专利名称：气体传感器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种按权利要求1的前序部分所述的、用于安装在测量气体管路、特 别是内燃机的排气系的接纳套管中的气体传感器。
背景技术：
已知的、用来确定内燃机的排气中的氧气浓度的气体传感器或探测器(DE 197 39 435 Al)具有管状的传感器外壳，其具有径向环绕的凸缘，该凸缘由通过传感器外壳的镦锻 而产生的凸起构成。保护管插入到外壳的排气侧的端部上，该保护管具有直径缩小的管端 部，并且保护管和传感器外壳在搭接区域中彼此焊接。保护管遮盖着固定于传感器外壳中 的传感器元件的、从该传感器外壳中伸出的端部区段，所述保护管在安装到排气管的接纳 套管之后承受排气。为了将气体传感器安装在接纳套管中，保护管和外壳局部地被穿过空 心的接纳套管，直到传感器外壳上的凸缘位于接纳套管的环状端面上。然后，推到传感器外 壳上的锁紧螺母利用其内螺纹拧在存在于接纳套管上的外螺纹中，直到传感器外壳上的凸 缘在锁紧螺母和接纳套管之间夹紧，该锁紧螺母利用环形肩部支承在凸缘的背向保护管的 上侧上。
同样已知的用于确定气体成分的浓度或温度的气体传感器(US 2003/0019751 Al)具有传感器外壳，其带有在外部径向突出的环形凸缘和在凸缘之下与传感器外壳相连 接的保护管。该传感器外壳由承载凸缘的外壳基体和安放到外壳基体上的保护套管构成， 该保护套管在凸缘之上与外壳基体固定连接。在该气体传感器中，该凸缘还用于将气体传 感器紧固在接纳套管中，其中该凸缘如此布置，使得至少该保护管被引导穿过接纳套管并 且完全承受测量气体。发明内容
按本发明的具有权利要求1的特征的气体传感器的优点是，借助固定在传感器外 壳上的空心螺栓可改变气体传感器在接纳套管中的安装深度，并因此可匹配于不同的安装 情况。为此，仅需改变在支承肩和空心螺栓上的安装法兰的朝向保护管的下侧之间的轴向 间距尺寸。因为该空心螺栓是单独制造的成本经济的构件，所以可提前提供各种不同的空 心螺栓，其具有匹配于客户期望的、不同的气体传感器安装深度。该气体传感器借助相应选 出的空心螺栓进行完整地预安装，在安装地点只需用商业上通用的安装工具就能进行螺纹 连接。固定在传感器外壳上的空心螺栓尤其适合用于安装微型气体传感器，例如它们应用 在摩托车中，其中该空心螺栓可以额外地作为适配器用于与内螺纹尺寸不同的接纳套管相 匹配。
通过在其它权利要求中描述的措施，可实现在权利要求1中说明的气体传感器的 有利的改进方案和改良。
按本发明的一种有利的实施例，形成在空心螺栓内部的支承肩位于传感器外 壳-凸缘的背向保护管的上侧上，并且在空心螺栓和传感器外壳之间的固定连接通过焊缝来建立，该焊缝在空心螺栓的背向安装法兰的端部上围绕传感器外壳引导。通过支承肩和环形的焊缝，能以制造技术方面简单的方式来建立在传感器外壳和空心螺栓之间的气体密封。
按本发明的备选的实施例，空心螺栓利用其支承肩贴靠在传感器外壳-凸缘的朝向保护管的下侧上，并且在空心螺栓和传感器外壳之间的固定连接通过具有外螺纹的螺纹套管来建立，该螺纹套管螺纹连接在内螺纹中并且支承在传感器外壳-凸缘的背向保护管的上侧上，该内螺纹在安装法兰的区域内形成在空心螺栓中。空心螺栓和传感器外壳的备选连接方式的优点是，在气体传感器不能再松脱地固定在接纳套管中时，即在所谓的螺纹卡住(Gewinderfressern)时,可通过螺纹套管实现气体传感器的拆卸。
按本发明的一种有利的实施例，在螺纹套管的端侧和传感器外壳上的凸缘之间设置优选由铜制成的补偿垫圈。通过补偿垫圈在螺纹套管拧入和固定时的弹性变形，可补偿制造公差，并确保了在传感器外壳、螺纹套管和空心螺栓之间的气体密封。
按本发明的一种有利的实施例，在空心螺栓中紧接在安装法兰的朝向保护管的下侧之下形成环形槽，在环形槽中保持着被压入安装法兰和接纳套管的端侧之间的密封圈。 借助该环形槽已经还可以预安装用于密封接纳套管的密封元件，从而可提供完整的、用于在车辆中进行直接安装的气体传感器。
借助在附图中示出的实施例在以下描述中详细地阐述了本发明。其中示出了 图1部分地且局部剖开示出了在测量气体管路的接纳套管中的安装位置中的气体传感器；图2以与图1相同的视图示出了气体传感器的另一个实施例；图3以透视图示出了图2中的气体传感器的补偿垫圈。
具体实施方式
在图1中以侧视图部分地且局部剖开示出的气体传感器被设置用于安装到测量气体管路10的接纳套管11中，并且例如用于确定在测量气体管路10中流动的测量气体的温度或气体成分的浓度。在机动车结构中、例如在汽车或摩托车中，气体传感器安装到内燃机的排气系中，并且作为λ探针或氮氧化物探针以用于确定内燃机排气中的氧气浓度或氮氧化物浓度。
该气体传感器具有带环形凸缘121的传感器外壳12和固定在传感器外壳12上的保护管13。该传感器外壳12包括承载凸缘121的金属外壳基体15和部分示出的保护套管 14。如已知且例如在US 2003/0019751 Al中描述的那样，对气体敏感的传感器元件借助密封包装而固定在外壳基体15中。该传感器元件以测量气体侧的端部区段和连接侧的端部区段从外壳基体15中突出。该连接侧的端部区段由保护套管14遮盖，而测量气体侧的端部区段由保护管13遮盖。该保护管13在凸缘121之下借助焊缝161并且保护套管14在凸缘121之上借助焊缝162分别与外壳基体15相连接。为了安装在配备有内螺纹的接纳套管11中，该气体传感器具有位于传感器外壳12上的、可螺纹连接在接纳套管11中的空心螺栓17。具有外螺纹18的空心螺栓17 —方面在内部具有贴靠在传感器外壳12的凸缘121上的环状支承肩19，另一方面在外部具有径向突出的安装法兰20，并且固定地与传感 器外壳12相连接，更确切地说与传感器外壳12的外壳基体15相连接。
在按图1的气体传感器的实施例中，支承肩19位于凸缘121的背离保护管13的 上侧上，并且在空心螺栓17和传感器外壳12之间的固定连接通过焊缝21建立，该焊缝在 空心螺栓17的背离安装法兰20的端部上围绕传感器外壳12、更确切地说围绕其外壳基体 15引导。在空心螺栓17中，紧接在安装法兰20的朝向保护管13的下侧201之下形成环形 槽22。在该环形槽22中锁定密封环23，从而该密封环不能无意地从空心螺栓17上脱离。 通过将气体传感器插入到接纳套管11中，该密封环23在安装法兰20的下侧201和接纳套 管11的环形端面111之间压紧，并因此在接纳套管11和气体传感器之间建立气体密封。
在气体传感器的图2中示出的实施例中，在传感器外壳12和空心螺栓17之间的 固定连接不是通过焊接建立，而是通过螺纹连接来建立。为此，空心螺栓17以相对于图1中 的空心螺栓17略微位移的支承肩24在传感器外壳12上贴靠在凸缘121的朝向保护管13 的下侧上，并且在空心螺栓17和传感器外壳12之间的固定连接通过位于传感器外壳12、更 确切地说位于其保护套管14的螺纹套管25来建立，该螺纹套管借助外螺纹26螺纹连接在 内螺纹27中，该内螺纹在安装法兰20的区域内设置在空心螺栓17中，并且该螺纹套管利 用其环形端侧支承在凸缘121的背离保护管13的上侧上。为了进行安装，螺纹套管25在 其另一端侧上具有凹口 28，用来插入安装工具。在图2中的视图中，可看到两个相反的凹口 28。
为了在螺纹套管25和传感器外壳12之间建立气体密封,在传感器外壳12上的凸 缘121和螺纹套管25的朝向凸缘121的端侧之间设置补偿垫圈29，如其在图2中以剖面图 且在图3中以透视图示出的那样。该补偿垫圈29优选由铜制成，并且当螺纹套管25螺纹 连接在空心螺栓17中时压靠到凸缘121上。在空心螺栓17和接纳套管11之间的密封以 与图1的实施例相同的方式通过预安装的、保持在环形槽22中的密封环23来实现，该密封 环在外壳基体15上的安装法兰20和接纳套管11的端面111之间压紧。
权利要求
1.用于安装到测量气体管路(10)的、尤其是内燃机的排气系的接纳套管(11)中的气体传感器，其具有带有环形凸缘(121)的传感器外壳(12);能被引导穿透所述接纳套管(11)的、能承受测量气体的保护管(13)，所述保护管在所述凸缘(121)之下固定在所述传感器外壳(12)上，其特征在于，位于所述传感器外壳(12)上的、能螺纹连接在所述接纳套管(11)中的空心螺栓(17)—方面在内部具有贴靠在所述凸缘(121)上的、环状的支承肩(19 ;24)且另一方面在外部具有径向突起的安装法兰(20)，并且所述空心螺栓与所述传感器外壳(12)固定连接。
2.按权利要求1所述的气体传感器，其特征在于，所述空心螺栓(17)的支承肩(19)位于所述传感器外壳(12)上的所述凸缘(121)的背离所述保护管(13)的上侧上，并且所述空心螺栓(17)和所述传感器外壳(12)之间的固定连接通过焊缝(21)来建立，所述焊缝在所述空心螺栓(17)的背离所述安装法兰(20)的端部上围绕所述传感器外壳(12)引导。
3.按权利要求1所述的气体传感器，其特征在于，所述空心螺栓(17)利用其支承肩(24)贴靠在所述传感器外壳(12)上的所述凸缘(121)的朝向所述保护管(13)的下侧上，并且所述空心螺栓(17)和所述传感器外壳(12)之间的固定连接通过推到所述传感器外壳(12)上的螺纹套管(25)来建立，所述螺纹套管借助外螺纹(26)螺纹连接在内螺纹(27)中并且利用一端侧支承在所述传感器外壳(12)上的所述凸缘(121)的背离所述保护管(13)的上侧上，所述内螺纹在所述安装法兰(20)的区域内形成在所述空心螺栓(17)中。
4.按权利要求3所述的气体传感器，其特征在于，所述螺纹套管(25)在端侧上具有至少两个凹口(28)，用于插入安装工具。
5.按权利要求3或4所述的气体传感器，其特征在于，在所述传感器外壳(12)上的所述凸缘(121)和所述螺纹套管(25)的朝向所述凸缘(121)的端侧之间设置优选由铜制成的补偿垫圈(29)。
6.按权利要求1至5中任一项所述的气体传感器，其特征在于，在所述空心螺栓(17)中紧接在所述安装法兰(20)的朝向所述保护管(13)的下侧之下形成环形槽(22)，在所述环形槽中固定着被压入所述安装法兰(20)和所述接纳套管(11)的端侧之间的密封圈(23)。
7.按权利要求1至6中任一项所述的气体传感器，其特征在于，所述传感器外壳(12)包括承载所述凸缘(121)的外壳基体(15)和保护套管(14)，在所述凸缘(12)之上的所述保护套管(14)并且在所述凸缘(121)之下的所述保护管(13)分别固定地、优选通过焊接与所述外壳基体(15)相连接。
全文摘要
一种用于安装在测量气体管路(10)的、尤其是内燃机的排气系的接纳套管(11)中的气体传感器，其具有带有环形凸缘(121)的传感器外壳(12)；能被引导穿透所述接纳套管(11)的、能承受测量气体的保护管(13)，所述保护管在所述凸缘(121)之下固定在所述传感器外壳(12)上。为了在保持安装适宜性的同时，使气体传感器匹配于所要求的、在接纳套管(11)中的不同安装深度，所述传感器外壳(12)上设置能被螺纹连接在所述接纳套管(11)中的空心螺栓(17)。该空心螺栓(17)一方面在内部具有贴靠在所述凸缘(121)上的、环状的支承肩(19)且另一方面在外部具有径向突起的安装法兰(20)，并且所述空心螺栓与所述传感器外壳(12)例如通过焊缝(21)固定连接。
文档编号G01N27/407GK103026217SQ201180038213
公开日2013年4月3日 申请日期2011年6月14日 优先权日2010年8月4日
发明者S.赫尔曼, A.汉斯 申请人:罗伯特·博世有限公司