專利名稱：氧傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種內(nèi)燃機(jī)用的氣體感知器，特別涉及一種氧傳感器。
技術(shù)背景氧傳感器是機(jī)動(dòng)車發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)中的重要部件，它安裝于機(jī)動(dòng)車的 排氣系統(tǒng)，用于感知氧氣濃度，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。氧傳感器的安裝位置決定 了它在壽命期內(nèi)所承受的振動(dòng)應(yīng)力和溫度應(yīng)力都比較高。通常使用的濃差型氧傳感器包括一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的參考腔，該參考腔中氧氣 濃度保持恒定， 一般使用新鮮空氣。由于氧傳感器的應(yīng)用環(huán)境惡劣，為保 證其功能正常，必須密封參考腔，并將參考腔的氣體入口設(shè)置在比較清潔 的區(qū)域。為了滿足日益嚴(yán)格的環(huán)保法規(guī)，摩托車也需要采用類似汽車的發(fā)動(dòng)機(jī) 管理系統(tǒng)，而氧傳感器為其中的關(guān)鍵部件之一。摩托車對(duì)氧傳感器的要求 有二點(diǎn)其一是要求體積小， 一方面由于摩托車用于容置氧傳感器的空間 比較小，另一方面由于氧傳感器的頭部需要插入到排氣管中，而摩托車的 排氣管內(nèi)徑較細(xì)，如果氧傳感器的頭部較大，就會(huì)阻礙發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣，從 而影響發(fā)動(dòng)機(jī)的功率。其二是要求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉，經(jīng)濟(jì)實(shí)用。滿足 上述要求的氧傳感器不僅適用于摩托車，也適用于一切機(jī)動(dòng)車上。為了使氧傳感器的體積更小，就必須更加注重氧傳感器的散熱?，F(xiàn)有 文件已經(jīng)公開了陶瓷外襯套部分暴露于空氣中以加強(qiáng)散熱的氧傳感器，例如中國(guó)實(shí)用新型專利說(shuō)明書CN2795854Y (公告日2006年7月12日)公 開了一種氣體傳感器，請(qǐng)參閱圖1。圖1顯示的是一個(gè)氣體傳感器單元，其 中包括氣體傳感器10和氣體傳感器罩20。氣體傳感器10又包括保護(hù)器11、 氣體檢測(cè)元件12、金屬殼體13、陶瓷粉末14、外管15和端子件16，氣體 傳感器罩20又包括絕緣部分21、罩端子22和導(dǎo)線23。其中的陶瓷外管15 部分暴露于空氣中，以便更有效地散熱?？墒沁@種氣體傳感器仍存在改進(jìn) 可能，例如陶瓷外管15的尾部為橡膠絕緣部分21所包圍，橡膠的熱傳導(dǎo) 性比金屬差，外管15的尾部的熱量不容易散發(fā)；又如絕緣部分21采用整 塊耐高溫橡膠，原材料消耗大且成本較高。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種氧傳感器，該氧傳感器的體積 小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低；并可以實(shí)現(xiàn)良好的散熱和密封。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明氧傳感器包括金屬保護(hù)套和陶瓷外襯套， 其中所述保護(hù)套通過(guò)兩道巻邊直接固定于外襯套之外，且包圍住部分外襯套。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述氧傳感器還包括耐高溫橡膠索環(huán)，所 述索環(huán)為一個(gè)大圓柱與一個(gè)小圓柱在軸向上的結(jié)合，其中一個(gè)端面在軸向 上緊壓外襯套，另一個(gè)端面暴露于空氣中，側(cè)面在徑向上緊壓保護(hù)套，密 封保護(hù)套與外襯套之間的空隙。所述索環(huán)內(nèi)包括延伸出來(lái)的導(dǎo)線，索環(huán)緊壓導(dǎo)線以密封索環(huán)與導(dǎo)線之 間的空隙。所述氧傳感器還包括金屬傳感器座，所述傳感器座通過(guò)巻邊固定于外 襯套，傳感器座的巻邊部位與外襯套之間有墊圈。所述墊圈是一種耐高溫的具有良好塑性的金屬材料，所述墊圈被傳感 器座的巻邊部位擠壓變形以密封傳感器座與外襯套之間的空隙。所述氧傳感器還包括粉末狀密封件，所述粉末狀密封件位于傳感器座、 傳感元和外襯套之間且為外襯套所壓緊，密封傳感器座和傳感元之間的空 隙以及傳感器座和外襯套之間的空隙。本發(fā)明氧傳感器采用金屬保護(hù)套直接固定于陶瓷外襯套的頭部，更有 利于陶瓷外襯套的頭部的散熱，從而加強(qiáng)了整個(gè)氧傳感器的散熱。具有這 種結(jié)構(gòu)的氧傳感器可以實(shí)現(xiàn)更小的體積，并且結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，完全適用于 各類機(jī)動(dòng)車尤其是摩托車使用。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明 圖1是現(xiàn)有的氣體傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是本發(fā)明氧傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖一； 圖3是本發(fā)明氧傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖二。圖中附圖標(biāo)記為IO —?dú)怏w傳感器；ll一保護(hù)管；12 —?dú)怏w檢測(cè)元件； 13 —金屬殼體；14一陶瓷粉末；15 —外管；16 —端子件；20 —?dú)怏w傳感器 罩；21—絕緣部分；22 —罩端子；23 —導(dǎo)線；30 —短傳感器；31—保護(hù)管；32—傳感元；33—傳感器座；331—巻邊部位；332 —墊圈；333 —緊密接觸部位；34 —密封件；35 —外襯套；36 —接觸彈簧；40 —線束組件；41 一保護(hù)套；411一巻邊部位；412 —巻邊部位；413 —巻邊部位；42 —索環(huán)；43 — 導(dǎo)線。
具體實(shí)施方式
請(qǐng)參閱圖2，本發(fā)明氧傳感器包括短傳感器30和線束組件40。其中短 傳感器30又包括保護(hù)管31、傳感元32、傳感器座33、密封件34、外襯套 35和接觸彈簧36，線束組件40又包括保護(hù)套41、索環(huán)42和導(dǎo)線43。其 中的外襯套35由陶瓷材料制造，并具有大致的圓管形狀。外襯套35包括 連為一體的三部分其頭部為保護(hù)套41所包圍，并且用于固定保護(hù)套41; 中部暴露于空氣中；尾部為傳感器座33所包圍，并且用于固定傳感器座33。 外襯套35的頭部端面緊壓索環(huán)42，尾部端面緊壓密封件34。保護(hù)套41為金屬材料制造，也具有大致的圓管形狀。保護(hù)套41包括 連為一體的頭部和尾部，其中頭部包圍且在徑向上緊壓索環(huán)42，尾部包圍 且固定于外襯套35的頭部。保護(hù)套41的頭部還包括一道巻邊413，巻邊部 位413在軸向上朝著外襯套35的方向緊壓索環(huán)42。保護(hù)套41的尾部通過(guò)兩道巻邊411和412固定于外襯套35，并包圍外 襯套35的頭部。由于金屬和陶瓷采用機(jī)械連接不可避免地會(huì)留有空隙，因 此還通過(guò)耐高溫橡膠制作的索環(huán)42加以密封。索環(huán)42為一個(gè)大圓柱與一 個(gè)小圓柱在軸向上的結(jié)合，其中一個(gè)端面在軸向上緊壓外襯套35，另一個(gè) 端面暴露于空氣中，側(cè)面在徑向上緊壓保護(hù)套41，因此可以密封保護(hù)套41 和外襯套35之間的空隙。由于保護(hù)套41在徑向上也緊壓索環(huán)42，因此還 可以密封保護(hù)套41和索環(huán)之間的空隙。索環(huán)42內(nèi)還包括延伸出索環(huán)42的導(dǎo)線43，索環(huán)42緊壓導(dǎo)線43從而密封索環(huán)42和導(dǎo)線43之間的空隙。傳感器座33也是金屬材料制造，其通過(guò)巻邊331固定于外襯套35，并 包圍外襯套35的尾部，在傳感器座33的巻邊部位331和外襯套35之間還 包括墊圈332。墊圈332是一種耐高溫的具有良好塑性的金屬材料，墊圈 332被傳感器座33的巻邊部位331擠壓變形以密封傳感器座331與外襯套 35之間的空隙，這種密封只是初步且不完善的密封。墊圈332還可以防止 金屬傳感器座33在巻邊331時(shí)損壞陶瓷外襯套35。在傳感器座33、傳感 元32和外襯套35之間還包括粉末狀密封件34，密封件34為外襯套35所 壓緊。在裝配過(guò)程中，密封件34初始為具有一定形狀的粉末狀物體，其中 的粉末之間較為松散、具有一定間隙。將這種粉末狀物體放在預(yù)定位置， 通過(guò)外襯套35的擠壓，這種粉末狀物體被壓潰， 一方面使其內(nèi)部的粉末之 間更為緊密、間隙減小，另一方面使其根據(jù)周邊環(huán)境進(jìn)行形狀的變化，成 為密封件34。密封件34在軸向上緊壓外襯套35尾部的端面，在徑向上緊 壓傳感器座33和傳感元32，因此可以密封傳感器座33和外襯套35之間的 空隙、傳感元32與外襯套35之間的空隙以及傳感器座33和傳感元32之 間的空隙，這種密封相對(duì)于墊圈332的不完善密封而言是完善的密封。對(duì)于通常使用的濃差型氧傳感器，其參考腔的密封設(shè)計(jì)在圖2所示的 氧傳感器中是通過(guò)密封件34和索環(huán)42實(shí)現(xiàn)的。從整個(gè)氧傳感器的外圍來(lái) 看，傳感器座33和外襯套35之間的密封通過(guò)墊圈332和密封件34實(shí)現(xiàn)； 傳感器座33和傳感元32之間的密封也通過(guò)密封件34實(shí)現(xiàn)；外襯套35與 保護(hù)套41之間的密封通過(guò)索環(huán)42實(shí)現(xiàn)；索環(huán)42還實(shí)現(xiàn)了保護(hù)套41和索環(huán)42的之間的密封以及索環(huán)42和導(dǎo)線43之間的密封，這樣便從整體上保 證了氧傳感器內(nèi)部的密封性能。導(dǎo)線43的塑膠包裹層和內(nèi)部金屬絲之間的 縫隙則為參考腔提供了新鮮空氣的出入通道。圖2所示的氧傳感器包括兩根導(dǎo)線43、兩個(gè)接觸彈簧36，傳感元32 的內(nèi)壁和外壁上都包括有電氣連接部位(未圖示)，兩根導(dǎo)線43分別通過(guò) 兩個(gè)接觸彈簧36連接傳感元32的內(nèi)壁和外壁上的電氣連接部位，以將傳 感元32的信號(hào)導(dǎo)出為電壓信號(hào)。除了這種"雙線"的實(shí)施方案，本發(fā)明氧 傳感器還可以采用"單線"的實(shí)施方案，請(qǐng)參閱圖3。圖3所示的氧傳感器與圖2所示的氧傳感器的主要區(qū)別在于，圖3所 示的氧傳感器僅包括一根導(dǎo)線43和一個(gè)接觸彈簧36。傳感元32的內(nèi)壁和 外壁上同樣包括有電氣連接部位(未圖示)等均與圖2所示的氧傳感器相 同，導(dǎo)線43通過(guò)接觸彈簧36連接傳感元32的內(nèi)壁上的電氣連接部位。傳 感元32的外壁上的電氣連接部位通過(guò)與傳感器座33的緊密接觸部位333 的緊密接觸實(shí)現(xiàn)電氣連接，從而實(shí)現(xiàn)電氣信號(hào)的接地。圖3所示的氧傳感器在散熱和密封的設(shè)計(jì)上均與圖2所示的氧傳感器 相同。綜上所述，本發(fā)明通過(guò)將陶瓷外襯套的中部暴露于空氣中，將陶瓷外 襯套的頭部和尾部都直接接觸金屬材料，并被金屬材料所包圍，加強(qiáng)了氧 傳感器的散熱設(shè)計(jì)。同時(shí)在此散熱設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上又提供了全套的密封方案。 因此較現(xiàn)有的氧傳感器而言，就可以實(shí)現(xiàn)更短、更小巧的氧傳感器。
權(quán)利要求
1.一種氧傳感器，包括金屬保護(hù)套和陶瓷外襯套，其特征是所述保護(hù)套通過(guò)兩道卷邊直接固定于外襯套之外，且包圍住部分外襯套。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氧傳感器，其特征是所述氧傳感器還包括 耐高溫橡膠索環(huán)，所述索環(huán)為一個(gè)大圓柱與一個(gè)小圓柱在軸向上的結(jié)合， 其中一個(gè)端面在軸向上緊壓外襯套，另一個(gè)端面暴露于空氣中，側(cè)面在徑 向上緊壓保護(hù)套，密封保護(hù)套與外襯套之間的空隙。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的氧傳感器，其特征是所述索環(huán)內(nèi)包括延伸 出來(lái)的導(dǎo)線，索環(huán)緊壓導(dǎo)線以密封索環(huán)與導(dǎo)線之間的空隙。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氧傳感器，其特征是所述氧傳感器還包括金屬傳感器座，所述傳感器座通過(guò)巻邊固定于外襯套，傳感器座的巻邊部 位與外襯套之間有墊圈。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的氧傳感器，其特征是所述墊圈是一種耐高 溫的具有良好塑性的金屬材料，所述墊圈被傳感器座的巻邊部位擠壓變形 以密封傳感器座與外襯套之間的空隙。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的氧傳感器，其特征是所述氧傳感器還包括 粉末狀密封件，所述粉末狀密封件位于傳感器座、傳感元和外襯套之間且 為外襯套所壓緊，密封傳感器座和傳感元之間的空隙、傳感元與外襯套之 間的間隙以及傳感器座和外襯套之間的空隙。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的氧傳感器，其特征是所述外襯套包括連為 一體的頭部、中部和尾部，其中頭部被保護(hù)套所包圍且固定保護(hù)套，中部 暴露于空氣中，尾部被傳感器座所包圍且固定傳感器座。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的氧傳感器，其特征是所述外襯套的頭部端 面緊壓索環(huán)，尾部端面緊壓密封件。
9. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的氧傳感器，其特征是所述保護(hù)套包括連為 一體的頭部和尾部，其中頭部包圍且在徑向上緊壓索環(huán)，尾部包圍且固定 于外襯套的頭部。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的氧傳感器，其特征是所述保護(hù)套的頭部 還包括一道巻邊，所述巻邊部位在軸向上朝著外襯套的方向緊壓索環(huán)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種氧傳感器，該氧傳感器包括金屬保護(hù)套和陶瓷外襯套，其中所述保護(hù)套通過(guò)兩道卷邊直接固定于外襯套之外，且包圍住部分外襯套。所述氧傳感器還包括耐高溫橡膠索環(huán)，所述索環(huán)為一個(gè)大圓柱與一個(gè)小圓柱在軸向上的結(jié)合，其中一個(gè)端面在軸向上緊壓外襯套，另一個(gè)端面暴露于空氣中，側(cè)面在徑向上緊壓保護(hù)套，密封保護(hù)套與外襯套之間的空隙。本發(fā)明氧傳感器采用金屬保護(hù)套直接固定于陶瓷外襯套的頭部，更有利于陶瓷外襯套的頭部的散熱，從而加強(qiáng)了整個(gè)氧傳感器的散熱。具有這種結(jié)構(gòu)的氧傳感器可以實(shí)現(xiàn)更小的體積，并且結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，完全適用于各類機(jī)動(dòng)車尤其是摩托車使用。
文檔編號(hào)G01N27/407GK101216453SQ20071009465
公開日2008年7月9日 申請(qǐng)日期2007年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月28日
發(fā)明者楊玉海 申請(qǐng)人:聯(lián)合汽車電子有限公司