0048]玻璃體52由多個玻璃層組成:玻璃層521、522、和523，以具有在徑向方向Y向外階梯地增加的熱膨脹系數(shù)，從而方便形成密封5的分級的熱膨脹結(jié)構(gòu)。玻璃體52替換地可以由兩個或多于三個玻璃層形成，只要它們用來吸收玻璃體52和氣體感應(yīng)設(shè)備3 ( S卩，傳感器設(shè)備4)之間熱膨脹的差別。
[0049]粉末體51優(yōu)選地由滑石粉作為無機(jī)粉末制成。這是因為由在玻璃體52和粉末體51之間熱膨脹的差別引起的熱應(yīng)力將造成硬度低于玻璃體52的粉末體51早于玻璃體52破裂，從而使玻璃體52的損壞最小化。
[0050]該實施例的傳感器設(shè)備4僅僅通過氣體感應(yīng)設(shè)備3實現(xiàn)。氣體感應(yīng)設(shè)備3在外殼2內(nèi)直接暴露而不覆蓋有例如陶瓷體。這允許氣體傳感器I在徑向方向減少尺寸，其將致使氣體傳感器I的整體尺寸減少，并還致使組成氣體傳感器I的部件數(shù)量減少，因而允許氣體傳感器I以降低成本制造。
[0051]氣體感應(yīng)設(shè)備3由陶瓷板的層壓體制成，但是，可以替換地由帶底部的杯形或中空柱形感應(yīng)設(shè)備實現(xiàn)。這種結(jié)構(gòu)還能夠按照如上所述的方式產(chǎn)生密封5。氣體傳感器I可以用作A/F傳感器或氧氣(O2)傳感器。
[0052]第二實施例
[0053]如圖4所示，該實施例的氣體傳感器I裝配有傳感器設(shè)備4，其由氧化鋁制成的中空柱形陶瓷體35 (以下也稱為陶瓷柱體)和插入陶瓷柱體35的氣體感應(yīng)設(shè)備3組成。類似第一實施例，氣體感應(yīng)設(shè)備3制造為平面的并一體地布置在氣體感應(yīng)設(shè)備3中作為單個組件。
[0054]平面的氣體感應(yīng)設(shè)備3安裝在陶瓷柱體35中。陶瓷柱體35用作電絕緣體，以便吸收在氣體感應(yīng)設(shè)備3的拐角處發(fā)展的熱應(yīng)力。氣體傳感器I的其它布置與第一實施例中的那些相同，此處將省略其詳細(xì)解釋。如在第一實施例中采用的相同標(biāo)號表示相同部件，除非另外指定。
[0055]第三實施例
[0056]該實施例的氣體傳感器I在外殼2的構(gòu)造上與第一實施例中的那個不同。氣體傳感器I裝配有圖5所示的外殼2。外殼2具有形成在其內(nèi)周上的內(nèi)肩213，其暴露到柱形孔21。具體地，內(nèi)肩213的直徑小于柱形孔21的主要部分，并由限定柱形孔21的外殼2內(nèi)周表面217上形成的面向內(nèi)突起來限定。柱形孔21除了內(nèi)肩213之外具有實質(zhì)上恒定的內(nèi)徑。柱形孔21由位于內(nèi)肩213前側(cè)的前孔部分211和位于內(nèi)肩213后側(cè)的后孔部分212組成。前孔部分211的內(nèi)徑等于后孔部分212的內(nèi)徑。其它布置與第一實施例中的那些相同。
[0057]類似以上實施例，該實施例的氣體傳感器I具有布置在內(nèi)肩213上方的玻璃體52，因而提供與第一實施例相同的有益優(yōu)點。內(nèi)肩213由環(huán)形突起限定，環(huán)形突起形成在外殼2的內(nèi)壁上并在橫截面上是實質(zhì)上U形。這導(dǎo)致外殼2的簡單結(jié)構(gòu)，并還導(dǎo)致組成氣體傳感器I的部件數(shù)量的減少，因而允許氣體傳感器I以降低成本制造。如在第一實施例中采用的相同標(biāo)號表示相同部件，除非另外指定。
[0058]對比例I
[0059]圖6示出作為與以上實施例中的氣體傳感器I對比例的氣體傳感器9。氣體傳感器9設(shè)計為不具有安裝在第一和第二實施例的氣體傳感器I中的粉末體51。具體地，氣體傳感器9具有玻璃制成的密封92。密封92包括多個中空柱形玻璃層921、922、和923，其在徑向方向Y彼此重疊放置。密封92具有在徑向方向Y向外階梯地增加的熱膨脹系數(shù)。密封92還包括多個玻璃層924和925，其在軸向方向X彼此重疊放置。玻璃層924和925的下面一個，即玻璃層925，具有大于玻璃層924的熱膨脹系數(shù)。在玻璃層921、922、923、924、和925之間熱膨脹系數(shù)的差別小于或等于2X10 6/°C。氣體傳感器9的其它布置與第一實施例中的那些相同。如在第一實施例中采用的相同標(biāo)號表示相同部件，除非另外指定。
[0060]該例子的密封92由玻璃層921、922、923、924、和925組成，并不具有諸如第一和第二實施例中的粉末體51的粉末塊。如上所述，密封92具有熱膨脹系數(shù)彼此不同的部分，但是將具有一部分不吸收外殼2和氣體感應(yīng)設(shè)備3之間的熱膨脹的差別。在圖6的氣體傳感器9的結(jié)構(gòu)中，氣體感應(yīng)設(shè)備3和玻璃層924或925之間的熱膨脹系數(shù)將很大。這可能導(dǎo)致碎裂，其致使密封92的氣密密封能力的劣化。
[0061]第四實施例
[0062]該實施例是闡明玻璃體52的高度和氣體傳感器I中熱應(yīng)力之間關(guān)系的例子，其在結(jié)構(gòu)上與第一實施例相同。我們檢索對于圖2所示的不同高度H(換句話說，玻璃體52在軸向方向X的長度)值作用在玻璃體52上的熱應(yīng)力度。如在此所述，熱應(yīng)力度是當(dāng)玻璃體52的溫度從850°C變化到25°C時的最大應(yīng)力。檢索結(jié)果展示在圖7的圖表中。
[0063]圖7的圖表顯示玻璃體52的高度H減少將導(dǎo)致施加在玻璃體52上的應(yīng)力度減少。建議的是，玻璃體52的高度H是8mm或更小，優(yōu)選地6mm或更小，更優(yōu)選地5mm或更小，用于使玻璃體52的破裂可能性最小化。為了增強(qiáng)玻璃體52的氣密密封能力或確保玻璃體52以及粉末體51對機(jī)械振動的抵抗，建議的是，玻璃體52的高度H是Imm或更大，優(yōu)選地
1.5mm或更大，更優(yōu)選地2.0mm或更大。
【主權(quán)項】
1.一種氣體傳感器，包括: 帶前端和后端具有給定長度的金屬外殼，所述外殼還具有形成在其中的孔； 形成在所述外殼的內(nèi)周上的內(nèi)肩，以限定所述外殼的所述孔的后孔部分，所述后孔部分比所述內(nèi)肩更靠近所述外殼的所述后端； 傳感器設(shè)備，其布置在所述外殼的所述孔中，并包括帶陶瓷外表面的氣體感應(yīng)設(shè)備或由陶瓷體和插入所述陶瓷體的所述氣體感應(yīng)設(shè)備組成的組件；以及 密封，其在所述傳感器設(shè)備和所述外殼之間氣密地密封，所述密封布置在所述外殼的所述后孔部分中并包括粉末體和玻璃體，所述粉末體由無機(jī)粉末制成并在所述后孔部分內(nèi)安裝到所述內(nèi)肩上，所述玻璃體布置在所述粉末體上并具有分級的熱膨脹結(jié)構(gòu)，所述分級的熱膨脹結(jié)構(gòu)減輕在所述傳感器設(shè)備和所述外殼之間熱膨脹的差別。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體傳感器，其中所述外殼的所述孔還具有前孔部分，所述前孔部分比所述后孔部分更靠近所述外殼的所述前端，所述后孔部分的內(nèi)徑大于所述前孔部分的內(nèi)徑，其中所述內(nèi)肩位于所述前孔部分和所述后孔部分之間的邊界處，所述內(nèi)肩實質(zhì)上垂直于或傾斜于所述外殼的所述內(nèi)周延伸。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體傳感器，其中所述內(nèi)肩由突起限定，所述突起形成在所述外殼的所述內(nèi)周上并在所述外殼的所述孔內(nèi)面向內(nèi)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體傳感器，其中所述玻璃體包括多個玻璃層，所述多個玻璃層的熱膨脹系數(shù)在所述玻璃體的徑向方向上向外階梯地變大。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體傳感器，其中制成所述粉末體的所述無機(jī)粉末是滑石粉。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體傳感器，其中所述傳感器設(shè)備僅僅由所述氣體感應(yīng)設(shè)備構(gòu)成。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體傳感器，其中所述玻璃體具有在所述氣體傳感器的軸向方向上的長度，所述長度是1_8_。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種氣體傳感器，其包括中空金屬外殼、安裝在外殼中的傳感器設(shè)備、和布置在外殼中來在外殼和傳感器設(shè)備之間氣密地絕緣的密封。外殼具有形成在其內(nèi)周上的內(nèi)肩。密封保持在內(nèi)肩上。密封由粉末體和玻璃體組成。粉末體由無機(jī)粉末制成并安裝在內(nèi)肩上。玻璃體布置在粉末體上并具有變化的熱膨脹系數(shù)，其減輕在傳感器設(shè)備和外殼之間熱膨脹的差別，從而確保在高溫環(huán)境下密封的氣密密封能力的穩(wěn)定性。
【IPC分類】F16J15/10, G01N33/00
【公開號】CN105628867
【申請?zhí)枴緾N201510783070
【發(fā)明人】兒玉和俊, 野田浩史
【申請人】株式會社電裝
【公開日】2016年6月1日
【申請日】2015年11月16日
【公告號】DE102015116680A1, US20160146768