CN107741438B - 一种氧传感器及其封装方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种新型氧传感器及其封装方法，属于车用气体传感器技术领域，氧传感器的六角座上设置有遮挡容纳腔的挡环，挡环中部的前端开口直径小于容纳腔的直径，废气罩的后端设置有凸缘，凸缘的外径大于废气罩本体的外径。在进行废气罩与六角座之间的封装时，废气罩从六角座的后端伸入容纳腔后，废气罩本体从六角座的前端开口伸出，凸缘位于容纳腔内，后将前陶瓷体安装至容纳腔中，凸缘固定在挡环与前陶瓷体之间。废气罩稳固在六角座之中，实现废气罩的防松脱，同时省去了废气罩与六角座之间的铆接工序，废气罩的安装更为稳固外节省时间成本，提高生产效率。

Description

一种氧传感器及其封装方法

技术领域

本发明涉及车用气体传感器技术领域，尤其是一种氧传感器及其封装方法。

背景技术

氧传感器是汽车上的标准配置，它是利用陶瓷敏感元件测量汽车排气管道中的氧电势，由化学平衡原理计算出对应的氧浓度，达到监测和控制燃烧空燃比，以保证产品质量及尾气排放达标的测量元件。氧传感器广泛应用于各类煤燃烧、油燃烧、气燃烧等炉体的气氛控制，它是目前最佳的燃烧气氛测量方式，具有结构简单、响应迅速、维护容易、使用方便、测量准确等优点。运用该传感器进行燃烧气氛测量和控制既能稳定和提高产品质量，又可缩短生产周期，节约能源。

现有的一种车用氧传感器包括废气罩、六角座、前陶瓷体、密封块、后陶瓷体、芯片、端子组件、密封塞和套筒，前陶瓷体、密封块和后陶瓷体依此安装在六角座内，芯片穿过前陶瓷体、密封块和后陶瓷体后插装在端子组件上，端子组件位于六角座和密封塞之间，六角座和封堵塞之间通过套筒铆接，而废气罩铆接在六角座的前端。

现有的该种氧传感器存在的问题是，废气罩独自伸出于六角座的前端以外，废气罩与六角座之间仅通过铆接实现固定连接，在氧传感器使用的过程中，废气罩容易产生脱落而导致氧传感器不能正常使用。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种防止废气罩脱落的氧传感器。

本发明的第二目的在于提供一种防止废气罩脱落的氧传感器的封装方法。

为实现本发明的第一目的，本发明提供的氧传感器包括废气罩、六角座、前陶瓷体、密封块、后陶瓷体、芯片、端子组件、密封塞和套筒，六角座上设置有贯穿六角座的容纳腔，容纳腔在六角座的前端具有前端开口，前陶瓷体、密封块和后陶瓷体依次设置在容纳腔内，芯片依次穿过前陶瓷体、密封块和后陶瓷体后插装在端子组件上；端子组件位于套筒中且位于六角座和密封塞之间，套筒的两端分别外套并铆接在六角座和密封塞上，六角座的前端设有挡环，挡环对容纳腔遮挡，挡环中部形成所述前端开口，挡环的内径小于容纳腔的内径；废气罩包括废气罩本体和设置在废气罩本体后端的环形的凸缘，凸缘的外径大于废气罩本体的外径；废气罩本体从容纳腔内经前端开口穿出，凸缘位于容纳腔内，凸缘位于挡环与前陶瓷体之间且凸缘与挡环抵接。

由上述方案可见，废气罩先穿入到六角座中，废气罩本体再从六角座的前端开口穿出，废气罩本体得到六角座的定位，凸缘抵接在挡环与前陶瓷体之间使废气罩进一步固定在六角座上。废气罩的安装方式改变为套装固定，废气罩与六角座之间得到稳固定位，保证废气罩的防脱效果外减少一次铆接步骤，生产效率提高。

进一步的方案是，挡环的后侧设置有第一倾斜面，凸缘的前侧设置有第二倾斜面，第一倾斜面从外到内地向六角座的前方倾斜，第二倾斜面从内到外地向废气罩的后方倾斜；第一倾斜面与第二倾斜面抵接。

由上可见，第一倾斜面和第二倾斜面的设置为废气罩安装到六角座的工作起导向作用。

进一步的方案是，凸缘从内到外地向废气罩的后方倾斜设置，凸缘包括相对设置且相互平行的第二倾斜面和第三倾斜面，氧传感器还包括垫圈，垫圈设置在容纳腔内且垫圈抵接于第三倾斜面与前陶瓷体之间。

由上可见，凸缘相对的两侧受到的作用力达到受力平衡，设置垫圈防止震动松脱，废气罩的固定状态更为稳定。

进一步的方案是，废气罩本体的外径与前端开口的内径配合。

由上可见，废气罩进一步定位在六角座内，防止废气罩产生水平偏移。

进一步的方案是，端子组件包括端子座和安装在端子座上的端子组；端子组包括第一端子和第二端子，第一端子和第二端子均为弯折端子，弯折端子包括依次连接的安装部、弯折部和接触部，弯折部相对于安装部弯折，接触部相对于弯折部弯折，第一端子的接触部与第二端子的接触部朝向相同，第一端子和第二端子沿横向对称地设置在端子座的轴心的两侧，横向垂直于端子座的轴向；第一端子和所述第二端子均向端子座上芯片所在的内侧弯折。

由上可见，采用弯折端子代替直线端子而两个弯折端子均向端子座的横向内侧弯折，此时则可通过更换具有不同弯折程度的弯折端子而实现两个弯折端子的接触部之间间距的变化，在保证端子座尺寸相同的情况下可以连接间距更小的电极点，从而适应具有不同电极点间距的多种芯片，使氧传感器尺寸小形化的同时保持氧传感器其他组件的通用性。

进一步的方案是，后陶瓷体上设置有插装孔和多个插装槽，插装孔贯穿后陶瓷体的上下两端，插装槽从后陶瓷体的下端向上延伸，多个插装槽相对地设置在插装孔的两侧，且插装孔与插装槽相连；后陶瓷体设置在端子座上方，第一端子和第二端子各插装于一个插装槽中。

由上可见，后陶瓷体根据端子组而设置，插装孔供芯片插入而兼容于多种芯片而具有更强的通用性。

进一步的方案是，密封塞由氟胶材料制成，密封塞与端子座抵接。

由上可见，套筒铆接在具有形变能力的密封塞可增大铆接处的环抱压紧力，铆接更稳固，同时密封塞压紧在端子座上，氧传感器的整个铆接结构更为紧凑稳固。

进一步的方案是，密封塞包括沿密封塞轴向连接的插装部和接线部，插装部的外径大于接线部的外径；端子座安装在插装部上，套筒外套插装部后铆接在接线部上。

更进一步的方案是，后陶瓷体的外周设置有环形凸起，六角座与环形凸起铆接。

由上可见，套筒铆接在密封塞上且对密封塞严密包围，六角座铆接在后陶瓷体上且对后陶瓷体严密包围，氧传感器的整个铆接结构更为紧凑稳固。

为实现本发明的第二目的，本发明提供的一种氧传感器的封装方法，该封装方法对上述的氧传感器进行封装，封装方法包括将废气罩从六角座的后端伸入容纳腔后，废气罩本体从六角座的前端开口伸出，凸缘位于容纳腔内；将前陶瓷体安装至容纳腔中，凸缘固定在挡环与前陶瓷体之间。

由上述方案可见，废气罩先穿入到六角座中，废气罩本体再从六角座的前端开口穿出，废气罩本体得到六角座的定位，凸缘抵接在挡环与前陶瓷体之间使废气罩进一步固定在六角座上。废气罩的安装方式改变为套装固定，废气罩与六角座之间得到稳固定位，保证废气罩的防脱效果外减少一次铆接步骤，生产效率提高。

附图说明

图1为本发明氧传感器第一实施例的结构图。

图2为本发明氧传感器第一实施例的剖视图。

图3为本发明氧传感器第一实施例中六角座和废气罩的结构图。

图4为本发明氧传感器第一实施例中部分组件的结构图。

图5为本发明氧传感器第一实施例中后陶瓷体的结构图。

图6为本发明氧传感器第一实施例中端子组件的结构图。

图7为本发明氧传感器第一实施例中弯曲端子的结构图。

图8为本发明氧传感器第一实施例中端子组件的工作原理图。

图9为本发明氧传感器第二实施例的结构图。

以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

具体实施方式

氧传感器第一实施例

参见图1、图2和图3，图1为本发明氧传感器第一实施例的结构图，图2为本发明氧传感器实施例的剖视图，图3为本发明氧传感器实施例中六角座和废气罩的结构图。氧传感器包括六角座1、废气罩2、垫圈23、前陶瓷体3、密封块4、后陶瓷体5、端子组件6、芯片7、套筒8和密封塞9。六角座1上设置有贯穿六角座1上下两端的容纳腔100，废气罩2、垫圈23、前陶瓷体3、密封块4和后陶瓷体5依次设置在容纳腔100内，芯片7固定在容纳腔100中，芯片7依次穿过前陶瓷体3、密封块4和后陶瓷体5后插装在端子组件6上；端子组件6位于套筒8中且位于六角座1和密封塞9之间，套筒8的两端分别外套并铆接在六角座1和密封塞9上。

六角座1采用金属材料制成，六角座1呈管套状，六角座1的外周位置设置有固定在其上的六角环13和位于六角环13前侧且位于六角座1周向位置的螺纹段14，螺纹段14上还套装有一个垫圈15，六角环13、螺纹段14以及垫圈15配合使用，使六角座1通过螺纹固定在需要安装的设备上。容纳腔100的截面呈圆形，容纳腔100在六角座1的前端设置有前端开口101，六角座1在容纳腔100的前端设置有对容纳腔100进行遮挡的挡环11，挡环11与六角座1的本体一体成型，前端开口101形成于挡环11的中部，前端开口101的内径小于容纳腔100的内径。挡环11内侧设置有位于容纳腔100内的第一倾斜面111，第一倾斜面111从外到内地向六角座1的前方倾斜。其中，在本发明中，上述六角座1的前方为六角座1上与废气罩2安装的前端所指向的方向，相对低，六角座1的后方则为六角座1上与后陶瓷体5安装的后端所指向的方向。

废气罩2包括废气罩本体22和设置在废气罩本体22后端的开口周边的环形的凸缘21，凸缘21的外径大于废气罩本体的外径22。凸缘21的上下两侧分别具有第二倾斜面211和第三倾斜面212，第二倾斜面211和第三倾斜面212相互平行，凸缘21以及凸缘21上的第二倾斜面211和第三倾斜面212均从内到外地向废气罩2的后方倾斜。废气罩本体22的外径与挡环11中部前端开口101的内径间隙配合，废气罩本体22从容纳腔100内经前端开口101穿出，凸缘21位于容纳腔内，且凸缘21的第二倾斜面211与挡环11的第一倾斜面111抵接配合。

结合图4和图5，图4为本发明氧传感器实施例中部分组件的结构图，图5为本发明氧传感器实施例中后陶瓷体的结构图。废气罩2安装到六角座1后进行垫圈23、前陶瓷体3、密封块4和后陶瓷体5的安装，垫圈23、陶瓷体3、密封块4和后陶瓷体5依次安装到容纳腔100内，垫圈23抵接在凸缘21的第三倾斜面212与前陶瓷体3前端的第四倾斜面31之间。优选地，垫圈23采用厚度为0.4毫米的垫圈。

后陶瓷体5的外周位置上设置有一圈环形凸起53，六角座1的后端设置有铆接壁部12，完成废气罩2、陶瓷体3、密封块4和后陶瓷体5的安装后，铆接壁部12围绕在环形凸起53外，通过对铆接壁部12折弯以使铆接壁部12铆接在环形凸起53之上。

后陶瓷体5整体呈圆柱状，后陶瓷体5中部设置有贯穿于其上下两端的插装孔51，插装孔51截面呈矩形，插装孔51供芯片插入。后陶瓷体5上还设置有五个插装槽52，插装槽52在后陶瓷体5的下端具有开口且向上延伸，五个插装槽52分成两列，其中一列具有三个插装槽52，两列插装槽52分别位于插装孔51的两侧，且插装槽52与插座孔51相连通。当后陶瓷体5安装于端子座60上方时，第一端子、第二端子、第三端子和第四端子均从插装槽52的开口中插入后陶瓷体5中，且第一端子、第二端子、第三端子和第四端子的接触臂均朝向插装孔51，当芯片从后陶瓷体5上方插装到插装孔51中后，端子组则与芯片实现弹性卡紧连接。后陶瓷体5的设置可使氧传感器端子组件适用于与多种不同型号的芯片组合使用外，还保证了芯片与端子组之间的稳固配合。

结合图6和图7，图6为本发明氧传感器实施例中端子组件的结构图，图7为本发明氧传感器实施例中弯曲端子的结构图。氧传感器端子组件包括端子座60和插座在端子座60上的端子组。芯片7则从后陶瓷体5上方插装到后陶瓷体5中，端子组的上端与芯片7电连接，端子组的下端与导线电连接。

端子座60上设置有沿其横向排列的两排插孔，第一排插孔包括三个插孔601，第二排插孔包括两个插孔601。端子组包括第一端子61、第二端子62、第三端子63和第四端子64，第一端子61和第二端子62均为弯折端子，第三端子63和第四端子64均为直线端子，第一端子61和第二端子62插装在位于第一排插孔两侧的两个插孔601中，第三端子63和第四端子64插装在第二排的两个插孔601中，第三端子63、第四端子64分别与第一端子61、第二端子62相对设置，第一端子61和第二端子62之间具有一个暂时空缺的插孔601。

第二端子62为弯折端子，第二端子62一体成型，第二端子62采用金属材料冲压而成。第二端子62包括依次连接的安装部621、弯折部622和接触部623，弯折部622相对于安装部621弯折，接触部623相对于弯折部622弯折，安装部621和接触部623相互平行但二者并非位于同一直线上。

安装部621的两侧弯折形成两侧壁621a，安装部621的截面呈U型，安装部621上还设置有卡合弹片624，卡合弹片624朝上而外翘；安装部621的上端还设置有限位凸起625，限位凸起625从安装部621弯折伸出而成。接触部623包括连接臂623a和从连接臂623a延伸末端弯折伸出的接触臂623b，连接臂623b的始端与弯折部622连接，接触臂623b呈V型，接触臂623b的中部外侧设置有圆弧凸起，圆弧凸起作为接触点与芯片接触配合。第一端子61和第二端子62互为镜像结构。

以第二端子62为例，第二端子62从上往下插装到插孔601时，卡合弹片624受到挤压而收拢；当第二端子62下落到一定位置后，限位凸起625与设置在端子座60上端的限位槽603限位配合，此时卡合弹片624面对位于插装槽601一侧的卡槽，卡合弹片624回弹后进入卡槽内，并由卡槽的延伸端面限位，卡合弹片624和限位凸起625的共同作用下使第二端子62稳固地锁定在端子座60中。当需要对第二端子62进行拆卸时，仅需从卡槽的下端开口伸入驱动物件使卡合弹片624收拢即可。

结合图8，图8为本发明氧传感器实施例中端子组件的工作原理图。端子座60上位于第一端子61和第二端子62之间的插孔601上可插装第五端子65，后陶瓷体5在第一端子61和第二端子62之间设置有一个插装槽52供第五端子5插入。第五端子65为直线端子，安装第五端子65后的端子组件适用于与五线芯片7组合使用，五线芯片7一侧的电极点71、电极点72、电极点75分别与第一端子61、第二端子62以及第五端子65电连接，而五线芯片7另一侧的两个电极点则与第三端子63、第四端子64电连接。可选的是，第三端子63和第四端子64可根据芯片的型号而选用弯折端子。

通过更换具有不同弯折程度的弯折端子而实现两个弯折端子的接触部之间间距的变化，在保证端子座尺寸相同的情况下可以连接间距更小的电极点，从而适应具有不同电极点间距的多种芯片，使氧传感器尺寸小形化的同时保持氧传感器其他组件的通用性。而与迷你芯片配合使用的六角座1体积将变得更小，容纳腔100的直径更小，密封块4使用的粉材减小，且容纳腔100的周向面积减小使氧传感器的密封性提高。

结合图2，密封塞9由氟胶材料制成，密封塞9包括沿密封塞9轴向连接的插装部91和接线部92，插装部91位于接线部92的上方，插装部91的外径大于接线部92的外径。在进行密封塞9、端子组件6、六角座1和套筒8之间的封装时，端子组件6位于后陶瓷体5和密封塞9之间，套筒8的第一端套装在六角座1外且与六角座1铆接，套筒8的另一端套装在接线部92上并与接线部92铆接，而端子组件6和插座部91均位于套筒8内。由于密封塞9采用具有弹性形变能力的氟胶材料制成，在进行接线部92与套筒8之间的铆接时，施予更大的铆接力使密封塞9产生形变，密封塞9则抵接于端子座6，使密封塞9、端子组件6和后陶瓷体5之间紧密配合。

氧传感器第一实施例

参见图9，图9为本发明氧传感器第二实施例的结构图。本实施例中的氧传感器与上实施例中的氧传感器的区别点仅在于废气罩，故不再对氧传感器的结构进行赘述。废气罩的废气罩还可采用双层结构的废气罩800，废气罩800包括外废气罩810和位于外废气罩810内的内废气罩820，外废气罩810的第一凸缘811和内废气罩820的第二凸缘821叠合组成废气罩800的凸缘，第一凸缘811和第二凸缘821被抵接于垫圈23和挡环11。

氧传感器的封装方法实施例：

结合图2至图4，本发明提供的氧传感器相对于传统氧传感器的发明点在于废气罩2的安装方式，氧传感器的结构在上实施例中已进行详细说明，故不再赘述。在进行氧传感器的封装时，首先将废气罩2从六角座1的后端伸入容纳腔100后，废气罩本体22从六角座1的前端开口101伸出，废气罩2的凸缘21则位于容纳腔100内。随后将垫圈23、前陶瓷体3、密封块4和后陶瓷体5安装到六角座1的容纳腔100内。最后进行后陶瓷体5与六角座1之间的铆接，后陶瓷体5与六角座1之间的铆接完成后，凸缘21抵接在挡环11与垫圈23之间，垫圈23抵接在前陶瓷体3的第四倾斜面31与凸缘21上的第三倾斜面212之间，凸缘21上的第二倾斜面211与挡环11上的第一倾斜面111抵接。

与现有的氧传感器的封装方法对比，本发明提供的氧传感器的封装方法使废气罩2稳固在六角座1之中，实现废气罩2的防松脱，同时省去了废气罩2与六角座1之间的铆接工序，废气罩2的安装更为稳固外节省时间成本，提高生产效率。

最后需要强调的是，以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种变化和更改，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种氧传感器，包括废气罩、六角座、前陶瓷体、密封块、后陶瓷体、芯片、端子组件、密封塞和套筒，所述六角座上设置有贯穿所述六角座的容纳腔，所述容纳腔在所述六角座的前端具有前端开口，所述前陶瓷体、所述密封块和所述后陶瓷体依次设置在所述容纳腔内，所述芯片依次穿过所述前陶瓷体、所述密封块和所述后陶瓷体后插装在所述端子组件上；所述端子组件位于所述套筒中且位于所述六角座和所述密封塞之间，所述套筒的两端分别外套并铆接在所述六角座和所述密封塞上；

其特征在于：

所述六角座的前端设有挡环，所述挡环对所述容纳腔遮挡，所述挡环中部形成所述前端开口，所述前端开口的内径小于所述容纳腔的内径；

所述废气罩包括废气罩本体和设置在所述废气罩本体后端的环形的凸缘，所述凸缘的外径大于所述废气罩本体的外径；

所述废气罩本体从所述容纳腔内经所述前端开口穿出，所述凸缘位于容纳腔内，所述凸缘位于所述挡环与所述前陶瓷体之间且所述凸缘与所述挡环抵接。

2.根据权利要求1所述的氧传感器，其特征在于：

所述挡环的后侧设置有第一倾斜面，所述凸缘的前侧设置有第二倾斜面，所述第一倾斜面从外到内地向所述六角座的前方倾斜，所述第二倾斜面从内到外地向所述废气罩的后方倾斜；

所述第一倾斜面与所述第二倾斜面抵接。

3.根据权利要求2所述的氧传感器，其特征在于：

所述凸缘从内到外地向所述废气罩的后方倾斜设置，所述凸缘包括相对设置且相互平行的所述第二倾斜面和第三倾斜面；

所述氧传感器还包括垫圈，所述垫圈设置在所述容纳腔内且所述垫圈抵接于所述第三倾斜面与所述前陶瓷体之间。

4.根据权利要求3所述的氧传感器，其特征在于：

所述废气罩本体的外径与所述前端开口的内径配合。

5.根据权利要求1所述的氧传感器，其特征在于：

所述端子组件包括端子座和安装在所述端子座上的端子组；

所述端子组包括第一端子和第二端子，所述第一端子和所述第二端子均为弯折端子，所述弯折端子包括依次连接的安装部、弯折部和接触部，所述弯折部相对于所述安装部弯折，所述接触部相对于所述弯折部弯折，所述第一端子的所述接触部与所述第二端子的所述接触部朝向相同；

所述第一端子和所述第二端子沿横向对称地设置在所述端子座的轴心的两侧，所述横向垂直于所述端子座的轴向；

所述第一端子和所述第二端子均向所述端子座上所述芯片所在的内侧弯折。

6.根据权利要求5所述的氧传感器，其特征在于：

所述后陶瓷体上设置有插装孔和多个插装槽，所述插装孔贯穿所述后陶瓷体的上下两端，所述插装槽从所述后陶瓷体的下端向上延伸，多个所述插装槽相对地设置在所述插装孔的两侧，且所述插装孔与所述插装槽相连；

所述后陶瓷体设置在所述端子座上方，所述第一端子和所述第二端子各插装于一个所述插装槽中。

7.根据权利要求5所述的氧传感器，其特征在于：

所述密封塞由氟胶材料制成，所述密封塞与所述端子座抵接。

8.根据权利要求7所述的氧传感器，其特征在于：

所述密封塞包括沿所述密封塞轴向连接的插装部和接线部，所述插装部的外径大于所述接线部的外径；

所述端子座安装在所述插装部上，所述套筒外套所述插装部后与所述接线部铆接。

9.根据权利要求1至8任一项所述的氧传感器，其特征在于：

所述后陶瓷体的外周设置有环形凸起，所述六角座与所述环形凸起铆接。

10.一种氧传感器的封装方法，所述封装方法对上述权利要求1至9任一项所述的氧传感器进行封装，其特征在于：

所述封装方法包括：

将所述废气罩从所述六角座的后端伸入所述容纳腔后，所述废气罩本体从所述六角座的所述前端开口伸出，所述凸缘位于所述容纳腔内；

将所述前陶瓷体安装至所述容纳腔中，所述凸缘固定在所述挡环与所述前陶瓷体之间。

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