DE112014001104B4 - Durchflusssensor und Herstellungsverfahren dafür - Google Patents

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Shigeharu Tsunoda
Shinobu Tashiro
Takeshi Morino
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    • B29C66/739—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material characterised by the intensive physical properties of the material of the parts to be joined, by the optical properties of the material of the parts to be joined, by the extensive physical properties of the parts to be joined, by the state of the material of the parts to be joined or by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset characterised by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset
    • B29C66/7392—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material characterised by the intensive physical properties of the material of the parts to be joined, by the optical properties of the material of the parts to be joined, by the extensive physical properties of the parts to be joined, by the state of the material of the parts to be joined or by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset characterised by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset characterised by the material of at least one of the parts being a thermoplastic
    • B29C66/73921—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material characterised by the intensive physical properties of the material of the parts to be joined, by the optical properties of the material of the parts to be joined, by the extensive physical properties of the parts to be joined, by the state of the material of the parts to be joined or by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset characterised by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset characterised by the material of at least one of the parts being a thermoplastic characterised by the materials of both parts being thermoplastics
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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Abstract

Durchflusssensor mit einem Gehäuse (302) zum Aufnehmen eines Zusatzkanals mit einer Öffnung, durch die ein zu messendes Fluid aufgenommen wird;einem Durchflussraten-Detektionsabschnitt (602), der innerhalb des Zusatzkanals angeordnet ist, um eine Durchflussrate des zu messenden Fluids zu messen;elektronischen Teilen, die vom Zusatzkanal isoliert sind, um den Durchflussraten-Detektionsabschnitt (602) anzusteuern, innerhalb einer Schaltungskammer; undeiner Harzabdeckung (303, 304), die mit dem Gehäuse (302) verbunden ist, um die Schaltungskammer von einer Umgebungsatmosphäre luftdicht abzudichten,wobei der Durchflussraten-Detektionsabschnitt (602), der an einem Spitzenende eines Schaltungsbausteins (400) vorgesehen ist, in den Zusatzkanal vorsteht, so dass er im Durchflusssensor aufgenommen wird;ein Vorsprungabschnitt (307), der am Gehäuse (302) ausgebildet ist, um den Zusatzkanal mit der Harzabdeckung (303, 304) dazwischen zu bilden, und ein Verbindungsabschnitt (331), der an einer inneren Oberfläche der Harzabdeckung (303, 304) ausgebildet ist, aneinander lasergeschweißt sind;ein Vorsprung (308, 309) an jedem Ende des Verbindungsabschnitts (331) der Harzabdeckung (303, 304) ausgebildet ist; undeine Höhe (H1) des Vorsprungs (308) auf der Seite des Zusatzkanals höher gemacht ist als die Höhe (H2) des Vorsprungs (309) auf einer entgegengesetzten Seite zum Zusatzkanal.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Durchflusssensor und Herstellungsverfahren dafür und bezieht sich hierbei auf eine lasergeschweißte Struktur zwischen Kunststoffelementen.
  • Stand der Technik
  • Der thermische Durchflusssensor, der die Durchflussrate eines Gases misst, umfasst einen Durchflussraten-Detektionsabschnitt, um eine Durchflussrate zu messen, und ist derart angeordnet, dass die Durchflussrate des Gases durch die Wärmeübertragung gemessen wird, die zwischen dem Durchflussraten-Detektionsabschnitt und dem Gas geleitet wird, das ein zu messendes Objekt ist. Die durch den thermischen Durchflusssensor gemessenen Durchflussraten werden als Parameter umfangreich eingesetzt, die zum Steuern von verschiedenen Typen von Vorrichtungen wichtig sind. Das charakteristische Merkmal des thermischen Durchflusssensors liegt darin, dass er die Durchflussrate eines Gases mit relativ höherer Genauigkeit messen kann als die anderen Durchflusssensoren, die gemäß verschiedenen Verfahren betrieben werden, aber in den letzten Jahren wird gehofft, dass die Genauigkeit, mit der die Durchflussrate eines Gases gemessen wird, weiter verbessert wird. Bei einem Fahrzeug, in das eine Brennkraftmaschine eingebaut ist, ist beispielsweise eine weitere Verbesserung einer Kraftstoffeinsparung und Abgasreinigung von hohem Bedarf. Um auf einen solchen Bedarf zu reagieren, ist es erforderlich, dass das Einlassluftvolumen, das ein Hauptparameter der Brennkraftmaschine ist, mit verbesserter Genauigkeit gemessen wird. Der thermische Durchflusssensor, der das Volumen von Einlassluft misst, die in die Brennkraftmaschine geführt wird, umfasst einen Zusatzkanal, um einen Teil des Einlassluftvolumens aufzunehmen, und einen Durchflussraten-Detektionsabschnitt, der im Zusatzkanal angeordnet ist, in dem der Durchflussraten-Detektionsabschnitt den Zustand eines zu messenden Gases, das durch den Zusatzkanal strömt, durch die Wärmeübertragung, die zwischen dem Durchflussraten-Detektionsabschnitt und dem zu messenden Gas geleitet wird, misst und ein elektrisches Signal ausgibt, das das Volumen von Einlassluft definiert, die in die Brennkraftmaschine geführt wird. Der vorstehend erwähnte thermische Durchflusssensor ist beispielsweise in der japanischen Patentoffenlegungsschrift JP 2011-252796 A (PTL 1) offenbart.
  • Hinsichtlich solcher Messinstrumente wie des vorstehend erwähnten thermischen Durchflusssensors ist ferner in der japanischen Patentoffenlegungsschrift JP H11-258019 A (PTL 2) als ein Beispiel offenbart, dass, um zu verhindern, dass die Basis und die Abdeckung, die durch einen Klebstoff und dergleichen am Gehäuse zum Aufnehmen einer Messvorrichtung darin verbunden sind, vom Gehäuse infolge der Verschlechterung der Haftfestigkeit abgelöst werden und in den Hauptkanal fallen, sie mit dem Gehäuse mit Bereitstellung des Abfallverhinderungsvorsprungs und der Abfallverhinderungsnut verschmolzen sind. Ferner ist die Laserschweißtechnik, in der das Gehäuse und die Abdeckung aneinander lasergeschweißt werden, in der japanischen Patentoffenlegungsschrift JP 2007-210165 A (PTL 3) als ein Beispiel offenbart. Überdies besteht in der japanischen Patentanmeldungsveröffentlichung JP 2008-260161 A (PLT 4) eine Offenbarung, dass, um einzuschränken, dass Grate, die erzeugt werden, wenn das Laserschweißen durchgeführt wird, abfallen, ein Verschlussraum, in dem solche Grate aufgenommen werden, ausgebildet wird. Ferner besteht in der japanischen Patentoffenlegungsschrift JP 2010­221572 A (PTL 5) eine Offenbarung über die Technik, durch die das geschmolzene Harz nicht aus dem Hauptkörper durch eine Nut aussickert, die an jedem Ende eines durchlässigen Harzes vorgesehen ist, wo ein Laserstrahl eingestrahlt wird. PTL 6 beschreibt einen thermischen Durchflussmesser, der selbst dann das Messzielgas exakt erfassen kann, wenn das Harzgehäuse und die Abdeckung durch den Laser verschweißt worden sind. Weiterhin zeigt der thermische Durchflussmesser der PTL 6 eine Bypassleitung für strömendes Messzielgas, welches aus einer Hauptleitung entnommen wird, und einen Luftströmungserfassungsabschnitt zum Messen einer Durchflussmenge des Messzielgases. PTL 7 beschreibt eine Strömungsratemessvorrichtung, die eine Verformung eines Basishauptkörpers aufgrund einer Vibration eines Rohrs unterdrückt. Weiterhin kann die Strömungsratemessvorrichtung der PTL 7 damit das Auftreten der Trennung der Kabel aufgrund der Vibration des Rohrs reduzieren.
  • Entgegenhaltungsliste
  • Patentliteratur
  • Technisches Problem
  • Der Durchflusssensor umfasst einen Durchflussraten-Detektionsabschnitt und einen Temperaturdetektionsabschnitt, wobei die Abschnitte am Gehäuse (Verkleidung) angeordnet sind. Innerhalb der Schaltungskammer des Gehäuses sind ferner verschiedene Typen von elektronischen Teilen gepackt, so dass es erforderlich ist, dass die Schaltungskammer abgedichtet ist, um zu verhindern, dass Verdrahtungen kurzgeschlossen oder korrodiert werden. Herkömmlich wird folglich für den Zweck der Abdichtung der Schaltungskammer das Verfahren zum Abdichten und Befestigen des Gehäuses und der Abdeckung unter Verwendung von mehreren Klebstoffen angewendet. Für solche Klebstoffe sind viele härtbare Typen bekannt, aber angesichts der Zuverlässigkeit, mit der der Durchflusssensor für Kraftfahrzeuge und dergleichen verwendet wird, werden häufig wärmehärtbare Typen von Klebstoffen übernommen. Wenn jedoch solche wärmehärtbare Klebstoffe übernommen werden, erfordert es mehr als zehn Minuten, bis solche Klebstoffe gehärtet sind, so dass der Rückschritt bei solchen härtbaren Klebstoffen meist in der Tatsache liegt, dass sich die Produktivität verschlechtert. Ein anderes Problem bei ihnen liegt in der Tatsache, dass die Produktionskosten umfangreich werden, da der Durchflusssensor eine große Menge an Klebstoffen zum Abdichten des Gehäuses und der Abdeckung erfordert. Ferner ist der zusätzliche Raum zum Kontrollieren des Aussickerns der Klebstoffe erforderlich, so dass der Spielraum, mit dem der Durchflusssensor entworfen wird, begrenzt ist. Darüber hinaus besteht eine Schwierigkeit mit dem quantitativen Steuern des Einfüllens der Klebstoffe, was als zweckmäßig zum Abdichten von solchen elektronischen Teilen betrachtet wird. Um die vorstehend erwähnten Probleme anzugehen, wird das Laserschweißverfahren veranschaulicht, das ermöglicht, dass die Abdeckung und das Gehäuse direkt mit Genauigkeit verbunden werden, ohne eine Beschädigung an solchen elektronischen Teilen zu verursachen. In der vorstehend erwähnten PTL 2 und 3, in denen Sensoren und dergleichen veranschaulicht sind, besteht eine Offenbarung, dass der verschmolzene Bereich gleichmäßig gemacht wird, um Luftdichtheit sicherzustellen, aber nur die Übernahme der Struktur und des Verfahrens, die darin offenbart sind, steht einer Schwierigkeit gegenüber, wenn eine hohe Qualität für den Durchflusssensor gemäß der vorliegenden Erfindung sichergestellt wird. Überdies ermöglicht das Übernehmen der in den vorstehend erwähnten PTL 4 und 5 offenbarten Anordnungen, dass Grate im Verschlussraum aufgenommen werden, aber die Anwesenheit eines solchen Verschlussraums erfordert zusätzlichen Raum in derselben Weise wie jenen für das Kontrollieren des Aussickerns der Klebstoffe, so dass der Spielraum, mit dem der Durchflusssensor entworfen wird, begrenzt ist. Hinsichtlich Graten besteht ferner darin nur eine Offenbarung, dass sie im Verschlussraum aufgenommen werden, aber darin besteht keine Offenbarung über die vorteilhaften Effekte, die durch die gesteuerte Menge an Graten herbeigeführt wird, und die Zuverlässigkeit der Verbindungsabschnitte, die durch solche Grate verbessert wird.
  • Folglich soll die vorliegende Erfindung eine Laserschweißstruktur und dasselbe Verfahren für die Abdeckung und das Gehäuse des Durchflusssensors schaffen, das ermöglicht, dass das große Vorstehen von Graten in den Zusatzkanalabschnitt des Durchflusssensors eingeschränkt wird, um zuerst die Eigenschaften der Durchflussraten-Messgenauigkeit zu stabilisieren, und dass dann die Zuverlässigkeit bei den Verbindungsabschnitten sichergestellt wird.
  • Lösung für das Problem
  • Um die vorstehend erwähnten Probleme zu lösen, werden als einige Beispiele die im Schutzbereich der begleitenden Patentansprüche angeführten Anordnungen übernommen. Die vorliegende Anmeldung umfasst mehrere Mittel zum Lösen der vorstehend erwähnten Probleme, von denen einige wie folgt veranschaulicht werden. Der Durchflusssensor, der ein Gehäuse, um einen Zusatzkanal mit einer Öffnung aufzunehmen, durch die ein zu messendes Fluid aufgenommen wird; einen Durchflussraten-Detektionsabschnitt, der innerhalb des Zusatzkanals angeordnet ist, um eine Durchflussrate des zu messenden Fluids zu messen; elektronische Teile, die vom Zusatzkanal isoliert sind, um den Durchflussraten-Detektionsabschnitt anzusteuern, innerhalb einer Schaltungskammer; und eine Harzabdeckung, die mit dem Gehäuse verbunden ist, um die Schaltungskammer von einer Umgebungsatmosphäre luftdicht abzudichten, umfasst, ist derart angeordnet, dass der Durchflussraten-Detektionsabschnitt, der an einem Spitzenende eines Schaltungsbausteins vorgesehen ist, in den Zusatzkanal vorsteht, so dass er darin aufgenommen ist; ein Vorsprungabschnitt, der am Gehäuse ausgebildet ist, um den Zusatzkanal mit der Abdeckung dazwischen zu bilden, und ein Verbindungsabschnitt, der an einer inneren Oberfläche der Abdeckung ausgebildet sind, aneinander lasergeschweißt sind; ein Vorsprung an jedem Ende des Verbindungsabschnitts der Abdeckung ausgebildet ist; und eine Höhe des Vorsprungs auf der Seite des Zusatzkanals höher gemacht ist als jene des Vorsprungs auf einer entgegengesetzten Seite zum Zusatzkanal.
  • Ferner umfasst das Herstellungsverfahren eines Durchflusssensors die Schritte des Ausbildens eines ersten Vorsprungabschnitts, um eine Schaltungskammer durch eine Harzabdeckung abzudichten, und eines zweiten Vorsprungabschnitts zur Verbindung, um einen Zusatzkanal mit der Harzabdeckung dazwischen in einem Gehäuse zu bilden, in dem eine Zusatzkanalnut, die mit einer Öffnung versehen ist, durch die ein zu messendes Fluid aufgenommen wird, ausgebildet wird, und der einen Durchflussraten-Detektionsabschnitt, der innerhalb des Zusatzkanals angeordnet ist, um eine Durchflussrate des zu messenden Fluids zu messen, und elektronische Teile, die vom Zusatzkanal isoliert sind, um den Durchflussraten-Detektionsabschnitt anzusteuern, in der Schaltungskammer aufnimmt; des Ausbildens von Verbindungsabschnitten an der Harzabdeckung, die mit dem ersten und dem zweiten Vorsprungabschnitt verbunden werden sollen, die am Gehäuse ausgebildet sind, sowie des Ausbildens eines dritten Vorsprungabschnitts an jedem Ende des Verbindungsabschnitts, der mit dem zweiten Vorsprungabschnitt verbunden werden soll, wobei der dritte Vorsprungabschnitt derart ausgebildet wird, dass eine Höhe eines Vorsprungs, der auf einer Seite des Zusatzkanals ausgebildet wird, höher gemacht wird als jene eines Vorsprungs, der auf einer entgegengesetzten Seite zum Zusatzkanal ausgebildet ist; des Überlappens des Gehäuses, in dem die jeweiligen elektronischen Teile aufgenommen sind, und der Abdeckung übereinander ausgerichtet in Position; ein Druck wird auf das überlappte Gehäuse und die Abdeckung aufgebracht; des Einstrahlens eines Laserstrahls auf die Abdeckung, um zuerst ein Intervall zwischen dem ersten Vorsprungabschnitt und dem entsprechenden Verbindungsabschnitt lasergeschweißt herzustellen und dann ein Intervall zwischen dem zweiten Vorsprungabschnitt und dem entsprechenden Verbindungsabschnitt lasergeschweißt herzustellen, wodurch die Abdeckung mit dem Gehäuse verbunden wird.
  • Vorteilhafte Effekte der Erfindung
  • Durch die Übernahme der vorliegenden Erfindung schränkt es die Verschlechterung der Durchflussraten-Messgenauigkeitseigenschaften des Durchflusssensors ein, die durch das große Vorstehen von Graten in den Zusatzkanal eines solchen Sensors verursacht wird, und ermöglicht, dass die Laserschweißstruktur für die Abdeckung und das Gehäuse, um die verbesserte Zuverlässigkeit mit den Verbindungsabschnitten sicherzustellen, bereitgestellt wird. Im Vergleich zum Fall, in dem Klebstoffe für die Verbindung der Abdeckung mit dem Gehäuse übernommen werden, wird hier ferner ein Durchflusssensor, dessen Zuverlässigkeit, charakteristische Stabilität und Kostenverringerung weiter verbessert werden, bereitgestellt.
  • Figurenliste
    • [1] 1 ist ein Systemdiagramm, das ein Beispiel zeigt, wenn der Durchflusssensor gemäß der vorliegenden Erfindung für ein Brennkraftmaschinen-Steuersystem übernommen wird.
    • [2] 2 zeigt äußere Anblicke des Durchflusssensors, wobei 2 (A) eine linke Seitenansicht ist, während 2 (B) eine Vorderansicht davon ist.
    • [3] 3 zeigt äußere Anblicke des Durchflusssensors, wobei 3 (A) eine rechte Seitenansicht ist, während 3 (B) eine Rückseitenansicht davon ist.
    • [4] 4 zeigt Ansichten des Gehäuses des Durchflusssensors, wobei 4 (A) eine linke Seitenansicht ist, während 4 (B) eine Vorderansicht davon ist.
    • [5] 5 zeigt Ansichten des Gehäuses des Durchflusssensors, wobei 5 (A) eine rechte Seitenansicht ist, während 5 (B) eine Rückseitenansicht davon ist.
    • [6] 6 ist eine teilweise vergrößerte Ansicht, die den Zustand einer Strömungsdurchgangsoberfläche zeigt, die im Zusatzkanalabschnitt angeordnet ist.
    • [7] 7 zeigt die äußeren Anblicke der vorderen Abdeckung, wobei 7 (A) eine linke Seitenansicht ist, während 7 (B) eine Vorderansicht ist und 7 (C) eine Draufsicht davon ist.
    • [8] 8 zeigt die äußeren Anblicke der hinteren Abdeckung 304, wobei 8 (A) eine linke Seitenansicht ist, während 8 (B) eine Vorderansicht ist und 8 (C) eine Draufsicht davon ist.
    • [9] 9 zeigt Ansichten, die die Struktur darstellen, durch die die vordere Abdeckung an das Gehäuse lasergeschweißt wird, wobei 9 (A) eine Draufsicht des geschweißten Abschnitts ist, während 9 (B) eine Querschnittsansicht des geschweißten Abschnitts am Zusatzkanal ist.
    • [10] 10 ist eine Querschnittsansicht zum Erläutern des Laserschweißverfahrens und der Struktur am Zusatzkanalabschnitt für die vordere Abdeckung und das Gehäuse.
    • [11] 11 ist eine Querschnittsansicht, die ein modifiziertes Beispiel zum Erläutern der Laserschweißstruktur am Zusatzkanalabschnitt für die vordere Abdeckung und das Gehäuse zeigt.
    • [12] 12 ist eine Querschnittsansicht, die ein modifiziertes Beispiel zum Erläutern der Laserschweißstruktur am Zusatzkanalabschnitt für die vordere Abdeckung und das Gehäuse zeigt.
    • [13] 13 ist eine Querschnittsansicht, die ein modifiziertes Beispiel zum Erläutern der Laserschweißstruktur am Zusatzkanalabschnitt für die vordere Abdeckung und das Gehäuse zeigt.
  • Beschreibung von Ausführungsformen
  • Die Art zur Ausführung der vorliegenden Erfindung, die nachstehend erläutert werden soll, löst verschiedene Typen von Problemen, deren Lösung im Aspekt eines tatsächlichen Produkts erhofft wird, in dem verschiedene Typen von Problemen insbesondere mit dem Messinstrument, das verwendet wird, um das Einlassluftvolumen eines Fahrzeugs zu messen, vorteilhaft gelöst werden und verschiedene vorteilhafte Effekte dementsprechend hervorgebracht werden. Irgendeines von solchen verschiedenen Typen von Problemen, die von den folgenden Beispielen gelöst werden, entspricht dem, was im Abschnitt des technischen Problems beschrieben ist, wie vorstehend beschrieben. Ferner entspricht irgendeiner der vorteilhaften Effekte, die durch die folgenden Beispiele herbeigeführt werden, den im Abschnitt der vorteilhaften Effekte der Erfindung beschriebenen, wie vorstehend beschrieben. Hinsichtlich der anderen verschiedenen Typen von Problemen, die von den folgenden Beispielen und den anderen verschiedenen vorteilhaften Effekten, die dementsprechend erbracht werden, gelöst werden, werden sie in den folgenden Beispielen ausführlich erläutert, da solche detaillierte Erläuterungen erforderlich sind, um auf die Lösung des Problems, wie vorstehend beschrieben, weiter einzugehen.
  • In den folgenden Beispielen geben dieselben Bezugszeichen dieselben Strukturkomponenten ungeachtet von Figurennummern an, so dass solche Komponenten denselben Betriebseffekt bringen. Wie bei den Strukturkomponenten, die einmal erläutert sind, gibt es einige Fälle, in denen ihre Erläuterung weggelassen wird, wobei nur ihre Bezugszeichen in den geltenden Zeichnungen angegeben sind.
  • <Beispiel 1>
  • 1. Ein Beispiel, in dem ein Durchflusssensor gemäß der vorliegenden Erfindung für ein Brennkraftmaschinen-Steuersystem übernommen wird.
  • 1 ist ein Systemdiagramm, das ein Beispiel zeigt, in dem der Durchflusssensor gemäß der vorliegenden Erfindung für das Brennkraftmaschinen-Steuersystem unter dem elektronischen Kraftstoffeinspritzsystem übernommen wird. Mit Bezug auf das Diagramm wird Einlassluft von einem Luftfilter 122 als zu messendes Gas 30 auf der Basis des Betriebs der Brennkraftmaschine 110, die mit einem Kraftmaschinenzylinder 112 und einem Kraftmaschinenkolben 114 versehen ist, aufgenommen und wird in eine Brennkammer des Kraftmaschinenzylinders 112 durch z. B. einen Einlasskörper, einen Drosselklappenkörper 126 und einen Einlasskrümmer 128 geführt, der einen Hauptkanal 124 bildet. Die Durchflussrate des zu messenden Gases 30 entsprechend der Einlassluft, die in die Brennkammer geführt wird, wird durch einen thermischen Durchflusssensor 300 gemäß der vorliegenden Erfindung gemessen, wobei auf der Basis der gemessenen Durchflussrate ein Kraftstoff von einen Kraftstoffeinspritzventil 152 zugeführt wird, wobei der zugeführte Kraftstoff in die Brennkammer zusammen mit dem zu messenden Gas 30 entsprechend der Einlassluft im Zustand eines Mischgases geführt wird. Es ist zu beachten, dass gemäß dem vorliegenden Beispiel das Kraftstoffeinspritzventil 152 an einem Einlasskanal der Brennkraftmaschine vorgesehen ist und der in den Einlasskanal eingespritzte Kraftstoff ein Mischgas zusammen mit dem zu messenden Gas 30 entsprechend der Einlassluft bildet, wobei das Mischgas durch ein Einlassventil 116 in die Brennkammer geführt wird, so dass es verbrannt wird, wodurch mechanische Energie erzeugt wird.
  • In den letzten Jahren wird, um die Reinigung eines Abgases und die Verringerung des Kraftstoffverbrauchs für die meisten herzustellenden Fahrzeuge zu verbessern, ein solches System als Kraftstoffeinspritzventil 152 übernommen, das am Zylinderkopf der Brennkraftmaschine befestigt ist, und Kraftstoff direkt in die jeweiligen Brennkammern vom Kraftstoffeinspritzventil 152 eingespritzt wird. Der thermische Durchflusssensor 300 gemäß der vorliegenden Erfindung ist nicht nur für das System übernehmbar, in dem ein Kraftstoff in den Einlasskanal der in 1 gezeigten Brennkraftmaschine eingespritzt wird, sondern auch für das System, in dem ein Kraftstoff direkt in die jeweiligen Brennkammern eingespritzt wird. Die grundlegenden Konzepte für das Messverfahren von Steuerparametern, einschließlich dessen, wie der thermische Durchflusssensor 300 zu verwenden ist, und jener für das Steuerverfahren der Brennkraftmaschine, einschließlich einer Kraftstoffzufuhrrate und eines Zündzeitpunkts, sind im Wesentlichen gemeinsam zwischen beiden Systemen, unter welchen Systemen das System, in dem ein Kraftstoff in den Einlasskanal eingespritzt wird, repräsentativ in 1 gezeigt ist.
  • Der Kraftstoff und die Luft, die in die Brennkammer geführt werden, stellen einen Mischzustand zwischen dem Kraftstoff und der Luft dar, wobei das Mischgas explosiv durch die Funkenzündung einer Zündkerze 154 gezündet wird, wodurch mechanische Energie erzeugt wird. Das verbrannte Gas wird von einem Auslassventil 118 zu einem Abgasrohr geführt und wird als Abgas 24 aus dem Fahrzeug vom Abgasrohr ausgelassen. Die Durchflussrate des zu messenden Gases 30 entsprechend der Einlassluft, die in die Brennkammer geführt wird, wird durch ein Drosselventil 132 gesteuert, dessen Öffnung sich gemäß der Betätigung eines Fahrpedals ändert. Eine Kraftstoffzufuhrrate wird auf der Basis der Durchflussrate der Einlassluft, die in die Brennkammer geführt wird, gesteuert. Der Fahrzeugfahrer kann die mechanische Energie, die durch die Brennkammer erzeugt wird, durch Steuern der Öffnung des Drosselventils 132 steuern, um die Durchflussrate der in die Brennkammer geführten Einlassluft zu steuern.
  • Die Durchflussrate und die Temperatur des zu messenden Gases 30 entsprechend der Einlassluft, die vom Luftfilter 122 aufgenommen wird und durch den Hauptkanal 124 strömt, werden durch den thermischen Durchflusssensor 300 gemessen und elektrische Signale, die die Durchflussrate und Temperatur der Einlassluft definieren, werden vom thermischen Durchflusssensor 300 in eine Steuervorrichtung 200 eingegeben. Eine Ausgabe eines Drosselwinkelsensors 144 zum Messen der Öffnung des Drosselventils 132 wird in die Steuervorrichtung 200 eingegeben und die Ausgabe eines Drehwinkelsensors 146 wird in die Steuervorrichtung 200 eingegeben, um die Positionen und die Zustände des Kraftmaschinenkolbens 114, des Einlassventils 116 und des Auslassventils 118 der Brennkraftmaschine sowie die Drehzahl der Brennkraftmaschine zu messen. Die Ausgabe eines Sauerstoffsensors 148 wird in die Steuervorrichtung 200 eingegeben, um den Zustand eines Mischverhältnisses zwischen einer Kraftstoffrate und einer Luftrate auf der Basis des Zustandes des Abgases 24 zu messen.
  • Die Steuervorrichtung 200 berechnet eine Kraftstoffeinspritzrate und einen Zündzeitpunkt auf der Basis der Drehzahl der Brennkraftmaschine, die auf der Basis der Durchflussrate der Einlassluft gemessen wird, die durch den thermischen Durchflusssensor 300 ausgegeben wird, und der Ausgabe des Drehwinkelsensors 146. Auf der Basis solcher Rechenergebnisse werden eine Kraftstoffrate, die vom Kraftstoffeinspritzventil 152 zugeführt wird, und der Zündzeitpunkt, zu dem die Zündkerze 154 gezündet wird, gesteuert. In der Praxis werden die Kraftstoffzufuhrrate und der Zündzeitpunkt weiter fein gesteuert auf der Basis der Zustände, in denen die Einlasslufttemperatur und der Drosselwinkel, die durch den thermischen Durchflusssensor 300 gemessen werden, sich ändern, und des Zustandes, in dem die Drehzahl der Kraftmaschine sich ändert, sowie des Zustandes des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses, das durch den Sauerstoffsensor 148 gemessen wird. Im Leerlaufzustand der Brennkraftmaschine steuert die Steuervorrichtung 200 weiter die Luftrate, die das Drosselventil 132 umgeht, mit einem Leerlaufluft-Steuerventil 156, um die Drehzahl der Brennkraftmaschine im Leerlaufzustand zu steuern.
  • 2. Anordnung des thermischen Durchflusssensors 300
  • 2.1 Äußere Struktur des thermischen Durchflusssensors 300
  • 2, 3 und 4 zeigen die äußeren Anblicke des thermischen Durchflusssensors 300, wobei 2 (A) eine linke Seitenansicht ist und 2 (B) eine Vorderansicht davon ist, während 3 (A) eine rechte Seitenansicht ist und 3 (B) eine Rückseitenansicht davon ist. Der thermische Durchflusssensor 300 umfasst ein Gehäuse 302, eine vordere Abdeckung 303 und eine hintere Abdeckung 304. Das Gehäuse 302 umfasst einen Flansch 312, um den thermischen Durchflusssensor 300 am Einlasskörper entsprechend dem Hauptkanal 124 zu befestigen; einen äußeren Verbindungsabschnitt 305, der mit einem externen Anschluss versehen ist, um mit externen Instrumenten elektrisch zu verbinden; und einen Messabschnitt 310, um eine Durchflussrate und dergleichen zu messen. Innerhalb des Messabschnitts 310 ist eine Zusatzkanalnut vorgesehen, um einen Zusatzkanal herzustellen. Innerhalb des Messabschnitts 310 sind ferner ein Schaltungsbaustein 400, der mit einem Durchflussraten-Detektionsabschnitt versehen ist, um eine Durchflussrate des zu messenden Gases 30 zu messen, das durch den Hauptkanal 124 strömt, und ein Temperaturdetektionsabschnitt 452, um eine Temperatur des zu messenden Gases 30 zu messen, das durch den Hauptkanal 124 strömt, vorgesehen.
  • 2.2 Vorteilhafte Effekte, die durch die äußere Struktur des thermischen Durchflusssensors herbeigeführt werden
  • Der Eingang 350 des thermischen Durchflusssensors 300 ist an der Spitzenendseite des Messabschnitts 310 vorgesehen, der sich vom Flansch 312 zur mittleren Richtung des Hauptkanals 124 erstreckt, so dass ein Gas, das nicht in der Nähe der Innenwandoberfläche des Hauptkanals 124 strömt, sondern in der Nähe des mittleren Abschnitts von der Innenwandoberfläche des Hauptkanals 124 entfernt, in den Zusatzkanal aufgenommen werden kann. Dies ermöglicht, dass der thermische Durchflusssensor 300 die Durchflussrate und Temperatur des Gases misst, das in den Abschnitten abseits von der Innenwandoberfläche des Hauptkanals 124 strömt, was erfolgreich die Verschlechterung der Messgenauigkeit unterdrückt, die thermisch oder aus anderen Gründen verursacht werden könnte. In der Nähe der Innenwandoberfläche des Hauptkanals 124 ist die Temperatur des Hauptkanals 124 beeinflussbar, so dass die Temperatur des zu messenden Gases 30 dazu führt, dass sie von der innewohnenden Temperatur des Gases verschieden ist, das durch den Hauptkanal 124 strömt, mit dem Ergebnis, dass die Temperatur des Gases, das in einer solchen Nähe strömt, sich von dem mittleren Temperaturzustand des Gases unterscheidet, das hauptsächlich durch den Hauptkanal 124 strömt. Insbesondere wenn der Hauptkanal 124 dem Einlasskörper der Kraftmaschine entspricht, ist der thermische Zustand der Kraftmaschine beeinflussbar, so dass es häufig passiert, dass ein solcher Kanal kontinuierlich einer höheren Temperatur ausgesetzt wird. Folglich passiert es häufig, dass das in der Nähe der Innenwandoberfläche des Hauptkanals 124 strömende Gas eine höhere Temperatur aufweist als jenes, das hauptsächlich durch den Hauptkanal 124 strömt, was zum Verschlechtern der Messgenauigkeit führt.
  • Aufgrund dessen, dass der Fluidwiderstand in der Umgebung der Innenwandoberfläche des Hauptkanals 124 höher ist, wird die Strömungsgeschwindigkeit des Gases dort langsamer als die mittlere Geschwindigkeit des Gases, das durch den Hauptkanal 124 strömt. Bei dem Gas, das in der Nähe der Innenwandoberfläche des Hauptkanals 124 strömt, das als zu messendes Gas 30 in den Zusatzkanal aufgenommen wird, besteht folglich eine Wahrscheinlichkeit, dass das Verringern der gemessenen Strömungsgeschwindigkeit gegenüber der mittleren Geschwindigkeit des Gases, das durch den Hauptkanal 124 strömt, zu einem Messfehler führen könnte. Bei dem in 2 und 3 gezeigten thermischen Durchflusssensor 300 ist der Eingang 350 am Spitzenendabschnitt des dünnen langen Messabschnitts 310 vorgesehen, der sich vom Flansch 312 zur Mitte des Hauptkanals 124 erstreckt, so dass der beim Verringern der Strömungsgeschwindigkeit in der Nähe der Innenwandoberfläche des Hauptkanals 124 beteiligte Messfehler sich verringert. Bei dem in 2 und 3 gezeigten thermischen Durchflusssensor 300 verringert sich ferner aufgrund dessen, dass nicht nur der Eingang 350 am Spitzenendabschnitt des Messabschnitts 310 vorgesehen ist, der sich vom Flansch 312 zur Mitte des Hauptkanals 124 erstreckt, sondern auch der Ausgang des Zusatzkanals am Spitzenendabschnitt des Messabschnitts 310 vorgesehen ist, der Messfehler weiter.
  • Der Messabschnitt 310 des thermischen Durchflusssensors 300 weist eine solche Form auf, die sich vom Flansch 312 längs zur Mittenrichtung des Hauptkanals 124 erstreckt, wobei am Spitzenendabschnitt des Messabschnitts der Eingang 350 zum Aufnehmen eines Teils des Gases wie z. B. zu messende Einlassluft 30 und der Ausgang 352 zum Zurückführen des zu messenden Gases 30 vom Zusatzkanal zum Hauptkanal 124 vorgesehen sind. Der Messabschnitt 310 weist eine solche Form auf, die sich entlang der Achse erstreckt, die von der Außenwand des Hauptkanals 124 zur Mitte davon verläuft, aber ihre Breite ist schmal geformt, wie in 2 (A) und 3 (A) gezeigt. Mit anderen Worten, der Messabschnitt 310 des thermischen Durchflusssensors 300 ist in der Breite von seiner Seitenoberfläche betrachtet schmal und weist von seiner vorderen Oberfläche betrachtet im Wesentlichen eine rechteckige Form auf. Dies ermöglicht, dass der thermische Durchflusssensor 300 einen ausreichend langen Zusatzkanal aufweist, so dass er in der Lage ist, den Fluidwiderstand gegen das zu messende Gas 30 auf einen kleineren Wert einzuschränken.
  • 2.3 Strukturen der Stromaufseitenoberfläche und Stromabseitenoberfläche des Messabschnitts 310 und vorteilhafte Effekte, die durch solche Strukturen herbeigeführt werden
  • An der Stromaufseitenoberfläche bzw. der Stromabseitenoberfläche des Messabschnitts 310, der den thermischen Durchflusssensor 300 bildet, sind ein Stromaufseitenvorsprung 317 und ein Stromabseitenvorsprung 318 vorgesehen. Der Stromaufseitenvorsprung 317 und der Stromabseitenvorsprung 318 weisen eine solche Form auf, dass sie sich mit dem Verlauf zu ihren Spitzenenden im Hinblick auf ihre Wurzeln verdünnen, was den Fluidwiderstand für das zu messende Gas 30 entsprechend der Einlassluft, die durch den Hauptkanal 124 strömt, verringert. Der Stromaufseitenvorsprung 317 ist zwischen einem wärmeisolierenden Abschnitt 315 und einem Eingang 343 vorgesehen. Der Stromaufseitenvorsprung 317 ist in der Querschnittsfläche groß, so dass die Wärmeleitung dazu vom Flansch 312 oder dem wärmeisolierenden Abschnitt 315 groß ist, aber der Stromaufseitenvorsprung 317 hört vor dem Eingang 343 auf (siehe 2 (B)) und weist ferner eine solche Form auf, dass der Abstand von der Seite zum Stromaufseitenvorsprung 317, wo ein Temperaturdetektionsabschnitt 452 angeordnet ist, zum Temperaturdetektionsabschnitt 452 durch eine Aussparung der Stromaufseitenaußenwand des Gehäuses 302 verlängert ist, wie nachstehend beschrieben. Dies ermöglicht, dass die Wärmeleitung vom wärmeisolierenden Abschnitt 315 zur Abstützung des Temperaturdetektionsabschnitts 452 eingeschränkt wird.
  • Ein Anschluss-Verbindungsabschnitt 320, wie nachstehend beschrieben, und ein Raum, in dem der Anschluss-Verbindungsabschnitt 320 enthalten ist, sind ferner zwischen dem Flansch 312 oder dem wärmeisolierenden Abschnitt 315 und dem Temperaturdetektionsabschnitt 452 ausgebildet. Folglich ist das Intervall zwischen dem Flansch 312 oder dem wärmeisolierenden Abschnitt 315 und dem Temperaturdetektionsabschnitt 452 verlängert, in welchem verlängerten Intervall die vordere Abdeckung 303 und die hintere Abdeckung 304 vorgesehen sind, und welches verlängerte Intervall als Kühloberfläche wirkt. Folglich verringert es die Auswirkung auf den Temperaturdetektionsabschnitt 452, die durch die Temperatur der Wandoberfläche des Hauptkanals 124 herbeigeführt wird. Das Verlängern des Intervalls zwischen dem Flansch 312 oder dem wärmeisolierenden Abschnitt 315 und dem Temperaturdetektionsabschnitt 452 ermöglicht ferner, dass der Aufnahmeteil des zu messenden Gases 30, das zum Zusatzkanal geführt wird, näher zur Mitte des Hauptkanals 124 hergestellt wird. Dies minimiert die Verschlechterung der Messgenauigkeit, die durch die Wärmeübertragung von der Wandoberfläche des Hauptkanals 124 verursacht wird.
  • Wie in 2 (B) und 3 (B) gezeigt, ist der Messabschnitt 310, der in den Hauptkanal 124 eingesetzt ist, sehr schmal an seinen beiden Seiten und sein Stromabseitenvorsprung 318 und Stromaufseitenvorsprung 317 weisen eine solche Form auf, dass sie sich mit ihrem Verlauf zu ihren Spitzenenden im Hinblick auf ihre Wurzeln verdünnen, um den Luftwiderstand zu mildern. Folglich kann die Erhöhung des Fluidwiderstandes, die durch den thermischen Durchflusssensor 300 verursacht wird, der in den Hauptkanal 124 eingesetzt ist, minimiert werden. An den Abschnitten, an denen ein solcher Stromabseitenvorsprung 318 und Stromaufseitenvorsprung 317 vorgesehen sind, weisen sie ferner eine Form auf, dass sie seitwärts von beiden Seiten der vorderen Abdeckung 303 und der hinteren Abdeckung 304 vorstehen. Der Stromaufseitenvorsprung 317 und der Stromabseitenvorsprung 318 sind aus Harz geformt, so dass sie leicht in eine Form zu formen sind, um den Luftwiderstand zu mildern, während die vordere Abdeckung 303 und die hintere Abdeckung 304 eine solche Form aufweisen, dass sie eine breitere Kühloberfläche aufweisen. Folglich ist der thermische Durchflusssensor 300 insofern vorteilhaft, als der Luftwiderstand strukturell gemildert wird und es leicht ist, dass er durch das zu messende Gas 30 gekühlt wird, das durch den Hauptkanal 124 strömt.
  • 3. Ganze Struktur des Gehäuses und vorteilhafte Effekte, die durch eine solche Struktur herbeigeführt werden.
  • 3.1 Strukturen des Zusatzkanals und des Durchflussraten-Detektionsabschnitts und durch solche Strukturen herbeigeführte vorteilhafte Effekte
  • Die Zustände des Gehäuses 302, wobei die vordere Abdeckung 303 und die hintere Abdeckung 304 vom thermischen Durchflusssensor 300 entfernt sind, sind in 4 und 5 gezeigt. 4 (A) ist eine linke Seitenansicht des Gehäuses 302 und 4 (B) ist eine Vorderansicht des Gehäuses 302, während 5 (A) eine rechte Seitenansicht des Gehäuses 302 ist und 5 (B) eine Rückseitenansicht des Gehäuses 302 ist. Das Gehäuse 302 weist eine solche Struktur auf, dass der Messabschnitt 310 sich vom Flansch 312 zur mittleren Richtung des Hauptkanals 124 erstreckt, und eine Zusatzkanalnut 306 zum Bilden eines Zusatzkanals an der Spitzenendseite des Gehäuses vorgesehen ist. Da eine Eingangsnut 351 zum Bilden des Eingangs 350 des Zusatzkanals und eine Ausgangsnut 353 zum Bilden des Ausgangs 352 am Spitzenendabschnitt des Gehäuses 302 vorgesehen sind, kann das Gas, das durch den Durchgang abseits von der Innenwandoberfläche des Hauptkanals 124 strömt, mit anderen Worten, das Gas, das durch den Durchgang nahe der Mitte des Hauptkanals 124 strömt, vom Eingang 350 als zu messendes Gas 30 aufgenommen werden. Es passiert häufig, dass das in der Nähe der Innenwandoberfläche des Hauptkanals 124 strömende Gas durch die Wandoberflächentemperatur des Hauptkanals 124 beeinflusst wird, so dass es eine Temperatur aufweist, die von der mittleren Temperatur des Gases wie z. B. Einlassluft, die durch den Hauptkanal 124 strömt, abweicht. Ferner passiert es auch häufig, dass das in der Nähe der Innenwandoberfläche des Hauptkanals 124 strömende Gas eine langsamere Strömungsgeschwindigkeit als die mittlere Strömungsgeschwindigkeit des durch den Hauptkanal 124 strömenden Gases aufweist. Der hier verkörperte thermische Durchflusssensor 300 ist weniger anfällig für solche Phänomene, so dass die Verschlechterung der Messgenauigkeit minimiert werden kann.
  • In diesem Beispiel ist eingerichtet, dass die Hilfsnut 306 im Gehäuse 302 vorgesehen ist, um einen Zusatzkanal zu bilden, und eine Abdeckung an der vorderen Oberfläche bzw. der hinteren Oberfläche des Gehäuses 302 angeordnet ist, in dem der Zusatzkanal durch Laserschweißen eines Vorsprungabschnitts 307 vollendet wird, der in der Nähe der Zusatzkanalnut 306 zur vorderen Abdeckung 303 und hinteren Abdeckung 304 angeordnet ist, wie nachstehend beschrieben. Mit der Übernahme einer solchen Anordnung kann die ganze Zusatzkanalnut 306 als Teil des Gehäuses 302 durch den Harzformschritt des Gehäuses 302 geformt werden. Wenn das Gehäuse 302 geformt wird, wird ferner eine Form an jeder Seitenoberfläche des Gehäuses 302 angeordnet, so dass die ganze Zusatzkanalnut 306 als Teil des Gehäuses 302 unter Verwendung einer solchen Form geformt werden kann, die an beiden Seitenoberflächen des Gehäuses angeordnet wird. Das Vorsehen der vorderen Abdeckung 303 und der hinteren Abdeckung 304 an beiden Seitenoberflächen des Gehäuses 302 ermöglicht, dass der Zusatzkanal beider Seitenoberflächen des Gehäuses 302 vollendet. Das Formen der Zusatzkanalnut 306 an jeder Seitenoberfläche des Gehäuses 302 unter Verwendung einer solchen Form ermöglicht, dass der Zusatzkanal mit hoher Genauigkeit geformt wird. Die Produktivität wird dementsprechend ebenso verbessert.
  • Mit Bezug auf 5 (B) wird ein Teil des zu messenden Gases 30, das durch den Hauptkanal 124 strömt, in die Zusatzkanalnut 306 an der Rückseite des Gehäuses von der Eingangsnut 351, um den Eingang 350 zu bilden, aufgenommen und strömt durch die Zusatzkanalnut 306 an der Rückseite davon. Die Zusatzkanalnut 306 an der Rückseite weist eine solche Form auf, dass sie weiter zur Vorderseite des Gehäuses mit dem weiteren Verlauf geneigt ist, so dass das zu messende Gas 30 sich allmählich zur Vorderseite davon bewegt, wenn es entlang der Zusatzkanalnut strömt. Insbesondere ist die Zusatzkanalnut 306 an der Rückseite davon an einem stromaufseitigen Abschnitt 342 des Schaltungsbausteins 400 mit einem Abschnitt 347 mit spitzer Neigung versehen, der spitz geneigt ist zur Vorderseite des Gehäuses, so dass ein Teil der Luft mit einer kleinen Masse sich entlang des Abschnitts 347 mit spitzer Neigung bewegt und um eine Durchgangsoberfläche zur Messung 430, die in 4 (B) gezeigt ist, am stromaufseitigen Abschnitt 342 des Schaltungsbausteins 400 strömt. Im Gegensatz dazu ändern Fremdstoffe mit einer großen Masse schwer ihre Strömungsrichtung plötzlich aufgrund der Trägheitskraft, so dass sie sich um eine Rückseitenoberfläche 431 der Durchgangsoberfläche zur Messung bewegen, die in 5 (B) gezeigt ist.
  • Die Strömung des zu messenden Gases 30 in der Nähe eines Wärmeübertragungsoberflächen-Aussetzungsabschnitts 436 wird mit Bezug auf 6 erläutert. An der Zusatzkanalnut 306 an der Vorderseite des Gehäuses, das in 5 (B) gezeigt ist, strömt die Luft entsprechend dem zu messenden Gas 30, das sich vom stromaufseitigen Abschnitt 342 des Schaltungsbausteins 400 zur Zusatzkanalnut 306 an der Vorderseite des Gehäuses bewegt hat, entlang der Durchgangsoberfläche zur Messung 430, in der die Durchflussrate der Luft durch Wärme gemessen wird, die über den Wärmeübertragungsoberflächen-Aussetzungsabschnitt 436 zwischen der Luft und einem Durchflussraten-Detektionsabschnitt 602 gemessen wird, um eine solche Durchflussrate zu messen. Das zu messende Gas 30, das die Durchgangsoberfläche zur Messung 430 passiert hat, und die Luft, die zur Zusatzkanalnut 306 an der Vorderseite des Gehäuses vom stromabseitigen Abschnitt 341 des Schaltungsbausteins 400 geströmt ist, strömen zusammen entlang der Zusatzkanalnut 306 an der Vorderseite davon und werden aus der Ausgangsnut 353 zum Bilden des Ausgangs 352 zum Hauptkanal 124 ausgelassen.
  • Die Fremdstoffe mit einer großen Masse wie z. B. Schmutz und Staub, die mit dem zu messenden Gas 30 gemischt sind, weisen eine große Trägheitskraft auf, so dass sie ihre Strömungsrichtung schwer plötzlich in der Richtung ändern, zu der die Nut spitz geneigt ist zur Vorderseite des Gehäuses entlang der Oberfläche des Abschnitts 347 mit spitzer Neigung, der in 5 (B) gezeigt ist, in dem die Nut plötzlich zur Vorderseite davon geneigt ist. Folglich bewegen sich solche Fremdstoffe mit einer großen Masse um die Rückseitenoberfläche 431 der Durchgangsoberfläche zur Messung, so dass sie solche Fremdstoffe vom Strömen nahe dem Wärmeübertragungsoberflächen-Aussetzungsabschnitt 436 einschränken kann. Gemäß dem vorliegenden Beispiel ist eingerichtet, dass die meisten Fremdstoffe mit einer großen Masse mit Ausnahme des Gases die Rückseitenoberfläche 431 der Durchgangsoberfläche zur Messung, die die Rückseitenoberfläche der Durchgangsoberfläche zur Messung 430 ist, passieren, so dass eine durch solche Fremdstoffe wie Fette, Kohlenstoffe und Staub verursachte Verunreinigung unterdrückt werden kann, mit dem Ergebnis, dass die Verschlechterung der Messgenauigkeit minimiert werden kann. Mit anderen Worten, die Zusatzkanalnut an der Rückseite des Gehäuses weist eine solche Form auf, dass sie veranlasst, dass die Strömungsrichtung des zu messenden Gases 30 sich plötzlich entlang der Achse ändert, die quer zur Strömungsachse des Hauptkanals 124 verläuft, so dass solche Fremdstoffe, die mit dem zu messenden Gas 30 gemischt werden sollen, im Betrieb minimiert werden können.
  • Gemäß dem vorliegenden Beispiel, wie in 4 (B) gezeigt, ist der Durchgang, der durch die Zusatzkanalnut 306 an der Rückseite des Gehäuses gebildet ist, gekrümmt vom Spitzenendabschnitt des Gehäuses 302 zum Flansch 312 gerichtet, wobei am Ort am nächsten zum Flansch 312 das durch den Zusatzkanal strömende Gas gegen die Strömung des Hauptkanals 124 strömt, an welchem Ort (wo eine solche Gegenströmung auftritt) der Zusatzkanal an der Rückseite des Gehäuses einerseits mit dem Zusatzkanal an der Vorderseite davon auf der anderen Seite in Verbindung steht. Eine solche Anordnung erleichtert, dass der Wärmeübertragungsoberflächen-Aussetzungsabschnitt 436 des Schaltungsbausteins 400 am Zusatzkanal befestigt wird und ebenso dass das zu messende Gas 30 an einem Ort näher am zentralen Abschnitt des Hauptkanals 124 aufgenommen wird.
  • Gemäß dem vorliegenden Beispiel ist die Durchgangsoberfläche zur Messung 430, an der der Durchflussraten-Detektionsabschnitt 602 vorgesehen ist, derart angeordnet, dass sie von der Innenseite der Zusatzkanalnut 306 an der Rückseite des Gehäuses zur Innenseite der Zusatzkanalnut 306 an der Vorderseite davon in einer vorderen und hinteren Beziehung im Hinblick auf die Strömungsrichtung durchdringt. Das heißt, die Spitzenendseite des Schaltungsbausteins 400 ist nicht derart angeordnet, dass sie durch das Gehäuse 302 abgestützt ist, sondern sie steht strukturell in einen Hohlraumabschnitt 382 vor. Dieser Hohlraumabschnitt 382 ist angeordnet, wobei der Raum des stromaufseitigen Abschnitts 342 des Schaltungsbausteins 400 mit dem Raum des stromabseitigen Abschnitts 341 davon verbunden ist. Als Strukturanordnung, die den stromaufseitigen Abschnitt 342 des Schaltungsbausteins 400 und den stromabseitigen Abschnitt 341 des Schaltungsbausteins 400 durchdringt, ist der Zusatzkanal, durch den sich das zu messende Gas 30 von der Zusatzkanalnut 306 an der Rückseite des Gehäuses einerseits zur Zusatzkanalnut 306 an der Vorderseite davon auf der anderen Seite bewegt, ausgebildet. Eine solche Strukturanordnung ermöglicht, dass die Zusatzkanalnut 30 an jeder Seitenoberfläche des Gehäuses 302 durch den einzigen Harzformschritt geformt wird, und die Struktur, die die Zusatzkanalnut 306 an jeder Seitenoberfläche des Gehäuses 302 verbindet, gleichzeitig geformt wird.
  • Wenn das Gehäuse 302 geformt wird, ermöglicht das Klemmen beider Seiten der Durchgangsoberfläche zur Messung 430, die am Schaltungsbaustein 400 ausgebildet ist, mit Formen, dass die Struktur, die den stromaufseitigen Abschnitt 342 des Schaltungsbausteins 400 und den stromabseitigen Abschnitt 341 des Schaltungsbausteins 400 durchdringt, geformt wird. Gleichzeitig wie das Harzformen des Gehäuses 302 kann dann der Schaltungsbaustein 400 am Gehäuse 302 montiert werden. Das Formen des Gehäuses 302, wobei der Schaltungsbaustein 400 in die Formen des Gehäuses 302 eingesetzt wird, ermöglicht, dass der Schaltungsbaustein 400 und der Wärmeübertragungs-Aussetzungsabschnitt 436 in Bezug auf den Zusatzkanal mit hoher Genauigkeit montiert werden. Es ist zu beachten, dass, wenn das Gehäuse 302 geformt wird, ein Verbindungsanschluss 412 des Schaltungsbausteins 400 und ein inneres Ende 361 des externen Anschlusses des externen Verbindungsabschnitts 305 sich im geformten Zustand befinden. Nachdem das Gehäuse geformt wird, werden folglich die Verdrahtungen solcher Anschlüsse durch Schweißen oder Löten aneinander gebondet, so dass sie zu einem Anschluss-Verbindungsabschnitt 320 gemacht werden, wodurch das Gehäuse 302 zur Vollendung gebracht wird.
  • Gemäß dem vorliegenden Beispiel strömt ferner das zu messende Gas 30 unterteilt in die Durchgangsoberfläche zur Messung 430 und ihre Rückseitenoberfläche, wobei der Wärmeübertragungsoberflächen-Aussetzungsabschnitt 436 zum Messen einer Durchflussrate auf einer Seite von solchen Oberflächen vorgesehen ist, aber das zu messende Gas 30 kann nur durch die Vorderseite der Durchgangsoberfläche zur Messung 430 strömen, ohne dass das Gas in zwei Durchgänge aufgeteilt wird. Die Krümmung des Zusatzkanals, so dass er entlang der zweiten Achse in der Richtung verläuft, die quer zur ersten Achse in der Richtung verläuft, in die das Gas durch den Hauptkanal 124 strömt, ermöglicht, dass Fremdstoffe, die mit dem zu messenden Gas 30 vermischt sind, zu einer Seite der zweiten Achse mit einer kleinen Krümmung einseitig sind, und das Vorsehen der Durchgangsoberfläche zur Messung 430 und des Wärmeübertragungsoberflächen-Aussetzungsabschnitts 436 auf der Seite der zweiten Achse mit einer großen Krümmung ermöglicht, dass die Störung von solchen Fremdstoffen minimiert wird. Es ist zu beachten, dass gemäß dem vorliegenden Beispiel es im Verbindungsabschnitt zwischen der Zusatzkanalnut 306 der Vorderseite des Gehäuses und der Zusatzkanalnut 306 der Rückseite davon liegt, dass die Durchgangsoberfläche zur Messung 430 und der Wärmeübertragungsoberflächen-Aussetzungsabschnitt 436 vorgesehen sind. Sie können jedoch nicht in einem solchen Verbindungsabschnitt vorgesehen sein, sondern an der Zusatzkanalnut 306 der Vorderseite davon oder an der Zusatzkanalnut 306 der Rückseite davon.
  • Eine Drosselkonfiguration ist am Wärmeübertragungsoberflächen-Aussetzungsabschnitt 436 ausgebildet, um die Durchflussrate zu messen, die an der Durchgangsoberfläche zur Messung 430 vorgesehen ist, durch den Effekt, der durch eine solche Konfiguration herbeigeführt wird, wird die Strömungsgeschwindigkeit erhöht, so dass die Messgenauigkeit sich verbessert. Vorausgesetzt, dass ein Wirbel in der Gasströmung an der Stromaufwärtsseite des Wärmeübertragungsoberflächen-Aussetzungsabschnitts 436 auftritt, kann ferner ein solcher Wirbel durch eine solche Drosselkonfiguration zur Auslöschung gebracht oder minimiert werden, so dass sich die Messgenauigkeit verbessert.
  • 3.2 Struktur des Durchflussraten-Detektionsabschnitts des Zusatzkanals und durch eine solche Struktur herbeigeführte vorteilhafte Effekte
  • 6 ist eine vergrößerte Ansicht, die den Zustand zeigt, in dem die Durchgangsoberfläche zur Messung 430 des Schaltungsbausteins 400 innerhalb der Zusatzkanalnut 306 angeordnet ist und dem Querschnitt entlang der A-B-Linie entspricht, die in 4 (B) gezeigt ist. Es ist zu beachten, dass die in 6 gezeigte Ansicht eine konzeptionelle Darstellung ist, so dass gegenüber den in 4 und 5 gezeigten detaillierten Ansichten die detaillierten Abschnitte weggelassen und vereinfacht sind und solche detaillierten Abschnitte in 6 ein wenig modifiziert sind. Der Abschnitt der linken Seite von 6 entspricht dem Anschlussendabschnitt der Zusatzkanalnut 306 der Rückseite des Gehäuses, während der Abschnitt der rechten Seite davon dem anfänglichen Endabschnitt der Zusatzkanalnut 306 der Vorderseite davon entspricht. Sowohl auf der rechten als auch der linken Seite des Schaltungsbausteins 400, der mit der Durchgangsoberfläche zur Messung 430 versehen ist, ist ein Durchdringungsabschnitt vorgesehen, so dass sowohl auf der rechten als auch der linken Seite des Schaltungsbausteins 400, der mit der Durchgangsoberfläche 430 zur Messung versehen ist, die Zusatzkanalnut 306 der Rückseite des Gehäuses und die Zusatzkanalnut 306 der Vorderseite davon miteinander verbunden sind, obwohl dies in 6 nicht explizit gezeigt ist.
  • Das zu messende Gas 30, das vom Eingang 350 aufgenommen wurde und durch den RückseitenZusatzkanal geströmt ist, der durch die Zusatzkanalnut 306 der Rückseite des Gehäuses gebildet ist, wird von der linken Seite in Bezug auf das Blatt, in dem 6 gezeigt ist, geführt und ein Teil des zu messenden Gases 30 strömt an der Durchgangsoberfläche zur Messung 430 und um einen Durchgang 386, der durch einen Vorsprungabschnitt 356 hergestellt ist, der an der vorderen Abdeckung 303 vorgesehen ist, während der andere Teil des zu messenden Gases 30 an der Rückseitenoberfläche 431 der Durchgangsoberfläche zur Messung und um einen Durchgang 387 strömt, der durch die hintere Abdeckung 304 hergestellt ist. Danach bewegt sich das zu messende Gas 30, das um den Durchgang 387 geströmt ist, zur Zusatzkanalnut 306 der Vorderseite des Gehäuses durch den Durchdringungsabschnitt des stromabseitigen Abschnitts 341 des Schaltungsbausteins 400 und trifft sich mit dem zu messenden Gas 30, das um den Durchgang 386 strömt, so dass es aus dem Ausgang 32 zum Hauptkanal 124 mit der Strömung durch die Zusatzkanalnut 306 der Vorderseite davon ausgelassen wird. Die Zusatzkanalnut 306 ist derart ausgebildet, dass der Durchgang 386, um den ein Teil des zu messenden Gases 30 durch den Durchdringungsabschnitt des stromaufseitigen Abschnitts 342 des Schaltungsbausteins 400 von der Zusatzkanalnut 306 der Rückseite des Gehäuses strömt, eine größere Krümmung aufweist als der Durchgang 387, um den der andere Teil des Gases strömt, so dass solche Fremdstoffe mit einer großen Masse wie Staub, die mit dem zu messenden Gas 30 vermischt sind, sich um den Durchgang 387 mit einer kleineren Krümmung sammeln. Folglich besteht kaum irgendein Fall, in dem solche Stoffe in den Durchgang 386 strömen.
  • Am Durchgang 386 ist eine Drosselkonfiguration durch den Vorsprungabschnitt 356 gebildet, der an der vorderen Abdeckung 303 in Folge zum obersten Endabschnitt der Zusatzkanalnut 306 der Vorderseite des Gehäuses vorgesehen ist, der allmählich in die Durchgangsoberfläche zur Messung 430 vorsteht. Die Durchgangsoberfläche zur Messung 430 ist auf einer Seite der Drosselkonfiguration des Durchgangs 386 angeordnet. An dieser Durchgangsoberfläche zur Messung 430 ist der Wärmeübertragungsoberflächen-Aussetzungsabschnitt 436, durch den der Durchflussraten-Detektionsabschnitt 602 Wärme mit dem zu messenden Gas 30 überträgt, vorgesehen. Damit die Messung des Durchflussraten-Detektionsabschnitts 602 mit hoher Genauigkeit durchgeführt wird, ist es bevorzugt, dass das zu messende Gas 30 eine laminare Strömung mit selten irgendeinem Wirbel am Wärmeübertragungsoberflächen-Aussetzungsabschnitt 436 ist. In dieser Beziehung gilt, je schneller die Strömungsgeschwindigkeit ist, desto weiter verbessert sich die Messgenauigkeit. Für diesen Zweck ist eine Drosselkonfiguration durch den Vorsprungabschnitt 356 gebildet, der an der vorderen Abdeckung 303 entgegengesetzt zur Durchgangsoberfläche zur Messung 430 vorgesehen ist, der sanft in Richtung der Durchgangsoberfläche zur Messung 430 vorsteht. Diese Drosselkonfiguration wirkt als Verringerung eines Wirbels des zu messenden Gases 30 in eine laminare Strömung so wesentlich wie möglich. An der Drosselkonfiguration wird ferner die Strömungsgeschwindigkeit schneller, an welcher der Wärmeübertragungsoberflächen-Aussetzungsabschnitt 436 zum Messen der Durchflussrate angeordnet ist, so dass sich die Messgenauigkeit der Durchflussrate verbessert.
  • Das Ausbilden einer Drosselkonfiguration, indem veranlasst wird, dass der Vorsprungabschnitt 356 in die Zusatzkanalnut 306 vorsteht, so dass er dem Wärmeübertragungsoberflächen-Aussetzungsabschnitt 436 gegenüberliegt, der an der Durchgangsoberfläche zur Messung 430 vorgesehen ist, ermöglicht, dass sich die Messgenauigkeit verbessert. Der Vorsprungabschnitt 356 zum Bilden der Drosselkonfiguration soll an der Abdeckung entgegengesetzt zum Wärmeübertragungsoberflächen-Aussetzungsabschnitt 436 vorgesehen werden, der an der Durchgangsoberfläche zur Messung 430 vorgesehen ist. In 6 ist gezeigt, dass der Vorsprungabschnitt 356 an der vorderen Abdeckung 303 vorgesehen ist, da die Abdeckung, die zum Wärmeübertragungsoberflächen-Aussetzungsabschnitt 436 entgegengesetzt ist, der an der Durchgangsoberfläche zur Messung 430 vorgesehen ist, die vordere Abdeckung 303 ist, aber ein solcher Vorsprungabschnitt kann entweder an der vorderen Abdeckung 303 oder an der hinteren Abdeckung 304 vorgesehen sein, die zum Wärmeübertragungsoberflächen-Aussetzungsabschnitt 436 entgegengesetzt ist, der an der Durchgangsoberfläche zur Messung 430 vorgesehen ist. In Abhängigkeit davon, an welcher Seitenoberfläche des Gehäuses die Durchgangsoberfläche zur Messung 430 und der Wärmeübertragungsoberflächen-Aussetzungsabschnitt 436 im Schaltungsbaustein 400 vorgesehen sind, entscheidet sich, welcher Seitenoberfläche die Abdeckung entgegengesetzt zum Wärmeübertragungsoberflächen-Aussetzungsabschnitt 436 entspricht.
  • Mit Bezug auf 4 und 5 ist gezeigt, dass ein Abdruck 442 einer Form, die während des Harzformschritts des Schaltungsbausteins 400 verwendet wird, an der Rückseitenoberfläche 431 der Durchgangsoberfläche zur Messung belassen ist, die die Rückseitenoberfläche des Wärmeübertragungsoberflächen-Aussetzungsabschnitts 436 ist, der an der Durchgangsoberfläche zur Messung 430 vorgesehen ist. Der Abdruck 442 behindert nicht notwendigerweise, dass die Durchflussrate gemessen wird, so dass kein Problem besteht, selbst wenn ein solcher Abdruck 442 dort hinterlassen wird. Wie nachstehend kommentiert, wenn der Schaltungsbaustein 400 harzgeformt wird, ist es ferner wesentlich, eine Halbleitermembran, die am Durchflussraten-Detektionsabschnitt 602 vorgesehen ist, zu schützen. Folglich ist es wichtig, die Rückseitenoberfläche des Wärmeübertragungsoberflächen-Aussetzungsabschnitts 436 während des Harzformens zu pressen. Ferner soll angemessen achtgegeben werden, dass das Harz, das den Schaltungsbaustein 400 bedeckt, nicht in den Wärmeübertragungsoberflächen-Aussetzungsabschnitt 436 strömt. Angesichts des Vorangehenden wird das Einströmen des Harzes derart verhindert, dass die Durchgangsoberfläche zur Messung 430 mit dem Wärmeübertragungsoberflächen-Aussetzungsabschnitt 436 mit einer Form eingeschlossen wird und die Rückseitenoberfläche des Wärmeübertragungsoberflächen-Aussetzungsabschnitts 436 mit einer anderen Form gepresst wird. Der Schaltungsbaustein 400 wird durch Transferformen ausgebildet, so dass der auf das Harz aufgebrachte Druck hoch wird, was erfordert, dass die Rückseitenoberfläche des Wärmeübertragungsoberflächen-Aussetzungsabschnitts 436 mit einer solchen Form gepresst wird. Ferner wird die Halbleitermembran für den Durchflussraten-Detektionsabschnitt 602 verwendet, so dass es bevorzugt ist, dass ein Lüftungsdurchgang für den Luftspalt, der durch eine solche Halbleitermembran hergestellt wird, ausgebildet wird. Es ist kritisch, die Rückseitenoberfläche des Wärmeübertragungsoberflächen-Aussetzungsabschnitts 436 mit einer solchen Form zu pressen, um eine Platte und dergleichen an der Stelle zu halten, um einen solchen Lüftungsdurchgang auszubilden.
  • 3.3 Formen der vorderen Abdeckung 303 und der hinteren Abdeckung 304 und durch solche Formen herbeigeführte vorteilhafte Effekte
  • 7 zeigt äußere Anblicke der vorderen Abdeckung 303, wobei 7 (A) eine linke Seitenansicht ist und 7 (B) eine Vorderansicht ist, während 7 (C) eine Draufsicht davon ist. 8 zeigt äußere Anblicke der hinteren Abdeckung 304, wobei 8 (A) eine linke Seitenansicht ist; 8 (B) eine Vorderansicht ist; und 8 (C) eine Draufsicht davon ist. Mit Bezug auf 2 und 3 werden die vordere Abdeckung 303 und die hintere Abdeckung 304 zum Ausbilden des Zusatzkanals in einer solchen Weise verwendet, dass sie die Zusatzkanalnut 306 des Gehäuses 302 verschließen. Ferner sind sie mit dem Vorsprungabschnitt 356 versehen, wobei der Abschnitt zum Vorsehen einer Drosselkonfiguration im Durchgang verwendet wird. Eine solche vordere Abdeckung 303 und hintere Abdeckung 304 werden durch den Harzformschritt ausgebildet, in dem ein thermoplastisches Harz in eine Form gegossen wird, so dass sie mit hoher Formgenauigkeit ausgebildet werden können. In der vorderen Abdeckung 303 und der hinteren Abdeckung 304 werden ferner ein Vorsprungabschnitt 380 und ein Vorsprungabschnitt 381 ausgebildet, wobei die Abschnitte derart angeordnet sind, dass sie einen Spalt des Hohlraumabschnitts 382 an der Spitzenendseite des Schaltungsbausteins 400 füllen, der in 4 (B) und 5 (B) gezeigt ist, und gleichzeitig den Spitzenendabschnitt des Schaltungsbausteins 400 bedecken.
  • Ein Schutzabschnitt 322 ist in der vorderen Abdeckung 303 und der hinteren Abdeckung 304 ausgebildet, die in 7 und 8 gezeigt sind. Wie in 2 und 3 gezeigt, ist der Schutzabschnitt 322 der Vorderseite, der an der vorderen Abdeckung 303 vorgesehen ist, an der Vorderseitenoberfläche eines Eingangs 343 zu einem Temperaturdetektionsabschnitt 452 angeordnet, in den das zu messende Gas 30 eintritt, während der Schutzabschnitt 322 der Rückseite, der an der hinteren Abdeckung 304 vorgesehen ist, an der Rückseitenoberfläche eines solchen Eingangs 343 angeordnet ist. Der Temperaturdetektionsabschnitt 452, der innerhalb des Eingangs 343 angeordnet ist, ist durch den Schutzabschnitt 322 geschützt, so dass er verhindern kann, dass der Temperaturdetektionsabschnitt 452 mechanisch beschädigt wird, z. B. durch Zusammenstoßen mit etwas während der Herstellung des Durchflusssensors und während dessen Installation an einem Fahrzeug.
  • Der Vorsprungabschnitt 356 ist an der Innenseitenoberfläche der vorderen Abdeckung 303 vorgesehen, wobei der Abschnitt, wie in 6 veranschaulicht, gegenüber der Durchgangsoberfläche zur Messung 430 vorgesehen ist und eine solche langgestreckte Form aufweist, dass er sich in der Richtung entlang der Durchgangsachse des Zusatzkanals erstreckt. Die Querschnittsform des Vorsprungabschnitts 356, wie in 7 (C) gezeigt, kann in Richtung der Stromabwärtsseite geneigt sein, wobei der Scheitel des Vorsprungabschnitts als Grenze zwischen beiden Seiten zu sehen ist. Die Drosselkonfiguration ist am vorstehend erwähnten Durchgang 386 durch sowohl die Durchgangsoberfläche zur Messung 430 als auch den Vorsprungabschnitt 356 gebildet und wirkt als Verringerung eines Wirbels, der im zu messenden Gas 30 erzeugt wird, in eine laminare Strömung. Gemäß dem vorliegenden Beispiel ist der Zusatzkanal mit einer Drosselkonfiguration in einen Nutabschnitt und einen Abdeckungsabschnitt unterteilt, um die Nut zu bedecken und einen Durchgang zu vollenden, der mit einer Drosselkonfiguration versehen ist, wobei der Nutabschnitt durch den Harzformschritt zum Bilden des Gehäuses 302 ausgebildet wird; dann wird die vordere Abdeckung 303, die mit dem Vorsprungabschnitt 356 versehen ist, durch einen anderen Harzformschritt ausgebildet; die Nut wird mit der vorderen Abdeckung 303 bedeckt, die als Abdeckung für die Nut wirkt, wodurch der Zusatzkanal ausgebildet wird. Während des Harzformschritts, in dem das Gehäuse 302 ausgebildet wird, wird der Schaltungsbaustein 400, der mit der Durchgangsoberfläche zur Messung 430 versehen ist, auch am Gehäuse 302 befestigt. In dieser Weise ermöglicht das Ausführen der Ausbildung der Nut, die in der Form kompliziert ist, mit dem Harzformschritt und Vorsehen der vorderen Abdeckung 303 mit dem Vorsprungabschnitt 356 für die Drosselung, dass der in 6 gezeigte Durchgang 386 mit hoher Genauigkeit ausgebildet wird. Ferner kann die Anordnungsbeziehung zwischen der Nut, der Durchgangsoberfläche zur Messung 430 und dem Wärmeübertragungsoberflächen-Aussetzungsabschnitt 436 mit hoher Genauigkeit aufrechterhalten werden, so dass eine Inkonsistenz der Qualität von Massenprodukten minimiert wird, mit dem Ergebnis, dass das Messergebnis in der Genauigkeit verbessert wird. Überdies verbessert sich die Produktivität auch dementsprechend.
  • Die Ausbildung des vorstehend erwähnten Durchgangs 386 ist methodisch auf die Ausbildung des Durchgangs 387 durch die hintere Abdeckung 304 und die Rückseitenoberfläche 431 der Durchgangsoberfläche zur Messung anwendbar. Der Durchgang 387 wird in den Nutabschnitt und den Abdeckungsabschnitt unterteilt, wobei der Nutabschnitt durch den vorstehend erwähnten Harzformschritt ausgebildet wird, der übernommen wird, wenn das Gehäuse 302 ausgebildet wird, und die Nut wird mit der hinteren Abdeckung 304 bedeckt, wodurch der Durchgang 387 ausgebildet wird. Das Ausbilden des Durchgangs 387 in dieser Weise ermöglicht, dass derselbe mit hoher Genauigkeit strukturiert wird, was auch zum Verbessern der Produktivität führt.
  • Ferner wird ein Einsetzloch 326 durch die vordere Abdeckung 303 und die hintere Abdeckung 304 für die anfängliche Positionierung des Gehäuses, der vorderen Abdeckung und der hinteren Abdeckung vorgesehen, wenn sie aneinander lasergeschweißt werden. Eine solche anfängliche Positionierung ist durch Einsetzen eines Auswerferstifts 324, der am Gehäuse 302 ausgebildet ist und in 4 und 5 gezeigt ist, auf der Basis eines solchen Einsetzlochs 326 durchführbar. Es ist zu beachten, dass ein Einsetzloch 326 und ein Auswerferstift 324 für eine solche Positionierung an zwei Stellen vorgesehen werden, aber es ist bevorzugt, dass die Größe des Einsetzlochs 326 etwas größer ist als jene des Auswerferstifts 324, so dass je weiter der Stift in das Loch eingesetzt wird, desto enger sie aneinander geklemmt werden. Dies liegt an der Tatsache, dass, wenn der Auswerferstift 324 zwangsweise in das Einsetzloch 326 geschoben wird, ein Spalt im Verbindungsabschnitt auftritt, so dass es einige Fälle gibt, in denen das Gehäuse, die vordere Abdeckung und die hintere Abdeckung nicht aneinander lasergeschweißt werden.
  • 4. Laserschweißstruktur des Gehäuses und der Abdeckungen und durch eine solche Struktur herbeigeführte vorteilhafte Effekte.
  • Der thermische Durchflusssensor 300 gemäß der vorliegenden Erfindung ist hauptsächlich im Verfahren zum Laserschweißen des Gehäuses 302, der vorderen Abdeckung 303 und der hinteren Abdeckung 304 und dieselbe Struktur gekennzeichnet. Für die Materialien des Gehäuses 302, der vorderen Abdeckung 303 und der hinteren Abdeckung 304 werden nachstehend Polybutylenterephthalat (PBT), Polyphenylensulfid (PPS), Nylon 6 (PA6), Nylon 66 (PA66) und Nylon 6T (PA6T), die kristalline Harze sind, die eine hohe Wärmebeständigkeit aufweisen, häufig übernommen.
  • Das Laserschweißen ist ein Verbindungsverfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass, nachdem ein Laserstrahl auf ein lichtabsorbierendes Harz durch ein lichtdurchlässiges Harz eingestrahlt wird, wobei das lichtdurchlässige Harz über dem lichtabsorbierenden Harz überlappt ist, um das lichtabsorbierende Harz schmelzen zu lassen, das lichtdurchlässige Harz einschließlich geschmolzen wird, um die Harze miteinander zu verbinden. Folglich ist es bevorzugt, dass natürliche Harzmaterialien, die von Farbpigmenten und dergleichen frei sind und eine Eigenschaft und Dicke aufweisen, um einen Laserstrahl um 20 % oder mehr durchzulassen, für die lichtdurchlässigen Materialien der vorderen Abdeckung 303 und der hinteren Abdeckung 304 übernommen werden. Im Gegensatz dazu ist es bevorzugt, dass das lichtabsorbierende Harzmaterial des Gehäuses 302 mit Ruß geschwärzt ist, der darin enthalten ist. Bei dem thermischen Durchflusssensor 300 gemäß der vorliegenden Erfindung ist ferner eine besonders hohe Genauigkeit und Stabilität in der Abmessung für das Gehäuse erforderlich. Folglich passiert es häufig, dass glasartige Materialien in der Größenordnung von 20 bis 40 Gewichts-% zum Material des Gehäuses zugegeben werden. Es besteht jedoch eine Tendenz, dass die Zugabe von solchen Glasmaterialien dazu die Laserdurchlässigkeit des Gehäuses verschlechtert. Aus diesem Grund ist es bevorzugt, dass der Prozentsatz des Gehalts, in dem Glasfasern zum thermoplastischen Harz zugegeben werden, aus dem das Gehäuse 302 hergestellt wird, ≥ der Prozentsatz des Gehalts, in dem Glasfasern zum thermoplastischen Material zugegeben werden, aus dem die Abdeckungen 303 und 304 hergestellt werden. Hinsichtlich des kristallinen thermoplastischen Harzes ist ferner bekannt, dass je niedriger die Formtemperatur während des Formschritts ist, desto niedriger seine Kristallisation wird (in der Situation, in der Makromoleküle in den kristallinen Zustand, in dem sie regelmäßig ausgerichtet sind, und den nicht-kristallinen Zustand, in dem sie mit der Form von zufälliger Schlingenbildung oder miteinander verschränkt existieren, aufgeteilt werden, wird das Verhältnis der kristallinen Anteile als Kristallisation bezeichnet, das folgendermaßen definiert ist: (Kristallisation) = (spezifisches Volumen von kristallinen Anteilen) ÷ (Summe von spezifischem Volumen von kristallinen Anteilen und jenem von nicht-kristallinen Anteilen)) und desto höher seine Durchlässigkeit wird. Folglich ist es bevorzugt, dass die Kristallisation des thermoplastischen Harzes, aus dem das Gehäuse 302 hergestellt wird ≥ jenes des thermoplastischen Harzes, aus dem die Abdeckungen 303 und 304 hergestellt werden. Im Aspekt der Maßgenauigkeit ist es ferner bevorzugt, dass nicht nur Glasfasern zum Harzmaterial des Gehäuses 302 zugegeben werden, sondern auch ein Polymer auf Legierungsbasis, das ein nicht kristallines Harz enthält, für ein solches Material übernommen wird.
  • Hinsichtlich der für den Laserschweißschritt verwendeten Strahlquellen sind solche Laser mit Wellenlängen im Infrarotbereich, einschließlich eines Halbleiterlasers, eines YAG-Lasers, eines Faserlasers, in Bezug auf die Kostenleistung bevorzugt, aber Laser mit anderen Wellenlängen können für die Strahlquellen gemäß dem Absorptionsvermögen des lichtabsorbierenden Harzes übernommen werden. Die Intensitätsverteilung der Laserstrahlquelle kann gemäß den Typen der daran befestigten Linse verändert werden, was einen Gaußartigen Strahl, einen Zylinderstrahl, einen ringförmigen Strahl und so weiter umfasst. Unter ihnen sind der Zylinderstrahl und der ringförmige Strahl bevorzugter zu verwenden, da das Laserschweißen gleichmäßiger erreicht wird. Wenn der Laserstrahl auf das Produkt eingestrahlt wird, kann das Laserschweißen am Produkt durch physikalisches Bewegen der Laserstrahlquelle oder des Produkts selbst auf dem Tisch durchgeführt werden oder der Laserstrahl kann darauf durch Steuern des Laserstrahls selbst unter Verwendung eines Galvanospiegels eingestrahlt werden.
  • 9 veranschaulicht den Laserschweißabschnitt und die Laserschweißstruktur des Gehäuses 302 des thermischen Durchflusssensors 300 gemäß dem vorliegenden Beispiel, wobei 9 (A) eine Draufsicht ist, die den Zustand zeigt, in dem die vordere Abdeckung 303 an den geschweißten Abschnitten 390 und 391 des Gehäuses 302 geschnitten und entfernt ist, während 9 (B) der Querschnittsansicht entlang der C-D-Ausschnittlinie des geschweißten Abschnitts 391 des Zusatzkanalabschnitts entspricht (in dem gezeigt ist, dass die vordere Abdeckung 303 an das Gehäuse gebunden ist). Das vorliegende Beispiel ist dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsprungabschnitte 308 und 309 an jedem Ende des Verbindungsabschnitts 331 der vorderen Abdeckung 303 (hier wird die hintere Abdeckung 304 auch in derselben Weise ausgebildet) entsprechend dem geschweißten Abschnitt 391 vorgesehen sind, der beide Seiten der Zusatzkanalnut über dem Gehäuse 302 umgibt, so dass er zwischen solche beiden Seiten eintritt; und die Höhe H1 des Vorsprungs 308, der auf der Seite des Zusatzkanals ausgebildet ist, ist höher gemacht als die Höhe H2 des Vorsprungs 309, der auf der entgegengesetzten Seite zum Zusatzkanal ausgebildet ist, so dass er derart angeordnet ist, dass Grate, die durch Laserschweißen erzeugt werden, bezüglich des Vorstehens zur Seite des Zusatzkanals eingeschränkt werden. Hier wird das Verfahren zum Verbinden der Abdeckungen und des Gehäuses durch Laserschweißen nachstehend in einer konkreten Weise erläutert.
  • Erstens wird das Gehäuse 302 in die vorbestimmte Position gesetzt; und die Einsetzlöcher 326, die durch die Abdeckungen 303 und 304 ausgebildet sind, werden am Auswerferstift 324 positioniert, der am Gehäuse 302 ausgebildet ist, um zu veranlassen, dass der Auswerferstift in die Löcher 326 eingesetzt wird, wodurch die Abdeckungen 303 und 304 am Gehäuse mit hoher Genauigkeit angeordnet werden. Hierauf werden die Abdeckungen und das Gehäuse derart aneinander positioniert, dass die Verbindungsabschnitte 331, die an den inneren Oberflächen der Abdeckungen 303 und 304 ausgebildet sind, über den Vorsprungabschnitt 307 überlappt werden, der am Gehäuse 302 ausgebildet ist. Danach werden die Abdeckungen 303 und 304 sowie das Gehäuse 302 mit einem transparenten Presselement gepresst, das aus Glas und einem Acrylharz und dergleichen besteht. Es ist zu beachten, dass es bevorzugt ist, dass der auf sie aufgebrachte Druck 0,1 MPa oder höher ist, um einen Spalt zwischen der oberen Oberfläche des Vorsprungabschnitts 307 des Gehäuses 302 und den Verbindungsabschnitten 331 der Abdeckungen 303 und 304 zu verringern.
  • Während ein solcher Druck intakt gehalten wird, werden dann die obere Oberfläche des Vorsprungabschnitts 307 des Gehäuses 302 im Umfang der Schaltungskammer und die Verbindungsabschnitte 331 der Abdeckungen 303 und 304 Laserschweißen unterzogen, um den geschweißten Abschnitt 390 auszubilden, und ferner werden die obere Oberfläche des Vorsprungabschnitts 307 des Gehäuses 302 im Umfang des Zusatzkanals und die Verbindungsabschnitte 331 der Abdeckungen 303 und 304 Laserschweißen unterzogen, so dass der Zusatzkanal ausgebildet wird, um den geschweißten Abschnitt 391 auszubilden. Es ist zu beachten, dass hinsichtlich der Bearbeitungsreihenfolge, in der der Laserstrahl eingestrahlt wird, sie derart beschaffen sein kann, dass, nachdem der Zusatzkanal lasergeschweißt ist, die Schaltungskammer lasergeschweißt wird. Aufgrund dessen, dass jedoch eine Tendenz besteht, dass der Anfangspunkt und der Endpunkt der Laserbestrahlung instabil werden, so dass es bevorzugt ist insbesondere im Fall der Schaltungskammer, dass die Positionen von solchen Anfangs- und Endpunkten vom geschweißten Abschnitt 390 verlagert werden.
  • Hier werden unsere Feststellungen über eine solche Struktur, um einzuschränken, dass solche Grate zur Seite des Zusatzkanals vorstehen, und das vorstehend erwähnte Laserschweißverfahren weiter ausgearbeitet wie folgt. Wie in 10 (A) gezeigt, wobei die Abdeckungen 303 und 304 an das Gehäuse 302 lasergeschweißt werden, aufgrund dessen, dass ein Laserstrahl 500 eingestrahlt wird, wobei die Abdeckungen und das Gehäuse mit einem transparenten Presselement, das in den Zeichnungen nicht gezeigt ist, gepresst werden, gibt es einige Fälle, in denen ein Teil des geschmolzenen Harzes sich der Leistungsenergie des Laserstrahls 500 in Grate umwandelt gemäß. Wenn solche Grate schließlich zur Innenseite des Zusatzkanals vorstehen, tritt eine Turbulenz im zu messenden Gas auf, das durch den Zusatzkanal strömt, gemäß dem Grad, in dem solche Grate vorstehen, und den Stellen, an denen sie vorstehen, so dass es einige Fälle gibt, in denen die Durchflussrate des zu messenden Gases 30 nicht mit hoher Genauigkeit mit dem Durchflussraten-Detektionsabschnitt 602 gemessen werden kann, der innerhalb des Zusatzkanals angeordnet ist. Die vorstehenden Grate wirken sich jedoch schlecht auf die Messeigenschaften des thermischen Durchflusssensors 300 aus, aber die Vorteile in Bezug auf solche Grate liegen unter anderem in den Tatsachen, dass die Schweißfestigkeit verstärkt wird, wenn die Leistungsenergie stark genug ist, um solche Grate zu erzeugen, und im Aspekt der Zuverlässigkeit die Bildung solcher Grate zum Mildern einer Spannung und zum Verbessern der Schweißfestigkeit beiträgt. Insbesondere wenn das Laserschweißen durchgeführt wird, gibt es einige Fälle, in denen die Abdeckungen 303 und 304 für den Zweck der Priorisierung der Laserdurchlässigkeit der Abdeckungen 303 und 304 verdünnt werden, aber dies verursacht manchmal ein Problem mit der Schweißfestigkeit. In einem solchen Fall spielt die Bildung solcher Grate die große Rolle zum Verbessern der Schweißfestigkeit und Steifigkeit.
  • Folglich haben die vorliegenden Erfinder als Struktur, die Grate bezüglich des Vorstehens in den Zusatzkanal einschränkt und zum Verstärken der Schweißfestigkeit beiträgt, die Idee entwickelt, dass die Vorsprungabschnitte 308 und 309 an jedem Ende des Verbindungsabschnitts 331 der Abdeckungen 303 bzw. 304 vorgesehen werden, der dem geschweißten Abschnitt 391 auf der Seite des Zusatzkanals entspricht, und die Höhe H1 des Vorsprungs 308, der auf der Seite des Zusatzkanals ausgebildet ist, höher gemacht wird als die Höhe H2 des Vorsprungs 309, der auf der entgegengesetzten Seite zum Zusatzkanal ausgebildet ist. Um normalerweise beobachtete Grate bezüglich des Vorstehens in diesen einzuschränken, haben die vorliegenden Erfinder in Betracht gezogen, dass ein Vorsprung, der in der Höhe groß ist, an jedem Ende des Verbindungsabschnitts 331 der Abdeckungen 303 bzw. 304 bereitgestellt werden würde, haben jedoch am Ende festgestellt, dass Abschnitte, die in der Höhe groß sind, innerhalb der Abdeckungen 303 und 304 vorhanden sind, die Fluidität des Harzes behindert wird, so dass die Laserdurchlässigkeit des Verbindungsabschnitts 311 der Abdeckungen 303 bzw. 304, der den geschweißten Abschnitten 390 und 391 des Gehäuses 302 entspricht, verschlechtert wird. Im Fall des thermischen Durchflusssensors 300 verursacht ferner die Vergrößerung des Intervalls zwischen dem Vorsprungabschnitt 307 des Gehäuses 302 und den Vorsprungabschnitten 308 und 309 der Abdeckungen 303 bzw. 304 auf der Seite des Zusatzkanals eine Turbulenz im zu messenden Gas, so dass es bevorzugt ist, dass das Intervall zwischen dem Vorsprungabschnitt 307 des Gehäuses 302 und den Vorsprungabschnitten 308 und 309 der Abdeckungen 303 bzw. 304 so klein wie möglich ist, aber die vorliegenden Erfinder haben auch festgestellt, dass mit einer solchen Struktur, die implementiert wird, um zu versuchen zu erzwingen, dass die Harzgrate eingeschlossen werden wird, es dazu führt, dass kein Raum besteht, damit das Harz entweicht, so dass der interne Druck, der beim Laserschweißen erzeugt wird, eine übermäßige Restspannung verursacht, mit dem Ergebnis, dass die Zuverlässigkeit mit dem Verbindungsabschnitt im Gegenteil verschlechtert wird.
  • Das Vorsehen des Vorsprungabschnitts 308 mit großer Höhe auf einer Seite des Verbindungsabschnitts 331 der Abdeckungen 303 bzw. 304 an dem geschweißten Abschnitt 391 des Gehäuses 302 gemäß dem vorliegenden Beispiel ermöglicht folglich, dass die Verschlechterung der Laserdurchlässigkeit minimiert wird und die Grate effektiv zum Mildern der Restspannung und Verbessern der Schweißfestigkeit verwendet werden, wobei die Struktur erfolgreich verhindert, dass die Messeigenschaften der Durchflussrate sich verschlechtern und den Verbindungszustand mit hoher Zuverlässigkeit sicherstellt. Es ist gemäß der vorliegenden Anordnung zu beachten, dass es bevorzugt ist, dass die Höhe H1 des Vorsprungabschnitts 308, der auf der Seite des Zusatzkanals ausgebildet ist, um 0,3 mm bis 0,5 mm höher ist als die Oberflächenposition des geschweißten Abschnitts 391 mit dem Gehäuse 302. Vorausgesetzt, dass eine solche Höhe größer ist als jene, wird der Grad, in dem sich die Laserdurchlässigkeit verschlechtert, verschlimmert, während vorausgesetzt, dass eine solche Höhe kleiner ist als jene, die Grate schließlich bis zur Innenseite des Zusatzkanals vorstehen. Im Gegensatz dazu ist es bevorzugt, dass die Höhe H2 des Vorsprungabschnitts 309, der auf der entgegengesetzten Seite zum Zusatzkanal ausgebildet ist, innerhalb des Bereichs von 0 bis 0,2 mm liegt, innerhalb welchem Bereich festgestellt wird, dass eine geringe Auswirkung auf die Verschlechterung der Laserdurchlässigkeit besteht oder keine Auswirkung darauf besteht. Um Grate effizient zu erzeugen, ist es ferner vorteilhaft, dass eine Neigung an der Seitenoberfläche des Vorsprungabschnitts 307 vorgesehen ist, der am Gehäuse 302 ausgebildet ist, und der einfallende Laserpunktdurchmesser W2 größer ist als die Breite W1 des flachen Abschnitts am Spitzenende des Vorsprungabschnitts 307 des Gehäuses 302, wie in 10 gezeigt. Das Vorsehen von Neigungen an den Seitenoberflächen des Vorsprungabschnitts 307 ermöglicht, dass eine Kehle durch Grate ausgebildet wird, um die Schweißzuverlässigkeit zu verbessern. Es ist zu beachten, dass der Versuch, Grate zu erzeugen, indem der einfallende Laserpunktdurchmesser kleiner gemacht wird als die Breite W1 des flachen Abschnitts des Vorsprungabschnitts, der am Gehäuse 302 ausgebildet ist, verursacht, dass der Laserstrahl mit übermäßiger Leistungsenergie auf den Laserstrahl-Aufbringabschnitt eingestrahlt wird, so dass es häufig passiert, dass ein solcher Abschnitt schließlich voller Leerstellen ist.
  • Die vorliegende Anordnung wird auf den ganzen Zusatzkanal mit Bezug auf 9 angewendet, aber sie kann lokal gemäß den Eigenschaften des thermischen Durchflusssensors 300 und der Festigkeitskonstruktion, die für die Schweißzuverlässigkeit erforderlich ist, angewendet werden. Aufgrund der Konstruktion des thermischen Durchflusssensors 300 bestehen ferner Fälle, in denen beide Seiten, die den geschweißten Abschnitt 391 einfügen, zu Zusatzkanälen strukturiert sind, in welchem Fall die Anwendung der vorliegenden Anordnung von der Empfindlichkeit der Messeigenschaften der Durchflussrate abhängt. Im Fall der in 9 (A) gezeigten Struktur wirken sich beispielsweise der Eingang und der Ausgang der Zusatzkanals auf die Messeigenschaften der Durchflussrate am wenigsten aus, so dass er derart angeordnet sein kann, dass die Vorsprungabschnitte, die für einen solchen Eingang und Ausgang gerichtet sind, in der Größe verringert sind.
  • <Beispiel 2>
  • 11 ist eine Ansicht, die ein anderes Beispiel des thermischen Durchflusssensors 300 und der Laserschweißstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, wobei eine Neigung am Vorsprungabschnitt 307 des Gehäuses 302 und am Vorsprungabschnitt 308 vorgesehen ist, der sich auf der Seite des Zusatzkanals des Verbindungsabschnitts 331 der Abdeckungen 303 bzw. 304 befindet, damit sie aneinander lasergeschweißt werden, wobei der Neigungswinkel θ1 des Vorsprungabschnitts 307 des Gehäuses 302 größer gemacht ist als der Neigungswinkel θ2 des Vorsprungabschnitts 308 der Abdeckungen 303 bzw. 304. Die vorliegende Anordnung verhindert, dass ein Teil der Grate, vorausgesetzt, dass sie abgelöst werden, in den Zusatzkanal fällt. Ferner ermöglicht es, dass der Neigungswinkel θ4 des Vorsprungabschnitts 309, der auf der entgegengesetzten Seite zum Zusatzkanal vorgesehen ist, größer gemacht wird als den Neigungswinkel θ3 des Vorsprungabschnitts 307 des Gehäuses 302, der auf der entgegengesetzten Seite zum Zusatzkanal vorgesehen ist, dass der Verbindungsbereich durch Grate weiter sichergestellt wird und die Schweißfestigkeit sich dementsprechend verbessert.
  • <Beispiel 3>
  • 12 ist eine Ansicht, die ein anderes Beispiel des thermischen Durchflusssensors und der Laserschweißstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, wobei die Menge an Graten, die am lasergeschweißten Abschnitt 391 erzeugt werden, auf der entgegengesetzten Seite zum Zusatzkanal erhöht wird, und die Grate sich weiter erstrecken als die Höhe des Vorsprungabschnitts 309. Wie vorstehend erwähnt, gibt es im Versuch zu erzwingen, dass die Harzgrate mit dem Vorsprungabschnitt zum Zeitpunkt des Laserschweißens eingeschlossen werden, einige Fälle, in denen die Schweißzuverlässigkeit mit dem Verbindungsabschnitt verschlechtert wird. In einem solchen Fall kann eine solche Zuverlässigkeit verbessert werden, indem in der entgegengesetzten Seite des Vorsprungabschnitts zum Zusatzkanal nicht geschlossen wird und viele Grate auf einer solchen Seite erzeugt werden. Mit anderen Worten, dass der Grad, in dem die Grate vorstehen, größer gemacht wird als die Höhe H2 des Vorsprungabschnitts, der auf der entgegengesetzten Seite zum Zusatzkanal vorgesehen ist, ermöglicht, dass eine weiter verbesserte Zuverlässigkeit mit dem Verbindungsabschnitt sichergestellt wird. Als Mittel zum Implementieren der vorliegenden Anordnung ist es bevorzugt, dass das Laserstrahlpunktzentrum auf der entgegengesetzten Seite des Vorsprungabschnitts 307 des Gehäuses 302 zum Zusatzkanal angeordnet ist als am mittleren Abschnitt davon. Es ist zu beachten, dass, wenn die vorliegende Anordnung ein Problem mit der Formkonstruktion des thermischen Durchflusssensors 300 verursacht, angemessen achtgegeben werden soll, so dass die Länge zwischen dem geschweißten Abschnitt 391 des Gehäuses 302 und der freiliegenden Oberfläche der Abdeckungen 303 bzw. 304 vergrößert wird.
  • Es ist zu beachten, dass in derselben Struktur, wie zum Ausbilden des geschweißten Abschnitts 391 des Zusatzkanalabschnitts übernommen, auch hinsichtlich des geschweißten Abschnitts 390 auf der Schaltungskammerseite er derart beschaffen sein kann, dass Vorsprungabschnitte, die in der Höhe unterschiedlich sind, an jedem Ende des Verbindungsabschnitts 331 der Abdeckungen 303 bzw. 304 ausgebildet werden, wodurch die Grate erzeugt werden. Im Fall des thermischen Durchflusssensors 300 gemäß der vorliegenden Erfindung sind innerhalb der Schaltungskammer die Verdrahtungen des Verbindungsanschlusses 412 des Schaltungsbausteins 400, das innere Ende 361 des externen Anschlusses des externen Verbindungsabschnitts 305 und der Anschluss-Verbindungsabschnitt 320, wobei solche Anschlüsse aneinander gebondet sind, und dergleichen ausgebildet, so dass es erforderlich ist, die Schaltungskammer abzudichten, um zu verhindern, dass solche Verdrahtungen kurzgeschlossen und korrodiert werden. Folglich sind die Schweißqualität und Zuverlässigkeit, die hoch genug sind, um die Luftdichtheit sicherzustellen, mit der ein korrosives Gas und Wasserdampf blockiert werden, für die Schaltungskammer erforderlich. Die Anwendung der vorliegenden Anordnung auch auf die Schaltungskammerseite ermöglicht, dass nicht nur die Zuverlässigkeit des Zusatzkanals, sondern auch jene der Schaltungskammer verbessert wird. Im Fall der vorliegenden Anordnung kann ein höherer Vorsprungabschnitt entweder an der Innenseite der Abdeckung oder an der Außenseite davon bereitgestellt werden, aber unter Berücksichtigung, dass sich eine Öffnung 438 innerhalb der Schaltungskammer befindet, ist es bevorzugt, dass ein solcher höherer Vorsprungabschnitt an der Innenseite davon bereitgestellt wird. Im Fall des thermischen Durchflusssensors 300 gemäß der vorliegenden Erfindung besteht jedoch teilweise ein geschweißter Abschnitt zum Bilden des Zusatzkanals und der Schaltungskammer gemeinsam, in welchem Fall es erforderlich ist, dass der Zusatzkanal priorisiert wird.
  • <Beispiel 4>
  • 13 ist eine Ansicht, die ein anderes Beispiel des thermischen Durchflusssensors 300 und der Laserschweißstruktur zeigt, in der winzige Unregelmäßigkeiten 392 an dem Abschnitt ausgebildet sind, der der geklebten Oberfläche zwischen dem Vorsprungabschnitt 308, der am Endabschnitt des Verbindungsabschnitts 331 der Abdeckungen 303 bzw. 304 ausgebildet ist, und den Graten entspricht, wodurch die Schweißfestigkeit verbessert wird. Die vorliegende Laserschweißanordnung ist derart, dass ein Laserstrahl 500, der durch die Abdeckungen 303 und 304 übertragen wird, das Harz schmilzt, aus dem das Gehäuse 302 hergestellt ist, und das geschmolzene Harz wird an die Abdeckungen 303 und 304 geklebt, wodurch die Abdeckungen und das Gehäuse aneinander lasergeschweißt werden. Mit winzigen Unregelmäßigkeiten 392, die am Harz gebildet sind, aus dem die Abdeckungen 303 und 304 hergestellt sind, strömt folglich das geschmolzene Harz in solche Unregelmäßigkeiten, was zum Verbessern der Schweißfestigkeit beiträgt. Es ist bevorzugt, dass solche winzigen Unregelmäßigkeiten 392 an der Form ausgebildet werden, deren Rauheitsmittelwert (Ra) vorzugsweise als innerhalb des Bereichs von 1,0 bis 3,0 µm definiert ist. Wenn ein solcher Rauheitsmittelwert über einen solchen Bereich hinaus geht, wird das geschmolzene Harz nicht in solche Unregelmäßigkeiten gefüllt, so dass die Verbindungsfestigkeit verschlechtert wird. Es ist zu beachten, dass, vorausgesetzt, dass solche winzigen Unregelmäßigkeiten 392 selbst an dem Abschnitt vorgesehen sind, der der geklebten Oberfläche zwischen den Abdeckungen 303 bzw. 304 und dem Gehäuse 302 entspricht, der Laserstrahl an einer solchen geklebten Oberfläche gestreut wird, so dass einige Fälle bestehen, in denen der Laserschweißzustand gemäß dem Grad verschlechtert wird, in dem ein Spalt jeweils zwischen den Abdeckungen und dem Gehäuse gebildet wird. Unter Berücksichtigung von solchen Fällen ist es bevorzugt, dass solche winzigen Unregelmäßigkeiten 392 nur an der geklebten Oberfläche zwischen dem Vorsprungabschnitt und den Graten vorgesehen sind.
  • Ferner ist das Konzept der vorliegenden Erfindung auch auf die anderen Produkte anwendbar, deren technisches Problem ähnlich zu jenem der vorliegenden Erfindung neben dem thermischen Durchflusssensor 300 ist, und ist für das Laserschweißen der thermoplastischen Harze als Ganzes anwendbar. Als nicht kristalline thermoplastische Harze werden hier veranschaulicht Polystyrol (PS), Acrylnitrilstyrol (AS), Acrylnitrilbutadienstyrol-Copolymer (ABS), Polyetherimid (PEI) Polycarbonat (PC), Polyarylat (PAR), Polymethylmethacrylat (PMMA), Cycloolefin-Polymer (COP), Cycloolefin-Copolymer (COC), Polysulfon (PSF), Polyethersulfon (PES), Polyvinylchlorid (PVC) und Polyvinylidenchlorid (PVDC). Als andere kristalline Harze als vorstehend angegeben werden hier veranschaulicht Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), Polyoxymethylen (POM), Polyethylenterephthalat (PET), Polytrimethylenterephthalat (PTT), Polyethylennaphthalat (PEN), Polyetheretherketon (PEEK), Flüssigkristall-Polymer (LCP) und Polytetrafluorethylen (PTFE). Polymere auf Legierungsbasis, die solche nicht-kristallinen Harze enthalten, solche anorganischen Materialien wie Glasfasern und die thermoplastischen Harze, die ein spezielles Additiv enthalten, sind auch von der vorliegenden Erfindung abgedeckt. Im Allgemeinen sind die nicht kristallinen Harze in der Formbarkeit und Transparenz ausgezeichnet, während die kristallinen Harze in der Wärmebeständigkeit und chemischen Beständigkeit ausgezeichnet sind. Ferner ist die vorliegende Erfindung nicht nur auf die vorstehend erwähnten thermoplastischen Harze, sondern auch wärmehärtende Harze wie z. B. Harze auf Epoxidbasis anwendbar.
  • In den hier dargestellten Beispielen werden sie separat voneinander erläutert, aber es soll erkannt werden, dass sie nicht zueinander irrelevant sind, vielmehr besteht eine Beziehung zwischen ihnen insofern als eines von ihnen einem teilweise modifizierten oder vollständig modifizierten Beispiel des anderen entspricht.
  • Bezugszeichenliste
    • 24:
    Abgas,
    30:
    zu messendes Gas,
    110:
    Kraftmaschinenzylinder,
    112:
    Kraftmaschinenkolben,
    114:
    Kraftmaschinenkolben,
    116:
    Einlassventil,
    118:
    Auslassventil,
    122:
    Luftfilter,
    124:
    Hauptkanal,
    126:
    Drosselkörper,
    128:
    Einlasskrümmer,
    132:
    Drosselventil,
    144:
    Drosselwinkelsensor,
    146:
    Drehwinkelsensor,
    148:
    Sauerstoffsensor,
    152:
    Kraftstoffeinspritzventil,
    154:
    Zündkerze,
    156:
    Leerlaufluft-Steuerventil,
    200:
    Steuervorrichtung,
    300:
    thermischer Durchflusssensor,
    302:
    Gehäuse,
    303:
    vordere Abdeckung,
    304:
    hintere Abdeckung,
    305:
    externer Verbindungsabschnitt,
    306:
    Zusatzkanalnut,
    307:
    Vorsprungabschnitt des Gehäuses zum Laserschweißen,
    308:
    Vorsprungabschnitt der Abdeckung auf der Zusatzkanalseite,
    309:
    Vorsprungabschnitt der Abdeckung auf der entgegengesetzten Seite zum Zusatzkanal,
    310:
    Messabschnitt,
    312:
    Flansch,
    315:
    wärmeisolierender Abschnitt,
    317:
    Stromaufseitenvorsprung,
    318:
    Stromabseitenvorsprung,
    320:
    Anschluss-Verbindungsabschnitt,
    322:
    Vorsprungabschnitt,
    324:
    Auswerferstift,
    326:
    Einsetzloch,
    328:
    Positionierungsabschnitt,
    331:
    Verbindungsabschnitt der Abdeckung,
    341:
    stromabseitiger Abschnitt,
    342:
    stromaufseitiger Abschnitt,
    343:
    Eingang,
    347:
    Abschnitt mit spitzer Neigung,
    350:
    Eingang,
    351:
    Eingangsnut,
    352:
    Ausgang,
    353:
    Ausgangsnut,
    356:
    Vorsprungabschnitt,
    361:
    inneres Ende des externen Anschlusses,
    380:
    Vorsprungabschnitt,
    381:
    Vorsprungabschnitt,
    382:
    Hohlraumabschnitt,
    386:
    Durchgang auf der Vorderseite,
    387:
    Durchgang auf der Rückseite,
    390:
    geschweißter Abschnitt des Schaltungskammerabschnitts,
    391:
    geschweißter Abschnitt des Zusatzkanalabschnitts,
    392:
    Unregelmäßigkeitenausbildungsabschnitt des Gehäuses,
    400:
    Schaltungsbaustein,
    412:
    Verbindungsanschluss,
    430:
    Durchgangsoberfläche zur Messung,
    431:
    Rückseitenoberfläche der Durchgangsoberfläche zur Messung,
    436:
    Wärmeübertragungsoberflächen-Aussetzungsabschnitt,
    438:
    Öffnung,
    452:
    Temperaturdetektionsabschnitt,
    500:
    Laserstrahl, und
    602:
    Durchflussraten-Detektionsabschnitt

Claims (13)

  1. Durchflusssensor mit einem Gehäuse (302) zum Aufnehmen eines Zusatzkanals mit einer Öffnung, durch die ein zu messendes Fluid aufgenommen wird; einem Durchflussraten-Detektionsabschnitt (602), der innerhalb des Zusatzkanals angeordnet ist, um eine Durchflussrate des zu messenden Fluids zu messen; elektronischen Teilen, die vom Zusatzkanal isoliert sind, um den Durchflussraten-Detektionsabschnitt (602) anzusteuern, innerhalb einer Schaltungskammer; und einer Harzabdeckung (303, 304), die mit dem Gehäuse (302) verbunden ist, um die Schaltungskammer von einer Umgebungsatmosphäre luftdicht abzudichten, wobei der Durchflussraten-Detektionsabschnitt (602), der an einem Spitzenende eines Schaltungsbausteins (400) vorgesehen ist, in den Zusatzkanal vorsteht, so dass er im Durchflusssensor aufgenommen wird; ein Vorsprungabschnitt (307), der am Gehäuse (302) ausgebildet ist, um den Zusatzkanal mit der Harzabdeckung (303, 304) dazwischen zu bilden, und ein Verbindungsabschnitt (331), der an einer inneren Oberfläche der Harzabdeckung (303, 304) ausgebildet ist, aneinander lasergeschweißt sind; ein Vorsprung (308, 309) an jedem Ende des Verbindungsabschnitts (331) der Harzabdeckung (303, 304) ausgebildet ist; und eine Höhe (H1) des Vorsprungs (308) auf der Seite des Zusatzkanals höher gemacht ist als die Höhe (H2) des Vorsprungs (309) auf einer entgegengesetzten Seite zum Zusatzkanal.
  2. Durchflusssensor nach Anspruch 1, wobei eine Breite des Verbindungsabschnitts (331), der an der Harzabdeckung (303, 304) ausgebildet ist, um eine Breite größer ausgebildet ist, über die Grate eines geschmolzenen Harzes ausgebildet sind, als eine Breite (W1) der oberen Oberfläche des Vorsprungabschnitts (307), der am Gehäuse (302) ausgebildet ist.
  3. Durchflusssensor nach Anspruch 1, wobei ein einfallender Laserstrahlpunktdurchmesser größer ist als eine Breite (W1) der oberen Oberfläche des am Gehäuse (302) ausgebildeten Vorsprungabschnitts (307).
  4. Durchflusssensor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei eine Neigung an einer Seitenoberfläche zumindest eines Teils des Vorsprungabschnitts (307) vorgesehen ist, der am Gehäuse (302) ausgebildet ist.
  5. Durchflusssensor nach Anspruch 4, wobei ein Neigungswinkel (θ1) des Vorsprungabschnitts (307), der am Gehäuse (302) ausgebildet ist, größer gemacht ist als ein Neigungswinkel (θ4) eines Vorsprungs (308), der an der Harzabdeckung (303, 304) auf der Seite des Zusatzkanals ausgebildet ist.
  6. Durchflusssensor nach Anspruch 4, wobei der Neigungswinkel (θ3) des Vorsprungabschnitts (307), der am Gehäuse (302) ausgebildet ist, kleiner gemacht ist als der Neigungswinkel (θ4) des Vorsprungs (309), der an der Harzabdeckung (303, 304) auf der entgegengesetzten Seite zum Zusatzkanal ausgebildet ist.
  7. Durchflusssensor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei winzige Unregelmäßigkeiten (392) an einer Seitenoberfläche des Vorsprungs (308) ausgebildet sind, der an einem Endabschnitt des Verbindungsabschnitts (331) der Harzabdeckung (303, 304) vorgesehen ist.
  8. Durchflusssensor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei hinsichtlich des Vorsprungs (308, 309), der an jedem Ende des Verbindungsabschnitts (331) der Harzabdeckung (303, 304) ausgebildet ist und an den Vorsprungabschnitt (307) des Gehäuses (302) gebunden ist, der in einem Umfang der Schaltungskammer liegt, eine Höhe (H1) des Vorsprungs (308) an der Innenseite der Schaltungskammer größer gemacht ist als eine Höhe (H2) eines Vorsprungs (309) an einer Außenseite der Schaltungskammer.
  9. Durchflusssensor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei ein Prozentsatz des Gehalts, in dem Glasfasern zu einem thermoplastischen Harz zugegeben werden, aus dem die Harzabdeckung (303, 304) hergestellt wird, kleiner ist als ein Prozentsatz des Gehalts, in dem Glasfasern zu einem thermoplastischen Material zugegeben werden, aus dem das Gehäuse (302) hergestellt wird.
  10. Durchflusssensor nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei eine Kristallisation des thermoplastischen Harzes, aus dem das Gehäuse (302) hergestellt ist, größer ist als jene des thermoplastischen Harzes, aus dem die Harzabdeckung (303, 304) hergestellt ist.
  11. Durchflusssensor nach den Ansprüchen 1 bis 10, wobei ein Elastizitätsmodul des thermoplastischen Harzes, aus dem das Gehäuse (302) hergestellt ist, größer ist als jener des thermoplastischen Harzes, aus dem die Harzabdeckung (303, 304) hergestellt ist.
  12. Herstellungsverfahren eines Durchflusssensors (300) mit den Schritten des Ausbildens eines ersten Vorsprungabschnitts, um eine Schaltungskammer durch eine Harzabdeckung (303, 304) abzudichten, und eines zweiten Vorsprungabschnitts zur Verbindung, um einen Zusatzkanal mit der Harzabdeckung (303, 304) dazwischen in einem Gehäuse (302) zu bilden, in dem eine Zusatzkanalnut (306), die mit einer Öffnung versehen ist, durch die ein zu messendes Fluid aufgenommen wird, ausgebildet ist, und das einen Durchflussraten-Detektionsabschnitt (602), der innerhalb des Zusatzkanals angeordnet ist, um eine Durchflussrate des zu messenden Fluids zu messen, und elektronische Teile, die vom Zusatzkanal isoliert sind, um den Durchflussraten-Detektionsabschnitt (602) anzusteuern, in der Schaltungskammer aufnimmt; des Ausbildens von Verbindungsabschnitten (331) an der Harzabdeckung (303, 304), die mit dem ersten und dem zweiten Vorsprungabschnitt verbunden werden sollen, die am Gehäuse (302) ausgebildet sind, sowie des Ausbildens eines dritten Vorsprungabschnitts an jedem Ende des Verbindungsabschnitts (331), der mit dem zweiten Vorsprungabschnitt verbunden werden soll, wobei der dritte Vorsprungabschnitt derart ausgebildet wird, dass eine Höhe (H1) eines Vorsprungs (308), der auf einer Seite des Zusatzkanals ausgebildet ist, höher gemacht wird als jene eines Vorsprungs (309), der auf einer entgegengesetzten Seite zum Zusatzkanal ausgebildet wird; des Überlappens und Anordnens eines Gehäusevorsprungabschnitts (307) des Gehäuses (302), in dem die jeweiligen elektronischen Teile aufgenommen sind, zwischen den Vorsprüngen (308, 309) der Harzabdeckung (303, 304), die übereinander in Position ausgerichtet sind, wobei der Gehäusevorsprungabschnitt (307) aus den ersten und zweiten Vorsprungabschnitten gebildet ist; ein Druck auf das überlappte Gehäuse (302) und die Harzabdeckung (303, 304) aufgebracht wird; des Einstrahlens eines Laserstrahls auf die Harzabdeckung (303, 304), um zuerst ein Intervall zwischen dem ersten Vorsprungabschnitt und dem entsprechenden Verbindungsabschnitt (331) lasergeschweißt herzustellen und dann ein Intervall zwischen dem zweiten Vorsprungabschnitt und dem entsprechenden Verbindungsabschnitt (331) lasergeschweißt herzustellen, wodurch die Harzabdeckung (303, 304) mit dem Gehäuse (302) verbunden wird.
  13. Herstellungsverfahren eines Durchflusssensors mit den Schritten des Ausbildens eines ersten Vorsprungabschnitts, um eine Schaltungskammer durch eine Harzabdeckung (303, 304) abzudichten, und eines zweiten Vorsprungabschnitts zur Verbindung, um einen Zusatzkanal mit der Harzabdeckung (303, 304) dazwischen in einem Gehäuse (302) zu bilden, in dem eine Zusatzkanalnut (306), die mit einer Öffnung versehen ist, durch die ein zu messendes Fluid aufgenommen wird, ausgebildet ist, und das einen Durchflussraten-Detektionsabschnitt (602), der innerhalb des Zusatzkanals angeordnet ist, um eine Durchflussrate des zu messenden Fluids zu messen, und elektronische Teile, die vom Zusatzkanal isoliert sind, um den Durchflussraten-Detektionsabschnitt (602) anzusteuern, in der Schaltungskammer aufnimmt; des Ausbildens von Verbindungsabschnitten (331) an der Harzabdeckung (303, 304), die mit dem ersten und dem zweiten Vorsprungabschnitt verbunden werden sollen, die am Gehäuse (302) ausgebildet sind, sowie des Ausbildens eines dritten Vorsprungabschnitts an jedem Ende des Verbindungsabschnitts (331), der mit dem zweiten Vorsprungabschnitt verbunden werden soll, wobei der dritte Vorsprungabschnitt derart ausgebildet wird, dass eine Höhe (H1) eines Vorsprungs (308), der auf einer Seite des Zusatzkanals ausgebildet ist, höher gemacht wird als jene eines Vorsprungs (309), der auf einer entgegengesetzten Seite zum Zusatzkanal ausgebildet wird; des Überlappens und Anordnens eines Gehäusevorsprungabschnitts (307) des Gehäuses (302), in dem die jeweiligen elektronischen Teile aufgenommen sind, zwischen den Vorsprüngen (308, 309) der Harzabdeckung (303, 304), die übereinander in Position ausgerichtet sind, wobei der Gehäusevorsprungabschnitt (307) aus den ersten und zweiten Vorsprungabschnitten gebildet ist; ein Druck auf das überlappte Gehäuse (302) und die Harzabdeckung (303, 304) aufgebracht wird; des Einstrahlens eines Laserstrahls auf die Harzabdeckung (303, 304), um zuerst ein Intervall zwischen dem zweiten Vorsprungabschnitt und dem entsprechenden Verbindungsabschnitt (331) lasergeschweißt herzustellen und dann ein Intervall zwischen dem ersten Vorsprungabschnitt und dem entsprechenden Verbindungsabschnitt (331) lasergeschweißt herzustellen, wodurch die Harzabdeckung (303, 304) mit dem Gehäuse (302) verbunden wird.
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