(57)【要約】【課題】引張強度を向上させることができる歪検出装置を提供することを目的とする。【解決手段】少なくとも２つの歪抵抗素子１５、１６を一方の面に設け、かつ略中央に検出孔１９を設けた絶縁基板１１と、この絶縁基板１１における検出孔１９の近傍を押圧する押圧部材２０と、前記絶縁基板１１に固着される固着部材２９と、この固着部材２９を介して前記絶縁基板１１を支持する支持部材２５とを備え、前記固着部材２９を絶縁基板１１における歪抵抗素子１５、１６を設けた一方の面とは反対側の他方の面の周縁部全周にわたって固着したものである。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２つの歪抵抗素子を一方の面に設け、かつ略中央に検出孔を設けた絶縁基板と、この絶縁基板における検出孔の近傍を押圧する押圧部材と、前記絶縁基板に固着される固着部材と、この固着部材を介して前記絶縁基板を支持する支持部材とを備え、前記固着部材を絶縁基板における歪抵抗素子を設けた一方の面とは反対側の他方の面の周縁部全周にわたって固着した歪検出装置。
【請求項２】
固着部材の絶縁基板への固着手段として溶接または接着により固着した請求項１記載の歪検出装置。
【請求項３】
支持部材に下方ストッパーを設け、この下方ストッパーにより、押圧部材の下方向への移動を規制するようにした請求項１記載の歪検出装置。
【請求項４】
固着部材に上方ストッパーを設け、この上方ストッパーにより、押圧部材の上方向への移動を規制するようにした請求項１記載の歪検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に荷重を付加することによって発生する歪を検出する歪検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のこの種の歪検出装置は、図５に示すような構成を有していた。
【０００３】
図５は従来の歪検出装置の側断面図、図６は同歪検出装置における支持部材の斜視図である。
【０００４】
図５、図６において、１は弾性材料からなる絶縁基板で、この絶縁基板１は略中央に上面から下面にわたって検出孔２を設けている。また、前記絶縁基板１の下面には歪抵抗素子３を４個設けており、この４個の歪抵抗素子３は電源電極（図示せず）、ＧＮＤ電極（図示せず）、一対の出力電極（図示せず）と電気的に接続することによりブリッジ回路を構成している。そしてまた、前記絶縁基板１の上面には押圧部材４を当接させるとともに、この押圧部材４により前記検出孔２の周囲を押圧している。さらに、前記絶縁基板１の下面には固定部材５を設けており、この固定部材５を前記押圧部材４に螺合させている。さらにまた、前記絶縁基板１の下側には、４個の歪抵抗素子３を覆うように支持部材６を設けるとともに、この支持部材６の上端には図６に示すように固着部材７を設け、この固着部材７を前記絶縁基板１の下面と当接させ、かつこの固着部材７の一部には切欠き８を設けている。
【０００５】
以上のように構成された従来の歪検出装置について、次にその動作を説明する。
【０００６】
絶縁基板１の略中央の上面に押圧部材４により押圧力が付加されると、この押圧力により前記絶縁基板１には曲げモーメントが発生し、この曲げモーメントにより前記絶縁基板１の下面に設けた歪抵抗素子３にも曲げモーメントが発生する。そして、この歪抵抗素子３に曲げモーメントが生じると歪抵抗素子３の抵抗値が変化するため、この抵抗値の変化を一対の出力電極（図示せず）と接続したリード線（図示せず）を介して外部のコンピュータ（図示せず）等に出力することにより、絶縁基板１に加わる押圧力を測定するものである。
【０００７】
なお、この出願の発明に関する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
【特許文献１】特開２００５−１０６８００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記した従来の構成においては、支持部材６における固着部材７に切欠き８を設けているため、押圧部材４が上側に引張られると、支持部材６における切欠き８の近傍の固着部材７に引張応力が集中することになり、これにより、支持部材６における固着部材７と絶縁基板１との間が剥がれやすくなって、歪検出装置の引張強度が小さくなるという課題を有していた。
【０００９】
本発明は上記従来の課題を解決するもので、引張強度を向上させることができる歪検出装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明は以下の構成を有するものである。
【００１１】
本発明の請求項１に記載の発明は、少なくとも２つの歪抵抗素子を一方の面に設け、かつ略中央に検出孔を設けた絶縁基板と、この絶縁基板における検出孔の近傍を押圧する押圧部材と、前記絶縁基板に固着される固着部材と、この固着部材を介して前記絶縁基板を支持する支持部材とを備え、前記固着部材を絶縁基板における歪抵抗素子を設けた一方の面とは反対側の他方の面の周縁部全周にわたって固着したもので、この構成によれば、固着部材を絶縁基板における歪抵抗素子を設けた一方の面とは反対側の他方の面の周縁部全周にわたって固着しているため、前記押圧部材に引張力が発生した場合、固着部材の端部に引張応力が集中するということはなくなり、これにより、絶縁基板と固着部材との間は剥がれにくくなるため、引張強度の向上が図れるという作用効果を有するものである。
【００１２】
本発明の請求項２に記載の発明は、特に、固着部材の絶縁基板への固着手段として溶接または接着により固着したもので、この構成によれば、固着部材の絶縁基板への固着手段として溶接または接着により固着しているため、ネジ等の締結部材を設ける必要はなく、これにより、小型化が可能となる歪検出装置を提供できるという作用効果を有するものである。
【００１３】
本発明の請求項３に記載の発明は、特に、支持部材に下方ストッパーを設け、この下方ストッパーにより、押圧部材の下方向への移動を規制するようにしたもので、この構成によれば、押圧部材に過大な押圧力が加わった場合、押圧部材は支持部材の下方ストッパーに当接して押圧部材の下方向への移動が規制されるため、絶縁基板が必要以上に変形するということはなくなり、これにより、絶縁基板が塑性変形してしまうということはなくなるため、歪検出装置の出力特性が劣化することはないという作用効果を有するものである。
【００１４】
本発明の請求項４に記載の発明は、特に、固着部材に上方ストッパーを設け、この上方ストッパーにより、押圧部材の上方向への移動を規制するようにしたもので、この構成によれば、押圧部材に過大な引張力が加わった場合、押圧部材は固着部材の上方ストッパーに当接して押圧部材の上方向への移動が規制されるため、絶縁基板が必要以上に変形するということはなくなり、これにより、絶縁基板が塑性変形してしまうということはなくなるため、歪検出装置の出力特性が劣化することはないという作用効果を有するものである。
【発明の効果】
【００１５】
以上のように本発明の歪検出装置は、少なくとも２つの歪抵抗素子を一方の面に設け、かつ略中央に検出孔を設けた絶縁基板と、この絶縁基板における検出孔の近傍を押圧する押圧部材と、前記絶縁基板に固着される固着部材と、この固着部材を介して前記絶縁基板を支持する支持部材とを備え、前記固着部材を絶縁基板における歪抵抗素子を設けた一方の面とは反対側の他方の面の周縁部全周にわたって固着しているため、前記押圧部材に引張力が発生した場合、固着部材の端部に引張応力が集中するということはなくなり、これにより、絶縁基板と固着部材との間は剥がれにくくなるため、引張強度の向上が図れるという優れた効果を有するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、一実施の形態を用いて、本発明の特に請求項１〜４に記載の発明について、図面を参照しながら説明する。
【００１７】
図１は本発明の一実施の形態における歪検出装置の分解斜視図、図２は同歪検出装置の側断面図、図３は同歪検出装置における絶縁基板の上面図、図４は同絶縁基板における保護層を取り外した状態を示す上面図である。
【００１８】
図１〜図４において、１１は略正方形形状のニッケルを約０．１重量％含有するステンレスからなる絶縁基板で、この絶縁基板１１の一方の面である上面には図４に示すように、銀からなる電源電極１２、一対の出力電極１３、ＧＮＤ電極１４、２つの圧縮側歪抵抗素子１５および２つの引張側歪抵抗素子１６を設けており、これらを回路パターン１７によって電気的に接続することによりブリッジ回路を構成している。また、前記絶縁基板１１の上面には、図３に示すように、図４に示した圧縮側歪抵抗素子１５、引張側歪抵抗素子１６および回路パターン１７を覆うように保護層１８を設けている。さらに、前記絶縁基板１１には略中央に上面から下面にかけて検出孔１９を設けている。
【００１９】
２０はニッケルを約４重量％含有するステンレス材料からなる押圧部材で、この押圧部材２０は絶縁基板１１の他方の面である下面側から絶縁基板１１の検出孔１９に挿入され、さらにこの押圧部材２０には、前記絶縁基板１１における検出孔１９の近傍を絶縁基板１１の他方の面である下面側から押圧する当接部２１を設けるとともに、図２に示すように、上部の外側面全体に雄ネジ２２を設け、かつ下端部に外方に突出するフランジ状のストッパー２３を設けている。２４はナットからなる金属製の固定部材で、この固定部材２４は内周部に設けた雌ネジ２４ａを前記押圧部材２０に設けた雄ネジ２２に螺合させることにより、前記絶縁基板１１を前記押圧部材２０とで挟持している。
【００２０】
２５は凹部形状をなす金属製の支持部材で、この支持部材２５は外底面に固定部２６を形成するとともに、この固定部２６の外側面全体には雄ネジ２７を設けている。また、前記凹部形状をなす支持部材２５の内底面には凸形状の下方ストッパー２８を設けており、そしてこの下方ストッパー２８は前記押圧部材２０における下端面に対向するものである。
【００２１】
２９は前記支持部材２５を絶縁基板１１に固着するために用いられる円筒形状の固着部材で、この固着部材２９は図１に示すように、下部の外側面全体に雄ネジ２９ａを設けており、この雄ネジ２９ａに前記支持部材２５の内周部に設けた雌ネジ２５ａを螺合させることにより、この固着部材２９に前記支持部材２５を取り付けるようにしている。また、前記固着部材２９には、図１、図２に示すように、前記押圧部材２０の下端部に形成した外方に突出するストッパー２３が対向する上方ストッパー３０を設けている。
【００２２】
そして前記固着部材２９は、図２に示すように、絶縁基板１１における２つの圧縮側歪抵抗素子１５および２つの引張側歪抵抗素子１６を設けた一方の面とは反対側の他方の面の周縁部全周に上面円形部２９ｂを溶接によって固着しているもので、これにより、絶縁基板１１の周縁部は、固着部材２９に取り付けられた支持部材２５により支持されるものである。そして、この固着部材２９に設けた上方ストッパー３０は、図２に示すように、前記押圧部材２０を絶縁基板１１の検出孔１９に挿入した場合、押圧部材２０の下端部に形成した外方に突出するストッパー２３と前記絶縁基板１１との間に位置するように構成されている。
【００２３】
３１は金属製の取付板で、この取付板３１は支持部３２を一体的に形成しており、そしてこの支持部３２は図２に示すように、前記固着部材２９と支持部材２５とにより挟持されるものである。３３は回路基板で、この回路基板３３は上面にＩＣからなる処理回路３４を設けており、そしてこの処理回路３４は接続端子３５を介して前記絶縁基板１１における電源電極１２、一対の出力電極１３、ＧＮＤ電極１４と電気的に接続するようにしている。また、前記回路基板３３における処理回路３４は電源電極１２に電圧を負荷するとともに、ブリッジ回路を構成する圧縮側歪抵抗素子１５および引張側歪抵抗素子１６からの出力信号を処理している。
【００２４】
３６は樹脂製のケースで、このケース３６は内側にコネクタ端子３７を設けており、このコネクタ端子３７は前記回路基板３３における処理回路３４と電気的に接続されている。また、このケース３６は外底部に位置決め用の突部３８を設けており、そしてこの突部３８を前記取付板３１に設けた位置決め穴３９に挿入することにより、取付板３１に取り付けているものである。
【００２５】
上記したように本発明の一実施の形態においては、支持部材２５を絶縁基板１１に固着するための固着部材２９を前記絶縁基板１１における圧縮側歪抵抗素子１５および引張側歪抵抗素子１６を設けた一方の面とは反対側の他方の面の周縁部全周にわたって固着しているため、前記押圧部材２０に引張力が発生した場合、固着部材２９の端部に引張応力が集中するということはなくなり、これにより、絶縁基板１１と固着部材２９との間は剥がれにくくなるため、引張強度の向上が図れるものである。
【００２６】
また、本発明の一実施の形態においては、固着部材２９の絶縁基板１１への固着手段として溶接により固着しているため、ネジ等の締結部材を設ける必要はなく、これにより、小型化が可能となる歪検出装置を提供できるという効果を有するものである。
【００２７】
以上のように構成された本発明の一実施の形態における歪検出装置について、次にその組立方法について説明する。
【００２８】
まず、ステンレス板（図示せず）の下面にガラスペースト（図示せず）を印刷した後、約８５０℃で約１０分間焼成して絶縁基板１１を形成する。
【００２９】
次に、前記絶縁基板１１の上面に位置して銀のペースト（図示せず）を印刷し、約８５０℃で約１０分間焼成することにより、前記絶縁基板１１の上面に電源電極１２、一対の出力電極１３、ＧＮＤ電極１４および回路パターン１７を形成する。
【００３０】
次に、前記絶縁基板１１の上面の圧縮側歪抵抗素子１５および引張側歪抵抗素子１６を設ける位置にメタルグレーズ系ペースト（図示せず）を印刷した後、約１３０℃で約１０分間乾燥した後、絶縁基板１１を約８５０℃で約１０分間焼成することにより、絶縁基板１１に２つの圧縮側歪抵抗素子１５および２つの引張側歪抵抗素子１６を形成する。
【００３１】
次に、前記電源電極１２、一対の出力電極１３、ＧＮＤ電極１４を除くように絶縁基板１１の上面にガラスからなるペースト（図示せず）を印刷した後、約６４０℃で約１０分間焼成することにより、絶縁基板１１の上面に保護層１８を形成する。
【００３２】
次に、前記絶縁基板１１の下面の周縁部全周に固着部材２９の上面円形部２９ｂを当接させた後、溶接により固着部材２９を絶縁基板１１の下面に固着する。
【００３３】
次に、前記円筒形状の固着部材２９の内側に押圧部材２０を位置させるとともに、この押圧部材２０を絶縁基板１１の下面側から絶縁基板１１の検出孔１９に挿入する。これにより、押圧部材２０は当接部２１が絶縁基板１１の下面側における検出孔１９の周辺部に当接するとともに、雄ネジ２２を設けた押圧部材２０の上部が絶縁基板１１の上面側に突出するため、この突出した上部の雄ネジ２２に固定部材２４の雌ネジ２４ａを螺合させることにより、押圧部材２０を絶縁基板１１に取り付ける。
【００３４】
次に、取付板３１の支持部３２を固着部材２９の雄ネジ２９ａの外周に装着し、そして固着部材２９の雄ネジ２９ａに支持部材２５の内周部に設けた雌ネジ２５ａを螺合させることにより、取付板３１を固着部材２９と支持部材２５との間に挟持する。
【００３５】
次に、取付板３１の位置決め穴３９にケース３６の外底部に設けた位置決め用の突部３８を合わせて挿入することにより、ケース３６を取付板３１に取り付ける。
【００３６】
次に、ケース３６の内側に位置するコネクタ端子３７と回路基板３３とをはんだ付けにより接続する。
【００３７】
最後に、接続端子３５の一端側を回路基板３３とはんだ付けした後、接続端子３５の他端側を絶縁基板１１の電源電極１２、一対の出力電極１３、ＧＮＤ電極１４にそれぞれはんだ付けする。
【００３８】
以上のように構成され、かつ組み立てられた本発明の一実施の形態における歪検出装置について、次に、その動作を説明する。
【００３９】
まず、押圧部材２０における雄ネジ２２を相手側取付部材（図示せず）に取り付ける。この状態で、押圧部材２０に上方より押圧力が作用すると、この押圧力により前記絶縁基板１１の表面に歪が発生し、絶縁基板１１の上面に設けた圧縮側歪抵抗素子１５に圧縮応力が作用するとともに、引張側歪抵抗素子１６に引張応力が作用する。そして、この圧縮側歪抵抗素子１５および引張側歪抵抗素子１６に歪が発生すると、この圧縮側歪抵抗素子１５および引張側歪抵抗素子１６は抵抗値が変化するため、この抵抗値の変化を一対の出力電極１３からブリッジ回路としての出力を外部のコンピュータ（図示せず）に出力し、これにより、絶縁基板１１に加わる荷重を測定するものである。
【００４０】
ここで、歪検出装置における押圧部材２０に、上方から予期せぬ過大な押圧力が作用した場合、押圧部材２０は下方に移動することになるが、この場合、本発明の一実施の形態における歪検出装置においては、押圧部材２０に上方から予期せぬ過大な押圧力が作用した場合、押圧部材２０の下端面が支持部材２５の内底面に設けた下方ストッパー２８に当接するため、それ以上に押圧部材２０が下方に移動することはなくなり、これにより、絶縁基板１１が必要以上に変形するということはなくなるため、絶縁基板１１が塑性変形してしまうということはなくなり、これにより、歪検出装置の出力特性が劣化することはないという効果を有するものである。
【００４１】
また、上記とは反対に、押圧部材２０に予期せぬ過大な引張力が作用した場合、押圧部材２０は上方に移動することになるが、この場合、本発明の一実施の形態における歪検出装置においては、押圧部材２０に予期せぬ過大な引張力が作用した場合、押圧部材２０のストッパー２３が固着部材２９の上方ストッパー３０に当接するため、それ以上に押圧部材２０が上方に移動することはなくなり、これにより、絶縁基板１１が必要以上に変形するということはなくなるため、絶縁基板１１が塑性変形してしまうということはなくなり、これにより、歪検出装置の出力特性が劣化することはないという効果を有するものである。
【００４２】
なお、上記本発明の一実施の形態においては、固着部材２９の絶縁基板１１への固着手段として溶接により固着するようにしたものについて説明したが、この固着手段は溶接に限定されるものではなく、溶接以外の接着により固着するようにした場合でも、上記本発明の一実施の形態と同様の効果が得られるものである。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明にかかる歪検出装置は、引張強度の向上が図れるという効果を有し、自動車のシート重量を検出する用途に適用できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の一実施の形態における歪検出装置の分解斜視図
【図２】同歪検出装置における側断面図
【図３】同歪検出装置における絶縁基板の上面図
【図４】同絶縁基板における保護層を取り外した状態を示す上面図
【図５】従来の歪検出装置を示す側断面図
【図６】同歪検出装置における支持部材の斜視図
【符号の説明】
【００４５】
１１  絶縁基板
１５、１６  歪抵抗素子
１９  検出孔
２０  押圧部材
２５  支持部材
２８  下方ストッパー
２９  固着部材
３０  上方ストッパー
【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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