載荷檢測裝置以及使用了它的運輸機械的製作方法
2023-12-11 15:38:52
專利名稱：載荷檢測裝置以及使用了它的運輸機械的製作方法
技術領域：
本發明涉及載荷檢測裝置以及使用它的運輸機械，更特定的說，是涉及以電磁的方式檢測直接作用於磁性體的載荷的載荷檢測裝置以及使用了它的運輸機械。
背景技術：
在專利文獻1以及2中公開了這種以往技術。
在專利文獻1中，公開了一種具有包括線圈和配置在該線圈的軸心上的實心棒狀的磁性體而構成的檢測部，由前述線圈將前述磁性體磁化，並通過將直接載荷作用於該磁性體而產生電感變化的方式檢測載荷的載荷檢測裝置。
另外，在專利文獻2中，公開了通過設置過載荷防止機構，使磁致伸縮式載荷傳感器可以不受到過載荷而正確地檢測載荷的載荷檢測裝置。
專利文獻1特開平11-241955號公報專利文獻2特開2001-281074號公報但是，在這些以往技術中，存在著不能無同軸偏移或傾斜地沿著軸方向向磁致伸縮傳感器傳遞載荷的情況，在該情況下，相對於輸入載荷的輸出電壓就會變得不穩定。
發明內容
因而，本發明的主要目的在於，提供一種可以使相對於輸入載荷的輸出電壓穩定的載荷檢測裝置以及使用了它的運輸機械。
根據該發明的某個觀點，提供一種載荷檢測裝置，其具備包括中空狀的外殼，收納在外殼內的線圈，和配置於線圈的軸心、並且在通過流過線圈的電流而被磁化的同時在端部承受載荷的棒狀的磁性體的磁致伸縮傳感器；具有用於向磁性體的端部施加載荷的接觸面並且於磁性體配置在同軸上的銷；以及用於抑制銷的相對於磁性體的位置偏移的位置偏移抑制裝置。
在該發明中，可以通過位置偏移抑制裝置抑制相對於磁性體的銷的同軸偏移或傾斜，使相對於輸入載荷的輸出電壓穩定。
優選地，位置偏移抑制裝置是將磁致伸縮傳感器以及銷以彼此相向的方式嵌入的筒狀部件。通過將磁致伸縮傳感器以及銷以彼此相對的方式嵌入到1個筒狀部件內，可以固定磁致伸縮傳感器和銷的位置關係。因而，可以簡單地抑制相對於磁性體的銷的同軸偏移或傾斜，並可對磁性體沿著軸方向傳遞載荷。
另外優選地，筒狀部件在磁致伸縮傳感器側內側面以及銷側內側面的至少任意一方上具有向軸方向延伸的1個或其以上的肋。通過在筒狀部件的內側面上形成向軸方向延伸的1個或其以上的肋，可以將磁致伸縮傳感器和銷無鬆動地穩定保持在筒狀部件內，並可以簡單地抑制相對於磁性體的銷的同軸偏移或傾斜。特別是，在筒狀部件為樹脂制時有效。
進一步優選地，肋是以在將磁致伸縮傳感器或銷嵌入筒狀部件時能夠向擴徑方向變位的方式設置的。這種情況下，即使將銷嵌入筒狀部件並且肋和銷相接觸，也可以抑制肋自身磨損的情況。另外，即便將磁致伸縮傳感器嵌入筒狀部件並且肋和磁致伸縮傳感器接觸，也可以不給磁致伸縮傳感器自身的阻抗帶來影響地使磁致伸縮傳感器的特性穩定。
優選地，位置偏移抑制裝置具備在銷中與接觸面相反的一側的面以沿著軸方向延伸的方式設置的套環(カラ一)；以及用於將銷和套環一體化的固定裝置。在銷中與和磁性體接觸的面相反的一側的面以沿著軸方向延伸的方式設置套環，並通過固定裝置將銷和套環一體化。由此，可以將對磁性體施加載荷的銷基本上沿著軸方向延長，並可以使銷偏移或傾斜時的支點位置遠離銷和磁性體的接觸部。因而，可以簡單地抑制相對於磁性體的銷的同軸偏移或傾斜，並可以對磁性體沿著軸方向傳遞載荷。
另外優選地，位置偏移抑制裝置，是在銷側將外殼沿著軸方向且呈筒狀地延長而形成並且將銷嵌入的延長部。通過將銷嵌入磁致伸縮傳感器的外殼的延長部，從而能夠不增加零部件個數而簡單地抑制相對於磁性體的銷的同軸偏移或傾斜，並可對磁性體沿著軸方向傳遞載荷。
進一步優選地，位置偏移抑制裝置，包括在磁性體中與銷的接觸面上設置的圓錐狀的凹部，和在銷中與磁性體的接觸面上設置的、可嵌合到凹部內的半球狀的凸部。在這種情況下，只要將銷的半球狀的凸部嵌合到磁性體的圓錐狀的凹部內便可簡單地抑制同軸偏移或傾斜。
優選地，位置偏移抑制裝置，通過將磁性體中與銷的接觸面形成為平坦狀、並將銷中與磁性體的接觸面形成為球面狀而構成。在這種情況下，通過使銷的球面狀的接觸面接觸到磁性體的平面狀的接觸面上，而不是成為傾斜載荷的磁性體的外形角部上，從而可以對磁性體的平面狀的接觸面沿著軸方向施加載荷。
另外，也可以構成具備多個包括磁致伸縮傳感器、銷以及位置偏移抑制裝置的載荷檢測單元的載荷檢測裝置。
該發明很適合用於運輸機械，特別是，滑行艇和自行車。
該發明的上述的目的以及其他的目的、特徵、布局以及優點，根據與附圖相關地進行的以下的實施例的詳細的說明即可更加明了。
圖1是表示該發明的一個實施方式的載荷檢測裝置的剖面圖解圖。
圖2是表示圖1的載荷檢測裝置的電氣構成的框圖。
圖3A是表示該發明的其他的實施方式的剖面圖解圖，圖3B是圖3A所示的軸承環等的Z-Z剖面圖解圖。
圖4是表示該發明的其他的實施方式的剖面圖解圖。
圖5是表示該發明的進一步的其他的實施方式的剖面圖解圖。
圖6是表示圖5的實施方式的主要部分的圖解圖。
圖7是表示該發明的其他的實施方式的剖面圖解圖。
圖8是表示圖7所示的實施方式的主要部分的圖解圖。
圖9是表示比較例的剖面圖解圖。
圖10是表示實驗結果的表。
圖11是表示軸承環的變形例的平面圖。
圖12是圖11所示的軸承環的C-C剖面圖。
圖13的左半部分是圖11所示的軸承環的D-D剖面圖，右半部分是其正圖解圖。
圖14是圖13所示的軸承環的E-E剖面圖。
圖15是圖13所示的軸承環的F-F剖面圖。
圖16是表示適用了該發明的滑行艇的平面圖解圖。
圖17是表示圖16所示的滑行艇的電氣構成的框圖。
圖18是表示適用於圖16的滑行艇的載荷檢測裝置附近的圖解圖。
圖19是表示適用了該發明的電動自行車的圖解圖。
圖20是表示適用於圖19所示的電動自行車的載荷檢測裝置附近的圖解圖。
具體實施例方式
下面，參照
該發明的實施方式。
參照圖1，該發明的一個實施方式的載荷檢測裝置10，包括箱體單元12和安裝在該箱體單元12的兩端部上的2個力限制器(フオ一スリミツト)14。
箱體單元12，包括在身前一側沒有壁面的箱形的箱體外殼16。在箱體外殼16內的中央部收容有由螺絲18固定的電子電路基板20。
在箱體外殼16內的兩端部分別收容有磁致伸縮傳感器22。各磁致伸縮傳感器22，包括中空筒狀的外殼24、收納在外殼24內的繞線管(ボビン)26、纏繞在繞線管26上的線圈28、配置在線圈28的軸心並且在通過流經線圈28的電流而被磁化的同時在端部承受載荷的棒狀的磁性體30、用於密封外殼24和線圈28之間的O形環32。構成磁致伸縮傳感器22的線圈28的漆包線等導線34從外殼24引出，由收縮管36束攏然後被焊接在電子電路基板20的規定的端子上。
在這樣的箱體單元12的兩端部，在與磁致伸縮傳感器22相對應的位置上配置力限制器14。
力限制器14，是當從外部施加的載荷達到規定值或其以上時就抑制載荷並傳遞給磁致伸縮傳感器22，以防止磁致伸縮傳感器22的破損的裝置。力限制器14，包括沿著軸方向貫通的中空狀的力限制器外殼38。在力限制器外殼38內，嵌入有在外周面上安裝著O形環40以及防松墊圈42的單元44。
單元44包括承受來自於外部的載荷的按鈕46。按鈕46以其一端面從力限制器外殼38露出的方式配置，在按鈕46的外周面上安裝有軸承48，並且在按鈕46的另一端面上通過螺栓56一體地裝配有套環50、9片錐形墊圈52以及平墊圈54。在單元44的螺栓56的頭部覆蓋著銷58。
在以這種方式形成的力限制器14中，當在按鈕46上附加載荷時，按鈕46被按壓，力按照套環50的水平部、錐形墊圈52、平墊圈54、銷58的順序傳遞。當在按鈕46上施加某個程度(例如數百N(牛頓))的力時，螺栓56便從平墊圈54離開，而由錐形墊圈52吸收衝擊力。當進一步施加規定或其以上的力時，雖然按鈕46下降，但當其下降距離達到X、按鈕46的上面和力限制器外殼38的上面成為一個平面時，便不會再進一步下降，就會對載荷加以限制。通過以這種方式構成，從而相對於衝擊力和過載荷而對磁致伸縮傳感器22進行保護，防止磁致伸縮傳感器22的破損。
載荷檢測裝置10還包括軸承環60。軸承環60，被形成為中空大致圓筒狀，具有2個支承收容部62及64。以磁致伸縮傳感器22和銷58彼此相對並且磁性體30和銷58被配置在同軸上的方式，在支承收容部62內嵌入磁致伸縮傳感器22並且在支承收容部64內嵌入銷58。在支承收容部62的內面和磁致伸縮傳感器22之間填充密封部件66。將軸承環60的支承收容部62側筒狀部以及支承收容部64側筒狀部分別無鬆動地嵌入箱體外殼16以及力限制器外殼38內。
這樣一來，以磁性體30、單元44、和銷58位於同軸上的方式定位的箱體單元12和力限制器14，夾著O形環68以及平板70而被用4根螺栓72裝配在一起，在箱體單元12的兩側分別構成包括磁致伸縮傳感器22、銷58以及軸承環60的載荷檢測單元73。
另外，在電子電路基板20上構成如圖2所示的電路。即，將交流發送電路74連接在2個磁致伸縮傳感器22上，在磁致伸縮傳感器22的線圈28中流過規定的交流電流。在一方的磁致伸縮傳感器22上連接有可變電阻器76，在另一方的磁致伸縮傳感器22上連接有橋接(ブリツジ)固定電阻器78。2個磁致伸縮傳感器22的輸出電壓的差在通過交流差動放大電路80放大後，再通過全波整流電路82整流，進而，通過低通濾波器84抽出低頻波成分，從端子88輸出由直流放大電路86放大後的信號電壓。這樣，從端子88輸出與通過載荷檢測裝置10檢測到的載荷相對應的信號電壓。
根據載荷檢測裝置10，通過將磁致伸縮傳感器22和銷58沒有間隙地嵌入筒狀的1個軸承環60內，可以使磁性體30和銷58的位置關係穩定。因而，可以簡單地抑制相對於磁性體30的銷58的同軸偏移和傾斜，並可以對磁性體30沿其軸方向施加載荷，可以使相對於輸入載荷的輸出電壓穩定。另外，可以提高載荷檢測裝置10的合格率。
接著，參照圖3A以及圖3B，對該發明的其他的實施方式的載荷檢測裝置10a進行說明。
載荷檢測裝置10a，包括箱體單元12和安裝在該箱體單元12的兩端部的2個力限制器14a，但由於2個力限制器14a具有相同構成，因此在圖3A中只圖示一方來進行說明。對於後述載荷檢測裝置10b～10d也是同樣的。
在載荷檢測裝置10a的力限制器14a上，在套環50a內嵌有平墊圈54以及9片錐形墊圈52，將該狀態的套環50a的前端部沿著軸向嵌入銷58a。這樣一來，可以預先提高相對於銷58的套環50a的同軸度·垂直度的精度，進而再通過作為固定裝置的螺栓56a將套環50a一體地裝配在銷58a上，形成單元44a。在銷58a的外周面上預先安裝軸承48。並且，將構成單元44a的螺栓56a的頭部嵌入按鈕46a中。
載荷檢測裝置10a的軸承環60a，被形成為中空大致圓筒狀，具有2個支承收容部62a以及64a，進而在支承收容部64a內形成有一對肋65。一對肋65，分別被形成為大致長方形狀，以相互平行的方式設置，並作為銷58a的止轉部件而起作用。並且，以磁致伸縮傳感器22和銷58a彼此相對並且磁性體30和銷58a被配置在同軸上的方式，將磁致伸縮傳感器22嵌入支承收容部62a並且將銷58a嵌入支承收容部64a。在該實施方式中，將銷58a的外周面的一部分嵌合在一對肋65之間，阻止銷58a的旋轉。另外，將銷58a外周面中和肋65相接觸的部分形成為平面狀。在支承收容部62a的內面和磁致伸縮傳感器22之間介設密封部件66。將軸承環60a的支承收容部62a側筒狀部以及支承收容部64a側筒狀部分別無鬆動地嵌入箱體外殼16以及力限制器外殼38a內。
對於其他的結構，由於與圖1所示的載荷檢測裝置10相同，因此標以與載荷檢測裝置10相同標號或類似標號(在標號的末尾附加「a」)而省略其重複的說明。
這樣，通過形成將安裝有平墊圈54以及錐形墊圈52的套環50a嵌入銷58a並用螺栓56a緊固而被一體化的單元44a，可以使向磁性體30施加載荷的部件以包括銷58a、套環50a以及螺栓56a的方式構成，並可以將銷基本上沿著軸方向延長。並且，通過將這樣的單元44a的螺栓56a的頭部嵌入按鈕46a，可以將按鈕46a和力限制器外殼38a的接觸部A1作為銷58a偏移或傾斜時的支點位置，可將從磁性體30和銷58a的接觸部B1到支點位置A1的距離延長為比圖9所示的比較例的情況(參照支點位置A2、接觸部B2)還要長。
根據載荷檢測裝置10a，可以延長從接觸部B1到支點位置A1的距離，因此可以簡單地抑制相對於磁性體30的銷58a的同軸偏移或傾斜，可以對磁性體30在其軸方向上施加載荷，可以使相對於輸入載荷的輸出電壓穩定。另外，可提高載荷檢測裝置10的合格率。
進而，參照圖4，對該發明的其他的實施方式的載荷檢測裝置10b進行說明。
在載荷檢測裝置10b中，將磁致伸縮傳感器22b的外殼24b沿軸向且筒狀地延長而在銷58b側形成延長部23，將銷58b嵌入延長部23內。對於其他的結構，由於與圖1所示的載荷檢測裝置10相同，因此標以與載荷檢測裝置10相同標號或類似標號(在標號的末尾附加「b」)而省略其重複的說明。
根據載荷檢測裝置10b，通過將銷58b沒有間隙地嵌入外殼24b的延長部23內，可以不必使用軸承環而簡單地抑制相對於磁性體30的銷58b的同軸偏移或傾斜，可以對磁性體30在其軸方向上施加載荷，可以使相對於輸入載荷的輸出電壓穩定。另外，可提高載荷檢測裝置10b的合格率。
進而，參照圖5以及圖6，對該發明的其他的實施方式的載荷檢測裝置10c進行說明。
在載荷檢測裝置10c中，如圖6所示，在磁性體30c中與銷58c的接觸面上形成圓錐狀的凹部90，在銷58c中與磁性體30c的接觸面上形成可與凹部90嵌合的半球狀的凸部92。另外，將力限制器外殼38c形成為沿著軸方向貫通的中空大致筒狀，在該1個力限制器外殼38c內收容按鈕46c、銷58c以及磁致伸縮傳感器22c。對於其他的構成，由於只要參照圖1所示的載荷檢測裝置10即可很容易地理解，因此標以與載荷檢測裝置10相同的標號或類似的標號(在標號的末尾附加「c」)而省略其重複的說明。
根據載荷檢測裝置10c，只要將銷58c的半球狀的凸部92嵌合到磁性體30c的圓錐狀的凹部90內，便可以簡單地抑制相對於磁性體30c的銷58c的同軸偏移或傾斜。另外，通過在1個力限制器外殼38c內收容按鈕46c、銷58c以及磁致伸縮傳感器22c等的力的傳遞機構，可抑制同軸偏移或傾斜。因而，可以對磁性體30在其軸方向上施加載荷，並可以使相對於輸入載荷的輸出電壓穩定。另外，還可以提高載荷檢測裝置10c的合格率。
另外，參照圖7以及圖8，對該發明的其他的實施方式的載荷檢測裝置10d進行說明。
在載荷檢測裝置10d中，如圖8所示，將磁性體30中與銷58d的接觸面94形成為平坦狀，將銷58d中與磁性體30的接觸面96形成為球面狀。對於其他的構成，由於與圖1所示的載荷檢測裝置10相同，因此通過標以與載荷檢測裝置10相同的標號或相類似的標號(在標號的末尾附加「d」)而省略其重複的說明。
根據載荷檢測裝置10d，即便對磁性體30是從傾斜方向施加載荷，載荷也不會施加在磁性體30的角部98上而是施加在平坦的接觸面94上。因而，可抑制同軸偏移及傾斜，可以對磁性體30在其軸方向上施加載荷，並可使相對於輸入載荷的輸出電壓穩定。另外，可以提高載荷檢測裝置10d的合格率。
接著，對實驗例進行說明。
在該實驗例中，對上述實施方式的載荷檢測裝置10、10a、10d和作為比較例的圖9所示的載荷檢測裝置1，求取相對於載荷的電壓值的再現性，得到如圖10所示的實驗結果。
圖9所示的載荷檢測裝置1，沒有使用圖1所示的載荷檢測裝置10所包括的筒狀的軸承環，當向磁性體30施加載荷的部件(包括銷2)產生偏移或傾斜時的支點位置A2，靠近磁性體30和銷2的接觸部B2，且磁性體30以及銷2的接觸面都被形成為平坦狀。
作為實驗條件，在室溫25℃下施加500N的載荷，通過自動繪圖儀(autograph)(壓縮·拉伸·彎曲試驗機島津製作所社制、型號AG-1 5KN)測定相對於載荷的電壓值。將該處理重複10次，根據測定的電壓值分別對載荷檢測裝置10、10a、10d以及1，求出無偏方差(unbiasedvariance)以及無偏方差比(％)。
如從圖10所示的實驗結果所能了解的那樣，在載荷檢測裝置10、10a以及10d的情況下，可以看出任何一個與作為比較例的載荷檢測裝置1相比，都是無偏方差小無偏方差比大，並且電壓值的再現性良好。
另外，代替在圖1所示的載荷檢測裝置10中所使用的軸承環60，也可以使用圖11～圖13所示的軸承環100。
在軸承環100上，在磁致伸縮傳感器22側的支承收容部102的內周面104上等間隔地(在該實施方式中是120度間隔)形成有沿著軸方向延伸的3個肋106，同樣地，在銷58側的支承收容部108的內側面110上等間隔地(在該實施方式中是120度間隔)形成有沿著軸方向延伸的3個肋112。
肋106的剖面形狀例如以如圖14所示的方式形成，在各肋106的附近形成與肋106同樣地沿著軸方向延伸的剖面大致為半圓狀的槽114。在將磁致伸縮傳感器22嵌合到支承收容部102內時，肋106可以通過槽114向擴徑方向(用箭頭Y表示的直徑方向外側)變位。
同樣地，肋112的剖面形狀例如也以圖15所示的方式形成，在各肋112的附近形成與肋112同樣地沿著軸方向延伸的剖面大致為半圓狀的槽116。在將銷58嵌合到支承收容部108內時，肋112可以通過槽116向擴徑方向(用箭頭Y表示的直徑方向外側)變位。
通過這樣在軸承環100的內側面上形成向軸方向延伸的多個肋106、112，可以將磁致伸縮傳感器22和銷58無鬆動地穩定地保持在軸承環100內，並可以簡單地抑制相對於磁性體30的銷58的同軸偏移或傾斜。
另外，通過將肋106、112以可以向擴徑方向變位的方式設置，即使將銷58嵌入軸承環100並且肋112和銷58接觸，也可以抑制肋112自身的磨損。另外，即便將磁致伸縮傳感器22嵌入軸承環100並且肋106與磁致伸縮傳感器22接觸，也可以不給磁致伸縮傳感器22自身的阻抗造成影響地使磁致伸縮傳感器22的特性穩定。
特別是，肋106以及112在軸承環100為樹脂制的時候非常有效。
另外，載荷檢測裝置10可以很好地使用於如圖16所示的滑行艇上。
參照圖16以及圖17，滑行艇200包括船身202。在船身202的上部的甲板204上，設有駕船者跨坐的座位206，在座位206的左右設有用於駕船者放置雙腳的踏板208。在座位206的前方設有駕船者所把持的操縱把210，在船身202內搭載有噴水式推進裝置212。
噴水式推進裝置212，如眾所周知那樣，包括發動機214和噴射泵216而構成，通過藉助發動機214的動力將水從船身202的底部抽上來，並從設在噴射泵216的後端部的噴嘴導流裝置(ノズルデイフレクタ一)218使其向後方噴出，從而獲得推力。噴嘴導流裝置218，被以自如地向左右方向擺動的方式支撐在噴射泵216的後端部，並經由圖未示的推拉鋼纜(プツシユ·プルワイヤ)以及轉向搖臂連結在操縱把210的下端部。
發動機214，是被連接在其軸方向是船身202的前後方向地配置的曲軸220上的多氣缸發動機，在船身202的右側連接有吸氣裝置222，同時在船身202的左側連接有圖未示的排氣裝置。吸氣裝置222，與發動機214的各氣缸相對應地包括多個化油器，從各化油器向對應的氣缸提供燃料。各化油器包括節流閥224。
各節流閥224以互相連動的方式連結在一起，節流閥224中位於最靠近船身前側的節流閥，經由節流線纜228而連接在操縱把210的節流手柄226上。通過操作節流手柄226，將所有的節流閥224連動地開閉。另外，各節流閥224，被圖未示的復位用彈簧向關閉方向加載。
另外，在發動機214上，設有用於檢測曲軸220的轉速的發動機轉速傳感器230。發動機轉速傳感器230，向控制器232發送用於測定發動機轉速的信號。
操縱把210，包括駕船者所把持的把手234、安裝在把手234的中央部的轉向軸236、使轉向軸236貫通從而旋轉自如地支撐它的轉向軸承238、和用於將轉向軸承238固定在甲板204上的安裝用板240。在安裝用板240上裝設著載荷檢測裝置10，在以覆蓋把手234以及轉向軸236的方式設置並且與把手234同時旋轉的把罩242的兩側，分別安裝有用於推壓載荷檢測裝置10的按鈕46的臂244。
在轉向軸236的下端部，經由圖未示的轉向臂連接操縱用的推拉鋼纜。通過使把手234左右轉動，轉向臂向同一方向轉動，通過推拉鋼纜使噴嘴導流裝置218向左方或右方擺動。
另外，節流線纜228包括外部管228a和內部線228b，將節流線纜228穿插到轉向軸236內，將外部管228a連接在節流操作用伺服馬達246的臂248上，將內部線228b連接在節流閥224上。通過使伺服馬達246的臂248擺動，可以經由內部線228b來開閉節流閥224。
伺服馬達246，以通過減速器252來將馬達250的旋轉減速然後傳遞給臂248的方式構成，並通過反饋控制來驅動。該反饋控制，是通過如下所述而進行的，即，由設在臂248上的反饋電位計254檢測臂248的實際的擺動角度，驅動馬達250直到由操縱輔助裝置另外設定的臂248的目標角度和該實際的擺動角度相一致，由此而進行該反饋控制。
操縱輔助裝置是用於提高低速行駛時的操縱性的裝置，由連接在載荷檢測裝置10以及發動機轉速傳感器230上的控制器232、和控制器232控制的節流操作用伺服馬達246等構成，並由蓄電池256供電。
從載荷檢測裝置10向控制器232提供表示載荷的信號電壓，當該信號電壓所表示的載荷達到規定的載荷或其以上時，向伺服馬達246輸出應該使臂248擺動的信號。該規定載荷，被設定為在將把手234轉動到極限的狀態下(最大舵角時)、當進一步向把手234施加比通常的操縱時還大的力時由載荷檢測裝置10檢測到的載荷。
根據該操縱輔助裝置，通過在滑行艇200低速航行的狀態下將操縱把210轉動到極限，並進一步施加比通常還大的力，從而就會由控制器232來進行操縱控制。
由控制器232進行的操縱控制，通過與由載荷檢測裝置10檢測到載荷相對應地設定伺服馬達246的臂248的目標角度，並以臂248的角度達到該目標角度的方式來反饋控制伺服馬達246而進行。即，根據該操縱控制，以與來自於載荷檢測裝置10的輸出(相當於駕船者施加給操縱把210的力)的大小相對應的開度打開節流閥224，控制發動機214的輸出。另外，目標角度，將臂248以經由節流線228使節流閥224的開度增大的方式轉動的方向設為正(+)。
在這樣的滑行艇200中，如圖18所示，對於載荷檢測裝置10的按鈕46，通過臂244旋轉而接觸在按鈕46上從而施加手把載荷。因此，嚴密地說雖然對按鈕46沿著軸方向施加載荷較困難，但由於根據載荷檢測裝置10，可抑制同軸偏移或傾斜，因此在滑行艇200中也可以正確地檢測載荷。
進而，該發明也可以很好地使用於自行車。
參照圖19，對將該發明的載荷檢測裝置適用於電動自行車300的情況進行說明。
電動自行車300，包括手把302、前輪304、下管306、座管308、車座(鞍座)310、後輪312以及鏈輪314，在車身的大致中央下部設有動力單元316。
動力單元316，同時具有由人力實現的驅動系統和由電動馬達318實現的輔助動力系統，將騎車人的人力和輔助動力合成輸出。在動力單元316上，旋轉自如地連接著曲軸320，在曲軸320的左右安裝有曲柄322，在各曲柄322的端部上旋轉自如地軸支撐著腳踏板324。另外，在動力單元316上，設有用於與由人力輸入到曲軸320上的力矩的大小相對應地控制電動馬達318的輸出(輔助動力)的控制器326。
另外，在車座310的下方，且在座管308和後輪312圍著的空間內，可裝卸地裝設有蓄電池箱328，在蓄電池箱328內收納有由收縮包裝(シユリンクパツク)的多個單電池構成的圖未示的Ni-Cd蓄電池。
當騎車人蹬動腳踏板324而旋轉驅動曲軸320時，輸入到曲軸320上的力矩被圖20所示的載荷檢測裝置10e檢測出，控制器326根據所檢測出的力矩控制電動馬達318的輸出(輔助動力)。因而，從動力單元316輸出的人力和與之成比例的輔助動力的合力經由圖未示的鏈條被傳遞給鏈輪314，鏈輪314和後輪312被旋轉驅動，電動自行車300藉助人力和與之成比例的輔助動力而行駛。
參照圖20，動力單元316包括箱體330，在箱體330內收納有連接在曲軸320上的臂332以及載荷檢測裝置10e。另外，臂332經由行星齒輪機構的圖未示的環形齒輪而與滾子334連接。滾子334與載荷檢測裝置10e的按鈕46觸接。載荷檢測裝置10e由與圖1所示的載荷檢測裝置10的一方的載荷檢測單元73相當的部分構成。
在這樣的電動自行車300中，在行星齒輪機構的環形齒輪上產生與從曲軸320傳遞來的力矩成比例的反作用力，該反作用力經由滾子334作用在載荷檢測裝置10e的按鈕46上。由該壓縮載荷產生的線圈28的電壓變化作為檢測信號而被提供給控制器326，控制器326根據所輸入的檢測信號計算出力矩的大小，並按照該力矩控制電動馬達318的輸出(輔助動力)。
在這樣的電動自行車300中，由於通過臂332的旋轉來對載荷檢測裝置10e的按鈕46施加載荷，因此嚴密地說雖然對按鈕46在軸方向上施加載荷比較困難，但通過使用載荷檢測裝置10e就能夠在軸方向上施加載荷，能夠正確地檢測力矩。
另外，顯然在滑行艇200上也可以適用其他的實施方式的載荷檢測裝置10a～10d，在電動自行車300上也可以適用載荷檢測單元73a～73d。
另外，該發明也可以適用於滑行艇和電動自行車以外的任意的運輸機械。
雖然詳細地說明並圖示該發明，但很明顯這僅是作為簡單的圖解以及一個例子而使用的，不應該理解成是限定的，該發明的構思以及範圍僅由附加的權利要求的內容來限定。
權利要求
1.一種載荷檢測裝置，其具備磁致伸縮傳感器，該磁致伸縮傳感器包括中空狀的外殼，收納在前述外殼內的線圈，和配置在前述線圈的軸心、並且通過流過前述線圈的電流而被磁化、同時在端部承受載荷的棒狀的磁性體；銷，該銷具有用於向前述磁性體的端部施加載荷的接觸面並且與前述磁性體配置在同軸上；以及位置偏移抑制裝置，該位置偏移抑制裝置用於抑制相對於前述磁性體的前述銷的位置偏移。
2.如權利要求1所述的載荷檢測裝置，其中，前述位置偏移抑制裝置，是將前述磁致伸縮傳感器以及前述銷彼此相面對地嵌入的筒狀部件。
3.如權利要求2所述的載荷檢測裝置，其中，前述筒狀部件，在前述磁致伸縮傳感器側內側面以及前述銷側內側面的至少任意一方上具有向軸方向延伸的1個或其以上的肋。
4.如權利要求3所述的載荷檢測裝置，其中，前述肋，以在將前述磁致伸縮傳感器或前述銷嵌入前述筒狀部件時能夠向擴徑方向變位的方式設置。
5.如權利要求1所述的載荷檢測裝置，其中，前述位置偏移抑制裝置，包括在前述銷中與前述接觸面相反的一側的面上以沿著軸方向延伸的方式設置的套環，以及用於將前述銷和前述套環一體化的固定裝置。
6.如權利要求1所述的載荷檢測裝置，其中，前述位置偏移抑制裝置，是使前述外殼在前述銷側沿軸方向且呈筒狀地延長而形成並且將前述銷嵌入的延長部。
7.如權利要求1所述的載荷檢測裝置，其中，前述位置偏移抑制裝置，包括設在前述磁性體中與前述銷的接觸面上的圓錐狀的凹部，和設在前述銷中與前述磁性體的接觸面上、可嵌合到前述凹部內的半球狀的凸部。
8.如權利要求1所述的載荷檢測裝置，其中，前述位置偏移抑制裝置，通過將前述磁性體中與前述銷的接觸面形成為平坦狀，並將前述銷中與前述磁性體的接觸面形成為球面狀而構成。
9.如權利要求1至8的任意一項所述的載荷檢測裝置，其具備多個包括前述磁致伸縮傳感器、前述銷以及前述位置偏移抑制裝置的載荷檢測單元。
10.一種運輸機械，其包括權利要求1至8中任意一項所述的載荷檢測裝置。
11.一種滑行艇，其包括權利要求1至8中任意一項所述的載荷檢測裝置。
12.一種自行車，其包括權利要求1至8中任意一項所述的載荷檢測裝置。
全文摘要
提供一種可以穩定相對於輸入載荷的輸出電壓的載荷檢測裝置以及一種使用了它的運輸機械。載荷檢測裝置10包括磁致伸縮傳感器22。磁致伸縮傳感器22，包括中空狀的外殼24、收納在外殼24內的線圈28、和配置在線圈28的軸心並且在通過流過線圈28的電流而被磁化的同時在端部承受載荷的棒狀的磁性體30。進而，載荷檢測裝置10具備具有用於向磁性體30的端部施加載荷的接觸面並且與磁性體30配置在同軸上的銷58，以及用於抑制相對於磁性體30的銷58的位置偏移的軸承環60。將磁致伸縮傳感器22以及銷58以彼此相對的方式嵌入軸承環60。載荷檢測裝置10可很好地使用於滑行艇200。
文檔編號G01L1/12GK1707082SQ200510074988
公開日2005年12月14日 申請日期2005年6月7日 優先權日2004年6月7日
發明者原田佳典, 水野裕, 小柳智義, 金子義之 申請人:山葉發動機株式會社, 山葉海洋動力株式會社