专利名称：气体传感器的制造方法及气体传感器的制作方法
技术领域：
本发明涉及气体传感器的制造方法以及气体传感器，该气体传感器用于测量被测量气体中的特定气体成分的浓度。
背景技术：
存在一种公知的气体传感器，其包括金属壳；保持在金属壳中的具有被暴露到被测量气体的感测部以测量被测量气体中的特定气体成分的浓度的传感元件；以及接合到金属壳的后端部的外壳。在这种类型的气体传感器的制造中，金属壳与外壳一般通过激光熔接相接合。更具体地，金属壳与外壳的接合是通过以下方式完成的将金属壳的后端部插入到外壳的前端部中，使金属壳与外壳之间的重叠区弯边，用于将外壳暂时固定到金属壳， 然后，从外壳的外部将激光束照射到弯边区域的全周。现有技术文件专利文件专利文件1 日本特开平11-239888号公报

发明内容
发明要解决的问题在外壳在远离外壳前端的位置处被弯边并且在这样的弯边区域经受激光熔接以在弯边区域形成熔接区时，从外壳的前端到熔接区在金属壳的外周面和外壳的内周面之间留有窄间隙。如果气体传感器在其使用过程中变湿，水渗透到外壳和金属壳之间的间隙中， 会使得熔接区与水长期保持接触。在熔接区与水的长期接触过程中，鉴于曾经被激光熔接熔化的熔接区的界面较易被水腐蚀的事实，在熔接区与非熔接区之间的界面发生腐蚀。由于水进入到气体传感器中，导致气体传感器失效。鉴于上述情况完成本发明。本发明的目的是提高气体传感器的金属壳与外壳之间的熔接部的耐腐蚀性。用于解决问题的方案[应用方案1] 一种气体传感器的制造方法，所述气体传感器包括传感元件，其沿所述气体传感器的轴线方向延伸并且其前端部具有检测被测量气体的感测部；金属壳，其具有包围所述传感元件的外周的筒部，所述传感元件的前端部和后端部被暴露到所述金属壳的外部；以及筒状的外壳，其以包围所述传感元件的后端部的方式被固定到所述金属壳，所述制造方法包括外壳放置步骤，用于以如下方式将所述外壳放置于所述金属壳所述外壳的前端部包围所述金属壳的筒部；以及熔接步骤，用于在所述外壳的前端部与所述金属壳的筒部之间的重叠区的全周进行激光熔接操作，由此形成横跨所述外壳的前端部与所述金属壳的筒部之间的边界的熔接区，其中，在所述熔接步骤中，在沿所述气体传感器的轴线方向相互错开的位置处多次进行所述激光熔接操作。
[应用方案2]根据应用方案1的气体传感器的制造方法，其中，在所述熔接步骤中以下述方式多次进行所述激光熔接操作以形成多个熔接区相邻的两个熔接区具有位于所述金属壳的筒部并且部分地彼此重叠的内侧熔接区域。[应用方案3]根据应用方案1或2的气体传感器的制造方法，其中，在所述熔接步骤中通过使所述激光熔接操作的位置从所述重叠区的前侧向后侧错位而多次进行所述激光熔接操作。[应用方案4]根据应用方案1至3中任意一个应用方案的气体传感器的制造方法，其中，以下述方式执行所述熔接步骤以由第一激光熔接操作形成第一熔接区并由第二或后续的激光熔接操作形成第二熔接区所述第二熔接区的深度大于所述第一熔接区的深度。[应用方案5]一种气体传感器，包括传感元件，其沿所述气体传感器的轴线方向延伸并且其前端部具有检测被测量气体的感测部；金属壳，其具有包围所述传感元件的外周的筒部，所述传感元件的前端部和后端部被暴露到所述金属壳的外部；筒状的外壳，其以包围所述传感元件的后端部的方式被固定到所述金属壳；以及多个熔接区，各熔接区均形成为在所述外壳的前端部与所述金属壳的筒部之间的重叠区的全周横跨所述外壳的前端部与所述金属壳的筒部之间的边界并且沿所述气体传感器的轴线方向相互错位。[应用方案6]根据应用方案5的气体传感器，其中，相邻的两个熔接区以下述方式部分地彼此重叠当在沿着所述轴线的截面中观察时，相邻的两个熔接区中的后熔接区部分地覆盖所述相邻的两个熔接区中的前熔接区。[应用方案7]根据应用方案6的气体传感器，其中，所述相邻的两个熔接区中的后熔接区的深度大于所述相邻的两个熔接区中的前熔接区的深度。[应用方案8]根据应用方案5的气体传感器，其中，相邻的两个熔接区具有位于所述金属壳的筒部并且部分地彼此重叠的内侧熔接区域。[应用方案9]根据应用方案5的气体传感器，其中，所述熔接区包括第一熔接区以及部分地覆盖所述第一熔接区的第二熔接区，并且所述第二熔接区的深度大于所述第一熔接区的深度。[应用方案10]根据应用方案5至9中任意一个应用方案的气体传感器，其中，所述熔接区延伸到不超过所述金属壳的筒部的厚度的一半的部位。发明的效果在应用方案1的气体传感器的制造方法中，在外壳与金属壳之间的重叠区的沿轴向相互错开的位置处多次进行激光熔接操作。因此，可以增大横跨外壳的前端部与金属壳的筒部之间的边界的熔接部的总的轴向宽度(下文中称为“熔接宽度”)并可以延迟熔接部的腐蚀进展，进而可以延迟水进入气体传感器。在应用方案2的气体传感器的制造方法中，以下述方式多次执行激光熔接操作以形成多个熔接区相邻的两个熔接区的内侧熔接区域部分地相互重叠。通过在内侧熔接区域之间形成这样的重叠可以增大外壳与金属壳的熔接强度。如果通过使激光熔接操作的位置从重叠区的后侧向前侧错位而重复地进行激光熔接操作，则在每次通过激光熔接操作形成熔接区时，外壳的前端部可能径向向外地扩大。 这导致外壳与金属壳之间的间隙增大。由于水更容易渗入这样的增大的间隙，所以熔接区的腐蚀进展可能被加快。特别地，由于外壳与金属壳之间的间隙增大，所以前熔接区可能不会被设置成期望的形状。在应用方案3的气体传感器的制造方法中，通过使激光熔接操作的位置从重叠区的前侧向后侧错位而重复地进行激光熔接操作。由此可以防止外壳与金属壳之间的间隙在熔接步骤期间被增大，结果，不仅可以避免水进入气体传感器，还可以获得期望形状的熔接区。金属壳的筒部与外壳的前端部在第一激光熔接操作之前还未被接合到一起。这使得尽管企图形成具有大深度的熔接区，但难以将熔接区设置成上述期望的形状。在应用方案4的气体传感器的制造方法中，以下述方式重复地执行激光熔接操作由第一激光熔接操作形成的第一熔接区的深度变得略小于目标深度，并且由第二或后续的激光熔接操作形成的第二熔接区的深度变得大于第一熔接区的深度。由于金属壳的筒部与外壳的前端部在由第二或后续的熔接操作形成第二熔接区时已经经由第一熔接区被接合，所以可以获得期望的大深度形状的第二熔接区。在应用方案5的气体传感器中，在外壳与金属壳之间的重叠区的沿轴向相互错开的位置处形成多个熔接区。因此可以增大熔接宽度并可以延迟熔接区的腐蚀进展，进而可以延迟水进入气体传感器。在应用方案6的气体传感器中，以下述方式形成两个相邻的熔接区该两个相邻的熔接区中的后熔接区部分地覆盖两个相邻的熔接区中的前熔接区。换句话说，通过使激光熔接的位置从重叠区的前侧向后侧错位而重复地进行激光熔接操作。由此可以防止外壳与金属壳之间的间隙在熔接步骤期间被增大，结果，不仅能够避免水进入气体传感器，还可以获得期望形状的熔接区。这里，表述“后熔接区部分地覆盖前熔接区”指的是，当在沿着轴线的截面中观察气体传感器(熔接区)时，在后熔接区与前熔接区之间的重叠中能够可视地识别出后熔接区的边界，而不能可视地识别出前熔接区的边界。在应用方案7的气体传感器中，使后熔接区的深度大于前熔接区的深度。可以通过将前熔接区的深度设为略微小于目标深度而获得期望形状的前熔接区。还可以通过将后熔接区的深度设为大于前熔接区的深度而获得期望形状的后熔接区。在应用方案8的气体传感器中，通过以下方式重复激光熔接操作形成熔接区两个相邻的熔接区的内侧熔接区域部分地相互重叠。由此可以增大外壳与金属壳的熔接强度。在应用方案9的气体传感器中，即使在金属壳与外壳尚未被接合到一起的状态下形成第一熔接区，仍可以通过将第一熔接区的深度设为略微小于目标深度而获得期望形状的第一熔接区。还可以通过将第二熔接区的深度设为大于第一熔接区的深度而获得期望形状的第二熔接区。这里，表述“第二熔接区部分地覆盖第一熔接区”指的是，当在沿着轴线的截面中观察气体传感器(熔接区)时，在第一熔接区与第二熔接区之间的重叠中能够可视地识别出第二熔接区的边界，而不能可视地识别出第一熔接区的边界。在应用方案10的气体传感器中，熔接区延伸到不超过金属壳的筒部的厚度的一半的部位。在这种情况下，由于外壳的成分与金属壳的成分能够被确实地熔化并混合到一起，所以可以增大外壳与金属壳的熔接强度。如果熔接区超过金属壳的筒部的厚度的一半， 则由于外壳的成分与金属壳的成分的混合比的平衡被破坏，所以外壳与金属壳的熔接强度被降低。在本发明中，上述各方案可根据应用而被适当地变型、组合或部分地省略。


图1为根据本发明的第一实施方式的气体传感器10的剖视图。图2为示出根据本发明的第一实施方式的金属壳11与金属外壳16之间的熔接部 100的详细构造的剖视示意图。图3为根据本发明的第一实施方式的气体传感器10的制造工序的流程图。图4为示出根据本发明的第一实施方式的气体传感器10的制造过程中的熔接步骤的示意图。图5为示出根据本发明的第一变型例的金属壳11与金属外壳16之间的熔接部 IOOa的详细构造的剖视示意图。图6为示出根据本发明的第二变型例的金属壳11与金属外壳16之间的熔接部 IOOb的详细构造的剖视示意图。附图标记说明10 气体传感器11 金属壳1 :加热器引线13 绝缘体13b 套筒14 滑石15 保护件15a 外保护件构件15b:内保护件构件16 金属外壳
17 垫圈18 分隔件19，19b 传感器输出引线20 氧气传感元件30:内侧端子构件40 外侧端子构件50:陶瓷加热器85 过滤器
86 金属管90 弯边区域100，100a, 100b 熔接部110，110a，IlOb 前熔接区120，120a，120b 后熔接区111，111a，Illb 外侧熔接区域112，112a，112b 内侧熔接区域113a，123a:界面121，121a，121b 外侧熔接区域122，122a，122b 内侧熔接区域3OO 间隙
具体实施例方式A.第一实施方式Al.气体传感器构造图1为根据本发明的第一实施方式的气体传感器10的剖视图，该气体传感器10 被设计成氧气传感器以检测来自内燃机的排气中的氧气。通常，气体传感器10包括氧气传感元件20、金属壳11、金属外壳16、内侧端子构件30、外侧端子构件40及陶瓷加热器50。在图1中，示出了气体传感器10的轴线0。这里，术语“前”是指结构件的沿轴线 0方向靠近固体电解质体21的一侧(即图1的下侧)，术语“后”是指结构件的沿轴线0方向靠近垫圈17的一侧(即图1的上侧)；并且术语“长度方向FD”是指与轴线0方向平行的方向(即图1中的竖直方向)。氧气传感元件20形成为沿着轴线0方向(图1的竖直方向)的有底筒状。氧气传感元件20的前端20s(图1的下侧)是封闭的，而氧气传感元件20的后端20k(图1的上侧)开口。氧气传感元件20包括具有氧离子导电性的固体电解质体21、通过例如在固体电解质体21的一部分外周面上电镀形成的外侧电极60以及通过例如在固体电解质体21 的一部分内周面上电镀形成的内侧电极70。感测部22设置在氧气传感元件20的靠近前端 20s的位置处。另外，接合凸缘部20f设置在氧气传感元件20的轴线0方向上的大约中央位置的外周，用于与下述的金属壳11接合。金属壳11以围绕氧气传感元件20的一部分外周的方式形成为筒状。绝缘体13 经由金属密封件(图中未示出)被保持在金属壳11的通孔58中，以使接合凸缘部20f经由金属密封件与绝缘体13接合。在绝缘体13后侧，金属壳11的通孔58中还配置有滑石 14、套筒1 及金属密封件83，从而通使将金属壳11的后端弯边，将氧气传感元件20气密密封在金属壳11中。保护件15安装到金属壳11的前端部，以包围并保护氧气传感元件20的从金属壳 11的前开口端突出的感测部22。在第一实施方式中，保护件15具有由外保护件构件15a 和内保护件构件1 形成的双层结构。外保护件构件1 和内保护件构件1 形成有多个用于使排气通过的气体通过孔。由此，排气能够经由保护件15的气体通过孔而被供给到氧气传感元件20的外侧电极60。
金属壳11的外周面具有六角部Ila和位于六角部Ila前侧的螺纹部11c。金属壳 11还具有位于六角部Ila后侧的筒部11b，并且通过将金属壳11的筒部lib插入到金属外壳16的前端部16a中并从金属外壳16的外部对这些部分16a及lib进行激光熔接而将筒部lib接合到金属外壳16的筒状前端部16a。通过这样的激光熔接处理，在金属壳11和金属外壳16之间形成熔接部100。稍后将详细说明金属壳11和金属外壳16之间的熔接部100的详细构造。金属外壳16形成为由例如SUS 304等不锈钢制成的筒状并被安装到金属壳11的后端部，以包围和保护氧气传感元件20的从金属壳11的后开口端突出的后端部，并且包围分隔件18。通过将金属外壳16的后端弯边而将由氟橡胶制成的垫圈17固定到金属外壳16的后端的开口中，由此封闭金属外壳16的后端的开口。分隔件18由绝缘氧化铝陶瓷材料形成并在垫圈17前侧被配置在金属外壳16中。另外，传感器输出引线19和 19b以及加热器引线12b和12c穿过垫圈17和分隔件18。沿着轴线0方向在垫圈17的中央形成通孔；金属管86被装配在垫圈17的通孔中并覆盖有防水透气的片状过滤器85。在该配置中，气体传感器10外部的气体经由过滤器85被引入到金属外壳16中，然后被引入到氧气传感元件20的内部空间G中。外侧端子构件40由不锈钢片形成并设置有外嵌部41、分隔件插入部42及连接部 43。分隔件插入部42插入在分隔件18中。分隔件接触部42d从分隔件插入部42分支并突出，使得外侧端子构件40通过分隔件接触部42d与分隔件18的内壁的弹性接触而被保持在分隔件18中。连接部43位于分隔件插入部42的后侧，以通过弯边来保持传感器输出引线19b 的芯线并由此在外侧端子构件40和传感器输出引线19b之间建立电连接。外嵌部41位于分隔件插入部42的前侧，以保持氧气传感元件20的后端部的外周并由此在外侧端子构件40和氧气传感元件20的外侧电极60之间建立电连接。产生于外侧电极60的电动势经由外侧端子构件40和传感器输出引线19b被输出到气体传感器10 的外部。内侧端子构件30由不锈钢片形成并设置有插入部33、分隔件插入部32及连接部 31。分隔件插入部32插入在分隔件18中。分隔件接触部32d从分隔件插入部32分支并突出，使得内侧端子构件30通过分隔件接触部32d与分隔件18的内壁的弹性接触而被保持在分隔件18中。连接部31位于分隔件插入部32的后侧，以通过弯边来保持传感器输出引线19的芯线并由此在内侧端子构件30和传感器输出引线19之间建立电连接。插入部33位于分隔件插入部32的前侧。插入部33插入在氧气传感元件20中并通过其弹性力接触压靠氧气传感元件20的内周的内侧电极70，以维持内侧端子构件30和氧气传感元件20的内侧电极70之间的导电性。产生于内侧电极70的电动势经由内侧端子构件30和传感器输出引线19被输出到气体传感器10的外部。加热器按压部36设置在插入部33的前端，以将陶瓷加热器50的侧面压靠在氧气传感元件20的内周。陶瓷加热器50配置在氧气传感元件20的内部空间G中并由内侧端子构件30保持以维持其姿态。当陶瓷加热器50的连接端子被连接到加热器引线12b和12c时，陶瓷加热器50在经由加热器引线12b和12c被供给电力时发热并将热量施加到固体电解质体21的内周面。如上所述地构造第一实施方式的气体传感器10。A2.熔接部100的详细构造图2为示出根据第一实施方式的在金属壳11与金属外壳16之间的熔接部100的详细构造的剖视示意图，其中图2(a)示出熔接部100的整体构造；图2(b)示意性地示出熔接部100的前熔接区110和后熔接区120。图2(a)的剖视图为图1的圆圈区域X的放大图。如图2(a)所示，金属壳11被插入到金属外壳16中以限定重叠区80，其中金属壳11的筒部lib的外周面lie与金属外壳16的前端部16a的内周面16d相面对。重叠区80在全周上从外部弯边。所形成的环状弯边区域在下文中被称为弯边区域90。然后，通过沿金属外壳16的周向将激光束照射到弯边区域90的全周而经由熔接部100将金属壳11和金属外壳16激光熔接在一起。在第一实施方式中，如图2(a)所示，在沿轴线0方向彼此错开的多个位置(第一实施方式中为两个位置)处进行该激光熔接操作，使得熔接部100形成有如图2(a)所示的前熔接区110和后熔接区120。如图2 (b)所示，前熔接区110具有形成并位于金属外壳16的前端部16a的外侧熔接区域111以及形成并位于金属壳11的筒部lib的内侧熔接区域112。类似地，后熔接区 120具有形成并位于金属外壳16的前端部16a的外侧熔接区域121以及形成并位于金属壳 11的筒部lib的内侧熔接区域122。如图2(a)所示，通过以前熔接区110的内侧熔接区域 112与后熔接区120的内侧熔接区域122部分地相互重叠的方式重复地进行激光熔接操作来形成熔接部100。可以利用照射例如公知的YAG激光束来进行激光熔接操作。激光束的照射导致从前端部16a到筒部lib的一部分熔化并通过形成横跨前端部16a和筒部lib之间的边界的前熔接区110和后熔接区120而使重叠区80 (前端部16a与筒部lib)接合。当金属外壳16的前端部16a弯边到金属壳11的筒部lib上时，金属外壳16的前端16f和金属壳11的筒部lib之间会留有间隙300。如果气体传感器10在使用过程中变湿，水会通过毛细管作用渗入到间隙300。由于水不太可能从这样的封闭间隙300挥发，因此前熔接区110和后熔接区120可能会与间隙300中残留的水长期保持接触。曾经通过激光熔接操作熔化的前熔接区110及后熔接区120较易被水腐蚀。因而，在水与前熔接区110 及后熔接区120的长期接触过程中，前熔接区110与非熔接区之间以及后熔接区120与非熔接区之间的界面发生腐蚀。这导致金属壳11与金属外壳16之间的接合强度降低。特别地，当气体传感器10被安装用于车辆时，道路除雪剂中的氯化钙(CaCl2)被混合到间隙300 内残留的水中，使得生成的盐水加速了熔接区的腐蚀。由于腐蚀从间隙300开始并沿着轴线0方向从图的下侧向上侧进展，因此可以通过增大熔接宽度d来防止金属壳11与金属外壳16的接合强度由于上述腐蚀而被降低。在本说明书中，术语“宽度d”指的是熔接部在金属外壳16与金属壳11之间的边界处(即金属壳11的外周面lie与金属外壳16的内周面16d之间的接触面处)沿轴线0方向的宽度。在第一实施方式中，在沿轴线0方向、即沿腐蚀进展的方向相互错开的位置处进行两次激光熔接操作，以形成两个相邻的熔接区(前熔接区110和后熔接区120)，因此可以使熔接宽度d比由一次激光熔接操作形成的熔接宽度宽。如上所述，熔接部100具有在金属外壳16的前端部16a和金属壳11的筒部lib 之间的重叠区80的沿轴向错开的位置处形成的前熔接区110和后熔接区120。因此能够增大熔接宽度d、即前熔接区110和后熔接区120的总宽度，并能够延迟前熔接区110和后熔接区120的腐蚀进展，进而能够延迟水进入气体传感器10。另外，如图2(b)所示，以后熔接区120部分地覆盖前熔接区110的方式形成前熔接区110和后熔接区120。从图2(b)可以明显地看出由实线表示的后熔接区120的边界能够被可视地识别；而由点划线表示的前熔接区110的边界不能够被可视地识别。这里需要注意的是，在前熔接区110与后熔接区120之间的重叠中，为了说明的目的，被覆盖的熔接区的边界(在第一实施方式中是前熔接区110的边界)由点划线来表示。当后熔接区120部分地覆盖前熔接区110时，通过将激光照射的位置从重叠区80 的前侧向后侧错位而重复地进行激光熔接操作。因此，能够防止金属外壳16与金属壳11 之间的间隙300在激光熔接过程中被增大，结果，不仅能够避免水进入气体传感器10也能够获得期望形状的熔接区110、120。在第一实施方式的气体传感器10中，前熔接区110的内侧熔接区域112与后熔接区120的内侧熔接区122部分地相互重叠。通过在内侧熔接区域112与122之间形成这样的重叠可以增大金属外壳16和金属壳11的熔接强度。另外，通过在激光熔接操作过程中调整激光输出由此以下述方式控制前熔接区 110的厚度(熔接深度)Bl和后熔接区120的厚度(熔接深度)B2 厚度Bl或厚度B2至少大于金属外壳16的厚度C(例如是金属外壳16的厚度的两倍以上)并且前熔接区110或后熔接区120从金属壳11的外周面延伸到不超过金属壳11的径向厚度A的大致一半的部位，来形成前熔接区110和后熔接区120。通过如上所述地控制前熔接区110或后熔接区 120的厚度，可以使金属外壳16的成分与金属壳11的成分确实地熔化和混合并能够增大金属外壳16与金属壳11的熔接强度。在第一实施方式中，后熔接区120的厚度B2也可被设成大于前熔接区110的厚度 Bi。即使在金属壳11与金属外壳16尚未被接合到一起的状态下形成前熔接区110，仍可以通过将前熔接区110的深度Bl设为略微小于目标深度而获得期望形状的前熔接区110。 还可以通过将后熔接区120的深度B2设为大于前熔接区110的深度Bl而获得期望形状的后熔接区120。尽管在第一实施方式中进行了两次激光熔接操作，但激光熔接操作的进行次数并不限于两次，而可以是两次以上。根据金属壳11和金属外壳16的厚度和材料，可以适当地进行多次激光熔接操作。A3.制造方法下面将参照图3和图4说明气体传感器的制造方法。图3为根据第一实施方式的气体传感器10的制造工序的流程图。图4为示出根据第一实施方式的气体传感器10的制造过程中的熔接步骤的示意图。这里需要注意的是，图3的说明将集中于气体传感器10的金属壳11与金属外壳16的接合；由于气体传感器10的其它结构件的制造工序能够以公知的方式执行，因此省略对这些制造工序的详细说明。通过任何公知的方法制备金属壳11及金属外壳16并将金属壳11及金属外壳16 与其它结构件组装在一起。该组装步骤包括将氧气传感元件20放置在金属壳11中以及将分隔件18放置在金属外壳16中。首先，通过熔接等将保护件15接合到金属壳11。在将绝缘体13配置在金属壳11中以后，将氧气传感元件20插入金属壳11的通孔58中。随后，将滑石14和套筒1 插入金属壳11的通孔58中。使金属壳11弯边，由此以将滑石14填充在金属壳11与氧气传感元件20之间的间隙中的方式压缩滑石14，以将氧气传感元件 20保持在金属壳11中。传感器输出引线19和19b分别被连接到内侧端子构件30和外侧端子构件40，然后穿过分隔件18和垫圈17。另外，加热器引线12b和12c被连接到陶瓷加热器50并穿过分隔件18和垫圈17。之后，将分隔件18及垫圈17装配在金属外壳16中。接着，将金属外壳16放置在金属壳11上的适当位置处(步骤S 10)。更具体地， 以将氧气传感元件20的后端部容纳于金属外壳16中并将陶瓷加热器50配置在氧气传感元件20的内部空间G中的方式将金属外壳16装配在金属壳11的后端部。由此，以这样的方式放置金属外壳16 金属外壳16的前端部16a的内周面16d与金属壳11的筒部lib的外周面lie相面对(参见图2)。然后，使金属外壳16的前端部16a在全周上弯边(八方圆弯边， eight-directional round crimping)(步骤S12)。在该弯边步骤中，形成弯边区域90以暂时固定金属外壳16和金属壳11。通过使金属外壳16弯边(八方圆弯边)到分隔件18 和垫圈17而进一步固定分隔件18和垫圈17。如箭头L所示，通过沿金属外壳16的周向激光熔接弯边区域90的全周而将金属壳11和金属外壳16接合到一起(步骤S14)。在第一实施方式中进行两次激光熔接操作， 以使得前熔接区110和后熔接区120形成于沿轴线0方向相互错开的位置处。下面将参照图4更加详细地说明第一实施方式的激光熔接步骤。图4 (a)与图4 (b) 分别示出第一和第二激光熔接操作。如图4(a)所示，以下述方式执行第一激光熔接操作以形成前熔接区110 前熔接区110的内侧熔接区域112的顶点Ql的水平位置与轴线0方向的位置Pl的水平位置相同。随后，如图4(b)所示，通过沿轴线0方向相对于气体传感器 10平移激光熔接设备的位置而以下述方式执行第二激光熔接操作以形成后熔接区120 后熔接区120的内侧熔接区域122的顶点Q2的水平位置与轴线0方向的位置P2的水平位置相同，该位置P2从位置Pl沿轴线0方向朝后轻微错位。此时，以下述方式控制激光熔接设备与气体传感器10的相对位置由第一激光熔接操作形成的前熔接区110的内侧熔接区域 112与由第二激光熔接操作形成的后熔接区120的内侧熔接区域122部分地相互重叠。另外，通过激光熔接设备从与轴线0方向大致垂直的方向照射激光束，使得金属外壳16与金属壳11以基本上相同的程度被熔化。在上述激光熔接步骤中，通过形成横跨金属壳11和金属外壳16之间的边界的前熔接区110和后熔接区120而将金属壳11和金属外壳16接合到一起。这样，完成气体传感器10。在第一实施方式的气体传感器10的制造方法中，如上所述，在金属外壳16的前端部16a和金属壳11的筒部lib之间的重叠区80的沿轴线0方向相互错开的位置处多次进行激光熔接操作。由于这样形成的前熔接区110与后熔接区120能够确保较宽的熔接宽度 (参见图2)，所以可以延迟熔接部的腐蚀进展，进而可以延迟水进入气体传感器10。另外，以下述方式重复进行激光熔接操作前熔接区110的内侧熔接区域112与后熔接区120的内侧熔接区域122部分地相互重叠。通过在内侧熔接区域之间形成这样的重叠可以增大金属外壳16与金属壳的熔接强度。而且，通过沿轴线0方向将激光熔接操作的位置从重叠区80的前侧向重叠区80 的后侧错位而重复地进行激光熔接操作。由此，可以防止金属外壳16与金属壳11之间的间隙300在熔接步骤中被增大，结果，不仅可以避免水进入气体传感器10，还可以获得期望形状的熔接区110、120。在第一实施方式的气体传感器10的制造方法中，优选地以下述方式进行激光熔接操作由第二激光熔接操作形成的后熔接区120(第二熔接区)的深度变得大于由第一激光熔接操作形成的前熔接区110(第一熔接区)的深度。在由此形成的熔接部100中，使后熔接区120的厚度B2大于前熔接区110的厚度Bi。即使在金属壳11与金属外壳16尚未被接合到一起的状态下形成前熔接区110，仍可以通过将前熔接区110的深度B 1设为略小于目标深度而获得期望形状的前熔接区110。也可以通过将后熔接区120的深度B2设为大于前熔接区110的深度Bl而获得期望形状的后熔接区120。这里需要注意的是，在第一实施方式中，氧气传感元件20与权利要求中的传感元件相对应；金属外壳16与权利要求中的外壳相对应。B.变型例尽管在第一实施方式中以前熔接区110与后熔接区120部分地相互重叠的方式执行激光熔接步骤，但前熔接区110与后熔接区120也可以不相互重叠。尽管在第一实施方式中以由第一激光熔接操作形成前熔接区110然后由第二激光熔接操作形成后熔接区120 的方式来执行激光熔接步骤，但是可选地可以由第一激光熔接操作形成后熔接区120，然后由第二激光熔接操作形成前熔接区110。尽管在第一实施方式中，由第二激光熔接操作形成的后熔接区120的厚度B2被设为大于由第一激光熔接操作形成的前熔接区110的厚度 Bi，但前熔接区110的厚度与后熔接区120的厚度也可被设为基本上彼此相等。下面将参照图5和图6说明前熔接区110和后熔接区120的变型例。图5和图6 为示出根据第一实施方式的变型例的金属壳11与金属外壳16之间的熔接部的详细构造的剖视示意图。与图2的情形相同，图5和图6的剖视图均为熔接部附近的放大图。在图5 和图6的变型例中，相同的部件和部分用与第一实施方式中相同的附图标记表示。现在将对图5中的第一变型例进行说明。如图5所示，通过沿金属外壳16的周向将激光束照射到弯边区域90的全周而经由熔接部IOOa将金属壳11和金属外壳16激光熔接到一起。与第一实施方式的情形相同，该激光熔接操作在沿轴线0方向相互错开的位置处进行了两次，从而形成具有前熔接区IlOa和后熔接区120a的熔接部100a。然而，在第一变型例中，以由第一激光熔接操作形成后熔接区120a并由第二激光熔接操作在沿轴线0 方向从第一激光熔接操作的位置稍微向前错位的位置处形成前熔接区IlOa的方式重复地进行激光熔接操作。由此，以前熔接区IlOa部分地覆盖后熔接区120a的方式形成前熔接区IlOa和后熔接区120a。从图5中能够明显地看出由实线表示的前熔接区IlOa的边界能够被可视地识别；由点划线表示的后熔接区120a的边界不能够被可视地识别。前熔接区 IlOa具有形成并位于金属外壳16的前端部的外侧熔接区域Illa以及形成并位于金属壳 11的筒部的内侧熔接区域11 ，后熔接区120a具有形成并位于金属外壳16的前端部的外侧熔接区域121a以及形成并位于金属壳11的筒部的内侧熔接区域12加。前熔接区IlOa 的内侧熔接区域11 和后熔接区120a的内侧熔接区域12 彼此相邻。也就是说，前熔接区IlOa的内侧熔接区域11 与外侧熔接区域Illa之间的界面113a与后熔接区120a的内侧熔接区域12 与外侧熔接区域121a之间的界面123a彼此邻接。另外，如图5所示，使由第二激光熔接操作形成的前熔接区IlOa(第二熔接区)的深度Bla大于由第一激光熔接操作形成的后熔接区120a(第一熔接区)的深度B2a。即使在金属壳11与金属外壳16尚未被接合到一起的状态下形成后熔接区120a，仍可以通过将后熔接区120a的深度Bh设为略小于目标深度而获得期望形状的后熔接区120a。还可以通过将前熔接区IlOa的深度Bla设为大于后熔接区120a的深度Bh而获得期望形状的前熔接区110a。接着，将说明图6的第二变型例。如图6所示，通过沿金属外壳16的周向将激光束照射到弯边区域90的全周而经由熔接部IOOb将金属壳11与金属外壳16激光熔接到一起。与第一实施方式的情形相同，在沿轴线0方向相互错开的位置处进行两次激光熔接操作，从而形成具有前熔接区IlOb和后熔接区120b的熔接部100b。然而，在第二变型例中， 与第一实施方式不同，如图6所示，前熔接区IlOb的厚度B Ib与后熔接区120b的厚度B2b 被设为基本上彼此相等。前熔接区IlOb具有形成并位于金属外壳16的前端部的外侧熔接区域Illb以及形成并位于金属壳11的筒部的内侧熔接区域112b，后熔接区120b具有形成并位于金属外壳16的前端部的外侧熔接区域121b以及形成并位于金属壳11的筒部的内侧熔接区域122b。前熔接区IlOb的内侧熔接区域112b和后熔接区120b的内侧熔接区域 122b位于在轴线0方向上彼此分开的位置处。也就是说，内侧熔接区域112b和122b并未相互重叠。另一方面，尽管外侧熔接区域Illb和121b没必要相互重叠，但在图6中，外侧熔接区域Illb和121b部分地相互重叠。在图5的第一变型例和图6的第二变型例中，如上所述地重复进行激光熔接操作， 使得整个熔接宽度(即前熔接区IlOa的熔接宽度与后熔接区120a的熔接宽度的和、前熔接区IlOb的熔接宽度与后熔接区120b的熔接宽度的和)比通过一次激光熔接操作形成的整个熔接宽度宽。因而，与第一实施方式的情形相同，在这些变型例中也可以延迟水进入气体传感器10。尽管已经参照上述实施方式描述了本发明，但是本发明并不限于这些特定的示例性实施方式。在不脱离本发明的范围的情况下，可对上述实施方式进行各种变型和改变。例如，尽管在第一实施方式和变型例中，氧气传感元件20被形成为有底筒状，但也可使用矩形板状的传感元件。尽管第一实施方式和变型例中所指的传感器为氧气传感器10，但本发明也可被应用于NOx传感器、H2传感器、温度传感器等。
权利要求
1.一种气体传感器的制造方法，所述气体传感器包括传感元件，其沿所述气体传感器的轴线方向延伸并且其前端部具有检测被测量气体的感测部；金属壳，其具有包围所述传感元件的外周的筒部，所述传感元件的前端部和后端部被暴露到所述金属壳的外部；以及筒状的外壳，其以包围所述传感元件的后端部的方式被固定到所述金属壳，所述制造方法包括外壳放置步骤，用于以如下方式将所述外壳放置于所述金属壳所述外壳的前端部包围所述金属壳的筒部；以及熔接步骤，用于在所述外壳的前端部与所述金属壳的筒部之间的重叠区的全周进行激光熔接操作，由此形成横跨所述外壳的前端部与所述金属壳的筒部之间的边界的熔接区，其中，在所述熔接步骤中，在沿所述气体传感器的轴线方向相互错开的位置处多次进行所述激光熔接操作。
2.根据权利要求1所述的气体传感器的制造方法，其特征在于，在所述熔接步骤中以下述方式多次进行所述激光熔接操作以形成多个熔接区相邻的两个熔接区具有位于所述金属壳的筒部并且部分地彼此重叠的内侧熔接区域。
3.根据权利要求1或2所述的气体传感器的制造方法，其特征在于，在所述熔接步骤中通过使所述激光熔接操作的位置从所述重叠区的前侧向后侧错位而多次进行所述激光熔接操作。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的气体传感器的制造方法，其特征在于，以下述方式执行所述熔接步骤以由第一激光熔接操作形成第一熔接区并由第二或后续的激光熔接操作形成第二熔接区所述第二熔接区的深度大于所述第一熔接区的深度。
5.一种气体传感器，包括传感元件，其沿所述气体传感器的轴线方向延伸并且其前端部具有检测被测量气体的感测部；金属壳，其具有包围所述传感元件的外周的筒部，所述传感元件的前端部和后端部被暴露到所述金属壳的外部；筒状的外壳，其以包围所述传感元件的后端部的方式被固定到所述金属壳；以及多个熔接区，各熔接区均形成为在所述外壳的前端部与所述金属壳的筒部之间的重叠区的全周横跨所述外壳的前端部与所述金属壳的筒部之间的边界并且沿所述气体传感器的轴线方向相互错位。
6.根据权利要求5所述的气体传感器，其特征在于，相邻的两个熔接区以下述方式部分地彼此重叠当在沿着所述轴线的截面中观察时，相邻的两个熔接区中的后熔接区部分地覆盖所述相邻的两个熔接区中的前熔接区。
7.根据权利要求6所述的气体传感器，其特征在于，所述相邻的两个熔接区中的后熔接区的深度大于所述相邻的两个熔接区中的前熔接区的深度。
8.根据权利要求5所述的气体传感器，其特征在于，相邻的两个熔接区具有位于所述金属壳的筒部并且部分地彼此重叠的内侧熔接区域。
9.根据权利要求5所述的气体传感器，其特征在于，所述熔接区包括第一熔接区以及部分地覆盖所述第一熔接区的第二熔接区，并且所述第二熔接区的深度大于所述第一熔接区的深度。
10.根据权利要求5至9中任一项所述的气体传感器，其特征在于，所述熔接区延伸到不超过所述金属壳的筒部的厚度的一半的部位。
全文摘要
本发明涉及金属壳与外壳之间的熔接部的耐腐蚀性的提高。作为该目的的解决方案，通过沿金属外壳(16)的周向将激光束照射到弯边区域(90)的全周而经由熔接部(100)将金属壳(11)与金属外壳(16)激光熔接到彼此。在沿轴线(O)方向相互错开的多个位置(两个位置)处进行该激光熔接操作，使得熔接部(100)形成有前熔接区(110)和后熔接区(120)。
文档编号G01N27/409GK102265148SQ201080003798
公开日2011年11月30日 申请日期2010年2月22日 优先权日2009年3月2日
发明者加藤秀和, 渥美尚胜, 田口政孝, 藤田康弘 申请人:日本特殊陶业株式会社