特許 6697954 荷重検出装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6697954

(24)【登録日】2020年4月30日

(45)【発行日】2020年5月27日

(54)【発明の名称】荷重検出装置

(51)【国際特許分類】

   G01L 25/00 20060101AFI20200518BHJP

   G01L 1/22 20060101ALI20200518BHJP

【ＦＩ】

   G01L25/00 A

   G01L1/22 F

   G01L1/22 B

【請求項の数】4

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2016-105137(P2016-105137)

(22)【出願日】2016年5月26日

(65)【公開番号】特開2017-211297(P2017-211297A)

(43)【公開日】2017年11月30日

【審査請求日】2019年1月16日

(73)【特許権者】

【識別番号】000000011

【氏名又は名称】アイシン精機株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000114215

【氏名又は名称】ミネベアミツミ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001818

【氏名又は名称】特許業務法人Ｒ＆Ｃ

(72)【発明者】

【氏名】家里 直哉

(72)【発明者】

【氏名】尾島 靖國

(72)【発明者】

【氏名】稲森 道伯

(72)【発明者】

【氏名】江口 功太郎

【審査官】 岡田 卓弥

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１４−１０２１５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特許第５８５３１２１（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】 特開２０１２−２５８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−２７２２９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１４／０２９８９２３（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｌ １／００− １／２６

Ｇ０１Ｌ ５／００− ５／２８

Ｇ０１Ｌ２５／００

Ｇ０１Ｇ １／００−２３／４８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

荷重が入力される平面状の入力面と、前記入力面の反対側に突出して形成された出力面とを有する荷重入力部と、
前記出力面の少なくとも一部と接触する接触部を備える環状部と、前記環状部を揺動可能に支持する支持部とを有する起歪体と、
前記環状部における前記接触部が設けられる面の裏面に配設され、前記荷重入力部に入力される荷重に応じた歪を検出する１組のセンサと、
前記１組のセンサの夫々の検出結果を用いて１組の前記荷重の大きさを演算する１組の演算部と、
前記１組の前記荷重の大きさを比較して、前記センサ及び前記演算部に異常がないか否かを判定する異常判定部と、
を備え、
前記１組のセンサは、夫々上面視が櫛歯状の櫛歯状部を有して構成され、前記櫛歯状部が互いに噛み合うように配置されている荷重検出装置。

【請求項2】

前記１組のセンサは、夫々前記荷重入力部の周方向に沿って分割して配置されている請求項１に記載の荷重検出装置。

【請求項3】

前記１組のセンサは、前記荷重入力部の周方向に沿って並走して配置されている請求項１又は２に記載の荷重検出装置。

【請求項4】

前記１組のセンサは、積層して配置されている請求項１から３のいずれか一項に記載の荷重検出装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、荷重を検出する荷重検出装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、各種装置に入力される荷重の検出を行うために荷重検出装置が利用されてきた。この種の荷重検出装置として例えば特許文献１−３に記載のものがある。

【0003】

特許文献１に記載の荷重検出装置は、筒状の周壁部、円板状の円板状部、荷重入力部、及びセンサを備えている。円板状部は、周壁部と同軸上に貫通孔が形成され、周壁部が載置される載置面との間に隙間を有して周壁部の内周面に支持される。荷重入力部は、少なくとも貫通孔に対向する側の形状が貫通孔の内径よりも大きい直径を有する球形状で形成されると共に貫通孔に載置され、検出対象の荷重が入力される。センサは、貫通孔に対して点対称となるように円板状部に配設され、荷重入力部に入力される荷重に応じた歪みを検出する。

【0004】

特許文献２に記載の車両の制動装置は、車両の車輪に固定された回転部材に、電気モータを介して摩擦部材を押圧し、車輪に制動トルクを発生させる。この車両の電動制動装置は、押圧部材、シャフト部材、第１球面部材、第２球面部材、取得手段、及び制御手段を備えている。押圧部材は、ナット相当部、及び、ボルト相当部のうちで何れか一方のねじ部を有し、摩擦部材に押圧力を付与する。シャフト部材は、電気モータによって回転駆動され、ねじ部と螺合する。第１球面部材は、押圧部材及びシャフト部材のうちの一方から押圧力の反力を受け、端面に球状面が形成される。第２球面部材は、シャフト部材の回転軸に対する回転運動が拘束され、第１球面部材の球状面と摺接し、第１球面部材から押圧力の反力を受ける。取得手段は、第２球面部材の歪を検出し、歪に基づいて押圧力を取得する。制御手段は、押圧力に基づいて電気モータを制御する。

【0005】

特許文献３に記載の荷重検出装置は、荷重入力部、円板状の円板状部、及び支持部材を備えて構成される。荷重入力部は、検出対象からの荷重が入力される入力面と当該入力面の反対側に形成された曲面状の出力面とを有し出力面から荷重を出力する。円板状の円板状部は、荷重入力部の曲面と荷重入力部の中心を中心とする連続した円状線又は破断された円状線で接触する接触部を有する。支持部材は、円板状部を載置面との間で支える。また、荷重検出装置は、入力面の径の範囲が荷重の入力に伴う円板状部の撓みに応じて変化する接触部の径に基づいて設定されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１３−２５０１６１号公報

【特許文献2】特開２０１４−１０１９６０号公報

【特許文献3】特開２０１４−１０２１５５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

特許文献１−３に記載の技術において、例えば検出部や印加荷重を歪に変換する部材（上述の「起歪体」）等に、経時劣化や予測外の物理的ストレスや電気的ストレスによって異常（性能の規格外変化、電気的断線、電気的短絡、変形）が生じた際でも、電気信号に明らかな特徴がある場合には、信号処理回路の機能として異常を検知することができる。しかしながら、例えば性能の規格外変化などに起因して異常が生じた際には、得られた電気信号が正しいか否かの判断ができず、異常が生じているか否かを特定することができなかった。

【0008】

そこで、異常が生じているか否かを適切に判定することが可能な荷重検出装置が求められている。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明に係る荷重検出装置の特徴構成は、荷重が入力される平面状の入力面と、前記入力面の反対側に突出して形成された出力面とを有する荷重入力部と、前記出力面の少なくとも一部と接触する接触部を備える環状部と、前記環状部を揺動可能に支持する支持部とを有する起歪体と、前記環状部における前記接触部が設けられる面の裏面に配設され、前記荷重入力部に入力される荷重に応じた歪を検出する１組のセンサと、前記１組のセンサの夫々の検出結果を用いて１組の前記荷重の大きさを演算する１組の演算部と、前記１組の前記荷重の大きさを比較して、前記センサ及び前記演算部に異常がないか否かを判定する異常判定部と、を備え、前記１組のセンサは、夫々上面視が櫛歯状の櫛歯状部を有して構成され、前記櫛歯状部が互いに噛み合うように配置されている点にある。

【0010】

例えば１組のセンサのうちの一方が異常であれば、互いのセンサの検出結果が異なることになり、１組の演算部のうちの一方が異常であれば、互いの演算部の演算結果が異なることになる。そこで、上記特徴構成とすれば、１組の演算部により演算された１組の荷重の大きさを比較し、その差が予め設定された値以下の場合には１組のセンサ及び１組の演算部が異常でないと判定することができ、その差が予め設定された値より大きい場合には１組のセンサ及び１組の演算部のうち例えばいずれか一方が異常であると判定することができる。このように本荷重検出装置によれば、異常が生じているか否かを適切に判定することが可能である。

【0011】

また、上記構成とすれば、１組のセンサを互いに近づけて配置することができるので、配置上、生じる１組のセンサの検出結果の誤差を小さくすることができる。

【0012】

したがって、１組のセンサ及び１組の演算部が異常であるか否かの判定を正確に行うことが可能となる。

【0013】

また、前記１組のセンサは、夫々前記荷重入力部の周方向に沿って分割して配置されていると好適である。

【0014】

このような構成とすれば、例えば荷重入力部に均等に荷重が入力された場合には双方のセンサが同じような歪みを検出するので問題ないが、荷重入力部に偏荷重が入力された場合であっても、センサが分散して配置されているので、１組のセンサの双方が損傷することを防止できる。

【0015】

また、前記１組のセンサは、前記荷重入力部の周方向に沿って並走して配置されていると好適である。

【0016】

このような構成とすれば、センサの構造を複雑にすることなく、起歪体の略同じ位置に配置することができる。したがって、検出精度を維持しつつ、簡素な構造とすることが可能となる。

【0017】

また、前記１組のセンサは、積層して配置されていると好適である。

【0018】

このような構成とすれば、センサを省スペースで配置することができ、また起歪体の同じ位置で荷重を検出することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】荷重検出装置の側方断面を模式的に示す図である。

【図2】荷重検出装置を模式的に示した展開斜視図である。

【図3】第１の実施形態に係る荷重検出装置を下方から見た図である。

【図4】センサの一部を拡大した図である。

【図5】センサの一部を拡大した図である。

【図6】センサと演算部との接続形態を示した図である。

【図7】第２の実施形態に係る荷重検出装置を下方から見た図である。

【図8】第３の実施形態に係る荷重検出装置を下方から見た図である。

【図9】第４の実施形態に係る荷重検出装置の側方断面を模式的に示す図である。

【図10】その他の実施形態に係る荷重検出装置を下方から見た図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

１．第１の実施形態
本発明に係る荷重検出装置はセンサ及び演算部を有して構成され、当該センサ及び演算部が異常であるか否かを判定する機能を備えて構成される。以下、本実施形態の荷重検出装置１００について説明する。

【0021】

図１には本実施形態に係る荷重検出装置１００の側方断面図が示される。図２には荷重検出装置１００の一部を断面にした展開斜視図が示される。図３には荷重検出装置１００を下方から見た模式図が示される。図４及び図５には、荷重検出装置１００が有するセンサ３０の一部を拡大した図が示される。図６には、荷重検出装置１００が有するセンサ３０と演算部４０との接続形態が示される。図１−図６に示されるように、荷重検出装置１００は、荷重入力部１０、起歪体２０、センサ３０、演算部４０、異常判定部５０を備えて構成される。

【0022】

荷重入力部１０は、検出対象からの荷重が入力される平面状の入力面１４と、当該入力面１４の反対側に突出して形成された曲面状の出力面１９とを有し、当該出力面１９から荷重を出力する。本実施形態では、荷重入力部１０は、例えば球体を中心からずれた位置においてカットした場合の容積が小さい側の物体や、楕円球体を中心からずれた位置において長軸に平行に切断した場合の容積が小さい側の物体のような形状で形成される。したがって、荷重入力部１０は、図１に示されるように側方視において平たい状態で構成される。入力面１４は、このようなカットした際に生じる平面に設けられる。一方、出力面１９は、入力面１４の裏面に設けられる。この出力面１９は、少なくとも一部が後述する環状部２５と接触するように構成され、入力面１４に入力された荷重は環状部２５に対して出力される。

【0023】

また、本実施形態では、荷重入力部１０は軸方向に貫通する孔部１６が設けられる。したがって、荷重入力部１０は上面視が円板状に構成される。また、図１及び図２に示されるように、荷重入力部１０は、その外径が支持部２１（後述する）の内径よりも小さく構成される。したがって、荷重入力部１０は、空間４７に収納可能に構成される。

【0024】

起歪体２０は、支持部２１と環状部２５とを備えて構成される。本実施形態では、支持部２１は筒状からなり、円筒状で構成されている。すなわち、支持部２１は、軸方向に直交する断面が円形である筒状で構成される。

【0025】

環状部２５は円板状に形成され、荷重入力部１０の曲面と荷重入力部１０の中心を中心とする連続した円状線又は破断された円状線で接触する接触部２２を有して構成される。したがって、接触部２２は、出力面１９の少なくとも一部と接触するように構成される。本実施形態では、環状部２５の中心部には貫通孔２６が形成され、当該貫通孔２６は環状部２５を軸方向に貫通している。したがって、環状部２５は、いわゆるドーナツ状に構成される。このような環状部２５は、当該環状部２５の外周面が支持部２１の内周面２３に当接して固定される。この場合、支持部２１と環状部２５の固定は、環状部２５に作用する荷重が支持部２１に伝達される際に減衰されないように行うと好適である。このため、環状部２５は、支持部２１により揺動可能に支持される。

【0026】

支持部２１及び環状部２５は、荷重を受けて変形可能な材料、例えば、セラミックやアルミニウム、ステンレス等の材料を用いて、一体で形成されると好適である。しかしながら、環状部２５に作用する荷重が支持部２１に伝達される際に減衰されないようであれば、支持部２１と環状部２５とは別体で形成しても良い。

【0027】

環状部２５は、載置面４５との間で支持部２１により支えられる。本実施形態では、環状部２５は支持部２１の軸方向中央の側で支持される。すなわち、環状部２５は、支持部２１の双方の軸方向端部から離間して支持部２１の内周面２３に支持される。このため、支持部２１を一方の軸方向端部を底部として載置面４５に載置すると、環状部２５と載置面４５との間に隙間を有するように構成される。したがって、環状部２５よりも載置面４５とは反対側の支持部２１を第１支持部５１とし、環状部２５よりも載置面４５側の支持部２１を第２支持部５２とすると、第２支持部５２と環状部２５と載置面４５とにより空間４６が形成される。一方、第１支持部５１の軸方向端面と第１支持部５１と環状部２５とにより空間４７が形成される。

【0028】

また、環状部２５は、外環部２７と内環部２８とを有して構成される。図３に示されるように、外環部２７と内環部２８とは径方向に連続して構成される。環状部２５を軸方向に見て、径方向外側の部位が外環部２７に相当する。また、外環部２７の径方向内側が内環部２８に相当する。本実施形態では、外環部２７は厚さが均一に形成される。一方、内環部２８は、径方向内側になる程、厚さが薄く形成される。上述のように、環状部２５の径方向中央部には、貫通孔２６が形成される。このため、内環部２８は、外環部２７との境界から貫通孔２６に向かって次第に薄くなるように形成される。本実施形態では、図１に示されるように、環状部２５を径方向外側から見た場合、環状部２５の載置面４５に対向する側の面７１が平坦になるように外環部２７と内環部２８とが形成され、環状部２５の載置面４５に対向する側の面７１とは反対側の面７２の径方向内側にテーパー状部７３を有するように形成される。

【0029】

環状部２５は径方向中央の側がテーパー状部７３を有して構成される。本実施形態では、このようなテーパー状部７３に荷重入力部１０が載置される。したがって、荷重入力部１０は、貫通孔２６を貫通することなく、テーパー状部７３と円環状に線接触することが可能となる。このような線接触する部分が接触部２２に相当する。図２においては、接触部２２は一点鎖線で示される。

【0030】

また、上述のように、本実施形態に係る荷重入力部１０には、当該荷重入力部１０を軸方向に貫通する孔部１６が設けられる。荷重入力部１０は、この孔部１６の軸心が貫通孔２６の軸心と同軸になるよう環状部２５に載置される。

【0031】

センサ３０は、環状部２５における接触部２２が設けられる面の裏面に配設され、荷重入力部１０に入力される荷重に応じた歪を検出する。センサ３０は１組で設けられる。以下では、理解を容易にするために、１組のセンサ３０を夫々区別して説明する場合には、センサ３０の一方をセンサ３１とし、他方をセンサ３２として説明する。

【0032】

本実施形態では、センサ３０は公知の歪ゲージを用いて構成される。歪ゲージは外部から入力される荷重に応じて自己が歪むことにより抵抗値が変化し、この抵抗値の変化に基づき歪みを検出することが可能となる。このようなセンサ３０は、環状部２５の面７１に配置される。これにより、荷重入力部１０に入力される荷重に応じて環状部２５が撓んで変形し、当該変形によりセンサ３０に歪みが生じる。本荷重検出装置１００は、このセンサ３０に生じた歪みを検出することで荷重を検出する。

【0033】

センサ３０（センサ３１及びセンサ３２）は、図４及び図５に示されるように夫々上面視が櫛歯状の櫛歯状部３９を有して構成される。「櫛歯状」とは、櫛の歯のように根元側から所定の方向に突出する複数の突出部を有するように形成された形態である。

【0034】

センサ３１及びセンサ３２の夫々は複数から構成され、第１のセンサ群３４と第２のセンサ群３５とを構成する。本実施形態では、第１のセンサ群３４及び第２のセンサ群３５は、上述した櫛歯状に構成される。

【0035】

第１のセンサ群３４は、センサ３０が貫通孔２６の周囲に突出部の延出方向（センサ３１の感度方向は、貫通孔２６の周方向とする）を貫通孔２６の周方向に沿わせて配置される。「突出部の延出方向を貫通孔２６の周方向に沿わせる」とは、突出部の延出方向が、貫通孔２６の周方向と平行になるように配置することをいう。本実施形態では、第１のセンサ群３４は、センサ３１による櫛歯状部３９及びセンサ３２による櫛歯状部２９を備えて構成される。これらの櫛歯状部３９は、貫通孔２６を中心として対向して配置される。

【0036】

これにより、荷重入力部１０に外力が作用すると、内環部２８は下方に撓む。この時、内環部２８では貫通孔２６の周方向に沿って引張力が作用する。よって、第１のセンサ群３４は主に引張歪みを検出することになる。

【0037】

また、第２のセンサ群３５は、貫通孔２６の周囲に櫛歯状部３９の突出部の延出方向を貫通孔２６の径方向に沿わせて配置される。「突出部の延出方向を貫通孔２６の径方向に沿わせる」とは、突出部が、貫通孔２６と同軸芯上に配置することをいう。本実施形態では、第２のセンサ群３５も、センサ３１による櫛歯状部３９及びセンサ３２による櫛歯状部２９を備えて構成される。これらの櫛歯状部３９は、貫通孔２６を中心として対向して配置される。

【0038】

これにより、荷重入力部１０に外力が作用すると、内環部２８は下方に撓む。この時、外環部２７に曲げが生じ、当該外環部２７の裏面には圧縮力が作用する。よって、第２のセンサ群３５は主に圧縮歪みを検出することになる。

【0039】

特に本実施形態では、センサ３１及びセンサ３２は、互いの櫛歯状部３９が噛み合うように配置される。「互いの櫛歯状部３９が噛み合う」とは、センサ３１及びセンサ３２のうちの一方における互いに隣接する２つの突出部の間に、センサ３１及びセンサ３２のうちの他方の突出部が挟まれた状態となるように配置されていることをいう。

【0040】

演算部４０は、１組のセンサ３０の夫々の検出結果を用いて１組の荷重の大きさを演算する。演算部４０は１組、設けられる。以下では、理解を容易にするために、１組の演算部４０を夫々区別して説明する場合には、演算部４０の一方を演算部４１とし、他方を演算部４２として説明する。

【0041】

本実施形態では、演算部４０は、第１のセンサ群３４及び第２のセンサ群３５の夫々を構成する４つの歪ゲージのうち、径方向に互いに対向する２つの歪ゲージを直列接続して図６に示されるようにホイートストンブリッジ回路を構成する。ここで、センサ３１の第１のセンサ群３４を構成する歪ゲージをＲ１，Ｒ３とし、センサ３１の第２のセンサ群３５を構成する歪ゲージをＲ２，Ｒ４とする。また、センサ３２の第１のセンサ群３４を構成する歪ゲージをＲ５，Ｒ７とし、センサ３２の第２のセンサ群３５を構成する歪ゲージをＲ６，Ｒ８とする。これらの歪ゲージにより、図６に示されるようにホイートストンブリッジ回路を構成することで、歪ゲージに引張力が作用した場合には抵抗値が増大し、歪ゲージに圧縮力が作用した場合には抵抗値が減少する。このような抵抗値の変化を電圧又は電流の変化により求め、荷重を検出している。このようなホイートストンブリッジ回路については、公知であるので説明は省略する。

【0042】

このように荷重検出装置１００を構成することにより、荷重入力部１０に荷重が与えられた場合には、第１のセンサ群３４では引張歪みが生じ、第２のセンサ群３５では圧縮歪みを生じさせることができる。したがって、感度良く荷重を検出することが可能となる。

【0043】

ここで、上述したように、荷重検出装置１００は、１組のセンサ３０（センサ３１及びセンサ３２）を備える。演算部４１はセンサ３１を用いて構成され、演算部４２はセンサ３２を用いて構成される。１組の演算部４０の演算結果（ホイートストンブリッジ回路の出力）は、夫々、信号処理部６１及び信号処理部６２を構成する信号処理部６０に伝達される。

【0044】

信号処理部６０は、公知の演算増幅器やマイコン等を用いて、ゼロ点調整、ゼロ点温度補正、感度温度補正、リニアリティ補正、歪ゲージの断線検出等を行う。これらの処理は、公知であるので説明は省略する。１組の信号処理部６０の夫々の検出結果は、後述する異常判定部５０に伝達される。

【0045】

異常判定部５０は、１組の荷重の大きさを比較して、センサ３０及び演算部４０に異常がないか否かを判定する。すなわち、異常判定部５０には、演算部４１による荷重の大きさの演算結果と、演算部４２による荷重の大きさの演算結果とが伝達され、これら２つの演算結果の大小関係を比較する。異常判定部５０は、この２つの演算結果の差が予め設定された値以下であれば、異常判定部５０はセンサ３０及び演算部４０に異常が生じていないと判定し、２つの演算結果の差が予め設定された値よりも大きい場合には、異常判定部５０はセンサ３０及び演算部４０に異常が生じていると判定する。「予め設定された値」とは、センサ３０の抵抗値のバラツキや、演算部４０による演算上の誤差により設定すると良い。

【0046】

このように荷重検出装置１００は、センサ３０及び演算部４０に異常がないか否かを判定することができる。したがって、荷重検出装置１００の検出結果を利用する他の装置が、誤って検出された荷重として誤った結果を利用することを防止できる。

【0047】

２．第２の実施形態
次に、第２の実施形態について説明する。第１の実施形態ではセンサ３０が荷重入力部１０の周方向に沿って全周に亘って配置されていたが、第２の実施形態ではセンサ３０が荷重入力部１０の周方向に沿って全周に亘って配置されていない点で、第１の実施形態と異なる。その他の構成については、第１の実施形態と同様であるので、以下では主に異なる部分について説明する。

【0048】

第２の実施形態の荷重検出装置１００を下方から見た図が図７に示される。本実施形態でも、センサ３０はセンサ３１及びセンサ３２の１組から構成され、１組のセンサ３０は、夫々荷重入力部１０の周方向に沿って分割して配置される。

【0049】

本実施形態でも、センサ３１の第１のセンサ群３４を構成する歪ゲージをＲ１，Ｒ３とし、センサ３１の第２のセンサ群３５を構成する歪ゲージをＲ２，Ｒ４とするが、歪ゲージＲ１は２つの歪ゲージＲ１１，Ｒ１２が直列に接続され、歪ゲージＲ２は２つの歪ゲージＲ２１，Ｒ２２が直列に接続され、歪ゲージＲ３は２つの歪ゲージＲ３１，Ｒ３２が直列に接続され、歪ゲージＲ４は２つの歪ゲージＲ４１，Ｒ４２が直列に接続されている。また、センサ３２の第１のセンサ群３４を構成する歪ゲージをＲ５，Ｒ７とし、センサ３２の第２のセンサ群３５を構成する歪ゲージをＲ６，Ｒ８とするが、歪ゲージＲ５は２つの歪ゲージＲ５１，Ｒ５２が直列に接続され、歪ゲージＲ６は２つの歪ゲージＲ６１，Ｒ６２が直列に接続され、歪ゲージＲ７は２つの歪ゲージＲ７１，Ｒ７２が直列に接続され、歪ゲージＲ８は２つの歪ゲージＲ８１，Ｒ８２が直列に接続されている。

【0050】

これらの歪ゲージＲ１−Ｒ８は、図７に示されるように、センサ３１の第１のセンサ群３４を構成する歪ゲージＲ１１，Ｒ１２，Ｒ３１，Ｒ３２が荷重入力部１０の周方向に沿って９０度間隔で配置され、その径方向内側に、夫々センサ３１の第２のセンサ群３５を構成する歪ゲージＲ２１，Ｒ２２，Ｒ４１，Ｒ４２が荷重入力部１０の周方向に沿って９０度間隔で配置される。

【0051】

また、センサ３２の第１のセンサ群３４を構成する歪ゲージＲ５１，Ｒ５２，Ｒ７１，Ｒ７２が荷重入力部１０の周方向に沿って９０度間隔で配置され、その径方向内側に、夫々センサ３２の第２のセンサ群３５を構成する歪ゲージＲ６１，Ｒ６２，Ｒ８１，Ｒ８２が荷重入力部１０の周方向に沿って９０度間隔で配置される。この時、センサ３１の歪ゲージとセンサ３２の歪ゲージとは、互いに荷重入力部１０の周方向に沿って４５度ずれた状態で配置される。

【0052】

すなわち、図７の例では、図３の例と同様に、径方向外側の歪ゲージが周方向に沿った歪みを検出するように設定され（歪ゲージのグリッド方向が周方向に設定され）、径方向内側の歪ゲージが径方向に沿った歪みを検出するように設定される（歪ゲージのグリッド方向が径方向に設定される）。もちろん、径方向外側の歪ゲージが径方向に沿った歪みを検出するように設定し（歪ゲージのグリッド方向を径方向に設定し）、径方向内側の歪ゲージが周方向に沿った歪みを検出するように設定しても良い（歪ゲージのグリッド方向を周方向に設定しても良い）。

【0053】

また、図７の例では、歪ゲージＲ１〜歪ゲージＲ８の夫々を構成する直列に接続された２つの歪ゲージ（例えば歪ゲージＲ２にあっては歪ゲージＲ２１及び歪ゲージＲ２２）が、９０度ずれた位置に配置されるように示されるが、歪ゲージＲ１〜歪ゲージＲ８の夫々を構成する直列に接続された２つの歪ゲージが、１８０度ずれた位置（径方向に沿って互いに対向する位置）に配置されるように構成することも可能である。このような構成にすることにより、センサ３０に偏荷重が掛かった際のキャンセラとして機能する。

【0054】

このような構成であっても、上述の第１の実施形態に係る荷重検出装置１００と同様に、センサ３０及び演算部４０が異常でないか否かを適切に判定することが可能である。

【0055】

３．第３の実施形態
次に、第３の実施形態について説明する。第１の実施形態では２組のセンサ３０は、櫛歯状部３９が互いに噛み合うように配置されていたが、第３の実施形態では２組のセンサ３０は、櫛歯状部３９が互いに噛み合っていない点で、第１の実施形態と異なる。その他の構成については、第１の実施形態と同様であるので、以下では主に異なる部分について説明する。

【0056】

第３の実施形態の荷重検出装置１００を下方から見た図が図８に示される。本実施形態でも、センサ３０はセンサ３１及びセンサ３２の１組から構成され、１組のセンサ３０は、荷重入力部１０の周方向に沿って並走して配置される。本実施形態でもセンサ３０は、櫛歯状部３９を有して構成されるが、櫛歯状部３９は互いに噛み合わないように配置される。

【0057】

このような構成であっても、上述の第１の実施形態に係る荷重検出装置１００と同様に、センサ３０及び演算部４０が異常でないか否かを適切に判定することが可能である。また、第２の実施形態と同様に、歪ゲージＲ１は２つの歪ゲージＲ１１，Ｒ１２が直列に接続され、歪ゲージＲ２は２つの歪ゲージＲ２１，Ｒ２２が直列に接続され、歪ゲージＲ３は２つの歪ゲージＲ３１，Ｒ３２が直列に接続され、歪ゲージＲ４は２つの歪ゲージＲ４１，Ｒ４２が直列に接続されように構成し、また、センサ３２の第１のセンサ群３４を構成する歪ゲージをＲ５，Ｒ７とし、センサ３２の第２のセンサ群３５を構成する歪ゲージをＲ６，Ｒ８とするが、歪ゲージＲ５は２つの歪ゲージＲ５１，Ｒ５２が直列に接続され、歪ゲージＲ６は２つの歪ゲージＲ６１，Ｒ６２が直列に接続され、歪ゲージＲ７は２つの歪ゲージＲ７１，Ｒ７２が直列に接続され、歪ゲージＲ８は２つの歪ゲージＲ８１，Ｒ８２が直列に接続されるように構成することも可能である。

【0058】

４．第４の実施形態
次に、第４の実施形態について説明する。第１の実施形態では、センサ３０は環状部２５における接触部２２が設けられる面の裏面に配設されるとして説明したが、第４の実施形態ではセンサ３０が、環状部２５における接触部２２が設けられる面の裏面に積層されて配置されている点で、第１の実施形態と異なる。その他の構成については、第１の実施形態と同様であるので、以下では主に異なる部分について説明する。

【0059】

第４の実施形態の荷重検出装置１００の側方断面図が図９に示される。本実施形態でも、センサ３０はセンサ３１及びセンサ３２の１組から構成され、１組のセンサ３０は、積層して配置される。すなわち、センサ３１及びセンサ３２の一方が、センサ３０は環状部２５における接触部２２が設けられる面の裏面に配置され、センサ３１及びセンサ３２の他方が、センサ３１及びセンサ３２の一方に積層して配置される。

【0060】

このような構成であっても、上述の第１の実施形態に係る荷重検出装置１００と同様に、センサ３０及び演算部４０が異常でないか否かを適切に判定することが可能である。

【0061】

５．その他の実施形態
上記実施形態では、２組のセンサ３０は、櫛歯状部３９が互いに噛み合うように、荷重入力部１０の周方向に沿って、全周に亘って配置されているとして説明したが、例えば図１０に示されるように、櫛歯状部３９が周方向の一部のみ断続的に噛み合うように配置することも可能である。このような構成であっても、上述の第１の実施形態に係る荷重検出装置１００と同様に、センサ３０及び演算部４０が異常でないか否かを適切に判定することが可能である。

【0062】

上記第３の実施形態では、夫々の歪ゲージをＲ１−Ｒ８が直列に接続されている例を挙げて説明し、特に図８において直列接続されている歪ゲージが径方向内側同士、又は径方向外側同士で直列接続されているように示した。すなわち、例えばＲ１１及びＲ１２が共に径方向内側に配置され、Ｒ５１及びＲ５２が共に径方向外側に配置されるように示した。しかしながら、直列接続されている歪ゲージの一方を径方向内側に設け、他方を径方向外側に設けるように構成しても良い。すなわち、例えばＲ５１の位置にＲ１２を配置し、Ｒ１２の位置にＲ５１を配置するように構成することも可能である。このような構成とすれば、夫々の歪ゲージによる検出結果（例えばＲ１の検出結果とＲ５の検出結果）のバラツキを小さくすることが可能となる。

【0063】

また、図６のホイートストンブリッジ回路では、Ｒ１とＲ２とが直接に接続され、Ｒ３とＲ４とが直列に接続されるように示し、Ｒ５とＲ６とが直接に接続され、Ｒ７とＲ８とが直列に接続されるように示したが、Ｒ１とＲ４とを直接に接続し、Ｒ２とＲ３とを直列に接続すると共に、Ｒ５とＲ８とを直接に接続し、Ｒ６とＲ７とを直列に接続するように構成することも可能である。更には、この場合に、夫々電源に接続される歪ゲージと、接地される歪ゲージとを互いに入れ替えて構成することも可能である。すなわち、電源−Ｒ１−Ｒ４−グランドの順で接続しても良いし、電源−Ｒ４−Ｒ１−グランドの順で接続しても良い。

【0064】

本発明の荷重検出装置は、起歪体を用いて荷重を検出する各種の装置等に用いることが可能である。

【符号の説明】

【0065】

１０：荷重入力部
１４：入力面
１９：出力面
２０：起歪体
２１：支持部
２２：接触部
２５：環状部
３０：センサ
３９：櫛歯状部
４０：演算部
５０：異常判定部
１００：荷重検出装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】