JP5634698B2 - 質量流量センサ装置の製造方法および質量流量センサ装置 - Google Patents

Description

本発明は、質量流量センサ装置の製造方法および質量流量センサ装置に関する。

質量流量センサ装置は、媒体の流量を求めるために、種々の産業領域で使用されている。例えば、質量流量センサ装置は空気質量センサ装置として、内燃機関の吸気管路内を流れる、または点火部の方向へ流れる空気の流量または、ガス消費量を求めるためにガス測定機器を通って流れる、燃焼ガスの流量を求めるために使用される。燃料噴射を伴う内燃機関内で使用されている質量流量センサ装置は、吸気空気流量を正確に測定するために使用される。これによって、燃料噴射量が高い精度で求められる。

空気の流量または燃焼ガスの流量を求めるために、質量流量センサ装置はセンサ部材を有している。このセンサ部材の測定結果は、センサ部材を取り囲んでいるバイパス内のセンサ部材の配置に非常に影響されやすい。

DE10311039A1号は、流量測定装置を開示している。この装置は、測定のために空気を導入および搬送するための通路とともに構成されており、センサ部分を有している。ここでこのセンサ部分は、空気の流量を測定するための通路内に配置されている。縮流部分は、通路の内面で次のように構成されている。すなわち、縮流部分がセンサ部分の方を向いているように構成されている。縮流部分は、センサ部分近傍を流れる空気の流れを狭くする。縮流部分の平らな面は、センサ部分の面に対して並行であり、少なくとも、センサ部分の流れの上方に構成されている。

DE102005036189A1号は、高温フィルム空気質量計を開示している。高温フィルム空気質量計は、高温フィルムセンサチップを有している。担体部材は、高温フィルムセンサチップの取り付けのためのホルダを有している。ＭＩＤ（molded interconnect device：成型回路部品）方法によって、少なくとも１つの導体路が担体部材上に載置される。この少なくとも１つの導体路上に、次のステップで少なくとも１つの電子構成部材が被着される。次に、高温フィルムセンサチップがホルダ内に被着される。

DE4219454A1号は、質量流量センサを開示している。これは媒体流量の強度を検出するために用いられる。質量流量センサは、単結晶シリコンから成る誘電ダイヤフラムとフレームを有している測定チップを含んでいる。このダイヤフラム上に少なくとも１つの加熱器が配置されている。このような測定チップはハウジングのフローチャネル内に構成される。

DE19724659A1号はガス流量を測定するための装置を開示している。ガス流量を測定するためのこの装置は、チューブ体を有している。その内部空間は、測定されるべき、流れているガスに対する通路として用いられる。一般的なＵ字状の周辺通路を有しているハウジングの一部分はチューブ体とともに構成されている。プレート状の流量検出部材が、周辺通路の第１の通路内に配置される。ここで通路制限部分が、周辺通路の第２の通路内に、流れ方向において、第１の通路の後方に配置されている。周辺通路の流入部分は、チューブ体の軸方向中央の近傍に配置されている。ここで周辺通路の出口部分は、チューブ体の管壁部の近傍に配置されている。

DE10311039A1号 DE102005036189A1号 DE4219454A1号 DE19724659A1号

本発明の課題は、正確かつ確実な質量流量センサ装置を実現する質量流量センサ装置を製造する方法を提供すること、および正確かつ確実な質量流量センサ装置を実現することである。

上述の課題は、 ハウジングボディを有する質量流量センサ装置を製造する方法であって、当該ハウジングボディはバイパスを有しており、
・担体部材を少なくとも部分的に前記バイパス内に配置し、
・少なくとも１つのセンサ部材を伴う質量流量センサを、通過して流れる空気質量を求めるために、少なくとも部分的にバイパス内に配置し、前記担体部材と機械的に次のように結合する、すなわち、少なくとも１つのセンサ部材が、前記バイパス内に、所定のポジションで配置されるように結合し、
・次に、切り欠きを備えた流体内物体を提供し、当該流体内物体は、少なくとも１つのセンサ部材の領域においてフローガイドを設定するために構成されており、当該流体内物体を、前記バイパス内で担体部材上に配置し、前記担体部材および／またはハウジングボディと機械的に、前記質量流量センサが前記流体内物体の切り欠き内に配置されるように結合する、ことを特徴とする、質量流量センサ装置を製造する方法および
質量流量センサ装置であって、当該質量流量センサ装置は以下のものを有しており：すなわち、
・バイパスを有しているハウジングボディと、
・少なくとも部分的に前記バイパス内に配置されている担体部材と、
・通過して流れる空気質量を求める少なくとも１つのセンサ部材を有する質量流量センサとを有しており、当該質量流量センサは、少なくとも部分的に前記バイパス内に配置されており、前記少なくとも１つのセンサ部材が前記バイパス内で所定の位置に配置されるように前記担体部材と機械的に結合されており、
・切り欠きを有する流体内物体を有しており、当該流体内物体は少なくとも１つのセンサ部材の領域においてフローガイドを設定するように構成されており、かつ前記流体内物体は前記バイパス内で、前記担体部材上に配置されており、前記担体部材および／またはハウジングボディと機械的に、前記質量流量センサが前記流体内物体の切り欠き内に配置されるように結合されている、ことを特徴とする質量流量センサ装置によって解決される。

ハウジングボディを備えた質量流量センサ装置の長手方向断面図であり、このハウジングボディは、メインチャネル内に配置されている。 ハウジングボディの縦断面図である。 ハウジングボディの部分および流体内物体である。 流体内物体を有するハウジングボディの部分である。 ステップＶ１〜Ｖ５を有する質量流量センサ装置の製造方法のフローチャートである。

有利な発展形態は従属請求項に記載されている。

本発明は、質量流量センサ装置を製造する方法および結果として生じる質量流量センサ装置を特徴とする。この質量流量センサ装置は、バイパスを有するハウジングボディを含んでいる。担体部材は少なくとも部分的にバイパス内に配置されている。少なくとも１つのセンサ部材を伴う質量流量センサは、通過して流れる空気質量を求めるために、少なくとも部分的にバイパス内に配置されており、担体部材と機械的に次のように結合されている。すなわち、少なくとも１つのセンサ部材が、バイパス内に、所定のポジションで配置されるように結合されている。切り欠きを有する流体内物体（Stroemungskoerper)が、少なくとも１つのセンサ部材の領域内においてフローガイドを設定するために構成されている。流体内物体は、バイパス内で、担体部材上に配置されており、担体部材および／またはハウジングボディと機械的に次のように結合されている。すなわち、質量流量センサが流体内物体の切り欠き内に配置されるように結合されている。これによって、少なくとも１つのセンサ部材の領域内でのフローガイドの正確かつ正確に再現される設定が可能になる。担体部材を有する質量流量センサの機械的な結合によって、バイパス内の質量流量センサの正確な配向が可能になる。続いて流体内物体を配置することによって付加的に、正確に配向された質量流量センサ周辺でのフローガイドを正確に設定することが可能になる。

有利な構成では、質量流量センサは担体部材上に接着される。これによって、バイパス内で質量流量センサを担体部材上に正確に位置付けることができる。

有利な構成では、流体内物体は支持担体および／またはハウジングボディと接着されている。これによって、バイパス内で流体内物体を正確に位置付けることができ、少なくとも１つのセンサ部材の領域においてフローガイドを正確に設定することができる。

有利な構成では担体部材はセラミックまたはプラスチックから成る。これによって担体部材の熱伝導性および電導性を正確に設定することができる。これら２つは、少なくとも１つのセンサ部材の測定結果に影響を与える。

次に、図面を参照しながら本発明の実施例について詳しく説明する。

同一の構造または機能を有する構成部材には、いずれの図においても同じ参照符号が付されている。

図１は、メインチャネル４内に配置されている質量流量センサ装置２を示している。メインチャネル４は例えば、内燃機関の吸気管路であり、この吸気管路を通って、質量流量センサ装置２から、求められるべき空気質量が流れる。

質量流量センサ装置２はハウジングボディ６を含んでいる。このハウジングボディ内にはフローチャネル８が配置されている。フローチャネル８は、ハウジングボディ６の配向によって、有利には次のように配置されている。すなわち、フローチャネル８の流入口が、通過して流れる空気質量のメインの流れ方向に対向するように配置されている。

ハウジングボディ６内にはさらにバイパス１０が配置されている。これは内壁部１２を有している。バイパス１０は、フローチャネル８から分岐しており、流れ方向において下流で、ハウジングボディ６内に流入し、再びフローチャネル８に合流する。バイパス１０内には、質量流量センサ１４が配置されている。ここでこの質量流量センサは少なくとも１つのセンサ部材１６を含んでいる（図２参照）。このセンサ部材１６は、通過して流れる空気質量を検出するように構成されている。

図２は、質量流量センサ装置２のハウジングボディ６の断面図を示している。上にセンサ部材１６が配置されている質量流量センサ１４の周囲には、流体内物体１８が配置されている。流体内物体１８は切り欠き２０を含んでいる（図３参照）。この開口部内に質量流量センサ１４が配置される。流体内物体１８は、センサ部材１６の領域内のフローガイドを正確に設定するために用いられる。有利な実施形態では、流体内物体１８の表面１９は、切り欠き２０の領域において、質量流量センサ１４の表面１５とほぼ同じ高さに配置されている。流体内物体１８の利点は、流体内物体１８を、質量流量センサ装置２の製造方法において、センサ部材１６を有する質量流量センサ１４を取り付けた後に、非常に正確にバイパス１０内に組み込むことができるということである。このようにして、センサ部材１６の領域内のフローガイドがバイパス１０内で正確にかつ正確に再現可能に設定可能になる。これによって、結果として確実な質量流量センサ装置２が得られる。

流体内物体１８および、センサ部材１６を有する質量流量センサ１４を備えたバイパス１０の領域の詳細な図は図３および４に示されている。図３は、切り欠き２０の領域内に表面１９を有している流体内物体１８並びにバイパス１０の一部を示している。質量流量センサ１４の領域内では、バイパス１０の内壁部１２が中断されている。センサ部材１６を有する質量流量センサ１４は部分的にバイパス１０内に配置されている。図３および図４には示されていないが、例えば、質量流量センサ１４が少なくとも部分的に、空洞内に延在することが可能である。ここでは例えば、質量流量センサ１４上に評価電子回路が配置される。この評価電子回路はセンサ部材１６からの入力信号を評価し、例えば、電気コンタクトを介して制御機器に供給する。

センサ部材１６を有する質量流量センサ１４が、担体部材２２上に配置されている。担体部材２２は例えば、バイパス１０の内壁部１２が中断されている領域内に延在している。有利な構成では担体部材２２はセラミックまたはプラスチックから成る。これによって、担体部材２２の電導性および／または熱伝導性を確実に設定することができる。担体部材２２の電導性および熱伝導性は、センサ部材１６の測定結果に影響を与える。

流体内物体１８は担体部材２２上に載置され、担体部材２２および／またはバイパス１０の内壁部１２と機械的に結合されている。流体内物体１８は担体部材２２および／またはバイパス１０の内壁部１２と、例えば接着されている。

質量流量センサ１４は、流体内物体１８の切り欠き２０内に有利には次のように配置される。すなわち、質量流量センサが流体内物体１８と機械的に結合されるのではなく、質量流量センサ１４が流体内物体１８と間隔を空けて配置される。質量流量センサ１４と流体内物体１８との間の間隔は例えば、数マイクロメータである。質量流量センサ１４と、担体部材２２上に配置されており、流体内物体１８によって囲まれているセンサ部材１６との組み合わせの利点は以下の３つである： 第１に、質量流量センサ１４を正確に、かつ正確に再現可能に、担体部材２２上に位置付けすることができるということである。第２に、センサ部材１６の領域内で、担体部材２２を通じた導電性おび熱伝導性を正確に設定することができるということである。第３に、流体内物体１８によって、センサ部材１６の領域内にフローガイドを正確に設定することができるということである。

図５は、ステップＶ１〜Ｖ５を有するフローチャートを示している。このフローチャートを用いて、質量流量センサ装置２の製造方法を以下で説明する。

この方法は第１のステップＶ１で始まる。第１のステップＶ１では、ハウジングボディ６が提供される。ここでこのハウジングボディ内には、フローチャネル８および内壁部１２を有するバイパス１０が構成されている。

第２のステップＶ２では、担体部材２２が少なくとも部分的にバイパス１０内に配置され、ハウジングボディ６および／またはバイパスの内壁部１２と機械的に結合される。例えば担体部材２２はハウジングボディ６および／または内壁部１２と接着される。

第３のステップＶ３では、センサ部材１６を有する質量流量センサ１４が少なくとも部分的にバイパス１０内に配置され、担体部材２２と機械的に結合される。例えば、質量流量センサ１４は担体部材２２と接着される。担体部材２２と質量流量センサ１４との組み合わせの利点は、質量流量センサ１４を非常に正確に、かつ正確に再現可能に担体部材２２上に位置付けることができ、これによってセンサ部材１６を、バイパス１０の所定の位置に配置することができる、というものである。

第４のステップＶ４では、切り欠き２０を有する流体内物体１８が、バイパス１０内に次のように配置される。すなわち、流体内物体１８が担体部材２２を覆い、質量流量センサ１４が切り欠き内に配置されるように、配置される。これによって、センサ部材１６の領域内で流体内物体１８によってフローガイドを正確に設定することができる。

本発明の方法は第５のステップＶ５で終了する。

２ 質量流量センサ装置、 ４ メインチャネル、 ６ ハウジングボディ、 ８ フローチャネル、 １０ バイパス、 １２ 内壁部、 １４ 質量流量センサ、 １６ センサ部材、 １８ 流体内物体、 ２０ 切り欠き、 ２２ 担体部材

Claims (5)

1. ハウジングボディ（６）を有する質量流量センサ装置（２）を製造する方法であって、当該ハウジングボディ（６）はバイパス（１０）を有しており、
   ・担体部材（２２）を前記ハウジングボディ（６）および／または前記バイパス（１０）の内壁部（１２）に接着し、
   ・少なくとも１つのセンサ部材（１６）を伴う質量流量センサ（１４）を、通過して流れる空気質量を求めるために、少なくとも部分的にバイパス（１０）内に配置し、前記担体部材（２２）と機械的に次のように結合する、すなわち、少なくとも１つのセンサ部材（１６）が、前記バイパス（１０）内に、所定のポジションで配置されるように結合し、
   ・次に、切り欠き（２０）を備えた流体内物体（１８）を提供し、当該流体内物体は、少なくとも１つのセンサ部材（１６）の領域においてフローガイドを設定するために構成されており、当該流体内物体を、前記担体部材（２２）および／または前記バイパス（１０）の内壁部（１２）に、前記担体部材（２２）を覆うように接着し、前記担体部材（２２）および／またはハウジングボディ（６）と、前記質量流量センサ（１４）が前記流体内物体（１８）の切り欠き（２０）内に配置されるように機械的に結合する、
   ことを特徴とする、質量流量センサ装置を製造する方法。
2. 前記質量流量センサ（１４）を前記担体部材（２２）上に接着する、請求項１記載の方法。
3. 質量流量センサ装置（２）であって、
   当該質量流量センサ装置は以下のものを有しており：すなわち、
   ・バイパス（１０）を有しているハウジングボディ（６）と、
   ・前記ハウジングボディ（６）および／または前記バイパス（１０）の内壁部（１２）に接着されている担体部材（２２）と、
   ・通過して流れる空気質量を求める少なくとも１つのセンサ部材（１６）を有する質量流量センサ（１４）とを有しており、当該質量流量センサは、少なくとも部分的に前記バイパス（１０）内に配置されており、前記少なくとも１つのセンサ部材（１６）が前記バイパス（１０）内で所定の位置に配置されるように前記担体部材（２２）と機械的に結合されており、
   ・切り欠き（２０）を有する流体内物体（１８）を有しており、当該流体内物体は少なくとも１つのセンサ部材（１６）の領域においてフローガイドを設定するように構成されており、かつ前記流体内物体は前記担体部材（２２）および／または前記バイパス（１０）の内壁部（１２）に、前記担体部材（２２）を覆うように接着されており、前記担体部材（２２）および／またはハウジングボディ（６）と、前記質量流量センサ（１４）が前記流体内物体（１８）の切り欠き（２０）内に配置されるように機械的に結合されている、
   ことを特徴とする質量流量センサ装置。
4. 前記担体部材（２２）はセラミックまたはプラスチックから構成されている、請求項３記載の質量流量センサ装置（２）。
5. 前記バイパス（１０）は、前記ハウジングボディ（６）内で、フローチャネル（８）から分岐しており、流れ方向において下流で再び前記フローチャネル（８）に合流する、請求項３または４記載の質量流量センサ装置（２）。

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