专利名称：气体探测器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种独立权利要求前序部分所述的气体探测器。
在EP 0 506 897 B1中给出了一种该类型的气体探测器。该气体探测器具有一个传感元件，在其一个端部上设置有外侧的接触面，它们与一些接触件导电连接。通过它们例如可以将传感元件的信号从气体探测器的一个壳体中引出来。接触件借助于一个包围着传感元件的弹簧元件、构成传力链地被夹紧于接触面和一个由弹簧元件向传感元件夹紧的压紧件之间。
这种气体探测器的不足之处在于弹簧元件具有相对陡峭变化的弹簧特征曲线，因此微小的加工偏差，就已经会使弹簧元件所施加的力太弱，从而造成传感元件接触不良的后果，或者在安置弹簧元件时造成接触用元件的损坏。
另外，在DE 101 32 826 A1中描述了一种气体探测器，其壳体内固定安置着一个长形的、层状构造的传感元件。在该传感元件的一个端部上、在两个相对的外表面上设计有接触面。这些接触面通过导线与安置于传感元件内部的测量元件导电连接。为了使传感元件触点接通，通过两个相对安置的压紧件将连接导线压在各自的接触面上。为此，设置有一个弹簧元件，由它包围作用着压紧件、并将其压在连接导线及接触面上。
弹簧元件为一个环形片形式的弹簧环，具有径向尺寸不同的区域。弹簧元件的中心留空中容纳这两个压紧件和传感元件。弹簧元件具有两个靠置在压紧件上的弹性区段，后者呈舌状向内凸出。弹簧元件的外部轮廓呈圆形。
装配时，将弹簧元件套到这两个压紧件上。在装配之前、即在未夹紧状态下，弹簧元件由扁平的环形片构成。在夹紧状态中，即弹簧元件套到这两个压紧件后，两个弹性区段从环形片的平面上弯出、并因此施加一个实现与传感元件的触点接通所必需的力于压紧件上。弹性区段因此在一个方向上发生变形，该方向具有的主要分量平行于传感元件的纵轴线。
这种气体探测器的缺点是弹簧元件在夹紧状态下在一些确定的区域中通过弹性区段的变形而承受了高应力，它们可能造成对弹簧元件的损坏。这种高应力尤其出现在这样的区域中，在该区域中这些弹性区段连接在弹簧元件的环状的基底形状上。这些区域中的高应力，使得弹簧元件具有相比而言陡峭的弹簧特性曲线、并因此具有相对很小的弹簧行程。为了避免非弹性区域中弹性区段的变形，在元件的加工及装配中必需保持很小的公差。此外，弹簧元件的圆形外部轮廓使得弹簧元件的用于装配的精准定向困难。
发明优点本发明的、具有独立权利要求特征的气体探测器，相比而言的优点是提供了具有平缓的弹簧特性曲线和大的弹簧行程的弹簧元件，它易于制造和装配，并且在装配过程中发生损坏的风险很低。
为此，弹簧元件具有一个槽。提供该槽减弱了局部出现的应力集中，并且因为更平缓的弹簧特性曲线的缘故，明显地减小了弹簧元件发生过高应力的危险性。
通过从属权利要求中所述的措施，能够有利地进一步扩展在独立权利要求中给出的气体探测器。
有利的是，弹簧元件具有一个贴靠于压紧件上的弹性区段，它在夹紧状态中向一个方向变形，它具有平行于传感元件的纵轴线的一个主要分量，其中，在弹性区段区域内在弹簧元件的背离压紧件的一侧上，设置了该槽。
有利的是，将槽设置于弹性区段的中心，并且该槽在向着弹性区段的方向上构造成长形和/或楔形、并且具有圆整的端部，该槽的两个相对的侧面之间的距离在向着弹性区段方向上逐渐缩小。在这种形状的槽中，局部出现的应力集中可以特别有效地降低下来。
在本发明的一个有利构造中，设置有两个在直径上相反端的位置相对的弹性区段。弹簧元件优选具有两个对称平面，即垂直于这两个弹性区段的连接线的平面，以及由这两个弹性区段的连接线和传感元件的纵轴线所确定的平面。
装配过程中，能够按照如下方式简单地实现弹簧元件的定位弹簧元件的外侧在槽的区域中构成平的，而弹簧元件的平的区域垂直于由这两个位置相对的弹性区段所确定的轴线。槽则设置于弹簧元件的该平的区域的中心，这样，也同样另外地简化了弹簧元件的定位。
本发明的实施例在附图中示出、并在下面的说明中予以详细解释。
图1示出了一个本发明的气体探测器的剖视图，图2和图3示意性示出了本发明的气体探测器的接触连接装置，图4为一个本发明的弹簧元件的俯视图，图5示出了没有槽的弹簧元件的弹簧特性曲线以及本发明中带有槽的弹簧元件的弹簧特性曲线。
具体实施例方式
图1示出了一个气体探测器10，如一个入探测器或者一个宽带(Breitband)-λ探测器。该气体探测器10具有一个检测侧区段15和一个连接侧区段16，并具有一个金属壳体13。它在检测侧区段15中以参考标号13a标示，而在连接侧区段16中用参考标号13b标示。在壳体13内通过陶瓷模制件25、26及一个密封元件27气密地固定了，一个平面状的长形传感元件14。气体探测器10在其连接侧区段16与一个电缆外套12连接，在该外套内设有用于传感元件14的连接电缆18。
壳体13的检测侧区段13a上，固定着一个保护管22，后者具有一些气体进口和出口23。保护管22包围着从壳体13的检测侧区段13a中伸出的传感元件14的检测侧端部14a。在检测端区段15上，此外还设置有一个螺纹24，通过它能够将气体探测器10固定于图中未给出的排气管上去。
壳体13的连接侧区段13b借助于一个径向的环绕焊缝31气密性地固定于壳体13的检测端区段13a上。壳体13的连接侧区段13b包围着传感元件14的一个连接侧端部14b，并构成一个内室33。在其内部设置了传感元件14的接触连接装置100(见图3)，通过该接触连接装置实现传感元件14与一些接触件35的导电接触。这些接触件35的电缆侧区段制作成卷边连接结构。借助于这些卷边连接结构43，将这些接触件35与连接电缆18导电连接。
在连接侧端部13b上，壳体13制作成一个逐渐变细的圆柱状区段45。该圆柱状区段45被一个电缆穿通件50所封闭。该电缆穿通件50例如可以由PTFE制作，并具有与需要穿过的连接电缆18的数量相等的穿孔51。
图2和3示出了气体探测器10的接触连接装置100。在传感元件14的连接侧区段14b中、在传感元件14的相对两侧上设计有接触表面121。通过该接触连接装置100，使每个接触面121与一个接触件35导电连接。为此，设置了两个压紧件123，在它们之间安置着传感元件14的连接侧区段14b以及这些接触件35。这些压紧件123通过一个弹簧元件131被压在一起，由此使得设置于这些压紧件123之间的接触件35被按压到传感元件14的接触面121上。
在图2和4中示出了弹簧元件131，它处于被套到压紧件123上之前，亦即尚未夹紧。弹簧元件131在夹紧之前为一个平面状的环形的冲压件，它具有两个位置相对、向内侧凸出的弹性区段132。在弹性区段132区域内，在弹簧元件131的外侧上各设计了一个槽133。弹簧元件131不仅相对于将两个弹性区段132连接起来的轴线、而且还相对于垂直于该轴线的轴线(通过弹簧元件131的中心)为镜面对称的。槽133因此被设置于各自的弹性区段132的中心上。槽133在向着弹性区段132的方向上为长形和楔形的，并且具有被圆整的端部。在弹簧元件131的与槽133相邻的区域中的弹簧元件的外侧被整平134。由在槽133的两侧的这些平整区域134所确定的直线垂直于所述由两个位置相对的弹性区段132构成的轴线。除去这些弹性区段132、槽133及这些平整区域134外，弹簧元件131的外侧和内侧都为圆形。
为了接触连接传感元件14，将弹簧元件131推到这两个压紧件123上。弹簧元件131仅仅以这些弹性区段132与这些压紧件123接触。弹簧元件131的这些弹性区段132在其推到压紧件123上时向一个方向弯曲，该方向具有一个与传感元件14的纵轴线平行的主要分量(见图3)。图5给出了所谓的弹性特征曲线，即由弹簧元件131施加的作用力F与弹簧元件131的这些弹性区段132的偏移s之间的关系曲线。以参考标号201标示的曲线说明的是没有槽的弹簧元件的弹性特征曲线，而以参考标号202标示的曲线，为本发明中具有槽133的弹簧元件131的弹性特征曲线。与没有槽的弹簧元件相比，具有槽133的弹簧元件131显示了明显地平缓的弹性特征曲线。
权利要求
1.一种用于确定被测气体的物理特性的气体探测器(10)，尤其用于确定被测气体的温度或者被测气体的气体组分的浓度，具有一个传感元件(14)，至少一个设置于该传感元件(14)上的接触面(121)，以及与该接触面(121)导电连接的接触件(35)，该接触件构成传力链地被夹紧在所述接触面(121)和至少一个被一个弹簧元件(131)向着传感元件(14)夹紧的压紧件(123)之间，其中，该弹簧元件(131)至少部分地包围作用着所述压紧件(123)，其特征为该弹簧元件(131)具有一个槽(133)。
2.如权利要求1所述的气体探测器，其特征为该槽(133)被设置在弹簧元件(131)的一个区域上，在该区域中弹簧元件(131)贴靠在压紧件(123)上。
3.如权利要求1或2所述的气体探测器，其特征为该槽(133)设置在弹簧元件(131)的背离所述压紧件(123)的一侧上。
4.如上述权利要求之一所述的气体探测器，其特征为弹簧元件(131)包围作用着压紧件(123)并且具有一个贴靠到压紧件(123)上的弹性区段(132)，后者在夹紧状态中向一个方向变形，该方向具有一个平行于传感元件(14)的纵轴线的主要分量。
5.如权利要求4所述的气体探测器，其特征为弹簧元件(131)在所述弹性区段(132)区域内在其背离压紧件(123)的一侧具有一个槽(133)。
6.如权利要求4或5所述的气体探测器，其特征为该槽(133)被设置在所述弹性区段(132)的中心。
7.如权利要求4至6之一所述的气体探测器，其特征为该槽(133)在向着弹性区段(132)的方向上为长形和/或者楔形，具有被圆整的端部。
8.如权利要求4至7之一所述的气体探测器，其特征为弹簧元件(131)的弹性区段(132)为一个沿径向指向内的舌状区域。
9.如权利要求4至8之一所述的气体探测器，其特征为弹簧元件(131)具有两个大致在直径上相反端的、位置相对的弹性区段(132)。
10.如上述权利要求之一所述的气体探测器，其特征为弹簧元件(131)由环形片式的弹簧环构成，具有一些径向上宽度不同的区域。
11.如上述权利要求之一所述的气体探测器，其特征为弹簧元件(131)在未夹紧状态中为扁平的环形片，而在夹紧状态中这个弹性区段(132)或者这些弹性区段(132)从环形片的平面中弯曲出来。
12.如权利要求10或11之一所述的气体探测器，其特征为弹簧元件(131)的外侧在与所述槽(133)相邻的这些区域(134)内被构造为平的，并且弹簧元件(131)的该平的区域(134)垂直于由所述两个位置相对的弹性区段(132)所确定的轴线。
13.如上述权利要求之一所述的气体探测器，其特征为弹簧元件(131)将至少两个相对于传感元件(14)而言大致位于直径上相反端的相互相对的两侧上的压紧件(123)向着传感元件(14)夹紧。
14.如上述权利要求之一所述的气体探测器，其特征为弹簧元件(131)由冲压件构成。
全文摘要
本发明给出了一种用于确定被测气体的物理特性的气体探测器(10)，尤其用于确定被测气体的温度或者被测气体的气体组分的浓度。该气体探测器(10)具有一个传感元件(14)，至少一个设置于传感元件(14)上的接触面(121)，以及与接触面(121)导电连接的接触件(35)。该接触件(35)构成传力链地被夹紧在所述接触面(121)和至少一个被一个弹簧元件(131)向着传感元件(14)夹紧的压紧件(123)之间。其中，该弹簧元件(131)至少部分地包围作用着所述压紧件(123)，并且具有一个槽(133)。
文档编号G01N27/407GK1672043SQ03818020
公开日2005年9月21日 申请日期2003年7月4日 优先权日2002年7月27日
发明者赫尔穆特·魏尔, 于尔根·维尔德, 安德烈亚斯·佩施 申请人:罗伯特·博世有限公司