专利名称：可确保高度气密性密封的改进气体传感器结构的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及一种气体传感器，其被安装在例如车辆内燃机的排气系统中，用于测量排气中的特定成分。特别地讲，本发明涉及一种改进的气体传感器结构，其能够将壳体理想地卷曲，以确保在壳体与检测元件之间建立高度的气密性密封。
背景技术：
安装在车辆内燃机的排气系统(例如排气歧管或排气管)中的点气体传感器被构造成具有一个检测元件，其被气密性地装配在一个中空圆柱形壳体中。这种装配是以下述方式实现的，即卷曲或弯曲壳体的一个开口端部，以使检测元件恒定地邻接壳体内壁。检测元件内形成有一个内腔，其被用作基准气体内腔，作为基准气体的空气可以引入其中。内外电极分别固定在检测元件的内壁和外壁上。内电极暴露于检测元件的内腔中，外电极暴露于环绕着检测元件限定出的受测气体腔中，以测量流入受测气体腔中的内燃机排气中的特定成分的浓度。壳体的开口端部的卷曲还在壳体与检测元件之间也就是在受测气体腔与基准气体腔之间建立了气密性密封。
授予Watanabe等的美国专利6,303,013(该专利已转让给与本申请相同的受让人)中公开了一种采用前述卷曲工艺将检测元件安装在壳体中的方法。如Watanabe等所公开，壳体被构造成具有一个用于被卷曲的环形延伸段。该环形延伸段的壁向着壳体的开口端缩减，而且壁的尺寸被选择，以防止延伸段在卷曲之后鼓出。
该环形延伸段的减缩壁的最大厚度为最小厚度的两倍。具体而言，环形延伸段的厚度变化很大，这导致难以使环形延伸段均匀变形。特别地讲，如果所使用的卷曲机已极大地磨损，或者环形延伸段存在尺寸误差，则难以将环形延伸段弯曲90°，这通常会导致壳体与检测元件之间的附着力不足，也就是说，受测气体腔与基准气体腔之间的气密性密封程度不够。
发明内容
因此，本发明的一个首要目的是避免现有技术中的缺点。
本发明的另一个目的是提供一种改进的气体传感器结构，其能够将壳体理想地卷曲，以确保在限定在气体传感器内的受测气体腔与基准气体腔之间建立高度的气密性密封。
根据本发明的一个方面，提供了一种改进的气体传感器结构，该气体传感器用于测量气体中的某种指定成分。所述气体传感器包括(a)一个中空圆柱形壳体，其具有一个长度尺寸，并且具有彼此相反的第一和第二端部；(b)一个检测元件，其装配在所述中空圆柱形壳体中，所述检测元件中形成有一个基准气体腔；(c)一个暴露于受测气体的罩盖，其结合在所述中空圆柱形壳体的第一端部，所述暴露于受测气体的罩盖中限定了一个受测气体腔，将要被所述检测元件检测的气体可进入所述受测气体腔中，并且所述检测元件暴露于所述受测气体腔中；(d)一个暴露于基准气体的罩盖，其结合在所述中空圆柱形壳体的第二端部，所述暴露于基准气体的罩盖中限定了一个基准气体腔，基准气体可进入所述基准气体腔，并且所述基准气体腔通向检测元件的基准气体腔；(e)一个密封元件，其布置在所述中空圆柱形壳体的第一端部与所述检测元件之间；(f)一个环形端部，其形成在所述中空圆柱形壳体的第一端部。所述环形端部包括一个环形颈部和一个环形延伸段，所述环形延伸段从所述环形颈部向着所述第一端部的末端延伸，并且外径大于所述环形颈部。所述环形延伸段被卷曲，以通过所述密封元件推压所述检测元件以使之与所述中空圆柱形壳体恒定地邻接，以便在所述暴露于基准气体的罩盖的所述基准气体腔与所述受测气体腔之间建立气密性密封。在被卷曲之前，所述环形延伸段具有下述形状，即包括一个环形锥部，其外径向着第一端部的末端缩减，以及一个环形直立部，其从所述环形锥部向着所述第一端部的末端延伸。所述环形直立部被向着所述中空圆柱形壳体的内侧弯曲，以推动所述检测元件而实现其与所述中空圆柱形壳体之间的所述恒定邻接。
壳体的上述结构使得所述直立部能够被弯曲到几乎90°并且具有均匀的变形度。这样可以沿壳体的纵向紧密地推压密封元件，从而在检测元件与壳体之间建立牢固的附着。这样，可以确保在受测气体腔与基准气体腔之间建立高度的气密性密封。即使是在卷曲机因多次使用而出现很大磨损或壳体的环形端部存在尺寸误差的情况下，也能够确保实现直立部的均匀程度的变形。
在本发明的优选模式中，在所述环形延伸段被卷曲之前，在所述中空圆筒形壳体的所述环形端部中，如果将所述环形延伸段的环形直立部的末端部的厚度定义为t1，将环形锥部的最大直径定义为t3，将环形颈部的厚度定义为t4，则可以满足下述关系t1＜t4＜t3。
具体而言，如果厚度t1小于厚度t4，则直立部可以被变形，而环形颈部几乎不出现变形。如果厚度t4小于厚度t3，则便于使环形颈部屈缩。
在所述环形延伸段被卷曲之前，在所述中空圆筒形壳体的所述环形端部中，如果将与所述环形锥部相连的环形直立部基端处的厚度定义为t2，将环形颈部的厚度定义为t4，则可以满足下述关系(t1+t2)/2＜t4。这样可以避免在环形直立部被卷曲之后导致环形颈部鼓出。
另一个关系t1≤t2≤1.1×t1也可以被满足。这使得环形颈部具有沿壳体纵向均匀分布的外径，或者向着壳体末端缩减的外径。这样，便于对环形直立部进行卷曲处理。
如果将所述环形延伸段在所述中空圆筒形壳体的纵向上的长度定义为L1，将所述直立部在所述中空圆筒形壳体的纵向上的长度定义为L2，则满足下述关系0.4×L1＜L2＜0.7×L1。这样，便于对环形直立部进行卷曲处理。
通过下面的详细描述以及示出了本发明优选实施例的附图，可以更全面的理解本发明。然而，图中所示的特定实施例并不意味着对本发明构成限制，它们仅被用于解释和理解的目的。
图1是局部放大的纵向剖视图，示出了根据本发明的气体传感器的壳体的结构。
图2是根据本发明的气体传感器的内部结构的纵向剖视图。
图3是在壳体端部被卷曲之后具有不同厚度关系的壳体试样的环形颈部的变形程度的曲线图。
图4是具有不同厚度关系的壳体试样的端部的作为用于表示卷曲程度的参数的卷曲角度的曲线图。
图5是具有不同长度关系的壳体试样的端部的作为用于表示卷曲程度的参数的卷曲角度的曲线图。
图6是显示壳体端部被卷曲的方式的局部放大纵向剖视图。
图7是图6所示的壳体端部在被卷曲之后其结构的局部放大纵向剖视图。
图8是显示一个对比例的局部放大纵向剖视图，其中具有传统结构的壳体的端部被卷曲。
图9是图8所示的壳体端部在被卷曲之后其结构的局部放大纵向剖视图。
具体实施例方式
参看附图，其中相同的附图标记在不同的图中表示相同的元件；特别是参看图2，图中示出了根据本发明的气体传感器1，其被安装在车辆内燃机的排气系统中，用于测量排气中的氧气含量，以便对内燃机进行燃烧控制。应当指出，本发明并不局限于氧气传感器，而是可以应用于各式各样的气体传感器，例如HC、CO、NOx等的传感器。
气体传感器1主要包括一个检测元件3、一个中空圆柱形壳体2、一个暴露于受测气体的罩盖组件5、一个暴露于空气的罩盖6。壳体2中形成有一个内腔201，其在图中的上下端敞开。检测元件3被限定在壳体2的内腔201中。暴露于受测气体的罩盖组件5在其一端与壳体2的下端结合。暴露于空气的罩盖6结合在壳体2的上端。暴露于受测气体的罩盖组件5、壳体2、暴露于空气的罩盖6沿纵向L排列，以确定出气体传感器1的长度。
检测元件3由一个杯形密实电解质体构成，其内部限定出一个基准气体腔30，空气可以作为基准气体进入该基准气体腔中。暴露于受测气体的罩盖组件5中限定了一个气体腔50，在该气体腔中，检测元件3的顶部(即检测部分)暴露在受测气体中。暴露于空气的罩盖6中限定了一个基准气体腔60，其通向检测元件3的基准气体腔30。
壳体2具有一个形成在其上端的环形端部20。该环形端部20被向着壳体2的内侧卷曲或弯曲，以将检测元件1牢固地限定在壳体2中。图1中以放大剖视图示出了向内弯曲之前的环形端部20。密封部分4布置在环形端部20与检测元件3之间。通过将环形端部20抵靠着密封部分4向内挤压并弯曲，可实现检测元件3在壳体2中的牢固安装，从而确保将检测元件3紧固在壳体2中。
如图2中清楚地显示，环形端部20具有一个环形的颈部22和一个环形的卷曲延伸段21，该卷曲延伸段从该颈部延伸出来并且具有末端211A。
在被弯曲以实现上述卷曲安装之前，如图1所示，环形的卷曲延伸段21包括一个环形的锥部212和一个环形直立部211。锥部212的壁向着末端211A缩减。直立部211具有基本一致的直径，并且从锥部212延续伸出。如图2和7所示，通过将直立部211向内弯曲或塑性变形，以将检测元件3牢固装配在壳体2中，实现了所述卷曲安装。
气体传感器1在本例中是一个氧气(O2)传感器，其被安装在车辆内燃机的排气系统中，以用于实施燃烧控制。
如前所述，检测元件3为杯形，其具有一个形成有基准气体腔30密实电解质体。检测元件3的操作和形状是本领域公知的，不是本发明的重要部分，因此这里不再解释。
检测元件3沿纵向L具有一个长度，并且具有一个封闭的顶端。密实电解质体具有分别固定在其外壁和内壁上的外电极和内电极。在基准气体腔30中布置着一个棒状加热器35，其用于将检测元件3的密实电解质体加热到可以正确测量氧气浓度的预期高温。
检测元件3的外电极和内电极电连接着传感器输出线301。传感器输出线301在瓷制绝缘体11中电结合在引线131上。引线131穿过衬套12延伸到气体传感器1的外侧。
如图2中清楚地显示，密封部分4包括一个由滑石粉制成的粉末密封部43、一个绝缘体42、一个金属环41和一个金属垫圈44。绝缘体42用于使检测元件3与壳体2绝缘。金属环41布置在卷曲延伸段21与绝缘体42之间，从而以邻接于这二者之间的方式实现二者之间的气密性密封。金属垫圈44布置在检测元件3的外侧环形锥肩31与壳体2的内侧环形锥肩24之间，以加强它们之间的附着性能。粉末密封部43、绝缘体42、金属环41布置在一个圆筒内腔25中，该圆筒内腔25限定在检测元件3的外周与壳体2的内周之间。
具体而言，金属垫圈44、检测元件3的锥肩31、粉末密封部43、绝缘体42和金属环44在弹性压力的作用下被以彼此牢固邻接的方式限定在壳体2的锥肩24与壳体2的卷曲延伸段21的环形端部20之间，所述弹性压力是因卷曲延伸段21向壳体2内侧弯曲而产生的。
暴露于空气的罩盖6在其一个开口端部601处焊接在壳体2上，并且围绕着壳体2的环形端部20；在气体传感器1的使用过程中，暴露于空气的罩盖6暴露于空气中。磁制绝缘体11布置在暴露于空气的罩盖6中。橡胶制成的衬套12装配在暴露于空气的罩盖6上沿纵向L与开口端部601相反设置的另一开口端部602中。
暴露于空气的罩盖6中形成有多个通气口63，其通向基准气体腔60，用于将空气作为基准气体引入。一个圆筒形防水过滤器61围绕着通气口63布置。一个外罩62固定在暴露于空气的罩盖6的一个小径部分上。这种固定是通过将外罩62向内挤压而实现的，从而可以同时将过滤器61限定在外罩62与暴露于空气的罩盖6之间。外罩62还具有透过过滤器61与通气口63连通的多个通气口64。
将在检测元件3中用作基准气体的空气被从气体传感器1的外侧引入，并且通过暴露于空气的罩盖6的基准气体腔60流入检测元件3的基准气体腔30中。
如前所述的暴露于受测气体的罩盖组件5将其一端安装在一个形成于壳体2底部的环形槽中。暴露于受测气体的罩盖组件5包括一个内罩51和一个外罩52，二者均具有气体入口53，透过这些气体入口，受测气体可进入暴露出检测元件3的气体腔50中。
如图1和2所示，壳体2具有一个罩盖焊接部分23，其上焊接着暴露于空气的罩盖6。罩盖焊接部分23布置在暴露于空气的罩盖6的开口端部601中。罩盖焊接部分23的外径小于壳体2的最大外径。罩盖焊接部分23形成在壳体2的环形端部20与凸缘70之间。
如前所述，卷曲延伸段21的直立部211具有基本一致的直径。类似地，罩盖焊接部分23具有基本一致的直径。
卷曲延伸段21的卷曲是通过冷卷曲和热卷曲实现的。冷卷曲的操作方式为，在室温下，利用一个冷卷曲机竖直(即沿纵向L)挤压环形直立部211以使其向内弯曲。热卷曲的操作方式为，在冷卷曲之后，使一个热卷曲机抵靠在弯曲了的环形直立部211上，加热并软化环形直立部211，并挤压环形直立部211以使之进一步变形。我们对环形直立部211通过冷卷曲操作而被弯曲之后的卷曲状态进行了评估，如下面所讨论。
如图7所示，卷曲状态以一个由直线A1和A2限定的角度θ为参数来表示，该直线A1沿纵向L穿过金属环41的中心，直线A2穿过金属环41的中心以及金属环41的外表面与卷曲延伸段21的环形直立部211的内表面之间的接触点。角度θ在后文中被称作卷曲角。我们得出结论，卷曲角θ越接近于零(0°)，卷曲状态越好。
在环形直立部211被弯曲到几乎为90°时，可实现卷曲角θ为0°。在达到了卷曲角θ为0°时，可以导致最大的压力作用在粉末密封部43上。
壳体2的环形卷曲延伸段21在被卷曲之前其形状被特别设计，以提高壳体2与检测元件3之间的气密性密封程度。具体而言，环形卷曲延伸段21的尺寸为t1至t4以及L1和L2，如下面所讨论。
参看图1，尺寸t1为环形直立部211的末端211A的厚度，也就是暴露在内腔201中的直立部211的开口端部内表面与直立部211的开口端部外表面之间的距离。尺寸t2为直立部211的基端211B的厚度，也就是环形卷曲延伸段21在直立部211与锥部212之间交界处的内外表面之间的距离。尺寸t3是锥部212的最大厚度，也就是暴露在内腔201中的锥部212的内表面与锥部212的外表面之间的最大距离。尺寸t4是环形颈部22的厚度，也就是暴露在内腔201中的环形颈部22的内表面与环形颈部22的外表面之间的距离。
尺寸L1为环形卷曲延伸段21沿壳体2的纵向L的长度，也就是末端211A的端面到锥部212与环形颈部22之间交界处的距离。尺寸L2为直立部211的长度，也就是末端211A的端面到直立部211与锥部212之间交界处的距离。
环形卷曲延伸段21的前述尺寸t1至t4以及L1和L2具有下述关系t1＜t4＜t3，(t1+t2)/2＜t4，t1≤t2≤1.1×t1，0.4×L1＜L2＜0.7×L1。例如，尺寸t1和t2彼此相等并且为大约0.9mm。尺寸t3为大约1.3mm。尺寸t4为大约1.0mm。尺寸L1为大约3.7mm。尺寸L2为大约1.8mm。
下面讨论上述尺寸关系的原因。
关系t1＜t4是通过下述实验因素得出的，即在环形直立部211的末端211A的厚度t1小于环形颈部22的厚度t4时，可以在对直立部211进行卷曲操作时使环形颈部22几乎不出现变形。关系t4＜t3是通过下述实验因素得出的，即在环形颈部22的厚度t4小于锥部212的最大厚度t3时，可以在进行前述热卷曲时使环形颈部22沿纵向L屈缩，而锥部212几乎不沿纵向L屈缩。
我们进行了第一至第三项实验，以提供支持(t1+t2)/2＜t4、t1≤t2≤1.1×t1、0.4×L1＜L2＜0.7×L1这三个关系的证据。实验结果显示于图3至5中。
图3是表示为证明(t1+t2)/2＜t4而进行的第一项实验的结果的曲线图。横坐标代表t4/((t1+t2)/2)的值，纵坐标代表壳体2的环形颈部22的外径φD的变化量(mm)。
我们制备了壳体2的六个试样，它们的t4/((t1+t2)/2)的值在0.9至1.3之间，这些试样被冷卷曲处理，然后测量试样的壳体2的环形颈部22的外径φD的变化量。应当指出，考虑到卷曲机在被使用很多次数之后通常出现的磨损的影响，因此在第一项实验中采用了一个已被用过10000次的卷曲机。每个试样被设计成存在下述关系t2/t1＝1和t3/t1＝1.5。
图中显示出，在t4/((t1+t2)/2)的值位于1.0至1.3之间时，每个试样的环形颈部22的外径φD几乎不变，而在t4/((t1+t2)/2)的值位于0.9至0.95之间时，每个试样的环形颈部22的外径φD会增大。换言之，我们发现，在环形直立部211的平均厚度(即(t1+t2)/2)小于或等于环形颈部22的厚度t4时，每个试样的环形颈部22的外径φD几乎不变。出于这个原因，本实施例中的壳体2被设计成满足下述关系(t1+t2)/2＜t4。
图4是表示为证明t1≤t2≤1.1×t1而进行的第二项实验的结果的曲线图。横坐标代表t2/t1的值，纵坐标代表图7所示的环形卷曲延伸段21的卷曲角θ。
我们制备了壳体2的四个试样，它们的t2/t1的值在1至1.5之间，这些试样被冷卷曲处理，然后测量环形卷曲延伸段21的卷曲角θ(°)。应当指出，考虑到卷曲机在被使用很多次数之后通常出现的磨损的影响，因此在第二项实验中采用了一个已被用过10000次的卷曲机。每个试样被设计成存在下述关系L2/L1＝1和t3/t1＝1.5。
图中显示出，在t2/t1的值为1或1.1时，环形卷曲延伸段21的卷曲角θ可以减小到13°以下，而在t2/t1的值为1.3或1.5时，环形卷曲延伸段21的卷曲角θ会增大到15°以上。换言之，我们发现，在t2/t1的值为1或1.1时，环形卷曲延伸段21的卷曲角θ理想地减小。出于这个原因，本实施例中的壳体2被设计成满足下述关系t1≤t2≤1.1×t1。
我们还用一个未使用过的卷曲机进行了相同的实验。其它实验条件与第二项实验中相同。实验结果表明，采用未使用过的卷曲机，环形卷曲延伸段21的卷曲角θ可以减小到大约6°以下。我们还发现，在t2/t1的值小于1时，即环形直立部211的直径向着末端211A逐渐增大，具有这种尺寸的壳体2不适合于进行本实施例中所需的冷卷曲处理。
图5是表示为证明0.4×L1＜L2＜0.7×L1而进行的第三项实验的结果的曲线图。横坐标代表L2/L1的值，纵坐标代表图7所示的环形卷曲延伸段21的卷曲角θ。
我们制备了壳体2的七个试样，它们的L2/L1的值在0至0.9之间，这些试样被冷卷曲处理，然后测量环形卷曲延伸段21的卷曲角θ(°)。应当指出，考虑到卷曲机在被使用很多次数之后通常出现的磨损的影响，因此在第三项实验中采用了一个已被用过10000次的卷曲机。每个试样被设计成存在下述关系t2/t1＝1和t3/t1＝1.5。
图中显示出，在L2/L1的值在0.4至0.9之间时，环形卷曲延伸段2 1的卷曲角θ可以减小到10°以下，而在L2/L1的值为0或0.2时，环形卷曲延伸段21的卷曲角θ会增大到20°以上。换言之，我们发现，在L2/L1的值大于0.4时，环形卷曲延伸段21的卷曲角θ理想地减小。我们还发现，在L2/L1的值大于或等于0.7时，会导致环形直立部211的尺寸L2相对于环形卷曲延伸段21的长度L1不理想地过大，从而导致在冷卷曲之后进行的热卷曲会将环形直立部211加热到不理想的温度，这使得环形颈部22难以理想地屈缩，因此保持壳体2与检测元件3恒定附着所需的沿纵向L的应力出现不足。出于上述原因，本实施例中的壳体2被设计成满足下述关系0.4×L1＜L2＜0.7×L1。
下面描述将环形端部20的卷曲延伸段21的直立部211被向壳体2内弯折或弯曲以将检测元件3限定在壳体2中的方式。
在直立部211被卷曲之前，如图2所示，金属垫圈44被放置在壳体2的环形锥肩24上，然后，检测元件3被插入壳体2的内腔201中。接下来，粉末例如滑石粉被加载到位于检测元件3的外周与壳体2的内周之间的圆筒内腔25中，并被压机压制，以形成粉末密封部43。
绝缘体42和金属环41被放置在粉末密封部43上。
接下来，壳体2的卷曲延伸段21通过冷卷曲和热卷曲两个步骤而被向内弯曲。冷卷曲是在室温下利用一个环形冷卷曲机71实施的，如图6所示。热卷曲是以下述方式实施的，即挤压卷曲延伸段21并加热环形颈部22，以使环形颈部22屈缩。
环形冷卷曲机71的内表面711被弯曲成一定形状，该形状与冷卷曲后直立部211形成的预期外表面相匹配。在金属垫圈44、粉末密封部43、绝缘体42、金属环41排列在圆筒内腔25中后，冷卷曲机71沿纵向L接近壳体2，直至抵靠在卷曲延伸段21的直立部211的末端211A上。
接下来，冷卷曲机71被强制向下移动，如图7所示，以将环形直立部211挤压并弯曲成与冷卷曲机71的内表面711相符的形状，从而使直立部211覆盖在金属环41上。直立部211的弯曲导致环形锥部212略微变形。如前所述，直立部211具有均匀的厚度，因此其整体上发生显著的变形。通过这种方式，检测元件3通过金属垫圈44、粉末密封部43、绝缘体42、金属环41而被牢固限定在壳体2中。
最后，向环形端部20供应电流以将其加热，并且利用一个热卷曲装置(未示出)进一步沿纵向L挤压直立部211，以使其具有与热卷曲机的内表面相符的形状，从而实现热卷曲操作。这会导致环形颈部22屈缩，以进一步压缩粉末密封部43，从而增强壳体2与检测元件3之间通过金属垫圈44实现的附着能力。冷卷曲和热卷曲导致环形卷曲延伸段21产生沿纵向L作用在密封部分4上的极大的应力，从而确保壳体2与检测元件3之间牢固附着。
从上面的描述可以清楚地看到，本实施例中的冷卷曲使得直立部211被冷卷曲机71向内卷曲，并且出现基本上均匀的变形。直立部211被弯曲成大致90°。环形卷曲延伸段21的卷曲角θ被最小化。直立部211的大致90°弯曲变形导致分波密封部43被沿纵向L紧密压缩，以使壳体2与检测元件3之间实现牢固附着，同时又能保持壳体2与检测元件3之间电绝缘。这样可以确保暴露于受测气体的罩盖组件5中的气体腔50与检测元件3的基准气体腔60之间气密性密封。具体而言，在受测气体进入气体腔50而空气或基准气体进入基准气体腔60和30中后，密封部分4在壳体2与检测元件3之间形成的气密性密封可以将受测气体与基准气体完全分隔，即使是在受测气体的问题升高的情况下(内燃机排气)，因此，对受测气体(即O2)的浓度的测量精度可以提高。
即使是在冷卷曲机71被多次用于卷曲壳体2的环形卷曲延伸段21之后，或者是在环形卷曲延伸段21存在任何尺寸误差的情况下，本实施例中的冷热卷曲操作也能够使直立部211基本上均匀地变形，并且直立部211的卷曲角θ可以保持最小化。
我们发现，在冷热卷曲操作之后，环形颈部22的外径φD几乎不会变化，而且罩盖焊接部分23几乎不变形。因此，可以容易地将罩盖焊接部分23插入暴露于空气的罩盖6的基准气体腔60中，因此促进了壳体2与暴露于空气的罩盖6的组装过程的简化。
我们进行了一项实验，如图8所示，其中使用了一个已被用过10000次的卷曲机71对传统气体传感器壳体中的向着末端911缩减的卷曲延伸段91进行冷卷曲处理。我们发现，如图9所示，难以将卷曲延伸段91弯曲成90°并将卷曲角θ减小到理想的较小值；而本发明的本实施例中的气体传感器1的壳体2能够实现卷曲延伸段21的理想卷曲，从而可以确保壳体2与检测元件3之间的高度气密性密封。
虽然前面为了便于更好地了解而参照优选实施例描述了本发明，但应理解，在不脱离本发明原理的前提下，本发明可以以多种方式实施。因此，本发明应当理解为包含所有那些在不脱离权利要求书中限定的本发明原理的前提下对上述实施例所作出的其它实施形式和改造。
权利要求
1.一种气体传感器，包括一个中空圆柱形壳体，其具有一个长度尺寸，并且具有彼此相反的第一和第二端部；一个检测元件，其装配在所述中空圆柱形壳体中，所述检测元件中形成有一个基准气体腔；一个暴露于受测气体的罩盖，其结合在所述中空圆柱形壳体的第一端部，所述暴露于受测气体的罩盖中限定了一个受测气体腔，将要被所述检测元件检测的气体可进入所述受测气体腔中，并且所述检测元件暴露于所述受测气体腔中；一个暴露于基准气体的罩盖，其结合在所述中空圆柱形壳体的第二端部，所述暴露于基准气体的罩盖中限定了一个基准气体腔，基准气体可进入所述基准气体腔，并且所述基准气体腔通向检测元件的基准气体腔；一个密封元件，其布置在所述中空圆柱形壳体的第一端部与所述检测元件之间；一个环形端部，其形成在所述中空圆柱形壳体的第一端部，所述环形端部包括一个环形颈部和一个环形延伸段，所述环形延伸段从所述环形颈部向着所述第一端部的末端延伸，并且外径大于所述环形颈部；所述环形延伸段被卷曲，以通过所述密封元件推压所述检测元件以使之与所述中空圆柱形壳体恒定地邻接，以便在所述暴露于基准气体的罩盖的所述基准气体腔与所述受测气体腔之间建立气密性密封；在被卷曲之前，所述环形延伸段具有下述形状，即包括一个环形锥部，其外径向着第一端部的末端缩减，以及一个环形直立部，其从所述环形锥部向着所述第一端部的末端延伸，所述环形直立部被向着所述中空圆柱形壳体的内侧弯曲，以推动所述检测元件而实现其与所述中空圆柱形壳体之间的所述恒定邻接。
2.如权利要求1所述的气体传感器，其特征在于，在所述环形延伸段被卷曲之前，在所述中空圆筒形壳体的所述环形端部中，如果将所述环形延伸段的环形直立部的末端部的厚度定义为t1，将环形锥部的最大直径定义为t3，将环形颈部的厚度定义为t4，则满足下述关系t1＜t4＜t3。
3.如权利要求1所述的气体传感器，其特征在于，在所述环形延伸段被卷曲之前，在所述中空圆筒形壳体的所述环形端部中，如果将所述环形延伸段的环形直立部的末端部的厚度定义为t1，将与所述环形锥部相连的环形直立部基端处的厚度定义为t2，将环形颈部的厚度定义为t4，则满足下述关系(t1+t2)/2＜t4。
4.如权利要求1所述的气体传感器，其特征在于，在所述环形延伸段被卷曲之前，在所述中空圆筒形壳体的所述环形端部中，如果将所述环形延伸段的环形直立部的末端部的厚度定义为t1，将与所述环形锥部相连的环形直立部基端处的厚度定义为t2，则满足下述关系t1≤t2≤1.1×t1。
5.如权利要求1所述的气体传感器，其特征在于，如果将所述环形延伸段在所述中空圆筒形壳体的纵向上的长度定义为L1，将所述直立部在所述中空圆筒形壳体的纵向上的长度定义为L2，则满足下述关系0.4×L1＜L2＜0.7×L1。
全文摘要
提供了一种改进的气体传感器结构，其被设计成能够理想地卷曲传感器壳体的端部，以便在壳体与检测元件之间建立气密性密封。检测元件装配在传感器壳体中。传感器壳体的端部被卷曲或弯曲，以通过一个密封元件而推压检测元件，使之与壳体内壁恒定地邻接。壳体具有选定的独特形状和尺寸，从而即使是在卷曲机出现磨损或壳体存在尺寸误差的情况下，也能够确保实现高度的气密性密封。
文档编号G01N27/407GK1580755SQ200410056288
公开日2005年2月16日 申请日期2004年8月6日 优先权日2003年8月8日
发明者辻伸幸 申请人:株式会社电装