專利名稱：氣體傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種內(nèi)燃機(jī)用電氣零件，具體涉及一種氣體傳感器。
背景技術(shù)：
氣體傳感器，如氧傳感器是發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)中的重要部件，其安裝在 內(nèi)燃機(jī)的排氣系統(tǒng)中，用于感知廢氣中氧氣的濃度，實(shí)現(xiàn)對污染物的排放 控制。氧傳感器安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣系統(tǒng)中，工作環(huán)境比較惡劣，壽命期 內(nèi)所承受的溫度和機(jī)械應(yīng)力都比較高，因此，穩(wěn)定可靠的機(jī)械設(shè)計(jì)成為氧 傳感器的設(shè)計(jì)能否成功的關(guān)鍵。
現(xiàn)有的Nernst原電池型氧傳感器，在內(nèi)電極需要提供一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的參考 腔， 一般為大氣。參考腔內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)參考?xì)怏w的氧分壓必須始終保持一致， 對于大氣來說，就是要保證大氣清潔并能夠與新鮮空氣發(fā)生氣體交換，否 則，將導(dǎo)致傳感器的信號偏移。常用的做法是將該參考腔密封，并通過導(dǎo) 線連接到比較清潔的區(qū)域，通過氣體的熱脹冷縮實(shí)現(xiàn)與外界的氣體交換。 在傳感器內(nèi)部形成一個(gè)密封腔，必須解決密封腔與廢氣的密封問題。常用 的做法是采用耐高溫的無機(jī)非金屬材料，并通過一定的結(jié)構(gòu)將其壓實(shí)，從 而實(shí)現(xiàn)密封。如圖1所示，施加在保護(hù)套251上的軸向力，通過陶瓷襯套 252可傳遞給耐高溫密封材料254。被壓緊的密封材料254可有效防止廢氣 泄漏到密封腔。為了保證該密封的有效性，必須保證氧傳感器的密封材料 254在壽命期內(nèi)都能保證密封。因此，在所施加的軸向力撤銷后，也必須保證密封材料254仍處于壓縮狀態(tài)。 一般在傳感器座253外表面設(shè)置一定的 凹槽，通過鉚壓保護(hù)套251，在保護(hù)套251內(nèi)表面形成凸起，實(shí)現(xiàn)將保護(hù)套 251固定在傳感器座253上，從而保證被壓緊的密封材料254不會變松，滿 足壽命期內(nèi)對密封性的要求。
然而這種實(shí)現(xiàn)形式需要保護(hù)套251，而且為了保證密封材料254在壽命 期內(nèi)都處于壓縮狀態(tài)，對保護(hù)套251的鉚壓工藝的控制比較復(fù)雜，對傳感 器座253的尺寸精度要求也比較高。
由于氧傳感器中用于感知氧氣濃度的陶瓷體需要在高溫下工作，如何 將高溫陶瓷與金屬端子之間實(shí)現(xiàn)可靠的連接成為氧傳感器的設(shè)計(jì)過程中必 須解決的問題。
美國專利說明書US006082175A (
公開日2000年7月4日)公開了一種 氣體傳感器，如圖2所示，高溫陶瓷150通過金屬端子153與導(dǎo)線152實(shí) 現(xiàn)電氣和機(jī)械連接。高溫陶瓷150上的電極151與金屬端子153實(shí)現(xiàn)連接， 帶有凹槽的兩個(gè)陶瓷件154可以將金屬端子153蓋住，從而實(shí)現(xiàn)金屬端子 153與固定件155絕緣。固定件155有一個(gè)U型結(jié)構(gòu)，可以將兩個(gè)陶瓷件 154夾住。金屬端子153與高溫陶瓷150上的電極151連接時(shí)，需要采用專 用工裝將具有U型結(jié)構(gòu)的固定件155的口部撐開，使得兩個(gè)陶瓷件154彼 此可以分開一定的距離，然后才能順利將高溫陶瓷150上的電極151置于 金屬端子153之間，完成上述動(dòng)作后，使專用工裝退出固定件155的口部， 固定件155將兩個(gè)陶瓷件154牢牢夾注，固定于兩個(gè)陶瓷件154上的金屬 端子153緊緊地壓在高溫陶瓷150的電極151上，實(shí)現(xiàn)電氣和機(jī)械連接b這種結(jié)構(gòu)的氣體傳感器， 一方面安裝制造成本比較高，另一方面零件 比較多，無法實(shí)現(xiàn)尺寸結(jié)構(gòu)的小型化。
目前中國的摩托車年產(chǎn)量超過2000萬輛，而大部分仍采用化油器結(jié)構(gòu)， 其對環(huán)境造成的污染不容忽視，對摩托車的排放進(jìn)行控制勢在必行。氧傳 感器作為發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)中的一個(gè)關(guān)鍵零件，對于摩托車管理系統(tǒng)也是必 需的。由于摩托車行業(yè)對價(jià)格的敏感性且具有其自身獨(dú)有的特點(diǎn)，專門為 摩托車開發(fā)出 一款氧傳感器成為市場的強(qiáng)烈需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種氣體傳感器，它可滿足小型化要 求，并且成本低。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明氣體傳感器的技術(shù)解決方案為 包括短傳感器、彈簧卡箍、線束組件；
短傳感器至少包括金屬傳感器座、陶瓷傳感元；傳感元置于傳感器座 的中央；
線束組件至少包括金屬保護(hù)套、陶瓷彈簧座、接觸彈簧；保護(hù)套內(nèi)設(shè) 有若干對接觸彈簧，接觸彈簧固定于彈簧座上，每對接觸彈簧彼此相對固 定；
傳感元底端的接觸盤置于所述接觸彈簧之間，接觸盤與接觸彈簧直接 接觸，實(shí)現(xiàn)電氣連接；
彈簧卡箍置于線束組件內(nèi)，用于固定彈簧座。
所述傳感器座與參考側(cè)襯套相配合的內(nèi)壁上設(shè)有不少于兩個(gè)凸點(diǎn)，用于固定參考側(cè)襯套。
本發(fā)明可以達(dá)到的技術(shù)效果是
本發(fā)明氣體傳感器，其保護(hù)罩和傳感器座之間采用簡單的機(jī)械裝配實(shí) 現(xiàn)連接，避免了傳統(tǒng)的激光焊接或巻邊工藝，極大地降低了安裝制造成本。
本發(fā)明通過鉚壓或其它方法在傳感器座與參考側(cè)襯套相配合的內(nèi)壁上 加工出多個(gè)凸點(diǎn)，使參考側(cè)襯套固定于傳感器座內(nèi)，并可防止密封件因發(fā) 生回彈而失去密封效果，很好地解決了氣體傳感器的密封問題。
本發(fā)明氣體傳感器， 一方面零件比較少，另一方面安裝制造成本比較 低，而且很容易實(shí)現(xiàn)尺寸結(jié)構(gòu)的小型化，具有極大的應(yīng)用價(jià)值。


下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明
圖1是現(xiàn)有技術(shù)氧傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖2現(xiàn)有技術(shù)氣體傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖3是短傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖4是短傳感器的剖視圖5是線束組件的結(jié)構(gòu)示意圖6是將彈簧座從保護(hù)套中取出后的線束組件的示意圖7是彈簧卡箍的示意圖8是本發(fā)明氣體傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中，150高溫陶瓷，151電極，152導(dǎo)線，153金屬端子，154陶瓷件， 155固定件，251保護(hù)套，252陶瓷襯套，253傳感器座，254密封材料，10短傳感器，20彈簧卡箍，30線束組件，ll保護(hù)罩，111通孔，112伸出部， 113固定部，114傘部，12傳感器座，13廢氣側(cè)襯套，14密封件，16參考 側(cè)襯套，17傳感元，171接觸盤，121第一配合面、122第二配合面，1211 凸點(diǎn)，21卡箍體，22彈性體，31保護(hù)套，32彈簧座，321凸起，33接觸 彈簧，34襯套，35索環(huán)，36導(dǎo)線。
具體實(shí)施例方式
如圖8所示，本發(fā)明氣體傳感器，包括短傳感器IO、彈簧卡箍20、線 束組件30;
如圖3、圖4所示，短傳感器10包括金屬保護(hù)罩11、金屬傳感器座12、 廢氣側(cè)襯套13、密封件14、參考側(cè)襯套16、陶瓷傳感元17;
保護(hù)罩11包括伸出部112、固定部113、傘部114，固定部113的外徑 大于伸出部112，固定部113外表面與傳感器座12頂部內(nèi)表面之間為過盈 配合。
保護(hù)罩11通過固定部113固定于傳感器座12的頂部，保護(hù)罩11的伸 出部112從傳感器座12的頂部伸出，伸出部112設(shè)有若干通孔111。由于 伸出部112的外徑小于固定部113，因此在裝配過程中，能夠很容易地將保 護(hù)罩11伸出傳感器座12。
傳感器座12內(nèi)表面設(shè)有與傘部114相配合的錐形面；所述廢氣側(cè)襯套 13頂部設(shè)有與傘部114相配合的錐面。
通過廢氣側(cè)襯套13將保護(hù)罩11的傘部114緊壓在傳感器座12內(nèi)表面 的錐形面上，可使保護(hù)罩11與傳感器座12進(jìn)一步固定。廢氣側(cè)襯套13底部設(shè)置密封件14，密封件14底部設(shè)置參考側(cè)襯套16。
傳感元17從底部伸入傳感器座12，依次穿過參考側(cè)襯套16、密封件 14、廢氣側(cè)襯套13，置于傳感器座12的中央，傳感元17的頂部伸入保護(hù) 罩11的空腔內(nèi)。傳感元17的底部設(shè)有若干接觸盤171，接觸盤171通過與 接觸彈簧33的連接，將采集的信號傳輸至電控單元。
傳感器座12外表面設(shè)有第一配合面121、第二配合面122，第一配合 面121與彈簧卡箍20的內(nèi)表面緊密配合，用于固定彈簧卡箍20;第二配合 面122與線束組件30的保護(hù)套31的內(nèi)表面緊密配合，使傳感器座12與保 護(hù)套31固定連接。
傳感器座12與參考側(cè)襯套16相配合的內(nèi)壁上設(shè)有多個(gè)凸點(diǎn)1211，凸 點(diǎn)1211使參考側(cè)襯套16能夠固定于傳感器座12內(nèi)，并可防止密封件14 因發(fā)生回彈而失去密封效果。凸點(diǎn)1211—般為三個(gè)至六個(gè)。
密封件14采用帶有彈性的粉狀耐高溫密封材料制成；為了加強(qiáng)密封效 果，可采用多個(gè)密封件14，圖4所示的實(shí)施例采用了三個(gè)密封件14。
如圖5、圖6所示，線束組件30包括金屬保護(hù)套31、陶瓷彈簧座32、 接觸彈簧33、襯套34、索環(huán)35、導(dǎo)線36;
保護(hù)套31內(nèi)設(shè)有若干對接觸彈簧33，接觸彈簧33—端固定于彈簧座 32上，另一端與導(dǎo)線36的一端連接；每對接觸彈簧33彼此相對固定，用 于固定傳感元17;傳感元17的底端設(shè)置有接觸盤171，接觸盤171置于接 觸彈簧33之間，傳感元17的接觸盤171與接觸彈簧33直接接觸；
接觸彈簧33可采用耐高溫不銹鋼材料，如Inconel制成。保護(hù)套31底部設(shè)有索環(huán)35，中部設(shè)有襯套34， 一端與接觸彈簧33連 接的導(dǎo)線36穿過襯套34及索環(huán)35，伸出保護(hù)套31。襯套34可將導(dǎo)線36 彼此分開。
彈簧座32在保護(hù)套31中可上下活動(dòng)。
彈簧座32外側(cè)設(shè)有凸起321，凸起321可與彈簧卡箍20的內(nèi)表面緊密 配合，使彈簧座32固定于彈簧卡箍20上。
如圖7所示，彈簧卡箍20包括卡箍體21，卡箍體21外周設(shè)有若干彈 性體22,卡箍體21通過彈性體22固定于保護(hù)套31的內(nèi)壁。
如圖8所示，彈簧卡箍20置于線束組件30內(nèi)，短傳感器10的傳感器 座12通過第二配合面122與線束組件30的保護(hù)套31的內(nèi)表面之間的緊密 配合，使短傳感器10與線束組件30之間固定連接；傳感器座12的第一配 合面121與彈簧卡箍20的卡箍體21內(nèi)表面緊密配合，使彈簧卡箍20與短 傳感器10的傳感器座12固定連接。
本發(fā)明氣體傳感器，其保護(hù)罩11和傳感器座12之間采用簡單的機(jī)械 裝配實(shí)現(xiàn)連接，避免了傳統(tǒng)的激光焊接或巻邊工藝，極大地降低了安裝制 造成本。
本發(fā)明通過鉚壓或其它方法在傳感器座12與參考側(cè)襯套16相配合的 內(nèi)壁上加工出多個(gè)凸點(diǎn)1211，使參考側(cè)襯套16固定于傳感器座12內(nèi)，并 可防止密封件14因發(fā)生回彈而失去密封效果，很好地解決了氣體傳感器的 密封問題。
權(quán)利要求
1、一種氣體傳感器，其特征在于包括短傳感器(10)、彈簧卡箍(20)、線束組件(30)；短傳感器(10)至少包括金屬傳感器座(12)、陶瓷傳感元(17)；傳感元(17)置于傳感器座(12)的中央；線束組件(30)至少包括金屬保護(hù)套(31)、陶瓷彈簧座(32)、接觸彈簧(33)；保護(hù)套(31)內(nèi)設(shè)有若干對接觸彈簧(33)，接觸彈簧(33)固定于彈簧座(32)上，每對接觸彈簧(33)彼此相對固定；傳感元(17)底端的接觸盤(171)置于所述接觸彈簧(33)之間，接觸盤(171)與接觸彈簧(33)直接接觸，實(shí)現(xiàn)電氣連接；彈簧卡箍(20)置于線束組件(30)內(nèi)，用于固定彈簧座(32)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體傳感器，其特征在于所述短傳感器(IO) 還包括金屬保護(hù)罩(11 )、廢氣側(cè)襯套(13)、密封件(14)、參考側(cè)襯套(16);保護(hù)罩(11)固定于傳感器座(12)的頂部；傳感器座(12)內(nèi)設(shè)有廢氣側(cè)襯套(13)、密封件(14)、參考側(cè)襯套 (16);所述密封件(14)置于廢氣側(cè)襯套(13)與參考側(cè)襯套(16)之間 并被廢氣側(cè)襯套(13)和參考側(cè)襯套(16)壓緊。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的氣體傳感器，其特征在于所述金屬保護(hù)罩 (11)包括伸出部(112)、固定部(113)，保護(hù)罩(11)通過固定部(113) 固定于傳感器座(12)的頂部；所述保護(hù)罩(11)的固定部(113)的外徑大于伸出部(112)，固定部 (113)外表面與傳感器座(12)頂部內(nèi)表面之間為過盈配合。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的氣體傳感器，其特征在于所述傳感器座(12)與參考側(cè)襯套(16)相配合的內(nèi)壁上設(shè)有不少于兩個(gè)凸點(diǎn)(1211)，用于固 定參考側(cè)襯套(16)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的氣體傳感器，其特征在于所述保護(hù)罩(11) 設(shè)有傘部(114)，所述傳感器座(12)內(nèi)表面設(shè)有與傘部(114)相配合的 錐形面；所述廢氣側(cè)襯套(13)頂部設(shè)有與傘部(114)相配合的錐面；廢氣側(cè)襯套(13)將保護(hù)罩(11)的傘部(114)緊壓在傳感器座(12) 內(nèi)表面的錐形面上。
6、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的氣體傳感器，其特征在于所述密封件(14) 為一個(gè)或多個(gè)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體傳感器，其特征在于所述線束組件(30) 還包括襯套(34)、索環(huán)(35)、導(dǎo)線(36);所述保護(hù)套(31)底部設(shè)有索環(huán)(35)，中部設(shè)有襯套(34)， 一端與 所述接觸彈簧(33)連接的導(dǎo)線(36)穿過襯套(34)及索環(huán)(35)，伸出 保護(hù)套(31)。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體傳感器，其特征在于所述彈簧卡箍(20) 包括卡箍體(21)，卡箍體(21)外周設(shè)有若干彈性體(22)。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體傳感器，其特征在于所述彈簧座(32) 上設(shè)有凸起(321)，裝配后凸起(321)與彈簧卡箍(20)的內(nèi)表面緊密配
全文摘要
本發(fā)明公開了一種氣體傳感器，包括短傳感器(10)、彈簧卡箍(20)、線束組件(30)；線束組件(30)的保護(hù)套(31)內(nèi)設(shè)有若干對接觸彈簧(33)，每對接觸彈簧(33)彼此相對固定；短傳感器(10)的傳感元(17)設(shè)有接觸盤(171)，接觸盤(171)置于所述接觸彈簧(33)之間，接觸盤(171)與接觸彈簧(33)直接接觸。本發(fā)明零件少，安裝制造成本低，而且很容易實(shí)現(xiàn)尺寸結(jié)構(gòu)的小型化，具有極大的應(yīng)用價(jià)值。
文檔編號G01N27/407GK101315346SQ20081004337
公開日2008年12月3日 申請日期2008年5月16日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月16日
發(fā)明者張笑冬, 曾 楊, 楊玉海 申請人:聯(lián)合汽車電子有限公司