DE102015209677A1

DE102015209677A1 - Fließgeschwindigkeitsmesseinrichtung

Info

Publication number: DE102015209677A1
Application number: DE102015209677.7A
Authority: DE
Inventors: Shinichiro Hidaka; Yuji Ariyoshi; Masahiro Kawai; Kazuhiko Otsuka; Naoyuki KISHIKAWA; Naoki Morinaga
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2014-10-03
Filing date: 2015-05-27
Publication date: 2016-04-07
Also published as: JP5826355B1; JP2016075506A; US20160097661A1; US9625292B2

Abstract

Ein Umweltsensor (13) ist an einer zweiten Fläche (3b) einer Schaltplatine (3) montiert, die kein Bonddrahtpad (11) aufweist, und ist in einer Messkammer (14) angeordnet, die in einem Schaltplatinenaufnahmeabschnitt (8) angeordnet ist. Die Messkammer (14) weist eine Verbindungsöffnung (15) für eine Verbindung mit einem Hauptdurchgang (32) auf. In Übereinstimmung mit diesem Aufbau wird kein zusätzlicher Vorgang benötigt, der einer Integration zwischen einer Fließgeschwindigkeitsmesseinrichtung (1) und dem Umweltsensor (13) zurechenbar ist. Der Umweltsensor (13) beeinflusst nicht den Luftstrom in einem Bypassdurchgang (33), sodass eine Erfassungsgenauigkeit eines Fließgeschwindigkeitserfassungselements (2), das in dem Bypassdurchgang (33) angeordnet ist, nicht abnimmt.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fließgeschwindigkeitsmesseinrichtung, die ein zu messendes Fluid misst, das durch eine Rohrleitung hindurchgeht, wie zum Beispiel die Menge an Zuluft für eine Verbrennungskraftmaschine, und insbesondere eine Fließgeschwindigkeitsmesseinrichtung, die mit einem Umweltsensor integriert ausgebildet ist.
Beschreibung des Stands der Technik
Umweltsensoren, wie zum Beispiel eine Temperaturmesseinrichtung, eine Feuchtigkeitsmesseinrichtung und eine Druckmesseinrichtung und Steuerausrüstung, sind zusammen mit einer Fließgeschwindigkeitsmesseinrichtung angeordnet, welche die Menge an Zuluft in einem Motorraum eines Fahrzeugs misst, das ein elektronisch gesteuertes Kraftstoffeinspritzsystem verwendet. In den vergangenen Jahren wurden eine Verminderung der Arbeitsstunden für den Fahrzeugteilezusammenbau und eine Vereinfachung von Kabelbäumen durch Integration zwischen den Umweltsensoren und der Fließgeschwindigkeitsmesseinrichtung vorgeschlagen.
Beispielsweise sind im Patentdokument 1 eine Schaltplatine einer Fließgeschwindigkeitsmesseinrichtung und eine getrennte Feuchtigkeitsmesseinrichtung und/oder eine getrennte Druckmesseinrichtung in einem Gehäuse der Fließgeschwindigkeitsmesseinrichtung für eine Fließgeschwindigkeitsmesseinrichtung-Umweltsensor-Integration aufgebaut.
Im Patentdokument 2 ist ein Fließgeschwindigkeitserfassungselement in einem ersten Unterflusspfad angeordnet, der einen Teil Zuflussluft von einem Hauptdurchgang aufnimmt, und eine Feuchtigkeitsmesseinrichtung, die an einer Schaltplatine einer Fließgeschwindigkeitsmesseinrichtung montiert ist, ist in einem zweiten Unterflusspfad angeordnet, der in dem ersten Unterflusspfad angeordnet ist.
Im Patentdokument 3 ist ein Umweltsensorelement in einer Messkammer angeordnet, die in einem Endabschnitt eines Stützsubstrats angeordnet ist, an dem ein Fließgeschwindigkeitserfassungselement und ein Signalverarbeitungsschaltkreis befestigt sind. In diesem Beispiel ist die Messkammer auf der dem Signalverarbeitungsschaltkreis gegenüberliegenden Seite positioniert, und zwar gegenüber von einem Unterflusspfad, wo das Fließgeschwindigkeitserfassungselement angeordnet ist, und weist ein Verbindungsloch für eine Verbindung mit dem Unterflusspfad auf.

[Patentdokument 1] US Patentveröffentlichung Nr. 2013/0283895 A1
[Patentdokument 2] Japanisches Patent Nr. 5178388
[Patentdokument 3] Japanisches Patent Nr. 5279667

Jedoch ergeben sich bei den Strukturen, die in den Patentdokumenten 1 bis 3 beschrieben werden, bei einer Integration zwischen der Fließgeschwindigkeitsmesseinrichtung und dem Umweltsensor, die folgenden Probleme. Im Patentdokument 1 wird ein von der Fließgeschwindigkeitsmesseinrichtung getrennter Umweltsensor mit der Fließgeschwindigkeitsmesseinrichtung integriert, sodass die Arbeitsstunden für einen Zusammenbau des Umweltsensors im Vergleich zu dem Fall höher sind, in dem der Umweltsensor auf der Schaltplatine der Fließgeschwindigkeitsmesseinrichtung montiert ist.
Beim Patentdokument 2 ist die Feuchtigkeitsmesseinrichtung an der Schaltplatine der Fließgeschwindigkeitsmesseinrichtung montiert und die Schaltplatine ist elektrisch mit einem Verbindungsanschluss über Drahtbonden verbunden. In dem Fall, in dem die Feuchtigkeitsmesseinrichtung an der gleichen Fläche wie ein Bonddrahtpad an der Schaltplatine angelötet wird, ist ein Flussmittel auf das Pad aufgebracht, sodass eine Verbindungsfestigkeit zwischen einem Draht und dem Pad abnimmt.
Die Schaltplatine muss nach dem Löten der Feuchtigkeitsmesseinrichtung mit einer Chemikalie gereinigt werden, um das an dem Bonddrahtpad angelagerte Flussmittel zu entfernen. Jedoch kann der Umweltsensor, wie zum Beispiel die Feuchtigkeitsmesseinrichtung, aufgrund chemischer Anlagerungen eine Fehlfunktion aufweisen, sodass Maßnahmen, wie zum Beispiel ein Schutz eines Elementabschnitts mit einer Maske, notwendig sind. Dies verursacht einen Anstieg der Arbeitsschritte.
Bei einer Methode zur Vermeidung eines Schaltplatinenreinigungsvorgangs zum Entfernen von Flussmittel ist das Bonddrahtpad in ausreichendem Abstand von der elektronischen Komponente, wie zum Beispiel der Feuchtigkeitsmesseinrichtung, angeordnet. In diesem Fall ist die Schaltplatine vergrößert, auch wenn einer Flussmittelstreuung an dem Pad vorgebeugt werden kann.
Bei der Struktur, die im Patentdokument 2 beschrieben wird, kann der zweite Unterflusspfad durch Schmutzsubstanzen, Wassertropfen oder Ähnliches infiltriert werden und das Umweltsensorelement kann verschmutzt werden, was eine Verminderung der Erfassungsempfindlichkeit und Erfassungsgenauigkeit des Umweltsensorelements verursachen kann. Zudem kann ein Luftstrom in dem ersten Unterflusspfad gestört werden, da der zweite Unterflusspfad in dem ersten Unterflusspfad angeordnet ist, wo das Fließgeschwindigkeitserfassungselement angeordnet ist. Dies kann die Erfassungsgenauigkeit des Fließgeschwindigkeitserfassungselements beeinträchtigen.
Bei der Struktur, die im Patentdokument 3 beschrieben wird, ist eine Endseite des Stützsubstrats, wo das Sensorelement angeordnet ist, in der Messkammer exponiert, sodass Langlebigkeit und Zuverlässigkeit von dem Stützsubstrat gefordert sind. Dementsprechend muss ein Keramiksubstrat für das Stützsubstrat verwendet werden, was eine Reduzierung der Kosten erschwert. Obwohl das Umweltsensorelement, das Fließgeschwindigkeitserfassungselement und der Signalverarbeitungsschaltkreis an der gleichen Fläche des Stützsubstrats angeordnet sind, können das Umweltsensorelement, das Fließgeschwindigkeitserfassungselement und der Signalverarbeitungsschaltkreis nicht nahe beieinander angeordnet sein, sodass das Stützsubstrat eine große Größe aufweisen muss.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung wurde ausgeführt, um die oben beschriebenen Probleme anzugehen und eine ihrer Aufgaben ist es, eine Fließgeschwindigkeitsmesseinrichtung zu niedrigen Kosten bereitzustellen, die im Interesse der Zuverlässigkeit, Produktivität und Größenreduktion bei mit einem Umweltsensor integriert ausgeführt ist.
In Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Fließgeschwindigkeitsmesseinrichtung bereitgestellt, die in ein Durchgangsloch eingeführt ist, das in einer Rohrleitung angeordnet ist, und eine Fließgeschwindigkeit eines zu messenden Fluids misst, das einen Hauptdurchgang in der Rohrleitung aufweist, wobei die Fließgeschwindigkeitsmesseinrichtung einen Verbinder, der einen Verbindungsanschluss aufweist, der ein Signal zu und von einer externen Einrichtung überträgt und empfängt, ein Fließgeschwindigkeitserfassungselement, das in einem Bypassdurchgang angeordnet ist, in dem ein Teil des zu messenden Fluids aufgenommen wird, das durch den Hauptdurchgang hindurchgeht, eine Schaltplatine, die ein Drahtbondpad aufweist, das an einer Fläche angeordnet und elektrisch mit dem Verbindungsanschluss und dem Fließgeschwindigkeitserfassungselement über einen Bonddraht verbunden ist, einen Schaltplatinenaufnahmeabschnitt, der die Schaltplatine unterstützt und aufnimmt, einen Umweltsensor, der an der anderen Fläche der Schaltplatine montiert ist und eine Temperatur, eine Feuchtigkeit und/oder einen Druck des zu messenden Fluids misst und eine Messkammer aufweist, die in dem Schaltplatinenaufnahmeabschnitt angeordnet ist, wobei der Umweltsensor in der Messkammer angeordnet ist, und in dem die Messkammer eine Verbindungsöffnung für eine Verbindung mit dem Hauptdurchgang aufweist.
In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ist der Umweltsensor an der Schaltplatine montiert, sodass ein zahlenmäßiger Anstieg der Vorgänge, die der Integration des Umweltsensors zurechenbar sind, nicht auftritt und die Produktivität nicht behindert wird. Da der Umweltsensor an der Fläche montiert ist, die dem Bonddrahtpad entgegengesetzt ist, kann die Schaltplatine in ihrer Größe reduziert werden. Da der Umweltsensor in der Messkammer angeordnet ist, die in dem Schaltplatinenaufnahmeabschnitt angeordnet ist, ist der Umweltsensor dem zu messenden Fluid nicht direkt ausgesetzt und es kann eine hohe Erfassungsempfindlichkeit und Erfassungsgenauigkeit erreicht werden. Zudem wird ein Luftstrom in dem Bypassdurchgang, wo das Fließgeschwindigkeitserfassungselement angeordnet ist, nicht beeinträchtigt, sodass die Fließgeschwindigkeitsmesseinrichtung eine hohe Zuverlässigkeit ohne irgendeine Abnahme der Erfassungsgenauigkeit des Fließgeschwindigkeitserfassungselements erreicht.
Die zuvor genannten und anderen Aufgaben, Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch die folgende detaillierte Beschreibung der vorliegenden Erfindung in Zusammenhang mit den dazugehörigen Zeichnungen deutlich.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Schnittansicht, die eine Fließgeschwindigkeitsmesseinrichtung in Übereinstimmung mit einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
2 ist eine Seitenansicht, in der ein Teil der Fließgeschwindigkeitsmesseinrichtung in Übereinstimmung mit der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung geschnitten ist.
3 ist eine Schnittansicht, die eine Messkammer der Fließgeschwindigkeitsmesseinrichtung in Übereinstimmung mit der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
4 ist eine Schnittansicht, die eine Messkammer einer Fließgeschwindigkeitsmesseinrichtung in Übereinstimmung mit einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
5 ist eine Schnittansicht, welche die Messkammer der Fließgeschwindigkeitsmesseinrichtung in Übereinstimmung mit der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
6 ist eine Schnittansicht, die eine Messkammer einer Fließgeschwindigkeitsmesseinrichtung in Übereinstimmung mit einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
7 ist eine Schnittansicht, welche die Messkammer der Fließgeschwindigkeitsmesseinrichtung in Übereinstimmung mit der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
8 ist eine Schnittansicht, die eine Messkammer einer Fließgeschwindigkeitsmesseinrichtung in Übereinstimmung mit einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
9 ist eine Schnittansicht, welche die Messkammer der Fließgeschwindigkeitsmesseinrichtung in Übereinstimmung mit der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
10 ist eine Schnittansicht, die eine Messkammer einer Fließgeschwindigkeitsmesseinrichtung in Übereinstimmung mit einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
11 ist eine Schnittansicht, welche die Messkammer der Fließgeschwindigkeitsmesseinrichtung in Übereinstimmung mit der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
12 ist eine Schnittansicht, die eine Messkammer einer Fließgeschwindigkeitsmesseinrichtung in Übereinstimmung mit einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
13 ist eine Schnittansicht, welche die Messkammer der Fließgeschwindigkeitsmesseinrichtung in Übereinstimmung mit der sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
14 ist ein Diagramm, dass ein Sensorsignalverarbeitungsverfahren für eine Fließgeschwindigkeitsmesseinrichtung in Übereinstimmung mit einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Erste Ausführungsform
Hiernach wird eine Fließgeschwindigkeitsmesseinrichtung in Übereinstimmung mit einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. 1 ist eine Schnittansicht, welche die Fließgeschwindigkeitsmesseinrichtung in Übereinstimmung mit der ersten Ausführungsform veranschaulicht. 2 ist eine Seitenansicht, in der ein Teil der Fließgeschwindigkeitsmesseinrichtung in Übereinstimmung mit der ersten Ausführungsform geschnitten ist. 3 ist eine Schnittansicht, die eine Messkammer der Fließgeschwindigkeitsmesseinrichtung in Übereinstimmung mit der ersten Ausführungsform veranschaulicht. Gleiche Bezugszeichen sind an den gleichen und entsprechenden Teilen in den Zeichnungen angebracht.
Eine Fließgeschwindigkeitsmesseinrichtung 1 ist in ein Durchgangsloch eingeführt, das in einer Rohrleitung angeordnet ist, und misst eine Fließgeschwindigkeit eines zu messenden Fluids, das einen Hauptdurchgang in der Rohrleitung aufweist. Bei der ersten Ausführungsform ist die Fließgeschwindigkeitsmesseinrichtung 1 in eine Einführöffnung 31 eingeführt, die in einer Zuflussrohrleitung 30 einer Verbrennungskraftmaschine ausgebildet ist, wie in 1 veranschaulicht, und misst eine Fließgeschwindigkeit von Zuluft, die einen Hauptdurchgang 32 in der Durchflussrohrleitung 30 aufweist. Ein Pfeil A in 2 veranschaulicht eine Richtung, in der die Zuluft durch den Hauptdurchgang 32 fließt.
Die Fließgeschwindigkeitsmesseinrichtung 1 weist eine Fließgeschwindigkeitserfassungseinheit 7, einen Schaltplatinenaufnahmeabschnitt 8 und einen Verbinder 9 der Reihe nach von einem Spitzenabschnitt in Einführrichtung aus auf. In der Fließgeschwindigkeitserfassungseinheit 7 ist ein Fließgeschwindigkeitserfassungselement 2 durch eine Platte 4 unterstützt und die Platte 4 ist durch eine Basis 5 unterstützt. Eine Abdeckung 6 ist angeordnet, sodass sie die Basis 5 und die Platte 4 überdeckt und ist mit der Basis 5 und der Platte 4 verbunden. Die Platte 4 und die Abdeckung 6 bilden einen Bypassdurchgang 33 aus, in dem ein Teil der Zuluft, die durch den Hauptdurchgang 32 hindurchgeht, aufgenommen wird. Das Fließgeschwindigkeitserfassungselement 2 ist in dem Bypassdurchgang 33 angeordnet.
Die Platte 4, die Basis 5 und die Abdeckung 6 bilden einen Schaltplatinenaufnahmeabschnitt 8 aus. In dem Schaltplatinenaufnahmeabschnitt 8 wird eine Schaltplatine 3 durch die Platte 4 mit einer Fläche (erste Fläche 3a) der Schaltplatine 3 durch die Abdeckung 6 bedeckt und die andere Fläche (zweite Fläche 3b) der Schaltplatine 3 durch die Basis 5 bedeckt unterstützt.
Der Verbinder 9, der einen Verbindungsanschluss 10 aufweist, das ein Signal zu und von einer nicht veranschaulichten äußeren Einrichtung überträgt und empfängt, wird durch einen Teil der Basis 5 ausgebildet. Der Verbindungsanschluss 10 ist integral mit der Basis 5 geformt. Die Fließgeschwindigkeitsmesseinrichtung 1 ist in der Zuflussrohrleitung 30 installiert, wenn ein Teil der Basis 5 an der Zuflussrohrleitung 30 durch Verwendung einer nicht veranschaulichten Schraube oder Ähnlichem außerhalb der Zuflussrohrleitung montiert ist.
Ein Bonddrahtpad 11 (hierauf wird nachfolgend der Einfachheit halber als Pad 11 Bezug genommen) ist an der ersten Fläche 3a der Schaltplatine 3 angeordnet. Die Schaltplatine 3 ist elektrisch mit dem Verbindungsanschluss 10 und dem Fließgeschwindigkeitserfassungselement 2 über Drahtbonden verbunden, bei dem ein Draht 12 als Bondelement verwendet wird.
Ein Umgebungssensor 13, der eine Temperatur, eine Feuchtigkeit und/oder einen Druck des zu messenden Fluids misst, ist an der zweiten Fläche 3b der Schaltplatine 3 durch Löten montiert. Mit anderen Worten schließt der Umgebungssensor 13 eine Temperaturmesseinrichtung, die mit einem Temperatursensor bereitgestellt ist, eine Feuchtigkeitsmesseinrichtung, die mit einem Feuchtigkeitssensor bereitgestellt ist, und/oder eine Druckmesseinrichtung ein, die mit einem Drucksensor bereitgestellt ist. Der Umgebungssensor 13 kann eine andere als die oben beschriebenen Messeinrichtungen einschließen.
Zudem sind eine Vielzahl von nicht veranschaulichten elektronischen Komponenten mit Ausnahme des Umweltsensors 13 an der ersten Fläche 3a und der zweiten Fläche 3b der Schaltplatine 3 durch Löten montiert. Alle der Vielzahl elektronischer Komponenten mit Ausnahme des Umweltsensors 13 können nur an der zweiten Fläche 3b oder können nur an der ersten Fläche 3a montiert sein. In jedem Fall nimmt der Schaltplatinenaufnahmeabschnitt 8 die Schaltplatine 3 für die elektronischen Komponenten mit Ausnahme des Umweltsensors 13 auf, sodass sie nicht dem zu messenden Fluid ausgesetzt sind.
Der Umweltsensor 13 ist in einer Messkammer 14 angeordnet, die bei einem Teil des Schaltplatinenaufnahmeabschnitts 8 angeordnet ist. Nur der Umweltsensor 13 ist die elektronische Komponente, die in der Messkammer 14 angeordnet ist. Bei der ersten Ausführungsform bilden die Schaltplatine 3, die Basis 5 und die Platte 4 die Messkammer 14 aus. Jedoch ist die Messkammer 14 nicht hierauf beschränkt. Eine Verbindung zwischen dem Umweltsensor 13 und der Schaltplatine 3, die in der Messkammer 14 exponiert ist, ist mit einem Beschichtungsmittel beschichtet.
Die Messkammer 14 weist eine Verbindungsöffnung 15 für eine Verbindung mit dem Hauptdurchgang 32 an einer Fläche (Seitenfläche 5a der Basis 5, die in 2 veranschaulicht ist) auf, die parallel zu einer Fließrichtung A der Zuluft ist, die durch den Hauptdurchgang 32 hindurchgeht. Dementsprechend kann der Umweltsensor 13, der in der Messkammer 14 angeordnet ist, die Temperatur, die Feuchtigkeit und den Druck der Zuluft messen, die durch den Hauptdurchgang 32 hindurchgeht.
Ein Grund, warum die Verbindungsöffnung 15 der Messkammer 14 in der seitlichen Fläche 5a der Basis 5 angeordnet ist, die parallel zu der Fließrichtung A der Zuluft ist, wird unter Bezugnahme auf die 2 beschrieben. Beim Erreichen der Fließgeschwindigkeitsmesseinrichtung 1 prallt ein Teil der Zuluft, die durch den Hauptdurchgang 32 hindurchgeht, mit einer vorderen Fläche 5b der Basis 5 zusammen und wird von der Fließgeschwindigkeitsmesseinrichtung 1 getrennt. Dementsprechend ist es unwahrscheinlich, dass eine Schmutzsubstanz, Wassertropfen und Ähnliches, die in der Zuluft enthalten sind, die Verbindungsöffnung 15 erreichen, die in der Seitenfläche 5a angeordnet ist, welche senkrecht zu der vorderen Fläche 5b der Basis 5 ist. Aus diesem Grund wird bevorzugt, dass die Verbindungsöffnung 15 in der Seitenfläche 5a der Basis 5 angeordnet ist.
Als Nächstes wird ein Montagevorgang als ein Verfahren zum Herstellen der Fließgeschwindigkeitsmesseinrichtung 1 beschrieben, der in einem Fall verwendet wird, bei dem die elektronische Komponente mit Ausnahme des Umgebungssensors 13 an der ersten Fläche 3a der Schaltplatine 3 montiert ist und nur der Umgebungssensor 13 an der zweiten Fläche 3b montiert ist.
Die elektronische Komponente mit Ausnahme des Umgebungssensors 13 wird durch Löten an der ersten Fläche 3a montiert, die das Pad 11 aufweist. Dann wird die Schaltplatine 3 mit einer Chemikalie oder Ähnlichem gereinigt, um Flussmittel, das durch den Lötvorgang an dem Pad 11 angebracht ist, zu entfernen. Dann wird der Umweltsensor 13 an der zweiten Fläche 3b der Schaltplatine 3 durch Löten montiert.
Bei dem Montagevorgang kann die elektronische Komponente mit Ausnahme des Umweltsensors 13 sowohl an der ersten Fläche 3a als auch der zweiten Fläche 3b montiert werden. Auch können alle elektronischen Komponenten einschließlich des Umweltsensors 13 an der zweiten Fläche 3b montiert werden. Im letzten Fall tritt keine Anlagerung von Flussmittel an dem Pad 11 auf, sodass die Schaltplatine 3 nicht gereinigt werden muss.
Wie oben beschrieben, ist der Umweltsensor 13 an der Schaltplatine 3 montiert, wie es in Übereinstimmung mit der ersten Ausführungsform auch der Fall mit der anderen elektronischen Komponente ist. Dementsprechend wird kein zusätzlicher Vorgang benötigt, welcher einer Integration zwischen der Fließgeschwindigkeitsmesseinrichtung 1 und dem Umweltsensor 13 zurechenbar ist. Der Umweltsensor 13 ist an der zweiten Fläche 3b montiert, die nicht das Pad 11 aufweist, sodass kein Flussmittel an dem Pad 11 während des Lötens des Umweltsensors 13 aufgebracht ist. Dementsprechend kann ein Reinigungsvorgang der Schaltplatine 3 nach dem Montieren des Umweltsensors 13 vermieden werden.
In einem Fall, bei dem die elektronische Komponente mit Ausnahme des Umweltsensors 13 an die erste Fläche 3a gelötet wird, die das Pad 11 aufweist, kann das auf das Pad 11 aufgebrachte Flussmittel durch Reinigen der Schaltplatine 3 vor der Montage des Umweltsensors 13 entfernt werden. Dementsprechend muss das Pad 11 nicht von der elektronischen Komponente weg angeordnet werden und die Schaltplatine 3 kann verkleinert werden.
Da die Verbindungsöffnung 15 der Messkammer 14, wo der Umweltsensor 13 installiert ist, in der Seitenfläche 5a der Basis 5 angeordnet ist, die parallel zu der Fließrichtung A der Zuluft ist, welche durch den Hauptdurchgang 32 hindurchgeht, ist es unwahrscheinlich, dass die Messkammer 14 durch die Schmutzsubstanz, die Wassertropfen und Ähnliches, die in der Zuluft enthalten sind, infiltriert wird. Dementsprechend kann eine hohe Erfassungsempfindlichkeit und Erfassungsgenauigkeit bei dem Umweltsensor 13 erreicht werden.
Da die Messkammer 14 in dem Schaltkreisaufnahmeabschnitt 8 angeordnet ist, der von der Fließgeschwindigkeitserfassungseinheit 7 isoliert ist, beeinflusst der Umweltsensor 13 die Luftströmung in dem Bypassdurchgang 33 nicht. Folglich wird einer Abnahme der Erfassungsgenauigkeit des Fließgeschwindigkeitserfassungselements 2, das in dem Bypassdurchgang 33 angeordnet ist, durch Integration mit dem Umweltsensor 13 vorgebeugt.
Zudem ist eine Endseite der Schaltplatine 3 nicht in der Messkammer 14 exponiert, sodass kein keramisches Substrat für die Schaltplatine 3 verwendet werden muss und ein kostengünstiges Material, wie zum Beispiel ein Epoxyglassubstrat für die Schaltplatine 3 ausgewählt werden kann. Wie oben beschrieben, kann die verkleinerte Fließgeschwindigkeitsmesseinrichtung 1 in Übereinstimmung mit der ersten Ausführungsform durch Integration der Fließgeschwindigkeitsmesseinrichtung 1 mit dem Umweltsensor 13 im Interesse von Zuverlässigkeit und Produktivität kostengünstig erreicht werden.
Zweite Ausführungsform
Die 4 und 5 sind Schnittansichten, die eine Messkammer einer Fließgeschwindigkeitsmesseinrichtung in Übereinstimmung mit einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen. Die Fließgeschwindigkeitsmesseinrichtung in Übereinstimmung mit der zweiten Ausführungsform ist in ihrem Gesamtaufbau der Fließgeschwindigkeitsmesseinrichtung in Übereinstimmung mit der ersten Ausführungsform ähnlich, sodass 1 nicht verwendet wird, um die detaillierte Beschreibung von jedem Abschnitt zu wiederholen.
Bei der Fließgeschwindigkeitsmesseinrichtung in Übereinstimmung mit der zweiten Ausführungsform ist ein wasserdichter und feuchtigkeitsdurchlässiger Filter 17 bei der Verbindungsöffnung 15 der Messkammer 14 angeordnet und ist mit einer Kappe 18 befestigt. Der Filter 17 ist an einer dem Hauptdurchgang 32 zugewandten Seitenfläche der Kappe 18 durch Kleben, Schweißen oder Ähnliches befestigt. Die Kappe 18 ist mit der Basis 5 um die Verbindungsöffnung 15 verbunden.
Bei dem in 4 veranschaulichten Beispiel bilden die Schaltplatine 3, die Platte 4, der Filter 17 und die Kappe 18 die Messkammer 14 aus. Allerdings ist der Aufbau der Messkammer 14 nicht hierauf beschränkt. Beispielsweise können die Schaltplatine 3, der Filter 17 und eine Kappe 18A die Messkammer 14, wie in 5 veranschaulicht, ausbilden. Die Kappe 18A, die in 5 veranschaulicht ist, weist ebenfalls die Funktion der Platte 4 in 4 auf und ist mit der Schaltplatine 3 verbunden.
Der Filter 17 ist bei der Verbindungsöffnung 15 angeordnet, sodass die Messkammer 14 nicht durch die Schmutzsubstanzen und die Wassertropfen infiltriert wird, die in der Zuluft enthalten sind. Da der Filter 17 feuchtigkeitsdurchlässig ist, kann jedoch eine Feuchtigkeitsmessung selbst in einem Fall normal ausgeführt werden, bei dem der Umweltsensor 13, der in der Messkammer 14 angeordnet ist, die Feuchtigkeitsmesseinrichtung ist. Dementsprechend beeinflusst der Filter 17 nicht die Feuchtigkeitserfassungsempfindlichkeit und Feuchtigkeitserfassungsgenauigkeit.
In Übereinstimmung mit der zweiten Ausführungsform werden Effekte erreicht, die ähnlich zu den Effekten der ersten Ausführungsform sind. Zusätzlich kann einer Infiltration der Schmutzsubstanzen, der Wassertropfen und Ähnlichem von dem Hauptdurchgang 32 in die Messkammer 14 in Übereinstimmung mit der zweiten Ausführungsform zuverlässiger als bei der ersten Ausführungsform vorgebeugt werden.
Dritte Ausführungsform
Die 6 und 7 sind Schnittansichten, die eine Messkammer einer Fließgeschwindigkeitsmesseinrichtung in Übereinstimmung mit einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulichen. Die Fließgeschwindigkeitsmesseinrichtung in Übereinstimmung mit der dritten Ausführungsform ist in ihrem Gesamtaufbau ähnlich dem der Fließgeschwindigkeitsmesseinrichtung in Übereinstimmung mit der ersten Ausführungsform, sodass 1 nicht verwendet wird, um die detaillierte Beschreibung von jedem Abschnitt zu wiederholen.
Bei der zweiten Ausführungsform ist der wasserdichte und feuchtigkeitsdurchlässige Filter 17 mit der Kappe 18 an der Verbindungsöffnung 15 der Messkammer 14 befestigt. Jedoch ist der Filter 17 bei der dritten Ausführungsform ohne Verwendung der Kappe direkt an der Verbindungsöffnung 15 auf der dem Hauptdurchgang 32 zugewandten Seite der Basis 5 befestigt, welche die Messkammer 14 ausbildet.
Bei dem Beispiel, das in 6 veranschaulicht ist, bilden die Schaltplatine 3, die Basis 5, die Platte 4 und der Filter 17 die Messkammer 14 aus. Jedoch ist der Aufbau der Messkammer 14 nicht hierauf beschränkt. Beispielsweise können die Schaltplatine 3, die Basis 5 und der Filter 17 die Messkammer 14, wie in 7 veranschaulicht, ausbilden.
In Übereinstimmung mit der dritten Ausführungsform können Effekte erreicht werden, die ähnlich den Effekten der zweiten Ausführungsform sind. Zudem wird die Kappe 18 in Übereinstimmung mit der dritten Ausführungsform nicht benötigt, da der Filter 17 direkt an der Basis 5 befestigt ist, sodass die Anzahl an Komponenten reduziert werden kann und kein Vorgang zum Verbinden der Kappe 18 mit der Basis 5 benötigt wird.
Vierte Ausführungsform
Die 8 und 9 sind Schnittansichten, die eine Messkammer einer Fließgeschwindigkeitsmesseinrichtung in Übereinstimmung mit einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulichen. Die Fließgeschwindigkeitsmesseinrichtung in Übereinstimmung mit der vierten Ausführungsform ist in ihrem Gesamtaufbau der Fließgeschwindigkeitsmesseinrichtung in Übereinstimmung mit der ersten Ausführungsform ähnlich, sodass 1 nicht verwendet wird, um die detaillierte Beschreibung von jedem Abschnitt zu wiederholen.
Bei der Fließgeschwindigkeitsmesseinrichtung in Übereinstimmung mit der vierten Ausführungsform ist der wasserdichte und feuchtigkeitsdurchlässige Filter 17 bei der Verbindungsöffnung 15 der Messkammer 14 angeordnet und ist mit der Kappe 18 befestigt. Der Filter 17 ist an einer der Messkammer 14 zugewandten Seitenfläche der Kappe 18 durch Kleben, Schweißen oder Ähnliches befestigt. Die Kappe 18 ist um die Verbindungsöffnung 15 mit der Basis 5 verbunden. Aufgrund des oben beschriebenen Befestigungsverfahrens ist es unwahrscheinlich, dass der Filter 17 mit einem Finger oder Ähnlichem während einer Handhabung der Fließgeschwindigkeitsmesseinrichtung 1 in Kontakt kommt, sodass einem Ablösen des Filters 17 vorgebeugt werden kann.
Bei dem Beispiel, das in 8 veranschaulicht wird, bilden die Schaltplatine 3, die Platte 4, der Filter 17 und die Kappe 18 die Messkammer 14 aus. Jedoch ist der Aufbau der Messkammer 14 nicht hierauf beschränkt. Beispielsweise können die Schaltplatine 3, der Filter 17 und die Kappe 18A die Messkammer 14, wie in 9 veranschaulicht, ausbilden. Die Kappe 18A, die in 9 veranschaulicht wird, hat die Funktion der Platte 4 in 8 und ist mit der Schaltplatine 3 verbunden.
Der Filter 17 ist bei der Verbindungsöffnung 15 so angeordnet, dass die Messkammer 14 nicht durch die Schmutzsubstanzen und die Wassertropfen infiltriert wird, die in der Zuluft enthalten sind. Da der Filter 17 feuchtigkeitsdurchlässig ist, kann eine Feuchtigkeitsmessung selbst in einem Fall normal ausgeführt werden, in dem der Umweltsensor 13, der in der Messkammer 14 angeordnet ist, die Feuchtigkeitsmesseinrichtung ist. Dementsprechend beeinflusst der Filter 17 nicht die Feuchtigkeitserfassungsempfindlichkeit und Feuchtigkeitserfassungsgenauigkeit.
In Übereinstimmung mit der vierten Ausführungsform werden Effekte erreicht, die ähnlich zu den Effekten der ersten Ausführungsform sind. Zudem kann in Übereinstimmung mit der vierten Ausführungsform einer Infiltration der Schmutzsubstanzen, der Wassertropfen und Ähnlichem von dem Hauptdurchgang 32 in die Messkammer 14 zuverlässiger als bei der ersten Ausführungsform vorgebeugt werden.
Fünfte Ausführungsform
Die 10 und 11 sind Schnittansichten, die eine Messkammer einer Fließgeschwindigkeitsmesseinrichtung in Übereinstimmung mit einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulichen. Die Fließgeschwindigkeitsmesseinrichtung in Übereinstimmung mit der fünften Ausführungsform ist in ihrem Gesamtaufbau dem der Fließgeschwindigkeitsmesseinrichtung in Übereinstimmung mit der ersten Ausführungsform ähnlich, sodass 1 nicht verwendet wird, um die detaillierte Beschreibung von jedem Abschnitt zu wiederholen.
Bei der vierten Ausführungsform ist der wasserdichte und feuchtigkeitsdurchlässige Filter 17 mit der Kappe 18 an der Verbindungsöffnung 15 der Messkammer 14 befestigt. Jedoch ist der Filter 17 bei der fünften Ausführungsform ohne Verwendung der Kappe 18 direkt mit der Verbindungsöffnung 15 an einer inneren Seite der Basis 5 befestigt, welche die Messkammer 14 ausbildet. Aufgrund der oben beschriebenen Befestigungsmethode ist es unwahrscheinlich, dass der Filter 17 mit einem Finger oder Ähnlichem während der Handhabung der Fließgeschwindigkeitsmesseinrichtung 1 in Kontakt kommt, sodass einem Ablösen des Filters 17 vorgebeugt werden kann.
Bei dem Beispiel, das in 10 veranschaulicht ist, bilden die Schaltplatine 3, die Basis 5, die Platte 4 und der Filter 17 die Messkammer 14 aus. Jedoch ist der Aufbau der Messkammer 14 nicht hierauf beschränkt. Beispielsweise können die Schaltplatine 3, die Basis 5 und der Filter 17 die Messkammer 14, wie in 11 veranschaulicht, ausbilden.
In Übereinstimmung mit der fünften Ausführungsform können zu der vierten Ausführungsform ähnliche Effekte erreicht werden. Zudem wird die Kappe 18 in Übereinstimmung mit der fünften Ausführungsform nicht benötigt, da der Filter 17 direkt an der Basis 5 befestigt ist, sodass die Anzahl an Komponenten vermindert werden kann und ein Vorgang zum Verbinden der Kappe 18 mit der Basis 5 nicht benötigt wird.
Sechste Ausführungsform
Die 12 und 13 sind Schnittansichten, die eine Messkammer einer Fließgeschwindigkeitsmesseinrichtung in Übereinstimmung mit einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulichen. Die Fließgeschwindigkeitsmesseinrichtung in Übereinstimmung mit der sechsten Ausführungsform ist in ihrem Gesamtaufbau der Fließgeschwindigkeitsmesseinrichtung in Übereinstimmung mit der ersten Ausführungsform ähnlich, sodass 1 nicht verwendet wird, um die detaillierte Beschreibung von jedem Abschnitt zu wiederholen.
In einem Fall, in dem die Verbindungsöffnung 15 durch Wassertropfen und Ähnliches, die in der Zuluft enthalten sind, versiegelt bzw. abgedichtet wird und die Messkammer 14 von dem Hauptdurchgang 32 isoliert wird, kann der Umweltsensor 13 einen Umweltparameter der Zuluft, die durch den Hauptdurchgang 32 hindurchgeht, nicht akkurat messen. Bei der sechsten Ausführungsform ist ein Vorsprungsabschnitt 19, der die Verbindungsöffnung 15 umgibt, auf der dem Hauptdurchgang 32 zugewandten Seite der Seitenfläche 5a der Basis 5 angeordnet, welche die Verbindungsöffnung 15 aufweist, sodass die Wassertropfen und Ähnliches von der Seitenfläche 5a der Basis 5 die Verbindungsöffnung 15 nicht erreichen.
Bei dem Beispiel, das in 12 veranschaulicht ist, ist der Vorsprungsabschnitt 19 integral mit einer Kappe 18B geformt, welche den Filter 17 befestigt. Bei dem Beispiel, das in 13 veranschaulicht ist, weist der Vorsprungsabschnitt 19 einen sich verjüngenden bzw. konusförmigen Abschnitt 20 auf, dessen Öffnungsabschnitt sich in Richtung der Seite des Hauptdurchgangs weitet, und integral mit einer Kappe 18C geformt ist. Da der konusförmige Abschnitt 20 in dem Vorsprungsabschnitt 19 angeordnet ist, ist es wahrscheinlich, dass die Wassertropfen, die an der Verbindungsöffnung 15 angelagert sind, von der Verbindungsöffnung 15 entlang des konischen Abschnitts 20 entladen werden.
Bei der sechsten Ausführungsform ist der Vorsprungsabschnitt 19 integral mit der Kappe 18B und der Kappe 18C geformt. Jedoch ist der Vorsprungsabschnitt 19 nicht hierauf beschränkt. In einem Fall, in dem der Filter 17, wie bei der fünften Ausführungsform (Bezug nehmend auf die 10 und 11) direkt an der Basis 5 befestigt ist, kann der Vorsprungsabschnitt integral mit der Basis 5 geformt sein.
In Übereinstimmung mit der sechsten Ausführungsform ist der Vorsprungsabschnitt 19, der die Verbindungsöffnung 15 umgibt, vorhanden, sodass einem Versiegeln der Verbindungsöffnung 15 durch die Wassertropfen und Ähnliches, die sich entlang der Seitenfläche 5a der Basis 5 bewegen, vorgebeugt werden kann. Dementsprechend kann eine Umweltparametermessung durch den Umweltsensor 13 stabil ausgeführt werden und die Zuverlässigkeit wird weiter verbessert.
Siebte Ausführungsform
14 ist ein Diagramm, das eine Sensorsignalverarbeitung für eine Fließgeschwindigkeitsmesseinrichtung in Übereinstimmung mit einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Bei der siebten Ausführungsform wird eine Ausgabe des Umweltsensors 13 mit einer Ausgabe der Fließgeschwindigkeitsmesseinrichtung 1 überlagert und der Verbindungsanschluss 10 wird zahlenmäßig durch Integration mit dem Umweltsensor 13 nicht erhöht. Die Fließgeschwindigkeitsmesseinrichtung in Übereinstimmung mit der siebten Ausführungsform ist in ihrem Gesamtaufbau der Fließgeschwindigkeitsmesseinrichtung in Übereinstimmung mit der ersten Ausführungsform ähnlich, sodass 1 nicht verwendet wird, um die detaillierte Beschreibung von jedem Abschnitt zu wiederholen.
Wie in 14 veranschaulicht, gibt die Fließgeschwindigkeitsmesseinrichtung 1 ein Fließgeschwindigkeitssignal aus. In einem Fall, in dem der Umweltsensor 13 den Temperatursensor, den Feuchtigkeitssensor und den Drucksensor einschließt, gibt die Fließgeschwindigkeitsmesseinrichtung 1 ein Temperatursignal, ein Feuchtigkeitssignal und ein Drucksignal aus. Jedes der Sensorsignale, das von dem Umweltsensor 13 ausgegeben wird, wird dem Fließgeschwindigkeitssignal in einer Signalverarbeitungseinheit der Schaltplatine 3 überlagert und wird zu einer Maschinensteuereinheit (ECU) über den Verbindungsanschluss 10 übertragen.
Jegliches Kommunikationsverfahren, das allgemein in Verwendung ist, wie zum Beispiel ein fahrzeuginternes LAN-Verbindungsverfahren, wird für eine Kommunikation zwischen der Fließgeschwindigkeitsmesseinrichtung 1 und der ECU verwendet. Beispiele hierfür schließen die Single Edge Nibble Transmission (SENT), das Local Interconnect Network (LIN), den Inter-integrated Circuit (I2C), das Controller Area Network (CAN) und das Peripheral Sensor Interface 5 (PSI5) ein.
In Übereinstimmung mit der siebten Ausführungsform teilen die Fließgeschwindigkeitsmesseinrichtung 1 und der Umweltsensor 13 den Verbindungsanschluss 10, sodass der Verbindungsanschluss 10 zahlenmäßig durch Integration zwischen dem Umweltsensor 13 und der Fließgeschwindigkeitsmesseinrichtung 1 nicht erhöht wird. Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können miteinander innerhalb des Schutzbereichs der vorliegenden Erfindung kombiniert werden und jede der Ausführungsformen kann auf geeignete Weise modifiziert oder weggelassen werden.
Verschiedene Modifikationen und Änderungen dieser Erfindung sind dem Fachmann ersichtlich, ohne den Schutzbereich und den Kern dieser Erfindung zu verlassen und es ist verständlich, dass diese nicht auf die hierin vorgetragenen veranschaulichenden Ausführungsformen beschränkt sind.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 2013/0283895 A1 [0005]
JP 5178388 [0005]
JP 5279667 [0005]

Claims

Fließgeschwindigkeitsmesseinrichtung, die in ein Durchgangsloch (31) eingeführt ist, das in einer Rohrleitung (30) angeordnet ist und eine Fließgeschwindigkeit eines zu messenden Fluids misst, das einen Hauptdurchgang (32) in der Rohrleitung (30) aufweist, die Fließgeschwindigkeitsmesseinrichtung mit: einem Verbinder (9), der einen Verbindungsanschluss (10) aufweist, der ein Signal zu und von einer externen Einrichtung überträgt und empfängt; einem Fließgeschwindigkeitserfassungselement (2), das in einem Bypassdurchgang (33) angeordnet ist, in dem ein Teil des zu messenden Fluids, das durch den Hauptdurchgang (32) hindurchgeht, aufgenommen ist; einer Schaltplatine (3), die ein Bonddrahtpad (11) aufweist, das an einer Fläche (3a) angeordnet ist und über einen Bonddraht elektrisch mit dem Verbindungsanschluss (10) und dem Fließgeschwindigkeitserfassungselement (2) verbunden ist; einem Schaltplatinenaufnahmeabschnitt (8), der die Schaltplatine (3) unterstützt und aufnimmt; einem Umweltsensor (13), der an der anderen Fläche (3b) der Schaltplatine (3) montiert ist und eine Temperatur, eine Feuchtigkeit und/oder einen Druck des zu messenden Fluids misst; und einer Messkammer (14), die in dem Schaltplatinenaufnahmeabschnitt (8) angeordnet ist, wobei der Umweltsensor (13) in der Messkammer (14) angeordnet ist, und die Messkammer (14) eine Verbindungsöffnung (15) für eine Verbindung mit dem Hauptdurchgang (32) aufweist.
Fließgeschwindigkeitsmesseinrichtung nach Anspruch 1, bei der die Messkammer (14) die Verbindungsöffnung (15) an einer Fläche (5a) aufweist, die parallel zu einer Fließrichtung des zu messenden Fluids ist, das durch den Hauptdurchgang (32) hindurchgeht.
Fließgeschwindigkeitsmesseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der eine elektronische Komponente mit Ausnahme des Umweltsensors (13) an der Fläche (3a) und/oder der anderen Fläche (3b) der Schaltplatine (3) montiert ist, und der Schaltplatinenaufnahmeabschnitt (8) die Schaltplatine (3) aufnimmt, damit die elektronische Komponente mit Ausnahme des Umweltsensors (13) nicht dem zu messenden Fluid ausgesetzt ist.
Fließgeschwindigkeitsmesseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der ein wasserdichter und feuchtigkeitsdurchlässiger Filter (17) bei der Verbindungsöffnung (15) angeordnet ist.
Fließgeschwindigkeitsmesseinrichtung nach Anspruch 4, bei welcher der Filter (17) an einer inneren Seite der Messkammer (14) befestigt ist.
Fließgeschwindigkeitsmesseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der die Messkammer (14) einen Vorsprungsabschnitt (19) aufweist, der die Verbindungsöffnung (15) an der dem Hauptdurchgang (32) zugewandten Seite der Fläche (5a) umgibt, welche die Verbindungsöffnung (15) aufweist.
Fließgeschwindigkeitsmesseinrichtung nach Anspruch 6, bei welcher der Vorsprungsabschnitt (19) einen konischen Abschnitt (20) aufweist, damit sich ein Öffnungsabschnitt in Richtung der Seite des Hauptdurchgangs (32) aufweitet.
Fließgeschwindigkeitsmesseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei welcher der Verbindungsanschluss (10) zahlenmäßig durch eine Integration mit dem Umweltsensor (13) nicht erhöht ist, da eine Ausgabe des Umweltsensors (13) und eine Ausgabe der Fließgeschwindigkeitsmesseinrichtung überlagert ist.