JP4196546B2 - 空気流量測定装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気流路を流れる空気流量を測定する空気流量測定装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来より、この種の空気流量測定装置は、例えば、内燃機関(以下、内燃機関をエンジンと書く)に搭載さて吸入空気流量を測定するエアフローメータとして用いられている。この空気流量測定装置の構成を簡単に説明する。
【0003】
空気流量測定機能の中枢部を成す流量測定素子は予め樹脂により一体成形されたターミナルと導通するように接合され、センサモジュール化されている。
【0004】
このセンサモジュールを、樹脂製のハウジングに設けられた収納部内に流量測定素子をハウジングの外に突出させた状態で接着、さらにはハウジングに樹脂製のバイパス流路を接着、その後回路基板を接着、さらにワイヤボンディング等により電気結線し、さらに、回路基板上に実装された電子部品を水滴や埃から保護すると共に電子部品の放熱性を向上させるために、収納部内に回路基板を覆うようにゲルを充填し、その上から樹脂製等のカバーを取付けて収納部を気密的に密閉している。
【0005】
ここで、センサモジュールのハウジングへの接着固定工程は、接着剤塗布工程、センサモジュールをハウジングへ装着・押圧工程、および、接着剤硬化工程から構成されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
接着剤塗布、および、接着剤硬化工程においては、多大な工数を要している。また、接着剤塗布工程において、何らかの原因により接着剤途切れが発生すると、センサモジュールとハウジングとの間に部分的な隙間が生じて両者間の気密不良となる恐れがある。このため、この隙間を経由して収容部内に充填されたゲルが流出する、あるいは収容部内へ水分や異物が侵入してしまう、といった不具合が生ずる可能性がある。
【0007】
本発明は、上記の問題を解決するために成されたものであり、その目的は、ハウジングの樹脂成型時にセンサモジュールを一体成形することにより、組み付け工数を低減でき、且つ、センサモジュールとハウジングとの間の十分な気密性を確保することができる空気流量測定装置を提供することである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成する為、以下の技術的手段を採用する。
【0009】
本発明の請求項1に記載の空気流量測定装置では、センサモジュールをハウジングと第2の樹脂にて一体成形すると共に、第1の樹脂の溶融温度を第2の樹脂の溶融温度よりも低く設定した。これにより、空気流量測定装置の組付け工数を大幅に低減することができる。さらに、センサモジュールをハウジングと第2の樹脂にて一体成形する際に、第1の樹脂が再溶融して第2の樹脂と溶着することによりセンサモジュールおよびハウジング間の隙間の発生を抑止して、この部分における十分な気密性を確保することができる。
【0010】
本発明の請求項2に記載の空気流量測定装置では、センサモジュールの第1の樹脂の外周に、全周に亘って連続して突出する薄肉部を形成した。これにより、センサモジュールをハウジングと第2の樹脂にて一体成形する際に、第1の樹脂が確実に再溶融すると共に全周に亘って第2の樹脂と溶着することによりセンサモジュールおよびハウジング間の隙間の発生を確実に抑止して、この部分における十分な気密性を確保することができる。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を、エンジンに搭載されて吸入空気流量の測定に使用されている空気流量測定装置を例に、図面に基づいて説明する。
【0012】
図1は、本発明の一実施形態による空気流量測定装置1をエンジンの吸気管に取付けた状態を示す断面図である。図2は、本発明の一実施形態による空気流量測定装置1のセンサモジュール2の外観斜視図である。図3は、図2のIII−III線部分断面図を示す。
【0013】
図1に示すように、エンジン(図示せず)の吸気管100(空気流路)の所定位置に形成された取付け孔101に空気流量測定装置1がプラグイン方式で取付けられている。吸気管100内の空気流は、図1の紙面手前側から紙面奥側へ流れている。吸気管100の上流側(図1の紙面手前側)にはエアクリーナ(図示せず)が配置されている。空気流量測定装置1は、その内部、特に、後述する発熱素子6と感温素子5への異物付着を防止するために、エアクリーナの直後の吸気管100内に装着されている。
【0014】
この空気流量測定装置1は、流量測定の主要機能部を形成しているセンサモジュール2、流量検出信号を出力する制御回路を形成する回路基板3、吸気管100内に突出して吸気管内の空気流の一部を空気流量測定用の各種素子まで導入するバイパス流路8、センサモジュール2および回路基板3を収容すると共にバイパス流路8を保持固定するハウジング9、およびハウジング9内の回路基板3を気密に保持するカバー15とから構成されている。
【0015】
センサモジュール2は、図2に示すように、各ターミナル16〜21を第1の樹脂10により一体成形したものである。樹脂10は、回路基板が接着固定される取付け面10d、取付け面10dの反対側つまり吸気管100の内側に向かう側に突出している感温素子5および発熱素子6の支持部10b、および、空気温度測定素子7の支持部10cを有している。各ターミナル16〜21の一端は取付け面10d上の所定の位置に略同一平面上に露出して電気接続用接点を形成している。一方、各ターミナル16〜21の他端は、支持部10bあるいは支持部10c内を経て支持部10bあるいは支持部10cの外側に突出している。すなわち、ターミナル16〜19の他端は支持部10bから突出し、ターミナル16、17に発熱素子6が、ターミナル18、19に感温素子5がそれぞれ接合されている。また、ターミナル20、21は支持部10cから突出し、空気温度検出素子7が接合されている。なお、本実施例においては、空気温度検出素子7だけは予めターミナル20、21に接合された後、樹脂10に一体成形されている。感温素子5は、発熱素子6に触れる空気の温度を測定するため、発熱素子6の熱放射の影響を受けない範囲で発熱素子6のできるだけ近くに配置されている。さらに、空気流量測定装置1の完成状態において、これら2つの素子の周囲にバイパス流路8が装着されている。空気温度測定素子7には、例えば、サーミスタ等が用いられ、バイパス流路8の外側に配置されている。
【0016】
ここで、センサモジュール2を形成する第1の樹脂の材質として、その溶融温度が後述するハウジング9を形成する第2の樹脂の溶融温度よりも低いものが選定されている。さらに、センサモジュール2の第1の樹脂10の外周には、図2および図3に示すように、取付け面10dと略平行な方向(つまり第1の樹脂10の外周面に略直角な方向)に突出し、且つ第1の樹脂10の全周に亘って連続する薄肉部であるフランジ10aを形成した。このフランジ10aは、単位体積当りの表面積が第1の樹脂10の他の部分より大きい、つまり、伝熱面積が大きく温度上昇速度が大きい。このため、センサモジュールをハウジングと第2の樹脂にて一体成形する時に、成形金型内に注入された溶融状態の第2の樹脂に接触して第1の樹脂10、特にフランジ10aは確実に再溶融し、全周に亘って第2の樹脂と一体的に溶着する。したがって、センサモジュール2とハウジング9との接合部における隙間の発生を確実に抑止して、この部分における十分な気密性を確保することができる。
【0017】
バイパス流路8は、樹脂成形により形成されている。センサモジュール2をハウジング9と第2の樹脂にて一体成形した後、ハウジング9に接着または溶着により固定される。バイパス流路8は上流側流路8bおよび下流側流路(図示せず)を有しており、発熱素子6および感温素子5が上流側流路8b内に突出すようにしてバイパス流路8がハウジング9に取付けられる。空気流入口8aは、上流側流路8bの上流側に設けられており、空気流量測定装置1が吸気管100に取付けられると、吸気管100内の上流側に向かって開口し、吸気管100内の空気流の一部を上流側流路8b内に導入する。エンジン(図示せず)運転中における吸気管100内の軸方向空気流速は、吸気管100の軸方向に垂直な断面内においてその中心付近が最も大きく、且つ安定している。さらに、空気流速は、中心から外周に向かうにつれて小さくなると共に不安定となっている。したがって、空気流量測定装置1の空気流量測定精度を良好に維持するために、バイパス流路8の空気流入口8aは、吸気管100の中心付近に開口するように設定されている。
【0018】
流量検出信号を出力する制御回路を形成する回路基板3は、例えばガラスエポキシ樹脂製の基板上に、IC等の電子部品4が実装されて制御回路が形成され、発熱素子6への供給電流を制御すると共にこの電流値を電圧値に変換後、空気流量検出信号として外部へ出力している。
【0019】
ハウジング9は、第2の樹脂によりセンサモジュール2と一体に成形されている。この成形時には、空気流量測定装置1を外部と電気接続するためのコネクタ9bも一体成形され、コネクタ9bには、複数のターミナル12がインサート成形されいる。ハウジング9の収納部9a内には回路基板3が接着固定され、この回路基板3、コネクタ9bの複数のターミナル12、および、センサモジュール2の各ターミナル16〜21がワイヤボンディング13によって電気的に接続されている。また、ハウジング9の収納部9a内には、回路基板3上の電子部品4およびワイヤボンディング13を完全に覆うようにしてゲル14が充填されている。このゲル14によって、電子部品4およびワイヤボンディング13は水分および異物から保護されている。さらに、ゲル14は熱容量が大きい素材であるので、電子部品4の内で発熱性を有するものが発生する熱をゲル14を介して効果的に放熱することができるハウジング9の収納部9aにゲル14を充填した後、ハウジング9にはカバー15が接着または溶着により固定されて収納部9aの気密を確保している。
【0020】
また、ハウジング9は、吸気管100の取付け孔101に嵌合する嵌合部9cを有し、この嵌合部9cにはO−リング11が装着されて、取付け孔101部の気密を維持している。
【0021】
次に、本発明の一実施形態による空気流量測定装置1の組立て方法について説明する。
【0022】
先ず、ターミナル16、17、18、19、および、空気温度検出素子7が接合されたターミナル20、21を、第1の樹脂10により一体成形し、その後、感温素子5をターミナル16、17に、発熱素子6をターミナル18、19にそれぞれフュージングにより接合してセンサモジュール2を形成する。
【0023】
次に、ハウジング9を、第2の樹脂によりセンサモジュール2と一体に成形する。ここで、センサモジュール2をハウジング9の成形金型内に装着する際に、感温素子5および発熱素子6の支持部10b、および、空気温度測定素子7の支持部10cをハウジング9の成形金型に保持させることにより、第2の樹脂注入時においてセンサモジュール2とハウジング9との位置関係を正確に維持することができる。第2の樹脂が注入されると、フランジ10aは、第1の樹脂10の他の部分よりも温度上昇速度が大きいので確実に再溶融して全周に亘って第2の樹脂と一体的に溶着する。
【0024】
この時、回路基板3を外部と接続するためのコネクタ9bも一体成形されると共に、コネクタ9bの所定の位置に複数のターミナル12がインサート成形される。
【0025】
次に、バイパス通路8をハウジング9に接着または溶着により固定する。
【0026】
次に、電子部品4が実装された回路基板3をセンサモジュール2と一体成形されたハウジング9の収納部9aに接着により固定する。
【0027】
次に、回路基板3、感温素子5、発熱素子6、空気温度検出素子7、および、ターミナル12とをワイヤボンディング13によって電気的に接続する。
【0028】
次に、ハウジング9の収納部9aにゲル14を充填する。この時、回路基板3上の電子部品4およびワイヤボンディング13が完全に覆われるようにする。
【0029】
最後に、カバー15を収納部9aに接着または溶着により固定して、空気流量測定装置1の組付けが完了する。
【0030】
以上説明した、本発明の一実施形態による空気流量測定装置1においては、センサモジュール2をハウジング9と第2の樹脂にて一体成形すると共に、センサモジュール2を形成する第1の樹脂の材質として、その溶融温度がハウジング9を形成する第2の樹脂の溶融温度よりも低いものを選定した。さらに、センサモジュール2の第1の樹脂10の外周には、回路基板3を固定する取付け面10dと略平行な方向に突出し、且つ第1の樹脂10の全周に亘って連続する薄肉部であるフランジ10aを形成した。これにより、従来の接着によるセンサモジュール2とハウジング9との接合工程における接着剤塗布〜硬化という工程が不要となるので、空気流量測定装置1の組付け工数を大幅に低減することができる。さらに、センサモジュール2をハウジング9と第2の樹脂にて一体成形する際に、第1の樹脂10、特にフランジ10aは、成形金型内に注入された第2の樹脂に接触して確実に再溶融し第2の樹脂と一体的に溶着する。したがって、センサモジュール2とハウジング9との接合部における隙間の発生を確実に抑止して、この部分における十分な気密性を確保することができる。
【0031】
なお、以上説明した、本発明の一実施形態による空気流量測定装置1においては、フランジ10aの個数は1個であるが、図4に示すように2個としてもよい。さらに、必要に応じて増加させてもよい。
【0032】
また、フランジ10aの形状を、図5に示すような形状としてもよい。この場合も、上述の本発明の一実施形態による空気流量測定装置1の場合と同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態による空気流量測定装置1を、エンジンの吸気管に取付けた状態を示す断面図である。
【図2】本発明の一実施形態による空気流量測定装置1のセンサモジュール2の外観斜視図である。
【図3】図2のIII−III線の部分断面図である。
【図4】センサモジュール2のその他の実施例の部分断面図である。
【図5】センサモジュール2のその他の実施例の部分断面図である。
【符号の説明】
1 空気流量測定装置
2 センサモジュール
3 回路基板
4 電子部品
5 感温素子(流量測定素子)
6 発熱素子(流量測定素子)
7 空気温度測定素子
8 バイパス流路
8a 空気流入口
8b 上流側流路
9 ハウジング
9a 収納部
9b コネクタ
9c 嵌合部
10 第1の樹脂
10a フランジ(薄肉部)
10b 支持部
10c 支持部
11 O−リング
12 ターミナル
13 ワイヤボンディング
14 ゲル
15 カバー
16〜21 ターミナル
100 吸気管
101 取付け孔
Claims (2)
- 空気流路内に配設されて前記空気流路を流れる空気流量を測定する流量測定素子と、
前記流量測定素子と電気的に接続し、流量検出信号を出力する制御回路を形成する回路基板と、
導通用のターミナルを第1の樹脂により一体成形し、さらに前記ターミナルに前記流量測定素子を接合してなるセンサモジュールと、
前記センサモジュールを収容固定する収納部を有するハウジングと、
前記収納部を気密的に覆うカバーと、を備える空気流量測定装置において、
前記センサモジュールを前記ハウジングと第2の樹脂にて一体成形すると共に、前記第1の樹脂の溶融温度を前記第2の樹脂の溶融温度よりも低く設定したことを特徴とする空気流量測定装置。 - 前記センサモジュールを形成する前記第1の樹脂の外周に、全周に亘って連続して突出する薄肉部を形成したことを特徴とする請求項1に記載の空気流量測定装置。
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