(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定対象物に添着された状態でその周囲をプロテクタで覆い得るようにしたプロテクタ付きひずみゲージにおいて、
外部の電気計測器にひずみゲージのひずみ検出出力を伝達するための多芯ケーブルと、複数の端子タブを有し該端子タブのそれぞれの一端に上記多芯ケーブルの端末部から突出される複数のケーブル芯線が電気接続された中継端子板と、ゲージ素子の両端に設けられたゲージタブに接続されたゲージリードを介して上記中継端子板の複数の端子タブの他端に接続されたひずみゲージと、
少なくとも一端側が開口された略筒状を呈するゲージ収納部材と、
被測定対象物に上記ゲージ収納部材を取り付ける取付部を有する取付け部材と、
上記ゲージ収納部材の内部に、上記ひずみゲージを該ゲージ収納部材の開口面より僅かに突出するように配置した状態で、上記多芯ケーブルの端末部と、上記複数のケーブル芯線と、上記中継端子板と、上記ゲージリードと、上記ひずみゲージとを、所定の弾性を有する材質で上記ゲージ収納部材の他端の内面側に空隙を有して一体にモールドされたモールド体と、
上記ゲージ収納部材の他端側の内壁面と上記モールド体の上面との間の空隙に介挿される弾性部材と、
前記ゲージ収納部材の内部に収納されたモールド体におけるひずみゲージの配設面に、ひずみゲージを囲繞するように該ゲージ収納部材の開口端の内周より小さな外周に沿うように環状に形成された突起条とを具備し、環状に形成された前記突起条とゲージ収納部材の側壁との間にブチルゴムのような粘弾性が高いシール部材が充填されていることを特徴とするプロテクタ付きひずみゲージ。
【請求項２】
上記取付け部材は、板材でなり、上記ゲージ収納部材の他端側に中間部が固着され、該中間部から互いに異なる方向のそれぞれには、該ゲージ収納部材を被測定対象物に取り付けるための固定ねじが挿通されるねじ挿通孔を有する取付部が延設されると共に、この取付部からさらに延設された部分が上記ゲージ収納部材の上記開口面側に略直角に折り曲げられ、その折り曲げ部の先端が上記ゲージ収納部材の上記開口面の位置により所定量短く形成されたストッパ部とを有して構成されていることを特徴とする請求項１に記載のプロテクタ付きひずみゲージ。
【請求項３】
前記シール部材が前記突起条と前記ゲージ収納部材の側壁との間に充填され、前記ゲージ収納部材を被測定対象物に取り付けるときに圧縮された該シール部材の余剰分を逃がすための逃げ孔がモールド体に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のプロテクタ付きひずみゲージ。
【請求項４】
一端側が開口され他端側が取付け部材で閉塞された略角筒状を呈するゲージ収納部材は、１つの側面に多芯ケーブルを被覆するベロース状の保護チューブが挿通される切欠部が形成され、該切欠部が形成された側面に隣接する側面を所定長延長させて第１の保護チューブガイドが形成されて成り、
上記取付け部材は、１枚の板材より成り、中間部が上記ゲージ収納部材の他端側の閉塞蓋として形成され、その中間部から互いに離反する方向に延設され、かつ上記ゲージ収納部材を被測定対象物に取り付けるための固定ねじが挿通されるねじ挿通孔がそれぞれ穿設された第１および第２の取付部が形成され、さらに、これら第１および第２の取付部の先端側がそれぞれ延設され上記ゲージ収納部材の一端側に略直角に折り曲げられ、その折り曲げ部の長さが上記ゲージ収納部材の長さより僅かに短く設定された第１および第２のストッパ部材が形成され、この第１および第２のストッパ部材の一方に上記保護チューブが挿通される部分を切欠いて第２の保護チューブガイドが形成されて成ることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のプロテクタ付きひずみゲージ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プロテクタ付きひずみゲージに関し、より詳細には、過酷な周囲環境下にある被測定対象物に取り付けて有用なプロテクタ付きひずみゲージに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
トラック等の車両の積載重量を測定するために、ひずみゲージを車両の従動車輪軸に取り付けたり、駆動車輪軸に連結されたディファレンシャルギア部をカバーするギアケースに取り付けたりして、当該ひずみゲージで得られるひずみ検出出力に基づいて車両の自重を求めるようにしている。この場合には、固定されるひずみゲージの周囲環境が、風雨に晒される状態であったり、高温の状態であったり、泥水や油分が付着される状態であったり、砂埃や小石等の異物が道路面から跳ね上げられて衝突する状態であったりするので、当該ひずみゲージをプロテクタで保護することが行われている。
【０００３】
この具体的な例としては、本件出願人の出願に係る特公昭５７−３９３６２号公報に記載されたプロテクタ付きひずみゲージがある。
即ち、このプロテクタ付きひずみゲージは、その略半裁断面を示す図１２と、一部を切欠いてその上面を示す図１３のように、硬質の保護外匣１は、鋳鉄または亜鉛、アルミニウム等の鋳物またはダイキャストより成るもので、その一端にキャプタイヤコード等のリード線コード３に対する導入口２を設けてある。
【０００４】
外匣１の底面は、中央部に設けた空洞部５の下側を除いた部分と後述するフランジ１６、１７の突出分を除いた部分が平坦とされ、この平坦な部分にパッキング４が貼着されている。空洞部５の中央にネオプレーンシートより切抜いた合成ゴムブロックで形成する押圧部材６が配置されている。
押圧部材６の下面にひずみゲージ素子７が貼着され、このひずみゲージ素子７の各エレメントは、リボンワイヤ８等の手段で端子９に導かれ、所望のブリッジ回路を形成させることができ、リード線コード３の芯線１０と接続される。
【０００５】
リード線コード３は、導孔付締付ナット１１で外匣１に固定され、導孔付締付ナット１１の先端部と外匣１の導入口２の底部面との間に位置されるＯリング１２によって水密状態が保持される。
このような配置が完了したら、空洞部５の内部に、押圧部材６より軟質の合成ゴム、例えばシリコンゴム、加硫合成ゴム等の充填剤５ａによって端子９の周囲と押圧部材６の周囲が固定され、ねじ等の特別の配慮を要しない固定が行われ、防湿と防塵構造が得られる。
【０００６】
なお、充填剤５ａによる充填は、空洞部５を完全には充填せず、ある程度の余裕空所を残し、加圧時の変形に対する逃げを設けた方が好都合である。ただし、充填剤５ａによる充填は、端子９、リード線の芯線１０の先端部等の防湿を必要とする部分を充填被覆するように充填することは当然のことである。
また、外匣１の長手方向の両側のそれぞれに突出するフランジ１６、１７が設けられ、このフランジ１６、１７の下面は、自由状態にあるパッキング４の下面が僅かに突出するような厚さに形成されている。
【０００７】
この突出寸法は、フランジ１６、１７に穿設された固定ねじ挿通口１８、１９を介して固定ねじで被測定面に締め付け固定し、その底面が被測定面にほぼ接するときに、押圧部材６が押圧されてひずみゲージ７に対して最適の押圧力を加えるようにする。なお、外匣１を被測定面に取り付ける前の自由状態において、ゲージ素子７の被測定物への添着面よりさらに僅かに下方に突出するように押圧部材６の厚みとパッキング４の厚みが選定されている。
【０００８】
従って、外匣１を被測定物に固定する際には、フランジ１６、１７の突出面を被測定物に固定することによって、パッキング４の材質および厚みによって特定される一定値の押圧力が与えられた状態でひずみゲージ素子７の周囲を囲繞した状態でシールされ、ひずみゲージ素子７には、押圧部材６の材質および厚みによって特定される一定値の押圧力が与えられひずみゲージ素子７の固定が行われるのであり、この際に、外匣１の被測定対象物に対する締付力に多少の変化があったとしても、ひずみゲージ素子７への押圧力は、上述の一定値が保持され、正確な測定を行うことができることになる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
従来のプロテクタ付きひずみゲージは、ある程度の要求に応えることができるものの、特殊な要求にまでは応えられないという後述の第１ないし第６の問題がある。
即ち、第１の問題は、従来のプロテクタ付きひずみゲージの外匣がダイキャスト等で作られているので高価格になってしまい、近年の厳しい低価格化の要求に応えられないということである。
【００１０】
また、第２の問題は、従来のプロテクタ付きひずみゲージにおいては、ひずみゲージのゲージ素子と接続コードの芯線とを接続する接続リードが充填剤で被覆されているだけであるために、大きな振動が頻繁に発生する環境下で当該プロテクタ付きひずみゲージが使用される場合には、当該被覆された接続リードがその振動によって疲労破壊を生じてしまい、その断面が徐々に減少し、最悪の場合には切断されてしまう虞があるのである。
【００１１】
また、接続コードの芯線部分においても、上述の接続リードの場合と同様の問題があるのである。また、自由状態において接続リード並びに接続コードの芯線部分が充填被覆されるために、プロテクタ付きひずみゲージを被測定対象物に取り付け固定する際に、接続リードに引張り力が与えられてしまい、測定誤差の発生要因となる虞があり、極端な場合には接続リードが破断されてしまうという虞がある。また、接続コードの芯線部分においても、同様の虞がある。
【００１２】
また、第３の問題は、プロテクタ付きひずみゲージの外匣の全体が厚肉のダイキャスト等で作られているためにその重量が大きくなってしまい、これに伴ってプロテクタ付きひずみゲージの慣性モーメントが大きくなり、被測定対象によってはこの慣性モーメントの成分が本来の測定値に対して測定誤差を与えてしまうので測定精度が悪くなる虞があるということである。
【００１３】
また、第４の問題は、従来のプロテクタ付きひずみゲージにおいては、被測定対象物に取り付けるためのフランジ部が厚肉状態で周囲に延設されているので全体装置が大型化してしまい、取り付けスペースに制限が発生すると共に重量も増してしまう虞があるということである。また、全体装置を小型化しようとするとフランジ幅が狭くなってしまい、被測定対象物へ取り付けるためのボルトやナットの締め付け作業の能率を著しく阻害することになる。また、フランジ部にはその隣に垂直に立ち上がる本体部が存在するために、当該フランジ部の取り付け孔にボルトを挿通してナット締めするときの作業スペースが非常に狭く作業能率が著しく悪くなってしまうということである。
【００１４】
また、第５の問題は、従来のプロテクタ付きひずみゲージにおいては、ひずみゲージのゲージ素子と接続コードの芯線とを接続するゲージリードを引き出す方向が一方向に限定されてしまうので、「ロゼット型」のゲージ素子等のように多方向にその接続リードが引き出される場合にはそのまま対応できず、ゲージタブを屈曲させて長い膜パターンを形成してそれぞれの接続リードが一方向に突出できるように特別仕様のゲージパターンを製作しなければならない。この場合ゲージベースの大きさが大きくなってしまうと共に、価格が著しく増大してしまうことになる。
【００１５】
また、第６の問題は、従来のプロテクタ付きひずみゲージにおいては、ひずみゲージの素子形成面に両面テープ等を貼着し、弾性部材に仮固定された状態にあり、実際に被測定物に取り付けるときに、当該ひずみゲージのゲージベースに液状の接着剤を塗布して被測定物の被測定面に押さえ付ける際に、その接着剤が周囲に流れ出し、パッキング面に浸入して匣体のシール性能を損なってしまうということである。
【００１６】
また、第７の問題は、従来のプロテクタ付きひずみゲージにおいては、外部機器にひずみ検出出力を伝達するケーブルの水密クランプ構造が、本体に穿設された導孔付締付ナット、Ｏリング等々の割合に部品価格の高い部材が用いられ、かつその組立作業も繁雑であり、しかもその全体構造が大型化してしまうという難点がある。
【００１７】
そこで、本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、その第１の目的は、大きな振動環境下でプロテクタ付きひずみゲージが使用されても、ひずみゲージのゲージ素子と接続コードの芯線とを接続するゲージリードや接続コードの芯線の部分において振動による疲労破壊が生じたりすることがないと共に、取り付け時に当該部分に無用の張力が与えられて断線等の事故が生じることのないプロテクタ付きひずみゲージを提供することにある。
【００１８】
また、本発明の第２の目的は、近年の厳しい低価格化の要求に応えられるプロテクタ付きひずみゲージを提供することにある。
また、本発明の第３の目的は、全体重量を軽くし、その慣性モーメントの値を小さくして耐振性を上げると共に測定誤差を減少せしめ、しかも外部からの衝撃にも耐えるプロテクタ付きひずみゲージを提供することにある。
【００１９】
また、本発明の第４の目的は、ひずみゲージのゲージ素子と接続コードの芯線とを接続するためのゲージリードの引き出し方向がどのような方向であってもよく、一般的に使用されているあらゆる種類のひずみゲージであっても使用が可能であり、しかも精度を低下させることがないプロテクタ付きひずみゲージを提供することにある。
【００２０】
また、本発明の第５の目的は、プロテクタ付きひずみゲージの全体装置を小型化すると共に、被測定対象物へ取り付けるためのボルトやナットの締め付け作業の自由度が高く、作業能率を著しく向上し得るプロテクタ付きひずみゲージを提供することにある。
また、本発明の第６の目的は、簡略且つ安価な構成であり乍ら、極めて防湿性の高いプロテクタ付きひずみゲージを提供することにある。
【００２１】
また、本発明の第７の目的は、ひずみゲージを実際に被測定物に取り付けるときに、当該ひずみゲージのゲージベースに液状の接着剤を塗布して被測定物の被測定面に押さえ付ける際に、その接着剤が周囲に流れ出しても、その近傍にあるシール部材に侵入してシール特性を損なわせることがなく、逆に、当該シール部材がひずみゲージのゲージベース側に侵入するのを阻止して極めて高い防湿性を発揮し得るプロテクタ付きひずみゲージを提供することにある。
【００２２】
また、本発明の第８の目的は、外部機器にひずみ検出出力を伝達するケーブルの水密クランプ構造を、割合に部品価格の高い部材を用いず、かつその組立作業も容易で、しかもその全体構造を小型化し得るプロテクタ付きひずみゲージを提供することにある。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、上記第１〜第７の目的を達成するために、被測定対象物に添着された状態でその周囲をプロテクタで覆い得るようにしたプロテクタ付きひずみゲージにおいて、
外部の電気計測器にひずみゲージのひずみ検出出力を伝達するための多芯ケーブルと、複数の端子タブを有し該端子タブのそれぞれの一端に上記多芯ケーブルの端末部から突出される複数のケーブル芯線が電気接続された中継端子板と、ゲージ素子の両端に設けられたゲージタブに接続されたゲージリードを介して上記中継端子板の複数の端子タブの他端に接続されたひずみゲージと、
少なくとも一端側が開口された略筒状を呈するゲージ収納部材と、
被測定対象物に上記ゲージ収納部材を取り付ける取付部を有する取付け部材と、
上記ゲージ収納部材の内部に、上記ひずみゲージを該ゲージ収納部材の開口面より僅かに突出するように配置した状態で、上記多芯ケーブルの端末部と、上記複数のケーブル芯線と、上記中継端子板と、上記ゲージリードと、上記ひずみゲージとを、所定の弾性を有する材質で上記ゲージ収納部材の他端の内面側に空隙を有して一体にモールドされたモールド体と、
上記ゲージ収納部材の他端側の内壁面と上記モールド体の上面との間の空隙に介挿される弾性部材と、
前記ゲージ収納部材の内部に収納されたモールド体におけるひずみゲージの配設面に、ひずみゲージを囲繞するように該ゲージ収納部材の開口端の内周より小さな外周に沿うように環状に形成された突起条とを具備し、環状に形成された前記突起条とゲージ収納部材の側壁との間にブチルゴムのような粘弾性が高いシール部材が充填されていることを特徴とするものである。
【００２５】
請求項２に記載の発明は、上記第１〜第７の目的を達成するために、上記取付け部材は、板材でなり、上記ゲージ収納部材の他端側に中間部が固着され、該中間部から互いに異なる方向のそれぞれには、該ゲージ収納部材を被測定対象物に取り付けるための固定ねじが挿通されるねじ挿通孔を有する取付部が延設されると共に、この取付部からさらに延設された部分が上記ゲージ収納部材の上記開口面側に略直角に折り曲げられ、その折り曲げ部の先端が上記ゲージ収納部材の上記開口面の位置により所定量短く形成されたストッパ部とを有して構成されていることを特徴とするものである。
【００２７】
請求項３に記載の発明は、上記第１〜第７の目的を達成するために、シール部材が突起条とゲージ収納部材の側壁との間に充填され、ゲージ収納部材を被測定対象物に取り付けるときに圧縮された該シール部材の余剰分を逃がすための逃げ孔がモールド体に形成されていることを特徴とするものである。
【００２８】
請求項４に記載の発明は、上記第１〜第７の目的を達成するために、一端側が開口され他端側が取付け部材で閉塞された略角筒状を呈するゲージ収納部材は、１つの側面に多芯ケーブルを被覆するベロース状の保護チューブが挿通される切欠部が形成され、該切欠部が形成された側面に隣接する側面を所定長延長させて第１の保護チューブガイドが形成されて成り、
上記取付け部材は、１枚の板材より成り、中間部が上記ゲージ収納部材の他端側の閉塞蓋として形成され、その中間部から互いに離反する方向に延設され、かつ上記ゲージ収納部材を被測定対象物に取り付けるための固定ねじが挿通されるねじ挿通孔がそれぞれ穿設された第１および第２の取付部が形成され、さらに、これら第１および第２の取付部の先端側がそれぞれ延設され上記ゲージ収納部材の一端側に略直角に折り曲げられ、その折り曲げ部の長さが上記ゲージ収納部材の長さより僅かに短く設定された第１および第２のストッパ部材が形成され、この第１および第２のストッパ部材の一方に上記保護チューブが挿通される部分を切欠いて第２の保護チューブガイドが形成されて成ることを特徴とするものである。
【００２９】
【作用】
上記のように構成されたプロテクタ付きひずみゲージは、トラック等に設置される自重計用のひずみ検出器として好適なものであり、例えば、ディファレンシャルギアケースとか車両前軸等の被測定対象物にひずみゲージを添着するのに有効に機能すると共に、添着された状態のひずみゲージの周囲をプロテクタで覆い塵、水分、跳石等から防護し得るようにしたものである。
【００３０】
このプロテクタ付きひずみゲージは、一端側が開口され他端側が取付け部材で閉塞された略筒状を呈するゲージ収納部材の中に、上記一端側の開口端面より僅かに突出するように配置されたひずみゲージと、このひずみゲージのゲージタブに一端が接続されたゲージリードと、このゲージリードの他端に接続された中継端子板と、この中継端子板に先端が接続された多芯ケーブルの先端部とがそれぞれ収容され、かつ上記ゲージ収納部材の閉塞側内端面との間に弾性部材を内挿した状態で所定の弾性を有するモールド材で一体にモールドすることによって、防塵機能、防湿機能、障害物からの防護機能を果たすと共に、断線事故の防止機能を果たさせている。
【００３１】
即ち、ひずみゲージの周囲は、ゲージ収納部材、取付け部材によってガードされ、ゲージ収納部材の開口部分においては、モールド材にて覆われているために、防湿、防塵、耐水、耐油、耐衝撃性等に優れ、また、非常に弱い状態にあるゲージリードも上述のモールド材にて一体にモールドされているので切断等の事故が発生しないことになる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を用いて詳細に説明する。
図１ないし図３は、本発明の実施の形態の１つを示すプロテクタ付きひずみゲージの外観を示すもので、図１が平面図、図２が底面図、図３が右側面図である。プロテクタ付きひずみゲージ１００の本体部２１に接続されている多芯ケーブル２２は、図示しないひずみ計等の外部計測器にひずみゲージ出力を伝達するためのもので、図示せずもその一端末部に外部計測器に電気接続させるためのコネクタが接続され、他端末部に蛇腹状のフレキシブルな保護チューブ２３が被せられて、防水と防塵がなされた水密状態で本体部２１に接続されている。
【００３３】
この多芯ケーブル２２は、耐熱性と耐油性を有するシースの中にシールド導体が収納されその中に４本または６本の芯線が収納されている。このような多芯ケーブル２２の上記他端末部に被せられた保護チューブ２３は、耐熱性と耐油性と耐圧性と耐振性を有し、かつブチルゴム等のシール剤に対する馴染みが良好なコルゲートチューブで形成され、外部振動や衝撃を多芯ケーブル２２に直接与えずに和らげて与えたり、多芯ケーブル２２が動かされるときの根元の屈曲半径を大きくしてケーブル破断を防止するようにするものである。
【００３４】
また、図４に示す分解斜視図と、図３に示す本体部２１のＡ部分を破断し拡大して図５に示すように、保護チューブ２３が被せられた多芯ケーブル２２の端末から突出するケーブル芯線２４の根元部分を適宜の接着剤あるいは、ブチルゴムのようなシール材でもってシール処理を施して水密状態にしたシール部２３Ａを有し、このシール部２３Ａより突出する複数（本例では４本）のケーブル芯線２４のそれぞれの先端が、中継端子板２５に導体膜としてパターン形成された複数（本例では６個）の端子タブ２６のそれぞれに半田付けでもって接続されている。
【００３５】
また、被測定対象物に生じるひずみを検出するためのひずみゲージ２７を有していて、このひずみゲージ２７のベースを形成するポリイミド製の薄板に、例えば銅・ニッケル合金あるいはニッケル・クロム合金で薄膜形成されたゲージ素子２８（図２参照）の両端にゲージ素子２８と同一材質で一体に薄膜形成されたゲージタブ２９（図５参照）には、銅線の細線でなるゲージリード３０（図４ないし図８参照）の一端が電気接続され、このゲージリード３０の他端は中継端子板２５の複数の端子タブ２６にそれぞれ接続されている。
【００３６】
３１は、ゲージ収納部材であり、一端に開口端面３１Ａを有して筒状（四角筒状）に形成されている。このゲージ収納部材３１は、図４に示すように、帯状のステンレス鋼（例えばＳＵＳ３０４）を略長方形に折り曲げ加工を施してある。但し、四辺のうちの一辺のみ長く延長されて余長部３１Ｄが形成され、また、この辺と隣接する一辺は、前述の保護チューブ２３の直径より僅かに大きい切欠部３１Ｂが形成してある。この切欠部３１Ｂに保護チューブ２３の端部が位置されると共に余長部３１Ｄによって側面がガイドされることになる。さらに、このゲージ収納部材３１の開口端面３１Ａの内部にはモールド体３２が収納されることになる。
【００３７】
このモールド体３２の製作は、図示しないモールド治具を用いて次のように行われる。
先ず、多芯ケーブル２２の先端から突出するケーブル芯線２４を中継端子板２５の端子タブ２６の一端に半田接続し、この端子タブ２６の他端にひずみゲージ２７のゲージリード３０を半田接続し、これらの半田接続部分に付着したフラックス等の異物を洗浄する。
【００３８】
しかる後、ひずみゲージ２７のゲージベースがゲージ収納部材３１の開口端面３１Ａより僅かに突出するように治具の所定部位に、例えば両面粘着テープにより仮固定状態で配置し、多芯ケーブル２２の端末部、即ち保護チューブ２３のシール部２３Ａをゲージ収納部材３１の切欠部３１Ｂにクランプ部材により仮固定状態で位置させ、複数のケーブル芯線２４が接続された中継端子板２５を、ひずみゲージ２７の上部に位置するように配置する。このときひずみゲージ２７と中継端子板２５の間に位置するゲージリード３０は、切断防止のためにＳ字状の緩やかな余裕長さを有して配設されている。
【００３９】
また、ひずみゲージ２７の配設面に、ゲージ収納部材３１の開口端面３１Ａの外周形状より小さな外周に亘って環状に形成された横断面形状が三角形状を呈する突起条３２Ａを形成するように治具が配設され、その突起条３２Ａの周囲には一段と低くなった囲繞空間３１Ｃが形成されるようになっている。また、この囲繞空間３１Ｃの上部には取付け部材３３の中間部３３Ａの内壁側に穿孔される逃げ孔３２Ｂが形成されている。なお、この囲繞空間３１Ｃには、後程に、突起条３２Ａとゲージ収納部材３１の側部内壁との間に粘弾性が高い、例えばブチルゴムのようなシール部材３６が充填されることになり、このときの余剰分が逃げ孔３２Ｂに導かれることになる。
【００４０】
また、モールド体３２の上部に位置される弾性部材３７は、治具により取付け部材３３の中間部３３Ａの内壁に付き当てられた状態で、例えば両面粘着テープで仮固定されている。
このように、ひずみゲージ２７、中継端子板２５、ケーブル芯線２４、保護チューブ２３、シール部２３Ａ、ゲージリード３０、弾性部材３７等が図示しないモールド治具でゲージ収納部材３１の内部に仮固定された状態で充填口３４からエポキシ樹脂を充填する。
【００４１】
その充填液面を弾性部材３７の下面に略等しい位置まで充填すると、ゲージ収納部材３１の内部に、ひずみゲージ２７が該ゲージ収納部材３１の開口面３１Ａより僅かに突出するように配置され、多芯ケーブル２２の端末部と、複数のケーブル芯線２４と、中継端子板２５と、ゲージリード３０と、ひずみゲージ２７とを、所定の弾性を有する材質、例えばエポキシ樹脂で上記ゲージ収納部材３１における開口面３１Ａとは反対面側に空隙を有して一体にモールドされたモールド体３２が形成されることになる。
【００４２】
また、このモールド体３２は、取付け部材３３の中間部３３Ａにおける内壁面とモールド体３２の上面との間の空隙部３１Ｃに円柱状シリコンゴムでなる弾性部材３７がその中心軸がひずみゲージ２７の中心軸に一致した状態で介挿されることになる。また、シール部材３６が突起条３２Ａとゲージ収納部材３１の側壁との間に充填され、ゲージ収納部材３１を被測定対象物に取り付けるときに圧縮された該シール部材３６を逃がすための逃げ孔３２Ｂがモールド体３２に形成されることになる。
尚、充填材が充填口３４から所定量充填された後、その充填口３４は、銘板３３Ｆにより封鎖される。
【００４３】
次に取付け部材３３の詳細について説明する。この取付け部材３３は、前述のゲージ収納部材３１の材質と同様のステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）の帯状の板をその長手方向の先端のそれぞれを垂直に折り曲げ加工したものであり、中間部３３Ａの裏面にゲージ収納部材３１の開口端面３１Ａとは反対面側（図４においては、上面側）を当接した状態でスポット溶接で仮止めし、その後、両者の接合面を、ニッケルによる鑞付手段を用いて固定する。この中間部３３Ａから互いに異なる方向のそれぞれに延長されるようにして、被測定対象物に上記ゲージ収納部材を取り付ける取付部３３Ｂおよび３３Ｂが形成されている。
【００４４】
また、ゲージ収納部材３１を被測定対象物に取り付けるためのスタッドボルト５１が挿通される２つのねじ挿通孔３５、３５を有し、その取付部３３Ｂ、３３Ｂに延出してゲージ収納部材３１の開口面３１Ａ側に略直角に折り曲げられ、その折り曲げ部の先端が上記ゲージ収納部材の上記開口端面３１Ａの位置より僅かに短く形成された２つのストッパ部３３Ｃ、３３Ｄを有している。この２つのストッパ部３３Ｃ、３３Ｄのうちのストッパ部３３Ｄは、多芯ケーブル２２の保護チューブ２３に対応する部位が切り欠かかれていて、この切欠部３３Ｅとゲージ収納部材３１の余長部３１Ｄで囲われる部分の第１の保護チューブガイドに多芯ケーブル２２の保護チューブ２３がガイドされることになる。
【００４５】
以上のようなプロテクタ付きひずみゲージ１００を被測定対象物５０に取り付ける場合には、ひずみゲージ２７のゲージベースに接着剤の適量を塗付し、被測定対象物５０に立設固定された２本のスタッドボルト５１のそれぞれをねじ挿通孔３５に通し、そのスタッドボルト５１の上部に平ワッシャ５２とスプリングワッシャ５３を位置させナット５４でもって締め付ける。
【００４６】
このときの締め付けトルクは、トルクレンチを、例えば８０ｋｇ・ｃｍにセットして行い、このセット値で締め付けることにより、ひずみゲージ２７の押圧力が３ｋｇ／ｃｍ２  に自動的になる。
即ち、この締め付けによってゲージ収納部材３１の開口面３１Ａが被測定面に当接されたところで止まり、これにより開口面３１Ａより突出するひずみゲージ２７がその内部に押されることになり、ひずみゲージ２７に対して加圧力が生じる。この加圧力は、モールド体３２の樹脂充填量および開口面３１Ａからの突出寸法を予め設定することによって調整することが可能である。
【００４７】
本例ではこの加圧がひずみゲージ２７の中心から外側に向かう方向の加圧力が生じるようにひずみゲージ２７の軸と一致させて弾性部材３７が介在されているので、これにより、ひずみゲージ２７のゲージベースに塗布された接着剤のうちの余計な分が外側に押し出されることになる。そして、この押し出された接着剤は、突起条３２Ａが被測定対象物５０の面に押圧状態でシールされているためにシール部材３６側に漏れ出すことがない。
【００４８】
また、ゲージ収納部材３１の締め付け固定によってシール部材３６が圧縮されるが、この圧縮された部分は、突起条３２Ａの存在によりひずみゲージ２７側に漏れ出すことがなく、しかも逃げ孔３２Ｂの存在によりこの逃げ孔３２Ｂに導かれるので、加圧時にひずみゲージ２７が上へ押し上げられ接着不良を起こすことを防いでいる。
【００４９】
さて、ナット５４でもって所定トルクの締め付けが完了したときには、ゲージ収納部材３１の開口面３１Ａの外枠部が被測定面に当接されたところで止まり、かつストッパ部３３Ｃとストッパ部３３Ｄのそれぞれの先端が僅かに被測定対象物５０の測定面から離れた状態（例えば１．５ｍｍ）にある。そして、何らかの原因で締め付けトルクが増大してしまった時には、ストッパ部３３Ｃとストッパ部３３Ｄのそれぞれの先端が被測定対象物５０に当接するので、ひずみゲージ２７などが一体化されたモールド体３２やゲージ収納部材３１等々の部材保護を行うことができるのである。
【００５０】
従って、以上のような本発明の一形態においては、プロテクタ付きひずみゲージが帯状の板材を折り曲げ加工することによってゲージ収納部材３１と取付け部材３３でなる本体部２１を作成しているため、材料費が安値であるばかりでなく加工費も安値であるので、従来のような鋳込み型やダイキャスト型のものに比して大幅なコストダウンを図ることができる。
【００５１】
また、大きな振動環境下でプロテクタ付きひずみゲージが使用されても、ひずみゲージ２７のゲージ素子２８とケーブル芯線２４とを接続するゲージリード３０、並びに、多芯ケーブル２２のケーブル芯線２４の部分が全て充填剤によって充填被覆されて一体化されたモールド体３２とされているために、振動によってゲージリード３０に疲労が蓄積して断線事故が生じたり、ひずみゲージ２７の検出出力に誤差成分が混入することがないと共に、ゲージ収納部材３１内のモールド体３２の上部に空隙部３１Ｃが存在するので、モールド体３２は、外周のみ固定され、中間部が自由に撓むことができ、取り付け時に当該部分に過度のストレスが掛ってしまう状態であってもその逃げがなされるので各部材に悪影響を与えることがない。
【００５２】
また、本体部２１が帯状の板材を折り曲げ加工することによってゲージ収納部材３１と取付け部材３３を形成するようにしているので、ダイキャストや鋳物に比べて全体重量を軽くすることができ、これに伴って、慣性モーメントの値が非常に小さくなるので、耐振性が向上し、振動下でも高精度のひずみ測定を行うことができる。
また、ひずみゲージ２７を被測定対象物５０に取り付け固定する部材であるスタッドボルト５１がその本体部２１の平坦な上面に位置されるので、その作業スペースを制限する部材が近傍に存在しないので締め付け作業の作業スペースを広くでき、作業能率を向上させることができる。
【００５３】
また、ひずみゲージ２７のゲージリード３０の引き出す方向が従来のように一方向に限定されることなく、あらゆる方向であってもよいので市販のどのようなひずみゲージも使用することができる。
また、ひずみゲージ２７を実際に被測定対象物５０に取り付けるときに、当該ひずみゲージ２７のゲージベースに液状の接着剤を塗布して被測定物の被測定面に押さえ付ける際に、その接着剤が周囲に流れ出しても、その近傍にあるシール部材３６側に侵入してシール特性を損なわせることがなく、逆に、シール部材３６がひずみゲージのゲージベース側に侵入してひずみゲージの接着性を悪くしたり、クリープ特性等に悪影響を与えることが防止される。
【００５４】
なお、プロテクタ付きひずみゲージが取り付けられる被測定対象物５０の具体例としては、図９に示すように車両の駆動軸（いわゆるプロペラシャフト）５５によって駆動されるディファレンシャルギア部５６の側部が積載重量に応じて弾性変形するという性質があることに着目し、ディファレンシャルギア部５６のギアケースの前面部に２本のスタッドボルト５１を立設固定し、このスタッドボルト５１に本体部２１のねじ挿通孔３５（図９には図示せず）を挿通してナット５４でもって本体部２１をディファレンシャルギア部５６に固定すればディファレンシャルギア部５６に生じるひずみ、即ち、車両の自重に応じた剪断ひずみ（曲げひずみでも良い）を前述同様に検出することによって車両の自重測定を行うことができる。
【００５５】
また、ディファレンシャルギア部５６に固定されたプロテクタ付きひずみゲージの本体部２１には、走行道路面から泥、砂、小石等の異物が跳ね上げられこれらがプロテクタ付きひずみゲージに当たる可能性が大きいが、このような悪い環境下においても、ひずみゲージ２７がゲージ収納部材３１並びに取付け部材３３によってガードされているので破損事故等が生じることがない。
【００５６】
さて、プロテクタ付きひずみゲージの本体部２１を被測定対象物に取付け固定する形態としては前述のように、スタッドボルト５１を被測定対象物に植設固定する形態の他に、図１０に示すようにステンレス鋼の帯材でなるクランプバンド５８を用いて固定してもよい。この方法は、スタッドボルトが溶接できない場合に有効である。即ち、この例は、車両の前軸部５７のひずみ（剪断ひずみまたは曲げひずみ）が積載重量に応じて弾性変形するという性質があるのでこれに着目して車両の自重に応じたひずみを前述同様に検出することによって車両の自重測定を行うことができる。
【００５７】
即ち、本体部２１を前軸部５７の所定位置に位置させてクランプバンド５８をねじ挿通孔３５部分に位置させ、締付け部５９によってクランプバンド５８を巻き取ることによって所定の締付力が与えられ前述同様にしてひずみゲージ２７（図１０には図示せず）を前軸部５７の被測定面に所定の押圧力で接着固定することができる。
【００５８】
なお、今まで説明した本発明の実施の各種形態は、いずれも被測定対象物の被測定面が平面である例を示しているが、図１１に示すように丸棒状あるいは円筒状の被測定対象物６０の被測定面が凸面である場合にも適用できる。
即ち、被測定対象物６０の長手方向に２本のスタッドボルト５１を植設し、これに本体部２１を取り付けて前述同様にナット５４による締め付けを行うと、ゲージ収納部材３１の開口面３１Ａを形成する４辺のうちの、被測定対象物６０の長手方向に直交する２つの辺の中央部が被測定対象物６０の外面に当接し、また、被測定対象物６０の長手方向に直交する２つのストッパ部３３Ｃ，３３Ｄが該被測定対象物６０の周面より僅かに浮き上がった状態で固定される。
【００５９】
しかし、ひずみゲージ２７は、モールド体３２として一体にモールドされ、弾性部材３７による押圧力が該ひずみゲージ２７の中心軸方向に与えられているのために該ひずみゲージ２７のゲージベースが被測定対象物６０のと凸面に密接して接着剤により添着されるので安定したひずみ出力を得ることができる。因に、当該凸面の曲率Ｒは、取付け部材３３の全体形状が３０ｍｍ幅で５５ｍｍの長さであった場合には、１００ｍｍまで安定に固定することができる。
【００６０】
なお、本発明は、上述し且つ例示した実施の形態に限定されることなくその要旨を逸脱しない範囲内で種々の変形した実施の形態でも良いことは勿論である。例えば、ゲージ収納部材の形状は、角筒型となっているが、円筒状であったり楕円筒状であってもよく、任意の形状を採用することができる。
また、取付け部材３３の長手方向に有するストッパ部３３Ｃとストッパ部３３Ｄは、異物のガードの機能を付加的に有しているが、このガード部分は、当該長手方向に直交する方向にも形成したり、当該長手方向に直交する方向のみに形成してもよい。
【００６１】
また、ゲージ収納部材３１に対して取付け部材３３が別部材として設けられ、スポット溶接、鑞付加工等によって一体化しているが、取付け部材にゲージ収納部材が一体になるように構成してもよい。
また、モールド体を形成するための手段は、全くの任意であり、要はひずみゲージとゲージタブとゲージリードと多芯ケーブルとケーブル芯線と中継端子板と端子タブ等から成る結線部材が所定の電気接続がされた状態で、かつ所定の位置関係を維持した状態でその全体が被覆されるようにすればよいのである。
【００６２】
また、プロテクタ付きひずみゲージの被測定対象物への取り付けは、上述した実施の形態においては、被測定対象物にスタッドボルトを植設し、ナットを用いて固定するようにしているが、被測定対象物にめねじを形成し、このめねじに本体部をボルトを介して固定するようにしてもよく、被測定対象物の態様によっては本体部にボルトを固定し、被測定対象物の側からナットで固定するようにしてもよい。
【００６３】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明によれば被測定対象物に添着された状態でその周囲をプロテクタで覆い得るようにしたプロテクタ付きひずみゲージにおいて、
外部の電気計測器にひずみゲージのひずみ検出出力を伝達するための多芯ケーブルと、複数の端子タブを有し該端子タブのそれぞれの一端に上記多芯ケーブルの端末部から突出される複数のケーブル芯線が電気接続された中継端子板と、ゲージ素子の両端に設けられたゲージタブに接続されたゲージリードを介して上記中継端子板の複数の端子タブの他端に接続されたひずみゲージと、
少なくとも一端側が開口された略筒状を呈するゲージ収納部材と、
被測定対象物に上記ゲージ収納部材を取り付ける取付部を有する取付け部材と、
上記ゲージ収納部材の内部に、上記ひずみゲージを該ゲージ収納部材の開口面より僅かに突出するように配置した状態で、上記多芯ケーブルの端末部と、上記複数のケーブル芯線と、上記中継端子板と、上記ゲージリードと、上記ひずみゲージとを、所定の弾性を有する材質で上記ゲージ収納部材の他端の内面側に空隙を有して一体にモールドされたモールド体と、
上記ゲージ収納部材の他端側の内壁面と上記モールド体の上面との間の空隙に介挿される弾性部材と、
前記ゲージ収納部材の内部に収納されたモールド体におけるひずみゲージの配設面に、ひずみゲージを囲繞するように該ゲージ収納部材の開口端の内周より小さな外周に沿うように環状に形成された突起条とを具備し、環状に形成された前記突起条とゲージ収納部材の側壁との間にブチルゴムのような粘弾性が高いシール部材が充填されるように構成したので、第１に、大きな振動環境下で使用され、ゲージリードや芯線が振動を受けても疲労によって断線したりすることがなく、また、ひずみゲージの取付時に不用意にゲージリードやリード線が引張られて断線せしめるような虞れが全くなく、さらには、モールド化された上記ひずみゲージや結線部材ゲージ収納部材によってガードされているから、例えば自重計のように泥、砂、小石等の異物が当るような過酷の環境下で使用されても破壊や故障を生ずる虞のないプロテクタ付きひずみゲージを提供することができる。
【００６４】
第２に、ゲージ収納部材の一端側の開口端面より僅かに突出した状態でひずみゲージが、ゲージリード、中継端子板多芯ケーブルの先端部と共に弾性を有するモールドでモールド化され、このモールド体とゲージ収納部材の閉塞側内端面との間に弾性部材を介挿させてあるので、ひずみゲージを被測定対象物に接着剤を用いて添着する際に、ひずみゲージの接着面には一定の押圧力が加わった状態で接着剤が硬化することになるから、ひずみゲージを被測定対象物に安定的且つ確実に添着し得るプロテクタ付きひずみゲージを提供することができる。
【００６５】
第３に、ゲージ収納部材を被測定対象物に固定するための取り付け部材は、板部材をもって形成され、ゲージ収納部材の他端側（開口端と反対側）に中間部が固着され、その中間部から互いに異なる方向に延設して取付部を形成し、その取付部に固定ねじが挿通されるねじ挿通孔を穿設してあるから、上記固定ねじにナットを螺合して締め付ける際の作業空間が広く、締付作業を容易且つ迅速に行い得るプロテクタ付きひずみゲージを提供することができる。
【００６６】
第４に、上記取付け部材の取付部の両端側に、ゲージ収納部材の開口端面側に略直角に折曲し、その折曲部の先端が上記開口端面より所定量短く形成されたストッパ部を設けてあるから、固定ねじに螺合されたナットを不用意に締め付け過ぎた場合、ストッパ部が被測定対象物に当接してストッパの役目を果たすので、過大な締め付けを防止し得るプロテクタ付きひずみゲージを提供することができる。
【００６７】
第５に、ゲージ収納部材と取付け部材は、共に薄い帯板材より形成されるものであるため、軽量で安価であると共に小型に構成でき、従って振動下においてひずみを測定するような場合でも、このプロテクタ付きひずみゲージは軽量で慣性モーメントを小さく抑えられるから、ひずみゲージの取付けによるひずみの検出への影響は実質的に受けない耐振性の良いプロテクタ付きひずみゲージを提供することができる。
【００６８】
第６に、ゲージリードは、ひずみゲージと一体的にモールドされるから、ゲージタブに接続されたゲージリードの引き出し方向の制約を受けないことから、どのようなひずみゲージでも使用でき、従来のように特定のひずみゲージしか使用し得なかったものに比べ、汎用性が高く、コスト、精度の面で極めて有利なプロテクタ付きひずみゲージを提供することができる。
【００６９】
第７に、ひずみゲージの配設面に、ひずみゲージを囲繞するように環状に形成された断面三角形状の突起条を形成したから、ひずみゲージのゲージベースに液状の接着剤を塗布して被測定物の被測定面に押さえ付ける際に、その接着剤が周囲に流れても、突起条で阻止し、その近傍にあるシール部材に流出してシール特性を損なわせることがなく、また、突起条は、シール部材がひずみゲージのゲージベース側に侵入するのを阻止して、接着性を阻害するのを適切に防止、極めて高い防湿性を発揮し得るプロテクタ付きひずみゲージを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態に係るプロテクタ付きひずみゲージの外観を示す平面図である。
【図２】本発明の実施の一形態に係るプロテクタ付きひずみゲージの外観を示す底面図である。
【図３】本発明の実施の一形態に係るプロテクタ付きひずみゲージの外観を示す右側図である。
【図４】本発明の実施の一形態に係るプロテクタ付きひずみゲージの要部の分解斜視図である。
【図５】図３に示すプロテクタ付きひずみゲージの一部を破断し、拡大して示す拡大図である。
【図６】本発明の実施の一形態に係るプロテクタ付きひずみゲージの背面を拡大して示す背面図である。
【図７】図１に示すプロテクタ付きひずみゲージの本体部を拡大して示す平面図である。
【図８】図３に示すプロテクタ付きひずみゲージの本体部を拡大して示す正面図である。
【図９】本発明の実施の一形態に係るプロテクタ付きひずみゲージの取付け態様の一例を示す斜視図である。
【図１０】本発明の実施の一形態に係るプロテクタ付きひずみゲージの取付け態様の他例を示す斜視図である。
【図１１】本発明に係るプロテクタ付きひずみゲージの被測定対象物が曲面部である例を示す斜視図である。
【図１２】従来のプロテクタ付きひずみゲージの一例を示す縦断側面図である。
【図１３】従来のプロテクタ付きひずみゲージの一例を示す底面図である。
【符号の説明】
２１  本体部
２２  多芯ケーブル
２３  保護チューブ
２３Ａ  シール部
２４  ケーブル芯線
２５  中継端子板
２６  端子タブ
２７  ひずみゲージ
２８  ゲージ素子
２９  ゲージタブ
３０  ゲージリード
３１  ゲージ収納部材
３１Ａ  開口端面
３１Ｂ  切欠部
３１Ｃ  囲繞空間
３２  モールド体
３２Ａ  突起条
３２Ｂ  逃げ孔
３３  取付け部材
３３Ａ  中間部
３３Ｂ  取付部
３３Ｃ  ストッパ部
３３Ｄ  ストッパ部
３３Ｅ  切欠部
３３Ｆ  銘板
３４  充填口
３５  ねじ挿通孔
３６  シール部材
３７  弾性部材
５０、６０  被測定対象物
５１  スタッドボルト
５２  平ワッシャ
５３  スプリングワッシャ
５４  ナット
５５  駆動軸（プロペラシャフト）
５６  ディファレンシャルギア部
５７  前軸部
５８  クランプバンド
５９  締付け部
１００  プロテクタ付きひずみゲージ
【図１】
0003549132.tif 000002
【図２】
0003549132.tif 000003
【図３】
0003549132.tif 000004
【図４】
0003549132.tif 000005
【図５】
0003549132.tif 000006
【図６】
0003549132.tif 000007
【図７】
0003549132.tif 000008
【図８】
0003549132.tif 000009
【図９】
0003549132.tif 000010
【図１０】
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【図１１】
0003549132.tif 000012
【図１２】
0003549132.tif 000013
【図１３】
0003549132.tif 000014