JP2008089446A

JP2008089446A - 歪検出装置

Info

Publication number: JP2008089446A
Application number: JP2006271507A
Authority: JP
Inventors: Takaaki Ogawa; 孝昭小川; Akira Matsuura; 昭松浦
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2006-10-03
Filing date: 2006-10-03
Publication date: 2008-04-17

Abstract

【課題】本発明は、歪検出装置に強い振動が加わっても、歪検出装置からの出力信号の精度が劣化するということはなく、信頼性において優れ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】本発明の歪検出装置は、ケース２６における孔２７に起歪体１１を位置させるとともに、前記ケース２６を起歪体１１の外側面から外方へ突出するように延出させ、さらに前記ケース２６における孔２７に処理回路３２と電気的に接続された接続端子３０の端部３１を表出させるとともに、この接続端子３０の端部３１を前記起歪体１１における電極に圧接させてこれらを電気的に接続するように構成したものである。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両用シート等の荷重を測定するための歪検出装置に関するものである。

従来のこの種の歪検出装置は、図８〜図１０に示すような構成となっていた。

図８は従来の歪検出装置の斜視図、図９は同歪検出装置における起歪体の展開図、図１０は同歪検出装置の回路図である。

図８〜図１０において、１は円筒形状の起歪体で、この起歪体１の外側面には、一対の横方向歪抵抗素子２および一対の縦方向歪抵抗素子３を設けている。また、前記起歪体１の外側面には、前記横方向歪抵抗素子２および縦方向歪抵抗素子３と電源電極４、ＧＮＤ電極５および出力電極６とを回路パターン７で電気的に接続することにより構成された図１０に示すようなブリッジ回路を備えているものである。

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。

図１１に示すように、歪検出装置を上下の相手側取付部材８により挟持した後、押圧部材９に荷重がかかり、円筒形状の起歪体１に、軸方向と平行な方向に圧縮力が作用すると、一対の縦方向歪抵抗素子３の抵抗値は小さくなるとともに、一対の横方向歪抵抗素子２の抵抗値は大きくなる。そして、この一対の縦方向歪抵抗素子３および一対の横方向歪抵抗素子２は、電源電極４、ＧＮＤ電極５、出力電極６および回路パターン７でブリッジ回路を構成しているため、出力電極６から起歪体１に作用する圧縮力に応じて出力信号を出力するものである。そして、この出力信号は、前記電源電極４、ＧＮＤ電極５および出力電極６と電気的に接続されたリード線（図示せず）により外部回路（図示せず）に出力され、歪検出装置に負荷される荷重を電気信号として出力するものであった。

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。
特開平６−２０７８６６号公報

しかしながら、上記した従来の構成においては、歪検出装置に強い振動が加わると、起歪体１に直接外部から接続したリード線（図示せず）に振動が加わるため、電源電極４、ＧＮＤ電極５および出力電極６とリード線（図示せず）との電気的な接続が不安定になり、これにより、歪検出装置からの出力信号の精度が劣化するという課題を有していた。

本発明は上記従来の課題を解決するもので、歪検出装置に強い振動が加わっても、歪検出装置からの出力信号の精度が劣化するということはなく、信頼性において優れ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。

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。

本発明の請求項１に記載の発明は、外表面に歪抵抗素子とこの歪抵抗素子と回路パターンにより電気的に接続された電極とを設けた筒状の起歪体と、この起歪体における一端開口部を閉塞するように固定された第１の取付部材と、前記起歪体における他端開口部を閉塞するように固定された第２の取付部材と、前記起歪体における歪抵抗素子からの出力信号を処理する処理回路を設けるとともに孔を設けたケースとを備え、前記ケースにおける孔に起歪体を位置させるとともに、前記ケースを起歪体の外側面から外方へ突出するように延出させ、さらに前記ケースにおける孔に処理回路と電気的に接続された接続端子の端部を表出させるとともに、この接続端子の端部を前記起歪体における電極に圧接させてこれらを電気的に接続するように構成したもので、この構成によれば、起歪体における歪抵抗素子からの出力信号を処理する処理回路を設けるとともに孔を設けたケースにおける孔に起歪体を位置させるとともに、前記ケースを起歪体の外側面から外方へ突出するように延出させ、さらに前記ケースにおける孔に処理回路と電気的に接続された接続端子の端部を表出させるとともに、この接続端子の端部を前記起歪体における電極に圧接させてこれらを電気的に接続するように構成しているため、従来のようにリード線と電極とをはんだ付けする必要はなくなり、これにより、歪検出装置に強い振動が加わっても、電極と処理回路との電気的な接続が不安定になるということはないため、歪検出装置からの出力信号の精度が劣化するということはなく、信頼性において優れたものが得られ、また、起歪体をケースにおける孔に挿入するだけで、接続端子の端部と起歪体における電極が電気的に接続されることになるため、起歪体における電極とケースにおける処理回路の電気的接続も容易に行えるという作用効果を有するものである。

本発明の請求項２に記載の発明は、特に、ケースを樹脂で構成するとともにこのケースに突部を設け、さらにこのケースにおける突部が挿通される第１の貫通孔と第１の取付部材または第２の取付部材が嵌合される第２の貫通孔を有する金属製の取付板を設け、この取付板と前記ケースとを当接させるとともに、前記ケースにおける突部を前記取付板における第１の貫通孔に溶着することにより、ケースに起歪体を取り付けるようにしたもので、この構成によれば、樹脂製のケースに設けた突部が挿通される第１の貫通孔と第１の取付部材または第２の取付部材が嵌合される第２の貫通孔を有する金属製の取付板を設け、この取付板と前記ケースとを当接させるとともに、前記ケースにおける突部を前記取付板における第１の貫通孔に溶着することにより、ケースに起歪体を取り付けるようにしているため、ケースに起歪体を強固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。

以上のように本発明の歪検出装置は、外表面に歪抵抗素子とこの歪抵抗素子と回路パターンにより電気的に接続された電極とを設けた筒状の起歪体と、この起歪体における一端開口部を閉塞するように固定された第１の取付部材と、前記起歪体における他端開口部を閉塞するように固定された第２の取付部材と、前記起歪体における歪抵抗素子からの出力信号を処理する処理回路を設けるとともに孔を設けたケースとを備え、前記ケースにおける孔に起歪体を位置させるとともに、前記ケースを起歪体の外側面から外方へ突出するように延出させ、さらに前記ケースにおける孔に処理回路と電気的に接続された接続端子の端部を表出させるとともに、この接続端子の端部を前記起歪体における電極に圧接させてこれらを電気的に接続するように構成しているため、従来のようにリード線と電極とをはんだ付けする必要はなくなり、これにより、歪検出装置に強い振動が加わっても、電極と処理回路との電気的な接続が不安定になるということはないため、歪検出装置からの出力信号の精度が劣化するということはなく、信頼性において優れたものが得られ、また、起歪体をケースにおける孔に挿入するだけで、接続端子の端部と起歪体における電極が電気的に接続されることになるため、起歪体における電極とケースにおける処理回路の電気的接続も容易に行えるという優れた効果を奏するものである。

以下、本発明の一実施の形態における歪検出装置について、図面を参照しながら説明する。

図１は本発明の一実施の形態における歪検出装置の斜視図、図２は同歪検出装置の側断面図、図３は同歪検出装置の側面図、図４は同歪検出装置における起歪体の展開図、図５は同歪検出装置における取付板の斜視図である。

図１〜図５において、１１はフェライト系ステンレスにより円筒形状に構成された起歪体で、この起歪体１１は水平方向に設置されるとともに、外側面にＡｇからなる電源電極１２、第１の出力電極１３、第２の出力電極１４およびＧＮＤ電極１５を互いに近傍に位置するように設けている。また、前記起歪体１１の下側の外側面には、第１の下側歪抵抗素子１６を設けており、そして、この第１の下側歪抵抗素子１６は、一端を回路パターン１７により前記電源電極１２と電気的に接続するとともに、他端を第２の出力電極１４と接続している。そしてまた、前記起歪体１１の下側の外側面には、前記第１の下側歪抵抗素子１６と略平行に第２の下側歪抵抗素子１８を設けており、そして、この第２の下側歪抵抗素子１８は、一端を回路パターン１７により前記電源電極１２と電気的に接続するとともに、他端を第１の出力電極１３と電気的に接続している。さらに、前記起歪体１１の上側の外側面には、第１の上側歪抵抗素子１９を設けており、そして、この第１の上側歪抵抗素子１９は、一端を回路パターン１７により前記第１の下側歪抵抗素子１６および第２の出力電極１４に電気的に接続するとともに、他端をＧＮＤ電極１５と接続している。さらにまた、前記起歪体１１の上側の外側面には、前記第１の上側歪抵抗素子１９と略平行に第２の上側歪抵抗素子２０を設けており、そして、この第２の上側歪抵抗素子２０は、一端を回路パターン１７により前記第２の下側歪抵抗素子１８および第１の出力電極１３と電気的に接続するとともに、他端をＧＮＤ電極１５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。

２１は金属製の第１の取付部材で、この第１の取付部材２１は、前記起歪体１１における上側の一端開口部２２を閉塞するとともに、外側面にネジ部２３を設けている。２４は金属製の第２の取付部材で、この第２の取付部材２４は、前記起歪体１１における下側の他端開口部２５を閉塞するとともに、外側面にネジ部２３を設けている。２６は樹脂製のケースで、このケース２６は孔２７を設けており、この孔２７の内側に前記起歪体１１を位置させるとともに、起歪体１１から外方へ突出するように延出する延出部２８を設けている。また、ケース２６における延出部２８には凹部２９を設けており、この凹部２９にケース２６に埋設された４つの接続端子３０の一端側を表出させ、かつこの接続端子３０の他端側の端部３１は孔２７に表出させている。そして、４つの接続端子３０の端部３１をそれぞれ起歪体１１における電源電極１２、第１の出力電極１３、第２の出力電極１４およびＧＮＤ電極１５と圧接させることにより電気的に接続している。そしてまた、前記ケース２６における凹部２９には電子部品からなる処理回路３２を設けており、この処理回路３２は前記接続端子３０における一端側と電気的に接続されている。さらに、前記ケース２６には、一体にコネクタ部３３を設けており、このコネクタ部３３には３つのコネクタ端子３４を埋設している。そして、このコネクタ端子３４の一端側を凹部２９に表出させて、前記処理回路３２と電気的に接続している。そしてまた、前記ケース２６の下面には突部３５を設けている。３６は金属製の取付板で、この取付板３６には第１の貫通孔３８を設けており、そしてこの取付板３６は前記ケース２６の下面に当接させるとともに、前記ケース２６における突部３５を第１の貫通孔３８に溶着することにより、ケース２６に起歪体１１を取り付けるようにしている。また、前記取付板３６には第２の貫通孔３９を設けており、この第２の貫通孔３９に第２の取付部材２４を嵌合させている。

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おいて、次に、その組立方法について説明する。

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分間焼成して起歪体１１を形成する。

次に、前記起歪体１１の外側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、前記起歪体１１の上面に電源電極１２、第１の出力電極１３、第２の出力電極１４、ＧＮＤ電極１５および回路パターン１７を形成する。

次に、前記起歪体１１の外側面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、その後、前記起歪体１１を約８５０℃で約１０分間焼成することにより、第１の上側歪抵抗素子１９、第２の上側歪抵抗素子２０、第１の下側歪抵抗素子１６および第２の下側歪抵抗素子１８を形成する。

次に、予めネジ部２３を形成した第１の取付部材２１の下面を起歪体１１における上側の一端開口部２２に当接させた後、溶接により第１の取付部材２１を起歪体１１に固着する。

次に、予めネジ部２３を形成した第２の取付部材２４の上面を起歪体１１における下側の他端開口部２５に当接させた後、溶接により第２の取付部材２４を起歪体１１に固着する。

次に、予め、インサート成形により、接続端子３０およびコネクタ端子３４を埋設したケース２６における凹部２９に、電子部品からなる処理回路３２を実装した後、はんだ付けして、処理回路３２を接続端子３０およびコネクタ端子３４に電気的に接続する。

次に、取付板３６における第２の貫通孔３９に第２の取付部材２４を嵌合させた後、取付板３６における第１の貫通孔３８に前記ケース２６における突部３５を挿通するとともに、ケース２６の下面と取付板３６の上面とを当接させる。

最後に、前記ケース２６における突部３５を取付板３６における第１の貫通孔３８に溶着することにより、ケース２６における４つの接続端子３０の端部３１がそれぞれ前記起歪体１１における電源電極１２、第１の出力電極１３、第２の出力電極１４およびＧＮＤ電極１５と圧接するように、ケース２６に起歪体１１を取り付ける。

上記したように、本発明の一実施の形態においては、ケース２６における孔２７に処理回路３２と電気的に接続された接続端子３０の端部３１を表出させるとともに、この接続端子３０の端部３１を前記起歪体１１における電源電極１２、第１の出力電極１３、第２の出力電極１４およびＧＮＤ電極１５に圧接させてこれらを電気的に接続するように構成しているため、起歪体１１をケース２６における孔２７に挿入するだけで、接続端子３０の端部３１と起歪体１１における電源電極１２、第１の出力電極１３、第２の出力電極１４およびＧＮＤ電極１５が電気的に接続されることになり、これにより、起歪体１１における電源電極１２、第１の出力電極１３、第２の出力電極１４およびＧＮＤ電極１５とケース２６における処理回路３２との電気的接続も容易に行えるという効果が得られるものである。

また、ケース２６における突部３５が挿通される第１の貫通孔３８と第２の取付部材２４が嵌合される第２の貫通孔３９を有する金属製の取付板３６を設け、前記ケース２６と取付板３６とを当接させるとともに、前記ケース２６における突部３５を前記取付板３６における第１の貫通孔３８に溶着することにより、ケース２６に起歪体１１を取り付けるようにしているため、ケース２６に起歪体１１を強固に取り付けることができるという効果が得られるものである。

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。

図６、図７に示すように、シート４０と床４１から立設した支持板４３との間に歪検出装置を設置して、第１の取付部材２１におけるネジ部２３および第２の取付部材２４におけるネジ部２３にナット４２をネジ止めすることにより、歪検出装置をシート４０に取り付ける。

そして、この状態において、シート４０に乗員が座ると、第２の取付部材２４に上方より荷重が付加される。そうすると、起歪体１１の外表面にせん断力が発生し、第２の上側歪抵抗素子２０および第１の下側歪抵抗素子１６に引張応力が発生するとともに、第１の上側歪抵抗素子１９および第２の下側歪抵抗素子１８に圧縮応力が発生する。これにより、第１の下側歪抵抗素子１６および第２の上側歪抵抗素子２０の抵抗値は大きくなり、一方、第１の上側歪抵抗素子１９および第２の下側歪抵抗素子１８の抵抗値は小さくなるため、電源電極１２に５Ｖを印加するとともに、ＧＮＤ電極１５を接地して、第１の出力電極１３と第２の出力電極１４との差動電圧を処理回路３２で信号処理することにより、起歪体１１に加わる荷重を測定することができるものである。

ここで、歪検出装置に強い振動が加わった場合を考えて見ると、本発明の一実施の形態における歪検出装置においては、ケース２６における孔２７に起歪体１１を位置させるとともに、前記ケース２６を起歪体１１の外側面から外方へ突出するように延出させ、さらに前記ケース２６における孔２７に処理回路３２と電気的に接続された接続端子３０の端部３１を表出させるとともに、この接続端子３０の端部３１を前記起歪体１１における電源電極１２、第１の出力電極１３、第２の出力電極１４およびＧＮＤ電極１５に圧接させてこれらを電気的に接続するように構成しているため、従来のようにリード線と電源電極１２、第１の出力電極１３、第２の出力電極１４およびＧＮＤ電極１５とをはんだ付けする必要はなくなり、これにより、歪検出装置に強い振動が加わっても、電源電極１２、第１の出力電極１３、第２の出力電極１４およびＧＮＤ電極１５と処理回路３２との電気的な接続が不安定になるということはないため、歪検出装置からの出力信号の精度が劣化するということはなく、信頼性において優れたものが得られるものである。

本発明に係る歪検出装置は、歪検出装置に強い振動が加わっても、歪検出装置からの出力信号の精度が劣化するということはなく、信頼性に優れ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するものであり、特に、車両用シート等の荷重を測定するための歪検出装置等において有用となるものである。

本発明の一実施の形態における歪検出装置の斜視図同歪検出装置の側断面図同歪検出装置の側面図同歪検出装置における起歪体の展開図同歪検出装置における取付板の斜視図本発明の一実施の形態における歪検出装置をシートに取り付けた状態を示す側面図図６のＡ部を側方からみた側断面図従来の歪検出装置の斜視図同歪検出装置における起歪体の展開図同歪検出装置の回路図従来の歪検出装置を相手側取付部材に取り付けた状態を示す側断面図

符号の説明

１１起歪体
１２電源電極
１３第１の出力電極
１４第２の出力電極
１５ＧＮＤ電極
１６第１の下側歪抵抗素子
１７回路パターン
１８第２の下側歪抵抗素子
１９第１の上側歪抵抗素子
２０第２の上側歪抵抗素子
２１第１の取付部材
２２一端開口部
２４第２の取付部材
２５他端開口部
２６ケース
２７孔
２８延出部
３０接続端子
３１接続端子の端部
３２処理回路
３５突部
３６取付板
３８第１の貫通孔
３９第２の貫通孔

Claims

外表面に歪抵抗素子とこの歪抵抗素子と回路パターンにより電気的に接続された電極とを設けた筒状の起歪体と、この起歪体における一端開口部を閉塞するように固定された第１の取付部材と、前記起歪体における他端開口部を閉塞するように固定された第２の取付部材と、前記起歪体における歪抵抗素子からの出力信号を処理する処理回路を設けるとともに孔を設けたケースとを備え、前記ケースにおける孔に起歪体を位置させるとともに、前記ケースを起歪体の外側面から外方へ突出するように延出させ、さらに前記ケースにおける孔に処理回路と電気的に接続された接続端子の端部を表出させるとともに、この接続端子の端部を前記起歪体における電極に圧接させてこれらを電気的に接続するように構成した歪検出装置。
ケースを樹脂で構成するとともにこのケースに突部を設け、さらにこのケースにおける突部が挿通される第１の貫通孔と第１の取付部材または第２の取付部材が嵌合される第２の貫通孔を有する金属製の取付板を設け、この取付板と前記ケースとを当接させるとともに、前記ケースにおける突部を前記取付板における第１の貫通孔に溶着することにより、ケースに起歪体を取り付ける構成とした請求項１記載の歪検出装置。