DE112019000135T5

DE112019000135T5 - Vorrichtung zur messung einer physikalischen grösse

Info

Publication number: DE112019000135T5
Application number: DE112019000135.3T
Authority: DE
Inventors: Norio Ishitsuka; Takayuki Yogo
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2018-03-09
Filing date: 2019-01-31
Publication date: 2020-07-02
Anticipated expiration: 2039-02-01
Also published as: US20200363247A1; CN111247398B; WO2019171837A1; DE112019000135B4; JP6838227B2; CN111247398A; JP2019158429A; US11112287B2

Abstract

Bei einer Vorrichtung zur Messung einer physikalischen Größe, bei der eine Leiterplatte verwendet wird, wird das Brechen einer Verdrahtung auf der Leiterplatte unterdrückt. Es sind ein Flansch 110 zur Befestigung an einem Hauptdurchgang, ein Gehäuse 101, das vom Flansch 110 ins Innere des Hauptdurchgangs vorsteht, und eine Leiterplatte 140, die am Gehäuse 101 befestigt ist und auf der ein Messelement angebracht ist, das eine physikalische Größe misst, vorgesehen. Eine Verdrahtung der Leiterplatte 140 weist mehrere entlang einer Richtung einer Fläche gebildete Unregelmäßigkeiten auf und ist so eingerichtet, dass die Ausbildungsrichtung der Unregelmäßigkeiten entlang der Richtung orientiert ist, in der das Gehäuse 101 ins Innere des Hauptdurchgangs vorsteht.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Vorrichtung zur Messung einer physikalischen Größe von Ansaugluft eines Verbrennungsmotors.
Technischer Hintergrund
Im Stand der Technik ist eine Erfindung bekannt, die sich auf eine Vorrichtung zur Messung einer physikalischen Größe von Ansaugluft eines Verbrennungsmotors bezieht (siehe nachstehende PTL 1). Die in PTL 1 beschriebene Vorrichtung zur Messung einer physikalischen Größe weist eine Leiterplatte mit einem auf einer Außenfläche eines Plattenkörpers gebildeten Isolierfilm und ein Gehäuse, worin die Leiterplatte spritzgegossen ist, auf (siehe dasselbe Dokument, Anspruch 1 und dergleichen).
Die Leiterplatte weist Folgendes auf: einen Befestigungsabschnitt, der am Gehäuse befestigt ist, einen Pressabschnitt, gegen den eine Form zur Formung des Gehäuses gepresst wird, einen Leiteranordnungsabschnitt, an dem ein Leiter einer Schaltung angeordnet ist, und einen Begrenzungsabschnitt, der zwischen zumindest einem vom Befestigungsabschnitt und vom Pressabschnitt und dem Leiteranordnungsabschnitt ausgebildet ist.
Der Isolierfilm weist einen ersten Bereich, der am Befestigungsabschnitt angeordnet ist, einen zweiten Bereich, der am Pressabschnitt angeordnet ist, einen dritten Bereich, der am Leiteranordnungsabschnitt angeordnet ist, und einen vierten Bereich, der am Begrenzungsabschnitt angeordnet ist, auf und weist zwischen dem ersten und dem zweiten Bereich und dem vierten Bereich unterschiedliche Dicken auf.
Zitatliste
Patentliteratur
PTL 1: JP 2017-150929 A
Kurzfassung der Erfindung
Technisches Problem
Durch die herkömmliche Vorrichtung zur Messung einer physikalischen Größe kann die Korrosion des Leiters der Leiterplatte, die durch eine Beschädigung des Isolierfilms hervorgerufen wird, sehr gut verringert werden. Eine solche Vorrichtung zur Messung einer physikalischen Größe wird so installiert, dass sie von einer Wandfläche des Hauptdurchgangs, wodurch Ansaugluft, bei der eine physikalische Größe gemessen werden soll, strömt, ins Innere des Hauptdurchgangs vorsteht.
Das heißt, dass sich die herkömmliche Vorrichtung zur Messung einer physikalischen Größe in einem freitragenden Zustand befindet, in dem ein Ende von der Wand des Hauptdurchgangs der Ansaugluft getragen wird und das andere Ende frei ist. Deshalb vibriert die Vorrichtung zur Messung einer physikalischen Größe beispielsweise infolge einer Drehung eines Verbrennungsmotors und verzieht sich das Gehäuse, so dass mechanische Spannungen auf die Leiterplatte einwirken. Daher ist es bei Verwendung einer Leiterplatte für die Vorrichtung zur Messung einer physikalischen Größe wichtig, Maßnahmen zu ergreifen, um das Brechen einer Verdrahtung infolge auf die Leiterplatte einwirkender mechanischer Spannungen zu unterdrücken.
Die vorliegende Offenbarung sieht eine Vorrichtung zur Messung einer physikalischen Größe vor, durch die das Brechen einer Verdrahtung einer Leiterplatte unterdrückt werden kann.
Lösung des Problems
Ein Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist eine Vorrichtung zur Messung einer physikalischen Größe, welche eine physikalische Größe eines durch einen Hauptdurchgang strömenden Gases misst. Die Vorrichtung zur Messung einer physikalischen Größe weist Folgendes auf: einen Flansch zur Befestigung am Hauptdurchgang, ein Gehäuse, das vom Flansch ins Innere des Hauptdurchgangs vorsteht, und eine Leiterplatte, die am Gehäuse befestigt ist und auf der ein Messelement angebracht ist, das die physikalische Größe misst. Eine Verdrahtung der Leiterplatte weist mehrere entlang einer Richtung einer Fläche gebildete Unregelmäßigkeiten auf, und sie ist so angeordnet, dass die Ausbildungsrichtung der Unregelmäßigkeiten entlang der Richtung orientiert ist, in der das Gehäuse ins Innere des Hauptdurchgangs vorsteht.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Durch den vorstehend beschriebenen Aspekt der vorliegenden Offenbarung kann eine Vorrichtung zur Messung einer physikalischen Größe bereitgestellt werden, wodurch das Brechen der Verdrahtung der Leiterplatte unterdrückt werden kann.
Figurenliste
Es zeigen:

1 ein schematisches Diagramm eines Beispiels eines Steuersystems eines Verbrennungsmotors,
2 eine Vorderansicht einer Vorrichtung zur Messung einer physikalischen Größe des in 1 dargestellten Steuersystems,
3 eine Ansicht der rechten Seite der in 2 dargestellten Vorrichtung zur Messung einer physikalischen Größe,
4 eine Vorderansicht eines Zustands, in dem eine vordere Abdeckung der in 2 dargestellten Vorrichtung zur Messung einer physikalischen Größe entfernt wurde,
5 eine rückwärtige Ansicht eines Zustands, in dem eine rückwärtige Abdeckung der in 2 dargestellten Vorrichtung zur Messung einer physikalischen Größe entfernt wurde,
6A eine schematische vergrößerte perspektivische Ansicht, in der eine Leiterplatte der in 4 dargestellten Vorrichtung zur Messung einer physikalischen Größe ausgeschnitten ist,
6B eine schematische vergrößerte perspektivische Ansicht, in der die Leiterplatte der in 4 dargestellten Vorrichtung zur Messung einer physikalischen Größe ausgeschnitten ist,
7 einen Graphen eines Beispiels einer Beziehung zwischen einem Winkel zwischen einer Ausbildungsrichtung von Unregelmäßigkeiten der in den 6A und 6B dargestellten Leiterplatte und einer Vorstandsrichtung eines Gehäuses und auf die Unregelmäßigkeiten einwirkenden mechanischen Spannungen,
8 eine 4 entsprechende Vorderansicht einer Vorrichtung zur Messung einer physikalischen Größe gemäß einer Modifikation und
9 eine Draufsicht einer Modifikation der Leiterplatte der in 4 dargestellten Vorrichtung zur Messung einer physikalischen Größe.

Beschreibung einer Ausführungsform
Nachstehend wird eine Ausführungsform einer Vorrichtung zur Messung einer physikalischen Größe gemäß der vorliegenden Offenbarung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
1 ist ein schematisches Diagramm, das ein Beispiel eines Steuersystems 200 eines Verbrennungsmotors 210 mit einer Vorrichtung 100 zur Messung einer physikalischen Größe gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt. Beim Steuersystem 200 wird Ansaugluft IG, wobei es sich um ein von der Vorrichtung 100 zur Messung einer physikalischen Größe zu messendes Gas G handelt, von einem Luftreiniger 201 auf der Grundlage des Betriebs des Verbrennungsmotors 210 mit einem Motorzylinder 211 und einem Motorkolben 212 angesogen und beispielsweise über einen Hauptdurchgang 202 als Einlassleitung, einen Drosselkörper 203 und einen Ansaugkrümmer 204 zu einer Verbrennungskammer des Motorzylinders 211 geleitet.
Eine physikalische Größe der zur Verbrennungskammer geleiteten Ansaugluft IG wird durch die Vorrichtung 100 zur Messung einer physikalischen Größe gemessen, und Kraftstoff wird auf der Grundlage der gemessenen physikalischen Größe durch ein Kraftstoffeinspritzventil 205 zugeführt und in Form einer Luft-Kraftstoff-Mischung mit der Ansaugluft IG zur Verbrennungskammer geleitet. Es sei bemerkt, dass das Kraftstoffeinspritzventil 205 beispielsweise an einem Ansaugstutzen des Verbrennungsmotors 210 bereitgestellt ist und dass der in den Ansaugstutzen eingespritzte Kraftstoff mit der Ansaugluft IG gemischt wird, um die Luft-Kraftstoff-Mischung zu bilden. Die Luft-Kraftstoff-Mischung wird über ein Einlassventil 213 zur Verbrennungskammer geleitet und verbrannt, um mechanische Energie zu erzeugen.
Die Vorrichtung 100 zur Messung einer physikalischen Größe kann nicht nur beim Schema des Einspritzens von Kraftstoff in den Ansaugstutzen des Verbrennungsmotors 210, wie in 1 dargestellt, verwendet werden, sondern auch bei einem Schema, bei dem Kraftstoff direkt in jede Verbrennungskammer eingespritzt wird. Beide Schemata weisen im Wesentlichen die gleichen Grundkonzepte eines Verfahrens zur Messung eines Steuerparameters auf, einschließlich eines Verfahrens zur Verwendung der Vorrichtung 100 zur Messung einer physikalischen Größe und eines Verfahrens zum Steuern eines Verbrennungsmotors unter Einschluss der zugeführten Kraftstoffmenge und des Zündzeitpunkts. 1 zeigt das Schema des Einspritzens von Kraftstoff in den Ansaugstutzen als repräsentatives Beispiel beider Schemata.
Der Kraftstoff und die Luft, die zur Verbrennungskammer geleitet werden, befinden sich in einem Mischzustand und werden durch Funkenzündung mit einer Zündkerze 214 explosiv verbrannt, wodurch die mechanische Energie erzeugt wird. Nach der Verbrennung wird das verbrannte Gas von einem Auslassventil 215 in ein Auspuffrohr geleitet und darüber als Abgas EG aus dem Auto ausgestoßen. Die Durchflussrate der zur Verbrennungskammer geleiteten Ansaugluft IG wird durch ein Drosselventil 206 gesteuert, dessen Öffnungsgrad auf der Grundlage der Betätigung eines Gaspedals geändert wird. Die zugeführte Kraftstoffmenge wird auf der Grundlage der Durchflussrate der zur Verbrennungskammer geleiteten Ansaugluft IG gesteuert, und der Fahrer kann die vom Verbrennungsmotor 210 erzeugte mechanische Energie durch Steuern des Öffnungsgrads des Drosselventils 206 und Steuern der Durchflussrate der zur Verbrennungskammer geleiteten Ansaugluft IG steuern.
Das zu messende Gas G, wobei es sich um die aus dem Luftreiniger 201 entgegengenommene Ansaugluft IG handelt, strömt durch den Hauptdurchgang 202, und die Vorrichtung 100 zur Messung einer physikalischen Größe misst eine physikalische Größe des Gases G in der Art der Durchflussrate, der Temperatur, der Feuchtigkeit und des Drucks. Die Vorrichtung 100 zur Messung einer physikalischen Größe wird beispielsweise von einer Einführungsöffnung in einer Wand des Hauptdurchgangs 202 ins Innere des Hauptdurchgangs 202 eingeführt, so dass sie von der Wand des Hauptdurchgangs 202 in sein Inneres vorsteht. Das heißt, dass die Vorrichtung 100 zur Messung einer physikalischen Größe auslegerartig von der Wand des Hauptdurchgangs 202 gestützt wird, so dass ein Ende an der Wand des Hauptdurchgangs 202 befestigt ist und das andere Ende im Hauptdurchgang 202 frei steht.
Ein die von der Vorrichtung 100 zur Messung einer physikalischen Größe gemessene physikalische Größe der Ansaugluft IG repräsentierendes elektrisches Signal wird von der Vorrichtung 100 zur Messung einer physikalischen Größe ausgegeben und in eine Steuervorrichtung 220 eingegeben. Ferner wird die Ausgabe eines Drosselwinkelsensors 207, der den Öffnungsgrad des Drosselventils 206 misst, in die Steuervorrichtung 220 eingegeben. Ferner wird die Ausgabe eines Drehwinkelsensors 216 in die Steuervorrichtung 220 eingegeben, um Positionen und Zustände des Motorkolbens 212, des Einlassventils 213 und eines Auslassventils 215 des Verbrennungsmotors 210 und ferner die Drehgeschwindigkeit des Verbrennungsmotors 210 zu messen. Eine Ausgabe eines Sauerstoffsensors 217 wird in die Steuervorrichtung 220 eingegeben, um das Mischungsverhältnis zwischen der Kraftstoffmenge und der Luftmenge auf der Grundlage des Zustands des Abgases EG zu messen.
Die Steuervorrichtung 220 berechnet die eingespritzte Kraftstoffmenge und den Zündzeitpunkt auf der Grundlage der physikalischen Größe der Ansaugluft IG als Ausgabe der Vorrichtung 100 zur Messung einer physikalischen Größe und der vom Drehwinkelsensor 216 ausgegebenen Drehgeschwindigkeit des Verbrennungsmotors 210. Die vom Kraftstoffeinspritzventil 205 zuzuführende Kraftstoffmenge und der Zeitpunkt der Zündung durch die Zündkerze 214 werden auf der Grundlage dieser Rechenergebnisse gesteuert. In der Praxis werden die zugeführte Kraftstoffmenge und der Zündzeitpunkt auf der Grundlage der von der Vorrichtung 100 zur Messung einer physikalischen Größe gemessenen Temperatur der Ansaugluft, der Änderung des Drosselwinkels, der Änderung der Motordrehgeschwindigkeit und des vom Sauerstoffsensor 217 gemessenen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses gesteuert. Die Steuervorrichtung 220 steuert ferner die Menge der das Drosselventil 206 umgehenden Luft unter Verwendung eines Leerlauf-Luftsteuerventils 208 in einem Leerlauf-Betriebszustand des Verbrennungsmotors 210 und die Drehgeschwindigkeit des Verbrennungsmotors 210 im Leerlauf-Betriebszustand.
Sowohl die zugeführte Kraftstoffmenge als auch der Zündzeitpunkt, die wesentliche Steuervariablen des Verbrennungsmotors 210 sind, werden unter Verwendung der Ausgabe der Vorrichtung 100 zur Messung einer physikalischen Größe als Hauptparameter berechnet. Dementsprechend sind die Verbesserung der Messgenauigkeit der Vorrichtung 100 zur Messung einer physikalischen Größe, die Unterdrückung einer Änderung im Laufe der Zeit und die Verbesserung der Zuverlässigkeit zur Verbesserung der Genauigkeit der Steuerung eines Fahrzeugs und zur Gewährleistung der Zuverlässigkeit wichtig. In Hinblick auf die Verbesserung der Zuverlässigkeit der Vorrichtung 100 zur Messung einer physikalischen Größe ist es auch wichtig, dass die Vorrichtung 100 zur Messung einer physikalischen Größe eine hohe Haltbarkeit aufweist.
2 ist eine Vorderansicht der in 1 dargestellten Vorrichtung 100 zur Messung einer physikalischen Größe. 3 ist eine Ansicht der rechten Seite der in 2 dargestellten Vorrichtung 100 zur Messung einer physikalischen Größe. 4 ist eine Vorderansicht, in der ein Zustand dargestellt ist, worin eine vordere Abdeckung 102 der in 2 dargestellten Vorrichtung 100 zur Messung einer physikalischen Größe entfernt wurde. 5 ist eine rückseitige Ansicht, in der ein Zustand dargestellt ist, worin eine hintere Abdeckung 103 der in 2 dargestellten Vorrichtung 100 zur Messung einer physikalischen Größe entfernt wurde.
Wenngleich später Einzelheiten beschrieben werden, ist die Vorrichtung 100 zur Messung einer physikalischen Größe gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine Vorrichtung, welche eine physikalische Größe des durch den Hauptdurchgang 202 strömenden Gases G misst und die folgenden Konfigurationen als Hauptmerkmale aufweist. Die Vorrichtung 100 zur Messung einer physikalischen Größe weist Folgendes auf: ein Gehäuse 101, das dafür eingerichtet ist, von der Wand des Hauptdurchgangs 202 ins Innere des Hauptdurchgangs 202 vorzustehen, und eine Leiterplatte 140, die im Gehäuse 101 spritzgegossen ist und worauf ein Messelement angebracht ist, das eine physikalische Größe misst. Das Messelement kann eine Konfiguration, bei der eine Steuerschaltung integral ausgebildet ist, oder eine Konfiguration, bei der eine Steuerschaltung getrennt ausgebildet ist, aufweisen. Die Leiterplatte 140 weist mehrere entlang einer Richtung einer Fläche ausgebildete Unregelmäßigkeiten F auf (siehe die 6A und 6B). Bei der Vorrichtung 100 zur Messung einer physikalischen Größe ist die Leiterplatte 140 so angeordnet, dass die Ausbildungsrichtung der Unregelmäßigkeiten F entlang der Vorstandsrichtung des Gehäuses 101 ins Innere des Hauptdurchgangs 202 verläuft. Nachstehend wird jede Konfiguration der Vorrichtung 100 zur Messung einer physikalischen Größe gemäß der vorliegenden Ausführungsform detailliert beschrieben.
Wie in den 2 und 3 dargestellt ist, weist die Vorrichtung 100 zur Messung einer physikalischen Größe das Gehäuse 101, die vordere Abdeckung 102 und die hintere Abdeckung 103 auf.
Das Gehäuse 101 wird beispielsweise durch Gießen eines Harzmaterials unter Verwendung einer Form gebildet. Das Gehäuse 101 weist Folgendes auf: einen Flansch 110 zur Befestigung der Vorrichtung 100 zur Messung einer physikalischen Größe an einer Wand eines Ansaugkörpers, wobei es sich um den Hauptdurchgang 202 handelt, einen externen Verbindungsabschnitt 120 mit einem Verbinder, der vom Flansch 110 vorsteht und dafür ausgelegt ist, eine elektrische Verbindung mit einer externen Vorrichtung herzustellen, und eine Messeinheit 130, die vom Flansch 110 in die Mitte des Hauptdurchgangs 202 vorsteht und sich in einer Richtung orthogonal zur Hauptströmungsrichtung des durch den Hauptdurchgang 202 strömenden zu messenden Gases G erstreckt.
Beispielsweise ist der Flansch 110 durch ein Befestigungselement in der Art eines Bolzens an der Wand des Hauptdurchgangs 202 befestigt und ist das Gehäuse 101 so eingerichtet, dass es von der Wand des Hauptdurchgangs 202 ins Innere des Hauptdurchgangs 202 vorsteht, wenn die Messeinheit 130 in den Öffnungsabschnitt eingeführt wird, der in der Wand des Hauptdurchgangs 202 bereitgestellt ist. Die Richtung, in der das Gehäuse 101 ins Innere des Hauptdurchgangs 202 vorsteht, ist beispielsweise die Richtung, die von der Wand des Hauptdurchgangs 202 in seine Mitte verläuft, wobei es sich um die radiale Richtung des Hauptdurchgangs 202 handelt. Ferner ist die Richtung, in der das Gehäuse 101 vorsteht, beispielsweise eine Richtung, welche die Hauptströmungsrichtung des durch den Hauptdurchgang 202 strömenden zu messenden Gases G schneidet, wobei es sich um die Richtung orthogonal zur Hauptströmungsrichtung des zu messenden Gases G handelt.
Der externe Verbindungsabschnitt 120 des Gehäuses 101 weist einen an der oberen Fläche des Flansches 110 bereitgestellten Verbinder 121 auf und steht vom Flansch 110 zur Stromabwärtsseite in Hauptströmungsrichtung des zu messenden Gases G vor, wie in 3 dargestellt ist. Der Verbinder 121 ist mit einem Einführungsloch 121a versehen, durch das ein Kommunikationskabel zur Verbindung mit der Steuervorrichtung 220 eingeführt werden kann. Im Einführungsloch 121a sind beispielsweise vier externe Anschlüsse 122 bereitgestellt. Die externen Anschlüsse 122 dienen der Ausgabe von Informationen über die physikalische Größe als Messergebnis der Vorrichtung 100 zur Messung einer physikalischen Größe und als Stromanschluss für die Zufuhr von Gleichstrom für den Betrieb der Vorrichtung 100 zur Messung einer physikalischen Größe.
Wie in 4 dargestellt ist, ist die Leiterplatte 140, wobei es sich um eine Platine handelt, durch Spritzgießen im Gehäuse 101 integral mit der Messeinheit 130 ausgebildet. Die Leiterplatte 140 wird durch Spritzgießen, wobei die Leiterplatte 140 vorab in einer Form zur Bildung des Gehäuses 101 angeordnet wird, integral mit dem Gehäuse 101 geformt. Die Leiterplatte 140 ist mit wenigstens einer Messeinheit zur Messung der physikalischen Größe des durch den Hauptdurchgang 202 strömenden zu messenden Gases G und einer Schaltungseinheit zur Verarbeitung eines von der Messeinheit gemessenen Signals versehen. Die Messeinheit ist an einer Position angeordnet, die dem zu messenden Gas G ausgesetzt ist, und die Schaltungseinheit ist in einer durch die vordere Abdeckung 102 geschlossenen Schaltungskammer angeordnet. Es sei bemerkt, dass das Spritzgießen als Beispiel eines Verfahrens zur Befestigung der Leiterplatte 140 gemäß der vorliegenden Ausführungsform beschrieben wurde, dass die Erfindung jedoch nicht darauf beschränkt ist, und dass die Leiterplatte 140 auch durch einen Klebstoff oder dergleichen am Gehäuse 101 befestigt werden kann.
Wie in den 2 und 4 dargestellt ist, weist die Messeinheit 130 des Gehäuses 101 eine im Wesentlichen rechteckige äußere Form auf, wobei die Hauptströmungsrichtung des zu messenden Gases G die laterale Richtung ist und die Vorstandsrichtung des Gehäuses 101 die Längsrichtung ist, wenn aus einer Richtung betrachtet wird, die zur Hauptströmungsrichtung des zu messenden Gases G und zur Vorstandsrichtung des Gehäuses 101 orthogonal ist. Ferner weist die Messeinheit 130 des Gehäuses 101, wie in 3 dargestellt ist, eine längliche rechteckige äußere Form mit der Vorstandsrichtung des Gehäuses 101 als Längsrichtung auf, wenn aus einer Richtung betrachtet wird, die zur Hauptströmungsrichtung des zu messenden Gases G parallel und zur Vorstandsrichtung des Gehäuses 101 orthogonal ist.
In 3 ist die zur Hauptströmungsrichtung des zu messenden Gases G und zur Vorstandsrichtung des Gehäuses 101 orthogonale Richtung die Dickenrichtung der Messeinheit 130. Das heißt, dass die Messeinheit 130 des Gehäuses 101 eine rechteckige plattenartige äußere Form aufweist, deren laterale Richtung die Hauptströmungsrichtung des zu messenden Gases G ist und deren Längsrichtung die Vorstandsrichtung des Gehäuses 101 ist, und dass die dünne rechteckige plattenartige vordere Abdeckung 102 und die hintere Abdeckung 103 auf der Vorderseite bzw. der Rückseite in Dickenrichtung angeordnet sind.
Hilfsdurchgangsrillen sind auf der vorderseitigen Fläche und der rückseitigen Fläche der Messeinheit 130 bereitgestellt. Die Hilfsdurchgangsrillen der Messeinheit 130 bilden zusammen mit der vorderen Abdeckung 102 und der hinteren Abdeckung 103 einen ersten in den 4 und 5 dargestellten Hilfsdurchgang 131. Ein erster Hilfsdurchgangseinlass 131a, der bewirken soll, dass ein Teil des zu messenden Gases G in der Art der Ansaugluft IG in den ersten Hilfsdurchgang 131 eintritt, und ein erster Hilfsdurchgangsauslass 131b, der bewirken soll, dass das zu messende Gas G aus dem ersten Hilfsdurchgang 131 in den Hauptdurchgang 202 zurückkehrt, sind am distalen Ende der Messeinheit 130 bereitgestellt. Ein Teil der Leiterplatte 140 steht in der Mitte des Durchgangs des ersten Hilfsdurchgangs 131 vor. Eine Durchflussraten-Messeinheit 141 ist an einem vorstehenden Abschnitt der Leiterplatte 140 angeordnet. Die Durchflussraten-Messeinheit 141 ist ein Messelement, das die Durchflussrate als physikalische Größe des zu messenden Gases G misst.
Ein zweiter Hilfsdurchgang 132, der bewirken soll, dass ein Teil des zu messenden Gases G in der Art der Ansaugluft IG in eine Sensorkammer eingelassen wird, ist an einem mittleren Abschnitt der Messeinheit 130 näher zum Flansch 110 als zum ersten Hilfsdurchgang 131 bereitgestellt. Der zweite Hilfsdurchgang 132 ist durch die Messeinheit 130 und die hintere Abdeckung 103 gebildet. Der zweite Hilfsdurchgang 132 weist einen zweiten Hilfsdurchgangseinlass 132a zur Aufnahme des zu messenden Gases G und einen zweiten Hilfsdurchgangsauslass 132b zur Rückführung des zu messenden Gases G zum Hauptdurchgang 202 aus dem zweiten Hilfsdurchgang 132 auf. Der zweite Hilfsdurchgang 132 kommuniziert mit einer auf der Rückseite der Messeinheit 130, d. h. auf der Seite der rückseitigen Fläche, ausgebildeten Sensorkammer Rs. In der Sensorkammer Rs sind Drucksensoren 142A und 142B und ein Feuchtigkeitssensor 143 auf der rückseitigen Fläche der Leiterplatte 140 angeordnet.
Hilfsdurchgangsrillen zur Formung des ersten Hilfsdurchgangs 131 sind auf der Seite des distalen Endes in Vorstandsrichtung der Messeinheit 130, d. h. in Längsrichtung, bereitgestellt. Die Hilfsdurchgangsrillen zur Bildung des ersten Hilfsdurchgangs 131 weisen eine in 4 dargestellte vordere Hilfsdurchgangsrille 131F und eine in 5 dargestellte hintere Hilfsdurchgangsrille 131R auf. Wie in 4 dargestellt ist, ist die vordere Hilfsdurchgangsrille 131F allmählich zum Flansch 110 auf der Seite des proximalen Endes der Messeinheit 130, vom ersten Hilfsdurchgangsauslass 131b, der an einer stromabwärts gelegenen Außenwand 133 der Messeinheit 130 offen ist, zu einer stromaufwärts gelegenen Außenwand 134 gekrümmt und kommuniziert mit einem offenen Abschnitt 135, der in der Nähe der stromaufwärts gelegenen Außenwand 134 in Dickenrichtung durch die Messeinheit 130 hindurchtritt. Der Öffnungsabschnitt 135 ist entlang der Strömungsrichtung des zu messenden Gases G im Hauptdurchgang 124, sich über einen Abschnitt zwischen der stromaufwärts gelegenen Außenwand 134 und der stromabwärts gelegenen Außenwand 133 erstreckend, ausgebildet.
Wie in 5 dargestellt ist, verläuft die hintere Hilfsdurchgangsrille 131R von der stromaufwärts gelegenen Außenwand 134 zur stromabwärts gelegenen Außenwand 133 und gabelt sich in der Mitte zwischen der stromaufwärts gelegenen Außenwand 134 und der stromabwärts gelegenen Außenwand 133. Eine der gegabelten hinteren Hilfsdurchgangsrillen 131R erstreckt sich direkt in einer geraden Linie als Auslassdurchgang und ist an einem Auslass 131c der stromabwärts gelegenen Außenwand 133 offen. Die andere der gegabelten hinteren Hilfsdurchgangsrillen 131R ist allmählich zum Flansch 110 auf der Seite des proximalen Endes der Messeinheit 130 zur stromabwärts gelegenen Außenwand 133 hin gekrümmt und kommuniziert mit dem Öffnungsabschnitt 135 an einer in der Nähe der stromabwärts gelegenen Außenwand 133 liegenden Position.
Die hintere Hilfsdurchgangsrille 131R bildet eine Einlassrille, durch welche das zu messende Gas G vom Hauptdurchgang 202 strömt, und die vordere Hilfsdurchgangsrille 131F bildet eine Auslassrille, die bewirkt, dass das aus der hinteren Hilfsdurchgangsrille 131R entnommene zu messende Gas G zum Hauptdurchgang 202 zurückkehrt. Das heißt, dass ein Teil des durch den Hauptdurchgang 202 strömenden zu messenden Gases G aus dem ersten Hilfsdurchgangseinlass 131a in die hintere Hilfsdurchgangsrille 131R eingelassen wird und innerhalb der hinteren Hilfsdurchgangsrille 131R strömt, wie in 5 dargestellt ist. Ferner strömt eine Substanz mit einer hohen Masse, die im zu messenden Gas G enthalten ist, zusammen mit diesem direkt in den Auslassdurchgang, der sich in einer geraden Linie von der Verzweigung erstreckt, und wird durch den Auslass 131c der stromabwärts gelegenen Außenwand 133 zum Hauptdurchgang 202 ausgelassen.
Die Tiefe der hinteren Hilfsdurchgangsrille 131R nimmt in Verlaufsrichtung zu, und das zu messende Gas G bewegt sich allmählich entlang der hinteren Hilfsdurchgangsrille 131R zur Vorderseite der Messeinheit 130. Insbesondere ist die hintere Hilfsdurchgangsrille 131R mit einem abrupt geneigten Abschnitt 131d versehen, der sich vor dem Öffnungsabschnitt 135 abrupt vertieft, und ein Teil der Luft mit einer geringen Masse bewegt sich entlang dem abrupt geneigten Abschnitt 131d und strömt auf der Seite einer Messfläche 140a der Leiterplatte 140 innerhalb des Öffnungsabschnitts 135. Andererseits strömt die Substanz mit einer hohen Masse auf der Rückseite 140b der Messfläche 140a, weil sich ihr Weg nur schwer abrupt ändern lässt.
Wie in 4 dargestellt ist, strömt das zu messende Gas G, das sich zur Vorderseite am Öffnungsabschnitt 135 bewegt, entlang der Messfläche 140a der Leiterplatte 140, so dass eine Wärmeübertragung auf die an der Messfläche 140a bereitgestellte Durchflussraten-Messeinheit 141 erfolgt, wodurch die Durchflussrate gemessen wird. Die aus dem Öffnungsabschnitt 135 in die vordere Hilfsdurchgangsrille 131F strömende Luft strömt zusammen mit dem Gas entlang der vorderen Hilfsdurchgangsrille 131F und wird durch den ersten Hilfsdurchgangsauslass 131b, der an der stromabwärts gelegenen Außenwand 133 offen ist, zum Hauptdurchgang 202 ausgelassen.
Der zweite Hilfsdurchgang 132 ist in einer geraden Linie über einem Abschnitt zwischen dem zweiten Hilfsdurchgangseinlass 132a und dem zweiten Hilfsdurchgangsauslass 132b parallel mit dem Flansch 110 ausgebildet, so dass er entlang der Hauptströmungsrichtung des durch den Hauptdurchgang 124 strömenden zu messenden Gases G verläuft. Der zweite Hilfsdurchgangseinlass 132a ist durch Ausschneiden eines Teils der stromaufwärts gelegenen Außenwand 134 gebildet, und der zweite Hilfsdurchgangsauslass 132b ist durch Ausschneiden eines Teils der stromabwärts gelegenen Außenwand 133 gebildet. Der zweite Hilfsdurchgangseinlass 132a und der zweite Hilfsdurchgangsauslass 132b sind bis zu einer Tiefe ausgeschnitten, bei der sie mit der Rückseite 140b der Leiterplatte 140 abschließen.
Der zweite Hilfsdurchgang 132 wirkt als Kühlkanal, der die Leiterplatte 140 kühlt, weil das zu messende Gas G entlang der Rückseite 140b der Leiterplatte 140 strömt. Eine Sensorkammer Rs ist näher zum proximalen Ende der Messeinheit 130 als zum zweiten Hilfsdurchgang 132 bereitgestellt. Ein Teil des aus dem zweiten Hilfsdurchgangseinlass 132a in den zweiten Hilfsdurchgang 132 strömenden zu messenden Gases G strömt in die Sensorkammer Rs, und der Druck und die relative Feuchtigkeit werden durch die Drucksensoren 142A und 142B bzw. den Feuchtigkeitssensor 143 innerhalb der Sensorkammer Rs gemessen. Das heißt, dass die Drucksensoren 142A und 142B und der Feuchtigkeitssensor 143 Messelemente sind, die jeweils den Druck bzw. die relative Feuchtigkeit, welche physikalische Größen des zu messenden Gases G sind, messen.
Die Leiterplatte 140 ist integral mit dem Gehäuse 101 geformt, so dass beispielsweise die Durchflussraten-Messeinheit 141 der Leiterplatte 140 am Öffnungsabschnitt 135 angeordnet ist, wobei es sich um einen Verbindungsabschnitt zwischen der vorderen Hilfsdurchgangsrille 131F und der hinteren Hilfsdurchgangsrille 131R handelt. In der Messeinheit 130 des Gehäuses 101 sind Abschnitte, welche eine Umfangskante der Leiterplatte 140 durch Harzgießen zur Befestigung am Gehäuse 101 einbetten, als Befestigungsabschnitte 136 und 137 bereitgestellt. Die Befestigungsabschnitte 136 und 137 nehmen die Umfangskante der Leiterplatte 140 auf und befestigen diese, wobei die Umfangskante von der Vorderseite und der Rückseite sandwichförmig umgeben wird. Ferner wird ein Teil der Leiterplatte 140 durch eine Trennwand 138, die zwischen einer Schaltungskammer Rc der Messeinheit 130 und dem ersten Hilfsdurchgang 131 trennt, ähnlich wie durch die Befestigungsabschnitte 136 und 137 befestigt.
Die Leiterplatte 140 weist in der Mitte des stromaufwärts gelegenen Teils des zu messenden Gases G eine Temperaturmesseinheit 144 auf. Die Temperaturmesseinheit 144 ist eines der Messelemente zur Messung der physikalischen Größe des durch den Hauptdurchgang 202 strömenden zu messenden Gases G und ist an der Leiterplatte 140 angebracht. Die Leiterplatte 140 weist einen vorstehenden Abschnitt 145 auf, der vom zweiten Hilfsdurchgangseinlass 132a des zweiten Hilfsdurchgangs 132 zur stromaufwärts gelegenen Seite des zu messenden Gases G vorsteht, und die Temperaturmesseinheit 144 weist einen Temperatursensor 146 vom Chip-Typ auf, der im vorstehenden Abschnitt 450 auf der Rückseite der Leiterplatte 400 bereitgestellt ist. Der Temperatursensor 146 und ein Verdrahtungsabschnitt davon sind mit einem Kunstharzmaterial beschichtet, um eine elektrische Korrosion durch Anhaften von Salzwasser zu verhindern.
Der zweite Hilfsdurchgangseinlass 132a ist auf der stromabwärts gelegenen Seite der Temperaturmesseinheit 144 ausgebildet. Deshalb strömt das zu messende Gas G, das aus dem zweiten Hilfsdurchgangseinlass 132a in den zweiten Hilfsdurchgang 132 strömt, in den zweiten Hilfsdurchgangseinlass 132a, nachdem es in Kontakt mit der Temperaturmesseinheit 144 gelangt ist, und die Temperatur wird gemessen, wenn das zu messende Gas G in Kontakt mit der Temperaturmesseinheit 144 gelangt. Das in Kontakt mit der Temperaturmesseinheit 144 gelangende zu messende Gas G strömt aus dem zweiten Hilfsdurchgangseinlass 132a direkt in den zweiten Hilfsdurchgang 132, durchläuft den zweiten Hilfsdurchgang 132 und wird vom zweiten Hilfsdurchgangsauslass 132b zum Hauptdurchgang 202 ausgelassen.
Die 6A und 6B sind schematische vergrößerte perspektivische Ansichten, bei denen ein Teil der Leiterplatte 140 abgeschnitten ist. Es sei bemerkt, dass die 6A und 6B ein an der Oberfläche der Leiterplatte 140 gebildetes Lötresist nicht zeigen. 6A zeigt ein Beispiel, bei dem ein Basismaterial der Leiterplatte 140 keine Unregelmäßigkeiten F aufweist, und 6B zeigt ein Beispiel, bei dem ein Basismaterial der Leiterplatte 140 Unregelmäßigkeiten F aufweist. Auf der Leiterplatte 140 ist beispielsweise eine Verdrahtung W in der Art einer Kupferverdrahtung mit einem vorgegebenen Verdrahtungsmuster ausgebildet. Die Leiterplatte 140 weist mehrere entlang einer Flächenrichtung ausgebildete Unregelmäßigkeiten F auf.
Diese Unregelmäßigkeiten F auf der Verdrahtung W der Leiterplatte 140 werden beispielsweise durch Polieren zur Endbearbeitung der Oberfläche der Verdrahtung W und zur Verbesserung der Haftung an einem Resist gebildet. Das heißt, dass die mehreren entlang der Oberfläche der Leiterplatte 140 gebildeten Unregelmäßigkeiten F in einer Richtung auf der Verdrahtung W der Leiterplatte 140 beispielsweise durch ein Schwabbelverfahren gebildete Poliermarkierungen sind. Beim Schwabbelverfahren wird die Leiterplatte 140 unter Verwendung eines zylindrischen Polierrads poliert. Dabei wird die Leiterplatte 140 in eine Schwabbelvorrichtung eingesetzt, wobei die Drehrichtung des Polierrads gleich der Vorstandsrichtung ist, wenn die Leiterplatte 140 im Gehäuse 101 angeordnet ist, oder entlang dieser verläuft. Es sei bemerkt, dass die auf der Verdrahtung W ausgebildeten Unregelmäßigkeiten F nicht auf solche Poliermarkierungen begrenzt sind und beispielsweise Walzmarkierungen der Verdrahtung W sein können. Ferner gibt es einen Fall, in dem Unregelmäßigkeiten auf dem Basismaterial der Leiterplatte 140 ausgebildet werden, um die Haftung zwischen der Verdrahtung W und dem Basismaterial zu verbessern, wie in 6B dargestellt ist, wobei diese Unregelmäßigkeiten in manchen Fällen die Unregelmäßigkeiten F der Verdrahtung W bilden.
Bei der Vorrichtung 100 zur Messung einer physikalischen Größe gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist die Leiterplatte 140 so angeordnet, dass die Richtung, in der die Unregelmäßigkeiten F ausgebildet sind, entlang der Vorstandsrichtung des Gehäuses 101 ins Innere des Hauptdurchgangs 202 orientiert ist. Mit anderen Worten wird die Leiterplatte 140 so am Gehäuse 101 befestigt, dass die Richtung, in der die Unregelmäßigkeiten F ausgebildet sind, entlang der Einführungsrichtung orientiert wird. Das heißt, dass die Ausbildungsrichtung der Unregelmäßigkeiten F beispielsweise parallel zur Vorstandsrichtung des Gehäuses 101 verläuft. Alternativ ist der Winkel zwischen der Ausbildungsrichtung der Unregelmäßigkeiten F und der Vorstandsrichtung des Gehäuses 101 kleiner als 45°. Es sei bemerkt, dass der Winkel zwischen der Ausbildungsrichtung der Unregelmäßigkeiten F und der Vorstandsrichtung des Gehäuses 101 in Hinblick auf die Verbesserung der Haltbarkeit und Zuverlässigkeit der Vorrichtung 100 zur Messung einer physikalischen Größe vorzugsweise höchstens 10° beträgt.
Es sei bemerkt, dass die Vorstandsrichtung des Gehäuses 101 ins Innere des Hauptdurchgangs 202 beispielsweise die Richtung von der Wand des Hauptdurchgangs 202 zu seiner Mitte und damit die Radialrichtung des Hauptdurchgangs 202 ist, wie vorstehend beschrieben. Mit anderen Worten verläuft die Vorstandsrichtung des Gehäuses 101 vom Flansch 110 zum unteren Teil eines Halses (der Seite, die in den Hauptdurchgang eingeführt ist). Ferner ist die ins Innere des Hauptdurchgangs 202 verlaufende Vorstandsrichtung des Gehäuses 101 beispielsweise die Richtung, welche die Hauptströmungsrichtung des durch den Hauptdurchgang 202 strömenden zu messenden Gases G schneidet, wobei es sich um die zur Hauptströmungsrichtung des zu messenden Gases G orthogonale Richtung handelt. Ferner ist, wenn die Messeinheit 130 des in den Hauptdurchgang 202 eingeführten Gehäuses 101 eine rechteckige Plattenform aufweist, wie in den 1 bis 5 dargestellt, die Vorstandsrichtung des Gehäuses 101 ins Innere des Hauptdurchgangs 202 die Längsrichtung der Messeinheit 130.
Nachstehend wird die Wirkung der Vorrichtung 100 zur Messung einer physikalischen Größe gemäß der vorliegenden Ausführungsform beschrieben.
Wie vorstehend beschrieben, kann die Vorrichtung 100 zur Messung einer physikalischen Größe gemäß der vorliegenden Ausführungsform die physikalischen Größen des zu messenden Gases G, wobei es sich um die durch den Hauptdurchgang 202 strömende Ansaugluft IG handelt, durch die Durchflussraten-Messeinheit 141 als an der Leiterplatte 140 angebrachtes Element zur Messung einer physikalischen Größe, die Drucksensoren 142A und 142B, den Feuchtigkeitssensor 143 und die Temperaturmesseinheit 144 messen. Ferner kann die Vorrichtung 100 zur Messung einer physikalischen Größe die elektrischen Signale, welche die gemessenen physikalischen Größen der Ansaugluft IG repräsentieren, über das mit dem externen Verbindungsabschnitt 120 verbundene Kommunikationskabel zur Steuervorrichtung 220 übertragen.
Hier wird die Vorrichtung 100 zur Messung einer physikalischen Größe gemäß der vorliegenden Ausführungsform auslegerartig durch die Wand des Hauptdurchgangs 202 gestützt, so dass ein Ende an der Wand des Hauptdurchgangs 202 befestigt ist und das andere Ende frei im Hauptdurchgang 202 angeordnet ist, wie vorstehend beschrieben. Deshalb wird der Flansch 110 beispielsweise durch ein Befestigungselement in der Art eines Bolzens an der Wand des Hauptdurchgangs 202 befestigt und wird das Gehäuse 101 der Vorrichtung 100 zur Messung einer physikalischen Größe so angeordnet, dass es von der Wand des Hauptdurchgangs 202 ins Innere des Hauptdurchgangs 202 vorsteht, wenn die Messeinheit 130 in den Öffnungsabschnitt eingeführt wird, der in der Wand des Hauptdurchgangs 202 bereitgestellt ist, wie vorstehend beschrieben.
In einem solchen Zustand wird beispielsweise, wenn der Hauptdurchgang 202 infolge der Drehung des Verbrennungsmotors 210 vibriert, eine Vibration in einer die Vorstandsrichtung des Gehäuses 101 schneidenden Richtung auf das Gehäuse 101 ausgeübt, das von der Wand des Hauptdurchgangs 202 ins Innere des Hauptdurchgangs 202 vorsteht. Insbesondere wird, wie in den 2 bis 5 dargestellt ist, die Vibration auf die Messeinheit 130 des Gehäuses 101 mit der im Wesentlichen rechteckigen Plattenform in Dickenrichtung der Messeinheit 130 ausgeübt, d. h. in der zur Vorstandsrichtung des Gehäuses 101 und zur Hauptströmungsrichtung des zu messenden Gases G im Wesentlichen orthogonalen Richtung.
Dadurch wird eine Vibration, die beispielsweise etwa 30 Mal so stark ist wie die Schwerebeschleunigung (30 G), im Gehäuse 101 der Vorrichtung 100 zur Messung einer physikalischen Größe erzeugt. Ferner wird die Ansprechverstärkung beim Auftreten einer Resonanz beispielsweise etwa das 100Fache, so dass die Möglichkeit besteht, dass eine Vibration von maximal etwa 3000 G erzeugt wird. Wenn eine solche Vibration im Gehäuse 101 erzeugt wird, werden wiederholt hohe mechanische Spannungen auf die im Gehäuse 101 spritzgegossene Leiterplatte 140 ausgeübt. Wie vorstehend beschrieben, wirken, wenn die Messeinheit 130 des Gehäuses 101 in Dickenrichtung vibriert, hohe mechanische Spannungen in der in den 2, 4 und 5 dargestellten Spannungsrichtung S auf die Leiterplatte 140. Die Spannungsrichtung S ist beispielsweise im Wesentlichen parallel zur Vorstandsrichtung des Gehäuses 101 ins Innere des Hauptdurchgangs 202.
Deshalb besteht die Möglichkeit, dass sich die Spannungen an den Unregelmäßigkeiten F konzentrieren, so dass die Verdrahtung W bricht oder sich die Haltbarkeit der Leiterplatte 140 verschlechtert, wenn die Ausbildungsrichtung der mehreren Unregelmäßigkeiten F entlang der Oberfläche der Leiterplatte 140 beispielsweise orthogonal zur Spannungsrichtung S ist oder die Spannungsrichtung S unter einem Winkel von 45° oder größer schneidet.
In dieser Hinsicht misst die Vorrichtung 100 zur Messung einer physikalischen Größe gemäß der vorliegenden Ausführungsform die physikalische Größe des durch den Hauptdurchgang 202 strömenden zu messenden Gases G und weist das Gehäuse 101, das von der Wand des Hauptdurchgangs 202 ins Innere des Hauptdurchgangs 202 vorsteht, und die Leiterplatte 140, die im Gehäuse 101 spritzgegossen ist und woran das die physikalische Größe messende Messelement angebracht ist, auf, wie vorstehend beschrieben. Ferner weist die Leiterplatte 104 die mehreren entlang der Oberfläche ausgebildeten Unregelmäßigkeiten F auf und ist so angeordnet, dass die Ausbildungsrichtung der Unregelmäßigkeiten F entlang der Vorstandsrichtung des Gehäuses 101 ins Innere des Hauptdurchgangs 202 orientiert ist.
Mit dieser Konfiguration kann die Vorrichtung 100 zur Messung einer physikalischen Größe gemäß der vorliegenden Ausführungsform das Brechen der Verdrahtung W unterdrücken, weil die Spannungskonzentration an den Unregelmäßigkeiten F der Leiterplatte 140 unterdrückt wird, und es kann dadurch die Haltbarkeit der Leiterplatte 140 verbessert werden, wenn Vibrationen des Gehäuses 101 erzeugt werden. Daher kann die Zuverlässigkeit der Vorrichtung 100 zur Messung einer physikalischen Größe gemäß der vorliegenden Ausführungsform verbessert werden.
7 ist ein Graph, der ein Beispiel einer Beziehung zwischen dem Winkel [°] zwischen der Ausbildungsrichtung der Unregelmäßigkeiten F der Leiterplatte 140 und der Vorstandsrichtung des Gehäuses 101 (d. h. der Spannungsrichtung S) und den auf die Unregelmäßigkeiten F wirkenden Spannungen [MPa] zeigt. Bei diesem Beispiel weisen die auf die Unregelmäßigkeiten F wirkenden Spannungen, wenn der Winkel zwischen der Ausbildungsrichtung der Unregelmäßigkeiten F und der Vorstandsrichtung des Gehäuses 101 -90° und 90° ist, d. h. wenn die Ausbildungsrichtung der Unregelmäßigkeiten F zur Vorstandsrichtung des Gehäuses 101 orthogonal ist, einen Maximalwert von etwa 63 MPa auf.
Andererseits können die auf die Unregelmäßigkeiten F wirkenden Spannungen, wenn die Ausbildungsrichtung der Unregelmäßigkeiten F entlang der Vorstandsrichtung des Gehäuses 101 verläuft, d. h. wenn der Winkel zwischen der Ausbildungsrichtung der Unregelmäßigkeiten F und der Vorstandsrichtung des Gehäuses 101 kleiner als 45° ist, um 30 % oder mehr verringert werden, so dass sie kleiner als etwa 44 MPa sind. Ferner können, wenn der Winkel zwischen der Ausbildungsrichtung der Unregelmäßigkeiten F und der Vorstandsrichtung des Gehäuses 101 höchstens 10° beträgt, die auf die Unregelmäßigkeiten F wirkenden Spannungen um 63% oder mehr auf etwa 23 MPa oder darunter verringert werden. Insbesondere können, wenn der Winkel zwischen der Ausbildungsrichtung der Unregelmäßigkeiten F und der Vorstandsrichtung des Gehäuses 101 0° beträgt, d. h. die Ausbildungsrichtung der Unregelmäßigkeiten F parallel zur Vorstandsrichtung des Gehäuses 101 ist, die auf die Unregelmäßigkeiten F wirkenden Spannungen auf den Minimalwert von etwa 22 MPa verringert werden.
Wie vorstehend beschrieben, kann das Brechen der Verdrahtung W der gedruckten Leiterplatte 140 in der Vorrichtung 100 zur Messung einer physikalischen Größe durch die Verwendung der Leiterplatte 140 gemäß der vorliegenden Ausführungsform unterdrückt werden. Wenngleich die Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung vorstehend detailliert mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben wurde, ist eine spezifische Konfiguration nicht auf die Ausführungsform beschränkt, und Entwurfsänderungen oder dergleichen, die nicht vom Gedanken der vorliegenden Offenbarung abweichen, sind in dieser enthalten. Nachstehend wird eine Modifikation der vorstehend beschriebenen Ausführungsform beschrieben.
8 ist eine Vorderansicht einer Vorrichtung 100' zur Messung einer physikalischen Größe gemäß einer Modifikation, die 4 der Vorrichtung 100 zur Messung einer physikalischen Größe gemäß der vorstehend beschriebenen Ausführungsform entspricht. Die Vorrichtung 100' zur Messung einer physikalischen Größe misst eine physikalische Größe des durch den Hauptdurchgang 202 strömenden zu messenden Gases G und ähnelt der Vorrichtung 100 zur Messung einer physikalischen Größe gemäß der vorstehend beschriebenen Ausführungsform.
Die Vorrichtung 100' zur Messung einer physikalischen Größe weist Folgendes auf: ein Gehäuse 101', das von der Wand des Hauptdurchgangs 202 ins Innere des Hauptdurchgangs 202 vorsteht, und eine Leiterplatte 140', die es ermöglicht, dass Messelemente, die physikalische Größen messen (ein Durchflusssensor 141', ein Drucksensor 142', ein Temperatursensor 146' und ein Temperatur-/Feuchtigkeitssensor 148), ähnlich wie bei der Vorrichtung 100 zur Messung einer physikalischen Größe gemäß der vorstehend beschriebenen Ausführungsform am Gehäuse 101' angebracht werden. Die Leiterplatte 140' ist durch einen Klebstoff oder dergleichen am Gehäuse 101' befestigt. Ferner kann die Leiterplatte 140' ähnlich wie bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform durch Einfügen am Gehäuse 101' befestigt werden. Das Messelement wird durch Befestigen einer Harzkapselung 147 an der Leiterplatte 140' auf der Leiterplatte 140' montiert.
Bei der vorliegenden Modifikation wird die Harzkapselung 147 auf der Leiterplatte 101' montiert. Die Harzkapselung 147 wird so ausgebildet, dass der Durchflusssensor 141' und eine Steuerschaltung an einem Leiterrahmen montiert und mit Harz eingeschlossen werden, wobei zumindest eine Durchflussraten-Messeinheit (dünner Abschnitt) des Durchflusssensors 141' frei bleibt. Ein Leiteranschluss der Harzkapselung 147 wird durch Löten, Schweißen oder dergleichen elektrisch und mechanisch mit der Leiterplatte 140' verbunden. Das Messelement wird durch die Harzkapselung 147 geschützt, und die Haltbarkeit und Zuverlässigkeit der Vorrichtung 100' zur Messung einer physikalischen Größe können verbessert werden. Es sei bemerkt, dass eine Konfiguration verwendet werden kann, bei der der Durchflusssensor 141' und die Steuerschaltung mit dem gleichen Halbleiterelement integriert werden. Das heißt, dass die Steuerschaltung integral mit dem Messelement gebildet werden kann.
Die Leiterplatte 140' weist mehrere entlang einer Richtung einer Oberfläche ausgebildete Unregelmäßigkeiten F auf und ist so angeordnet, dass die Ausbildungsrichtung der Unregelmäßigkeiten F entlang der Vorstandsrichtung (mit anderen Worten der Einführungsrichtung) des Gehäuses 101' vom Flansch 110' ins Innere des Hauptdurchgangs 202 orientiert ist. Daher können durch die Vorrichtung 100' zur Messung einer physikalischen Größe gemäß der vorliegenden Modifikation die gleichen Wirkungen erhalten werden wie bei der Vorrichtung 100 zur Messung einer physikalischen Größe gemäß der vorstehend beschriebenen Ausführungsform.
9 ist eine Draufsicht, die eine Modifikation der in 4 dargestellten Leiterplatte 140 der Vorrichtung 100 zur Messung einer physikalischen Größe zeigt. Die Messelemente einschließlich der Durchflussraten-Messeinheit 141' können durch einen Tragkörper 150, der an der Leiterplatte 140' angebracht ist, auf der Leiterplatte 140' angebracht werden. Mit dieser Konfiguration können auf die Messelemente einwirkende Spannungen verglichen mit einem Fall verringert werden, in dem die Messelemente einschließlich der Durchflussraten-Messeinheit 141' direkt auf der Leiterplatte 140' angebracht sind, und es können die Haltbarkeit und Zuverlässigkeit der Vorrichtung 100 zur Messung einer physikalischen Größe verbessert werden. Es sei bemerkt, dass bei der Anbringung von Komponenten auf der Leiterplatte 140' beispielsweise die Komponenten an der Leiterplatte 140' befestigt werden und elektrisch mit der Verdrahtung der Leiterplatte 140' verbunden werden. Beispiele des Tragkörpers 150 sind ein Metallelement in der Art eines Metallleiterrahmens, einer LTCC-Platine, einer Leiterplatte und dergleichen, worauf eine elektrische Verdrahtung gebildet werden kann. Ein Loch oder ein Vorsprung zur Positionierung in Bezug auf das Gehäuse 101' kann am Tragkörper 150 ausgebildet sein, und es kann eine Konfiguration verwendet werden, bei der eine Positionierung unter Verwendung des im Gehäuse 101' gebildeten Positioniervorsprungs oder Lochs ausgeführt wird.
Bezugszeichenliste

100: Vorrichtung zur Messung einer physikalischen Größe
100': Vorrichtung zur Messung einer physikalischen Größe
101: Gehäuse
101': Gehäuse
140: Leiterplatte
140': Leiterplatte
141: Durchflussraten-Messeinheit (Messelement)
141': Durchflusssensor (Einheit zur Messung einer physikalischen Größe)
142A: Drucksensor (Messelement)
142B: Drucksensor (Messelement)
142': Drucksensor (Messelement)
143: Feuchtigkeitssensor (Messelement)
144: Temperaturmesseinheit (Messelement)
146': Temperatursensor (Messelement)
147: Harzkapselung
148: Temperatur-/Feuchtigkeitssensor (Messelement)
150: Tragkörper
202: Hauptdurchgang
F: Unregelmäßigkeit
G: zu messendes Gas
W: Verdrahtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2017150929 A [0005]

Claims

Vorrichtung zur Messung einer physikalischen Größe, welche eine physikalische Größe eines durch einen Hauptdurchgang strömenden Gases misst und Folgendes aufweist: einen Flansch zur Befestigung am Hauptdurchgang, ein Gehäuse, das vom Flansch ins Innere des Hauptdurchgangs vorsteht, und eine Leiterplatte, die am Gehäuse befestigt ist und auf der ein Messelement angebracht ist, das die physikalische Größe misst, wobei eine Verdrahtung der Leiterplatte mehrere Unregelmäßigkeiten aufweist, die entlang einer Richtung einer Fläche ausgebildet sind, und so angeordnet ist, dass die Ausbildungsrichtung der Unregelmäßigkeiten entlang der Richtung orientiert ist, in der das Gehäuse ins Innere des Hauptdurchgangs vorsteht.
Vorrichtung zur Messung einer physikalischen Größe nach Anspruch 1, wobei der Winkel zwischen der Ausbildungsrichtung der Unregelmäßigkeiten und der Vorstandsrichtung des Gehäuses höchstens 10° beträgt.
Vorrichtung zur Messung einer physikalischen Größe nach Anspruch 1, wobei die Unregelmäßigkeiten durch die Verwendung eines zylindrischen Polierrads gebildete Poliermarkierungen sind.
Vorrichtung zur Messung einer physikalischen Größe nach Anspruch 1, wobei die Unregelmäßigkeiten Walzmarkierungen der Verdrahtung der Leiterplatte sind.
Vorrichtung zur Messung einer physikalischen Größe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, welche ferner eine Harzkapselung aufweist, die das Messelement in einem Zustand einschließt, in dem eine Einheit zur Messung einer physikalischen Größe des Messelements freisteht, wobei das Messelement durch Befestigen der Harzkapselung an der Leiterplatte auf dieser angebracht ist.
Vorrichtung zur Messung einer physikalischen Größe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Messelement durch einen an der Leiterplatte befestigten Tragkörper auf der Leiterplatte angebracht ist.
Vorrichtung zur Messung einer physikalischen Größe nach Anspruch 6, wobei der Tragkörper ein Metallelement ist und das Messelement integral mit einer Steuerschaltung ausgebildet ist.
Vorrichtung zur Messung einer physikalischen Größe nach Anspruch 7, wobei ein Loch oder ein Vorsprung zur Positionierung am Tragkörper ausgebildet ist.