KR100287920B1 - 센싱소자 - Google Patents

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KR100287920B1
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나오야 다카하시
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야자키 야스히코
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Abstract

차량에서의 2방향의 하중변화를 단독으로 또한 동시에 검출하는 것을 과제로 하며 이를 해결하기 위해서는 표면이 절연막으로 덮인 판상부재(2)의 길이방향(X)양측의 고정부(2c)(2d)를 연락하는 센싱소자(1)의 센서부(2b)에, 폭방향과 두께방향의 양 하중센서(3)(4)를 판상부재(2)의 길이방향(X)으로 간격을 두고 배치하고, 폭방향 하중센서(3)를 판상부재(2)의 길이방향(X) 및 폭방향(Y)중 모두 45°로 교차하는 4개의 저항체(3b∼3c)를 대략 정사각형모양으로 접속한 저항부(3a)와, 각 저항체(3b∼3e)의 접속개소에 배치된 4개의 단자부(3f∼3j)로 구성함과 동시에 두께방향 하중센서(4)를 판상부재(2)의 길이방향(X)에 있어 대향하는 저항체(4b)(4d) 및 판상부재(2)의 폭방항(Y)에 있어 대향하는 저항체(4c)(4e)를 대략 정사각형으로 접속한 저항부(4a)와, 각 저항체(4b∼4e)의 접속개소에 배치된 4개의 단자부(4f∼4j)로 구성했다.

Description

센싱소자
최근 트럭 등 중량물을 적재하여 주행하는 차량에 있어서는 주행중에 전복 등의 교통사고를 일으키거나, 차량이나 노면을 쉽게 열화시킨다는 것이 문제시 되고 있다.
이와같은 문제의 발생요인의 하나로서는 과적재를 들 수 있고, 이 과적재를 방지하기 위해 이전부터 차량의 적재중량 즉 차량에 가해지는 하중의 측정이 행해지고 있다.
종래 차량의 하중측정은 흔히 칸칸이라고 불리우는 저울에 측정대상이 되는 차량을 싣고 행했지만 시설이 번잡하고 넓은 설치공간을 필요로 하기 때문에 설치할 수 있는 저울의 수가 제한되어 많은 차량을 측정할 수 없는 외에 설치원가가 높다는 문제가 있었다.
그래서 최근에는 차량자체에 탑재하여 하중을 측정하는 하중측정장치가 제공된다.
예를들면 본 출원인에 의한 제안인 일본국 특원평 7-124860호에서는 도 12에 사시도로 나타내는 것과 같이 일단이 두갈래로 벌어진 형상의 브라켓(33)을 통해 화물대프레임(32)에 연결되는 리브스프링(31)의 타단과 화물대프레임(32)에 연결된 나머지 하나의 브라켓(33)사이에 샤클(34)이 끼워진 것에 착목하고, 이 샤클(34)을 브라켓(33)에 요동가능하게 연결하는 데 사용되는 샤클핀(5)내에 예를들면 스트레인 게이지 타입 센서 등의 하중측정용의 스트레인 게이지 타입의 센싱소자에 부착하여 각 차륜에 대응하는 여러개의 센싱소자의 측정치 합계를 기초로 하중을 산출하도록 하고 있다.
도 13은 샤클핀 내에서의 센싱소자의 배치를 도시하는 단면도로서 상기 샤클핀(5)의 축방향 양단에는 수용부(5a)(5b)가 각각 형성되어있고, 양 수용부(5a)(5b)사이는 통공(5c)에 의해 샤클핀(5)의 내부에서 연통된다.
그리고 상기 샤클핀(5)의 한쪽의 수용부(5a)에는 제 1케이스 어셈블리(9)에 수용된 센싱소자(7)가 이 제 1케이스 어셈블리(9)마다 수용되고, 샤클핀(5)의 다른쪽의 수용부(5b)에는 제 2케이스 어셈블리(11)에 수용된 센싱소자(7)가 이 제 2케이스 어셈블리(11)마다 수용된다.
상기 샤클핀(5)의 양 수용부(5a)(5b)에 각각 수용되는 종래의 센싱소자(7)는 도 14에 사시도로 도시하는 것과 같이 판상부재(7a)와, 센싱부로서의 코일(7g)을 갖추고 있다.
상기 판상부재(7a)는 퍼멀로이 등의 자성재료에 의해 편평한 평면에서 보아 대략 직사각형모양으로 형성되고, 길이방향으로 대략 중앙부분에는 코일부(7b)와, 그 양측에는 고정부(7c)(7c)로 구성되어있다.
상기 길이방향과 직교하는 판상부재(7a)의 폭방향의 양 테두리부에서 상기 코일부(7b)와 양 고정부(7c)(7c)의 경계에 맞추어 4개의 테두리부에는 판상부재(7a)에 걸리는 응력을 완화시키는 반원모양의 절개부(7e)가 각각 형성되고, 이 4개의 절개부(7e)의 내측에 형성되는 상기 코일부(7b)에는 상기 길이방향 및 폭방향으로 각각 간격을 두고 4개의 통공(7f)이 뚫려져있다.
상기 코일(7g)은 교차코일을 구성하는 2개의 마그네트 와이어(7h)를 갖고 있고, 이들 마그네트 와이어(7h)는 에나멜 등의 절연재(도시하지 않음)에 의해 피복된다.
그리고 2개의 마그네트 와이어(7h)중 하나는 상기 길이방향으로 서로 쌍을 이루는 2개의 통공(7f)(7f)에 걸쳐 감겨 그 양단이 각 통공(7f)(7f)에서 각각 바깥으로 나오며, 나머지 하나는 남은 상기 폭방향으로 서로 쌍을 이루는 2개의 통공(7f)(7f)에 걸쳐 감겨 그 양단이 각 통공(7f)(7f)에서 각각 바깥으로 나오게 된다.
이와같이 구성된 센싱소자(7)는 제 1케이스 어셈블리(9)나 제 2케이스 어셈블리(11)에 수용된 상태에서 통상 도 13에 도시하는 것과 같이 판상부재(7a)의 길이방향이 차량의 차폭방향(B)으로 뻗는 샤클핀(5)의 축방향을 따라 또한 판상부재(7a)의 폭방향이 차량의 높이방향(A)이 되는 모양에서 한쪽의 고정부(7c)가 브라켓(33)측에 걸리고, 다른 쪽의 고정부(7c)가 샤클(34)측에 걸리도록 샤클핀(5)의 양 수용부(5a)(5b)내에 배치된다.
이 상태에서 판상부재(7a)의 길이방향으로 서로 쌍을 이루는 2개의 통공(7f)(7f)에 걸쳐 감겨진 마그네트 와이어(7h)의 감는축방향과, 판상부재(7a)의 폭방향으로 서로 쌍을 이루는 2개의 통공(7f)(7f)에 걸쳐 감겨진 마그네트 와이어(7h)의 감는축방향은 모두 판상부재(7a)의 길이방향 및 폭방향을 포함하는 평면을 따르는 방향 즉 차량의 높이방향(A) 및 차폭방향(B)을 포함하는 평면을 따르는 방향이 된다.
그리고 상기 센싱소자(7)에 있어서는 판상부재(7a)의 길이방향으로 서로 쌍을 이루는 2개의 통공(7f)(7f)에 걸쳐 감겨진 마그네트 와이어(7h)의 양 단 사이와, 판상부재(7a)의 폭방향으로 서로 쌍을 이루는 통공(7f)(7f)에 걸쳐 감겨진 마그네트 와이어(7h)의 양 단 사이중 어느 한쪽으로 전류를 흐르게 하면 판상부재(7a)에 자계가 발생하여 다른쪽의 마그네트 와이어(7h)의 양단 사이에 유도전류가 흐르게 된다.
이 상태에서 화물대프레임(32)에서 브라켓(33), 샤클(34) 및 샤클핀(5)의 양단을 통해 판상부재(7a)에 하중이 가해지고 브라켓(33)이 샤클(34)에 대해 차량의 높이방향(A)으로 상대이동하여 판상부재(7a)가 차량의 높이방향(A)을 따라 왜곡되면 판상부재(7a)의 자계방향에 변화가 일어나 상기 다른쪽의 마그네트 와이어(7h)의 양 단사이에 흐르는 유도전류가 변화된다.
이 때문에 판상부재(7a)에 가해지는 하중에 대응한 크기의 전류가 상기 다른쪽의 마그네트 와이어(7h)의 양단에서 출력신호로서 얻어진다.
그러나 상술한 것과 같이 차량이 주행중에 전복 등의 교통사고를 일으키거나 차량이나 노면이 빨리 열화되는 등의 문제는 차량의 과적재만이 원인이라고 할 수 없으며, 적재량에 비해 급한 가감속을 행한 경우에도 일어날 수 있다.
그래서 트럭 등의 차량에 있어서는 차량의 전후방향(C)(도 12참조)에 있어서 하중변화를 측정하여 가감속의 상황을 하중과 함께 파악해 두는 것이 바람직하다.
그러나 상술한 종래의 센싱소자(7)는 본래 적재중량이라는 차량의 높이방향(A)에 가해지는 하중만의 검출을 목적으로 한 것으로 그것에 따라 코일(7g)을 구성하는 2개의 마그네트 와아어(7h)(7h)의 감는축방향이 샤클핀(5)내에 배치된 상태에서 차량의 높이방향(A) 및 샤클핀(5)의 축방향인 차량의 차폭방향(B)으로 각각 뻗기 때문에 이들 높이방향(A) 및 차폭방향(B)에 대한 하중변화밖에 측정할 수 없었다. 그 때문에 차량의 전후방향에 대한 하중변화를 측정하기 위해서는 센싱소자(7)이외의 다른 센서를 이용해야 한다.
이와같이 종래의 스트레인 게이지 타입의 센싱소자(7)는 차량에 가해지는 하중변화를 다른 2방향에 대해 동시에 검출할 수 없다는 문제가 있었다.
본 발명은 상기 사정에 감안하여 행해진 것으로 본 발명의 목적은 차량에서의 2방향의 하중변화를 단독으로 또한 동시에 검출할 수 있는 스트레인 게이지 타입의 센싱소자를 제공하는 데에 있다.
본 발명은 트럭의 적재중량 등을 측정하는 데 이용하며 특히 스트레인 게이지 타입의 센싱소자에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 관한 센싱소자의 사시도.
도 2는 도 1에 도시하는 폭방향 하중센서의 확대평면도.
도 3은 도 1에 도시하는 두께방향 하중센서의 확대평면도.
도 4는 도 3의 폭방향 하중센서의 등가회로도.
도 5는 도 3의 두께방향 하중센서의 등가회로도.
도 6은 차량의 높이방향에서의 하중변화시에 있어 도 2의 폭방향 하중센서의 변형상태를 도시하는 설명도.
도 7은 차량의 높이방향에서의 하중변화시에 있어 도 2의 폭방향 하중센서의 변형상태를 도시하는 설명도.
도 8은 차량의 높이방향에서의 하중변화시에 있어 도 3의 두께방향 하중센서의 변형상태를 도시하는 설명도.
도 9는 차량의 높이방향에서의 하중변화시에 있어 도 3의 두께방향 하중센서의 변형상태를 도시하는 설명도.
도10은 차량의 전후방향에서의 하중변화시에 있어 도 2의 폭방향 하중 센서의 변형상태를 도시하는 설명도.
도11은 차량의 전후방향에서의 하중변화시에 있어 도 3의 두께방향 하중센서의 변형상태를 도시하는 설명도.
도12는 본 발명이 적용되는 하중측정용 센싱소자가 배치되는 차량개소를 도시하는 트랙 등의 대형차량의 분해사시도.
도13은 도12에 도시하는 샤클핀 내에서의 센싱소자의 배치를 도시하는 단면도.
도14는 종래예에 관한 도13의 센싱소자의 사시도.
상기 목적을 달성하기 위해 청구항 1에 기재한 본 발명의 센싱소자는 외부에서의 하중에 의해 왜곡되어 이 왜곡에 따른 레벨신호를 출력하는 센싱소자이며, 제 1 및 제 2부분과, 이들 제 1 및 제 2부분을 연락하는 제 3부분으로 이루어지며, 상기 제 1부분에 대한 상기 제 2부분의 상대이동에 의해 상기 제 3부분이 왜곡되어 상기 제 3부분의 표면의 적어도 일부에 형성된 절연영역과, 상기 절연영역상에 각각 형성된 제 1 및 제 2센서를 갖추고, 상기 제 1 및 제 2의 각 센서는 도전성 재료로 이루어지는 4가닥의 저항체를 브릿지접속하여 이들 저항체끼리의 접속개소중 한쪽의 대각선 상의 2개의 접속개소사이에 전압을 인가하는 것으로 다른쪽의 대각선상의 2개의 상기 접속개소사이에 발생하는 전위차가 상기 제 3부분에 발생하는 전단력에 따라 변화하도록 구성되어있으며, 상기 제 1센서는 상기 제 1 및 제 2부분을 상기 제 3부분이 연락하는 연락방향을 따라 상기 한쪽의 대각선상의 2개의 접속개소 사이를 잇는 선이 뻗도록 상기 절연영역상에 배치되고, 상기 제 2센서는 상기 4개의 저항체 중 2개의 저항체가 상기 연락방향으로 간격을 두고 대향함과 동시에 다른 2개의 저항체가 상기 연락방향과 직교하는 교차방향으로 간격을 두고 대향하도록 상기 절연영역상에 배치되어있는 것을 특징으로 한다.
또 청구항 2에 기재한 본 발명의 센싱소자는 상기 기재가 차량에 걸리는 하중에 의해 이 차량의 높이방향을 따라 상대이동함과 동시에 상기 차량의 높이방향과 직교하는 이 차량의 직교방향을 따라 상대이동가능한 상기 차량의 제 1 및 제 2의 구조체부분 사이에 가설되고, 상기 제 1 및 제 2부분 중 한쪽이 상기 제 1 및 제 2의 구조체 부분중 한쪽에 구조적으로 접속되며, 상기 제 1 및 제 2부분중 다른쪽이 상기 제 1 및 제 2의 구조체 부분중 다른쪽에 구조적으로 접속되고, 상기 교차방향이 상기 차량의 높이방향을 따라 뻗는 것으로 했다.
또한 청구항 3에 기재한 본 발명의 센싱소자는 상기 연락방향이 상기 차량의 차폭방향을 따라 뻗도록 배치되는 것으로 했다.
또 청구항 4에 기재한 본 발명의 센싱소자는 상기 제 3부분이 상기 교차방향과 상기 연락방향 및 상기 교차방향의 양쪽과 직교하는 제 2교차방향 중 적어도 한쪽방향의 치수가 상기 제 1 및 제 2부분보다도 작게 형성되어있는 것으로 했다.
청구항 1에 기재한 본 발명의 센싱소자에 의하면 기재의 제 1부분이 제 2부분에 대해 상대이동하여 기재의 제 3부분이 왜곡되고, 이 상대이동에 따르는 방향의 전단력이 제 3부분에 발생한 경우 제 2부분에 대한 제 1부분의 상대이동이 교차방향을 따르는 것이라면 제 1센서의 4개의 저항체 중 서로에 대향하는 2개의 저항체가 신장하며, 제 2부분에 대한 제 1부분의 상대이동이 교차방향과 연락방향과의 양쪽과 교차하는 방향을 따르는 것이라면 제 2센서의 경우는 4개의 저항체중 연락방향에 대향하는 2개의 저항체가 신장하므로 어떤 경우라도 제 1센서와 제 2센서중 어느한쪽만으로 출력변화가 일어나게 된다.
따라서 기재에 대해 교차방향을 따르는 방향에서의 하중변화가 일어난 경우와, 교차방향과 연락방향의 양쪽과 직교하는 방향을 따른 방향에서의 하중변화가 일어난 경우와의 2방향에서의 하중변화를 단독으로 또한 동시에 검출할 수 있게 된다.
또 청구항 2에 기재한 본 발명의 센싱소자에 의하면 차량에 가해지는 하중에 의해 차량의 제 1 및 제 2의 구조부분 중 한쪽이 다른쪽에 대해 차량의 높이방향을 따라 상대이동하면 연락방향과 직교하는 교차방향이나 또는 이들 연락방향 및 교차방향의 양쪽과 직교하는 방향과의 2개의 방향중 어느 한쪽방향을 따라 기재의 제 1부분이 제 2부분에 대해 상대이동하기 때문에 제 1센서와 제 2센서중 어느 한쪽의 출력변화에 의해 차량에 가해지는 하중 중 차량의 높이방향에 관한 변화를 검출할 수 있게 된다.
또 이와는 별도로 차량에 하중이 가해짐에 따라 또는 차량의 주행상태의 변화에 따라 제 1 및 제 2의 구조체 부분중 한쪽이 다른쪽에 대해 차량의 직교방향으로 상대이동하면 교차방향이나 또는 연락방향 및 교차방향의 양쪽과 직교하는 방향과의 2방향중 어느 한쪽의 방향을 따라 기재의 제 1부분이 제 2부분에 대해 상대이동하기 때문에 제 1센서와 제 2센서중 어느 한쪽의 출력변화에 의해 차량에 가해지는 하중 중 차량의 높이방향과 직교하는 전후방향이나 또는 차폭방향중 어느 한쪽방향에 관한 변화를 동시에 검출할 수 있게 된다.
또 청구항 3에 기재한 본 발명의 센싱소자와 같이 연락방향을 차량의 차폭방향을 따라 뻗도록 하면 교차방향과 연락방향 및 교차방향의 양쪽과 직교하는 방향 중 어느 한쪽이 차량의 높이방향을 따라 뻗게 됨과 동시에 남은 다른 쪽이 차량의 전후방향을 따라 뻗기 때문에 차량에 가해지는 하중변화를 제 1센서와 제 2센서중 어느 한쪽에서 검출할 수 있으며 또한 제 1센서와 제 2센서중 어느 한쪽에서 차량의 전후방향에 가해지는 하중변화를 검출하고, 적재중량의 측정과 동시에 차량의 가감속의 측정을 단일소자로 양쪽에서 행할 수 있게 된다.
또 청구항 4에 기재한 본 발명의 센싱소자에 의하면 기재의 제 1부분이 제 2부분에 대해 교차방향과 연락방향 및 교차방향의 양쪽과 직교하는 제 2교차바향중 적어도 한쪽방향으로 상대이동할 때에 이 방향에 있어서 제 1 및 제 2부분보다도 치수가 작게 형성된 제 3부분에 전단력을 적극적으로 발생시키고, 제 2부분에 대한 제 1 부분의 상대이동방향을 따르는 방향의 하중변화에 따른 출력을 제 1 및 제 2의 각 센서에서 감도가 뛰어나게 출력시킬 수 있다.
다음 본 발명의 실시예에 의한 센싱소자를 도면을 기초로 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 관한 센싱소자의 사시도, 도 2는 도 1에 도시하는 폭방향 하중센서의 확대평면도, 도 3은 도 1에 도시하는 두께방향 하중센서의 확대평면도, 도 4는 도 2의 폭방향 하중센서의 등가회로도, 도 5는 도 3의 두께방향 하중센서의 등가회로도이다.
도 1중 인용부호 1로 도시하는 본 실시예의 센싱소자는 판상부재(2)와, 폭방향 및 두께방향의 2개의 하중센서(3)(4)를 갖추고 있다.
상기 판상부재(2)(기재에 상당)는 예를들면 스테인레스 강판에 실리콘 산화물 등에 의한 절연막(도시하지 않음, 절연영역에 상당)을 피착하고, 도 13에 도시하는 제 1케이스 어셈블리(9)나 제 2케이스 어셈블리(11)에 수용할 수 있는 크기의 편평한 평면에서 보아 대략 직사각형으로 형성되어있다.
그리고 판상부재(2)의 길이방향(X)(연락방향에 상당)과 직교하는 폭방향(Y)(교차방향에 상당)의 양 테두리에서 상기 길이방향(X)의 대략 중앙부분에는 대략 사다리꼴모양의 절개부(2a)가 각각 형성되어있고, 이들 절개부(2a) 사이의 판상부재(2) 부분에서 센서부(2b)(제 3부분에 상당)가 구성되며, 판상부재(2)의 길이방향(X)에 있어 센서부(2b)의 양측부분에서 2개의 고정부(2c)(2d)(제 1 및 제 2부분에 상당)가 구성되고, 이에 따라 판상부재(2)의 폭방향(Y)에 있어 센서부(2b)의 치수가 2개의 고정부(2c)(2d)보다도 작아지도록 형성된다.
상기 폭방향 및 두께방향의 각 하중센서(3)(4)는 예를들면 다결정 실리콘 박막으로 이루어지고, 상기 판상부재(2) 센서부(2b)의 한쪽면에 상기 길이방향(X)으로 간격을 두고 배치된다.
상기 폭방향 하중센서(3)는 도 2에 도시하는 것과 같이 저항부(3a)와 4개의 단자부(3f∼3j)로 구성된다.
상기 저항부(3a)는 4개의 같은 길이로 가느다란 저항체(3b∼3e)의 단부끼리를 연결하여 평면에서 보아 대략 정사각형을 나타내도록 구성되어있고, 이 저항부(3a)의 4구석 중 한쪽의 대각선상의 2개의 구석부가 상기 판상부재(2)의 길이방향(X)으로 간격을 두고 배치되며, 남은 다른쪽의 대각선상의 2개의 구석부가 상기 판상부재(2)의 폭방향(Y)으로 간격을 두고 배치되고, 각 저항체(3b∼3e)가 상기 길이방향(X) 및 폭방향(Y)에 대해 45°교차하는 방향으로 각각 뻗도록 배치된다.
상기 4개의 단자부(3f∼3j)(청구항에 기술한 저항체 끼리의 접속개소에 상당)는 도 2에 도시하는 것과 같이 상기 저항부(3a)의 4구석에 해당하는 인접하는 2가닥의 저항체(3b)(3c), 저항체(3c)(3d), 저항체(3d)(3e), 저항체(3e)(3b)의 단부끼리의 접속개소에 이들 2가닥의 저항체(3b)(3c), 저항체(3c)(3d), 저항체(3d)(3e), 저항체(3e)(3b)와 전기적으로 각각 접속되도록 배치된다.
상기 각 단자부(3f∼3j)는 평면에서 보아 대략 정사각형으로 형성되며, 상기 판상부재(2)의 길이방향(X)으로 간격을 두고 대향하는 2변이 상기 판상부재(2)의 폭방향(Y)으로 각각 뻗어있으며 이 폭방향(Y)으로 간격을 두고 대향하는 나머지 2변이 상기 길이방향(X)으로 각각 뻗도록 배치되어있다.
그리고 상술한 구성에 의해 상기 폭방향 하중센서(3)는 상기 저항체(3b)(3c)의 접속개소에 배치된 단자부(3f)와 이 단자부(3f)에서 상기 판상부재(2)의 길이방향(X)으로 간격을 둔 저항체(3d)(3e)의 접속개소에 배치된 단자부(3h)사이에 도 4에 도시하는 작동용 전원(W1)에서 전압(Vcc1)이 인가되면, 상기 저항체(3c)(3d)의 접속개소에 배치된 단자부(3g)와 이 단자부(3g)에서 상기 판상부재(2)의 폭방향(Y)으로 간격을 둔 저항체(3e)(3b)의 접속개소에 배치된 단자부(3j)사이에서 출력되는 신호 Sout1의 크기가 상기 센싱소자(1)에 가해지는 하중 중 상기 폭방향(Y)의 성분에 따라 변화하는 반도체 저항브릿지를 구성하고 있다.
또 본 실시예에서 단자부(3f)(3h)는 청구항에 기술한 한쪽의 대각선상의 2개의 저항체 끼리의 접속개소에 상당하고, 단자부(3g)(3j)는 청구항에 기술한 다른쪽의 대각선상의 2개의 저항체 끼리의 접속개소에 상당하고 있다.
상기 두께방향 하중센서(4)는 도 3에 도시하는 것과 같이 저항부(4a)와 4개의 단자부(4f∼4j)로 구성된다.
상기 저항부(4a)는 4가닥이 같은 길이로 가는다란 저항체(4b∼4e)단부 끼리를 연결하여 평면에서 보아 대략 정사각형을 나타내도록 구성되어있고, 도 1에 도시하는 것과 같이 상기 판상부재(2)의 길이방향(X)으로 간격을 두고 대향하는 2개의 저항체(4b)(4d)가 상기 판상부재(2)의 폭방향(Y)으로 각각 뻗어있으며, 이 폭방향(Y)으로 간격을 두고 대향하는 나머지 2개의 저항체(4c)(4e)가 상기 길이방향(X)으로 각각 뻗도록 배치된다.
상기 4개의 단자부(4f∼4j)(청구항에 기술한 저항체 끼리의 접속개소에 상당)는 도 3에 도시하는 것과 같이 상기 저항체(4a)의 4구석에 배치된, 인접하는 2가닥의 저항체(4b)(4c), 저항체(4c)(4d), 저항체(4d)(4e), 저항체(4e)(4b)의 단부끼리의 접속개소에 이들 2가닥의 저항체(4b)(4c), 저항체(4c)(4d), 저항체(4d)(4e), 저항체(4e)(4b)와 각각 전기적으로 접속되도록 배치된다.
상기 각 단자부(4f∼4j)는 평면에서 보아 대략 정사각형으로 형성되고, 상기 판상부재(2)의 길이방향(X)으로 간격을 두고 대향하는 2변이 상기 판상부재(2)의 폭방향(Y)으로 각각 뻗어있으며, 이 폭방향(Y)으로 간격을 두고 대향하는 나머지 2변이 상기 길이방향(X)으로 각각 뻗도록 배치된다.
그리고 상술한 구성에 의해 상기 두께방향 하중센서(4)는 상기 저항체(4b)(4c)의 접속개소에 배치된 단자부(4f)와 저항체(4d)(4e)의 접속개소에 배치된 단자부(4h)사이에 도 5에 도시하는 작동용 전원(W3)으로부터 전압(Vcc3)이 인가되면, 상기 저항체(4c)(4d)의 접속개소에 배치된 단자부(4g)와 저항체(4e)(4b)의 접속개소에 배치된 단자부(4j)사이로부터 출력되는 신호(Sout3)의 크기가 상기 센싱소자(1)에 가해지는 하중 중 상기 판상부재(2)의 길이방향(X) 및 폭방향(Y)의 양쪽과 직교하는 두께방향(Z)(도 1참조)의 성분에 따라 변화하는 상기 폭방향 하중센서(3)와 마찬가지의 반도체 저항브릿지를 구성하고 있다.
또 본 실시예에서는 단자부(4f)(4h)가 청구항에 기술한 한쪽의 대각선상의 2개의 저항체 끼리의 접속개소에 상당하고, 단자부(4g)(4j)가 청구항에 기술한 다른쪽의 대각선상의 2개의 저항체 끼리의 접속개소에 상당한다.
이와같이 구성된 센싱소자(1)는 예를들면 도 13에 도시하는 종래의 센싱소자(7)와 마찬가지로 제 1케이스 어셈블리(9)나 제 2케이스 어셈블리(11)에 수용된 상태에서 샤클핀(5)의 양 단부안에 판상부재(2)의 길이방향(X)이 차량의 차폭방향(B)으로 뻗는 샤클핀(5)의 폭방향을 따라 또한 판상부재(2)의 폭방향(Y)이 차량의 높이방향(A)이 되는 모양에서 한쪽의 고정부(2c)가 브라켓(33)(제 1의 구조체 부분에 상당)측에 걸리고, 다른쪽의 고정부(2d)가 샤클(34)(제 2의 구조체 부분에 상당)측에 걸리도록 배치된다.
다음은 이와같이 구성되는 본 실시예의 센싱소자(1)의 작용에 대해 설명한다.
우선 차량에 걸리는 상기 브라켓(33)과 샤클(34)중 어느 한쪽이 다른쪽에 대해 차량의 높이방향(A)을 따라 상대이동하면 샤클핀(5)과 제 1케이스 어셈블리(9)를 통해 또는 샤클핀(5)과 제 2케이스 어셈블리(11)를 통해 센싱소자(1)의 판상부재(2)중 브라켓(33)측에 걸리는 한쪽의 고정부(2c)가 샤클(34)측에 걸리는 다른쪽의 고정부(2d)에 대해 차량의 높이방향(A)을 따라 상대이동하고 이에 따라 판상부재(2)의 한쪽의 고정부(2c)가 다른쪽의 고정부(2d)에 대해 차량의 높이방향(A)을 따르는 판상부재(2)의 폭방향(Y)을 따라 상대이동하며, 이 폭방향(Y)을 따르는 방향의 전단력이 2개의 고정부(2c)(2d)보다도 폭방향(Y)의 치수가 작은 센서부(2b)에 발생하여 이 센서부(2b)가 왜곡된다.
그러면 폭방향 하중센서(3)에 있어서는 한쪽의 대각선상에 위치하는 한쌍의 저항체(3b)(3d)와, 다른쪽의 대각선상에 위치하는 한쌍의 저항체(3c)(3e) 중 어느 한쪽이 원래의 치수에서 같은 길이씩 신장하고, 대응하는 저항체(3b)(3d)의 저항치(R3b)(R3d)(또는 저항체(3c)(3e)의 저항치(R3c),(R3e)가 원래 값에서 같은 값씩 내려감과 동시에 저항체(3b)(3d)와 저항체(3c)(3e)중 어느 한쪽이 원래 치수에서 같은 길이씩 수축하며, 대응하는 저항체(3c)(3e)의 저항치(R3c)(R3e)(또는 저항체(3b)(3d)의 저항체(R3b)(R3d))가 원래 값에서 같은 값씩 올라간다.
이에 따라 단자부(3g)에 나타나는 전위 V3g = Vcc1X ｛R3c/(R3c+R3d)｝와, 단자부(3j)에 나타나는 전위 V3j = Vcc1X ｛R3b/(R3b+R3c)｝가 모두 원래값에서 변화하고 설령 도 6에 도시하는 것과 같이 저항체(3b)(3d)가 같은 길이만큼 신장하여 저항체(3c)(3e)가 같은 길이만큼 수축한 경우에는 단자부(3g)에 나타나는 전위(V3g)가 원래 값에서 내려감과 동시에 단자부(3j)에 나타나는 전위(V3j)가 원래값에서 올라간다.
반대로 도 7에 도시하는 것과 같이 저항체(3c)(3c)가 같은 길이만큼 신장하여 저항체(3b)(3d)가 같은 길이만큼 수축한 경우에는 단자부(3g)에 나타나는 전위(V3g)가 원래 값에서 올라감과 동시에 단자부(3j)에 나타나는 전위(V3j)가 원래 값에서 내려가며 어느쪽이든 단자부(3g)(3j)사이의 전위차(V3g-V3j)가 원래 값에서 변화된다.
한편 두께방향 하중센서(4)에 있어서는 판상부재(2)의 폭방향(Y)을 따르는 방향의 전단력이 센서부(2b)에 발생하여 이 센서부(2b)가 왜곡되면 도 8 및 도 9에 도시하는 것과 같이 판상부재(2)의 길이방향(X)에 있어서 대향하는 한쌍의 저항체(4b)(4d)와, 판상부재(2)의 폭방향(Y)에 있어서 대향하는 한쌍의 저항체(4c)(4e)가 원래의 치수에서 같은 길이씩 각각 신장된다.
따라서 각 저항체(4b)(4c)(4d)(4e)의 저항치(R4b)(R4c)(R4d)(R4e)가 원래 값에서 같은 값씩 각각 내려감에 따라 단자부(4g)에 나타나는 전위 V4g = Vcc3X ｛R4c/(R4c+R4d)｝와, 단자부(4j)에 나타나는 전위 V4j = Vcc3X ｛R4b/(R4b+R4e)｝는 모두 원래의 값에서 변화되지 않아 단자부(4g)(4j) 사이의 전위차 V4g - V4j는 원래의 값에서 변화되지 않는다.
다음은 차량의 가감속 등으로 상기 브라켓(33)과 샤클(34)중 어느 한쪽이 다른쪽에 대해 차량의 전후방향(C)(도 13참조)을 따라 상대이동하면 샤클핀(5)과 제 1케이스 어셈블리(9)를 통해 또는 샤클핀(5)과 제 2케이스 어셈블리(11)를 통해 센싱소자(1)의 판상부재(2)중 브라켓(33)측에 걸리는 한쪽의 고정부(2c)가 샤클(34)측에 걸리는 다른쪽의 고정부(2d)에 대해 차량의 전후방향(C)을 따라 상대이동하고, 이에 따라 판상부재(2)의 한쪽의 고정부(2c)가 다른쪽의 고정부(2d)에 대해 차량의 높이방향(A)을 따라 또는 상기 판상부재(2)의 길이방향(X) 및 폭방향(Y)의 양쪽과 직교하는 두께방향(Z)(제 2교차방향에 상당)을 따라 상대이동하며, 이 두께방향(Z)을 따르는 방향의 전단력이 판상부재(2)의 센서부(2b)에 발생하여 이 센서부(2b)가 왜곡된다.
그러면 폭방향 하중센서(3)에 있어서는 도 10에 도시하는 것과 같이 한쪽의 대각선상에 위치하는 한쌍의 저항체(3b)(3d)와, 다른쪽의 대각선상에 위치하는 한쌍의 저항체(3c)(3e)가 원래 치수에서 같은 길이씩 각각 신장한다.
따라서 각 저항체(3b)(3c)(3d)(3e)의 저항치(R3b)(R3c)(R3d)(R3e)가 원래 값에서 같은 값씩 각각 내려감에 따라 단자부(3g)에 나타나는 전위(V3g)와, 단자부(3j)에 나타나는 전위 (V3j)는 모두 원래의 값에서 변화되지 않아 단자부(3g)(3j)사이의 전위차 V3g-V3j는 원래 값에서 변화되지 않는다.
한편 두께방향 하중센서(4)에 있어서는 상기 판상부재(2)의 두께방향(Z)을 따르는 방향의 전단력이 센서부(2b)에 발생하여 이 센서부(2b)가 왜곡되면 도 11에 도시하는 것과 같이 판상부재(2)의 길이방향(X)에 있어서 대향하는 한쌍의 저항체(4b)(4d)는 원래 치수에서 변하지 않고, 판상부재(2)의 폭방향(Y)에 있어서 대향하는 한쌍의 저항체(4c)(4e)가 원래의 치수에서 같은 길이씩 각각 신장하여 저항체(4b)(4d)의 저항치(R4b)(R4d)는 원래의 치수에서 변하지 않지만 저항체(4c)(4e)의 저항치(R4c)(R4e)가 원래 값에서 같은 값씩 각각 내려간다.
이에 따라 단자부(4g)에 나타나는 전위(V4g)가 원래 값에서 올라가는 데 대해 단자부(4j)에 나타나는 전위(V4j)는 원래 값에서 변화하지 않음에 따라 단자부(4g)(4j)사이의 전위차 V4g-V4j가 원래의 값에서 변화된다.
이 때문에 차량에 가해지는 하중 등에서 상기 브라켓(33)과 샤클(34)중 어느 한쪽이 다른쪽에 대해 차량의 높이방향(A)을 따라 상대이동하면 폭방향 하중센서(3)의 출력이 원래 값에서 변화되는 한편 두께방향 하중센서(4)의 출력은 원래의 값에서 변화되지 않는 데 대해 차량의 가감속등으로 상기 브라켓(33)과 샤클(34)중 어느한쪽이 다른쪽에 대해 차량의 전후방향(C)을 따라 상대이동하면 폭방향 하중센서(3)의 출력은 원래값에서 변화되지 않는 한편 두께방향 하중센서(4)의 출력이 원래의 값에서 변화된다.
이상의 설명에서도 알 수 있는 것과 같이 본 실시예에서는 차량의 차폭방향(B)과 전후방향(C)이 청구항에 기술한 직교방향에 상당한다.
이와같이 본 실시예에 의하면 차량의 하중이 가해진 브라켓(33)과 샤클(34)을 연락하는 샤클핀(5)의 내부에 수용되는 센싱소자(1)를 표면이 절연막으로 덮인 판상부재(2)의 길이방향(X) 양측에 고정부(2c)(2d)와, 이들 양 고정부(2c)(2d)를 연락하는 센서부(2b)로 구성하고, 판상부재(2)의 폭방향(Y)에 있어서 센서부(2b)의 치수를 각 고정부(2c)(2d)보다도 작게 형성하며, 샤클핀(5)으로 브라켓(33)과 샤클(34)을 연결한 상태에서 한쪽의 고정부(2c)가 브라켓(33)측에 위치시키고 다른쪽의 고정부(2d)가 샤클(34)측에 위치시킴과 동시에 판상부재(2)의 길이방향(X)이 샤클핀(5)의 축방향 즉 차량의 차폭방향(B)으로 뻗게하며 또한 판상부재(2)의 폭방향(Y)이 차량의 높이방향(A)으로 뻗어 있고 판상부재(2)의 두께방향(Z)이 차량의 전후방향(C)으로 뻗는 구성으로 했다.
또 본 실시예에 의하면 판상부재(2)의 길이방향(X)으로 간격을 둔 센서부(2b)에 폭방향과 두께방향의 양 하중센서(3)(4)를 각각 배치하고, 폭방향 하중센서(3)를 판상부재(2)의 길이방향(X) 및 폭방향(Y) 모두 45°로 교차하는 4개의 저항체(3b∼3e)를 대략 정사각형모양으로 접속한 저항부(3a)와, 각 저항체(3b∼3e)의 접속개소에 배치된 4개의 단자부(3f∼3j)로 구성함과 동시에 두께방향 하중센서(4)를 판상부재(2)의 길이방향(X)에 있어서 대향하는 저항체(4b)(4d) 및 판상부재(2)의 폭방향(Y)에 있어서 대향하는 저항체(4c)(4e)를 대략 정사각형으로 접속한 저항부(4a)와 각 저항체(4b∼4e)의 접속개소에 배치된 4개의 단자부(4f∼4j)로 구성하고, 폭방향 및 두께방향의 각 하중센서(3)(4)의 한쪽의 대각선상에 위치하는 2개의 단자부(3f)(3h)(4f)(4h)사이에 작동용 전원(W1)(W3)으로부터 전압(Vcc1)(Vcc3)을 인가하는 구성으로 했다.
이 때문에 차량에 걸리는 하중 등에 의해 브라켓(33)과 샤클(34)이 차량의 높이방향(A)을 따라 상대이동할 때에는 폭방향 하중센서(3)의 단자부(3g)(3j) 사이의 전위치(V3g-V3j)가 원래의 값에서 변화함과 동시에 두께방향 하중센서(4)의 단자부(4g)(4j) 사이의 전위차(V4g-V4j)가 원래 값 상태에서 변화하지 않는 한편 차량의 가감속등에 의해 브라켓(33)과 샤클(34)이 차량의 전후방향(C)을 따라 상대이동 할 때에는 폭방향 하중센서(3)의 단자부(3g)(3j)사이의 전위차(V3g-V3j)가 원래의 값에서 변화하지 않음과 동시에 두께방향 하중센서(4)의 단자부(4g)(4j)사이의 전위차(V4g-V4j)가 원래의 값에서 변화된다.
따라서 폭방향 하중센서(3)의 출력인 단자부(3g)(3j)사이의 전위차(V3g-V3j)와, 두께방향 하중센서(4)의 출력인 단자부(4g)(4j)사이의 전위차(V4g-V4j)에 의해 차량의 적재중량의 측정에 필요한 차량의 높이방향(A)의 하중변화와, 차량의 가감속의 측정에 필요한 차량의 전후방향(C)의 하중변화를 도 14에 도시하는 것과 같이 차량의 높이방향(A)의 하중변화밖에 검출할 수 없는 종래의 센싱소자(7)와 같은 크기의 단일 센싱소자(1)에 의해 배치스페이스를 많이 차지하지 않고도 양쪽을 동시에 검출할 수 있다.
또 본 실시예에서는 판상부재(2)의 폭방향(Y)에 대한 센서부(2b)의 치수는 양 고정부(2c)(2d)와 같은 치수로 해도 좋지만 본 실시예와 같이 판상부재(2)의 폭방향(Y)에 있어 센서부(2b)의 치수를 양 고정부(2c)(2d)보다도 작게 형성하는 것으로 브라켓(33)과 샤클(34)이 차량의 높이방향(A)을 따라 상대이동했을 때에 샤클핀(5)내에 배치된 센싱소자(1)의 센서부(2b)에 차량의 높이방향(A)을 따르는 판상부재(2)의 폭방향(Y)으로의 전단력을 일으키기 쉬우며, 폭방향 하중센서(3)에 의한 차량의 높이방향(A)에 대한 하중변화를 감도가 뛰어나게 검출시킬 수 있다.
이 때문에 판상부재(2)의 폭방향(Y)에 덧붙여 혹은 판상부재(2)의 폭방향(Y)을 대신하여 판상부재(2)의 두께방향(Z)에 대한 센서부(2b)의 치수를 양 고정부(2c)(2d)보다도 작게 형성하고, 샤클핀(5)내에 배치된 센싱소자(1)의 센서부(2b)에 차량의 전후방향(C)을 따르는 판상부재(2)의 두께방향(Z)으로의 전단력을 일으키기 쉬운 구성으로 해도 좋다.
또 본 실시예에서는 절개부(2a)사이의 판상부재(2) 부분에 의해 센서부(2b)를 구성했지만 샤클핀(5)내에 센싱소자(1)를 배치한 상태에서 브라켓(33)의 샤클(34)에 대한 상대이동에 의해 이 상대이동방향을 따르는 방향으로의 전단력이 일어나는 것이라면 절개부(2a) 보다도 판상부재(2)의 긴쪽방향(X)에 있어 양 단 근처의 판상부재(2)부분 즉 본 실시예에 있어 센서부(2b)에 가까운 고정부(2c)(2d)부분을 포함하여 센서부(2b)를 구성해도 좋다.
또 본 실시예에서는 차량의 높이방향(A)에 덧붙여 전후방향(C)에 있어 하중변화를 검출하기 위해 판상부재(2)의 길이방향(X)이 차량의 차폭방향(B)을 따라 뻗어있고 또한 판상부재(2)의 폭방향(Y)이 차량의 높이방향(A)으로 뻗도록 센싱소자(1)를 배치하는 구성으로 했지만 예를들면 차량의 높이방향(A)에 있어서 하중변화와 차량의 차폭방향(B)에 있어서 하중변화를 검출하기 위해 판상부재(2)의 폭방향(Y)을 차량의 높이방향(A)으로 뻗게 한 상태에서 판상부재(2)의 길이방향(X)이 차량의 전후방향(C)을 따라 뻗도록 센싱소자(1)를 배치하는 구성으로 해도 좋다.
마찬가지로 두께방향 하중센서(4)의 출력으로 차량의 높이방향(A)에 있어 하중변화를 검출하고 또한 폭방향 하중센서(3)의 출력으로 차량의 전후방향(C)에 있어 하중변화를 검출하기 위해 판상부재(2)의 길이방향(X)이 차량의 차폭방향(B)으로 뻗으며 판상부재(2)의 두께방향(Z)이 차량의 높이방향(A)으로 뻗음과 동시에 판상부재(2)의 폭방향(Y)이 차량의 전후방향(C)으로 뻗도록 센싱소자(1)를 배치하는 구성으로 해도 좋다.
또 본 실시예에서는 폭방향과 두께방향의 양 하중센서(3)(4)를 판상부재(2)센서부(2b)의 한쪽면에 양쪽 모두 배치하는 구성으로 했지만 센서부(2b)의 양면에 폭방향과 두께방향의 양 하중센서(3)(4)를 나누어 배치하는 구성으로 해도 좋다.
또 본 실시예에서는 판상부재(2)의 표면 전체를 실리콘 산화막 등에 의한 절연막으로 덮은 구성으로 했지만 이 절연막으로 덮은 것은 폭방향과 두께방향의 각 하중센서(3)(4)가 배치되는 센서부(2b) 부분에 한정되는 구성으로 해도 좋다.
그리고 본 실시예에서는 차량의 브라켓(33)과 샤클(34)을 연결하는 샤클핀(5)내에 배치하여 차량에 걸리는 하중변화를 검출하는 구성을 예로서 설명했지만 본 발명은 차량의 하중이 가해지는 개소에 배치하여 2방향에 대해 하중변화를 검출하는 데 이용하는 센싱소자로서 널리 적용할 수 있는 것은 물론이다.
이상 설명한 것과 같이 청구항 1에 기재한 본 발명의 센싱소자에 의하면 외부에서의 하중에 의해 왜곡되어 이 왜곡에 따른 레벨신호를 출력하는 센싱소자로서, 제 1 및 제 2부분과, 이들 제 1 및 제 2부분을 연락하는 제 3부분으로 이루어지고, 상기 제 1부분에 대한 상기 제 2부분의 상대이동에 의해 상기 제 3부분이 왜곡되며, 이 제 3부분에 상기 상대이동에 따른 방향의 전단력이 발생하는 기재와, 상기 제 3부분의 표면이 적어도 일부에 형성된 절연영역과, 상기 절연영역 상에 각각 형성된 제 1 및 제 2센서를 갖추고,상기 제 1 및 제 2의 각 센서는 도전성 재료로 이루어지는 4가닥의 저항체를 브릿지 접속하여 이들 저항체 끼리의 접속개소중 한쪽의 대각선상의 2개의 접속개소사이에 전압을 인가하는 것으로 다른쪽의 대각선상의 2개의 상기 접속개소사이에 발생하는 전위차가 상기 제 3부분에 발생하는 전단력에 따라 변화하도록 구성되어있으며, 상기 제 1센서는 상기 제 1 및 제 2부분을 상기 제 3부분이 연락하는 연락방향을 따라 상기 한쪽의 대각선상의 2개의 접속개소사이를 잇는 선이 뻗도록 상기 절연영역상에 배치되고, 상기 제 2센서는 상기 4개의 저항체 중 2개의 저항체가 상기 연락방향으로 간격을 두고 대향함과 동시에 다른 2개의 저항체가 상기 연락방향과 직교하는 교차방향으로 간격을 두고 대향하도록 상기 절연영역상에 배치되어있는 구성으로 했다.
이 때문에 기재의 제 1부분이 제 2부분에 대해 상대이동하여 기재의 제 3부분이 왜곡되고, 이 상대이동을 따른 방향의 전단력이 제 3부분에 발생한 경우 제 2부분에 대한 제 1부분의 상대이동이 교차방향을 따르는 것이라면 제 1센서의 4개의 저항체 중 서로 대향하는 2개의 저항체가 신장하며, 제 2부분에 대한 제 1부분의 상대이동이 교차방향과 연락방향의 양쪽과 직교하는 방향을 따르는 것이라면 제 2센서의 경우는 4개의 저항체 중 연락방향에 대향하는 2개의 저항체가 신장하여 어떤 경우라도 제 1센서와 제 2센서중 어느 한쪽만으로 출력변화를 일으킨다.
따라서 기재에 대해 교차방향을 따른 방향에서의 하중변화가 일어난 경우와, 교차방향과 연락방향의 양쪽과 직교하는 방향을 따른 방향에서의 하중변화가 일어난 경우와의 2방향에서의 하중변화를 단독으로 또한 동시에 검출할 수 있다.
또 청구항 2에 기재한 본 발명의 센싱소자에 의하면 상기 기재가 차량에 가해지는 하중에 의해 이 차량의 높이방향을 따라 상대이동함과 동시에 상기 차량의 높이방향과 직교하는 이 차량의 직교방향을 따라 상대이동가능한 상기 차량의 제 1 및 제 2의 구조체 부분 사이에 가설되고, 상기 제 1 및 제 2부분 중 한쪽이 상기 제 1 및 제 2의 구조체 부분 중 한쪽에 구조적으로 접속되며 상기 제 1 및 제 2부분 중 한쪽이 상기 제 1 및 제 2의 구조체 부분 중 어느 다른쪽에 구조적으로 접속되고, 상기 교차방향이 상기 차량의 높이방향을 따라 뻗는 구성으로 했다.
이 때문에 차량에 가해지는 하중에 의해 차량의 제 1 및 제 2의 구조체 부분중 한쪽이 다른쪽에 대해 차량의 높이방향을 따라 상대이동하면 연락방향과 직교하는 교차방향이나 혹은 이들 연락방향 및 교차방향의 양쪽과 직교하는 방향과의 2개의 방향 중 어느 한쪽방향을 따라 기재의 제 1부분이 제 2부분에 대해 상대이동하기 때문에 제 1센서와 제 2센서중 어느 한쪽의 출력변화에 의해 차량에 가해지는 하중 중 차량의 높이방향에 관한 변화를 검출할 수 있다.
또 이와는 별도로 차량에 하중이 가해짐에 따라 혹은 차량의 주행상태의 변화에 의해 제 1 및 제 2의 구조체 부분 중 한쪽이 다른쪽에 대해 차량의 직교방향으로 상대이동하면 교차방향이나 혹은 연락방향 및 교차방향의 양쪽과 직교하는 방향의 2개의 방향 중 어느 다른쪽 방향을 따라 기재의 제 1부분이 제 2부분에 대해 상대이동하므로 제 1센서와 제 2센서중 어느 다른쪽의 출력변화에 의해 차량에 가해지는 하중 중 차량의 높이방향과 직교하는 전후방향이나 혹은 차폭방향 중 어느 한쪽방향에 관한 변화를 동시에 검출할 수 있다.
또 청구항 3에 기재한 본 발명의 센싱소자와 같이 연락방향을 차량의 차폭방향을 따라 뻗게하면 교차방향과, 연락방향 및 교차방향의 양쪽과 직교하는 방향 중 어느 한 쪽이 차량의 높이방향을 따라 뻗음과 동시에 남은 다른쪽이 차량의 전후방향을 따라 뻗기 때문에 차량에 가해지는 하중변화를 제 1센서와 제 2센서중 어느 한쪽에서 검출함과 동시에 제 1센서와 제 2센서중 어느 다른쪽에서 차량의 전후방향에 가해지는 하중변화를 검출하고, 적재중량의 측정과 동시에 차량의 가감속의 측정을 단일소자로 양쪽에서 행할 수 있다.
또 청구항 4에 기재한 본 발명의 센싱소자에 의하면 상기 제 3부분이 상기 교차방향과, 상기 연락방향 및 상기 교차방향의 양쪽과 직교하는 제 2의 교차방향 중 적어도 한쪽방향에 있어서 치수가 상기 제 1 및 제 2부분 보다도 작게 형성되어있는 구성으로 했다.
이 때문에 기재의 제 1부분이 제 2부분에 대해 교차방향과, 연락방향 및 교차방향의 양쪽과 직교하는 제 2교차방향중 적어도 한쪽방향으로 상대이동 할 때 이 방향에 있어서 제 1 및 제 2부분 보다도 치수가 작게 형성된 제 3부분에 전단력을 적극적으로 발생시켜 제 2부분에 대한 제 1부분의 상대이동방향을 따르는 방향의 하중변화에 따른 출력을 제 1 및 제 2의 각 센서에서 감도가 뛰어나게 출력할 수 있다.

Claims (4)

  1. 외부에서의 하중에 의해 왜곡하여 이 왜곡에 따른 레벨신호를 출력하는 센싱소자로서,
    제 1 및 제 2부분과, 이들 제 1 및 제 2부분을 연락하는 제 3부분으로 이루어지고, 상기 제 1부분에 대한 상기 제 2부분의 상대이동에 의해 상기 제 3부분이 왜곡하며, 이 제 3부분에 상기 상대이동을 따른 방향의 전단력이 발생하는 기재와,
    상기 제 3부분의 표면의 적어도 일부에 형성된 절연영역과,
    상기 절연영역상에 각각 형성된 제 1 및 제 2센서를 갖추고,
    상기 제 1 및 제 2의 각 센서는 도전성 재료로 이루어지는 4가닥의 저항체를 브릿지 접속하며, 이들 저항체 끼리의 접속개소 중 한쪽의 대각선상의 2개의 접속개소 사이에 전압을 인가하는 것으로 다른쪽의 대각선상의 2개의 상기 접속개소 사이에 발생하는 전위치가 상기 제 3부분에 발생하는 전단력에 따라 변화하도록 구성되어있으며,
    상기 제 1센서는 상기 제 1 및 제 2부분을 상기 제 3부분이 연락하는 연락방향을 따라 상기 한쪽의 대각선상의 2개의 접속개소 사이를 잇는 선이 뻗도록 상기 절연영역상에 배치되고,
    상기 제 2센서는 상기 4개의 저항체 중 2개의 저항체가 상기 연락방향에 간격을 두고 대향함과 동시에 다른 2개의 저항체가 상기 연락방향과 직교하는 교차방향으로 간격을 두고 대향하도록 상기 절연영역상에 배치되어있는 것을 특징으로 하는 센싱소자.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 기재는 차량에 가해지는 하중에 의해 이 차량의 높이방향을 따라 상대이동함과 동시에 상기 차량의 높이방향과 직교하는 이 차량의 직교방향을 따라 상대이동가능한 상기 차량의 제 1 및 제 2의 구조체 부분 사이에 가설되고, 상기 제 1 및 제 2부분중 한쪽은 상기 제 1 및 제 2의 구조체 부분중 한쪽으로 구조적으로 접속되며, 상기 제 1 및 제 2부분 중 다른쪽은 상기 제 1 및 제 2의 구조체 부분 중 다른쪽으로 구조적으로 접속되고, 상기 교차방향은 상기 차량의 높이방향을 따라 뻗는 것을 특징으로 하는 센싱소자.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 연락방향은 상기 차량의 차폭방향을 따라 뻗는 것을 특징으로 하는 센싱소자.
  4. 제 1항, 2항, 또는 3항에 있어서,
    상기 제 3부분은 상기 교차방향과, 상기 연락방향 및 상기 교차방향의 양쪽과 직교하는 제 2의 교차방향 중 적어도 한쪽방향에 있어 치수가 상기 제 1 및 제 2부분보다도 작게 형성되어있는 것을 특징으로 하는 센싱소자.
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Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3675710B2 (ja) * 2000-10-27 2005-07-27 矢崎総業株式会社 センシング素子の固定構造
US6910392B2 (en) * 2003-02-20 2005-06-28 The Flintec Group, Ltd. Bending beam load cell with torque sensitivity compensation
US20080005245A1 (en) * 2006-06-30 2008-01-03 Scott Deboy Conferencing system with firewall
JP4528810B2 (ja) * 2007-08-03 2010-08-25 日立建機株式会社 荷重センサおよび荷重センサの製造方法
JP5024358B2 (ja) * 2009-01-08 2012-09-12 株式会社日本自動車部品総合研究所 作用力検出装置
CN103134625B (zh) * 2011-11-29 2014-12-31 北京交通大学 H型测力构架的扭转载荷测试结构
EP3708987A1 (en) 2019-03-14 2020-09-16 Koninklijke Philips N.V. Two-dimensional force sensor
US11662245B2 (en) * 2020-04-09 2023-05-30 Caterpillar Inc. Payload measurement system for machine with hauling body
US20230127077A1 (en) * 2021-10-08 2023-04-27 Qorvo Us, Inc. Input structures for strain detection

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4042049A (en) 1975-09-29 1977-08-16 Structural Instrumentation, Inc. Vehicle load measuring system
US4118933A (en) * 1977-06-07 1978-10-10 Westinghouse Electric Corp. Bearing load indicator
US4299130A (en) * 1979-10-22 1981-11-10 Gould Inc. Thin film strain gage apparatus with unstrained temperature compensation resistances
US4462018A (en) * 1982-11-05 1984-07-24 Gulton Industries, Inc. Semiconductor strain gauge with integral compensation resistors
US4522072A (en) * 1983-04-22 1985-06-11 Insouth Microsystems, Inc. Electromechanical transducer strain sensor arrangement and construction
FR2554229B1 (fr) 1983-10-26 1987-06-12 Seb Sa Appareil de pesage a jauges de contrainte
US4576053A (en) * 1984-03-20 1986-03-18 Yotaro Hatamura Load detector
DE3410845C2 (de) 1984-03-23 1986-08-21 GDT Lothar Thienelt & Co oHG, 5000 Köln Vorrichtung zum kontinuierlichen Wägen von fließfähigem Gut
JPS62226029A (ja) * 1986-03-28 1987-10-05 Tokyo Electric Co Ltd ロ−ドセルの温度補正方法
US5263375A (en) * 1987-09-18 1993-11-23 Wacoh Corporation Contact detector using resistance elements and its application
US5327791A (en) 1992-01-16 1994-07-12 Walker Robert R Vehicle beam load measuring system
JPH06221903A (ja) 1993-01-26 1994-08-12 Tokico Ltd 車両用輪荷重検出装置
DE4402526C2 (de) 1993-02-17 1998-12-10 Fischer Georg Verkehrstechnik Anordnung von Meßmitteln an einem eine Sattelzugmaschine und einen Sattelanhänger aufweisenden Sattelfahrzeug
JPH06313740A (ja) 1993-03-04 1994-11-08 Yazaki Corp センシング素子及びその固定方法

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CA2258047C (en) 2003-03-25
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