CN104020211B - 一种氧传感器及制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种氧传感器，包括基座以及套装在基座外壁上的外壳，还包括密封内衬、密封垫圈、密封块以及传感元件，基座上设有一贯通孔，贯通孔的内壁上设有一环形台阶部；密封内衬与所述贯通孔的内壁密封过盈配合，密封垫圈压合安装在密封内衬的底部与环形台阶部之间，密封内衬设有密封通孔，密封块与所述密封通孔的内壁密封过盈配合；密封块设有安装孔，传感元件密封且固定穿设在所述安装孔内。本发明不仅具有优良的密封性能，而且结构稳定性好，大大简化了生产工艺，降低了生产成本。

Description

一种氧传感器及制造方法

技术领域

本发明涉及传感器，尤其涉及一种氧传感器及制造方法。

背景技术

汽车氧传感器，又称空燃比传感器，是组成汽车发动机电喷系统的重要关键零部件，一般车型安装在发动机排气歧管(发动机缸体旁边)附近位置和三元催化器后位置各一个，分别称为前氧传感器和后氧传感器。氧传感器本身的功能是能够探测一定范围的氧浓度，通过判断发动机尾气中的氧含量得到一个信号值，把这个信号值传输给电喷系统的中央控制单元(ECU)。然后ECU综合包括氧传感器信号在内的所有必要的车况信号，进行高速计算和匹配，输出给电喷系统的执行单元进行发动机的运行控制，使发动机的空燃比始终在14.7:1附近很窄的范围内波动，为汽车尾气三元催化净化效率的最大化提供条件保障。

目前广泛使用的汽车氧传感器是浓差型氧化锆氧传感器，根据其核心原件型式的不同分为管式和片式两种。片式氧传感器是最近几年发展壮大并逐渐占据主流市场的新一代氧传感器，由于其集成了感应和加热两个部分，使得传感器的启动时间大大缩短，从而使其更加适合欧四等更加严格的排放限值控制技术要求。由于氧传感器的工作原理是浓差对比得到的能斯特方程式电压值，所以对于对比环境的隔离要求很高，而目前的片式氧传感器要么经过复杂的制造工艺来保证其气密性，要么通过设计额外的控制电路来达到要求，这些技术不仅不利于产品的工业化和通用化，而且对产品本身的结构产生了不利的影响。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于：提供一种氧传感器，不仅具有优良的密封性能，而且结构稳定性好，大大简化了生产工艺，降低了生产成本。

为解决上述技术问题，本发明提出了一种氧传感器，包括基座以及套装在基座外壁上的外壳，还包括密封内衬、密封垫圈、密封块以及传感元件，所述基座上设有一贯通孔，所述贯通孔的内壁上设有一环形台阶部；所述密封内衬与所述贯通孔的内壁密封过盈配合，所述密封垫圈压合安装在密封内衬的底部与环形台阶部之间，所述密封内衬设有密封通孔，所述密封块与所述密封通孔的内壁密封过盈配合；所述密封块设有安装孔，所述传感元件密封且固定穿设在所述安装孔内。

进一步地，所述密封垫圈的上表面和下表面为弧面结构，所述环形台阶部的表面形状与密封垫圈的下表面配合，所述密封内衬的底部形状与密封垫圈的上表面配合。

进一步地，还包括小支撑体和大支撑体，所述贯通孔的底部设有一环形凸台，所述贯通孔的顶部设有一铆勾，所述小支撑体的两端分别抵接在所述环形凸台与密封块的底部之间；所述大支撑体的一端与密封内衬的顶端抵接，另一端卡紧在所述铆勾内；所述小支撑体和大支撑体上均设有与安装孔匹配的通孔，所述传感元件穿设在所述通孔内。

进一步地，所述基座的底端分别设有外护罩以及容置在所述外护罩内部的内护罩，所述外护罩和内护罩的侧壁上均设有通气孔。

优选地，所述密封内衬为金属材料制成。

优选地，所述密封块为滑石粉材料制成。

优选地，所述基座为六角基座。

优选地，所述小支撑体和大支撑体均为陶瓷材料制成。

为解决上述技术问题，本发明还提出了一种氧传感器的制造方法，包括以下步骤：

(1)、将滑石粉采用干法高压力压制制成密封块，密封块包围传感元件后直接紧密嵌入密封内衬中，制成一成型组合体；

(2)、将所述小支撑体、密封垫圈、成型组合体以及大支撑体依次组合设置在贯通孔内，然后通过轴向压力顶住大支撑体，压力通过密封内衬传递到密封垫圈上，使密封垫圈的上表面与密封内衬的底部紧密贴合，使密封垫圈的下表面与密封内衬的底部紧密贴合；

(3)、压紧铆勾，使得密封垫圈所受压力保持在基座内；

(4)、分别依次将外壳、内护罩和外护罩安装在基座上。

上述技术方案至少具有如下有益效果：本发明通过预先将滑石粉采用干法高压力压制制成密封块，密封块包围传感元件并直接紧密嵌入密封内衬中，制成一成型组合体，可以直接获得传感元件周围良好的密封性能，同时也避免了常规在线组装压制工艺中高压力对传感元件压断的风险；将密封垫圈的上表面和下表面设为弧面结构，并且压合安装在密封内衬底部与环形台阶部之间，弥补了上述密封内衬外壁密封不严的缺陷，进一步增强了氧传感器整体的密封性能；本发明不仅具有优良的密封性能，而且结构稳定性好，不需要常规工艺的半成品高温处理工段，避免了高温处理工段对生产过程和产品品质带来的不利影响，大大简化了生产工艺，降低了生产成本。

附图说明

图1是本发明氧传感器的结构剖视图。

图2是图1中A处的放大图。

图3是图1中B处的放大图。

图4是本发明氧传感器中密封内衬的横截面图。

图5是本发明氧传感器中密封内衬和密封块装配时的横截面图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面结合附图对本发明做进一步描述。

如图1至图5所示，本发明实施例的氧传感器，包括基座1、外壳2、密封内衬3、密封垫圈4、密封块5、传感元件6、小支撑体7、大支撑体8、外护罩100以及内护罩200。其中，基座1为六角基座，基座1上设有一贯通孔11，贯通孔11的内壁上设有一环形台阶部12，贯通孔11的底部设有一环形凸台13，贯通孔11的顶部设有一铆勾14，基座1的底端分别设有外护罩100以及容置在外护罩100内部的内护罩200，外护罩100和内护罩200的侧壁上均设有通气孔300，采用外护罩100和内护罩200的双层护罩结构，可以对传感元件6进行有效保护；外壳2套装在基座1的外壁上，对传感元件6进行保护；密封内衬3由金属材料制成，密封内衬3与贯通孔11的内壁密封过盈配合，密封内衬3设有密封通孔31，密封块5与密封通孔31的内壁密封过盈配合；密封垫圈4压合安装在密封内衬3的底部与环形台阶部12之间，密封垫圈4的上表面和下表面为弧面结构，环形台阶部12的表面形状与密封垫圈4的下表面配合，密封内衬3的底部形状与密封垫圈4的上表面配合；密封块5为滑石粉材料制成，密封块5设有安装孔51，传感元件6密封且固定穿设在安装孔51内；小支撑体7和大支撑体8均为陶瓷材料制成，小支撑体7的两端分别抵接在环形凸台13与密封块5的底部之间；大支撑体8的一端与密封内衬3的顶端抵接，另一端卡紧在铆勾14内，小支撑体7和大支撑体8上均设有与安装孔51匹配的通孔9，传感元件6穿设在通孔9内，而且传感元件6的下端穿过通孔9伸入内护罩200中，使得传感元件6更好的与尾气接触，感应更加灵敏。

在组装时，密封块5与传感元件6紧密结合，保证了传感元件6周围的密封性能；密封块5与密封内衬3的内侧紧密结合，有效地保证了密封内衬3内侧的密封性能；通过对大支撑体8施加高压压力的同时对铆勾14进行铆压来保证密封垫圈4分别与相邻密封内衬3的底部和环形台阶部12紧密贴合，从而保证了密封内衬3外侧壁的气密性能。

作为另一种实施方式，还可以在大支撑体8的上端侧壁上设置一向轴线方向延伸的台阶面，这样铆勾14进行铆压时，台阶面可以起到限位作用，避免铆勾14铆压时弯曲过度，导致铆勾14被折断，而且可以根据不同的需求，调整台阶面的倾斜度，因为倾斜度不同，铆勾14的弯曲程度不同，导致密封垫圈4受到的压力不同，达到铆压压力可调的效果。

本发明实施例的一种氧传感器的制造方法，包括以下步骤：

(1)、将滑石粉采用干法高压力压制制成密封块5，密封块5包围传感元件6后直接紧密嵌入密封内衬3中，制成一成型组合体；

(2)、将所述小支撑体7、密封垫圈4、成型组合体以及大支撑体8依次组合设置在贯通孔11内，然后通过轴向压力顶住大支撑体8，压力通过密封内衬3传递到密封垫圈4上，使密封垫圈4的上表面与密封内衬3的底部紧密贴合，使密封垫圈4的下表面与密封内衬3的底部紧密贴合；

(3)、压紧铆勾14，使得密封垫圈4所受压力保持在基座1内；

(4)、分别依次将外壳2、内护罩200和外护罩100安装在基座1上。

具体地，将传感元件6和密封块5的原料滑石粉以及密封内衬3通过特制的模具进行3吨压力下的直接干法压制，形成成型组合件，此时因为滑石陶瓷粉末在高压状态下可以与传感元件6的外表面紧密接触，同时与密封内衬3的内表面紧密接触，从而保证了这两个位置不会产生漏气现象，而且滑石陶瓷粉末在3吨压力的高压状态下制成的成型产品密封块5的气密性能已经变的十分优良。

然后将小支撑体7、密封垫圈4、成型组合件和大支撑体8依次放入基座1的贯通孔11中形成临时组合套装，将此组合套装放入压装设备工装中，工装的底部已经提前放入了内护罩200和外护罩100，然后通过轴向压力顶杆持续压住大支撑体8，于此同时在另一组压力下压紧铆勾14。此工艺使得密封垫圈4在组装过程中和组装完成之后都一直处于张紧状态，从而保证了其与相邻密封内衬3和环形台阶部12紧密贴合，配合相邻接触面处于弧形面接触的设计特征，使得氧传感器产品在该区域具有良好的气密特性。

本发明通过预先将滑石粉采用干法高压力压制制成密封块5，密封块5包围传感元件6并直接紧密嵌入密封内衬3中，制成一成型组合体，可以直接获得传感元件6周围良好的密封性能，同时也避免了常规在线组装压制工艺中高压力对传感元件6压断的风险；将密封垫圈4的上表面和下表面设为弧面结构，并且压合安装在密封内衬3底部与环形台阶部12之间，弥补了上述密封内衬3外壁密封不严的缺陷，进一步增强了氧传感器整体的密封性能；本发明不仅具有优良的密封性能，而且结构稳定性好，不需要常规工艺的半成品高温处理工段，避免了高温处理工段对生产过程和产品品质带来的不利影响，大大简化了生产工艺，降低了生产成本。

以上所述是本发明的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种氧传感器，包括基座以及套装在基座外壁上的外壳，其特征在于，还包括密封内衬、密封垫圈、密封块以及传感元件，所述基座上设有一贯通孔，所述贯通孔的内壁上设有一环形台阶部；所述密封内衬与所述贯通孔的内壁密封过盈配合，所述密封垫圈压合安装在密封内衬的底部与环形台阶部之间，所述密封内衬设有密封通孔，所述密封块与所述密封通孔的内壁密封过盈配合；所述密封块设有安装孔，所述传感元件密封且固定穿设在所述安装孔内；还包括小支撑体和大支撑体，所述贯通孔的底部设有一环形凸台，所述贯通孔的顶部设有一铆勾，所述小支撑体的两端分别抵接在所述环形凸台与密封块的底部之间；所述大支撑体的一端与密封内衬的顶端抵接，另一端卡紧在所述铆勾内；所述小支撑体和大支撑体上均设有与安装孔匹配的通孔，所述传感元件穿设在所述通孔内。

2.如权利要求1所述的氧传感器，其特征在于，所述密封垫圈的上表面和下表面为弧面结构，所述环形台阶部的表面形状与密封垫圈的下表面配合，所述密封内衬的底部形状与密封垫圈的上表面配合。

3.如权利要求1所述的氧传感器，其特征在于，所述基座的底端分别设有外护罩以及容置在所述外护罩内部的内护罩，所述外护罩和内护罩的侧壁上均设有通气孔。

4.如权利要求1所述的氧传感器，其特征在于，所述密封内衬为金属材料制成。

5.如权利要求1所述的氧传感器，其特征在于，所述密封块为滑石粉材料制成。

6.如权利要求1所述的氧传感器，其特征在于，所述基座为六角基座。

7.如权利要求1所述的氧传感器，其特征在于，所述小支撑体和大支撑体均为陶瓷材料制成。

8.一种氧传感器的制造方法，用于制造如权利要求1-7任一项所述的氧传感器，其特征在于，包括以下步骤：

(1)、将滑石粉采用干法高压力压制制成密封块，密封块包围传感元件后直接紧密嵌入密封内衬中，制成一成型组合体；

(2)、将小支撑体、密封垫圈、成型组合体以及大支撑体依次组合设置在贯通孔内，然后通过轴向压力顶住大支撑体，压力通过密封内衬传递到密封垫圈上，使密封垫圈的上表面与密封内衬的底部紧密贴合；

(3)、压紧铆勾，使得密封垫圈所受压力保持在基座内；

(4)、分别依次将外壳、内护罩和外护罩安装在基座上。