CN117870915A - 载荷检测装置及载荷检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种载荷检测装置，其不追加特别的开关元件而对载荷检测装置赋予开关功能。载荷检测装置具有：基座；压敏元件，设置于基座并输出与载荷对应的电气变量；弹性构件，以能够按压压敏元件的方式被支撑；以及驱动构件，以能够按压弹性构件的方式被支撑，基座具有固定触点部，弹性构件由具有导电性的板簧构件构成，板簧构件具有：按压部，按压压敏元件；抵接部，被基座始终支撑；被驱动部，位于按压部与抵接部之间并由驱动构件驱动；以及可动触点部，在没有受到来自驱动构件的按压力时不与固定触点部接触，在受到来自驱动构件的按压力时与固定触点部接触。

Description

载荷检测装置及载荷检测系统

技术领域

本发明涉及载荷检测装置及载荷检测系统。

背景技术

在下述专利文献1中公开了为了得到适当的行程而使用驱动体和弹性体来驱动载荷传感器的技术。

专利文献1：日本特开2004-279080号公报

然而，专利文献1的技术有时为了载荷传感器的异常检测而始终通电的情况，但存在电力消耗量增加的问题。另外，专利文献1的技术为了抑制电力消耗量而考虑并用开关元件，但存在部件数量增加、大型化等问题。

发明内容

一实施方式所涉及的载荷检测装置具有：基座；压敏元件，设置于基座并输出与载荷对应的电气变量；弹性构件，以能够按压压敏元件的方式被支撑；以及驱动构件，以能够按压弹性构件的方式被支撑，基座具有固定触点部，弹性构件由具有导电性的板簧构件构成，板簧构件具有：按压部，按压压敏元件；抵接部，被基座始终支撑；被驱动部，位于按压部与抵接部之间并由驱动构件驱动；以及可动触点部，在没有受到来自驱动构件的按压力时不与固定触点部接触，在受到来自驱动构件的按压力时与固定触点部接触。

发明的效果

根据一实施方式所涉及的载荷检测装置，能够不追加特别的开关元件而对载荷检测装置赋予开关功能。

附图说明

图1是第一实施方式所涉及的载荷检测装置的外观立体图。

图2是第一实施方式所涉及的载荷检测装置的立体分解图。

图3是第一实施方式所涉及的载荷检测装置的剖视图。

图4是第一实施方式所涉及的载荷检测装置所具有的壳体的俯视图。

图5是用于说明第一实施方式所涉及的载荷检测装置的动作的图。

图6是用于说明第一实施方式所涉及的载荷检测装置的动作的图。

图7是用于说明第一实施方式所涉及的载荷检测装置的动作的图。

图8是表示第一实施方式所涉及的载荷检测装置的操作载荷特性的图。

图9是第二实施方式所涉及的载荷检测装置的外观立体图。

图10是第二实施方式所涉及的载荷检测装置的立体分解图。

图11是第二实施方式所涉及的载荷检测装置的剖视图。

图12是第二实施方式所涉及的载荷检测装置所具有的壳体的俯视图。

图13是表示第二实施方式所涉及的载荷检测装置的操作载荷特性的图。

附图标记的说明：

100、200 载荷检测装置

110、210 壳体(基座)

110A、210A 上表面

110B、210B 凹部

110Ba、210Ba 底部

111、211 爪部

112A、212A 第一支撑触点部

112B、212B 第二支撑触点部

113A、213A 第一固定触点部

113B、213B 第二固定触点部

114、214 容纳部

115A～115D、215A～215D 固定触点部

120、220 框架

120A、220A 开口部

120B、220B 钩

120Ba、220Ba 开口部

130、230 柱(驱动构件)

131 操作部

231 台座部

132、232 基部

133、233 按压部

134 弹性部

134A 底部

140、240 压敏元件

141、241 被按压部

150、250 弹性构件

151、251 基部

151A、251A 按压部

152、252 第一弹性腿部

152A、252A 第一抵接部

153、253 第二弹性腿部

153A、253A 第二抵接部

154、254 弹性臂部

154A、254A 可动触点部

155、255 被驱动部

155A、255A 中心

260 橡胶柱

具体实施方式

以下，参照附图对一实施方式进行说明。另外，在以后的说明中，为了便于说明，将图中Z轴方向设为上下方向，将图中Y轴方向设为左右方向，将图中X轴方向设为前后方向。其中，将Z轴正方向设为上方，将Y轴正方向设为右方，将X轴正方向设为前方。

(第一实施方式)

(载荷检测装置100的概要)

图1是第一实施方式所涉及的载荷检测装置100的外观立体图。如图1所示，载荷检测装置100整体上在上下方向(Z轴方向)上具有薄型的长方体形状，在俯视时，具有大致以前后方向(X轴方向)为长度方向的长方形形状。

如图1所示，在载荷检测装置100中，壳体110的上表面110A被框架120覆盖。在壳体110中容纳有柱(stem)130等。在柱130的中央部设有向上方(Z轴正方向)凸状地突出的在俯视时为矩形状的操作部131。

柱130的操作部131贯通形成于框架120的在俯视时为矩形状的开口部120A，该操作部131相比框架120更向上方(Z轴正方向)突出。由此，载荷检测装置100能够进行由柱130的操作部131进行的向下方(Z轴负方向)的按压操作。

(载荷检测装置100的结构)

图2是第一实施方式所涉及的载荷检测装置100的立体分解图。图3是第一实施方式所涉及的载荷检测装置100的剖视图。如图2及图3所示，载荷检测装置100从图中下侧(Z轴负侧)依次具有壳体110、压敏元件140、两个弹性构件150、柱130及框架120。

壳体110是“基座”的一例。壳体110是具有在上下方向(Z轴方向)上为薄型的长方体形状的容器状的构件。在俯视时，壳体110具有大致以前后方向(X轴方向)为长度方向的长方形形状。壳体110具有从上表面110A朝向下方凹陷的形状的凹部110B。在俯视时，凹部110B具有大致以前后方向(X轴方向)为长度方向的长方形形状。在凹部110B内，从下侧(Z轴负侧)依次容纳有压敏元件140、两个弹性构件150以及柱130。例如，壳体110使用比较硬质的绝缘性材料(例如，硬质树脂等)，通过嵌件成型而形成。关于凹部110B的内部结构，使用图4在后面叙述。

在壳体110中的前后一对侧面分别形成有向外侧突出的爪部111。在框架120安装于壳体110的上表面110A时，爪部111通过嵌入框架120的钩120B的开口部120Ba内而与钩120B卡合，从而能够将框架120固定于壳体110。

压敏元件140设置于壳体110的凹部110B内的底部110Ba。具体而言，压敏元件140设置于在底部110Ba的后端部(X轴负侧的端部)且左右方向(Y轴方向)上的中央形成的凹状的容纳部114内。在压敏元件140的上表面的中央部设有向上方呈凸状的被按压部141。压敏元件140能够通过被按压部141被按压而输出与该按压所涉及的载荷对应的电气变量。

另外，在容纳部114内的底部排列设置有四个固定触点部115A～115D(参照图4)，压敏元件140设置在四个固定触点部115A～115D上。由此，压敏元件140与四个固定触点部115A～115D分别电连接，能够经由四个固定触点部115A～115D输出电气变量。

弹性构件150是使用金属板形成的具有弹性的构件。弹性构件150由具有导电性的板簧构件构成。弹性构件150配置在壳体110的凹部110B内。弹性构件150具有基部151、第一弹性腿部152、第二弹性腿部153、弹性臂部154及被驱动部155。

被驱动部155设置在前后方向(X轴方向)上的弹性构件150的中央部，是被柱130驱动的部分(即，被从上方按压的部分)。被驱动部155从弹性构件150的左右方向(Y轴方向)的一端部到另一端部在左右方向(Y轴方向)上直线状地延伸设置。

基部151是设置在弹性构件150的后部(X轴负侧的部分)的平面状的部分。基部151的左右方向(Y轴方向)的宽度与弹性构件150的左右方向(Y轴方向)的宽度相等。

第一弹性腿部152是从包含被驱动部155的区域的左端部(Y轴负侧的端部)向外侧(X轴正方向)延伸设置的腿状的部分。

第二弹性腿部153是从包含被驱动部155的区域的右端部(Y轴正侧的端部)向外侧(X轴正方向)延伸设置的腿状的部分。

弹性臂部154是从包含被驱动部155的区域的左右方向(Y轴方向)上的中央部，在一对弹性腿部152、153之间向外侧(X轴正方向)延伸设置的腕状的部分。

另外，在本实施方式中，作为一例，通过重叠设置两片弹性构件150，将柱130的操作载荷调整为所希望的操作载荷。但是，不限于此，也可以设置一片弹性构件150，也可以重叠设置三片以上的弹性构件150。

柱130是“驱动构件”的一例，并且由操作者进行向下方的按压操作。柱130在壳体110的凹部110B内配置在弹性构件150的上侧。柱130在壳体110的凹部110B内能够在上下方向(Z轴方向)上移动。例如，柱130使用弹性材料(例如，硅、橡胶等)形成。柱130具有操作部131、基部132、按压部133及弹性部134。

操作部131设置在柱130的中央，具有从基部132的上表面向上方突出的方柱形状。操作部131是贯穿框架120的开口部120A而供操作者进行按压操作的部分。

基部132是成为柱130的基础的平板状的部分。基部132与操作部131一体地设置，对操作部131进行支撑。在俯视时，基部132具有以前后方向(X轴方向)为长度方向的长方形形状。

按压部133设置于基部132的底面的前后方向(X轴方向)上的中央部。按压部133是在进行基于操作部131的按压操作时，按压弹性构件150的被驱动部155的部分。如图3所示，在从左右方向(Y轴方向)侧视时，按压部133具有从基部132的底面朝向下方突出的凸状(梯形状)的截面形状。另外，按压部133从基部132的底面上的左右方向(Y轴方向)的一端部到另一端部沿左右方向(Y轴方向)直线状地延伸设置。

弹性部134是使用金属板形成的具有弹性的构件。弹性部134由板簧构件构成。弹性部134设置于基部132的底面。弹性部134具有从基部132的底面向下方突出的凸状，并且具有在前后方向(X轴方向)上的中央部具有底部134A的弯曲形状。弹性部134的前后方向(X轴方向)上的两端部固定于基部132的底面。弹性部134在底部134A与弹性构件150的被驱动部155抵接，从而对柱130向上方施力。弹性部134随着操作部131的按压操作，能够以在上下方向(Z轴方向)上被压扁的方式弹性变形。另外，如图3所示，按压部133位于弹性部134的内侧且位于弹性部134的底部134A的上侧。

框架120是金属制且平板状的构件。框架120固定地安装于壳体110的上表面110A，从而在壳体110的凹部110B内容纳有各结构部件(压敏元件140、两个弹性构件150及柱130)的状态下，封闭凹部110B的上部开口。

例如，框架120通过利用冲压加工等加工方法对金属板进行加工而形成。在俯视时，在框架120的中央形成有用于使柱130的操作部131向上方突出的、在俯视时为矩形状的开口部120A。另外，在框架120的外周缘部中的前后一对边分别设有向下方垂下的钩120B。钩120B具有开口部120Ba，该开口部120Ba内供设置于壳体110的侧面的爪部111嵌入。由此，钩120B能够将框架120固定于壳体110。

(壳体110的凹部110B内的结构)

图4是第一实施方式所涉及的载荷检测装置100所具有的壳体110的俯视图。其中，图4表示在凹部110B内配置有弹性构件150的状态的壳体110。

如图4所示，在壳体110的凹部110B内的底部110Ba，通过嵌件成型而设有左右一对的支撑触点部112A、112B和左右一对的固定触点部113A、113B。

第一支撑触点部112A设置于底部110Ba的前端部(X轴正侧的端部)且设置于左端部(Y轴负侧的端部)。第二支撑触点部112B设置于底部110Ba的前端部(X轴正侧的端部)且设置于右端部(Y轴正侧的端部)。

第一固定触点部113A设置于底部110Ba的前端部(X轴正侧的端部)且设置于左右方向上的中央部的左侧(Y轴负侧)。第二固定触点部113B设置于底部110Ba的前端部(X轴正侧的端部)且设置于左右方向上的中央部的右侧(Y轴正侧)。

支撑触点部112A、112B及固定触点部113A、113B均使用具有导电性的材料(例如金属材料)形成。

另外，如图4所示，在底部110Ba的后端部(X轴负侧的端部)且左右方向(Y轴方向)上的中央形成有容纳部114，在该容纳部114内配置有压敏元件140。

另一方面，弹性构件150在基部151的后端部(X轴负侧的端部)且左右方向(Y轴方向)上的中央部，具有按压压敏元件140的被按压部141的按压部151A。

另外，弹性构件150在第一弹性腿部152的前端部(X轴正侧的端部)具有与壳体110的第一支撑触点部112A始终抵接的第一抵接部152A。

另外，弹性构件150在第二弹性腿部153的前端部(X轴正侧的端部)具有与壳体110的第二支撑触点部112B始终抵接的第二抵接部153A。

另外，弹性构件150在弹性臂部154的前端部(X轴正侧的端部)具有可动触点部154A。可动触点部154A位于固定触点部113A、113B的上侧，在没有受到来自柱130的按压力时不与固定触点部113A、113B接触，在受到来自柱130的按压力时与固定触点部113A、113B接触。

另外，如图3所示，弹性构件150在从左右方向(Y轴方向)侧视时，具有在前后方向(X轴正方向)上的中央部具有顶部的山形折叠形状。

并且，如图4所示，弹性构件150的第一抵接部152A与壳体110的第一支撑触点部112A始终抵接。另外，弹性构件150的第二抵接部153A与壳体110的第二支撑触点部112B始终抵接。另外，弹性构件150的按压部151A与压敏元件140的被按压部141始终抵接。由此，弹性构件150在壳体110的凹部110B内被平衡良好地三点支撑。

另外，如图3所示，弹性构件150在被驱动部110没有被柱130驱动时，被驱动部155与底部110Ba分离。由此，第一实施方式所涉及的载荷检测装置100在被驱动部155被柱130驱动时，能够容许被驱动部155向下方的移动。

另外，如图4所示，在第一实施方式所涉及的载荷检测装置100中，被驱动部155的中心155A位于连结按压部151A、第一抵接部152A、第二抵接部153A而形成的假想三角形的内侧。

由此，第一实施方式所涉及的载荷检测装置100能够驱动被三点支撑的弹性构件150的中央，因此，能够稳定地支撑弹性构件150。

(载荷检测装置100的动作)

图5～图7是用于说明第一实施方式所涉及的载荷检测装置100的动作的图。

如图5所示，第一实施方式所涉及的载荷检测装置100在没有进行基于柱130的操作部131的按压操作时，柱130的弹性部134处于向下方呈凸状的初始状态，并且弹性构件150处于向上方呈凸状的初始状态。因此，弹性构件150的可动触点部154A与壳体110的固定触点部113A、113B不抵接。因此，支撑触点部112A、112B与固定触点部113A、113B相互不导通，即，开关机构为断开状态。此时，通过柱130的弹性部134的反作用力，利用弹性构件150的按压部151A对压敏元件140的被按压部141施加微小的载荷。

而且，如图6所示，第一实施方式所涉及的载荷检测装置100在进行了基于柱130的操作部131的按压操作而将柱130的弹性部134完全压扁时，柱130的按压部133将弹性部134夹在中间，而向下按压弹性构件150的被驱动部155。由此，弹性构件150被压扁，并且弹性构件150的弹性臂部154向下方挠曲，弹性臂部154的可动触点部154A与固定触点部113A、113B接触。其结果，支撑触点部112A、112B和固定触点部113A、113B经由弹性构件150而相互导通，即，开关机构成为接通状态。另外，此时，随着柱130的行程量增加，弹簧硬度比较柔软的柱130的弹性部134的反作用力增加，因此，由弹性构件150的按压部151A施加于压敏元件140的被按压部141的载荷比较缓慢地增加。

此外，如图7所示，第一实施方式所涉及的载荷检测装置100在柱130的操作部131被进一步向下按压时，柱130的按压部133将弹性部134夹在中间而进一步向下按压弹性构件150的被驱动部155。由此，弹性构件150的被驱动部155与壳体110的底部110Ba抵接，弹性构件150成为被完全压扁的状态。此时，开关机构维持接通状态。另外，此时，随着柱130的行程量增加，弹簧硬度比较硬的弹性构件150的反作用力增加，因此，由弹性构件150的按压部151A施加于压敏元件140的被按压部141的载荷比较急剧地增加。

另外，第一实施方式所涉及的载荷检测装置100在基于柱130的操作部131的按压操作被解除时，柱130的弹性部134通过自身的弹力而恢复到原来的凸状，并且弹性构件150通过自身的弹力而恢复到原来的凸状。其结果，第一实施方式所涉及的载荷检测装置100恢复到图5所示的状态，开关机构成为断开状态。

(载荷检测装置100的操作载荷特性)

图8是表示第一实施方式所涉及的载荷检测装置100的操作载荷特性的图。图8中的(a)是表示柱130的行程量(横轴)与操作载荷(纵轴)之间的关系的曲线图。图8中的(b)是表示柱130的行程量(横轴)与开关电压(纵轴)之间的关系的曲线图。

如图8中的(a)所示，关于柱130被向下方压入时的载荷特性，在柱130的行程量成为0.4mm之前，主要是柱130的弹性部134的反作用力起作用，因此比较缓慢地增加，在柱130的行程量成为0.4mm以后，主要是弹性构件150的反作用力起作用，因此比较急剧地增加。

同样，如图8中的(a)所示，关于柱130被向下方压入时的压敏元件140的输出，在柱130的行程量成为0.4mm之前，比较缓慢地增加，在柱130的行程量成为0.4mm以后，比较急剧地增加。

这样，在第一实施方式所涉及的载荷检测装置100中，可动触点部154A设置于第一弹性腿部152与第二弹性腿部153之间的弹性臂部154，因此，在可动触点部154A与固定触点部113A、113B导通之后，也容许柱130向下方的移动(即，超行程)，能够通过压敏元件140检测载荷的变化。

另外，如图8中的(a)所示，开关机构的电压在柱130的行程量成为0.4mm之前，由于可动触点部154A与固定触点部113A、113B不导通，因此成为0.0V(即，断开状态)，在柱130的行程量成为0.4mm以后，可动触点部154A与固定触点部113A、113B导通，因此成为5.0V(即，断开状态)。

这样，第一实施方式所涉及的载荷检测装置100能够通过开关机构检测柱130的预感知操作(极小的行程量的操作)。

特别是，第一实施方式所涉及的载荷检测装置100采用通过使可动触点部154A与固定触点部113A、113B接触而切换为接通状态的结构作为开关机构，因此能够不追加特别的开关元件而赋予开关功能。

另外，第一实施方式所涉及的载荷检测装置100通过在柱130上设置弹性部134，能够使柱130的操作载荷比较缓慢地增加，由此，能够使柱130的操作载荷的增加率在开关机构的接通时刻发生变化，因此能够使操作者在触觉上容易地掌握开关机构的接通时刻。

(载荷检测装置100的故障检测方法)

以下，对第一实施方式所涉及的载荷检测装置100的故障检测方法进行说明。

以下说明的故障检测方法通过载荷检测系统来实现，该载荷检测系统具有载荷检测装置100、与包含固定触点部113A、113B和可动触点部154A的开关机构及压敏元件140电连接的控制机构。

例如，载荷检测系统的控制机构在没有进行基于柱130的操作部131的按压操作时，在没有压敏元件140的电位差的情况下，能够判断为压敏元件140发生了故障。

另外，例如，载荷检测系统的控制机构在开关机构处于接通状态时，在压敏元件140的输出在规定范围外的情况下，能够判断为压敏元件140发生了故障。

另外，例如，载荷检测系统的控制机构在压敏元件140的输出处于规定范围内时，开关机构处于断开的情况下，能够判断为开关机构发生了故障。

在这些情况下，规定范围优选为没有发生故障的压敏元件140的输出范围且为开关机构接通时的输出范围。

另外，载荷检测系统的控制机构以低功耗化为目的，在开关机构切换为接通之前的柱130的行程量在应用中不需要的情况下，在开关机构切换为接通之前的期间，也可以不驱动压敏元件140而不监视压敏元件140的输出，在开关机构切换为接通之后，驱动压敏元件140而监视压敏元件140的输出。

(第二实施方式)

(载荷检测装置200的概要)

图9是第二实施方式所涉及的载荷检测装置200的外观立体图。如图9所示，载荷检测装置200整体上具有在上下方向(Z轴方向)上为薄型的长方体形状，在俯视时，具有大致正方形状。

如图9所示，在载荷检测装置200中，壳体210的上表面210A被框架220覆盖。在壳体210中容纳有柱230等。在柱230的中央部设有向上方(Z轴正方向)凸状地突出的在俯视时为正方形状的橡胶柱260。

橡胶柱260贯通形成于框架220的在俯视时为正方形状的开口部220A，相比框架220更向上方(Z轴正方向)突出。由此，载荷检测装置200能够进行由橡胶柱260进行的向下方(Z轴负方向)的按压操作。

(载荷检测装置200的结构)

图10是第二实施方式所涉及的载荷检测装置200的立体分解图。图11是第二实施方式所涉及的载荷检测装置200的剖视图。如图10及图11所示，载荷检测装置200从图中下侧(Z轴负侧)依次具有壳体210、压敏元件240、四个弹性构件250、柱230、框架220及橡胶柱260。

壳体210是“基座”的一例。壳体210是具有在上下方向(Z轴方向)上为薄型的长方体形状的容器状的构件。在俯视时，壳体210具有大致正方形状。壳体210具有从上表面210A朝向下方凹陷的形状的凹部210B。在俯视时，凹部210B具有大致正方形状。在凹部210B内，从下侧(Z轴负侧)依次容纳有压敏元件240、四个弹性构件250以及柱230。例如，壳体210使用比较硬质的绝缘性材料(例如，硬质树脂等)，通过嵌件成型而形成。关于凹部210B的内部结构，使用图12在后面叙述。

在壳体210中的前后一对侧面分别形成有向外侧突出的爪部211。在框架220安装于壳体210的上表面210A时，爪部211通过嵌入框架220的钩220B的开口部220Ba内而与钩220B卡合，从而能够将框架220固定于壳体210。

压敏元件240设置于壳体210的凹部210B内的底部210Ba。具体而言，压敏元件240设置于在底部210Ba的后端部(X轴负侧的端部)且左右方向(Y轴方向)上的中央形成的凹状的容纳部214内。在压敏元件240的上表面的中央部设有向上方呈凸状的被按压部241。压敏元件240能够通过被按压部241被按压而输出与该按压所涉及的载荷对应的电气变量。

另外，在容纳部214内的底部排列设置有四个固定触点部215A～215D，压敏元件240设置在四个固定触点部215A～215D上。由此，压敏元件240与四个固定触点部215A～215D分别电连接，能够经由四个固定触点部215A～215D输出电气变量。

弹性构件250是使用金属板形成的具有弹性的构件。弹性构件250由具有导电性的板簧构件构成。弹性构件250配置在壳体210的凹部210B内。弹性构件250具有基部251、第一弹性腿部252、第二弹性腿部253、弹性臂部254及被驱动部255。

被驱动部255设置在前后方向(X轴方向)上的弹性构件250的中央部、且左右方向(Y轴方向)上的弹性构件250的中央部，是被柱230驱动的部分(即，被从上方按压的部分)。在俯视时，被驱动部255具有以左右方向(Y轴方向)为长度方向的长方形形状。

基部251是设置在弹性构件250的后部(X轴负侧的部分)的平面状的部分。基部251的左右方向(Y轴方向)的宽度与弹性构件250的左右方向(Y轴方向)的宽度相等。

第一弹性腿部252是从包含被驱动部255的区域的左端部(Y轴负侧的端部)向外侧(X轴正方向)延伸设置的腿状的部分。

第二弹性腿部253是从包含被驱动部255的区域的右端部(Y轴正侧的端部)向外侧(X轴正方向)延伸设置的腿状的部分。

弹性臂部254是从包含被驱动部255的区域的左右方向(Y轴方向)上的中央部，在一对弹性腿部252、253之间向外侧(X轴正方向)延伸设置的腕状的部分。

另外，在本实施方式中，作为一例，通过重叠设置四片弹性构件250，将柱230的操作载荷调整为所希望的操作载荷。但是，不限于此，也可以设置三片以下的弹性构件250，也可以重叠设置五片以上的弹性构件250。

柱230是“驱动构件”的一例，并且由操作者进行向下方的按压操作。柱230在壳体210的凹部210B内配置在弹性构件250的上侧。柱230在壳体210的凹部210B内能够在上下方向(Z轴方向)上移动。例如，柱230使用弹性材料(例如，硅、橡胶等)形成。柱230具有台座部231、基部232及按压部233。

台座部231设置在柱230的中央，具有从基部232的上表面向上方突出的矩形框状。台座部231是供橡胶柱260安装的部分。

基部232是成为柱230的基础的平板状的部分。基部232与台座部231一体地设置，支撑安装于台座部231的橡胶柱260。在俯视时，基部232具有正方形状。

按压部233设置于基部232的底面的中心部。按压部233是在进行由安装于台座部231的橡胶柱260进行的按压操作时，按压弹性构件250的被驱动部255的部分。如图11所示，按压部233在从左右方向(Y轴方向)侧视时，具有从基部232的底面朝向下方突出的凸状(矩形状)的截面形状。另外，在仰视时，按压部233具有以左右方向(Y轴方向)为长度方向的长方形形状。

框架220是金属制且平板状的构件。框架220固定地安装于壳体210的上表面210A，从而在壳体210的凹部210B内容纳有各结构部件(压敏元件240、两个弹性构件250及柱230)的状态下，封闭凹部210B的上部开口。

例如，框架220通过利用冲压加工等加工方法对金属板进行加工而形成。在俯视时，在框架220的中央形成有用于使安装于柱230的台座部231的橡胶柱260向上方突出的、在俯视时为矩形状的开口部220A。另外，在框架220的外周缘部上的前后一对边分别设有向下方垂下的钩220B。钩220B具有开口部220Ba，在该开口部220Ba内嵌入有设置于壳体210的侧面的爪部211。由此，钩220B能够将框架220固定于壳体210。

橡胶柱260是安装于柱230的台座部231，贯通框架220的开口部220A，相比框架220更向上方突出，从而被操作者施加按压力的构件。橡胶柱260使用橡胶材料形成，具有弹性。作为一例，在本实施方式中，橡胶柱260具有长方体形状。

(壳体210的凹部210B内的结构)

图12是第二实施方式所涉及的载荷检测装置200所具有的壳体210的俯视图。其中，图12表示在凹部210B内配置有弹性构件250的状态的壳体210。

如图12所示，在壳体210的凹部210B内的底部210Ba，通过嵌件成型而设有左右一对的支撑触点部212A、212B和左右一对的固定触点部213A、213B。

第一支撑触点部212A设置于底部210Ba的前端部(X轴正侧的端部)且设置于左端部(Y轴负侧的端部)。第二支撑触点部212B设置于底部210Ba的前端部(X轴正侧的端部)且设置于右端部(Y轴正侧的端部)。

第一固定触点部213A设置于底部210Ba的前端部(X轴正侧的端部)且设置于左右方向上的中央部的左侧(Y轴负侧)。第二固定触点部213B设置于底部210Ba的前端部(X轴正侧的端部)且设置于左右方向上的中央部的右侧(Y轴正侧)。

支撑触点部212A、212B及固定触点部213A、213B均使用具有导电性的原材料(例如金属原材料)形成。

另外，如图12所示，在底部210Ba的后端部(X轴负侧的端部)且左右方向(Y轴方向)上的中央形成有容纳部214，在该容纳部214内配置有压敏元件240。

另一方面，弹性构件250在基部251的后端部(X轴负侧的端部)且左右方向(Y轴方向)上的中央部，具有按压压敏元件240的被按压部241的按压部251A。

另外，弹性构件250在第一弹性腿部252的前端部(X轴正侧的端部)具有与壳体210的第一支撑触点部212A始终抵接的第一抵接部252A。

另外，弹性构件250在第二弹性腿部253的前端部(X轴正侧的端部)具有与壳体210的第二支撑触点部212B始终抵接的第二抵接部253A。

另外，弹性构件250在弹性臂部254的前端部(X轴正侧的端部)具有可动触点部254A。可动触点部254A位于固定触点部213A、213B的上侧，在没有受到来自柱230的按压力时不与固定触点部213A、213B接触，在受到来自柱230的按压力时与固定触点部213A、213B接触。

另外，如图11所示，弹性构件250在从左右方向(Y轴方向)侧视时，在前后方向(X轴正方向)上的中央部具有平坦部，在相比平坦部更靠前侧(X轴正侧)的部分和相比平坦部更靠后侧(X轴负侧)的部分分别具有向上方弯曲成凸状的凸状部。

并且，如图11所示，弹性构件250在后端部(X轴负侧的端部)，通过按压部251A与压敏元件240的被按压部241始终抵接而被支撑。另外，弹性构件250在前端部(X轴正侧的端部)通过第一抵接部252A与壳体210的第一支撑触点部212A始终抵接且第二抵接部253A与壳体210的第二支撑触点部212B始终抵接而被支撑。由此，弹性构件250在壳体210的凹部210B内被平衡良好地三点支撑。

另外，如图11所示，弹性构件250在被驱动部210没有被柱230驱动时，设置于中央的平坦部的被驱动部255与底部255Ba分离。由此，第二实施方式所涉及的载荷检测装置200在被驱动部255被柱230驱动时，能够容许被驱动部255向下方的移动。

另外，如图12所示，第二实施方式所涉及的载荷检测装置200的被驱动部255的中心255A位于连结按压部251A、第一抵接部252A、第二抵接部253A而形成的假想三角形的内侧。

由此，第二实施方式所涉及的载荷检测装置200能够驱动被三点支撑的弹性构件250的中央，因此，能够稳定地支撑弹性构件250。

(载荷检测装置200的动作)

第二实施方式所涉及的载荷检测装置200在没有进行基于安装于柱230的台座部231的橡胶柱260的按压操作时，弹性构件250处于图11所示的初始状态。因此，弹性构件250的可动触点部254A与壳体210的固定触点部213A、213B不抵接。因此，支撑触点部212A、212B与固定触点部213A、213B相互不导通，即，开关机构为断开状态。此时，由于通过柱230的按压部233稍微按压弹性构件250的被驱动部255，因此，利用弹性构件250的按压部251A对压敏元件240的被按压部241施加微小的载荷。

而且，第二实施方式所涉及的载荷检测装置200在进行基于安装于柱230的台座部231的橡胶柱260的按压操作而将橡胶柱260完全压扁时，柱230的按压部233向下按压弹性构件250的被驱动部255。由此，弹性构件250的被驱动部255向下方挠曲，并且弹性构件250的弹性臂部254向下方挠曲，弹性臂部254的可动触点部254A与固定触点部213A、213B接触。其结果，支撑触点部212A、212B与固定触点部213A、213B经由弹性构件250而相互导通，即，开关机构成为接通状态。另外，此时，随着柱230的行程量增加，弹簧硬度比较柔软的橡胶柱260的反作用力增加，因此，由弹性构件250的按压部251A施加于压敏元件240的被按压部241的载荷比较缓慢地增加。

而且，第二实施方式所涉及的载荷检测装置200在安装于柱230的台座部231的橡胶柱260被进一步压下时，柱230的按压部233进一步向下按压弹性构件250的被驱动部255。由此，弹性构件250的被驱动部255进一步向下方挠曲而与壳体210的底部210Ba抵接，弹性构件250成为最大限度地向下方挠曲的状态。此时，开关机构维持接通状态。另外，此时，随着柱230的行程量增加，弹簧硬度比较硬的弹性构件250的反作用力增加，因此，由弹性构件250的按压部251A施加于压敏元件240的被按压部241的载荷比较急剧地增加。

另外，第二实施方式所涉及的载荷检测装置200在基于安装于柱230的台座部231的橡胶柱260的按压操作被解除时，弹性构件250通过自身的弹力而恢复到原来不挠曲的状态。其结果，第二实施方式所涉及的载荷检测装置200恢复到图11所示的状态，开关机构成为断开状态。

(载荷检测装置200的操作载荷特性)

图13是表示第二实施方式所涉及的载荷检测装置200的操作载荷特性的图。图13是表示柱230的行程量(横轴)与操作载荷(纵轴)之间的关系的曲线图。

如图13所示，关于柱230被向下方压入时的载荷特性，在柱230的行程量成为0.3mm之前，主要是橡胶柱260的反作用力起作用，因此比较缓慢地增加，在柱230的行程量成为0.3mm以后，主要是弹性构件250的反作用力起作用，因此比较急剧地增加。

同样，如图13所示，关于柱230被向下方压入时的压敏元件240的输出，在柱230的行程量成为0.3mm之前，比较缓慢地增加，在柱230的行程量成为0.3mm以后，比较急剧地增加。

这样，在第二实施方式所涉及的载荷检测装置200中，由于可动触点部254A设置于第一弹性腿部252与第二弹性腿部253之间的弹性臂部254，因此，在可动触点部254A与固定触点部213A、213B导通之后，也容许柱230向下方的移动(即，超行程)，能够通过压敏元件240检测载荷的变化。

另外，开关机构的电压在柱230的行程量成为0.3mm之前，可动触点部254A与固定触点部213A、213B不导通，因此成为0.0V(即断开状态)，在柱230的行程量成为0.3mm以后，可动触点部254A与固定触点部213A、213B导通，因此成为5.0V(即断开状态)。

这样，第二实施方式所涉及的载荷检测装置200能够通过开关机构检测柱230的预感知操作(极小的行程量的操作)。

特别是，第二实施方式所涉及的载荷检测装置200采用通过使可动触点部254A与固定触点部213A、213B接触而切换为接通状态的结构作为开关机构，因此能够不追加特别的开关元件而赋予开关功能。

另外，第二实施方式所涉及的载荷检测装置200通过在柱230上设置橡胶柱260，能够使柱230的操作载荷比较缓慢地增加，由此，能够使柱230的操作载荷的增加率在开关机构的接通时刻发生变化，因此能够使操作者在触觉上容易地掌握开关机构的接通时刻。

以上，对本发明的一实施方式进行了详细说明，但本发明并不限定于这些实施方式，在权利要求书所记载的本发明的主旨的范围内能够进行各种变形或变更。

Claims (11)

1.一种载荷检测装置，其特征在于，

具有：

基座；

压敏元件，设置于所述基座并输出与载荷对应的电气变量；

弹性构件，以能够按压所述压敏元件的方式被支撑；以及

驱动构件，以能够按压所述弹性构件的方式被支撑，

所述基座具有固定触点部，

所述弹性构件由具有导电性的板簧构件构成，

所述板簧构件具有：按压部，按压所述压敏元件；抵接部，被所述基座始终支撑；被驱动部，位于所述按压部与所述抵接部之间并由所述驱动构件驱动；以及可动触点部，在没有受到来自所述驱动构件的按压力时不与所述固定触点部接触，在受到来自所述驱动构件的按压力时与所述固定触点部接触。

2.根据权利要求1所述的载荷检测装置，其特征在于，

所述抵接部具有第一抵接部以及第二抵接部，

所述被驱动部的中心位于连结所述按压部、所述第一抵接部、所述第二抵接部而形成的假想三角形的内侧。

3.根据权利要求1所述的载荷检测装置，其特征在于，

所述抵接部具有第一抵接部以及第二抵接部，

所述第一抵接部设置于从包括所述被驱动部的区域向外侧延伸设置的第一弹性腿部，所述第二抵接部设置于从包括所述被驱动部的区域向外侧延伸设置的第二弹性腿部。

4.根据权利要求3所述的载荷检测装置，其特征在于，

所述可动触点部设置于弹性臂部，所述弹性臂部在所述第一弹性腿部和所述第二弹性腿部之间从包括所述被驱动部的区域向外侧延伸设置。

5.根据权利要求1所述的载荷检测装置，其特征在于，

所述基座具有所述抵接部始终接触的支撑触点部，

在所述可动触点部与所述固定触点部接触时，所述固定触点部与所述支撑触点部电导通。

6.根据权利要求1所述的载荷检测装置，其特征在于，

所述驱动构件具有弹性部，所述弹性部由板簧构件构成，通过与所述弹性构件的所述被驱动部抵接而对所述驱动构件向上方施力。

7.根据权利要求1所述的载荷检测装置，其特征在于，

所述载荷检测装置具有橡胶柱，所述橡胶柱安装于所述驱动构件的上部，由操作者施加按压力。

8.一种载荷检测系统，其特征在于，

具有：

基座；

压敏元件，设置于所述基座并输出与载荷对应的电气变量；

弹性构件，以能够按压所述压敏元件的方式被支撑；以及

驱动构件，以能够按压所述弹性构件的方式被支撑，

所述基座具有固定触点部，

所述弹性构件由具有导电性的板簧构件构成，

所述板簧构件具有：按压部，按压所述压敏元件；抵接部，被所述基座始终支撑；被驱动部，位于所述按压部与所述抵接部之间并由所述驱动构件驱动；以及可动触点部，在没有受到来自所述驱动构件的按压力时不与所述固定触点部接触，在受到来自所述驱动构件的按压力时与所述固定触点部接触，

所述载荷检测系统具有与包括所述固定触点部和所述可动触点部的开关机构以及所述压敏元件电连接的控制机构，

在所述开关机构接通时的所述压敏元件的输出在规定范围外的情况下，所述控制机构判断为所述压敏元件发生了故障。

9.一种载荷检测系统，其特征在于，

具有：

基座；

压敏元件，设置于所述基座并输出与载荷对应的电气变量；

弹性构件，以能够按压所述压敏元件的方式被支撑；以及

驱动构件，以能够按压所述弹性构件的方式被支撑，

所述基座具有固定触点部，

所述弹性构件由具有导电性的板簧构件构成，

所述板簧构件具有：按压部，按压所述压敏元件；抵接部，被所述基座始终支撑；被驱动部，位于所述按压部与所述抵接部之间并由所述驱动构件驱动；以及可动触点部，在没有受到来自所述驱动构件的按压力时不与所述固定触点部接触，在受到来自所述驱动构件的按压力时与所述固定触点部接触，

所述载荷检测系统具有与包括所述固定触点部和所述可动触点部的开关机构以及所述压敏元件电连接的控制机构，

在所述压敏元件的输出在规定范围内时所述开关机构断开的情况下，所述控制机构判断为所述开关机构发生了故障。

10.根据权利要求8或9所述的载荷检测系统，其特征在于，

所述规定范围是没有发生故障的所述压敏元件的输出范围，并且是所述开关机构接通时的输出范围。

11.根据权利要求8或9所述的载荷检测系统，其特征在于，

所述控制机构在所述开关机构切换为接通之前的期间，不驱动所述压敏元件而不监视所述压敏元件的输出，在所述开关机构切换为接通之后，驱动所述压敏元件而监视所述压敏元件的输出。