JPH08110273A

JPH08110273A - 荷重センサ

Info

Publication number: JPH08110273A
Application number: JP26809894A
Authority: JP
Inventors: Kunio Shirakawa; 邦雄白川; Hiroshi Ichinose; 弘志一瀬
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1994-10-07
Filing date: 1994-10-07
Publication date: 1996-04-30
Anticipated expiration: 2016-12-04
Also published as: JP3234417B2

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】荷重センサに外乱振動が加わったり、衝撃的な
荷重が印加されたりした場合でも、弾性支持板やボンデ
ィングワイヤの振動が抑制され、また環境条件にかかわ
らずハウジング内部の結露が防止されるような荷重セン
サを提供する。【構成】メインハウジング１０Ｂの端部内周とホルダ５
の端部外周との間の隙間は、シールダイアフラム１８で
封止されて、その内部には密封された空所が形成され、
密封空所内には電気的に絶縁性、化学的に不活性で、機
械的な緩衝作用を呈するシリコーンオイルオイルなどの
絶縁緩衝流体１９が充填される。弾性支持板６、７に
は、絶縁緩衝流体１９が自由に流通するための流通用開
口２０が適当に設けられ、動作時に、荷重センサに外乱
振動や衝撃的な荷重が加わっても、絶縁緩衝流体１９の
作用によって弾性支持板６、７の振動が抑制される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は荷重センサに関し、特
に、歪みゲージなどの歪み検知素子が歪みを受けた時の
該素子の抵抗変化に基づいて荷重の大きさを検知する荷
重センサにおいて、衝撃的荷重や外乱振動などによる異
常または誤出力の発生や配線の断線などを防止した荷重
センサに関する。

【０００２】

【従来の技術】起歪体つまり検知部に検知素子を貼付
け、荷重が加わった場合に生じる前記検知素子の歪みに
起因する抵抗変化によって印加された荷重を測定する荷
重センサが知られている。この種の荷重センサにおい
て、検知部の降伏点または耐荷重を超える荷重が印加さ
れると、検知部は塑性変形し、正確な荷重測定ができな
いばかりでなく、検知素子の破損等、センサの故障にも
つながる。

【０００３】ところが、実際の荷重検出では、規定の測
定範囲を超えた、予定しない超過荷重が加わることは避
け難い。その対策として、検知部の耐荷重を定格値以上
に十分大きくしておくことが考えられるが、それではセ
ンサの寸法が大きくなり、該センサを組込んだ装置の大
型化やコスト上昇を招くことは明らかである。そこで本
出願人は先に、図２に示すような荷重センサを提案した
（特願平６−１６０７６８）。

【０００４】図２において、ハウジング１０は有底円筒
形のアンダーハウジング１０Ａおよびこれに嵌合される
メインハウジング１０Ｂよりなり、アンダーハウジング
１０Ａの底部には、被測定荷重を接続するためのねじ付
きロッド２が設けられる。該アンダーハウジング１０Ａ
内の前記ロッド２と同心位置には、荷重検知用の歪みゲ
ージを設けた検知ダイヤフラム３が配される。該検知ダ
イヤフラム３の中心軸には、溶接等適宜の手段で、荷重
印加部としてのフランジ４が結合されている。前記検知
ダイヤフラム３を所定位置に保持するため、次のような
構成が採られている。

【０００５】まず、前記検知ダイヤフラム３は環状のホ
ルダ５の内周に嵌合されている。該ホルダ５の外周には
環状の弾性支持板６，７の内周が嵌合され、該支持板
６，７の内周部は、ホルダ５の外周に接合されたインナ
ブッシュ８，９により、該インナブッシュ８，９とホル
ダ５との間で挟まれて固定されている。一方、アンダー
ハウジング１０Ａの外周には筒状のメインハウジング１
０Ｂが圧入され、その端部の爪１１によってアンダーハ
ウジング１０Ａに結合されている。前記アンダーハウジ
ング１０Ａの端部とメインハウジング１０Ｂとの間には
前記支持板６，７の外周部およびアウタブッシュ１２が
配されており、これらは、前記爪１１の係合時にアンダ
ーハウジング１０Ａに対して挟み込まれ、固定される。

【０００６】前記ホルダ５の一端には検知ダイヤフラム
３上の歪みゲージの抵抗変化を外部に引出すための回路
基板１３が接着等の適宜の手段によって固定されてい
る。該基板１３と歪みゲージ（共に図示せず）とは、例
えば、Ａｕのボンディングワイヤ１４によって接続され
ている。

【０００７】前記フランジ４は、前記検知ダイヤフラム
３およびロッド２の中心軸と同心的に配置されたねじ付
きロッド１５を有する。該フランジ４の外周の端面１６
はストッパ面となるものであり、前記メインハウジング
１０Ｂの端面と予定の間隙ｇを有して対向している。こ
の間隙ｇは、検知ダイヤフラム３の耐荷重つまり被測定
荷重による弾性支持板６，７の最大変位量に相当する値
以下に設定される。このような間隙ｇを介してストッパ
面１６とメインハウジング１０Ｂと各端面を対向配置し
ておくことにより、検知ダイヤフラム３の弾性限界内の
任意に設定された許容最大荷重が印加されたときに、ス
トッパ面１６とメインハウジング１０Ｂの端面とが当接
するので、それ以上の荷重が印加されて検知ダイヤフラ
ム３や支持板６，７が塑性変形したり、破損されるのを
防止できる。なお、前記支持板６，７の弾性範囲内であ
れば、荷重と歪みとが平衡した状態で検知ダイヤフラム
３の歪みが測定されるので、該支持板６，７の弾性係数
にばらつきがあっても荷重の測定精度には影響しない。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記のセンサには、環
境条件によって次のような問題点があることが分かっ
た。荷重センサに外乱振動が加わったり、衝撃的な荷重
が印加されたりすると、弾性支持板７、８が振動し、異
常な出力や誤信号を生じたり、測定精度が低下したり
し、さらにはボンディングワイヤ１４が振動して断線の
原因になる問題がある。また環境条件によっては、ハウ
ジング内部に結露を生じて内部の構成部材や配線を腐食
させたり、計測出力信号の漏洩を生じたりする問題もあ
る。

【０００９】本発明は、上記の問題を解決するためにな
されたものであり、その目的は、荷重センサに外乱振動
が加わったり、衝撃的な荷重が印加されたりした場合で
も、弾性支持板やボンディングワイヤの振動が抑制さ
れ、また環境条件にかかわらずハウジング内部の結露が
防止されるような荷重センサを提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の荷重センサは、
被測定荷重を測定するための歪みゲージが設けられた荷
重検知素子および該検知素子を保持するホルダからなる
荷重検知部と、前記荷重検知部を、その中央内部に収納
するハウジングと、それぞれが被測定荷重の印加方向と
ほぼ直角な面内に配置され、その内周部が前記荷重検知
部に固定されてこれを保持すると共に、その外周部が前
記ハウジング内周面に固定された複数枚の弾性板と、前
記ハウジング内周面端部および荷重検知部のホルダの外
周面端部との間を密封封止するシールダイアフラムと、
前記ハウジング、荷重検知部のホルダ、およびシールダ
イアフラムで包囲された密封空所内に充満された絶縁性
緩衝流体（例えば、シリコーンオイルなど）とを具備
し、前記弾性板には、絶縁性緩衝流体の流通を可能にす
る流通用開口が形成されている。

【００１１】

【作用】例えば、シリコーンオイルなどの絶縁性緩衝流
体が、ハウジング、荷重検知部のホルダ、およびシール
ダイアフラムで包囲された密封空所内に充満されるの
で、荷重センサに外乱振動や衝撃的な荷重が加わった場
合でも、絶縁緩衝流体の作用によって弾性支持板の振
動や変位が抑制され、異常出力や誤信号の発生、ならび
に測定精度の低下が防止されると共に、ボンディング
ワイヤの振動も抑制されるので、断線の発生も事実上完
全に防止される。さらに、ハウジング内部に結露を生ず
ることがなくなり、ハウジング内部構成部材や配線の腐
食、計測出力信号の漏洩、短絡が防止され、測定精度の
維持と長寿命化を実現できる。

【００１２】

【実施例】以下、図面を参照して本発明を詳細に説明す
る。図１は本発明の一実施例の荷重センサの断面図であ
る。同図において、図２と同一の符号は同一または同等
部分を表わす。メインハウジング１０Ｂの端部内周とホ
ルダ５の端部外周との間の隙間は、シールダイアフラム
１８で封止されて、その内部には密封された空所が形成
され、前記密封空所内には電気的に絶縁性、化学的に不
活性で、機械的な緩衝作用を呈するシリコーンオイルオ
イルなどの絶縁緩衝流体１９が充填される。弾性支持板
６、７には、絶縁緩衝流体１９が自由に流通するための
流通用開口２０が適当に設けられる。

【００１３】動作時に、荷重センサに外乱振動や衝撃的
な荷重が加わっても、絶縁緩衝流体１９の作用によって
弾性支持板６、７の振動が抑制されるので、異常出力や
誤信号を発生することがなくなり、測定精度が低下する
こともなくなる。また、ボンディングワイヤ１４の振動
も抑制されるので、断線の発生も事実上完全に防止され
る。さらに、ハウジング１０の内部が絶縁緩衝流体１９
で充満されるので、ハウジング内部に結露を生ずること
がなくなり、したがってハウジング内部の構成部材や配
線が腐食したり、計測出力信号の漏洩を生じたりするこ
ともなくなる。また環境温度の変化によって充填流体が
膨脹収縮して内部圧力が変化しようとすると、シールダ
イアフラム１８が変形して内部圧力を実質上一定に保持
するので、荷重センサの基本出力特性はほぼ一定に保た
れる。

【００１４】

【発明の効果】本発明によれば、シールダイアフラム１
８で封止されたハウジング内部空所に絶縁緩衝流体１９
を充填させたので、荷重センサに外乱振動や衝撃的な荷
重が加わった場合でも、絶縁緩衝流体１９の作用によっ
て弾性支持板６、７の振動が抑制され、異常出力や誤信
号の発生、ならびに測定精度の低下が防止される。ま
た、ボンディングワイヤ１４の振動も抑制されるので、
断線の発生も事実上完全に防止される。さらに、ハウジ
ング１０の内部が絶縁緩衝流体１９で充満されるので、
ハウジング内部に結露を生ずることがなくなり、ハウジ
ング内部構成部材や配線の腐食、計測出力信号の漏洩、
短絡を防止して測定精度の維持と長寿命化を実現でき
る。また環境温度の変化による充填流体の膨脹収縮によ
って内部圧力が変化しようとすると、シールダイアフラ
ム１８が変形して内部圧力を実質上一定に保持するの
で、荷重センサの基本出力特性をほぼ一定に保つことが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す荷重センサの断面図で
ある。

【図２】本出願人が先に提示した荷重センサの断面図で
ある。

【符号の説明】

３…検知ダイヤフラム、４…フランジ、５…ホル
ダ、６，７…支持板、８，９…インナブッシュ、１
０…ハウジング１０Ａ…アンダーハウジング１０Ｂ…メインハウジング、１２…アウタブッシュ、
１３…回路基板、１４…ワイヤ、１６…ストッパ
面１８…シールダイアフラム１９…シリコーンオイ
ル（絶縁緩衝流体）２０…流通用開口

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被測定荷重を測定するための歪みゲージが
設けられた荷重検知素子および該検知素子を固定保持す
るホルダからなる荷重検知部と、前記荷重検知部を、その中央内部に収納するハウジング
と、それぞれが被測定荷重の印加方向とほぼ直角な面内に配
置され、その内周部が前記荷重検知部に固定されてこれ
を保持すると共に、その外周部が前記ハウジング内周面
に固定された複数枚の弾性支持板と、前記ハウジング内周面端部および荷重検知部のホルダの
外周面端部との間を密封封止するシールダイアフラム
と、前記ハウジング、荷重検知部のホルダ、およびシールダ
イアフラムで包囲された密封空所内に充満された絶縁性
緩衝流体とを具備し、前記弾性支持板には、絶縁性緩衝流体の流通を可能にす
る流通用開口が形成されたことを特徴とする荷重セン
サ。
【請求項２】前記絶縁性緩衝流体はシリコーンオイルで
あることを特徴とする請求項１記載の荷重センサ。
【請求項３】前記シールダイアフラムは、前記絶縁性緩
衝流体の膨脹収縮に応じて変形し、前記絶縁性緩衝流体
の圧力を実質上一定に保持することを特徴とする請求項
１または第２項記載の荷重センサ。