WO2007004472A1

WO2007004472A1 - 磁歪式荷重センサおよびそれを備えた移動体

Info

Publication number: WO2007004472A1
Application number: PCT/JP2006/312816
Authority: WO
Inventors: Yutaka Mizuno
Original assignee: Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha
Priority date: 2005-07-01
Filing date: 2006-06-27
Publication date: 2007-01-11
Also published as: EP1909088A1; CN101213430B; JP2011095278A; JP4731557B2; JPWO2007004472A1; US7677118B2; CN101213430A; US20090114040A1; EP1909088A4

Abstract

　磁歪式荷重センサは、コイル、磁性材料からなる磁気通路形成部材、磁性材料からなる棒状部材、２つの荷重伝達部材、ハウジングおよび２つの荷重印加部材を備える。コイルの外周部および両端部を覆う磁気通路形成部材の両端部の中央には、開口がそれぞれ形成されている。コイルの貫通孔および開口に棒状部材が挿入される。棒状部材の両端部は開口から突出し、棒状部材は磁気通路形成部材と接触しないように配置される。棒状部材の両端部が、荷重伝達部材によりそれぞれ支持される。荷重伝達部材の一部が、それぞれハウジングの開口から外部に突出している。

Description

明細書

磁歪式荷重センサおよびそれを備えた移動体

技術分野

[0001] 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およびそれを備えた移動体に関する。

背景技術

[0002] 自動二輪車、水上バイク、移動棚、輸送機器、電動自転車または電動車椅子等の移動体に用いられる荷重センサには小型化が要求される。小型の荷重センサとして

、磁歪式荷重センサが実用化されている。

[0003] 磁歪式荷重センサでは、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、その電圧の変化に基づいて当該荷重を検出する。

[0004] 特許文献 1には、磁歪式荷重センサである荷重検出装置が開示されて、る。特許文献 1の荷重検出装置は、棒状の磁性体、励磁コイル、検出コイルおよび磁気シーノレドケースを備える。

[0005] 棒状の磁性体は、磁性材料により形成されている。磁性体の周囲には、励磁コイルおよび検出コイルが互いに電気的に絶縁された状態で卷回されてヽる。磁気シールドケースは、磁性材料により形成され、磁性体、励磁コイルおよび検出コイルを収容する。

[0006] 磁性体の一端は、磁気シールドケースの上部に設けられた孔部力上方に突出している。磁性体の上端部には、ジョイントが設けられている。

[0007] 磁性体が励磁コイルにより磁ィ匕された状態で、荷重がジョイントを介して磁性体に加えられる。これにより、磁性体の軸方向に荷重が加わると、磁性体が圧縮される。その結果、逆磁歪効果により荷重検出装置のインピーダンスが変化するとともに、検出コィルの両端の電圧が変化する。そこで、検出コイルにおける電圧の変化に基づいて磁性体に加わった荷重が算出される。

特許文献 1：特開平 11― 241955号公報

発明の開示発明が解決しょうとする課題

[0008] ところで、上記の特許文献 1の荷重検出装置において、磁性材料により形成された磁気シールドケースは、棒状の磁性体の下端部を支持するとともに励磁コイルおよび検出コイルの外周部、上部および下部を覆っている。これにより、磁気シールドケースは、磁性体が励磁コイルにより磁化される際に磁気通路として機能する。

[0009] 磁気シールドケースは磁性体の下端部を支持している。したがって、磁性体の上端に荷重が加えられると、磁性体の下端部と磁気シールドケースとの当接部にも応力が作用する。

[0010] 磁性体に加えられる荷重の方向が磁性体の軸方向からずれると、磁性体の下端部における応力分布が不均一となり、応力集中部が発生する。また、磁性体に加えられる荷重の方向が異なると、磁性体の下端部に発生する応力集中部の位置および大きさも異なる。それにより、磁性体に加えられる荷重が一定であっても、発生する応力集中部の位置および大きさに応じて磁性体の下端部における磁気特性がばらつく。

[0011] さらに、磁性体の下端部と磁気シールドケースとが当接しているので、磁性体の下端部に応力集中部が発生すると、磁気シールドケースの磁性体との当接部分にも、磁性体に発生する応力集中部の位置および大きさに応じた応力集中部が発生する。それにより、磁気シールドケースにおいても、磁性体に発生する応力集中部の位置および大きさに応じて磁気特性がばらつく。

[0012] 磁性体に加えられる荷重の方向が異なると、磁性体の下端部における磁気特性のばらつきおよび磁気シールドケースの磁気特性のばらつきの影響を受けて、検出コィルの両端の電圧の変化がばらつく。その結果、荷重検出装置の出力のばらつきが大きくなり、荷重検出装置の信頼性が低下する。

[0013] また、磁性体に加えられる荷重の方向が磁性体の軸方向と一致する場合でも、磁性体と磁気シールドケースとの当接部の形状および寸法にわずかでも誤差があると、磁性体の下端部における応力分布が不均一となり、応力集中部が発生する。

[0014] したがって、上記の荷重検出装置を量産する際には、磁性体と磁気シールドケースとの当接部の形状および寸法の誤差により、荷重検出装置間で検出コイルの両端の電圧がばらつく。その結果、荷重検出装置の製造歩留まりが低下する。 [0015] 本発明の目的は、応力集中に起因する出力変化のばらつきが防止され、信頼性および製造歩留まりが向上された磁歪式荷重センサおよびそれを備えた移動体を提供することである。

課題を解決するための手段

[0016] (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、貫通孔に挿入された荷重検出部材と、コイルにより発生された磁束が通過する磁気通路を形成する磁気通路形成部材とを備え、荷重検出部材の両端部は、貫通孔に対向する磁気通路形成部材の部分カゝらそれぞれ外側に突出し、外部から印加される荷重を荷重検出部材の少なくとも一端部に伝達する荷重伝達部材と、磁気通路形成部材および荷重伝達部材を支持する支持部材とをさらに備えたものである。

[0017] この発明に係る磁歪式荷重センサにぉヽては、磁気通路形成部材および荷重伝達部材が支持部材により支持されて、る。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、磁性材料からなる荷重検出部材が磁化される。

[0018] この状態で、磁気通路形成部材の部分力それぞれ外側に突出する荷重検出部材の両端部のうち少なくとも一端部に荷重伝達部材を通じて荷重が加えられると、荷重検出部材が歪む。それにより、コイルのインピーダンスが変化し、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

[0019] ここで、荷重検出部材の中心軸に対してずれた方向に荷重が加えられると、荷重検出部材の端部に作用する応力の分布が不均一となる。これにより、荷重検出部材の両端部に応力集中部が発生する。

[0020] さらに、荷重伝達部材を通じて荷重検出部材にカ卩えられる荷重の方向および位置が異なると、荷重検出部材の両端部に発生する応力集中部の位置および大きさも異なる。それにより、荷重検出部材にカ卩えられる荷重が一定である場合であっても、発生する応力集中部の位置および大きさに応じて荷重検出部材の端部における磁気特性がばらつく。

[0021] この発明に係る磁歪式荷重センサにおいては、荷重検出部材の両端部が磁気通路形成部材の外部に突出している。換言すれば、磁歪式荷重センサの動作時において、荷重検出部材の両端部は磁気通路形成部材により形成される磁気通路の外側に位置する。

[0022] その結果、磁歪式荷重センサの出力が荷重検出部材の端部に発生する応力集中部の影響を受けることが防止されるので、磁歪式荷重センサの出力が安定する。

[0023] また、磁気通路形成部材、荷重検出部材、荷重伝達部材および支持部材の形状および寸法の誤差により荷重検出部材の端部に応力集中部が発生した場合でも、磁歪式荷重センサの出力変化が荷重検出部材の端部に発生する応力集中部の影響によりばらつくことが防止される。

[0024] それにより、磁歪式荷重センサを量産する際の磁気通路形成部材、荷重検出部材、荷重伝達部材および支持部材の形状および寸法の精度が緩和される。その結果、磁歪式荷重センサの製造歩留まりが向上する。

[0025] (2)支持部材は、荷重検出部材が一定の範囲で移動可能となるように、荷重伝達部材を介して荷重検出部材を支持してもよヽ。

[0026] この場合、荷重検出部材が一定の範囲で移動することができるので、荷重が加えられる方向に起因して荷重検出部材の端部に発生する応力集中が低減される。それにより、磁歪式荷重センサの出力変化のばらつきが十分に防止される。また、磁歪式荷重センサの製造歩留まりがさらに向上する。

[0027] (3)支持部材は、荷重検出部材と磁気通路形成部材とが接触しな!、ように荷重伝達部材を介して荷重検出部材を支持してもよい。この場合、磁歪式荷重センサの動作時に、荷重検出部材と磁気通路形成部材との間で磁気抵抗が著しく変化することが防止される。これにより、磁歪式荷重センサの出力変化が、荷重検出部材と磁気通路形成部材との間の磁気抵抗の変化の影響によりばらつくことが防止される。

[0028] また、磁気通路形成部材には荷重検出部材との接触に起因する応力集中部が発生しないので、磁気通路形成部材の磁気特性がばらつカゝない。その結果、磁歪式荷重センサの出力変化がばらつくことが防止される。

[0029] (4)荷重検出部材と磁気通路形成部材との間に非磁性材料力なる間隔形成部材が設けられてもよい。この場合、磁歪式荷重センサの動作時に、磁気通路形成部材と荷重検出部材との接触が確実に防止される。それにより、荷重検出部材と磁気通路形成部材との間で磁気抵抗が著しく変化することが確実に防止される。

[0030] さらに、荷重検出部材が一定の範囲で移動する場合であっても、荷重検出部材と磁気通路形成部材との位置関係のずれ量が間隔形成部材により小さく制限される。それにより、磁気通路形成部材と荷重検出部材との位置関係のずれに起因するコィルのインピーダンスの変化が十分に低減される。それにより、磁歪式荷重センサの出力の安定性が向上される。

[0031] (5)支持部材は、荷重伝達部材が一定の範囲で移動可能となるように、荷重伝達部材を支持してもよい。

[0032] この場合、荷重伝達部材が一定の範囲で移動することができるので、荷重が加えられる方向に起因して荷重検出部材の端部に発生する応力集中が低減される。それにより、磁歪式荷重センサの出力変化のばらつきが十分に防止される。また、磁歪式荷重センサの製造歩留まりがさらに向上する。

[0033] (6)支持部材は、荷重伝達部材を弾性体を介して支持してもよ!ヽ。この場合、荷重伝達部材が弾性体を介して支持部材により支持されることにより、荷重伝達部材がー定の範囲で移動可能となる。それにより、荷重検出部材、荷重伝達部材および支持部材の形状および寸法に誤差が生じた場合でも、荷重伝達部材は弾性体により誤差の影響が吸収されつつ支持される。したがって、荷重検出部材、荷重伝達部材ぉよび支持部材の形状および寸法の精度が緩和され、磁歪式荷重センサの製造歩留まりが向上する。

[0034] (7)支持部材は、コイル、磁気通路形成部材、荷重検出部材および荷重伝達部材を収容するハウジングを含んでもょ、。

[0035] この場合、コイル、磁気通路形成部材、荷重検出部材および荷重伝達部材が、ハウジング内に収容される。それにより、磁歪式荷重センサの取り扱いが容易となる。また、コイル、磁気通路形成部材、荷重検出部材および荷重伝達部材が汚染されることが防止でき、磁歪式荷重センサの劣化を防止することができる。

[0036] (8)磁気通路形成部材は、貫通孔の両端部にそれぞれ対向する部分に第 1および第 2の開口を有し、荷重検出部材の外面と第 1および第 2の開口の内面との間にそれぞれ第 1の隙間が形成され、ハウジングは、荷重検出部材および荷重伝達部材がー体的に一定の範囲で移動可能となるように、荷重伝達部材が嵌合する第 3の開口を有し、荷重伝達部材の外面と第 3の開口の内面との間に第 2の隙間が形成され、第 2 の隙間の幅は、第 1の隙間の幅以下であってもよい。

[0037] この場合、第 1の隙間により、荷重検出部材が磁気通路形成部材の第 1および第 2 の開口内で、コイルの貫通孔の軸に交差する方向に移動可能となる。また、第 2の隙間により、荷重伝達部材がハウジングの第 3の開口内でコイルの貫通孔の軸に交差する方向に移動可能となる。

[0038] 第 2の隙間の幅が第 1の隙間の幅以下であるので、荷重伝達部材および荷重検出部材力コイルの貫通孔の軸に交差する方向に移動可能に支持されつつ荷重検出部材と磁気通路形成部材との接触とが防止される。

[0039] したがって、荷重が加えられる方向に起因して荷重検出部材の端部に発生する応力集中が低減される。それにより、磁歪式荷重センサの出力変化のばらつきが十分に防止される。また、磁歪式荷重センサの製造歩留まりがさらに向上する。

[0040] また、磁歪式荷重センサの動作時に、荷重検出部材と磁気通路形成部材との間で磁気抵抗が著しく変化することが防止される。これにより、磁歪式荷重センサの出力変化が、荷重検出部材と磁気通路形成部材との間の磁気抵抗の変化の影響によりばらつくことが防止される。

[0041] また、磁気通路形成部材には荷重検出部材との接触に起因する応力集中部が発生しないので、磁気通路形成部材の磁気特性がばらつカゝない。その結果、磁歪式荷重センサの出力変化がばらつくことが防止される。

[0042] (9)磁歪式荷重センサは、一定の範囲で移動可能かつ荷重伝達部材に当接可能に設けられ、荷重伝達部材を通じて荷重検出部材に荷重を印加する荷重印加部材をさらに備えてもよい。

[0043] この場合、荷重印加部材により、荷重伝達部材を通じて荷重検出部材に荷重が印加される。これにより、荷重検出部材に確実に荷重を印加することができる。

[0044] (10)磁気通路形成部材は、貫通孔の両端部にそれぞれ対向する部分に第 1および第 2の開口を有し、荷重検出部材の外面と第 1および第 2の開口の内面との間にそれぞれ第 1の隙間が形成され、ハウジングは、荷重検出部材および荷重伝達部材がー体的に一定の範囲で移動可能となるように、荷重伝達部材が嵌合する第 3の開口を有し、荷重伝達部材の外面と第 3の開口の内面との間に第 2の隙間が形成され、第 2の隙間の幅は、第 1の隙間の幅以下であり、荷重伝達部材を通じて荷重検出部材に荷重を印加する荷重印加部材をさらに備え、荷重印加部材は、貫通孔の軸方向と直交する方向において第 1の隙間の幅よりも大きな範囲で移動可能に設けられてもよい。

[0045] この場合、コイルの貫通孔の軸と交差する方向において、第 1の隙間により、荷重検出部材が磁気通路形成部材の第 1および第 2の開口内で、コイルの貫通孔の軸に交差する方向に移動可能となる。また、第 2の隙間により、荷重伝達部材がハウジングの第 3の開口内でコイルの貫通孔の軸に交差する方向に移動可能となる。

[0046] 荷重検出部材および荷重伝達部材は、ハウジング内で一体的に移動する。これにより、コイルの貫通孔の軸に交差する方向において、荷重検出部材の移動可能な範囲が荷重伝達部材の移動可能な範囲以下となる。

[0047] ここで、第 2の隙間の幅が第 1の隙間の幅以下であるので、荷重伝達部材および荷重検出部材力コイルの貫通孔の軸に交差する方向に移動可能に支持されつつ荷重検出部材と磁気通路形成部材との接触とが防止される。

[0048] 荷重印加部材により、荷重伝達部材を通じて荷重検出部材に荷重が印加される。

これにより、荷重検出部材に確実に荷重を印加することができる。ここで、コイルの貫通孔の軸と交差する方向において、荷重印加部材は第 1の隙間の幅よりも大きな範囲で移動可能である。したがって、コイルの貫通孔の軸に交差する方向において、荷重伝達部材の移動可能な範囲が荷重印加部材の移動可能な範囲以下となる。

[0049] コイルの貫通孔の軸と交差する方向にぉ、て、荷重伝達部材の移動可能な範囲が荷重印加部材の移動可能な範囲以下となることにより、荷重印加部材が荷重伝達部材に加える荷重の方向がコイルの貫通孔の軸に対して傾斜している場合に、荷重伝達部材の移動量が荷重印加部材の移動量以下となる。

[0050] また、コイルの貫通孔の軸と交差する方向において、荷重検出部材の移動可能な範囲が荷重伝達部材の移動可能な範囲以下となることにより、荷重伝達部材が荷重検出部材に加える荷重の方向がコイルの貫通孔の軸に対して傾斜している場合に、荷重検出部材の移動量が荷重伝達部材の移動量以下となる。

[0051] その結果、磁気通路形成部材に対する荷重検出部材の位置ずれおよび傾きを低減することができるので、磁歪式荷重センサの出力変化のばらつきがより十分に防止される。

[0052] (11)荷重伝達部材は、外部から印加される荷重を荷重検出部材の一端部および他端部にそれぞれ伝達する第 1および第 2の荷重伝達部材を含んでもよい。

[0053] この場合、磁歪式荷重センサは、荷重検出部材の一端部および他端部にカ卩えられる荷重をそれぞれ検出することが可能となる。これにより、 2つの方向からカ卩えられる荷重を 1つの磁歪式荷重センサにより検出することができる。したがって、 2つの方向から加えられる荷重を検出するために、個々の方向に対応する磁歪式荷重センサを用意する必要がないので、部品点数が低減される。それにより、磁歪式荷重センサの小型化および軽量ィヒが実現される。

[0054] また、 1つの磁歪式荷重センサにより 2つの方向からカ卩えられる荷重を検出することができるので、 2つの磁歪式荷重センサを用意する場合のように、 2つの磁歪式荷重センサの感度の調整および 2つの磁歪式荷重センサの選別が不要となる。その結果、装置の製造工程数および製造コストが低減され、製造歩留まりが向上する。

[0055] (12)磁歪式荷重センサは、一定の範囲で移動可能かつ荷重伝達部材に当接可能に設けられ、第 1および第 2の荷重伝達部材を通して荷重検出部材の一端部および他端部に荷重をそれぞれ印加する第 1および第 2の荷重印加部材をさらに備えてちょい。

[0056] この場合、第 1および第 2の荷重印加部材により、第 1および第 2の荷重伝達部材を通じて荷重検出部材の両端部に荷重がそれぞれ印加される。これにより、荷重検出部材の両端部に確実に荷重を印加することができる。

[0057] (13)第 1および第 2の荷重印加部材および第 1および第 2の荷重伝達部材は、コィルの貫通孔の軸に沿って、荷重検出部材を中心として対称的に配置されてもよい。

[0058] この場合、荷重検出部材の一端側に位置する第 1の荷重伝達部材に第 1の荷重印加部材により荷重が加えられる場合と、荷重検出部材の他端側に位置する第 2の荷重伝達部材に第 2の荷重印加部材により荷重が加えられる場合とで、荷重が対称的な経路で荷重検出部材に伝達される。したがって、磁歪式荷重センサは、 2つの方向から加えられる荷重を同じ精度で検出することができる。

[0059] (14)ハウジングは、荷重伝達部材が嵌合する第 3の開口を有し、荷重伝達部材は、ハウジングの内側の一端面に対向または接触するフランジ部および荷重検出部材の一端部が嵌合する凹部を有してもよい。

[0060] この場合、荷重伝達部材の凹部に荷重検出部材の一端部が嵌合し、荷重伝達部材がハウジングの第 3の開口に嵌合するとともにフランジ部がハウジングの内側の一端面に対向または接触する。それにより、荷重検出部材および荷重伝達部材が軸方向に移動可能にハウジング内に保持される。したがって、簡単な構造で荷重を正確に検出することが可能となる。

[0061] (15)ハウジングの第 3の開口の内面と荷重伝達部材の外面との間に隙間が形成され、磁歪式荷重センサは、荷重伝達部材をハウジングに対して貫通孔の軸方向と直交する方向に移動可能に保持する弾性部材をさらに備えてもよい。

[0062] この場合、荷重伝達部材にコイルの貫通孔の軸方向に対して傾斜した方向に荷重が加わった場合に、荷重伝達部材が貫通孔の軸方向と直交する方向に弾性的に移動するので、荷重の加えられる方向に起因して荷重検出部材の一端部に発生する応力集中が低減される。それにより、磁歪式荷重センサの出力変化のばらつきが十分に低減される。

[0063] (16)荷重検出部材は、外部から印加される荷重を荷重検出部材の一端部および他端部にそれぞれ伝達する第 1および第 2の荷重伝達部材を含み、ハウジングは、第 1の荷重伝達部材が嵌合する第 3の開口および第 2の荷重伝達部材が嵌合する第 4の開口を有し、第 1の荷重伝達部材は、ハウジングの内側の一端面に対向または接触する第 1のフランジ部および荷重検出部材の一端部が嵌合する第 1の凹部を有し、第 2の荷重伝達部材は、ハウジングの内側の他端面に対向または接触する第 2のフランジ部および荷重検出部材の他端部が嵌合する第 2の凹部を有してもよい。

[0064] この場合、第 1の荷重伝達部材の第 1の凹部に荷重検出部材の一端部が嵌合し、第 1の荷重伝達部材がハウジングの第 3の開口に嵌合するとともに第 1のフランジ部がハウジングの内側の一端面に対向または接触する。また、第 2の荷重伝達部材の第 2の凹部に荷重検出部材の他端部が嵌合し、第 2の荷重伝達部材がハウジングの第 4の開口に嵌合するとともに第 2のフランジ部がハウジングの内側の他端面に対向または接触する。それにより、第 1および第 2の荷重検出部材およ第 1および第 2の荷重伝達部材が軸方向に移動可能にハウジング内に保持される。したがって、簡単な構造で荷重を正確に検出することが可能となる。

[0065] (17)ハウジングの第 3の開口の内面と第 1の荷重伝達部材の外面との間に隙間が形成され、ノ、ウジングの第 4の開口の内面と第 2の荷重伝達部材の外面との間に隙間が形成され、磁歪式荷重センサは、第 1の荷重伝達部材をハウジングに対して貫通孔の軸方向と直交する方向に移動可能に保持する第 1の弾性部材と、第 2の荷重伝達部材をハウジングに対して貫通孔の軸方向と直交する方向に移動可能に保持する第 2の弾性部材とをさらに備えてもよい。

[0066] この場合、第 1または第 2の荷重伝達部材にコイルの貫通孔の軸方向に対して傾斜した方向に荷重が加わった場合に、第 1または第 2の荷重伝達部材が貫通孔の軸方向に直交する方向に弹性的に移動する。それにより、荷重の加えられる方向に起因して荷重検出部材の一端部または他端部に発生する応力集中が低減される。したがつて、磁歪式荷重センサの出力変化のばらつきが十分に低減される。

[0067] (18)荷重検出部材と荷重伝達部材とが接合されてもよい。この場合、コイルの貫通孔の軸上で、荷重伝達部材を通じて荷重検出部材に圧縮荷重を加えることができるとともに、荷重伝達部材を通じて荷重検出部材に引っ張り荷重をカ卩えることができる。したがって、応力集中に起因する出力変化のばらつきを防止しつつ、圧縮荷重および引つ張り荷重を検出することができる。

[0068] (19)荷重検出部材は、円柱形状を有し、荷重検出部材の両端部は、軸方向の断面の直径以上の長さ分、磁気通路形成部材の第 1および第 2の開口力突出してもよい。

[0069] この場合、荷重検出部材の端部に局部的に集中して応力が作用する場合でも、荷重検出部材の両端部が荷重検出部材の直径以上の長さで第 1および第 2の開口から突出しているので、当該応力が荷重検出部材の突出部内で全面に広がる。それにより、磁気通路形成部材に覆われる荷重検出部材の部分においては、荷重検出部材の応力分布がほぼ均一となる。その結果、磁歪式荷重センサの出力変化が荷重検出部材の端部に発生する応力集中部の影響によりばらつくことが十分に防止される。

[0070] (20)本発明の他の局面に従う移動体は、本体部と、本体部を移動させる駆動部と、荷重を検出する磁歪式荷重センサと、磁歪式荷重センサにより検出された荷重に基づいて駆動部を制御する制御部とを備え、磁歪式荷重センサは、貫通孔を有するコイルと、貫通孔に挿入された荷重検出部材と、コイルにより発生された磁束が通過する磁気通路を形成する磁気通路形成部材とを含み、荷重検出部材の両端部は、貫通孔に対向する磁気通路形成部材の部分力それぞれ外側に突出し、外部から印加される荷重を荷重検出部材の少なくとも一端部に伝達する荷重伝達部材と、磁気通路形成部材および荷重伝達部材を支持する支持部材とをさらに含むものである

[0071] その移動体においては、磁歪式荷重センサにより荷重が検出され、検出された荷重に基づいて制御部により駆動部が制御される。それにより、駆動部により本体部が移動される。

[0072] この移動体に用いられる磁歪式荷重センサにおいては、応力集中に起因する出力変化のばらつきが防止され、信頼性および製造歩留まりが向上されている。したがつて、移動体を高い精度で制御することが可能になるとともに、移動体の信頼性が向上される。

発明の効果

[0073] 本発明によれば、荷重検出部材の両端部が磁気通路形成部材の外部に突出している。それにより、磁歪式荷重センサの出力が荷重検出部材の端部に発生する応力集中部の影響を受けることが防止されるので、磁歪式荷重センサの出力が安定する

[0074] また、磁気通路形成部材、荷重検出部材、荷重伝達部材および支持部材の形状および寸法の誤差により荷重検出部材の端部に応力集中部が発生した場合でも、上記と同様の効果が奏される。すなわち、磁歪式荷重センサの出力変化が荷重検出部材の端部に発生する応力集中部の影響によりばらつくことが防止される。 [0075] それにより、磁歪式荷重センサを量産する際の磁気通路形成部材、荷重検出部材

、荷重伝達部材および支持部材の形状および寸法の精度が緩和される。その結果、磁歪式荷重センサの製造歩留まりが向上する。

[0076] また、磁歪式荷重センサを用いた移動体は、高、精度で制御することが可能になるとともに、移動体の信頼性が向上される。

図面の簡単な説明

[0077] [図 1]図 1は第 1の実施の形態に係る磁歪式荷重センサの基本構成を説明するための図である。

[図 2]図 2は図 1の磁歪式荷重センサ内の磁界の向きを示す図である。

[図 3]図 3は第 1の実施の形態に係る磁歪式荷重センサの第 1の具体例を示す断面図である。

[図 4]図 4は図 3の磁歪式荷重センサのハウジング内における各構成部材の支持状態を説明するための図である。

[図 5]図 5は図 3の棒状部材と磁気通路形成部材との位置関係に応じて変化するセンサ構成部のインピーダンスを説明するための図である。

[図 6]図 6は図 3の磁歪式荷重センサの磁気通路形成部材の開口力突出する棒状部材の部分を説明するための図である。

[図 7]図 7は棒状部材の中心軸に対する荷重が加えられる方向の傾斜角度と磁歪式荷重センサの感度との関係を説明するための図である。

[図 8]図 8は第 1の実施の形態に係る磁歪式荷重センサの第 2の具体例を示す断面図である。

[図 9]図 9は第 1の実施の形態に係る磁歪式荷重センサの第 3の具体例を示す断面図である。

[図 10]図 10は第 1の実施の形態に係る磁歪式荷重センサの第 4の具体例を示す断面図である。

[図 11]図 11は第 1の実施の形態に係る磁歪式荷重センサの第 5の具体例を示す断面図である。

[図 12]図 12は第 2の実施の形態に係る磁歪式荷重センサの基本構成を説明するための図である。

[図 13]図 13は第 2の実施の形態に係る磁歪式荷重センサの具体例を示す上面図である。

[図 14]図 14は第 3の実施の形態に係る磁歪式荷重センサの基本構成を説明するための図である。

[図 15]図 15は第 3の実施の形態に係る磁歪式荷重センサの具体例を示す断面図である。

[図 16]図 16は、上記実施の形態に係る磁歪式荷重センサを用ヽた荷重検出回路の概略構成を示すブロック図である。

[図 17]図 17は図 13の磁歪式荷重センサを用、た滑走艇の平面図である。

[図 18]図 18は図 17の滑走艇の制御系を示すブロック図である。

[図 19]図 19は図 15の磁歪式荷重センサを用、た電動自転車の側面図である。

[図 20]図 20は図 19の電動自転車に用いられるパワーユニットの構成を示す断面図である。

発明を実施するための最良の形態

[0078] 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] 第 1の実施の形態

(1) 磁歪式荷重センサの基本構成

図 1は、第 1の実施の形態に係る磁歪式荷重センサの基本構成を説明するための図である。

[0079] 図 1に示すように、第 1の実施の形態に係る磁歪式荷重センサ 100は、コイル A、磁性材料からなる磁気通路形成部材磁性材料からなる棒状部材じ、非磁性材料からなる 2つの荷重伝達部材 Da, Db、非磁性材料力なるハウジング Eおよび 2つの荷重印加部材 Fa, Fbを備える。

[0080] 以下の説明において、棒状部材 Cは、磁歪式荷重センサ 100にカ卩えられる荷重を検出する荷重検出部材として機能する。

[0081] また、以下の説明では、コイル A、磁気通路形成部材 Bおよび棒状部材 Cからなる集合体をセンサ構成部と称する。 [0082] ここで、磁性材料とは、磁場中に置かれたときに磁気を帯びる性質を有する材料をいう。磁性材料としては、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、鉄ケィ素系材料、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、フェライト系ステンレス (例えば SUS430)等が用いられる。例えば、磁性材料である鉄の比透磁率 (真空の透磁率に対する比率）は 200である。

[0083] また、非磁性材料とは、磁性材料以外の材料であり、例えば比透磁率が約 1の材料をいう。なお、非磁'性材料であるオーステナイト系ステンレス（例えば SUS304)、ァルミ-ゥムおよび銅の比透磁率は、 1〜1. 01である。

[0084] コイル Aは貫通孔 Ahを有する。コイル Aの外周部および両端部を覆うように磁気通路形成部材 Bが形成されている。磁気通路形成部材 Bの両端部の中央には開口 Bh a, Bhbがそれぞれ形成されている。

[0085] 貫通孔 Ahおよび開口 Bha, Bhbに棒状部材 Cが挿入されて!、る。この状態で、棒状部材 Cの両端部は開口 Bha, Bhb力も突出している。より詳細には、棒状部材ま、開口 Bha, Bhbの外側端部を結ぶ線 Bhae, Bhbeよりもそれぞれ外側（棒状部材 C の長手方向外側）に延びている。また、磁気通路形成部材 Bと棒状部材 Cとの距離 M gは、ハウジング Eと荷重伝達部材 Da, Dbとの距離 Mdよりも大きくなつている。それにより、棒状部材 Cは磁気通路形成部材 Bと接触しなヽように配置されてヽる。

[0086] 棒状部材 Cの一端が非磁性材料からなる荷重伝達部材 Daに嵌合している。棒状部材 Cの他端が非磁性材料からなる荷重伝達部材 Dbに嵌合してヽる。

[0087] ハウジング E内に、コイル A、磁気通路形成部材棒状部材 Cおよび 2つの荷重伝達部材 Da, Dbが収容される。ハウジング Eの両端部の中央には開口 Eha, Ehbがそれぞれ形成されている。

[0088] 荷重伝達部材 Da, Dbの一部が、それぞれノヽウジング Eの開口 Eha, Ehbから外部に突出している。開口 Ehaから突出する荷重伝達部材 Daに対して当接可能に荷重印加部材 Faが配置されている。開口 Ehb力も突出する荷重伝達部材 Dbに対して当接可能に荷重印加部材 Fbが配置されて、る。

[0089] 図 1では図示しないが、コイル A力延びるリード線は、ハウジング Eの外部に引き出される。ハウジング Eから引き出されたリード線は、図示しない発振回路、電流検出器、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 (荷重検出回路）に接続される。

[0090] (2) 磁歪式荷重センサの動作

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の発振回路によりリード線を介してコイル Aに交流電流が供給される。それにより、コイル Aが駆動される。この場合、コイル Aが励磁コイルとして機能し、棒状部材 Cが磁ィ匕される。また、磁気通路形成部材 Bが磁気通路として機能する。

[0091] 図 2に図 1の磁歪式荷重センサ 100内の磁界の向きを示す。図 2においては、コィル Aが駆動された場合の磁歪式荷重センサ 100内の磁界の向きが太い矢印により示されている。

[0092] 荷重印加部材 Faにより荷重伝達部材 Daに荷重が加えられる。そして、荷重伝達部材 Daにカ卩えられた荷重が棒状部材 Cの一端に伝達される。

[0093] これにより、棒状部材 Cに圧縮力が作用する。このように、棒状部材 Cに圧縮力が作用すると、逆磁歪効果により棒状部材 Cの透磁率が変化し、コイル A、磁気通路形成部材 Bおよび棒状部材 C力もなるセンサ構成部のインピーダンスが変化する。

[0094] その結果、コイル Aに発生する誘導起電力（電圧）が変化する。この場合、コイル A は検出コイルとして機能する。コイル Aにおける電圧が図示しないリード線を介して周辺回路により検出される。検出されたコイル Aの電圧変化に基づヽて荷重伝達部材

Daにカ卩えられた荷重が検出される。

[0095] 一方、荷重印加部材 Fbにより荷重伝達部材 Dbに荷重が加えられる。この場合においても、上記と同様にして、荷重伝達部材 Dbに加えられた荷重が検出される。

[0096] (3) 第 1の実施の形態に係る磁歪式荷重センサによる効果

(3— a)

荷重伝達部材 Daまたは荷重伝達部材 Dbに荷重が加えられる際には、棒状部材 C の一端と荷重伝達部材 Daとの当接部（図 2点線部 tl参照）、および棒状部材 Cの他端と荷重伝達部材 Dbとの当接部（図 2点線部 t2参照）に応力が作用し、棒状部材 C に圧縮力が作用する。

[0097] ここで、荷重伝達部材 Daまたは荷重伝達部材 Dbにカ卩えられる荷重の方向が棒状部材 cの軸方向からずれると、棒状部材 cの両端部における応力分布が不均一となり、応力集中部が発生する。

[0098] さらに、荷重伝達部材 Daまたは荷重伝達部材 Dbにカ卩えられる荷重の方向が異なると棒状部材 Cの両端部に発生する応力集中部の位置および大きさも異なる。それにより、棒状部材 Cに加えられる荷重が一定である場合であっても、発生する応力集中部の位置および大きさに応じて棒状部材 Cの両端部における磁気特性がばらつく

[0099] 本実施の形態に係る磁歪式荷重センサ 100においては、棒状部材 Cの両端部が磁気通路形成部材 Bの外部に突出している。換言すれば、磁歪式荷重センサ 100の

ヽて、棒状部材 Cの両端部は磁気通路形成部材 Bにより形成される磁気通路の外側に位置する。

[0100] その結果、磁歪式荷重センサ 100の出力が棒状部材 Cの両端部に発生する応力集中部の影響を受けないので、磁歪式荷重センサ 100の出力が安定する。

[0101] (3-b)

磁気通路形成部材 Bと棒状部材 Cとの間で接触状態および非接触状態が交互に発生すると、磁気通路形成部材 Bと棒状部材 Cとの間の磁気抵抗が著しく変化する。

[0102] 本実施の形態に係る磁歪式荷重センサ 100では、棒状部材 Cが磁気通路形成部材 Bと接触しないように設けられている。したがって、磁気通路形成部材 Bと棒状部材 Cとの間で磁気抵抗が著しく変化することが防止される。その結果、磁歪式荷重センサ 100の出力変化が、磁気通路形成部材 Bと棒状部材 Cとの間の磁気抵抗の変化の影響によりばらつくことが防止される。

[0103] また、磁気通路形成部材 Bと棒状部材 Cとの距離 Mgは、ハウジング Eと荷重伝達部材 Da, Dbとの距離 Mdよりも大きくなつているので、棒状部材 Cが磁気通路形成部材 Bと接触しない。それにより、磁気通路形成部材 Bには棒状部材 Cとの接触に起因する応力集中部が発生しない。したがって、磁気通路形成部材 Bの磁気特性がばらつかない。その結果、磁歪式荷重センサ 100の出力変化がばらつくことが防止される。

[0104] (3— c)

磁気通路形成部材 Bと棒状部材 Cとが互いに接触せず、棒状部材 Cの一端と荷重伝達部材 Daとの接続部、および棒状部材 Cの他端と荷重伝達部材 Dbとの接続部が磁気通路形成部材 Bの外部に位置する。

[0105] これにより、磁気通路形成部材、棒状部材 Cおよび荷重伝達部材 Da, Dbの形状および寸法の誤差により棒状部材 Cの両端に応力集中部が発生した場合でも、磁歪式荷重センサ 100の出力が棒状部材 Cの両端部に発生する応力集中部の影響を受けないので、磁歪式荷重センサ 100の出力が安定する。

[0106] それにより、磁歪式荷重センサ 100を量産する際の磁気通路形成部材、棒状部材 Cおよび荷重伝達部材 Da, Dbの形状および寸法の精度が緩和される。その結果

、磁歪式荷重センサ 100の製造歩留まりが向上する。

[0107] (3-d)

2つの方向から加えられる荷重を 2つの荷重センサを用いて検出する装置を作製する場合には、 2つの荷重センサの感度を等しく調整すること、または等しい感度を有する 2つの荷重センサを選別することが必要である。それにより、製造工程数および製造コストが増加する。

[0108] 本実施の形態に係る磁歪式荷重センサ 100では、棒状部材 Cの一端および他端に加えられる荷重をそれぞれ検出することが可能である。これにより、 2つの方向から加えられる荷重を 1つの磁歪式荷重センサ 100により検出することができる。したがつて、 2つの方向からカ卩えられる荷重を検出するために、個別に荷重センサを設ける必要がないので、部品点数が低減される。それにより、磁歪式荷重センサ 100の小型化および軽量ィ匕が実現される。

[0109] また、 1つの磁歪式荷重センサ 100により 2つの方向からカ卩えられる荷重を検出することができるので、 2つの荷重センサの感度の調整および 2つの荷重センサの選別が不要となる。その結果、装置の製造工程数および製造コストが低減され、製造歩留まりが向上する。

[0110] (3-e)

荷重伝達部材 Daが、荷重印加部材 Faにより加えられる荷重を棒状部材 Cに伝達するとともに、荷重伝達部材 Dbを通じて棒状部材 Cに伝達された荷重を受け止める [0111] また、荷重伝達部材 Dbが、荷重印加部材 Fbにより加えられる荷重を棒状部材じに伝達するとともに、荷重伝達部材 Daを通じて棒状部材 Cに伝達された荷重を受け止める。

[0112] 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、荷重伝達部材 Da, Dbが、荷重を伝達するとともに、荷重を受け止める働きを有する。

[0113] したがって、荷重を伝達する部材と、荷重を受け止める部材とを個別に設ける必要がないので、部品点数が低減され、製造コストが低減される。

[0114] また、磁歪式荷重センサ 100は、その中心を基準として複数の構成部材が対称となるように配置されている。したがって、棒状部材 Cの一端に荷重が加えられる場合と、棒状部材 Cの他端に荷重が加えられる場合とで、荷重が対称的な経路で棒状部材 C に伝達される。したがって、 2つの方向からカ卩えられる荷重を同じ精度で検出することができる。

[0115] (3-f)

本実施の形態に係る磁歪式荷重センサ 100によれば、逆磁歪効果により荷重が検出される。それにより、歪ゲージ式ロードセルに比べて、非常に高い感度 (数十倍から数百倍)で荷重を検出することができる。

[0116] また、このように荷重を検出する感度が高いので、歪ゲージ式ロードセルのように、感度を向上させるために棒状部材 Cを細くまたは薄く形成する必要がない。したがつて、磁歪式荷重センサ 100の強度が低下しない。それにより、十分な耐久性を確保することができる。

[0117] 以下、第 1の実施の形態に係る磁歪式荷重センサ 100の種々の具体例を説明する

[0118] (4) 磁歪式荷重センサの第 1の具体例

第 1の実施の形態に係る磁歪式荷重センサ 100の第 1の具体例を説明する。

[0119] (4 -a) 第 1の具体例に係る磁歪式荷重センサの構成

図 3は、第 1の実施の形態に係る磁歪式荷重センサ 100の第 1の具体例を示す断面図である。図 3に示すように、第 1の具体例に係る磁歪式荷重センサ 100aは、コィル 10、磁気通路形成部材 20、棒状部材 30、 2つの荷重伝達部材 40a, 40bおよびハウジング 50を含む。

[0120] これらのコイル 10、磁気通路形成部材 20、棒状部材 30、 2つの荷重伝達部材 40a , 40bおよびノヽウジング 50は、それぞれ上述のコイル A、磁気通路形成部材、棒状部材じ、 2つの荷重伝達部材 Da, Dbおよびノヽウジング Eに相当する。

[0121] また、コイル 10、磁気通路形成部材 20および棒状部材 30からなる集合体が上述のセンサ構成部に相当する。したがって、以下の説明においても、コイル 10、磁気通路形成部材 20および棒状部材 30からなる集合体をセンサ構成部と称する。

[0122] コイル 10は、導線 11およびボビン 12により構成されている。ボビン 12は、長手形状を有するとともに、その両端にフランジ部を備える。ボビン 12の 2つのフランジ部間に導線 11が卷回されて!/、る。ボビン 12の軸心には貫通孔 10hが形成されて!、る。

[0123] 磁気通路形成部材 20は、外周面および一端面を有する円筒形状の第 1のケーシング部材 21、および略円盤形状の第 2のケーシング部材 22により構成されている。

[0124] 第 1のケーシング部材 21および第 2のケーシング部材 22は、磁性材料により形成されている。これにより、磁歪式荷重センサ 100aの動作時において、第 1のケーシング部材 21および第 2のケーシング部材 22の各々は磁気通路として機能する。

[0125] 第 1のケーシング部材 21内に環状の弾性部材 19を介してコイル 10が挿入される。

第 1のケーシング部材 21の他端に第 2のケーシング部材 22が接続される。これにより、磁気通路形成部材 20内にコイル 10が収容される。

[0126] 第 1のケーシング 21の一端面の中央部には円形の開口 21hが形成され、第 2のケ一シング 22の中央部には円形の開口 22hが形成されている。

[0127] 開口 21h, 22hには、それぞれスぺーサ SPが取り付けられている。スぺーサ SPは、非磁性材料により形成されて、る。

[0128] 貫通孔 10hおよび開口 21h, 22hに円柱形状を有する棒状部材 30が挿入される。

この状態で、棒状部材 30の一端部 30aおよび他端部 30bは開口 21h, 22hから突出している。棒状部材 30は、磁性材料により形成されている。これにより、磁歪式荷重センサ 100aの動作時において、棒状部材 30はコイル 10により磁化される。

[0129] 図 3に示すように、棒状部材 30の直径は、貫通孔 10hおよび開口 21h, 22hのいずれの内径よりも小さい。これにより、棒状部材 30の外面と貫通孔 10hおよび開口 2 lh, 22hの内面との間に隙間が形成される。それにより、棒状部材 30が磁気通路形成部材 20と接触することが防止されている。

[0130] 上記のスぺーサ SPは、棒状部材 30とコイル 10および磁気通路形成部材 20とが所定の位置関係で配置されるように、各部材の移動を制限している。詳細は後述する。

[0131] 棒状部材 30の一端部 30aは棒状部材 30の直径以上の長さ分開口 22hから突出しており、棒状部材 30の他端部 30bは棒状部材 30の直径以上の長さ分開口 21hから突出している。詳細は後述する。

[0132] 棒状部材 30は、その中心軸が貫通孔 10hおよび開口 21h, 22hの中心を結ぶ軸と一致するように後述の荷重伝達部材 40a, 40bにより支持される。

[0133] 荷重伝達部材 40aは、円柱形状の軸部 41aおよびフランジ部 42aを有する。円柱形状の軸部 41aの一端にフランジ部 42aが形成されており、フランジ部 42aの中央に円形の凹部 43aが形成されている。

[0134] 荷重伝達部材 40bも同様に、円柱形状の軸部 4 lbおよびフランジ部 42bを有する。

円柱形状の軸部 41bの一端にフランジ部 42bが形成されており、フランジ部 42bの中央に円形の凹部 43bが形成されている。これらの荷重伝達部材 40a, 40bは、非磁性材料により形成されて、る。

[0135] 棒状部材 30の一端部 30aが荷重伝達部材 40aの凹部 43aに挿入され、接続される

。また、棒状部材 30の他端部 30bが荷重伝達部材 40bの凹部 43bに挿入され、接続される。

[0136] ハウジング 50は、外周面および一端面を有する円筒形状の第 1のハウジング 51と、略円盤形状の第 2のハウジング 52とを含む。第 1のハウジング 51および第 2のハウジング 52は、非磁性材料により形成されている。

[0137] コイル 10、磁気通路形成部材 20、棒状部材 30および荷重伝達部材 40a, 40bからなる集合体が第 1のハウジング 51内に収容される。そこで、第 1のハウジング 51と第 2のハウジング 52とが複数のネジ 59により接続される。

[0138] 第 1のハウジング 51および第 2のハウジング 52には、弾性力を有する榭脂等からなる複数の Oリング 01〜04が取り付けられている。

[0139] 上記において、第 1のケーシング部材 21、第 2のケーシング部材 22および棒状部材 30を形成する磁性材料としては、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、鉄ケィ素系材料、鉄アルミニウム系材料、純鉄、パーマロイ、超磁歪材料、フェライト系ステンレス（例えば SUS430)等が挙げられる。第 1のケーシング部材 21、第 2のケーシング部材 22および棒状部材 30に同じ磁性材料により形成されることが好ましい。本実施の形態では、第 1のケーシング部材 21、第 2のケーシング部材 22および棒状部材 30に SUS430が用いられる。

[0140] また、スぺーサ SP、荷重伝達部材 40a, 40b、第 1のハウジング 51および第 2のハウジング 52を形成する非磁性材料としては、例えば、オーステナイト系ステンレス、ァルミ-ゥムまたは銅等が挙げられる。本実施の形態では、荷重伝達部材 40a, 40bに SUS304力 S用いられ、第 1のハウジング 51および第 2のハウジング 52にアルミニウムが用いられる。

[0141] (4 b) ハウジング内での各構成部材の支持状態

複数の Oリング 01〜04およびノヽウジング 50内での各構成部材の支持状態について説明する。

[0142] 図 4は、図 3の磁歪式荷重センサ 100aのハウジング 50内における各構成部材の支持状態を説明するための図である。

[0143] 図 4に示すように、第 1のハウジング 51の一端面の中央には、円形の開口 51hが形成されている。開口 51hの直径は、荷重伝達部材 40bの軸部 41bの直径よりも大きい。開口 51hの内周面に環状の溝部 51mが形成されている。

[0144] 磁歪式荷重センサ 100aの組立て時には、溝部 51mに Oリング Olが取り付けられ、開口 51hに荷重伝達部材 40bの軸部 41bが挿入される。

[0145] ここで、 Oリング Olの断面の直径は溝部 51mの深さよりも大きい。それにより、荷重伝達部材 40bの軸部 41bは、弾性力を有する Oリング Olにより支持される。したがつて、荷重伝達部材 40bの製造時においては、荷重伝達部材 40bの形状および寸法に誤差が生じた場合でも、荷重伝達部材 40bは、 Oリング Olにより誤差の影響が吸収されつつハウジング 50内で支持される。その結果、荷重伝達部材 40bの形状および寸法精度が緩和される。この状態において、軸部 41bの外周面と、開口 51hの内周面との間の隙間 G1は、例えば約 0. 1mmである。 [0146] 一方、第 2のハウジング 52の中央にも、円形の開口 52hが形成されている。開口 52 hの直径は、荷重伝達部材 40aの軸部 41aの直径よりも大きい。開口 52hの内周面に環状の溝部 52mが形成されて、る。

[0147] 磁歪式荷重センサ 100aの組立て時には、溝部 52mに Oリング 04が取り付けられ、開口 52hに荷重伝達部材 40bの軸部 41aが挿入される。

[0148] ここで、 Oリング 04の断面の直径は溝部 52mの深さよりも大きい。それにより、荷重伝達部材 40aの軸部 41aは、弾性力を有する Oリング 04により支持される。したがつて、荷重伝達部材 40aの製造時においては、荷重伝達部材 40aの形状および寸法に誤差が生じた場合でも、荷重伝達部材 40aは、 Oリング 04により誤差の影響が吸収されつつハウジング 50内で支持される。その結果、荷重伝達部材 40aの形状および寸法精度が緩和される。この状態において、軸部 41aの外周面と、開口 52hの内周面との間の隙間 G2は、例えば約 0. 1mmである。

[0149] 上記のように、棒状部材 30を支持する荷重伝達部材 40a, 40bは、それぞれ Oリング Ol, 04を介してハウジング 50により位置決めされている。これにより、荷重伝達部材 40a, 40bはハウジング 50内で磁歪式荷重センサ 100aの中心軸（ノヽウジング 50 の中心軸）と直交する方向にぉ、て微少な変位量で移動することが許容されて、る。

[0150] したがって、例えば荷重伝達部材 40a, 40bに磁歪式荷重センサ 100aの中心軸から傾斜した方向から荷重が加わった場合でも、荷重伝達部材 40aまたは荷重伝達部材 40bが Oリング Ol, 04により弹性的に移動する。そのため、荷重の加えられる方向に起因して棒状部材 30の一端部 30aおよび他端部 30bに発生する応力集中が低減される。それにより、磁歪式荷重センサ 100aの出力変化のばらつきが十分に防止される。

[0151] また、磁歪式荷重センサ 100aに振動または衝撃が加えられた場合でも、棒状部材 30に発生する振動または衝撃が Oリング Ol, 04により吸収される。それにより、磁歪式荷重センサ 100aの出力変化が棒状部材 30に発生する振動または衝撃の影響によりばらつくことが十分に防止される。

[0152] 第 1のハウジング 51は、長手方向における一端側に第 1の外周壁 511を有し、他端側に第 2の外周壁 512を有する。第 2の外周壁 512は、第 1の外周壁 511よりも大きヽ内径および外径を有する。

[0153] 第 2のハウジング 52は、円盤部 521および環状のガイド部 522を有する。円盤部 52

1の中央に上述の開口 52hが形成されている。ガイド部 522は、円盤部 521の一面カゝら突出するように形成されて!、る。

[0154] ガイド部 522は、第 1のハウジング 51と第 2のハウジング 52との嵌合時に、その外周面が第 1のハウジング 51の第 2の外周壁 512の内周面と当接するように、第 1のハウジング 51を第 2のハウジング 52の一面上に導く。

[0155] ガイド部 522の外周面には環状の溝部 522mが形成されている。磁歪式荷重センサ 100aの組立て時には、溝部 522mに Oリング 03が取り付けられ、第 1のハウジング 51と第 2のハウジング 52とが嵌合される。これにより、ハウジング 50の密閉性が向上する。

[0156] さらに、第 1のハウジング 51および第 2のハウジング 52の製造時においては、第 1 のハウジング 51および第 2のハウジング 52の嵌合部に誤差が生じる場合がある。その場合でも、第 1のハウジング 51および第 2のハウジング 52は、 Oリング 02により誤差の影響が吸収されつつ嵌合される。その結果、第 1のハウジング 51および第 2のハウジング 52の形状および寸法精度が緩和される。

[0157] ハウジング 50内における磁気通路形成部材 20の支持状態を説明する。

[0158] 第 1の外周壁 511の一端面に、環状の溝部 511mが形成されている。磁歪式荷重センサ 100aの組立て時には、溝部 511mに Oリング 02が取り付けられる。この状態で、コイル 10および磁気通路形成部材 20が第 1のハウジング 51内に挿入される。

[0159] ここで、 Oリング 02の断面の直径は溝部 511mの深さよりも大きい。それにより、第 1 のハウジング 51内に磁気通路形成部材 20が挿入される際には、磁気通路形成部材 20の第 2のケーシング部材 22の一面が Oリング 02と接触する。

[0160] この状態で、第 1のハウジング 51と第 2のハウジング 52とが嵌合されることにより、第 2のケーシング部材 22の他面が第 2のハウジング 52のガイド部 522の端面と当接する。

[0161] これにより、第 2のケーシング部材 22は、弾性力を有する Oリング 02およびガイド部 522により挟まれることにより支持されている。第 1のハウジング 51および第 2のケーシング部材 22の製造時においては、第 1のハウジング 51および第 2のケーシング部材 22の形状および寸法に誤差が生じる場合がある。その場合でも、第 2のケーシング部材 22は、 Oリング 02により誤差の影響が吸収されつつハウジング 50内で支持される。

[0162] その結果、第 1のハウジング 51および第 2のケーシング部材 22の形状および寸法精度が緩和される。この状態において、第 2のケーシング部材 22の一面と、第 1の外周壁 511の端面との間の隙間 G3は、例えば約 0. 2mmである。

[0163] このように、磁気通路形成部材 20は、ハウジング 50内で Oリング 02により弹性的に支持される。これにより、磁歪式荷重センサ 100aに振動または衝撃が加えられた場合でも、磁気通路形成部材 20に発生する振動または衝撃が Oリング 02により吸収される。それにより、磁歪式荷重センサ 100aの出力変化が棒状部材 30に発生する振動または衝撃の影響によりばらつくことが十分に防止される。

[0164] (4 c) 棒状部材の位置ずれの防止

磁歪式荷重センサ 100aの内部に振動または衝撃が発生する際には、磁気通路形成部材 20と棒状部材 30との位置関係にずれが生じる場合がある。また、磁歪式荷重センサ 100aの中心軸に対して傾斜した方向に荷重が加わる際にも、磁気通路形成部材 20と棒状部材 30との位置関係にずれが生じる場合がある。このような場合でも、上記のように、磁気通路形成部材 20および棒状部材 30はともに、ハウジング 50 内で弹性的に支持されているので、そのずれ量に応じてセンサ構成部のインピーダンスが変化する。

[0165] 図 5は、図 3の棒状部材 30と磁気通路形成部材 20との位置関係に応じて変化するセンサ構成部のインピーダンスを説明するための図である。図 5 (a)に、図 3の棒状部材 30の一端部 30a周辺の拡大図が示されて、る。

[0166] 図 5 (a)に示すように、初めに棒状部材 30の中心軸が第 2のケーシング部材 22の開口 22hの中心に位置するように、棒状部材 30を磁気通路形成部材 20内に配置する。この場合、開口 22hにスぺーサ SPが設けられていないと、棒状部材 30は、その外周面と開口 22hの内周面との間の間隔 W分のずれが許容される。

[0167] これに対して、開口 22hにスぺーサ SPが設けられて!/、ると、棒状部材 30は、その外周面とスぺーサ SPの内周面との間の間隔 V分のずれが許容される。

[0168] 間隔 Vは、スぺーサ SPの厚み分間隔 Wよりも小さい。それにより、スぺーサ SPは磁気通路形成部材 20と棒状部材 30との位置関係のずれ量を小さく制限している。

[0169] 図 5 (b)に、磁気通路形成部材 20に対する棒状部材 30の中心軸の位置と、センサ構成部のインピーダンスとの関係が示されている。図 5 (b)において、縦軸はセンサ構成部のインピーダンスを示し、横軸は開口 22h内における棒状部材 30の中心軸の位置を示す。なお、横軸において、符号 Xは開口 22hの中心を示している。

[0170] 図 5 (b)に示すように、センサ構成部のインピーダンスは、棒状部材 30の中心軸が開口 22hの中心 Xに位置する際に最小となる。そして、センサ構成部のインピーダンスは、棒状部材 30の中心軸が開口 22hの中心 X力離れるにつれて 2次関数的に増加する。

[0171] 本具体例に係る磁歪式荷重センサ 100aにおいては、上述のように、スぺーサ SP が磁気通路形成部材 20と棒状部材 30との位置関係のずれ量を小さく制限している。これにより、磁気通路形成部材 20と棒状部材 30との位置関係のずれに起因するセンサ構成部のインピーダンスの変化が十分に低減される。それにより、磁歪式荷重センサ 100aの出力の安定性が向上されている。

[0172] なお、スぺーサ SPは必ずしも設けられる必要はない。スぺーサ SPが設けられない場合であっても、ハウジング 50内の各構成部材間の隙間を以下のように設定することにより、上記と同様の効果を得ることができる。

[0173] 図 4に示すように、軸部 41bの外周面と開口 51hの内周面との間の隙間 G1と、軸部 41aの外周面と開口 52hの内周面との間の隙間 G2とを同じ幅に設定する。また、棒状部材 30の外周面と開口 21hの内周面との間の隙間 G4と、棒状部材 30の外周面と開口 22hの内周面との間の隙間 G5とを同じ幅に設定する。さらに、隙間 Gl, G2の幅が隙間 G4, G5の幅以下となるように設定する。

[0174] 上記の隙間 Gl, G2は、それらの隙間内で棒状部材 30を支持する荷重伝達部材 4 Oa, 40bが磁歪式荷重センサ 100aの中心軸に交差する方向へ移動することを許容する。また、隙間 G4, G5は、それらの隙間内で棒状部材 30が磁歪式荷重センサ 10 Oaの中心軸に交差する方向へ移動することを許容する。 [0175] ここで、ハウジング 50内において、隙間 G4, G5は、隙間 Gl , G2の内側に位置する。これにより、棒状部材 30は荷重伝達部材 40a, 40bにより支持されているので、隙間 Gl , G2, G3, G4が上記の関係を満たす場合、棒状部材 30が許容される移動量は隙間 Gl , G2により制限される。

[0176] したがって、この場合、ハウジング 50内で許容される棒状部材 30の移動量を予め考慮して隙間 Gl , G2の幅を設定することにより、棒状部材 30の位置ずれに起因する磁歪式荷重センサ 100aの出力の変動を低減することができる。

[0177] この場合、棒状部材 30の位置ずれを低減するために、部品点数を増加すること、磁歪式荷重センサ 100aの重量を増加させること、および磁歪式荷重センサ 100aを大型化することが不要である。それにより、磁歪式荷重センサ 100aの小型化、軽量化および低コストィ匕が実現される。

[0178] (4 - d) 磁気通路形成部材から突出する棒状部材の長さ

図 6は、磁気通路形成部材 20の開口 22hから突出する棒状部材 30の部分を説明するための図である。図 6では、スぺーサ SPは省略する。

[0179] 上述のように、本具体例において、棒状部材 30の一端部 30aは棒状部材 30の直径以上の長さ分開口 22hから突出している。これは、以下の理由による。

[0180] 図 6に示すように、荷重伝達部材 40a (図 3)に荷重が加えられることにより、棒状部材 30の両端部に局部的に応力が集中する場合がある (矢印 p参照)。

[0181] 棒状部材 30の一端部 30aにおいて、局部的に集中して作用する応力は、棒状部材 30の中心軸に平行な軸を中心として両側に約 45° の範囲に広がって伝播する。

[0182] 本具体例では、棒状部材 30の一端部 30aが、棒状部材 30の直径 a以上の長さ /3 突出している。これにより、棒状部材 30の一端部 30aの縁部に局部的に集中して応力が作用する場合でも、その応力は棒状部材 30の突出部内で断面の全域に広がる

[0183] それにより、第 2のケーシング部材 22の内側の棒状部材 30の部分、すなわち図 3 の磁気通路形成部材 20に覆われる棒状部材 30の部分においては、棒状部材 30に作用する応力が棒状部材 30の全体に渡って広がる。したがって、棒状部材 30の応力分布がほぼ均一となっている。 [0184] これにより、磁気通路形成部材 20内のコイル 10が、棒状部材 30の不均一な応力分布の影響を受けることが防止される。その結果、磁歪式荷重センサ 100の出力が棒状部材 Cに発生する応力集中部の影響を受けることが防止されるので、磁歪式荷重センサ 100の出力が安定する。

[0185] 図 6では図示しないが、上記と同じ理由で、棒状部材 30の他端部 30bも棒状部材 3 0の直径以上の長さ分開口 21hから突出している。それにより、磁歪式荷重センサ 10 0の出力が棒状部材 Cに発生する応力集中部の影響を受けることが防止されるので、磁歪式荷重センサ 100の出力が十分に安定する。

[0186] なお、本具体例では、棒状部材 30が円柱形状を有するとしているが、棒状部材 30 は多角柱形状を有してもよい。この場合、棒状部材 30の両端部は、当該多角形の外接円の直径以上の長さ分、磁気通路形成部材 20から突出することが好ましい。

[0187] (4-e) 磁歪式荷重センサの実験

本発明者は、以下に説明する実施例および比較例の磁歪式荷重センサの中心軸に対して傾斜した方向力荷重が加えられた場合における磁歪式荷重センサの出力特性にっ、て調査するために実験を行った。

[0188] 以下の説明にお、て、傾斜角度とは、実施例および比較例の磁歪式荷重センサの中心軸に対する角度をいう。

[0189] 本発明者は図 3に示す構造を有する実施例の磁歪式荷重センサ 100aを作製した。そこで、磁歪式荷重センサ 100aの荷重伝達部材 40bに種々の傾斜角度で所定の荷重を加え、傾斜角度が 0° である場合の磁歪式荷重センサ 100aの感度に対する相対感度を測定した。

[0190] ここで、感度とは、磁歪式荷重センサ 100aに所定の荷重が加えられた場合のセンサ構成部のインピーダンスの変化量 (インピーダンス変化量 Δ Z)を、磁歪式荷重センサ 100aに荷重が加えられな、場合のセンサ構成部のインピーダンス (初期インピ一ダンス Z )で除算することにより得られる。

0

[0191] また、相対感度とは、「0° の傾斜角度で所定の荷重を加えた場合の磁歪式荷重センサ 100aの感度」に対する「任意の傾斜角度で所定の荷重を加えた場合の磁歪式荷重センサ 100aの感度」の比率をいう。 [0192] 図 7 (a)に、実施例の磁歪式荷重センサ 100aを用いた場合の傾斜角度と相対感度との関係が示されている。縦軸は相対感度を示し、横軸は傾斜角度を示す。

[0193] 図 7 (a)に示すように、実施例の磁歪式荷重センサ 100aは、傾斜角度が 0° 力も 3 0° に変化する場合であっても、約 6%し力 4目対感度が変化しな力つた。約 6%の相対感度の変化は実用上問題がない。そのため、実施例の磁歪式荷重センサ 100aでは、出力が安定し、歩留まりの向上およびコストの低減が可能となることがわ力つた。

[0194] 一方、本発明者は比較例の磁歪式荷重センサを作製し、実施例の磁歪式荷重センサ 100aとほぼ同じ実験を行った。実験に用いた比較例の磁歪式荷重センサは、図 3の磁気通路形成部材 20の第 2のケーシング部材 22に開口 22hを有さず、第 2のケーシング部材 22が棒状部材 30の一端部 30aを支持する構成を有する。比較例の磁歪式荷重センサの他の部分の構成は、図 3の磁歪式荷重センサと同様である。

[0195] 図 7 (b)に、比較例の磁歪式荷重センサを用いた場合の傾斜角度と相対感度との関係が示されている。縦軸は相対感度を示し、横軸は傾斜角度を示す。

[0196] 図 7 (b)に示すように、比較例の磁歪式荷重センサは、傾斜角度が 0° 力 3° に変化するだけで、約 30%の相対感度が変化した。

[0197] 上記より、実施例の磁歪式荷重センサ 100aは、比較例の磁歪式荷重センサに比ベて傾斜角度による影響を受けにくいことが明らかとなった。

[0198] (5) 磁歪式荷重センサの第 2の具体例

第 1の実施の形態に係る磁歪式荷重センサ 100の第 2の具体例を説明する。第 2の具体例に係る磁歪式荷重センサは、以下の点で第 1の具体例に係る磁歪式荷重センサ 100aと構成が異なる。

[0199] 図 8は、第 1の実施の形態に係る磁歪式荷重センサ 100の第 2の具体例を示す断面図である。

[0200] 第 2の具体例に係る磁歪式荷重センサ 100bにおいて、第 1のハウジング 51には、図 4の溝部 51mが形成されない代わりに、第 1のハウジング 51の一端面の内側に環状の溝部 5 Inが形成されている。また、第 2のハウジング 52には、図 4の溝部 52mが形成されない代わりに、円盤部 521の一面側に環状の溝部 52ηが形成されている。

[0201] 磁歪式荷重センサ 100bの組立て時には、溝部 51ηに Oリング 05が取り付けられる。ここで、 Oリング 05の断面の直径は溝部 51nの深さよりも大きい。それにより、第 1のハウジング 51内に、コイル 10、磁気通路形成部材 20、棒状部材 30および荷重伝達部材 40a, 40bからなる集合体が挿入される際には、荷重伝達部材 40bのフランジ部 42bの一面力 Oリング 05と接触する。

[0202] また、磁歪式荷重センサ 100bの組立て時には、溝部 52ηに Oリング 06が取り付けられる。ここで、 Οリング 06の断面の直径は溝部 52ηの深さよりも大きい。それにより、第 1のハウジング 51と第 2のハウジング 52とを嵌合する際には、荷重伝達部材 40aのフランジ部 42aの一面力 Oリング 06と接触する。

[0203] これにより、作製された磁歪式荷重センサ 100bの内部では、棒状部材 30の他端部 30bを支持する荷重伝達部材 40bが弾性力を有する Oリング 05により支持される。また、棒状部材 30の一端部 30aを支持する荷重伝達部材 40aが弾性力を有する O リング 06により支持される。

[0204] この状態で、 Oリング 05は、荷重伝達部材 40bを棒状部材 30の中心に向力方向に付勢する。また、 Oリング 06も、荷重伝達部材 40aを棒状部材 30の中心に向かう方向に付勢する。

[0205] それにより、棒状部材 30は、その軸方向に Oリング 05, 06の弾性力が加えられた状態で支持されている。したがって、磁歪式荷重センサ 100bに振動または衝撃が加えられた場合でも、棒状部材 30の軸方向のがたつきが防止され、棒状部材 30の破損が防止される。

[0206] また、棒状部材 30の位置ずれも防止される。これにより、棒状部材 30の位置ずれに起因するセンサ構成部のインピーダンスの変化が十分に低減される。それにより、磁歪式荷重センサ 100bの出力の安定性が向上されて、る。

[0207] さらに、棒状部材 30、ハウジング 50および荷重伝達部材 40a, 40bの製造時において、各部材の形状および寸法に誤差が生じた場合でも、棒状部材 30および荷重伝達部材 40a, 40bは、 Oリング 05, 06により誤差の影響が吸収されつつハウジング 50内で支持される。したがって、棒状部材 30、ハウジング 50および荷重伝達部材 40a, 40bの形状および寸法精度が緩和される。

[0208] (6) 磁歪式荷重センサの第 3の具体例第 1の実施の形態に係る磁歪式荷重センサ 100の第 3の具体例を説明する。第 3の具体例に係る磁歪式荷重センサは、以下の点で第 2の具体例に係る磁歪式荷重センサ 100bと構成が異なる。

[0209] 図 9は、第 1の実施の形態に係る磁歪式荷重センサ 100の第 3の具体例を示す断面図である。

[0210] 第 3の具体例に係る磁歪式荷重センサ 100cにおいて、第 1のハウジング 51の第 2 の外周壁 512は図 8の第 2の具体例の第 2の外周壁 512に比べて十分に厚く形成されている。

[0211] そして、第 1の外周壁 511の一端面に図 8の溝部 511mが形成されない代わりに、第 2の外周壁 512の一端面に、環状の溝部 512mが形成されている。

[0212] 磁歪式荷重センサ 100cの組立て時には、溝部 512mに Oリング 07が取り付けられる。ここで、 Oリング 07の断面の直径は溝部 512mの深さよりも大きい。それにより、第 1のハウジング 51と第 2のハウジング 52とが嵌合する際には、第 2のハウジング 52 の円盤部 521の一面が Oリング 07と接触する。

[0213] これにより、第 1のハウジング 51と第 2のハウジング 52との間の位置ずれがさらに防止される。また、ハウジング 50の密閉性がより向上する。

[0214] また、第 1のハウジング 51および第 2のハウジング 52の製造時において、第 1のハウジング 51および第 2のハウジング 52の嵌合部に誤差が生じる場合がある。そのような場合でも、第 1のハウジング 51および第 2のハウジング 52は、 Oリング 03により誤差の影響が吸収されつつ嵌合される。その結果、第 1のハウジング 51および第 2のハウジング 52の形状および寸法精度が緩和される。

[0215] 図 9に示すように、本具体例に係る磁歪式荷重センサ 100cでは、第 1のハウジング 51の第 1の外周壁 511の一端面に Oリングが設けられない。したがって、第 2のケーシング部材 22は、第 1の外周壁 511の一端面および第 2のハウジング 52のガイド部 5 22により支持されている。

[0216] この場合、磁気通路形成部材 20をハウジング 50内で強固に固定することができる。したがって、ハウジング 50内に振動および衝撃が発生しない環境で磁歪式荷重センサ 100cを用いる場合には、ハウジング 50内で磁気通路形成部材 20を精度よく配置することができるので、磁歪式荷重センサ 100cの測定精度が向上する。

[0217] (7) 磁歪式荷重センサの第 4の具体例

第 1の実施の形態に係る磁歪式荷重センサ 100の第 4の具体例を説明する。第 4の具体例に係る磁歪式荷重センサは、以下の点で第 3の具体例に係る磁歪式荷重センサ 100cと構成が異なる。

[0218] 図 10は、第 1の実施の形態に係る磁歪式荷重センサ 100の第 4の具体例を示す断面図である。

[0219] 第 4の具体例に係る磁歪式荷重センサ 100dにおいて、第 1のハウジング 51の第 2 の外周壁 512は第 3の具体例と同様に、第 2の具体例の第 2の外周壁 512に比べて十分に厚く形成されている。また、第 1の外周壁 511および第 2の外周壁 512は、互 V、の内周面が面一となるように形成されて!、る。

[0220] さらに、第 1の外周壁 511の内周面には環状の溝部 51 lkが形成され、第 2の外周壁 512の内周面には環状の溝部 512kが形成されている。

[0221] 第 1のハウジング 51への磁気通路形成部材 20の挿入時には、溝部 511k, 512k にそれぞれ Oリング 08, 09が取り付けられる。 Oリング 08, 09は、それぞれの断面の直径が溝部 511k, 512kの深さよりも大きい。これにより、 Oリング 08, 09は、第 1 のハウジング 51の内周面力もその内側に突出する。

[0222] 磁気通路形成部材 20の第 2のケーシング部材 22は、第 1のケーシング部材 21の一端面と同じ形状となるように形成されている。したがって、磁気通路形成部材 20は、その外周面が面一となつている。

[0223] 磁気通路形成部材 20が第 1のハウジング 51内に挿入されると、磁気通路形成部材 20の外周面が Oリング 08, 09に接触する。それにより、磁気通路形成部材 20がハウジング 50内で支持される。

[0224] このように、本具体例に係る磁歪式荷重センサ 100dにおいては、 Oリング 08, 09 により磁気通路形成部材 20が支持される。これにより、ハウジング 50内で磁気通路形成部材 20を支持するために、第 2のケーシング部材 22の外径を大きく形成し、第 1のハウジング 51と第 2のハウジング 52との間で第 2のケーシング部材 22の周縁部を挟み込む構造が不要である。 [0225] それにより、第 2のハウジング 52に図 9のガイド部 522を設ける必要がなぐ第 1のハウジング 51の第 1の外周壁 511と第 2の外周壁 512との間で内周面に段差を設ける必要もない。したがって、磁歪式荷重センサ lOOdの外径を小さくすることができる。その結果、磁歪式荷重センサ lOOdが小型化される。

[0226] また、第 1のハウジング 51および磁気通路形成部材 20の製造時において、第 1のハウジング 51の内周面および磁気通路形成部材 20の外周面の形状および寸法に誤差が生じた場合でも、磁気通路形成部材 20は、 Oリング 08, 09により誤差の影響が吸収されつつ第 1のハウジング 51内で支持される。その結果、第 1のハウジング 51 および磁気通路形成部材 20の形状および寸法精度が緩和される。

[0227] (8) 磁歪式荷重センサの第 5の具体例

第 1の実施の形態に係る磁歪式荷重センサ 100の第 5の具体例を説明する。第 5の具体例に係る磁歪式荷重センサは、以下の点で第 1の具体例に係る磁歪式荷重センサ 100aと構成が異なる。

[0228] 図 11は、第 1の実施の形態に係る磁歪式荷重センサ 100の第 5の具体例を示す断面図である。

[0229] 第 5の具体例に係る磁歪式荷重センサ 100eには、図 3の荷重伝達部材 40a, 40b に代えて、荷重伝達部材 40a, 40bと形状が異なる荷重伝達部材 400a, 400bが設けられている。

[0230] 荷重伝達部材 400a, 400bは、それぞれ円柱形状を有する。また、荷重伝達部材 400a, 400bの一端面の中央に ίま、それぞれ円形の咅 443a, 443b力 S形成されている。

[0231] 荷重伝達部材 400aの凹部 443aに棒状部材 30の一端部 30aが挿入され、荷重伝達部材 400aと棒状部材 30とが接合される。荷重伝達部材 400aと棒状部材 30との接合は、ねじ込み、圧入、接着、溶接またはろう付け等により行われる。

[0232] 一方、荷重伝達部材 400bの凹部 443bに棒状部材 30の他端部 30bが挿入され、荷重伝達部材 400bと棒状部材 30とが接合される。荷重伝達部材 400bと棒状部材 30との接合も、ねじ込み、圧入、接着、溶接またはろう付け等により行われる。

[0233] 荷重伝達部材 400a, 400bがハウジング 50内で棒状部材 30を支持する。この状態で、荷重伝達部材 400a, 400bの各々は開口 52h, 51hに位置し、 Oリング 04, O 1の弾性力により支持される。

[0234] 荷重伝達部材 400a, 400bの各々には、棒状部材 30の軸上で磁歪式荷重センサ 100eの外方へ延びるように荷重伝達軸 410a, 410bがー体形成されている。さらに、荷重伝達軸 410a, 410bの各々の端部には、環状部材 41 la, 41 lbがー体形成されている。

[0235] ここで、棒状部材 30の透磁率は、棒状部材 30に圧縮力が作用する場合のみならず、引っ張り力が作用する場合にも変化する。したがって、センサ構成部のインピーダンスは、棒状部材 30に作用する圧縮力および引っ張り力に応じて変化する。

[0236] 上記構成を有する磁歪式荷重センサ 100eによれば、棒状部材 30と荷重伝達部材 400a, 400bと力 S接合されているので、棒状部材 30の軸上で 2つの環状部材 41 la, 411bの間に圧縮力が加わることにより当該圧縮力を検出することができる（図 11矢印 J1参照）。また、棒状部材 30の軸上で 2つの環状部材 41 la, 411bの間に引っ張り力が加わることにより当該引っ張り力を検出することができる（図 11矢印 J2参照)。

[0237] [2] 第 2の実施の形態

(1) 磁歪式荷重センサの基本構成

第 2の実施の形態に係る磁歪式荷重センサは、以下の点で第 1の実施の形態に係る磁歪式荷重センサ 100と構成が異なる。

[0238] 図 12は、第 2の実施の形態に係る磁歪式荷重センサの基本構成を説明するための図である。

[0239] 図 12に示すように、第 2の実施の形態に係る磁歪式荷重センサ 200は、台座 CB上に設けられ、第 1の実施の形態に係る磁歪式荷重センサ 100の構成に加えて 2つのアーム Ga, Gbおよび回転軸 Hを備える。

[0240] 台座 CB上には、ハウジング Eと回転軸 Hと力所定の間隔で配置されている。

[0241] 2つのアーム Ga, Gbは、略 U字形状をなすように互いに連結され、連結部で回転軸 Hにより台座 CB上に回転可能に支持されている。 2つのアーム Ga, Gbのそれぞれの端部には、荷重印加部材 Fa, Fbが取り付けられている。

[0242] 荷重印加部材 Fa, Fbは、アーム Ga, Gbが回転軸 Hを中心に回転することにより、ハウジング Eにより支持される荷重伝達部材 Da, Dbに当接する。

[0243] 図 12に示すように、アーム Ga, Gbが矢印 qlの方向に回転する場合には、アーム G aに取り付けられた荷重印加部材 Faが荷重伝達部材 Daに当接する。それにより、荷重伝達部材 Daに対して矢印 q2の方向に荷重をカ卩えることができる。

[0244] また、アーム Ga, Gbが矢印 rlの方向に回転する場合には、アーム Gbに取り付けられた荷重印加部材 Fbが荷重伝達部材 Dbに当接する。それにより、荷重伝達部材 D bに対して矢印 r2の方向に荷重をカ卩えることができる。

[0245] なお、図 12に示すように、本実施の形態に係る磁歪式荷重センサ 200では、ハウジング Eの両端面力棒状部材 Cの軸方向に垂直な方向に延びる 2つの延長部分 E a, Ebが設けられている。

[0246] 延長部分 Ea, Eb間に、図示しない発振回路、電流検出器、整流回路、増幅回路および CPU等の周辺回路 (荷重検出回路)を備える基板 SUが設けられている。基板 SUには、コイル Aから引き出されたリード線 Rが接続される。また、基板 SUはケーブル Lを介して図示しな、外部機器等に接続されて、る。

[0247] (2) 第 2の実施の形態に係る磁歪式荷重センサによる効果

上記のように、磁歪式荷重センサ 200においては、 2つの荷重印加部材 Fa, Fbが

、それぞれ回転軸 Hを中心に回転することにより、ハウジング Eの両端で支持される荷重伝達部材 Da, Dbに荷重が加えられる。

[0248] したがって、荷重伝達部材 Da, Dbに加えられる荷重の方向および位置が対称となり、棒状部材 Cの一端に荷重が加えられる場合と、棒状部材 Cの他端に荷重が加えられる場合とで、荷重が対称的な経路で棒状部材 Cに伝達される。その結果、 2つの方向から加えられる荷重を同じ精度で検出することができる。

[0249] (3) 磁歪式荷重センサの具体例

第 2の実施の形態に係る磁歪式荷重センサ 200の具体例を説明する。

[0250] 図 13は、第 2の実施の形態に係る磁歪式荷重センサ 200の具体例を示す上面図である。図 13に示すように、本具体例に係る磁歪式荷重センサ 200aは、第 1の実施の形態において説明した図 3の磁歪式荷重センサ 100aを含むとともに、アーム 920a

, 920bおよび回転軸 910を含む。 [0251] 本具体例において、図 13の磁歪式荷重センサ 100aは図 12の磁歪式荷重センサ 100に相当する。また、アーム 920a, 920bおよび回転軸 910はそれぞれ上述のァーム Ga, Gbおよび回転軸 Hに相当する。

[0252] 図 13に示すように、本具体例に係る磁歪式荷重センサ 200aは、台座 990上に設けられる。

[0253] 台座 990上には、図 3の磁歪式荷重センサ 100aと回転軸 910と力所定の間隔で配置されている。

[0254] 2つのアーム 920a, 920bは、略 U字形状をなすように互いに連結され、連結部で回転軸 910により台座 990上に回転可能に支持されている。

[0255] 2つのアーム 920a, 920bには、板ばね支持部材 921a, 921bがそれぞれ設けられている。アーム 920aの内側には、所定の間隔で 2つの荷重制限部材 922a, 923a が設けられている。アーム 920bの内側にも、所定の間隔で 2つの荷重制限部材 922 b, 923b力設けられている。

[0256] 板ばね支持部材 921a, 921bに、長手形状を有する板ばね 930a, 930bの一端が

、例えばボルトを用いることによりそれぞれ取り付けられている。

[0257] 支持部材 921a, 921bに取り付けられた板ばね 930a, 930bの他端は、アーム 92

Oa, 920bの端咅に向力つて延びて!/、る。

[0258] 板ばね 930a, 930bの中央部より他端に近い部分に突起部 93 la, 93 lbが形成されている。

[0259] 板ばね 930aの突起部 93 laは、 2つの荷重制限部材 922a, 923aの間に位置し、アーム 920aの内側に向かって突出している。この状態で、板ばね 930aはアーム 92 Oaの内側に向かって付勢されている。

[0260] 板ばね 930bの突起部 931bは、 2つの荷重制限部材 922b, 923bの間に位置し、アーム 920bの内側に向かって突出している。この状態で、板ばね 930bはアーム 92 Obの内側に向かって付勢されている。

[0261] 本具体例では、板ばね 930a, 930bの突起部 931a, 931b力図 12の荷重印加部材 Fa, Fbに相当する。したがって、図 13に示すように、突起部 931a, 931bは、ァーム 920a, 920bが回転することにより磁歪式荷重センサ 100aの荷重伝達部材 40a , 40bに当接する。これにより、アーム 920a, 920bに作用する荷重力荷重伝達部材 40a, 40bにカロえられる。

[0262] この場合、図 13の矢印 Yで示すように、板ばね 930a, 930bは弾性変形する。

[0263] ここで、例えばアーム 920bに作用する荷重が板ばね 930bの弾性力よりも大きい場合には、突起部 931bと荷重伝達部材 40bとが当接した状態で、板ばね 930bがァーム 920bの外側に向かって押し戻される。

[0264] そして、アーム 920bの内側に設けられた荷重制限部材 922b, 923bが図 3のハウジング 50の一端面に当接する。これにより、アーム 920bに作用する荷重力荷重制限部材 922b, 923bとハウジング 50の一端面との当接部に作用する。

[0265] その結果、荷重伝達部材 40bに板ばね 930bの弾性力よりも大きい荷重が加えられることが防止されるので、過大な荷重が加えられることにより図 3の棒状部材 30が破損および劣化することが防止される。

[0266] 上記では、アーム 920bに設けられる板ばね 930bおよび荷重制限部材 922b, 92

3bの機能について説明した力アーム 920aに設けられる板ばね 930aおよび荷重制限部材 922a, 923aも同様の機能を有する。

[0267] したがって、本具体例に係る磁歪式荷重センサ 200aは、耐久性が向上し、長寿命化が実現されている。

[0268] [3] 第 3の実施の形態

(1) 磁歪式荷重センサの基本構成

第 3の実施の形態に係る磁歪式荷重センサは、以下の点で第 1の実施の形態に係る磁歪式荷重センサ 100と構成が異なる。

[0269] 図 14は、第 3の実施の形態に係る磁歪式荷重センサの基本構成を説明するための図である。

[0270] 図 14に示すように、第 3の実施の形態に係る磁歪式荷重センサ 300には、 1つの荷重伝達部材 Dおよび 1つの荷重印加部材 Fのみが設けられる。

[0271] これにより、棒状部材 Cは、その一端部がハウジング Eの一端面により支持され、他端部が荷重伝達部材 Dにより支持されている。そして、荷重伝達部材 Dに対して当接可能に荷重印加部材 Fが配置されて、る。 [0272] 上記構成により、第 3の実施の形態に係る磁歪式荷重センサ 300は、棒状部材じの一端側から加えられる荷重のみを検出することができる。これにより、棒状部材 Cの他端側に荷重を加えるための構成が不要となる。その結果、棒状部材 Cの軸方向における大きさを小さくできるとともに、構成が単純化し、低コストィ匕が実現される。また、一方向からの荷重のみを検出した、場合に、設置スペースが低減される。

[0273] 本実施の形態に係る磁歪式荷重センサ 300においても、棒状部材 Cの両端部が磁気通路形成部材 Bの外部に突出している。換言すれば、磁歪式荷重センサ 300の動作時にお 1ヽて、棒状部材 Cの両端部は磁気通路形成部材 Bにより形成される磁気通路の外側に位置する。

[0274] その結果、磁歪式荷重センサ 300の出力が棒状部材 Cの両端部に発生する応力集中部の影響を受けることが防止されるので、磁歪式荷重センサ 300の出力が安定する。

[0275] (2) 磁歪式荷重センサの具体例

第 3の実施の形態に係る磁歪式荷重センサ 300の具体例を説明する。

[0276] 本具体例に係る磁歪式荷重センサは、以下の点で第 1の実施の形態において説明した図 3および図 4の磁歪式荷重センサ 100aと構成が異なる。

[0277] 図 15は、第 3の実施の形態に係る磁歪式荷重センサの具体例を示す断面図である。図 15に示すように、本具体例に係る磁歪式荷重センサ 300aには、図 3の荷重伝達部材 40aが設けられて!/、な!/、。

[0278] また、ハウジング 50を構成する第 2のハウジング 52の中央部には、開口 52hが形成される代わりに、その一面側に円形の凹部 52Jが形成されている。

[0279] これにより、磁歪式荷重センサ 300aの組立て時には棒状部材 30の一端部 30aが第 2のハウジング 52の凹部 52Jに挿入される。それにより、棒状部材 30は、その一端部 30aが第 2のハウジング 52の凹部 52Jにより支持され、他端部 30bが荷重伝達部材 40bにより支持される。

[0280] その結果、磁歪式荷重センサ 300aは、ハウジング 50から突出する荷重伝達部材 4

Obの部分に荷重が加えられる場合にのみ、当該荷重を検出することができる。

[0281] 本具体例に係る磁歪式荷重センサ 300aにおいても、図 3の磁歪式荷重センサ 100 aとほぼ同様の効果が得られる。

[0282] [4] 荷重検出回路の構成

図 16は、上記実施の形態に係る磁歪式荷重センサ 100を用ヽた荷重検出回路の概略構成を示すブロック図である。なお、磁歪式荷重センサ 100としては、磁歪式荷重センサ 100a〜100eのいずれかを用いることができる。

[0283] 荷重検出回路 600は、発振回路 610、磁歪式荷重センサ 100、温度補償抵抗回路

620,電流検出器 630A, 630B,整流回路 650A, 650B,および増幅回路 670を含む。

[0284] 発振回路 610は、発振信号を磁歪式荷重センサ 100のコイルの一端および温度補償抵抗回路 620の一端に与える。磁歪式荷重センサ 100は、外部からの荷重を検出する。電流検出器 630Aは、磁歪式荷重センサ 100のコイルの他端力も供給される電流を電圧に変換する。電流検出器 630Bは、温度補償抵抗回路 620の他端から供給される電流を電圧に変換する。整流回路 650Aは、電流検出器 630Aから出力される電圧を整流および平滑化する。整流回路 650Bは、電流検出器 630Bから出力される電圧を整流および平滑化する。増幅回路 670は、整流回路 650Aの出力電圧と整流回路 650Bの出力電圧との差分を増幅する。

[0285] 上述のように、図 1の荷重伝達部材 Daにカ卩えられる荷重が棒状部材 Cの一端に伝達され、棒状部材 Cに圧縮力が作用する。それにより、逆磁歪効果により棒状部材 C の透磁率が変化し、コイル A、磁気通路形成部材 Bおよび棒状部材 C力なるセンサ構成部のインピーダンスが変化する。このインピーダンス変化に対応する出力信号が増幅回路 670により得られる。このようにして、荷重を電磁気的に検出することができる。

[0286] 荷重検出回路 600の増幅回路 670の出力信号は制御部 680に与えられる。制御部 680は CPU (中央演算処理装置）および RAM (ランダムアクセスメモリ）等からなる。 CPUは、 RAMに格納された制御プログラムに従って動作する。この制御部 680は、増幅回路 670の出力信号に所定の演算を行い、演算結果に基づく制御信号をァクチユエータ 690に与える。ァクチユエータ 690は、制御信号に応答して駆動力を発生する。 [0287] なお、磁歪式荷重センサ 100の代わりに磁歪式荷重センサ 200 (200a) , 300 (30 Oa)を用いてもよい。

[0288] [5] 磁歪式荷重センサを用いた滑走艇

図 17は図 13の磁歪式荷重センサ 200aを用いた滑走艇の平面図である。図 18は図 17の滑走艇の制御系を示すブロック図である。

[0289] 図 17に示すように、滑走艇 700は船体 702を含む。船体 702の上部のデッキ 704 には、操船者が跨って着座するシート 706が設けられる。シート 706の左右には操船者が足を乗せるためのステップ 708が設けられる。シート 706の前方には操船者が把持する操舵ノヽンドル 710が設けられる。船体 702内にはウォータージェット推進装置 712が搭載される。

[0290] ウォータージェット推進装置 712は、エンジン 714およびジェットポンプ 716を含み、ジェットポンプ 716の後端部にノズルディフレクタ 718が設けられる。このウォータージエツト推進装置 712は、水をエンジン 714の動力によって船体 702の底から吸い上げ、ジェットポンプ 716の後端部のノズルディフレクタ 718から後方に噴出させることにより推力を得る。

[0291] ノズルディフレクタ 718は、ジェットポンプ 716の後端部に左右方向に揺動自在に支持され、図示しな!ヽプッシュ ·プルワイヤおよびステアリングアームを介して操舵ノヽンドル 710の下端部に連結される。

[0292] エンジン 714は多気筒エンジンであり、クランク軸 720の方向が船体 702の前後方向となるように配置される。船体 702の右側には吸気装置 722が接続され、船体 702 の左側に図示しない排気装置が接続される。吸気装置 722は、エンジン 714の各気筒に対応して複数の気化器を含み、各気化器から対応する気筒へ燃料が供給される。各気ィヒ器は図 18に示すスロットル弁 724を含む。なお、各スロットル弁 724は、図示しな、復帰用スプリングによって閉じる方向に付勢されて、る。

[0293] 操舵ハンドル 710は、操船者が把持するハンドルバー 734、ステアリング軸受 738、回転軸 (ステアリング軸） 910、および台座 (取り付け用プレート） 990を含む。回転軸 910は、ハンドルバー 734の中央部に取り付けられる。ステアリング軸受 738は、回転軸 910を回動自在に支持する。台座 990は、ステアリング軸受 738をデッキ 704に固定する。

[0294] 台座 990上には図 13の磁歪式荷重センサ 200aが装着されている。回転軸 910には、磁歪式荷重センサ 200aのアーム 920a, 920bが取り付けられる。また、ハンドルバー 734および回転軸 910を覆うようにハンドルカバー 742が設けられる。

[0295] 回転軸 910の下端部には、図示しないステアリングアームを介して操舵用のプッシュ 'プルワイヤが接続される。ハンドルバー 734を左右に回動させることにより、ステアリングアームが同方向に回動し、プッシュ ·プルワイヤを介してノズルディフレタター 7 18が左方または右方に揺動する。

[0296] ハンドルバー 734には、スロットルレバー 726が設けられる。各スロットル弁 724 (図 18)は互いに連動するように連結されており、スロットル弁 724のうち最も船体 702の前側に位置するスロットル弁 724が操舵ハンドル 710のスロットルレバー 726にスロットルワイヤ 728 (図 18)を介して接続される。スロットルレバー 726を操作することによつて、すべてのスロットル弁 724が連動して開閉される。

[0297] 図 18に示すように、エンジン 714には、図 17のクランク軸 720の回転数を検出するためのエンジン回転数センサ 730が設けられる。エンジン回転数センサ 730は、コントローラ 732にエンジン回転数を示す回転数信号を送出する。

[0298] コントローラ 732には、スロットル操作用サーボモータ 746が接続されるとともに、磁歪式荷重センサ 100aを含む荷重検出回路 600が接続される。コントローラ 732は、ノッテリー 756により給電される。

[0299] サーボモータ 746は、アーム 748、モータ 750、減速機 752およびフィードバックポテンショメータ 754により構成される。モータ 750の回転が減速機 752により減速されてアーム 748に伝達される。フィードバックポテンショメータ 754によりアーム 748の実際の揺動角度が検出される。コントローラ 732は、検出されたアーム 748の揺動角度が設定されたアーム 748の目標角度と一致するようにモータ 750を制御する。このようにして、サーボモータ 746において、アーム 748の角度がフィードバック制御される

[0300] 上述のように、スロットル弁 724は、スロットルワイヤ 728を介してスロットルレバー 72 6に接続される。このスロットルワイヤ 728は図 17の回転軸 910内に揷通される。スロットルワイヤ 728は、アウターチューブ 728aおよびインナーワイヤ 728bを含む。ァゥターチューブ 728aは、サーボモータ 746のアーム 748に接続され、インナーワイヤ 7 28bはスロットル弁 724に接続される。サーボモータ 746のアーム 748を揺動させることによって、インナーワイヤ 728bを介してスロットル弁 724を開閉することができる。

[0301] コントローラ 732およびスロットル操作用サーボモータ 746により操舵補助装置が構成される。この操舵補助装置は、低速走行時の操舵性を向上させるために用いられる。

[0302] コントローラ 732には、荷重検出回路 600から荷重を示す出力信号が与えられる。

コントローラ 732は、出力信号により示される荷重が所定値よりも大き!/、ときにサーボモータ 746にアーム 748を揺動させるための制御信号を出力する。上記の所定値は、操船者が図 17の操舵ノヽンドル 710を限度まで回した状態で (最大舵角時に）、さらに通常の操舵時より大きな力をノヽンドルバー 734にカ卩えたときに磁歪式荷重センサ 2 OOaにより検出される荷重に設定されて、る。

[0303] この操舵補助装置によれば、滑走艇 700が低速で航走している状態で操船者が操舵ノヽンドル 710を限度まで回し、さらに通常より大きな力で回した場合にコントローラ 732により操舵制御が行われる。

[0304] この場合、コントローラ 732は、磁歪式荷重センサ 100aにより検出された荷重に基づいてサーボモータ 746のアーム 748の目標角度を設定する。そして、コントローラ 7 32は、フィードバックポテンショメータ 754により検出されたアーム 748の角度がこの目標角度に一致するようにサーボモータ 746をフィードバック制御する。

[0305] それにより、磁歪式荷重センサ 100aにより検出される荷重 (操船者が操舵ノヽンドル 710に加えた力に相当）に対応する開度でスロットル弁 724が開き、エンジン 714の出力が制御される。

[0306] 本例では、コントローラ 732力 S図 16の制御部 680に相当し、サーボモータ 746がァクチユエータ 690に相当する。

[0307] なお、磁歪式荷重センサ 200aに用いられる磁歪式荷重センサ 100aの代わりに磁センサ 100b, 100c, lOOdを、てもよ!ヽ。

[0308] [6] 磁歪式荷重センサを用いた電動自転車図 19は図 15の磁歪式荷重センサ 300aを用いた電動自転車 800の側面図である。図 20は図 19の電動自転車に用いられるパワーユニットの構成を示す断面図である

[0309] 図 19に示す電動自転車 800は、ハンドル 802、前輪 804、ダウンチューブ 806、シートチューブ 808、シート（サドル） 810、後輪 812およびホイールスプロケット 814を含む。この電動自転車 800の略中央下部にはパワーユニット 816が設けられる。

[0310] パワーユニット 816は、人力による駆動系と電動モータ 818による補助動力系とを有し、運転者の人力と補助動力とを合成して出力する。パワーユニット 816には、クランク軸 820が回転自在に接続され、クランク軸 820の左右にはクランク 822が取り付けられて、る。各クランク 822の端部にはペダル 824が回転自在に取り付けられて!/ヽる。なお、パワーユニット 816には、コントローラ 826が接続されている。パワーュ-ット 816は、人力によりクランク軸 820に入力されるトルクの大きさに応じて電動モータ 8 18の出力 (補助動力）を制御する。

[0311] また、シート 810の下方でかつシートチューブ 808と後輪 812とで囲まれる空間には、ノッテリボックス 828が着脱可能に装着されている。ノッテリボックス 828内には、シュリンクパックされた複数の単電池で構成される図示しない Ni— Cdバッテリが収納される。

[0312] 運転者がペダル 824を漕いでクランク軸 820を回転駆動すると、クランク軸 820に入力されるトルクが図 20に示す磁歪式荷重センサ 300aにより検出される。コントローラ 826は、検出されたトルクに応じて電動モータ 818の出力（補助動力）を制御する。

[0313] したがって、人力とこれに比例する補助動力との合力がパワーユニット 816から図示しな、チェーンを介してホイールスプロケット 814に伝達され、ホイールスプロケット 814と後輪 812とが回転駆動される。それにより、電動自転車 800は、人力とこれに比例した補助動力とにより走行する。

[0314] 図 20に示すように、パワーユニット 816はハウジング 830を含む。ハウジング 830内には、クランク軸 820に接続されるアーム 832および磁歪式荷重センサ 300aが収納される。また、アーム 832は遊星ギア機構の図示しないリングギアを介してローラ 834 に接続される。ローラ 834が磁歪式荷重センサ 300aの荷重伝達部材 40bに当接する。

[0315] この電動自転車 800では、遊星ギア機構のリングギアにクランク軸 820から伝達されるトルクに比例した反力が発生し、この反力がローラ 834を介して磁歪式荷重センサ 300aの荷重伝達部材 40bに作用する。磁歪式荷重センサ 300aから出力される電流は図 16の荷重検出回路 600に与えられる。コントローラ 826は、図 16の荷重検出回路 600の出力信号に基づいてトルクの大きさを算出し、そのトルクに応じて電動モータ 818の出力（補助動力）を制御する。

[0316] このように、磁歪式荷重センサ 300aを用いることによりクランク軸 820に入力されるトルクを正確に検出することができる。

[0317] 本例では、コントローラ 826が図 16の制御部 680に相当し、電動モータ 818がァクチユエータ 690に相当する。

[0318] なお、磁歪式荷重センサ 300aの代わりに磁歪式荷重センサ 100a, 100b, 100c, 100dをヽてちよ!ヽ。

[0319] [7] 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 100a, 100b, 100c, 100d, lOOe, 20 0a, 300aは、滑走艇および電動自転車に限らず、自動二輪車、水上バイク、電動車椅子等の輸送機器に適用することができ、あるいは輸送機器に限らず、移動棚等の種々の移動体にも適用することができる。

[0320] [8] 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においては、コイル A, 10の貫通孔 Ah, 10hが貫通孔に相当し、コイル A, 10がコイルに相当し、開口 Bha, 21hが第 1の開口に相当し、開口 Bhb, 22hが第 2の開口に相当する。

[0321] また、磁気通路形成部材 B, 20が磁気通路形成部材に相当し、棒状部材 C, 30が荷重検出部材に相当し、荷重伝達部材 Da, Db, 40a, 40bが荷重伝達部材または第 1および第 2の荷重伝達部材に相当し、ハウジング E, 50が支持部材に相当する。

[0322] さらに、スぺーサ SPが間隔形成部材に相当し、 Oリング Ol, 04, 05, 06が弾性体に相当し、ハウジング E, 50がハウジングに相当し、隙間 G4, G5が第 1の隙間に相当する。 [0323] また、開口 Eha, Ehb, 51h, 52hが第 3の開口および第 4の開口に相当し、隙間 G 1, G2が第 2の隙間に相当し、凹部 43a, 43bが凹部または第 1および第 2の凹部に相当し、荷重印加部材 Fa, Fbおよび突起部 931a, 931bが荷重印加部材または第 1および第 2の荷重印加部材に相当する。

[0324] さらに、滑走艇 700が移動体に相当し、船体 702が本体部に相当し、エンジン 714 が駆動部に相当し、コントローラ 732およびサーボモータ 746が制御部に相当する。

[0325] また、電動自転車 800が移動体に相当し、ダウンチューブ 806およびシートチューブ 808が本体部に相当し、パワーユニット 816が駆動部に相当し、コントローラ 826が制御部に相当する。

産業上の利用可能性

[0326] 本発明は、滑走艇、電動自転車、自動二輪車、水上バイク、電動車椅子等の輸送機器、あるいは移動棚等の種々の移動体における荷重の検出に有効に利用できる。

Claims

請求の範囲

[1] 貫通孔を有するコイルと、

前記貫通孔に挿入された荷重検出部材と、

前記コイルにより発生された磁束が通過する磁気通路を形成する磁気通路形成部材とを備え、

前記荷重検出部材の両端部は、前記貫通孔に対向する前記磁気通路形成部材の部分力それぞれ外側に突出し、

外部から印加される荷重を前記荷重検出部材の少なくとも一端部に伝達する荷重伝達部材と、

前記磁気通路形成部材および前記荷重伝達部材を支持する支持部材とをさらに備えた、磁歪式荷重センサ。

[2] 前記支持部材は、前記荷重検出部材が一定の範囲で移動可能となるように、前記荷重伝達部材を介して前記荷重検出部材を支持する、請求項 1記載の磁歪式荷重センサ。

[3] 前記支持部材は、前記荷重検出部材と前記磁気通路形成部材とが接触しな!、ように前記荷重伝達部材を介して前記荷重検出部材を支持する、請求項 1記載の磁歪式荷重センサ。

[4] 前記荷重検出部材と前記磁気通路形成部材との間に非磁性材料力なる間隔形成部材が設けられた、請求項 3記載の磁歪式荷重センサ。

[5] 前記支持部材は、前記荷重伝達部材が一定の範囲で移動可能となるように、前記荷重伝達部材を支持する、請求項 1記載の磁歪式荷重センサ。

[6] 前記支持部材は、前記荷重伝達部材を弾性体を介して支持する、請求項 5記載の磁歪式荷重センサ。

[7] 前記支持部材は、前記コイル、磁気通路形成部材、荷重検出部材および荷重伝達部材を収容するハウジングを含む、請求項 1記載の磁歪式荷重センサ。

[8] 前記磁気通路形成部材は、前記貫通孔の両端部にそれぞれ対向する部分に第 1および第 2の開口を有し、

前記荷重検出部材の外面と前記第 1および第 2の開口の内面との間にそれぞれ第 1の隙間が形成され、

前記ハウジングは、前記荷重検出部材および荷重伝達部材がー体的に一定の範囲で移動可能となるように、前記荷重伝達部材が嵌合する第 3の開口を有し、前記荷重伝達部材の外面と前記第 3の開口の内面との間に第 2の隙間が形成され前記第 2の隙間の幅は、前記第 1の隙間の幅以下である、請求項 7記載の磁歪式荷重センサ。

[9] 一定の範囲で移動可能かつ前記荷重伝達部材に当接可能に設けられ、前記荷重伝達部材を通じて前記荷重検出部材に荷重を印加する荷重印加部材をさらに備えた、請求項 1記載の磁歪式荷重センサ。

[10] 前記磁気通路形成部材は、前記貫通孔の両端部にそれぞれ対向する部分に第 1および第 2の開口を有し、

前記ハウジングは、前記荷重検出部材および荷重伝達部材がー体的に一定の範囲で移動可能となるように、前記荷重伝達部材が嵌合する第 3の開口を有し、前記荷重伝達部材の外面と前記第 3の開口の内面との間に第 2の隙間が形成され前記第 2の隙間の幅は、前記第 1の隙間の幅以下であり、

前記荷重伝達部材を通じて前記荷重検出部材に荷重を印加する荷重印加部材をさらに備え、

前記荷重印加部材は、前記貫通孔の軸方向と直交する方向において前記第 1の隙間の幅よりも大きな範囲で移動可能に設けられる、請求項 7記載の磁歪式荷重センサ。

[11] 前記荷重伝達部材は、外部から印加される荷重を前記荷重検出部材の一端部および他端部にそれぞれ伝達する第 1および第 2の荷重伝達部材を含む、請求項 1記載の磁歪式荷重センサ。

[12] 一定の範囲で移動可能かつ前記荷重伝達部材に当接可能に設けられ、前記第 1および第 2の荷重伝達部材を通して前記荷重検出部材の一端部および他端部に荷重をそれぞれ印加する第 1および第 2の荷重印加部材をさらに備えた、請求項 11記載の磁歪式荷重センサ。

[13] 前記第 1および第 2の荷重印加部材および前記第 1および第 2の荷重伝達部材は、前記コイルの前記貫通孔の軸に沿って、前記荷重検出部材を中心として対称的に配置された、請求項 12記載の磁歪式荷重センサ。

[14] 前記ハウジングは、前記荷重伝達部材が嵌合する第 3の開口を有し、

前記荷重伝達部材は、前記ハウジングの内側の一端面に対向または接触するフランジ部および前記荷重検出部材の一端部が嵌合する凹部を有する、請求項 7記載の磁歪式荷重センサ。

[15] 前記ハウジングの前記第 3の開口の内面と前記荷重伝達部材の外面との間に隙間が形成され、

前記荷重伝達部材を前記ハウジングに対して前記貫通孔の軸方向と直交する方向に移動可能に保持する弾性部材をさらに備えた、請求項 14記載の磁歪式荷重センサ。

[16] 前記荷重検出部材は、外部から印加される荷重を前記荷重検出部材の一端部および他端部にそれぞれ伝達する第 1および第 2の荷重伝達部材を含み、

前記ハウジングは、前記第 1の荷重伝達部材が嵌合する第 3の開口および前記第 2の荷重伝達部材が嵌合する第 4の開口を有し、

前記第 1の荷重伝達部材は、前記ハウジングの内側の一端面に対向または接触する第 1のフランジ部および前記荷重検出部材の一端部が嵌合する第 1の凹部を有し前記第 2の荷重伝達部材は、前記ハウジングの内側の他端面に対向または接触する第 2のフランジ部および前記荷重検出部材の他端部が嵌合する第 2の凹部を有する、請求項 7記載の磁歪式荷重センサ。

[17] 前記ハウジングの前記第 3の開口の内面と前記第 1の荷重伝達部材の外面との間に隙間が形成され、前記ハウジングの前記第 4の開口の内面と前記第 2の荷重伝達部材の外面との間に隙間が形成され、前記第 1の荷重伝達部材を前記ハウジングに対して前記貫通孔の軸方向と直交する方向に移動可能に保持する第 1の弾性部材と、

前記第 2の荷重伝達部材を前記ハウジングに対して前記貫通孔の軸方向と直交する方向に移動可能に保持する第 2の弾性部材とをさらに備えた、請求項 16記載の磁歪式荷重センサ。

[18] 前記荷重検出部材と前記荷重伝達部材とが接合された、請求項 1記載の磁歪式荷重センサ。

[19] 前記磁気通路形成部材は、前記貫通孔の両端部にそれぞれ対向する部分に第 1および第 2の開口を有し、

前記荷重検出部材は、円柱形状を有し、

前記荷重検出部材の両端部は、軸方向の断面の直径以上の長さ分、前記磁気通路形成部材の第 1および第 2の開口から突出する、請求項 1記載の磁歪式荷重センサ。

[20] 本体部と、

前記本体部を移動させる駆動部と、

荷重を検出する磁歪式荷重センサと、

前記磁歪式荷重センサにより検出された荷重に基づいて前記駆動部を制御する制御部とを備え、

前記磁歪式荷重センサは、

貫通孔を有するコイルと、

前記貫通孔に挿入された荷重検出部材と、

前記コイルにより発生された磁束が通過する磁気通路を形成する磁気通路形成部材とを含み、

前記磁気通路形成部材および前記荷重伝達部材を支持する支持部材とをさらに含む、移動体。