專(zhuān)利名稱(chēng)：氣體傳感器用的保護(hù)罩，氣體傳感器以及氣體傳感器的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及氣體傳感器用的保護(hù)罩，氣體傳感器以及氣體傳感器的制造方法。在下文中術(shù)語(yǔ)“前面”表示相對(duì)于一個(gè)氣體傳感器的軸方向的一個(gè)傳感端側(cè)面，以及術(shù)語(yǔ)“后面”表示與前側(cè)面相對(duì)的一個(gè)側(cè)面。
背景技術(shù)：
日本待審的專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)NO.11-352095公開(kāi)了一種普通類(lèi)型的氣體傳感器，如圖8所示，它具有一個(gè)圓筒形的金屬殼體81，一個(gè)傳感器元件82，一個(gè)加熱器83，金屬保護(hù)罩84和一個(gè)接地端子91，一個(gè)輸出端子92，一個(gè)接地導(dǎo)線(xiàn)93，一個(gè)輸出導(dǎo)線(xiàn)94，一對(duì)加熱器端子95(圖中僅示出一個(gè))和加熱器導(dǎo)線(xiàn)(圖中未示出)。殼體81具有一個(gè)金屬殼81a和一個(gè)內(nèi)管81b相互固定，雖然它們可以代替地形成一個(gè)整件。傳感器元件82沿軸向設(shè)置在殼體81內(nèi)，并且其傳感部分從殼體81的前端伸出，以及加熱器83插入在傳感器元件82內(nèi)。接地和輸出端子91和92裝至傳感器元件82的后端，以便形成傳感器元件82和接地和輸出導(dǎo)線(xiàn)93和94之間的電連接，而加熱器端子95裝至加熱器83的后端，以便形成加熱器83和加熱器導(dǎo)線(xiàn)之間的電連接。保護(hù)罩84接合至殼體81的前端部分以覆蓋傳感器元件82的傳感部分。保護(hù)罩85接合至殼體81的后端部分，以覆蓋接地和輸出端子91和92以及加熱器端子95，并且接地和輸出導(dǎo)線(xiàn)93和94以及加熱器導(dǎo)線(xiàn)從保護(hù)罩85向后伸出。
在上述的普通類(lèi)型的氣體傳感器內(nèi)，存在的困難是接合保護(hù)罩84和85至殼體81。
已具有的接合一個(gè)保護(hù)罩至一個(gè)傳感器殼體的普通實(shí)踐是借助在保護(hù)罩上形成一個(gè)接合部分，用保護(hù)罩的接合部分與殼體接合，以及隨后焊接保護(hù)罩的接合部分至殼體。然而，嚴(yán)格的尺寸控制要求用于殼體和保護(hù)罩的接合部分之間的正確的接合。殼體和保護(hù)罩的加工和檢查是消耗時(shí)間和勞動(dòng)量的，因而導(dǎo)致氣體傳感器高的制造費(fèi)用。在保護(hù)罩借助拉延奧氏體不銹鋼板成形的情況下，保護(hù)罩可以由于塑性容易地膨脹。在這種容易膨脹的保護(hù)罩的加工和檢查中進(jìn)行嚴(yán)格的尺寸控制是特別負(fù)擔(dān)重的和因此也是價(jià)格昂貴的。
針對(duì)這個(gè)背景，在日本的專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)NO.11-352095內(nèi)建議另一種保護(hù)罩連接方法，其中保護(hù)罩84和85的部分84a和85a嵌塞在殼體81的前和后端部分，以及隨后焊接至殼體81的焊接部分W1和W2。這樣使得有可能簡(jiǎn)化殼體81和保護(hù)罩84和85的加工和檢查，不需要嚴(yán)格的尺寸控制以及從而有可能降低氣體傳感器的制造費(fèi)用。
然而，在上述建議的方法中，保護(hù)罩84和85的部分84a和85a在嵌塞之前具有內(nèi)徑顯著地大于殼體81的前和后端部分的外徑，從而使保護(hù)罩84和85的部分84a和85a可以容易地圍繞殼體81設(shè)置。它不容易可靠地嵌塞如此大直徑的保護(hù)罩84和85的部分84a和85a至殼體81，因?yàn)楸Ｗo(hù)罩84和85具有較大的厚度，用以保護(hù)傳感部分和端子91，92和95避免外來(lái)撞擊。然而，這里不能保留間隙在殼體81和保護(hù)罩84和85的部分84a和85a之間，以便牢固地焊接保護(hù)罩84和85的部分84a和85a至殼體81。因此，保護(hù)罩的部分84a和85a不得不通過(guò)施加高應(yīng)力來(lái)嵌塞，它導(dǎo)致嵌塞工具等的耐久性受損。氣體傳感器的制造費(fèi)用隨后不能顯著地降低。
可以想像的是用較軟的材料制造保護(hù)罩84和85，這樣使保護(hù)罩84和85的部分84a和85a可以不用施加高的壓力就可以嵌塞。這樣使它有可能降低氣體傳感器的制造費(fèi)用至很大的程度。然而，保護(hù)罩84和85在作用于保護(hù)抵抗外來(lái)撞擊時(shí)變得太脆弱。氣體傳感器不能獲得足夠的耐久性，例如在車(chē)輛中使用時(shí)。
如果保護(hù)罩84具有一個(gè)雙壁結(jié)構(gòu)，這里出現(xiàn)另一個(gè)問(wèn)題，氣體傳感器在響應(yīng)測(cè)量氣體內(nèi)的突然改變時(shí)延遲。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種氣體傳感器用的保護(hù)罩，它能夠容易和可靠地接合至一個(gè)傳感器殼體，以覆蓋傳感器元件和傳感器端子，而不會(huì)引起上述的費(fèi)用和耐久性問(wèn)題，以及提供具有這樣一個(gè)或多個(gè)保護(hù)罩的一種氣體傳感器和氣體傳感器的一種制造方法。
本發(fā)明的另一目的是提供一種帶有雙壁保護(hù)罩的氣體傳感器，它顯示出較高的響應(yīng)性。
按照本發(fā)明的第一方面，提供一種氣體傳感器用的保護(hù)罩，包括一個(gè)圓筒形金屬殼體和一個(gè)傳感器元件沿軸向設(shè)置在殼體內(nèi)，并且其一個(gè)傳感部分從殼體的前端伸出，保護(hù)罩包括一個(gè)接合部分，準(zhǔn)備接合至殼體的前端部分，以便用保護(hù)罩覆蓋傳感部分，接合部分具有的硬度比保護(hù)罩其余部分的硬度低。
按照本發(fā)明的第二方面，提供一種氣體傳感器用的保護(hù)罩，包括一個(gè)圓筒形金屬殼體，一個(gè)傳感器元件沿軸向設(shè)置在殼體內(nèi)以及在其前端具有一個(gè)傳感部分和一個(gè)傳感器端子裝至傳感元件的后端，以便由傳感部分產(chǎn)生一個(gè)信號(hào)輸出，保護(hù)罩包括一個(gè)接合部分，準(zhǔn)備接合至殼體的后端，以便用保護(hù)罩覆蓋傳感器端子，接合部分具有的硬度比保護(hù)罩的其余部分的硬度低。
按照本發(fā)明的第三方面，提供一種氣體傳感器，包括一個(gè)圓筒形金屬殼體；一個(gè)傳感器元件，在其前端具有一個(gè)傳感部分以及軸向地設(shè)置在殼體內(nèi)，并且傳感部分從殼體的前端伸出；一個(gè)傳感器端子裝至傳感器元件的后端，以便從傳感部分產(chǎn)生一個(gè)信號(hào)輸出；一個(gè)第一保護(hù)罩接合至殼體的前端部分以覆蓋傳感部分，第一保護(hù)罩包括一個(gè)接合部分，接合包著殼體的前端部分；以及一個(gè)第二保護(hù)罩，接合至殼體的后端部分以覆蓋傳感器端子，其中接合部分具有的硬度比保護(hù)罩的其余部分的硬度低。
按照本發(fā)明的第四方面，提供一種氣體傳感器，包括一個(gè)圓筒形金屬殼體；一個(gè)傳感器元件，在其前端具有一個(gè)傳感部分以及沿軸向設(shè)置在殼體內(nèi)，并且傳感部分從殼體的前端伸出；一個(gè)傳感器端子裝至傳感器元件的后端，以便從傳感部分產(chǎn)生一個(gè)信號(hào)輸出；一個(gè)第一保護(hù)罩接合至殼體的前端部分以覆蓋傳感部分；以及一個(gè)第二保護(hù)罩，接合至殼體的后端部分以覆蓋傳感器端子，第二保護(hù)罩包括一個(gè)接合部分，接合包著殼體的后端部分，其中接合部分具有的硬度比第二保護(hù)罩的剩余部分的硬度低。
按照本發(fā)明的第五方面，提供一種氣體傳感器，包括一個(gè)圓筒形金屬殼體；一個(gè)傳感器元件，在其前端具有一個(gè)傳感部分以及沿軸向設(shè)置在殼體內(nèi)，并且傳感部分從殼體的前端伸出；一個(gè)傳感器端子裝至傳感器元件的后端，以便從傳感部分產(chǎn)生一個(gè)信號(hào)輸出；一個(gè)第一保護(hù)罩接合至殼體的前端部分以覆蓋傳感部分；以及一個(gè)第二保護(hù)罩，接合至殼體的后端部分以覆蓋傳感器端子，其中第一保護(hù)罩具有一個(gè)外罩元件，包括一個(gè)接合部分，接合至殼體的前端部分，以及一個(gè)外周邊壁，外周邊壁具有在其內(nèi)制成的外氣體輸入孔以供給測(cè)量氣體進(jìn)入外罩元件；以及一個(gè)內(nèi)罩元件固定在外罩元件內(nèi)以及包括一個(gè)內(nèi)周邊壁，保持與外周邊壁平行，以及在其后端一個(gè)壁邊彎曲至外周邊壁，壁邊具有在其內(nèi)制成的內(nèi)氣體輸入孔以供給測(cè)量氣體由外罩元件進(jìn)入內(nèi)罩元件。
按照本發(fā)明的第六方面提供一種氣體傳感器的制造方法，包括設(shè)置一個(gè)傳感器元件在一個(gè)圓筒形金屬殼體內(nèi)，此傳感器元件在其前端具有一個(gè)傳感部分從殼體的前端伸出；形成一個(gè)帶有一個(gè)接合部分的保護(hù)罩；使接合部分的硬度比保護(hù)罩的其余部分的硬度低；以及接合保護(hù)罩的接合部分至殼體的一個(gè)前端部分，以便用保護(hù)罩覆蓋傳感部分。
按照本發(fā)明的第七方面提供一種氣體傳感器的制造方法，包括設(shè)置一個(gè)傳感器元件在一個(gè)圓筒形金屬殼體內(nèi)，此傳感器元件在其前端具有一個(gè)傳感部分；配合傳感器端子至傳感器元件的后端，用于從傳感部分的信號(hào)輸出；形成一個(gè)帶有接合部分的保護(hù)罩；使接合部分的硬度比保護(hù)罩的其余部分的硬度低；以及接合保護(hù)罩的接合部分至殼體的一個(gè)后端部分，以便用保護(hù)罩覆蓋傳感器端子。


圖1是按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的一個(gè)氧傳感器的剖面圖。
圖2是制造此氧傳感器的一個(gè)流程圖。
圖3A是在成形過(guò)程之后氧傳感器的端子罩的剖面圖。
圖3B是在硬度控制過(guò)程中的端子罩的剖面圖。
圖4是氧傳感器的傳感器元件罩的局部切除圖。
圖5是一個(gè)剖面圖，示出氧傳感器是如何裝配的。
圖6是氧傳感器的一個(gè)剖面圖，處于端子罩尚未嵌塞的情況下。
圖7是硬度和在端子罩上位置的關(guān)系圖。
圖8是一個(gè)普通類(lèi)型的氣體傳感器的剖面圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明在下面將參見(jiàn)附圖予以說(shuō)明。雖然本發(fā)明可以使用于各種類(lèi)型的傳感器，包括一種氣體濃度傳感器，可以探測(cè)一種測(cè)量氣體的一種特定的組元的濃度(比如氧傳感器，HC傳感器或NOx傳感器)以及一種溫度傳感器，可以探測(cè)一種測(cè)量氣體的溫度，但是下列的實(shí)施例專(zhuān)門(mén)涉及一種氧傳感器。
如圖1所示，按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的氧傳感器具有一個(gè)傳感器元件1，一個(gè)接地端子2，一個(gè)輸出端子3，一個(gè)接地導(dǎo)線(xiàn)4，一個(gè)輸出導(dǎo)線(xiàn)5，一個(gè)加熱器6，一對(duì)加熱器端子7(僅示出1個(gè))，加熱器導(dǎo)線(xiàn)8(僅示出一個(gè))，一個(gè)圓筒形殼體14(作為傳感器殼體)以及金屬保護(hù)罩15和16。
傳感器元件1在其前端具有一個(gè)傳感部分用以探測(cè)一種測(cè)量氣體內(nèi)的氧濃度。傳感器元件1包括一個(gè)圓筒形元件體，具有封閉的前端，一個(gè)內(nèi)電極層設(shè)在元件體的內(nèi)表面上，以及一個(gè)外電極層設(shè)在元件體的外表面上。元件體是用一種固體電解質(zhì)制成的，如用氧化釓(Y2O3)或氧化鈣(CaO)穩(wěn)定化的氧化鋯(ZrO2)，而內(nèi)和外電極層用例如鉑(Pt)制成。
接地和輸出端子2和3是裝至傳感器元件1的后端。接地端子2建立傳感器元件1的外電極層和接地導(dǎo)線(xiàn)4之間的電連接，以實(shí)現(xiàn)傳感器元件1的接地，而輸出端子3建立傳感器元件1的內(nèi)電極層和輸出導(dǎo)線(xiàn)5之間的電連接，以接收來(lái)自傳感器元件1的傳感部分的一個(gè)輸出信號(hào)。
加熱器6插入在傳感器元件1的主體內(nèi)，而加熱器端子7裝至加熱器6的后端。加熱器導(dǎo)線(xiàn)8連接至相應(yīng)的加熱器端子7以便激勵(lì)加熱器6。
傳感器元件1軸向地設(shè)置在金屬殼體14內(nèi)，并且傳感部分從金屬殼體14的一個(gè)前端伸出。多個(gè)金屬密封件9a和9b，一個(gè)陶瓷支座10，一個(gè)密封件11(例如由滑石制造的)，一個(gè)陶瓷襯套12和一個(gè)金屬環(huán)13插入在傳感器元件1和金屬殼體14之間。金屬殼體14的一個(gè)后端部分通過(guò)陶瓷襯套12徑向向內(nèi)地嵌塞至傳感器元件1，這樣使傳感器元件1支持在金屬殼體14內(nèi)，而又保持與金屬殼體14絕緣。
金屬殼體14包括前和后圓筒形凸起端部14a和14b，一個(gè)凸緣部分14c和一個(gè)陽(yáng)螺紋部分14d成形在凸起端部14a和凸緣部分14c之間。一個(gè)墊片G包著金屬殼體14裝在凸緣部分14c和陽(yáng)螺紋部分14d之間。
保護(hù)罩15接合至金屬殼體14的凸起端部14a以覆蓋傳感器元件1的傳感部分。優(yōu)選地，保護(hù)罩15具有一個(gè)雙壁結(jié)構(gòu)，并且?guī)в幸粋€(gè)外罩元件15a和一個(gè)固定在外罩元件15a內(nèi)的內(nèi)罩元件15b(如圖4所示)。
外罩元件15a具有一個(gè)周邊壁15w和一個(gè)與周邊壁15w成整體的圓筒形接合部分15c設(shè)在外罩元件15a的后端。接合部分15c圍繞金屬殼體14的凸起端部14a設(shè)置以形成在接合部分15c和凸起端部14a之間的一個(gè)搭接部O1，以及借助在搭接部O1處的嵌塞和焊接接合至凸起端部14a。
內(nèi)罩元件15b具有一個(gè)周邊壁15x，保持與周邊壁15w平行，并且在它們之間保留預(yù)定的間距，以及在一個(gè)壁邊15y的后端進(jìn)入與周邊壁15w的內(nèi)表面接觸。
在本實(shí)施例中，接合部分15c具有的硬度比保護(hù)罩15的其余部分(包括周邊壁15x和15w以及壁邊15y)的硬度低，從而使接合部分15c能夠容易和可靠地嵌塞到金屬殼體14的凸起端部14a，而在接合部分15c和凸起端部14a之間不留間隙。優(yōu)選地，接合部分15c具有維氏(Vickers)硬度為100至200，以及保護(hù)罩15的其余部分具有維氏硬度為250或更高，優(yōu)選地為250至500，更優(yōu)選地為300至400。如果接合部分15c的維氏硬度低于100，則在嵌塞和焊接之后接合部分15c不能夠保證足夠的強(qiáng)度。如果接合部分維氏硬度高于200，則它難以可靠地嵌塞接合部分15c到凸起端部14a，而又使保護(hù)罩15帶有較大的厚度。如果保護(hù)罩15的其余部分的維氏硬度低于300，顯著地低于250，則罩15的其余部分在作用于保護(hù)抵抗外來(lái)沖擊和獲得足夠的耐久性方面變得太脆弱。如果保護(hù)罩15的其余部分的維氏硬度高于400，顯著地高于500，則其余部分變得由于脆性而對(duì)裂紋敏感以及難以成形。在這里，維氏硬度定義為在維氏硬度試驗(yàn)時(shí)獲得的測(cè)量平均值，并且用一個(gè)300g載荷以規(guī)定的軸向間隔(本實(shí)施中為每0.5mm)施加至通過(guò)保護(hù)罩15的軸向截面的一半徑向厚度處。
罩15的每個(gè)接合部分15c和其余部分優(yōu)選地具有厚度為0.3mm或更大，更優(yōu)選地為0.4mm或更大，從而獲得足夠的抗沖擊性。罩15的接合部分15c和其余部分出于可成形性的考慮優(yōu)選地具有厚度為1.0mm或更小。在保護(hù)罩15具有上述的雙壁結(jié)構(gòu)的情況下優(yōu)選地外罩元件15a具有厚度為0.4至1.0mm，以及內(nèi)罩元件15b具有厚度為小于0.4mm。內(nèi)罩元件15b不需要具有像外罩元件15a那樣高的耐久性。因此，內(nèi)罩元件15b可以制成比外罩元件15a薄，以減少氧傳感器的尺寸。在本實(shí)施例中，外和內(nèi)罩元件的厚度分別地制成0.5mm和0.3mm。
罩15的接合部分15c和其余部分優(yōu)選地用奧氏體不銹鋼制造，比如SUS304L或SUS310。
在保護(hù)罩15具有總長(zhǎng)度20至50mm的情況下，接合部分優(yōu)選地具有長(zhǎng)度為5至7mm。如果接合部分15c的長(zhǎng)度小于5mm，它難以嵌塞和焊接接合部分15c到凸起端部14a。如果接合部分15c的長(zhǎng)度大于7mm，在作用于保護(hù)抵抗外來(lái)沖擊和獲得足夠的耐久性方面，罩15的其余部分變得太短。在本實(shí)施例中，保護(hù)罩15及其接合部分的長(zhǎng)度分別制成為20mm和5mm。此外，內(nèi)罩元件15b具有的長(zhǎng)度比外罩元件15a短，這樣使保護(hù)罩15僅在外罩元件15b的接合部分15c處接合至金屬殼體14。與通過(guò)內(nèi)罩元件15b嵌塞和焊接接合部分15c至金屬殼體14比較，它更容易直接地嵌塞和焊接接合部分15c至金屬殼體14。
氣體輸入孔15d和15e分別地制成在外罩元件15a的周邊壁15w和內(nèi)罩元件15b的壁邊15y內(nèi)，從而供給測(cè)量氣體至傳感器元件1的傳感部分。為了使壁邊15y方便地設(shè)有氣體輸入孔15e，切口15z制成在壁邊15y內(nèi)，隨后壁邊15y彎曲至周邊壁15w，以這樣一種方式使壁邊15y進(jìn)入與周邊壁15w的表面接觸。這樣一來(lái)，氣體輸入孔15e容易地被壁邊15y和周邊壁15w的切口15z限定，從而面對(duì)在周邊壁15x和15w之間的氣體通道。
氣體輸出孔15h，15k分別地制成在內(nèi)和外罩元件15a和15b的底面內(nèi)，以使測(cè)量氣體從保護(hù)罩15排出。在本實(shí)施例中，外和內(nèi)罩元件15a和15b連接到一起，例如借助圍繞氣體輸出孔15k和15h位置處的點(diǎn)焊，以避免氣體從氣體輸入孔15d直接地流至氣體輸出孔15k。氣體輸出孔15h和15k是相互共軸的。此外，氣體輸出孔15k的直徑大于氣體輸出孔15h，這樣使測(cè)量氣體能夠有效地從保護(hù)罩15排出。優(yōu)選地控制氣體輸出孔15h和15k的直徑之間的差別，以滿(mǎn)足下列的公式t＜d＜3t其中t是外罩元件15a的厚度。式中t是外罩元件的厚度，和d是外和內(nèi)氣體輸出孔的直徑之間的差。
在上述的保護(hù)罩15的雙壁結(jié)構(gòu)中，測(cè)量氣體通過(guò)氣體輸入孔15d流動(dòng)進(jìn)入外罩元件15a，通過(guò)周邊壁15x和15w之間的氣體通道向后流動(dòng)，通過(guò)氣體輸入孔15e流動(dòng)進(jìn)入內(nèi)罩元件15b，流動(dòng)通過(guò)壁邊15y和凸起端部14a之間的氣體通道，在內(nèi)罩元件內(nèi)向前的流動(dòng)被供給至傳感部分和隨后通過(guò)氣體輸出孔15h和15k從保護(hù)罩15流出。由于氣體入口孔15e面對(duì)著周邊壁15x和15y之間的氣體通道，測(cè)量氣體流動(dòng)進(jìn)入內(nèi)罩元件，沒(méi)有大的流動(dòng)阻力。另外，在內(nèi)罩元件15b內(nèi)的測(cè)量氣體流動(dòng)以這樣一種方式迫使氣體在內(nèi)罩元件15b內(nèi)朝著氣體輸出孔15h和15k堵塞。因此氣體的交替可以借助這種曲折的流動(dòng)平穩(wěn)地進(jìn)行。即使如果出現(xiàn)氧濃度的突然的改變，氧傳感器變得能夠?qū)@種突然的改變提供迅速的響應(yīng)。這就是說(shuō)，本實(shí)施例的氧傳感器能夠獲得比帶有雙壁傳感器罩的普通的氧傳感器更高的響應(yīng)性。
在這里有一種可能性，一個(gè)水滴可能積聚在壁邊15y和凸起端部14a之間的氣體通道內(nèi)，從而干擾氣體流動(dòng)至傳感器元件1的傳感部分。為了避免這樣一種可能性，最好使凸起端部分14a的前邊緣的厚度14t小于罩元件15b和15a的周邊壁15x和15w之間的距離15t(即壁邊15y的長(zhǎng)度)或者形成跨過(guò)壁邊15y和周邊壁15x的切口15z。有可能更有效地避免水滴與氣體流動(dòng)的干攏，其方法是切斜凸起端部14a的內(nèi)前邊緣。
保護(hù)罩16接合至金屬殼體14的凸起端部14b，以便用從保護(hù)罩16向后伸出的接地和輸出導(dǎo)線(xiàn)4和5以及加熱器導(dǎo)線(xiàn)8覆蓋接地和輸出端子2和3。
保護(hù)罩16包括在其前端的一個(gè)圓筒形接合部分16a。接合部分16a設(shè)成包著凸起端部14b，以形成在接合部分16a和凸起端部14b之間的一個(gè)搭接部O2，以及借助嵌塞和在搭接部O2處焊接接合至凸起端部14b。
在本實(shí)施例中，接合部分具有的硬度比罩16的其余部分的硬度低，從而使接合部分16a能夠容易和可靠地嵌塞到金屬殼體14的凸起端部14b，而在接合部分16a和凸起端部14b之間不留間隙。優(yōu)選地接合部分16a具有維氏硬度為100至200以及其余部分16b具有維氏硬度為250或更高，優(yōu)選地為250至500，更優(yōu)選地為300至400。如果接合部分16a的維氏硬度低于100，則在嵌塞和焊接之后接合部分16a不能獲得足夠的強(qiáng)度。如果接合部分16a的硬度高于200，則它難以可靠地嵌塞接合部分16a到凸起端部14b，而又使保護(hù)罩16帶有較大的厚度。如果其余部分16b的維氏硬度低于300，顯著地低于250，則其余部分16b在作用于保護(hù)抵抗外來(lái)撞擊和獲得足夠的耐久性方面變得太脆弱。如果其余部分16b的維氏硬度高于400，顯著地高于500，則其余部分16b變得由于脆性對(duì)裂紋敏感以及難以成形。在這里維氏硬度用與上述相同的方式定義，也就是在維氏硬度試驗(yàn)時(shí)獲得的測(cè)量平均值，并且用一個(gè)300g載荷以規(guī)定的軸向間距(例如每0.5mm)施加至通過(guò)保護(hù)罩16的軸向截面的一半徑向厚度處。
罩16的接合部16a和其余部分16b希望具有厚度為0.3mm或更大，更優(yōu)選地為0.4mm或更大，從而獲得足夠的抗沖擊性。每個(gè)接合部分16a和其余部分16b出于成形性的考慮優(yōu)選地具有厚度為1.0mm或更小。在本實(shí)施例中，接合部分16a和其余部分16b都制成厚度為0.5mm。
罩16的接合部分16a和其余部分16b優(yōu)選地用奧氏體不銹鋼(如SUS304L或SUS310)制造。
在保護(hù)罩16具有總長(zhǎng)度為20至50mm的情況下，接合部分優(yōu)選地具有長(zhǎng)度為5至7mm。如果接合部分16a的長(zhǎng)度小于5mm，它難以嵌塞和焊接接合部分16a到凸起端部14b。如果接合部分16a的長(zhǎng)度大于7mm，在作用于保護(hù)抵抗外來(lái)沖擊和獲得足夠的耐久性方面罩16的接合部分16b變得太短。在本實(shí)施例中，保護(hù)罩16及其接合部分16a的長(zhǎng)度分別地制成為47mm和6mm。
一個(gè)帶有凸緣部分18a的陶瓷隔片18借助彈簧片17固定到保護(hù)罩16a內(nèi)，從而使隔片18包著接地端子2和接地導(dǎo)線(xiàn)4之間的連接，輸出端子3和輸出導(dǎo)線(xiàn)5之間的連接，以及加熱器端子7和加熱器導(dǎo)線(xiàn)8之間相應(yīng)的連接。
一個(gè)橡膠襯墊19固定至保護(hù)罩16的后端，傳感器導(dǎo)線(xiàn)4和5和加熱器導(dǎo)線(xiàn)8通過(guò)該襯墊。襯墊19具有一個(gè)位于其中心的通孔19a，以及一個(gè)過(guò)濾器組件20設(shè)置在孔19a內(nèi)。過(guò)濾器組件20具有一個(gè)圓筒形金屬支承20a和一個(gè)過(guò)濾器20b連接至支承部分20a的后端表面和周邊部分。過(guò)濾器20b是用例如聚四氟乙烯(PTFE)制造的，以及用于清除空氣的水份，這樣使脫水的空氣供給至保護(hù)罩16的內(nèi)部。
上述構(gòu)造的氧傳感器可以按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例用下列的程序制造。
首先，準(zhǔn)備氧傳感器的全部元件(包括傳感器元件1，接地端子2，輸出端子3，接地導(dǎo)線(xiàn)4，輸出導(dǎo)線(xiàn)5，加熱器6，加熱器端子7，加熱器導(dǎo)線(xiàn)8，密封件9a和9b，支座10，密封件11，襯套12，環(huán)13，金屬殼體14，保護(hù)罩15和16，彈簧17，隔片18，襯墊19，以及過(guò)濾器組件20)。具體地，保護(hù)罩15和16可以在隨后的成形和硬度控制過(guò)程步驟中準(zhǔn)備(如在圖2的步驟S1和S2)。
為了準(zhǔn)備保護(hù)罩16，一個(gè)奧氏體不銹鋼板或管子經(jīng)受壓延以形成一個(gè)管形件31，管形件31具有一個(gè)小直徑部分31a和與小直徑部分31a整體地制成的大直徑部分31b(如圖3A所示)。四個(gè)徑向向內(nèi)的凸臺(tái)31c借助壓延形成在小直徑部分31a上，這樣使它能與隔片18的凸緣部分18a接合。之后，僅大直徑部分31b的開(kāi)放端側(cè)面(它相當(dāng)于保護(hù)罩16的接合部分16a)借助圍繞大直徑部分31b的開(kāi)放端側(cè)面放置一個(gè)高頻線(xiàn)圈40進(jìn)行退火，如圖3B所示，供給高頻電流至線(xiàn)圈40使大直徑部分31b的開(kāi)放端側(cè)面經(jīng)受感應(yīng)加熱至約700℃，以及在空氣中冷卻部分31b的經(jīng)退火的開(kāi)放端面。代替的方案是，退火可以借助使用電子束。使用退火，接合部分16a變得硬度比其余部分16b的硬度低。優(yōu)選地控制接合部分16a的維氏硬度在100至200的范圍內(nèi)，以及控制剩余部分16b的維氏硬度在300至400的范圍內(nèi)，如以上所述。此外，接合部分16a具有的內(nèi)徑顯著地大于金屬殼體14的凸起端部14b的外徑，從而使接合部分16a能夠容易地設(shè)成包著凸起端部14b。
保護(hù)罩15可以用同樣的方式準(zhǔn)備。使用退火，接合部分15c也可以成為硬度比罩15的其余部分的硬度低，并且費(fèi)用較低。如上所述，優(yōu)選地控制接合部分15c的維氏硬度在100至200的范圍內(nèi)，以及控制罩15的其余部分的維氏硬度在300至400的范圍內(nèi)。此外，接合部分15c具有的內(nèi)徑顯著地大于金屬殼體14的凸起端部14a的外徑，從而使接合部分15c能夠容易地設(shè)成包著凸起端部14a。
之后，已準(zhǔn)備的元件組合成為第一和第二子組件。
第一子組件的組合方法為引導(dǎo)導(dǎo)線(xiàn)4，5和8通過(guò)襯墊19，以及之后通過(guò)隔片18；把接地和輸出端子2和3分別地與導(dǎo)線(xiàn)4和5連接起來(lái)；以及通過(guò)相應(yīng)的加熱器端子7把加熱器6與導(dǎo)線(xiàn)8連接起來(lái)；放置彈簧片17到隔片18的前端部分；將隔片18插入保護(hù)罩16內(nèi)直到隔片18的凸緣部分18a鄰接在凸臺(tái)31c上；以及插入襯墊19在罩16的后端內(nèi)。
第二子組件的組合方法為按照說(shuō)明順序插入密封件9a，支座10和密封件9b在金屬殼體14內(nèi)；放置傳感器元件1在金屬殼體14內(nèi)，這樣使其被密封件9a支座10和密封件9b包著；把密封件11，襯套12和環(huán)13安排在傳感器元件1和金屬殼體14之間；通過(guò)襯套12嵌塞金屬殼體14的后端部分至傳感器元件1；放置保護(hù)罩15在金屬殼體14上，從而使接合部分15c周邊地包著凸起端部14a，以形成搭接部O1；嵌塞接合部分15c至凸起端部14a(如在圖2的步驟S3內(nèi))；以及把接合部分15c和凸起端部14a焊接在一起(如在圖2的步驟S4內(nèi))。在本實(shí)施例中，接合部分15c是周邊地嵌塞至凸起端部14a(這就是接合部分15c之間的搭接部O1是徑向向內(nèi)地嵌塞)，以便無(wú)困難地進(jìn)行隨后的焊接，以及從而牢固地把保護(hù)罩15固定至金屬殼體14。嵌塞可以借助使用配備一個(gè)滾筒或六個(gè)或更多沖頭的嵌塞工具進(jìn)行。優(yōu)選地，使用帶有八個(gè)或更多沖頭的嵌塞工具，從而借助用這些沖頭圍繞接合部分15c使接合部分15c整個(gè)周邊可靠地嵌塞至凸起端部14a，接合部分15c也是沿周邊焊接至凸起端部14a(也就是一個(gè)周邊的焊接段W1形成在接合部分15c和凸起端部14a之間的搭接部O1)，以便牢固地固定保護(hù)罩15至金屬的殼體14，盡管接合部分15c能夠替換地借助點(diǎn)焊連接至凸起端部14a。為了容易焊接，優(yōu)選地借助使用激光束沿周邊焊接接合部分15c。
當(dāng)?shù)谝蛔咏M件被夾盤(pán)CH支承時(shí)，第二子組件的加熱器6插入到第一子組件的傳感器元件1的主體內(nèi)，直到第一子組件的保護(hù)罩16頂著第二子組件的金屬殼體14的凸緣部分14c。當(dāng)把加熱器6插入至傳感器元件1內(nèi)，電連接建立在傳感器元件1的接地端子2和外電極層之間，和在傳感器元件1的輸出端子3和內(nèi)電極層之間。這時(shí)，氧傳感器進(jìn)入如圖6所示的裝配狀態(tài)，并有徑向間隙留在保護(hù)罩16的接合部分16a和金屬殼體14的凸起端部14b之間。
之后，接合部分16a嵌塞和焊接至凸起端部14b(如在圖2的步驟S3和S4)。為了沒(méi)有困難地進(jìn)行隨后的焊接步驟以及從而牢固地把保護(hù)罩15固定至金屬殼體14，接合部分16a沿周邊嵌塞至凸起端部14b(這就是在接合部分16a和凸起端部14b之間的搭接部O2是徑向向內(nèi)嵌塞)。嵌塞可以借助使用配備一個(gè)滾筒或六個(gè)或更多沖頭的嵌塞工具進(jìn)行。優(yōu)選地，使用帶有八個(gè)或更多沖頭的嵌塞工具，借助使用這些沖頭圍繞接合部分16a從而使接合部分16a可靠地沿整個(gè)周邊嵌塞至凸起端部14b。盡管接合部分16a能夠代替地借助點(diǎn)焊連接至凸起端部14b，但接合部分16a也是沿周邊焊接至凸起端部14b(這就是一個(gè)周邊焊接段W2形成在接合部分16a和凸起端部14b之間的搭接部O2)，以便牢固地把保護(hù)罩16固定至金屬殼體14，為了容易焊接，優(yōu)選地使激光束沿周邊焊接接合部分16a。
最后，保護(hù)罩16是徑向向內(nèi)地嵌塞在軸向地對(duì)應(yīng)于彈簧片17的一個(gè)位置，從而保持隔片18并且使凸緣部分18a插入在罩16的凸臺(tái)31c和彈簧片17之間，以及是嵌塞在一個(gè)軸向地對(duì)應(yīng)于襯墊19的位置。氧傳感器隨后完成(如圖1所示)。
為了使用氧傳感器，氧傳感器安裝在例如車(chē)輛的一個(gè)排氣管內(nèi)。當(dāng)測(cè)量氣體通過(guò)氣體輸入孔15d和15e供給至傳感器元件1的傳感部分時(shí)，按照測(cè)量氣體內(nèi)的氧濃度在傳感器元件1的內(nèi)和外電極層之間產(chǎn)生一個(gè)電動(dòng)力。電動(dòng)力是作為來(lái)自?xún)?nèi)電極層通過(guò)輸出端子3和輸出導(dǎo)線(xiàn)5的一個(gè)信號(hào)輸出的，而輸出電極層是通過(guò)接地端子2和接地導(dǎo)線(xiàn)4接地的。在氧濃度的測(cè)量時(shí)，保護(hù)罩15保護(hù)傳感部分避免水或油滴，以及保護(hù)罩16保護(hù)傳感部分和端子2，3和6避免飛來(lái)的礫石等。此外，過(guò)濾器組件20借助過(guò)濾器20供給脫水的空氣進(jìn)入保護(hù)罩16，這樣來(lái)建立輸出信號(hào)用的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。加熱器6是通過(guò)加熱器端子7和導(dǎo)線(xiàn)8激勵(lì)，以便迅速致動(dòng)傳感部分。
如上所述，保護(hù)罩15和16的接合部分15c和16a制成硬度低的。甚至當(dāng)保護(hù)罩15和16具有較大的厚度以便保護(hù)傳感器元件1和端子2，3和7避免外來(lái)沖擊和當(dāng)接合部分15c和16a具有的內(nèi)徑比凸起端部14a和14b的外徑大以便圍繞凸起端部14a和14b容易地排列時(shí)，接合部分15c和16a因此可以容易和可靠地嵌塞至金屬殼體14的凸起端部14a和14b，而在它們之間沒(méi)有間隙。甚至在保護(hù)罩15和16是借助拉延奧氏體不銹鋼板制成的情況下，接合部分15c和凸起端部14a之間以及接合部分16a和凸起端部14b之間的接合也沒(méi)有必要進(jìn)行嚴(yán)格的尺寸控制。此外，這里沒(méi)有必要施加高的壓力以嵌塞接合部分15c和16a，從而避免嵌塞工具等的耐久性受損。上述的可靠嵌塞的接合部分15c和16a能夠容易和可靠地焊接至金屬殼體14，并且具有足夠的焊接強(qiáng)度。保護(hù)罩15和16正確地工作以保護(hù)傳感器元件1和端子2，3和7避免外來(lái)沖擊，因?yàn)楸Ｗo(hù)罩15和16具有較大的厚度以及罩15和16的其余部分具有較高的硬度。有可能按照本發(fā)明的本實(shí)施例簡(jiǎn)化氧傳感器的制造過(guò)程，以降低制造費(fèi)用，而在車(chē)輛中使用的情況下，氧傳感器具有足夠的耐久性。
本發(fā)明將借助以下的實(shí)例特別較詳細(xì)地說(shuō)明。然而，應(yīng)該指出，以下的實(shí)例僅是示范性的，不應(yīng)有意地限制本發(fā)明。
實(shí)例一個(gè)保護(hù)罩(相當(dāng)于以上實(shí)施例中的罩16)是用SUS304L不銹鋼制成的，具有如圖3A所示的下列尺寸。僅有罩的一個(gè)接合部分是使用一個(gè)高頻線(xiàn)圈退火的，如圖3B所示。
罩的長(zhǎng)度47mm接合部分的長(zhǎng)度6mm罩的厚度0.5mm已準(zhǔn)備的罩顯示的硬度如圖7所示。這就是接合部分具有維氏硬度100至200，以及罩的其余部分具有維氏硬度300至400(平均值)。
一個(gè)氧傳感器是使用已準(zhǔn)備的保護(hù)罩按照上述的實(shí)施例裝配的。嵌塞是借助使用帶有八個(gè)沖頭的嵌塞工具進(jìn)行的，以及焊接是借助激光焊接進(jìn)行的。罩的接合部分是容易和可靠地嵌塞的，沒(méi)有引起沖頭的耐久性受損。此外，保護(hù)罩能夠滿(mǎn)意地起到保護(hù)作用。因此它能夠降低氧傳感器的制造費(fèi)用，而借助使用實(shí)例的保護(hù)罩保證傳感器足夠的耐久性。
比較實(shí)例1重復(fù)上述實(shí)例中的相同的程序，但整個(gè)罩不給予退火。如圖7所示，已準(zhǔn)備的罩全部長(zhǎng)度具有維氏硬度300至400。在氧傳感器的裝配中，罩的接合部分是借助施加增加的壓力進(jìn)行嵌塞，可以引起嵌塞工具等的耐久性損傷。因此可以得出結(jié)論，借助使用比較實(shí)例1的保護(hù)罩不能夠充分地降低氧傳感器的制造費(fèi)用。
比較實(shí)例2重復(fù)上述的實(shí)例中的相同的程序，但整個(gè)罩給予退火。如圖7所示，已準(zhǔn)備的罩整個(gè)長(zhǎng)度具有維氏硬度200或更低。在氧傳感器的裝配中，保護(hù)罩的接合部分的嵌塞沒(méi)有引起嵌塞工具等的耐久性的損傷。然而，在作用于保護(hù)抵抗外來(lái)沖擊方面，保護(hù)罩是太脆弱。因此可以得出結(jié)論，借助使用比較實(shí)例2的保護(hù)罩，氧傳感器不能獲得足夠的耐久性，雖然傳感器的制造費(fèi)用可以降低。
日本專(zhuān)利申請(qǐng)NO.2002-239354(申請(qǐng)日August 20，2002)的全部?jī)?nèi)容列于此處供參考。
雖然本發(fā)明已參照本發(fā)明的特定的實(shí)施例說(shuō)明，本發(fā)明不應(yīng)局限于上述的實(shí)施例。對(duì)于本專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員，按照以上的教導(dǎo)，上述的實(shí)施例的不同的改進(jìn)和變動(dòng)是可以產(chǎn)生的。例如，保護(hù)罩15和16的任何一個(gè)接合部分15c和16a可以具有比其余部分的硬度低的硬度。此外，傳感器殼體可以具有一個(gè)圓筒形金屬殼和一個(gè)內(nèi)管，相互借助例如嵌塞固定。本發(fā)明的范圍如參見(jiàn)下列權(quán)利要求所限定。
權(quán)利要求
1.一種氣體傳感器用的保護(hù)罩，包括一個(gè)圓筒形金屬殼體和一個(gè)軸向地設(shè)置在殼體內(nèi)的傳感器元件，傳感器元件的一個(gè)傳感部分由殼體的一個(gè)前端伸出，保護(hù)罩包括一個(gè)接合部分，準(zhǔn)備接合至殼體的前端部，以便用保護(hù)罩覆蓋傳感部分，接合部分具有的硬度比其余部分的硬度低。
2.一種氣體傳感器用的保護(hù)罩，包括一個(gè)圓筒形金屬殼體，一個(gè)軸向地設(shè)置在殼體內(nèi)的傳感器元件，傳感器元件的前端具有一個(gè)傳感部分以及一個(gè)傳感器端子，傳感器端子裝至傳感器元件的后端，以便從傳感部分產(chǎn)生一個(gè)信號(hào)輸出，保護(hù)罩包括一個(gè)接合部分，準(zhǔn)備接合至殼體的后端部，以便用保護(hù)罩覆蓋傳感器端子，接合部分具有的硬度比保護(hù)罩其余部分的硬度低。
3.按照權(quán)利要求1或2的保護(hù)罩，其特征在于，保護(hù)罩的接合部分具有維氏硬度為100至200。
4.按照權(quán)利要求1或2的保護(hù)罩，其特征在于，保護(hù)罩的其余部分具有維氏硬度為250或更大。
5.按照權(quán)利要求4的保護(hù)罩，其特征在于，保護(hù)罩的其余部分具有維氏硬度為300至400。
6.按照權(quán)利要求1或2的保護(hù)罩，其特征在于，保護(hù)罩的每個(gè)接合部分和其余部分的厚度為0.3mm或更大。
7.按照權(quán)利要求6的保護(hù)罩，其特征在于，保護(hù)罩的每個(gè)接合部分和其余部分具有厚度為0.4mm或更大。
8.按照權(quán)利要求1或2的保護(hù)罩，其特征在于，保護(hù)罩的接合部分和其余部分是用奧氏體不銹鋼制造的。
9.按照權(quán)利要求1或2的保護(hù)罩，其特征在于，僅有保護(hù)罩的接合部分是經(jīng)退火的。
10.按照權(quán)利要求1的保護(hù)罩，其特征在于，保護(hù)罩包括一個(gè)外罩元件和一個(gè)內(nèi)罩元件，內(nèi)罩元件固定在外罩元件上以覆蓋傳感部分，以及接合部分是制成在外罩元件上。
11.按照權(quán)利要求10的保護(hù)罩，其特征在于，外罩元件的厚度為0.4mm或更大，以及內(nèi)罩元件的厚度比外罩元件的厚度小。
12.一種氣體傳感器，包括一個(gè)圓筒形金屬殼體；一個(gè)傳感器元件，在傳感器元件前端具有一個(gè)傳感部分和沿軸向設(shè)置在殼體內(nèi)，所述的傳感部分從殼體的前端伸出；一個(gè)傳感器端子裝至傳感器元件的后端，以便從傳感部分產(chǎn)生一個(gè)信號(hào)輸出；一個(gè)第一保護(hù)罩接合至殼體的前端部分以覆蓋傳感部分，第一保護(hù)罩包括一個(gè)接合部分，接合包著殼體的前端部分；以及一個(gè)第二保護(hù)罩，接合至殼體的后端部分以覆蓋傳感器端子，其中接合部分具有的硬度比第一保護(hù)罩的其余部分的硬度低。
13.按照權(quán)利要求12的氣體傳感器，其特征在于，第一保護(hù)罩的接合部分是借助嵌塞和焊接圍繞殼體的前端部分接合的。
14.按照權(quán)利要求12的氣體傳感器，其特征在于，第一保護(hù)罩的接合部分是沿周邊焊接至殼體的前端部分的。
15.按照權(quán)利要求12的氣體傳感器，其特征在于，第一保護(hù)罩包括一個(gè)外罩元件和一個(gè)內(nèi)罩元件，固定在外罩元件上以覆蓋傳感部分，和接合部分制成在外罩元件上。
16.按照權(quán)利要求15的氣體傳感器，其特征在于，外罩元件包括一個(gè)外周邊壁；外周邊壁具有外氣體輸入孔制成在其內(nèi)，以供給測(cè)量氣體進(jìn)入外罩元件；內(nèi)罩元件包括一個(gè)內(nèi)周邊壁，保持與外周邊壁平行以及在其后端處一個(gè)壁邊彎曲至外周邊壁；以及內(nèi)罩元件的壁邊具有內(nèi)氣體輸入孔制成在其內(nèi)，以便供給測(cè)量氣體由外罩元件進(jìn)入內(nèi)罩元件。
17.按照權(quán)利要求16的氣體傳感器，其特征在于，內(nèi)罩元件的壁邊具有切口制成在其內(nèi)，以限定內(nèi)氣體輸入孔。
18.按照權(quán)利要求15的氣體傳感器，其特征在于，外罩元件的厚度為0.4mm或更大，以及內(nèi)罩元件的厚度比外罩元件的厚度小。
19.一種氣體傳感器，包括一個(gè)圓筒形金屬殼體；一個(gè)傳感器元件，傳感器元件前端具有一個(gè)傳感部分以及軸向地設(shè)置在殼體內(nèi)，并且傳感部分從殼體的前端伸出；一個(gè)傳感器端子裝至傳感器元件的后端，以便從傳感部分產(chǎn)生一個(gè)信號(hào)輸出；一個(gè)第一保護(hù)罩接合至殼體的前端部分以覆蓋傳感部分；以及一個(gè)第二保護(hù)罩接合至殼體的后端部分以覆蓋傳感器端子，第二保護(hù)罩包括一個(gè)接合部分，接合包著殼體的后端部分，其中接合部分具有的硬度比第二保護(hù)罩的其余部分的硬度低。
20.按照權(quán)利要求19的氣體傳感器，其特征在于，第二保護(hù)罩的接合部分是借助嵌塞和焊接接合包著殼體的后端部分。
21.按照權(quán)利要求20的氣體傳感器，其特征在于，第二保護(hù)罩的接合部分是沿周邊焊接至殼體的后端部分的。
22.一種氣體傳感器，包括一個(gè)圓筒形金屬殼體；一個(gè)傳感器元件，傳感器元件前端具有一個(gè)傳感部分以及軸向地設(shè)置在殼體內(nèi)，并且傳感部分從殼體的前端伸出；一個(gè)傳感器端子裝至傳感器元件的后端，以便從傳感部分產(chǎn)生一個(gè)信號(hào)輸出；一個(gè)第一保護(hù)罩接合至殼體的前端部分以覆蓋傳感部分；以及一個(gè)第二保護(hù)罩接合至殼體的后端部分以覆蓋傳感器端子，其中第一保護(hù)罩具有一個(gè)外罩元件，包括一個(gè)接合部分接合至殼體的前端部分，以及一個(gè)外周邊壁，外周邊壁具有外氣體輸入孔制成在其內(nèi)，以供給測(cè)量氣體進(jìn)入外罩元件；以及一個(gè)內(nèi)罩元件固定在外罩元件上，以及包括一個(gè)內(nèi)周邊壁保持與外周邊壁平行，以及在其后端處一個(gè)壁邊彎曲至外周邊壁，壁邊具有內(nèi)氣體輸入孔制成在其內(nèi)，以供給測(cè)量氣體由外罩元件進(jìn)入內(nèi)罩元件。
23.按照權(quán)利要求22的氣體傳感器，其特征在于，接合部分的硬度比第一保護(hù)罩其余部分的硬度低。
24.按照權(quán)利要求22的氣體傳感器，其特征在于，內(nèi)罩元件的壁邊具有切口制成在其內(nèi)以限定內(nèi)氣體輸入孔。
25.按照權(quán)利要求22的氣體傳感器，其特征在于，外罩元件的厚度比內(nèi)罩元件的厚度大。
26.按照權(quán)利要求22的氣體傳感器，其特征在于，外和內(nèi)罩元件分別地限定其底面內(nèi)的外和內(nèi)氣體輸出孔，外氣體輸出孔與內(nèi)氣體輸出孔是共軸的，外氣體輸出孔直徑比內(nèi)氣體輸出孔的直徑大，并滿(mǎn)足下列公式t＜d＜3t，其中t是外罩元件的厚度，以及d是外和內(nèi)氣體輸出孔的直徑之間的差。
27.按照權(quán)利要求22的氣體傳感器，其特征在于，金屬殼體的前端的厚度比外周邊壁和內(nèi)周邊壁之間的距離小。
28.一種氣體傳感器的制造方法，它包括如下步驟設(shè)置一個(gè)傳感器元件在一個(gè)圓筒形金屬殼體內(nèi)，此傳感器元件在其前端具有一個(gè)傳感部分從殼體的前端伸出；形成帶有一個(gè)接合部分的保護(hù)罩；使接合部分的硬度比保護(hù)罩的其余部分的硬度低；以及接合保護(hù)罩的接合部分至殼體的一個(gè)前端部分，以便用保護(hù)罩覆蓋傳感部分。
29.按照權(quán)利要求28的方法，其特征在于，所述的接合步驟包括安排保護(hù)罩的接合部分包著殼體的前端部分；嵌塞保護(hù)罩的接合部分至殼體的前端部分；以及沿周邊焊接保護(hù)罩的接合部分至殼體的前端部分。
30.一種氣體傳感器的制造方法，包括設(shè)置一個(gè)傳感器元件在一個(gè)圓筒形金屬殼體內(nèi)，此傳感器在其前端具有一個(gè)傳感部分；把傳感器端子裝至傳感器元件的后端，以便從傳感部分產(chǎn)生一個(gè)信號(hào)輸出；形成帶有一個(gè)接合部分的保護(hù)罩；使接合部分的硬度比保護(hù)罩的其余部分的硬度低；以及接合保護(hù)罩的接合部分至殼體的后端部分，以便用保護(hù)罩覆蓋傳感器端子。
31.按照權(quán)利要求30的方法，其特征在于，所述的接合步驟還包括安排保護(hù)罩的接合部分包著殼體的后端部分；嵌塞保護(hù)罩的接合部分至殼體的后端部分；以及沿周邊焊接保護(hù)罩的接合部分至殼體的后端部分。
32.按照權(quán)利要求28或30的方法，其特征在于，保護(hù)罩是借助拉延奧氏體不銹鋼板制造的。
33.按照權(quán)利要求28或30的方法，其特征在于，接合部分的硬度是借助退火來(lái)降低的。
34.按照權(quán)利要求28或30的方法，其特征在于，退火是借助高頻感應(yīng)加熱進(jìn)行的。
35.按照權(quán)利要求28或30的方法，其特征在于，焊接是使用激光焊。
全文摘要
一種氣體傳感器，包括一個(gè)圓筒形金屬殼體，一個(gè)傳感器元件，在其前端具有一個(gè)傳感部分并軸向地設(shè)置在殼體內(nèi)，傳感部分從殼體的前端伸出，一個(gè)傳感器端子裝至傳感器元件的后端，以便從傳感部分產(chǎn)生一個(gè)信號(hào)輸出，一個(gè)第一保護(hù)罩接合至殼體的前端部分以及一個(gè)第二保護(hù)罩接合至殼體的后端部分以覆蓋傳感器端子，第一和第二保護(hù)罩分別具有接合部分，接合包著殼體的前和后端部分。第一和第二保護(hù)罩的至少一個(gè)接合部分具有的硬度比保護(hù)罩其余部分的硬度低。
文檔編號(hào)G01N27/409GK1485613SQ0315496
公開(kāi)日2004年3月31日 申請(qǐng)日期2003年8月19日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月20日
發(fā)明者田口政孝, 弘, 林孝浩, 明, 藤田康弘, 松原儀明, 飯見(jiàn)均 申請(qǐng)人:日本特殊陶業(yè)株式會(huì)社