JP2009085653A - 空気流量測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
ターミナルと発熱抵抗体及び温度補償抵抗体を接合する際に一定の接合面積を確保し、接合面積が小さく、さらに変化が小さい安定した接合を保つことにより溶接電流を下げ、ターミナルと発熱抵抗体及び温度補償抵抗体への熱影響を小さくし、材料組成の変化の範囲を狭める。また、厚さ方向の取り付け位置精度を確保し、安定した出力特性を得る。
【解決手段】
内部に発熱抵抗体と温度補償抵抗体とを有する副流路と、前記発熱抵抗体および前記温度補償抵抗体とターミナルと電子回路とを備えた発熱抵抗式空気流量測定装置において、前記ターミナル本体は板状であり、前記発熱抵抗体と前記温度補償抵抗体に電気的な接続がされており、前記ターミナルの接続部表面は平面であり、前記ターミナルの接続部表面は接続部近傍の幅より狭く、接続面の高さは前記ターミナルの接続部近傍と同じである。
【選択図】図４

Description

本発明は吸入空気通路を流れる流量を測定する空気流量測定装置に関するものである。

従来の技術として特許文献１に示すとおり、空気測定流量測定装置は吸入通路の主流路に設けられた副流路に出ているターミナル端部に発熱抵抗体と温度補償抵抗体が接合されていて、このターミナルと外部と接続をするためのコネクタターミナルが一体樹脂成形されたハウジングとなっている。発熱抵抗体と温度補償抵抗体が接合してある部分は樹脂成形から露出した状態となっている。そして、このハウジングの内部に電子回路を納め、電子回路を金属ベースとカバーにより覆っている構造となっている。電子回路とターミナルおよびコネクタターミナルは金属ワイヤボンディングによって電気的に接合している。

特開２００６−２３２１８号公報

特許文献１における発熱抵抗体または温度補償抵抗体と接続を安定させるために平板状のターミナルの接合面を凸状にしている。このターミナルは板または帯をから形状が作られ、凸形状は金型により成形されるため、接合面の断面の厚さは一定となるが成形前の板厚より薄くなる。そのため、接合面とその前後では厚さ方向に段差が発生する。ここで板や帯の厚さはＪＩＳ規格においても、板厚の数％から２０％程度のばらつきを持っているので、板厚は薄くなったり厚くなったりする。すなわち、板厚のバラツキにより段差が大きくなったり小さくなったりしてしまう。

この段差のある接合面に発熱抵抗体または温度補償抵抗体を溶接すると、ターミナルの接合面以外にたいして発熱抵抗体または温度補償抵抗体の位置が段差分ばらついてしまう。従来からターミナルの平面方向の取り付けばらつきに加え、厚さ方向のばらつきが加わり、発熱抵抗体または温度補償抵抗体の位置精度が悪化してしまう。この位置精度が悪化すると空気流量測定装置の出力特性に曲がりが発生し規格外となってしまう問題があった。

また、抵抗溶接は接合する物同士の面積が多いと抵抗値が下がる。発熱量は抵抗値に比例するため、溶接に必要な発熱量を得るためは電流を多く流さなければない。電流が大きくなると抵抗値の変化に対する発熱量の感度が高くなり、溶接がばらつくので、抵抗溶接を安定させるには電流値を下げ、抵抗値を安定させると良いが、発熱抵抗体または温度補償抵抗体に使用されるワイヤが太くなると、溶かす面積が増えるため抵抗溶接の電流は大きくなる。ターミナル接合面が凸形状の場合、溶接の始めは接合が小さいが、溶接が進むとターミナルが溶け、発熱抵抗体または温度補償抵抗体のワイヤとの接合面積が大きくなり電気抵抗が下がり、発熱が小さくなってしまい溶接が不十分になる。そのため、さらに電流値を上げなければならない。

また、接合面積が大きい場合、温度補償抵抗体への熱影響が大きくなり、材料組成の変化の範囲が広くなり溶接の信頼性が落ちるので、溶接中の接合面は小さく、面積の変化が少ないほうが良い。

太いワイヤの発熱抵抗体または温度補償抵抗体の場合に、特許文献１に記載されている凸形状では接合時に接合面が一定の接合面積で、接合面積の変化が小さくなるという効果が得られないという問題があった。

さらに、ターミナルと発熱抵抗体または温度補償抵抗体を接合する角度が９０°ではない場合に接合する角度によって、溶接時の接合面積が変化して、溶接条件を変えなければならないという問題があった。

本発明の目的はターミナルとワイヤの発熱抵抗体及び温度補償抵抗体との接合の場合に一定の接合面積が確保でき、ターミナルと発熱抵抗体または温度補償抵抗体を接合する角度が９０°でない場合でも接合面積を小さくし、さらに溶接時に接合面積の変化を小さくして溶接電流を下げ、ターミナルと発熱抵抗体及び温度補償抵抗体への熱影響を小さくし、材料組成の変化を最小限に留め、厚さ方向の取り付け位置精度を確保し、安定した出力特性が得られる空気流量測定装置とターミナルを提供することにある。

本発明は吸気通路を構成する主流路と、内部に発熱抵抗体と温度補償抵抗体とを有する副流路と、前記発熱抵抗体および前記温度補償抵抗体とターミナルと電子回路とを備えた発熱抵抗式空気流量測定装置において、前記ターミナル本体は板状であり、前記発熱抵抗体と前記温度補償抵抗体に電気的な接続がされており、前記ターミナルの接続部表面は平面であり、前記ターミナルの接続部表面は接続部近傍の幅より狭く、接続面の高さは前記ターミナルの接続部近傍と同じであることにより達成する。

好ましくは、ターミナル接続面の裏側は接続部近傍の幅より広いことにより達成する。

好ましくは、ターミナル接続部断面形状は接続部表面の幅が最も狭く、裏面に向かって連続的に幅が広くなることにより達成する。

好ましくは、ターミナル接続部断面形状は接続部表面の幅が最も狭く、裏面に向かって階段状に幅が広くなることにより達成する。

好ましくは、ターミナルは少なくとも１ヵ所以上の曲げ部があり、前記曲げ部の断面形状は略四角形であることにより達成する。

好ましくは、ターミナルと発熱抵抗体と温度補償抵抗体の接続方法が抵抗溶接であることにより達成する。

好ましくは、電子回路は、コネクタハウジングに設けられたコネクタターミナルに電気的に接続され、該コネクタターミナルを介して外部回路に接続されることにより達成される。

好ましくはターミナルと電子回路とは金属ワイヤによるワイヤボンディングによって接続されていることにより達成される。

好ましくは、金属ワイヤボンディング部がそれ以外より幅広であることにより達成される。

好ましくは、ターミナルの接続部を金型により成形したことにより達成される。

好ましくは、ターミナルの接続面の幅は前記ターミナルの接続前後の幅より５０％以上狭いことにより達成される。

好ましくは、ターミナルに対し、発熱抵抗体と温度補償抵抗体の取り付け角度が９０°でないことにより達成される。

本発明によれば、ターミナルと発熱抵抗体及び温度補償抵抗体を接合する際に一定の接合面積が確保でき、接合面積が小さく、さらに変化が小さい安定した接合を保ちつことにより溶接電流を下げ、ターミナルと発熱抵抗体及び温度補償抵抗体への熱影響を小さくし、材料組成の変化の範囲を狭めることができる。また、厚さ方向の取り付け位置精度を確保し、安定した出力特性が得られる。

ターミナルの断面が略四角形の部分で曲げ加工を行い、抵抗体の配置と電子回路との接続位置の自由度を上げ、小型・軽量化が可能でありながら出力特性が安定した発熱抵抗体式空気流量測定装置を提供できる。

発熱抵抗体及び温度補償抵抗体との接合を行なうターミナルの接合面を金型により成形前の平面を接合前後の幅に対し半分以下に成形する。この時、接合部は成形部以外の部分と厚みは変化させないので高さの位置精度が安定し、空気流量測定装置は安定した出力特性を得る。ターミナルと発熱抵抗体及び温度補償抵抗体が直角ではない角度で接合される場合に接合部の成形幅を変えて、接合面が小さくなるようにし、接合面は発熱抵抗体及び温度補償抵抗体のワイヤ幅より広いという条件を満足する範囲で溶接時の抵抗値を上げ、抵抗値の変化を少なくし、低い電流で溶接することにより接合条件を安定させ、熱影響の範囲を小さくし、接合される材質の組成変化を最小限に留め、接合強度と信頼性を確保し、さらに電極寿命を長くすることができる。

また、金型による成形で接合部の平面と成形面にだれアールが発生するため、ターミナルの捩れやずれで起こる位置精度の悪化による溶接時の抵抗値の変化を小さくでき、高い抵抗値を確保できるため、低い電流で溶接することが可能となり、接合が安定し、熱影響を小さくでき、接合される材料組成の変化範囲を狭め、接合強度と信頼性を確保し、電極寿命を長くすることができる。

図１は本発明の特性調整手段を採用した発熱抵抗体式空気流量測定装置の横断面図であり、図２は、図１のＩ−Ｉ断面図である。また、図３は、図２を上部から見た外観図である。

電子回路４は、金属ベース６に接着固定され、同様に金属ベース６と接着固定あるいはインサート成形により一体化されたハウジング５により周囲を囲われている。

ハウジング５は、金属部品であるコネクタターミナル２，調整端子１，ターミナル９をインサート成形したプラスチック部品であり（前記のように金属ベース６もインサート成形可能）、電子回路４を内装保護するハウジングとしての機能に加え、副通路１３，コネクタハウジング３，固定フランジ１０等が一体成形されている。従って、電子回路４は金属ベース６を底面、ハウジング５を周囲壁とした箱状体に内装されており、調整端子１およびコネクタターミナル２は、電子回路４を内装した前記箱状体の内側からコネクタハウジング３の内部へ貫通しており、そのハウジング５の内側端部付近と電子回路４の間を金属ワイヤ８で接続することにより、電子回路４とコネクタハウジング３内の調整端子１およびコネクタターミナル２は電気的に導通する。同様に、ターミナル９は電子回路４を内装した前記箱状体の内側から副通路１３へ貫通しており、そのハウジング５の内側端部付近と電子回路４の間を金属ワイヤ８で接続し、さらに、ターミナル９の副通路１３側端部に発熱抵抗体１１および温度補償抵抗体１２を溶接することにより、発熱抵抗体１１および温度補償抵抗体１２と電子回路４は電気的に導通する。そして、電子回路４を内装した箱状体の中にシリコンゲル１９を充填し、カバー７を接着することにより、電子回路４は密封され（実際には、ハウジング５内に残った空気を加熱膨張時などにコネクタハウジング３の内側にリークするための換気孔１８を介してのみ開口している）、また、コネクタターミナル２，調整端子１およびターミナル９以外は電気的に絶縁される。また、カバー７を接着することにより、副通路１３がハウジング５の上流開口部を入口１３ａ、ハウジング５とカバー７に開けた角穴を出口１３ｂとした管路として完成される。副通路１３を本実施例のように曲がり部のある複雑な管路とするのは、検出素子の汚損防止や空気の流れの乱れの抑制、脈動流による検出誤差の低減に優れるためであり、従って、内熱機関の吸気流量検出に適した構造としたものである。このモジュールをボディ１４の外壁面の穴から副通路１３の入口１３ａと出口１３ｂが主通路１５内に位置するように挿入取り付けされ、ハウジング５に一体形成された固定フランジ１０部をネジ１６によりボディ１４へ固定して、発熱抵抗式空気流量測定装置の構造が完成される。

図４の（ａ）（ｂ）は発熱抵抗体１１と温度補償抵抗体１２が本発明のターミナルに接続されている正面図、（ｃ）が発熱抵抗体１１と温度補償抵抗体１２とを副通路入口側から見た図である。本発明のターミナル９は、各々一対有し、（ａ）が本発明の接合断面ターミナル部９ａに発熱抵抗体１１、（ｂ）が同様に温度補償抵抗体１２が抵抗溶接によって接合される。溶接を発熱抵抗体１１と温度補償抵抗体１２はターミナル９に対しある角度θを持つことがある。この場合、接合長さはターミナル幅Ｌ／cosθと長くなり、接合面積が増えるため、溶接時の抵抗値が下がってしまい高い溶接電流が必要となる。ここで接合幅を同じにするにはターミナルの幅を狭くしなければならないが、ターミナルの剛性がなくなるため幅を小さくすることは制限される。本発明ではターミナルの剛性を落とすことなく接合幅ｈの調整を行い、発熱抵抗体１１と温度補償抵抗体１２のワイヤより広い幅で小さくなるように接合面を設定するため、ターミナルに対してある角度θをもって接合する場合でも接合幅ｈを小さくして、高い抵抗値を確保し、溶接電流を低く抑え、溶接時の発熱量を小さくし、熱影響範囲を狭めて、安定した接合ができる。さらに角度θの変化に対して成形条件を変えるので、溶接条件を同じにできる。発熱抵抗体１１と温度補償抵抗体１２のワイヤ１１ｂ，１２ｂ幅より接合面を広くするのは溶接部が破壊する場合にワイヤが破断するようにするためである。

（ｃ）では発熱抵抗体１１と温度補償抵抗体１２は高さを変えて互いの影響を受けないようにターミナル９を曲げている。この曲げの精度を安定させるためにターミナルは板状になっている。そのため接合位置の自由度が上がり、小型・軽量化を可能としている。また、ターミナル端部９ｄに図示していない金属ワイヤ８で図示していない電子回路４とワイヤボンディングで電気的に接合するため、ターミナル端部９ｄは他の部分より幅が広い形状のとなる。

図５の（Ｉ）（II）は本発明のターミナルの接合面断面である。図５の（Ｉ）は接合面がターミナルの接合面前後と同じ厚さなので、発熱抵抗体１１と温度補償抵抗体１２の高さ方向のばらつきがないので、空気流量測定装置は安定した出力特性を得ることができる。接合面は平面９ｇで小さい面積で高い抵抗値となるように設定され、他の部分はテーパで逃げているので、溶接時にターミナルが溶けて、接合面積が増加するのを抑え、抵抗値の変化を少なくできる。テーパの角度を変えることにより、ターミナルが溶けることによる接合面積の増加量は調整できる。

ちなみにターミナル９の板材の厚さは０.５mmで接合部成形前の幅は０.５mmで成形後の平面の幅は０.２mmである。発熱抵抗体１１と温度補償抵抗体１２のワイヤ１１ｂ，１２ｂ幅は０.１５であり、太い場合は０.４である。

図５の（II）は接合面がターミナル９の接合面前後と同じ厚さで、形状は平面で面積が最小になるように設定されており、ターミナルが溶けて接合面積の増加が抑えられるように同じ幅で溶ける深さより深い成形深さＺまで成形している。このようにターミナルが溶けて面積の増加が抑えられるため、高い溶接電流が必要な太いワイヤの発熱抵抗体１１と温度補償抵抗体１２の場合は抵抗値の変化による発熱量の変化が大きくなるので非常に有効となる。

図５の（III）はターミナル９が位置ずれした場合でも平面部が小さいため接合時の面積変化を小さくでき、熱影響範囲を小さくして安定した接合ができるので信頼性が上がる。

ターミナル９と発熱抵抗体１１と温度補償抵抗体１２の接合部は外気が直接当たるため、使用条件によっては腐食することがあり、接合による熱影響で材質の組成自体が変化する範囲は小さいほどよく、腐食や熱影響で素材の機械的特性が変化した場合に振動や加速度などにより破損する恐れがあるので熱影響範囲を小さくして接合状態を安定させ信頼性を確保することが特に重要である。

図６は本発明に使用した金型組図である。下型２７と上型２６およびガイドピン２９より構成されている。本金型は上型２９が上下にスライドして金型が開閉する。その際、ガイドピン２９がガイドとなる。

図７の（Ｉ）は成形状態の断面図である。図６の金型で下型２７にあるアールの付いた平面部の凹部に空気流量測定装置３０のターミナル９の先端部をセットし、ガイドピン２９をガイドに溝の天辺が平面でテーパとなる溝を持った上型２６が下降し、ターミナル９の先端部の接合面を成形する。次に上型２６が上昇しターミナル９の接合部の成形が完了する。ここで金型によりテーパ部９ｄが加工されるが接合部になる部分は金型で成形しないため平面部９ｅが残る。このため接合部前後とターミナル９の厚さは変わらない。このため、接合面の高さは変化しないので安定した位置精度を保つことができるので。加工により接合面の断面が変わるが、成形による加工硬化でターミナル９の剛性の低下はほとんどない。また、ターミナル９を順送工程で加工する場合は、その工程内に形状を持った溝を入れて成形を行っても良い。図７の（II）は図７の（Ｉ）で成形されたターミナル９の断面である。

金型でテーパ部を加工すると成形されない平面部９ｅとテーパ部９ｄのつなぎにだれアール９ｅが付く。このだれアール９ｅは図５の（III）のようにターミナル９が位置ずれした時にだれアール９ｅが発熱抵抗体端部１１ａと温度補償抵抗体端部１２ａとの接合面になるため、だれアール９ｅある分だけ溶接時の接合面積の変化を小さくし、溶接を安定させる。

図８はターミナル９と溶接を発熱抵抗体１１と温度補償抵抗体１２を抵抗溶接した時の電流と電圧の関係を示す。

電流値Ａ１は太さ０.１５のワイヤの溶接を発熱抵抗体１１と温度補償抵抗体１２を溶接した時の値で、本発明品は他のものに比べ小さい電流で高い電圧を得ている。すなわち小さい電流で高い発熱量得ることができる。これは接合面の面積が小さくなり、抵抗値が高くなったためである。接合面が広い物ほど同じ電流でも電圧は小さい。また、電流値が高くなると凸状の形状は溶けてから抵抗値が低くなるため傾きが小さくなるが本発明品は抵抗値の減少が小さい。電流値Ａ２は太さ０.４のワイヤを持つ発熱抵抗体１１と温度補償抵抗体１２を接合する場合で発熱量を多く必要とするため、電流値は約２倍程度高くなるが、電流値が高い場合でも本発明品の形状はターミナル９の接合面積の変化が小さいため抵抗値の変化が少なく、凸状の成形品や成形無品と比べ、低い電流値で高い溶接電圧値が得られるすなわち高い抵抗値が得られることになる。このように溶接電流を小さくできるため、接合材への熱影響を小さくでき、接合される材料組成の変化範囲を狭め、安定した接合強度と信頼性を確保するとともに溶接電極寿命を長くすることができる。

本発明の一実施例の検出装置の横断面図。 図１のＩ−Ｉ断面図。 図２のコネクタ側からの外観図。 製品拡大図。 本発明品の断面拡大図。 本発明品の金型断面図。 成形状態の断面図。 接合時の電流と電圧の関係図。

符号の説明

１ 調整端子
２ コネクタターミナル
３ コネクタハウジング
４ 電子回路
５ ハウジング
６ 金属ベース
７ カバー
８ 金属ワイヤ
９ ターミナル
９ａ 曲面断面ターミナル
９ｂ 板状断面ターミナル
９ｄ 板状断面ターミナル端部
９ｅ だれアール
９ｆ テーパ部
９ｇ 平面部
１０ 固定フランジ
１１ 発熱抵抗体
１１ａ 発熱抵抗体端部
１１ｂ 発熱抵抗体ワイヤ
１２ 温度補償抵抗体
１２ａ 温度補償抵抗体端部
１２ｂ 温度補償抵抗体ワイヤ
１３ 副通路
１３ａ 副通路入口
１３ｂ 副通路出口
１４ ボディ
１５ 主通路
１６ ネジ
１７ 主流方向
１８ 換気孔
１９ シリコンゲル
２６ 金型の上型
２７ 金型の下型
２９ ガイドピン
３０ 空気流量測定装置

Claims (12)

1. 吸気通路を構成する主流路内に配置され、内部に発熱抵抗体と温度補償抵抗体とを有する副流路と、前記発熱抵抗体および前記温度補償抵抗体が電気的されたターミナルと電子回路とを備えた発熱抵抗式空気流量測定装置において、
   前記ターミナルの本体は板状であり、前記ターミナルの接続部表面は平面であり、前記ターミナルの接続部表面は接続部近傍の幅より狭く、接続面の高さは前記ターミナルの接続部近傍と同じであることを特徴とする空気流量測定装置。
2. 請求項１に記載の空気流量測定装置において、前記ターミナル接続面の裏側は接続部近傍の幅より広いこと特徴とする空気流量測定装置。
3. 請求項１または２に記載の空気流量測定装置において、前記ターミナル接続部断面形状は接続部表面の幅が最も狭く、裏面に向かって連続的に幅が広くなることを特徴とする空気流量測定装置。
4. 請求項１に記載の空気流量測定装置において、前記ターミナル接続部断面形状は接続部表面の幅が最も狭く、裏面に向かって階段状に幅が広くなることを特徴とする空気流量測定装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の空気流量測定装置において、前記ターミナルは少なくとも１ヵ所以上の曲げ部があり、前記曲げ部の断面形状は略四角形であることを特徴とする空気流量測定装置。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の空気流量測定装置において、前記ターミナルと前記発熱抵抗体と前記温度補償抵抗体の接続方法が抵抗溶接であることを特徴とする空気流量測定装置。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の空気流量測定装置において、前記電子回路は、コネクタハウジングに設けられたコネクタターミナルに電気的に接続され、前記コネクタターミナルを介して外部回路に接続されることを特徴とする空気流量測定装置。
8. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の空気流量測定装置において、前記ターミナルと前記電子回路とは金属ワイヤによるワイヤボンディングによって接続されていることを特徴とする空気流量測定装置。
9. 請求項８に記載の空気流量測定装置において、前記ターミナルは、前記金属ワイヤボンディング部がそれ以外より幅広であることを特徴とする空気流量測定装置。
10. 請求項１〜９のいずれか１項に記載の空気流量測定装置において、前記ターミナルの接続部を金型で成形することを特徴とする空気流量測定装置。
11. 請求項１〜１０のいずれか１項に記載の空気流量測定装置において、前記ターミナルの接続部表面の幅は前記ターミナルの接続部近傍の幅より５０％以上狭いことを特徴とする空気流量測定装置。
12. 請求項１〜１１のいずれか１項に記載の空気流量測定装置において、前記ターミナルの接続部に対し、発熱抵抗体と温度補償抵抗体の取り付け角度が９０°ではないことを特徴とする空気流量測定装置。

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