CN201319024Y - 氧浓度测量传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种氧浓度测量传感器，属于机动车的内燃机废气的气体传感器领域，包括基座、测量元件、弹性端子、套壳，所述测量元件装配在套壳内并贯穿基座内腔伸出，其上设置密闭机构将测量元件伸出基座部分与套壳内与参比气体连通的参比腔密闭分割，其特征在于所述的弹性端子根据受力情况与测量元件电连接与否。

Description

氧浓度测量传感器

技术领域

本实用新型涉及一种气体传感器，尤其是机动车的内燃机废气中的氧浓度测量传感器。

背景技术

目前，氧浓度测量传感器年产量已占全部气体传感器的39％左右，是使用最为广泛的气体传感器，仅汽车工业用氧浓度测量传感器每年就达数千万只。氧浓度测量传感器通常位于汽车排气管的第一节或前端部位，在三元催化器的前端，是控制汽车尾气排放、降低汽车对环境污染、提高汽车发动机燃油燃烧质量的关键零件。氧浓度测量传感器通过检测发动机尾气排放中的含氧量，根据传感器两侧氧的百分比含量不同，在传感器两端产生电压变化，并向电子控制单元(Electronic Control Unit，ECU)输送相应的电压信号，反映空气、燃油混合气中氧百分比含量的高低，ECU会相应控制喷油量和进气量，使发动机运在最佳空气燃油混合比的状态，从而为后端的三元催化器的尾气处理创造理想的条件。如果混合气氧百分比含量太高，ECU会控制减少喷油量或增大进气量；如果混合气氧百分比含量太高低则ECU控制增加燃油量，从而达到降低有害气体的排放量和节约燃油的目的。

在2007年11月14日公开的中国专利ZL 200620015959.3公开了一种氧浓度测量传感器即氧传感器，包括壳体、基座和测试杆，该壳体固定连接在该基座上，该壳体和该基座中空且连通；该壳体内形成有参比腔，该参比腔可通过开设在该壳体上的通气孔与参比气源连通，该测试杆贯穿该壳体和该基座的内腔并伸出基座，该基座内设有固持测试杆并将测试杆的伸出基座部分与参比腔密封分隔开的支撑筒，其中，所述通气孔上设有防水透气膜。但该专利采用接触弹簧连接测量元件连接端，在装配时必须将接触弹簧向两边推开，由于测量元件一般是一种硬且脆的陶瓷材料，接触弹簧是金属材料，这样装配时容易损伤测量元件，因此为了避免在装配时测量元件可能产生损坏，通常需要在测量元件连接端增加导入角，这个过程会极大的增加制造成本。

而且该专利采用滑石粉作为密封填料，但滑石粉本身并不成型，造成该氧传感器在长期使用中会由于滑石粉的散落而失效；密封填料滑石粉通过上下部绝缘件限位，而上下部绝缘件是通过装配时接触固定，这种固定方式不能对滑石粉产生很大的压力，因而该氧传感器的气密性较差。在该专利中还采用上下通气孔间夹持防水透气膜的方式透气，此方法须保证上通气孔和下通气孔相对应才能达到透气效果，这增加了制造和加工该氧传感器的难度及成本。

由于现有技术中氧传感器存在或多或少的缺陷，而越来越多的氧传感器使用，使得一种制造成本和加工难度较低、气密性高具有良好检测效果的氧传感器需求越来越迫切。本实用新型由此而来。

实用新型内容

本实用新型提供了一种氧浓度测量传感器，该传感器解决了现有技术中氧传感器气密性不高、电接触不良或制造成本和加工难度较高等一系列问题。

为了解决现有技术中存在的上述问题，本实用新型提供的解决方案如下：

一种氧浓度测量传感器，包括基座、测量元件、弹性端子、套壳，所述测量元件装配在套壳内并贯穿基座内腔伸出，其上设置密闭机构将测量元件伸出基座部分与套壳内与参比气体连通的参比腔密闭分开，所述测量元件两侧设置有弹性端子，所述的弹性端子通过作用于密闭机构向测量元件侧弹性形变而电连接。

优选的，所述的测量元件伸出基座部分为测量元件测量端，其外侧套设保护套；所述测量元件另一端为测量元件连接端，其外侧设有弹性端子，所述的弹性端子通过作用于密闭机构而与测量元件电连接。

优选的，所述弹性端子固定于套壳上，测量元件位于弹性端子之间，当弹性端子未受力时，位于测量元件两侧相对应的弹性端子之间的最小距离大于测量元件的厚度；当弹性端子受力时，测量元件两侧相对应的弹性端子最小距离减小至等于测量元件的厚度。

优选的，所述密闭机构为上下氧化铝绝缘件紧压限位于基座内并充填于基座内腔的高温填料，所述弹性端子作用在下氧化铝绝缘件上。

优选的，所述高温填料为滑石粉偏硅酸键合材料；所述氧化铝绝缘件铆点固定在基座内。

更优选的，所述偏硅酸的质量含量为5％-20％。

优选的，采用铆点的方式固定氧化铝绝缘件。这样可以在对氧化铝绝缘件施加压力的同时对基座铆点下固定氧化铝绝缘件，保证了下氧化铝绝缘件紧压在基座里面，提高了测量元件的气密性要求。

优选的，所述传感器套壳内固定设置带有通孔的氧化铝套，所述弹性端子头部顶于下绝缘件上且贯穿氧化铝套，并于横向方向固定在氧化铝套上，弹性端子支撑部支撑在氧化铝套上。

优选的，所述的氧化铝套固定在套壳内设置的固定支撑座上；所述固定支撑座通过弹性触角固定在套壳内，以保证其稳定性。

所述氧化铝套具有相对应的平面，所述固定支撑座为前端设置有限位挡块、后端设置有包覆折边的腔室；氧化铝套平面前端被外侧的固定支撑座挡块限位，后端为固定支撑座包覆折边包覆限位，这样可增加套壳、氧化铝套、固定支撑座的稳定性。

优选的，所述传感器还包括有套壳设置的穿线管，穿线管上开有相互连通的导气环以及导气槽，导气环上覆盖防水透气膜，导气环与套壳上透气孔相对应，使得参比腔内气体与参比气体连通。

优选的，所述防水透气膜是微孔聚四氟乙烯防水透气膜。

优选的，所述穿线管是氟橡胶穿线管。

本实用新型的技术方案中，由于采用滑石粉和偏硅酸的混合物作为高温密封填料，通过偏硅酸和滑石粉产生的化学键作用相互连接，一方面保证了很好的气密性，另一方面使混合物成型，保证了不会因氧传感器的使用而震动散落。

在本实用新型的技术方案中，当弹性端子支撑点未受力时位于测量元件连接端两侧相对应的弹性端子连接点距离大于测量元件连接端的厚度，当弹性端子支撑点受力时，测量元件连接端两侧相对应的弹性端子连接点距离减小至等于测量元件连接端的厚度，在减少加工制造成本的同时，提供了可靠的电气连接；而且通过弹性端子对减少了氧传感器测量元件连接端的受力磨损，方便了氧传感器的装配。

在本实用新型的技术方案中，穿线管上开有相互连通的导气环以及导气槽，导气环上覆盖耐高温的防水透气膜。导气环与透气孔相对应。由于透气孔内为导气环，避免了现有技术中存在的通气孔间不对应的问题，也减少了加工难度与装配成本。

本实用新型提供了一种气体传感器，尤其是机动车的内燃机废气中的氧浓度测量传感器，该氧浓度测量传感器保证了测量元件气密性要求，实现了测量元件与弹性端子可靠的电气连接，并且无须在测量元件头部增加导入角，减少了制造成本和加工难度，满足社会上越来越多的氧传感器市场需要。

附图说明

图1是本实用新型实施例氧传感器的结构示意图。

图2是本实用新型实施例氧传感器的密闭机构结构示意图。

图3是本实用新型实施例氧传感器的弹性端子结构示意图。

图4是本实用新型实施例氧传感器的穿线管结构示意图。

图5是本实用新型实施例氧传感器的穿线管外部结构立体图。

图6是本实用新型实施例氧传感器氧化铝套平面的结构示意图。

图7是本实用新型实施例氧传感器固定支撑座的立体结构示意图，其中氧化铝套套装在固定支撑座内。

其中，1为基座、2为测量元件、11为内保护罩、12为外保护罩、13为非导电的高温填料、14为下氧化铝绝缘件、15为上氧化铝绝缘件、21为测量元件测量端、22为测量元件连接端、31为弹性端子、311为弹性端子头部、312为弹性端子连接点、313为弹性端子支撑部、32为套壳、321为透气孔、33为套固定支撑座、331为固定支撑座弹性触角、332为包覆折边、333为固定支撑座挡块、34为氧化铝套、341为氧化铝套平面、35为导线、36为穿线管、361为导气环、362为导气槽、37为耐高温防水透气膜。

具体实施方式

为了详细说明本实用新型的技术方案，以下通过具体实施例来详细说明：

实施例如图1-5的氧浓度测量传感器，包括基座1、内保护罩11、外保护罩12、非导电的高温填料13、下氧化铝绝缘件14、上氧化铝绝缘件15、测量元件2、弹性端子31、套壳32、套固定支撑座33，氧化铝套34，导线35、穿线管36、耐高温防水透气膜37，其中测量元件2装配在套壳32内并贯穿基座1内腔伸出，其上设置上、下氧化铝绝缘件15、14紧压限位于基座1内并充填于基座内腔的高温填料将测量元件2伸出基座部分与套壳内与参比气体连通的参比腔密闭分开，测量元件伸出基座部分为测量元件测量端21，其外侧套设内保护罩11、外保护罩12；测量元件另一端为测量元件连接端22，其外侧设有弹性端子31，测量元件连接端22两侧相对应的弹性端子连接点312紧压在测量元件连接端22上；导线35通过弹性端子与测量元件实现电连接。

非导电的高温填料13被上下氧化铝绝缘件15、14封装在两部件中部；装配时通过对下氧化铝绝缘件14施加压力使非导电的高温填料13密实，在对下氧化铝绝缘件14施加压力的同时，对其在基座1铆点，实现对下氧化铝绝缘件14的固定。

传感器套壳32内固定设置带有通孔的氧化铝套34，弹性端子通过弹性端子支撑部313支撑在氧化铝套34上，其头部311顶于下氧化铝绝缘件14上且贯穿带有通孔的氧化铝套34，并于横向方向固定在氧化铝套34上；而氧化铝套34固定于通过弹性触角331固定在套壳32内的固定支撑座33上。

通过氧化铝套34的固定，弹性端子也增强了稳定性；而测量元件2位于弹性端子31之间，当弹性端子31未受力时，位于测量元件2两侧相对应的弹性端子31之间的最小距离大于测量元件2的厚度；当弹性端子31受力时，测量元件2两侧相对应的弹性端子31最小距离减小至等于测量元件2的厚度。

在装配时先将弹性端子31、套固定支撑座33，氧化铝套34，组装完成后至于套壳32中，再将已经铆接好的基座插入套壳中，当弹性端子头部311顶到下氧化铝绝缘件14时，弹性端子支撑部313由于受力变形，使得测量元件连接端22两侧相对应的弹性端子连接点312距离减小至等于测量元件连接端22的厚度，实现了可靠的电气连接。

传感器还包括有套壳32内设置的穿线管36，穿线管36上开有相互连通的导气环361以及导气槽362，导气环361上覆盖防水透气膜37，导气环361与套壳上透气孔321相对应，使得参比腔内气体与参比气体连通。

装配穿线管时，将防水透气膜37套在穿线管36上，耐高温防水透气膜37覆盖导气环361，再将套有耐高温防水透气膜37的穿线管36伸入套壳32里面，通过铆压收紧的方式固定穿线管，同时起到密封的作用。由于导气环361与透气孔321相对应，且两者之间夹有耐高温防水透气膜37，所以参比气体如大气可以通过耐高温的防水透气膜进入导气环361，再由导气槽362与套壳32内与参比腔连通。

上面用的高温填料为滑石粉偏硅酸键合材料，采用的穿线管为氟橡胶穿线管，采用的防水透气膜为微孔聚四氟乙烯防水透气膜。

当然，本实用新型人通过研究得到作为更优选的方案，如图6，7。氧化铝套34具有相对应的平面341，固定支撑座33具有相应的挡块333及包覆折边332。这样在装配时，先将氧化铝套平面341沿固定座内壁伸入固定座支撑座33内，直至一端被固定支撑座挡块333挡住，另一端被包覆折边332包住。这样的优点在于：由于氧化铝套平面341沿固定座内壁伸入固定支撑座33内，不会因传感器的震动产生相对于固定支撑座33内壁的位移及转动，起到了很好的固定作用，包覆折边332则起到了稳定、支撑作用，氧化铝套34一端紧压在固定座挡块上，保证了氧化铝套34与固定支撑座33的相对固定性；同时又由于力的传递作用，固定支撑座33末端紧压在套壳上，这样套壳32、固定支撑座33、氧化铝套34三者处于相对稳定的状态，固定支撑座33的弹性触角331支撑在套壳32内壁上，吸收了因传感器震动等产生的冲击。

上述实例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人是能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1、一种氧浓度测量传感器，包括基座(1)、测量元件(2)、弹性端子(31)、套壳(32)，所述测量元件装配在套壳内并贯穿基座内腔伸出，其上设置密闭机构将测量元件伸出基座部分与套壳内与参比气体连通的参比腔密闭分开，所述测量元件两侧设置有弹性端子(31)，其特征在于所述的弹性端子(31)通过作用于密闭机构向测量元件侧弹性形变而电连接。

2、根据权利要求1所述的氧浓度测量传感器，其特征在于所述的测量元件伸出基座部分为测量元件测量端(21)，其外侧套设保护套；所述测量元件另一端为测量元件连接端(22)，其外侧设有弹性端子(31)，所述的弹性端子(31)通过作用于密闭机构而与测量元件电连接。

3、根据权利要求1所述的氧浓度测量传感器，其特征在于所述弹性端子固定于套壳上，测量元件(2)位于弹性端子(31)之间，当弹性端子(31)未受力时，位于测量元件(2)两侧相对应的弹性端子(31)之间的最小距离大于测量元件(2)的厚度；当弹性端子(31)受力时，测量元件(2)两侧相对应的弹性端子(31)最小距离减小至等于测量元件(2)的厚度。

4、根据权利要求1所述的氧浓度测量传感器，其特征在于所述密闭机构为上下氧化铝绝缘件(14、15)紧压限位于基座内并充填于基座内腔的高温填料，所述弹性端子作用在下氧化铝绝缘件上。

5、根据权利要求4所述的氧浓度测量传感器，其特征在于所述高温填料为滑石粉偏硅酸键合材料；所述氧化铝绝缘件铆点固定在基座内。

6、根据权利要求4所述的氧浓度测量传感器，其特征在于所述传感器套壳(32)内固定设置带有通孔的氧化铝套(34)，所述弹性端子头部(311)顶于下绝缘件(14)上且贯穿氧化铝套(34)，并于横向方向固定在氧化铝套(34)上，弹性端子支撑部(313)支撑在氧化铝套(34)上。

7、根据权利要求6所述的氧浓度测量传感器，其特征在于所述的氧化铝套(34)固定在套壳(32)内设置的固定支撑座(33)上；所述固定支撑座(33)通过弹性触角(331)固定在套壳(32)内。

8、根据权利要求6所述的氧浓度测量传感器，其特征在于所述氧化铝套(34)具有相对应的平面(341)，所述固定支撑座(33)为前端设置有限位挡块(333)、后端设置有包覆折边(332)的腔室；氧化铝套平面(341)前端被外侧的固定支撑座挡块(333)限位，后端为固定支撑座包覆折边(332)包覆限位。

9、根据权利要求1所述的氧浓度测量传感器，其特征在于所述传感器还包括有套壳(32)内设置的穿线管(36)，穿线管(36)上开有相互连通的导气环(361)以及导气槽(362)，导气环(361)上覆盖防水透气膜(37)，导气环(361)与套壳上透气孔(321)相对应，使得参比腔内气体与参比气体连通。

10、根据权利要求9所述的氧浓度测量传感器，其特征在于所述防水透气膜(37)是微孔聚四氟乙烯防水透气膜；所述穿线管(36)是氟橡胶穿线管。

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