(57)【要約】【課題】本発明は、歪検出装置が相手側固定部材に対して横方向あるいは斜め方向にずれた状態で取り付けられたとしても、歪抵抗素子に内部応力が発生することはなく、出力信号が安定している歪検出装置を提供することを目的とするものである。【解決手段】取付板３２における取付孔３４に上側緩衝部材３５および下側緩衝部材３８を設けることにより、取付板３２を第１の相手側固定部材４９に揺動可能に取り付けることにより、出力信号の安定化を図ったものである。【選択図】図５
2007127580.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面に少なくとも２つの歪抵抗素子を設けるとともに、この歪抵抗素子と電気的に接続される回路パターンを設け、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外周側を支持する支持部材と、前記絶縁基板における検出孔に挿入されるとともに検出孔の周囲を支持部材に対して上下に変位可能に支持する押圧部材と、前記支持部材を固着するとともに一対の取付孔を設けた取付板とを備え、前記取付板における取付孔に緩衝部材を設けることにより、取付板を相手側固定部材に揺動可能に取り付けた歪検出装置。
【請求項２】
緩衝部材をゴムで構成した請求項１記載の歪検出装置。
【請求項３】
緩衝部材を一対の上側緩衝部材と一対の下側緩衝部材とで構成するとともに、これらの上側緩衝部材および下側緩衝部材にそれぞれ段差を設けることにより先端に凸部を設け、かつこの上側緩衝部材および下側緩衝部材における双方の凸部を取付板における取付孔に嵌合させて、取付板に上側緩衝部材および下側緩衝部材を取り付けた請求項１記載の歪検出装置。
【請求項４】
緩衝部材を円筒部材と、この円筒部材における内径側に挿入するように凸部を設けた挿入部材とで構成し、かつこの挿入部材を取付板における取付孔を介して円筒部材の内側に嵌合させることにより、取付板に緩衝部材を取り付けた請求項１記載の歪検出装置。
【請求項５】
緩衝部材の外側面に全周にわたって溝部を設け、この溝部に取付板における取付孔を位置させることにより、取付板に緩衝部材を取り付けた請求項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８、図９に示すような構成を有していた。
【０００３】
図８は従来の歪検出装置の下面図、図９は同歪検出装置の斜視図である。
【０００４】
図８、図９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は押圧部材２の下面に固着されている。また、前記絶縁基板１の下面には４つの歪抵抗素子３を設けており、そしてこれらの歪抵抗素子３をそれぞれ一対の電源電極４、一対の出力電極５および一対のＧＮＤ電極６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。
【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】
従来の歪検出装置は、図１０に示すように、相手側固定部材７に雄ネジ８を使用して固定されるもので、この固定状態で、絶縁基板１の略中央の上面に押圧部材２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に曲げモーメントが発生し、かつ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４つの歪抵抗素子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５により外部のコンピュータ（図示せず）等に出力し、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】特開平８−８７３７５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、上記従来の構成においては、歪検出装置を相手側固定部材７に雄ネジ８により固定する際に、相手側固定部材７に対して押圧部材２が横方向あるいは斜め方向にずれた状態で取り付けられた場合、絶縁基板１に内部応力が発生するため、歪抵抗素子３にも内部応力が発生することになり、これにより、押圧部材２に押圧力が負荷されていない状態でも、一対の出力電極５から、あたかも押圧力が負荷されているような出力信号が検出されることになって、歪検出装置の出力信号が不安定になってしまう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、歪検出装置が相手側固定部材に対して横方向あるいは斜め方向にずれた状態で取り付けられたとしても、歪抵抗素子に内部応力が発生することはなく、出力信号が安定してい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、上面に少なくとも２つの歪抵抗素子を設けるとともに、この歪抵抗素子と電気的に接続される回路パターンを設け、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外周側を支持する支持部材と、前記絶縁基板における検出孔に挿入されるとともに検出孔の周囲を支持部材に対して上下に変位可能に支持する押圧部材と、前記支持部材を固着するとともに一対の取付孔を設けた取付板とを備え、前記取付板における取付孔に緩衝部材を設けることにより、取付板を相手側固定部材に揺動可能に取り付けたもので、この構成によれば、取付板における取付孔に緩衝部材を設けることにより、取付板を相手側固定部材に揺動可能に取り付けているため、相手側固定部材に対して押圧部材が横方向あるいは斜め方向にずれた状態で取り付けられたとしても、そのずれ量を緩衝部材が吸収することになり、そしてこの緩衝部材を固定している取付板が相手側固定部材のずれ量に応じて同等の量だけ移動することになり、これにより、支持部材には取付時の応力は加わらないため、絶縁基板に内部応力が発生することはなく、その結果、歪抵抗素子にも内部応力が発生しないため、歪検出装置の出力信号の安定化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、緩衝部材をゴムで構成したもので、この構成によれば、緩衝部材をゴムで構成しているため、相手側固定部材に対して押圧部材が横方向あるいは斜め方向にずれた状態で取り付けられたとしても、ゴムからなる緩衝部材は容易に変形するとともに、適度な硬度を有しているため、確実に取付板に緩衝部材を揺動可能に取り付けることが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、緩衝部材を一対の上側緩衝部材と一対の下側緩衝部材とで構成するとともに、これらの上側緩衝部材および下側緩衝部材にそれぞれ段差を設けることにより先端に凸部を設け、かつこの上側緩衝部材および下側緩衝部材における双方の凸部を取付板における取付孔に嵌合させて、取付板に上側緩衝部材および下側緩衝部材を取り付けたもので、この構成によれば、上側緩衝部材および下側緩衝部材にそれぞれ段差を設けることにより先端に凸部を設け、かつこの上側緩衝部材および下側緩衝部材における双方の凸部を取付板における取付孔に嵌合させて、取付板に上側緩衝部材および下側緩衝部材を取り付けているため、取付板に上側緩衝部材および下側緩衝部材を仮止めした状態で、別途、上側緩衝部材および下側緩衝部材を相手側取付部材に取り付けることができ、これにより、取付板を緩衝部材を介して相手側固定部材に容易に取り付けることができる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、緩衝部材を円筒部材と、この円筒部材における内径側に挿入するように凸部を設けた挿入部材とで構成し、かつこの挿入部材を取付板における取付孔を介して円筒部材の内側に嵌合させることにより、取付板に緩衝部材を取り付けたもので、この構成によれば、緩衝部材における挿入部材を取付板における取付孔を介して円筒部材の内側に嵌合させることにより、取付板に緩衝部材を取り付けているため、取付板の板厚が薄い場合であっても、円筒部材の内側と挿入部材における凸部が嵌合することにより、取付板の厚みの影響を受けずに緩衝部材を取付板に取り付けることができるという作用効果を有するものである。
【００１５】
本発明の請求項５に記載の発明は、特に、緩衝部材の外側面に全周にわたって溝部を設け、かつこの溝部に取付板における取付孔を位置させることにより、取付板に緩衝部材を取り付けたもので、この構成によれば、緩衝部材の外側面に全周にわたって溝部を設け、かつこの溝部に取付板における取付孔を位置させることにより、取付板に緩衝部材を取り付けているため、絶縁基板に内部応力が発生しないようにするための緩衝部材の部品点数の削減が図れるという作用効果を有するものである。
【発明の効果】
【００１６】
以上のように本発明の歪検出装置は、取付板における取付孔に緩衝部材を設けることにより、取付板を相手側固定部材に揺動可能に取り付けているため、相手側固定部材に対して押圧部材が横方向あるいは斜め方向にずれた状態で取り付けられたとしても、そのずれ量を緩衝部材が吸収することになり、そしてこの緩衝部材を固定している取付板が相手側固定部材のずれ量に応じて同等の量だけ移動することになり、これにより、支持部材には取付時の応力は加わらないため、絶縁基板に内部応力が発生することはなく、その結果、歪抵抗素子にも内部応力が発生しないため、歪検出装置の出力信号の安定化が図れるという優れた効果を奏するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
（実施の形態１）
以下、実施の形態１を用いて、本発明の特に請求項１〜３に記載の発明について説明する。
【００１８】
図１は本発明の実施の形態１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下面図、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下面図、図５は同歪検出装置を相手側固定部材に取り付けた状態を示す側断面図である。
【００１９】
図１〜図５において、１１はニッケルを重量％で約０．１％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は略中央に検出孔１２を設けた検出部１３を設けるとともに、回路部品１４を実装する略長方形形状の実装部１５を設けており、この実装部１５の下面には、図４に示すように、銀からなる電源電極１６、ＧＮＤ電極１７、一対の出力電極１８、４つの圧縮側歪抵抗素子１９および引張側歪抵抗素子２０を回路パターン２１で電気的に接続することにより構成されたブリッジ回路を設けている。また、前記絶縁基板１１の下面における圧縮側歪抵抗素子１９、引張側歪抵抗素子２０および回路パターン２１は、図３に示す保護層２２で覆われている。２３はニッケルを重量％で約４％含有するステンレス材料からなる第１の押圧部材で、この第１の押圧部材２３は、前記絶縁基板１１の下面における検出孔１２の近傍に当接する当接部２４を設けるとともに、図１に示すように、上部の外側面にわたって雄ネジ２５を設けている。２６は金属からなる第２の押圧部材で、この第２の押圧部材２６は、略中央に第１の押圧部材２３における雄ネジ２５と組み合わされる貫通雌ネジ２７を設けるとともに、下面に凸部２８を設けており、そして前記第１の押圧部材２３における当接部２４と第２の押圧部材２６における凸部２８とで前記絶縁基板１１を挟持している。
【００２０】
２９は金属からなる支持部材で、この支持部材２９は上面に基板支持部３０を設けており、そしてこの基板支持部３０により、前記絶縁基板１１における検出部１３の外周を同一平面状に支持している。また、前記第１の押圧部材２３および第２の押圧部材２６に挟持された絶縁基板１１は支持部材２９の基板支持部３０に対して上下方向に変位可能に取り付けられている。そしてまた、前記支持部材２９の下面には下方に突出するように挿通凸部３１を設けている。３２は金属からなる取付板で、この取付板３２は、略中央に挿通孔３３を設けており、そしてこの挿通孔３３に前記支持部材２９における挿通凸部３１を嵌合させている。また、前記取付板３２における両端側の各々には取付孔３４を設けている。
【００２１】
３５はゴム製の上側緩衝部材で、この上側緩衝部材３５は下側に段差を設けることにより、先端に凸部３６を設けており、さらに内側には上面から下面にわたって孔３７を設けている。３８はゴム製の下側緩衝部材で、この下側緩衝部材３８は上側に段差を設けることにより、先端に凸部３９を設けており、さらに内側には上面から下面にわたって孔４０を設けている。そして、前記取付板３２における取付孔３４には、上方から上側緩衝部材３５の凸部３６を挿入して嵌合させるとともに、下方から下側緩衝部材３８の凸部３９を挿入して嵌合させている。すなわち、取付板３２における取付孔３４を上側緩衝部材３５と下側緩衝部材３８とで挟持するように構成されている。４１はケースで、このケース４１は外方へ突出するようにコネクタ部４２を設けており、このコネクタ部４２の内側に３つのコネクタ端子４３を設けている。そして、このコネクタ端子４３を前記絶縁基板１１における回路部品１４と電気的に接続している。
【００２２】
以上のように構成された本発明の実施の形態１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。
【００２３】
まず、ステンレス板（図示せず）の上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、絶縁基板１１を形成する。
【００２４】
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分間焼成し、前記絶縁基板１１の上面に電源電極１６、ＧＮＤ電極１７、一対の出力電極１８および回路パターン２１を形成する。
【００２５】
次に、前記絶縁基板１１の上面の圧縮側歪抵抗素子１９および引張側歪抵抗素子２０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分間乾燥する。
【００２６】
次に、前記絶縁基板１１を約８５０℃で約１０分間焼成し、絶縁基板１１に４つの圧縮側歪抵抗素子１９および４つの引張側歪抵抗素子２０を形成する。
【００２７】
次に、前記絶縁基板１１の電源電極１６、ＧＮＤ電極１７、一対の出力電極１８を覆うように絶縁基板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分間焼成し、絶縁基板１１の上面に、図３に示すように保護層２２を形成する。
【００２８】
次に、絶縁基板１１の検出孔１２の下方から、第１の押圧部材２３の雄ネジ２５を挿通させた後、絶縁基板１１の下面に当接部２４を当接させる。
【００２９】
次に、第１の押圧部材２３における雄ネジ２５に第２の押圧部材２６における貫通雌ネジ２７を螺合させることにより、第１の押圧部材２３における当接部２４と第２の押圧部材２６における凸部２８とにより、絶縁基板１１を挟持する。
【００３０】
次に、支持部材２９の基板支持部３０に、絶縁基板１１の検出部１３における下面の外周部全域を支持するように設置し、レーザーを照射して溶接により固着する。
【００３１】
次に、予め回路部品１４を実装した絶縁基板１１の実装部１５の外周を覆うようにケース４１を装着した後、ケース４１におけるコネクタ端子４３を絶縁基板１１に半田付けする。
【００３２】
最後に、取付板３２の取付孔３４を上下から挟持するように、上側緩衝部材３５の凸部３６を上側から取付板３２の取付孔３４に挿入するとともに、下側緩衝部材３８の凸部３９を下側から取付板３２の取付孔３４に挿入して、取付板３２に上側緩衝部材３５と下側緩衝部材３８を嵌合させる。
【００３３】
以上のようにして構成され、かつ組み立てられた本発明の実施の形態１における歪検出装置について、次に、その動作を説明する。
【００３４】
まず、図５に示すように取付板３２を挟持している上側緩衝部材３５の孔３７と、取付板３２における取付孔３４と、下側緩衝部材３８および第１の相手側固定部材４９の孔４３に上方から段付ボルト４４を挿通した後、ナット４５を段付ボルト４４に螺合することにより、第１の相手側固定部材４９に上側緩衝部材３５および下側緩衝部材３８を介して取付板３２を取り付ける。
【００３５】
次に、第２の相手側固定部材４６の孔４７に歪検出装置の第１の押圧部材２３を下方から挿通し、ナット４８を雄ネジ２５に螺合することにより、第１の押圧部材２３を第２の相手側固定部材４６に取り付ける。
【００３６】
そして、この状態において、第２の相手側固定部材４６に荷重が加わると、組み付けられた第１の押圧部材２３に力が働き、第１の押圧部材２３および第２の押圧部材２６に挟持された絶縁基板１１が上下方向に変位することにより、圧縮側歪抵抗素子１９および引張側歪抵抗素子２０の抵抗値が変動し、その抵抗値の変動を回路部品１４で信号処理することにより、出力信号としてコネクタ端子４３を介して外部に出力する。
【００３７】
ここで、第２の相手側固定部材４６が横方向あるいは斜めにずれが生じた状態で取り付けられている場合を考えると、本発明の実施の形態１における歪検出装置においては、取付板３２における取付孔３４に上側緩衝部材３５および下側緩衝部材３８を設けることにより、取付板３２を第１の相手側固定部材４９に揺動可能に取り付けているため、前記第２の相手側固定部材４６に対して第１の押圧部材２３が横方向あるいは斜め方向にずれた状態で取り付けられたとしても、そのずれ量を上側緩衝部材３５および下側緩衝部材３８が吸収することになり、そしてこの上側緩衝部材３５および下側緩衝部材３８を固定している取付板３２が第１の相手側固定部材４９のずれ量に応じて同等の量だけ移動することになり、これにより、支持部材２９には取付時の応力は加わらないため、絶縁基板１１に内部応力が発生することはなく、その結果、圧縮側歪抵抗素子１９および引張側歪抵抗素子２０にも内部応力が発生しないため、歪検出装置の出力信号の安定化が図れるという効果を有するものである。
【００３８】
また、上側緩衝部材３５および下側緩衝部材３８をゴムで構成しているため、第２の相手側固定部材４６に対して第１の押圧部材２３が横方向あるいは斜め方向にずれた状態で取り付けられたとしても、ゴムからなる上側緩衝部材３５および下側緩衝部材３８は容易に変形するとともに、適度な硬度を有しているため、確実に取付板３２に上側緩衝部材３５および下側緩衝部材３８を揺動可能に取り付けることができるという効果を有するものである。
【００３９】
そしてまた、上側緩衝部材３５および下側緩衝部材３８にそれぞれ段差を設けることにより先端に凸部３６および凸部３９を設け、かつこの上側緩衝部材３５および下側緩衝部材３８における双方の凸部３６および凸部３９を取付板３２における取付孔３４に嵌合させて、取付板３２に上側緩衝部材３５および下側緩衝部材３８を取り付けているため、取付板３２に上側緩衝部材３５および下側緩衝部材３８を仮止めした状態で、別途、上側緩衝部材３５および下側緩衝部材３８を第１の相手側固定部材４９に取り付けることができ、これにより、取付板３２を上側緩衝部材３５および下側緩衝部材３８を介して第１の相手側固定部材４９に容易に取り付けることができるという効果を有するものである。
【００４０】
（実施の形態２）
以下、実施の形態２を用いて、本発明の特に請求項４に記載の発明について説明する。
【００４１】
図６は本発明の実施の形態２における歪検出装置を相手側固定部材に取り付けた状態を示す側断面図である。なお、この本発明の実施の形態２においては、上記した本発明の実施の形態１の構成と同様の構成を有するものについては、同一符号を付しており、その説明は省略し、異なる点のみを説明する。
【００４２】
図６において、５１は円筒形状のゴム製の円筒部材で、この円筒部材５１は取付板３２の上面に設けている。５２はゴム製の挿入部材で、この挿入部材５２は上側に段差を設けることにより、凸部５３を設けている。そして、本発明の実施の形態２は、図６に示すように、前記挿入部材５２における凸部５３を取付板３２の下方から取付板３２における取付孔３４を介して、前記円筒部材５１の内側に嵌合させることにより、取付板３２に円筒部材５１および挿入部材５２とで構成される緩衝部材５４を取り付けるようにしたものである。
【００４３】
上記本発明の実施の形態２においては、緩衝部材５４における挿入部材５２を取付板３２における取付孔３４を介して円筒部材５１の内側に嵌合させることにより、取付板３２に緩衝部材５４を取り付けているため、取付板３２の板厚が薄い場合であっても、円筒部材５１の内側と挿入部材５２における凸部５３が嵌合することにより、取付板３２の厚みの影響を受けずに緩衝部材５４を取付板３２に取り付けることができるという効果を有するものである。
【００４４】
（実施の形態３）
以下、実施の形態３を用いて、本発明の特に請求項５に記載の発明について説明する。
【００４５】
図７は本発明の実施の形態３における歪検出装置を相手側固定部材に取り付けた状態を示す側断面図である。なお、この本発明の実施の形態３においては、上記した本発明の実施の形態１の構成と同様の構成を有するものについては、同一符号を付しており、その説明は省略し、異なる点のみを説明する。
【００４６】
すなわち、本発明の実施の形態３は、図７に示すように、ゴム製の緩衝部材６１の外側面の全周にわたって溝部６２を設け、この溝部６２を取付板３２における取付孔３４に位置させることにより、取付板３２に緩衝部材６１を取り付けるようにしたものである。
【００４７】
上記本発明の実施の形態３においては、緩衝部材６１の外側面に全周にわたって溝部６２を設け、かつこの溝部６２に取付板３２における取付孔３４を位置させることにより、取付板３２に緩衝部材６１を取り付けているため、絶縁基板１１に内部応力が発生しないようにするための緩衝部材６１の部品点数の削減が図れるという効果を有するものである。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明にかかる歪検出装置は、出力信号が安定している歪検出装置を提供することができるという効果を有し、自動車等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】
【００４９】
【図１】本発明の実施の形態１における歪検出装置の分解斜視図
【図２】同歪検出装置の側断面図
【図３】同歪検出装置における絶縁基板の下面図
【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下面図
【図５】同歪検出装置を相手側固定部材に取り付けた状態を示す側断面図
【図６】本発明の実施の形態２における歪検出装置を相手側固定部材に取り付けた状態を示す側断面図
【図７】本発明の実施の形態３における歪検出装置を相手側固定部材に取り付けた状態を示す側断面図
【図８】従来の歪検出装置の下面図
【図９】同歪検出装置の斜視図
【図１０】同歪検出装置を相手側固定部材に取り付けた状態を示す側断面図
【符号の説明】
【００５０】
１１  絶縁基板
１２  検出孔
１９，２０  歪抵抗素子
２１  回路パターン
２３，２６  押圧部材
２９  支持部材
３２  取付板
３４  取付孔
３５  上側緩衝部材
３６，３９  凸部
３８  下側緩衝部材
４６，４９  相手側固定部材
５１  円筒部材
５２  挿入部材
５３  凸部
５４，６１  緩衝部材
６２  溝部
【図１】
2007127580.tif 000003
【図２】
2007127580.tif 000004
【図３】
2007127580.tif 000005
【図４】
2007127580.tif 000006
【図５】
2007127580.tif 000007
【図６】
2007127580.tif 000008
【図７】
2007127580.tif 000009
【図８】
2007127580.tif 000010
【図９】
2007127580.tif 000011
【図１０】
2007127580.tif 000012