氣體探測器的製作方法

2023-05-29 13:21:26

專利名稱：氣體探測器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種獨立權利要求前序部分所述的氣體探測器。
在EP 0 506 897 B1中給出了一種該類型的氣體探測器。該氣體探測器具有一個傳感元件，在其一個端部上設置有外側的接觸面，它們與一些接觸件導電連接。通過它們例如可以將傳感元件的信號從氣體探測器的一個殼體中引出來。接觸件藉助於一個包圍著傳感元件的彈簧元件、構成傳力鏈地被夾緊於接觸面和一個由彈簧元件向傳感元件夾緊的壓緊件之間。
這種氣體探測器的不足之處在於彈簧元件具有相對陡峭變化的彈簧特徵曲線，因此微小的加工偏差，就已經會使彈簧元件所施加的力太弱，從而造成傳感元件接觸不良的後果，或者在安置彈簧元件時造成接觸用元件的損壞。
另外，在DE 101 32 826 A1中描述了一種氣體探測器，其殼體內固定安置著一個長形的、層狀構造的傳感元件。在該傳感元件的一個端部上、在兩個相對的外表面上設計有接觸面。這些接觸面通過導線與安置於傳感元件內部的測量元件導電連接。為了使傳感元件觸點接通，通過兩個相對安置的壓緊件將連接導線壓在各自的接觸面上。為此，設置有一個彈簧元件，由它包圍作用著壓緊件、並將其壓在連接導線及接觸面上。
彈簧元件為一個環形片形式的彈簧環，具有徑向尺寸不同的區域。彈簧元件的中心留空中容納這兩個壓緊件和傳感元件。彈簧元件具有兩個靠置在壓緊件上的彈性區段，後者呈舌狀向內凸出。彈簧元件的外部輪廓呈圓形。
裝配時，將彈簧元件套到這兩個壓緊件上。在裝配之前、即在未夾緊狀態下，彈簧元件由扁平的環形片構成。在夾緊狀態中，即彈簧元件套到這兩個壓緊件後，兩個彈性區段從環形片的平面上彎出、並因此施加一個實現與傳感元件的觸點接通所必需的力於壓緊件上。彈性區段因此在一個方向上發生變形，該方向具有的主要分量平行於傳感元件的縱軸線。
這種氣體探測器的缺點是彈簧元件在夾緊狀態下在一些確定的區域中通過彈性區段的變形而承受了高應力，它們可能造成對彈簧元件的損壞。這種高應力尤其出現在這樣的區域中，在該區域中這些彈性區段連接在彈簧元件的環狀的基底形狀上。這些區域中的高應力，使得彈簧元件具有相比而言陡峭的彈簧特性曲線、並因此具有相對很小的彈簧行程。為了避免非彈性區域中彈性區段的變形，在元件的加工及裝配中必需保持很小的公差。此外，彈簧元件的圓形外部輪廓使得彈簧元件的用於裝配的精準定向困難。
發明優點本發明的、具有獨立權利要求特徵的氣體探測器，相比而言的優點是提供了具有平緩的彈簧特性曲線和大的彈簧行程的彈簧元件，它易於製造和裝配，並且在裝配過程中發生損壞的風險很低。
為此，彈簧元件具有一個槽。提供該槽減弱了局部出現的應力集中，並且因為更平緩的彈簧特性曲線的緣故，明顯地減小了彈簧元件發生過高應力的危險性。
通過從屬權利要求中所述的措施，能夠有利地進一步擴展在獨立權利要求中給出的氣體探測器。
有利的是，彈簧元件具有一個貼靠於壓緊件上的彈性區段，它在夾緊狀態中向一個方向變形，它具有平行於傳感元件的縱軸線的一個主要分量，其中，在彈性區段區域內在彈簧元件的背離壓緊件的一側上，設置了該槽。
有利的是，將槽設置於彈性區段的中心，並且該槽在向著彈性區段的方向上構造成長形和/或楔形、並且具有圓整的端部，該槽的兩個相對的側面之間的距離在向著彈性區段方向上逐漸縮小。在這種形狀的槽中，局部出現的應力集中可以特別有效地降低下來。
在本發明的一個有利構造中，設置有兩個在直徑上相反端的位置相對的彈性區段。彈簧元件優選具有兩個對稱平面，即垂直於這兩個彈性區段的連接線的平面，以及由這兩個彈性區段的連接線和傳感元件的縱軸線所確定的平面。
裝配過程中，能夠按照如下方式簡單地實現彈簧元件的定位彈簧元件的外側在槽的區域中構成平的，而彈簧元件的平的區域垂直於由這兩個位置相對的彈性區段所確定的軸線。槽則設置於彈簧元件的該平的區域的中心，這樣，也同樣另外地簡化了彈簧元件的定位。


本發明的實施例在附圖中示出、並在下面的說明中予以詳細解釋。
圖1示出了一個本發明的氣體探測器的剖視圖，圖2和圖3示意性示出了本發明的氣體探測器的接觸連接裝置，圖4為一個本發明的彈簧元件的俯視圖，圖5示出了沒有槽的彈簧元件的彈簧特性曲線以及本發明中帶有槽的彈簧元件的彈簧特性曲線。
具體實施例方式
圖1示出了一個氣體探測器10，如一個入探測器或者一個寬帶(Breitband)-λ探測器。該氣體探測器10具有一個檢測側區段15和一個連接側區段16，並具有一個金屬殼體13。它在檢測側區段15中以參考標號13a標示，而在連接側區段16中用參考標號13b標示。在殼體13內通過陶瓷模製件25、26及一個密封元件27氣密地固定了，一個平面狀的長形傳感元件14。氣體探測器10在其連接側區段16與一個電纜外套12連接，在該外套內設有用於傳感元件14的連接電纜18。
殼體13的檢測側區段13a上，固定著一個保護管22，後者具有一些氣體進口和出口23。保護管22包圍著從殼體13的檢測側區段13a中伸出的傳感元件14的檢測側端部14a。在檢測端區段15上，此外還設置有一個螺紋24，通過它能夠將氣體探測器10固定於圖中未給出的排氣管上去。
殼體13的連接側區段13b藉助於一個徑向的環繞焊縫31氣密性地固定於殼體13的檢測端區段13a上。殼體13的連接側區段13b包圍著傳感元件14的一個連接側端部14b，並構成一個內室33。在其內部設置了傳感元件14的接觸連接裝置100(見圖3)，通過該接觸連接裝置實現傳感元件14與一些接觸件35的導電接觸。這些接觸件35的電纜側區段製作成卷邊連接結構。藉助於這些卷邊連接結構43，將這些接觸件35與連接電纜18導電連接。
在連接側端部13b上，殼體13製作成一個逐漸變細的圓柱狀區段45。該圓柱狀區段45被一個電纜穿通件50所封閉。該電纜穿通件50例如可以由PTFE製作，並具有與需要穿過的連接電纜18的數量相等的穿孔51。
圖2和3示出了氣體探測器10的接觸連接裝置100。在傳感元件14的連接側區段14b中、在傳感元件14的相對兩側上設計有接觸表面121。通過該接觸連接裝置100，使每個接觸面121與一個接觸件35導電連接。為此，設置了兩個壓緊件123，在它們之間安置著傳感元件14的連接側區段14b以及這些接觸件35。這些壓緊件123通過一個彈簧元件131被壓在一起，由此使得設置於這些壓緊件123之間的接觸件35被按壓到傳感元件14的接觸面121上。
在圖2和4中示出了彈簧元件131，它處於被套到壓緊件123上之前，亦即尚未夾緊。彈簧元件131在夾緊之前為一個平面狀的環形的衝壓件，它具有兩個位置相對、向內側凸出的彈性區段132。在彈性區段132區域內，在彈簧元件131的外側上各設計了一個槽133。彈簧元件131不僅相對於將兩個彈性區段132連接起來的軸線、而且還相對於垂直於該軸線的軸線(通過彈簧元件131的中心)為鏡面對稱的。槽133因此被設置於各自的彈性區段132的中心上。槽133在向著彈性區段132的方向上為長形和楔形的，並且具有被圓整的端部。在彈簧元件131的與槽133相鄰的區域中的彈簧元件的外側被整平134。由在槽133的兩側的這些平整區域134所確定的直線垂直於所述由兩個位置相對的彈性區段132構成的軸線。除去這些彈性區段132、槽133及這些平整區域134外，彈簧元件131的外側和內側都為圓形。
為了接觸連接傳感元件14，將彈簧元件131推到這兩個壓緊件123上。彈簧元件131僅僅以這些彈性區段132與這些壓緊件123接觸。彈簧元件131的這些彈性區段132在其推到壓緊件123上時向一個方向彎曲，該方向具有一個與傳感元件14的縱軸線平行的主要分量(見圖3)。圖5給出了所謂的彈性特徵曲線，即由彈簧元件131施加的作用力F與彈簧元件131的這些彈性區段132的偏移s之間的關係曲線。以參考標號201標示的曲線說明的是沒有槽的彈簧元件的彈性特徵曲線，而以參考標號202標示的曲線，為本發明中具有槽133的彈簧元件131的彈性特徵曲線。與沒有槽的彈簧元件相比，具有槽133的彈簧元件131顯示了明顯地平緩的彈性特徵曲線。
權利要求
1.一種用於確定被測氣體的物理特性的氣體探測器(10)，尤其用於確定被測氣體的溫度或者被測氣體的氣體組分的濃度，具有一個傳感元件(14)，至少一個設置於該傳感元件(14)上的接觸面(121)，以及與該接觸面(121)導電連接的接觸件(35)，該接觸件構成傳力鏈地被夾緊在所述接觸面(121)和至少一個被一個彈簧元件(131)向著傳感元件(14)夾緊的壓緊件(123)之間，其中，該彈簧元件(131)至少部分地包圍作用著所述壓緊件(123)，其特徵為該彈簧元件(131)具有一個槽(133)。
2.如權利要求1所述的氣體探測器，其特徵為該槽(133)被設置在彈簧元件(131)的一個區域上，在該區域中彈簧元件(131)貼靠在壓緊件(123)上。
3.如權利要求1或2所述的氣體探測器，其特徵為該槽(133)設置在彈簧元件(131)的背離所述壓緊件(123)的一側上。
4.如上述權利要求之一所述的氣體探測器，其特徵為彈簧元件(131)包圍作用著壓緊件(123)並且具有一個貼靠到壓緊件(123)上的彈性區段(132)，後者在夾緊狀態中向一個方向變形，該方向具有一個平行於傳感元件(14)的縱軸線的主要分量。
5.如權利要求4所述的氣體探測器，其特徵為彈簧元件(131)在所述彈性區段(132)區域內在其背離壓緊件(123)的一側具有一個槽(133)。
6.如權利要求4或5所述的氣體探測器，其特徵為該槽(133)被設置在所述彈性區段(132)的中心。
7.如權利要求4至6之一所述的氣體探測器，其特徵為該槽(133)在向著彈性區段(132)的方向上為長形和/或者楔形，具有被圓整的端部。
8.如權利要求4至7之一所述的氣體探測器，其特徵為彈簧元件(131)的彈性區段(132)為一個沿徑向指向內的舌狀區域。
9.如權利要求4至8之一所述的氣體探測器，其特徵為彈簧元件(131)具有兩個大致在直徑上相反端的、位置相對的彈性區段(132)。
10.如上述權利要求之一所述的氣體探測器，其特徵為彈簧元件(131)由環形片式的彈簧環構成，具有一些徑向上寬度不同的區域。
11.如上述權利要求之一所述的氣體探測器，其特徵為彈簧元件(131)在未夾緊狀態中為扁平的環形片，而在夾緊狀態中這個彈性區段(132)或者這些彈性區段(132)從環形片的平面中彎曲出來。
12.如權利要求10或11之一所述的氣體探測器，其特徵為彈簧元件(131)的外側在與所述槽(133)相鄰的這些區域(134)內被構造為平的，並且彈簧元件(131)的該平的區域(134)垂直於由所述兩個位置相對的彈性區段(132)所確定的軸線。
13.如上述權利要求之一所述的氣體探測器，其特徵為彈簧元件(131)將至少兩個相對於傳感元件(14)而言大致位於直徑上相反端的相互相對的兩側上的壓緊件(123)向著傳感元件(14)夾緊。
14.如上述權利要求之一所述的氣體探測器，其特徵為彈簧元件(131)由衝壓件構成。
全文摘要
本發明給出了一種用於確定被測氣體的物理特性的氣體探測器(10)，尤其用於確定被測氣體的溫度或者被測氣體的氣體組分的濃度。該氣體探測器(10)具有一個傳感元件(14)，至少一個設置於傳感元件(14)上的接觸面(121)，以及與接觸面(121)導電連接的接觸件(35)。該接觸件(35)構成傳力鏈地被夾緊在所述接觸面(121)和至少一個被一個彈簧元件(131)向著傳感元件(14)夾緊的壓緊件(123)之間。其中，該彈簧元件(131)至少部分地包圍作用著所述壓緊件(123)，並且具有一個槽(133)。
文檔編號G01N27/407GK1672043SQ03818020
公開日2005年9月21日 申請日期2003年7月4日 優先權日2002年7月27日
發明者赫爾穆特·魏爾, 于爾根·維爾德, 安德烈亞斯·佩施 申請人:羅伯特·博世有限公司