CN108119215A - 一种车用氧传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种车用氧传感器，包括氧敏芯片、引线、引线端子、以及由前往后依次连接的芯片罩组件、六角基座外壳，所述六角基座内部设置有前后两段沉孔，两段沉孔之间的过渡段设置成倒角锥面，两段沉孔内由前往后依次安装有弹性垫圈、前支撑块、密封块和后支撑块，且密封块的前端面与所述倒角锥面接触配合；后段沉孔的孔缘向内收口铆住后支撑块，后支撑块受铆压而产生一个压向密封块的轴向力；前段沉孔的孔底设有一个通向芯片罩组件内部的通孔，所述氧敏芯片依次穿过后支撑块、密封块、前支撑块、弹性垫圈、通孔并伸入到芯片罩组件内。本发明具有密封性能好等优点。
Description
技术领域
本发明主要涉及氧传感器领域，尤其涉及车用氧传感器。
背景技术
在汽车发动机的控制系统中，保证发动机以最佳空燃比的混合气进行工作是排放控制的一个关键技术，车用氧传感器是用于控制发动机混合气空燃比的一个关键部件，氧传感器通过探测发动机排气中的含氧量，在氧敏芯片内外两端的氧浓度的变化会在氧敏芯片产生电压变化，通过氧传感器的引线向发动机的电控单元即ECU输出氧浓度信号，ECU再相应的调整供油信号，使发动机工作在最佳的空气燃油混合比即最佳空燃比的状态，为发动机三元催化器的废气净化创造条件。
氧传感器内部密封的好坏直接影响到氧敏芯片对氧浓度探测的准确性，传统氧传感器的密封块安装孔是一个等截面孔，密封块只是通过施加轴向压紧力进行密封，径向密封可靠性差，另外，车用氧传感器在发动机工作时会受到强烈的振动，振动也会引起密封块松动，造成密封失效的隐患。
氧敏芯片电极触点处的接触状态影响到信号的传输品质，传统氧传感器端子采用的是单触点信号传输，接触电阻大，且一旦接触不良则氧传感器工作异常，存在失效的隐患。
发动机的排气温度很高，车用氧传感器处于高温的条件下工作，氧传感器隔热措施不好，会使氧传感器引线温度过高，而引线温度越高则电阻越大，使输出的信号造成衰减失真，并且，高温使橡胶堵头容易老化。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于：针对现有技术存在的不足，提供一种内部密封可靠、信号传输可靠以及耐高温工作可靠的氧传感器；再就是提供一种具有这种高可靠性结构的氧传感器。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种车用氧传感器，包括氧敏芯片、引线、引线端子、以及由前往后依次连接的芯片罩组件、六角基座和外壳，所述引线端子位于外壳内，外壳的开口端设有一橡胶堵头，所述引线穿过橡胶堵头与引线端子连接，所述六角基座内部设置有前后两段沉孔，两段沉孔之间的过渡段设置成倒角锥面，两段沉孔内由前往后依次安装有弹性垫圈、前支撑块、密封块和后支撑块，且密封块的前端面与所述倒角锥面接触配合；后段沉孔的孔缘向内收口铆住后支撑块，后支撑块受铆压而产生一个压向密封块的轴向力；前段沉孔的孔底设有一个通向芯片罩组件内部的通孔，所述氧敏芯片依次穿过后支撑块、密封块、前支撑块、弹性垫圈、通孔并伸入到芯片罩组件内。
进一步，所述外壳内部设有一端子定位块，所述端子定位块由高热阻绝缘材料制成，所述引线端子设有支撑部，所述支撑部穿设于端子定位块上开设的安装孔内，所述支撑部的前端面抵靠在后支撑块的端面上，支撑部的后端面抵靠在橡胶堵头的端面上；所述端子定位块的前端面与后支撑块端面之间设有间隙，所述端子定位块的后端面与橡胶堵头端面之间设有间隙。
进一步，所述端子定位块上的安装孔前后孔口处都设置有定位坑，所述引线端子的支撑部上设置有前限位片和后限位片，前限位片和后限位片分别扣在端子定位块上的相应定位坑内从而约束端子定位块的轴向位置。
进一步，所述后支撑块后端中部设置有支撑引线端子的安装槽，氧敏芯片尾部端面上设置有输出信号的电极，每个引线端子上设置有两个触点突起，引线端子触点突起的延长段弯曲成簧片，簧片在后支撑块上的安装槽内弹性变形产生将引线端子触点突起紧压在氧敏芯片电极上的弹性张力。
进一步，所述橡胶堵头外圆上扣着隔膜支撑套，隔膜支撑套尾部外圆紧配合地套在外壳的通孔内，隔膜支撑套的前端设置成向外翻的翻边，隔膜支撑套的翻边支撑在外壳的孔壁上，在隔膜支撑套与外壳之间设置有一个空腔，在空腔内安装有防水透气隔膜，在隔膜支撑套与外壳上设置有透气孔，隔膜支撑套上的透气孔与外壳上的透气孔对齐，在外壳上的透气孔前后外圆段上向轴心方向压出两条环槽，环槽的变形使透气隔膜被压紧。
进一步，所述外壳前端紧扣到六角基座尾部的外管壁上进行焊接固定，橡胶堵头被隔膜支撑套挤压变形。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
1、本发明的车用氧传感器，通过对六角基座的内部沉孔结构进行优化设计，后段沉孔的孔缘向内收口铆住后支撑块，后支撑块受铆压而产生一个压向密封块的轴向力，密封块后端受后支撑块轴向挤压，密封块前端则受到六角基座内部的倒角锥面和前支撑块的轴向挤压，构成轴向密封；同时，六角基座内部的倒角锥面在轴向上构成逐渐收小的截面，密封块受到六角基座内部的倒角锥面挤压而产生压向轴心的变形，使密封块向处于轴线位置上的氧敏芯片变形挤压从而构成可靠的径向密封；由此，密封块在轴向和径向都具有可靠的密封，密封性能大大提高。
2、由于端子定位块的前端面与后支撑块端面之间、端子定位块的后端面与橡胶堵头端面之间均设有间隙，间隙所形成的空腔，空气导热系数非常小，所以，端子定位块前后两端的空腔阻隔了由温度相对较高的后支撑块传过来的热传导，同时，端子定位块也阻隔了温度相对较高的后支撑块对橡胶堵头的热辐射，橡胶堵头以及装在橡胶堵头里面的引线的温度被控制在最低水平，避免了橡胶堵头高温老化，避免了引线高温电阻增大以及电阻随温度变化而产生的输出信号温度漂移问题，实现氧传感器耐高温工作的高可靠性。
3、由于每个引线端子上设置有两个触点突起，且引线端子触点突起的延长段弯曲成簧片，簧片在后支撑块上的安装槽内弹性变形产生将引线端子触点突起紧压在氧敏芯片电极上的弹性张力，从而实现触点处的可靠接触，两个触点的接触电阻比传统单触点的接触电阻小，从而实现氧传感器信号的可靠传输。
4、由于橡胶堵头被隔膜支撑套挤压变形而实现橡胶堵头处的密封，同时，橡胶堵头的轴向变形产生了轴向弹性张力，橡胶堵头的轴向弹性张力通过引线端子和后支撑块施加到密封块上，使密封块一直承受着一个夹紧力，避免密封块因振动而产生松动，进一步提高了氧传感器内部密封的可靠性。
附图说明
图1是本发明的剖视结构示意图；
图2是本发明中的端子定位块的立体结构放大示意图；
图3是本发明中的引线端子的立体结构放大示意图。
其中：1芯片外罩、2芯片内罩、3氧敏芯片、4弹性垫圈、5前支撑块、6六角基座、7密封块、8后支撑块、9外壳、10端子定位块、11隔膜支撑套、12引线、13橡胶堵头、14透气隔膜、15引线端子、101定位坑、102安装孔、151后限位片、152前限位片、153触点突起、154簧片、155前支撑面、156易插倒角、157后支撑面。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明，应当指出，本发明的保护范围并不仅局限于下述实施例，在不脱离本发明原理的前提下，对本发明所作出的任何改进和润饰，均应视为本发明的保护范围。
如图1所示，本发明的车用氧传感器，包括氧敏芯片3、引线12、引线端子15、以及由前往后依次连接的芯片罩组件、六角基座6和外壳9，引线端子15位于外壳9内，外壳9的开口端设有一橡胶堵头13，引线12穿过橡胶堵头13与引线端子15连接，六角基座6内部设置有前后两段沉孔，两段沉孔之间的过渡段设置成倒角锥面，两段沉孔内由前往后依次安装有弹性垫圈4、前支撑块5、密封块7和后支撑块8，且密封块7的前端面与倒角锥面接触配合；后段沉孔的孔缘向内收口铆住后支撑块8，后支撑块8受铆压而产生一个压向密封块7的轴向力，密封块7后端受后支撑块8轴向挤压，密封块7前端则受到六角基座6内部的倒角锥面和前支撑块5的轴向挤压，构成轴向密封，同时，六角基座6内部的倒角锥面在轴向上构成逐渐收小的截面，密封块7受到六角基座6内部的倒角锥面挤压而产生压向轴心的变形，使密封块7向处于轴线位置上的氧敏芯片3变形挤压从而构成可靠的径向密封；前段沉孔的孔底设有一个通向芯片罩组件内部的通孔，氧敏芯片3依次穿过后支撑块8、密封块7、前支撑块5、弹性垫圈4、通孔并伸入到芯片罩组件内。芯片罩组件由芯片外罩1和芯片外罩2构成，芯片外罩1和芯片内罩2上设置有发动机排气流动经过的孔道，氧敏芯片3通过探测流动经过的发动机排气中的含氧量而产生电信号。
外壳9内部设有一端子定位块10，如图2、图3所示，端子定位块10由高热阻绝缘材料制成，引线端子15设有支撑部，支撑部底面靠前端处都设置有易插倒角156，支撑部穿设于端子定位块10上开设的安装孔102内，支撑部的前端面(前支撑面155)抵靠在后支撑块8的端面上，支撑部的后端面(后支撑面157)抵靠在橡胶堵头13的端面上；端子定位块10的前端面与后支撑块8端面之间设有间隙，端子定位块10的后端面与橡胶堵头13端面之间设有间隙，间隙所形成的空腔，空气导热系数非常小，端子定位块10前后两端的空腔阻隔了由温度相对较高的后支撑块8传过来的热传导，同时，端子定位块10也阻隔了温度相对较高的后支撑块8对橡胶堵头的热辐射，橡胶堵头13以及装在橡胶堵头13里面的引线12的温度被控制在最低水平，避免了橡胶堵头13高温老化，避免了引线12高温电阻增大以及电阻随温度变化而产生的输出信号温度漂移问题，实现氧传感器耐高温工作的高可靠性。
如图2、图3所示，端子定位块10上的安装孔102前后孔口处都设置有定位坑101，引线端子的支撑部上设置有前限位片152和后限位片151，前限位片152和后限位片151分别扣在端子定位块10上的相应定位坑101内从而约束端子定位块10的轴向位置。
后支撑块8后端中部设置有支撑引线端子15的安装槽，氧敏芯片3尾部端面上设置有输出信号的电极，每个引线端子15上设置有两个触点突起153，引线端子15触点突起153的延长段弯曲成簧片154，簧片154在后支撑块8上的安装槽内弹性变形产生将引线端子15触点突起153紧压在氧敏芯片3电极上的弹性张力，从而实现触点处的可靠接触。
在橡胶堵头13外圆上扣着隔膜支撑套11，隔膜支撑套11尾部外圆紧配合地套在外壳9的通孔内，隔膜支撑套11的前端设置成向外翻的翻边，隔膜支撑套11的翻边支撑在外壳9的孔壁上，在隔膜支撑套11与外壳9之间设置有一个空腔，在空腔内安装有防水透气隔膜14，在隔膜支撑套11与外壳9上设置有透气孔，隔膜支撑套11上的透气孔与外壳9上的透气孔对齐，在外壳9上的透气孔前后外圆段上向轴心方向压出两条环槽，环槽的变形使透气隔膜被压紧，实现隔膜14内外之间的防水密封；外壳9前端紧扣到六角基座6尾部的外管壁上进行焊接固定，橡胶堵头13被隔膜支撑套11挤压变形而实现橡胶堵头13处的密封，同时，橡胶堵头13的轴向变形产生了轴向弹性张力，橡胶堵头13的轴向弹性张力通过引线端子15和后支撑块8施加到密封块7上，使密封块7一直承受着一个夹紧力，避免密封块7因振动而产生松动，进一步提高了氧传感器内部密封的可靠性。
Claims (6)
1.一种车用氧传感器，包括氧敏芯片、引线、引线端子、以及由前往后依次连接的芯片罩组件、六角基座和外壳，所述引线端子位于外壳内，外壳的开口端设有一橡胶堵头，所述引线穿过橡胶堵头与引线端子连接，其特征在于：所述六角基座内部设置有前后两段沉孔，两段沉孔之间的过渡段设置成倒角锥面，两段沉孔内由前往后依次安装有弹性垫圈、前支撑块、密封块和后支撑块，且密封块的前端面与所述倒角锥面接触配合；后段沉孔的孔缘向内收口铆住后支撑块，后支撑块受铆压而产生一个压向密封块的轴向力；前段沉孔的孔底设有一个通向芯片罩组件内部的通孔，所述氧敏芯片依次穿过后支撑块、密封块、前支撑块、弹性垫圈、通孔并伸入到芯片罩组件内。
2.根据权利要求1所述的车用氧传感器，其特征在于：所述外壳内部设有一端子定位块，所述端子定位块由高热阻绝缘材料制成，所述引线端子设有支撑部，所述支撑部穿设于端子定位块上开设的安装孔内，所述支撑部的前端面抵靠在后支撑块的端面上，支撑部的后端面抵靠在橡胶堵头的端面上；所述端子定位块的前端面与后支撑块端面之间设有间隙，所述端子定位块的后端面与橡胶堵头端面之间设有间隙。
3.根据权利要求2所述的车用氧传感器，其特征在于：所述端子定位块上的安装孔前后孔口处都设置有定位坑，所述引线端子的支撑部上设置有前限位片和后限位片，前限位片和后限位片分别扣在端子定位块上的相应定位坑内从而约束端子定位块的轴向位置。
4.根据权利要求1或2或3所述的车用氧传感器，其特征在于：所述后支撑块后端中部设置有支撑引线端子的安装槽，氧敏芯片尾部端面上设置有输出信号的电极，每个引线端子上设置有两个触点突起，引线端子触点突起的延长段弯曲成簧片，簧片在后支撑块上的安装槽内弹性变形产生将引线端子触点突起紧压在氧敏芯片电极上的弹性张力。
5.根据权利要求1或2或3所述的车用氧传感器，其特征在于：所述橡胶堵头外圆上扣着隔膜支撑套，隔膜支撑套尾部外圆紧配合地套在外壳的通孔内，隔膜支撑套的前端设置成向外翻的翻边，隔膜支撑套的翻边支撑在外壳的孔壁上，在隔膜支撑套与外壳之间设置有一个空腔，在空腔内安装有防水透气隔膜，在隔膜支撑套与外壳上设置有透气孔，隔膜支撑套上的透气孔与外壳上的透气孔对齐，在外壳上的透气孔前后外圆段上向轴心方向压出两条环槽，环槽的变形使透气隔膜被压紧。
6.根据权利要求5所述的车用氧传感器，其特征在于：所述外壳前端紧扣到六角基座尾部的外管壁上进行焊接固定，橡胶堵头被隔膜支撑套挤压变形。
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