DE10147355B4

DE10147355B4 - Herstellverfahren für einen Gassensor

Info

Publication number: DE10147355B4
Application number: DE10147355A
Authority: DE
Inventors: Hirokazu Yamada; Masato Ozawa
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2000-09-29
Filing date: 2001-09-26
Publication date: 2012-04-26
Anticipated expiration: 2021-09-27
Also published as: US20020038793A1; JP4604419B2; US7490404B2; US7181840B2; US20070113393A1; DE10147355A1; US20050011063A1; US6792678B2; JP2002174622A

Abstract

Gassensorherstellverfahren gemäß den folgenden Schritten: Vorbereiten einer länglichen Baugruppe, die folgendes aufweist: (a) ein längliches Gehäuse, das aus einem ersten Endabschnitt, einem zweiten Endabschnitt und einem Flansch zwischen dem ersten und dem zweiten Endabschnitt gebildet ist, (b) eine Abdeckung, die aus einem Abschnitt mit einem kleinen Durchmesser, einem Abschnitt mit einem großen Durchmesser und einem zwischen dem Abschnitt mit dem kleinen Durchmesser und dem Abschnitt mit dem großen Durchmesser ausgebildeten Absatz gebildet ist, (c) ein erstes Isolationsporzellan, das in dem Abschnitt mit dem großen Durchmesser der Abdeckung in Kontakt mit dem Absatz über ein elastisches Element angeordnet ist, (d) ein zweites Isolationsporzellan, das in dem Gehäuse angeordnet ist, wobei ein Ende von ihm mit einem Ende des ersten Isolationsporzellans ausgerichtet zueinander in Kontakt steht, und (e) ein Laminatsensorelement, das in dem zweiten Isolationsporzellan angeordnet ist; Setzen eines Druckelements auf die Abdeckung mit einer hohen Geschwindigkeit, bis das Druckelement...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft im allgemeinen ein Herstellerfahren eines Gassensors, der bei einer Regelung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses bei Verbrennungsmotoren für Kraftfahrzeuge verwendet werden kann. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Herstellverfahren für einen derartigen Gassensor, bei dem das erforderliche hermetische Abdichten bei dem Gassensor zuverlässig verwirklicht werden kann.
JP-B-2 847 418 offenbart einen typischen Gassensor, der zum Messen eines Sauerstoffgehalts von Abgasen von einem Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs verwendet wird. Bei diesem Sensor ist eine Abdeckung an einem Sensorhalter durch Verkerben verbunden, wobei daher ein ausreichender Grad an Abdichtung zwischen einem Sensorelement und der Umgebung das heißt der Außenseite der Abdeckung nicht erzielt wird.
Weitere Gassensorherstellverfahren gemäß dem Stand der Technik sind in DE 699 35 896 T2 sowie in EP 0 415 007 A1 offenbart.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Herstellverfahren für einen Gassensor zu schaffen, bei dem das Errichten einer erforderlichen hermetischen Abdichtung bei dem Gassensor möglich ist.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird durch ein erfindungsgemäßes Gassensorherstellverfahren mit den jeweiligen Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen dargelegt.
Gemäß einem ersten Vorteil der vorliegenden Erfindung ist ein Gassensorherstellverfahren geschaffen, das die folgenden Schritte aufweist: (1) Vorbereiten einer länglichen Baugruppe, die folgendes umfasst: (a) ein längliches Gehäuse, das durch einen ersten Endabschnitt, einen zweiten Endabschnitt und einen Flansch zwischen dem ersten und dem zweiten Endabschnitt gebildet ist, (b) eine Abdeckung, die aus einem Abschnitt mit einem kleinen Durchmesser, einem Abschnitt mit einem großen Durchmesser und einem zwischen dem Abschnitt mit dem kleinen Durchmesser und dem Abschnitt mit dem großen Durchmesser ausgebildeten Absatz abgebildet ist, (c) ein erstes Isolationsporzellan, das an dem Abschnitt mit dem großen Durchmesser der Abdeckung in Kontakt mit dem Absatz über ein elastisches Element angeordnet ist, (d) ein zweites Isolationsporzellan, das in dem Gehäuse angeordnet ist, wobei ein Ende von diesem mit einem Ende des ersten Isolationsporzellan ausgerichtet aneinander in Kontakt steht, und (e) ein Laminatsensorelement, das in dem zweiten Isolationsporzellan angeordnet ist; (2) Drücken der Abdeckung gegen das Gehäuse in einer Längsrichtung der Baugruppe, um ein Ende des Abschnittes mit dem großen Durchmesser der Abdeckung an den ersten Endabschnitt des Gehäuses zu setzen, um eine Überdeckung auszubilden; (3) Heften des Abschnittes mit dem großen Durchmesser der Abdeckung an dem ersten Endabschnitt des Gehäuses an der Überdeckung, während die Überdeckung gegen das Gehäuse gedrückt wird; (4) Drehen der Baugruppe um ihre Längsachse; und (5) Schweißen des Abschnittes mit dem großen Durchmesser der Abdeckung an dem ersten Endabschnitt des Gehäuses über die Überdeckung.
Bei dem bevorzugten Modus der Erfindung wird bei dem Schritt des Drückens die Abdeckung gegen das Gehäuse gedrückt, während das elastische Element zusammengedrückt wird, um das zweite Isolationsporzellan gegen eine Innenwand des Gehäuses elastisch zu drängen, um eine hermetische Abdichtung zwischen einer Außenwand des zweiten Isolationsporzellans und der Innenwand des Gehäuses zu errichten.
Der Schritt des Schweißens wird ausgeführt, während die Abdeckung an das Gehäuse gedrückt wird.
Der an der Abdeckung ausgeübte Druck kann nach dem Schritt des Heftens alternativ entspannt werden.
Der Schritt des Schweißens wird durch Laserschweißen ausgeführt.
Bei dem Schritt des Heftens werden zumindest zwei Heftschweißungen bei der Überlappung der Abdeckung und des Gehäuses ausgeführt.
Gemäß einem zweiten Vorteil der vorliegenden Erfindung ist ein Gassensorherstellverfahren geschaffen, das die folgenden Schritte aufweist: (1) Vorbereiten einer Baugruppe, die eine Länge hat und folgendes aufweist: (a) ein Gehäuse, das eine Länge hat, die aus einem ersten Endabschnitt, einem zweiten Endabschnitt und einem Flansch zwischen dem ersten und dem zweiten Endabschnitt gebildet ist, (b) eine Abdeckung, die aus einem Abschnitt mit einem kleinen Durchmesser, einem Abschnitt mit einem großen Durchmesser und einem zwischen dem Abschnitt mit dem kleinen Durchmesser und dem Abschnitt mit dem großen Durchmesser ausgebildetem Absatz gebildet ist, (c) ein Isolationsporzellan, das in dem Abschnitt mit dem großen Durchmesser der Abdeckung in Kontakt mit dem Absatz über ein elastisches Element angeordnet ist, und (d) ein becherförmiges Sensorelement, das in dem Gehäuse angeordnet ist; (2) Drücken der Abdeckung gegen das Gehäuse in einer Längsrichtung der Baugruppe, um ein Ende des Abschnittes mit dem großen Durchmesser der Abdeckung an dem ersten Endabschnitt des Gehäuses zum Ausbilden einer Überdeckung zu setzen; (3) Heften des Abschnittes mit dem großen Durchmesser der Abdeckung an dem ersten Endabschnitt des Gehäuses an der Überdeckung, während die Abdeckung gegen das Gehäuse gedrückt wird; (4) Drehen der Baugruppe um ihre Längsachse; und (5) Schweißen des Abschnittes mit dem großen Durchmesser der Abdeckung an dem ersten Endabschnitt des Gehäuses über die Abdeckung.
Bei dem bevorzugten Modus der Erfindung wird bei dem Schritt des Drückens die Abdeckung gegen das Gehäuse gedrückt, während das elastische Element zusammengedrückt wird, um das Sensorelement gegen eine Innenwand des Gehäuses elastisch zu drängen, um eine hermetische Abdichtung zwischen einer Außenwand des Sensorelementes und der Innenwand des Gehäuses zu errichten.
Der Schritt des Schweißens wird ausgeführt, während die Abdeckung gegen das Gehäuse gedrückt wird.
Der an der Abdeckung ausgeübte Druck kann nach dem Schritt des Heftens alternativ entspannt werden.
Der Schritt des Schweißens wird durch Laserschweißen ausgeführt.
Bei dem Schritt des Heftens werden zumindest zwei Heftschweißungen bei der Überdeckung der Abdeckung des Gehäuses ausgeführt.
Gemäß einem dritten Vorteil der vorliegenden Erfindung ist ein Gassensorherstellverfahren geschalten, dass die folgenden Schritte aufweist: (1) Vorbereiten einer länglichen Baugruppe, die folgendes aufweist: (a) ein längliches Gehäuse, das aus einem ersten Endabschnitt, einem zweiten Endabschnitt und einem Flansch zwischen dem ersten und dem zweiten Endabschnitt gebildet ist, (b) eine Abdeckung, die aus einem Abschnitt mit einem kleinen Durchmesser, einem Abschnitt mit einem großen Durchmesser und einem zwischen dem Abschnitt mit dem kleinen Durchmesser und dem Abschnitt mit dem großen Durchmesser ausgebildeten Absatz gebildet ist, (c) ein erstes Isolationsporzellan, das in dem Abschnitt mit dem großen Durchmesser der Abdeckung in Kontakt mit dem Absatz über ein elastisches Element angeordnet ist, (d) ein zweites Isolationsporzellan, das in dem Gehäuse angeordnet ist, wobei ein Ende von ihm mit einem Ende des ersten Isolationsporzellans ausgerichtet zueinander in Kontakt steht, und (e) ein Laminatsensorelement, das in dem zweiten Isolationsporzellan angeordnet ist; (2) Drücken der Abdeckung gegen das Gehäuse in einer Längsrichtung der Baugruppe, um ein Ende des Abschnittes mit dem großen Durchmesser der Abdeckung an dem ersten Endabschnitt des Gehäuses zu setzen, um eine Überdeckung auszubilden; und (3) Schweißen des Abschnittes mit dem großen Durchmesser der Abdeckung an dem ersten Endabschnitt des Gehäuses an der Überdeckung, während die Abdeckung gegen das Gehäuse gedrückt wird.
Bei dem bevorzugten Modus der Erfindung wird bei dem Schritt des Drückens die Abdeckung gegen das Gehäuse gedrückt, während das elastische Element zusammengedrückt wird, um das zweite Isolationsporzellan gegen eine Innenwand des Gehäuses elastisch zu drängen, um eine hermetische Abdichtung zwischen einer Außenwand des zweiten Isolationsporzellans und der Innenwand des Gehäuses zu errichten.
Der Schritt des Schweißens wird ausgeführt, während die Abdeckung und das Gehäuse sich drehen.
Der Schritt des Schweißens kann alternativ ausgeführt werden, während die Abdeckung und das Gehäuse fixiert sind.
Bei dem Schritt des Schweißens wird der Abschnitt mit dem großen Durchmesser von der Abdeckung an dem ersten Endabschnitt des Gehäuses um den gesamten Umfang der Überdeckung durch Laserschweißen geschweißt.
Gemäß einem vierten Vorteil der vorliegenden Erfindung ist ein Gassensorherstellverfahren geschaffen, das die folgenden Schritte aufweist: (1) Vorbereiten einer länglichen Baugruppe, die folgendes aufweist: (a) ein längliches Gehäuse, das aus einem ersten Endabschnitt, einem zweiten Endabschnitt und einem Flansch zwischen dem ersten und dem zweiten Endabschnitt gebildet ist, (b) eine Abdeckung, die aus einem Abschnitt mit einem kleinen Durchmesser, einem Abschnitt mit einem großen Durchmesser und einem zwischen dem Abschnitt mit dem kleinen Durchmesser und dem Abschnitt mit dem großen Durchmesser ausgebildeten Absatz gebildet ist, (c) ein Isolationsporzellan, das in dem Abschnitt mit dem großen Durchmesser der Abdeckung in Kontakt mit dem Absatz über ein elastisches Element angeordnet ist, und (d) ein becherförmiges Sensorelement, das in dem Gehäuse angeordnet ist; (2) Drücken der Abdeckung gegen das Gehäuse in einer Längsrichtung der Baugruppe, um ein Ende des Abschnittes mit dem großen Durchmesser der Abdeckung an den ersten Endabschnitt des Gehäuses zu setzen, um eine Überdeckung auszubilden; und (3) Schweißen des Abschnittes mit dem großen Durchmesser der Abdeckung an dem ersten Endabschnitt des Gehäuses an der Überdeckung, während die Abdeckung gegen das Gehäuse gedrückt wird.
Bei dem bevorzugten Modus der Erfindung wird der Schritt des Schweißens ausgeführt, während sich die Abdeckung und das Gehäuse drehen.
Der Schritt des Schweißens kann alternativ ausgeführt werden, während die Abdeckung und das Gehäuse fixiert sind.
Bei dem Schritt des Schweißens wird der Abschnitt mit dem großen Durchmesser von der Abdeckung an dem ersten Endabschnitt des Gehäuses um den gesamten Umfang der Abdeckung herum durch Laserschweißen geschweißt.
Gemäß einem fünften Vorteil der vorliegenden Erfindung ist ein Gassensorherstellverfahren geschaffen, das die folgenden Schritte aufweist: (1) Vorbereiten einer länglichen Baugruppe, die folgendes aufweist: (a) ein längliches Gehäuse, das aus einem ersten Endabschnitt, einem zweiten Endabschnitt und einem Flansch zwischen dem ersten und dem zweiten Endabschnitt gebildet ist, (b) eine Abdeckung, die aus einem Abschnitt mit einem kleinen Durchmesser, einem Abschnitt mit einem großen Durchmesser und einem zwischen dem Abschnitt mit dem kleinen Durchmesser und dem Abschnitt mit dem großen Durchmesser ausgebildeten Absatz gebildet ist, (c) ein erstes Isolationsporzellan, das in dem Abschnitt mit dem großen Durchmesser der Abdeckung in Kontakt mit dem Absatz über ein elastisches Element angeordnet ist, (d) ein zweites Isolationsporzellan, das in dem Gehäuse angeordnet ist, wobei ein Ende von ihm an dem ersten Isolationsporzellan ausgerichtet zueinander in Kontakt steht, und (e) einem Laminatsensorelement, das in dem zweiten Isolationsporzellan angeordnet ist; (2) Drücken der Abdeckung gegen das Gehäuse in einer Längsrichtung der Baugruppe, bis ein an dem Gehäuse ausgeübter Druck eine vorgegebene Druckhöhe erreicht hat, damit ein Ende des Abschnittes mit dem großen Durchmesser der Abdeckung an dem ersten Endabschnitt des Gehäuses sitzt, um eine Überdeckung auszubilden; und (3) Schweißen des Abschnittes mit dem großen Durchmesser der Abdeckung an den ersten Endabschnitt des Gehäuses an der Überdeckung, während die Abdeckung gegen das Gehäuse gedrückt wird.
Bei dem bevorzugten Modus der Erfindung wird bei dem Schritt des Drückens die Abdeckung gegen das Gehäuse gedrückt, während das elastische Element zusammengedrückt wird, um das zweite Isolationsporzellan gegen eine Innenwand des Gehäuses elastisch zu drängen, um eine hermetische Abdichtung zwischen einer Außenwand des zweiten Isolationsporzellans und der Innenwand des Gehäuses zu errichten.
Die vorgegebene Druckhöhe ist 1,2-mal größer als oder gleich wie ein elastischer Druck, der durch das elastische Element erzeugt wird.
Gemäß einem sechsten Vorteil der vorliegenden Erfindung ist ein Herstellverfahren geschaffen, das die folgenden Schritte aufweist: (1) Vorbereiten einer länglichen Baugruppe, die folgendes aufweist: (a) ein längliches Gehäuse, das aus einem ersten Endabschnitt, einem zweiten Endabschnitt und einem Flansch zwischen dem ersten und dem zweiten Endabschnitt gebildet ist, (b) eine Abdeckung, die aus einem Abschnitt mit einem kleinen Durchmesser, einem Abschnitt mit einem großen Durchmesser und einem zwischen dem Abschnitt mit dem kleinen Durchmesser und dem Abschnitt mit dem großen Durchmesser ausgebildeten Absatz gebildet ist, (c) ein Isolationsporzellan, das in dem Abschnitt mit dem großen Durchmesser der Abdeckung in Kontakt mit dem Absatz über ein elastisches Element angeordnet ist, und (d) ein becherförmiges Sensorelement, das in dem Gehäuse angeordnet ist; (2) Drücken der Abdeckung gegen das Gehäuse in einer Längsrichtung der Baugruppe, bis ein an dem Gehäuse ausgeübter Druck eine vorgegebene Druckhöhe erreicht hat, damit ein Ende des Abschnittes mit dem großen Durchmesser der Abdeckung an dem ersten Endabschnitt des Gehäuses sitzt, um eine Überdeckung auszubilden; und (3) Schweißen des Abschnittes mit dem großen Durchmesser der Abdeckung an den ersten Endabschnitt des Gehäuses an der Überdeckung, während die Abdeckung gegen das Gehäuse gedrückt wird.
Bei dem bevorzugten Modus der Erfindung wird bei dem Schritt des Drückens die Abdeckung gegen das Gehäuse gedrückt, während das elastische Element zusammengedrückt wird, um das Sensorelement gegen eine Innenwand des Gehäuses elastisch zu drängen, um eine hermetische Abdeckung zwischen einer Außenwand des Sensorelementes und der Innenwand des Gehäuses zu errichten.
Die vorgegebene Druckhöhe ist 1,2-mal größer als oder gleich wie ein elastischer Druck, der durch das elastische Element erzeugt wird.
Die vorliegende Erfindung ist aus der nachstehend dargelegten detaillierten Beschreibung und der beigefügten Zeichnungen der bevorzugten Ausführungsbeispiele besser verständlich, die jedoch nicht als Beschränkung der Erfindung auf die spezifischen Ausführungsbeispiele aufgefasst werden sollen, sondern lediglich dem Zwecke der Erläuterung und des Verständnisses dienen.
1 zeigt eine Längsschnittansicht von einem mit einem Laminatsensorelement ausgerüsteten Gassensor, der durch ein erfindungsgemäßes Verfahren hergestellt wird.
2 zeigt eine ausschnittartige Schnittansicht von dem Prozess zur Herstellung einer Sensorbaugruppe.
3 zeigt eine Schnittansicht von dem Prozess eines Einführens eines Isolationsporzellans in ein Gehäuse zum Ausbilden der Sensorbaugruppe.
4 zeigt eine Schnittansicht von dem Prozess zum Drücken der Sensorbaugruppe von 3 für ein sicheres Schweißen einer Luftabdeckung an einem Gehäuse.
5 zeigt eine horizontale Schnittansicht von Schweißköpfen, die um die Sensorbaugruppe von 3 herum angeordnet sind, um eine Luftabdeckung mit einem Gehäuse zu verbinden.
6 zeigt eine Längsschnittansicht von einem mit einem becherförmigen Sensorelement ausgerüsteten Gassensor, der durch ein erfindungsgemäßes Verfahren hergestellt wird.
7 zeigt eine horizontale Schnittansicht entlang der Linie D-D in 6.
8 zeigt eine Schnittansicht von dem Prozess zum Einführen eines Sensorelements in ein Gehäuse zum Ausbilden der Sensorbaugruppe.
9 zeigt eine Schnittansicht von dem Prozess zum Drücken der Sensorbaugruppe von 8 für ein sicheres Schweißen einer Luftabdeckung an einem Gehäuse.
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen sich auf gleiche Teile in den verschiedenen Ansichten beziehen, ist insbesondere in 1 ein Gassensor 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gezeigt, der bei einem Verbrennungsregelungssystem oder bei einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Regelsystem eines Kraftfahrzeugs angewendet werden kann, um die Konzentrationen von Bestandteilen wie beispielsweise NOx, CO, HC und O₂ zu messen, die in den Abgasen des Motors enthalten sind.
Der Gassensor 1 hat im allgemeinen ein Sensorelement 2, ein erstes Isolationsporzellan 12, ein zweites Isolationsporzellan 11, ein hohles zylindrisches Gehäuse 19 und eine Luftabdeckung 10. Das Sensorelement 2 besteht aus einer laminierten Platte, die wiederum aus einem massiven elektrolytischen Körper, keramischen Lagen und Elektrodenlagen besteht. Beispielsweise lehrt US 5 573 650 ein typisches laminiertes Sensorelement, wobei in dieser Anmeldung auf diese Veröffentlichung Bezug genommen wird. Das zweite Isolationsporzellan 11 ist aus einem hohlen zylindrischen Element gefertigt und sitzt innerhalb des Gehäuses 19 und hält in diesem das Sensorelement 2. Das erste Isolationsporzellan 12 ist an dem zweiten Isolationsporzellan 11 ausgerichtet aneinander montiert und umgibt einen Grundabschnitt des Sensorelementes 2.
Das Gehäuse 19 hat einen Abschnitt mit einem großen Durchmesser oder einen Flansch 191. Die Luftabdeckung 10 sitzt an einem Ende von diesem an einem Abschnitt mit einem kleinen Durchmesser (der nachstehend auch als ein Grundendabschnitt bezeichnet ist) von dem Gehäuse 19, um das erste Isolationsporzellan 12 zu bedecken. Der Gassensor 1 hat außerdem eine Schutzabdeckungsbaugruppe 191, die aus einer Außenabdeckung und einer Innenabdeckung besteht. Die Schutzabdeckungsbaugruppe 191 ist an einem Kopf des Gehäuses 19 eingebaut, um eine Gaskammer zu definieren, in der ein zu messendes Gas durch Gaslöcher 150 zugeführt wird, die in der Außenabdeckung und in der Innenabdeckung ausgebildet sind.
Die Luftabdeckung 10 besteht aus einem Abschnitt 105 mit einem großen Durchmesser, der einen größeren Durchmesser als das erste Isolationsporzellan 12 hat, aus einem Abschnitt 106 mit einem kleineren Durchmesser, der einen kleineren Durchmesser als das erste Isolationsporzellan 12 hat, und einem Absatz 102 zwischen dem Abschnitt 105 mit dem großen Durchmesser und dem Abschnitt 106 mit dem kleinen Durchmesser.
Das erste Isolationsporzellan 12 besteht aus einem hohlen zylindrischen Isolationselement und ist zwischen einem oberen Ende unter Betrachtung von 1 von dem zweiten Isolationsporzellan 11 und dem Absatz 102 der Luftabdeckung 10 gehalten. Zwischen einer Innenwand des Absatzes 102 und einem Grundende 129 des ersten Isolationsporzellans ist ein aus einer konischen Feder hergestellter ringartiger elastischer Ring 13 angeordnet, um das erste Isolationsporzellan 12 zu einem festen Eingriff mit dem zweiten Isolationsporzellan 11 zu drängen, wodurch eine hermetische Abdichtung in einem Zwischenraum zwischen dem ersten Isolationsporzellan 12 und dem Gehäuse 19 errichtet wird.
Der Zusammenbau des Gassensors 1 ist nachstehend kurz beschrieben.
Zunächst wird eine Baugruppe 100 mit einer vorgegebenen Länge vorbereitet, die aus der Luftabdeckung 10, dem elastischen Ring 13, dem ersten Isolationsporzellan 12, dem Sensorelement 2, dem zweiten Isolationsporzellan 11, dem Gehäuse 19 und der Schutzabdeckungsbaugruppe 191 gebildet ist, wie dies in 4 gezeigt ist. Die Herstellung der Baugruppe 100 ist nachstehend detailliert beschrieben.
Ein bei der Herstellung des Gassensors 1 verwendetes Herstellgerät hat eine ringartige Kopfplatte 31, eine ringartige Grundplatte 32, die parallel gelegt sind, wie dies deutlich in 4 gezeigt ist, einen Pressmechanismus 400 und eine Drehmechanismus 500.
Nach dem Vorbereiten der Baugruppe 100 wird die ringartige Kopfplatte 31 an den Kopf des Gehäuses 19 in einem Flächenkontakt mit der Endfläche des Flansches 190 gesetzt. Die ringartige Grundplatte 32 wird an dem Abschnitt 106 mit dem kleinen Durchmesser der Luftabdeckung 10 in einen Flächenkontakt mit dem Absatz 102 gesetzt. Danach wird die ringartige Kopfplatte 31 und die ringartige Grundplatte 32 durch den Pressmechanismus 400 in die Richtungen gedrückt, in denen sie sich nähern, damit der Grundendabschnitt des Gehäuses 19 in dem Ende der Luftabdeckung 10 sitzt, bis eine vorgegebene Überdeckung 15 ausgebildet ist. Die Luftabdeckung 10 und das Gehäuse 19 werden, wie dies nachstehend detailliert beschrieben ist, an der Überdeckung 15 geheftet, während sie gedrückt werden. Der Pressmechanismus 400 kann durch eine bekannte Presse ausgeführt sein, die beispielsweise hydraulische Zylinder verwendet. Der Aufbau an sich bildet keinen wesentlichen Teil bei der Erfindung und seine detaillierte Erläuterung unterbleibt.
Die Baugruppe 100 wird um ihre Längsmittellinie durch den Drehmechanismus 500 gedreht, der durch einen bekannten Aufbau ausgeführt sein kann, der aus einem Zahnradsatz und einem Elektromotor (nicht gezeigt) besteht. Das Ende der Luftabdeckung 19 wird an dem gesamten Umfang der Überdeckung 15 an dem Grundendabschnitt des Gehäuses 19 geschweißt. Die Baugruppe 100 wird vorzugsweise durch die ringartige Kopfplatte 31 und die ringartige Grundplatte 32 während des Schweißens der Luftabdeckung 10 gedrückt gehalten, wodurch eine Positionsverschiebung zu der Luftabdeckung 10 und dem Gehäuse minimal gestaltet wird.
Unter erneuter Bezugnahme auf 1 wird die Luftabdeckung 10 an dem Grundendabschnitt des Gehäuses 19 montiert, wie des vorstehend beschrieben ist.
Eine Außenluftabdeckung 181 ist um die Luftabdeckung 10 herum vorgesehen und wird verkerbt oder gebördelt, um einen wasserabweisenden Filter 182 an dem Abschnitt 106 mit dem kleinen Durchmesser der Luftabdeckung 10 zu halten.
Das zweite Isolationsporzellan 11 wird innerhalb des Gehäuses 19 hermetisch durch einen metallischen Abdichtring 192 gehalten, der an einem ringartigen geneigten Absatz angeordnet wird, der an einer Innenwand des Gehäuses 19 ausgebildet ist, und darin das Sensorelement 2 durch ein Glasabdichtelement 193 hält.
Das erste Isolationsporzellan 12 wird, wie dies vorstehend beschrieben ist, direkt an dem Grundende 119 des zweiten Isolationsporzellans 11 montiert und durch die Luftabdeckung 10 umgeben. Der elastische Ring 13 wird zwischen dem Absatz 102 und dem ringartigen Grundende 129 des ersten Isolationsporzellans 12 angeordnet, um das erste Isolationsporzellan 12 zu einem konstanten Eingriff mit dem zweiten Isolationsporzellan 11 elastisch zu drängen. Das ringartige Grundende 129 des ersten Isolationsporzellans 12 ist um einen zylindrischen vorstehenden Abschnitt oder eine Nabe 128 an der Endwand des hohlen zylindrischen Körpers 127 ausgebildet. Der elastische Ring 13 ist, wie dies vorstehend beschrieben ist, aus einer konischen Feder hergestellt und an dem Grundende 129 des ersten Isolationsporzellans 12 angeordnet, wobei sein Umfang, wie dies in 4 deutlich gezeigt ist, nach oben ausgerichtet ist, bevor das erste Isolationsporzellan 12n die Luftabdeckung 10 bei dem Zusammenbauvorgang eingeführt wird.
In dem ersten Isolationsporzellan 12 sind zwei Paare an Leitungen 211 und 212 (von denen der Einfachheit der Darstellung wegen nur zwei gezeigt sind) angeordnet, von denen jeder aus einem Metalldraht hergestellt ist, der elastisch gebogen ist, um einen elektrischen Kontakt an einem Ende mit einem (nicht gezeigten) Elektrodenanschluss herzustellen, der an dem Sensorelement 2 ausgebildet ist. Die Leitungen 211 und 212 erstrecken sich an dem anderen Ende durch Löcher, die an der Nabe 128 des ersten Isolationsporzellans 12 ausgebildet sind, und verbinden vier Leitungen 180 durch Verbindungsseinrichtungen 184 jeweils, um Sensorsignale zwischen dem Sensorelement 2 und einer externen Vorrichtung zu übertragen und elektrische Energie zu einer an dem Sensorelement 2 eingebauten Heizeinrichtung zu liefern.
Das erste Isolationsporzellan 12 hat vier vertikale Rippen 125, die an seiner Innenwand unter regelmäßigen Abständen ausgebildet sind. Zwischen zwei benachbarten vertikalen Rippen 125 werden jeweils die Leitungen 211 und 212 gehalten und von benachbarten Leitungen isoliert.
Der Zusammenbauvorgang des Gassensors 1 ist nachstehend detailliert beschrieben.
Zunächst wird die Baugruppe 100 durch die folgenden Schritte vorbereitet.
Das Sensorelement 2 wird, wie dies in 2 deutlich gezeigt ist, in das zweite Isolationsporzellan 11 eingeführt. Das Glasabdichtelement 193 wird in die Kammer des zweiten Isolationsporzellans 11 gesetzt, um eine hermetische Abdichtung zwischen dem Sensorelement 2 und dem zweiten Isolationsporzellan zu errichten.
Das Glasabdichtelement 193 dient außerdem dazu, das Sensorelement 2 innerhalb des zweiten Isolationsporzellans 11 steif zu halten.
Die Leitungen 211 und 212, die die Leitungen 180 durch Verbindungseinrichtungen 184 verbinden, werden an dem ersten Isolationsporzellan 12 eingebaut. Der Grundabschnitt des Sensorelements 2 wird in das erste Isolationsporzellan 12 eingeführt, um eine elektrische Verbindung der an dem Sensorelement 2 ausgebildeten Elektroden mit den Leitungen 211 und 212 zu errichten. Die Leitungen 211 und 212 sind, wie dies vorstehend beschrieben ist, aus einem Federelement hergestellt und halten somit den Grundabschnitt des Sensorelementes 2 elastisch innerhalb des ersten Isolationsporzellans 12.
Danach wird die Schutzabdeckungsbaugruppe 191, wie dies in 3 deutlich gezeigt ist, an dem Ende des Gehäuses 19 durch ein Verkerben eingebaut. Der metallische Dichtungsring 192 wird an dem Innenabsatz des Gehäuses 19 angeordnet. Der elastische Ring 13 wird in die Luftabdeckung 10 gesetzt. Die Luftabdeckung 10 wird dann an das erste Isolationsporzellan 12 gesetzt und nach unten bewegt, wie dies durch einen Pfeil in 13 gezeigt ist, ohne dass der metallische Dichtungsring 192 fest gedrückt wird, wodurch das zweite Isolationsporzellan 11 in das Gehäuse 19 eingeführt wird, um die Baugruppe 100 zu vollenden. Bei der Baugruppe 100 hat der metallische Dichtungsring 192 noch nicht eine hermetische Abdichtung zwischen dem zweiten Isolationsporzellan 11 und dem Gehäuse 19 errichtet. Der elastische Ring 13 ist nicht ausreichend gedrückt worden, um einen elastischen Druck an dem Grundende 129 des ersten Isolationsporzellans 12 auszuüben. Genauer gesagt ist der elastische Ring 13, wie dies aus 3 ersichtlich ist, an dem Umfang von ihm nach oben ausgerichtet.
Nachdem die Baugruppe 100 vorbereitet worden ist, wird die ringartige Kopfplatte 31, wie dies vorstehend unter Bezugnahme auf 4 beschrieben ist, an dem Kopf des Gehäuses 19 in Kontakt mit einer Endwand 195 des Flansches 190 eingesetzt und dann fest in dem Herstellgerät gehalten. Danach wird eine ringartige Grundplatte 32 an dem Abschnitt 109 mit dem kleinen Durchmesser der Luftabdeckung 10 gesetzt und unter Betrachtung von 4 durch den Druckmechanismus oder Pressmechanismus 400 bei einer vorgegebenen hohen Geschwindigkeit nach unten zu einem Kontakt mit dem Absatz 102 bewegt.
Nachdem die ringartige Grundplatte 32 an dem Absatz 102 der Luftabdeckung 10 aufgetroffen ist, wird sie bei einer verzögerten Geschwindigkeit bewegt und nach unten gedruckt, um den Druck 39 an dem Absatz 102 der Luftabdeckung auszuüben, bis der Druck 39 ungefähr 650 kg erreicht. Dadurch wird bewirkt, dass der Grundendabschnitt des Gehäuses 19 zu dem Ende der Luftabdeckung 10 gedrängt wird, wodurch die Überdeckung 15 ausgebildet wird und der elastische Ring 13 abgeflacht wird, wodurch der elastische Druck an dem ersten Isolationsporzellan 12 in einer Längsrichtung der Baugruppe 100 nach unten ausgeübt wird. Der metallische Abdichtring 192 wird ebenfalls zusammengedrückt, um einen Zwischenraum zwischen dem zweiten Isolationsporzellan 11 (das heißt das Sensorelement 2) und dem Gehäuse 19 hermetisch abzudichten. Es ist ratsam, dass der Druck 39 1,2-mal größer als der durch den elastischen Ring 13 erzeugte elastische Druck ist, damit das Gehäuse 19 in das offene Ende des Gehäuses 19 zuverlässig gedrückt wird und der metallische Dichtring 192 durch das erste Isolationsporzellan 12 zum Erhöhen des Haftens des metallischen Dichtrings 192 an den Flächen des ersten Isolationsporzellans 11 und des Gehäuses 19 gedrückt wird, um eine hermetische Abdichtung zwischen dem ersten Isolationsporzellan 12 und dem Gehäuse 19 zu errichten, und dass er niedriger als 7,8 kN ist, um eine Beschädigung des ersten und des zweiten Isolationsporzellans 11 und 12 zu vermeiden.
Die Baugruppe 100 wird unter einem Druck von 650 kg gehalten.
Zwei Schweißköpfe 4 werden, wie dies in 5 gezeigt ist, um die Überdeckung 15 der Luftabdeckung 10 und des Gehäuses 19 herum und diametral entgegengesetzt zueinander angeordnet. Danach werden die Schweißköpfe 4 zusammen in eine durch einen Pfeil A gezeigte Richtung durch einen Elektromotor 600 gedreht, um zwei Heftschweißungen oder Verbindungen 150 an der Abdeckung 15 auszubilden. Jede der Verbindungen 150 erstreckt sich in der Umfangsrichtung der Überdeckung 15 und hat eine Länge von 7 mm. Die Verbindungen 150 sind an radial symmetrischen Positionen im Bezug auf die Mitte der Baugruppe 100 ausgebildet. Eine einzige Verbindung 150 kann an der Überdeckung ausgebildet sein, jedoch sind zumindest zwei Verbindungen 150 zu bevorzugen, um die Positionsbeziehung zwischen der Luftabdeckung 110 und dem Gehäuse 19 aufrecht zu erhalten. Die Verbindungen 150 können alternativ durch Punktschweißungen vorgesehen sein. Außerdem ist vorzugsweise der Durchmesser des offenen Endes der Luftabdeckung 10 kleiner als jener der Grundendabschnittes von dem Gehäuse 19. Genauer gesagt ist es ratsam, dass der Grundendabschnitt des Gehäuses 19 im Presssitz in dem offenen Ende der Luftabdeckung 10 sitzt, damit ein unerwünschtes Anheben der Luftabdeckung 10 von dem Gehäuse 19 während des Heftens vermieden wird.
Die Schweißköpfe 4 sind mit einem typischen (nicht gezeigten) Laserschweißgerät verbunden und geben Laserstrahlen zu der Überdeckung 15 aus.
Nachdem die Luftabdeckung 10 und das Gehäuse 19 durch Laserschweißen verbunden sind, wird der auf die Baugruppe 100 ausgeführte Druck auf 10 kg abgesenkt. Die Baugruppe 100 wird auf eine Drehzahl von 1500 mm pro Minute hoch gedreht. Die Schweißköpfe 4 werden wie oben um die Überdeckung 15 erneut angeordnet und ortsfest erhalten. Laserstrahlen werden aus den Schweißköpfen 4 gestrahlt, um die Luftabdeckung 10 an dem Gehäuse 19 über den gesamten Umfang der Überdeckung 15 zu schweißen.
Das Drehen der Baugruppe 100 wird angehalten. Die ringartige Grundplatte 32 wird von dem Absatz 102 der Luftabdeckung 10 entfernt. Die Baugruppe 100 wird von der ringartigen Kopfplatte 21 entfernt.
Schließlich wird die Außenluftabdeckung 182 an dem Abschnitt 106 mit dem kleinen Durchmesser der Luftabdeckung 10 über den wasserabweisenden Filter 182 gesetzt und gepresst oder radial gebördelt, um die Außenluftabdeckung 182 mit der Luftabdeckung 10 fest zu verbinden.
Wie dies vorstehend beschrieben ist, werden die Luftabdeckung 10 und das Gehäuse 19 an der Überdeckung 15 geheftet, wobei sie danach über den Umfang der Überdeckung 15 verschweißt werden, damit die Luftabdeckung 10 vollständig mit dem Gehäuse 19 verbunden ist. Das Heftschweißen dient dem Sichern einer erwünschten Positionsbeziehung zwischen der Luftabdeckung 10 und dem Gehäuse 19, womit jegliche Verschiebung zwischen der Luftabdeckung 10 und dem Gehäuse 19 in der Umfangsrichtung vermieden wird.
Das Heftschweißen wird ausgeführt, während der Druck auf die Baugruppe 100 durch den ringartigen Kopf und die Grundplatten 31 und 32 ausgeübt wird, wodurch bewirkt wird, dass der elastische Ring 13 abgeflacht wird und zwischen dem Absatz 102 der Luftabdeckung 20 und dem Grundende 129 des ersten Isolationsporzellans 12 gehalten wird, was zu einer Erzeugung eines Druckes führt, der zum Verformen des metallischen Sichtrings 192 ausreichend groß ist, damit der Zwischenraum zwischen der Außenwand des zweiten Isolationsporzellans 11 und der Innenwand des Gehäuses 19 hermetisch abgedichtet wird.
Ein zweites Ausführungsbeispiel ist nachstehend beschrieben, bei dem die Luftabdeckung 10 und das Gehäuse 19 ohne Ausführen der Heftschweißungen verbunden werden.
Die Baugruppe 100 wird in der gleichen Weise wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel vorbereitet. Die ringartige Kopfplatte 31 wird an den Kopf des Gehäuses 19 in Kontakt mit der Endwand 195 des Flansches 190 gesetzt und dann fest in dem Herstellgerät gehalten. Danach wird die ringartige Grundplatte 32 an den Abschnitt 206 mit dem kleinen Durchmesser der Luftabdeckung 10 gesetzt und unter Betrachtung von 4 nach unten bei einer vorgegebenen hohen Geschwindigkeit zu einem Kontakt mit dem Absatz 102 bewegt.
Nachdem die ringartige Grundplatte 32 an dem Absatz 102 der Luftabdeckung 10 aufgetroffen ist, wird sie bei einer verminderten Geschwindigkeit gedreht und nach unten gedrückt, um den Druck 39 an dem Absatz 102 der Luftabdeckung 10 auszuüben, bis der Druck 39 ungefähr 650 kg erreicht. Dadurch wird bewirkt, dass der Grundendabschnitt des Gehäuses 19 zu dem Ende der Luftabdeckung 10 gedrängt wird, wodurch die Überdeckung 15 ausgebildet wird und der elastische Ring 13 abgeflacht wird, wodurch der elastische Druck an dem ersten Isolationsporzellan 12 nach unten in der Längsrichtung der Baugruppe 100 ausgeübt wird. Der metallische Dichtring 192 wird außerdem zusammengedrückt, um einen Zwischenraum zwischen dem zweiten Isolationsporzellan 11 (das heißt dem Sensorelement 2) und dem Gehäuse 19 hermetisch abzudichten.
Die Baugruppe 100 wird unter einem Druck von 650 kg gehalten. Die Baugruppe 100 wird auf eine konstante Drehzahl von 1500 mm pro Minute hoch gedreht. Die Schweißköpfe 4 werden, wie dies in 5 gezeigt ist, um die Überdeckung 15 der Luftabdeckung 10 und des Gehäuses 19 herum und diametral entgegengesetzt zueinander angeordnet. Laserstrahlen werden von den ortsfest gehaltenen Schweißköpfen 4 gestrahlt, um die Luftabdeckung 10 an dem Gehäuse 19 über den Umfang der Überdeckung 15 der sich drehenden Baugruppe 100 zu schweißen.
Nachdem die Luftabdeckung 10 und das Gehäuse 19 durch das Laserschweißen verbunden sind, wird die Drehung der Baugruppe 100 angehalten. Die ringartige Grundplatte 32 wird von dem Absatz 102 der Luftabdeckung 10 entfernt. Die Baugruppe 100 wird von der ringartigen Kopfplatte 22 entfernt.
Schließlich wird die Außenluftabdeckung 182 an dem Abschnitt 106 mit dem kleinen Durchmesser der Luftabdeckung 10 über den wasserabweisenden Filter 182 gesetzt und gedrückt oder radial gebördelt, um die Außenluftabdeckung 182 an der Luftabdeckung 10 fest zu verbinden.
Nachstehend ist ein drittes Ausführungsbeispiel beschrieben, bei dem die Schweißköpfe 4 zum Verbinden der Luftabdeckung 10 und des Gehäuses 19 ohne ein Ausführen der Heftschweißungen zu drehen.
Die Baugruppe 100 wird in der gleichen Weise wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel vorbereitet. Die ringartige Kopfplatte 31 wird an den Kopf des Gehäuses 19 in Kontakt mit der Endwand 195 des Flansches 190 gesetzt und dann fest in dem Herstellgerät gehalten. Danach wird die ringartige Grundplatte 32 an den Abschnitt 106 mit dem kleinen Durchmesser der Luftabdeckung 10 gesetzt und unter Betrachtung der 4 nach unten bei einer vorgegebenen Geschwindigkeit zu einem Kontakt mit dem Absatz 102 bewegt.
Nachdem die ringartige Grundplatte 32 an dem Absatz 102 der Luftabdeckung 10 eingetroffen ist, wird sie bei einer verminderten Geschwindigkeit nach unten bewegt und gedrückt, um den Druck 39 an dem Absatz 102 der Luftabdeckung 10 auszuüben, bis der Druck 39 ungefähr 650 kg erreicht hat. Dadurch wird bewirkt, dass der Grundendabschnitt des Gehäuses 19 zu dem Ende der Luftabdeckung gedrängt wird, wodurch die Überdeckung 15 ausgebildet wird und der elastische Ring 13 abgeflacht wird, wodurch der elastische Druck an dem ersten Isolationsporzellan 12 nach unten in der Längsrichtung der Baugruppe 100 ausgeübt wird. Der metallische Dichtring 192 wird ebenfalls zusammengedrückt, um einen Zwischenraum zwischen dem zweiten Isolationsporzellan 11 (das heißt dem zweiten Sensorelement 2) und dem Gehäuse 19 hermetisch abzudichten.
Die Baugruppe 100 wird unter einem Druck von 650 kg gehalten. Die Schweißköpfe 4 werden, wie dies in 5 gezeigt ist, um die Überdeckung 15 der Luftabdeckung 10 und des Gehäuses 19 herum und diametral entgegengesetzt zueinander angeordnet. Die Schweißköpfe 4 werden bei einer vorgegebenen Drehzahl gedreht. Laserstrahlen werden dann von den Schweißköpfen 4 ausgestrahlt, um die Luftabdeckung 10 an dem Gehäuse über den Umfang der Abdeckung 15 der Baugruppe 100 zu schweißen, die ortsfest gehalten wird.
Nachdem die Luftabdeckung 10 und das Gehäuse 19 durch Laserschweißen verbunden worden sind, wird das Drehen der Schweißköpfe 4 angehalten. Die ringartige Grundplatte 32 wird von dem Absatz 102 der Luftabdeckung 10 entfernt, Die Baugruppe 100 wird von der ringartigen Kopfplatte 120 entfernt.
Schließlich wird die Außenluftabdeckung 182 an dem Abschnitt 106 mit dem kleinen Durchmesser der Luftabdeckung 10 über den wasserabweisenden Filter 182 gesetzt und gedrückt oder radial gebördelt, um die Außenluftabdeckung 182 mit der Luftabdeckung 10 fest zu verbinden.
Da die Baugruppe 100 ortsfest gehalten wird, wird der auf die Baugruppe 100 ausgeführte Druck konstant gehalten, wodurch der elastische Ring 13 während des Schweißens der Luftabdeckung 10 an dem Gehäuse 19 flach gehalten wird, wodurch eine feste Abdichtung zwischen dem zweiten Isolationsporzellan 11 und dem Gehäuse 19 errichtet wird.
6 zeigt einen Gassensor 1, der mit einem becherförmigen Sensorelement 3 ausgestattet ist.
Das Sensorelement 3 besteht aus einem becherförmigen massiven Elektrolytkörper 30 und einer stabförmigen Heizeinrichtung 35. Der massive Elektrolytkörper 30 wird in einem hohlen zylindrischen Gehäuse gehalten. Die Heizeinrichtung 35 ist innerhalb des massiven Elektrolytkörpers 30 angeordnet. Das Gehäuse 19 hat wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel den Flansch 190.
Das Sensorelement 3 und das Gehäuse 19 werden durch den Dichtring 192 hermetisch abgedichtet, der an dem ringartigen Absatz angeordnet ist, der an der Innenwand des Gehäuses 19 ausgebildet ist.
Der massive Elektrolytkörper 30 hat eine Messelektrode, die an seiner Außenwand ausgebildet ist, und eine Referenzgaselektrode, die an seiner Innenwand ausgebildet ist. Die Gasmesselektrode und die Referenzgaselektrode sind beispielsweise aus EP 0 918 215 A2 der Anmelderin der vorliegenden Patentanmeldung bekannt, wobei auf diese Offenbarung hierbei Bezug genommen wird.
In dem ersten Isolationsporzellan 12 ist, wie dies in 7 deutlich gezeigt ist, eine zylindrische Bohrung ausgebildet, in der vier Nuten unter regelmäßigen Abständen radial ausgebildet sind. Das erste Isolationsporzellan 12 ist an einem unteren Ende von diesem unter Betrachtung in 6 an einem oberen Ende des massiven Elektrolytkörpers 30 angeordnet, wie dies durch Schraffurlinien S in 7 gezeigt ist. Innerhalb von zwischen den Nuten und der Außenwand des ersten Isolationsporzellans 12 definierten Räumen 227 sind metallische Anschlussplatten 213 und 214 angeordnet, die die Messelektrode und die Referenzgaselektrode des Sensorelements 3 und die Verbindungseinrichtungen 189 verbinden. Der restliche Aufbau ist mit dem in 1 gezeigten Aufbau identisch und deren weitere detaillierte Erläuterung unterbleibt.
Das Zusammenbauen des Gassensors 1 wird durch die folgenden Schritte verwirklicht.
Zunächst wird die Schutzabdeckungsbaugruppe 191 an einem Ende von ihr in eine ringartige Nut gesetzt, die an dem Ende des Gehäuses 19 ausgebildet ist und durch ein Verkerben einer Umfangswanderstreckung fixiert, die um die Nut herum ausgebildet ist. Die Umfangswanderstreckung wird dann an dem Ende der Schutzabdeckungsbaugruppe 191 geschweißt. Die Heizeinrichtung 35 wird in den massiven Elektrolytkörper 30 des Sensorelementes 3 gesetzt. Die Metallanschlussplatten 213 und 214 werden an dem massiven Elektrolytkörper 130 eingebaut.
Danach wird das Sensorelement 3 in das erste Isolationsporzellan 12 eingebaut. Die Leitungen 180 werden mit den metallischen Anschlussplatten 213 und 214 über die Verbindungseinrichtungen 189 gekuppelt. Der elastische Ring 13 wird an das erste Isolationsporzellan 12 gesetzt. Die Luftabdeckung 10 wird an das erste Isolationsporzellan 12 gesetzt.
Der metallische Dichtring 192 wird, wie dies in 8 deutlich gezeigt ist, in das Gehäuse 19 gesetzt und an den ringartigen Absatz 300 angeordnet, der an der Innenwand des Gehäuses 19 ausgebildet ist. Die Luftabdeckung 10 wird an das erste Isolationsporzellan 12 gesetzt, um die Baugruppe 100 auszubilden, wie dies in 9 gezeigt ist.
Nachdem die Baugruppe 100 vorbereitet worden ist, wird die ringartige Kopfplatte 31, wie dies in 9 gezeigt ist, an dem Kopf des Gehäuses 19 in Kontakt mit einer Endwand 195 des Flansches 195 gesetzt und dann in dem Herstellgerät festgehalten. Danach wird die ringartige Grundplatte 132 an den Abschnitt 106 mit dem kleinen Durchmesser der Luftabdeckung 10 gesetzt und nach unten bewegt, damit das Ende der Luftabdeckung 10 an dem Grundendabschnitt des Gehäuses 19 sitzt.
Danach wird das Ende der Luftabdeckung 10 an dem Grundendabschnitt des Gehäuses 19 in der gleichen Weise wie bei dem ersten bis dritten Ausführungsbeispiel verschweißt.
Die restlichen Zusammenbauschritte sind die gleichen wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel und deren detaillierte Erläuterung unterbleibt.
Das verbesserte Herstellsystem für den Gassensor ist zu einem Errichten einer erforderlichen hermetischen Abdichtung bei einem Körper des Gassensors in der Lage. Das System weist die folgenden Schritte auf: Vorbereiten einer Sensorbaugruppe, die ein Gehäuse, eine Luftabdeckung, ein Isolationsporzellan und ein Sensorelement hat, Drücken der Luftabdeckung gegen das Gehäuse, damit ein Ende der Luftabdeckung an einem Ende des Gehäuses sitzt, um eine Überdeckung von diesem zu bilden, und Schweißen der Luftabdeckung an das Gehäuse über die Überdeckung. Das Schweißen wird verwirklicht, während die Luftabdeckung gegen das Gehäuse gedrückt wird, wodurch ein elastisches Element in der Luftabdeckung zusammengedrückt wird, um eine hermetische Abdichtung zwischen dem Sensorelement und dem Gehäuse zu errichten. Die Luftabdeckung kann an dem Gehäuse vor dem Schweißen der Überdeckung zum Sichern einer Positionsbeziehung zwischen der Luftabdeckung und dem Gehäuse geheftet sein.

Claims

Gassensorherstellverfahren gemäß den folgenden Schritten: Vorbereiten einer länglichen Baugruppe, die folgendes aufweist: (a) ein längliches Gehäuse, das aus einem ersten Endabschnitt, einem zweiten Endabschnitt und einem Flansch zwischen dem ersten und dem zweiten Endabschnitt gebildet ist, (b) eine Abdeckung, die aus einem Abschnitt mit einem kleinen Durchmesser, einem Abschnitt mit einem großen Durchmesser und einem zwischen dem Abschnitt mit dem kleinen Durchmesser und dem Abschnitt mit dem großen Durchmesser ausgebildeten Absatz gebildet ist, (c) ein erstes Isolationsporzellan, das in dem Abschnitt mit dem großen Durchmesser der Abdeckung in Kontakt mit dem Absatz über ein elastisches Element angeordnet ist, (d) ein zweites Isolationsporzellan, das in dem Gehäuse angeordnet ist, wobei ein Ende von ihm mit einem Ende des ersten Isolationsporzellans ausgerichtet zueinander in Kontakt steht, und (e) ein Laminatsensorelement, das in dem zweiten Isolationsporzellan angeordnet ist; Setzen eines Druckelements auf die Abdeckung mit einer hohen Geschwindigkeit, bis das Druckelement mit einem Absatz der Abdeckung in Kontakt kommt, Drücken der Abdeckung mittels des Druckelements gegen das Gehäuse in einer Längsrichtung der Baugruppe mit einer verzögerten Geschwindigkeit, um ein Ende des Abschnittes mit dem großen Durchmesser der Abdeckung an dem ersten Endabschnitt des Gehäuses zu setzen, bis ein Druck, der auf den Absatz ausgeübt wird, eine vorgegebene Druckhöhe erreicht, wodurch eine Überdeckung ausgebildet wird; und Schweißen des Abschnittes mit dem großen Durchmesser der Abdeckung an den ersten Endabschnitt des Gehäuses an der Überdeckung, während die Abdeckung gegen das Gehäuse gedrückt wird.
Gassensorherstellverfahren gemäß Anspruch 1, wobei bei dem Schritt des Drückens die Abdeckung gegen das Gehäuse gedrückt wird, während das elastische Element zusammengedrückt wird, um das zweite Isolationsporzellan gegen eine Innenwand des Gehäuses elastisch zu drängen, um eine hermetische Abdichtung zwischen einer Außenwand des zweiten Isolationsporzellans und der Innenwand des Gehäuses zu errichten.
Gassensorherstellverfahren gemäß Anspruch 1, wobei der Schritt des Schweißens ausgeführt wird, während sich die Abdeckung und das Gehäuse drehen.
Gassensorherstellverfahren gemäß Anspruch 1, wobei der Schritt des Schweißens ausgeführt wird, während die Abdeckung und das Gehäuse feststehen.
Gassensorherstellverfahren gemäß dem Anspruch 1, wobei bei dem Schritt des Schweißens der Abschnitt mit dem großen Durchmesser der Abdeckung an dem ersten Endabschnitt des Gehäuses und dem gesamten Umfang der Überdeckung herum geschweißt wird.
Gassensorherstellverfahren gemäß Anspruch 5, wobei bei dem Schritt des Schweißens der Abschnitt mit dem großen Durchmesser der Abdeckung an dem ersten Endabschnitt des Gehäuses um den gesamten Umfang der Abdeckung herum durch Laserschweißen geschweißt wird.
Gassensorherstellverfahren gemäß Anspruch 1, wobei es die folgenden Schritte aufweist: Heften des Abschnittes mit dem großen Durchmesser der Abdeckung an den ersten Endabschnitt des Gehäuses an der Überdeckung, während die Überdeckung gegen das Gehäuse gedrückt wird; Drehen der Baugruppe um ihre Längsachse; und Schweißen des Abschnittes mit dem großen Durchmesser der Abdeckung an den ersten Endabschnitt des Gehäuses über die Überdeckung.
Gassensorherstellverfahren gemäß Anspruch 7, wobei bei dem Schritt des Drückens die Abdeckung gegen das Gehäuse gedrückt wird, während das elastische Element zusammengedrückt wird, um das zweite Isolationsporzellan gegen eine Innenwand des Gehäuses elastisch zu drängen, um eine hermetische Abdichtung zwischen einer Außenwand des zweiten Isolationsporzellans und der Innenwand des Gehäuses zu errichten.
Gassensorherstellverfahren gemäß Anspruch 7, wobei der Schritt des Schweißens ausgeführt wird, während die Abdeckung gegen das Gehäuse gedrückt wird.
Gassensorherstellverfahren gemäß Anspruch 7, wobei ein an der Abdeckung ausgeübter Druck nach dem Schritt des Heftens entspannt wird.
Gassensorherstellverfahren gemäß Anspruch 7, wobei der Schritt des Schweißens durch Laserschweißen ausgeführt wird.
Gassensorherstellverfahren gemäß Anspruch 7, wobei bei dem Schritt des Heftens zumindest zwei Heftschweißungen bei der Überdeckung der Abdeckung und des Gehäuses ausgeführt werden.
Gassensorherstellverfahren gemäß Anspruch 1, wobei bei dem Schritt des Drückens die Abdeckung gegen das Gehäuse in einer Längsrichtung der Baugruppe gedrückt wird, bis ein an dem Gehäuse ausgeübter Druck eine vorgegebene Druckhöhe erreicht hat, bei der das elastische Element verformt wird, um einen elastischen Druck in der Längsrichtung der Baugruppe zu erzeugen, damit das Ende des Abschnittes mit dem großen Durchmesser der Abdeckung auf den ersten Endabschnitt des Gehäuses gesetzt wird, um die Überdeckung auszubilden.
Gassensorherstellverfahren gemäß Anspruch 13, wobei bei dem Schritt des Drückens die Abdeckung gegen das Gehäuse gedrückt wird, während das elastische Element zusammengedrückt wird, um das zweite Isolationsporzellan gegen eine Innenwand des Gehäuses elastisch zu drängen, um eine hermetische Abdichtung zwischen einer Außenwand des zweiten Isolationsporzellans und der Innenwand des Gehäuses zu errichten.
Gassensorherstellverfahren gemäß Anspruch 13, wobei die vorgegebene Druckhöhe 1,2-mal größer als oder gleich wie ein elastischer Druck ist, der durch das elastische Element erzeugt wird.
Gassensorherstellverfahren gemäß den folgenden Schritten: Vorbereiten einer länglichen Baugruppe, die folgendes aufweist: (a) ein längliches Gehäuse, das aus einem ersten Endabschnitt, einem zweiten Endabschnitt und einem Flansch zwischen dem ersten und dem zweiten Endabschnitt gebildet ist, (b) eine Abdeckung, die aus einem Abschnitt mit einem kleinen Durchmesser, einem Abschnitt mit einem großen Durchmesser und einem zwischen dem Abschnitt mit dem kleinen Durchmesser und dem Abschnitt mit dem großen Durchmesser ausgebildeten Absatz gebildet ist, (c) ein Isolationsporzellan, das in dem Abschnitt mit dem großen Durchmesser der Abdeckung in Kontakt mit dem Absatz über ein elastisches Element angeordnet ist, und (d) ein becherförmiges Sensorelement, das in dem Gehäuse angeordnet ist; Drücken der Abdeckung gegen das Gehäuse in einer Längsrichtung der Baugruppe, um ein Ende des Abschnittes mit dem großen Durchmesser der Abdeckung an den ersten Endabschnitt des Gehäuses zu setzen, um eine Überdeckung auszubilden, so dass das elastische Element gedrängt wird, um das Isolationsporzellan gegen das Gehäuse zu drücken; und Schweißen des Abschnittes mit dem großen Durchmesser der Abdeckung an den ersten Endabschnitt des Gehäuses an der Überdeckung, während die Abdeckung gegen das Gehäuse gedrückt wird.
Gassensorherstellverfahren gemäß Anspruch 16, wobei der Schritt des Schweißens ausgeführt wird, während sich die Abdeckung und das Gehäuse drehen.
Gassensorherstellverfahren gemäß Anspruch 16, wobei der Schritt des Schweißens ausgeführt wird, während die Abdeckung und das Gehäuse feststehen.
Gassensorherstellverfahren gemäß Anspruch 16, wobei bei dem Schritt des Schweißens der Abschnitt mit dem großen Durchmesser der Abdeckung an dem ersten Endabschnitt des Gehäuses um den gesamten Umfang der Überdeckung herum geschweißt wird.
Gassensorherstellverfahren gemäß Anspruch 19, wobei bei dem Schritt des Schweißens der Abschnitt mit dem großen Durchmesser der Abdeckung an dem ersten Endabschnitt des Gehäuses um den gesamten Umfang der Überdeckung herum durch Laserschweißen geschweißt wird.
Gassensorherstellverfahren gemäß Anspruch 16, wobei es die folgenden Schritte aufweist: Heften des Abschnittes mit dem großen Durchmesser der Abdeckung an den ersten Endabschnitt des Gehäuses an der Überdeckung, während die Abdeckung gegen das Gehäuse gedrückt wird; Drehen der Baugruppe um ihre Längsachse; und Schweißen des Abschnittes mit dem großen Durchmesser der Abdeckung an den ersten Endabschnitt des Gehäuses über die Abdeckung.
Gassensorherstellverfahren gemäß Anspruch 21, wobei bei dem Schritt des Drückens die Abdeckung gegen das Gehäuse gedrückt wird, während das elastische Element zusammengedrückt wird, um das Sensorelement gegen eine Innenwand des Gehäuses elastisch zu drängen, um eine hermetische Abdichtung zwischen einer Außenwand des Sensorelementes und der Innenwand des Gehäuses zu errichten.
Gassensorherstellverfahren gemäß Anspruch 21, wobei der Schritt des Schweißens ausgeführt wird, während die Abdeckung gegen das Gehäuse gedrückt wird.
Gassensorherstellverfahren gemäß Anspruch 21, wobei ein an der Abdeckung ausgeübter Druck nach dem Schritt des Heftens entspannt wird.
Gassensorherstellverfahren gemäß Anspruch 21, wobei der Schritt des Schweißens durch Laserschweißen ausgeführt wird.
Gassensorherstellverfahren gemäß Anspruch 21, wobei bei dem Schritt des Heftens zumindest zwei Heftschweißungen bei der Überdeckung der Abdeckung und des Gehäuses ausgeführt werden.
Gassensorherstellverfahren gemäß Anspruch 16, wobei bei dem Schritt des Drückens die Abdeckung gegen das Gehäuse in einer Längsrichtung der Baugruppe gedrückt wird, bis ein an dem Gehäuse ausgeübter Druck eine vorgegebene Druckhöhe erreicht hat, bei der das elastische Element verformt wird, um einen elastischen Druck in der Längsrichtung der Baugruppe zu erzeugen, damit das Ende des Abschnittes mit dem großen Durchmesser der Abdeckung auf den ersten Endabschnitt des Gehäuses gesetzt wird, um die Überdeckung auszubilden.
Gassensorherstellverfahren gemäß Anspruch 27, wobei bei dem Schritt des Drückens die Abdeckung gegen das Gehäuse gedrückt wird, während das elastische Element zusammengedrückt wird, um das Sensorelement gegen eine Innenwand des Gehäuses elastisch zu drängen, um eine hermetische Abdeckung zwischen einer Außenwand des Sensorelementes und der Innenwand des Gehäuses zu errichten.
Gassensorherstellverfahren gemäß Anspruch 27, wobei die vorgegebene Druckhöhe 1,2-mal größer als oder gleich wie ein elastischer Druck ist, der durch das elastische Element erzeugt wird.