JPWO2020179251A1

JPWO2020179251A1 - 物理量検出装置

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Publication number: JPWO2020179251A1
Application number: JP2021503451A
Authority: JP
Inventors: 望八文字; 暁上ノ段; 崇裕三木; 阿部　博幸
Original assignee: Hitachi Astemo Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2019-03-04
Filing date: 2020-01-21
Publication date: 2021-10-28
Anticipated expiration: 2040-01-21
Also published as: DE112020000176T5; WO2020179251A1; JP7164280B2; CN113490836A; US20220099469A1

Abstract

被計測気体が通過する場所に配置される除電領域との電気的接続を簡単な工程でとることが出来る物理量検出装置を提供する。本発明の物理量検出装置３００は、ターミナル３０３と、被計測気体が通過する通路部１００と、を有するハウジング３０１と、流量検出素子６０１を支持する支持体６００と、を備えている。ハウジングの通路部の底面に除電領域５００が形成されており、除電領域に流量検出素子の検出部が対向するように、前記支持体がハウジングに支持されている。

Description

本発明は、内燃機関の吸入空気の物理量検出装置に関する。

特許文献１には、流量検出部に汚損物が付着するのを避ける汚損対策として、被計測気体がながれる通路に除電領域を設けて、汚損物の電荷を取り除く物理量検出装置の構造が示されている。

ＷＯ２０１７／０７３２７１公報

特許文献１に示すように流量検出素子の対面に設置された金属板を回路パッケージに接続する構造の場合、除電領域は一定電位とする必要があるため、ハウジング側に実装される回路基板等のGNDと接続する必要がある。そのため、回路基板とカバーとの厚さ方向の電気的な導通構造が必要であった。導通構造には導電性を持つ中間部材が必要となり、部品点数の増加が生じる。また、これは外部装置との接続を取る為に必要なターミナルとの電気的接続の工程とは別工程で行う必要があるためコスト増加につながる。

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、被計測気体が通過する場所に配置される除電領域との電気的接続を簡単な工程でとることが出来る物理量検出装置を提供することである。

本発明の物理量検出装置は、ターミナルと、被計測気体が通過する通路部と、を有するハウジングと、流量検出素子を支持する支持体を備えている。ハウジングの通路部の底面に除電領域が形成されており、除電領域に流量検出素子の検出部が対向するように、前記支持体がハウジングに支持されていることを特徴としている。

本発明によれば、簡便な工程で除電機能を実現できる。また、通路の構成要素からカバーを除外できるので、流量検出素子の通路寸法公差ばらつきを低減することができる。なお、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。

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。物理量検出装置からカバーを取り外した状態を示す正面図。図１のA-A断面図。物理量検出装置からカバーを取り外した他の実施例を示す正面図。図７のB-B断面図。物理量検出装置の他の実施例を示すA-A断面図。物理量検出装置の他の実施例を示すA-A断面図。物理量検出装置の他の実施例を示すA-A断面図。図5の除電領域拡大図。物理量検出装置の他の実施例を示す図４のC-C断面図。

（実施例１）
図１〜図４は、物理量検出装置３００の外観を示す図であり、図１は物理量検出装置３００の正面図、図２は背面図、図３は左側面図、図４は右側面図である。

物理量検出装置３００は、ハウジング３０１と、カバー３０２とを備えている。ハウジング３０１は、合成樹脂製材料をモールド成形することによって構成されており、物理量検出装置３００を吸気ボディに固定するためのフランジ３１１と、フランジ３１１から突出して外部機器との電気的な接続を行うためのコネクタを有する外部接続部３２１を有している。

ハウジング３０１は回路基板４００が設けられている（図５を参照）。回路基板４００は、支持体６００に支持されている検出素子６０１と電気的に接続されている。検出素子６０１は、ハウジング３０１とカバー３０２とで形成される通路１００内に配置され、通路１００を流れる被計測気体３０にその検出部が晒されている。支持体６００は、一部が副通路１００内に配置され、一部が回路室に配置される。

支持体６００は、流量検出素子６０１の検出部が少なくとも露出するように樹脂で封止した樹脂パッケージであってもよいし、流量検出素子６０１を搭載する搭載部を備える樹脂成型体であってもよい。

ハウジング３０１には被計測気体３０と共に飛来する汚損物の静電気を除電する機能を持つ除電領域５００が設けられている。除電領域５００は通路１００から回路室まで設けられており、回路基板４００と電気的に接続される。検出素子６０１は除電領域５００に対向されるように支持体６００に支持され、ハウジング３０１に設置される（図６を参照）。除電領域５００は回路的に接地すればよく、導電性を持つ金属板や導電性を有する樹脂等で構成されており、インサートやメッキ等でハウジング３０１に設けられている。
支持体６００は、検出素子６０１側でハウジング３０１と接触して配置されており、除電領域５００と支持体６００とで検出通路部１０１を構成している。

本実施例によれば、検出素子６０１を支持する支持体６００をハウジング３０１側に向くようにハウジングに配置することで、回路基板４００を実装するハウジング３０１に形成した除電領域５００に検出素子６０１が対向するようにすることができる。ハウジング３０１に除電領域を形成することが可能となり、回路基板４００からカバー３０２への導通が不要となり実装積み上げ方向への導通を不要にすることが可能となり、簡略な工程で検出素子側に除電機能を設けることが可能となる。そして、ハウジング３０１に設けられているターミナル３０３と回路基板４００との導通と、除電領域５００と回路基板４００の一定電位との導通と、を同一の工程で実施することが可能となり、工程の簡略化も可能となる。

また、ハウジング３０１により検出素子６０１の検出通路部１０１を構成することで、検出通路部１０１を構成する要因からカバー３０２と回路基板４００を除外することも可能となり、カバー３０２の公差と回路基板４００の公差を無視できる分、検出通路部１０１の寸法ばらつきが低減して検出精度を向上させることが可能となる。

さらに、除電領域５００と、支持体６００とハウジング３０１との接触面とを略同一平面となるようにすることで、検出通路部１０１の高さ寸法公差からハウジングの寸法公差も無視することができるため、検出通路部１０１の寸法ばらつきが低減して検出精度を向上させることが可能となるためより好ましい。

（実施例２）
図７、図８に示すように、支持体６００はターミナル３０３と電気的に導通するリードフレーム６１０を有している。リードフレーム６１０はターミナル３０３と溶接等により電気的に接続されている。さらに除電領域５００はリードフレーム６１１を介して、ターミナル３０３と溶接等により電気的に接続されている。圧力センサや湿度センサといった流量を測定する以外のセンサが不要である場合には、支持体６００に回路機能を設ければ、回路基板４００が不要となり、部品数、コストを低減することが可能となる。図示しないが、リードフレーム６１０は除電領域５００と接続し、さらにターミナル３０３と接続してもよい。

（実施例３）
図９に示すように、支持体６００は回路基板４００に実装されている。支持体６００を回路基板４００に実装した回路基板アセンブリを構成した後に、ハウジング３０１に回路基板アセンブリを実装している。支持体６００は、検出素子側が回路基板４００の裏面側を向くように回路基板４００に実装される。

ハウジング３０１は、回路基板４００を実装する実装部が支持体６００が接触する接触部よりも外側となるような段差３２０が形成されている。回路基板４００に支持体６００を実装した後に、ハウジング３０１に回路基板４００を実装する場合、支持体６００を接触させることが可能となる。

また、接触させなくとも、段差３２０を設けることで、検出素子６０１と除電領域５００との距離を回路基板４００の厚みよりも短くできるため、流速を増加することが可能となり、ハウジング側に除電領域を設けて検出素子をハウジング側を向くように配置する構造においてもノイズ性能が向上するという効果がある。

支持体６００の検出素子６０１側をハウジング３０１と接触させる場合、段差３２０の高さは、回路基板４００の底面から支持体６００のハウジングに接触する接触部までの距離よりも大きいとより好ましい。回路基板４００のばらつきを回路基板４００とハウジング３０１との間に設ける接着剤で吸収できるため、支持体６００と回路基板４００との接続部へ加わる応力を低減することが可能となる。

（実施例４）
図１０に示すように除電領域が段差３２０の内側の端まで延伸していてもよい。言い換えると、支持体６００が除電領域５００でハウジング３０１に接触している。ハウジング３０１に除電領域５００をインサートやメッキ工程で設ける場合には、微小ながら段差が形成されてしまう。係る段差を含んだとしても実施例１における略同一平面の範囲内に含まれるが、接触部と計測通路１０１を形成する部分を同じ除電領域で形成するので、平坦性がより向上する。

（実施例５）
図１１に示すように、除電領域５００は回路基板４００の下部まで設置されている。除電領域５００が例えば金属板で形成されることで、ハウジング３０１の剛性を向上でき、耐振性が向上する。また、金属板が回路基板４００の下部に設けられることで回路基板４００とハウジング３０１の見かけの線膨張係数差が小さくなり、回路基板４００の変形を低減することが可能となり、回路基板４００に実装される電子部品の応力、ひずみを低減することが可能となる。

（実施例６）
図１２に示すように、除電領域５００はターミナル３０３と並列して設置されている。
さらに除電領域５００はターミナル端面３０４に対してターミナル３０３の根元側（フランジ側）に設置されている。この実施例では、除電領域５００がターミナル３０３と並列していることで、電気的接続の作業性を向上することが出来る。また、除電領域５００が例えば金属板で形成され、ターミナル３０３の根元側に配置されることで、ハウジング３０１の剛性が向上し、耐振動性を向上できる。

（実施例７）
図１３に示すように、除電領域５００がターミナル３０３の根元側に配置され、さらにフランジ３１１の内部まで配置される。除電領域５００が例えば金属板で形成され、フランジ内部まで配置されることで、ハウジング３０１の剛性が向上し、耐振動性を向上できる。

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趣旨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。

３０被計測気体
１００通路部
１０１検出通路部
３００物理量検出装置
３０１ハウジング
３０２カバー
３０３ターミナル
３０４ターミナル端面
３１１フランジ
３２０段差部
４００回路基板
５００除電領域
６００支持体
６０１検出素子
６１０、６１１リードフレーム

Claims

ターミナルを有し、副通路の一部を形成するハウジングと、
流量検出素子を支持する支持体と、を備え、
前記ハウジングは除電領域を有し、
前記除電領域に前記流量検出素子の検出部が対向するように前記支持体がハウジングに配置されていることを特徴とする物理量検出装置。
請求項１に記載の物理量検出装置であって、
前記除電領域は金属板で構成されることを特徴とする物理量検出装置。
請求項１に記載の物理量検出装置であって、
前記除電領域は導電性を有する樹脂で構成されることを特徴とする物理量検出装置。
請求項１に記載の物理量検出装置であって、
前記支持体はリードフレームを備え、前記リードフレームは前記ターミナルと接続され、前記除電領域は前記ターミナルと接続されていることを特徴とする物理量検出装置。
請求項１に記載の物理量検出装置であって、
前記支持体はリードフレームを備え、前記リードフレームは回路基板と接続され、前記除電領域は前記回路基板と接続され、前記回路基板は前記ターミナルと接続されていることを特徴とする物理量検出装置。
請求項１に記載の物理量検出装置であって、
前記ハウジングは、前記支持体との接触部と、前記除電領域の面とが略同一平面となることを特徴とする物理量検出装置。
請求項１に記載の物理量検出装置であって、
前記除電領域は前記ターミナルと並列して設けられ、前記除電領域は前記ターミナルの端面よりも前記ターミナルの根本側に配置されることを特徴とする物理量検出装置。
請求項１に記載の物理量検出装置であって、
前記支持体を実装する回路基板を備え、
前記回路基板はハウジングに実装されており、
前記ハウジングは、前記回路基板の実装部が前記支持体との接触部よりも外側となる段差を有することを特徴とする物理量検出装置。
請求項８に記載の物理量検出装置であって、
前記段差の高さは、前記回路基板の底面から前記支持体のハウジングに接触する接触部までの距離よりも大きいことを特徴とする物理量検出装置。
請求項１に記載の物理量検出装置であって、
前記除電領域は前記回路基板の下部まで設けられることを特徴とする物理量検出装置。