JP6893285B2 - 物理量検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば内燃機関の吸入空気の物理量を検出する物理量検出装置に関する。

例えば特許文献１には、吸気通路の内壁から通路中心に向かって計測部が突出し、吸気管(主通路)の取り付け座面に、物理量検出装置のフランジを介してネジ締め固定され、その計測部内に、流れを取り込むための副通路が配置され、前記屈曲した副通路を跨ぐように回路基板が配置された物理量検出装置の構成が示されている。

更に加えて近年では、副通路の流れを排出口と副通路に分岐した構成を有し、副通路に侵入した汚損物を分離して排出口から排出することで、センシング部へ汚損物の到達数を低減し、センサの耐汚損性を向上させることを目的とした物理量検出装置が提案されている。

また特許文献２には、吸気管(主通路)の取り付け座面に突起形状を設け、フランジには前記突起形状との干渉を避けた凹み形状を設けた物理量検出装置の構成が示されている。

特開２０１６−１８６４９９号公報 特開２０１３−２０５５８２号公報

上記した特許文献１に記載の装置の場合、副通路内で分岐する構成を有しているので、装置を吸気通路に取り付ける取り付け位置のばらつきに影響を受けやすくなり、結果として検出部を通過する空気流量の変化を受けやすい構成となっている。したがって、取り付け位置によっては、センサ検出精度が悪化するおそれがある。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、副通路を有した物理量検出装置の取り付け位置のばらつきを低減させることで、流量検出精度を高精度化することができる物理量検出装置を提供することである。

上記課題を解決する本発明の物理量検出装置は、主通路内部に挿入されて配置される物理量検出装置において、前記主通路の座面に固定するためのフランジと、前記主通路を流れる被計測気体を一部取り込む副通路と、前記副通路を流れる前記被計測気体の流量を計測する流量検出部と、前記流量検出部を制御する電子部品と、前記流量検出部及び前記電子部品と実装する基板と、を有し、前記フランジには、前記主通路の座面側との位置決めを行うための圧入部を備えることを特徴とする。

本発明によれば、主通路の座面に物理量検出装置を一定方向に固定することで、取り付け位置のばらつきを抑制して、流量検出精度を高精度化することができる。

本発明に関連する更なる特徴は、本明細書の記述、添付図面から明らかになるものである。また、上記した以外の、課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

内燃機関制御システムに本発明に係る物理量検出装置を使用した一実施例を示すシステム図。 物理量検出装置の正面図。 物理量検出装置の背面図。 物理量検出装置の左側面図。 物理量検出装置の右側面図。 物理量検出装置の平面図。 物理量検出装置の下面図。 図２Ｆの別実施形態を説明する図。 物理量検出装置のカバーが取り外された状態を示す正面図。 図３ＡのＩＩＩＢ−ＩＩＩＢ線断面図。 物理量検出ユニットの全体斜視図。 物理量検出ユニットの分解斜視図。 物理量検出ユニットの正面図。 図５ＡのＶＢ−ＶＢ線断面図。 主通路の正面図。 主通路の平面図。 図５ＡのＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図。 図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線断面図。 圧入部の一例を説明する図８のＩＸ部拡大図。 圧入部の一例を説明する図８のＩＸ部拡大図。 図２ＤのＸ−Ｘ線断面図。 図２ＤのＸ−Ｘ線断面に対応する他の実施例を説明する図。 図２ＤのＸ−Ｘ線断面に対応する他の実施例を説明する図。 図２ＤのＸ−Ｘ線断面に対応する他の実施例を説明する図。 図５Ａに対応する他の実施例を説明する図。 図５Ａに対応する他の実施例を説明する図。

以下に説明する、発明を実施するための形態（以下、実施例）は、実際の製品として要望されている種々の課題を解決しており、特に車両の吸入空気の物理量を検出する検出装置として使用するために望ましい色々な課題を解決し、種々の効果を奏している。下記実施例が解決している色々な課題の内の一つが、上述した発明が解決しようとする課題の欄に記載した内容であり、また下記実施例が奏する種々の効果のうちの１つが、発明の効果の欄に記載された効果である。下記実施例が解決している色々な課題について、さらに下記実施例により奏される種々の効果について、下記実施例の説明の中で述べる。従って、下記実施例の中で述べる、実施例が解決している課題や効果は、発明が解決しようとする課題の欄や発明の効果の欄の内容以外の内容についても記載されている。

以下の実施例で、同一の参照符号は、図番が異なっていても同一の構成を示しており、同じ作用効果を成す。既に説明済みの構成について、図に参照符号のみを付し、説明を省略する場合がある。

図１は、電子燃料噴射方式の内燃機関制御システム１に、本発明に係る物理量検出装置を使用した一実施例を示す、システム図である。エンジンシリンダ１１とエンジンピストン１２を備える内燃機関１０の動作に基づき、吸入空気が被計測気体２としてエアクリーナ２１から吸入され、主通路２２である例えば吸気ボディと、スロットルボディ２３と、吸気マニホールド２４を介してエンジンシリンダ１１の燃焼室に導かれる。燃焼室に導かれる吸入空気である被計測気体２の物理量は、本発明に係る物理量検出装置２０で検出され、その検出された物理量に基づいて燃料噴射弁１４より燃料が供給され、被計測気体２と共に混合気の状態で燃焼室に導かれる。なお、本実施例では、燃料噴射弁１４は内燃機関の吸気ポートに設けられ、吸気ポートに噴射された燃料が被計測気体２と共に混合気を成形し、吸気弁１５を介して燃焼室に導かれ、燃焼して機械エネルギを発生する。

燃焼室に導かれた燃料および空気は、燃料と空気の混合状態を成しており、点火プラグ１３の火花着火により、爆発的に燃焼し、機械エネルギを発生する。燃焼後の気体は排気弁１６から排気管に導かれ、排気ガス３として排気管から車外に排出される。前記燃焼室に導かれる吸入空気である被計測気体２の流量は、アクセルペダルの操作に基づいてその開度が変化するスロットルバルブ２５により制御される。前記燃焼室に導かれる吸入空気の流量に基づいて燃料供給量が制御され、運転者はスロットルバルブ２５の開度を制御して前記燃焼室に導かれる吸入空気の流量を制御することにより、内燃機関が発生する機械エネルギを制御することができる。

＜内燃機関制御システムの制御の概要＞
エアクリーナ２１から取り込まれ主通路２２を流れる吸入空気である被計測気体２の流量、温度、湿度、圧力などの物理量が物理量検出装置２０により検出され、物理量検出装置２０から吸入空気の物理量を表す電気信号が制御装置４に入力される。また、スロットルバルブ２５の開度を計測するスロットル角度センサ２６の出力が制御装置４に入力され、さらに内燃機関のエンジンピストン１２や吸気弁１５や排気弁１６の位置や状態、さらに内燃機関の回転速度を計測するために、回転角度センサ１７の出力が、制御装置４に入力される。排気ガス３の状態から燃料量と空気量との混合比の状態を計測するために、酸素センサ２８の出力が制御装置４に入力される。

制御装置４は、物理量検出装置２０の出力である吸入空気の物理量と、回転角度センサ１７の出力に基づき計測された内燃機関の回転速度とに基づいて、燃料噴射量や点火時期を演算する。これら演算結果に基づいて、燃料噴射弁１４から供給される燃料量、また点火プラグ１３により点火される点火時期が制御される。燃料供給量や点火時期は、実際にはさらに物理量検出装置２０で検出される温度やスロットル角度の変化状態、エンジン回転速度の変化状態、酸素センサ２８で計測された空燃比の状態に基づいて、きめ細かく制御されている。制御装置４は、さらに内燃機関のアイドル運転状態において、スロットルバルブ２５をバイパスする空気量をアイドルエアコントロールバルブ２７により制御し、アイドル運転状態での内燃機関の回転速度を制御する。

内燃機関の主要な制御量である燃料供給量や点火時期はいずれも物理量検出装置２０の出力を主パラメータとして演算される。従って、物理量検出装置２０の検出精度の向上や、経時変化の抑制、信頼性の向上が、車両の制御精度の向上や信頼性の確保に関して重要である。

特に近年、車両の省燃費に関する要望が非常に高く、また排気ガス浄化に関する要望が非常に高い。これらの要望に応えるには、物理量検出装置２０により検出される吸入空気の物理量の検出精度の向上が極めて重要である。また、物理量検出装置２０が高い信頼性を維持していることも大切である。
物理量検出装置２０が搭載される車両は、温度や湿度の変化が大きい環境で使用される。物理量検出装置２０は、その使用環境における温度や湿度の変化への対応や、塵埃や汚染物質などへの対応も、考慮されていることが望ましい。

また、物理量検出装置２０は、内燃機関からの発熱の影響を受ける吸気管に装着される。このため、内燃機関の発熱が吸気管を介して物理量検出装置２０に伝わる。物理量検出装置２０は、被計測気体と熱伝達を行うことにより被計測気体の流量を検出するので、外部からの熱の影響をできるだけ抑制することが重要である。

車に搭載される物理量検出装置２０は、以下で説明するように、単に発明が解決しようとする課題の欄に記載された課題を解決し、発明の効果の欄に記載された効果を奏するのみでなく、以下で説明するように、上述した色々な課題を十分に考慮し、製品として求められている色々な課題を解決し、色々な効果を奏している。物理量検出装置２０が解決する具体的な課題や奏する具体的な効果は、以下の実施例の記載の中で説明する。

＜物理量検出装置の外観構造＞
図２Ａから図２Ｇは、物理量検出装置の外観を示す図である。なお、以下の説明では、主通路２２の中心軸に沿って被計測気体が流れるものとする。

物理量検出装置２０は、ハウジング２０１と、ハウジング２０１に取り付けられるカバー２０２とを備えている。ハウジング２０１は、合成樹脂製材料を射出成形することによって構成されており、カバー２０２は、例えばアルミニウム合金などの導電性材料からなる板状部材によって構成されている。カバー２０２は、薄い板状に形成されて、広い平坦な冷却面を有している。

ハウジング２０１は、物理量検出装置２０を主通路２２に固定するためのフランジ２１１と、フランジ２１１から突出して外部機器との電気的な接続を行うために吸気ボディから外部に露出するコネクタ２１２と、フランジ２１１から主通路２２の中心に向かって突出するように延びる計測部２１３を有している。

計測部２１３は、フランジ２１１から主通路２２の中心に向かって延びる薄くて長い形状を成し、幅広な正面２２１と背面２２２、及び幅狭な一対の側面２２３、２２４を有している。計測部２１３は、物理量検出装置２０を主通路２２に取り付けた状態で、主通路２２の内壁から主通路２２の通路中心に向かって突出する。そして、正面２２１と背面２２２が主通路２２の中心軸に沿って平行に配置され、計測部２１３の幅狭な側面２２３、２２４のうち計測部２１３の短手方向一方側の側面２２３が主通路２２の上流側に対向配置され、計測部２１３の短手方向他方側の側面２２４が主通路２２の下流側に対向配置される。

計測部２１３は、図２Ｆに示すように、計測部２１３の正面２２１が、短手方向に沿って一方側の側面２２３から他方側の側面２２４まで平坦であるのに対し、計測部２１３の背面２２２は、角部が面取りされており、かつ、短手方向中間位置から他方側の側面２２４まで移行するにしたがって正面２２１に漸次接近する方向に傾斜しており、断面形状がいわゆる流線型となっている。したがって、主通路２２の上流から流れてきた被計測気体２を正面２２１及び背面２２２に沿って円滑に下流に導くことができ、被計測気体２に対する流体抵抗を小さくすることができる。

計測部２１３の先端部は、図２Ａ及び図２Ｂに示すように、計測部２１３の下面が段差状に形成されており、物理量検出装置２０を主通路２２に取り付けた状態で、主通路２２の上流側に配置される一方側の下面２２６と、主通路２２の下流側に配置される他方側の下面２２７とを有し、一方側の下面２２６よりも他方側の下面２２７の方がさらに突出し、一方側の下面２２６と他方側の下面２２７との間を結ぶ段差面２２８が主通路２２の上流側に向かって対向配置されるようになっている。そして、計測部２１３の段差面２２８には、吸入空気などの被計測気体２の一部を計測部２１３内の副通路に取り込むための入口２３１が開口して設けられている。そして、計測部２１３の短手方向他方側の側面２２４でかつ段差面２２８に対向する位置には、計測部２１３内の副通路に取り込んだ被計測気体２を主通路２２に戻すための第１出口２３２及び第２出口２３３が開口して設けられている。

つまり、計測部２１３は、主通路２２における被計測気体２の流れ方向上流側に向かって対向配置される第１壁部（一方側の側面２２３）と、第１壁部よりも計測部２１３の先端部側でかつ主通路２２における被計測気体２の流れ方向下流側の位置において被計測気体２の流れ方向上流側に向かって対向配置されて副通路の入口２３１が開口する第２壁部（段差面２２８）とを有する。

物理量検出装置２０は、副通路の入口２３１が、フランジ２１１から主通路２２の中心方向に向かって延びる計測部２１３の先端部に設けられているので、主通路２２の内壁面近傍ではなく、内壁面から離れた中心に近い部分の気体を副通路に取り込むことができる。このため、物理量検出装置２０は、主通路２２の内壁面から離れた部分の気体の流量を測定することができ、熱などの影響による計測精度の低下を抑制できる。

主通路２２の内壁面近傍では、主通路２２の温度の影響を受け易く、気体の本来の温度に対して被計測気体２の温度が異なる状態となり、主通路２２内の主気体の平均的な状態と異なることになる。特に主通路２２がエンジンの吸気ボディである場合は、エンジンからの熱の影響を受け、高温に維持されていることが多い。このため主通路２２の内壁面近傍の気体は、主通路２２の本来の気温に対して高いことが多く、計測精度を低下させる要因となる。また、主通路２２の内壁面近傍では流体抵抗が大きく、主通路２２の平均的な流速に比べ、流速が低くなる。このため、主通路２２の内壁面近傍の気体を被計測気体２として副通路に取り込むと、主通路２２の平均的な流速に対する流速の低下が計測誤差につながるおそれがある。

物理量検出装置２０は、フランジ２１１から主通路２２の中心に向かって延びる薄くて長い計測部２１３の先端部に入口２３１が設けられているので、内壁面近傍の流速低下に関係する計測誤差を低減できる。また、物理量検出装置２０は、フランジ２１１から主通路２２の中心に向かって伸びる計測部２１３の先端部に入口２３１が設けられているだけでなく、副通路の第１出口２３２及び第２出口２３３も計測部２１３の先端部に設けられているので、さらに計測誤差を低減することができる。

物理量検出装置２０は、計測部２１３が主通路２２の内壁から中心に向かう軸に沿って長く伸びる形状を成しているが、側面２２３、２２４の幅は、図２Ｃおよび図２Ｄに示すように、狭い形状を成している。これにより、物理量検出装置２０は、被計測気体２に対しては流体抵抗を小さい値に抑えることができる。

＜温度検出部の構造＞
物理量検出装置２０は、図２Ｂに示すように、計測部２１３の先端部に、温度検出部である吸気温度センサ２０３が設けられている。吸気温度センサ２０３は、計測部２１３の外に露出して設けられている。吸気温度センサ２０３は、計測部２１３の側面２２３と段差面２２８の間の位置に設けられており、被計測気体２の流れ方向において、計測部２１３の一方側の側面２２３よりも下流側の位置でかつ計測部２１３の段差面２２８よりも上流側の位置に配置されるようになっている。計測部２１３の段差面２２８には、副通路の入口２３１が開口して設けられており、吸気温度センサ２０３は、副通路の入口２３１よりも被計測気体の流れ方向上流側に配置されるようになっている。

吸気温度センサ２０３は、計測部２１３の外に露出して設けられており、副通路の入口２３１よりも上流側に配置されているので、吸気温度センサ２０３を計測部２１３の副通路内に配置した場合と比較して、副通路内に設けられている流量センサ２０５の流量計測に影響を与えるおそれがない。

吸気温度センサ２０３は、図２Ｆに示すように、円柱状のセンサ本体２０３ａと、センサ本体２０３ａの軸方向両端部から互いに離間する方向に向かって突出する一対のリード２０３ｂとを有するアキシャルリード部品によって構成されている。吸気温度センサ２０３は、計測部２１３内の回路基板２０７にリード２０３ｂを介して実装されており、計測部２１３の一方側の下面２２６から一対のリード２０３ｂが突出して、計測部２１３の段差面２２８に対向する位置にセンサ本体２０３ａが配置されている。吸気温度センサ２０３は、計測部２１３の一方側の下面２２６に沿って平行でかつ被計測気体２の流れ方向に沿う向きとなるように配置されている。

吸気温度センサ２０３は、一対のリード２０３ｂによってセンサ本体２０３ａが支持された状態で計測部２１３の外に露出しているため、計測部２１３には、吸気温度センサ２０３を保護するためのプロテクタ２０２ａが設けられている。プロテクタ２０２ａは、計測部２１３の一方側の下面２２６から突出して吸気温度センサ２０３よりも計測部２１３の正面側に対向配置されている。本実施例では、カバー２０２の一部を計測部２１３の下面２２６よりも突出させることによって構成されている。吸気温度センサ２０３は、計測部２１３の外に露出しているので、そのままでは例えば物理量検出装置２０の搬送時や物理量検出装置２０を主通路２２に取り付ける作業時に他の物体と接触させて、その検出性能に影響を与えてしまうおそれがある。物理量検出装置２０は、プロテクタ２０２ａを計測部２１３の正面側において吸気温度センサ２０３に対向配置させているので、搬送時や作業時等において吸気温度センサ２０３が他の物体に直接接触するのを未然に防ぐことができる。

プロテクタ２０２ａの突出長さは任意に選択できる。例えば、吸気温度センサ２０３が計測部２１３の一方側の下面２２６から大きく離間した位置に配置されている場合には、少なくとも吸気温度センサ２０３と同じ位置までプロテクタ２０２ａの先端が配置されるように、その突出長さが設定される。また、吸気温度センサ２０３が計測部２１３の一方側の下面２２６近傍位置に配置されている場合には、下面２２６から大きく離間した位置に配置されている場合と比較して、他の物体に接触する可能性も低くなるので、プロテクタを設けなくてもよい。

本実施形態の物理量検出装置２０によれば、吸気温度センサ２０３が、計測部２１３の一方側の側面２２３よりも上流側の位置ではなく、計測部２１３の一方側の側面２２３よりも下流側でかつ計測部２１３の段差面２２８よりも上流側の位置に配置されるので、吸気温度センサ２０３に対して、上流から真っ直ぐ流れてくる被計測気体２と、それに加えて剥離流も当てることができる。したがって、吸気温度センサ２０３の放熱性を向上させることができる。

＜フランジの構造＞
物理量検出装置２０は、主通路２２に設けられた取り付け孔３１から円筒体３０の内部に計測部２１３が挿入され、フランジ２１１が座面１０３に当接され、ねじで主通路２２の取付台座１０２に固定される（図４参照）。フランジ２１１は、所定の板厚からなる平面視略矩形状を有しており、図２Ｅ及び図２Ｆに示すように、対角線上の角部には固定部２４１が対をなして設けられている。固定部２４１は、フランジ２１１を貫通する貫通孔２４２を有している。フランジ２１１は、固定部２４１の貫通孔２４２に、不図示の固定ネジが挿通されて主通路２２のネジ穴１０４に螺入されることにより主通路２２の取り付け台座１０２に固定される。また、フランジ２１１には、凹み形状を有した凹部溝９０、凹部溝９１、凹部溝９２を有している。実施例については後述にて説明する。

図２Ｅに示すように、フランジ２１１の上面には複数のリブが設けられている。リブは、固定部２４１とコネクタ２１２との間を直線的に接続する第１リブ２４３と、固定部２４１の貫通孔２４２の周囲を囲む断面テーパ状の第２リブ２４４と、フランジ２１１の外周部に沿って設けられている第３リブ２４５と、フランジ２１１の対角線上でかつ第１リブ２４３に交差する方向に延在する第４リブ２４６とを有している。

第１リブ２４３は、主通路２２へのネジ固定力が作用する固定部２４１と、立体形状により剛性が比較的高いコネクタ２１２との間に亘って直線的に設けられているので、フランジの剛性を補強するフランジ補強効果が高い。したがって、第１リブ２４３を有していないものと比較して、フランジ２１１の厚さを薄くすることができ、ハウジング全体の軽量化を図ることができ、また、ハウジング２０１の成形時にフランジ２１１を構成する樹脂の収縮の影響を低減することができる。

図２Ｇは、図２Ｆの他の実施例を説明する図を示し、貫通孔２４２に金属製のブッシュ２８０を設置した一例を示している。前記記載のように、フランジ２１１の貫通孔２４２に、固定ネジが挿通されて主通路２２の取付台座１０２のネジ穴１０４に螺入されることにより物理量検出装置２０が固定される。しかしながら、フランジ２１１は樹脂材料を使用しているため、ネジ止めした場合にクリープ現象が発生し、ネジの緩みが発生する場合がある。そのため、ブッシュ２８０を設置し、ネジ止めすることでネジの緩みを低減することができる。尚、ネジについては、ボルトねじ、タッピングねじであってもよい。

＜フランジの固定構造＞
図４Ａは、物理量検出ユニットの外観斜視図、図４Ｂは、図４Ａに示す物理量検出ユニットの分解斜視図、図５Ａは、物理量検出ユニットの正面図、図５Ｂは、図５ＡのＶＢ−ＶＢ線断面図である。

物理量検出ユニットは、物理量検出装置２０と主通路２２によって構成される。物理量検出装置２０は、主通路２２に設けられた取り付け孔３１から主通路２２の内部に物理量検出装置２０の計測部２１３が挿入された状態で主通路２２に取り付けられる。

図６Ａは、主通路の正面図、図６Ｂは、主通路の平面図である。なお、以下の説明では、円筒体３０の中心軸をＸ軸と称し、Ｘ軸に直交して取り付け孔３１を通過する円筒体３０の径方向の軸をＺ軸と称し、Ｘ軸とＹ軸に直交する円筒体３０の径方向の軸をＹ軸と称する場合がある。

主通路２２は、例えば合成樹脂製の円筒体３０からなる。取り付け孔３１は、円筒体３０の筒壁に開口形成されている。取り付け孔３１は、円筒体３０のＸ軸に沿う方向の長辺と、円筒体３０のＹ軸に沿う方向の短辺とからなる平面視略矩形を有している。取り付け孔３１の周囲には、物理量検出装置２０のフランジ２１１を固定するための取付台座１０２が設けられている。

取付台座１０２は、円筒体３０と一体に形成されており、取付台座１０２のＺ軸方向先端には、物理量検出装置２０のフランジ２１１の下面と対向する座面１０３が設けられている。取付台座１０２の座面１０３には、不図示の固定ネジが螺入されるネジ穴１０４と、フランジ２１１の下面の凹部溝９０に挿入される突起部１０５がそれぞれ対をなして設けられている。

一対のネジ穴１０４は、取り付け孔３１を間に介して互いに円筒体３０のＹ軸方向に分かれた位置でかつ円筒体３０のＸ軸方向に互いに離間した位置に形成されている。そして、一対の突起部１０５は、取り付け孔３１を間に介して一対のネジ穴１０４を互いに結ぶ直線からＹ軸方向に互いに離間した位置に形成されている。突起部１０５は、本実施例では、取り付け孔３１を間に介してネジ穴１０４と対向する位置に形成されている。突起部１０５は、図７に示すように、Ｘ軸方向に沿う長壁面と、Ｙ軸方向に沿う短壁面とを有している。また、取付台座１０２の座面１０３には、さらにもう一対の突起部１０６が設けられている。突起部１０６は、ネジ穴１０４と突起部１０５との間の中間位置に形成されている。

取付台座１０２及び突起部１０５は、フランジ２１１に配置される凹部溝９０、凹部溝９２と長手方向に面接触することで固定箇所数を確保し、物理量検出装置２０の共振点を向上させ、耐振動性能を向上させることができる。

また、突起部１０６は、物理量検出装置２０を取り付ける際の位置決め用に補助的に用いられるものであり、フランジ２１１に配置される凹部溝９１と長手方向に面接触はしていないものの、貫通孔２４２の公差及び取り付け位置のばらつき内の範囲で、凹部溝９１の側壁と接触するように配置される。これにより、物理量検出装置２０を座面１０３に取り付ける際のばらつきを低減することができる。但し、突起部１０６は、設置に必須の構成要素ではないため、図７以降は図面から割愛する。

図７は、図５ＡのＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図、図８は、図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線断面図であり、フランジ２１１と座面１０３との位置関係を示す。

フランジ２１１の下面には、凹部溝９０、凹部溝９１、凹部溝９２が設けられている。
凹部溝９０、凹部溝９１、凹部溝９２は、取付台座１０２の突起部１０５、突起部１０６、固定部２４１に対応する位置に配置されている。

凹部溝９０は、フランジ２１１の側面に開口する溝形状を有している。凹部溝９０は、計測部２１３の短手方向に互いに離間して対向する一対の溝側壁面と、計測部２１３の短手方向に沿ってこれら一対の溝側壁面の間に亘る溝底壁面とを有している。凹部溝９０は、物理量検出装置２０を主通路２２に取り付ける際に、フランジ２１１の下面から上面に向かって突起部１０５が挿入されて、突起部１０５の短壁面と長壁面に対して溝側壁面と溝底壁面がそれぞれ対向した状態に保持されるようになっている。

凹部溝９０の溝底壁面には、突起部１０５が圧入される圧入部２８１が設けられている。圧入部２８１は、凹部溝９０の溝底壁面から突出している。突起部１０５は、計測部２１３を取り付け孔３１に挿入してフランジ２１１の下面が座面１０３に接触するまでハウジング２０１を主通路２２の取付台座１０２に押し込む（図９Ａ及び図９Ｂに示す挿入方向）ことによって、凹部溝９０に挿入される。圧入部２８１は、凹部溝９０に挿入された突起部１０５の長壁面と接触し、潰れる方向に塑性変形され、突起部１０５が圧入された状態とし、突起部１０５を固定する。圧入部２８１は、物理量検出装置２０を主通路２２に取り付ける際に、突起部１０５に接触して潰されるクラッシュリブ構造を持つ。圧入部２８１は、あくまでも圧入されて潰されることを前提とするため、圧入の度合いは軽圧入でも可として、塑性変形され使用される。

前記記載の固定効果により、物理量検出装置２０を主通路２２に取り付ける際に取り付け台座１０２に拘束することができ、取り付け位置のばらつきを大幅に低減することができる。このように物理量検出装置２０の取り付け位置のばらつきを低減させることで、結果として、流量検出精度を向上させることができる。

また、物理量検出装置２０が主通路２２に面接触する箇所として、凹部溝９０の溝側壁面と突起部１０５の短壁面との間、及び、座面１０３と固定部２４１との間に加えて、圧入部２８１と突起部１０５の長壁面との間を面接触させることができる。そのため、固定箇所数を更に確保し、物理量検出装置２０の共振点を向上させ、耐振動性能を向上させることができる。

図９Ａ及び図９Ｂは、圧入部の一例を説明する図８のＩＸ部拡大図である。
圧入部２８１は、物理量検出装置２０を主通路２２に取り付ける挿入方向に対して、アンダーカットが入った、かえり形状を有する。圧入部２８１は、図９Ａに示す例では、フランジ２１１の下面から上面に向かって移行するにしたがって凹部溝９０の溝底壁面から漸次突出する第１傾斜面２８１ａと、第１傾斜面２８１ａの頂点からさらにフランジ２１１の上面に向かって移行するにしたがって凹部溝９０の溝底壁面に向かって漸次引っ込む第２傾斜面２８１ｂとを有している。そして、突起部１０５が挿入されることによって、第１傾斜面２８１ａと第２傾斜面２８１ｂとの間の頂点箇所が潰れる方向に塑性変形して圧入される。

また、図９Ｂに示す例では、フランジ２１１の下面から上面に向かって移行するしたがって漸次引っ込むアンダーカット面２８１ｃを有している。そして、突起部１０５が挿入されることによって、アンダーカット面２８１ｃの頂点箇所が潰れる方向に塑性変形して圧入される。これにより、圧入時に効率良く突起部１０５を潰すことができ、かつ抜けにくくすることができる。

例えば、主通路２２の樹脂材料には、ＧＦ３０が使用され、物理量検出装置２０のフランジ２１１の樹脂材料には、ＧＦ４０が使用される。このように、物理量検出装置２０と主通路２２との間で樹脂強度の違いがあっても、圧入部２８１の方が凹部溝９０よりも形状的に弱い部位を利用した形状設計となっているので、樹脂材料の組み合わせによらず、圧入部２８１は突起部１０５を圧入させて固定することができる。

また、突起部１０５は、金型の離脱方向にて一体で成型されており、スライド駒等の複雑な金型構造を必要としない。本実施例では、フランジ２１１を形成する部分の金型は、計測部２１３の幅方向（Ｘ軸方向）にスライドして開閉するようになっている。したがって、スライド駒等を用いることなく、アンダーカット形状の圧入部２８１を有する凹部溝９０を金型成形することができる。これにより、金型のコストを低減させることができる。また、摩耗やメンテナンス性を考慮して、入れ駒で対応してもよい。

図１０Ａは、図２ＤのＸ−Ｘ線断面であり、図１０Ｂから図１０Ｄは、図１０Ａに対応する他の実施例を説明する図である。

圧入部２８１は、図１０Ａに示すように、フランジ２１１の貫通孔２４２間を直線で結んだ線と交差する方向に離れて配置されることが好ましい。これにより、ひし形形状を有したフランジ２１１を取付台座１０２に取り付ける際に、物理量検出装置２０が主通路２２のＸ軸とＹ軸を含む平面に沿って回転するのを防ぎ、回転ばらつきを効率よく拘束することができる。

本実施例では、ひし形形状のフランジ２１１の一例を示すが、フランジ２１１の形状は、正方形、長方形、円形、楕円形状であってもよい。例えば、フランジ２１１が円形の場合は、圧入部２８１を１個だけ設けることで、物理量検出装置２０の主通路２２に対する回転方向の位置ずれを拘束することができる。そのため、フランジ２１１の形状を問わず、固定効果を得ることができる。

また、本実施例では、図１０Ａに示すように、圧入部２８１を凹部溝９０の溝底壁面に配置しているが、この構成に限定されるものではない。例えば、図１０Ｂや図１０Ｃに示すように、凹部溝９０の溝底面ではなく、凹部溝９０の一対の溝側壁面のうちのいずれか一方の溝側壁面に圧入部２８２、２８３を設けてもよい。そして、特に図示していないが、凹部溝９０の溝底面ではなく、凹部溝９０の一対の溝側壁面の両方に圧入部を設けてもよい。また、図１０Ｄに示すように、凹部溝９０の溝底面に圧入部２８５を設けるとともに、凹部溝９０の一対の溝側壁面の両方に圧入部２８３、２８４を設けてもよい。

フランジ２１１を取付台座１０２に固定するために取付台座１０２のネジ穴１０４にネジが右回りに螺入されると仮定した場合、ネジ止め時のトルクで物理量検出装置２０も同様に主通路２２に対して右回りに回転する方向に付勢されて、主通路２２に取り付けられる場合がある。その場合は、図１０Ｂに示すように、ネジを締結する回転方向と反対方向に圧入部２８２を配置することで、回転方向の取り付け位置のばらつきを効率よく低減することができる。

また、本実施例では、凹部溝９０の溝底壁面や溝側壁面に圧入部を配置しているが、例えば、凹部溝９０に加えて、或いは、凹部溝９０の代わりに、他の凹部溝である凹部溝９１の溝側壁面や、凹部溝９２の溝側壁面に設置してもよく、凹部溝９０の場合と同様に、物理量検出装置２０を主通路２２に取り付けるときのばらつき低減効果が得られる。そのため、圧入部の設置位置は、フランジ２１１内に配置していればよく、設置数量についても一か所以上であればよい。

例えば、物理量検出装置２０の製造時に、凹部溝９１の溝底壁面や溝側壁面に、第二の圧入部を配置して位置決めを実施した場合、出力特性時の取り付け位置のばらつきをさらに低減でき、より高精度な流量調整を実施することができる。また、凹部溝９０に設けられる第一の圧入部の公差よりも、凹部溝９１に設けられる第二の圧入部の嵌め合い公差を小さくすることで、物理量検出装置２０の製造時の製造ばらつき向上と、車両側の主通路２２への取り付け性を両立させることもできる。

図１１は、図５Ａに対応する他の実施例を説明する図、図１２は、図５Ａに対応する他の実施例を説明する図であり、物理量検出装置２０が主通路２２にねじ固定されていないケースを示す。

例えば、図１１に示す実施例は、フランジ２１１と取付台座１０２を溶着１０９で接合した場合を示す。溶着１０９を使用する場合においても、物理量検出装置２０を主通路２２に位置決めする際は、取り付け位置のばらつきが存在する。そのため、圧入部によってフランジ２１１を取付台座１０２の座面１０３に位置決め固定した状態で、溶着１０９により固定してもよい。尚、溶着１０９は、振動溶着、レーザ溶着等の樹脂同士を溶融させて接合するものとする。

例えば、図１２に示す実施例は、フランジ２１１と取付台座１０２をスナップフィット１１０で固定した場合を示す。スナップフィット１１０を使用する場合においても、物理量検出装置２０を主通路２２に位置決めする際は、取り付け位置のばらつきが存在する。そのため、圧入部によってフランジ２１１を取付台座１０２の座面１０３に位置決め固定した状態で、スナップフィット１１０により固定してもよい。

尚、物理量検出装置２０を主通路２２に固定する方法では、ねじ止め箇所を一点とし、それ以外の固定手段である、溶着１０９、スナップフィット１１０、その他の圧入ピン等を組み合わせてもよい。本実施形態によれば、圧入部により物理量検出装置２０のフランジ２１１を取付台座１０２の座面１０３に位置決めした後に、物理量検出装置２０を主通路２２に固定することができればよく、種々の固定方法を組み合わせてもよい。

＜コネクタの構造＞
コネクタ２１２は、図２Ｅに示すように、その内部に４本の外部端子２４７と補正用端子２４８が設けられている。外部端子２４７は、物理量検出装置２０の計測結果である流量や温度などの物理量を出力するための端子および物理量検出装置２０が動作するための直流電力を供給するための電源端子である。補正用端子２４８は、生産された物理量検出装置２０の計測を行い、それぞれの物理量検出装置２０に関する補正値を求めて、物理量検出装置２０内部のメモリに補正値を記憶するのに使用する端子であり、その後の物理量検出装置２０の計測動作では上述のメモリに記憶された補正値を表す補正データが使用され、この補正用端子２４８は使用されない。従って、外部端子２４７が他の外部機器との接続において、補正用端子２４８が邪魔にならないように、補正用端子２４８は、外部端子２４７とは異なる形状をしている。この実施例では外部端子２４７より補正用端子２４８が短い形状をしており、外部端子２４７に接続される外部機器への接続端子がコネクタ２１２に挿入されても、接続の障害にならないようになっている。

＜ハウジングの構造＞
図３Ａは、カバーが取り外された状態のハウジングの正面図、図３Ｂは、図３ＡのＩＩＩＢ−ＩＩＩＢ線断面図である。なお、図３Ａ及び図３Ｂでは、回路基板２０７を封止しているホットメルトを省略している。

ハウジング２０１には、計測部２１３内に副通路２３４を形成するための副通路溝２５０と、回路基板２０７を収容するための回路室２３５が設けられている。回路室２３５と副通路溝２５０は、計測部２１３の正面に凹設されており、計測部２１３の短手方向一方側と他方側に分かれて配置されている。回路室２３５は、主通路２２における被計測気体２の流れ方向上流側の位置に配置され、副通路２３４は、回路室２３５よりも主通路２２における被計測気体２の流れ方向下流側の位置に配置される。

ハウジング２０１には、主通路２２を流れる被計測気体２の流量を計測するための流量センサを備えるチップパッケージ２０８が回路基板２０７に実装された状態で収容されている。チップパッケージ２０８は、チップパッケージ２０８の一部が回路基板２０７の端部から側方に突出した状態で回路基板２０７の基板面に固定されている。チップパッケージ２０８は、副通路２３４と回路室２３５との間に亘って配置されている。

副通路溝２５０は、カバー２０２との協働により副通路２３４を形成する。副通路２３４は、計測部の突出方向（長手方向）に沿って延在して設けられている。副通路２３４を形成する副通路溝２５０は、第１副通路溝２５１と、第１副通路溝２５１の途中で分岐する第２副通路溝２５２とを有している。第１副通路溝２５１は、計測部２１３の段差面２２８に開口する入口２３１と、計測部２１３の他方側の側面でかつ段差面２２８に対向する位置に開口する第１出口２３２との間に亘って、計測部２１３の短手方向に沿って延在するように形成されている。入口２３１は、主通路２２における被計測気体２の流れ方向上流側に向かって対向配置されている。第１副通路溝２５１は、主通路２２内を流れる被計測気体２を入口２３１から取り込み、その取り込んだ被計測気体２を第１出口２３２から主通路２２に戻す第１副通路を構成する。第１副通路は、入口２３１から主通路２２内における被計測気体２の流れ方向に沿って延在し、第１出口２３２までつながる。

第２副通路溝２５２は、第１副通路溝２５１の途中位置で分岐して計測部２１３の長手方向に沿って計測部２１３の基端部側（フランジ側）に向かって延在する。そして、計測部２１３の基端部で計測部２１３の短手方向他方側に向かって折れ曲がり、Ｕターンして再び計測部２１３の長手方向に沿って計測部２１３の先端部に向かって延在する。そして、第１出口２３２の手前で計測部２１３の短手方向他方側に向かって折曲され、計測部２１３の他方側の側面２２４に開口する第２出口２３３に連続するように設けられている。第２出口２３３は、主通路２２における被計測気体２の流れ方向下流側に向かって対向配置される。第２出口２３３は、第１出口２３２とほぼ同等若しくは若干大きい開口面積を有しており、第１出口２３２よりも計測部２１３の長手方向基端部側に隣接した位置に形成されている。

第２副通路溝２５２は、第１副通路から分岐されて流れ込んだ被計測気体２を通過させて第２出口２３３から主通路２２に戻す第２副通路を構成する。第２副通路は、計測部２１３の長手方向に沿って往復する経路を有する。つまり、第２副通路は、第１副通路の途中で分岐して、計測部２１３の基端部側に向かって延在し、計測部２１３の基端部側で折り返されて計測部２１３の先端部側に向かって延在し、入口２３１よりも主通路２２内における被計測気体２の流れ方向下流側で被計測気体２の流れ方向下流側に向かって対向配置される第２出口２３３につながる経路を有する。第２副通路溝２５２は、その途中位置に流量センサ２０５が配置されている。第２副通路溝２５２は、第２副通路の通路長さをより長く確保することができ、主通路内に脈動が生じた場合に、流量センサ２０５への影響を小さくすることができる。

上記構成によれば、計測部２１３の延びる方向に沿って副通路２３４を形成することができ、副通路２３４の長さを十分に長く確保できる。これにより、物理量検出装置２０は、十分な長さの副通路２３４を備えることができる。したがって、物理量検出装置２０は、流体抵抗を小さい値に抑えられると共に高い精度で被計測気体２の物理量を計測することが可能である。

第１副通路溝２５１は、入口２３１から第１出口２３２まで計測部２１３の短手方向に沿って延在して設けられているので、入口２３１から第１副通路内に侵入した塵埃などの異物をそのまま第１出口２３２から排出させることができ、異物が第２副通路に侵入するのを防ぎ、第２副通路内の流量センサ２０５に影響を与えるのを防ぐことができる。

第１副通路溝２５１の入口２３１と第１出口２３２は、入口２３１の方が第１出口２３２よりも大きな開口面積を有している。入口２３１の開口面積を第１出口２３２よりも大きくすることによって、第１副通路に流入した被計測気体２を、第１副通路の途中で分岐している第２副通路にも確実に導くことができる。

第１副通路溝２５１の入口２３１には、長手方向中央位置に突起部２５３が設けられている。突起部２５３は、入口２３１の大きさを長手方向に２等分して、それぞれの開口面積を第１出口２３２及び第２出口２３３よりも小さくしている。突起部２５３は、入口２３１から第１副通路に侵入可能な異物の大きさを第１出口２３２及び第２出口２３３よりも小さいものだけに規制し、異物によって第１出口２３２や第２出口２３３が塞がれるのを防ぐことができる。

＜各センサの配置位置＞
図３Ａに示すように、回路室２３５は、計測部２１３の短手方向一方側に設けられており、回路基板２０７が収容されている。回路基板２０７は、計測部の長手方向に沿って延在する長方形状を有しており、その表面には、チップパッケージ２０８と、圧力センサ２０４と、温湿度センサ２０６が実装されている。

チップパッケージ２０８は、回路基板２０７に実装されている。チップパッケージ２０８には、流量センサ２０５と、流量センサ２０５を駆動する電子部品であるＬＳＩとが実装されている。チップパッケージ２０８は、第２副通路溝２５２内に流量センサ２０５が配置されるように、回路基板２０７の長手方向中央位置で回路基板２０７から短手方向他方側にチップパッケージ２０８の一部が突出した状態で実装されている。

圧力センサ２０４は、チップパッケージ２０８よりも回路基板２０７の長手方向基端部側に実装されており、温湿度センサ２０６は、チップパッケージ２０８よりも回路基板２０７の長手方向先端側に実装されている。そして、回路基板２０７の表面には、吸気温度センサ２０３のリードが接続されている。吸気温度センサ２０３は、温湿度センサ２０６よりも回路基板２０７の長手方向先端側の位置にリード２０３ｂが接続され、センサ本体２０３ａが回路基板２０７から長手方向にはみ出して計測部２１３の外部に露出した位置に配置されるように実装されている。

計測部２１３には、その長手方向に沿って基端部側から先端部側に向かって（計測部２１３の突出方向に向かって）、（１）圧力センサ２０４、（２）流量センサ２０５、（３）温湿度センサ２０６、（４）吸気温度センサ２０３が順番に配置されている。圧力センサ２０４は、被計測気体２の圧力を検出し、流量センサ２０５は、被計測気体２の流量を検出する。温湿度センサ２０６は、被計測気体２の湿度を検出し、吸気温度センサ２０３は、被計測気体の温度を検出する。

本実施形態によれば、回路基板２０７を計測部２１３の長手方向に沿って延在するように配置しているので、フランジ２１１からの熱伝導距離を主通路２２の中心軸近傍まで確保できる。そして、（１）〜（４）の各センサを、計測部２１３の基端部から先端部に向かって熱影響の小さい順に並べて配置しているので、各センサのセンサ性能を確保することができる。また、回路基板２０７を、計測部２１３の短手方向一方側に配置することで空気への熱伝導率を促進させることができる。

＜カバーの構造＞
カバー２０２は、例えばアルミニウム合金やステンレス合金などの金属製の導電性材料によって構成されている。カバー２０２は、計測部２１３の正面を覆う平板形状を有しており、接着剤によって計測部２１３に固定される。カバー２０２は、計測部２１３の回路室２３５を覆い、また、計測部２１３の副通路溝２５０との協働により副通路２３４を構成する。カバー２０２は、所定のコネクタターミナル２１４との間に導電性の中間部材を介在させることによってグランドに電気的に接続されており、除電機能を有している。

以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。例えば、前記した実施の形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。さらに、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

1 内燃機関制御システム
2 被計測気体
20 物理量検出装置
22 主通路
90 凹部溝
91 凹部溝
92 凹部溝
100 ブッシュ
102 取付台座
103 座面
104 ネジ穴
105 突起部
106 突起部
107 側壁
108 側壁
109 溶着
110 スナップフィット
201 ハウジング
202 カバー
203 吸気温度センサ
204 圧力センサ
205 流量センサ
206 温湿度センサ
207 回路基板
208 チップパッケージ
211 フランジ
212 コネクタ
213 計測部
214 コネクタターミナル
215 リブ(回路室底面)
221 正面
222 背面
223 一方側の側面
224 他方側の側面
226 一方側の下面
227 他方側の下面
228 段差面
231 入口
232 第１出口
233 第２出口
234 副通路
235 回路室
237 リブ(回路室底面)
238 位置決め用の凹溝
241 固定部
242 貫通孔
243 第１リブ
244 第２リブ
245 第３リブ
246 第４リブ
247 外部端子
248 補正用端子
281〜285 圧入部

Claims (13)

1. 主通路の座面に固定されるフランジと、該フランジから突出して前記主通路の取り付け孔から前記主通路内に挿入して配置される計測部とを有する物理量検出装置であって、
   前記フランジには、前記主通路の座面から突出する突起部が圧入される圧入部が設けられていることを特徴とする物理量検出装置。
2. 前記フランジには、複数のネジ穴が設けられており、前記フランジが前記座面に固定ネジでネジ止めされて固定されており、前記圧入部は、前記複数のネジ穴を互いに結ぶ線と交差する方向に離れて配置されていることを特徴とする請求項１に記載の物理量検出装置。
3. 前記圧入部は、塑性変形されて固定されることを特徴とする請求項１に記載の物理量検出装置。
4. 前記圧入部は、前記突起部に接触して潰されるクラッシュリブ構造を有することを特徴とする請求項２に記載の物理量検出装置。
5. 前記圧入部は、前記フランジに形成された溝の側面のうち、前記固定ネジの回転と反対方向の側面に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の物理量検出装置。
6. 前記圧入部は、前記固定ネジを締結する回転方向と反対方向に当接するように配置されることを特徴とする請求項２に記載の物理量検出装置。
7. 前記圧入部を複数備えることを特徴とする請求項６に記載の物理量検出装置。
8. 前記圧入部は、前記計測部の挿入方向に対してかえり形状を備えることを特徴とする請求項７に記載の物理量検出装置。
9. 前記圧入部の形状は、金型の離脱方向にて一体で成型されることを特徴とする請求項８に記載の物理量検出装置。
10. 前記フランジは、前記座面に対して溶着されることを特徴とする請求項１に記載の物理量検出装置。
11. 前記フランジは、前記座面に対してスナップフィットにより固定されることを特徴とする請求項１に記載の物理量検出装置。
12. 前記圧入部は、センサの製造時に使用する第二の圧入部を備えることを特徴とする請求項７に記載の物理量検出装置。
13. 前記第二の圧入部は、前記圧入部の嵌め合い公差より小さいことを特徴とする請求項１２に記載の物理量検出装置。

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