CN113242932A - 接管、废气传感器和传感器系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种用于装配在内燃机的废气系上的接管(10)。所述接管(10)具有内螺纹(12),其中,所述内螺纹(12)构造为用于接合到废气传感器(30)的外螺纹(32)中,其中,所述接管(10)还具有至少一个用于接收密封件的第一密封面(16),其中,所述第一密封面(16)具有侧凹部(20)。此外,提出一种废气传感器(30)和一种传感器系统(100)。
Description
技术领域
在机动车领域的废气传感装置中,传感器在底部被安装到车辆的废气系中。为此,至少将传感器上的外螺纹旋拧到焊接在废气系上的、具有内螺纹的接管中。应产生两个螺纹配对件的气密连接,以避免废气排出。
背景技术
由于将螺纹接管焊接到大多由圆管构成的废气系中,该废气系会扭曲。焊缝不在高度上绕着螺纹接管延伸,而是以波浪形状延伸。由此在螺纹接管的不同区域中产生焊接热输入。所引起的热膨胀使接管永久地变形。变形(在下面也称为“翘曲”)影响螺纹的同心度和潜在的密封件位。
尽管由现有技术已知的螺纹接管和用于固定废气传感器的方法的大量优点,但其仍具有改进潜力。接管与废气传感器之间的螺纹连接应在初始时包含具有高密封压力的闭合密封面。此外,尽可能宽的密封件负责抵抗腐蚀性渗透的高鲁棒性。这两个要求彼此冲突,因为较宽的密封面在相同的挤压力下导致小的密封压力。此外,宽的密封面导致密封区域的小的弹塑性变形。由此,两个密封面的公差偏差、尤其是同心度和角度偏差产生更强烈的作用。因此,宽的密封面在存在公差偏差的情况下导致密封作用降低,如尤其在通过焊入而翘曲时那样。
发明内容
因此,提出一种接管、一种废气传感器和一种传感器系统,它们至少很大程度上避免已知接管和废气传感器的缺点并且尤其允许具有较大密封压力的较宽的密封面。
根据本发明的用于装配在内燃机的废气系上的接管具有内螺纹。该内螺纹构造为用于接合到废气传感器的外螺纹中。此外,接管具有至少一个用于接收密封件的第一密封面。该第一密封面具有侧凹部。
与传统的平坦或成角度的密封座相反地,在此所示的密封座借助侧凹部导致初始的线性靠置,该线性靠置随着由螺纹连接的拧紧力矩引起的夹紧力增大而扩宽。通过在密封座中形成的压紧力梯度,能够实现在内贴靠部上的大塑性变形和初始密封性,同时能够实现宽的密封座并且因此实现抵抗腐蚀作用的高鲁棒性。
密封件可以是废气传感器的一部分或者固定地布置在废气传感器上。密封件例如可以通过废气传感器的第二密封面形成。
优选地,接管构造为用于与内燃机的废气系焊接。
在一个扩展方案中,第一密封面邻接于内螺纹地布置。由此,接合配对件之间的间隙变小。
在一个扩展方案中,第一密封面相对于垂直于内螺纹的螺纹轴线的平面以0.25°至10.0°的角度延伸。第一密封面可以相对于垂直于内螺纹的螺纹轴线的平面以0.5°至5.0°的角度延伸。
第一密封面可以相对于垂直于内螺纹的螺纹轴线的平面以1.0°至3.0°的角度延伸。因此,在所有构件公差范围内,尤其在密封面的角度公差内确保了在内贴靠部上的首先接触,同时能够借助密封压力实现密封面的快速扩宽。
在一个扩展方案中,第一密封面具有15mm至50mm并且优选20mm至40mm的外径。
根据本发明的用于感测内燃机废气的至少一个特性的废气传感器具有外螺纹。该外螺纹构造为用于接合到可装配或已装配在废气系上的接管的内螺纹中。此外,废气传感器具有至少一个第二密封面。该第二密封面具有侧凹部。
与传统的平坦或成角度的密封座相反地,在此示出的密封座借助侧凹部导致初始的线性靠置,该线性靠置随着由螺纹连接的拧紧力矩引起的夹紧力增大而扩宽。通过在密封座中形成的压紧力梯度,能够实现在内贴靠部上的大塑性变形和初始密封性,同时能够实现宽的密封座并且因此实现抵抗腐蚀作用的高鲁棒性。
废气传感器可以具有密封件,使得该密封件是废气传感器的一部分。替代地,密封件可以是布置在废气传感器上的单独构件。密封件可以由废气传感器的第二密封面形成。密封件可以由金属、钢或合金制成。
在一个扩展方案中,第二密封面邻接于外螺纹地布置。由此,接合配对件之间的间隙变小。
在一个扩展方案中,第二密封面相对于垂直于外螺纹的螺纹轴线的平面以0.25°至10.0°的角度延伸。第二密封面可以相对于垂直于外螺纹的螺纹轴线的平面以0.5°至5.0°的角度延伸。第二密封面可以相对于垂直于外螺纹的螺纹轴线的平面以1.0°至3.0°的角度延伸。因此,在所有构件公差范围内,尤其在密封面的角度公差内确保在内贴靠部上的首先接触,同时能够借助密封压力实现密封面的快速扩宽。
在一个扩展方案中,第二密封面具有15mm至50mm并且优选20mm至40mm的外径。
废气传感器可以是λ传感器、颗粒传感器、氮氧化物传感器、压力传感器、热膜空气流量计、温度传感器或湿度传感器。
此外,提出一种传感器系统。该传感器系统包括根据上述实施方式的接管和/或根据上述实施方式的废气传感器。换言之,传感器系统可以具有根据本发明的接管,该接管与在密封面上没有侧凹部的传统的废气传感器连接。替代地,传感器系统可以具有在密封面上没有侧凹部的传统的接管,该传统的接管与根据本发明的废气传感器连接。也能够实现由根据本发明的接管和废气传感器的组合,它们中的每一个在密封面上都具有侧凹部。
在本发明的框架内,接管可以理解为短管件,该短管件构造为附接在另一(空心)体上。
表述“第一”和“第二”仅用于在概念上区分相应的构件或特征,而不应说明构件或特征的任何加权、含义或特殊顺序。
本发明的基本构思在于,将成角度的密封座(例如线性密封件)、高密封压力和弹塑性变形的优点与平坦的密封座(例如宽密封面)的优点和在温度升高时减少夹紧力降低相结合。这通过一个或两个密封面以小的角度随着半径增大下斜或倾斜来实现。因此,在内半径上产生首先接触并且随着夹紧力增大,该首先接触向外扩宽。理想的角度与夹紧力、材料特征值、构件公差和所希望的密封长度以及密封压力有关。
附图说明
本发明的其它可选的细节和特征由下面对优选实施例的说明得出,在附图中示意性地示出这些实施例。
附图示出了:
图1根据本发明的一个实施方式的接管的横截面视图,
图2接管的放大细节,
图3传感器系统的横截面视图,和
图4传感器系统的放大细节。
具体实施方式
图1示出根据本发明的一个实施方式的接管10的横截面视图。接管10基本上柱形地构造。接管10构造为用于装配在内燃机的废气系上。为此目的,接管10与废气系焊接。接管10具有内螺纹12,该内螺纹绕着螺纹轴线14构造。此外,接管10具有至少一个第一密封面16。该第一密封面16邻接于内螺纹12地布置。第一密封面16具有15mm至50mm并且优选20mm至40mm,例如22.5mm的外径18。第一密封面16具有侧凹部20。
图2示出接管10在第一密封面16的区域中的放大细节。为了实现侧凹部20,第一密封面16相对于垂直于内螺纹12的螺纹轴线14的平面22以角度α延伸,该角度为0.25°至10.0°、优选0.5°至5.0°,例如2°。因此,第一密封面16相对于关于内螺纹12的螺纹轴线14观察的径向方向倾斜。
图3示出根据本发明的一个实施方式的传感器系统100的横截面视图。传感器系统100包括根据图1和2的示图的接管10。传感器系统100还包括废气传感器30。该废气传感器30构造为用于装配在接管10上。废气传感器30是λ传感器、颗粒传感器、氮氧化物传感器、压力传感器、热膜空气流量计、温度传感器或湿度传感器。图3示出处于彼此连接状态下的接管10和废气传感器30。废气传感器30具有外螺纹32,该外螺纹绕着螺纹轴线34构造。此外,废气传感器30具有至少一个第二密封面36。第二密封面36邻接于外螺纹32地布置。第二密封面36靠置在第一密封面16上。相应地,废气传感器30的密封件由第二密封面36形成。替代地,废气传感器30的未进一步示出的单独的密封件可以布置在第一密封面16和第二密封面36之间。这种密封件可以是废气传感器30的一部分并且因此与该废气传感器一体地构造,或者可以是在单独的装配步骤中布置在废气传感器30上的单独构件。在这种情况下,密封件由金属、钢或合金制成。第二密封面36具有侧凹部40。
图4示出传感器系统100在接管10与废气传感器30之间的连接区域中的放大细节。为了实现侧凹部40,第二密封面36相对于垂直于外螺纹32的螺纹轴线34的平面42以角度β延伸,该角度为0.25°至10.0°、优选0.5°至5.0°,例如2.0°。因此,第二密封面36相对于关于外螺纹32的螺纹轴线34观察的径向方向倾斜。在所示的实施例中,密封面16、36随着径向尺寸的增大而彼此向外远离。
与传统的平坦或成角度的密封座相反,在此所示的密封座借助一个或两个密封面的侧凹部导致初始的线性靠置,该线性靠置随着由螺纹连接的拧紧力矩引起的夹紧力增大而扩宽。通过在密封座中形成的压紧力梯度,能够实现大的塑性变形和在内贴靠部上的初始密封性,同时能够实现宽的密封座并且因此实现抵抗腐蚀作用的高鲁棒性。一个或两个密封面随着半径增大以小角度的下斜引起在内半径上产生首先接触并且该首先接触随着夹紧力的增大向外扩宽。理想的角度与夹紧力、材料特征值、构件公差和所希望的密封长度以及密封压力有关。在此,例如密封件在标称位置中的扩宽是具有向内下斜15°的密封座的密封件的2.5倍,以及通过最大允许的翘曲形成的间隙与可比较的平坦密封座相比减小80%。
应明确地强调,在传感器系统100中,根据图1和2的示图的根据本发明的接管10或根据图3和4的示图的根据本发明的废气传感器30可以被在其密封面上没有相应侧凹部的传统的接管或废气传感器取代。
Claims (15)
1.一种用于装配在内燃机的废气系上的接管(10),其中,所述接管(10)具有内螺纹(12),其中,所述内螺纹(12)构造为用于接合到废气传感器(30)的外螺纹(32)中,其中,所述接管(10)还具有至少一个用于接收密封件的第一密封面(16),其中,所述第一密封面(16)具有侧凹部(20)。
2.根据权利要求1所述的接管(10),其中,所述第一密封面(16)邻接于所述内螺纹(12)地布置。
3.根据权利要求1或2所述的接管(10),其中,所述第一密封面相对于垂直于所述内螺纹(12)的螺纹轴线(14)的平面(22)以0.25°至10.0°的角度(α)延伸。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的接管(10),其中,所述第一密封面(16)相对于垂直于所述内螺纹(12)的螺纹轴线(14)的平面(22)以0.5°至5.0°的角度(α)延伸。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的接管(10),其中,所述第一密封面(16)相对于垂直于所述内螺纹(12)的螺纹轴线(14)的平面(22)以1.0°至3.0°的角度(α)延伸。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的接管(10),其中,所述第一密封面(16)具有15mm至50mm并且优选20mm至40mm的外径(18)。
7.一种废气传感器(30),用于感测内燃机的废气的至少一个特性,其中,所述废气传感器(30)具有外螺纹(32),其中,所述外螺纹(32)构造为用于接合到接管(10)的内螺纹(12)中,所述接管能装配或已装配在废气系上,其中,所述废气传感器(30)还具有至少一个第二密封面(36),其中,所述第二密封面(36)具有侧凹部(40)。
8.根据权利要求7所述的废气传感器(30),其中,所述第二密封面(36)邻接于所述外螺纹(32)地布置。
9.根据权利要求7或8所述的废气传感器(30),其中,所述第二密封面(36)相对于垂直于所述外螺纹(32)的螺纹轴线(34)的平面(42)以0.25°至10.0°的角度(β)延伸。
10.根据权利要求7至9中任一项所述的废气传感器(30),其中,所述第二密封面(36)相对于垂直于所述外螺纹(32)的螺纹轴线(34)的平面(42)以0.5°至5.0°的角度(β)延伸。
11.根据权利要求7至10中任一项所述的废气传感器(30),其中,所述第二密封面(36)相对于垂直于所述外螺纹(32)的螺纹轴线(34)的平面(42)以1.0°至3.0°的角度(β)延伸。
12.根据权利要求7至11中任一项所述的废气传感器(30),其中,所述密封件由金属、钢或合金制成。
13.根据权利要求7至12中任一项所述的废气传感器(30),其中,所述废气传感器(30)具有所述密封件,其中,所述密封件布置在所述第二密封面(36)上。
14.根据权利要求7至13中任一项所述的废气传感器(30),其中,所述废气传感器(30)是λ传感器、颗粒传感器、氮氧化物传感器、压力传感器、热膜空气流量计、温度传感器或湿度传感器。
15.一种传感器系统(100),所述传感器系统包括:
根据权利要求1至6中任一项所述的接管(10)和一废气传感器(30),或包括:
一接管(10)和根据权利要求7至14中任一项所述的废气传感器(30),或包括:
根据权利要求1至6中任一项所述的接管(10)和根据权利要求7至14中任一项所述的废气传感器(30)。
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