JPH0612934U - 荷重検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 入力荷重を広範囲に亙って正確に検出する。
製造コストを低減する。 【構成】 荷重入力用のロッド５ｂを有する可動部材５
をケーシング１に昇降自在に収容する。可動部材５を、
第１コイルばね６と第２コイルばね７を介してケーシン
グ１に支持させる。ケーシング１と可動部材５にプラス
電極９とマイナス電極１１を取り付け、ケーシング１と
可動部材５の相対位置に応じて電極９、１１間の静電容
量が変化するようにする。この静電容量の変化を基板１
４上の電気回路によって検出する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は自動車各部の入力荷重の検出等に用いられる荷重検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

この種の荷重検出装置としては、被検出部材に撓み変形可能な梁部材を設ける と共に、この梁部材に歪ゲージを貼着し、梁部材の撓み変形に応じて変化するこ の歪ゲージの抵抗値を計測することによって入力荷重を検出する仕組みのものが 従来より用いられている。

【０００３】 尚、この技術は、特開昭５５−５２９２４号公報等に示されている。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

しかし、上記従来の荷重検出装置の場合、梁部材の撓み変形と歪ゲージの抵抗 値変化を利用して入力荷重を検出するようにしているため、被検出部材に大荷重 が入力されると、梁部材が塑性変形してその特性が変化したり、歪ゲージの破壊 を招いたりするおそれがある。このため、入力荷重の検出範囲が狭く限られてい た。

【０００５】 また、上記荷重検出装置においては、入力荷重に正確に対応する梁部材の撓み を確保するために、梁部材を複雑に、かつ、高い精度で加工しなければならず、 製造コストがかさむという不具合もある。

【０００６】 そこで本考案は、入力荷重を広範囲に亙って正確に検出することが出来、しか も、低コストでの製造が可能な荷重検出装置を提供しようとするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

本考案は上述した課題を解決するために、荷重入力部を有する可動部材と、こ の可動部材を収容するケーシングと、前記可動部材をこのケーシングに支持させ るコイルばねと、前記可動部材とケーシングの相対位置に応じて静電容量を変化 させる電極ユニットと、この電極ユニットの静電容量を検出する静電容量検出手 段とを備えた構成とした。

【０００８】

【作用】

荷重入力部に荷重が入力されると、可動部材がコイルばねを変形させてケーシ ングとの相対位置が変化する。このとき、コイルばねの変形量は入力荷重に比例 するため、可動部材とケーシングの相対位置も入力荷重に応じたものとなる。そ して、この荷重の入力によって変化した可動部材とケーシングの相対位置は電極 ユニットの静電容量の変化として静電容量検出手段によって検出される。

【０００９】

【実施例】

次に、本考案の一実施例を図１〜図４に基づいて説明する。

【００１０】 図面において、１はケーシングであり、このケーシング１は、上下に凹状部２ ａ、２ｂを有するケース本体２と、このケース本体２の各凹状部２ａ、２ｂの開 口を閉塞するアッパカバー３とロアカバー４とから構成されている。５は、前記 ケース本体２の上方側の凹状部２ａに摺動自在に嵌合された可動部材であり、こ の可動部材５は、その下方側に配置した第１コイルばね６と上方側に配置した第 ２コイルばね７とによってケース本体２とアッパカバー３とに弾性的に支持され ている。そして、この可動部材５は略円盤状の本体部５ａとこの本体部５ａの上 面中央に嵌着固定された荷重入力部としてのロッド５ｂとから成り、ロッド５ｂ の先端はアッパカバー３を貫通してケーシング１の上方に突出している。可動部 材５は、このロッド５ｂに加わる入力荷重に応じて第１コイルばね６と第２コイ ルばね７を適宜圧縮変形させ、それによって上下方向に変位する。

【００１１】 ９は、ケース本体２の凹状部２ａの底面に絶縁部材１０を介して取り付けられ たプラス電極であり、１１は、可動部材５の下面に絶縁部材１２を介して取り付 けられたマイナス電極である。これら両電極９、１１の端子１３、１４はケース 本体２の底面を上下方向に貫通し、下方側の凹状部２ｂ内に設置された基板１５ にハンダ付けされている。ここで、プラス側の端子１３はその先端部がプラス電 極９に一体に埋設されているのであるが、マイナス側の端子１４はその先端部が 波型状に形成され、この波型状部分がマイナス電極１１に形成された溝１６内に 摺動可能に挿入されている。したがって、マイナス電極１１は可動部材５が上下 方向に変位しても、この変位に関係なく常時端子１４と電気的に導通するように なっている。

【００１２】 また、プラス電極９とマイナス電極１１は互いに対向して配置されており、そ れらの各対向面にはチタン酸バリウムのような比誘電率の大きい誘電体１７、１ ８が夫々接着されている。そして、これらの各誘電体１７、１８には、図３に示 すような略Ｔ字形の溝１７ａ、１８ａが夫々形成されていて、これらの各溝１７ ａ、１８ａが断面略Ｈ字形のガイド部材１９に摺動自在に嵌合されている。この ガイド部材１９は両誘電体１７、１８の間隔、及び、相対角度を常時一定に保つ ためのもので、その基部はケース本体２に嵌着固定されている。尚、この実施例 においては、プラス電極９、マイナス電極１１、端子１３、１４、及び、誘電体 １７、１８が電極ユニットを構成し、この電極ユニットが可動部材５とケーシン グ１の相対位置に応じて両電極９、１１間の静電容量を変化させるようになって いる。

【００１３】 さらにまた、前記基板１５には、静電容量検出手段を構成する電気回路が組ま れており、この回路を通して前記両電極９、１１間の静電容量を検出し、その検 出信号をハーネス２０を通して外部に出力するようになっている。

【００１４】 尚、図中２１、２２は、ロッド８とアッパカバー３をシールするシール部材で あり、２３は、シール部材２２を保持するシールガイド、２４は、アッパカバー ３とケース本体２の間をシールするシールリング、２５は、圧縮荷重を検出する 際にロッド５ｂの先端に螺着される半球状のヘッドである。

【００１５】 以上の構成において、被検出部材の圧縮荷重を検出する場合には、図１に示す ようにロッド５ｂの先端部にヘッド２５を螺着し、このヘッド２５を被検出部材 に当接させる。この状態で被検出部材に圧縮荷重が入力されると、この荷重が可 動部材５に入力され、可動部材５が第１コイルばね６を圧縮変形させて下方に変 位する。ここで、第１コイルばね６の圧縮変形量は入力荷重に比例するため、可 動部材５とケーシング１の相対位置は入力荷重に応じたものとなる。そして、こ うして可動部材５が下方に変位すると、その変位に応じてプラス電極９とマイナ ス電極１１の（誘電体１７と１８の）重なり合う部分の面積が増大して、電極９ 、１１間の静電容量が増大する。この静電容量の変化は基板１５上の回路を通し て検出信号として外部に出力される。

【００１６】 また、被検出部材の引っ張り荷重を検出する場合には、ロッド５ｂの先端部か らヘッド２５を取り去り、図示しない治具を介してロッド５ｂと被検出部材を連 結する。この状態で被検出部材に引っ張り荷重が入力されると、この荷重が可動 部材５に入力され、可動部材５が第２コイルばね７を圧縮変形されて上方に変位 する。ここで、第２コイルばね７の圧縮変形量は前記第１コイルばね６と同様に 入力荷重に比例するため、可動部材５とケーシング１の相対位置は入力荷重に応 じたものとなる。そして、こうして可動部材５が上方に変位すると、プラス電極 ９とマイナス電極１１の（誘電体１７と１８の）重なり合う部分の面積の減少と 共に電極９、１１間の静電容量が減少し、その静電容量の変化が基板１５上の回 路を通して検出信号として外部に出力される。

【００１７】 尚、図４は、入力荷重と出力電圧の関係を示すものであり、同図から明らかな ように出力電圧は入力荷重の増減に対して正比例的に増減する。

【００１８】 この荷重検出装置は、以上で述べたように第１コイルばね６と第２コイルばね ７の作用によって入力荷重を可動部材５とケーシング１の相対位置の変化に変換 し、この相対位置の変化を電極９、１１間の静電容量の変化として非接触で検出 するため、各構成部品に劣化を招くような機械的な負荷がかかりにくく、大荷重 の入力に対しても耐久性が極めて高い。特に、入力荷重を支持する第１、第２コ イルばね６、７は、その変位限界（密着長）に達しても復元性が維持されるため 、予期しない大きな荷重の入力があっても検出に狂いが生じる心配がない。また 、この荷重検出装置の場合、第１、第２コイルばね６、７のストロークを大きく 設定することにより、検出精度を容易に高めることが出来るため、検出精度の向 上と製造コストの低減が可能である。

【００１９】

【考案の効果】

以上のように本考案は、可動部材に入力された荷重を、コイルばねによって可 動部材とケーシングの相対位置の変化に変換し、さらにこの両者の位置変化を電 極ユニットと静電容量検出手段とによって静電容量の変化として検出するため、 入力荷重が大きくなっても構成部品に破壊を招くような大きな機械的な負荷がか かることがない。このため、装置の耐久性が向上するうえ、入力荷重を広範囲に 亙って正確に検出出来るという効果が得られる。

【００２０】 また、入力荷重に対する可動部材とケーシングの相対変位をコイルばねの設定 によって容易に大きくすることが出来るため、比較的簡単な構造でありながら、 高精度での荷重検出が可能である。このため、本考案を採用した場合、検出精度 を低下させることなく製造コストの低減を図ることが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例を示す断面図。

【図２】図１のＢ部の拡大図。

【図３】図１のＡ矢視拡大図

【図４】本考案の実施例の入力荷重−出力電圧特性を示
すグラフ。

【符号の説明】

１…ケーシング、 ５…可動部材、 ５ｂ…ロッド（荷重入力部） ６…第１コイルばね、 ７…第２コイルばね、 ９…プラス電極（電極ユニット）、 １１…マイナス電極（電極ユニット）、 １３、１４…端子（電極ユニット）、 １５…基板（静電容量検出手段）、 １７、１８…誘電体（電極ユニット）。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 荷重入力部を有する可動部材と、この可
   動部材を収容するケーシングと、前記可動部材をこのケ
   ーシングに支持させるコイルばねと、前記可動部材とケ
   ーシングの相対位置に応じて静電容量を変化させる電極
   ユニットと、この電極ユニットの静電容量を検出する静
   電容量検出手段とを備えたことを特徴とする荷重検出装
   置。