(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B1)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-01-25
(45)【発行日】2023-02-02
(54)【発明の名称】変換器用の蓋、変換器
(51)【国際特許分類】
G01L 1/22 20060101AFI20230126BHJP
【ＦＩ】
G01L1/22 Z
【請求項の数】
6
(21)【出願番号】P 2021145471
(22)【出願日】2021-09-07
【審査請求日】2022-01-19
(73)【特許権者】
【識別番号】000142067
【氏名又は名称】株式会社共和電業
(74)【代理人】
【識別番号】100124039
【弁理士】
【氏名又は名称】立花 顕治
(74)【代理人】
【識別番号】100176337
【弁理士】
【氏名又は名称】杉本 弘樹
(72)【発明者】
【氏名】石橋 一宏
(72)【発明者】
【氏名】菅野 傑
(72)【発明者】
【氏名】岩下 結城
【審査官】後藤 順也
(56)【参考文献】
【文献】中国実用新案第２０１３５９５３１（ＣＮ，Ｙ）
【文献】米国特許出願公開第２０１３／００７４５９８（ＵＳ，Ａ１）
【文献】国際公開第２０１４／１７８１６３（ＷＯ，Ａ１）
【文献】実開平０６－００２１８８（ＪＰ，Ｕ）
【文献】特開平０４－１８１１３４（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０１Ｌ １／００－１／２６
Ｇ０１Ｌ ２５／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
加速度、圧力、または、荷重を電気的出力に変換する検出部と、前記検出部を収容するケースと、を備える変換器に用いられる変換器用の蓋であって、
ゴムによって構成される薄板状の封止部と、
金属によって構成される補強部と、を有し、
前記封止部は、前記補強部を介して前記ケースの開口を閉じるように前記ケースに取り付けられ、
前記補強部は、前記封止部に接合される薄板状の接合部、および、前記接合部に形成される貫通孔を有する
変換器用の蓋。
【請求項2】
前記貫通孔の面積は、前記接合部の面積よりも大きい請求項１に記載の変換器用の蓋。
【請求項3】
前記補強部の厚さは、前記封止部の厚さよりも厚い請求項１または２に記載の変換器用の蓋。
【請求項4】
前記封止部の厚さに対する前記補強部の厚さの割合は、１２５％以上～４５０％以下の範囲に含まれる請求項３に記載の変換器用の蓋。
【請求項5】
前記封止部の外郭形状と前記補強部の外郭形状とは、実質的に同一である請求項１～４のいずれか一項に記載の変換器用の蓋。
【請求項6】
請求項１～５のいずれか一項に記載の変換器用の蓋を備える変換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、変換器用の蓋、および、これを備える変換器に関する。
【背景技術】
【0002】
加速度、圧力、または、荷重を電気的出力に変換することによって加速度、圧力、または荷重を検出する変換器が知られている。特許文献１は、変換器の一例としの加速度変換器を開示している。この加速度変換器は、例えば、自動車の衝突試験に用いられる。この加速度変換器は、加速度の変化を電気的出力に変換する歪みゲージと、歪みゲージを収容するケースとを備える。ケースには、開口が形成され、開口には、開口を閉じるダイヤフラム状の封止ゴム、および、封止ゴムの上面に配置される押さえ板が取り付けられる。押さえ板によって封止ゴムが押圧されることによって、ケースが密閉される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特許第４５７４３２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
変換器は、例えば、狭い空間にも配置できるように、より小型であることが好ましい。上記変換器は、小型化について、改善の余地がある。なお、このような課題は、加速度変換器に限らず、例えば、圧力を電気的出力に変換する検出部を備える圧力変換器、または、荷重を電気的出力に変換する検出部を備える荷重変換器（ロードセル）についても同様に生じる。
【0005】
本発明は、変換器の小型化に貢献できる変換器用の蓋、および、これを備える変換器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の第１観点に係る変換器用の蓋は、加速度、圧力、または、荷重を電気的出力に変換する検出部と、前記検出部を収容するケースと、を備える変換器に用いられる変換器用の蓋であって、ゴムによって構成される薄板状の封止部と、金属によって構成される補強部と、を有し、前記封止部は、前記補強部を介して前記ケースの開口を閉じるように前記ケースに取り付けられ、前記補強部は、前記封止部に接合される薄板状の接合部、および、前記接合部に形成される貫通孔を有する。
【0007】
上記変換器用の蓋では、薄板状の封止部と薄板状の接合部とが接合されているため、蓋の厚さを薄くできる。このため、変換器の小型化に貢献できる。上記変換器用の蓋がケースの開口に取り付けられることによって、ケースが密閉される。例えば、変換器の使用環境下において、気温が上昇した場合、ケースの内圧が上昇し、ケース内の空気が膨張する。封止部がケースの開口と反対側に膨らむように変形するため、ケースの容積が実質的に増加するような状態を形成できる。このため、ケースの内圧が上昇した場合でもケースが破損することが抑制される。
【0008】
本発明の第２観点に係る変換器用の蓋は、第１観点に係る変換器用の蓋であって、前記貫通孔の面積は、前記接合部の面積よりも大きい。
【0009】
上記変換器用の蓋によれば、貫通孔の面積が大きいため、ケース内の空気が膨張した場合に封止部のうちのより多くの部分が膨らむことができる。このため、ケースが破損することが一層抑制される。
【0010】
本発明の第３観点に係る変換器用の蓋は、第１観点または第２観点に係る変換器用の蓋であって、前記補強部の厚さは、前記封止部の厚さよりも厚い。
【0011】
上記変換器用の蓋によれば、剛性が高い。
【0012】
本発明の第４観点に係る変換器用の蓋は、第３観点に係る変換器用の蓋であって、前記封止部の厚さに対する前記補強部の厚さの割合は、１２５％以上～４５０％以下の範囲に含まれる。
【0013】
上記変換器用の蓋によれば、封止部の厚さに対する補強部の厚さの割合が４５０％以下の範囲に含まれるため、薄い。また、封止部の厚さに対する補強部の厚さの割合が１２５％以上の範囲に含まれるため、剛性が高い。
【0014】
本発明の第５観点に係る変換器用の蓋は、第１観点～第４観点のいずれか１つに係る変換器用の蓋であって、前記封止部の外郭形状と前記補強部の外郭形状とは、実質的に同一である。
【0015】
上記変換器用の蓋によれば、容易に製造できる。
【0016】
本発明の第６観点に係る変換器は、第１観点～第５観点のいずれか１つに係る変換器用の蓋を備える。
【0017】
上記変換器によれば、第１観点～第５観点のいずれか１つに係る変換器用の蓋と同様の効果が得られる。
【発明の効果】
【0018】
本発明に関する変換器用の蓋および変換器によれば、小型化に貢献できる。
【図面の簡単な説明】
【0019】
【図1】実施形態の変換器の平面図。
【発明を実施するための形態】
【0020】
以下、図面を参照しつつ、本発明の一実施形態に係る変換器について説明する。
【0021】
＜１．変換器の全体構成＞
図１は、本実施形態の変換器１０の平面図である。図２は、変換器１０の変換器本体２０、および、その周辺の拡大図である。図３は、図２のＤ３－Ｄ３線に沿う断面図である。変換器１０は、加速度を電気的出力に変換する加速度変換器、圧力を電気的出力に変換する圧力変換器、または、荷重を電気的出力に変換する荷重変換器（ロードセル）である。加速度変換器は、例えば、自動車の衝突試験、構造物の衝撃強度の測定試験、または、機械の振動測定試験に用いられる。圧力変換器は、液体の圧力、または、気体の圧力を測定するために用いられる。液体の圧力は、水圧または油圧を含む。気体の圧力は、空気の圧力、または、任意のガスの圧力を含む。荷重変換器は、例えば、密閉型で低容量の荷重変換器である。本実施形態の変換器１０は、例えば、自動車の衝突試験に用いられ、感度方向ＸＡ（図８参照）の自動車の加速度を検出する加速度変換器である。
図１は、本実施形態の変換器１０の平面図である。図２は、変換器１０の変換器本体２０、および、その周辺の拡大図である。図３は、図２のＤ３－Ｄ３線に沿う断面図である。変換器１０は、加速度を電気的出力に変換する加速度変換器、圧力を電気的出力に変換する圧力変換器、または、荷重を電気的出力に変換する荷重変換器（ロードセル）である。加速度変換器は、例えば、自動車の衝突試験、構造物の衝撃強度の測定試験、または、機械の振動測定試験に用いられる。圧力変換器は、液体の圧力、または、気体の圧力を測定するために用いられる。液体の圧力は、水圧または油圧を含む。気体の圧力は、空気の圧力、または、任意のガスの圧力を含む。荷重変換器は、例えば、密閉型で低容量の荷重変換器である。本実施形態の変換器１０は、例えば、自動車の衝突試験に用いられ、感度方向ＸＡ（図８参照）の自動車の加速度を検出する加速度変換器である。
【0022】
変換器１０は、変換器本体２０と、コネクタ３０と、ケーブル４０とを備える。変換器本体２０とコネクタ３０とは、ケーブル４０を介して電気的に接続される。コネクタ３０は、変換器１０の用途に応じて、例えば、ユニバーサルレコーダ等の任意のハードウェアと接続される。変換器本体２０は、検出部５０と、ケース６０と、変換器用の蓋７０（以下では、「蓋７０」という）とを備える。
【0023】
＜２．検出部の構成＞
図３に示されるように検出部５０は、本体部８０と、フレキシブル基板９０と、歪みゲージ１００と、錘１１０と、を備える。
図３に示されるように検出部５０は、本体部８０と、フレキシブル基板９０と、歪みゲージ１００と、錘１１０と、を備える。
【0024】
図４は、本体部８０を上側から視た斜視図である。図５は、本体部８０を下側から視た斜視図である。図６は、本体部８０の平面図である。図７は、図６のＤ７－Ｄ７線に沿う断面図である。図８は、図６のＤ８－Ｄ８線に沿う断面図である。
【0025】
本体部８０は、歪みゲージ１００が取り付けられるゲージ取付部８１、フレキシブル基板９０が取り付けられる基板取付部８２、および、ゲージ取付部８１と基板取付部８２とを繋ぐ連結部８３を有する。本実施形態では、本体部８０は、ゲージ取付部８１と基板取付部８２と連結部８３とが一体的に形成される。
【0026】
本体部８０を構成する材料は、任意に選択可能である。本体部８０は、ヤング率が低い材料によって構成されることが好ましい。本体部８０がヤング率の低い材料によって構成される場合、本体部８０、特にゲージ取付部８１の厚みを大きくできるため、歪みゲージ１００を曲げの中立軸ＸＯ（図４参照）から遠くに配置できる。このため、ゲージ取付部８１のたわみ量が同程度であっても、より大きな歪みを発生させることができる。ヤング率が低い材料は、例えば、アルミニウム合金、マグネシウム合金、または、チタン合金である。本実施形態では、本体部８０を構成する材料は、アルミニウム合金である。より具体的には、本体部８０を構成するアルミニウム合金は、比重が２．８の超々ジュラルミンである。
【0027】
ゲージ取付部８１の形状は、歪みゲージ１００を取り付けられる形状であれば、任意に選択可能である。本実施形態では、ゲージ取付部８１は、円柱に類似する形状である。ゲージ取付部８１は、正面視において、感度方向ＸＡと直交する方向ＸＢ（図８参照）の長さＬＢが、感度方向ＸＡの長さＬＡ以上であることが好ましい。感度方向ＸＡと直交する方向ＸＢの剛性が高いため、感度方向ＸＡと直交する方向ＸＢの加速度の感度が高くなりにくい。このため、感度方向ＸＡの加速度を好適に検出できる。本実施形態では、長さＬＢは、最大の長さＬＡMAXと等しく、最小の長さＬＡMINよりも長い。
【0028】
ゲージ取付部８１は、感度方向ＸＡ（図８参照）に凹む第１凹部８１Ａおよび第２凹部８１Ｂを有する。ゲージ取付部８１に形成される第１凹部８１Ａおよび第２凹部８１Ｂの数は、任意に選択可能である。本実施形態では、ゲージ取付部８１には、２つの第１凹部８１Ａ、および、４つの第２凹部８１Ｂが形成される。
【0029】
第１凹部８１Ａは、ゲージ取付部８１の長手方向に延びる形状である。第１凹部８１Ａは、ゲージ取付部８１の一方の端部８１Ｘから他方の端部８１Ｙにわたり形成される。歪みゲージ１００（図３参照）は、第１凹部８１Ａの底面８１ＡＸに取り付けられる。本実施形態では、歪みゲージ１００は、第１凹部８１Ａの底面８１ＡＸのうちの、一方の端部８１Ｘよりの位置に取り付けられる。
【0030】
第２凹部８１Ｂは、感度方向ＸＡにおいて、第１凹部８１Ａの底面８１ＡＸよりもゲージ取付部８１の中央に向けて凹む。このため、第２凹部８１Ｂの底面８１ＢＸは、感度方向ＸＡにおいて、第１凹部８１Ａの底面８１ＡＸよりもゲージ取付部８１の中央の近くに位置する。感度方向ＸＡの剛性がより低下するため、感度方向ＸＡの加速度を好適に検出できる。４つの第２凹部８１Ｂは、ゲージ取付部８１の長手方向において、概ね中央に形成される。図４に示されるように、２つの第２凹部８１Ｂは、第１凹部８１Ａを介して対向する。図５に示されるように、別の２つの第２凹部８１Ｂは、別の第１凹部８１Ａを介して対向する。このため、図８に示されるように、ゲージ取付部８１のうちの長手方向と直交する方向における第２凹部８１Ｂを通過する断面形状は、十字である。
【0031】
基板取付部８２は、ゲージ取付部８１および連結部８３がケース６０に収容された状態において、ケース６０から露出する。基板取付部８２は、熱収縮チューブ２１０（図３参照）によって覆われる。基板取付部８２は、フレキシブル基板９０を取り付けることができる形状であれば、任意に選択可能である。本実施形態では、基板取付部８２は、中空の直方体に類似する形状である。基板取付部８２は、内部空間８２Ｘ（図７参照）、フレキシブル基板９０が取り付けられる取付面８２Ｙ、および、底面８２Ｚを有する。取付面８２Ｙは、一対の第１取付面８２Ａ、および、一対の第２取付面８２Ｂを有する。
【0032】
一対の第１取付面８２Ａは、ゲージ取付部８１の上面および下面を構成する平滑面である。一対の第１取付面８２Ａは、内部空間８２Ｘを介して対向する。一対の第２取付面８２Ｂは、基板取付部８２の側面を構成する湾曲面である。一対の第２取付面８２Ｂは、内部空間８２Ｘを介して対向する。
【0033】
図９は、熱収縮チューブ２１０を省略した状態の基板取付部８２、および、その周辺の斜視図である。本実施形態の変換器１０は、変換器本体２０と、複数のケーブル４０とが電気的に接続される。複数のケーブル４０は、先端４０Ａを含む所定部分以外は、束ねられた状態で熱収縮チューブ２２０（図３参照）によって覆われている。
【0034】
基板取付部８２は、ケーブル４０を内部空間８２Ｘに導入する導入開口８２ＺＸ、および、ケーブル４０を内部空間８２Ｘから導出する一対の導出開口８２ＢＸを有する。導入開口８２ＺＸは、基板取付部８２の底面８２Ｚに形成される。導入開口８２ＺＸの形状は、複数のケーブル４０が挿入可能な形状であれば任意に選択可能である。本実施形態では、導入開口８２ＺＸの形状は、円である。導入開口８２ＺＸの形状は、楕円、または、三角形以上の多角形であってもよい。
【0035】
導出開口８２ＢＸは、基板取付部８２の一対の第２取付面８２Ｂにそれぞれ形成される。一対の導出開口８２ＢＸは、内部空間８２Ｘを介して対向する。導出開口８２ＢＸの形状は、複数のケーブル４０が挿入可能な形状であれば任意に選択可能である。本実施形態では、導出開口８２ＢＸの形状は、円である。導出開口８２ＢＸの形状は、楕円、または、三角形以上の多角形であってもよい。
【0036】
複数のケーブル４０は、導入開口８２ＺＸから内部空間８２Ｘに導入され、分岐する。このため、ケーブル４０の配線の自由度が高い。内部空間８２Ｘにおいて、複数のケーブル４０のうちの一部は、一対の第２取付面８２Ｂのうちの一方に形成される導出開口８２ＢＸから導出し、先端４０Ａがフレキシブル基板９０の電極パターン９３とはんだ付けされる。内部空間８２Ｘにおいて、複数のケーブル４０のうちの別の一部は、一対の第２取付面８２Ｂのうちの他方に形成される導出開口８２ＢＸから導出し、先端４０Ａがフレキシブル基板９０の電極パターン９３とはんだ付けされる。複数のケーブル４０がこのように配線されているため、平面視において、複数のケーブル４０の先端４０Ａを含む所定部分は、Ｓ字状に曲げられる。このため、複数のケーブル４０に対してフレキシブル基板９０から離間するような力が作用した場合であっても、複数のケーブル４０と基板取付部８２との摩擦によって、複数のケーブル４０がフレキシブル基板９０から外れることが抑制される。
【0037】
変換器１０は、例えば、検出部５０およびケーブル４０のうちのケーブル４０のみが破損する場合がある。このような場合、ケーブル４０を交換可能であることが好ましい。本実施形態の変換器１０によれば、ケーブル４０が破損した場合、はんだを除去し、ケーブル４０の先端４０Ａが導出開口８２ＢＸ、内部空間８２Ｘ、および、導入開口８２ＺＸの順に通過するようにケーブル４０を引き抜くことによって、ケーブル４０を本体部８０から分離できる。このため、ケーブル４０の交換を容易に実施できる。
【0038】
図４または図５等に示されるように、連結部８３は、円柱形状であり、ピン挿入孔８３Ａおよび配線孔８３Ｂが形成される。連結部８３は、ケース６０（図３参照）に収容される。ピン挿入孔８３Ａは、連結部８３の側面に形成され、連結部８３の径方向に貫通する孔である。ピン挿入孔８３Ａには、ピン２３０（図３参照）が挿入される。ピン２３０は、中立軸ＸＯの延びる方向、および、中立軸ＸＯを中心軸とする回転方向において、本体部８０を拘束する機能、換言すれば、本体部８０を位置決めする機能を有する。このため、中立軸ＸＯの延びる方向、および、中立軸ＸＯを中心軸とする回転方向における検出部５０の位置決めができる。また、感度方向ＸＡと直交する方向ＸＢ（図８参照）の加速度の感度が高くなりにくいため、感度方向ＸＡの加速度を好適に検出できる。配線孔８３Ｂは、連結部８３の厚さ方向に貫通する孔である。配線孔８３Ｂは、歪みゲージ１００とフレキシブル基板９０とを電気的に接続する電線２４０（図９参照）が挿入される。
【0039】
＜３．フレキシブル基板の構成＞
図１０は、フレキシブル基板９０の平面図である。フレキシブル基板９０の表面には、複数の電極パターン９３が形成されている。フレキシブル基板９０は、２つの第１部分９１、および、３つの第２部分９２を有する。２つの第１部分９１と、３つの第２部分９２とは、繋がっている。このため、フレキシブル基板９０を基板取付部８２に巻き付けるように配置することができる。２つの第１部分９１のうちの一方は、基板取付部８２の上側の第１取付面８２Ａに取り付けられる。２つの第１部分９１のうちの他方は、基板取付部８２の下側の第１取付面８２Ａに取り付けられる。３つの第２部分９２のうちの電極パターン９３が１つのみ形成されている２つの第２部分９２は、基板取付部８２の一方の第２取付面８２Ｂに取り付けられる。３つの第２部分９２のうちの複数の電極パターン９３が形成されている１つの第２部分９２は、基板取付部８２の他方の第２取付面８２Ｂに取り付けられる。基板取付部８２にフレキシブル基板９０を折り曲げて配置できるため、検出部５０を小型に構成できる。
図１０は、フレキシブル基板９０の平面図である。フレキシブル基板９０の表面には、複数の電極パターン９３が形成されている。フレキシブル基板９０は、２つの第１部分９１、および、３つの第２部分９２を有する。２つの第１部分９１と、３つの第２部分９２とは、繋がっている。このため、フレキシブル基板９０を基板取付部８２に巻き付けるように配置することができる。２つの第１部分９１のうちの一方は、基板取付部８２の上側の第１取付面８２Ａに取り付けられる。２つの第１部分９１のうちの他方は、基板取付部８２の下側の第１取付面８２Ａに取り付けられる。３つの第２部分９２のうちの電極パターン９３が１つのみ形成されている２つの第２部分９２は、基板取付部８２の一方の第２取付面８２Ｂに取り付けられる。３つの第２部分９２のうちの複数の電極パターン９３が形成されている１つの第２部分９２は、基板取付部８２の他方の第２取付面８２Ｂに取り付けられる。基板取付部８２にフレキシブル基板９０を折り曲げて配置できるため、検出部５０を小型に構成できる。
【0040】
＜４．歪みゲージの構成＞
本実施形態の歪みゲージ１００は、変換器１０の使用目的に応じて、任意の公知の歪みゲージを用いることができる。本実施形態では、歪みゲージ１００は、半導体歪みゲージである。本実施形態では、歪みゲージ１００は、ゲージ取付部８１の２つの第１凹部８１Ａの底面８１ＡＸにそれぞれ取り付けられる。換言すれば、本実施形態の変換器１０は、２つの歪みゲージ１００を有する。なお、変換器１０が有する歪みゲージ１００の数は、１つ、または、３つ以上であってもよい。例えば、変換器１０が４つの歪みゲージ１００を有する場合、出力がさらに高められる。
本実施形態の歪みゲージ１００は、変換器１０の使用目的に応じて、任意の公知の歪みゲージを用いることができる。本実施形態では、歪みゲージ１００は、半導体歪みゲージである。本実施形態では、歪みゲージ１００は、ゲージ取付部８１の２つの第１凹部８１Ａの底面８１ＡＸにそれぞれ取り付けられる。換言すれば、本実施形態の変換器１０は、２つの歪みゲージ１００を有する。なお、変換器１０が有する歪みゲージ１００の数は、１つ、または、３つ以上であってもよい。例えば、変換器１０が４つの歪みゲージ１００を有する場合、出力がさらに高められる。
【0041】
＜５．錘の構成＞
図３に示される錘１１０は、ゲージ取付部８１の一方の端部８１Ｘ（図４参照）に取り付けられる。このため、感度方向ＸＡの加速度を好適に検出できる。錘１１０の形状は、任意に選択可能である。本実施形態では、錘１１０の形状は、ゲージ取付部８１が挿入される孔を有する円環である。錘１１０を構成する材料は、任意に選択可能である。感度方向ＸＡの加速度を好適に検出する観点から、錘１１０を構成する材料は、本体部８０を構成する金属よりも比重の大きい金属であることが好ましい。より好ましくは、本体部８０を構成する金属の比重に対する錘１１０を構成する金属の比重の割合ＲＡは、６以上であることが好ましい。本実施形態では、錘１１０を構成する材料は、比重１６．９のタングステン合金であり、割合ＲＡは、６である。錘１１０を構成する材料として、比重の大きい金属を用いることによって、錘１１０の厚さ、および、径方向の寸法を小さくできる、換言すれば、錘１１０を小型化できる。錘１１０をケース６０の開口６２の近傍に配置できるため、例えば、３軸の加速度を検出するために、複数の変換器１０を同じ測定対象物に取り付ける場合、複数の変換器１０の錘１１０の位置を近づけることができる。このため、加速度の検出の精度が高められる。
図３に示される錘１１０は、ゲージ取付部８１の一方の端部８１Ｘ（図４参照）に取り付けられる。このため、感度方向ＸＡの加速度を好適に検出できる。錘１１０の形状は、任意に選択可能である。本実施形態では、錘１１０の形状は、ゲージ取付部８１が挿入される孔を有する円環である。錘１１０を構成する材料は、任意に選択可能である。感度方向ＸＡの加速度を好適に検出する観点から、錘１１０を構成する材料は、本体部８０を構成する金属よりも比重の大きい金属であることが好ましい。より好ましくは、本体部８０を構成する金属の比重に対する錘１１０を構成する金属の比重の割合ＲＡは、６以上であることが好ましい。本実施形態では、錘１１０を構成する材料は、比重１６．９のタングステン合金であり、割合ＲＡは、６である。錘１１０を構成する材料として、比重の大きい金属を用いることによって、錘１１０の厚さ、および、径方向の寸法を小さくできる、換言すれば、錘１１０を小型化できる。錘１１０をケース６０の開口６２の近傍に配置できるため、例えば、３軸の加速度を検出するために、複数の変換器１０を同じ測定対象物に取り付ける場合、複数の変換器１０の錘１１０の位置を近づけることができる。このため、加速度の検出の精度が高められる。
【0042】
＜６．ケースの構成＞
図３等に示されるケース６０は、例えば、中空の直方体形状であり、検出部５０の一部を収容するケース内空間６０Ａを有する。ケース６０を構成する材料は、任意に選択可能である。本実施形態では、ケース６０を構成する材料は、オーステナイト系のステンレスである。ケース６０を構成する材料は、例えば、マルテンサイト系またはフェライト系のステンレスであってもよい。ケース６０の上面には、ケース６０を貫通する貫通孔６１（図２参照）が形成される。ケース内空間６０Ａのうちの歪みゲージ１００の周囲の隙間には、ダンパーとして機能するシリコンオイル等の液体が貫通孔６１を介して充填される。ケース内空間６０Ａのうちの歪みゲージ１００の周囲に隙間には、アルゴンおよび窒素等の不活性ガス等の気体が貫通孔６１を介して充填されていてもよい。なお、本体部８０のうちの連結部８３の近傍には、円筒形状のカラー１２０が取り付けられる。このため、ケース内空間６０Ａに充填されるダンパーとして機能する液体の体積を減らすことができる。
図３等に示されるケース６０は、例えば、中空の直方体形状であり、検出部５０の一部を収容するケース内空間６０Ａを有する。ケース６０を構成する材料は、任意に選択可能である。本実施形態では、ケース６０を構成する材料は、オーステナイト系のステンレスである。ケース６０を構成する材料は、例えば、マルテンサイト系またはフェライト系のステンレスであってもよい。ケース６０の上面には、ケース６０を貫通する貫通孔６１（図２参照）が形成される。ケース内空間６０Ａのうちの歪みゲージ１００の周囲の隙間には、ダンパーとして機能するシリコンオイル等の液体が貫通孔６１を介して充填される。ケース内空間６０Ａのうちの歪みゲージ１００の周囲に隙間には、アルゴンおよび窒素等の不活性ガス等の気体が貫通孔６１を介して充填されていてもよい。なお、本体部８０のうちの連結部８３の近傍には、円筒形状のカラー１２０が取り付けられる。このため、ケース内空間６０Ａに充填されるダンパーとして機能する液体の体積を減らすことができる。
【0043】
＜７．蓋の構成＞
蓋７０は、ケース６０の開口６２を閉じるようにケース６０に取り付けられる。蓋７０がケース６０の開口６２に取り付けられることによって、ケース内空間６０Ａが密閉される。例えば、変換器１０の使用環境下において、気温が上昇した場合、ケース６０の内圧が上昇し、ケース６０内の空気が膨張する。このため、ケース６０が破損するおそれがある。また、ケース６０の内圧が上昇した場合、ケース内空間６０Ａに充填されているシリコンオイル等の液体が漏れ出すおそれがある。本実施形態では、ケース６０の破損、および、ケース内空間６０Ａに充填されている液体が漏れ出すことを抑制できるように、蓋７０が構成されている。蓋７０は、ケース６０の開口６２に形成される段差６３に嵌め込まれる。蓋７０は、内蓋７１および外蓋７２を有する。
蓋７０は、ケース６０の開口６２を閉じるようにケース６０に取り付けられる。蓋７０がケース６０の開口６２に取り付けられることによって、ケース内空間６０Ａが密閉される。例えば、変換器１０の使用環境下において、気温が上昇した場合、ケース６０の内圧が上昇し、ケース６０内の空気が膨張する。このため、ケース６０が破損するおそれがある。また、ケース６０の内圧が上昇した場合、ケース内空間６０Ａに充填されているシリコンオイル等の液体が漏れ出すおそれがある。本実施形態では、ケース６０の破損、および、ケース内空間６０Ａに充填されている液体が漏れ出すことを抑制できるように、蓋７０が構成されている。蓋７０は、ケース６０の開口６２に形成される段差６３に嵌め込まれる。蓋７０は、内蓋７１および外蓋７２を有する。
【0044】
図１１は、内蓋７１の正面図である。図１２は、図１１のＤ１２－Ｄ１２線に沿う断面図である。内蓋７１は、封止部７１Ａおよび補強部７１Ｂを有する。封止部７１Ａを構成する材料は、ゴムである。封止部７１Ａの形状は、薄板状である。正面視における封止部７１Ａの形状は、開口６２（図３参照）を閉じることのできる形状であれば、任意に選択可能である。本実施形態では、正面視における封止部７１Ａの形状は、円である。正面視における封止部７１Ａの形状は、楕円、または、四角形以上の多角形であってもよい。内蓋７１を薄く構成するため、封止部７１Ａの厚さＨＡは、例えば、０．０４ｍｍ以上～０．０８ｍｍの範囲に含まれることが好ましい。
【0045】
補強部７１Ｂは、封止部７１Ａに接合される。補強部７１Ｂを構成する材料は、金属である。ゴムによって構成される封止部７１Ａに対して、金属によって構成される補強部７１Ｂが接合されているため、内蓋７１の剛性が高められる。また、内蓋７１を容易に取り扱えるため、変換器１０の製造時に開口６２に内蓋７１を容易に取り付けることができる。補強部７１Ｂは、開口６２の段差６３に接合される。補強部７１Ｂと段差６３との接合方法は、例えば、はんだ付け、または、接着である。補強部７１Ｂを構成する材料は、補強部７１Ｂと段差６３との接合方法に基づいて決められる。補強部７１Ｂと段差６３との接合方法がはんだ付けである場合、補強部７１Ｂを構成する材料は、例えば、真鍮または銅である。補強部７１Ｂと段差６３との接合方法が接着である場合、補強部７１Ｂを構成する材料は、任意の金属である。
【0046】
補強部７１Ｂは、封止部７１Ａと接合される接合部７１ＢＸ、および、接合部７１ＢＸに形成される貫通孔７１ＢＹを有する。接合部７１ＢＸの形状は、任意に選択可能である。内蓋７１を容易に製造する観点から、接合部７１ＢＸの外郭形状は、封止部７１Ａの外郭形状と実質的に同一であることが好ましい。本実施形態では、接合部７１ＢＸの外郭形状は、円である。このため、補強部７１Ｂは、全体として、中央に貫通孔７１ＢＹが形成されたリング状である。
【0047】
貫通孔７１ＢＹの面積は、任意に選択可能である。ケース６０の内圧が上昇し、ケース６０内の空気が膨張した場合、封止部７１Ａがケース６０の開口６２と反対側に膨らむように変形し、ケース６０の容積が実質的に増加するような状態が形成される。このため、ケース６０内の空気が膨張した場合に、封止部７１Ａのうちのより多くの部分が膨らむことができるように、貫通孔７１ＢＹの面積は、接合部７１ＢＸの面積よりも大きいことが好ましい。
【0048】
補強部７１Ｂの厚さＨＢは、例えば、０．１０ｍｍ以上～０．１８ｍｍの範囲に含まれることが好ましい。補強部７１Ｂの厚さＨＢは、封止部７１Ａの厚さＨＡよりも厚いことが好ましい。厚さＨＡに対する厚さＨＢの割合ＲＢは、例えば、内蓋７１の薄さ、および、剛性の観点に基づいて決められることが好ましい。割合ＲＢの好ましい最小値は、例えば、１２５％である。割合ＲＢが１２５％以上である場合、内蓋７１の剛性が高い。割合ＲＢの好ましい最大値は、例えば、４５０％である。割合ＲＢが４５０％以下である場合、内蓋７１を薄く構成できる。割合ＲＢの好ましい範囲は、例えば、１２５％以上～４５０％以下である。
【0049】
内蓋７１の製造方法は、例えば、第１工程、第２工程、第３工程、および、第４工程を含む。第１工程では、補強部７１Ｂを構成する金属の角材が所定の大きさに切断される。第２工程では、封止部７１Ａを構成するゴムが、第１工程で切断された金属の角材に一体的に成形される。第３工程では、ゴムが一体的に成形された金属の角材がリング状にエッチングされる。第４工程では、金属のリングがゴムとともにポンチで打ち抜かれる。
【0050】
外蓋７２は、内蓋７１と接触するように、内蓋７１よりも外側に取り付けられる。外蓋７２は、内蓋７１と接合されていない。外蓋７２を構成する材料は、任意に選択可能である。本実施形態では、外蓋７２は、ゴムによって構成される。外蓋７２の形状は、任意に選択可能である。本実施形態では、外蓋７２の形状は、円板である。ケース６０の開口６２が内蓋７１および外蓋７２によって閉じられているため、ケース６０の密閉性が高い。
【0051】
＜８．本実施形態の効果＞
以上のように構成された変換器１０によれば、次の効果を得ることができる。
以上のように構成された変換器１０によれば、次の効果を得ることができる。
【0052】
＜８－１＞
蓋７０は、薄板状の封止部７１Ａと薄板状の接合部７１ＢＸとが接合されているため、内蓋７１の厚さを薄くできる。このため、変換器１０を小型化できる。
蓋７０は、薄板状の封止部７１Ａと薄板状の接合部７１ＢＸとが接合されているため、内蓋７１の厚さを薄くできる。このため、変換器１０を小型化できる。
【0053】
＜８－２＞
内蓋７１の厚さが薄いため、ゲージ取付部８１の端部８１Ｘ（図４参照）をケース６０の開口６２に近い位置に配置できる。歪みゲージ１００をケース６０の開口６２側の端部に近い位置に配置できるため、例えば、測定対象物の３軸の加速度を検出するために、複数の変換器１０を同じ測定対象物に取り付ける場合、複数の変換器１０の歪みゲージ１００の位置を近づけることができる。このため、加速度の検出の精度が高められる。
内蓋７１の厚さが薄いため、ゲージ取付部８１の端部８１Ｘ（図４参照）をケース６０の開口６２に近い位置に配置できる。歪みゲージ１００をケース６０の開口６２側の端部に近い位置に配置できるため、例えば、測定対象物の３軸の加速度を検出するために、複数の変換器１０を同じ測定対象物に取り付ける場合、複数の変換器１０の歪みゲージ１００の位置を近づけることができる。このため、加速度の検出の精度が高められる。
【0054】
＜８－３＞
補強部７１Ｂの貫通孔７１ＢＹの面積は、接合部７１ＢＸの面積よりも大きい。ケース６０内の空気が膨張した場合に封止部７１Ａのうちのより多くの部分が膨らむことができる。このため、ケース６０が破損することが一層抑制される。
補強部７１Ｂの貫通孔７１ＢＹの面積は、接合部７１ＢＸの面積よりも大きい。ケース６０内の空気が膨張した場合に封止部７１Ａのうちのより多くの部分が膨らむことができる。このため、ケース６０が破損することが一層抑制される。
【0055】
＜８－４＞
補強部７１Ｂの厚さＨＢは、封止部７１Ａの厚さＨＡよりも厚いため、剛性が高い。
補強部７１Ｂの厚さＨＢは、封止部７１Ａの厚さＨＡよりも厚いため、剛性が高い。
【0056】
＜８－５＞
割合ＲＢが４５０％以下の範囲に含まれるため、内蓋７１が薄い。割合ＲＢが１２５％以上の範囲に含まれるため、内蓋７１の剛性が高い。
割合ＲＢが４５０％以下の範囲に含まれるため、内蓋７１が薄い。割合ＲＢが１２５％以上の範囲に含まれるため、内蓋７１の剛性が高い。
【0057】
＜８－６＞
封止部７１Ａの外郭形状と補強部７１Ｂの外郭形状とは、実質的に同一であるため、内蓋７１を容易に製造できる。
封止部７１Ａの外郭形状と補強部７１Ｂの外郭形状とは、実質的に同一であるため、内蓋７１を容易に製造できる。
【0058】
＜９．変形例＞
上記実施形態は本発明に関する変換器用の蓋、および、変換器が取り得る形態の例示であり、その形態を制限することを意図していない。本発明に関する変換器用の蓋、および、変換器は、実施形態に例示された形態とは異なる形態を取り得る。その一例は、実施形態の構成の一部を置換、変更、もしくは、省略した形態、または、実施形態に新たな構成を付加した形態である。以下に実施形態の変形例の幾つかの例を示す。
上記実施形態は本発明に関する変換器用の蓋、および、変換器が取り得る形態の例示であり、その形態を制限することを意図していない。本発明に関する変換器用の蓋、および、変換器は、実施形態に例示された形態とは異なる形態を取り得る。その一例は、実施形態の構成の一部を置換、変更、もしくは、省略した形態、または、実施形態に新たな構成を付加した形態である。以下に実施形態の変形例の幾つかの例を示す。
【0059】
＜９－１＞
上記実施形態では、蓋７０は、外蓋７２を有していたが、外蓋７２を省略することもできる。
上記実施形態では、蓋７０は、外蓋７２を有していたが、外蓋７２を省略することもできる。
【0060】
＜９－２＞
上記実施形態では、補強部７１Ｂの厚さＨＢは、封止部７１Ａの厚さＨＡよりも厚かったが、厚さＨＢは、厚さＨＡよりも薄くてもよい。
上記実施形態では、補強部７１Ｂの厚さＨＢは、封止部７１Ａの厚さＨＡよりも厚かったが、厚さＨＢは、厚さＨＡよりも薄くてもよい。
【符号の説明】
【0061】
１０ ：変換器
５０ ：検出部
６０ ：ケース
７０ ：蓋（変換器用の蓋）
７１Ａ ：封止部
７１Ｂ ：補強部
７１ＢＸ：接合部
７１ＢＹ：貫通孔
５０ ：検出部
６０ ：ケース
７０ ：蓋（変換器用の蓋）
７１Ａ ：封止部
７１Ｂ ：補強部
７１ＢＸ：接合部
７１ＢＹ：貫通孔
【要約】
【課題】変換器の小型化に貢献できる変換器用の蓋、および、これを備える変換器を提供する。
【解決手段】変換器用の蓋は、加速度、圧力、または、荷重を電気的出力に変換する検出部と、前記検出部を収容するケースと、を備える変換器に用いられる変換器用の蓋であって、ゴムによって構成される薄板状の封止部と、金属によって構成される補強部と、を有し、前記封止部は、前記補強部を介して前記ケースの開口を閉じるように前記ケースに取り付けられ、前記補強部は、前記封止部に接合される薄板状の接合部、および、前記接合部に形成される貫通孔を有する。
【選択図】図１１
【解決手段】変換器用の蓋は、加速度、圧力、または、荷重を電気的出力に変換する検出部と、前記検出部を収容するケースと、を備える変換器に用いられる変換器用の蓋であって、ゴムによって構成される薄板状の封止部と、金属によって構成される補強部と、を有し、前記封止部は、前記補強部を介して前記ケースの開口を閉じるように前記ケースに取り付けられ、前記補強部は、前記封止部に接合される薄板状の接合部、および、前記接合部に形成される貫通孔を有する。
【選択図】図１１
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
