(57)【要約】【課題】高精度かつ小型化した荷重検出装置を提供する。【解決手段】荷重検出装置１００は、荷重が入力される入力面１ａを有する板状の起歪体１と、起歪体１が載置されており、起歪体１の端部を入力面１ａの反対側から支持する環状座部２０と、起歪体１を入力面１ａに沿って見たときに、起歪体１の側方に向けて開き且つ少なくとも一部が起歪体１と重なっている溝部２５と、を有する支持部２と、溝部２５と起歪体１の入力面１ａ側の端部との隙間に圧入される楔としてのＣ型止め輪７と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷重が入力される入力面を有する板状の起歪体と、
前記起歪体が載置されており、前記起歪体の端部を前記入力面の反対側から支持する座部と、前記起歪体を前記入力面に沿って見たときに、前記起歪体の側方に向けて開き且つ少なくとも一部が前記起歪体と重なっている溝部と、を有する支持部と、
前記溝部と前記起歪体の入力面側の前記端部との隙間に圧入される楔と、を備えた荷重検出装置。
【請求項２】
前記起歪体は、円板状に形成されており、
前記溝部は、前記起歪体の外周に沿う環状溝であり、
前記楔は、一部に切欠きを有する環状に形成されたＣ型止め輪である請求項１に記載の荷重検出装置。
【請求項３】
前記Ｃ型止め輪は、弾性部材で形成されている請求項２に記載の荷重検出装置。
【請求項４】
前記起歪体の入力面側の前記端部は、径方向外側に向けて板厚が薄くなるように傾斜する環状の傾斜面である起歪体側端部傾斜面を有し、
前記Ｃ型止め輪は、前記溝部と前記起歪体側端部傾斜面との隙間に圧入されている請求項２または３に記載の荷重検出装置。
【請求項５】
前記溝部は、前記入力面側の端部に対向し且つ径方向内側に向けて前記入力面との距離が拡大するように傾斜する環状の傾斜面である溝側傾斜面を有する請求項２から４のいずれか一項に記載の荷重検出装置。
【請求項６】
前記溝部は、前記起歪体側端部傾斜面に対向し且つ径方向内側に向けて前記起歪体側端部傾斜面との距離が拡大するように傾斜する環状の傾斜面である溝側傾斜面を有する請求項４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、荷重検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
荷重検出装置は、たとえば入力された荷重に応じて歪を生ずる起歪体と、当該起歪体の歪量を検出するセンサとを備えて構成される。荷重検出装置は、たとえば、車両用シートに着座した乗員の体重（荷重）を検出すべく、車両に搭載される。車両に搭載された荷重検出装置は、乗員の体重に応じて車両動作を適切に制御すべく、高精度であることが要請される。また、車両を軽量化し、また、車室のスペースを十分に確保すべく、小型化が要請される。
【０００３】
特許文献１には、起歪体と、起歪体に取り付けられた、歪検出素子などを有するゲージ板と、アッパブラケットなどとを有する車両のシート用乗員荷重センサ（荷重検出装置の一例）が記載されている。このシート用乗員荷重センサの起歪体は、車両前後方向である長手方向の両端部をボルトなどで車両側に固定されている。
【０００４】
特許文献２には、起歪体と、荷重入力部と、荷重入力部に入力される荷重に応じた歪みを検出するセンサとを備えた荷重検出装置が記載されている。この荷重検出装置は、起歪体として、筒状の周壁部と、当該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た円板状の円板状部と、を備えており、周壁部と円板状部とは一体に形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１３４２３２号公報
【特許文献２】特開２０１３−２５０１６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記従来の荷重検出装置では、ある程度高精度での荷重の検出が実現されている。しかしながら、たとえば特許文献１に記載された荷重検出装置では、起歪体の両端をボルトなどで固定することを要するため、その固定座などを設けるべく、その長手方向において装置が大きくなってしまう。また、特許文献２に記載された荷重検出装置では、筒状の周壁部と円板状部とが一体に形成された起歪体を要するため、周壁部の筒の長手方向において装置が大きくなってしまう。したがって、高精度を維持しつつ小型化した荷重検出装置の提供が望まれる。
【０００７】
本発明は、かかる実状に鑑みて為されたものであって、その目的は、高精度かつ小型化した荷重検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するための本発明に係る荷重検出装置の特徴構成は、荷重が入力される入力面を有する板状の起歪体と、前記起歪体が載置されており、前記起歪体の端部を前記入力面の反対側から支持する座部と、前記起歪体を前記入力面に沿って見たときに、前記起歪体の側方に向けて開き且つ少なくとも一部が前記起歪体と重なっている溝部と、を有する支持部と、前記溝部と前記起歪体の入力面側の前記端部との隙間に圧入される楔と、を備えた点にある。
【０００９】
上記構成によれば、板状の起歪体は、その端部を支持部の座部で支持されて、座部で支持されていない部分のうち入力面から荷重が入力される。これにより、起歪体は、入力された荷重に応じて撓んで歪を生じ、当該歪の歪量を歪センサなどで検出することで、入力された荷重を検出することが可能となる。
【００１０】
そして上記構成によれば、起歪体は、支持部の溝部と起歪体の入力面側の端部との隙間に圧入される楔により、起歪体の入力面側から支持部の座部に向けて押圧されて、入力面側から座部に向かう方向において拘束される。さらに溝部は、起歪体の側面に向けて開いているため、起歪体は、楔により、溝部に向かう方向への移動を規制される。すなわち、上記構成によれば、溝部と、溝部と起歪体との隙間に圧入される楔という、部品点数が少なく簡易で、コンパクトな構成で、起歪体を、支持部に対して強固に固定することができる。
【００１１】
なお、上記のごとく起歪体は支持部に対して強固に固定されるため、大きな荷重を入力されても移動する（ズレを生じる）ことなく、入力された荷重に応じて精度高く歪を生じる。したがって、上記構成によれば、高精度かつ小型化した荷重検出装置を提供することができる。
【００１２】
本発明に係る荷重検出装置の更なる特徴構成は、前記起歪体は、円板状に形成されており、前記溝部は、前記起歪体の外周に沿う環状溝であり、前記楔は、一部に切欠きを有する環状に形成されたＣ型止め輪である点にある。
【００１３】
上記構成によれば、円板状の起歪体は、その端部を支持部の座部で支持されつつ、径方向における円板の内側を、載置面から浮いた状態とすることができる。これにより、起歪体の円板内側で、入力された荷重を受け止めて歪を生じ、当該歪の歪量を歪センサなどで検出することで、入力された荷重を検出することが可能となる。
【００１４】
また、上記構成によれば、環状の溝部と円板状の起歪体の入力面側の端部との間には、環状の隙間が生ずる。この環状の隙間に、Ｃ型止め輪を圧入することで、円板状の起歪体を、起歪体の外周から径方向内側向きに押圧し、起歪体を径方向において拘束することができる。これにより、起歪体は、大きな荷重を入力されても径方向のいずれの方向にも移動する（ズレを生じる）ことなく、入力された荷重に応じて精度高く歪を生じる。したがって、上記構成によれば、高精度かつ小型化した荷重検出装置を提供することができる。
【００１５】
本発明に係る荷重検出装置の更なる特徴構成は、前記Ｃ型止め輪は、弾性部材で形成されている点にある。
【００１６】
上記構成によれば、Ｃ型止め輪に、径方向外側に向けた押圧力を生じさせて、Ｃ型止め輪を、環状の溝部と円板状の起歪体の入力面側の端部との間に生じた環状の隙間に仮固定してから圧入することが可能となる。詳述すると、切欠きを閉じた状態のＣ型止め輪の環の直径を、環状の溝部と円板状の起歪体の入力面側の端部との間に生じた環状の隙間の直径よりもやや小さく形成し、切欠きが自然に開いた状態のＣ型止め輪の環の直径を当該環状の隙間の直径よりもやや大きく形成すれば、Ｃ型止め輪を当該環状の隙間に圧入すべく、当該環状の隙間に仮止めする際に、Ｃ型止め輪は、切欠きが開く方向の復元力を生ずる。これにより、Ｃ型止め輪は、径方向外側に向けた押圧力を生じて、自ら隙間に嵌り、固定される。
【００１７】
本発明に係る荷重検出装置の更なる特徴構成は、前記起歪体の入力面側の前記端部は、径方向外側に向けて板厚が薄くなるように傾斜する環状の傾斜面である起歪体側端部傾斜面を有し、前記Ｃ型止め輪は、前記溝部と前記起歪体側端部傾斜面との隙間に圧入されている点にある。
【００１８】
円板状の起歪体の軸心方向（以下では単に軸心方向と称する）における、入力面側から反対側の面に向かう向きを下り向きとし、その逆向きを上り向きとした場合、上記構成によれば、起歪体側端部傾斜面は、軸心方向における上り向きから起歪体の径方向外側の向きに傾いた向きに向く環状面として円板状の起歪体の端部に形成される。したがって上記構成によれば、Ｃ型止め輪により起歪体の起歪体側端部傾斜面を押圧することで、支持部に向かう向き（下り向き）と、起歪体の径方向内側とに向けて起歪体を支持部に拘束することができる。
【００１９】
本発明に係る荷重検出装置の更なる特徴構成は、前記溝部は、前記入力面側の端部に対向し且つ径方向内側に向けて前記入力面との距離が拡大するように傾斜する環状の傾斜面である溝側傾斜面を有する点にある。
【００２０】
上記構成によれば、溝側傾斜面と起歪体の入力面側の端部との間には、径方向内側に向けて拡大する隙間が形成される。これにより、当該隙間に対してＣ型止め輪を適切に圧入することが可能となる。
【００２１】
また上記構成によれば、溝側傾斜面は、溝を形成する窪みの面における、軸心方向における下る向きから起歪体の径方向内側に傾いた向きに向く環状面として形成される。また、溝側傾斜面の環は、起歪体の入力面側の端部の径方向外側に位置する。これにより、溝側傾斜面は、支持部に向かう向きと、起歪体の径方向内側とに向けてＣ型止め輪を支持することができる。したがってＣ型止め輪は、支持部に向かう向きと、起歪体の径方向内側とに向けて起歪体を安定して押圧する状態を維持することができる。
【００２２】
本発明に係る荷重検出装置の更なる特徴構成は、
前記溝部は、前記起歪体側端部傾斜面に対向し且つ径方向内側に向けて前記起歪体側端部傾斜面との距離が拡大するように傾斜する環状の傾斜面である溝側傾斜面を有する点にある。
【００２３】
上記構成によれば、溝側傾斜面と起歪体側端部傾斜との間には、径方向内側に向けて拡大する隙間が形成される。これにより、当該隙間に対してＣ型止め輪を適切に圧入することが可能となる。
【００２４】
また上記構成によれば、溝側傾斜面は、溝を形成する窪みの面における、軸心方向における下る向きから起歪体の径方向内側に傾いた向きに向く環状面として形成される。また、溝側傾斜面の環は、起歪体側端部傾斜面の環の径方向外側に位置する。これにより、溝側傾斜面は、支持部に向かう向きと、起歪体の径方向内側とに向けてＣ型止め輪を支持することができる。したがってＣ型止め輪は、支持部に向かう向きと、起歪体の径方向内側とに向けて起歪体の起歪体側端部傾斜面を安定して押圧する状態を維持することができる。
【発明の効果】
【００２５】
高精度かつ小型化した荷重検出装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】荷重検出装置の断面図
【図２】荷重検出装置の分解斜視図
【図３】起歪体と支持部の溝部および環状座部との構成を説明する図
【図４】起歪体におけるセンサユニットおよびセンサの配置図
【図５】歪の検出回路の説明図
【図６】起歪体と支持部の環状座部との別の構成を説明する図
【図７】起歪体と支持部の環状座部との別の構成を説明する図
【図８】起歪体と支持部の別の構成を説明する図
【図９】支持部の別の構成を説明する図
【発明を実施するための形態】
【００２７】
図１から図９に基づいて、本発明の実施形態に係る荷重検出装置について説明する。
【００２８】
〔全体構成の説明〕
図１には、荷重検出装置１００の断面を示している。図２には荷重検出装置１００の分解斜視図を示している。
【００２９】
荷重検出装置１００は、図１、図２に示すように、中央部に貫通孔１０を有する円板状の起歪体１と、起歪体１の入力面１ａから起歪体１の中心部に荷重を入力する荷重入力部４と、起歪体１を支持する円筒状の支持部２と、起歪体１の歪を検出する歪センサ３０を複数備えたセンサユニット３等を備えている。支持部２は筒の内側に、起歪体１を固定する溝部２５と、起歪体１の円板の外周の端部を荷重に抗して支持する座部である環状座部２０とを有する。なお、本実施形態において荷重入力部４は、貫通孔１０に挿通されたボルト４０のボルト頭部４０ａである。センサユニット３は、起歪体１の入力面１ａの反対側の面１ｂに貼付されている。図１、図２に示す軸心Ｇは、円板状の起歪体１の軸心を示している。
【００３０】
荷重検出装置１００は、荷重入力部４から起歪体１に荷重が入力されて起歪体１が荷重の大きさに応じた歪を生ずると、当該歪の大きさを歪センサ３０で検出することで荷重を検出する。
【００３１】
以下では、軸心Ｇの向きに沿う方向（以下では軸心方向と称する）における、起歪体１の入力面１ａ側から反対側の面１ｂに向かう向きを下方Ｌと称し、その逆向きを上方Ｕと称する。また、起歪体１の円板の径方向外側に向かう向きを外方Ｒ１と称し、径方向の内側に向かう向きを内方Ｒ２と称する場合がある。また、単に径方向、と記載した場合は、起歪体１の円板の径方向を意味するものとする。なお、起歪体１に対する荷重の入力方向は軸心Ｇの向きに沿っている。
【００３２】
荷重検出装置１００は、図１に示すように、その他の部材等として、起歪体１を支持部２に固定する楔としてのＣ型止め輪７、センサユニット３の回路基板４５を支持するホルダ４２、起歪体１とホルダ４２との間に挿入されるスペーサーリング４１、ボルト４０と螺合するなどして締結される固定ピン４９とを備える。
【００３３】
起歪体１、スペーサーリング４１、およびホルダ４２は、上方Ｕ側から下方Ｌ側に向けてこの順に、上方Ｕ側のボルト４０のボルト頭部４０ａと下方Ｌ側の固定ピン４９との間に挟み込まれ、ボルト４０と固定ピン４９とが締結されることで一体に固定される。起歪体１の面１ｂとスペーサーリング４１の上方Ｕ側の面とは当接している。スペーサーリング４１は、荷重の押圧方向視において、ボルト頭部４０ａと、ボルト頭部４０ａの径方向内側の範囲で重複している。なお、ホルダ４２は、下方Ｌに向けて延出する柱状のピン４２ａを有している。そして、回路基板４５は、軸心方向に沿う向きに貫通孔として固定穴４５ａを有している。ホルダ４２は、ピン４２ａを固定穴４５ａに挿入することで、ホルダ４２が回路基板４５をピン４２ａで保持する。
【００３４】
荷重検出装置１００の組み立ては以下のように行う。まず、センサユニット３を貼付した起歪体１、スペーサーリング４１、および回路基板４５を保持した状態のホルダ４２を、ボルト４０と固定ピン４９との間に挟み込んで一つのユニットとして固定する。次に、当該ユニットを支持部２の筒内部に挿入し、当該ユニットの起歪体１を環状座部２０に載置する。最後に、Ｃ型止め輪７を、起歪体１と溝２５との間に形成された隙間に圧入し、当該ユニットにおける起歪体１を支持部２に固定する。
【００３５】
〔詳細説明〕
〔各部の構成〕
起歪体１について説明する。起歪体１は、図１、図２に示すように、円板状に形成された部材である。起歪体１は、入力面１ａの反対側の面１ｂから円形に突出して形成される円形凸部１１と、円板の周端部（周縁部分）に形成された起歪体側端部傾斜面１２と、円板状の起歪体１の軸心Ｇと同軸心の貫通孔１０とを有する。また、起歪体１は、周端部から内方Ｒ２に窪むように形成された位置決め溝１２ｂを有する。起歪体１には、貫通孔１０に挿通されたボルト４０から荷重が入力される。なお、入力面１ａと面１ｂとは平行である。図３には、起歪体１の円板の周端部、および、当該周端部と係合する支持部２およびＣ型止め輪７の拡大図を示している。
【００３６】
起歪体側端部傾斜面１２は、外方Ｒ１に向けて起歪体１の板厚が薄くなるように傾斜する環状の傾斜面である。つまり、起歪体側端部傾斜面１２の面は、入力面１ａから見ると、外方Ｒ１に向けて下方Ｌ側に、一定の傾斜角を維持して直線状に下るように傾斜する、環状の傾斜面である。そして、起歪体側端部傾斜面１２は、軸心方向における上方Ｕ向きから外方Ｒ１向きに傾いた向きに向く環状の面である。起歪体側端部傾斜面１２の環の軸心は、円板状の起歪体１の軸心Ｇと同軸心である。
【００３７】
以下では、入力面１ａに対する起歪体側端部傾斜面１２の傾斜角度θ１（図３参照）を、入力面１ａに沿う面から下方Ｌに向けて開く角度（ただし鋭角側）として説明する。
【００３８】
なお、起歪体側端部傾斜面１２は、本実施形態では、一定の傾斜角を維持した直線状の傾斜面である場合を例示しているが、上方Ｕ側から下方Ｌに向けて曲線状（たとえば、外部に向けて凸になる曲線状）であってもよい。
【００３９】
円形凸部１１は、面１ｂから下方Ｌに向けて背の低い円柱状（円板状）に突出した凸部である。円形凸部１１の円柱の軸心は、円板状の起歪体１の軸心Ｇと同軸心である。円形凸部１１の周端部（周縁部分）には、起歪体側凸部傾斜面１３が形成されている。円形凸部１１は、下方Ｌに向けてやや窄む形状の円柱である。
【００４０】
起歪体側凸部傾斜面１３は、環状座部２０から離間するように外方Ｒ１に向けて傾斜する環状の傾斜面である。つまり起歪体側凸部傾斜面１３は、表面１１ｂから見ると、外方Ｒ１に向けて上方Ｕ側に一定の傾斜角を維持して直線状に上るように傾斜する、環状の傾斜面である。そして、起歪体側凸部傾斜面１３は、軸心方向における下方Ｌ向きから外方Ｒ１向きに傾いた向きに向く環状の面である。起歪体側凸部傾斜面１３の環の軸心は、円板状の起歪体１の軸心Ｇと同軸心である。
【００４１】
以下では、面１ｂ、すなわち、入力面１ａに対する起歪体側凸部傾斜面１３の傾斜角度θ３（図３参照）を、面１ｂに沿う面から下方Ｌに向けて開く角度（ただし鋭角側）として説明する。
【００４２】
なお、起歪体側凸部傾斜面１３は、本実施形態では、一定の傾斜角を維持した直線状の傾斜面である場合を例示しているが、曲線状（たとえば、外部に向けて凸になる曲線状）であってもよい。
【００４３】
円形凸部１１の表面１１ｂ（面１ｂのうち、円形凸部１１の範囲）は、貫通孔１０の開口を環の中心とする環状の平面になっており、円板状の起歪体１の軸心Ｇと同軸心である。表面１１ｂは、入力面１ａと平行である。表面１１ｂには、後述するようにセンサユニット３が貼付されている。
【００４４】
支持部２について説明する。支持部２は、荷重検出装置１００のケーシングであり、起歪体１を荷重に抗して支持する支持具であり、また、起歪体１を固定する固定具である。支持部２は、円筒状に形成されており、その円筒の内周面に、起歪体１の円形凸部１１を支持する環状座部２０と、環状座部２０よりも上方Ｕ側で起歪体１の側方に向けて開く溝部２５とを有する。円筒状の支持部２の筒の軸心は、円板状の起歪体１の軸心Ｇと重複している。起歪体１に対する径方向視において、起歪体１と溝部２５とは重複する。
【００４５】
環状座部２０は、起歪体１の面１ｂと所定距離だけ離間している座面２２と、円形凸部１１の起歪体側凸部傾斜面１３と環状に当接（接触）する支持部側傾斜面２１とを有する。支持部側傾斜面２１の軸心は、円筒状の支持部２の筒の軸心と同軸心であり、円板状の起歪体１の軸心Ｇと重複している。軸心方向視において、座面２２と起歪体１の周縁部の少なくとも一部は重複している。
【００４６】
座面２２は、環状の平面になっている。座面２２の環の軸心は、円筒状の支持部２の筒の軸心と同軸心であり、円板状の起歪体１の軸心Ｇと重複している。座面２２には、鉛直方向に沿い上方Ｕに延出する位置決めピン２ａが設けられている。位置決めピン２ａは起歪体１の位置決め溝１２ｂに嵌り込んでいる。
【００４７】
支持部側傾斜面２１は、環状座部２０の内周側の周端部（周縁部分）に形成されている。支持部側傾斜面２１は、座面２２とつながっており、起歪体１から離間するように内方Ｒ２に向けて傾斜する環状の傾斜面である。つまり、座面２２から見て、内方Ｒ２に向けて下方Ｌ側に一定の傾斜角を維持して直線状に傾斜する、環状の傾斜面である。そして、支持部側傾斜面２１は、上方Ｕ向きから内方Ｒ２向きに傾いた向きに向く面である。支持部側傾斜面２１の環の軸心は、円筒状の支持部２の筒の軸心と同軸心であり、円板状の起歪体１の軸心Ｇと重複している。
【００４８】
以下では、座面２２、すなわち、入力面１ａに対する支持部側傾斜面２１の傾斜角度θ４（図３参照）を、座面２２に沿う面から下方Ｌに向けて開く角度（ただし鋭角側）として説明する。起歪体側凸部傾斜面１３の傾斜角度θ３は、傾斜角度θ４よりもやや大きくなっている。本実施形態では、傾斜角度θ３は、傾斜角度θ４よりも５度だけ大きくなっている場合を例示して図示している。
【００４９】
なお、支持部側傾斜面２１は、本実施形態では、一定の傾斜角を維持した直線状の傾斜面である場合を例示しているが、曲線状（たとえば、外部に向けて凸になる曲線状）であってもよい。
【００５０】
溝部２５は、支持部２の内周面において、外方Ｒ１に向けて窪む環状溝である。溝部２５は、起歪体１の外周に沿うように形成されている。溝部２５は、本実施形態では外方Ｒ１に向けてＶ字形状に窪む溝であり、溝部２５の溝の上方Ｕ側には溝側傾斜面２６が形成されている。
【００５１】
溝側傾斜面２６は、起歪体１の起歪体側端部傾斜面１２に対向し且つ内方Ｒ２に向けて起歪体側端部傾斜面１２との距離が拡大するように傾斜する環状の傾斜面である。つまり、内方Ｒ２に向けて上方Ｕ側に一定の傾斜角を維持して直線状に傾斜する、環状の傾斜面である。そして、溝側傾斜面２６は、下方Ｕ向きから内方Ｒ２向きに傾いた向きに向く面である。溝側傾斜面２６の環の軸心は、円筒状の支持部２の筒の軸心と同軸心であり、円板状の起歪体１の軸心Ｇと重複している。
【００５２】
以下では、入力面１ａに対する溝側傾斜面２６の傾斜角度θ２（図３参照）を入力面１ａに沿う面から上方Ｕに向けて開く角度（ただし鋭角側）として説明する。傾斜角度θ２は、起歪体側端部傾斜面１２の傾斜角度θ１よりもやや大きくなっている。本実施形態では、傾斜角度θ２は、傾斜角度θ１よりも５度だけ大きくなっている場合を例示して図示している。
【００５３】
なお、溝側傾斜面２６は、本実施形態では、一定の傾斜角を維持した直線状の傾斜面である場合を例示しているが、曲線状（たとえば、内側に向けて凹む曲線状）であってもよい。
【００５４】
Ｃ型止め輪７について説明する。図２に示すように、Ｃ型止め輪７は、一部に切欠きを有する環状（Ｃ字型の形状）の部材であり、弾性部材で形成されている。荷重検出装置１００に装着される前のＣ型止め輪７の断面は円形である。Ｃ型止め輪７は、本実施形態では、金属のバネ材で形成されている。Ｃ型止め輪７は、後述するように、起歪体１を支持部２に固定するための固定具としての楔として用いられる。
【００５５】
Ｃ型止め輪７の環の切欠きの端部７ａおよび端部７ｂは互いに離間しており、端部７ａと端部７ｂとの間には隙間が設けられている。Ｃ型止め輪７は、端部７ａと端部７ｂとが近づく方向に変形させると、バネ材の復元力で端部７ａと端部７ｂとが離間するように、Ｃ型止め輪７の環の外周を外方Ｒ１方向に押圧する。換言すると、Ｃ型止め輪７の環の直径が縮径するように変形させると、Ｃ型止め輪７の環の直径が、縮径前の直径まで拡径する力を生ずる。
【００５６】
〔起歪体の固定方法の説明〕
起歪体１が支持部２に固定される態様について説明する。起歪体１は、支持部２の環状座部２０に載置された状態で、支持部２に固定される。起歪体１は、起歪体１の位置決め溝１２ｂを、環状座部２０の座面２２の位置決めピン２ａに嵌めることで、起歪体１の周方向に対する位置決めがされる。
【００５７】
起歪体１が支持部２の環状座部２０に載置されると、起歪体１の円形凸部１１が、環状座部２０の環に内側から嵌る。本実施形態では、起歪体１の起歪体側凸部傾斜面１３の傾斜角度θ３は、環状座部２０の支持部側傾斜面２１の傾斜角度θ４よりもやや大きくなっているため、支持部側傾斜面２１の環の内側に、円形凸部１１における起歪体側凸部傾斜面１３の部分が支持部側傾斜面２１に沿うように嵌り、起歪体側凸部傾斜面１３と支持部側傾斜面２１とが狭い幅の環状の当接面を形成する。これにより、円板状の起歪体１の軸心Ｇが、円筒状の支持部２の軸心と一致するように自然と精度高く位置決めされる（いわゆる、調芯効果を得ることができる）。このような、円形凸部１１および環状座部２０の構成により、起歪体１が支持部２に対して自然と位置決めされるため、起歪体１を支持部２の環状座部２０に載置する際の組み付けの作業性が向上する。また、起歪体１を支持部２の環状座部２０に載置する際の組み付け精度が向上する。この組み付け精度の向上により、起歪体１の歪み方が精度よく均一になり、後述する歪センサ３０による歪の検出精度が向上する。これにより、荷重検出装置１００の荷重の検出精度が向上する。
【００５８】
円板状の起歪体１は、支持部２の環状座部２０に載置されると、その周端部が下方Ｕから環状座部２０で支持される。ボルト４０から荷重が入力される起歪体１の内周側は、起歪体１が支持部２に支持されている状態で、環状座部２０からから浮いた状態になっている。これにより、起歪体１の内周側は、荷重の入力に応じて、軸心方向に撓むことが可能となる。
【００５９】
起歪体１が支持部２の環状座部２０に載置されると、起歪体１の周端部と、支持部２の溝部２５との間に所定の隙間が形成される。具体的には、起歪体側端部傾斜面１２と溝側傾斜面２６との間の隙間である。本実施形態では、溝部２５の溝側傾斜面２６の傾斜角度θ２は、起歪体１の起歪体側端部傾斜面１２の傾斜角度θ１よりも大きくなっているため、起歪体１の起歪体側端部傾斜面１２と、溝部２５の溝側傾斜面２６との間に、内方Ｒ２から上方Ｕに傾いた向きに向けて拡大していく環状隙間Ｃ（図３参照）が形成される。
【００６０】
この環状隙間Ｃに、Ｃ型止め輪７を楔として圧入することで、Ｃ型止め輪７が起歪体側端部傾斜面１２及び溝側傾斜面２６と当接し、溝側傾斜面２６との接点を支点にして、Ｃ型止め輪７が起歪体側端部傾斜面１２を強く押圧する。これにより、起歪体１は環状座部２０に向けて、すなわち、下方Ｌに向けて押圧されて、軸心方向においてＣ型止め輪７と環状座部２０とに拘束される。また、起歪体１は起歪体１外周を、外方Ｒ１側から内方Ｒ２側に向けて押圧されて、径方向においてＣ型止め輪７と環状座部２０（支持部２）とに拘束される。すなわち、起歪体１はＣ型止め輪７により、環状座部２０に強固に固定される。
【００６１】
また、環状隙間ＣにＣ型止め輪７を圧入することで、起歪体側端部傾斜面１２と溝側傾斜面２６との距離がＣ型止め輪７の直径により起歪体１の全周にわたって定まって、起歪体１が支持部２の筒内部において自然と精度よく位置決めされて組み付けられる。この組み付け精度の向上により、起歪体１の歪み方が精度よく均一になり、後述する歪センサ３０による歪の検出精度が向上する。これにより、荷重検出装置１００の荷重の検出精度が向上する。
【００６２】
Ｃ型止め輪７は、Ｃ型止め輪７の環の直径が縮径するように変形させて、支持部２の筒の内側に挿入し、環状隙間Ｃに嵌めて仮止めする。この仮止めの際、バネ材で形成されたＣ型止め輪７には、Ｃ型止め輪７の環の直径が、縮径前の直径まで拡径する復元力を生ずる。これにより、Ｃ型止め輪７は、自身の復元力で環状隙間Ｃに自らを押し付けるようにして、環状隙間Ｃに仮止めされた状態を維持するため、仮止めのための取り付け時の作業性が良い。仮止めしたＣ型止め輪７は、冶具などで環状隙間Ｃに圧入される。このように、環状隙間Ｃを設け、これに楔としてＣ型止め輪７を用いることで、起歪体１を支持部２に取り付けて固定する際の作業性が向上する。
【００６３】
Ｃ型止め輪７は、バネ材で形成されているため、環状隙間Ｃに圧入された後も上述の仮止めにかかる説明と同様に、自身の復元力で環状隙間Ｃの起歪体側端部傾斜面１２と溝側傾斜面２６とに自らを押し付ける。したがって、Ｃ型止め輪７は、環状隙間Ｃに圧入された後、容易に外れない。たとえば、起歪体１に荷重が入力された際にも、Ｃ型止め輪７は環状隙間Ｃから外れない。このように、断面円形であって、バネ材で形成されたＣ型止め輪７を環状隙間Ｃに楔として圧入する構成により、組み付け時（圧入時）の作業性と、組み付け後（圧入後）の耐久性とを両立することが可能となる。
【００６４】
上述のごとく、起歪体１の円板の周端部に形成された起歪体側端部傾斜面１２と起歪体１の側方に向けて（内方Ｒ２向きに）開く支持部２における溝部２５の溝側傾斜面２６との間に形成された環状隙間ＣにＣ型止め輪７を楔として圧入することで起歪体１を支持部２に固定する構成により、荷重検出装置１００は、径方向においても軸心方向においても、起歪体１を支持部２に固定して拘束することができる。そして、当該固定においてその他の特別な構造を要しないため荷重検出装置１００を簡便でコンパクトに構成することができる。また、起歪体１の支持部２に対する固定が不用意に解除されることが無い。これにより、荷重検出装置１００は、軸心方向および径方向において小型化される。
【００６５】
〔歪および荷重の検出についての説明〕
〔歪センサおよびセンサユニットについて〕
図４、図５を基にして、センサユニット３について説明する。センサユニット３は、歪を検出する歪センサ３０を複数個、ワンパッケージ化したユニットである。センサユニット３は、薄板状のフレキシブル基板として形成されている。
【００６６】
センサユニット３には、それぞれの歪センサ３０と接続された複数の信号線を有するフレキシブルフラットケーブル４５ｆの一端が接続されている。フレキシブルフラットケーブル４５ｆの他端は、センサユニット３からの歪センサ３０の信号を処理する回路が搭載された回路基板４５に接続されている。回路基板４５には、歪センサ３０の信号を外部に出力する出力線（図示せず）が接続されている。
【００６７】
図４に示されるように、歪センサ３０は、円形凸部１１を上方Ｕに見て、貫通孔１０に対して点対象となるように円形凸部１１の表面１１ｂに配置される。なお、歪センサ３０が配置されるのは、表面１１ｂにおける、スペーサーリング４１が当接していない範囲に限られる。
【００６８】
本実施形態では、歪センサ３０は公知の歪検出素子により構成される。詳細説明は省略するが、歪検出素子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、抵抗値が変化する。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。本実施形態では、起歪体１の歪による表面１１ｂの変形にともなって歪センサ３０が歪む。荷重検出装置１００は、この歪センサ３０に生じた歪みを検出することで荷重を検出する。
【００６９】
本実施形態では、複数の歪センサ３０により、第１センサ群３１と第２センサ群３２とが構成されている。
【００７０】
第１センサ群３１は、感度方向が環状の表面１１ｂにおける周方向になるように、歪センサ３０が貫通孔１０の周囲に周方向に均等配置される。本実施形態では、第１センサ群３１は、４つの歪センサ３０を備えて構成される。これら４つの歪センサ３０は、貫通孔１０を中心として均等に、９０度毎に位置をずらして配置される。
【００７１】
また、第２センサ群３２は、感度方向が表面１１ｂにおける径方向（起歪体１の径方向に同じ）になるように、貫通孔１０の周囲に周方向に均等配置される。本実施形態では、第２センサ群３２は、４つの歪センサ３０を備えて構成される。これら４つの歪センサ３０は、貫通孔１０を中心として均等に、９０度毎に位置をずらして配置される。
【００７２】
このような第１センサ群３１と第２センサ群３２とは、第１センサ群３１が第２センサ群３２の径方向内側になるように配設される。
【００７３】
本実施形態では、第１センサ群３１および第２センサ群３２のそれぞれを構成する４つの歪検出素子のうち、径方向に互いに対向する２つの歪検出素子を直列接続することで、図５に示されるようにホイートストンブリッジ回路を歪の検出回路として構成する。このホイートストンブリッジ回路は、歪検出素子に引張力が作用した場合には抵抗値が増大し、歪検出素子に圧縮力が作用した場合には抵抗値が減少するように構成されている。このような抵抗値の変化を電圧または電流の変化により求め、荷重を検出している。このような歪検出素子および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。
【００７４】
〔歪および荷重の検出について〕
荷重検出装置１００による荷重の検出について包括的に説明する。ボルト４０のボルト頭部４０ａに荷重が下方Ｌに向けて入力されると、ボルト４０が起歪体１の貫通孔１０の外周部を下方Ｌに向けて付勢する。
【００７５】
起歪体１の貫通孔１０の外周部が付勢されると、起歪体１は、起歪体側凸部傾斜面１３と支持部２の支持部側傾斜面２１との当接面のみを支点として撓み、歪む。これにより、起歪体１は、起歪体側凸部傾斜面１３の内方Ｒ２側の部分（つまり、表面１１ｂ）に応力が集中して撓んで歪む。この起歪体１の撓みをテコに例えると、起歪体側凸部傾斜面１３と支持部２の支持部側傾斜面２１との当接面をテコの支点とした場合、ボルト４０に付勢される貫通孔１０の外周部がいわゆる力点であり、Ｃ型止め輪７と起歪体側端部傾斜面１２との当接面がいわゆる作用点に対応する。
【００７６】
上述のごとく、起歪体１が起歪体側凸部傾斜面１３と支持部２における環状座部２０の支持部側傾斜面２１との当接面をテコの支点として撓む際、起歪体側凸部傾斜面１３と支持部側傾斜面２１とは狭い幅の当接面（以下では、単に支点Ｐと称する）を形成しているため、起歪体１はこの支点Ｐよりも内方Ｒ２側の部分（つまり、表面１１ｂ）においてさらに大きく撓んで歪む。この撓みは、起歪体１が円形凸部１１や起歪体側凸部傾斜面１３を有しない場合、および、環状座部２０が支持部側傾斜面２１を有しない場合比べて、急峻で、大きな歪を伴う撓みとなる。つまり、本実施形態における起歪体１や支持部２の構成によれば、従来の荷重検出装置の起歪体や支持部の構成に比べて、所定の大きさの荷重を加えられた場合においてより大きな歪を生ずる。そのため、たとえば小さな応力が起歪体１に入力された場合にも、歪センサ３０は、大きな歪として検出できる。これにより、表面１１ｂに貼付されたセンサユニット３の歪センサ３０は、高い感度で荷重に伴う歪を検出する。歪センサ３０が高い感度で歪を検出するため、荷重検出装置１００は、高い感度（高精度）で荷重を検出可能となる。また、小さい直径の起歪体１を用いても、大きな歪を得ることができるため、荷重検出装置１００を小さく構成することができる。
【００７７】
上述のごとく、起歪体１は、軸心方向、および起歪体１の径方向においてＣ型止め輪７と環状座部２０とに拘束されて、環状座部２０（支持部２）に固定される。したがって、起歪体１が付勢されても、起歪体１と環状座部２０との相対的な位置関係が変化しない。つまり、起歪体１が付勢されても、起歪体１と環状座部２０との相対的な位置関係のズレに伴う歪（ノイズ）が生じない。これにより、表面１１ｂに貼付されたセンサユニット３の歪センサ３０は、高いＳＮ比で荷重に伴う歪を高精度に検出することができる。
【００７８】
以上のようにして、高精度かつ小型化した荷重検出装置を提供することができる。
【００７９】
〔別実施形態〕
（１）上記実施形態では、起歪体１の起歪体側凸部傾斜面１３の傾斜角度θ３は、環状座部２０の支持部側傾斜面２１の傾斜角度θ４よりもやや大きくなっており、起歪体１における円形凸部１１の起歪体側凸部傾斜面１３と支持部２における環状座部２０の支持部側傾斜面２１とが環状に当接する場合を説明した。また、起歪体１が支持部２の環状座部２０に載置されると、起歪体１の円形凸部１１が、支持部側傾斜面２１の環に内側から嵌り、起歪体側凸部傾斜面１３が支持部側傾斜面２１と狭い幅の環状の当接面を形成することで、円板状の起歪体１の軸心Ｇが、円筒状の支持部２の軸心と一致するように位置決めされる構成を説明した。しかしながら、起歪体側凸部傾斜面１３もしくは支持部側傾斜面２１のうちいずれか一方を設けない構成とすることもできる。
【００８０】
たとえば、起歪体側凸部傾斜面１３を設けない構成においては、起歪体１を支持部２の環状座部２０に載置した際に、円形凸部１１が支持部側傾斜面２１の環に内側から嵌り、さらに図６に示すように、円形凸部１１の下方Ｌ側における外方Ｒ１側の端部（つまり、円形凸部１１の角部１１Ｃ）が、支持部側傾斜面２１と環状に当接すればよい。この場合、角部１１Ｃが支点Ｐに対応する。
【００８１】
たとえば、支持部側傾斜面２１を設けない構成においては、起歪体１を支持部２の環状座部２０に載置した際に、円形凸部１１が環状座部２０の環に内側から嵌り、さらに図７に示すように、環状座部２０の上方Ｕ側における内方Ｒ２側の端部（つまり、環状座部２０の角部２０Ｃ）が、円形凸部１１の起歪体側凸部傾斜面１３と環状に当接すればよい。この場合、起歪体側凸部傾斜面１３における角部２０Ｃと当接する線が支点Ｐに対応する。
【００８２】
また、起歪体１の起歪体側凸部傾斜面１３の傾斜角度θ３と環状座部２０の支持部側傾斜面２１の傾斜角度θ４とを同じ大きさにして、起歪体側凸部傾斜面１３と支持部側傾斜面２１とを平行に構成してもよい。この場合、起歪体側凸部傾斜面１３の最大の直径を、支持部側傾斜面２１の最大の直径よりも大きく構成することが好ましい。
【００８３】
（２）上記実施形態では、起歪体１の起歪体側端部傾斜面１２と、溝部２５の溝側傾斜面２６との間に、内方Ｒ２から上方Ｕに傾いた向きに向けて拡大していく環状隙間Ｃが形成される場合を説明したが、環状隙間Ｃは内方Ｒ２から上方Ｕに傾いた向きに向けて拡大していく隙間に限られない。
【００８４】
たとえば、起歪体側端部傾斜面１２と溝側傾斜面２６とが平行になるようにして、環状隙間Ｃが平行な隙間として形成される場合もある。環状隙間Ｃは、Ｃ型止め輪７を楔として圧入可能な隙間であって、圧入されたＣ型止め輪７が圧入された状態を自然と維持できる形状の隙間であればよい。
【００８５】
また、起歪体側端部傾斜面１２と溝側傾斜面２６との間の隙間が内方Ｒ２から上方Ｕに傾いた向きに向けて縮小する場合や、図８に示すような、溝部２５が外方Ｒ１に向けて角張ったＵ字形状に窪む溝として形成される場合のように、溝部２５の溝の上方Ｕ側に溝側傾斜面２６が形成されない場合でも、溝部２５と起歪体側端部傾斜面１２との間に形成された隙間が、Ｃ型止め輪７を楔として圧入可能なものであればよい。また、溝部２５と起歪体側端部傾斜面１２との間に形成された隙間の形状は、当該隙間に圧入されたＣ型止め輪７が圧入された状態を自然と維持できるものであればよい。
【００８６】
（３）上記実施形態では、起歪体１を支持部２に固定する楔としてのＣ型止め輪７を用い、さらに、Ｃ型止め輪７は、一部に切欠きを有する環状の部材であり、バネ材で形成されている場合を説明したが、起歪体１を支持部２に固定する楔は、この態様に限られない。
【００８７】
起歪体１を支持部２に固定する楔は、環状隙間Ｃなどに圧入可能であれば、一体の環状、もしくは、複数個に分割された円弧状に形成されていてもよい。また、当該楔は、圧入された後に容易に変形して楔として緩みを生じない材料（たとえばバネ材ではない鋼）で形成されていればよい。
【００８８】
（４）上記実施形態では、起歪体１が支持部２の環状座部２０に載置されると、起歪体１の円形凸部１１が、支持部側傾斜面２１の環に内側から嵌り、起歪体側凸部傾斜面１３が支持部側傾斜面２１と狭い幅の環状の当接面を形成することを説明した。また、これにより、円板状の起歪体１の軸心Ｇが、円筒状の支持部２の軸心と一致するように自然と精度高く位置決めされるという調芯効果を得られることを説明した。この場合、調芯効果により一致させた起歪体１の軸心Ｇと円筒状の支持部２の軸心とがずれて、荷重検出装置１００の荷重検出精度が低下しないように、当該当接面を滑りにくくする表面処理を行うことがある。
【００８９】
当接面を滑りにくくする表面処理としては、たとえば、起歪体側凸部傾斜面１３と支持部側傾斜面２１とのいずれか一方、もしくは両方の面を粗くする加工が例示される。面を粗くする加工の例示としては、ブラスト処理で面を荒らしたり、エンドミルなどで掘削して起歪体側凸部傾斜面１３や支持部側傾斜面２１を形成する際に面に生じた波形の加工面をそのまま残したりする方法（たとえば、スキャロップ仕上げ）が例示される。
【００９０】
このように当接面を滑りにくくする表面処理として面を粗くする加工をする場合、面が十分に粗くなければ当接面を滑りにくくする効果を適切に得ることができなくなり、逆に面が過剰に粗くなると調芯効果を適切に得ることができなくなる。面を粗くする加工を行う場合の好ましい面粗度の範囲は、算術平均（いわゆる面粗度Ｒａ）で見た場合、０．６マイクロメートル以上１．２マイクロメートル以下である。
【００９１】
（５）上記実施形態では、支持部２の環状座部２０は、起歪体１の円板の外周の端部を荷重に抗して支持する座部であり、起歪体１の円板の外周の端部に形成された起歪体側端部傾斜面１２と起歪体１の側方に向けて（内方Ｒ２向きに）開く支持部２における溝部２５の溝側傾斜面２６と間に形成された環状隙間ＣにＣ型止め輪７を楔として圧入することで起歪体１を支持部２に固定する構成を説明したが、起歪体１を支持部２に固定する構成はこの態様に限られない。
【００９２】
たとえば、図９に示すように、上記実施形態で説明した支持部２と異なり、円柱状の本体部８１を有する内側支持部８（支持部の別の例）を用い、内側支持部８の外周に起歪体１を嵌めて、起歪体１を内側支持部８に固定する場合もある。
【００９３】
この場合、内側支持部８は、本体部８１の柱側面から径方向外側（外方Ｒ１側）に向けて延在する環状の平面を有する内側座部８０（座部の別の例）と、内側座部８０の上方Ｕ側に、本体部８１の柱側面から径方向内側（内方Ｒ２側）に向けて環状に窪む内側溝部８５（溝部の別の例）を有する。起歪体１は、貫通孔１０を本体部８１に嵌めて、起歪体１の内周の端部を内側座部８０に載置する。なお、内側溝部８５は、起歪体１を内側座部８０に載置した状態で、起歪体１の貫通孔１０の内側から起歪体１の側方に向けて開き且つ起歪体１の径方向視において、内側溝部８５と起歪体１が重複するように配置する。そして、Ｃ型止め輪７などの楔を内側溝部８５に圧入して起歪体１を内側支持部８に固定する。なお、図９には、内側溝部８５が起歪体１の径方向外側向きからやや下方Ｌに傾いた向きに向けて開く溝である場合を図示している。
【００９４】
なお、Ｃ型止め輪７は、Ｃ型止め輪７の環の直径が拡大するように変形させて、内側支持部８の本体部８１に嵌めて内側溝部８５まで押し込んで、起歪体１と内側溝部８５との隙間に仮止めする。この仮止めの際、バネ材で形成されたＣ型止め輪７には、Ｃ型止め輪７の環の直径が、拡大前の直径まで縮径する復元力を生ずる。これにより、Ｃ型止め輪７は、自身の復元力で起歪体１と内側溝部８５との隙間に自らを押し付けるようにして、当該隙間に仮止めされた状態を維持するため、仮止めのための取り付け時の作業性が良い。仮止めしたＣ型止め輪７は、冶具などで当該隙間に圧入される。
【００９５】
なお、上記実施形態（別実施形態を含む、以下同じ）で開示される構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示される構成と組み合わせて適用することが可能であり、また、本明細書において開示された実施形態は例示であって、本発明の実施形態はこれに限定されず、本発明の目的を逸脱しない範囲内で適宜改変することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００９６】
本発明は、荷重検出装置に適用できる。
【符号の説明】
【００９７】
１      ：起歪体
１ａ    ：入力面
１ｂ    ：面
２      ：支持部
７      ：Ｃ型止め輪
１２    ：起歪体側端部傾斜面
１３    ：起歪体側凸部傾斜面
２０    ：環状座部（座部）
２１    ：支持部側傾斜面
２５    ：溝部
２６    ：溝側傾斜面
１００  ：荷重検出装置
Ｒ１    ：外方（径方向外側）
Ｒ２    ：内方（径方向内側）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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