CN204373816U - 负荷检测装置 - Google Patents

Abstract

高灵敏度的负荷检测装置具有：筒状的周壁部；圆板状的圆板状部，其在与该周壁部的同轴处形成有贯通孔，在与载置周壁部的载置面之间具有缝隙，且由周壁部的内周面支撑；负荷输入部，其形成为至少与贯通孔相向一侧的形状为具有比贯通孔的内径更大的直径的球状，并且载置在贯通孔上，对该负荷输入部输入检测对象的负荷；传感器，其以相对于贯通孔点对称的方式配设在圆板状部上，对基于输入至负荷输入部的负荷的应变进行检测。

Description

负荷检测装置

技术领域

本实用新型涉及一种对例如输入至车辆所装备的各种装置的负荷进行检测的负荷检测装置。

背景技术

以前，作为这种负荷检测装置的技术，在下面展示的专利文献1和2中有所记载。

在专利文献1中记载的薄膜型负荷检测传感器构成为具有：固定部，其安装于设置部；变形部，其在固定部的中心具有被施加检测对象的负荷的凸状的加重部；应变仪，其配设于该变形部。应变仪以与加重部的中心轴相距规定的距离的方式沿着变形部的整个圆周均匀地配设于该变形部，固定部是利用固定螺丝来连结固定于设置部的。

在专利文献2中记载的负荷传感器构成为具有：基座，载置有应变检测元件，并在基于应变而变形的中央处具有孔；作为负荷的输入部的球体，由该基座支撑。

专利文献1：日本特开JP2004-156938号公报

专利文献2：日本特开JP2006-194709号公报

实用新型内容

实用新型要解决的问题

在专利文献1中记载的技术中，由于在变形部的中央部形成有凸状的加重部，所以应力集中在该加重部上，当施加负荷时，与在变形部的径向外侧的部位产生的压缩应变相比，在加重部附近产生的拉伸应变更大。因此，在变形部产生的拉伸应变和压缩应变的大小不平衡，不容易实现高灵敏度化。

另外，在专利文献2中记载的技术中，设置有应变检测元件的基座直接设置在载置面上。因此，在只向基座作用压缩力，而输入至球体的负荷很小 的情况下，应变检测元件变得难以产生应变，检测灵敏度变低。

本实用新型的目的在于，鉴于上述问题，提供一种高灵敏度的负荷检测装置。

用于解决问题的手段

用于达成上述目的的本实用新型的负荷检测装置的特征结构点在于，具有：筒状的周壁部；圆板状的圆板状部，其在与所述周壁部的同轴处形成有贯通孔，在与载置所述周壁部的载置面之间具有缝隙，且由所述周壁部的内周面支撑；负荷输入部，其形成为至少与所述贯通孔相向一侧的形状为具有比所述贯通孔的内径更大的直径的球状，并且载置在所述贯通孔上，对该负荷输入部输入检测对象的负荷；传感器，其以相对于所述贯通孔点对称的方式配设在所述圆板状部上，对基于输入至所述负荷输入部的负荷的应变进行检测。

若采用这样的特征结构，则能够将圆板状部设置为从载置面浮起的状态，因此，能够使圆板状部易于基于输入到负荷输入部的负荷而产生应变。因此，由于能够避免输入到负荷输入部的负荷衰减，并且将该负荷传递至配设于圆板状部的传感器上，所以能够提高检测灵敏度。另外，由于传感器配设成相对于贯通孔呈点对称，所以无论输入到负荷输入部的负荷的方向如何都能够进行检测。

另外，优选地，所述传感器具有：第一传感器组，其在所述贯通孔的周围，在圆周方向上以使灵敏度方向沿着圆周方向的方式均匀地配置；第二传感器组，其在所述贯通孔的周围，在圆周方向上以使灵敏度方向沿着径向的方式均匀地配置；所述第一传感器组配设在所述第二传感器组的径向内侧。

此处，传感器的灵敏度方向为能够检测负荷的检测方向，由传感器的构造来决定。若将负荷输入到负荷输入部，则圆板状部的径向中央一侧部分在圆周方向上产生应变，径向外侧部分在径向上产生应变。因此，若采用上述的结构，则能够利用第一传感器组容易地检测出圆周方向上的应变，以及利用第二传感器组容易地检测出径向的应变进行检测。因此，由于利用第一传感器组和第二传感器组易于检测出在各自的部分上产生的应变，所以能够提高检测灵敏度。

另外，优选地，所述圆板状部构成为具有径向外侧的外环部和在该外环 部的径向内侧的内环部，所述内环部形成为越靠近径向内侧，其厚度越薄。

若采用这样的结构，能够使圆板状部易于基于输入到负荷输入部的负荷而产生应变。因此，能够提高检测灵敏度。

另外，优选地，所述圆板状部被支撑在所述周壁部的轴向中央一侧。

若采用这样的结构，构成由相对于圆板状部更靠载置面一侧的周壁部和与载置面相反一侧的周壁部来保持圆板状部的形式，特别是圆板状部的周边部和周壁部之间的连接部的附近的刚性有所提高。因此，能够通过外部的负荷使圆板状部理想地变形，提高检测灵敏度。

另外，优选地，在所述载置面上附设有限制所述周壁部向平行于所述载置面的方向移动的挡块。

若采用这样的结构，抑制因输入到负荷输入部的负荷而导致周壁部移动的情况，通过该负荷能够易于使周壁部产生应变。因此，由于能够使得圆板状部易于基于周壁部的应变而产生应变，所以能够提高检测灵敏度。

此处，上述的负荷传感器，被利用于对例如作用于车辆的各功能部上的负荷进行检测。在装载于车辆上的情况下，特别是从低油耗化的观点出发要求轻量化和小型化。作为轻量化和小型化的方法之一，考虑降低负荷检测装置的制品高度(进行薄化)。具体地，例如，考虑将负荷输入部截断成半球状，在此之上进一步截断成更薄的形状。但是，若将负荷输入部截成很薄的形状，则根据输入的负荷的大小(作为检测对象的负荷的大小)和输入负荷的位置，在该负荷输入部上会施加很大的弯曲应力，根据该形状，在该负荷输入部上会有产生塑性变形或者断裂等的可能性。

因此，优选地，所述负荷输入部具有被输入来自所述检测对象的负荷的输入面和形成在所述输入面的相反一侧的曲面状的输出面，从所述输出面输出负荷，所述圆板状部具有以将所述负荷输入部的中心作为中心的连续的圆线或者断裂的圆线的方式与所述负荷输入部的曲面接触的接触部，所述周壁部为在与载置面之间支撑所述圆板状部的支撑部件，基于与伴随输入所述负荷的所述圆板状部的弯曲相应变化的所述接触部的直径，来设定所述输入面的直径的范围。

若采用这样的结构，能够构成为降低负荷输入部的高度。因此，负荷检测装置能够实现小型化。另外，在从轴向观看负荷检测装置的情况下，能够 使被输入负荷的输入面与接触部的位置接近。因此，在输入负荷时，能够减小作用于负荷输入部的弯曲力矩，降低伴随输入到负荷输入部的负荷与接触部之间的位置偏移而产生的弯曲应力。因此，能够实现具有耐久可靠性优良的负荷输入部的负荷检测部。

另外，优选地，基于与伴随输入所述负荷的所述圆板状部的弯曲相应变化的所述接触部在径向上的最大变化量，来设定所述输入面。

若采用这样的结构，即使在基于所输入的负荷使得接触部的位置最大程度移动的情况下，在从轴向观看负荷检测装置的情况下，也能够设定为使得输入负荷的输入面与接触部的位置不会偏离太远。因此，能够进一步地提高降低伴随输入到负荷输入部的负荷所产生的的弯曲应力的效果。

另外，优选地，所述输入面设定在重叠区域，所述重叠区域是指，即便在所述接触部的直径伴随所述圆板状部的弯曲而发生变化的情况下，在沿着轴向观看时，仍与所述接触部重叠的区域。

若采用这样的结构，即使在基于所输入的负荷使得接触部的位置最大程度移动的情况下，在从轴向观看负荷检测装置的情况下，也能够使输入负荷的输入面与接触部的位置一致。因此，能够进一步地提高抑制伴随输入负荷所产生的弯曲应力的效果。

另外，优选地，在所述输入面上载置有环状的中间按压部件。

若采用这样的结构，能够对于负荷输入部的输入面呈环状地输入负荷。因此，在从轴向观看负荷检测装置的情况下，由于能够使输入负荷的输入面与设在圆周方向上的接触部的位置一致，所以能够降低负荷输入部产生的弯曲应力。

另外，优选地，与所述负荷输入部相接触的所述中间按压部件的表面在垂直于圆周方向上的剖面、和与所述中间按压部件相接触的所述负荷输入部的表面在垂直于圆周方向上的剖面的至少一方为曲面。

即使采用这样的构成，也能够使形成为曲面的部位基于负荷而变形。因此，与位置基于所输入的负荷而变化的接触部同样地，由于也能够使负荷的输入中心的位置移动，所以在从轴向看负荷检测装置的情况下，能够使输入负荷的输入面与接触部的位置接近。因此，能够抑制伴随所输入的负荷而产生的弯曲应力。

另外，优选地，所述负荷输入部的载置有所述中间按压部件一侧的表面为平面，所述中间按压部件中的与所述负荷输入部相接触的表面在垂直于所述圆周方向上的剖面为曲面。

若采用这样的结构，能够使连接于负荷输入部的中间按压部件基于负荷而变形。因此，与位置基于所输入的负荷而变化的接触部同样地，由于也能够使负荷的输入中心的位置移动，所以在从轴向观看负荷检测装置的情况下，能够使输入负荷的输入面与接触部的位置接近。因此，能够抑制伴随所输入的负荷而产生的弯曲应力。

附图说明

图1是示意性地示出第一实施方式的负荷检测装置的侧方剖面的图。

图2是从下方观看第一实施方式的负荷检测装置的图。

图3是示出传感器的连接方式的电路图。

图4是示出对第一实施方式的变形体的各部分尺寸进行的设定的图。

图5是示出在设定第一实施方式的变形体的参数时所使用的传感器的连接方式的电路图。

图6是与第一实施方式的周壁部的参数设定相关的特性图。

图7是与第一实施方式的圆板状部的参数设定相关的特性图。

图8是与第一实施方式的接触半径的参数设定相关的特性图。

图9是示意性地示出第二实施方式的负荷检测装置的侧方剖面的图。

图10是示出第二实施方式的负荷检测装置的展开立体图。

图11是从下方观看第二实施方式的负荷检测装置的图。

图12是示出在第二实施方式中在与接触部相比更靠近径向外侧输入负荷的情况下的方式的图。

图13是示出在第二实施方式中在与接触部相比更靠近径向内侧输入负荷的情况下的方式的图。

图14是示出第二实施方式的负荷输入中心与接触部之间的关系的图。

图15是示出其他实施方式的挡块的示意图。

图16是示出其他实施方式的挡块的示意图。

图17是示出其他实施方式的中间按压部件的图。

具体实施方式

1.第一实施方式 

以下，对根据本实用新型的第一实施方式进行详细的说明。本实用新型的负荷检测装置100具有对从外部输入的负荷进行检测的功能。以下，利用附图，对负荷检测装置100进行说明。

图1是示出根据本实施方式的负荷检测装置100的侧方剖视图，图2是为从下方观看负荷检测装置100的示意图。如图1所示，负荷检测装置100构成为具有变形体10、负荷输入部20、传感器30。变形体10构成为具有周壁部11和圆板状部15。

周壁部11形成为筒状。在本实施方式中，周壁部11构成为圆筒状。即，周壁部11构成为与轴向正交的剖面为圆形的筒状。

圆板状部15在与周壁部11的同轴的位置形成有贯通孔16，在与载置有周壁部11的载置面40之间具有缝隙，由周壁部11的内周面12支撑并构成为圆板状。即，在圆板状部15的中心部形成有贯通孔16，该贯通孔16在轴向上贯穿圆板状部15。因此，圆板状部15形成为所谓甜甜圈状(圆环状)。这样的圆板状部15以该圆板状部15的外周面与周壁部11的内周面12相抵接的方式被固定。在该情况下，优选将周壁部11与圆板状部15之间的固定为使得在作用于圆板状部15的负荷传递至周壁部11时不会发生衰减，在后面说明详细内容。

因此，周壁部11和圆板状部15优选利用承受负荷后能够变形的材料、例如陶瓷或铝、不锈钢等的材料来一体形成。但是，只要在作用于圆板状部15的负荷传递至周壁部11时不发生衰减，周壁部11和圆板状部15也可以分开形成。

此处，在本实施方式中，圆板状部15被支撑在周壁部11的轴向中央一侧。即，周壁部11的内周面12以使圆板状部15与周壁部11的两个轴向端部分离的方式支撑该圆板状部15。因此，若将周壁部11载置在以一个轴向端部作为底部的载置面40上，则圆板状部15与载置面40之间具有缝隙。因此，若将相对于圆板状部15在载置面40的相反一侧的周壁部11作为第一周壁部51，将相对于圆板状部15在载置面40一侧的周壁部11作为第二周壁 部52，则由第二周壁部52、圆板状部15和载置面40形成空间41。另一方面，由第一周壁部51的轴向端面、第一周壁部51和圆板状部15形成空间42。

另外，圆板状部15构成为具有外环部17和内环部18。如图2所示，外环部17和内环部18在径向上连续形成。从轴向上观看圆板状部15，径向外侧的部位相当于外环部17。另外，外环部17的径向内侧相当于内环部18。在本实施方式中，外环部17厚度均匀。另一方面，内环部18形成为越靠近径向内侧，其厚度越薄。如上所述，在圆板状部15的径向中央部形成有贯通孔16。因此，内环部18形成为从与外环部17之间的边界(在图2中，用虚线表示的部位)朝向贯通孔16逐渐变薄。在本实施方式中，如图1所示，外环部17和内环部18形成为：在从径向观看圆板状部15的情况下，圆板状部15的与载置面40相向一侧的表面71平坦，而在圆板状部15的与载置面40相向一侧的表面71相反一侧的表面72的径向内侧具有锥状部73。

负荷输入部20形成为至少与贯通孔16相向一侧的形状为具有比贯通孔16的内径更大的直径的球状，并且载置在贯通孔16上，其用来输入检测对象的负荷。如图1所示，至少与贯通孔16相向一侧是指，与圆板状部15的表面72相向一侧。负荷输入部20在该一侧的形状构成为球状。因此，在本实施方式中，负荷输入部20形成为球状。

球状的直径比贯通孔16的内径更大。另外，圆板状部15构成为在径向中央一侧具有锥状部73。在本实施方式中，将负荷输入部20载置在这样的锥状部73上。因此，负荷输入部20能够与锥状部73线接触而不贯穿贯通孔16，线接触部分呈圆环状。

如图2所示，传感器30以从轴向观看圆板状部15，相对于贯通孔16点对称的方式配置于圆板状部15。在本实施方式中，传感器30由公知的应变检测元件构成。应变检测元件基于从外部输入的负荷其本身发生应变，由此来使阻抗值变化，详细的说明省略。能够基于该阻抗值的变化，检测出应变。这种传感器30配置于圆板状部15的表面71。由此，圆板状部15基于输入负荷输入部20的负荷而变形，根据该变形能够检测出传感器30所产生的应变。

在本实施方式中，传感器30形成为长条状。即，构成为从俯视来看具有 长方形的形状。另外，在本实施方式中，传感器30为由多个构成，并构成第一传感器组31和第二传感器组32。在本实施方式中，第一传感器组31和第二传感器组32分别由多个长条状的传感器30构成。

第一传感器组31配置成在贯通孔16的周围，以使传感器30的长边方向(将本实施方式的传感器30的灵敏度方向设为长边方向)沿着圆周方向的方式在圆周方向上均匀地配置传感器30。使传感器30的长边方向沿着圆周方向是指，配置成使传感器30的长边方向与贯通孔16的外边缘的切线平行。在本实施方式中，第一传感器组31构成为具有4个传感器30。这4个传感器30以贯通孔16为中心均匀地配置，即以圆板状部15的轴心为旋转轴，每隔90度错开位置来进行配置。

由此，当外力作用于负荷输入部20时，内环部18向下方位移。此时，拉伸力沿着贯通孔16的圆周方向作用于内环部18。因此，第一传感器组31主要用来检测拉伸应变。

另外，第二传感器组32在贯通孔16的周围，以使长边方向沿着径向的方式在圆周方向上均匀地配置。使传感器30的长边方向沿着径向是指，配置成使传感器30的长边方向与圆板状部15的径向一致。在本实施方式中，第二传感器组32构成为具有4个传感器30。这4个传感器30以贯通孔16为中心均匀地配置，即以圆板状部15的轴心为旋转轴，每隔90度错开位置来进行配置。

由此，当外力作用于负荷输入部20时，内环部18向下方位移。此时，外环部17产生弯曲，压缩力作用于该外环部17的背面。因此，第二传感器组32主要用来检测压缩应变。

就这种第一传感器组31和第二传感器组32而言，第一传感器组31配设于第二传感器组32的径向内侧。另外，在本实施方式中，第一传感器组31和第二传感器组32以在圆周方向上错开位置的方式配置。即，如图2所示，第一传感器组31和第二传感器组32配置为以圆板状部15的轴心为旋转轴，每隔45度错开位置，构成第一传感器组31的其长边方向沿着圆周方向的传感器30与构成第二传感器组32的其长边方向沿着径向的传感器30在圆周方向上交替排列。

在本实施方式中，传感器30利用公知的应变检测元件构成。在本实施方 式中，串联分别构成第一传感器组31和第二传感器组32的4个应变检测元件中的沿着径向彼此相向的2个应变检测元件，以构成如图3所示的惠斯通电桥电路。该惠斯通电桥电路构成为，在拉伸力作用于应变检测元件的情况下阻抗值增大，在压缩力作用于应变检测元件的情况下阻抗值减少。根据电压或者电流的变化来求出这种阻抗值的变化，来检测负荷。就这种应变检测元件和惠斯通电桥电路而言，由于是公知常识，所以省略说明。

通过构成这种负荷检测装置100，在向负荷输入部20施加负荷的情况下，能够在第一传感器组31产生压缩应变，在第二传感器组32产生拉伸应变。因此，能够高灵敏度地检测负荷。

接着，利用图4，对变形体10的各部分的尺寸的设定进行说明。如图4所示，负荷输入部20构成为球半径设为S的球状，贯通孔16的内径设置为 圆板状部15的外径即周壁部11的内径设置为另外，圆板状部15的外环部17的厚度设置为T。从圆板状部15的表面71到靠近载置面40一侧的周壁部11的一个轴向端部为止的轴向长度(第二周壁部52的轴向长度)设置为H2，从圆板状部15的表面72到周壁部11的另一个轴向端部的轴向长度(第一周壁部51的轴向长度)设置为H1。

在圆板状部15的表面71上设有传感器30。在图5的例子中，第一传感器组31由具有阻抗值R1和R3的传感器30构成，用来检测在圆周方向上产生的应变。另外，第二传感器组32由具有阻抗值R2和R4的传感器30构成，用来检测在径向上产生的应变。由这些传感器30形成图5那样的电桥电路。当在传感器30上产生拉伸应变和压缩应变时，传感器30根据拉伸应变和压缩应变，其阻抗值发生变化，从放大器(Amp.)70输出基于该变化的输出电压。

在该情况下，传感器30配置成相对于周壁部11的轴心成点对称(旋转对象)，通过与电桥电路的4边均匀地连接，能够避免因受到影响而产生的负荷检测误差，其中，影响是指，因负荷的倾斜导致变形体10所产生的应变失衡。

此处，按照S＝50mm，T＝3mm，构成变形体10，对在使H1和H2变化的情况下，对传感器30所产生的应变的大小之比的影响进行了调查测试。图6中示出了该结果。在图6中，横轴为H1/T之比， 纵轴为径向产生的应变εr与圆周方向产生的应变εθ之比。此外，图4中示出的S、T、等附图标记是为了方便理解的，并不对应于上述尺寸。

如图6所示，可知随着使H1和H2相对于圆板状部15的厚度T增大，径向产生的应变εr与圆周方向产生的应变εθ之比也变大。此处，径向产生的应变εr与圆周方向产生的应变εθ之比越接近1，负荷检测装置100的灵敏度就越高。可知作为高灵敏度的负荷检测装置100的基准，若径向产生的应变εr与圆周方向产生的应变εθ之比设为例如0.8，则优选使H1/T之比达到0.6或者0.6以上，H2/T之比达到1.3或者1.3以上。

接着，按照S＝50mm，T＝3mm，H1＝4mm，H2＝5mm构成变形体10，对在使变化的情况下，对传感器30产生的应变的大小之比的影响进行了调查测试。图7中示出了该结果。在图7中，横轴为之比，纵轴为径向产生的应变εr与圆周方向产生的应变εθ之比。

如图7所示，可知随着使之比增大，径向产生的应变εr与圆周方向产生的应变εθ之比变小。即，可知通过调整之比，能够调整负荷检测装置100的灵敏度。此处，如上所述，径向产生的应变εr与圆周方向产生的应变εθ之比越接近1，负荷检测装置100的灵敏度就越高。可知作为高灵敏度的负荷检测装置100的基准，若径向产生的应变εr与圆周方向产生的应变εθ之比设置为例如0.9或者0.9以上且1.1或者1.1以下，则最好之比达到1.6～2.1左右。

接着，按照T＝3mm，H1＝4mm，H2＝5mm，构成变形体10，对在使负荷输入部20的球半径S变化进而使负荷输入部20与圆板状部15圆环状地接触的接触半径变化的情况下，对传感器30产生的应变的大小之比的影响进行了调查测试。图8中示出了该结果。在图8中，横轴为之比，纵轴为径向产生的应变εr与圆周方向产生的应变εθ之比。

如图8所示，可知随着使之比增大，径向产生的应变εr与圆周方向产生的应变εθ之比变大。即，可知通过调整之比，能够调整负荷检测装置100的灵敏度。此处，如上所述，径向产生的应变εr与圆周方向产生的应变εθ之比越接近1，负荷检测装置100的灵敏度越高。可知作为高灵敏度的负荷检测装置100的基准，若径向产生的应变εr与圆周方向产生的应 变εθ之比设置为例如0.9或者0.9以上且1.1或者1.1以下，则最好之比达到1.45～1.7左右。即，接触半径在比贯通孔16稍微靠外侧的位置达到高灵敏度。另外，从设置的便利性而言，配置于贯通孔16的周边的传感器30难以沿着贯通孔16进行配置，因此，稍微靠贯通孔16的外侧进行配置。因此，可知在接触半径与配置于贯通孔16的周边的传感器30之间的距离很近的情况下，达到高灵敏度。

像这样，根据本实施方式的负荷检测装置100，由于设置为使圆板状部15浮在载置面40上的状态，所以能够基于输入到负荷输入部20的负荷，容易使圆板状部15产生应变。因此，能够避免输入到负荷输入部20的负荷衰减，并且将该负荷传递至配设于圆板状部15的传感器30。因此，能够提高检测灵敏度。另外，由于传感器30配设为关于贯通孔16点对称，所以不论输入到负荷输入部20的负荷的方向如何，都能够进行检测。

2.第二实施方式 

接着，对负荷检测装置的第二实施方式进行说明。本实施方式的负荷检测装置构成为，即便为降低制品高度的薄化规格，也能够恰当地检测出从外部输入的负荷。以下，使用附图，对本实施方式的负荷检测装置进行说明。

图9中示出了本实施方式的负荷检测装置100的侧方剖视图。图10中示出了负荷检测装置100的局部的剖面的立体展开图。图11中示出了从下方观看负荷检测装置100的示意图。如图9和图10所示，负荷检测装置100构成为具有变形体10、负荷输入部20、传感器30。变形体10构成为具有支撑部件13和圆板状部15。

在本实施方式中，支撑部件13相当于上述第一实施方式中的周壁部11。支撑部件13形成为筒状，由圆筒状构成。即，支撑部件13构成为其与轴向正交的剖面为圆形的筒状。

负荷输入部20包括被输入来自检测对象的负荷的输入面24以及形成于该输入面24的相反一侧的曲面状的输出面29，从该输出面29输出负荷。在本实施方式中，负荷输入部20形成为如下的形状，即，例如在球体的偏离中心的位置截断该球体的情况下容积其中较小一侧的物体，或者在椭球体的偏离中心的位置以与长轴平行的方式截断该椭球体的情况下其中容积较小一侧的物体。因此，如图9所示，负荷输入部20构成为在侧视时扁平的状态。输 入面24设为在以上述方式截断时所产生的面。另一方面，输出面29设为没被截断之前的曲面。该输出面29构成为至少局部与后述的圆板状部15相接触，用于将输入至输入面24的负荷向圆板状部15输出。

另外，在本实施方式中，负荷输入部20设有在其轴向上贯穿的孔部26。因此，从俯视来看负荷输入部20构成为圆板状。另外，如图9和图10所示，负荷输入部20构成为其外径比支撑部件13的内径小。因此，负荷输入部20，构成为能够收纳进空间42。

圆板状部15形成为圆板状，具有接触部22，该接触部22以将负荷输入部20的中心作为中心的连续的圆线或者断开的圆线的形式与负荷输入部20的曲面相接触。本实施方式的圆板状部15与上述根据第一实施方式的圆板状部15相同，因此省略说明。此外，在本实施方式中，第一实施方式的第一周壁部51相当于第一支撑部件81，第一实施方式的第二周壁部52相当于第二支撑部件82。因此，由第二支撑部件82、圆板状部15和载置面40形成空间41。另一方面，由第一支撑部件81的轴向端面、第一支撑部件81和圆板状部15形成空间42。

另外，与上述第一实施方式同样地，圆板状部15构成为包括外环部17、内环部18。在图11中示出了从下面观看圆板状部15的图。圆板状部15构成为在径向中央一侧具有锥状部73(参照图9和图10)。在本实施方式中，在这样的锥状部73上载置有负荷输入部20。因此，负荷输入部20不会贯穿贯通孔16，能够与锥状部73呈圆环状地线接触。这样的线接触部分相当于接触部22。在图10中，用点虚线示出接触部22。

另外，如上所述，在本实施方式的负荷输入部20设有在轴向上贯穿该负荷输入部20的孔部26。负荷输入部20以使其孔部26的轴心与贯通孔16的轴心同轴的方式载置在圆板状部15上。

如图11所示，在本实施方式中传感器30，在圆板状部15上也配置为从轴向观看圆板状部15时，关于贯通孔16点对称。该结构与上述第一实施方式同样，因此，省略说明。

此处，在本负荷检测装置100的负荷输入部20中，基于与伴随输入负荷而引起的圆板状部15的弯曲相应地变化的接触部22的直径，来设定输入面24的直径的范围。圆板状部15基于输入到负荷输入部20的负荷而弯曲。该 弯曲使接触部22的直径发生变化。输入面24呈圆环状地形成在负荷输入部20的表面28上。从该输入面24输入上述检测对象的负荷。因此，在本实施方式的负荷检测装置100上，呈圆环状地输入检测对象的负荷。

此处，向负荷输入部20输入的负荷经由接触部22传递至圆板状部15，使圆板状部15弯曲。通过该弯曲使传感器30产生应变，以检测出负荷。因此，为了恰当地检测输入到负荷输入部20的负荷，需要将该负荷无衰减地传递至接触部22。

以下，在对输入面24的设定进行说明之前，对向负荷输入部20输入负荷的位置与接触部22之间的关系进行说明。首先，考虑如下的例子，即，如图12的上段所示，从侧面观看负荷检测装置100，在输入负荷之前，在相对于接触部22更靠近径向外侧的位置上向负荷输入部20输入负荷。在这种情况下，如图12的下段所示，根据所输入的负荷，圆板状部15中的相对于接触部22更靠近径向外侧的部分向负荷的输入方向(纸面中向下的方向)弯曲，因此，接触部22向径向外侧移动。因此，接触部22的直径增大。此外，在图12的下段中，用白色的圆圈表示移动前(与图12的上段相同的状态)的接触部22的位置，用黑色的圆圈表示移动后的接触部22的位置。

另外，如图13的上段所示，从侧面观看负荷检测装置100，在输入负荷之前，在相对于接触部22更靠近径向内侧的位置上向负荷输入部20输入负荷的情况下，如图13的下段所示，根据所输入的负荷，圆板状部15中的相对于接触部22更靠近径向外侧的部分向负荷的输入源的方向(纸面中向上的方向)弯曲，接触部22也稍向径向外侧移动。因此，在该情况下接触部22的直径也增大。像这样，虽然根据接触部22与输入负荷的位置之间的关系，圆板状部15的弯曲方式会有所不同，但无论何种情况，在输入了负荷时的接触部22的位置都向径向外侧移动。

在本负荷检测装置100中，如上所述设定有输入面24。基于与伴随输入负荷而引起的圆板状部15的弯曲相应变化的接触部22在径向上的最大变化量，来设定输入面24。如上所述，接触部22根据所输入的负荷，其直径变大(扩径)。在径向上的最大变化量是指，在输入了能够由负荷检测装置100进行检测的负荷的情况下，接触部22的直径变化最大时的变化量。

更具体地，输入面24优选设定为，即便是在伴随圆板状部15的弯曲使 接触部22的直径发生变化的情况下，在沿着轴向观看的情况下也与接触部22重叠的区域。即，在沿着轴向观看负荷检测装置100的情况下，无论有无输入负荷，都优选以使接触部22与输入面24在轴向上重叠的方式设定输入面24。为了实现这样的结构，输入面24构成为在径向上具有预定的宽度。该预定的宽度设定为，即便在随着输入负荷使接触部22向径向外侧移动的情况下，也使得负荷的输入位置与接触部22总是在轴向上重叠。由此，如图14所示，在伴随负荷的输入使接触部22向径向外侧移动的情况下，负荷输入中心也向径向外侧移动。因此，由于能够通过负荷输入部20使负荷的输入中心和接触部22与轴向总是一致，所以能够减小输入负荷时作用于负荷输入部20的弯曲力矩。因此，能够使伴随着输入到负荷输入部20的负荷与接触部22之间的位置偏移的弯曲应力总是为零。因此，不使用耐弯曲力的材料、反复弯曲耐久性能(可靠耐用性)高的高价材料，就能够构成可靠耐用性优良的负荷输入部20。

优选在这种输入面24上载置环状的中间按压部件50。如上所述，输入面24构成为圆环状。优选向与这样的圆环状的输入面24载置中间按压部件50。由此，即便是在接触部22的位置向径向外侧移动的情况下，也能够使接触部22在轴向上与负荷输入位置重叠。

此外，根据本实施方式的负荷检测装置100，即使使用如上所述的耐强度或者反复弯曲耐久性能(可靠耐用性)差的廉价材料，也能够提高负荷输入部20的可靠耐用性。因此，不需要提高成本，就能够廉价地实现耐久性优良的负荷检测装置100。

3.其他实施方式 

在上述第一实施方式中，图示了负荷输入部20为球状的情况。但本实用新型的适用范围不限于此。负荷输入部20只要在与圆板状部15相向一侧的部分为球状即可，不与圆板状部15相向一侧的形状可以不是球状。即，也可以为半球状。

在上述实施方式中，说明了将传感器30配设于圆板状部15的表面71上的情况。但本实用新型的适用范围不限于此。即，当然能够采用将传感器30配设在圆板状部15的表面72上的结构。另外，当然还能够采用将第一传感器组31配设于表面71、将第二传感器组32配设于表面72的结构。

在上述实施方式中，说明了传感器30由第一传感器组31和第二传感器组32构成的情况。但本实用新型的适用范围不限于此。当然还能够利用第一传感器组31和第二传感器组32当中的某一方来构成传感器30。

在上述实施方式中，说明了将第一传感器组31配设于第二传感器组32的径向内侧的情况。但本实用新型的适用范围不限于此。能够配设为第一传感器组31与第二传感器组32在径向上的位置彼此相同，当然还能够构成为将第一传感器组31配置在第二传感器组32的径向外侧。

在上述实施方式中，图示了将第一传感器组31和第二传感器组32配设为彼此改变圆周方向上的位置的情况。但本实用新型的适用范围不限于此。当然还能够将第一传感器组31和第二传感器组32配设为使各自的传感器30在径向上的位置一致。

在上述实施方式中，图示了第一传感器组31和第二传感器组32各自由4个传感器30构成的情况。但本实用新型的适用范围不限于此。第一传感器组31和第二传感器组32还能够通过由4个以外的数量组成的传感器30构成，当然还能够通过第一传感器组31所具有的传感器30与第二传感器组32所具有的传感器30分别由不同的数量来构成。

在上述实施方式中，说明了将圆板状部15的内环部18形成为越是靠近径向内侧，厚度就变得越薄的情况。但本实用新型的适用范围不限于此。内环部18当然也能够与外环部17同样地，以相同的厚度构成。

在上述第一实施方式中，说明了圆板状部15被周壁部11的靠轴向中心一侧支撑的情况。但本实用新型的适用范围不限于此。当然还能够将圆板状部15构成为被与设置有载置面40一侧的相反一侧的周壁部11的轴向端部支撑。

在上述第一实施方式中，说明了将负荷检测装置100载置在载置面40上的情况。例如，在从斜上方对负荷输入部20输入负荷的情况下，为了便于向周壁部11传递基于负荷的应变，优选构成为将挡块90附设于载置面40，其中，挡块90用来限制周壁部11向与载置面40平行的方向移动。如图15所示，这样的挡块90优选由以周壁部11的内径作为外径的圆环状的突起构成。或者，如图16所示，还能够由以周壁部11的外径作为内径的圆环状的突起构成。这样的挡块90限制周壁部11向侧方移动，并且为了不妨碍周壁 部11产生应变，不需要提升高度。当然还能够采用不由圆环状的突起而是由圆环状的凹部构成并配置为嵌入周壁部11的结构，还能够由在圆周方向上不连续的多个突起构成挡块90。

在上述第一实施方式中，说明了周壁部11为圆筒状的情况。但本实用新型的适用范围不限于此。周壁部11也可以为多边形状。在这种情况下，为了利用向负荷输入部20输入的负荷使圆板状部15易于产生应变，优选地，以使圆板状部15的外周的一部分与周壁部11的内周面间隔的方式来构成。即，优选构成为圆板状部15不与周壁部11的内周面的角部相抵接。进一步地，圆板状部15还能够构成为例如多边形状。即，能够通过将圆板状部15的轴向视图的剖面形状构成为六边形或者八边形，以使得周壁部11的内周面的角部不与圆板状部15相抵接。

在上述实施方式中，说明了在贯通孔16的周围，在圆周方向上以使长边方向沿着圆周方向的方式均匀地配置传感器30的情况。但本实用新型的适用范围不限于此。即，在传感器30的灵敏度方向为短边方向的情况下，当然还能够采用在贯通孔16的周围，在圆周方向上以使短边方向沿着圆周方向的方式均匀地配置传感器30的结构。

在上述第二实施方式中，说明了接触部22以沿着圆周方向的连续的线的方式与圆板状部15接触的情况。但本实用新型的适用范围不限于此。例如还能够采用以沿着圆周方向的断续的线的方式相接触的结构，当然还能够采用以点状相接触的结构。

在上述第二实施方式中，说明了基于与伴随输入负荷而引起的圆板状部15的弯曲相应变化的接触部22在径向上的最大变化量来设定输入面24的情况。但本实用新型的适用范围不限于此。当然还能够不考虑接触部22的最大变化量来对输入面24进行设定。

在上述第二实施方式中，说明了在输入面24上载置有环状的中间按压部件50的情况。但本实用新型的适用范围不限于此。即，当然还能够构成为不具有中间按压部件50。

另外，在上述第二实施方式中，在图9中，示出了中间按压部件50和负荷输入部20相互接触的表面为平面的情况。但本实用新型的适用范围不限于此。还能够构成为，与负荷输入部20相接触的中间按压部件50的表面在垂 直于圆周方向上的剖面、以及与中间按压部件50相接触的负荷输入部20的表面在垂直于圆周方向上的剖面的至少一方为曲面。即，负荷输入部20的载置有中间按压部件50的表面为平面，中间按压部件50中的与负荷输入部20相接触的表面在垂直于圆周方向上的剖面为曲面。或者，中间按压部件50的载置有负荷输入部20的表面为平面，负荷输入部20中的与中间按压部件50相接触的表面在垂直于圆周方向上的剖面为曲面。进一步地，当然还能够构成为，中间按压部件50中的与负荷输入部20相接触的表面在垂直于圆周方向的剖面、以及负荷输入部20中的与中间按压部件50相接触的表面在垂直于圆周方向上的剖面这两者都为曲面。

作为上述一个例子，在图17中示出了负荷输入部20的载置有中间按压部件50的表面为平面，中间按压部件50中的与负荷输入部20相接触的表面在垂直于圆周方向上的剖面为曲面的情况的例子。中间按压部件50配设于处于没有输入负荷的状态下的接触部22的上方。即，在从轴向上观看负荷检测装置100时，中间按压部件50与负荷输入部20相接触的位置和接触部22的位置一致。

在这种情况下，如图17的上段所示，若将负荷输入中间按压部件50，则如图8的下段所示，负荷输入部20向负荷的输入方向(纸面中向下的方向)沉下。由此，负荷输入部20中的相对于接触部22更靠近径向外侧的部位向负荷的输入源的方向(纸面中向上的方向)弯曲。在这种情况下，由于接触部22也沿着中间按压部件50的曲面向径向外侧移动，接触部22的直径缩小。另一方面，输入负荷的位置也稍向径向外侧移动。因此，由于在输入负荷的情况下可以使在轴向上看接触部22与输入负荷的位置靠近，在输入负荷时能够使作用于负荷输入部20的弯曲力矩变小。因此，可以减小伴随输入负荷输入部20的负荷与接触部22的位置偏移的弯曲应力。因此，不使用耐弯曲力的材料或者可靠耐用性较高的高价材料，就能够实现具有可靠耐用性优良的负荷输入部20的负荷检测装置100。

在上述第二实施方式中，说明了在负荷输入部20上设有孔部26的情况。但本实用新型的适用范围不限于此。当然还能够将负荷输入部20构成为不具有孔部26。

在上述第二实施方式中，说明了支撑部件13为圆筒状的情况。但本实用 新型的适用范围不限于此。当然还能够将支撑部件13构成为圆筒状以外的形状。

在上述第二实施方式中，说明了支撑部件13包括第一支撑部件81和第二支撑部件82的情况。但本实用新型的适用范围不限于此。当然还能够将支撑部件13构成为不包括第一支撑部件81。

本实用新型能够用于基于应变检测元件的应变来检测负荷的负荷检测装置。

附图标记说明 

11：周壁部

12：内周面

13：支撑部件 

15：圆板状部 

16：贯通孔

17：外环部

18：内环部

20：负荷输入部 

22：接触部

24：输入面

29：输出面

30：传感器

31：第一传感器组

32：第二传感器组

40：载置面

50：中间按压部件

90：挡块

100：负荷检测装置。

Claims (11)

1.一种负荷监测装置，其特征在于，

具有：

筒状的周壁部，

圆板状的圆板状部，其在与所述周壁部的同轴处形成有贯通孔，在与载置所述周壁部的载置面之间具有缝隙，且由所述周壁部的内周面支撑，

负荷输入部，其形成为至少与所述贯通孔相向一侧的形状为具有比所述贯通孔的内径更大的直径的球状，并且载置在所述贯通孔上，对该负荷输入部输入检测对象的负荷，

传感器，其以相对于所述贯通孔点对称的方式配设在所述圆板状部上，对基于输入至所述负荷输入部的负荷的应变进行检测。

2.根据权利要求1所述的负荷检测装置，其特征在于，

所述传感器具有：

第一传感器组，其在所述贯通孔的周围，在圆周方向上以使灵敏度方向沿着圆周方向的方式均匀地配置，

第二传感器组，其在所述贯通孔的周围，在圆周方向上以使灵敏度方向沿着径向的方式均匀地配置；

所述第一传感器组配设在所述第二传感器组的径向内侧。

3.根据权利要求1或者2所述的负荷检测装置，其特征在于，

所述圆板状部构成为具有径向外侧的外环部和在该外环部的径向内侧的内环部，所述内环部形成为越靠近径向内侧，其厚度越薄。

4.根据权利要求1或者2所述的负荷检测装置，其特征在于，

所述圆板状部被支撑在所述周壁部的轴向中央一侧。

5.根据权利要求1或者2所述的负荷检测装置，其特征在于，

在所述载置面上附设有限制所述周壁部向平行于所述载置面的方向移动的挡块。

6.根据权利要求1或者2所述的负荷检测装置，其特征在于，

所述负荷输入部具有被输入来自所述检测对象的负荷的输入面和形成在所述输入面的相反一侧的曲面状的输出面，从所述输出面输出负荷，

所述圆板状部具有以将所述负荷输入部的中心作为中心的连续的圆线或者断裂的圆线的方式与所述负荷输入部的曲面接触的接触部，

所述周壁部为在与载置面之间支撑所述圆板状部的支撑部件，

基于与伴随输入所述负荷的所述圆板状部的弯曲相应变化的所述接触部的直径，来设定所述输入面的直径的范围。

7.根据权利要求6所述的负荷检测装置，其特征在于，

基于与伴随输入所述负荷的所述圆板状部的弯曲相应变化的所述接触部在径向上的最大变化量，来设定所述输入面。

8.根据权利要求6所述的负荷检测装置，其特征在于，

所述输入面设定在重叠区域，所述重叠区域是指，即便在所述接触部的直径伴随所述圆板状部的弯曲而发生变化的情况下，在沿着轴向观看时，仍与所述接触部重叠的区域。

9.根据权利要求6所述的负荷检测装置，其特征在于，

在所述输入面上载置有环状的中间按压部件。

10.根据权利要求9所述的负荷检测装置，其特征在于，

与所述负荷输入部相接触的所述中间按压部件的表面在垂直于圆周方向上的剖面、和与所述中间按压部件相接触的所述负荷输入部的表面在垂直于圆周方向上的剖面的至少一方为曲面。

11.根据权利要求10所述的负荷检测装置，其特征在于，

所述负荷输入部的载置有所述中间按压部件一侧的表面为平面，所述中间按压部件中的与所述负荷输入部相接触的表面在垂直于所述圆周方向上的剖面为曲面。