用于對廢氣傳感器的殼體進行密封的堵頭、廢氣傳感器以及廢氣傳感器的制造方法

用于對廢氣傳感器的殼體進行密封的堵頭、廢氣傳感器以及廢氣傳感器的制造方法
【專利摘要】本發明涉及一種用于對廢氣傳感器的殼體（11）進行密封的堵頭，其中所述堵頭（1）具有至少一個用于穿引連接線纜（21）的、軸向的通道（25），其中所述堵頭具有基體（24），所述基體具有含氟彈性體，其特征在于，所述堵頭（1）具有至少一個外部密封件（36、38），所述外部密封件沿徑向布置在所述堵頭（1）的外側上，并且所述外部密封件具有能夠熱塑性地加工的、含有含氟聚合物的材料，所述材料具有處于170℃與320℃之間的熔點或者熔化溫度范圍。
【專利說明】用于對廢氣傳感器的殼體進行密封的堵頭、廢氣傳感器以 及廢氣傳感器的制造

【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種廢氣傳感器。這樣的廢氣傳感器包括殼體，在該殼體中有例如陶 瓷的、以電化學的方式工作的傳感器元件。此外，這樣的廢氣傳感器包括堵頭，該堵頭對所 述殼體進行密封并且至少一個連接線纜穿過所述堵頭從所述殼體中引出或者引入到所述 殼體中。

【背景技術】
[0002] -方面對堵頭并且對堵頭與殼體的共同作用提出高密封性的要求。通過高的密封 性來極為有效地并且持久地阻止有害的、例如引起腐蝕的液體和氣體滲入到所述廢氣傳感 器的內部中。為了實現該密封性，對堵頭尤其要求其具有足夠的彈性。由于所述廢氣傳感器 所經受的高廢氣溫度，另一方面對于所述堵頭來說僅僅考慮具有相應高的耐熱性的材料。
[0003] 由DE 10 2008 044 159 A1已經公開了，設置由含氟彈性體構成的堵頭用于對廢 氣傳感器的殼體進行封閉。此外還公開了，通過縫隙填塞在所述堵頭與所述殼體之間實現 密封作用或者在所述堵頭與所述連接線纜之間實現密封作用。
[0004] 含氟彈性體在新狀態中具有高彈性，從而通過用所述含氟彈性體來力鎖合地封閉 所述廢氣傳感器的殼體這種方式能夠首先進行良好的密封。但是，如果所述廢氣傳感器在 不允許的長時間范圍內經受過高的溫度，則尤其由于增塑的組成部分從所述含氟彈性體中 擴散出來并且/或者由于其他的改變所述彈性體的機制而出現材料的脆化，從而引起彈性 的減小。由于所述含氟彈性體堵頭的由此減小的密封作用，不受歡迎的、例如引起腐蝕的液 體和氣體可能進入到所述廢氣傳感器的內部中并且對其功能產生負面影響。
[0005] 出于這個原因，傳統傳感器的允許的溫度負荷在所述溫度負荷的大小和持續時間 方面受到預先給定的限制，克服所述限制是本發明的任務。


【發明內容】

[0006] 按照本發明，設置了按權利要求1所述的堵頭和按權利要求6所述的、具有這樣的 堵頭的廢氣傳感器。
[0007] 按照本發明，所述堵頭具有基體，該基體具有聚四氟乙烯（PTFE)。即使"基體"這 個概念結合本發明不應該過度限定性地來理解，但是優選的是，所述堵頭的基體具有筆直 的圓柱狀的外形或者說基本外形或者與這種外形相類似或者以這種外形為基礎。例如在此 能夠以所述外形或者說基本外形為基礎進行倒棱、倒圓和/或類似處理并且/或者進行例 如塑性的和/或彈性的變形。
[0008] "含氟彈性體"在此原則上尤其指氟橡膠（FKM)和/或全氟橡膠（FFKM)、四氟乙烯 /丙烯橡膠（FEPM)和/或氟化的硅橡膠。不過優選的是具有較高的耐熱性的含氟彈性體， 例如這些能夠至少短時間經受250°C及更高的溫度而不出現化學的分解的含氟彈性體、尤 其氟橡膠（FKM)和/或全氟橡膠（FFKM)。
[0009] 優選的是，所述基體占所述堵頭的質量的至少80%或者至少85%、優選甚至至少 90%或者至少95%。作為補充方案或者替代方案，也能夠有利的是，所述基體占所述堵頭的 體積的至少65%或者至少72%、優選甚至至少79%或者至少86%。
[0010] 即使所述基體也可能僅僅關于一個空間部分并且/或者關于其化學的成分僅僅 以一定份額具有含氟彈性體，但仍然優選的是，所述基體至少95%或者完全由含氟彈性體 所構成并且/或者所述基體由含氟彈性體所構成。
[0011] 按照本發明，所述堵頭具有至少一個用于穿引至少一個連接線纜的、軸向的通道。 所述"軸向的通道"例如關于基體的柱狀的或者類似柱狀的外形或者說基本外形是指，所述 通道穿透所述堵頭的兩個對置的端面并且/或者所述通道沒有穿透所述堵頭的尤其沿徑 向處于外側的周側面。即使本發明不局限于此，但是優選的是，所述通道平行于所述基體的 對稱軸線延伸或者所述基體的對稱軸線甚至與所述通道的對稱軸線重合。也能夠考慮布置 多個、尤其兩個、三個、四個、五個或者六個通道，其中這些通道優選圍繞著所述基體的對稱 軸線對稱地布置。即使優選每個通道剛好布置一個連接線纜，但是原則上也能夠在一個通 道中設置多個連接線纜或者一個包括多個連接線纜的、例如粘合的和/或焊接的連接線纜 復合結構。
[0012] 按照本發明，所述堵頭包括外部密封件，該外部密封件沿徑向布置在所述堵頭的 外側上或者布置在所述基體的外側上。這個外部密封件優選適合于對所述堵頭的基體與廢 氣傳感器的殼體之間留下的縫隙進行封閉、尤其進行密封、特別優選材料鎖合地進行密封。 即使可能并且也優選的是，所述外部密封件覆蓋、尤其主要地或者完全地覆蓋所述基體的 外部輪廓，也可能并且優選的是，所述外部密封件僅僅部分位置沿徑向布置在所述堵頭的 外側上或者布置在所述基體的外側上，也就是說所述基體的外部輪廓的部分保持敞開并且 適合于直接與廢氣傳感器的殼體對置。
[0013] 本發明基于以下認識：所述基體由于其所具有的或者甚至組成其的材料、即含氟 彈性體雖然在新狀態下具有良好的彈性性能并且由此原則上適合于傳遞力或者應力狀態， 但是所述彈性性能在持續暴露在高溫下時變差。此外可知，在堵頭外側的、材料鎖合的密封 要求設置附加的外部密封件，因為含氟彈性體由于其缺少的或者不足的、用于形成材料鎖 合的熱塑性性能而沒有被考慮。本發明基于以下認識：為了在所述外部密封件的區域中實 現改進的密封作用，所述外部密封件的材料的選擇非常重要。
[0014] 按照本發明并且基于上面所提到的認識，在本 申請人:的針對所述外部密封件的研 究中已經將能夠熱塑性地加工的、具有處于170°C與320°C之間的熔點或者說熔化溫度范 圍的含氟聚合物鑒定為合適的材料。
[0015] 尤其已經將全氟烷氧基聚合物（PFA)和四氟乙烯全氟丙烯（FEP)這些材料鑒定為 合適的材料。同樣已經將聚氯三氟乙烯（PCTFE)和聚偏二氯乙烯（PVDF)鑒定為合適的材 料。對于這些材料來說，除了其熱塑性的可加工性之外共同點是，它們適合于潤濕陶瓷表 面、氧化表面、玻璃表面和/或金屬表面。聚四氟乙烯（PTFE)這種材料則被鑒定為尤其不 合適的材料，因為其既不能熱塑性地加工，也不能潤濕陶瓷表面、氧化表面、玻璃表面或者 金屬表面。
[0016] 不過，聚氯三氟乙烯（PCTFE)和聚偏二氯乙烯（PVDF)這些材料由于其與全氟烷氧 基聚合物（PFA)和四氟乙烯全氟丙烯（FEP)相比稍低一些的耐熱性而尤其僅僅適合于設置 在使用溫度較低時使用（例如用于低于210°C的使用溫度)。全氟烷氧基聚合物（PFA)和/ 或四氟乙烯全氟丙烯（FEP)的使用尤其對于高的使用溫度(例如對于高達280°C或者甚至 高達305°C的使用溫度來說）是應該優選使用的解決方案。
[0017] 即使優選的是，所述外部密封件由全氟烷氧基聚合物（PFA)或者四氟乙烯全氟丙 烯（FEP )或者聚氯三氟乙烯（PCTFE )或者聚偏二氯乙烯（PVDF)或者這些物質的混合物所構 成，或者至少95%或者完全由全氟烷氧基聚合物（PFA)或者四氟乙烯全氟丙烯（FEP)或者聚 氯三氟乙烯（PCTFE)或者聚偏二氯乙烯（PVDF)或者這些物質的混合物所構成，但是原則上 以下密封件也為本發明所包括，即所述密封件僅一部分由這些材料構成，或者所述密封件 由下述材料所構成，該材料僅一部分、尤其大部分是全氟烷氧基聚合物（PFA)和/或四氟乙 烯全氟丙烯（FEP)和/或聚氯三氟乙烯（PCTFE)和/或聚偏二氯乙烯（PVDF)。在此，原則 上相應地作為所提到的材料的替代方案也能夠設置其他的能夠熱塑性地加工的、含有含氟 聚合物的材料，這些材料具有處于170°C與320°C之間的熔點或者說熔化溫度范圍。
[0018] 四氟乙烯全氟丙烯（FEP)在此尤其指具有結構式[-CF2-CF2-CF (CF3)-CF2-]n的 化學物質。四氟乙烯全氟丙烯（FEP)在此尤其指下述化學物質，其能夠通過單體-四氟乙 烯（TFE)與不等于零、尤其顯著地不等于零的份額的單體-六氟丙烯（HFP)的混合物的聚合 作用來制造。
[0019] 全氟烷氧基聚合物（PFA)在此尤其指下述化學物質，其能夠通過單體-四氟乙 烯（TFE)與不等于零、尤其顯著地不等于零的份額的單體-全氟丙基乙烯醚（PPVE)的混 合物的聚合作用來制造。全氟烷氧基聚合物（PFA)在此尤其指具有結構式[-CF2-CF2-CF (0R)-CF2-]n的化學物質，其中側基0R是至少一種烷氧基。尤其是指具有至少一種烷氧側 鏈的全氟化的聚合物。全氟烷氧基聚合物（PFA)尤其是一種化學物質，其能夠熱塑性地加 工、能夠潤濕陶瓷表面、氧化表面、玻璃表面和/或金屬表面并且/或者能夠與聚四氟乙烯 (PTFE )熔結。尤其不同的PFA數量和/或由不同的PFA數量構成的混合物、所謂的PFA-聚 合混合物為本發明所包括。就本 申請人:而言通過使用PFA聚合混合物結合本發明存在特別 積極的經驗，所述PFA聚合混合物的熔化溫度范圍處于260°C至320°C之間、尤其達到260°C 到320°C。優選的是具有3*10 5到3*106 g/mol的摩爾質量的聚合物。
[0020] 聚氯三氟乙烯（PCTFE)在此尤其指具有結構式[-CFCI-CF2-]n的化學物質。
[0021] 聚偏二氯乙烯（PVDF)在此尤其指具有結構式[-CH2-CF2-]n的化學物質。
[0022] 為了保持所述堵頭總體上彈性的性能，能夠有利的是，所述外部密封件和/或用 來構成所述外部密封件的材料僅僅占所述堵頭的質量和/或體積很小一部分。尤其能夠 有利的是，所述外部密封件和/或所述用來構成外部密封件的材料占所述堵頭的質量的最 多20%或者最多15%、優選甚至最多10%或者最多5%。作為補充方案或者替代方案，也能夠 有利的是，所述外部密封件和/或所述用來構成外部密封件的材料占所述堵頭的體積最多 20%或者最多15%、優選甚至最多10%或者最多5%。
[0023] 尤其可能的是，所述外部密封件以向外指向的層的形式布置在所述基體上，其中 尤其至少10 μ m、優選至少50 μ m的層厚度已經經受驗證，因為這樣保證了工藝可靠地構成 所述外部密封層。在此不應該超過的層厚度為1_、優選是250 μ m。在溫度特別極端的應 用情況中，處于50 μ m與150 μ m之間的層厚度也可能是優選的，尤其當波動不超過實際的 層厚度的20%、優選15%時。
[0024] 原則上可能并且為本發明所包括的是，在工廠方面還沒有致使或者還沒有完全致 使所述外部密封件與所述基體之間材料鎖合地連接，并且尤其在所述傳感器的運行中、例 如由于所述傳感器的自身發熱并且/或者由于使所述廢氣傳感器受熱的廢氣而能夠形成 或者能夠完全形成所述材料鎖合的連接。但是，在本發明的一種有利的實施方式中，這種材 料鎖合的實現已經被集成在制造過程中，從而存在一種堵頭或者一種廢氣傳感器，其中所 述基體與所述外部密封件完全或者部分地材料鎖合地連接并且其中在所述傳感器按規定 運行的開始時就已經存在優化的密封作用。
[0025] 材料鎖合的連接是指這樣一種連接，其中尤其也像在VDI準則2232-2004-01中所 定義的那樣，通過在分子層面上起作用的力將接合配對件結合在一起。用于材料鎖合的連 接的實例是焊接、粘接、熔結等等。所述材料鎖合的連接尤其能夠是在兩個接合配對件之間 的直接的材料鎖合的連接，其中在分子層面上在所述兩個接合配對件之間出現直接的相互 作用。另一方面，所述材料鎖合的連接尤其也能夠是間接的材料鎖合的連接，其中所述兩個 接合配對件不是直接材料鎖合地彼此連接，而是分別與至少一個第三接合配對件直接材料 鎖合地連接并且在使用多個第三接合配對件的情況下所有這些第三接合配對件（間接地或 者直接地）材料鎖合地彼此連接。
[0026] 按本發明的堵頭具有用于穿引連接線纜的、尤其軸向的通道。這意味著，原則上如 此實現所述通道，從而能夠將連接線纜從所述堵頭中穿過，優選能夠穿過所述堵頭從所述 殼體的內部導引到處于所述殼體的外部的區域中。
[0027] 本發明的一種改進方案規定，所述堵頭包括連接線纜，所述連接線纜從所述堵頭 中穿過，優選能夠穿過所述堵頭從所述殼體的內部導引到處于所述殼體的外部的區域中。
[0028] 廢氣傳感器在此尤其指用在內燃機的排氣系中的氧傳感器，但是也能夠是其他傳 感器、例如溫度傳感器或者是N0 X傳感器或者碳黑顆粒傳感器或者類似傳感器。本發明尤 其包括所有適合于在高溫下并且/或者在腐蝕性的環境中持續使用的傳感器以及下述這 樣的傳感器，其中例如電氣的連接線路尤其在相對較高的環境溫度下應從有待密封的殼體 中引出。
[0029] 優選的是，通過設置按本發明的措施形成所述廢氣傳感器的殼體的連接側的密封 性，所述密封性相對較高，例如小于ΚΓ 3 mbar*l/s或者ΚΓ4 mbar*l/s的氦氣密封性，優選 甚至是小于1〇_5 mbar*l/s或者10_6 mbar*l/s的氦氣密封性。另一方面，"密封件"、"密封" 等等這些概念也不應該設計得過于狹隘，從而尤其也能夠包括僅僅宏觀的連接。穿過所述 連接線纜的軟管狀的絕緣層的內部的可能存留的泄漏在此不予考慮，因為所述泄漏能夠在 其他位置處、例如在與所述連接線纜連接的插頭處得到密封。還能夠設置將由于所述連接 線纜引起的這樣的泄漏引出到非關鍵的區域中、例如引出到機動車的較冷的并且較少暴露 的區域中。絕對的或者密閉的密封性(尤其小于KT 1(I mbar*l/s的氦氣密封性)雖然原則上 能夠實現，但是除了特殊的應用情況似乎成本過于高昂。
[0030] 為了獲得所述殼體的相對較高的密封性，特別優選的是，所述廢氣傳感器的殼體 與所述外部密封件材料鎖合地連接。
[0031] 本發明的優選的改進方案由以下產生：所述堵頭的基體與所述廢氣傳感器的殼體 之間的密封的基本構思通過設置按本發明的外部密封件而轉移到所述堵頭的基體與所述 連接線路之間的密封上。
[0032] 因此，作為一種改進方案規定，在所述堵頭的基體與所述通道之間至少部分位置 布置了密封件，其中該密封件至少具有全氟烷氧基聚合物（PFA)或者四氟乙烯全氟丙烯 (FEP )或者聚氯三氟乙烯（PCTFE )或者聚偏二氯乙烯（PVDF)或者其他能夠熱塑性地加工的 含有含氟聚合物的材料，所述材料具有處于170°C與320°C之間的熔點或者說熔化溫度范 圍。所述基體能夠額外地與所述密封件材料鎖合地連接。作為補充方案或者替代方案，能 夠將所述密封件以指向通道的層的形式布置在所述基體上，所述層優選具有10 μ m到1_ 的層厚度、特別優選具有50 μ m到250 μ m的層厚度。
[0033] 因此，作為補充方案或者替代方案能夠規定，所述廢氣傳感器的連接線纜與所述 密封件材料鎖合地連接。作為補充方案或者替代方案能夠規定，所述連接線纜具有電導體， 該電導體被絕緣層所包圍，所述絕緣層尤其具有含氟聚合物、例如聚四氟乙烯（PTFE)或者 含氟彈性體，或者尤其完全、主要地或者部分地由這樣的含氟聚合物所構成。為了對密封性 及耐熱性進行優化，特別優選的是，所述連接線纜的絕緣層由與所述堵頭基體相同的材料 構成、例如由聚四氟乙烯（PTFE)或者含氟彈性體所構成。
[0034] 所述連接線纜的電導體有利地通過銅絞線和/或銅鋼絞線提供。
[0035] 尤其能夠規定，為所述外部密封件并且為所述密封件設置相同的材料，也就是尤 其具有相同的化學成分的材料。為所述密封件并且為所述外部密封件設置的層厚度能夠一 致。
[0036] 為了獲得所述殼體的較高的密封性，尤其優選的是，所述連接線纜、所述堵頭和所 述殼體材料鎖合地彼此連接，也就是說尤其在所述殼體與所述堵頭之間實現材料鎖合，并 且在所述堵頭與所述連接線纜之間實現材料鎖合，尤其在所述堵頭與所述連接線纜的絕緣 層之間實現材料鎖合。尤其實現了對于所述廢氣傳感器的殼體的連接側的端部的總體上材 料鎖合的密封。
[0037] 按本發明的、用于制造堵頭、尤其按本發明的堵頭和/或廢氣傳感器、尤其按本發 明的廢氣傳感器的方法規定，提供具有含氟彈性體、尤其由含氟彈性體構成的基體。此外規 定，提供外部密封材料，該外部密封材料至少具有全氟烷氧基聚合物（PFA)或者四氟乙烯全 氟丙烯（FEP )或者聚氯三氟乙烯（PCTFE )或者聚偏二氟乙烯（PVDF)或者其他能夠熱塑性地 加工的、含有含氟聚合物的材料，所述材料具有處于170°C與320°C之間的熔點或者說熔化 溫度范圍。
[0038] 所述外部密封材料尤其能夠是至少一個軟管、尤其被推到、拉到所述基體上或者 被卷到所述基體上的軟管。所述軟管沿軸向方向的長度優選大于其直徑的一半或者大于其 直徑。優選的是具有10 μ m到1mm的壁厚、尤其優選具有50-250 μ m的壁厚的軟管。
[0039] 另一方面，所述外部密封材料也能夠是至少一層薄膜、尤其被卷繞到所述基體 上或者說圍繞著所述基體來卷繞的薄膜。優選的是具有ΙΟμπι到1mm的壁厚、優選具有 50-250 μ m的壁厚的薄膜。
[0040] 另一方面，所述外部密封材料也能夠具有環狀外形。于是所述密封材料尤其能夠 被推到所述基體上或者在所述基體上被卷到所規定的位置中。所述環狀物沿軸向方向的 長度優選等于或者小于其直徑的一半。優選的是具有10 μ m到1mm的壁厚、尤其優選具有 50-250 μ m的壁厚的環狀物。
[0041] 原則上也能夠以其他方式和方法引入所述外部密封材料。例如能夠將其以液態的 狀態噴涂到所述基體上。另一種替代方案在于，使所述外部材料首先與殼體側的密封面進 行接觸，例如將其噴涂到所述殼體側的密封面中。
[0042] 對于按本發明的方法來說重要的是，所述外部密封材料和所述基體布置在殼體的 內部，使得外部密封材料布置在所述基體與所述殼體之間。尤其接下來將整個外部密封件 或者所述外部密封件的僅僅一部分布置在基體與殼體之間。
[0043] 尤其規定，在工廠方面對由基體、外部密封材料和殼體構成的復合結構進行加熱 和縫隙填塞。在此尤其出現所述外部密封材料的熔化并且接下來尤其在殼體與堵頭之間、 尤其在殼體與外部密封件之間并且/或者在外部密封件與堵頭的基體之間形成材料鎖合 的連接。作為替代方案，也能夠這樣安排：不是在工廠方面而是尤其在將傳感器投入運行時 才對所述由基體、外部密封件和殼體構成的復合結構進行加熱。在此而后也能夠在殼體與 堵頭之間、尤其在殼體與外部密封件之間并且/或者在外部密封件與堵頭的基體之間形成 材料鎖合的連接。
[0044] 優選加熱到285°C到320°C，其中此外優選的是，不再加熱到更高的溫度。尤其不 再將所述堵頭加熱到320°C以上。
[0045] 尤其規定，通過從外面施加的、尤其700到2000N/m2的壓力來對所述由基體、密封 材料和殼體構成的復合結構進行縫隙填塞。所述縫隙填塞尤其能夠與所述加熱過程同時進 行。尤其能夠在縫隙填塞的過程中在殼體與堵頭之間形成材料鎖合的連接。
[0046] 按本發明的制造方法的優選的改進方案從以下情況中產生：堵頭的基體與廢氣傳 感器的殼體之間的密封通過設置按本發明的外部密封件轉移到堵頭的基體與連接線路之 間的密封上。
[0047] 因此能夠規定，除了所述堵頭的基體與所述廢氣傳感器的殼體之間的外部密封件 之外也能夠在所述堵頭的基體與所述連接線路之間形成再上面所闡述的密封。為此，使連 接線纜從所述基體的通道中穿過去，使得密封材料到達所述通道中，其中所述連接線纜沿 徑向在外側作為密封材料至少具有全氟烷氧基聚合物或者四氟乙烯全氟丙烯或者聚氯三 氟乙烯或者聚偏二氟乙烯或者其他能夠熱塑性地加工的、含有含氟聚合物的材料，所述材 料具有處于170°C與320°C之間的熔點或者說熔化溫度范圍。
[0048] 尤其制造一種由殼體、外部密封件、基體、密封件的密封材料以及連接線纜構成的 復合結構，并且對所述整個復合結構一起進行加熱和縫隙填塞、尤其通過從外部施加的、 700到2000N/cm2的壓力進行加熱和縫隙填塞。
[0049] 另外能夠在進行這種加熱時規定，除了外部密封材料之外，尤其同時也使密封材 料至少部分地熔化并且接下來在基體、密封材料與連接線纜之間形成材料鎖合的連接。
[0050] 特別有利的是，所述有待引入的材料與有待引入的外部密封材料在其化學成分及 其運用方面保持一致。例如密封材料和外部密封材料都能夠以100 μ m到200 μ m厚的熔化 薄膜的形式進行加工。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0051] 本發明的實施例在附圖中示出并且在下面的說明中得以詳細闡述。
[0052] 在圖la和lb、2a和2b、3a和3b以及4a和4b中分別以俯視圖和沿著堵頭的縱軸 線的剖視圖示出按本發明的堵頭。
[0053] 在圖5中示出按本發明的廢氣傳感器。

【具體實施方式】
[0054] 圖la和lb以俯視圖以及沿著按本發明的堵頭1的縱軸線的剖視圖示出了所述堵 頭1的第一實施例。
[0055] 所述堵頭1具有柱狀的外形或者說基本外形、尤其具有筆直的圓柱狀的外形或者 說基本外形。沿徑向布置在內側的基體24同樣具有柱狀的外形或者說基本外形，尤其具有 筆直的圓柱狀的外形或者說基本外形。所述基體24例如能夠具有15mm的長度和10mm的 直徑。所述堵頭1或者所述基體24例如具有四個軸向的通道25,所述通道沿著縱向方向延 伸并且例如具有1mm的直徑。所述通道25在按本發明的堵頭1的該實施例中是敞開的并 且設置用于分別穿引一個連接線纜21 (參見圖3到5)。在所述基體24的內輪廓上、也就 是以徑向向外限定所述通道25的方式相應地構造有密封件26,并且更確切地說該密封件 完全面狀地以例如100 μ m厚的層的形式構造。沿徑向在外側，在所述基體24的周側面上， 同樣完全面狀地以例如1〇〇 μ m厚的層的形式施涂有外部密封件36。
[0056] 所述基體24在該實施例中由含氟橡膠或者全氟橡膠構成并且占所述堵頭1的體 積或者質量的95%以上，從而得到所述堵頭1的高的熱穩定性及彈性。所述密封件26及所 述外部密封件36的材料在該實施例中相應為具有260°C _320°C的熔化溫度范圍的全氟烷 氧基聚合物（PFA)。作為替代方案，所述密封件26以及所述外部密封件36的材料是以下材 料之一：全氟燒氧基聚合物（Perfluoralkoxypolymer) (PFA)、四氟乙烯全氟丙烯（Tetrafl uorethylenperfluorproylen)(FEP)、聚氯三氟乙烯（PolychlortriflourethylenXPCTFE)、 聚偏二氟乙烯（Polyvinylidenflourid) (PVDF)或者其他能夠熱塑性地加工的、含有含氟 聚合物的、具有處于170°C與320°C之間的熔點或者說熔化溫度范圍的材料。原則上能夠考 慮其他的、僅僅部分具有所述材料的材料和/或所述材料的混合物。
[0057] 在此規定，通過按本發明的堵頭1能夠對廢氣傳感器2的殼體11 (參見圖5)進行 密封，其中通過所述密封件26能夠相對于連接線纜11對所述堵頭1的基體24進行密封， 并且其中通過所述外部密封件36能夠相對于所述廢氣傳感器2的殼體11對所述堵頭1的 基體24進行密封。
[0058] 為了改進所述密封件26或者所述外部密封件36的密封作用，在該實施例中規定， 所述密封件26和所述基體24通過熔結材料鎖合地彼此連接，并且所述外部密封件36和所 述基體24通過熔結材料鎖合地彼此連接。尤其規定，在熔結時出現所述密封件26或者所 述外部密封件36的材料的熔解或者熔化。尤其規定，在熔結時不出現所述基體24的材料 的熔解或者熔化或者化學分解。
[0059] 在圖2a和2b中以俯視圖以及沿著按本發明的堵頭1的縱軸線的剖視圖示出了所 述堵頭1的第二實施例。
[0060] 所述第二實施例與所述第一實施例的區別在于，所述密封件26不是作為全部面 狀的層構造在所述基體24的內輪廓上，而是作為密封環28布置在所述基體的內輪廓上并 且沿著縱向延伸方向僅僅部分地覆蓋所述基體的內輪廓。所述密封環28具有1mm的長度 (沿著所述通道25的縱向方向）并且具有150 μ m或者250 μ m的厚度(沿徑向方向）。
[0061] 此外，所述第二實施例與所述第一實施例的區別還在于，所述外部密封件36不是 作為全部面狀的層沿徑向構造在所述基體24的外側上，而是作為外部密封環38沿徑向布 置在所述基體24的外側上并且沿著縱向延伸方向僅僅部分地覆蓋所述基體24的外表面。 所述外部密封環38具有3mm的長度(沿著所述基體24的縱向方向）并且具有250 μ m或者 600 μ m的厚度(沿徑向方向）。
[0062] 所述密封環28和所述外部密封環38在該實施例中沿著所述堵頭1的縱向方向大 致布置在中心、尤其布置在中心。在所述實施例的替代方案中也能夠規定，所述密封環28 和/或所述外部密封環38偏心地布置。尤其能夠設置兩個密封環28和/或兩個外部密封 環38,它們沿著所述堵頭1的縱向方向看彼此對置。原則上也還能夠設置更多的密封環28 和/或外部密封環38。
[0063] 在圖3a和3b中以俯視圖以及沿著按本發明的堵頭1的縱軸線的剖視圖示出了所 述堵頭1的第三實施例。
[0064] 在本發明的改進方案中，例如根據第一實施例或者第二實施例，在此涉及一種堵 頭1，對于該堵頭來說在所述通道25中布置有至少一個連接線纜21或者說至少一個連接線 纜21從該堵頭1的通道25中穿過，從而使得所述堵頭尤其適合對廢氣傳感器2的殼體11 進行密封。
[0065] 在此，所述連接線纜21由電導體20構成，該電導體尤其構造為銅絞線或者銅鋼絞 線，其中所述電導體20尤其被絕緣層19所包圍、尤其沿著所述堵頭1的整個長度被所述絕 緣層19所包圍。作為替代方案還可能是：所述電導體20僅僅沿著所述堵頭1的一部分被 所述絕緣層19所包圍，并且沿著所述堵頭1的一部分直接與所述堵頭1的密封件26和/ 或密封環28和/或基體24對置。
[0066] 在此能夠規定，所述連接線纜21、尤其所述絕緣層19與所述密封件26和/或所述 密封環28材料鎖合地連接、尤其熔結，這尤其通過為密封件26或者密封環28設置的材料 的熔化來實現。
[0067] 然而作為替代方案也能夠規定，所述連接線纜21、尤其所述絕緣層19不是與所述 密封件26和/或所述密封環28材料鎖合地連接，而是僅僅尤其力鎖合地固定在所述密封 件26和/或所述密封環28的內部中或者說固定在所述基體24的內部中。但是，在這種情 況中特別優選的是，所述連接線纜21、尤其所述絕緣層19與所述密封件26和/或所述密封 環28能夠材料鎖合地連接、尤其能夠焊接在一起。
[0068] 在圖4a和4b中以俯視圖以及沿著按本發明的堵頭1的縱軸線的剖視圖示出了所 述堵頭1的第四實施例。
[0069] 在本發明的改進方案中，例如根據第一實施例或者第二實施例，在此涉及一種堵 頭1，對于該堵頭來說在所述通道25中布置有至少一個連接線纜21或者說至少一個連接線 纜21從該堵頭1的通道25中穿過，從而使得所述堵頭1尤其適合對廢氣傳感器2的殼體 11進行密封。
[0070] 與所述第三實施例不同的是，在此規定，所述連接線纜21的絕緣層19和所述密封 件26并沒有構造為彼此不同的部件，而是所述密封件26同時承擔所述電導體20的絕緣層 19的功能并且尤其直接地與所述電導體20對置。所述密封件26或者說所述絕緣層19在 該實施例中尤其雙側地或者單側地與所述電導體20 -起從所述堵頭1中引出并且即使在 所述堵頭1的外部也對所述連接線纜21的電導體20進行絕緣，例如直到插接連接部的(未 繪出的)部件、例如插頭，所述插頭在所述連接線纜21的與堵頭1對置的一側上與所述連接 線纜21連接并且所述插頭例如與所述插接連接部的屬于控制器的互補的部件、例如插座 能夠連接、尤其能夠插接在一起。
[0071] 在該實施例中，所述在堵頭1的內部同時形成所述絕緣層26的絕緣層19構造為 250 μ m厚的、由全氟烷氧基聚合物（PFA)構成的層，該層以絕緣軟管的形式沿徑向在外側 包圍著所述電導體。
[0072] 在該實施例中能夠規定，所述絕緣層19、在這里也就是所述密封件26與所述連接 線纜21的導體20并且/或者與所述堵頭1的基體24材料鎖合地連接、尤其熔結，這尤其 通過為所述絕緣層19、在這里也就是所述密封件26所設置的材料的熔化來實現。
[0073] 不過，作為替代方案也能夠規定，所述絕緣層19、在這里也就是所述密封件26與 所述連接線纜21的導體20并且/或者與所述堵頭1的基體24不是材料鎖合地連接，而是 所述絕緣層19、在這里也就是所述密封件26與所述連接線纜21的導體20并且/或者與所 述堵頭1的基體24僅僅尤其力鎖合地固定在一起。但是在這種情況下特別優選的是，所述 絕緣層19、在這里也就是所述密封件26與所述連接線纜21的導體20并且/或者與所述堵 頭1的基體24能夠材料鎖合地連接、尤其能夠焊接在一起。
[0074] 在所述實施例的替代方案中也能夠規定，所述在堵頭1的內部同時形成所述絕緣 層26的絕緣層19不是由全氟烷氧基聚合物（PFA)構成，而是由另一種材料構成，該材料至 少具有全氟烷氧基聚合物（PFA)或者四氟乙烯全氟丙烯（FEP)或者聚氯三氟乙烯（PCTFE) 或者聚偏二氟乙烯（PVDF)或者其他能夠熱塑性地加工的、含有含氟聚合物的、具有處于 170°C與320°C之間的熔點或者說熔化溫度范圍的材料。
[0075] 所述第四實施例尤其也是用于對廢氣傳感器2的殼體11進行密封的堵頭1的實 施例，其中所述堵頭1具有基體24,該基體則具有含氟彈性體，其中所述堵頭1具有至少一 個軸向的通道25,電導體20從所述通道25中穿過，其中在所述堵頭1的基體24與所述通 道25之間至少部分位置布置有絕緣性的密封件26,該密封件至少單側地、也就是尤其在所 述堵頭1的端側上與所述電導體20 -起從所述堵頭1中引出，其中所述絕緣性的密封件26 至少具有能夠熱塑性地加工的、含有含氟聚合物的、具有處于170°C與320°C之間的熔點或 者說熔化溫度范圍的材料、尤其全氟烷氧基聚合物或者四氟乙烯全氟丙烯或者聚氯三氟乙 烯或者聚偏二氟乙烯。在此，所述絕緣性的密封件26尤其直接與所述電導體20及所述基 體24對置并且尤其與所述電導體20并且/或者與所述基體24尤其在所述通道25的內部 尤其材料鎖合地連接或者能夠連接、尤其焊接或者能夠焊接在一起。
[0076] 本發明的其他實施例涉及具有堵頭1的廢氣傳感器2,其中所述堵頭如例如在前 面、尤其在第一、第二、第三和第四實施例中所詳細描述的那樣。這些廢氣傳感器2分別具 有至少一個通過所述堵頭1得到密封的殼體11以及至少一個從所述堵頭1的通道25中穿 過的連接線纜21。
[0077] 作為本發明的另一種實施例，在圖5中不出了一種廢氣傳感器2,該廢氣傳感器的 處于堵頭1的廢氣側的部件原則上由現有技術公開并且例如設計為用于對在內燃機的廢 氣中的氧氣濃度進行測量的氧傳感器的部件。所述廢氣傳感器2具有殼體11，該殼體由金 屬制成的實心的殼體本體12和推到所述殼體本體12上并且與所述殼體本體固定連接的保 護套筒15組成，其中所述殼體本體具有螺紋14并且具有裝配六角件13,并且所述保護套筒 具有例如在直徑方面減小的、遠離殼體本體的端部區段151。在所述殼體11中例如布置了 傳感器元件16,該傳感器元件以測量氣體側的端部從所述殼體11中伸出來并且在那里被 具有氣體穿通孔18的保護管17所覆蓋，所述保護管固定在殼體本體12上。在背向所述測 量氣體側的端部的、連接側的端部處，所述傳感器元件16具有接觸面，所述接觸面通過導 體電路與布置在所述測量氣體側的端部上的測量電極連接。使連接線纜21的、例如借助絕 緣層19包圍的電導體20接觸到所述接觸面上。在該實施例中，為了使接觸面和電導體20 接觸而設置了雙部件的、陶瓷的夾緊體22,該夾緊體在外側被彈簧元件23所包圍并且將所 述電導體20力鎖合地壓到所述傳感器元件16的接觸面上。所述陶瓷的夾緊體22沿徑向 支撐在所述保護套筒15上。
[0078] 原則上還可能存在并且/或者同樣由現有技術公開了廢氣傳感器2的這個示例性 地得到闡述的、處于堵頭1的廢氣側處的部件的替代方案。
[0079] 在其他實施例中規定，所述堵頭1對所述殼體11進行封閉或者密封，其方式為將 所述堵頭布置在所述保護套筒15的背向殼體本體12的部件中、尤其布置在所述保護套筒 15的遠離殼體本體的端部區段151中。
[0080] 所述堵頭1例如能夠像在圖5中示出的那樣是結合本發明的第三實施例（圖3)所 闡述的堵頭1。作為替代方案，它也能夠是像結合所述第一、第二和/或第四實施例所闡述 的那樣的堵頭1 (圖1、2和4)。
[0081] 在其他實施例中能夠規定，所述外部密封件36與所述堵頭1的基體24和/或所述 殼體11、尤其與所述保護套筒15和/或所述保護套筒15的遠離殼體本體的端部區段151材 料鎖合地連接、尤其熔結，這尤其通過為所述外部密封件36而設置的材料的熔化來實現。
[0082] 不過作為替代方案，也能夠在其他實施例中規定，所述外部密封件36與所述堵頭 1的基體24和/或所述殼體11、尤其與所述保護套筒15和/或所述保護套筒15的遠離殼 體本體的端部區段151不是材料鎖合地連接，而是所述外部密封件36與所述堵頭1的基體 24和/或所述殼體11、尤其與所述保護套筒15和/或所述保護套筒15的遠離殼體本體的 端部區段151僅僅尤其力鎖合地固定在一起。但是在這種情況下特別優選的是，所述外部 密封件36與所述堵頭1的基體24和/或所述殼體11、尤其與所述保護套筒15和/或所述 保護套筒15的遠離殼體本體的端部區段151能夠材料鎖合地連接、尤其能夠焊接在一起。
[0083] 按本發明的、用于制造廢氣傳感器2的方法的一種實施例規定：提供具有含氟彈 性體并且具有至少一個通道25的基體24,連接線纜從所述通道25中穿過，該連接線纜沿徑 向在外側具有例如形式為150 μ m厚的薄膜的密封材料，所述密封材料則具有至少一種能 夠熱塑性地加工的、含有含氟聚合物的、具有處于170°C與320°C之間的熔點或者說熔化溫 度范圍的材料、尤其全氟烷氧基聚合物或者四氟乙烯全氟丙烯或者聚氯三氟乙烯或者聚偏 二氟乙烯。此外規定，這種由基體24和連接線纜21構成的復合結構與外部密封材料、例如 150 μ m厚的薄膜一起布置在殼體11的內部，從而使得外部密封材料布置在基體24與殼體 11之間，其中所述外部密封材料至少具有能夠熱塑性地加工的、含有含氟聚合物的、具有處 于170°C與320°C之間的熔點或者說熔化溫度范圍的材料、尤其全氟烷氧基聚合物或者四 氟乙烯全氟丙烯或者聚氯三氟乙烯或者聚偏二氟乙烯。在該實施例中規定，在保護套筒15 的遠離殼體本體的端部區段151中進行所述布置，所述保護套筒15能夠與殼體本體12裝 配成殼體11。
[0084] 尤其規定，通過對所述由連接線纜21、密封材料、基體24、外部密封材料及殼體11 或者說保護套筒15構成的復合結構進行縫隙填塞和加熱的方式來實現對于所述殼體11或 者說保護套筒15的、尤其在總體上材料鎖合的密封，尤其通過所述密封材料和外部密封材 料的烙化出現烙結（Verschmelzen)。
[0085] 在實施例中，借助所施加的700到2000N/cm2的壓力來實現縫隙填塞。優選在10s 或者更長的、優選30s或更長的時間間隔里對所述由連接線纜21、密封材料、基體24、外部 密封材料及殼體11構成的復合結構進行加熱，以便使得所述密封材料或者所述外部密封 材料可靠地熔化。
[〇〇86] 此外，在該實施例中規定，一直進行加熱直到溫度超過所述密封材料或者所述外 部密封材料的熔化溫度，也就是例如對于全氟烷氧基聚合物（PFA)來說超過280°C、對于四 氟乙烯全氟丙烯（FEP)來說超過240°C，對于聚氯三氟乙烯（PCTFE)來說超過190°C，對于 聚偏二氟乙烯（PVDF)來說超過170°C，從而使得所述密封材料或者外部密封材料可靠地熔 化。在加熱時要特別注意，如此進行所述加熱過程，使得所述基體的溫度不超過327°C。通 過這種方式來可靠地避免所述基體進行化學分解并且由此可靠地避免所述堵頭1受到尤 其不可逆轉的損壞。
【權利要求】
1. 用于對廢氣傳感器的殼體（11)進行密封的堵頭，其中所述堵頭（1)具有至少一個用 于穿引連接線纜（21)的、軸向的通道（25)，其中所述堵頭具有基體（24)，所述基體具有含 氟彈性體，其特征在于，所述堵頭（1)具有至少一個外部密封件（36、38)，所述外部密封件 沿徑向布置在所述堵頭（1)的外側上并且所述外部密封件具有至少一種能夠熱塑性地加工 的、含有含氟聚合物的材料，所述材料具有處于170°C與320°C之間的熔點或者熔化溫度范 圍。
2. 按權利要求1所述的堵頭，其特征在于，所述含氟彈性體是含氟橡膠或者全氟橡膠。
3. 按權利要求1或2所述的堵頭，其特征在于，所述含有含氟聚合物的材料至少具有全 氟烷氧基聚合物或者四氟乙烯全氟丙烯或者聚氯三氟乙烯或者聚偏二氟乙烯。
4. 按權利要求1到3中任一項所述的堵頭，其特征在于，所述基體（24)與所述外部密 封件（36、38 )材料鎖合地連接。
5. 按權利要求1到4中任一項所述的堵頭，其特征在于，所述外部密封件（36、38)以層 的形式布置在所述基體（24)上，所述層具有ΙΟμπι到1mm、優選50μπι到250μπι的層厚度。
6. 廢氣傳感器，包括殼體（11)和按前述權利要求中任一項所述的堵頭（1)以及至少一 個連接線纜（21)，所述連接線纜從所述堵頭（1)的通道（25)中穿過，其中所述廢氣傳感器 (2 )的殼體（11)通過所述堵頭（1)進行密封。
7. 按權利要求6所述的廢氣傳感器，其特征在于，所述廢氣傳感器（2)的殼體（11)間 接地通過所述外部密封件（36、38)與所述堵頭（1)材料鎖合地連接。
8. 按權利要求6或7中任一項所述的廢氣傳感器，其特征在于，所述連接線纜（21 )、密 封件（26、28)和基體（24)至少間接地材料鎖合地彼此連接。
9. 按權利要求6到8中任一項所述的廢氣傳感器，其特征在于，所述連接線纜（21)具 有電導體（20)，所述電導體被絕緣層（19)所包圍，所述絕緣層尤其具有含氟聚合物、例如 聚四氟乙烯或者含氟彈性體。
10. 按權利要求6到9中任一項所述的廢氣傳感器，其特征在于，所述連接線纜（21)、 堵頭（1)和殼體（2)至少間接地材料鎖合地彼此連接。
11. 用于制造按權利要求6-10中任一項所述的廢氣傳感器的方法，其特征在于以下方 法步驟： -提供具有含氟彈性體的基體（24); -提供外部密封材料，所述外部密封材料具有至少一種含有含氟聚合物的材料，所述至 少一種含有含氟聚合物的材料具有處于170°C與310°C之間的熔點或者熔化溫度范圍； -將所述外部密封材料和所述基體（24)布置在殼體（11)的內部中，從而使得所述外部 密封材料布置在基體（24)與殼體（11)之間； -對由基體（2 4 )、外部密封材料和殼體（11)構成的外部復合結構進行縫隙填塞和加 熱，尤其由此使其成為總體上至少間接地材料鎖合的形成物。
12. 按權利要求11所述的方法，其特征在于，通過將所述外部密封材料噴涂到所述基 體（24)上的方式來提供所述外部密封材料。
13. 按權利要求11所述的方法，其特征在于，以至少一個軟管和/或至少一個薄膜和/ 或至少一個環狀物的形式來提供所述外部密封材料。
14. 按權利要求11到13中任一項所述的方法，其特征在于，通過從外部加載的、700到 2000N/cm2的壓力來實現所述縫隙填塞。
15. 按權利要求11到14中任一項所述的方法，其特征在于，如此進行加熱，使得所述外 部密封材料熔化并且在基體（24)、外部密封材料與殼體（21)之間構成至少間接地材料鎖 合的連接。
16. 按權利要求11到15所述的方法，其特征在于，如此進行加熱，使得所述基體（24) 的含氟彈性體不超過其熔點或者分解溫度。
【文檔編號】H01R13/52GK104094107SQ201280069389
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2012年11月29日 優先權日:2012年2月9日
【發明者】E.賴倫, J.施奈德, F.施坦格爾邁爾, G.佐耶茨 申請人:羅伯特·博世有限公司