(57)【要約】【課題】荷重の位置ずれと角度ずれの影響を抑制でき、作用する荷重を高精度に測定することができる荷重センサを提供する。【解決手段】本発明による荷重センサ１００は、互いに反対側を向く第１面１０ａと第２面１０ｂを備える起歪体１０と、第１面１０ａに設けられ、起歪体のひずみを計測するセンサエレメント２０と、第２面１０ｂに設けられ、突出部である受圧突起１１を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに反対側を向く第１面と第２面を備える起歪体と、
前記第１面に設けられ、前記起歪体のひずみを計測するセンサエレメントと、
前記第２面に設けられ、突出部である受圧突起と、
を備えることを特徴とする荷重センサ。
【請求項２】
前記第１面に設けられた突出部である段差を２つ備え、
前記第２面に設けられた前記受圧突起は、荷重を受ける突出部である、
請求項１に記載の荷重センサ。
【請求項３】
前記段差のうち一方は、前記第１面の一端部に設けられ、
前記段差のうち他方は、前記一端部に対向する前記第１面の他端部に設けられる、
請求項２に記載の荷重センサ。
【請求項４】
前記受圧突起と前記センサエレメントは、加わる荷重の方向に垂直な面内において、互いに同じ位置に設けられる、
請求項１に記載の荷重センサ。
【請求項５】
前記受圧突起は、荷重が加わる面である平面部と、前記第２面から突出して前記平面部に接続する側面部とを備え、
前記平面部は、前記側面部と滑らかに接続する、
請求項１に記載の荷重センサ。
【請求項６】
前記第１面は、凸部または凹部である位置決め部を備え、
前記センサエレメントは、前記位置決め部に設けられる、
請求項１に記載の荷重センサ。
【請求項７】
前記起歪体を複数備え、
それぞれの前記起歪体は、前記センサエレメントと、前記受圧突起を備える、
請求項１に記載の荷重センサ。
【請求項８】
それぞれの前記起歪体は、突出部である段差を前記第１面に２つ備え、
前記第２面に設けられた前記受圧突起は、荷重を受ける突出部である、
請求項７に記載の荷重センサ。
【請求項９】
前記センサエレメントは、ブリッジ回路と記憶演算部とを備える半導体ひずみセンサであり、
前記記憶演算部は、前記ブリッジ回路の出力を補正するための補正データを記憶しており、前記補正データを用いて前記ブリッジ回路の出力を補正する、
請求項１から８のいずれか１項に記載の荷重センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物体に作用する推力や軸力などの力を測定する荷重センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
一軸方向に作用する荷重を測定する荷重センサは、広く知られている。例えば、特許文献１に記載の荷重センサは、荷重を一軸方向に伝える押圧軸と、押圧軸を介して荷重を測定するセンサエレメントと、センサエレメントを保護する荷重制限手段を有する。この荷重センサでは、センサエレメントの測定許容範囲内においてはセンサエレメントを用いて荷重を測定する。押圧軸は、押圧軸に作用する荷重に応じて特定の一軸方向に移動して、センサエレメントを押す。センサエレメントは、押圧軸に押されて加わった押圧力を測定することで、荷重を測定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−１１１０８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載された荷重センサでは、センサエレメントは、押圧軸に押されることで、押圧軸に作用する荷重を測定する。しかし、押圧軸がセンサエレメントを押す位置や角度（すなわち、押圧力のセンサエレメントに加わる位置と角度）が変化すると、押圧軸に作用する荷重の大きさが同じでも、センサエレメントの出力が変動し、荷重を正確に測定できなくなる可能性がある。以下では、荷重センサに加わる力（荷重）の位置が変化することを「位置ずれ」と呼び、荷重センサに加わる力の角度が変化することを「角度ずれ」と呼ぶ。
【０００５】
本発明は、荷重の位置ずれと角度ずれの影響を抑制でき、作用する荷重を高精度に測定することができる荷重センサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明による荷重センサは、互いに反対側を向く第１面と第２面を備える起歪体と、前記第１面に設けられ、前記起歪体のひずみを計測するセンサエレメントと、前記第２面に設けられ、突出部である受圧突起とを備える。
【発明の効果】
【０００７】
本発明による荷重センサは、荷重の位置ずれと角度ずれの影響を抑制でき、作用する荷重を高精度に測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施例１による荷重センサの斜視図であり、荷重センサの上面、正面及び右側面を示す図。
【図２】本発明の実施例１による荷重センサの斜視図であり、図１に示す荷重センサの底面、背面及び左側面を示す図。
【図３】本発明の実施例１による荷重センサの分解図であり、図１に示す荷重センサの立体分解図。
【図４】本発明の実施例２による荷重センサの斜視図であり、荷重センサの上面、正面及び右側面を示す図。
【図５】本発明の実施例２による荷重センサの斜視図であり、図４に示す荷重センサの底面、背面及び左側面を示す図。
【図６】本発明の実施例２による荷重センサの分解図であり、図４に示す荷重センサの立体分解図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明による荷重センサは、起歪体と、起歪体に設けられた受圧突起と、起歪体に設けられたセンサエレメントを備え、加わった荷重を受圧突起で受けて荷重を測定する。荷重センサに加わる荷重は、受圧突起のみに与えられるので、荷重が作用する場所を一定にすることができ、荷重センサに加わる荷重の位置ずれや角度ずれなどによる影響を抑制することができ、作用する荷重を高精度に測定することができる。なお、荷重センサには、押圧軸で荷重を加えることができる。
【００１０】
以下、図面を参照して、本発明の実施例による荷重センサを説明する。
【実施例１】
【００１１】
図１は、本発明の実施例１による荷重センサ１００の斜視図であり、荷重センサ１００の上面、正面及び右側面を示す図である。図２は、本実施例による荷重センサ１００の斜視図であり、図１に示す荷重センサ１００の底面、背面及び左側面を示す図である。図３は、本実施例による荷重センサ１００の分解図であり、図１に示す荷重センサ１００の立体分解図である。
【００１２】
本発明の実施例１による荷重センサ１００は、図１〜３に示すように、主要な構成として、１つの起歪体１０と、起歪体１０に設けられた突出部である受圧突起１１と、起歪体１０に設けられたセンサエレメント２０と、起歪体１０を覆うカバー３０を備える。起歪体１０は、受圧突起１１に荷重が加わると変形する。本実施例による荷重センサ１００は、センサエレメント２０が起歪体１０のこの変形によるひずみを計測することで、荷重を測定する。図１〜３に示した荷重センサ１００は、円柱形であり、中央部に貫通孔を備えるが、本発明による荷重センサは、このような形状を持つものに限らない。なお、荷重センサ１００には、図１、３の下方から上方に向かって、すなわち図２の上方から下方に向かって、荷重が加えられる。
【００１３】
起歪体１０は、外力が加わるとひずみを発生させる部材であり、例えば金属で構成される。起歪体１０は、第１面１０ａと第２面１０ｂを備える（図２、３）。第１面１０ａと第２面１０ｂは、荷重が加わる方向で互いに反対側を向く。また、起歪体１０は、第１面１０ａと第２面１０ｂを接続する面である側面に、切欠き３４を備える。
【００１４】
受圧突起１１は、荷重センサ１００に加わる荷重（測定対象である荷重）を直接受ける突出部であり、起歪体１０の第２面１０ｂに設けられる（図２）。受圧突起１１は、荷重が加わる方向に突出する。受圧突起１１に荷重が加わると、起歪体１０は、変形し、ひずみを発生させる。受圧突起１１の数は、１つまたは複数である。受圧突起１１は、起歪体１０と同じ材料で構成されるのが好ましいが、起歪体１０と異なる材料で構成されてもよい。受圧突起１１は、起歪体１０と一体成形して起歪体１０に設けてもよく、起歪体１０と別に形成して起歪体１０に設置してもよい。
【００１５】
センサエレメント２０は、起歪体１０の第１面１０ａに設けられ（図３）、起歪体１０の変形で生じるひずみを計測する。センサエレメント２０の数は、１つまたは複数である。センサエレメント２０は、既存のひずみセンサで構成することができる。
【００１６】
カバー３０は、起歪体１０を覆うように、起歪体１０の第１面１０ａに設けられる（図１、３）。カバー３０は、起歪体１０の切欠き３４と接続するように切欠き３６を備える。また、カバー３０は、キー溝３５を備える。
【００１７】
起歪体１０は、２つの段差１２を第１面１０ａに備える（図３）。段差１２は、突出部であり、第１面１０ａの互いに対向する２つの端部に設けられる。すなわち、段差１２のうち一方は、第１面１０ａの一端部に設けられ、段差１２のうち他方は、この一端部に対向する第１面１０ａの他端部に設けられる。起歪体１０は、カバー３０と段差１２でのみ接触している。段差１２は、起歪体１０と同じ材料で構成されるのが好ましいが、起歪体１０と異なる材料で構成されてもよい。段差１２は、起歪体１０と一体成形して起歪体１０に設けてもよく、起歪体１０と別に形成して起歪体１０に設置してもよい。
【００１８】
起歪体１０の第１面１０ａの２つの段差１２の間の領域は、センサ設置領域１５である。センサ設置領域１５には、センサエレメント２０が設置される。
【００１９】
なお、起歪体１０は、受圧突起１１と段差１２を支点とした３点曲げ構造を有する。すなわち、起歪体１０は、１つの荷重点（１つの受圧突起１１）に対して２つの拘束点（２つの段差１２）を有する構造を持つ。起歪体１０が３点曲げ構造を有すると、起歪体１０は、２点（２つの段差１２）で拘束され、１点（受圧突起１１）に力が加わるので、変形（ひずみ）が大きくなり、この結果、センサエレメント２０の感度が向上する。段差１２が、第１面１０ａの互いに対向する２つの端部に設けられていると、起歪体１０の変形がより大きくなり、センサエレメント２０の感度がより向上する。
【００２０】
起歪体１０が１点で拘束されていると、起歪体１０は、大きな荷重が加わったときに変形部や拘束点の応力が大きくなり、壊れやすくなる。起歪体１０が３点以上で拘束されていると、起歪体１０の変形が小さくなるので、センサエレメント２０の感度が減少する。また、荷重点が２点以上であると、荷重センサ１００に偏荷重（均等でない荷重）が加わったときに偏荷重の影響が大きくなり、荷重を高精度に測定するのが困難になる。このため、起歪体１０は、３点曲げ構造を有するのが望ましい。
【００２１】
起歪体１０は、任意の形状を備えることができる。本実施例では、起歪体１０は、円筒形であり、その軸方向に貫通する穴を有し、この貫通穴に軸などの棒状部材を通すことが可能である。例えば、貫通穴にリードスクリューを通し、リードスクリューに通したナットで受圧突起１１に荷重を加えることで、ボールナットの軸力を測定することができる。
【００２２】
荷重センサ１００は、上記の主要な構成に加えて、例えば、接合層２１と、回路基板２２と、ボンディングワイヤ２３と、リード線２４と、ねじ３１を備える（図３、１）。
【００２３】
接合層２１は、センサエレメント２０と起歪体１０とを接合するための接着剤で構成され、センサ設置領域１５に設けられる。回路基板２２は、センサエレメント２０からの出力を処理する回路を備え、センサ設置領域１５に設けられる。ボンディングワイヤ２３は、センサエレメント２０と回路基板２２とを接続し、センサエレメント２０からの出力を回路基板２２に伝達する。リード線２４は、回路基板２２に接続され、回路基板２２からの信号を外部装置に伝達するための配線である。ねじ３１は、カバー３０を起歪体１０に固定する。
【００２４】
カバー３０は、ねじ穴３２Ａを備える。起歪体１０の段差１２は、ねじ穴３２Ｂを備える。カバー３０と起歪体１０は、ねじ穴３２Ａ、３２Ｂに嵌め込まれたねじ３１により締結されて、互いに固定される。
【００２５】
さらに、カバー３０は、リード線２４が通る配線引出用穴３３を備える。
【００２６】
リード線２４は、外部装置に接続され、外部装置に回路基板２２からの信号を伝達する。本実施例による荷重センサ１００が自動車に用いられる場合は、リード線２４は、例えばＥＣＵ（電子制御ユニット）の基板に接続される。ＥＣＵ基板には、マイコンが実装されている。
【００２７】
なお、本実施例による荷重センサ１００は、１つまたは複数のセンサエレメント２０を備えるが、複数のセンサエレメント２０を備える場合には、これらのセンサエレメント２０の出力が同一になるように（または同一とみなせるように）構成されている。このため、一部のセンサエレメント２０が故障しても、残りのセンサエレメント２０で荷重の測定を継続することができる。また、複数のセンサエレメント２０の出力が同一でない場合には、ＥＣＵ基板に実装されたマイコンで複数のセンサエレメント２０の出力の平均値を求め、この平均値を用いて、加わった荷重を求めることもできる。
【００２８】
次に、センサエレメント２０の位置決めについて説明する。上述したように、センサエレメント２０は、起歪体１０の第１面１０ａのセンサ設置領域１５に設置される。
【００２９】
センサエレメント２０は、受圧突起１１に加わった荷重により生じた起歪体１０のひずみ（変形）を計測する。センサエレメント２０の第１面１０ａ内での設置位置は、受圧突起１１に加わった荷重で起歪体１０が変形する位置であれば、センサエレメント２０の感度に応じて任意に定めることができる。
【００３０】
起歪体１０は、第１面１０ａに位置決め部１３を備える（図３）。位置決め部１３は、第１面１０ａ内でのセンサエレメント２０の設置位置に設けられ、第１面１０ａから突出した凸部または第１面１０ａから窪んだ凹部であり、第１面１０ａ内の大きさがセンサエレメント２０と接合層２１よりも大きい。位置決め部１３には、接合層２１を介してセンサエレメント２０が設置される。位置決め部１３の凸部の突出高さまたは凹部の窪み深さは、目視またはカメラで位置決め部１３を確認できる程度の大きさである。センサエレメント２０を起歪体１０に設置するときは、センサエレメント２０が位置決め部１３に設置されたことを目視またはカメラで容易に確認できる。位置決め部１３により、センサエレメント２０を、起歪体１０の所定の位置に正確に設置することができる。
【００３１】
次に、リード線２４の配置（引き回しと引き出し）について説明する。
【００３２】
段差１２は、図３に示すように、起歪体１０の第１面１０ａに対して斜めに傾いている傾斜面１２ａを備える。段差１２は、第１面１０ａから突出しているが、傾斜面１２ａでは第１面１０ａに傾斜して突出している。傾斜面１２ａにより、リード線２４は、カバー３０が備える配線引出用穴３３を通って、回路基板２２からカバー３０の外部に、容易かつ安全に延在することができる。
【００３３】
荷重センサ１００の小型化を目的に起歪体１０を小さくすると、回路基板２２の実装スペースが小さくなる。このような場合には、回路基板２２は、段差１２に接するほど段差１２に近い位置に配置され、回路基板２２に接続されたリード線２４は、段差１２に沿って配線する必要がある。段差１２が傾斜面１２ａを備えていない場合には、リード線２４と回路基板２２との接続部付近でリード線２４を直角に折り曲げるため、この折り曲げ部に応力が集中し、リード線２４が断線する可能性があることが懸念される。また、リード線２４と回路基板２２との接続部を保護するために、回路基板２２やセンサエレメント２０の上にリード線２４を引き回す可能性があり、この場合には、リード線２４がボンディングワイヤ２３と接触し、リード線２４やボンディングワイヤ２３の断線などの不具合が発生することが懸念される。
【００３４】
段差１２が傾斜面１２ａを備えることで、リード線２４の直角での折り曲げとリード線２４の無理な引き回しが不要になり、リード線２４を容易かつ安全にカバー３０の外に引き出すことが可能である。傾斜面１２ａにより、リード線２４を用いて、回路基板２２からの信号を外部に確実に伝達することができる。
【００３５】
次に、回路基板２２の位置決めについて説明する。
【００３６】
起歪体１０の第１面１０ａは、センサ設置領域１５に位置決め突起１４を備える（図３）。位置決め突起１４は、第１面１０ａから突出した凸部である。回路基板２２をセンサ設置領域１５に設置するときには、回路基板２２を位置決め突起１４に押し当てることで、回路基板２２の位置を定めることができる。なお、段差１２の傾斜面１２ａの第１面１０ａとの接続部を、第１面１０ａに対して垂直な面にすると、回路基板２２をこの垂直な面と位置決め突起１４とに押し当てることで、回路基板２２の位置をより正確に定めることができる。
【００３７】
次に、受圧突起１１について説明する。上述したように、受圧突起１１は、荷重センサ１００に加わる荷重を直接受ける１つまたは複数の突出部であり、起歪体１０の第２面１０ｂに設けられる（図２）。
【００３８】
受圧突起１１の第２面１０ｂ内での設置位置や大きさは、荷重を荷重センサ１００に加える押圧軸の大きさや、荷重センサ１００と押圧軸との相対位置などに応じて、任意に定めることができる。受圧突起１１は、荷重を受けたときに、センサエレメント２０がひずみを精度よく計測できるように起歪体１０を変形させることができる位置に設置するのが好ましい。
【００３９】
荷重センサ１００に加わる荷重の方向に垂直な面内における、受圧突起１１とセンサエレメント２０の位置（すなわち、受圧突起１１の第２面１０ｂ内での位置とセンサエレメント２０の第１面１０ａ内での位置）は、互いに同じでも異なっていてもよい。センサエレメント２０の計測精度を考慮すると、加わる荷重の方向に垂直な面内における、受圧突起１１とセンサエレメント２０の位置は、互いに同じであるのが好ましい。すなわち、図３、１において、受圧突起１１は、センサエレメント２０の真下に位置する（図２において、受圧突起１１は、センサエレメント２０の真上に位置する）のが好ましい。
【００４０】
受圧突起１１がこの位置にあると、荷重を受けた受圧突起１１は、起歪体１０を介して荷重の方向と平行な方向にセンサエレメント２０に力を加えることができるので、センサエレメント２０は、起歪体１０のねじれ変形の影響を受けにくい。例えば、荷重の方向に垂直な面内における、受圧突起１１とセンサエレメント２０の位置が互いに異なると、円筒形の起歪体１０がねじるように変形する。このねじれ変形により、起歪体１０の貫通穴を通る棒状部材（例えば、軸）に起歪体１０が接触し、荷重を正しく測定できない可能性がある。
【００４１】
受圧突起１１は、任意の形状を備えることができるが、図２に示すように円柱形（コイン形）であるのが好ましい。受圧突起１１の高さ（突出長さ）は、測定対象である荷重の大きさに応じて決めることができる。
【００４２】
受圧突起１１は、平面部１１ａと側面部１１ｂを備える。平面部１１ａは、荷重が加わる面であり、側面部１１ｂは、第２面１０ｂから突出して平面部１１ａに接続する面である。受圧突起１１が円柱形であれば、側面部１１ｂは曲面である。平面部１１ａは、側面部１１ｂと滑らかに（曲率を持って）接続するのが好ましい。すなわち、平面部１１ａと側面部１１ｂとの接続部は、荷重の方向（受圧突起１１の突出方向）に平行な面内において、曲率を有するのが好ましい。
【００４３】
従来の荷重センサでは、押圧軸が荷重センサに荷重を加える位置や角度が変化して位置ずれや角度ずれが生じると、起歪体の変形が位置ずれや角度ずれが生じていない場合から変化するので、センサエレメントが計測するひずみは、押圧軸によって加えられる荷重の大きさが変化しなくても変化する。このため、位置ずれや角度ずれが生じると、精度良く荷重を測定できない可能性がある。
【００４４】
本実施例による荷重センサ１００では、押圧軸と荷重センサ１００との間に位置ずれや角度ずれが生じても、受圧突起１１と起歪体１０の位置関係は変化しなので、荷重点が一定となる。このため、起歪体１０は、位置ずれや角度ずれの影響をほとんど受けずに変形する。従って、センサエレメント２０は、位置ずれや角度ずれが生じても、この影響をほとんど受けず、ひずみを正確に計測することができる。本実施例による荷重センサ１００では、受圧突起１１で荷重を受けるので、起歪体１０は、位置ずれや角度ずれによる影響をほとんど受けずに変形し、センサエレメント２０は、位置ずれや角度ずれが生じてもひずみを正確に計測することができる。本実施例による荷重センサ１００は、このようにして、荷重を高精度に測定することができる。
【００４５】
また、本実施例による荷重センサ１００において、受圧突起１１の平面部１１ａと側面部１１ｂとが互いに滑らかに接続していると、押圧軸と荷重センサ１００との間に角度ずれが発生しても、平面部１１ａと側面部１１ｂとの接続部に発生する応力集中を緩和することができる。このため、この接続部が変形するのを抑制することができ、受圧突起１１の変形や破損を防止することができる。
【００４６】
次に、センサエレメント２０について説明する。
【００４７】
センサエレメント２０は、起歪体１０の変形をひずみとして計測可能なひずみセンサである。センサエレメント２０は、例えば、ブリッジ回路２０ａと制御回路２０ｂとが半導体チップ上に集積された既存の半導体ひずみセンサで構成することができる。以下では、半導体ひずみセンサで構成されたセンサエレメント２０について説明する。
【００４８】
センサエレメント２０は、４つのひずみゲージを有するブリッジ回路２０ａを含むひずみＩＣが１チップ化されたセンサチップである。センサエレメント２０は、例えば、４つのひずみゲージを有するブリッジ回路２０ａと、ひずみの計測を制御する制御回路２０ｂとを備える。制御回路２０ｂは、ブリッジ回路２０ａの信号を増幅する増幅器と、Ａ／Ｄ変換器と、記憶演算部と、温度センサと、Ｄ／Ａ変換器とを備える。
【００４９】
記憶演算部は、例えば、半導体メモリ等を有する記憶部と、ＣＰＵ等を有する演算部とを備える。記憶部は、温度変化によるブリッジ回路２０ａの出力（ひずみゲージの抵抗の変化）の変動を補正するための補正データを記憶している。演算部は、温度センサが測定した温度と記憶部が記憶している補正データを用いて、ブリッジ回路２０ａの出力の、温度変化による変動を補正する。センサエレメント２０は、記憶演算部によって、センサエレメント２０の温度特性による誤差を補正することができる。
【００５０】
このような構成により、センサエレメント２０は、荷重センサ１００に作用する力に応じた起歪体１０のひずみを、ブリッジ回路２０ａ、増幅器、Ａ／Ｄ変換器、記憶演算部、及びＤ／Ａ変換器によって電気的な信号に変換することができる。
【００５１】
次に、荷重センサ１００の内部の保護について説明する。
【００５２】
図３に示すように、起歪体１０の段差１２とカバー３０は、ねじ３１で互いに固定されている。起歪体１０は、段差１２以外の部分ではカバー３０と接していないので、受圧突起１１に荷重が加わると変形することができる。このように、荷重センサ１００は、起歪体１０の変形を妨げない構造を備える。起歪体１０とカバー３０は、段差１２以外の部分では、少なくとも定格荷重が印加されても互いに接触しない程度の距離が開いている。従って、荷重の印加に伴う起歪体１０の変形は線形的である。これにより、センサエレメント２０の出力も線形性を確保している。
【００５３】
上記のように、起歪体１０とカバー３０は、段差１２以外の部分では互いに接触していないため、起歪体１０とカバー３０の隙間から水分やごみなどが荷重センサ１００の内部に侵入する恐れがある。これらの侵入を防ぐため、起歪体１０とカバー３０の隙間を封止する必要がある。
【００５４】
本実施例による荷重センサ１００では、起歪体１０とカバー３０の隙間に封止材が設けられ、この封止材で起歪体１０とカバー３０の隙間を封止している。この封止材には、起歪体１０の線形的な変形を妨げない剛性の低い弾性体を用いるのが好ましい。また、長期信頼性を確保するため、この封止材には、広い環境温度帯域で使用可能であり、耐薬品性が高い材料を用いるのが好ましい。このような封止材の例として、シリコーン接着剤を挙げることができる。シリコーン接着剤を封止材として用いる場合には、起歪体１０に溝を設けてこの溝に接着剤を配置し、接着剤がセンサエレメント２０や回路基板２２などに流れて荷重センサ１００の出力が異常になるのを防ぐのが好ましい。本実施例による荷重センサ１００では、図３に示すように、起歪体１０は、軸方向への貫通穴を有する円筒形であるので、外周部と内周部の両方に周方向に延伸する溝が設けられている。
【００５５】
カバー３０が備える配線引出用穴３３も、リード線２４との隙間に封止材が設けられ、この封止材で荷重センサ１００の内部に水分やごみなどが侵入するのを防ぐ。
【００５６】
また、万が一封止が破れて荷重センサ１００の内部に水分やごみなどが侵入しても、荷重センサ１００の出力への影響を最小限にするため、ボンディングワイヤ２３は、ゲルで覆われ、リード線２４と回路基板２２の配線がむき出しの部分は、レジンなどで強固に固めるのが好ましい。
【実施例２】
【００５７】
図４は、本発明の実施例２による荷重センサ２００の斜視図であり、荷重センサ２００の上面、正面及び右側面を示す図である。図５は、本実施例による荷重センサ２００の斜視図であり、図４に示す荷重センサ２００の底面、背面及び左側面を示す図である。図６は、本実施例による荷重センサ２００の分解図であり、図４に示す荷重センサ２００の立体分解図である。
【００５８】
本発明の実施例２による荷重センサ２００は、実施例１による荷重センサ１００と同様の構成を備えるが、複数の起歪体１０を備える点が実施例１による荷重センサ１００と異なる。以下では、本実施例による荷重センサ２００について、実施例１による荷重センサ１００と異なる構成を主に説明する。
【００５９】
本実施例による荷重センサ２００は、複数の起歪体１０を備え、それぞれの起歪体１０は、１つの受圧突起１１と、２つの段差１２と、１つのセンサエレメント２０を備える。すなわち、本実施例による荷重センサ２００は、複数の受圧突起１１と複数のセンサエレメント２０を備える。図４〜６には、一例として、２つの起歪体１０を備える荷重センサ２００を示している。それぞれの起歪体１０は、それぞれに同じ荷重が加わったら、それぞれのセンサエレメント２０の出力が同一になるように（または同一とみなせるように）構成されている。
【００６０】
なお、複数の起歪体１０同士の隙間は、実施例１による荷重センサ１００の起歪体１０とカバー３０の隙間に設けた封止材と同様の封止材で、封止するのが望ましい。
【００６１】
それぞれのセンサエレメント２０の出力は、リード線２４によって外部装置に送信される。本実施例による荷重センサ２００が自動車に用いられる場合は、リード線２４は、例えばＥＣＵ（電子制御ユニット）の基板に接続され、センサエレメント２０の出力は、ＥＣＵ基板に送信される。ＥＣＵ基板にはマイコンが実装されており、このマイコンは、複数のセンサエレメント２０の出力の平均値を求める平均化処理を実行する。
【００６２】
本実施例による荷重センサ２００において、複数のセンサエレメント２０の出力は、理想的には同一である。しかし、荷重センサに加わる荷重の位置ずれや角度ずれなどによってそれぞれの起歪体１０の受圧突起１１に等しく荷重が加わらなかったこと（すなわち、偏荷重が加わったこと）の影響や、それぞれの起歪体１０の加工や実装によって発生する誤差の影響で、センサエレメント２０の出力が互いに異なることがある。
【００６３】
このため、本実施例による荷重センサ２００では、複数のセンサエレメント２０の出力の平均値を求める平均化処理がＥＣＵ基板のマイコンで実行され、上記の影響を抑制する。複数のセンサエレメント２０の出力が平均化されるので、本実施例による荷重センサ２００は、より正確に荷重を測定することができる。
【００６４】
荷重センサ２００が複数の起歪体１０を備えると、荷重センサ２００に偏荷重が加わったときに、それぞれの起歪体１０のセンサエレメント２０の出力を計測することで、偏荷重を計測できるという効果がある。偏荷重が計測できれば、加わる荷重を調整して荷重の偏りを小さくすることができる。
【００６５】
なお、本発明は、上記の実施例に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。例えば、上記の実施例は、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、本発明は、必ずしも説明した全ての構成を備える態様に限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能である。また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、削除したり、他の構成を追加・置換したりすることが可能である。
【符号の説明】
【００６６】
１０…起歪体、１０ａ…第１面、１０ｂ…第２面、１１…受圧突起、１１ａ…平面部、１１ｂ…側面部、１２…段差、１２ａ…傾斜面、１３…位置決め部、１４…位置決め突起、１５…センサ設置領域、２０…センサエレメント、２０ａ…ブリッジ回路、２０ｂ…制御回路、２１…接合層、２２…回路基板、２３…ボンディングワイヤ、２４…リード線、３０…カバー、３１…ねじ、３２Ａ、３２Ｂ…ねじ穴、３３…配線引出用穴、３４、３６…切欠き、３５…キー溝、１００、２００…荷重センサ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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