JP4726549B2 - 磁歪式荷重センサ - Google Patents

Description

本発明は、磁歪効果を用いて荷重を電磁気的に検出する磁歪式荷重センサに関する。

従来より、荷重を検出するセンサとして、荷重が加えられる部材の磁気特性の変化を電圧の変化に変換し、その電圧の変化を出力することにより当該荷重を検出する磁歪式荷重センサの開発が進められている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１の磁歪式荷重センサは、板金製のケース、磁性体からなる検出ロッド、およびボビンに巻き付けられたコイルを備える。

ケースは、略釣鐘状の上側ケースと、略円盤状の受け側ケースとからなる。上側ケースの上端部には孔部が形成されている。また、上側ケースの下端部には全周に渡ってケースフランジ部が形成されている。受け側ケースの外周部には、所定の間隔で４つの切り起こし部が形成されている。

検出ロッドは、上下方向に延びる棒状部と、その下端部に形成されたロッドフランジ部とを有する。棒状部およびロッドフランジ部は、互いに一体形成されている。コイルが巻き付けられるボビンの中央部には、コイルの軸心に沿って上下方向に延びる貫通孔が形成されている。

上記の磁歪式荷重センサの作製時においては、ボビンの貫通孔に検出ロッドを挿入する。そして、受け側ケースの所定の箇所（略中央部）に検出ロッドのロッドフランジ部を配置し、受け側ケース上に上側ケースを被せる。これにより、受け側ケースの外周部に上側ケースのケースフランジ部が当接する。また、検出ロッドの棒状部の上端が上側ケースの上端部の孔部から上方に突出する。

この状態で、受け側ケースの４つの切り起こし部を上側ケースのケースフランジ部上へ折り曲げてかしめる。これにより、受け側ケースおよび上側ケースが互いに固定される。

また、上側ケースの下端部には切欠きが設けられている。この切欠き部には、所定の長さでケースの側方へ延びるように筒状のカバー部が形成されている。

ケース内のコイルから引き出されたリード線の取り出し部は、磁気抵抗の低減および外乱防止のためにカバー部内を通じてケース外に取り出されている。それにより、リード線の取り出し部がカバーによりシールドされるとともに、リード線の取り出し部における破断および損傷が防止される。

このように、ケース内に収容されたコイルから引き出されたリード線をケース外に取り出す構造は、特許文献２のスタータ用電磁スイッチにも用いられている。このスタータ用電磁スイッチにおいては、励磁コイルのリード線に接続されたターミナルが、スイッチケースから所定の方向へ延びるように接続されたモールドカバーの内部を通じてスイッチケース外に取り出されている。

上記の従来の磁歪式荷重センサにおいては、コイルに電流を流すことにより、検出ロッドが磁化する。この状態で検出ロッドの上端部に荷重が加わると、検出ロッドの変形とともに磁気特性が変化する。

それにより、検出ロッドの磁気特性の変化がコイルに発生する電圧の変化として現われる。したがって、コイルに発生する電圧の変化に基づいて検出ロッドに加わった荷重を検出することができる。

このような磁歪式荷重センサにおいては、ケース内で検出ロッドおよびコイルの位置ずれが生じると、磁歪式荷重センサの感度にばらつきが発生し、磁歪式荷重センサによる荷重の検出精度が低下し、信頼性が低下する。そのため、検出ロッドおよびコイルをケース内に正確に位置決めする必要がある。
特開２００３−５７１２８号公報 特開２００２−３１３２０５号公報

しかしながら、受け側ケースの所定の箇所にロッドフランジ部を配置した状態で、受け側ケースの切り起こし部を折り曲げてかしめる際に、ロッドフランジ部が受け側ケースの所定の箇所からずれる可能性がある。

ロッドフランジ部が位置ずれしないように受け側ケースを上側ケースにかしめにより固定する作業は非常に難しく、熟練を要する。したがって、磁歪式荷重センサの量産が困難となる。

また、コイルから引き出されるリード線をケースの外部に取り出すためのカバー本体が長手形状を有するため、磁歪式荷重センサの小型化が困難となる。

本発明の目的は、高い信頼性を有するとともに、製造が容易な磁歪式荷重センサを提供することである。

本発明の他の目的は、高い信頼性を有するとともに、製造が容易でかつ小型化が可能な磁歪式荷重センサを提供することである。

（１）
本発明に係る磁歪式荷重センサは、貫通孔を有するコイルと、荷重を受けるための一端を有しかつコイルの貫通孔に挿入され、磁性材料からなる棒状部材と、棒状部材の他端に一体的に形成され、コイルを支持する台座と、コイルを収容するように台座に嵌合され、棒状部材の一端が荷重を受けることを可能にする開口を有するケーシング部材と、ケーシング部材の内側の端面とコイルの端面との間に設けられた弾性部材とを備えたものである。

この磁歪式荷重センサにおいては、コイルに電流が流されることにより磁界が発生する。これにより、磁性材料からなる棒状部材が磁化される。ケーシング部材の開口を通して棒状部材の一端が荷重を受けると、棒状部材が歪む。それにより、コイルのインダクタンスが変化し、コイルに誘起される電圧が変化する。したがって、電圧の変化に基づいて荷重を検出することができる。

荷重を受けるための一端を有する棒状部材が、コイルを支持する台座に一体的に形成されている。これにより、磁歪式荷重センサの組立て時に、棒状部材がコイルの貫通孔の所定位置に正確かつ容易に挿入される。したがって、磁歪式荷重センサの製造が容易となる。

また、棒状部材がコイルを支持する台座と一体的に形成されているので、ケーシング部材と台座との嵌合時においても、棒状部材および台座に支持されるコイルの位置ずれが防止される。

これにより、磁歪式荷重センサの感度のばらつきが低減され、磁歪式荷重センサによる荷重の検出精度が向上される。その結果、高い信頼性を得ることができる。
さらに、磁歪式荷重センサは、ケーシング部材の内側の端面とコイルの端面との間に設けられた弾性部材をさらに備える。これにより、ケーシング部材と台座との嵌合時に、嵌合作業に伴う振動によりコイルが移動することが防止される。その結果、コイルの位置ずれが確実に防止されるので、磁歪式荷重センサの感度のばらつきが十分に低減される。また、コイルから引き出される導線の断線も防止される。その結果、磁歪式荷重センサの信頼性が十分に向上する。

（２）
台座およびケーシング部材は、磁性材料からなり、コイルにより発生される磁界の磁気通路として機能してもよい。

この場合、コイルに電流が流されることにより磁界が発生する。これにより、磁性材料からなる棒状部材が磁化されるとともに、磁性材料からなる台座およびケーシング部材が磁化され、磁気通路として機能する。それにより、磁歪式荷重センサの感度が向上する。

（３）
ケーシング部材は、台座との嵌合部にケーシング部材の内部と外部とを連通させる切欠きを有してもよい。この場合、台座とケーシング部材とを嵌合させるために必要な荷重が低減される。それにより、台座とケーシング部材との嵌合が容易となる。その結果、磁歪式荷重センサの製造が容易となる。

また、台座とケーシング部材との嵌合部に発生する残留応力が低減される。それにより、台座およびケーシング部材の嵌合部における磁気抵抗が低減される。その結果、磁歪式荷重センサの感度が向上する。

さらに、台座とケーシング部材との嵌合部に発生する残留応力が低減されることにより、ケーシング部材の磁気特性の変化が低減されるので、磁歪式荷重センサの感度のばらつきが低減される。

また、コイルから引き出される導線を、ケーシング部材の内部から外部へ切欠きを通じて容易に取り出すことができる。

（４）
棒状部材と略平行な第１の方向における切欠きの長さは、第１の方向に直交する第２の方向における切欠きの長さよりも長くてもよい。

第１の方向における切欠きの長さが第２の方向における切欠きの長さよりも長いことにより、ケーシング部材により形成される磁気通路の断面積が大きくなる。それにより、切欠きの形成によるケーシング部材の磁気抵抗の増加が低減される。その結果、磁歪式荷重センサの感度が向上する。

（５）
コイルは、台座に支持されるフランジを有するボビンと、ボビンに巻回される導線とを含み、ボビンのフランジは、コイルから引き出される導線をケーシング部材の外部に導く通路を形成する導線取り出し部を備え、導線取り出し部は、切欠きに嵌合するように形成されてもよい。

この場合、台座とケーシング部材との嵌合時に、ボビンのフランジが備える導線取り出し部とケーシング部材の切欠きとが嵌合する。また、コイルから引き出された導線が、導線取り出し部により形成された通路を通じて外部に導かれる。

これにより、台座とケーシング部材との嵌合時に、コイルから引き出された導線の断線が防止される。また、コイルの導線がピンを介することなくケーシング部材の外部に直接的に取り出されるので、磁歪式荷重センサの小型化が実現される。

（６）
フランジは、導線を導線取り出し部の通路へ案内する案内溝を備えてもよい。この場合、コイルから引き出された導線が、導線取り出し部の通路へ案内溝を通して案内される。それにより、台座とケーシング部材との嵌合時に、コイルから引き出された導線の断線が防止される。

（７）
少なくとも案内溝および導線取り出し部の通路を通る範囲で、導線を被覆する被覆チューブをさらに備えてもよい。この場合、コイルから引き出された導線が、少なくとも案内溝および導線取り出し部の通路を通る範囲で被覆チューブにより被覆される。これにより、コイルから引き出された導線の断線が防止される。

（８）
ケーシング部材は、台座との嵌合部に１または複数のスリットを有してもよい。この場合、台座とケーシング部材とを嵌合させるために必要な荷重が低減される。それにより、台座とケーシング部材との嵌合が容易となる。その結果、磁歪式荷重センサの製造が容易となる。

また、台座とケーシング部材との嵌合部に発生する残留応力が低減される。それにより、台座およびケーシング部材の嵌合部における磁気抵抗が低減される。その結果、磁歪式荷重センサの感度が向上する。

さらに、台座とケーシング部材との嵌合部に発生する残留応力が低減されることにより、磁気特性の変化が低減されるので、磁歪式荷重センサの感度のばらつきが低減される。

（９）
ケーシング部材は、台座との嵌合部に複数のスリットを有し、複数のスリットは、等間隔で形成されてもよい。この場合、台座とケーシング部材とを嵌合させるために必要な荷重が低減される。それにより、台座とケーシング部材との嵌合が容易となる。その結果、磁歪式荷重センサの製造が容易となる。

また、台座とケーシング部材との嵌合部に発生する残留応力が低減される。それにより、台座およびケーシング部材の嵌合部における磁気抵抗が低減される。その結果、磁歪式荷重センサの感度が向上する。

さらに、台座とケーシング部材との嵌合部に発生する残留応力が低減されることにより、ケーシング部材の磁気特性の変化が低減されるので、磁歪式荷重センサの感度のばらつきが低減される。

また、複数のスリットが等間隔で形成されることにより、ケーシング部材の台座部との嵌合部に働く荷重が均一となる。その結果、台座とケーシング部材との嵌合時に、ケーシング部材の変形が防止される。

（１０）
棒状部材は、台座に向かって漸次断面が拡大するような拡大部を他端に有してもよい。この場合、磁歪式荷重センサの組立て時において、コイルの貫通孔へ棒状部材を挿入する際に、コイルの位置ずれが拡大部により調整される。これにより、棒状部材がコイルの貫通孔の所定位置により正確かつ容易に挿入される。

（１１）
棒状部材の拡大部の側における貫通孔の端部は、台座に向かって漸次拡大する断面を有してもよい。この場合、磁歪式荷重センサの組立て時において、コイルの貫通孔へ棒状部材を挿入する際に、コイルの位置ずれが、台座に向かって漸次拡大する貫通孔の断面形状と棒状部材の拡大部とにより調整される。これにより、棒状部材がコイルの貫通孔の所定位置にさらに正確かつ容易に挿入される。

（１２）
磁歪式荷重センサは、棒状部材の外面と、貫通孔の内面との間に、隙間が設けられ、棒状部材の拡大部の最大の断面は、貫通孔の最大の断面と等しい寸法を有してもよい。この場合、コイルの貫通孔へ棒状部材を挿入する際に、棒状部材の拡大部の最大の断面位置と、貫通孔の最大の断面位置とが一致するようにコイルの貫通孔内で棒状部材が自動的に位置決めされる。それにより、コイルの位置決めが容易になる。

（１３）
磁歪式荷重センサは、開口を覆うようにケーシング部材に貼り付けられた弾性カバーをさらに備えてもよい。この場合、弾性カバーによりケーシング部材の開口が封止されるので、磁歪式荷重センサの防塵および防水が実現され、信頼性が向上する。

（１４）
ケーシング部材は、棒状部材の熱処理温度よりも高い温度で熱処理されてもよい。ケーシング部材が磁性材料である場合、ケーシング部材を棒状部材の熱処理温度よりも高い温度で熱処理することにより、ケーシング部材の硬度を棒状部材の硬度よりも低くすることができる。

それにより、ケーシング部材と台座との嵌合時に、台座とケーシング部材とを嵌合するために必要な荷重が低減され、台座とケーシング部材との嵌合部に発生する残留応力が低減される。したがって、台座およびケーシング部材の嵌合部における磁気抵抗が低減される。その結果、磁歪式荷重センサの感度が向上する。

さらに、台座とケーシング部材との嵌合部に発生する残留応力が低減されることにより、ケーシング部材の磁気特性の変化が低減されるので、磁歪式荷重センサの感度のばらつきが低減される。

本発明に係る磁歪式荷重センサにおいては、コイルに電流が流されることにより磁界が発生する。これにより、磁性材料からなる棒状部材が磁化される。ケーシング部材の開口を通して棒状部材の一端が荷重を受けると、棒状部材が歪む。それにより、コイルのインダクタンスが変化し、コイルに誘起される電圧が変化する。したがって、電圧の変化に基づいて荷重を検出することができる。

荷重を受けるための一端を有する棒状部材が、コイルを支持する台座に一体的に形成されている。これにより、磁歪式荷重センサの組立て時に、棒状部材がコイルの貫通孔の所定位置に正確かつ容易に挿入される。したがって、磁歪式荷重センサの製造が容易となる。

また、棒状部材がコイルを支持する台座と一体的に形成されているので、ケーシング部材と台座との嵌合時においても、棒状部材および台座に支持されるコイルの位置ずれが防止される。

これにより、磁歪式荷重センサの感度のばらつきが低減され、磁歪式荷重センサによる荷重の検出精度が向上される。その結果、高い信頼性を得ることができる。

また、コイルの導線がピンを介することなくケーシング部材の外部に直接的に取り出されるので、磁歪式荷重センサの小型化が実現される。

以下、本発明の一実施の形態に係る磁歪式荷重センサについて説明する。

（１） 磁歪式荷重センサの概略構造
図１は本発明の一実施の形態に係る磁歪式荷重センサの外観斜視図であり、図２ａおよび図２ｂは図１の磁歪式荷重センサの側面図および上面図である。

図１、図２ａおよび図２ｂに示すように、本実施の形態に係る磁歪式荷重センサ１００は、上側ケーシング１０および下側ケーシング２０からなるケーシングＫ内に、後述する複数の部材が収容された構造を有する。図１および図２ａにおいては、ケーシングＫ内に収容される複数の部材（後述のコイル４０、ボビン５０および弾性リング６０）が点線により示されている。

略釣鐘形状を有する上側ケーシング１０の上端部には、孔部１０Ｈが形成されている。この孔部１０Ｈには、後述する下側ケーシング２０の棒状部材２０ｂが挿入される。孔部１０Ｈは棒状部材２０ｂよりも径大に形成されており、下側ケーシング２０の棒状部材２０ｂの上端部が上側ケーシング１０の上端部から上方に突出する。

上記の孔部１０Ｈおよび下側ケーシング２０の棒状部材２０ｂの上端部を覆うように弾性カバー３０が貼り付けられている。これにより、弾性カバー３０の略中央部が、上側ケーシング１０から突出する棒状部材２０ｂの形状に沿って上方に突出している。この突出面が、磁歪式荷重センサ１００における荷重の受圧部ＰＳとなる。

上側ケーシング１０の下端部には、所定の方向に切欠き部１０Ｗが形成されている。ケーシングＫの内部から切欠き部１０Ｗを通じてリード線４０Ｒが取り出されている。リード線４０Ｒは、その取り出し部における所定の範囲に渡って収縮チューブ７０で被覆されている。詳細は後述する。

（２）磁歪式荷重センサの詳細構造
以下、磁歪式荷重センサ１００の構造を、その組立て方法とともに説明する。図３は図１の磁歪式荷重センサ１００の組立て図であり、図４は図１の磁歪式荷重センサ１００に用いられるボビン５０を下方から見た外観斜視図である。

図３に示すように、磁歪式荷重センサ１００は、上側ケーシング１０、下側ケーシング２０、弾性カバー３０、コイル４０、ボビン５０および弾性リング６０を含む。

上述のように、上側ケーシング１０は、略釣鐘形状を有する。上側ケーシング１０の上端部には孔部１０Ｈが形成され、上側ケーシング１０の下端部には切欠き部１０Ｗが形成されている。この切欠き部１０Ｗの周方向における長さは、上下方向の長さよりも短い。上側ケーシング１０の下端部の切欠き部１０Ｗを除く部分が、ケーシング圧入部１１となる。

上側ケーシング１０の材料としては、例えば、鉄系材料、鉄クロム系材料、鉄ニッケル系材料、鉄コバルト系材料、鉄ケイ素系材料、鉄アルミニウム系材料、純鉄、パーマロイまたは超磁歪材料等の磁性材料が用いられる。これにより、磁歪式荷重センサ１００の動作時において、上側ケーシング１０は磁気通路として機能する。詳細は後述する。

なお、上側ケーシング１０は、鍛造により形成される。また、上記の磁性材料は６００〜１１００℃の温度範囲で熱処理されるが、上側ケーシング１０は、後述の下側ケーシング２０の棒状部材２０ｂに比べて高い温度で熱処理される。

弾性カバー３０は円形状を有し、弾性を有するシリコン樹脂等により形成されている。磁歪式荷重センサ１００の組立て時において、弾性カバー３０は、上側ケーシング１０の上端部に孔部１０Ｈを覆うように貼り付けられる（図３矢印Ｆ１参照）。

下側ケーシング２０は、円盤状部材２０ａおよび棒状部材２０ｂが一体形成された構造を有する。円盤状部材２０ａはボビン台座２２を有する。ボビン台座２２の下端部全周に渡ってケーシングフランジ部２１が形成されている。

ボビン台座２２の中央部から上方に延びるように円柱形状の棒状部材２０ｂが形成されている。棒状部材２０ｂの下端部は、上方から下方に向かって大きくなる径を有するように外方へ拡大されている。すなわち、棒状部材２０ｂの下端部の外周面は、凹状に湾曲してボビン台座２２の上面につながる。以下、棒状部材２０ｂの下端部を拡大部２３ｒと呼ぶ。

下側ケーシング２０の材料としては、例えば、鉄系材料、鉄クロム系材料、鉄ニッケル系材料、鉄コバルト系材料、鉄ケイ素系材料、鉄アルミニウム系材料、純鉄、パーマロイまたは超磁歪材料等の磁性材料が用いられる。これにより、磁歪式荷重センサ１００の動作時において、下側ケーシング２０は磁気通路として機能する。詳細は後述する。なお、下側ケーシング２０の棒状部材２０ｂは、熱処理されることにより磁気歪が除去されている。

図３および図４に示すように、ボビン５０は、筒状軸部５０Ｊ（図４）、上側フランジ部５１および下側フランジ部５３を有する。

筒状軸部５０Ｊの上端部に円盤状の上側フランジ部５１が一体形成されている。上側フランジ部５１の上面中央には、さらに環状突出部５２（図３）が一体形成されている。環状突出部５２には、弾性リング６０が取り付けられる（図３矢印Ｆ２参照）。弾性リング６０は、弾性を有するシリコン樹脂等からなる。

筒状軸部５０Ｊの下端部に円盤状の下側フランジ部５３が一体形成されている。これにより、上側フランジ部５１と下側フランジ部５３とが対向する。なお、下側フランジ部５３は、下側ケーシング２０のボビン台座２２とほぼ同じ大きさを有する。

上側フランジ部５１と下側フランジ部５３との間で、筒状軸部５０Ｊに導線が巻回されることにより、コイル４０が形成されている。本実施の形態において、コイル４０は、励磁コイルとして機能するとともに、検出コイルとして機能する。詳細は後述する。コイル４０の外周部には、コイル４０のほぐれを防止するためのテープ４１（図３）が貼着されている。なお、図４では、テープ４１は図示しない。

下側フランジ部５３の外周部においては、所定の箇所にリード線取り出し部５４およびボビン切欠き部５５が形成されている。また、下側フランジ部５３の下面側には、ボビン切欠き部５５からリード線取り出し部５４にかけてリード線案内溝５６が形成されている（図４）。

ボビン切欠き部５５においては、外周部から内周部に向かって下側フランジ部５３の一部が切欠かれてる。図４に示すように、筒状軸部５０Ｊに巻回されたコイル４０のリード線４０Ｒは、ボビン切欠き部５５から下方に引き出される。引き出されたリード線４０Ｒは、リード線案内溝５６を通じてリード線取り出し部５４に案内される。

リード線取り出し部５４は下面が開口した略馬蹄形状の断面（鉛直断面）を有し、下側フランジ部５３の外周部から外方へ突出するように形成されている。リード線取り出し部５４の内部空間は、リード線案内溝５６の一部を構成している。

これにより、コイル４０から引き出されたリード線４０Ｒが、リード線取り出し部５４からボビン５０の外方に取り出される。

ここで、図４においては、リード線案内溝５６の範囲に渡ってリード線４０Ｒに収縮チューブ７０が被覆されている。すなわち、リード線案内溝５６には、収縮チューブ７０が被覆されたリード線４０Ｒが嵌め込まれている。これにより、磁歪式荷重センサ１００の組立て時または動作時に振動等が発生した場合でも、リード線案内溝５６を通るリード線４０Ｒが断線することが防止される。

なお、本例において、ボビン切欠き部５５およびリード線取り出し部５４は、下側フランジ部５３の中心を基準として９０度ずれた位置関係で形成されている。

コイル４０の軸心に位置し、上下方向に延びる筒状軸部５０Ｊの貫通孔５０Ｈは、棒状部材２０ｂの拡大部２３ｒと同様に、上方から下方に向かって大きくなる径を有するように外方へ拡大されている。すなわち、貫通孔５０Ｈの下端部の内周面は、凸状に湾曲して下側フランジ部５３の下面につながる。以下、貫通孔５０Ｈの下端部を拡大部５０ｒと呼ぶ。

上記構成を有するボビン５０において、磁歪式荷重センサ１００の組立て時には、貫通孔５０Ｈに下側ケーシング２０の棒状部材２０ｂが挿入される（図３矢印Ｆ３参照）。これにより、下側ケーシング２０のボビン台座２２上にボビン５０が載置される。

この状態で、下側ケーシング２０に上側ケーシング１０が被せられ、接続される（図３矢印Ｆ４参照）。上側ケーシング１０と下側ケーシング２０との接続は、次のように行われる。

初めに、下側ケーシング２０の棒状部材２０ｂと、上側ケーシング１０の孔部１０Ｈとの位置合わせを行う。また、ボビン台座２２上に載置されたボビン５０のリード線取り出し部５４と、上側ケーシング１０の切欠き部１０Ｗとの位置合わせを行う。

上記では説明していないが、下側ケーシング２０の棒状部材２０ｂの上下方向の長さ（高さ）はボビン５０および上側ケーシング１０の上下方向の長さ（高さ）よりもわずかに長い。

また、上側ケーシング１０の切欠き部１０Ｗおよびボビン５０のリード線取り出し部５４は、互いに嵌合可能に形成されている。上述のように、リード線取り出し部５４は略馬蹄形状の断面を有する。したがって、切欠き部１０Ｗも略馬蹄形状で形成されている。これにより、切欠き部１０Ｗおよびリード線取り出し部５４が円弧状の角部を有するので、切欠き部１０Ｗとリード線取り出し部５４との嵌合が容易となっている。

上記のように、上側ケーシング１０および下側ケーシング２０が互いに位置合わせされた状態で、上側ケーシング１０のケーシング圧入部１１をケーシングフランジ部２１上に圧入する。

これにより、上側ケーシング１０と下側ケーシング２０とが接続され、ケーシングＫ内にコイル４０、ボビン５０および弾性リング６０が収容される。また、棒状部材２０ｂの上端部が、弾性カバー３０に覆われた状態で上側ケーシング１０の孔部１０Ｈを通じて上方に突出する。

さらに、切欠き部１０Ｗとリード線取り出し部５４とが嵌合する。これにより、ケーシングＫ内部のコイル４０のリード線４０Ｒがリード線取り出し部５４を通じてケーシングＫの外部に取り出される。

磁歪式荷重センサ１００から延びるリード線４０Ｒは、図示しない発振回路、整流回路、増幅回路および中央演算処理回路（ＣＰＵ）等の周辺回路に接続される。

（３） 磁歪式荷重センサの内部構造
ここで、上記のように作製される磁歪式荷重センサ１００において、リード線取り出し部５４、棒状部材２０ｂの拡大部２３ｒおよび貫通孔５０Ｈの拡大部５０ｒの構造の詳細を図５に基づき説明する。

図５は、図１の磁歪式荷重センサ１００のＡ−Ａ線における詳細断面図である。図５に示すように、リード線取り出し部５４は、上側ケーシング１０の側壁の厚みとほぼ同じ長さ分、下側フランジ部５３の外周部から突出している（図３）。

したがって、上側ケーシング１０と下側ケーシング２０とが接続されることにより、リード線取り出し部５４の先端部と上側ケーシング１０の外周面とが、ほぼ面一となっている。

これにより、本実施の形態に係る磁歪式荷重センサ１００においては、リード線４０Ｒが上側ケーシング１０から直接的に取り出されるので、磁歪式荷重センサ１００の小型化が実現されている。

棒状部材２０ｂの拡大部２３ｒの外周面は、鉛直断面において、上方から外方に向かって所定の曲率半径で湾曲している。また、ボビン５０の拡大部５０ｒの内周面も、鉛直断面において、上方から外方に向かって所定の曲率半径で湾曲している。

棒状部材２０ｂの拡大部２３ｒの外周面の曲率半径と、貫通孔５０Ｈの拡大部５０ｒの内周面の曲率半径とは異なる。具体的には、図１の磁歪式荷重センサ１００のＡ−Ａ線断面における拡大部２３ｒの外周面の曲率半径は、拡大部５０ｒの内周面の曲率半径よりも小さく設定される。

貫通孔５０Ｈの拡大部５０ｒの最下端の直径は、棒状部材２０ｂの拡大部２３ｒの最下端の直径と等しく、貫通孔５０Ｈの拡大部５０ｒの最下端から上方へ向かって、貫通孔５０Ｈの拡大部５０ｒの直径が棒状部材２０ｂの拡大部２３ｒの直径に比べて漸次大きくなる。

それにより、貫通孔５０Ｈの拡大部５０ｒの最下端の直径が棒状部材２０ｂの拡大部２３ｒの最下端の直径と等しいので、棒状部材２０ｂの中心軸と貫通孔５０Ｈの中心軸とが一致するように貫通孔５０Ｈに対する棒状部材２０ｂの位置が自動的に調整される。

その結果、ボビン５０の貫通孔５０Ｈの内周面と、棒状部材２０ｂの外周面との間に均一なギャップＧが形成される。また、上側ケーシング１０の孔部１０Ｈの内周面と、棒状部材２０ｂの外周面との間にも均一なギャップＧが形成される。

このように、本実施の形態に係る磁歪式荷重センサ１００においては、ボビン５０が棒状部材２０ｂに対して容易かつ正確に位置決めされるので、磁歪式荷重センサ１００の組立ての作業性が向上する。

（４） 磁歪式荷重センサの動作
図６は、図１の磁歪式荷重センサ１００の動作を説明するための図である。

上述のように、磁歪式荷重センサ１００から延びるリード線４０Ｒは、図示しない周辺回路に接続されている。

磁歪式荷重センサ１００の動作時においては、図示しない周辺回路によりリード線４０Ｒを介してコイル４０に交流電流が流される。より具体的には、周辺回路の発振回路によりコイル４０が駆動される。この場合、コイル４０は励磁コイルとして機能し、棒状部材２０ｂが磁化される。これにより、上側ケーシング１０および円盤状部材２０ａが磁気通路として機能する。

図６においては、コイル４０が駆動された場合の磁歪式荷重センサ１００内の磁界の向きが白抜きの矢印Ｍにより示されている。

この状態で、図６の太い矢印Ｐで示すように、磁歪式荷重センサ１００の受圧部ＰＳに荷重が加えられると、棒状部材２０ｂに圧縮力が働く。このように、棒状部材２０ｂに圧縮力が働くと、逆磁歪効果により棒状部材２０ｂの透磁率が減少し、コイル４０のインダクタンスが変化する。

棒状部材２０ｂが上述の超磁歪材料からなる場合、その磁歪効果は数１００〜数１０００ｐｐｍとなる。また、棒状部材２０ｂが超磁歪材料以外の磁性材料からなる場合、その磁歪効果は数１０ｐｐｍ以下となる。

その結果、コイル４０に発生する誘導起電力（電圧）が変化する。この場合、コイル４０は検出コイルとして機能する。コイル４０における電圧の変化がリード線４０Ｒを介して図示しない周辺回路により検出される。

具体的には、コイル４０の電圧がリード線４０Ｒを通じて整流回路に与えられる。整流回路により整流された電圧が増幅回路により増幅される。ＣＰＵは、増幅された電圧に基づいて棒状部材２０ｂに働く圧縮力を算出する。それにより、磁歪式荷重センサ１００の受圧部ＰＳに加わる荷重が検出される。

（５） 実施の形態の効果
本実施の形態に係る磁歪式荷重センサ１００においては、荷重が加えられる棒状部材２０ｂが、下側ケーシング２０の円盤状部材２０ａと一体形成されている。それにより、磁歪式荷重センサ１００の組立て時に、ボビン５０の貫通孔５０Ｈに下側ケーシング２０の棒状部材２０ｂが正確かつ容易に挿入されるので、磁歪式荷重センサ１００の製造が容易になる。

また、上述のように、貫通孔５０Ｈの拡大部５０ｒの最下端の直径が棒状部材２０ｂの拡大部２３ｒの最下端の直径と等しいので、ボビン５０の貫通孔５０Ｈに下側ケーシング２０の棒状部材２０ｂが挿入される際に、棒状部材２０ｂの中心軸と貫通孔５０Ｈの中心軸とが一致するように貫通孔５０Ｈに対する棒状部材２０ｂの位置が自動的に調整される。それにより、ボビン５０と棒状部材２０ｂとが正確に位置決めされた状態で保持される。

その結果、上側ケーシング１０を下側ケーシング２０に圧入する際においても、ボビン５０と棒状部材２０ｂとの位置関係のずれが防止されるので、磁歪式荷重センサ１００の感度のばらつきが低減され、磁歪式荷重センサ１００の信頼性が向上する。

さらに、ボビン５０に取り付けられた弾性リング６０は、ボビン５０の上面と上側ケーシング１０の上端部内面との間に位置する。これにより、上側ケーシング１０を下側ケーシング２０に圧入する際に、圧入作業に伴う振動によりボビン５０が上下方向に移動することが防止され、リード線４０Ｒの断線も防止される。

その結果、ボビン５０と棒状部材２０ｂとの位置関係のずれが確実に防止されるので、磁歪式荷重センサ１００の感度のばらつきが十分に低減され、磁歪式荷重センサ１００の信頼性が十分に向上する。

また、上側ケーシング１０が切欠き部１０Ｗを有するので、上側ケーシング１０のケーシング圧入部１１をケーシングフランジ部２１上に圧入するために必要な荷重（以下、圧入荷重と呼ぶ。）が低減される。それにより、上側ケーシング１０に発生する残留応力が低減される。

さらに、上側ケーシング１０のケーシング圧入部１１をケーシングフランジ部２１上に圧入する際には、上側ケーシング１０の上端部に荷重が加えられる。一方、この圧入時には、磁歪式荷重センサ１００の動作時に荷重が加えられる棒状部材２０ｂの上端部に圧入のための荷重が加えられない。

したがって、ケーシング圧入部１１の圧入時に、圧入により棒状部材２０ｂに残留応力が発生することが低減される。その結果、残留応力による棒状部材２０ｂの磁気特性の変動が抑制され、磁歪式荷重センサ１００の感度のばらつきがより十分に低減される。

また、ケーシング圧入部１１が円盤状部材２０ａの外周部に渡って接続されるので、上側ケーシング１０による磁気通路の断面積が大きく確保される。それにより、圧入によりケーシング圧入部１１に残留応力が発生した場合でも、残留応力による磁気抵抗の増加が小さくなる。

さらに、上側ケーシング１０は下側ケーシング２０の棒状部材２０ｂに比べて高い温度で熱処理される。それにより、上側ケーシング１０は棒状部材２０ｂよりも低い硬度を有する。したがって、上側ケーシング１０のケーシング圧入部１１をケーシングフランジ部２１上に小さい荷重で圧入することができる。その結果、圧入作業による上側ケーシング１０と下側ケーシング２０との位置ずれが防止されるとともに、上側ケーシング１０に発生する残留応力がさらに低減され、磁歪式荷重センサ１００の感度のばらつきがさらに低減される。

ここで、磁性材料は、熱処理温度が上昇することにより磁気抵抗が低下する。したがって、上側ケーシング１０の熱処理温度が棒状部材２０ｂの熱処理温度よりも高い場合には、棒状部材２０ｂの磁気抵抗が上側ケーシング１０の磁気抵抗よりも大きくなる。この場合、磁気通路の全体の抵抗に対する棒状部材２０ｂの磁気抵抗の割合が大きくなる。その結果、磁歪式荷重センサ１００の感度が向上する。

また、コイル４０のリード線４０Ｒがピンを介することなく上側ケーシング１０の外部に取り出されるので、切欠き部１０Ｗの周方向の長さを上下方向の長さよりも短くすることができる。すなわち、切欠きの円周方向の長さを短くすることができる。

それにより、上側ケーシング１０による磁気通路の断面積が大きくなる。したがって、上側ケーシング１０の磁気抵抗の増加がさらに低減される。その結果、磁歪式荷重センサ１００の感度も向上する。

また、リード線４０Ｒがコイル４０のリード線取り出し部５４から取り出される。これにより、上側ケーシング１０のケーシング圧入部１１をケーシングフランジ部２１上に圧入する際に、リード線４０Ｒがリード線取り出し部５４により保護され、リード線４０Ｒに荷重が加わることが防止される。

それにより、磁歪式荷重センサ１００の組立て時に、リード線４０Ｒが断線することが防止されるので、磁歪式荷重センサ１００の歩留まりが向上し、製造コストが低減する。

さらに、上側ケーシング１０の上端部には弾性カバー３０が貼り付けられている。これにより、貫通孔５０Ｈの内周面と棒状部材２０ｂの外周面との間に形成されるギャップＧ、および孔部１０Ｈの内周面と棒状部材２０ｂの外周面との間に形成されるギャップＧが、弾性カバー３０により封止される。それにより、磁歪式荷重センサ１００の防塵および防水が実現され、信頼性が向上する。

以上のように、本実施の形態に係る磁歪式荷重センサ１００は、高い信頼性を有するとともに、製造が容易でかつ小型化が可能である。

（６） 磁歪式荷重センサの他の構造例
本例の磁歪式荷重センサは、以下の点で図１の磁歪式荷重センサ１００と構造が異なる。なお、本例の磁歪式荷重センサの外観形状は図１の磁歪式荷重センサ１００とほぼ同じである。

図７、図８ａおよび図８ｂは本発明の一実施の形態に係る磁歪式荷重センサの他の構造例を説明するための図である。

図７に本例の磁歪式荷重センサ１００の鉛直方向における断面図が示されている。図７は図１のＡ−Ａ線断面図に相当する。図８ａに磁歪式荷重センサ１００の上面図が示されている。また、図８ｂに図７の磁歪式荷重センサ１００のＢ−Ｂ線断面図が示されている。

図８ａに示すように、本例の磁歪式荷重センサ１００を上方から見た場合の外観は、図１の磁歪式荷重センサ１００と同じである。

図７および図８ｂに示すように、磁歪式荷重センサ１００では、上側ケーシング１０の形状が図１の上側ケーシング１０の形状と異なる。詳細を説明する。

上側ケーシング１０の下端部には、図１の上側ケーシング１０と同様にリード線４０Ｒを取り出すための切欠き部１０Ｗが形成されている。

さらに、上側ケーシング１０の下端部には、スリット１０ａが形成されている。このスリット１０ａは、上側ケーシング１０の中心軸を基準として切欠き部１０Ｗと反対側に形成されている。

スリット１０ａの上下方向の長さ（高さ）はケーシング圧入部１１の上下方向の長さ（高さ）よりも高い。また、スリット１０ａの周方向における長さはスリット１０ａの上下方向の長さよりも短い。

本例の磁歪式荷重センサ１００においては、上側ケーシング１０の下端部の切欠き部１０Ｗおよびスリット１０ａを除く部分が、ケーシング圧入部１１となる。

このように、上側ケーシング１０が切欠き部１０Ｗおよびスリット１０ａを有することにより、圧入荷重が、図１の上側ケーシング１０に比べてより十分に低減される。それにより、上側ケーシング１０に発生する残留応力がより低減される。

その結果、残留応力による上側ケーシング１０の磁気特性の変動がさらに抑制され、磁歪式荷重センサ１００の感度のばらつきがさらに低減される。

（７） 磁歪式荷重センサのさらに他の構造例
上側ケーシング１０の下端部には、以下のように、複数のスリット１０ａが形成されてもよい。

図９は本発明の一実施の形態に係る磁歪式荷重センサのさらに他の構造例を説明するための図である。図９では、本例の磁歪式荷重センサ１００の水平方向における断面図が示されている。図９は図７のＢ−Ｂ線断面図に相当する。

図９の上側ケーシング１０の下端部には、互いに等間隔となるように切欠き部１０Ｗおよび３つのスリット１０ａが形成されている。すなわち、切欠き部１０Ｗおよび３つのスリット１０ａは、上側ケーシング１０の中心軸を基準として９０度ずつずれた位置に形成されている。

このように、上側ケーシング１０が切欠き部１０Ｗおよび３つのスリット１０ａを有することにより、圧入荷重が、図７の上側ケーシング１０に比べてより低減される。それにより、上側ケーシング１０に発生する残留応力がより低減される。

その結果、残留応力による上側ケーシング１０の磁気特性の変動がさらに十分に抑制され、磁歪式荷重センサ１００の感度のばらつきがさらに十分に低減される。

また、圧入のための荷重を上側ケーシング１０の下端部全体に渡って均一に分散することができる。

それにより、圧入時にケーシング圧入部１１が変形することが防止される。上側ケーシング１０の外周部を水平断面が真円となるように形成した場合、圧入作業後であっても真円度が維持される。

上記に限らず、上側ケーシング１０には、２つのスリット１０ａが形成されてもよいし、４つ以上のスリット１０ａが形成されてもよい。この場合、上側ケーシング１０に形成されるスリット１０ａの数に応じて圧入荷重が低減される。

（８） 圧入荷重、スリットの数、厚みおよび熱処理条件
圧入荷重の大きさは、上側ケーシング１０に形成されるスリット１０ａの数に依存する。また、圧入荷重の大きさは、上側ケーシング１０の厚みおよび熱処理条件にも依存する。

本発明者は、磁歪式荷重センサ１００について、圧入荷重、スリット１０ａの数、厚みおよび熱処理条件の関係を調査するために、以下の実験を行った。

本発明者は、スリット１０ａの数、厚みおよび熱処理条件が異なる７つの上側ケーシングＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６，Ｓ７を作製した。上側ケーシングＳ１〜Ｓ７のそれぞれの構造および熱処理条件は次の通りである。

上側ケーシングＳ１は、下側ケーシング２０の棒状部材２０ｂの熱処理温度よりも高い温度で熱処理することなく作製した。上側ケーシングＳ１には、スリット１０ａを形成しなかった。

上側ケーシングＳ２は、棒状部材２０ｂの熱処理温度よりも高い温度で熱処理することにより作製した。上側ケーシングＳ２には、スリット１０ａを形成しなかった。上側ケーシングＳ２は、図１の上側ケーシング１０に相当する。

上側ケーシングＳ３は、棒状部材２０ｂの熱処理温度よりも高い温度で熱処理することにより作製した。上側ケーシングＳ３には、１つのスリット１０ａを形成した。上側ケーシングＳ３は、図７の上側ケーシング１０に相当する。

上側ケーシングＳ４は、棒状部材２０ｂの熱処理温度よりも高い温度で熱処理することにより作製した。上側ケーシングＳ４には、３つのスリット１０ａを形成した。上側ケーシングＳ４は、図９の上側ケーシング１０に相当する。

上側ケーシングＳ５は、棒状部材２０ｂの熱処理温度よりも高い温度で熱処理することなく作製した。上側ケーシングＳ５には、上側ケーシングＳ３と同様に１つのスリット１０ａを形成した。

上側ケーシングＳ６は、棒状部材２０ｂの熱処理温度よりも高い温度で熱処理することなく作製した。上側ケーシングＳ６には、上側ケーシングＳ４と同様に３つのスリット１０ａを形成した。

上記の上側ケーシングＳ１〜Ｓ６の外周部の厚みは、ともに１．０ｍｍとした。

上側ケーシングＳ７は、棒状部材２０ｂの熱処理温度よりも高い温度で熱処理することにより作製した。上側ケーシングＳ７には、スリット１０ａを形成しなかった。上側ケーシングＳ７の外周部の厚みは、他の上側ケーシングＳ１〜Ｓ６よりも薄く、０．６ｍｍとした。

このように作製した上側ケーシングＳ１〜Ｓ７の各々を、下側ケーシング２０に圧入し、その圧入荷重を測定した。

図１０は、圧入荷重、スリット１０ａの数、厚みおよび熱処理条件の関係についての実験結果を示すグラフである。図１０においては、縦軸が圧入荷重を示し、横軸が上側ケーシングＳ１〜Ｓ７の各々を示す。

図１０においては、横軸に上側ケーシングＳ１〜Ｓ７の符号が付されるとともに、各上側ケーシングＳ１〜Ｓ７のスリット１０ａの数、熱処理条件および厚みが示されている。

図１０に示すように、棒状部材２０ｂの熱処理温度よりも高い温度での熱処理がされず、スリット１０ａも形成されない上側ケーシングＳ１の圧入荷重は、他の上側ケーシングＳ２〜Ｓ７の圧入荷重に比べて非常に大きい。

これに対して、スリット１０ａを有する上側ケーシングＳ５，Ｓ６については、スリット１０ａの数が多くなるほど圧入荷重が低減されている。

また、棒状部材２０ｂの熱処理温度よりも高い温度での熱処理が施された上側ケーシングＳ２，Ｓ３，Ｓ４については、さらに圧入荷重が低減されている。

さらに、棒状部材２０ｂの熱処理温度よりも高い温度での熱処理が施され、厚みが薄い上側ケーシングＳ７の圧入荷重は、上側ケーシングＳ１の圧入荷重に比べて約半分に低減されている。

上記の結果から、上側ケーシング１０の厚みを薄く設定し、上側ケーシング１０に棒状部材２０ｂの熱処理温度よりも高い温度での熱処理を施すとともに、上側ケーシング１０により多くのスリット１０ａを形成することにより、圧入荷重を低減できることが明らかとなった。

したがって、上側ケーシング１０の厚みを薄く設定し、上側ケーシング１０に棒状部材２０ｂの熱処理温度よりも高い温度での熱処理を施すとともに、上側ケーシング１０により多くのスリット１０ａを形成することにより、磁歪式荷重センサ１００の組立ての作業性を向上させることができる。

なお、上側ケーシング１０の厚さを薄くした場合には、磁気抵抗が増加するが、上側ケーシング１０に棒状部材２０ｂの熱処理温度よりも高い温度での熱処理を施すことにより、磁気抵抗の増加を低減することができる。

（９） 感度およびインピーダンスのばらつき
本実施の形態において、磁歪式荷重センサ１００の感度は、磁歪式荷重センサ１００に所定の荷重が加えられた場合のコイル４０のインピーダンスの変化量（インピーダンス変化量ΔＺ）を、磁歪式荷重センサ１００に荷重が加えられない場合のコイル４０のインピーダンス（初期インピーダンスＺ₀ ）で除算することにより得られる。

磁歪式荷重センサ１００の感度のばらつきは、上側ケーシング１０に形成されるスリット１０ａの有無、上側ケーシング１０の厚みおよび熱処理条件に依存する。また、磁歪式荷重センサ１００の初期インピーダンスＺ₀ のばらつきも、上側ケーシング１０に形成されるスリット１０ａの有無、上側ケーシング１０の厚みおよび熱処理条件に依存する。

本発明者は、磁歪式荷重センサ１００の感度のばらつき、初期インピーダンスＺ₀ のばらつき、圧入荷重、スリット１０ａの数、厚みおよび熱処理条件の関係を調査するために、以下の実験を行った。

本発明者は、スリット１０ａの数、厚みおよび熱処理条件が異なる２種類の上側ケーシングＴ１，Ｔ２を作製した。上側ケーシングＴ１，Ｔ２のそれぞれの構造および熱処理条件は次の通りである。

上側ケーシングＴ１は、下側ケーシング２０の棒状部材２０ｂの熱処理温度よりも高い温度で熱処理することなく作製した。上側ケーシングＴ１には、スリット１０ａを形成しなかった。また、上側ケーシングＴ１の厚みは、１．０ｍｍとした。この上側ケーシングＴ１は、上記の上側ケーシングＳ１に相当する。

上側ケーシングＴ２は、棒状部材２０ｂの熱処理温度よりも高い温度で熱処理するとともにスリット１０ａを形成することにより、または、棒状部材２０ｂの熱処理温度よりも高い温度で熱処理するとともに厚みを低減することにより作製した。上側ケーシングＴ２は、上記の上側ケーシングＳ３，Ｓ４，Ｓ７に相当する。なお、厚みを低減する場合、上側ケーシングＴ２の厚みは０．６ｍｍとした。

上記の上側ケーシングＴ１，Ｔ２を多数作製し、磁歪式荷重センサ１００の量産を行った。量産された複数の磁歪式荷重センサ１００の各々について、コイル４０の初期インピーダンスＺ₀ を測定した。また、個々の磁歪式荷重センサ１００に６００Ｎの荷重を加えて初期インピーダンスＺ₀ からのインピーダンス変化量ΔＺを測定した。それにより、個々の磁歪式荷重センサ１００の感度を算出した。

図１１ａおよび図１１ｂは、磁歪式荷重センサ１００の感度および初期インピーダンスＺ₀ のばらつきを示すグラフである。図１１ａおよび図１１ｂにおいては、縦軸が磁歪式荷重センサ１００の初期インピーダンスＺ₀ を示し、横軸が磁歪式荷重センサ１００の感度を示す。

図１１ａでは、上側ケーシングＴ１を備える磁歪式荷重センサ１００の感度および初期インピーダンスＺ₀ のばらつきの範囲が点線Ｔ１で示されている。

上側ケーシングＴ１を備える磁歪式荷重センサ１００では、約５０％の範囲ＳＥ１に渡って感度がばらついた。また、上側ケーシングＴ１を備える磁歪式荷重センサ１００では、約１２Ωの範囲Ｚ０１に渡って初期インピーダンスＺ₀ がばらついた。

図１１ｂでは、上側ケーシングＴ２を備える磁歪式荷重センサ１００の感度および初期インピーダンスＺ₀ のばらつきの範囲が点線Ｔ２で示されている。

上側ケーシングＴ２を備える磁歪式荷重センサ１００では、約２０％の範囲ＳＥ２に渡って感度がばらついた。また、上側ケーシングＴ２を備える磁歪式荷重センサ１００では、約７Ωの範囲Ｚ０２に渡って初期インピーダンスＺ₀ がばらついた。

上記の他、本発明者は、次の上側ケーシングＴ３を備える磁歪式荷重センサ１００についても、感度のばらつきを測定した。

上側ケーシングＴ３は、棒状部材２０ｂの熱処理温度よりも高い温度で熱処理することにより作製した。上側ケーシングＴ３には、スリット１０ａを形成しなかった。上側ケーシングＴ３の厚みは、１．０ｍｍとした。上側ケーシングＴ３は、上記の上側ケーシングＳ２に相当する。

この場合、上側ケーシングＴ３を備える磁歪式荷重センサ１００では、約２４％の範囲に渡って感度がばらついた（図示せず）。

上記の結果から、上側ケーシングＴ３を備える磁歪式荷重センサ１００では、上側ケーシングＴ１を備える磁歪式荷重センサ１００よりも、感度のばらつきが低減されることが明らかとなった。また、上側ケーシングＴ２を備える磁歪式荷重センサ１００では、上側ケーシングＴ３を備える磁歪式荷重センサ１００よりも、感度のばらつきがさらに低減されることが明らかとなった。

このように、磁歪式荷重センサ１００の感度のばらつきは、上側ケーシング１０に棒状部材２０ｂの熱処理温度よりも高い温度で熱処理を行うことにより低減され、さらに上側ケーシング１０にスリット１０ａを設けること、または上側ケーシング１０の厚みを低減することによりさらに低減される。

また、上側ケーシングＴ２を備える磁歪式荷重センサ１００では、上側ケーシングＴ１を備える磁歪式荷重センサ１００よりも、初期インピーダンスＺ₀ のばらつきが低減されることが明らかとなった。

このように、磁歪式荷重センサ１００の初期インピーダンスＺ₀ のばらつきは、上側ケーシング１０に棒状部材２０ｂの熱処理温度よりも高い温度で熱処理を行うこと、上側ケーシング１０にスリット１０ａを設けること、または上側ケーシング１０の厚みを低減することにより低減される。

（１０） 他の実施の形態
上記実施の形態に係る磁歪式荷重センサ１００において、上側ケーシング１０は水平断面が円形の略釣鐘形状を有するが、上側ケーシング１０は水平断面が楕円の略釣鐘形状を有してもよく、略直方体形状を有してもよい。

また、上記では、下側ケーシング２０の棒状部材２０ｂの上下方向の長さはボビン５０および上側ケーシング１０の上下方向の長さよりも長いが、棒状部材２０ｂの上下方向の長さとボビン５０および上側ケーシング１０の上下方向の長さとの関係はこれに限定されない。例えば、下側ケーシング２０の棒状部材２０ｂの上下方向の長さは上側ケーシング１０の上下方向の長さと同じであってもよい。

また、下側ケーシング２０の棒状部材２０ｂの上下方向の長さは上側ケーシング１０の上下方向の長さよりも短くてもよい。この場合、上側ケーシング１０の孔部１０Ｈから棒状部材２０ｂが突出しない。したがって、受圧部ＰＳに他の部材を介して荷重を加える。

また、棒状部材２０ｂの形状は円柱形状に限られない。棒状部材２０ｂは四角柱形状を有してもよいし、楕円柱形状を有してもよい。

（１１） 請求項の各構成要素と実施の形態の各部との対応
上記実施の形態に係る磁歪式荷重センサ１００においては、ボビン５０の貫通孔５０Ｈが貫通孔に相当し、コイル４０およびボビン５０がコイルに相当し、棒状部材２０ｂが棒状部材に相当し、ボビン台座２２が台座に相当し、上側ケーシング１０の孔部１０Ｈが開口に相当し、上側ケーシング１０がケーシング部材に相当する。

また、ケーシング圧入部１１がケーシング部材の嵌合部に相当し、上側ケーシング１０の切欠き部１０Ｗが切欠きに相当し、棒状部材２０ｂと略平行な鉛直方向が第１の方向に相当し、水平方向が第２の方向に相当する。

さらに、下側フランジ部５３がフランジに相当し、コイル４０を形成する導線およびリード線４０Ｒが導線に相当し、リード線取り出し部５４が導線取り出し部に相当し、リード線案内溝５６が案内溝に相当する。

また、収縮チューブ７０が被覆チューブに相当し、拡大部２３ｒが拡大部に相当し、貫通孔５０Ｈの下側フランジ部５３側の端部が貫通孔の端部に相当し、弾性リング６０が弾性部材に相当する。

本発明は、荷重の検出等に有効に利用できる。

本発明の一実施の形態に係る磁歪式荷重センサの外観斜視図である。 図１の磁歪式荷重センサの側面図である。 図１の磁歪式荷重センサの上面図である。 図１の磁歪式荷重センサの組立て図である。 図１の磁歪式荷重センサに用いられるボビンを下方から見た外観斜視図である。 図１の磁歪式荷重センサのＡ−Ａ線における詳細断面図である。 図１の磁歪式荷重センサの動作を説明するための図である。 本発明の一実施の形態に係る磁歪式荷重センサの他の構造例を説明するための図である。 本発明の一実施の形態に係る磁歪式荷重センサの他の構造例を説明するための図である。 本発明の一実施の形態に係る磁歪式荷重センサの他の構造例を説明するための図である。 本発明の一実施の形態に係る磁歪式荷重センサのさらに他の構造例を説明するための図である。 圧入荷重、スリットの数、厚みおよび熱処理条件の関係についての実験結果を示すグラフである。 磁歪式荷重センサの感度および初期インピーダンスのばらつきを示すグラフである。 磁歪式荷重センサの感度および初期インピーダンスのばらつきを示すグラフである。

符号の説明

１０ 上側ケーシング
１０Ｈ 孔部
１０Ｗ 切欠き部
１１ ケーシング圧入部
２０ｂ 棒状部材
２２ ボビン台座
２３ｒ 拡大部
４０ コイル
４０Ｒ リード線
５０ ボビン
５０Ｈ 貫通孔
５３ 下側フランジ部
５４ リード線取り出し部
５６ リード線案内溝
６０ 弾性リング
７０ 収縮チューブ
１００ 磁歪式荷重センサ

Claims (14)

1. 貫通孔を有するコイルと、
   荷重を受けるための一端を有しかつ前記コイルの前記貫通孔に挿入され、磁性材料からなる棒状部材と、
   前記棒状部材の他端に一体的に形成され、前記コイルを支持する台座と、
   前記コイルを収容するように前記台座に嵌合され、前記棒状部材の前記一端が荷重を受けることを可能にする開口を有するケーシング部材と、
   前記ケーシング部材の内側の端面と前記コイルの端面との間に設けられた弾性部材とを備えたことを特徴とする磁歪式荷重センサ。
2. 前記台座および前記ケーシング部材は、磁性材料からなり、前記コイルにより発生される磁界の磁気通路として機能することを特徴とする請求項１記載の磁歪式荷重センサ。
3. 前記ケーシング部材は、前記台座との嵌合部に前記ケーシング部材の内部と外部とを連通させる切欠きを有することを特徴とする請求項１または２記載の磁歪式荷重センサ。
4. 前記棒状部材と略平行な第１の方向における前記切欠きの長さは、前記第１の方向に直交する第２の方向における前記切欠きの長さよりも長いことを特徴とする請求項３記載の磁歪式荷重センサ。
5. 前記コイルは、前記台座に支持されるフランジを有するボビンと、前記ボビンに巻回される導線とを含み、
   前記ボビンのフランジは、前記コイルから引き出される前記導線を前記ケーシング部材の外部に導く通路を形成する導線取り出し部を備え、
   前記導線取り出し部は、前記切欠きに嵌合するように形成されることを特徴とする請求項３または４記載の磁歪式荷重センサ。
6. 前記フランジは、前記導線を前記導線取り出し部の通路へ案内する案内溝を備えることを特徴とする請求項５記載の磁歪式荷重センサ。
7. 少なくとも前記案内溝および前記導線取り出し部の通路を通る範囲で、前記導線を被覆する被覆チューブをさらに備えることを特徴とする請求項６記載の磁歪式荷重センサ。
8. 前記ケーシング部材は、前記台座との嵌合部に１または複数のスリットを有することを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の磁歪式荷重センサ。
9. 前記ケーシング部材は、前記台座との嵌合部に複数のスリットを有し、
   前記複数のスリットは、等間隔で形成されたことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の磁歪式荷重センサ。
10. 前記棒状部材は、前記台座に向かって漸次断面が拡大するような拡大部を前記他端に有することを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の磁歪式荷重センサ。
11. 前記棒状部材の前記拡大部の側における前記貫通孔の端部は、前記台座に向かって漸次拡大する断面を有することを特徴とする請求項１０記載の磁歪式荷重センサ。
12. 前記棒状部材の外面と、前記貫通孔の内面との間に、隙間が設けられ、
    前記棒状部材の拡大部の最大の断面は、前記貫通孔の最大の断面と等しい寸法を有することを特徴とする請求項１１記載の磁歪式荷重センサ。
13. 前記開口を覆うように前記ケーシング部材に貼り付けられた弾性カバーをさらに備えることを特徴とする請求項１〜１２のいずれかに記載の磁歪式荷重センサ。
14. 前記ケーシング部材は、前記棒状部材の熱処理温度よりも高い温度で熱処理されたことを特徴とする請求項１〜１３のいずれかに記載の磁歪式荷重センサ。

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