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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG 1. Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft
einen Strömungsratensensor
zum Ausgeben eines Signals als Antwort auf eine gemessene Strömungsrate
eines Fluids, und betrifft einen Strömungsratensensor, der beispielsweise
für das
Messen einer Einlassluft-Strömungsrate
eines Verbrennungsmotors eines Autos geeignet ist.
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2. Darstellung
des Standes der Technik
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Im Allgemeinen wird in einem Automotor usw.
ein Luft-Brennstoff-Gemisch
mit Einlassluft und Kraftstoff in einer Verbrennungskammer in einem Motorkörper verbrannt,
und ein Drehbewegung von dem Motor wird von dem entstehenden Verbrennungsdruck
genutzt, was erfordert, dass eine Einlassluft-Strömungsrate
erfasst wird, um eine Verbrennungsrate usw. für den Kraftstoff mit hoher
Genauigkeit zu berechnen.
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Herkömmliche Strömungsraten-Messvorrichtungen,
die bei derartigen Anwendungen verwendet werden, werden durch ein
Gehäuse,
eine Anbringplatte, eine Leiterplatte, ein Strömungsraten-Erfassungselement
usw. gebildet. Das Gehäuse
wird durch Folgendes gebildet: einen kragenförmigen Anbringabschnitt, der
an einem Basisendabschnitt des Gehäuses ausgebildet ist; einen
Schaltkreis, der einen Abschnitt unterbringt, der in einer im Allgemeinen
rechtwinkligen, insgesamt schachtelförmigen Form ausgebildet ist
und derart angeordnet ist, dass er sich von dem Anbringabschnitt
innerhalb einer Leitung erstreckt; und einen Verbindungsabschnitt,
der an dem Anbringabschnitt derart angeordnet ist, dass er außerhalb
der Leitung angeordnet ist, wobei der Verbindungsabschnitt Signale
zu einem äußeren Abschnitt
sendet und von diesem empfängt.
In dem Schaltungsunterbringungsabschnitt sind Folgendes angeordnet:
ein Leiterplatten-Anbringausnehmungsabschnitt, der innerhalb der
Leitung angeordnet ist, wobei der Leiterplatten-Anbringausnehmungsabschnitt durch eine
Umfangswand umgeben ist, die eine rechtwinklige Form ausbildet;
und eine Anbringplatten-Passnut, die dadurch ausgebildet ist, dass ein
Abschnitt der Umfangswand des Leiterplatten-Anbringausnehmungsabschnittes, der in
der Nähe
eines vorderen Endes des Gehäuses
angeordnet ist, weggeschnitten ist. Die Anbringplatte besteht aus
Folgendem: einem Leiterplatten-Anbringabschnitt,
der an den Leiterplatten-Anbringausnehmungsabschnitt
angebracht ist, und dadurch ausgebildet ist, dass die Randabschnitte
der Anbringplatte an der linken und rechten Seite an Positionen
gebogen sind, die zu dem Leiterplatten-Anbringausnehmungsabschnitt
gerichtet sind; und einem Element-Anbringabschnitt, der integral
in der Nähe
des Leiterplatten-Anbringausnehmungsabschnittes ausgebildet ist,
wobei der Element-Anbringabschnitt in die Anbringplatten-Passnut
derart passt, dass sich ein vorderes Ende aus dem Gehäuse erstreckt,
wobei ein rechtwinkliger Element-Unterbringungsausnehmungsabschnitt
zum Unterbringen des Strömungsraten-Erfassungselements
in dem Element-Anbringabschnitt
ausgebildet ist. Die Leiterplatte ist an dem Leiterplatten-Anbringabschnitt
angeordnet, wobei Anschlüsse
der Leiterplatte und des Verbindungsabschnitts durch mehrere Verbindungsdrähte verbunden
sind. Das Strömungsraten-Erfassungselement
ist an den Element-Unterbringungsausnehmungsabschnitt
derart angebracht, dass ein Abschnitt des Strömungsraten-Erfassungselements, das
in der Nähe
des vorderen Endes angeordnet ist, aus dem Gehäuse vorsteht. Die Verbindungsabschnitte
des Strömungsraten-Erfassungselements und
die Leiterplatte sind durch mehrere Verbindungsdrähte verbunden.
Schließlich
ist der Leiterplatten-Anbringausnehmungsabschnitt mit einem Dichtungsmittel
beladen, das derart aus Silikongel besteht, dass die Leiterplatte
von der Seite einer Vorderfläche
bedeckt wird. Bei dieser herkömmlichen Strömungsraten-Messvorrichtung wird
das Strömungsraten-Erfassungselement
durch eine Element-Einführaussparung
geführt
und teilweise entlang eines Umleitungsdurchgangs angeordnet, indem
der Basisendabschnitt des Gehäuses
an eine Anbringaussparung an der Leitung angebracht wird. (Vgl.
beispielsweise das Patentdokument 1.)
Patentdokument 1: Japanische
Patentveröffentlichung
mit der Nr. 2000-2572 (Gazette, Absätze 0024 bis 0029, Absatz 0034, 1 bis 4).
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Wenn eine herkömmliche Strömungsraten-Messvorrichtung
als eine Einlassluft-Strömungsraten-Erfassungsvorrichtung
in einem Verbrennungsmotor verwendet wird, wird sie beispielsweise üblicherweise
unmittelbar stromabwärts
von einem Einlassluft-Filterapparat eingesteckt. Diese Einlassluft-Filtervorrichtung
ist an einen Fahrzeugkörper oder
ein Chassis in einem Motorbereich befestigt. Somit war die Vibrationsbeschleunigung
vergleichsweise klein, da Vibrationen, welchen die Strömungsraten-Messvorrichtung
ausgesetzt war, durch den Fahrzeugkörper oder das Chassis übertragen
wurden.
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Jedoch werden in den letzten Jahren
mit Verkleinerungen bei der Größe von Motorkammern
Einlassluft-Filtervorrichtungen zunehmend unmittelbar oberhalb des
Motors eingebaut und an dem Motor befestigt. Die Strömungsraten-Messvorrichtung
kann ferner an einen Drosselkörper
befestigt sein. Dieser Drosselkörper
ist unmittelbar an dem Motor befestigt. Die Vibrationsbeschleunigung
der Vibrationen, welchen die Strömungsraten-Messvorrichtung
in derartigen Fällen
unterworfen wird, ist äußerst groß verglichen
mit Fällen,
in denen die Strömungsraten-Messvorrichtung
unmittelbar stromabwärts
von der Einlassluft-Filtervorrichtung eingesetzt wird, die an den Fahrzeugkörper oder
das Chassis befestigt ist.
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In dieser herkömmlichen Strömungsraten-Messvorrichtung
ist, weil der kragenförmige
Anbringabschnitt, der den Basisendabschnitt des Gehäuses bildet,
an die Anbringaussparung der Leitung angebracht ist, wenn Vibration,
wie die oben beschriebene, auftritt, der Vibrationsmodus von der
Art einer Konsole, bei welcher der Anbringabschnitt ein festes Ende,
und das Ende, das in die Leitung vorsteht, ein freies Ende bildet.
In derartigen Fällen
ist die Amplitude des Gehäuses
an dem freien Ende am größten, wobei
die Vibrationen des Gehäuses
unmittelbar zu dem Strömungsraten-Erfassungselement und
zu den Verbindungsdrähten
durch die Anbringplatte, die an den Schaltungs-Unterbringungsabschnitt
des Gehäuses
angebracht ist, übertragen werden.
Die Vibration des Gehäuses
wird ferner verstärkt,
wenn das Gehäuse
einen Resonanzpunkt bezüglich
des Oszillationsfrequenzbereichs aufweist, der durch den Verbrennungsmotor
erzeugt wird. Es bestand somit eine Gefahr, dass übermäßige Belastungen
wiederholt auf die Verbindungsabschnitte zwischen den Verbindungsdrähten, die
innerhalb des Dichtungsmittels und dem Strömungsraten-Erfassungselement
angeordnet sind, und den Verbindungsabschnitten aufgebracht werden,
die zwischen den Verbindungsdrähten
und der Leiterplatte vorliegen, was zu einer Delamination oder Drahtbrüchen an
den Verbindungsabschnitten zwischen dem Strömungsraten-Erfassungselement und den Verbindungsdrähten oder
zwischen der Leiterplatte und den Verbindungsdrähten führt, was zu Abweichungen bei der
Ausgabe der Strömungsraten-Messvorrichtung führt.
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Ferner ist es möglich, dass die Strömungsraten-Messvorrichtung einem
mechanischen Stoß von einem
Montagewerkzeug unterworfen wird, wenn die Strömungsraten-Messvorrichtung an den Verbrennungsmotor
angebracht wird, oder dass die Strömungsraten-Messvorrichtung
einem mechanischen Stoß infolgedessen
unterworfen wird, dass die Strömungsraten-Messvorrichtung
herunterfällt.
Weil die Anbringplatte an das Gehäuse derart angebracht ist, dass
sich der vordere Endabschnitt des Element-Anbringabschnitts außerhalb
des Gehäuses
erstreckt, bestand eine Gefahr, dass sich, wenn der vordere Endabschnitt
des Gehäuses
einem mechanischen Stoß von
einem Montagewerkzeug oder einem mechanischen Stoß infolge
eines Herunterfallens der Strömungsraten-Messvorrichtung
unterworfen wird, eine Vibration unmittelbar zu dem Strömungsraten-Erfassungselement
ebenso wie zu den Verbindungsdrähten
fortsetzt, was zu einer Beschädigung des
Strömungsraten-Erfassungselements
oder einer Delamination oder Drahtbrüchen an den Verbindungsabschnitten
zwischen dem Strömungsraten-Erfassungselement
und den Verbindungsdrähten oder
zwischen der Leiterplatte und den Verbindungsdrähten führt, was zu Abweichungen bei
der Ausgabe von der Strömungsraten-Messvorrichtung
führt.
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Um derartige Probleme zu lösen, ist
es ferner für
das Strömungsraten-Erfassungselement
denkbar, dass es außerhalb
des festen Endes des Vibrationsmodus angeordnet ist, mit anderen
Worten außerhalb
der Leitung, weil es jedoch erforderlich ist, das Strömungsraten-Erfassungselement
an einer vorbestimmten Stelle innerhalb des Umleitungsdurchgangs
anzuordnen, müssen
die elektrischen Verbindungsabschnitte des Strömungsraten-Erfassungselements
unausweichlich in der Umgebung der axial mittleren Position in der
Leitung angeordnet werden. Mit anderen Worten hat man keine Wahl,
als die elektrischen Verbindungsabschnitte des Strömungsraten-Erfassungselements
in der Umgebung des freien Endes des Vibrationsmodus anzuordnen.
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DARSTELLUNG
DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung zielt darauf
ab, die oben genannten Probleme zu lösen, und es ist eine Aufgabe
der vorliegenden Erfindung, einen Strömungsratensensor zur Verfügung zu
stellen, der ermöglicht,
dass die Verlässlichkeit
verbessert wird, indem das Auftreten von Beschädigung an einem Strömungsraten-Erfassungselement
und Drahtbrüche
in elektrischen Verbindungsabschnitten unterdrückt werden, indem ein Halter
geschaffen wird, an dem das Strömungsraten-Erfassungselement
angebracht ist, den Halter als eine Konsole oder ein (freitragender)
Ausleger in einem äußeren Bauteil
getragen wird, das in einen Hauptdurchgang eingesteckt ist, und
eine Vibration eines freien Endes des äußeren Bauteils daran gehindert
wird, sich unmittelbar zu einem freien Ende des Halters fortzusetzen.
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Angesichts der oben genannten Aufgabe weist
ein Strömungsratensensor
gemäß der vorliegenden
Erfindung ein äußeres Bauteil
mit einem Trageelement und einem Erfassungsdurchgang auf, der an
einem vorderen Endabschnitt des Trageelements angeordnet ist, wobei
eine Halter-Einsetzausnehmung
in dem Trageelement derart ausgebildet ist, dass sie zwischen einem äußeren Abschnitt
am Basisende des Trageelements und dem Erfassungsdurchgang in Verbindung
steht. Der Sensor weist einen Halter auf, der an das äußere Bauteil
dadurch angebracht ist, dass er in die Halter-Einsetzausnehmung derart eingesetzt
ist, dass ein Element-Halteabschnitt,
der in der Nähe
eines vorderen Endes des Halters angeordnet ist, in den Erfassungsdurchgang vorsteht.
Der Sensor weist ein Strömungsraten-Erfassungselement
zum Erfassen einer gemessenen Strömungsrate eines Fluids auf,
wobei das Strömungsraten-Erfassungselement
an dem Element-Halteabschnitt
angeordnet ist. Der Sensor weist einen Abschnitt mit einer elektronischen
Schaltung zum Steuern des Erregungsstromes auf, der zu dem Strömungsraten- Erfassungselement
strömt,
wobei der Abschnitt mit einer elektronischen Schaltung elektrisch
mit dem Strömungsraten-Erfassungselement
verbunden ist. Der Strömungsratensensor weist
eine Einsteckkonstruktion auf, bei der das äußere Bauteil in eine Anbringaussparung
eingesetzt ist, die sich zu einem Hauptdurchgang öffnet, durch welchen
das gemessene Fluid derart strömt,
dass der Erfassungsdurchgang in dem Hauptdurchgang angeordnet ist,
um die gemessene Strömungsrate des
Fluids zu erfassen. Der Sensor ist dadurch gekennzeichnet, dass
ein elektrischer Verbindungsabschnitt zwischen dem Strömungsraten-Erfassungselement
und einem Abschnitt mit einer elektronischen Schaltung an einem
Abschnitt eines Halters ausgebildet, der innerhalb einer Halter-Einsetzausnehmung
angeordnet ist, und der Halter ist als eine Konsole oder ein (freitragender)
Ausleger in einem äußeren Bauteil
durch Befestigen eines Basisendabschnitts des Halters an das äußere Bauteil
getragen.
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Weil der Halter als eine Konsole
in einem äußeren Bauteil
getragen ist, indem ein Basisendabschnitt des Halters an das äußere Bauteil
befestigt ist, vibrieren das äußere Bauteil
und der Halter mit unterschiedlichen Vibrationsmustern. Aus diesem Grund
setzt sich, auch wenn das freie Ende des äußeren Bauteils Vibrationen
oder mechanischen Stößen unterworfen
ist, die übermäßige Amplituden
erzeugen, eine Vibration des äußeren Bauteils
nicht unmittelbar zu dem freien Ende des Halters fort. Somit werden
Belastungen, die auf das Strömungsraten-Erfassungselement
wirken, das in der Nähe
des freien Endes des Halters angeordnet ist, sowie auf elektrische
Verbindungsabschnitte zwischen einem Abschnitt mit einer elektronischen
Schaltung, der an einem Abschnitt des Halters ausgebildet ist, der
innerhalb der Halter-Einsetzausnehmung
angeordnet ist, und dem Strömungsraten-Erfassungselement
erheblich verringert, was ermöglicht,
dass die Verlässlichkeit
des Strömungsratensensors
verbessert wird.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
ein Längsschnitt
zur Darstellung eines Strömungsratensensors
gemäß Ausführungsform
1 der vorliegenden Erfindung, der in einen Hauptdurchgang eingebaut
ist;
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2 ist
ein Querschnitt entlang der Linie II-II in 1, gesehen von der Richtung der Pfeile;
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3 ist
ein Längsschnitt
zur Darstellung eines Strömungsratensensors
gemäß Ausführungsform
2 der vorliegenden Erfindung, der in einen Hauptdurchgang eingebaut
ist; und
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4 ist
ein Querschnitt entlang der Linie IV-IV in 2, gesehen von der Richtung der Pfeile.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
werden nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
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Ausführungsform 1
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1 ist
ein Längsschnitt
zur Darstellung eines Strömungsratensensors
gemäß Ausführungsform
1 der vorliegenden Erfindung, der in einen Hauptdurchgang eingebaut
ist, und 2 ist ein Querschnitt
entlang der Linie II-II in 1,
gesehen von der Richtung der Pfeile. Darüber hinaus ist ein Dichtungsmittel 28 derart
eingespritzt, dass es die Verbindungsdrähte 26 abdeckt, und
ist in 2 weggelassen,
um die Klarheit zu verbessern.
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In 1 und 2 ist ein Hauptdurchgang 1 ein zylindrischer
Röhrenkörper, durch
welchen ein gemessenes Fluid strömt,
wobei eine Anbringaussparung 2 in einem Abschnitt einer Umfangswand
des Hauptdurchgangs 1 ausgebildet ist, und ein Steg 3 derart
angeordnet ist, dass er von der Umfangswand des Hauptdurchgangs 1 derart
vorsteht, dass er die Anbringaussparung umgibt. Darüber hinaus
ist in dem Fall eines Auto-Verbrennungsmotors dieser Hauptdurchgang 1 einstückig mit
einer (nicht gezeigten) Einlassluft-Filtervorrichtung vorgesehen, wobei beispielsweise
ein Harz verwendet wird, und ist teilweise entlang einer Einlassluft-Leitung des Motors angeschlossen
wobei die Einlassluft-Filtervorrichtung
an einer Lufteinlassseite angeordnet ist, und ein (nicht gezeigter)
Einlassluftverteiler, der mit der Innenseite von Zylindern des Motors
in Verbindung steht, mittels eines (nicht gezeigten) Drosselventils usw.
zu einem zweiten Ende des Hauptdurchgangs 1 angeschlossen
ist. In diesem Fall ist das gemessene Fluid Luft.
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Ein Strömungsratensensor 10 wird
durch ein äußeres Bauteil 11,
eine Leiterplatte 17, einen Halter 18, ein Strömungsraten-Erfassungselement 21,
usw. gebildet.
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Das äußere Bauteil 11 wird
durch Folgendes gebildet: ein Trageelement 12, einen kragenförmigen Zwischenpassabschnitt 12a,
der an einem Basisendabschnitt des Trageelements 12 ausgebildet
ist; ein Schaltungsgehäuse 13,
das als ein Schaltungsunterbringungsabschnitt zum Unterbringen der
Leiterplatte 17 darin wirkt, wobei das Schaltungsgehäuse 13 an
dem Trageelement 12 in der Nähe des Zwischenpassabschnitts 12a ausgebildet
ist; einen Verbinder 14, der einstückig mit dem Schaltungsgehäuse 13 zum
Zuführen
von elektrischer Energie zu dem Strömungsratensensor 10 und
zum Herausnehmen eines Strömungsraten-Erfassungssignals
von dem wärmeempfindlichen
Strömungsratensensor 10 ausgebildet ist;
und einen Erfassungsdurchgang 15, der in der Nähe eines
vorderen Endes des Trageelements 12 ausgebildet ist, wobei
das äußere Bauteil 11 integral vorbereitet
ist, wobei ein Harzmaterial, wie z.B. Polybutylenterephtalat, verwendet
wird. Eine Halter-Einsetzausnehmung 16 ist in dem Trageelement 12 derart
ausgebildet, dass sie zwischen dem Schaltungsgehäuse 13 und dem Erfassungsdurchgang 15 in Verbindung
steht.
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Die Leiterplatte 17, die
als ein Abschnitt mit einer elektronischen Schaltung wirkt, ist
in dem Schaltungsgehäuse 13 untergebracht,
wobei elektronische Bauteile an die Leiterplatte 17 derart
angebracht sind, dass sie eine Schaltung zum Steuern des Strömungsraten-Erfassungselements 21 bilden.
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Der Halter 18 ist derart
aufgebaut, dass ein erster Endabschnitt in eine flache, längliche
gestufte Form geformt ist, die einen dünnen Abschnitt 18a bildet,
und ein kragenförmiger
Anbringabschnitt 18c ist an einem zweiten Ende ausgebildet.
Mehrere Anschlussverbinder 19 sind in den Halter 18 einsatzgeformt.
Erste Enden 19a der Anschlussverbinder 19 stehen
an dem dünnen
Abschnitt 18a von einem dicken Abschnitt 18b derart
vor, dass Oberflächen
der Anschlussverbinder 19 in einer gemeinsamen Ebene mit
einer Hauptebene des dünnen
Abschnitts 18a angeordnet sind, wobei zweite Enden 19b derselben von
dem Anbringabschnitt 18c vorstehen. Zusätzlich ist ein Halteabschnitt 20 für das flache
Element derart angeordnet, dass er sich von einem ersten Ende des dünnen Abschnitts 18a des
Halters 18 derart erstreckt, dass er in einer gemeinsamen
Ebene mit der Hauptoberfläche
des dünnen
Abschnitts 18a angeordnet ist. Ein Ausnehmungsabschnitt 20a zum
Unterbringen eines rechtwinkligen Elements, zum Unterbringen des
Strömungsraten-Erfassungselements 21,
ist in einer Hauptoberfläche
des Element-Halteabschnitts 20 ausgebildet. Der Halter 18 und
der Element-Halteabschnitt 20 sind integral ausgebildet,
wobei ein Harzmaterial, wie beispielsweise Polybutylenterephtalat,
verwendet wird.
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Das Strömungsraten-Erfassungselement 21 ist
mit Folgendem versehen: einem rechtwinkligen Siliziumsubstrat 22;
und einem Strömungsraten-Erfassungswiderstand 23 und
einem Temperaturkompensationswiderstand 24, die durch das
Musterausbilden eines Platinfilms ausgebildet sind, der auf eine Hauptoberfläche des
Siliziumsubstrats 22 aufgebracht ist, wobei das Strömungsraten-Erfassungselement 21 in
dem Element-Unterbringausnehmungsabschnitt 20a derart untergebracht
ist, dass es in einer gemeinsamen Ebene mit der Hauptoberfläche des
Element-Halteabschnitts 20 angeordnet ist, wobei eine Rückfläche des
Strömungsraten-Erfassungselements 21 durch
ein Haftmittel an eine Bodenfläche
des Element-Unterbringausnehmungsabschnitts 20a befestigt
ist. Elektrodenanschlüsse 21a des
Strömungsraten-Erfassungselements 21 und
die ersten Enden 19a der Anschlussverbinder 19,
die von dem dicken Abschnitt 18b vorstehen, sind elektrisch
durch Verbindungsdrähte 26 verbunden.
Darüber
hinaus bilden die Verbindungsabschnitte zwischen den Elektrodenanschlüssen 21a des
Erfassungselements 21 und die Verbindungsdrähte 26,
die Verbindungsabschnitte zwischen den ersten Enden 19a der
Anschlussverbinder 19 und die Verbindungsdrähte 26 bilden,
sowie die Verbindungsdrähte 26 selbst
einen elektrischen Verbindungsabschnitt 30 zwischen der
Leiterplatte 17 und dem Strömungsraten-Erfassungselement 21.
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Das Umfangswandelement 27 ist
in eine im Allgemeinen rechtwinklige Rahmenform unter Verwendung
eines Harzes, wie beispielsweise Polybutylenterephtalat, geformt.
Dieses Umfangswandelement 27 ist an dem Halter 18 derart
angeordnet, dass es den elektrischen Verbindungsabschnitt 30 zwischen
der Leiterplatte 17 und dem Strömungsraten-Erfassungselement 21 umgibt,
wobei die Bodenfläche
des Umfangswandelements 27 durch ein Haftmittel an die
Hauptfläche
des dünnen
Abschnitts 18a befestigt sind, die einen Abschnitt des
Halters 18 und den Element-Halteabschnitt 20 und
die Hauptoberfläche
des Strömungsraten-Erfassungselements 21 bilden.
Ein Dichtungsmittel 28, das beispielsweise aus Silikonharz
usw. besteht, ist in das Umfangswandelement 27 eingespritzt
und derart gehärtet,
dass es den elektrischen Verbindungsabschnitt 30 einbettet.
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Der Halter 18 mit dem Strömungsraten-Erfassungselement 21 auf
diesen Weise angebracht, ist luftdicht an das äußere Bauteil 11 durch
Unterbringen des Halters 18 in der Halter-Einsetzausnehmung 16 des
Trageelements 12 derart, dass der Element-Halteabschnitt 20 an
dem ersten Ende des Halters 18 in den Erfassungsdurchgang 15 vorsteht,
und Befestigen des Anbringabschnitts 18c an einem Basisendabschnitt
des Trageelements 12 unter Verwendung eines Haftmittels
angebracht.
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Die zweiten Enden 19b der
Anschlussverbinder 19, die in das Schaltungsgehäuse 13 von
dem Halter 18 vorstehen, sind elektrisch an die Leiterplatte 17 angeschlossen.
Die elektronischen Bauteile, die an der Leiterplatte 17 angebracht
sind, bilden eine Steuerungsschaltung zum Steuern eines Erregungsstromes,
der zu dem Strömungsraten-Erfassungswiderstand 23 usw.
fließt.
Darüber
hinaus ist ein Einlassluft-Temperatursensor 9 an einem
Seitenabschnitt des Trageelements 12 des äußeren Bauteils 11 angeordnet.
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Der auf diese Weise aufgebaute Strömungsratensensor 10 ist
in den Hauptdurchgang 1 dadurch eingesteckt, dass ein O-Ring 8 an
den Zwischenpassabschnitt 12a des äußeren Bauteils 11 angebracht wird,
wobei das Trageelement 12 derart eingesetzt ist, dass es
von der Anbringaussparung 2 in den Hauptdurchgang 1 vorsteht,
und indem das Schaltungsgehäuse 13 an
den Hauptdurchgang 1 fest durch eine (nicht gezeigte) Befestigungsschraube befestigt
wird. Der Strömungsratensensor 10 ist
an den Hauptdurchgang 1 luftdicht durch Anordnen des O-Rings 8 in
einem komprimierten Zustand zwischen der Anbringaussparung 2 und
dem Zwischenpassabschnitt 12a angebracht. Eine Mittelachse
des Erfassungsdurchgangs 15 ist im Allgemeinen mit einer mittleren
Achse des Hauptdurchgangs 1 ausgerichtet.
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Hierbei tritt der Element-Halteabschnitt 20 durch
die Mittelachse des Erfassungsdurchgangs 15 (ausgerichtet
mit einer Strömungsrichtung
des gemessenen Fluids in einer Richtung senkrecht zu der Oberfläche der
Seite gemäß 1), der derart angeordnet
ist, dass der Durchgangsquerschnitt des Erfassungsdurchgangs 15 senkrecht
zu der mittleren Achse im Allgemeinen in zwei Abschnitte unterteilt wird.
Die Hauptfläche
des Element-Halteabschnitts 20, mit anderen Worten die
Hauptfläche
des Strömungsraten-Erfassungselements 21,
ist im Allgemeinen parallel zu der Mittelachse des Erfassungsdurchgangs 15,
wobei der Strömungsraten-Erfassungswiderstand 23 an
der Stelle der Mittelachse des Erfassungsdurchgangs 15 angeordnet
ist.
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Das gemessene Fluid, das durch die
Innenseite des Hauptdurchgangs 1 strömt, wird in den Erfassungsdurchgang 15 geleitet
und strömt über die Oberfläche des
Strömungsraten-Erfassungselements 21.
Der Erregungsstrom, der zu dem Strömungsraten-Erfassungswiderstand 23 fließt, wird durch
die Steuerungsschaltung, die an die Leiterplatte 17 angebracht
ist, derart gesteuert, dass die Durchschnittstemperatur des Strömungsraten-Erfassungswiderstands 23 um
ein vorbestimmtes Ausmaß höher ist
als die Temperatur des gemessenen Fluids, wie sie durch den Temperaturkompensationswiderstand 24 erfasst
wird. Die gemessene Strömungsrate des
Fluids, das durch die Innenseite des Hauptdurchgangs 1 fließt, wird
durch Herausnehmen dieses Erregungsstromes als das erfasste Strömungsraten-Signal
erfasst.
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Gemäß Ausführungsform 1 ist der Zwischenpassabschnitt 12a an
dem Basisende des äußeren Trageelements 12 an
die Anbringaussparung 2 des Hauptdurchgangs 1 angebracht,
wobei der O-Ring 8 derart dazwischen angeordnet ist, dass
das Trageelement 12 und der Erfassungsdurchgang 15 in
den Hauptdurchgang 1 vorstehen. Mit anderen Worten wird
das äußere Bauteil 11 als
eine Konsole oder ein (freitragender) Ausleger in dem Hauptdurchgang 1 getragen.
Der Halter 18 wird als eine Konsole in dem äußeren Bauteil 11 getragen,
indem der Anbringabschnitt 18c, der an dem zweiten Ende
des Halters 18 angeordnet ist, durch Haftmittel an dem
Basisendabschnitt des Trageelements 12 befestigt wird.
Die Abschnitte des Halters 18, die in die Halter-Einsetzausnehmung 16 und
den Erfassungsdurchgang 15 vorstehen (der dünne Abschnitt 18a,
der dicke Abschnitt 18b und der Element-Halteabschnitt 20)
sind in einem Zustand einer Nicht-Berührung bezüglich des äußeren Bauteils 11.
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Wenn somit der Strömungsratensensor 10 einer
Vibration unterworfen wird, vibriert das äußere Bauteil 11 in
einem Vibrationsmuster einer Konsolenstützung, bei dem der feste Abschnitt
zwischen dem Schaltungsgehäuse 13 und
dem Hauptdurchgang 1 das feste Ende ist, und der Endabschnitt
des Erfassungsdurchgangs 15 das freie Ende ist. Andererseits vibriert
der Halter 16 mit einem Vibrationsmuster mit Konsolenstützung, bei
dem der feste Abschnitt zwischen dem Anbringabschnitt 18c und
dem Basisendabschnitt des Trageelements 12 das feste Ende
ist, und der Endabschnitt des Element-Halteabschnitts 20 das
freie Ende ist. Hierbei vibrieren, da das äußere Bauteil 11 und
der Halter 18 jeweils unterschiedliche Eigenfrequenzen
aufweisen, das äußere Bauteil 11 und
der Halter 18 bei unterschiedlichen Vibrationsmustern.
Ferner befinden sich, wie oben erwähnt, die Abschnitte des Halters 18,
die in die Halter 16 und den Erfassungsdurchgang 15 vorstehen,
in einem Zustand der Nicht-Berührung bezüglich des äußeren Bauteils 11.
Aus diesem Grund werden, auch wenn das freie Ende des äußeren Bauteils 11 Vibrationen
oder mechanischen Stößen unterworfen wird,
die übermäßige Amplituden
erzeugen, weil die Vibration des äußeren Bauteils 11 sich
nicht unmittelbar zu dem freien Ende des Halters 18 fortsetzt,
Belastungen, die auf das Strömungsraten-Erfassungselement 21 und
die elektrischen Verbindungsabschnitte 30 zwischen der
Leiterplatte 17 und dem Strömungsraten-Erfassungselement 21 wirken
(die Verbindungsabschnitte zwischen den Verbindungsdrähten 26 und
dem Strömungsraten-Erfassungselement 21,
die Verbindungsabschnitte zwischen den Verbindungsdrähten 26 und
dem Anschlussverbinder 19, und die Verbindungsdrähte 26 selbst)
erheblich verringert, verglichen mit einem Strömungsratensensor, bei dem das äußere Bauteil
und der Halter integriert sind.
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Folglich wird, auch wenn dieser Strömungsratensensor
auf Fälle
angewendet wird, bei denen die Einlassluft-Filtervorrichtung unmittelbar oberhalb eines
Motors eingebaut ist, und an den Motor befestigt ist, oder auch
wenn der Strömungsratensensor 10 an
einen Drosselkörper
befestigt ist, das Auftreten von Beschädigungen des Strömungsraten-Erfassungselements 21 oder
eine Delamination oder Drahtbrüche
an den Verbindungsabschnitten zwischen den Verbindungsdrähten 26 und
dem Strömungsraten-Erfassungselement 21 und
zwischen den Verbindungsdrähten 26 und
den Anschlussverbindern 19 unterdrückt, was ermöglicht,
dass ein hochverlässlicher
Strömungsratensensor 10 mit
einer stabilen Ausgabe erreicht wird.
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Weil die Leiterplatte 17 in
dem Schaltungsgehäuse 13 untergebracht
ist, das integral mit dem Zwischenpassabschnitt 12a des
Trageelements 12 ausgebildet ist, ist die Leiterplatte 17 in
der Umgebung des festen Endes des Vibrationsmusters des äußeren Bauteils 11 angeordnet.
Deshalb wird, auch wenn das äußere Bauteil 11 vibriert,
das Auftreten von Drahtbrüchen
usw. in der Leiterplatte 17 unterdrückt, weil die Amplitude der
Leiterplatte 17 äußerst klein
ist, was die Belastungen verringert, die auf die Leiterplatte 17 wirken,
wodurch die Verlässlichkeit verbessert
wird. Ferner wird, weil die Leiterplatte 17 außerhalb
des Hauptdurchgangs 1 angeordnet ist, der Abschnitt des
Sensors, der in den Hauptdurchgang 1 vorsteht, verringert,
was auch die Behinderung der Strömung
des gemessenen Fluids, das in den Hauptdurchgang 1 strömt, verringert.
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Wenn ein mechanischer Stoß von einem Montagewerkzeug
auf den Strömungsratensensor 10 einwirkt,
wenn der Strömungsratensensor 10 an den
Verbrennungsmotor angebracht wird, wird, weil die Vibration des äußeren Bauteils 11 sich
nicht unmittelbar zu dem Strömungsraten-Erfassungselement 21 und
den elektrischen Verbindungsabschnitten 30 des Halters 18 fortsetzt,
das Auftreten von Beschädigungen
an dem Strömungsraten-Erfassungselement 21 oder
eine Delamination oder Drahtbrüche an
den Verbindungsabschnitten zwischen den Verbindungsdrähten 26 und
dem Strömungsraten-Erfassungselement 21 und
zwischen den Verbindungsdrähten 26 und
den Anschlussverbindern 19 unterdrückt, wodurch das Auftreten
von Abweichungen bei der Ausgabe von dem Strömungsratensensor 10 verhindert
wird.
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Ausführungsform 2
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3 ist
ein Längsschnitt
zur Darstellung eines Strömungsratensensors
gemäß Ausführungsform
2 der vorliegenden Erfindung, der in einen Hauptdurchgang eingebaut
ist, und 4 ist ein Querschnitt
entlang der Linie IV-IV in 2,
gesehen von der Richtung der Pfeile. Darüber hinaus ist ein Dichtungsmittel 28,
das derart eingespritzt ist, dass die Verbindungsdrähte 26 bedeckt
werden, in 4 weggelassen,
um die Klarheit zu verbessern.
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In einem Strömungsratensensor 10A gemäß Ausführungsform
2, wie in 3 und 4 gezeigt, ist ein elastischer
Körper 31 um
den gesamten Umfang eines ersten Endabschnitts des dünnen Abschnitts 18a des
Halters 18 derart angeordnet, dass ein vorbestimmter Freiraum
von einer Innenwandfläche
der Halter-Einsetzausnehmung 16 vorliegt.
Der Halter 18 ist luftdicht an das äußere Bauteil 11 angebracht,
indem der Anbringabschnitt 18c, der an dem zweiten Ende
des Halters 18 angeordnet ist, durch Haftmittel an dem
Basisendabschnitt des Trageelements 12 befestigt ist. Hierbei
sollte der elastische Körper 31 vibrationsdämpfende
Eigenschaften aufweisen, und es kann beispielsweise ein Silikongummi
verwendet werden.
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Darüber hinaus ist der Rest dieser
Ausführungsform
auf ähnliche
Weise wie die oben beschriebene Ausführungsform 1 aufgebaut.
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Folglich wird, weil der Halter 16 ebenso
als eine Konsole in dem äußeren Bauteil 11 getragen
ist, und die Abschnitte des Halters 18, die in die Halter-Einsetzausnehmung 16,
und den Erfassungsdurchgang 15 vorstehen (der dünne Abschnitt 18a, der
dicke Abschnitt 18b und der Element-Halteabschnitt 20)
ebenso in einem Zustand der Nicht-Berührung bezüglich des äußeren Bauteils 11 sind,
und das äußere Bauteil 11 ferner
als eine Konsole in dem Hauptdurchgang 1 getragen ist,
das Auftreten von Beschädigungen
an dem Strömungsraten-Erfassungselement 21 oder
eine Delamination oder Drahtbrüche
an den Verbindungsabschnitten zwischen den Verbindungsdrähten 26 und
dem Strömungsraten-Erfassungselement 21 und
zwischen den Verbindungsdrähten 26 und
den Anschlussverbindern 19 unterdrückt, was ermöglicht,
dass ein hochverlässlicher
Strömungsratensensor 10A,
der einen stabilen Ausgang schafft, auf ähnliche Weise wie die oben
beschriebene Ausführungsform
1 erreicht wird.
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Ferner kommen, weil der elastische
Körper 31 um
den gesamten Umfang des ersten Endabschnitts des dünnen Abschnitts 18a des
Halters 18 angeordnet ist, auch wenn eine Situation entsteht, dass
das äußere Bauteil 11 und
der Halter 18 in Berührung
miteinander an dem freien Ende kommen, wenn das äußere Bauteil 11 und
der Halter 18 mit unterschiedlichen Vibrationsmustern vibrieren,
das äußere Bauteil 11 und
der Halter durch den elastischen Körper in Berührung miteinander 31. Somit
werden, weil Vibration, die sich von dem äußeren Bauteil 11 zu
dem Halter 18 fortsetzt, durch den elastischen Körper 31 gedämpft wird,
das Auftreten von Beschädigung
an dem Strömungsraten-Erfassungselement 21 oder
eine Delamination oder Drahtbrüche
an den Verbindungsabschnitten zwischen den Verbindungsdrähten 26 und
dem Strömungsraten-Erfassungselement 21 und
zwischen den Verbindungsdrähten 26 und
den Anschlussverbindern 19 verlässlich unterdrückt, wodurch
weiter die Verlässlichkeit
des Strömungsratensensors 10A verbessert
wird.
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Bei Ausführungsform 2 wird, wie oben
erläutert,
der elastische Körper 31 derart
erläutert,
dass er um den gesamten Umfang des ersten Endabschnitts des dünnen Abschnitts 18a des
Halters 18 angeordnet ist, jedoch kann der elastische Körper 31 ebenso an
einer inneren Umfangswandfläche
der Halter-Einsetzausnehmung 16 des äußeren Bauteils 11 angeordnet
sein. Der elastische Körper 31 muss
nicht unbedingt um den gesamten Umfang des ersten Endabschnitts
des dünnen
Abschnitts 18a des Halters 18 angeordnet sein,
und kann ebenso um einen Abschnitt des Umfangs angeordnet sein.
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Es versteht sich, dass die Position,
an der der elastische Körper 31 angeordnet
ist, nicht auf den ersten Endabschnitt des dünnen Abschnitts 18a des Halters 18 beschränkt ist.
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Ferner ist bei der oben beschriebenen
Ausführungsform
2 der elastische Körper 31 an
dem dünnen
Abschnitt 18a des Halters 18 derart angeordnet, dass
ein vorbestimmter Freiraum von der Innenwandfläche der Halter-Einsetzausnehmung 16 vorliegt,
jedoch kann der elastische Körper 31 ebenso derart
angeordnet sein, dass er einen Freiraum zwischen der Innenwandfläche der
Halter-Einsetzausnehmung 16 und dem ersten Endabschnitt
des dünnen
Abschnitts 18a des Halters 18 füllt. Auch
in diesem Fall wird der Halter 16 als eine Konsole in dem äußeren Bauteil 11 gestützt, ohne
dass der erste Endabschnitt des dünnen Abschnitts 18a des
Halters 18 an das äußere Bauteil
befestigt ist, und das äußere Bauteil 11 und
der Halter 18 vibrieren mit unterschiedlichen Vibrationsmustern.
Weil der elastische Körper 31 zwischen
der Innenwandfläche
der Halter- Einsetzausnehmung 16 und
dem ersten Endabschnitt des dünnen
Abschnitts 18a des Halters 18 eingesetzt ist,
setzt sich einige Vibration von dem äußeren Bauteil 11 durch
den elastischen Körper 31 zu dem
Halter 18 fort. Weil jedoch die Vibration, die sich von
dem äußeren Bauteil 11 durch
den elastischen Körper 31 zu
dem Halter 18 fortsetzt, durch den elastischen Körper 31 gedämpft wird,
werden das Auftreten von Beschädigungen
am dem Strömungsraten-Erfassungselement 21 oder
eine Delamination oder Drahtbrüche
an den Verbindungsabschnitten zwischen den Verbindungsdrähten 26 und
dem Strömungsraten-Erfassungselement 21 und
zwischen den Verbindungsdrähten 26 und
den Anschlussverbindern 19 verlässlich unterdrückt.
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Darüber hinaus sind bei jeder der
oben beschriebenen Ausführungsformen
der Strömungsraten-Erfassungswiderstand 23 und
der Temperaturkompensationswiderstand 24 in Kombination
an dem Siliziumsubstrat 22 an dem Strömungsraten-Erfassungselement 21 ausgebildet.
In diesem Fall wird eine (nicht gezeigte) Wärmeisolationseinrichtung auf das
Siliziumsubstrat 22 aufgebracht, so dass Wärme von
dem Strömungsraten-Erfassungswiderstand 23 nicht
zu dem Temperaturkompensationswiderstand 24 übertragen
wird.
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In jeder der oben beschriebenen Ausführungsformen
muss der Temperaturkompensationswiderstand 24 nicht notwendigerweise
an dem Siliziumsubstrat 22 ausgebildet sein; der Strömungsraten-Erfassungswiderstand 23 kann
alleine an dem Siliziumsubstrat 22 ausgebildet sein.
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Bei jeder der oben beschriebenen
Ausführungsformen
ist das Substrat, an dem der Strömungsraten-Erfassungswiderstand 23 und
der Temperaturkompensationswiderstand 24 ausgebildet sind,
nicht auf das Siliziumsubstrat 22 beschränkt; ein
jeglicher elektrischer Isolator, wie z.B. Keramik usw. kann verwendet
werden.
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In jeder der oben beschriebenen Ausführungsformen
ist das Material, das den Strömungsraten-Erfassungswiderstand 23 und
den Temperaturkompensationswiderstand 24 bildet, nicht
auf Platin beschränkt;
Nickel oder eine Nickel-Eisen-Legierung (wie permalloy, Marke von
Western Electric Company) kann beispielsweise verwendet werden.
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In jeder der oben beschriebenen Ausführungsformen
werden das Trageelement 12 und das Schaltungsgehäuse 13,
das das äußere Bauteil 11 bildet,
integral unter Verwendung eines Harzmaterials vorbereitet, jedoch
kann ein äußeres Bauteil ebenso
dadurch vorbereitet werden, dass das Trageelement 12 und
das Schaltungsgehäuse 13 als
separate Teile vorbereitet werden, die dann dadurch integriert werden,
dass sie aneinander durch ein Haftmittel usw. befestigt werden.
Zusätzlich
kann der Zwischenpassabschnitt 12a ebenso als ein getrenntes Teil
von dem Trageelement 12 vorbereitet werden, und dann werden
der Zwischenpassabschnitt 12a und das Trageelement 12 durch
Befestigung mit einem Haftmittel usw. integriert.
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In jeder der oben beschriebenen Ausführungsformen
sind die Elektrodenanschlüsse 21a des Strömungsraten-Erfassungselements 21 und
die ersten Enden 19a der Anschlussverbinder 19 derart
erläutert,
dass sie durch Drahtverbindung elektrisch verbunden sind, jedoch
ist die elektrische Verbindung nicht auf Drahtverbindung beschränkt; eine
automatisierte Bandverbindung (tape automatic bonding; TAB), ein
Flipchip-Bonding, ein anisotropisch elektrisch leitender Film (ACF),
ein anisotropisch elektrisch leitendes Haftmittel usw. können ebenso
verwendet werden.
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Zusätzlich ist bei jeder der oben
beschriebenen Ausführungsformen
der Anbringabschnitt 18c des Halters 18 an das
Basisende des äußeren Bauteils 11 unter
Verwendung eines Haftmittels befestigt. Es ist jedoch für den Anbringabschnitt 18c ausreichend,
dass er an das äußere Bauteil 11 befestigt ist, und
es ist beispielsweise eine Schnappbefestigung durch eine Druckpassung
oder eine Befestigung durch Wärmeschweißen ebenso
möglich.
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In jeder der oben beschriebenen Ausführungsformen
ist die Leiterplatte 17 innerhalb des Schaltungsgehäuses 13 des äußeren Bauteils 11 angeordnet,
jedoch kann die Leiterplatte 17 ebenso in dem Halter 18 angeordnet
sein. In diesem Fall sollte der dünne Abschnitt 18a des
Halters 18 zu dem Anbringabschnitt 18c und der
Leiterplatte 17 ausgedehnt werden, die an den ausgedehnten
dünnen
Abschnitt 18c angebracht ist. Dann werden die Endabschnitte
der Einsatzverbinder 17, die in den dicken Abschnitt 18b und
die Leiterplatte 17 einsatzgeformt sind, elektrisch verbunden,
die Leiterplatte 17 und das Strömungsraten-Erfassungselement 21 werden
elektrisch verbunden, und schließlich wird das Dichtungsmittel 28 derart
angeordnet, dass diese elektrischen Verbindungsabschnitte und die
Leiterplatte 17 eingebettet werden.
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In jeder der oben beschriebenen Ausführungsformen
werden die Abschnitte des Halters 18, die in die Halter-Einsetzausnehmung 16 und
den Erfassungsdurchgang 15 vorstehen (der dünne Abschnitt 18a,
der dicke Abschnitt 18b und der Element-Halteabschnitt 20)
derart erklärt,
dass sie sich nicht in Berührung
bezüglich
des äußeren Bauteils 11 befinden,
jedoch können ähnliche
Wirkungen ebenso erreicht werden, auch wenn die vorstehenden Abschnitte
in teilweise Berührung
mit dem äußeren Bauteil 11 kommen,
unter der Voraussetzung, dass sie nicht an das äußere Bauteil 11 befestigt
sind.