CN110333279A - 一种宽域氧传感器结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种宽域氧传感器结构，包括芯片，壳体，短护罩，信号导线，所述芯片包括主板、感应片和接触电极；所述壳体与所述芯片之间设置有固定所述芯片避免其工作时在所述壳体内晃动的定位座，所述芯片除所述感应片的部分均设置于所述定位座中；所述信号导线与所述芯片之间通过弹片接头连接，所述弹片接头插入所述定位座尾部与所述接触电极接触并将信号导通。本发明的有益效果是，壳体与芯片之间设置滑石粉制作环节，将该环节压碎使其填充周围空间，能够起到密封作用；信号导线与芯片之间通过弹片接头连接，通过将现有的焊接方式改为弹片结构插拔连接的方式提高了氧传感器在装配工艺过程中的组装调试效率。

Description

一种宽域氧传感器结构

技术领域

本发明涉及氧传感器领域，特别是一种宽域氧传感器结构。

背景技术

氧传感器是发动机控制系统中重要的反馈传感器，通过检测汽车尾气中的氧浓度，在芯片上产生电势差，判断出燃油是否燃烧充分，进而调控发动机的喷油量，使汽车燃油充分燃烧，减少汽车尾气污染物的排放，减少汽车环境污染，降低汽车燃油损耗。

经过专利检索发现，公告号：CN208076449U，公告日20181109，提出了汽车氧传感器，现有方案中有两点不足。

其一，文献中记载有，传感元件通过压紧瓷环、上瓷环和防水塞固定在外筒内，上瓷环与防水塞之间没有任何的固定，由于氧传感器是放置于汽车尾气管道中使用的，所以在实际使用中，氧传感器会随汽车尾气管道处于长期震动状态，传感元件(本文案中记载为芯片)没有完全固定，会在长期使用中导致传感元件与信号线的连接点松动，进而缩短氧传感器的使用寿命；

其二，该文献中未文字记载传感元件与信号线如何连接，根据其说明书附图所示，传感元件与导线之间直接连接在一起，目前氧传感器的生产厂商会在生产加工时，将信号线与传感元件的触点焊接，所以加工工艺中需要触点焊接这一步，但是一旦焊接，在后续检测中发现问题再返工调整会有拆解等无效过程，因此需要一种便于连接和分离的结构用于传感元件与信号线。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述问题，设计了一种宽域氧传感器结构。

实现上述目的本发明的技术方案为，五线五插氧传感器结构，包括检测尾气中氧离子含量的芯片，固定支撑所述芯片的壳体，设置于所述壳体头部用于保护芯片并在周围废气中取样给芯片的短护罩，设置于所述壳体尾部通过线缆与所述芯片连接的信号导线，其中，所述芯片包括主板、设置于主板头部的感应片、设置于主板尾部的接触电极；所述壳体与所述芯片之间设置有固定所述芯片避免其工作时在所述壳体内晃动的定位座，所述芯片除所述感应片的部分均设置于所述定位座中；所述信号导线与所述芯片之间通过弹片接头连接，所述弹片接头插入所述定位座尾部与所述接触电极接触并将信号导通。

对定位座结构进一步的说明，所述定位座包括第一环节、第二环节、第三环节和尾座，所述第一环节、第二环节、第三环节和尾座的中心位置均开设有用于插接所述芯片的座孔，且其自所述主板中部依次套接至所述芯片的接触电极部分，所述第一环节与尾座优选陶瓷材质，所述第二环节、第三环节的材质为滑石或其他硬度较小的固体材质，并且优选采用滑石粉压合而成的固体环状结构。

对尾座结构进一步的说明，所述尾座的尾部且位于其所述座孔的侧壁上开设有插线槽，且所述插线槽的位置与所述芯片的接触电极位置相对应，所述尾座的外侧壁且靠近所述插线槽的位置开设有确定所述信号导线正反向的定位槽。

对弹片接头进一步的说明，所述弹片接头包括:直接与所述接触电极接触的弹片导体、设置于弹片导体尾部用于将其固定在特定位置且保证各弹片导体间距的导体插座、设置于导体插座的一侧且远离弹片导体的位置用于将线缆分整便于线缆与弹片导体连接的接线座、设置于导体插座与接线座外部将其包裹起保护作用的接头壳体，所述导体插座的端面上开设有多个贯穿至另一端面的导体插孔，且每个所述导体插孔内均插接有一个所述弹片导体，所述信号导线的线缆穿过所述接线座与所述弹片导体连接。

进一步的，所述弹片导体有五个，分别为两个加热供电线，三个信号线，两个供电线与三个信号线均与芯片接触，且三个信号线中有一个用于定位所述定位槽所在方向的定位弹片，所述定位弹片较其他弹片更长；所述定位弹片的中部位置设置有便于将其头部顶入所述尾座中的折弯，所述导体插座的端面上开设有与所述折弯对应的弯槽。

对短护罩进一步的说明，所述短护罩包括外护罩和与其同轴心设置的内护罩，所述外护罩的顶部和侧壁上开设有多个一级通气孔，所述内护罩的侧壁和顶部开设有多个二级通气孔，且二者顶部的通气孔同轴心设置，侧壁的通气孔非同轴心设置。

作为一种优选方案，所述外护罩侧壁上的一级通气孔内设置有与孔壁连接的弧状引风板。

对连接头结构进一步的说明，所述信号导线远离所述弹片接头的一端设置有用于与汽车电路机构插接并连通的连接头，所述连接头包括直接与导线接触的接线帽头、连接接线帽头且与汽车电路机构接触的引线端子、固定引线端子的端子座、将所述连接头的上述结构塑封在一起的连接壳体。

进一步的，所述引线端子上设置有抱合所述接线帽头且成U型的帽头卡扣，所述引线端子上还设置有抱合导线的导线卡扣，所述引线端子穿插在所述端子座上且贯穿至其另一侧。

其有益效果在于，1.壳体与芯片之间设置定位座，且使芯片除感应片的部分均设置于定位座中，并且第二环节与第三环节通过滑石粉压成，在装配中可以将两者压碎从而密实地填充芯片与壳体之间的空间，从而将芯片的头部与尾部分离开，使短护罩内尾气中的杂质不会进入芯片尾部，避免尾气影响信号导线的连接或长期对导线的腐蚀作用，加固信号导线连接强度的同时能够延长其使用寿命，同时，由于尾座将芯片的接触电极完全包裹，使得弹片需要进入尾座中才能连通芯片，保证芯片相对壳体不易晃动，而且避免了芯片与弹片的接触点因振动而松动，避免其在组装工艺的过程中不会受到因后续装配工序失误等影响而导致的芯片损坏，更好的保证了传感器信号的传输。

2.信号导线与芯片之间通过弹片接头连接，弹片接头插入定位座尾部与接触电极接触并将信号导通，通过将现有的焊接方式改为弹片结构插拔连接的方式提高了氧传感器在装配工艺过程中的组装调试效率。弹片插入定位中即可在弹片自身弹力作用下与芯片的触点接触，减少了氧传感器组装工序中的焊接工序，同时在后续需要调试时只需要将弹片接头从定位座中拔出即可，如果氧传感器的质量检测没有问题，通过卡扣或其他锁紧机构将弹片接头固定在定位座中即可，使用弹片接头的插板结构更有益于产品的工艺装配。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明的整体结构拆分示意图；

图3是本发明的短护罩结构半剖视图；

图4是短护罩的另一种结构实施例；

图5是本发明的定位座结构爆炸图；

图6是尾座另一个视角的结构示意图；

图7是本发明信号导线的结构示意图；

图8是本发明的弹片接头结构爆炸图；

图9是本发明的连接壳体结构爆炸图；

图10是本发明的引线端子结构示意图；

图11是本发明的定位弹片结构示意图；

图12是本发明的导体插座结构示意图；

图中，1、芯片；101、主板；102、感应片；103、接触电极；2、壳体；3、短护罩；301、外护罩；302、内护罩；303、一级通气孔；304、二级通气孔；305、弧状引风板；4、信号导线；5、定位座；501、第一环节；502、第二环节；503、第三环节；504、尾座；5041、插线槽；5042、定位槽；505、座孔；6、弹片接头；601、弹片导体；6011、定位弹片；6012、折弯；6013、弯槽；602、导体插座；603、接线座；604、接头壳体；605、导体插孔；7、连接头；701、接线帽头；702、引线端子；7021、帽头卡扣；7022、导线卡扣；703、端子座；704、连接壳体。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行具体描述，如图1-12所示，五线五插氧传感器结构，包括检测尾气中氧离子含量的芯片1，固定支撑所述芯片1的壳体2，设置于所述壳体2头部用于保护芯片1并在周围废气中取样给芯片1的短护罩3，设置于所述壳体2尾部通过线缆与所述芯片1连接的信号导线4，设置于芯片1与信号导线4之间的弹片接头6，设置于信号导线4另一端的连接头7，其中，所述芯片1包括主板101、设置于主板101头部的感应片102、设置于主板101尾部的接触电极103，感应片102用于感应汽车尾气中的氧离子含量并将该信号通过接触电极103输送至汽车空气系统中，通过判断尾气中的氧离子含量从而推断燃油是否充分燃烧，然后调定燃油的进气阀，通过增加或减小进气量使得燃油保持高燃烧率；所述壳体2与所述芯片1之间设置有固定所述芯片1避免其工作时在所述壳体2内晃动的定位座5，所述芯片1除所述感应片102的部分均设置于所述定位座5中，这是因为芯片1的感应片102需要露出并与汽车的尾气接触进而工作，在结构设计上，为了保证芯片1在工作过程中最大限度的稳固在壳体2内，需要将芯片1尽可能多的放置于定位座5中，保证芯片1在壳体2内不会晃动，从而保证芯片1在使用中不会因振动或冲击而导致芯片1受损或与信号线的接触中断；为了避免常规组装工艺中，信号导线4与芯片1在组装工艺中需要焊接的繁琐步骤，本发明特意在所述信号导线4与所述芯片1之间通过弹片接头6连接，弹片自身有弹性可以被压缩，将所述弹片接头6插入所述定位座5尾部与所述接触电极103接触即可将信号导通，当需要拆分的时候直接将弹片接头6拔出即可，采用弹片接头6的设计能够替代组装工艺的焊接工艺。

如图5所示，所述定位座5包括第一环节501、第二环节502、第三环节503和尾座504，其中，第一环节501、第二环节502、第三环节503均为扁圆柱体，不同点仅是高度不同，而尾座504的结构与前三者不同，造成这种结构差异的原因有二，一方面，各个环节与尾座504相对壳体2所在的位置不同，因为定位座5需要将芯片1稳定在壳体2内，所以环节与尾座504要将壳体2内除芯片1以外的空间填充，所以环节与尾座504的结构是与壳体2的内侧壁结构相对应的；另一方面，现有的部分氧传感器结构中存在部分环节，但是均不存在尾座504，在原结构的基础上改进可以避免在生产加工中，因新结构的使用而导致原结构的材料被摒弃浪费，从而在产品改进的同时还能降低库存零件的浪费；由于定位座5是用来固定芯片1避免其晃动的，所以在所述第一环节501、第二环节502、第三环节503和尾座504的中心位置均需要开设用于插接所述芯片1的座孔505，且其自所述主板101中部依次套接至所述芯片1的接触电极103部分，为了保证芯片1的信号不受干扰，即接触电极103不被其他导电结构触碰，同时保证芯片1晃动中的稳定性，所述第一环节501与尾座504优选陶瓷材质，所述第二环节502、第三环节503采用滑石粉制作，并且是将滑石粉压合而成固体环状结构，装配过程中，将第一、二、三环节与尾座504穿接在芯片1上并一同放入壳体2中，然后外界对尾座504施压，将第二环节502与第三环节503压碎，使两者密实的填充在芯片1与壳体2之间，一方面，能够起到密封的作用，将芯片头部与尾部的空间分离开，保证短护罩3内尾气中的杂质不会进入芯片1尾部，避免尾气影响信号导线4的连接或将对其造成腐蚀；另一方面，能够保证芯片1与壳体2之间没有空隙，芯片1不会因传感器振动或冲击损坏，同时因为芯片1相对壳体2没有振动，能够避免芯片1与信号导线4的连接断脱。

如图6所示，所述尾座504的尾部且位于其所述座孔505的侧壁上开设有插线槽5041，且所述插线槽5041的位置与所述芯片1的接触电极103位置相对应，插线槽5041中插接的弹片与芯片1的接触电极103直接接触，用于为芯片1供电和信号传递，所述尾座504的外侧壁且靠近所述插线槽5041的位置开设有确定所述信号导线4正反向的定位槽5042，所以定位槽5042中插接的弹片不与芯片1接触。

如图8所示，所述弹片接头6包括:直接与所述接触电极103接触的弹片导体601、设置于弹片导体601尾部用于将其固定在特定位置且保证各弹片导体601间距的导体插座602、设置于导体插座602的一侧且远离弹片导体601的位置用于将线缆分整便于线缆与弹片导体601连接的接线座603、设置于导体插座602与接线座603外部将其包裹起保护作用的接头壳体6042，所述导体插座602的端面上开设有多个贯穿至另一端面的导体插孔605，且每个所述导体插孔605内均插接有一个所述弹片导体601，所述信号导线4的线缆穿过所述接线座603与所述弹片导体601连接；所述弹片导体601有五个，分别为两个加热供电线，三个信号线，两个供电线与三个信号线均与芯片接触，且三个信号线中有一个用于定位所述定位槽5042所在方向的定位弹片6011，所述定位弹片6011较其他弹片更长，这样能够使人们更直观的判断出哪个是定位弹片6011，在所述弹片导体601随所述弹片接头6插入所述尾座504的过程中，保证定位弹片6011与所述定位槽5042在芯片1的同方向，即可保证所述弹片导体601的供电线与信号线与所述芯片1的接触电极正确接触，能够避免芯片反接，所述弹片导体601有五个，分别为两个供电线，两个信号线，一个用于卡装定位槽5042的定位弹片6011，所述定位弹片6011较其他弹片更长，在所述弹片导体601随所述弹片接头6插入所述尾座504的过程中，所述定位弹片6011会先进入所述尾座504中，便于找到与其对应的所述定位槽5042，保证所述弹片导体601的供电线与信号线与所述芯片1的接触电极103正确接触。

如图8、图11所示，所述定位弹片6011的中部位置设置有便于将其头部顶入所述尾座504中的折弯6012，所述导体插座602的端面上开设有与所述折弯6012对应的弯槽6013，将定位弹片6011插入导体插座602，且保证折弯6012坐在弯槽6013中，当需要将弹片插入定位槽5042中的时候，弯槽6013能在折弯6012的后面顶住定位弹片6011保证其正常插接。

本发明的结构能够缩短生产用时，并降低产品的坏损率，为此，对实际生产中的三批产品，大约20万个进行了跟踪统计，并将该数据与之前生产的产品进行比较，表1为本发明产品生产前后的产品不合格率与工时对比。

表1.本发明产品生产前后的产品不合格率与工时对比

上表中，生产不良率为：生产装配出的产品不符合出厂要求的产品占比；

失效退货率：因产品震动，冲击，撞击造成产品芯片受损而被退货的占比；

工时：生产一根传感器(包括芯片、壳体、短护罩与信号导线的装配)所用的工作时长。

通过上表数据对比可以看出，产品的生产不良率与输送过程中产品出现问题而被退货的失效退货率有明显的下降，并且生产一根传感器的所需工时也有明显的降低，本发明大大提高了生产效率和产品质量。

如图3-4所示，所述短护罩3包括外护罩301和与其同轴心设置的内护罩302，所述外护罩301的顶部和侧壁上开设有多个一级通气孔303，所述内护罩302的侧壁和顶部开设有多个二级通气孔304，且二者顶部的通气孔同轴心设置，侧壁的通气孔非同轴心设置。短护罩3外侧的尾气会先进入一级通气孔303，然后在内外护罩301之间的空间流动，进入二级通气孔304。需要说明的是，如果一二级通气孔304同轴心，则尾气中的杂质可能直接进入短护罩3内腔，同时外侧的尾气会经一级通气孔303直接进入二级通气孔304，其夹层中间的气体流动少，会停留后随下一股气流进入短护罩3内腔，则被检测的尾气状态被掺杂，已经不是当前的尾气状态，也就无法保证检测的准确度。

如图4所示，作为一级通气孔303的一种优选方案，所述外护罩301侧壁上的一级通气孔303内设置有与孔壁连接的弧状引风板305，当尾气经过弧状引风板305的时候会在内外护罩301之间的形成定向旋转的气流，避免因部分尾气停留影响气流实时监测准确度。

如图7、图9所示，所述信号导线4远离所述弹片接头6的一端设置有用于与汽车电路机构插接并连通的连接头7，所述连接头7包括直接与导线接触的接线帽头701、连接接线帽头701且与汽车电路机构接触的引线端子702、固定引线端子702的端子座703、将所述连接头7的上述结构塑封在一起的连接壳体7042。

如图10所示，所述引线端子702上设置有抱合所述接线帽头701且成U型的帽头卡扣7021，所述引线端子702上还设置有抱合导线的导线卡扣7022，所述引线端子702穿插在所述端子座703上且贯穿至其另一侧。

工作原理：

氧传感器的工作原理是通过芯片1检测尾气中的氧浓度含量，芯片1可以将氧浓度含量转化为电信号的强弱，将其与设定值进行对比，从而推断出当前燃油的燃烧情况，再通过控制进气阀调节燃油燃烧室中的进气量，从而使燃油始终保持高燃烧利用率。

本技术方案在原氧传感器的基础上，1.在壳体2与芯片1之间设置了定位座5，通过将芯片1整体连同其接线端一并包裹进定位座5中，使芯片1在工作过程中不会因外界环境的振动而相对壳体2或信号线振动，避免因振动而引起的芯片1损坏以及长期使用后发生氧传感器内部线路断脱的情况；2.通过弹片接头6将信号导线4与芯片1连接在一起，常规通过焊接的方式，加工工艺繁琐，并且在实际使用中，焊接点容易在芯片1振动之后断脱，所以通过弹片进行连接，即使芯片1振动，芯片1与信号线之间也不会断脱。

上述技术方案仅体现了本发明技术方案的优选技术方案，本技术领域的技术人员对其中某些部分所可能做出的一些变动均体现了本发明的原理，属于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种宽域氧传感器结构，包括检测尾气中氧离子含量的芯片，固定支撑所述芯片的壳体，设置于所述壳体头部用于保护芯片并在周围废气中取样给芯片的短护罩，设置于所述壳体尾部通过线缆与所述芯片连接的信号导线，其特征在于，所述芯片包括主板、设置于主板头部的感应片、设置于主板尾部的接触电极；

所述壳体与所述芯片之间设置有固定所述芯片避免其工作时在所述壳体内晃动的定位座，所述芯片除所述感应片的部分均设置于所述定位座中；

所述信号导线与所述芯片之间通过弹片接头连接，所述弹片接头插入所述定位座尾部与所述接触电极接触并将信号导通。

2.根据权利要求1所述的一种宽域氧传感器结构，其特征在于，所述定位座包括第一环节、第二环节、第三环节和尾座，所述第一环节、第二环节、第三环节和尾座的中心位置均开设有用于插接所述芯片的座孔，且其自所述主板中部依次套接至所述芯片的接触电极部分，所述第一环节与尾座优选陶瓷材质，所述第二环节、第三环节的材质为滑石或其他硬度较小的固体材质，并且优选采用滑石粉压合而成的固体环状结构。

3.根据权利要求2所述的一种宽域氧传感器结构，其特征在于，所述尾座的尾部且位于其所述座孔的侧壁上开设有插线槽，且所述插线槽的位置与所述芯片的接触电极位置相对应，所述尾座的外侧壁且靠近所述插线槽的位置开设有确定所述信号导线正反向的定位槽。

4.根据权利要求1所述的一种宽域氧传感器结构，其特征在于，所述弹片接头包括:直接与所述接触电极接触的弹片导体、设置于弹片导体尾部用于将其固定在特定位置且保证各弹片导体间距的导体插座、设置于导体插座的一侧且远离弹片导体的位置用于将线缆分整便于线缆与弹片导体连接的接线座、设置于导体插座与接线座外部将其包裹起保护作用的接头壳体，所述导体插座的端面上开设有多个贯穿至另一端面的导体插孔，且每个所述导体插孔内均插接有一个所述弹片导体，所述信号导线的线缆穿过所述接线座与所述弹片导体连接。

5.根据权利要求4所述的一种宽域氧传感器结构，其特征在于，所述弹片导体有五个，分别为两个加热供电线，三个信号线，两个供电线与三个信号线均与芯片接触，且三个信号线中有一个用于定位所述定位槽所在方向的定位弹片，所述定位弹片较其他弹片更长。

6.根据权利要求5所述的一种宽域氧传感器结构，其特征在于，所述定位弹片的中部位置设置有便于将其头部顶入所述尾座中的折弯，所述导体插座的端面上开设有与所述折弯对应的弯槽。

7.根据权利要求1所述的一种宽域氧传感器结构，其特征在于，所述短护罩包括外护罩和与其同轴心设置的内护罩，所述外护罩的顶部和侧壁上开设有多个一级通气孔，所述内护罩的侧壁和顶部开设有多个二级通气孔，且二者顶部的通气孔同轴心设置，侧壁的通气孔为非同轴心设置。

8.根据权利要求7所述的一种宽域氧传感器结构，其特征在于，所述外护罩侧壁上的一级通气孔内设置有与孔壁连接的弧状引风板。

9.根据权利要求1所述的一种宽域氧传感器结构，其特征在于，所述信号导线远离所述弹片接头的一端设置有用于与汽车电路机构插接并连通的连接头，所述连接头包括直接与导线接触的接线帽头、连接接线帽头且与汽车电路机构接触的引线端子、固定引线端子的端子座、将所述连接头的上述结构塑封在一起的连接壳体。

10.根据权利要求9所述的一种宽域氧传感器结构，其特征在于，所述引线端子上设置有抱合所述接线帽头且成U型的帽头卡扣，所述引线端子上还设置有抱合导线的导线卡扣，所述引线端子穿插在所述端子座上且贯穿至其另一侧。