径とほぼ同じとなっている。そのため、中軸５００をリング４００に挿入する際、リング４００が胴部５３０に突き当たり、中軸５００とリング４００との軸線Ｏに沿った位置関係が規定される。中軸５００とリング４００とは、嵌合部５２０をリング４００に挿入した後、リング４００の外周側からレーザ溶接で接合される。なお、中軸５００とリング４００との接合は、アークスポット溶接などの他の溶接方法やロウ付けなどによって行うことも可能である。

図４に示すように、先端スリーブ２００の後端側には、センサユニット６００が設けられている。センサユニット６００は、センサケース６１０と、第１の絶縁ブロック６２０と、第１の電極ブロック６３０と、センサ素子６４０と、第２の電極ブロック６５０と、第２の絶縁ブロック６６０と、素子止め部材６７０とを有している。

センサケース６１０は、ＳＵＳ４３０で形成された筒状の部材である。センサケース６１０には、外径が先端スリーブ２００のセンサ取付部２４０の内径とほぼ同じスリーブ接合部６１２が形成されている。センサケース６１０は、スリーブ接合部６１２がセンサ取付部２４０に挿入された状態で、センサ取付部２４０の外周部から溶接されることにより先端スリーブ２００に接合される。なお、第１実施例では、センサ取付部２４０の肉厚を薄くすることにより、スリーブ接合部６１２とセンサ取付部２４０との溶接を容易に行うことができる。

センサケース６１０には、その後端側に、円筒部６１４が形成されている。第１の絶縁ブロック６２０と、第１の電極ブロック６３０と、センサ素子６４０と、第２の電極ブロック６５０と、第２の絶縁ブロック６６０とは、この順に先端側から円筒部６１４内に挿入されている。

センサ素子６４０は、ニオブ酸リチウムで形成された円盤状の部材であり、軸線Ｏの応力に応じた電荷（センサ出力信号）が発生する。なお、センサ素子６４０は、応力に応じて電気的な特性が変化する素子であれば、ニオブ酸リチウム以外の圧電材料（例えば、水晶）で形成してもよい。また、センサ素子６４０をピエゾ抵抗材料で形成することも可能である。この場合、センサ素子６４０周辺の構造は、ピエゾ抵抗材料の使用に伴って適宜変更される。

電極ブロック６３０，６５０は、ＳＵＳ４３０で形成された筒状の部材である。２つの電極ブロック６３０，６５０のそれぞれには、センサケーブル１１２（図１）に接続されたセンサ信号線（図示しない）が接続されている。圧力センサとして機能するセンサ素子６４０で発生した電荷は、電極ブロック６３０，６５０と、センサ信号線と、センサケーブル１１２とを介してグロープラグ１００の外部に出力される。また、この発生電荷を主体金具１２０の内部にある回路（図示しない）により電圧信号に変換し、変換された電圧信号を外部に出力するものとしてもよい。なお、電極ブロック６３０，６５０は、高強度で導電性の材料であれば他の材料で形成することも可能である。また、電極ブロック６３０，６５０に換えて、円盤状の電極板を使用することも可能である。

絶縁ブロック６２０，６６０は、アルミナで形成された筒状の部材である。第１の絶縁ブロック６２０は、その先端側が中軸５００のセンサ当接部５４０の後端側に当接している。なお、絶縁ブロック６２０，６６０は、アルミナの他、ジルコニア、あるいは窒化ケイ素等の高強度で絶縁性の材料で形成してもよい。

素子止め部材６７０は、ＳＵＳ４３０で形成された筒状の部材である。素子止め部材６７０は、ＳＵＳ４３０の他、炭素鋼や他のステンレス鋼等の高強度の材料で形成することもできる。素子止め部材６７０の外径は、センサケース６１０の円筒部６１４の内径とほぼ同じである。素子止め部材６７０と円筒部６１４とは、素子止め部材６７０に先端方向への荷重（「予荷重」と呼ばれる）を加えた状態で、円筒部６１４の外周部からレーザ溶接される。なお、素子止め部材６７０と円筒部６１４との接合は、アークスポット溶接やロウ付けなどの他の方法により行うこともできる。

このように形成されたグロープラグ１００（図１）は、内燃機関のシリンダヘッドに装着され、内燃機関の燃焼室内の圧力の検出を行う。燃焼室内の圧力が変動すると、メンブレン３００の薄肉部３３０が変形して、ヒータ１５０が主体金具１２０に対して軸線Ｏに沿って変位する。一方、センサ素子６４０は、第２の電極ブロック６５０、第２の絶縁ブロック６６０、素子止め部材６７０、センサケース６１０、および先端スリーブ２００を介して、主体金具１２０に固定されている。そのため、ヒータが変位すると、リング４００、中軸５００、第１の絶縁ブロック６２０、およびセンサ素子６４０の全体の長さが変化し、長さの変化に伴い各部材４００，５００，６２０，６４０に加わる応力が変化する。このように、センサ素子６４０に加わる荷重は、ヒータ１５０の主体金具１２０に対する変位に応じて変化し、圧電材料で形成されたセンサ素子６４０には、ヒータ１５０の変位に応じた電荷が発生する。発生した電荷は、電極ブロック６３０，６５０、図示しないセンサ信号線と、配線保持部１１０（図１）においてセンサ信号線に接続されたセンサケーブル１１２を介して外部に出力される。なお、上述の説明から明らかなように、先端スリーブ２００の円筒部２３０およびセンサ取付部２４０と、センサケース６１０とは、センサ素子６４０を格納する筒状の部材（センサ格納部材）を構成する。

Ａ３．比較例：
図５は、比較例としてのグロープラグ１１００の先端構造体の構成を示す断面図である。比較例の先端構造体１１０２は、先端スリーブ１２００と、主体金具１１２０との形状が第１実施例と異なっている。他の点は、第１実施例と同じである。

図５に示すように、先端スリーブ１２００は、鍔部１２１０が円盤状となっている点と、鍔部１２１０の後端側に外径が主体金具１１２０の内径とほぼ同じ主体金具当接部１２０２が設けられている点とで、図４に示す第１実施例の先端スリーブ２００と異なっている。また、比較例の主体金具１１２０は、切欠部１２６を有していない点で、第１実施例の主体金具１２０と異なっている。

比較例の先端スリーブ１２００は、主体金具１１２０に圧入される。これにより、主体金具当接部１２０２と主体金具１１２０の内壁とが当接し、先端スリーブ１２００と主体金具１１２０との軸合わせが行われる。そして、先端スリーブ１２００と主体金具１１２０と先端チップ１３０とを外周側から溶接することにより、これらの部材１２００，１１２０，１３０は接合される。

比較例のグロープラグ１１００では、主体金具１１２０と先端スリーブ１２００とが当接しているので、シリンダヘッドが歪んで主体金具１１２０に歪みが生じると先端スリーブ１２００が変形する。先端スリーブ１２００が変形すると、先端スリーブ１２００の軸線Ｏ方向の長さが変わり、センサ素子６４０に加わる応力が変化する。そのため、シリンダヘッドが歪むと、センサ出力信号にはシリンダヘッドの歪みに応じたノイズが重畳される。

一方、第１実施例のグロープラグ１００では、図４に示すように、先端スリーブ２００と主体金具１２０との軸合わせを、鍔部２１０の冠状部２１４と主体金具１２０の切欠部１２６とを当接させて行っている。これにより、主体金具１２０と先端スリーブ２００の円筒部２３０との間には間隙が設けられ、先端スリーブ２００は、主体金具１２０の内周面と接触しないように配置される。そのため、主体金具１２０に生じた歪みの先端スリーブ２００への伝達が抑制され、センサ出力信号へのノイズの重畳が抑制される。

このように、第１実施例では、先端スリーブ２００を主体金具１２０に取り付けるための鍔部２１０に、主体金具１２０の切欠部１２６と当接する冠状部２１４を設けることにより、主体金具１２０と先端スリーブ２００との軸合わせを容易にするとともに、主体金具１２０の歪みによるセンサ出力信号へのノイズの重畳が抑制される。

Ｂ．第２実施例：
図６は、第２実施例のグロープラグ１００ａの先端構造体１０２ａ付近の構成を示す断面図である。第２実施例のグロープラグ１００ａは、先端スリーブ２００ａの鍔部２１０ａが、主体金具１２０ａの外径よりも小さい円盤状に形成されている点と、先端チップ１３０ａが後端側に延びた冠状部１３８ａを有している点と、主体金具１２０ａの切欠部１２６ａが、先端チップ１３０ａの冠状部１３８ａと嵌合するように形成されている点とで、図４に示す第１実施例と異なっている。他の点は、第１実施例とほぼ同じである。

第２実施例において、先端チップ１３０ａは、冠状部１３８ａが主体金具１２０ａの切欠部１２６ａに嵌合することにより主体金具１２０ａと同軸に配置される。そして、鍔部２１０ａの外周が冠状部１３８ａの内周に当接することにより、先端スリーブ２００ａは、先端チップ１３０ａおよび主体金具１２０ａと同軸に配置される。

先端スリーブ２００ａと主体金具１２０ａと先端チップ１３０ａは、図６の黒三角Ｌで示す位置において、外周からレーザ溶接される。このように、先端スリーブ２００ａと主体金具１２０ａと先端チップ１３０ａとを接合することにより、グロープラグが形成される。なお、第１実施例と同様に、レーザ溶接は、先端スリーブ２００ａと主体金具１２０ａと先端チップ１３０ａとを組み立てた際に空隙が生じる位置、すなわち、先端チップ１３０ａの隅と主体金具１２０ａの隅とを避けて行われる。なお、図６に示すように、第２実施例は、一箇所で溶接しても空隙が生じる位置を避けることができる点で、第１実施例よりも好ましい。

このように形成された第２実施例のグロープラグ１００ａにおいても、先端スリーブ２００ａの円筒部２３０と、主体金具１２０ａの内壁との間には間隙が設けられる。そのため、第１実施例と同様に、主体金具１２０ａと先端スリーブ２００ａとの軸合わせを容易にするとともに、主体金具１２０ａの歪みによるセンサ出力信号へのノイズの重畳が抑制される。

Ｃ．先端構造体の取付方法の変形例：
図７ないし図１３は、先端構造体の主体金具への取付方法の変形例を示す説明図である。図７ないし図１３においては、便宜上、センサ格納部材および接合部材を構成する先端スリーブ２００と、ハウジングを構成する主体金具および先端チップのみを図示している。これらの変形例によっても、先端スリーブは、主体金具の内周面に接触しないように配置される。そのため、主体金具の歪みによるセンサ出力信号へのノイズの重畳が抑制される。なお、図７ないし図１３に示す変形例においては、変形例ごとに別個の符号を付している。

図７は、先端構造体取付方法の第１の変形例を示す説明図である。第１の変形例は、冠状部１２８ｂが主体金具１２０ｂ側に設けられている点と、冠状部１２８ｂに嵌合する切欠部１３６ｂが先端チップ１３０ｂ側に設けられている点とで、図６に示す第２実施例と異なっている。他の点は、第２実施例とほぼ同じである。

図８は、先端構造体取付方法の第２の変形例を示す説明図である。第２の変形例は、先端スリーブ２００ｃの鍔部２１０ｃが、主体金具１２０ｃの外径よりも小さい円盤状に形成されている点と、主体金具１２０ｃが先端側に延びた冠状部１２８ｃを有している点と、先端チップ１３０ｃが後端側に延びた冠状部１３８ｃを有している点とで、図４に示す第１実施例と異なっている。他の点は、第１実施例とほぼ同じである。

図９は、先端構造体取付方法の第３の変形例を示す説明図である。第３の変形例は、先端スリーブ２００ｄの鍔部２１０ｄが、板状部２１２ｄと薄板部２１６ｄとを有している点と、主体金具１２０ｄに設けられた冠状部１２８ｄおよび先端チップ１３０ｄに設けられた冠状部１３８ｄとの長さが薄板部２１６ｄの分だけ短くなっている点で、図８に示す第２の変形例と異なっている。他の点は、第２の変形例と同様である。

図１０は、先端構造体取付方法の第４の変形例を示す説明図である。第４の変形例は、先端スリーブ２００ｅの鍔部２１０ｅが、板状部２１２ｅと、後端側に延びた冠状部２１４ｅと、切欠部２１８ｅとを有している点と、先端チップ１３０ｅが切欠部２１８ｅに嵌合する冠状部１３８ｅを有している点とで、図４に示す第１実施例と異なっている。他の点は、第１実施例とほぼ同じである。

図１１は、先端構造体取付方法の第５の変形例を示す説明図である。第５の変形例では、先端スリーブ２００ｆの鍔部２１０ｆにおいて冠状部２１４ｆが先端側に延びており、切欠部２１８ｆが後端側に設けられている。また、主体金具１２０ｆが冠状部１２８ｆを有しており、先端チップ１３０ｆが切欠部１３６ｆを有している。すなわち、板状部２１２ｆに対する先端側と後端側の位置関係が逆になっている点で、図１０に示す第３の変形例と異なっている。他の点は、第３の変形例と同じである。

図１２は、先端構造体取付方法の第６の変形例を示す説明図である。第６の変形例は、鍔部２１０ｇに設けられた冠状部２１４ｇが先端側にも延びている点と、先端チップ１３０ｇに冠状部２１４ｇと嵌合する切欠部１３６ｇが設けられている点とで、図４に示す第１実施例と異なっている。他の点は、第１実施例と同じである。

図１３は、先端構造体取付方法の第７の変形例を示す説明図である。第７の変形例では、先端チップが省略され、主体金具１２０ｈによりハウジングが構成されている。主体金具１２０ｈには、後端側に大径穴１８２ｈが設けられており、先端側に小径穴１８４ｈが設けられている。先端スリーブ２００ｈを含む先端構造体は、この主体金具１２０ｈの後端側から挿入され、小径穴１８４ｈに突き当たる。これにより、先端スリーブ２００ｈと主体金具１２０ｈとの位置関係が規定される。なお、第７の変形例では、溶接は深部の溶接が容易な電子ビーム溶接（図１３の黒三角Ｅで示す）で行うのが好ましい。但し、先端スリーブ２００ｈの鍔部２１０ｈと主体金具１２０ｈとの接合が可能であれば、レーザ溶接やロウ付けなど他の方法で鍔部２１０ｈと主体金具１２０ｈとを接合しても良い。

図１４は、先端構造体取付方法の第８の変形例を示す説明図である。第８の変形例は、後端側に小径穴１８２ｉが設けられている点と、先端側に大径穴１８４ｉが設けられている点とで、図１３に示す第７の変形例と異なっている。なお、第８の変形例では、先端スリーブ２００ｉを含む先端構造体は、主体金具１２０ｉの先端側から挿入され、小径穴１８２ｉに突き当たる。

なお、上記各実施例および変形例においては、接合前の状態において先端スリーブの保持がより容易となるように、先端スリーブとハウジングとのそれぞれに、互いに接する軸線Ｏに垂直な面（軸方向直交面）を設けている。但し、軸方向直交面を省略しても良い。

また、上記各実施例および変形例においては、先端スリーブの鍔部は、ハウジングと径方向に接するように構成されている。そのため、上記各実施例と同様に、主体金具と先端スリーブとの軸合わせが容易となる。但し、必ずしも、鍔部とハウジングとが径方向に接するように構成する必要はない。要求される軸合わせの精度や、ハウジングと先端スリーブとの保持方法によっては、鍔部とハウジングが径方向に接するようにしなくても良い。

上記各実施例および変形例においては、先端スリーブをハウジングに固定する接合部材として先端スリーブから延出された鍔部を設けているが、一般に、鍔部に換えて、先端スリーブから延出された種々の形状の接合部材により先端スリーブとハウジングとを固定することも可能である。例えば、円筒部２３０から外周側に向かって延出された棒状の部材を用いて、先端スリーブをハウジングに固定することも可能である。なお、先端スリーブから延出される接合部材は、必ずしも先端スリーブに一体に形成されていなくても良く、先端スリーブとは別個に形成された接合部材を先端スリーブに接合するものとしても良い。

１００，１００ａ…グロープラグ
１０２，１０２ａ…先端構造体
１１０…配線保持部
１１２…センサケーブル
１１４…通電ケーブル
１２０，１２０ａ〜１２０ｉ…主体金具
１２２…係合部
１２４…ネジ部
１２６，１２６ａ，１２６ｅ，１２６ｇ…切欠部
１２８ｂ，１２８ｃ，１２８ｄ，１２８ｆ…冠状部
１３０，１３０ａ〜１３０ｇ…先端チップ
１３２…円筒部
１３４…テーパ部
１３６ｂ，１３６ｆ，１３６ｇ…切欠部
１３８ａ，１３８ｃ，１３８ｄ，１３８ｅ…冠状部
１４０…外筒
１５０…ヒータ
１５２…絶縁部
１５４…導電部
１５６，１５８…露出部
１８２ｈ，１８４ｉ…大径穴
１８４ｈ，１８２ｉ…小径穴
２００，２００ａ〜２００ｉ…先端スリーブ
２１０，２１０ａ〜２１０ｉ…鍔部
２１２，２１２ｄ〜２１２ｇ…板状部
２１４，２１４ｅ，２１４ｆ，２１４ｇ…冠状部
２１６ｄ…薄板部
２１８ｅ，２１８ｆ…切欠部
２２０…メンブレン取付部
２３０…円筒部
２４０…センサ取付部
３００…メンブレン
３１０…スリーブ取付部
３２０…スリーブ突当部
３３０…薄肉部
３４０…外筒保持部
４００…リング
５００…中軸
５１０…テーパ部
５２０…嵌合部
５３０…胴部
５４０…センサ当接部
６００…センサユニット
６１０…センサケース
６１２…スリーブ接合部
６１４…円筒部
６２０，６６０…絶縁ブロック
６３０，６５０…電極ブロック
６４０…センサ素子
６７０…素子止め部材
１１００…グロープラグ
１１０２…先端構造体
１１２０…主体金具
１２００…先端スリーブ
１２０２…主体金具当接部
１２１０…鍔部

Claims

筒状のハウジングと、前記ハウジング内であって前記ハウジングの一方の端と他方の端とを結ぶ軸方向の先端側に配置されて内燃機関の燃焼室内に曝されるヒータと、を備えたグロープラグであって、
圧力センサを格納する筒状のセンサ格納部材を前記ハウジング内に配置し、
前記センサ格納部材から前記センサ格納部材の外周側に延出された接合部を前記ハウジングのうち前記圧力センサよりも前記軸方向の先端側部位に接合することにより、前記センサ格納部材を前記ハウジングの内周面から離間した位置に固定し、さらに、
前記センサ格納部材は前記ハウジングに前記接合部のみによって固定され、
前記圧力センサは、前記ヒータが前記ハウジングに対して前記軸方向に沿って変位することに基づき前記内燃機関の燃焼室内の圧力の検出を行う
グロープラグ。
請求項１記載のグロープラグであって、
前記接合部と前記ハウジングとのそれぞれは、前記軸方向に垂直な軸方向直交面を有し、
前記接合部と前記ハウジングとのそれぞれの軸方向直交面は互いに接触している
グロープラグ。
請求項２記載のグロープラグであって、
前記接合部は、前記ハウジングと前記軸方向に垂直な径方向に接する
グロープラグ。
請求項３記載のグロープラグであって、
前記接合部と前記ハウジングとは、前記ハウジングが前記接合部の一部を外周側から覆うことにより、前記径方向に接する
グロープラグ。
請求項４記載のグロープラグであって、
前記接合部は、平板状の部材である
グロープラグ。
請求項３記載のグロープラグであって、
前記接合部は、
前記センサ格納部材から前記軸方向と垂直に延びる平板状の板状部と、
前記板状部の外周側において前記軸方向に延びる軸方向延長部と
を有しており、
前記接合部と前記ハウジングとは、前記軸方向延長部において接している
グロープラグ。
請求項１ないし６のいずれか記載のグロープラグであって、
前記ハウジングは、前記軸方向に前記接合部を挟み込む２つのハウジング構成部材を有している
グロープラグ。
請求項７記載のグロープラグであって、
前記２つのハウジング構成部材のそれぞれは、前記ハウジングの外周方向への互いの移動を規制する移動規制面を有している
グロープラグ。
請求項１ないし８のいずれか記載のグロープラグであって、
前記ハウジングと前記接合部とは、前記ハウジングに前記接合部を組み付けたときに生じる空隙を避けて溶接することにより接合されている
グロープラグ。