磁致伸縮式載荷傳感器以及具備該載荷傳感器的移動體的制作方法

文檔序號：6122247閱讀：171來源：國知局

專利名稱：磁致伸縮式載荷傳感器以及具備該載荷傳感器的移動體的制作方法
技術領域：
本發明涉及利用磁致伸縮效果對載荷進行電磁檢測的磁致伸縮式載荷傳感器以及具備該傳感器的移動體。
背景技術：
要求在二輪摩托車、水上自行車(waterbike)、移動架臺、運輸設備、電動自行車或者電動輪椅等移動體中所使用的載荷傳感器小型化。作為小型的載荷傳感器，》茲致伸縮式載荷傳感器很實用。在磁致伸縮式載荷傳感器中，將被施加載荷的部件的磁性特性的變化轉換為電壓的變化，基于該電壓的變化對該載荷進行檢測。在專利文獻l中，公開有磁致伸縮式載荷傳感器即載荷檢測裝置。專利文獻1的載荷檢測裝置具備棒狀的磁性體、勵磁線圏、檢測線圏以及磁屏蔽罩。棒狀的磁性體由磁性材料形成。在磁性體的周圍，以相互電絕緣的狀態纏繞有勵磁線圈以及檢測線圏。磁屏蔽罩，由磁性材料形成，收容磁性體、勵萬茲線圏以及檢測線圏。磁性體的一端，從設置在磁屏蔽罩的上部的孔部向上方突出。在磁性體的上端部上，設有接頭。在磁性體被勵磁線圏磁化的狀態下，通過接頭對磁性體施加載荷。由此，在磁性體的軸向方向上施加載荷，磁性體就被壓縮。其結果，由于反磁致伸縮效應(Inverse Magnetostrictive Effect)載荷檢測裝置的阻抗變化，并且檢測線圏的兩端的電壓變化。因此，基于檢測線圏上的電壓的變化，算出磁性體上所施加的載荷。專利文獻1:特開平11-241955號/>才艮
發明內容但是，在上述的專利文獻l的栽荷檢測裝置中，由磁性材料形成的磁屏障罩對棒狀的磁性體的下端部進行支撐(支持)，并且覆蓋勵磁線圏以及檢測線圏的外周部、上部以及下部。由此，磁屏障罩在磁性體被勵磁線圍磁化時作為磁通路發揮作用。磁屏障罩支撐著磁性體的下端部。因此，對磁性體的上端施加載荷時，在磁性體的下端部與磁屏障罩的觸接部上作用有應力。如果施加在磁性體上的載荷的方向從磁性體的軸向方向錯開，則磁性體的下端部上的應力分布變得不均勻，產生應力集中部。另外，如果施加在磁性體上的載荷的方向不同，則在磁性體的下端部所產生的應力集中部的位置以及大小也會不同。因此，即便施加在磁性體上的載荷一定，與產生的應力集中部的位置以及大小相對應，磁性體的下端部上的磁性特性也會發生變化(不穩定)。而且，因為》茲性體的下端部與磁屏障罩觸接，所以如果在磁性體的下端部上產生應力集中部，則在磁屏障罩的與磁性體的觸接部分上也會發生與磁性體上所產生的應力集中部的位置以及大小對應的應力集中部。由此，即便在磁屏障罩上，與在磁性體上所產生的應力集中部的位置以及大小相對應，磁性特性也會發生變化。施加在磁性體上的載荷的方向不同時，受到磁性體的下端部上的磁性特性變化以及磁屏障罩上的磁性特性變化的影響，檢測線圏的兩端的電壓的變化不均勻。其結果，載荷檢測裝置的輸出的不均勻增大，導致載荷檢測裝置的可靠性降低。另外，即便在施加在磁性體上的載荷的方向與磁性體的軸向方向一致的情況下，如果磁性體與磁屏障罩的觸接部的形狀以及尺寸有哪怕一點點誤差，都會使磁性體的下端部上的應力分布變得不一致，產生應力集中部。因此，在批量生產上述的載荷檢測裝置時，由于磁性體與磁屏障罩的觸接部的形狀以及尺寸的誤差，導致在載荷檢測裝置間檢測線圈的兩端的
電壓不一致。其結果，栽荷檢測裝置的制造成品率降低。本發明的目的在于，提供一種防止由應力集中引起的輸出變化的不一致，可靠性以及制造成品率都提高了的磁致伸縮式載荷傳感器以及具備該傳感器的移動體。(l)本發明所涉及的磁致伸縮式載荷傳感器，具備具有貫通孔的線團；插入貫通孔的載荷檢測部件；和形成由線圏所產生的磁通量通過的磁通路的f茲通路形成部件，載荷檢測部件的兩端部從與貫通孔相對的/磁通路形成部件的部分分別向外側突出，該磁致伸縮式載荷傳感器還具備將從外部施加的載荷向載荷檢測部件的至少一端部傳遞的載荷傳遞部件、和對磁通路形成部件以及載荷傳遞部件進行支撐的支撐部件。在本發明所涉及的磁致伸縮式載荷傳感器中，磁通路形成部件以及載荷傳遞部件由支撐部件進行支撐。通過在線圈中流過電流而產生磁場。因此，由磁性材料構成的載荷檢測部件被磁化。在該狀態下，如果通過載荷傳遞部件對從磁通路形成部件的部分分別向外側突出的載荷檢測部件的兩端部中的至少一端部施加載荷，則載荷檢測部件會彎曲。因此，線圈的阻抗變化，線圏所感應的電壓會變化。因此，能夠基于電壓的變化，檢測載荷。這里，如果在相對栽荷檢測部件的中心軸錯開的方向上施加載荷，則作用在載荷檢測部件的端部的應力的分布變得不均勻。由此，在載荷檢測部件的兩端部上產生應力集中部。而且，如果通過載荷傳遞部件施加在載荷檢測部件上的載荷的方向以及位置不同，則在載荷檢測部件的兩端部所產生的應力集中部的位置以及大小也會不同。由此，即便在施加在載荷檢測部件上的載荷一定的情況下，與發生的應力集中部的位置以及大小相對應，載荷檢測部件的端部上的磁性特性也會不均勻。在本發明所涉及的^^致伸縮式栽荷傳感器中，載荷檢測部件的兩端部向磁通路形成部件的外部突出。換言之，在磁致伸縮式載荷傳感器動作時，
其結果，防止磁致伸縮式載荷傳感器的輸出受到在載荷檢測部件的端部所產生的應力集中部的影響，因此磁致伸縮式載荷傳感器的輸出穩定。另外，即便在由于磁通路形成部件、載荷檢測部件、載荷傳遞部件以及支撐部件的形狀以及尺寸的誤差導致在載荷檢測部件的端部產生應力集中部的情況下，也能夠防止磁致伸縮式載荷傳感器的輸出變化由于在載荷檢測部件的端部所產生的應力集中部的影響而不穩定。由此，緩和了批量生產磁致伸縮式載荷傳感器時的磁通路形成部件、栽荷檢測部件、載荷傳遞部件以及支撐部件的形狀以及尺寸的精度。其結果，提高了磁致伸縮式載荷傳感器的制造成品率。(2)支撐部件可通過載荷傳遞部件對載荷檢測部件進行支撐，使得載荷檢測部件可在一定的范圍內移動。在這種情況下，因為載荷檢測部件能夠在一定的范圍內移動，所以起因于施加載荷的方向而在載荷檢測部件的端部所產生的應力集中降低。由此，充分防止磁致伸縮式載荷傳感器的輸出變化的不一致。另外，進一步提高了磁致伸縮式載荷傳感器的制造成品率。(3 )支撐部件可通過載荷傳遞部件對載荷檢測部件進行支撐，使得載荷檢測部件不與磁通路形成部件接觸。在這種情況下，在磁致伸縮式載荷傳感器動作時，防止在栽荷檢測部件與磁通路形成部件之間的磁阻抗顯著變化。由此，防止磁致伸縮式載荷傳感器的輸出變化由于受載荷檢測部件與磁通路形成部件之間的磁阻抗的變化的影響而變得不穩定。另外，在磁通路形成部件上沒有發生由于與載荷檢測部件的接觸所導致的應力集中部，因此，磁通路形成部件的磁性特性不會變得不均勻。其結果，防止磁致伸縮式載荷傳感器的輸出變化不穩定。的間隔形成部件。在這種情況下，在磁致伸縮式載荷傳感器動作時，可靠防止磁通路形成部件與載荷檢測部件接觸。由此，可靠防止在載荷檢測部件與磁通路形成部件之間磁阻抗顯著變化。而且，即便在載荷檢測部件在一定范圍內移動的情況下，也由間隔形
成部件將栽荷檢測部件與磁通路形成部件的位置關系的偏移量限制為較小。由此，充分降低由于磁通路形成部件與載荷檢測部件的位置關系的偏離所導致的線圈的阻抗的變化。由此，提高了磁致伸縮式載荷傳感器的輸出的穂、定性。(5)支撐部件可對載荷傳遞部件進行支撐，使得載荷傳遞部件可在一定范圍內移動。在這種情況下，載荷傳遞部件能夠在一定范圍內移動，因此，降低了由于施加載荷的方向所導致的在載荷檢測部件的端部所產生的應力集中。由此，充分防止磁致伸縮式載荷傳感器的輸出變化不一致。另外，進一步提高了磁致伸縮式載荷傳感器的制造成品率。(6 )支撐部件可通過彈性體對載荷傳遞部件進行支撐。在這種情況下，載荷傳遞部件通過彈性體由支撐部件支撐，因此載荷傳遞部件可以在一定范圍內移動。由此，即便在載荷檢測部件、栽荷傳遞部件以及支撐部件的形狀以及尺寸發生誤差的情況下，載荷傳遞部件在通過彈性體吸收誤差的影響的情況下被支撐。因此，緩和栽荷檢測部件、載荷傳遞部件以及支撐部件的形狀以及尺寸的精度，提高了磁致伸縮式載荷傳感器的制造成品率。(7)支撐部件可包括收容線圏、磁通路形成部件、載荷檢測部件以及載荷傳遞部件的外罩(housing)。在這種情況下，線圏、磁通路形成部件、載荷檢測部件以及栽荷傳遞部件被收容在外罩中。由此，磁致伸縮式栽荷傳感器的操作變得容易。另外，能夠防止線圏、磁通路形成部件、載荷檢測部件以及載荷傳遞部件被污染，從而能夠防止磁致伸縮式載荷傳感器的劣化。(8 )磁通路形成部件，可在與貫通孔的兩端部分別相對的部分上具有第一以及第二開口，在載荷檢測部件的外表面與第一以及第二開口的內表面之間分別形成第一間隙，外罩具有載荷傳遞部件所嵌合的第三開口，使得載荷檢測部件以及載荷傳遞部件可以一體地在一定范圍內移動，在載荷傳遞部件的外表面與笫三開口的內表面之間形成第二間隙，第二間隙的寬度在第一間隙的寬度以下。在這種情況下，通過第一間隙，載荷檢測部件可以在磁通路形成部件的第一以及笫二開口內在與線圈的貫通孔的軸交叉的方向上移動。另外，通過第二間隙，載荷傳遞部件可以在外罩的第三開口內在與線圏的貫通孔的軸交叉的方向上移動。第二間隙的寬度在第一間隙的寬度以下，因此，載荷傳遞部件以及載荷檢測部件在可以在與線圈的貫通孔的軸交叉的方向上移動地被支撐的情況下，防止載荷檢測部件與磁通路形成部件接觸。因此，起因于施加載荷的方向的在載荷檢測部件的端部所產生的應力集中降低。由此，充分防止磁致伸縮式載荷傳感器的輸出變化的不穩定。另外，進一步提高了磁致伸縮式載荷傳感器的制造成品率。另外，在磁致伸縮式載荷傳感器動作時，防止在載荷檢測部件與磁通路形成部件之間磁阻抗顯著變化。由此，防止磁致伸縮式載荷傳感器的輸出變化由于受載荷檢測部件與磁通路形成部件之間的磁阻抗的變化的影響而變得不穩定。另外，在磁通路形成部件上沒有發生由于與載荷檢測部件的接觸所導致的應力集中部，因此，磁通路形成部件的磁性特性不會變得不均勻。其結果，防止^f茲致伸縮式載荷傳感器的輸出變化不穩定。(9) 磁致伸縮式栽荷傳感器還可具備在一定范圍內可移動而且可與載荷傳遞部件觸接地設置的、通過載荷傳遞部件對載荷檢測部件施加載荷的載荷施加部件。在這種情況下，利用載荷施加部件，通過載荷傳遞部件對載荷檢測部件施加載荷。因此，能夠可靠地對載荷檢測部件施加載荷。(10) 磁通路形成部件可在與貫通孔的兩端部分別相對的部分上具有第一以及第二開口，在載荷檢測部件的外表面與第一以及笫二開口的內表面之間分別形成第一間隙，外罩具有載荷傳遞部件所嵌合的第三開口，使得載荷檢測部件以及載荷傳遞部件可以一體地在一定范圍內移動，在載荷傳遞部件的外表面與第三開口的內表面之間形成第二間隙，第二間隙的寬度在第一間隙的寬度以下。該磁致伸縮式載荷傳感器還可具備通過載荷傳
遞部件對載荷檢測部件施加載荷的載荷施加部件，載荷施加部件可設置成在與貫通孔的軸向方向垂直的方向上可在比第一間隙的寬度大的范圍內移動。在這種情況下，在與線圏的貫通孔的軸交叉的方向上，通過第一間隙，載荷檢測部件可以在磁通路形成部件的第一以及第二開口內，在與線圏的貫通孔的軸交叉的方向上移動。另外，通過第二間隙，載荷傳遞部件可以在外罩的第三開口內在與線圏的貫通孔的軸交叉的方向上移動。載荷檢測部件以及載荷傳遞部件在外罩內一體地移動。由此，在與線圈的貫通孔的軸交叉的方向上，載荷檢測部件的可移動范圍小于等于載荷傳遞部件的可移動范圍。這里，第二間隙的寬度在第一間隙的寬度以下，因此，在載荷傳遞部件以及載荷檢測部件可以在與線圈的貫通孔的軸交叉的方向上移動地被支撐的情況下，防止載荷檢測部件與磁通路形成部件接觸。利用載荷施加部件，通過載荷傳遞部件對載荷檢測部件施加載荷。由此，能夠可靠地對載荷檢測部件施加載荷。這里，在與線圏的貫通孔的軸交叉的方向上，載荷施加部件可在比第一間隙的寬度大的范圍內移動。因此，在與線圈的貫通孔的軸交叉的方向上，載荷傳遞部件的可移動范圍在載荷施加部件的可移動范圍以下。通過^f吏在與線圏的貫通孔的軸交叉的方向上載荷傳遞部件的可移動范圍在載荷施加部件的可移動范圍以下，在載荷施加部件施加在載荷傳遞部件上的載荷的方向相對線圏的貫通孔的軸傾斜的情況下，載荷傳遞部件的移動量在載荷施加部件的移動量以下。另外，通過使在與線圏的貫通孔的軸交叉的方向上載荷檢測部件的可移動范圍在載荷傳遞部件的可移動范圍以下，在載荷傳遞部件施加在載荷檢測部件上的載荷的方向相對線圏的貫通孔的軸傾斜的情況下，載荷檢測部件的移動量在栽荷傳遞部件的移動量以下。其結果，能夠降低相對于磁通路形成部件的載荷檢測部件的位置偏離以及傾斜，從而能夠更加充分地防止磁致伸縮式載荷傳感器的輸出變化的不穩定。(11 )栽荷傳遞部件可包括將從外部所施加的載荷分別向載荷檢測部件的一端部以及另一端部傳遞的第一以及第二載荷傳遞部件。在這種情況下，磁致伸縮式載荷傳感器可以分別檢測出施加在載荷檢測部件的一端部以及另一端部上的栽荷。由此，能夠利用一個磁致伸縮式載荷傳感器檢測出從2個方向施加的載荷。因此，為了檢測出從2個方向施加的載荷，沒有必要準備與各個方向相對應的磁致伸縮式載荷傳感器，因此，減少了部件數量。因此，實現了磁致伸縮式載荷傳感器的小型化以及輕型化。另外，因為能夠利用一個磁致伸縮式載荷傳感器檢測出從2個方向施加的載荷，所以不需要像準備2個磁致伸縮式載荷傳感器的情況那樣，進行2個磁致伸縮式載荷傳感器的靈敏度調整以及2個磁致伸縮式載荷傳感器的選用。其結果，減少了裝置的制造工序數以及制造成本，提高了制造成品率。(12)磁致伸縮式載荷傳感器還可具備在一定范圍內可移動而且可與載荷傳遞部件觸接地設置的、通過第一以及第二載荷傳遞部件分別對載荷檢測部件的一端部以及另一端部施加載荷的第一以及第二載荷施加部件。在這種情況下，利用第一以及第二載荷施加部件，通過第一以及第二載荷傳遞部件分別對栽荷檢測部件的兩端部施加載荷。因此，能夠可靠地對載荷檢測部件的兩端部施加載荷。(13 )第一以及第二載荷施加部件以及第一以及第二載荷傳遞部件，可沿著線圏的貫通孔的軸向以栽荷檢測部件為中心對稱地配置。在這種情況下，在通過第一載荷施加部件對位于載荷檢測部件的一端側的第一栽荷傳遞部件施加載荷的情況下，和通過第二載荷施加部件對位于載荷檢測部件的另一端側的第二載荷傳遞部件施加載荷的情況下，載荷以對稱的路徑向載荷檢測部件傳遞。因此，磁致伸縮式載荷傳感器能夠以相同的精度檢測從2個方向施加的載荷。
(14)外軍可具有載荷傳遞部件所嵌合的第三開口，載荷傳遞部件具有與外罩的內側的一端面相對或接觸的凸緣部以及與載荷檢測部件的一端部嵌合的凹部。在這種情況下，在載荷傳遞部件的凹部嵌合載荷檢測部件的一端部，栽荷傳遞部件與外罩的第三開口嵌合并且凸緣部與外罩的內側的一端面相對或接觸。由此，栽荷檢測部件以及載荷傳遞部件在軸向方向上可移動地被保持在外罩內。因此，可以用簡單的構造正確地檢測載荷。(15 )在外罩的第三開口的內表面和載荷傳遞部件的外表面之間可形成間隙，磁致伸縮式載荷傳感器還可具備將載荷傳遞部件相對外罩可在與貫通孔的軸向方向垂直的方向上移動地進行保持的彈性部件。在這種情況下，在從相對線團的貫通孔的軸向方向傾斜的方向上對載荷傳遞部件施加栽荷的情況下，栽荷傳遞部件在與貫通孔的軸向方向垂直的方向上彈性地移動，因此，降低了由載荷的施加方向所導致的在載荷檢測部件的一端部所產生的應力集中。由此，充分降低了磁致伸縮式載荷傳感器的輸出變化的不穩定。(16)載荷檢測部件可包括將從外部施加的載荷分別向載荷檢測部件的一端部以及另一端部傳遞的第一以及第二載荷傳遞部件，外罩具有第一載荷傳遞部件嵌合的第三開口以及第二載荷傳遞部件嵌合的第四開口，第一載荷傳遞部件具有與外罩的內側的一端面相對或接觸的第一凸緣部以及與載荷檢測部件的一端部嵌合的第一凹部，第二載荷傳遞部件具有與外罩的內側的另一端面相對或接觸的第二凸緣部以及與栽荷檢測部件的另一端部嵌合的第二凹部。在這種情況下，在第一載荷傳遞部件的第一凹部嵌合載荷檢測部件的一端部，第一載荷傳遞部件與外罩的第三開口嵌合并且第一凸緣部與外罩的內側的一端面相對或接觸。另外，第二載荷傳遞部件的第二凹部嵌合載荷檢測部件的另一端部，第二載荷傳遞部件與外罩的第四開口嵌合并且第二凸緣部與外罩的內側的另一端面相對或接觸。由此，第一以及第二載荷檢測部件以及第一以及第二栽荷傳遞部件在軸向方向上可移動地被保持在
外罩內。因此，可以用簡單的構造正確地檢測載荷。(17) 在外罩的第三開口的內表面和第一栽荷傳遞部件的外表面之間可形成間隙，在外罩的第四開口的內表面和笫二栽荷傳遞部件的外表面之間可形成間隙，磁致伸縮式栽荷傳感器還可具備將第一栽荷傳遞部件相對外罩可在與貫通孔的軸向方向垂直的方向上移動地進行保持的第一彈性部件，和將第二載荷傳遞部件相對外罩可在與貫通孔的軸向方向垂直的方向上移動地進行保持的第二彈性部件。在這種情況下，在從相對線圈的貫通孔的軸向方向傾斜的方向上對第一或者第二載荷傳遞部件施加載荷的情況下，第一或者第二載荷傳遞部件在與貫通孔的軸向方向垂直的方向上彈性地移動。因此，降低了由載荷的施加方向所導致的在載荷檢測部件的一端部或另一端部所產生的應力集中。由此，充分降低了磁致伸縮式載荷傳感器的輸出變化的不穩定。(18) 載荷檢測部件與載荷傳遞部件可接合。在這種情況下，在線圏的貫通孔的軸上，能夠通過載荷傳遞部件對載荷檢測部件施加壓縮載荷，并且能夠通過載荷傳遞部件對載荷檢測部件施加拉伸載荷。因此，能夠在防止由應力集中所導致的輸出變化的不穩定的情況下，檢測壓縮載荷以及拉伸載荷。(19) 載荷檢測部件可具有圓柱形狀，栽荷檢測部件的兩端部可以沿該載荷檢測部件的軸向方向的剖面的直徑以上的長度從磁通路形成部件的第一以及第二開口突出。在這種情況下，即便應力局部集中作用在栽荷檢測部件的端部的情況笫二開口突出，因此，該應力在載荷檢測部件的突出部內全面擴散。由此，在覆蓋磁通路形成部件的栽荷檢測部件的部分上，載荷檢測部件的應力分布變得大體均勻。其結果，充分防止磁致伸縮式載荷傳感器的輸出變化由于在載荷檢測部件的端部所產生的應力集中部的影響而不穩定。(20) 根據本發明的其他方面的移動體，可具備主體部；使主體部移動的驅動部；檢測載荷的磁致伸縮式載荷傳感器；和基于由磁致伸縮式
載荷傳感器所檢測的載荷對驅動部進行控制的控制部，磁致伸縮式載荷傳感器可包括具有貫通孔的線圈；插入貫通孔的載荷檢測部件；和形成由線圏所產生的i茲通量通過的磁通路的磁通路形成部件，栽荷檢測部件的兩還具備將從外部施加的載荷向載荷檢測部件的至少一端部傳遞的載荷傳遞部件，和對磁通路形成部件以及載荷傳遞部件進行支撐的支撐部件。在該移動體中，通過磁致伸縮式載荷傳感器檢測載荷，基于檢測的載荷通過控制部來控制驅動部。由此，通過驅動部來移動主體部。在該移動體所使用的磁致伸縮式載荷傳感器中，防止由于應力集中所導致的輸出變化的不穩定(不均勻)，提高可靠性以及制造成品率。因此，可以以高精度對移動體進行控制，并且提高移動體的可靠性。根據本發明，載荷檢測部件的兩端部向磁通路形成部件的外部突出。由此，防止》茲致伸縮式載荷傳感器的輸出受到在載荷檢測部件的端部所產生的應力集中部的影響，因此磁致伸縮式載荷傳感器的輸出穩定。另外，即便在由于磁通路形成部件、載荷檢測部件、載荷傳遞部件以及支撐部件的形狀以及尺寸的誤差導致在載荷檢測部件的端部產生應力集中部的情況下，仍起到與上述相同的效果。也就是說，能夠防止磁致伸縮式載荷傳感器的輸出變化由于在載荷檢測部件的端部所產生的應力集中部的影響而不均勻。由此，緩和了批量生產磁致伸縮式載荷傳感器時的磁通路形成部件、載荷檢測部件、載荷傳遞部件以及支撐部件的形狀以及尺寸的精度。其結果，提高了磁致伸縮式載荷傳感器的制造成品率。另夕卜，使用^f茲致伸縮式載荷傳感器的移動體，可以以高精度進行控制，并且提高了移動體的可靠性。

圖1是用于說明第1實施方式所涉及的磁致伸縮式載荷傳感器的基本結構的圖；圖2是表示圖1的磁致伸縮式載荷傳感器內的磁場的方向的圖；圖3是表示第1實施方式所涉及的磁致伸縮式載荷傳感器的第1具體例的剖一見圖；圖4是用于說明圖3的磁致伸縮式載荷傳感器的外罩內的各構成部件的支撐狀態的圖；圖5是用于說明根據圖3的棒狀部件與磁通路形成部件的位置關系而變化的傳感器的構成部的阻抗(impedance)的圖；圖6是用于說明從圖3的磁致伸縮式載荷傳感器的磁通路形成部件的開口突出的棒狀部件的部分的圖；圖7是用于說明載荷的施加方向相對于棒狀部件的中心軸的傾斜角度和磁致伸縮式載荷傳感器的靈敏度的關系的圖；圖8是表示第1實施方式所涉及的磁致伸縮式栽荷傳感器的第2具體例的剖4見圖；圖9是表示第1實施方式所涉及的磁致伸縮式載荷傳感器的第3具體例的剖浮見圖；圖IO是表示第1實施方式所涉及的磁致伸縮式載荷傳感器的第4具體例的剖浮見圖；圖ll是表示第1實施方式所涉及的磁致伸縮式載荷傳感器的第5具體例的剖^f見圖；圖12是用于說明第2實施方式所涉及的磁致伸縮式載荷傳感器的基本結構的圖；圖13是表示第2實施方式所涉及的磁致伸縮式載荷傳感器的具體例的俯視圖；圖14是用于說明第3實施方式所涉及的磁致伸縮式載荷傳感器的基本結構的圖；圖15是表示第3實施方式所涉及的磁致伸縮式載荷傳感器的具體例的剖視圖；圖16是表示使用了上述實施方式所涉及的磁致伸縮式載荷傳感器的載荷檢測電路的概略結構的框圖；圖17是使用了圖13的磁致伸縮式載荷傳感器的滑行艇的平面圖；圖18是表示圖17的滑行艇的控制系統的框圖；圖19是使用了圖15的磁致伸縮式載荷傳感器的電動自行車的側視圖；圖20是表示圖19的電動自行車中所使用的動力裝置(power unit) 的結構的剖視圖。
具體實施方式
對本發明的一個實施方式所涉及的磁致伸縮式載荷傳感器進行說明。 [1第1實施方式(1)磁致伸縮式載荷傳感器的基本結構圖l是用于說明第1實施方式所涉及的磁致伸縮式載荷傳感器的基本結構的圖。如圖1所示，第1實施方式所涉及的磁致伸縮式載荷傳感器100包括線圏A,由磁性材料構成的磁通路形成部件B，由磁性材料構成的棒狀部件C,由非磁性材料構成的2個載荷傳遞部件Da、 Db,由非磁性材料構成的外罩E以及2個載荷施加部件Fa、 Fb。在下面的說明中，棒狀部件C作為檢測被施加在磁致伸縮式載荷傳感器100上的載荷的載荷檢測部件而起作用。另外，在下面的說明中，將包括線圏A、磁通路形成部件B以及棒狀部件C的集合體稱作傳感器構成部。在這里，所謂磁性材料，指的是具有在被放置在磁場中時會帶有磁性的性質的材料。作為磁性材料，可以使用例如鐵系材料、鐵鉻系材料、鐵鎳系材料、鐵鈷系材料、鐵硅系材料、鐵鋁系材料、純鐵、坡莫合金或超磁致伸縮材料、鐵素體系不銹鋼(例如SUS430)等。例如，作為磁性材料的鐵的相對導磁率(相對于真空的導磁率的比例)為200。另外，所謂非磁性材料，指的是磁性材料以外的材料，例如，相對導磁率大致為1的材料。另外，作為非磁性材料的奧氏體系不銹鋼(例如
SUS304)、鋁以及銅的相對導磁率為1~1.01。線圏A具有貫通孔Ah。以覆蓋線圏A的外周部以及兩端部的方式形成有》茲通路形成部件B。在磁通路形成部件B的兩端部的中央分別形成有開口 Bha、 Bhb。在貫通孔Ah以及開口 Bha、 Bhb中插入有棒狀部件C。在該狀態下，棒狀部件C的兩端部從開口 Bha、 Bhb突出。更詳細地說，棒狀部件C分別延伸到比連接開口 Bha、 Bhb的外側端部的線Bhae、 Bhbe更靠外側(棒狀部件C的長度方向外側)處。另外，磁通路形成部件B與棒狀部件C 的距離Mg,比外罩E與載荷傳遞部件Da、 Db的距離Md大。由此，棒狀部件C被配置成不會與磁通路形成部件B相接觸。棒狀部件C的一端嵌合在由非磁性材料構成的載荷傳遞部件Da上。棒狀部件C的另一端嵌合在由非磁性材料構成的載荷傳遞部件Db上。在外罩E內，收納著線圏A、磁通路形成部件B、棒狀部件C以及2 個栽荷傳遞部件Da、 Db。在外罩E的兩端部的中央分別形成有開口 Eha、 Ehb。載荷傳遞部件Da、 Db的一部分分別從外罩E的開口 Eha、 Ehb向外部突出。相對于從開口 Eha突出的栽荷傳遞部件Da以能夠相觸接的方式配置有載荷施加部件Fa。相對于從開口 Ehb突出的載荷傳遞部件Db以能夠相觸接的方式配置有載荷施加部件Fb。在圖1中雖然沒有圖示，但向外罩E的外部引出從線圈A延伸的導線。從外罩E引出的導線被連接在未圖示的振蕩電路、電流檢測器、整流電路、增幅電路以及中央運算處理電路(CPU)等外圍電路(載荷檢測電路)上。 (2)磁致伸縮式載荷傳感器的動作在磁致伸縮式載荷傳感器100的動作時，從未圖示的外圍電路的振蕩電路經由導線向線圈A提供交流電流。由此，線圏A被驅動。此時，線圈 A作為勵磁線圏而起作用，棒狀部件C被磁化。另外，磁通路形成部件B 作為磁通路而起作用。在圖2中表示圖1的磁致伸縮式載荷傳感器100內的磁場的方向。在
圖2中，驅動線圏A時的磁致伸縮式栽荷傳感器100內的》茲場的方向用粗箭頭表示。通過載荷施加部件Fa在載荷傳遞部件Da上施加載荷。從而，被施加在載荷傳遞部件Da上的載荷被傳遞到棒狀部件C的一端。由此，在棒狀部件C上作用壓縮力。這樣，當在棒狀部件C上作用壓縮力時，棒狀部件C的導磁率由于反磁致伸縮效應而變化，包括線閨A、 ^磁通路形成部件B以及棒狀部件C的傳感器構成部的阻抗變化。其結果，線圏A上產生的感應電動勢(電壓)變化。此時，線圏A作為檢測線圏而起作用。線圈A的電壓經由未圖示的導線由外圍電路檢測出。基于檢測出的線圈A的電壓變化來檢測施加在載荷傳遞部件Da上的載荷。另一方面，通過栽荷施加部件Fb在載荷傳遞部件Db上施加載荷。此時也與上述同樣，檢測出施加在載荷傳遞部件Db上的載荷。(3)由第1實施方式的磁致伸縮式載荷傳感器產生的效果 (3畫a)當向載荷傳遞部件Da或載荷傳遞部件Db上施加載荷時，應力作用在棒狀部件C的一端與載荷傳遞部件Da的觸接部(參照圖2虛線部tl)、以及棒狀部件C的另一端與載荷傳遞部件Db的觸接部(參照圖2虛線部 t2),在棒狀部件C上作用壓縮力。在這里，當施加在載荷傳遞部件Da或載荷傳遞部件Db上的載荷的方向從棒狀部件C的軸方向偏離時，棒狀部件C的兩端部的應力分布不均勻，產生應力集中部。進而，當施加在載荷傳遞部件Da或載荷傳遞部件Db上的載荷的方向不同時，在棒狀部件C的兩端部產生的應力集中部的位置以及大小也不同。由此，即使是施加在棒狀部件C上的載荷為一定時，棒狀部件C的兩端部的磁性特性也會^L據產生的應力集中部的位置以及大小而產生不均。在本實施方式所涉及的》茲致伸縮式載荷傳感器100中，棒狀部件C的兩端部向磁通路形成部件B的外部突出。換言之，在磁致伸縮式載荷傳感器100的動作時，棒狀部件C的兩端部位于由磁通路形成部件B形成的磁
通路的外側。其結果，磁致伸縮式栽荷傳感器100的輸出不受棒狀部件c的兩端部產生的應力集中部的影響，所以磁致伸縮式載荷傳感器IOO的輸出穩定。 (3-b)觸狀態時，磁通路形成部件B與棒狀部件C之間的磁阻顯著變化。在本實施方式所涉及的磁致伸縮式載荷傳感器100中，將棒狀部件C 設置成不與磁通路形成部件B接觸。因此，防止了磁阻在磁通路形成部件 B與棒狀部件C之間顯著變化。其結果，防止了磁致伸縮式載荷傳感器100 的輸出變化因磁通路形成部件B與棒狀部件C之間的磁阻的變化的影響而產生不均。另外，磁通路形成部件B與棒狀部件C的距離Mg，比外罩E與載荷傳遞部件Da、 Db的距離Md大，所以棒狀部件C不會與磁通路形成部件 B相接觸。由此，在磁通路形成部件B上不會產生由于與棒狀部件C接觸而引起的應力集中部。因此，磁通路形成部件B的磁特性不會產生不均。其結果，防止了磁致伸縮式載荷傳感器100的輸出變化產生不均。 (3畫c)磁通路形成部件B與棒狀部件C互不接觸，棒狀部件C的一端與載荷傳遞部件Da的接觸部以及棒狀部件C的另一端與載荷傳遞部件Db的接觸部位于磁通路形成部件B的外部。由此，即使在由于磁通路形成部件B、棒狀部件C以及載荷傳遞部件 Da、 Db的形狀以及尺寸的誤差而在棒狀部件C的兩端產生應力集中部時，磁致伸縮式栽荷傳感器100的輸出也不受棒狀部件C的兩端部產生的應力集中部的影響，所以磁致伸縮式載荷傳感器100的輸出穩定。由此，批量生產磁致伸縮式載荷傳感器100時的磁通路形成部件B、棒狀部件C以及栽荷傳遞部件Da、 Db的形狀以及尺寸的精度(要求)得到緩和。其結果，磁致伸縮式載荷傳感器100的制造成品率上升。 (3-d)
在制作使用2個載荷傳感器檢測從2個方向上施加的載荷的裝置時，必須將2個載荷傳感器的靈敏度調整為相等，或者選擇具有相等的靈敏度的2個載荷傳感器。由此，制造工序數以及制造成本增加。在本實施方式所涉及的磁致伸縮式載荷傳感器100中，能夠分別檢測施加在棒狀部件C的一端以及另一端的栽荷。由此，能夠通過l個磁致伸縮式載荷傳感器100檢測從2個方向上施加的載荷。因此，不必為了檢測從2個方向上施加的載荷而分別設置載荷傳感器，所以部件數目降低。由此，能夠實現》茲致伸縮式載荷傳感器100的小型化以及輕型化。另外，由于能夠通過1個磁致伸縮式載荷傳感器100檢測從2個方向上施加的載荷，所以不需要2個載荷傳感器的靈敏度的調整以及2個載荷傳感器的選擇。其結果，裝置的制造工序數以及制造成本降低，制造成品率上升。(3-e)載荷傳遞部件Da，將通過載荷施加部件Fa施加的載荷傳遞給#^狀部件C,并且承受通過載荷傳遞部件Db傳遞給棒狀部件C的載荷。另外，栽荷傳遞部件Db，將通過載荷施加部件Fb施加的載荷傳遞給 -棒狀部件c，并且承受通過載荷傳遞部件Da傳遞給棒狀部件C的載荷。這樣，在本實施方式所涉及的磁致伸縮式載荷傳感器100中，載荷傳遞部件Da、 Db具有傳遞載荷并承受載荷的作用。因此，不必分別設置傳遞載荷的部件和承受載荷的部件，所以部件數目降低，制造成本降低。另外，磁致伸縮式載荷傳感器IOO被配置成多個構成部件以其中心為基準對稱。因此，在棒狀部件C的一端施加載荷的情況和在棒狀部件C的另一端施加載荷的情況，載荷通過對稱的路徑,皮傳遞給棒狀部件C。因此，能夠以相同的精度檢測從2個方向上施加的載荷。 (3誦f)根據本實施方式所涉及的磁致伸縮式載荷傳感器100，通過反磁致伸縮效應檢測出載荷。由此，與應變儀式稱重傳感器(load cell)相比，能夠
以非常高的靈敏度(從數十倍到數百倍)檢測載荷。另外，這樣檢測載荷的靈敏度較高，所以不必如應變儀式稱重傳感器，為了提高靈敏度而將棒狀部件c形成得較細或較薄。因此，磁致伸縮式栽荷傳感器100的強度不會下降。由此，能夠確保充分的耐久性。下面，說明笫1實施方式所涉及的磁致伸縮式載荷傳感器100的各種具體例。(4 )磁致伸縮式載荷傳感器的第1具體例說明第1實施方式所涉及的磁致伸縮式載荷傳感器100的第1具體例。 (4-a)第l具體例所涉及的磁致伸縮式載荷傳感器的結構圖3是表示第1實施方式所涉及的磁致伸縮式載荷傳感器100的第1 具體例的剖視圖。如圖3所示，第1具體例所涉及的磁致伸縮式載荷傳感器100a包括線圏10，磁通路形成部件20,棒狀部件30, 2個載荷傳遞部件40a、楊以及外罩50。這些線圈10、磁通路形成部件20、棒狀部件30、 2個載荷傳遞部件 40a、 40b以及外罩50分別相當于上述的線圏A、磁通路形成部件B、棒狀部件C、 2個載荷傳遞部件Da、 Db以及外罩E。另外，包括線圈IO、磁通路形成部件20以及棒狀部件30的集合體相當于上述傳感器構成部。因此，在下面的說明中，也將包括線圏IO、磁通路形成部件20以及棒狀部件30的集合體稱作傳感器構成部。線圈10包括導線11以及線圈架(bobbin) 12。線圏架12具有縱長形狀，并且在其兩端部具有凸緣部。在線圏架12的2個凸緣部之間巻繞有導線ll。在線圈架12的軸心形成有貫通孔10h。磁通路形成部件20包括具有外周面以及一端面的圓筒形狀的第1 外殼部件21 (casing)以及大致圓盤狀的第2外殼部件22。第1外殼部件21以及第2外殼部件22由磁性材料形成。由此，在磁致伸縮式栽荷傳感器100a的動作時，第1外殼部件21以及第2外殼部件 22都作為磁通路而起作用。在第l外殼部件21內經由(夾著)環狀的彈性部件19插入線圏10。
在第1外殼部件21的另一端連接有第2外殼部件22。由此，將線圏10收納在磁通路形成部件20內。在第l外殼部件21的一端面的中央部形成有圓形的開口 21h，在第2 外殼部件22的中央部形成有圓形的開口 22h。在開口 21h、 22h上，分別安裝有分隔件SP。分隔件SP由非磁性材料形成。在貫通孔10h以及開口 21h、 22h內插入有具有圓柱形狀的棒狀部件 30。在該狀態下，棒狀部件30的一端部30a以及另一端部30b從開口 21h、 22h突出。棒狀部件30由磁性材料形成。由此，在磁致伸縮式載荷傳感器 100a的動作時，棒狀部件30通過線圈10而被_磁化。如圖3所示，棒狀部件30的直徑比貫通孔10h以及開口 21h、 22h任何一個的內徑都小。由此，在棒狀部件30的外表面與貫通孔10h以及開口 21h、 22h的內表面之間形成了間隙。由此，防止了棒狀部件30與磁通路形成部件20接觸。所述的分隔件SP,以將棒狀部件30與線圏10以及磁通路形成部件 20配置為規定的位置關系的方式，限制各部件的移動。詳細情況后面敘述。棒狀部件30的一端部30a以大于等于棒狀部件30的直徑的量從開口 22h突出，棒狀部件30的另一端部30b以大于等于棒狀部件30的直徑的量從開口21h突出。詳細情況后面敘述。棒狀部件30，以其中心軸與連結貫通孔10h以及開口 21h、 22h的中心的軸一致的方式，被后面所述的載荷傳遞部件40a、 40b支撐。載荷傳遞部件40a具有圓柱形狀的軸部41a以及凸緣部42a。在圓柱形狀的軸部41a的一端形成有凸緣部42a,在凸緣部42a的中央形成有圓形的凹部43a。載荷傳遞部件40b也同樣，具有圓柱形狀的軸部41b以及凸緣部42b。在圓柱形狀的軸部41b的一端形成有凸緣部42b，在凸緣部42b的中央形成有圓形的凹部43b。這些載荷傳遞部件40a、 40b由非磁性材料形成。棒狀部件30的一端部30a被插入、連接(接續)在載荷傳遞部件40a
的凹部43a。另外，棒狀部件30的另一端部30b被插入、連接在栽荷傳遞部件40b的凹部43b。外罩50包括具有外周面以及一端面的圓筒形狀的第l外罩51以及大致圓盤狀的第2外罩52。第l外罩51以及第2外罩52由非磁性材料形成。包括線圈10 J茲通路形成部件20、棒狀部件30以及載荷傳遞部件40a、 40b的集合體被收納在第1外罩51內。這里，第1外罩51與笫2外罩52 通過多個螺紋件59連接。在第1外罩51以及第2外罩52上，安裝有具有彈性的樹脂等構成的多個O形圏Ol ~ 04。在上文中，作為形成第1外殼部件21、第2外殼部件22以及棒狀部件30的磁性材料，可以列舉例如鐵系材料、鐵鉻系材料、鐵鎳系材料、鐵鈷系材料、鐵硅系材料、鐵鋁系材料、純鐵、坡莫合金或超磁致伸縮材料、鐵素體系不銹鋼(例如SUS430 )等。第1外殼部件21、第2外殼部件22 以及棒狀部件30優選由相同磁性材料形成。在本實施方式中，在第l外殼部件21、第2外殼部件22以及棒狀部件30中使用SUS430。另外，作為形成分隔件SP、載荷傳遞部件40a、 40b、第1外罩51以及第2外罩52的非磁性材料，可以列舉例如奧氏體系不銹鋼、鋁或銅等。在本實施方式中，在載荷傳遞部件40a、 40b中使用SUS304，在第1外罩 51以及第2外罩52中使用鋁。(4-b)外罩內的各構成部件的支撐狀態對多個O形圏01~04以及外罩50內的各構成部件的支撐狀態進行說明。圖4是用于說明圖3的磁致伸縮式載荷傳感器100a的外罩50內的各構成部件的支撐狀態的圖。如圖4所示，在第l外罩51的一端面的中央，形成有圓形的開口 51h。開口 51h的直徑比載荷傳遞部件40b的軸部41b的直徑大。在開口 51h的內周面上形成有環狀的槽部51m。在磁致伸縮式載荷傳感器100a的組裝時，向槽部51m中安裝O形圏
Ol，向開口 51h內插入載荷傳遞部件40b的軸部41b。在這里，0形圈01的剖面的直徑比槽部51m的深度大。由此，載荷傳遞部件40b的軸部41b由具有彈性的O形圈Ol支撐。因此，在載荷傳遞部件40b的制造時，即使在載荷傳遞部件40b的形狀以及尺寸上產生誤差的情況下，栽荷傳遞部件40b也在通過O形圏Ol吸收誤差的影響的同時被支撐在外罩50內。其結果，載荷傳遞部件40b的形狀以及尺寸精度得到緩和。在該狀態下，軸部41b的外周面與開口 51h的內周面之間的間隙 Gl為例如大約0.1 mm。另一方面，在第2外罩52的中央，也形成有圓形的開口 52h。開口 52h 的直徑比載荷傳遞部件40a的軸部41a的直徑大。在開口 52h的內周面上形成有環狀的槽部52m。在磁致伸縮式栽荷傳感器100a的組裝時，向槽部52m中安裝O形圏 04,向開口 52h內插入載荷傳遞部件40b的軸部41a。在這里，O形圈04的剖面的直徑比槽部52m的深度大。由此，栽荷傳遞部件40a的軸部41a通過具有彈性的O形圏04支撐。因此，在載荷傳遞部件40a的制造時，即使在載荷傳遞部件40a的形狀以及尺寸上產生誤差的情況下，載荷傳遞部件40a也在通過O形圈04吸收誤差的影響的同時被支撐在外罩50內。其結果，載荷傳遞部件40a的形狀以及尺寸精度得到緩和。在該狀態下，軸部41a的外周面與開口 52h的內周面之間的間隙G2為例如大約O.lmm。如上所述，支撐棒狀部件30的載荷傳遞部件40a、 40b，分別經由O 形圏Ol、 04由外罩50進行定位。由此，允許載荷傳遞部件40a、 40b在外罩50內在與磁致伸縮式載荷傳感器100a的中心軸(外罩50的中心軸) 垂直的方向上以微小的變位量移動。因此，即使例如從自磁致伸縮式載荷傳感器100a的中心軸傾斜的方向向載荷傳遞部件40a、 40b施加載荷時，載荷傳遞部件40a或者載荷傳遞部件40b也通過O形圏Ol、 04而彈性移動。因此，由載荷的施加方向引起的、在棒狀部件30的一端部30a以及另一端部30b上產生的應力集中下降。
由此，磁致伸縮式載荷傳感器100a的輸出變化的變動得到充分防止。另外，即使在磁致伸縮式載荷傳感器100a上施加振動或碰撞時，棒狀部件30上所產生的振動或碰撞也通過O形圏Ol、 04而吸收。由此，充分防止了磁致伸縮式載荷傳感器100a的輸出變化因棒狀部件30上所產生的振動或碰撞的影響而變動。第1外罩51，在長度方向的一端側具有第l外周壁511,在另一端側具有第2外周壁512。第2外周壁512具有比第1外周壁511大的內徑以及外徑。第2外罩52,具有圓盤部521以及環狀的導向部522。在圓盤部521 的中央形成有上述的開口 52h。導向部522被形成為從圓盤部521的一面突出。導向部522，在第1外軍51與第2外罩52的嵌合時，在第2外罩52 的一個面上對第1外罩51進行導向，以使其外周面與第l外罩51的第2 外周壁512的內周面相接觸。在導向部522的外周面上形成有環狀的槽部522m。在磁致伸縮式載荷傳感器100a的組裝時，向槽部522m上安裝O形圏03,將第1外罩51 與第2外罩52嵌合。由此，外罩50的密閉性提高。進而，在第1外罩51以及第2外罩52的制造時，有時會在第1外罩 51以及第2外軍52的嵌合部產生誤差。此時也一樣，第1外罩51以及第 2外罩52, —邊通過O形圈02吸收誤差的影響一邊進行嵌合。其結果，第1外罩51以及笫2外罩52的形狀以及尺寸精度得到緩和。下面說明外罩50內的磁通路形成部件20的支撐狀態。在第1外周壁511的一端面上，形成有環狀的槽部511m。在磁致伸縮式載荷傳感器100a的組裝時，在槽部511m上安裝0形圏02。在該狀態下，線圏10以及J茲通路形成部件20被插入第1外罩51內。在這里，O形圏02的剖面的直徑比槽部511m的深度大。由此，在將磁通路形成部件20插入第1外罩51內時，磁通路形成部件20的第2 外殼部件22的一個面與O形圈02觸接。在該狀態下，通過第1外罩51與第2外罩52嵌合，第2外殼部件22 的另一面與第2外罩52的導向部522的端面相接觸。由此，第2外殼部件22通過被具有彈性的O形圈02以及導向部522 夾持而被支撐。在第1外罩51以及笫2外殼部件22的制造時，有時會在第1外罩51以及第2外殼部件22的形狀以及尺寸上產生誤差。此時也一樣，第2外殼部件22 —邊通過O形圏02吸收誤差的影響一邊被支撐在外罩50內。其結果，第1外罩51以及第2外殼部件22的形狀以及尺寸精度得到緩和。在該狀態下，第2外殼部件22的一面與第1外周壁511的端面之間的間隙G3為例如大約0.2mm。這樣，磁通路形成部件20在外罩50內通過O形圈02彈性支撐。由此，即使在》茲致伸縮式載荷傳感器100a上施加振動或碰撞時，磁通路形成部件20上所產生的振動或碰撞也由O形圈02吸收。由此，充分防止了磁致伸縮式載荷傳感器100a的輸出變化因棒狀部件30上所產生的振動或碰撞的影響而變動。(4-c)棒狀部件的位置偏離(不正)的防止當在磁致伸縮式載荷傳感器100a的內部產生振動或碰撞時，有時會在磁通路形成部件20與棒狀部件30的位置關系上產生偏離。另外，當在相對于磁致伸縮式載荷傳感器100a的中心軸傾斜的方向上施加載荷時，有時也會在磁通路形成部件20與棒狀部件30的位置關系上產生偏離。在這樣的情況下也如上所述，磁通路形成部件20以及棒狀部件30在外罩50內都被彈性支撐，所以傳感器構成部的阻抗才艮據其偏離量而變化。圖5是用于說明根據圖3的棒狀部件30與磁通路形成部件20的位置關系而變化的傳感器構成部的阻抗的圖。在圖5(a)中，表示的是圖3的棒狀部件30的一端部30a周邊的放大圖。如圖5 (a)所示，最開始以棒狀部件30的中心軸位于第2外殼部件 22的開口 22h的中心的方式，將才奉狀部件30配置在磁通路形成部件20內。此時，如果在開口 22h沒設置分隔件SP,則允許棒狀部件30進行其外周
面與開口 22h的內周面之間的間隙W的量的偏離。相對于此，如果在開口 22h設置分隔件SP,則允許棒狀部件30進行其外周面與分隔件SP的內周面之間的間隙V的量的偏離。間隙V比間隙W小一個對應于分隔件SP的厚度的量。由此，分隔件 SP將磁通路形成部件20與棒狀部件30的位置關系的偏離量限制為較小。在圖5 (b)中，表示的是棒狀部件30的中心軸相對于磁通路形成部件20的位置與傳感器構成部的阻抗的關系。在圖5 (b)中，縱軸表示傳感器構成部的阻抗，橫軸表示開口 22h內的棒狀部件30的中心軸的位置。另外，在橫軸中，符號X表示開口 22h的中心。如圖5 (b)所示，傳感器構成部的阻抗在棒狀部件30的中心軸位于開口 22h的中心X時最小。然后，傳感器構成部的阻抗隨著棒狀部件30 的中心軸從開口 22h的中心X離開而以二次函數關系增加。在本具體例所涉及的磁致伸縮式載荷傳感器100a中，如上所述，分隔件SP將磁通路形成部件20與棒狀部件30的位置關系的偏離量限制得較小。由此，由磁通路形成部件20與棒狀部件30的位置關系的偏離引起的傳感器構成部的阻抗的變化充分降低。由此，磁致伸縮式載荷傳感器100a 的輸出的穩定性提高。另外，并不一定非要設置分隔件SP。即使在不設置分隔件SP時，通過如下所述那樣設定外罩50內的各構成部件間的間隙，也能得到與上述同樣的效果。如圖4所示，將軸部41b的外周面與開口 51h的內周面之間的間隙 Gl和軸部41a的外周面與開口 52h的內周面之間的間隙G2設定為相等的寬度(值)。另外，將棒狀部件30的外周面與開口 21h的內周面之間的間隙G4和棒狀部件30的外周面與開口 22h的內周面之間的間隙G5設定為相等的寬度。進而，將間隙G1、 G2的寬度設定為間隙G4、 G5的寬度以下。上述的間隙G1、 G2，在它們的間隙內允許支撐棒狀部件30的載荷傳遞部件40a、 40b向與/P茲致伸縮式載荷傳感器100a的中心軸交叉的方向移
動。另外，間隙G4、 G5,在它們的間隙內允許棒狀部件30向與磁致伸縮式載荷傳感器100a的中心軸交叉的方向移動。在這里，在外罩50內，間隙G4、 G5位于間隙G1、 G2的內側。由此，棒狀部件30由載荷傳遞部件40a、 40b支撐，所以在間隙G1、 G2、 G3、 G4滿足上述的關系時，棒狀部件30所允許的移動量由間隙G1、 G2 限制。因此，此時，通過預先考慮外罩50內所允許的棒狀部件30的移動量而設定間隙Gl、 G2的寬度，能夠降低由棒狀部件30的偏離引起的磁致伸縮式栽荷傳感器100a的輸出的變動。此時，不需要為了降低棒狀部件30的偏離，而增加部件數目、使磁致伸縮式載荷傳感器100a的重量增加、以及4吏>磁致伸縮式載荷傳感器100a 大型化。由此，能夠實現磁致伸縮式載荷傳感器100a的小型化、輕型化以及低成本化。(4-d)從磁通路形成部件突出的棒狀部件的長度圖6是用于說明從磁通路形成部件20的開口 22h突出的棒狀部件30 的部分的圖。在圖6中，分隔件SP從略。如上所述，在本具體例中，棒狀部件30的一端部30a以大于等于棒狀部件30的直徑的長度量從開口 22h突出。這是由下面的原因引起的。如圖6所示，通過在載荷傳遞部件40a (圖3 )上施加載荷，有時會在棒狀部件30的兩端部局部產生應力集中(參照箭頭p)。在棒狀部件30的一端部30a,局部集中作用的應力以與棒狀部件30 的中心軸平行的軸為中心，向兩側向大約45。的范圍擴展傳播。在本具體例中，棒狀部件30的一端部30a以棒狀部件30的直徑cc以上的長度P突出。由此，即使在應力局部集中作用在棒狀部件30的一端部 30a的邊緣部時，該應力也會在棒狀部件30的突出部內擴展到剖面的整個區域。由此，在第2外殼部件22的內側的棒狀部件30的部分、即圖3的磁通路形成部件20所覆蓋的棒狀部件30的部分，作用在棒狀部件30的應力在棒狀部件30的整體上擴展。因此，棒狀部件30的應力分布變得大致均勻。由此，防止了磁通路形成部件20內的線圈10受到棒狀部件30的不均勻的應力分布的影響。其結果，防止了磁致伸縮式載荷傳感器100的輸出受到棒狀部件C上產生的應力集中部的影響，所以磁致伸縮式載荷傳感器 IOO的輸出穩定。在圖6中，雖然未圖示，但出于與上述相同的理由，棒狀部件30的另一端部30b也以棒狀部件30的直徑以上的長度量從開口 21h突出。防止了磁致伸縮式載荷傳感器100的輸出受到棒狀部件C上產生的應力集中部的影響，所以磁致伸縮式栽荷傳感器100的輸出十分穩定。另外，在本具體例中，設為棒狀部件30具有圓柱形狀，但棒狀部件 30也可以具有多邊形(多棱柱)形狀。此時，棒狀部件30的兩端部優選以大于等于該多邊形的外切圓的直徑的長度的量從磁通路形成部件20突出。(4-e)磁致伸縮式載荷傳感器的實驗載荷傳感器的中心軸傾斜的方向施加載荷時的磁致伸縮式載荷傳感器的輸出特性進行調查，而進行了實驗。在下面的說明中，所謂傾斜角度，是指相對于實施例以及比較例的磁致伸縮式載荷傳感器的中心軸的角度。本發明者制作了具有圖3所示的構造的實施例的磁致伸縮式載荷傳感器100a。然后，在磁致伸縮式載荷傳感器100a的載荷傳遞部件40b上以各種傾斜角度施加規定的栽荷，測定了相對于傾斜角度為0°時的磁致伸縮式載荷傳感器100a的靈敏度的相對靈敏度。在這里，所謂靈敏度，是通過用在磁致伸縮式載荷傳感器100a上施加規定的載荷時的傳感器構成部的阻抗的變化量(阻抗變化量AZ)除以沒有在磁致伸縮式載荷傳感器100a上施加載荷時的傳感器構成部的阻抗(初始阻抗Zo)而得到的。
另外，所謂相對靈敏度，指的是"以任意的傾斜角度施加規定的載荷時的磁致伸縮式栽荷傳感器100a的靈敏度"與"以0°的傾斜角度施加規定的載荷時的磁致伸縮式載荷傳感器100a的靈敏度"的比例。在圖7 U)中，表示使用實施例的磁致伸縮式載荷傳感器100a時的傾斜角度與相對靈敏度的關系。縱軸表示相對靈敏度，橫軸表示傾斜角度。如圖7 (a)所示，實施例的磁致伸縮式載荷傳感器100a在傾斜角度從0°到30°變化時，相對靈敏度也只變化大約6%。大約6%的相對靈敏度變化在實用上沒有問題。因此可知，在實施例的磁致伸縮式栽荷傳感器 100a中，輸出穩定，能夠實現制造成品率的提高以及成本的降低。另一方面，本發明者制作了比較例的磁致伸縮式載荷傳感器，并進行了與實施例的磁致伸縮式載荷傳感器100a大致相同的實驗。實驗所使用的比較例的磁致伸縮式栽荷傳感器，在圖3的磁通路形成部件20的第2外殼部件22上不具有開口 22h，具有第2外殼部件22支撐棒狀部件30的一端部30a的結構。比較例的磁致伸縮式載荷傳感器的其他的部分的結構與圖 3的磁致伸縮式栽荷傳感器相同。在圖7 (b)中，表示使用比較例的磁致伸縮式載荷傳感器時的傾斜角度與相對靈敏度的關系。縱軸表示相對靈敏度，橫軸表示傾斜角度。如圖7 (b)所示，比較例的磁致伸縮式栽荷傳感器的傾斜角度僅在從 0°到3°變化時，相對靈敏度變化了大約30%。通過上述可知，實施例的磁致伸縮式載荷傳感器100a與比較例的磁致伸縮式載荷傳感器相比，難以受到傾斜角度的影響。 (5 )磁致伸縮式載荷傳感器的第2具體例下面說明第1實施方式所涉及的磁致伸縮式載荷傳感器100的第2具體例。第2具體例所涉及的磁致伸縮式載荷傳感器的結構在下面的方面與第1具體例所涉及的磁致伸縮式載荷傳感器100a不同。圖8是表示第1實施方式所涉及的磁致伸縮式載荷傳感器100的第2 具體例的剖視圖。在第2具體例所涉及的磁致伸縮式載荷傳感器100b中，在第1外罩 51上，代替圖4的槽部51m,在第1外罩51的一端面的內側形成有環狀的槽部51n。另外，在第2外罩52上，代替圖4的槽部52m，在圓盤部 521的一面側形成有環狀的槽部52n。在磁致伸縮式載荷傳感器100b的組裝時，在槽部51n上安裝O形閨 05。在這里，O形圈05的剖面的直徑比槽部51n的深度大。由此，當向第1外罩51內插入包括線圈10、磁通路形成部件20、棒狀部件30以及載荷傳遞部件40a、 40b的集合體時，載荷傳遞部件40b的凸緣部42b的一面與O形圏05相接觸。另外，在磁致伸縮式栽荷傳感器100b的組裝時，在槽部52n上安裝O 形圏06。在這里，O形圏06的剖面的直徑比槽部52n的深度大。由此，在將第l外罩51和第2外罩52嵌合時，載荷傳遞部件40a的凸緣部42a 的一面與O形圈06相接觸。由此，在所制作的磁致伸縮式載荷傳感器100b的內部，支撐棒狀部件 30的另一端部30b的載荷傳遞部件40b通過具有彈性力的O形圏05支撐。另外，支撐棒狀部件30的一端部30a的栽荷傳遞部件40a通過具有彈性力的O形圈06支撐。在該狀態下，O形圈05向朝向棒狀部件30的中心的方向對載荷傳遞部件40b施力。另外，O形圏06也朝向棒狀部件30的中心的方向對載荷傳遞部件40a施力。。由此，棒狀部件30以在其軸方向上施加有O形圈05、 06的彈性力的狀態被支撐。因此，即使在磁致伸縮式載荷傳感器100b上施加振動或碰撞時，也防止了棒狀部件30的軸方向上的反撞(backlash)，防止了棒狀部件30的破損。另外，也防止了棒狀部件30的位置偏離。由此，充分降低了由棒狀部件30的位置偏離引起的傳感器構成部的阻抗的變化。由此，磁致伸縮式載荷傳感器100b的輸出的穩定性提高。進而，在才奉狀部件30、外罩50以及載荷傳遞部件40a、 40b的制造時，即使在各部件的形狀以及尺寸上產生誤差時，棒狀部件30以及栽荷傳遞部
件40a、 40b也一邊通過O形圏05、 06吸收誤差的影響一邊被支撐在外罩50內。因此，棒狀部件30、外罩50以及載荷傳遞部件40a、 40b的形狀以及尺寸精度得到緩和。(6 )磁致伸縮式載荷傳感器的第3具體例下面說明笫1實施方式所涉及的磁致伸縮式載荷傳感器100的笫3具體例。第3具體例所涉及的磁致伸縮式載荷傳感器的結構在下面的方面與第2具體例所涉及的磁致伸縮式載荷傳感器100b不同。圖9是表示第1實施方式所涉及的磁致伸縮式載荷傳感器100的第3 具體例的剖視圖。在第3具體例所涉及的磁致伸縮式載荷傳感器ioOe中，將第1外罩 51的第2外周壁512形成得比圖8的第2具體例的第2外周壁512充分地厚。而且，在第l外周壁511的一端面上不形成圖8的槽部511m,代替地，在第2外周壁512的一端面上形成有環狀的槽部512m。在磁致伸縮式載荷傳感器100c的組裝時，在槽部512m上安裝O形圏 07。在這里，O形圏07的剖面的直徑比槽部512m的深度大。由此，在第1外罩51與第2外罩52嵌合時，第2外罩52的圓盤部521的一面與O 形圏07相接觸。由此，進一步防止了第l外罩51與第2外罩52之間的位置偏離。另外，外罩50的密閉性進一步提高。另外，在笫1外罩51以及第2外罩52的制造時，有時會在第l外罩 51以及第2外罩52的嵌合部產生誤差。此時也一樣，第1外罩51以及第 2外罩52, —邊通過O形圈03吸收誤差的影響一邊進行嵌合。其結果，第1外罩51以及第2外罩52的形狀以及尺寸精度得到緩和。如圖9所示，在本具體例所涉及的磁致伸縮式載荷傳感器100c中，在第1外罩51的第1外周壁511的一端面上沒有設置O形圏。因此，第2 外殼部件22通過第1外周壁511的一端面以及第2外罩52的導向部522 支撐。此時，能夠將磁通路形成部件20牢固地固定在外罩50內。因此，在以在外罩50內不產生振動以及碰撞的環境使用磁致伸縮式栽荷傳感器 100c時，能夠在外罩50內高精度地配置磁通路形成部件20，所以磁致伸縮式載荷傳感器100c的測定精度提高。(7 )磁致伸縮式載荷傳感器的第4具體例下面說明第1實施方式所涉及的磁致伸縮式載荷傳感器100的第4具體例。第4具體例所涉及的磁致伸縮式栽荷傳感器的結構在下面的方面與第3具體例所涉及的磁致伸縮式載荷傳感器100c不同。圖IO是表示第1實施方式所涉及的磁致伸縮式載荷傳感器100的第4 具體例的剖視圖。在第4具體例所涉及的磁致伸縮式載荷傳感器100d中，第1外罩51 的第2外周壁512與第3具體例相同，形成得比第2具體例的第2外周壁 512充分地厚。另外，第1外周壁511以及第2外周壁512形成為內周面互相齊平。進而，在第1外周壁511的內周面上形成有環狀的槽部511k,在第2 外周壁512的內周面上形成有環狀的槽部512k。在向第1外罩51插入磁通路形成部件20時，在槽部511k、 512k上分別安裝O形圏08、 09。 O形圈08、 09的各自的剖面的直徑比槽部51 lk、 512k的深度大。由此，0形圏08、 09從第1外罩51的內周面向其內側突出。磁通路形成部件20的第2外殼部件22形成為與第1外殼部件21的一端面相同的形狀。因此，磁通路形成部件20的外周面齊平。在將磁通路形成部件20插入第1外罩51內時，磁通路形成部件20 的外周面與0形圈08、 09相接觸。由此，磁通路形成部件20被支撐在外罩50內。這樣，在本具體例所涉及的磁致伸縮式載荷傳感器100d中，通過O 形圈08、 09支撐磁通路形成部件20。由此，不必為了在外罩50內支撐磁通路形成部件20而^:為下述構造，即將第2外殼部件22的外徑形成
得較大，將第2外殼部件22的周緣部夾在第1外罩51與第2外罩52之間。由此，不必在第2外罩52上設置圖9的導向部522，也不必在第1外罩51的第1外周壁511與第2外周壁512之間在內周面上設置階梯差。因此，能夠將磁致伸縮式載荷傳感器100d的外徑減小。其結果，使磁致伸縮式載荷傳感器100d小型化。另外，在笫1外罩51以及磁通路形成部件20的制造時，即使在第1 外罩51的內周面以及磁通路形成部件20的外周面的形狀以及尺寸上產生誤差的情況下，》茲通路形成部件20 —邊通過O形圈08、 09吸收誤差的影響一邊被支撐在第1外罩51內。其結果，第1外罩51以及磁通路形成部件20的形狀以及尺寸精度得到緩和。(8)磁致伸縮式載荷傳感器的笫5具體例下面說明第1實施方式所涉及的磁致伸縮式載荷傳感器100的第5具體例。第5具體例所涉及的磁致伸縮式載荷傳感器的結構在下面的方面與第1具體例所涉及的磁致伸縮式載荷傳感器100a不同。圖11是表示第1實施方式所涉及的磁致伸縮式載荷傳感器100的第5 具體例的剖視圖。在第5具體例所涉及的磁致伸縮式載荷傳感器100e中，代替圖3的載荷傳遞部件40a、 40b，設有形狀與載荷傳遞部件40a、 40b不同的載荷傳遞部件400a、楊b。載荷傳遞部件400a、 400b，分別具有圓柱形狀。另外，在載荷傳遞部件400a、 400b的一端面的中央，分別形成有圓形的凹部443a、 443b。在載荷傳遞部件400a的凹部443a內插入棒狀部件30的一端部30a，載荷傳遞部件400a與棒狀部件30相接合。載荷傳遞部件400a與棒狀部件 30的接合通過螺紋連接、壓入、粘接、焊接或釬焊等進行。另一方面，在載荷傳遞部件400b的凹部443b內插入+奉狀部件30的另一端部30b，載荷傳遞部件400b與棒狀部件30相接合。載荷傳遞部件 400b與棒狀部件30的接合也通過螺紋連接、壓入、粘接、焊接或釬焊等進行。
載荷傳遞部件400a、 400b在外罩50內支撐棒狀部件30。在該狀態下，載荷傳遞部件400a、 400b分別位于開口 52h、 51h，通過0形圏04、 Ol的彈性力支撐。在載荷傳遞部件400a、 400b上，以在棒狀部件30的軸上向磁致伸縮式載荷傳感器100e的外側延伸的方式整體形成有載荷傳遞軸410a、 410b。進而，在載荷傳遞軸410a、 410b的端部上，分別整體形成有環狀部件411a、 411b。在這里，棒狀部件30的導磁率，不僅僅在棒狀部件30上作用壓縮力時變化，在作用拉伸力時也變化。因此，傳感器構成部的阻抗根據作用在棒狀部件30上的壓縮力以及拉伸力而變化。根據具有上述結構的磁致伸縮式載荷傳感器100e,棒狀部件30與載荷傳遞部件400a、 400b接合在一起，所以能夠通過在棒狀部件30的軸上在2個環狀部件411a、 411b之間施加壓縮力來檢測該壓縮力(參照圖11 的箭頭J1)。另外，能夠通過在棒狀部件30的軸上在2個環狀部件411a、 411b之間施加拉伸力來檢測該拉伸力(參照圖11的箭頭J2)。[2第2實施方式(1)磁致伸縮式載荷傳感器的基本結構第2實施方式所涉及的磁致伸縮式載荷傳感器的結構在以下的方面與第1實施方式所涉及的磁致伸縮式載荷傳感器100不同。圖12是用于說明第2實施方式所涉及的磁致伸縮式載荷傳感器的基本結構的圖。如圖12所示，第2實施方式所涉及的磁致伸縮式載荷傳感器200被設置在臺座CB上，在第1實施方式所涉及的磁致伸縮式載荷傳感器100的結構之外，還包括2個臂Ga、 Gb以及旋轉軸H。在臺座CB上，以規定的間隔配置外罩E和旋轉軸H。2個臂Ga、 Gb以成大致U字形狀的方式互相連結，在連結部通過旋轉軸H能夠旋轉地支撐在臺座CB上。在2個臂Ga、 Gb的端部，分別安裝有載荷施加部件Fa、 Fb。
載荷施加部件Fa、 Fb，通過臂Ga、 Gb以;菱轉軸H為中心旋轉，與由外罩E支撐的載荷傳遞部件Da、 Db相觸接。如圖12所示，在臂Ga、 Gb向箭頭ql的方向旋轉時，安裝在臂Ga 上的載荷施加部件Fa與載荷傳遞部件Da相觸接。由此，能夠相對于載荷傳遞部件Da向箭頭q2的方向施加載荷。另外，在臂Ga、 Gb向箭頭rl的方向旋轉時，安裝在臂Gb上的載荷施加部件Fb與載荷傳遞部件Db相觸接。由此，能夠相對于載荷傳遞部件 Db向箭頭r2的方向施加載荷。另外，如圖12所示，在本實施方式所涉及的磁致伸縮式栽荷傳感器 200中，設有從外罩E的兩端面向與棒狀部件C的軸方向垂直的方向延伸的2個延長部分Ea、 Eb。在延長部分Ea、 Eb之間，設有包括未圖示的振蕩電路、電流檢測器、整流電路、增幅電路以及CPU等外圍電路(載荷檢測電路)的基板SU。在基板SU上，連接有從線圏A引出的導線R。另夕卜，MSU經由電線L 與未圖示的外圍設備等相連接。(2) 由第2實施方式的磁致伸縮式載荷傳感器產生的效果如上所述，在磁致伸縮式載荷傳感器200中，2個栽荷施加部件Fa、Fb分別以旋轉軸H為中心旋轉，由此對被支撐在外罩E的兩端的栽荷傳遞部件Da、 Db施加載荷。因此，施加在載荷傳遞部件Da、 Db上的載荷的方向以及位置對稱，在棒狀部件C的一端施加栽荷的情況和在棒狀部件C的另一端施加載荷的情況，載荷通過對稱的路徑被傳遞給棒狀部件C。因此，能夠以相同的精度檢測從2個方向上施加的載荷。(3) 磁致伸縮式載荷傳感器的具體例下面說明第2實施方式所涉及的磁致伸縮式載荷傳感器200的具體例。圖13是表示第2實施方式所涉及的磁致伸縮式載荷傳感器200的具體例的俯視圖，如圖13所示，本具體例所涉及的磁致伸縮式載荷傳感器200a 包括在第1實施方式中說明的圖3的磁致伸縮式載荷傳感器100a,并且包括臂920a、 920b以及旋轉軸910。在本具體例中，圖13的磁致伸縮式載荷傳感器100a相當于圖12的磁致伸縮式載荷傳感器IOO。另外，臂920a、 920b以及旋轉軸910分別相當于上述的臂Ga、 Gb以及旋轉軸H。如圖13所示，本具體例所涉及的磁致伸縮式載荷傳感器200a設置在臺座990上。在臺座990上，以規定的間隔配置圖3的磁致伸縮式載荷傳感器100a 和^走轉軸910。2個臂920a、 920b以成為大致U字形狀的方式互相連結，在連結部通過旋轉軸910能夠旋轉地被支撐在臺座990上。在2個臂920a、 920b上，分別設有板簧支撐部件921a、 921b。在臂 920a的內側，以規定的間隔設置有2個載荷限制部件922a、 923a。在臂 920b的內側，也以規定的間隔設置有2個載荷限制部件922b、 923b。在板簧支撐部件921a、 921b上，通過使用例如螺栓分別安裝有具有縱長形狀的板簧930a、 930b的一端。安裝在支撐部件921a、921b上的板簧930a、930b的另一端，向臂920a、 920b的端部延伸。在比板簧930a、 930b的中央部靠近另一端的部分上形成有突起部 931a、 931b。板簧930a的突起部931a位于2個載荷限制部件922b、 923a之間，向臂920a的內側突出。在該狀態下，板簧930a向臂920a的內側被加載(施力)。板簧930b的突起部931b位于2個載荷限制部件922b、 923b之間，向臂920b的內側突出。在該狀態下，板簧930b向臂920b的內側被加栽。在本具體例中，板簧930a、 930b的突起部931a、 931b相當于圖12 的載荷施加部件Fa、 Fb。因此，如圖13所示，突起部931a、 931b通過臂 920a、920b旋轉而與磁致伸縮式載荷傳感器100a的載荷傳遞部件40a、40b 相觸接。由此，作用在臂920a、 920b上的載荷;f皮施加在載荷傳遞部件40a、 40b上。此時，如圖13的箭頭Y所示，板簧930a、 930b彈性變形。在這里，例如在作用在臂920b上的載荷大于板簧930b的彈性力時，在突起部931b與載荷傳遞部件40b相觸接的狀態下，板簧930b向臂920b的外側被壓回。從而，設置在臂920b的內側的載荷限制部件922b、 923b與圖3的外罩50的一端面相觸接。由此，作用在臂920b上的載荷作用在載荷限制部件922b、 923b與外罩50的一端面的觸接部上。其結果，防止了在載荷傳遞部件40b上施加比板簧930b的彈性力大的載荷，所以防止了通過施加過大的載荷而導致圖3的棒狀部件30破損以及劣化。在上面，對于設置在臂920b上的板簧930b以及載荷限制部件922b、 923b的功能進行了說明，但設置在臂920a上的板簧930a以及載荷限制部件922a、 923a也具有同樣的功能。因此，本具體例所涉及的磁致伸縮式載荷傳感器200a的耐久性提高，實現了長壽命化。[3第3實施方式(1)磁致伸縮式載荷傳感器的基本結構第3實施方式所涉及的磁致伸縮式載荷傳感器的結構在以下的方面與第1實施方式所涉及的磁致伸縮式載荷傳感器100不同。圖14是用于說明第3實施方式所涉及的磁致伸縮式載荷傳感器的基本結構的圖。如圖14所示，在第3實施方式所涉及的磁致伸縮式載荷傳感器300 上，僅設有1個栽荷傳遞部件D以及1個載荷施加部件F。由此，棒狀部件C的一端部通過外罩E的一端面支撐，另一端部通過載荷傳遞部件D支撐。從而，將載荷施加部件F配置成能夠與載荷傳遞部件D觸接。通過上述結構，第3實施方式所涉及的磁致伸縮式載荷傳感器300能
夠僅檢測從棒狀部件c的一端側施加的載荷。由此，不需要用于向棒狀部件c的另一端側施加載荷的結構。其結果，能夠減小棒狀部件c的軸方向的大小，并且實現了結構的單純化、低成本化。另外，在想要僅檢測來自一個方向的載荷時，降低了設置空間。在本實施方式所涉及的磁致伸縮式載荷傳感器300中也一樣，棒狀部件C的兩端部向磁通路形成部件B的外部突出。換言之，在磁致伸縮式載荷傳感器300的動作時，棒狀部件C的兩端部位于由磁通路形成部件B形成的磁通路的外側。其結果，防止了磁致伸縮式載荷傳感器300的輸出受棒狀部件C的兩端部產生的應力集中部的影響，所以磁致伸縮式載荷傳感器300的輸出穩定。(2)磁致伸縮式載荷傳感器的具體例下面說明第3實施方式所涉及的磁致伸縮式載荷傳感器300的具體例。本具體例所涉及的磁致伸縮式載荷傳感器的結構在下面的方面與第1 實施方式所說明的圖3以及圖4的磁致伸縮式載荷傳感器100a不同。圖15是表示第3實施方式所涉及的磁致伸縮式載荷傳感器的具體例的剖視圖。如圖15所示，在本具體例所涉及的磁致伸縮式載荷傳感器300a 中，沒有設置圖3的載荷傳遞部件40a。另外，在構成外罩50的第2外罩52的中央部，代替形成開口 52h, 在其一面側形成有圓形的凹部52J。由此，在磁致伸縮式栽荷傳感器300a的組裝時棒狀部件30的一端部 30a蜂皮插入第2外罩52的凹部52J。由此，棒狀部件30的一端部30a通過第2外罩52的凹部52J支撐，另一端部30b通過載荷傳遞部件40b支撐。其結果，磁致伸縮式載荷傳感器300a能夠僅在向從外罩50突出的載荷傳遞部件40b的部分施加載荷的情況下檢測該載荷。在本具體例所涉及的磁致伸縮式載荷傳感器300a中也一樣，能夠得到與圖3的磁致伸縮式載荷傳感器100a大致相同的效果。[4載荷檢測電路的結構
圖16是表示使用了上述實施方式所涉及的磁致伸縮式載荷傳感器100 的載荷檢測電路的概略結構的框圖。另外，作為磁致伸縮式載荷傳感器 100，可以使用磁致伸縮式栽荷傳感器100a~100e中的任意一個。載荷檢測電路600包括振蕩電路610,》茲致伸縮式載荷傳感器100, 溫度補償電阻電路620，電流檢測器630A、 630B,整流電路650A、 650B, 以及增幅電路670。振蕩電路610,將振蕩信號傳給磁致伸縮式載荷傳感器100的線圍的一端以及溫度補償電阻電路620的一端。磁致伸縮式載荷傳感器100檢測來自外部的載荷。電流檢測器630A將從^P茲致伸縮式載荷傳感器100的線圈的另一端提供的電流轉換成電壓。電流檢測器630B將從溫度補償電阻電路620的另一端提供的電流轉換成電壓。整流電路650A對從電流檢測器630A輸出的電壓進行整流以及平滑化。整流電路650B對從電流檢測器 630B輸出的電壓進行整流以及平滑化。增幅電路670對整流電路650A的輸出電壓與整流電路650B的輸出電壓的差進行增幅。如上所述，施加在圖1的載荷傳遞部件Da上的載荷被傳遞到棒狀部件C的一端，在棒狀部件C上作用壓縮力。由此，棒狀部件C的導磁率由于反磁致伸縮效應而變化，包括線圏A、磁通路形成部件B以及棒狀部件C的傳感器構成部的阻抗變化。通過增幅電路670得到與該阻抗變化相對應的輸出信號。這樣，能夠電磁性地檢測載荷。載荷檢測電路600的增幅電路670的輸出信號被傳給控制部680。控制部680包括CPU (中央運算處理裝置)以及RAM (隨機存儲器)等。 CPU根據RAM中存儲的控制程序而工作。該控制部680對增幅電路670 的輸出信號進行規定的運算，將基于運算結果的控制信號傳給致動器690。致動器690響應控制信號產生驅動力。另外，也可以代替磁致伸縮式載荷傳感器100而使用磁致伸縮式載荷傳感器200 (200a) 、 300 (300a)。[5使用了磁致伸縮式載荷傳感器的滑行艇圖17是使用了圖13的磁致伸縮式載荷傳感器200a的滑行艇的俯視
圖。圖18是表示圖17的滑行艇的控制系統的框圖。如圖17所示，滑行艇700包括船體702。在船體702的上部的甲板704 上，設有駕船者跨坐的座位706。在座位706的左右設有用于駕船者放置腳的踏板708。在座位706的前方設有駕船者把持的方向把710。在船體 702內裝載有噴水(water jet)式推進裝置712。噴水式推進裝置712包括發動機714以及噴射泵716,在噴射泵716 的后端部設有噴嘴導流裝置(nozzle deflector )718。該噴水式推進裝置712，通過發動機714的動力將水從船體702的底部吸上來，從噴射泵716的后端部的噴嘴導流裝置718向后方噴出，由此獲得推進力。噴嘴導流裝置718，在噴射泵716的后端部被支撐成左右方向擺動自如，經由未圖示的推-拉式操縱拉索以及轉向臂而連結在方向把710的下端部。發動才幾714 p木多氣缸發動機，以曲軸720的方向朝向船體702的前后方向的方式配置。在船體702的右側連接有進氣裝置722，在船體702的左側連接有未圖示的排氣裝置。進氣裝置722,與發動機714的各氣缸相對應，包括多個化油器，從各化油器向對應的氣缸提供燃料。各化油器包括圖18所示的節氣門724。另外，各節氣門724由未圖示的歸位用彈簧而凈皮朝向關閉方向施力。方向把710包括駕船者把持的手把桿734，轉向軸承738，旋轉軸(轉向軸)910以及臺座(安裝用板)990。旋轉軸910被安裝在手把桿734的中央部。轉向軸承738將旋轉軸910支撐得旋轉自如。臺座990將轉向軸承738固定在曱板704上。在臺座990上裝設有圖13的磁致伸縮式載荷傳感器200a。旋轉軸910 上，安裝有磁致伸縮式載荷傳感器200a的臂920a、 920b。另外，以覆蓋手把桿734以及旋轉軸910的方式設有把手外罩742。在旋轉軸910的下端部，經由未圖示的轉向臂連接有轉向用的推-拉式操縱拉索。通過使手把桿734左右轉動，轉向臂向相同方向轉動，噴嘴導流裝置718經由推-拉式操縱拉索向左方或右方擺動。
在手把桿734上，設有節氣門操縱桿726 (throttle lever)。各節氣門 724 (圖18)被連結成互相聯動，節氣門724中位于船體702的最前側的節氣門724經由節氣門拉索728 (throttle wire)(圖18 )而連接在方向把 710的節氣門操縱桿726上。通過操作節氣門操縱桿726，所有的節氣門 724纟皮連動打開關閉。如圖18所示，在發動機714上，設有用于檢測圖17的曲軸720的轉速的發動機轉速傳感器730。發動機轉速傳感器730向控制器732發送表示發動機轉速的轉速信號。在控制器732上，連接有節氣操作用伺服馬達746，并且連接有包括磁致伸縮式載荷傳感器100a的載荷檢測電路600。控制器732通過電池756 提供電力。伺服馬達746包括臂748、馬達750、減速機752以及反饋電位計(feed back potentiometer) 754。馬達750的旋轉通過減速機752減速，然后傳遞給臂748。通過反饋電位計754檢測臂748的實際的擺動角度。控制器 732，以檢測出的臂748的擺動角度與所設定的臂748的目標角度相一致的方式控制馬達750。這樣，在伺服馬達746中對臂748的角度進行反饋控制。如上所述，節氣門724經由節氣門拉索728而與節氣門操縱桿726相連接。該節氣門拉索728被插通在圖17的旋轉軸910內。節氣門拉索728 包括外管(outer tube) 728a以及內線(inner wire) 728b。外管728a與伺服馬達746的臂748連接，內線728b與節氣門724連接。通過使祠服馬達746的臂748擺動，能夠經由內線728b使節氣門724打開關閉。由控制器732以及節氣門操作用伺服馬達746構成轉向輔助裝置。該轉向輔助裝置是為了提高低速行駛時的轉向性而使用的。從載荷檢測電路600向控制器732傳送表示載荷的輸出信號。控制器 732在通過輸出信號表示的載荷大于規定值時，向伺服馬達746輸出用于使臂748擺動的控制信號。所述的規定值被設定為，在駕船者將圖17的方向把710轉到限度的狀態下(最大轉向角時)、在手把桿734上施加比通常的轉向時更大的力時，由磁致伸縮式載荷傳感器200a檢測出的載荷。根據該轉向輔助裝置，當駕船者在滑行艇700低速航行的狀態下將方向把710轉到限度、并以比通常更大的力使其旋轉時，通過控制器732進行轉向控制。此時，控制器732基于由磁致伸縮式載荷傳感器100a檢測出的載荷來設定伺服馬達746的臂748的目標角度。然后，控制器732對伺服馬達746 進行反饋控制，以使由反饋電位計754檢測的臂748的角度與該目標角度一致。由此，節氣門724以與由磁致伸縮式載荷傳感器100a檢測出的載荷(等于駕船者施加在方向把710上的力)相對應的開度打開，控制發動機714 的輸出。在本例中，控制器732相當于圖16的控制部680，伺服馬達746相當于致動器690。另夕卜，也可以代替磁致伸縮式載荷傳感器200a中使用的磁致伸縮式栽荷傳感器100a，使用磁致伸縮式載荷傳感器100b、 100c、 100d。 [61使用了磁致伸縮式載荷傳感器的電動自行車圖19是使用了圖15的磁致伸縮式載荷傳感器300a的電動自行車800 的側視圖。圖20是表示圖19的電動自行車中所使用的動力裝置的結構的剖視圖。圖19所示的電動自行車800包括車把802,前輪804，下管806, 座管(seat tube) 808 ，車座(鞍座)810 ，后輪812以及鏈輪(wheel sprocket ，車輪鏈輪)814。在該電動自行車800的大致中夾下部設有動力裝置816。動力裝置816，具有由人力驅動的驅動系統和由電動馬達818驅動的輔助動力系統，將駕駛者的人力與輔助動力合成后輸出。在動力裝置816 上，旋轉自如地連接有曲軸820，在曲軸820的左右安裝有曲柄822。在各曲柄822的端部旋轉自如地安裝有踏板824。另外，在動力裝置816上，連接有控制器826。動力裝置816，根據由人力輸入曲軸820的轉矩的大小控制電動馬達818的輸出(輔助動力)。
另外，在車座810的下方并且由座管808和后輪812包圍起來的空間內，能夠裝卸地裝設有電池箱828。在電池箱828內，收納有由收縮包裝 (shrinkpack)的多個單電池構成的未圖示的Ni-Cd電池。在駕駛者驅動踏板824旋轉驅動曲軸820時，輸入曲軸820的轉矩通過圖20所示的磁致伸縮式載荷傳感器300a檢測出。控制器826根據檢測出的轉矩控制電動馬達818的輸出(輔助動力)。因此，從動力裝置816經由未圖示的鏈條向鏈輪814傳遞人力和與其成比例的輔助動力的合力，鏈輪814和后輪812祐^走轉驅動。由此，電動自行車800通過人力和與其成比例的輔助動力行駛。如圖20所示，動力裝置816包括外罩830。在外罩830內，收納有與曲軸820連接的臂832以及磁致伸縮式載荷傳感器300a。另外，臂832經由行星齒輪機構的未圖示的齒圏與輥子(roller) 834相連。輥子834與磁致伸縮式載荷傳感器300a的載荷傳遞部件40b相觸接。在該電動自行車800中，在行星齒輪機構的齒圈上產生與從曲軸820 傳遞的轉矩成比例的反力，該反力經由輥子834作用在磁致伸縮式載荷傳感器300a的載荷傳遞部件40b上。從磁致伸縮式載荷傳感器300a輸出的電流被傳給圖16的載荷檢測電路600。控制器826基于圖16的載荷檢測電路600的輸出信號計算轉矩的大小，根據該轉矩控制電動馬達818的輸出(輔助動力)。這樣，能夠通過使用磁致伸縮式載荷傳感器300a來正確地檢測被輸入曲軸820的轉矩。在本例中，控制器826相當于圖16的控制部680,電動馬達818相當于致動器690。另外，也可以代替/f茲致伸縮式載荷傳感器300a，使用磁致伸縮式載荷傳感器100a、 100b、 100c、 100d。 [7其他的實施方式上述實施方式所涉及的》茲致伸縮式載荷傳感器100a、 100b、 100c、 100d、 100e、 200a、 300a不僅限于滑行艇以及電動自行車，也能夠應用于
兩輪摩托、水上自行車、電動輪椅等運輸設備，并且不僅限于運輸設備，也能夠應用于移動架臺等各種移動體。[8]權利要求的各構成要素與實施方式的各部分的對應在上述實施方式所涉及的磁致伸縮式載荷傳感器中，線圏A、 10的貫通孔Ah、 10h相當于貫通孔，線圏A、 IO相當于線圈，開口 Bha、 21h相當于第l開口，開口Bhb、 22h相當于第2開口。另外，磁通路形成部件B、 20相當于磁通路形成部件，棒狀部件C、 30相當于栽荷檢測部件，載荷傳遞部件Da、 Db、 40a、 40b相當于載荷傳遞部件或第1以及第2載荷傳遞部件，外罩E、 50相當于支撐部件。進而，分隔件SP相當于間隔形成部件，O形圈Ol、 04、 05、 06相當于彈性體，外罩E、 50相當于外罩，間隙G4、 G5相當于第l間隙。另外，開口Eha、 Ehb、 51h、 52h相當于第3開口以及第4開口，間隙G1、 G2相當于第2間隙，凹部43a、 43b相當于凹部或者笫1以及第2 凹部，栽荷施加部件Fa、 Fb以及突起部931a、 931b相當于載荷施加部件或者第1以及第2載荷施加部件。進而，滑行艇700相當于移動體，船體702相當于主體部，發動機714 相當于驅動部，控制器732以及祠服馬達746相當于控制部。另夕卜，電動自行車800相當于移動體，下管806以及座管808相當于主體部，動力裝置816相當于驅動部，控制器826相當于控制部。本發明能夠有效用于滑行艇、電動自行車、兩輪摩托、水上自行車、電動輪椅等運輸設備或者移動架臺等各種移動體的載荷的檢測。
權利要求
1.一種磁致伸縮式載荷傳感器，其中，具備具有貫通孔的線圈；插入所述貫通孔的載荷檢測部件；和形成由所述線圈產生的磁通量所通過的磁通路的磁通路形成部件，所述載荷檢測部件的兩端部，從與所述貫通孔相對的所述磁通路形成部件的部分分別向外側突出，該磁致伸縮式載荷傳感器還具備將從外部施加的載荷向所述載荷檢測部件的至少一端部傳遞的載荷傳遞部件，和對所述磁通路形成部件以及所述載荷傳遞部件進行支撐的支撐部件。
2. 根據權利要求1所述的磁致伸縮式載荷傳感器，其中，所述支撐部件，通過所述載荷傳遞部件對所述載荷檢測部件進行支撐，使得所述載荷檢測部件能夠在一定的范圍內移動。
3. 根據權利要求l所述的磁致伸縮式載荷傳感器，其中，所述支撐部件，通過所述載荷傳遞部件對所述載荷檢測部件進行支撐，使得所述載荷檢測部件不與所述磁通路形成部件接觸。
4. 根據權利要求3所述的磁致伸縮式載荷傳感器，其中，成的間隔形成部件。
5. 根據權利要求1所述的磁致伸縮式載荷傳感器，其中，所述支撐部件對所述載荷傳遞部件進行支撐，^f吏得所述載荷傳遞部件能夠在一定范圍內移動。
6. 根據權利要求5所述的磁致伸縮式載荷傳感器，其中，所述支撐部件，通過彈性體對所述載荷傳遞部件進行支撐。
7. 根據權利要求l所述的磁致伸縮式載荷傳感器，其中，所述支撐部件包括收容所述線圏、磁通路形成部件、載荷檢測部件以及載荷傳遞部件的外罩。
8. 根據權利要求7所述的磁致伸縮式載荷傳感器，其中，所述磁通路形成部件，在與所述貫通孔的兩端部分別相對的部分上具有第一以及第二開口，在所述載荷檢測部件的外表面與所述第一以及第二開口的內表面之間分別形成第一間隙，所述外罩具有所述載荷傳遞部件所嵌合的第三開口，使得所述載荷檢測部件以及所述載荷傳遞部件可以一體地在一定范圍內移動，在所述載荷傳遞部件的外表面與所述第三開口的內表面之間形成第二間隙，所述第二間隙的寬度小于等于所述第一間隙的寬度。
9. 根據權利要求l所述的磁致伸縮式載荷傳感器，其中，還具備在一定范圍內能夠移動而且能夠與所述載荷傳遞部件觸接地設置的、通過所述栽荷傳遞部件對所述栽荷檢測部件施加載荷的載荷施加部件。
10. 根據權利要求7所述的磁致伸縮式栽荷傳感器，其中，所述磁通路形成部件，在與所述貫通孔的兩端部分別相對的部分上具有第一以及第二開口；在所述載荷檢測部件的外表面與所述第一以及第二開口的內表面之間分別形成笫一間隙；所述外罩具有所述載荷傳遞部件所嵌合的第三開口，使得所述載荷檢測部件以及所述栽荷傳遞部件可以一體地在一定范圍內移動；在所述載荷傳遞部件的外表面與所述第三開口的內表面之間形成第二間隙；所述第二間隙的寬度小于等于所述第一間隙的寬度；該磁致伸縮式載荷傳感器還具備通過所述載荷傳遞部件對所述載荷檢測部件施加載荷的載荷施加部件；所述載荷施加部件被i殳置成在與所述貫通孔的軸向方向垂直的方向上能夠在比所述第一間隙的寬度大的范圍內移動。
11. 根據權利要求l所述的磁致伸縮式載荷傳感器，其中，所述栽荷傳遞部件包括將從外部所施加的載荷分別向所述載荷檢測部件的一端部以及另一端部傳遞的第一以及第二栽荷傳遞部件。
12. 根據權利要求ll所述的磁致伸縮式載荷傳感器，其中，還具備在一定范圍內能夠移動而且能夠與所述載荷傳遞部件觸接地設置的、通過所迷第一以及第二載荷傳遞部件分別對所述載荷檢測部件的一端部以及另一端部施加載荷的第一以及第二載荷施加部件。
13. 根據權利要求12所述的磁致伸縮式栽荷傳感器，其中，所述第一以及第二載荷施加部件和所述第一以及第二載荷傳遞部件，沿著所述線圏的所述貫通孔的軸，以所述載荷檢測部件為中心對稱地配置。
14. 根據權利要求7所述的磁致伸縮式載荷傳感器，其中，所述外罩，具有所述載荷傳遞部件所嵌合的第三開口，所述載荷傳遞部件具有與所述外罩的內側的一端面相對或接觸的凸緣部以及與所述載荷檢測部件的一端部嵌合的凹部。
15. 根據權利要求14所述的磁致伸縮式載荷傳感器，其中，在所述外罩的所述第三開口的內表面和所述載荷傳遞部件的外表面之間形成間隙，該磁致伸縮式栽荷傳感器還具備將所述載荷傳遞部件保持成能夠相對所述外罩在與所迷貫通孔的軸向方向垂直的方向上移動的彈性部件。
16. 根據權利要求7所述的磁致伸縮式載荷傳感器，其中，所述載荷檢測部件包括將從外部施加的載荷分別向所述載荷檢測部件的一端部以及另一端部傳遞的第一以及第二載荷傳遞部件；所述外罩具有所述第一載荷傳遞部件嵌合的第三開口以及所述第二載荷傳遞部件嵌合的第四開口；所述第一載荷傳遞部件具有與所述外罩的內側的一端面相對或接觸的笫一凸緣部以及與所述載荷檢測部件的一端部嵌合的第一凹部；所述第二載荷傳遞部件具有與所述外罩的內側的另一端面相對或接觸的第二凸緣部以及與所述載荷檢測部件的另一端部嵌合的第二凹部。
17. 根據權利要求16所述的磁致伸縮式載荷傳感器，其中，在所述外罩的所述第三開口的內表面和所述第一載荷傳遞部件的外表面之間形成間隙，在所述外罩的所述第四開口的內表面和所述第二載荷傳遞部件的外表面之間形成間隙，該磁致伸縮式載荷傳感器還具備將所述第一栽荷傳遞部件保持成能夠相對所述外罩在與所述貫通孔的軸向方向垂直的方向上移動的第一彈性部件，和將所述第二載荷傳遞部件保持成能夠相對所述外罩在與所述貫通孔的軸向方向垂直的方向上移動的第二彈性部件。
18. 根據權利要求l所述的磁致伸縮式栽荷傳感器，其中，所述載荷檢測部件與所述載荷傳遞部件接合。
19. 根據權利要求l所述的磁致伸縮式載荷傳感器，其中，所述磁通路形成部件在與所述貫通孔的兩端部分別相對的部分上具有第一以及第二開口，所述載荷檢測部件具有圓柱形狀，的大于等于直徑的長度從所述磁通路形成部件的第一以及第二開口突出。 20.—種移動體，其中，具備主體部；使所述主體部移動的驅動部；檢測載荷的磁致伸縮式載荷傳感器；和基于由所述> 茲致伸縮式載荷傳感器所檢測的載荷對所述驅動部進行控制的控制部，所述磁致伸縮式載荷傳感器，包括具有貫通孔的線圈；插入所述貫通孔的栽荷檢測部件；和形成由所述線圏產生的磁通量所通過的磁通路的磁通路形成部件，件的部分分別向外側突出，該移動體還具備將從外部施加的載荷向所述載荷檢測部件的至少一端部傳遞的載荷傳遞部件，和對所述磁通路形成部件以及所述載荷傳遞部件進行支撐的支撐部件。
全文摘要
磁致伸縮式載荷傳感器，具備線圈；由磁性材料構成的磁通路形成部件；由磁性材料構成的棒狀材料；兩個載荷傳遞部件；外罩以及兩個載荷施加部件。在覆蓋線圈的外周部以及兩端部的磁通路形成部件的兩端部的中央，分別形成有開口。在線圈的貫通孔以及開口中插入棒狀部件。棒狀部件的兩端部從開口突出，棒狀部件不與磁通路形成部件接觸地加以配置。棒狀部件的兩端部，由載荷傳遞部件分別支撐。載荷傳遞部件的一部分分別從外罩的開口向外部突出。
文檔編號G01L1/12GK101213430SQ200680024178
公開日2008年7月2日申請日期2006年6月27日優先權日2005年7月1日
發明者水野裕申請人:雅馬哈發動機株式會社

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