JPH04145334A

JPH04145334A - 荷重センサ

Info

Publication number: JPH04145334A
Application number: JP26910690A
Authority: JP
Inventors: Minoru Araki; 実荒木; Juhei Takahashi; 寿平高橋
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1990-10-05
Filing date: 1990-10-05
Publication date: 1992-05-19

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、自動車等の走行の際にサスペンション（スト
ラッド）に掛かる車体の荷重、換言すると車体に掛かる
サスペンションからの荷重等を検知するために用いる荷
重センサに関する。

従来の技術従来、この種の荷重センサは、荷重によって金属歪ゲー
ジに歪を与え、この歪に伴う電位差から電圧に変換する
ことによってセンサ出力を得ることができるように構成
されている。以下、上記従来の荷重センサについて図面
を参照しながら説明する。

第３図（ａ）ないしくＣ１は従来の荷重センサを示し、
第３図（ａ）は側面図、第３図（ｂｌは金属歪ゲージを
ブリッジ接続した回路図、第３図（Ｃ１は上記ブリッジ
回路の電位差から電圧を出力するための回路のブロック
図である。

第３図（ａ）において、３１はロッドであり、中間部に
両端部に対する一対の直角部３２．３３と、直角部３２
．３３間に両端部に対する平行部３４が形成され、平行
部３４に２つの金属歪ゲージ３５．３６が貼付され、直
角部３２．３３にそれぞれ金属歪ゲージ３７．３８が貼
付されている。これら４個の金属歪ゲージ３５〜３８は
、第３図（ｂｌに示すように、金属歪ゲージ３５．３６
の抵抗値が大きくなり、金属歪ゲージ３７．３８の抵抗
値が小さくなることにより、出力端子Ａ、Ｂ間の電位差
が大きくなるようにブリッジ接続されている。第３図（
Ｃ１に示すように出力端子Ａ、Ｂはそれらの電位差を増
幅する差動増幅回路３９に接続されている。

上記ロッド３１はその両端部が車体、若しくはサスペン
ションに支持されている。

以上の構成において、以下、その動作について説明する
。

ブリッジ回路に定電圧、若しくは定電流を入力する。そ
して、ロッド３１に荷重が掛かると、金属歪ゲージ３７
．３８は圧縮荷重を受け、金属歪ゲージ３５．３６は伸
長荷重を受ける。これによりブリッジ接続された金属歪
ゲージ３７．３８の抵抗値は小さくなり、金属歪ゲージ
３５．３６の抵抗値は大きくなる。したがって、出力端
子ＡＢ間の電位差が大きくなり、差動増幅回路３９の出
力も歪に比例して大きくなる。

このように、上記従来の荷重センサでも荷重に比例した
電気出力を得ることができる。

なお、上記荷重センサにおいて、半導体歪ゲージを用い
れば感度を向上させることができるが、高温に弱いため
、広い動作温度範囲が要求される自動車に利用する場合
には、感度は悪いが温度特性のよい金属歪ゲージが使用
される。

発明が解決しようとする課題しかしながら、上記従来の荷重センサでは、感度に劣る
ため、車内部のノイズに埋もれやすく、つまりＳ／Ｎが
悪く、分解能に劣るという問題があった。

本発明は、このような従来の問題を解決するものであり
、感度に優れ、Ｓ／Ｎが良く、分解能を向上させること
ができ、したがって、利用するシステムの制御精度を向
上させることができるようにした荷重センサを提供する
ことを目的とするものである。

課題を解決するための手段上記目的を達成するための本発明の技術的解決手段は、
荷重を受ける受部材と、この受部材に荷重が加わると歪
を生じるように設けられたアモルファス材料からなる磁
歪体と、この磁歪体に歪が生じることによりインダクタ
ンスに差異を生じるように設けられた２つのピックアッ
プコイルと、このピックアップコイルのインピーダンス
の差異により上記荷重に比例した電気出力を得る回路と
を備えたものである。

そして、上記受部材が円筒状部と、この円筒状部の内側
中央部に設けられ、荷重を受ける隔壁を有し、上記アモ
ルファス材料からなる磁歪体を上記円筒状部の外周に接
着し、上記２つのピックアップコイルを上記磁歪体の外
周において上記隔壁を挟む両側に配置することができる
。また、長方形の磁性体製の箔からなり、あらかじめ円
筒状に巻き癖をつけられたヨークをピックアップコイル
の外周に設けることができ、また、上記２つのピックア
ップコイルを３つに分割された樹脂製の円筒状のボビン
により挟むことができる。

または上記受部材が荷重による回転トルクを受けるよう
に円筒状、若しくは円柱状の軸材からなり、上記アモル
ファス材料からなる磁歪体が枠体と、この枠体の内側に
連設された縞状部とからなり、この２枚の磁歪体を縞状
部が斜方向で対称的になるように配置して上記軸材の外
周に接着し、上記２つのピックアップコイルを上記各磁
歪体の外周に対応して設けることができる。

作用したがって、本発明によれば、受部材に荷重が掛かると
、磁歪体の歪により生じる透磁率の変化により２つのピ
ックアップコイルのインダクタンスに差異が生じ、これ
に伴い、回路から荷重に比例した電気出力を得ることが
でき、この出力によりシステムを制御することができる
。そして、上記磁歪体として磁歪率に優れたアモルファ
ス材料を用いているので、大きな電気出力を得ることが
できる。

実施例以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明
する。

まず、本発明の第１の実施例について説明する。

第１図（ａ）ないしくＣ１は本発明の第１の実施例にお
ける荷重センサを示し、第１図（ａ）は要部の断面図、
第１図（ｂｌはピックアップコイルを抵抗とブリッジ接
続した回路図、第１図（Ｃ１は上記ブリッジ回路の電位
差から電圧を出力するための回路のブロック図である。

第１図（ａ）に示すように、受部材１は非磁性材料製で
、ベース２と、このベース２の中央部に一体的に設けら
れた円筒状部３と、円筒状部３の内側中央部に一体的に
設けられた隔壁４とから構成されている。円筒状部３の
外周には浅い環状溝５が形成され、環状溝５内に歪が加
わると透磁率が変化するアモルファス材料からなる薄肉
の円筒状の磁歪体６が接着されている。磁歪体６の外周
において、２つのピックアップコイル７と８が隔壁４を
挟む両側に配置され、３つに分割された樹脂製の円筒状
のボビン９．１０１１１により挟まれている。ボビン９
．１０．１１およびピックアップコイル７．８の外周に
おいて円筒状のヨーク１２がベース２に固定されている
。ヨーク１２は磁性材からなり、磁歪体６を含む磁気回
路が形成されると共に、感度向上のため、外部からの磁
気ノイズが遮断されている。そして、上記のように３つ
に分割されたボビン９．１０．１１によりピックアップ
コイル７．８を挟むようにすると、ボビン９．１０，１
１の肉厚を必要最小限とし、磁気回路の磁気抵抗の大半
を占めていたボビンの磁気抵抗を最小にし、感度の向上
を図ることができる。

第１図（ｂｌに示すように、２つのピックアップコイル
７．８と２つの抵抗Ｒ１、Ｒ２とでブリッジ回路が構成
され、発振回路１３から正弦波、若しくは矩形波が入力
され、ピックアップコイル７、若しくは８のインダクタ
ンスが低下することにより、出力端子ＡＳＢ間の電位差
が増減するようになっている。出力端子Ａ、Ｂは第１図
（Ｃ１に示すように、それらの電位差を増幅する差動増
幅回路１４に接続され、差動増幅回路１４は交流信号を
直流信号に変換する整流回路１５に接続され、整流回路
１５はリップル分を除去する平滑回路１６に接続されて
いる。

上記のように構成された荷重センサは、受部材１のベー
ス２が車体、若しくはサスペンションに支持され、サス
ペンション、若しくは車体に固定された荷重伝達ポール
１７の先端が円筒状部３の先端側から挿入され、隔壁４
に当接されている。

以上の構成において、以下、その動作について説明する
。

荷重が荷重伝達ポール１７に加えられると、受部材１の
隔壁４を押圧し、これによりアモルファス材料からなる
磁歪体６におけるベース２側の約半分にのみ歪を加える
ことになる。このアモルファス材料からなる磁歪体６は
、歪を受けると透磁率が減少するが、その磁歪率は上記
従来例の金属歪ゲージのゲージ率に比して非常に大きく
、１００倍程度になる。そして、上記のように磁歪体６
の約半分に歪が生じると、ブリッジ回路における歪か加
えられた側のピックアップコイル８の方のみインダクタ
ンスが低下する。つまり、荷重に比例してブリッジ回路
の出力端子Ａ、Ｂ間の電位差が増減する。この電位差を
差動増幅回路１４により増幅し、整流回路１５により直
流信号に変換し、平滑回路１６により直流信号に含まれ
るリップル分を除去することにより、結果的に荷重に比
例した電圧出力を得ることができる。

このように、上記実施例によれば、金属歪ゲージに比し
て１００倍もの磁歪率を持つアモルファス材料を用いて
荷重を検出するようにしているので、Ｓ／Ｎの良い、し
かも、分解能の小さい電圧出力を得ることができるとい
う利点を有する。

なお、ヨーク１２は長方形の磁性体からなる箔にあらか
じめ円筒状に巻き癖をつけたものを用い、これをボビン
９．１０，１１およびピ。

クアップコイル７．８の外周に巻いてベース２に接着し
てもよい。

次に、本発明の第２の実施例について説明する。

第２図（ａ＞、（ｂｌは本発明の第２の実施例における
荷重センサを示し、第２図＜ａ）は要部の構成図、第２
図（ｂｌは磁歪体の平面図である。

本実施例においては、第２図（ａ）に示すように、受部
材２１として、円筒状、若しくは円柱状の軸材が用いら
れる。一方、アモルファス材料からなる磁歪体２２．２
３は、第２図（ｂ）に示すように、長方形（１５ｗＸ　
３０ｗｅ　）の薄膜状のアモルファス材料に斜縞状にエ
ツチングされ、枠体２４と、この枠体２４の内側に斜縞
状部２５が連設されている。これら２枚の磁歪体２２．
２３は、あらかじめ円筒状に巻き癖がつけられ、斜縞状
部２５が対称的になるように配置されて受部材２１であ
る軸材の外周に接着されている。各磁歪体２２．２３の
外周に各ピックアップコイル２６．２７が設けられてい
る。

その他の回路構成は上記第１の実施例と同様である。

上記のように構成された荷重センサは、例えば、受部材
２１である軸材の両端が車体に固定されて、てこ２８が
サスペンションに垂直に配置され、サスペンションから
の荷重がてこ２８を垂直に押し、てこ２８が押されると
、軸材に回転トルクが与えられるように設定されている
。

以上の構成において、以下、その動作について説明する
。

荷重かてこ２８に加えられると、受部材２１である軸材
に回転トルクが与えられる。軸材の外周に接着された一
対のアモルファス材料からなる磁歪体２２．２３は、上
記のように斜縞状部２５が対称的に配置されているため
、それらの外周に対応して配置されたブリッジ回路のピ
ックアップコイル２６．２７のインダクタンスは、荷重
に対して一方が増加し、他方が減少するようになるので
、感度は上記第１の実施例の場合より大きくなる。そし
て、ブリッジ回路の出力端子間の電位差の増減により荷
重に比例した電圧出力を得ることができる。

発明の詳細な説明したように本発明によれば、受部材に荷重が掛か
ると、磁歪体の歪により生じる透磁率の変化により２つ
のピックアップコイルのインダクタンスに差異が生じ、
これに伴い、回路から荷重に比例した電気出力を得るこ
とができ、この出力によりシステムを制御することがで
きる。そして、上記磁歪体として磁歪率に優れたアモル
ファス材料を用いているので、大きな電気出力を得るこ
とができる。このように、感度に優れ、Ｓ／Ｎが良く、
分解能を向上させることができる。したがって、この荷
重センサを使用するシステムの制御精度を高めることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）ないしくＣ１は本発明の第１の実施例にお
ける荷重センサを示し、同図（ａ＞は要部の断面図、同
図ｆｂｌはピックアップコイルを抵抗とブリッジ接続し
た回路図、同図（Ｃ１は上記ブリッジ回路の電位差から
電圧を出力するための回路のブロック図、第２図（ａ）
、（ｂ）は本発明の第２の実施例における荷重センサを
示し、同図（ａ）は要部の構成図、同図（ｂｌは磁歪体
の平面図、第３図（ａ）ないしくＣ１は従来の荷重セン
サを示し、同図（ａ）は側面図、同図（ｂｌは金属歪ゲ
ージをブリッジ接続した回路図、同図ｆｃｌは上記ブリ
ッジ回路の電位差から電圧を出力するための回路のブロ
ック図である。１・・・受部材、２・・・ベース、３・・・円筒状部、
４・・・隔壁、６・・・アモルファス材料からなる磁歪
体、７．８・・・ピックアップコイル、９．１０．１１
・・・ボビン、１２・・・ヨーク、１３・・・発振回路
、１４・・・差動増幅回路、１５・・・整流回路、１６
・・・平滑回路、１７・・・荷重伝達ポール、２１・・
・受部材、２２．２３・・・アモルファス材料からなる
磁歪体、２４・・・枠体、２５・・・斜橋状部、２６．
２７・・・ピックアップコイル、２８・・・てこ。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）荷重を受ける受部材と、この受部材に荷重が加わ
ると歪を生じるように設けられたアモルファス材料から
なる磁歪体と、この磁歪体に歪が生じることによりイン
ピーダンスに差異を生じるように設けられた２つのピッ
クアップコイルと、このピックアップコイルのインピー
ダンスの差異により上記荷重に比例した電気出力を得る
回路とを備えた荷重センサ。
（２）受部材が円筒状部と、この円筒状部の内側中央部
に設けられ、荷重を受ける隔壁を有し、アモルファス材
料からなる磁歪体が上記円筒状部の外周に接着され、２
つのピックアップコイルが上記磁歪体の外周において上
記隔壁を挟む両側に配置された請求項１記載の荷重セン
サ。
（３）受部材が荷重による回転トルクを受けるように円
筒状、若しくは円柱状の軸材からなり、アモルファス材
料からなる磁歪体が枠体と、この枠体の内側に連設され
た縞状部とからなり、この２枚の磁歪体が縞状部を斜方
向で対称的に配置して上記軸材の外周に接着され、２つ
のピックアップコイルが上記各磁歪体の外周に対応して
設けられた請求項１記載の荷重センサ。
（４）長方形の磁性体製の箔からなり、あらかじめ円筒
状に巻き癖をつけられたヨークがピックアップコイルの
外周に設けられた請求項２記載の荷重センサ。
（５）２つのピックアップコイルが３つに分割された樹
脂製の円筒状のボビンにより挟まれた請求項２または４
記載の荷重センサ。