SENSOR DE GASES DE ESCAPE Y METODO DE FABRICACION.
Método de fabricación de un sensor de gases de escape (10) que tiene un subconjunto (14) que incluye una carcasa (22),
un elemento sensor (30) y un anillo de soldadura (38), el método comprende:
colocar al menos una parte de la carcasa (22) y al menos una parte del elemento sensor (30) en una cavidad (98) de una pieza de moldeado (102);
colocar el anillo de soldadura (38) en la cavidad de moldeado (98) separado de la carcasa (22);
inyectar un material cerámico (26) en la cavidad de moldeado (98) para el sobremoldeado de al menos una parte de la carcasa (22) y al menos una parte del elemento sensor (30) y para el moldeado del material cerámico (26) al anillo de soldadura (38); y
eliminar el subconjunto sobremoldeado (14) de la pieza de moldeado (102)
Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E07024470.
Solicitante: ROBERT BOSCH GMBH.
Nacionalidad solicitante: Alemania.
Dirección: PATENTANWALTE POSTFACH 10 37 62,70032 STUTTGART.
Inventor/es: ROBISON,JOHN.
Fecha de Publicación: .
Fecha Solicitud PCT: 18 de Diciembre de 2007.
Fecha Concesión Europea: 12 de Mayo de 2010.
Clasificación Internacional de Patentes:
- G01N27/407 FISICA. › G01 METROLOGIA; ENSAYOS. › G01N INVESTIGACION O ANALISIS DE MATERIALES POR DETERMINACION DE SUS PROPIEDADES QUIMICAS O FISICAS (procedimientos de medida, de investigación o de análisis diferentes de los ensayos inmunológicos, en los que intervienen enzimas o microorganismos C12M, C12Q). › G01N 27/00 Investigación o análisis de materiales mediante el empleo de medios eléctricos, electroquímicos o magnéticos (G01N 3/00 - G01N 25/00 tienen prioridad; medida o ensayo de variables eléctricas o magnéticas o de las propiedades eléctricas o magnéticas de los materiales G01R). › para la investigación o el análisis de gases.
Clasificación PCT:
- G01N27/407 G01N 27/00 […] › para la investigación o el análisis de gases.
Países PCT: Austria, Bélgica, Suiza, Alemania, Dinamarca, España, Francia, Reino Unido, Grecia, Italia, Liechtensein, Luxemburgo, Países Bajos, Suecia, Mónaco, Portugal, Irlanda, Eslovenia, Finlandia, Rumania, Chipre, Lituania, Letonia, Ex República Yugoslava de Macedonia, Albania.
Fragmento de la descripción:
Sensor de gases de escape y método de fabricación.
Antecedentes de la invención
La presente invención hace referencia a sensores de gases de escape.
Los sensores de gases de escape ayudan a asegurar que se mantenga una proporción óptima entre aire y combustible en los motores de combustión. Normalmente, los sensores de gases de escape se encuentran en automóviles para comparar el contenido de oxígeno del escape con el contenido de oxígeno del aire del entorno. La respuesta del sensor controla la cantidad de combustible inyectado al motor. Los sensores tipo planar y los sensores tipo dedal son dos tipos comunes de sensores de gases de escape. Los sensores tipo planar incluyen un elemento de sensor de cerámica plano. Los sensores tipo dedal incluye un elemento de sensor con forma de dedal. La memoria US 4,283,261 A revela cómo medir la presión de oxígeno parcial en gases, en particular gases de escape de motores de combustión tipo automotriz, donde los elementos de sensor a base de electrolitos sólidos se fijan en una estructura de sujeción de cerámica moldeada por inyección. Otro documento, la memoria US 2004/040843 A1, hace referencia a un sensor de gases que determina al menos una cantidad física de gas, por ejemplo, el gas de escape de un motor de combustión interna, y el sensor de gases tiene un elemento sensor que está fijo en una carcasa del sensor de gases mediante un montaje hermético. La memoria DE 10 2005 020 792 A1 describe un sensor que tiene un elemento sensor que porta una superficie de contacto que se encuentra en contacto con una pieza de contacto para su conexión con una línea de conexión eléctrica; la pieza de contacto se encuentra en un portacontactos fabricado de un material aislante eléctricamente. Otro documento, la memoria WO 98/38505 A1 hace referencia a un detector, en especial uno que determina el contenido de oxígeno en gases de escape de motores de combustión interna, y a un método para la producción del mismo. La publicación WO 01/34951 A2 revela un conjunto conector terminal que comprende un soporte de terminal, un terminal, dispuesto al menos parcialmente dentro del soporte terminal y un primer aislante que tiene un pasaje con una hendidura adyacente al terminal y un soporte de terminal. También se reivindica un sensor de gases y un método de producción de un sensor de gases. Finalmente, la memoria EP 0 520 528 A1 describe un medio de sellado mejorado que se proporciona para la hermetización de un cuerpo cerámico de electrolitos sólidos dentro de una carcasa de metal para su utilización en un dispositivo sensor de oxígeno que es adecuado para detectar la concentración de oxígeno en los gases de escape automotrices emitidos por un motor de combustión interna.
Resumen
La presente invención proporciona un método de fabricación de un sensor de gases de escape tal como se define en la reivindicación 1 y un sensor de gases de escape tal como se define en la reivindicación 11.
Breve descripción de los dibujos
La figura 1 es una vista en perspectiva de un sensor de gases de escape que es una realización de la presente invención.
La figura 2 es una vista transversal de un sensor de gases de escape que se muestra en la figura 1 tomado a lo largo de la línea 2-2 de la figura 1.
La figura 3 es una vista transversal de un subconjunto del sensor de gases de escape que se muestra en la figura 1 situado dentro de una pieza de moldeado.
La figura 4 es una vista en perspectiva con despiece parcial de los componentes del sensor de gases de escape que se muestra en la figura 1.
Descripción detallada
La figura 1 ilustra un sensor de gases de escape 10 de la presente invención. El sensor 10 incluye un subconjunto sensor 14 y un cable de salida o un subconjunto de cableado de salida 18. El subconjunto sensor 14 que se muestra, o un conjunto de sensor corto, incluye una carcasa metálica generalmente cilíndrica 22 configurada para poder conectarse a rosca con una apertura roscada de un tubo de escape (no se muestra) u otro componente del motor de combustión interna utilizado para aplicaciones automotrices o no automotrices, tales como motocicletas, motonieves, vehículos todo terreno, cortadoras de césped y similares.
Con referencia a la figura 2, el subconjunto de sensor 14 que se muestra también incluye un material cerámico 26, un elemento sensor 30, un espaciador 34 y un anillo de soldadura 38. El material cerámico 26 está moldeado a la carcasa 22 para encapsular una parte media del elemento sensor 30 y llenar parcialmente una cavidad 42 en la carcasa 22. Durante el moldeado, el material cerámico 26 se une a la carcasa 22 y la parte media del elemento sensor 30. En la construcción que se ilustra, el material cerámico 26 es un material de mica MICAVER® HT de Saint-Gobain Quartz S.A.S. de Francia. El material cerámico 26 limita con el espaciador 34, el cual en la realización que se ilustra es un casquillo de esteatita sinterizada situado en la carcasa 22 para actuar como barrera térmica entre los gases de escape calientes (por ejemplo de más de 700 grados Celsius) y el material cerámico 26. En la realización que se ilustra, el espaciador 34 evita que el material cerámico 26 llene completamente la cavidad 42 de la carcasa 22. En algunas aplicaciones de baja temperatura, el espaciador 34 puede eliminarse, y el material cerámico 26 puede llenar una mayor parte de la cavidad 42. El material cerámico 26 también se une al anillo de soldadura 38 para soportar el anillo de soldadura 38 separado de la carcasa 22. El anillo de soldadura 38 ofrece un área de acoplamiento para el subconjunto de cableado 18 como se describirá a continuación.
En la construcción ilustrada, el elemento sensor 30 es un sensor tipo planar. Se hace referencia a la patente estadounidense Nº 6,164,120 para la discusión de características y operaciones adicionales del sensor tipo planar que no se describen en la presente memoria. El elemento sensor 30 tiene un primer extremo 46 que se extiende hacia afuera desde un extremo del material cerámico 26 y un segundo extremo 50 que se extiende hacia afuera desde el extremo opuesto del material cerámico 26. En la realización ilustrada, el primer extremo 46 del elemento sensor 30 está rodeado de un tubo de protección interno 54 y un tubo de protección externo 58. El lado de escape 46 del elemento sensor 30 está expuesto a gases de escape generados por el motor de combustión interna.
El segundo extremo o lado de referencia 50 del elemento sensor 30 está rodeado de un subconjunto de cableado 18 y está expuesto al aire de referencia del entorno. Sin embargo, en otras construcciones (no se muestran), el material cerámico 26 también puede encapsular el lado de referencia 50 del elemento sensor 30 y un canal de aire se moldea o forma (por ejemplo mediante perforación) en el material cerámico 26 para permitir la comunicación del elemento sensor 30 con el aire de referencia.
En la realización ilustrada, cuatro terminales de conexión o terminales de soldadura 62 se acoplan eléctricamente al elemento sensor 30 mediante, por ejemplo, soldadura por resistencia eléctrica. El material cerámico 26 encapsula parcialmente los terminales de conexión 62 de modo tal que un extremo de cada terminal de conexión 62 se extiende desde el material cerámico 26. Los terminales de conexión 62 facilitan el contacto eléctrico entre el subconjunto de cableado 18 y el elemento sensor 30. En otras realizaciones pueden utilizarse más o menos terminales de conexión.
El subconjunto de cableado 18 incluye cables de señal 66, cables térmicos 70, un capuchón 74, un pasacables hermético 78 y un manguito 82. Los terminales de soldadura 86 se encuentran en cada cable 66, 70 y se acoplan eléctricamente con los terminales de conexión 62 correspondientes del subconjunto sensor 14 mediante soldadura de resistencia u otras alternativas adecuadas. El subconjunto de cableado 18 ilustrado incluye cuatro cables 66, 70 y terminales de soldadura 86. Sin embargo, será evidente para un experto en el arte que el subconjunto de cableado 18 puede modificarse para incluir más o menos cables 66, 70 y terminales de soldadura 86 para coincidir con el número de terminales de conexión 62 del subconjunto sensor 14.
El pasacables hermético 78 se encuentra situado parcialmente dentro de un primer extremo 90 del manguito 82 para proteger los cables 66, 70. El capuchón 74 asegura el pasacables hermético 78 en su lugar y se acopla con el primer extremo 90 del manguito 82 mediante engastado u otras operaciones de sujeción adecuadas (por ejemplo soldadura, adhesivos, etc.). El subconjunto...
Reivindicaciones:
1. Método de fabricación de un sensor de gases de escape (10) que tiene un subconjunto (14) que incluye una carcasa (22), un elemento sensor (30) y un anillo de soldadura (38), el método comprende:
2. Método según la reivindicación 1, en donde inyectar el material cerámico (26) encapsula al menos parcialmente el elemento sensor (30).
3. Método según la reivindicación 2, en donde el subconjunto (14) incluye un terminal de conexión (62) eléctricamente acoplado al elemento sensor (30), y el método comprende adicionalmente acoplar un cable (66, 70) al terminal de conexión (62).
4. Método según la reivindicación 3, en donde inyectar el material cerámico (26) al menos parcialmente encapsula el terminal de conexión (62).
5. Método según la reivindicación 1, en donde inyectar el material cerámico (26) resulta en la unión del material cerámico (26) con la carcasa (22).
6. Método según la reivindicación 5, en donde la carcasa (22) incluye una cavidad (42), y en donde la inyección resulta en que el material cerámico (26) llena al menos parcialmente la cavidad (42).
7. Método según la reivindicación 1, que además comprende acoplar un manguito de cableado (82) al anillo de soldadura (38).
8. Método según la reivindicación 7, en donde acoplar el manguito de cableado (82) al anillo de soldadura (38) incluye soldar el manguito de cableado (82) al anillo de soldadura (38).
9. Método según la reivindicación 7, en donde el material cerámico (26) proporciona una barrera aislante entre la carcasa (22) y el manguito de cableado (82).
10. Método según la reivindicación 9, en donde el material cerámico (26) es material de mica.
11. Conjunto de sensor de gases de escape (10) que comprende:
12. Conjunto de sensor de gases de escape (10) según la reivindicación 11, en donde el material cerámico (26) encapsula una parte central del elemento sensor (30), dejando al menos un extremo del elemento sensor (30) sin encapsular.
13. Conjunto de sensor de gases de escape (10) según la reivindicación 11, en donde el material cerámico (26) está moldeado al menos parcialmente en una cavidad (42) en la carcasa (22).
14. Conjunto de sensor de gases de escape (10) según la reivindicación 11, que además comprende un espaciador (34) situado en la carcasa (22), donde el material cerámico (26) limita con el espaciador (34).
15. Conjunto de sensor de gases de escape (10) según la reivindicación 11, que además comprende un subconjunto de cableado (18), donde el subconjunto de cableado (18) incluye un cable (66, 70) y un manguito (82).
16. Conjunto de sensor de gases de escape (10) según la reivindicación 15, en donde el manguito (82) del subconjunto de cableado (18) está acoplada al anillo de soldadura (38).
17. Conjunto de sensor de gases de escape (10) según la reivindicación 15, que además comprende un terminal de conexión (62) que tiene un primer extremo acoplado eléctricamente al elemento sensor (30), en donde el terminal de conexión (62) está encapsulado al menos parcialmente por el material cerámico (26) de modo tal que un segundo extremo del terminal de conexión (62) se extiende desde el material cerámico (26) y se acopla con el cable (66, 70) del subconjunto de cableado (18).
18. Conjunto de sensor de gases de escape (10) según la reivindicación 11, en donde el elemento sensor (30) es un elemento sensor planar.
19. Conjunto de sensor de gases de escape (10) según la reivindicación 11, en donde el material cerámico (26) es un material de mica.
20. Conjunto de sensor de gases de escape (10) según la reivindicación 16, en donde el manguito (82) del subconjunto de cableado (18) está soldada al anillo de soldadura (38).
21. Conjunto de sensor de gases de escape (10) según la reivindicación 16, en donde el material cerámico (26) proporciona una barrera aislante entre la carcasa (22) y el manguito del subconjunto de cableado (18).
22. Conjunto de sensor de gases de escape (10) según la reivindicación 21, en donde el material cerámico (26) es un material de mica.
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