(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１方向に沿って貫通する取付用貫通孔が設けられている取付部、前記取付部の一側方に設定される変形部、前記変形部の一側方に設定される受け部からなり、前記受け部に前記第１方向の荷重が加わったときに前記変形部が弾性変形可能な板状の弾性変形部材と、
前記変形部の前記第１方向に向いた一面側または他面側に配設され前記変形部の変形に応じた歪情報を出力する歪検出手段と、
前記取付部の前記第１方向に向いた一面側または他面側との少なくとも一方であって前記取付用貫通孔の周囲に固着された環状取付部材と、を備えた荷重センサであって、
前記環状取付部材は、前記取付用貫通孔より径が大きい環状外周部を有し、前記環状外周部のうち前記変形部に最も近い変形部側縁部を除く前記環状外周部に沿って前記弾性変形部材に固定された固着部が設けられているとともに、
前記変形部側縁部が、前記取付部から前記受け部に向かう第２方向に対して直交する第３方向に沿って延在するように配設され、
前記受け部は、前記荷重が印加される支持部材に前記第１方向から挟持されており、
前記支持部材は、前記変形部に最も近い挟持端部が前記第３方向に沿って延在するように配設され、
前記支持部材は、前記第１方向に沿って貫通する受け部貫通孔に挿通されたボルトと、
前記ボルトに螺合し、前記ボルトのボルトヘッドの当接部とともに前記受け部を挟持するためのナットと、
前記ナットと前記受け部との間に配置されるスペーサと、を備え、
前記当接部および前記スペーサは、それぞれ前記挟持端部を有し、前記挟持端部が前記第３方向に沿って延在するように配設されていることを特徴とする荷重センサ。
【請求項２】
前記受け部貫通孔の開口形状は円形ではない第１の形状であり、
前記ボルトは前記受け部貫通孔に挿入される係合凸部を有し、
前記係合凸部は前記第１方向から平面視して前記第１の形状に対応した形状を有し、前記受け部貫通孔に係合することを特徴とする請求項１に記載の荷重センサ。
【請求項３】
前記スペーサは前記弾性変形部材に固定された固着部が設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の荷重センサ。
【請求項４】
前記取付用貫通孔の径は、前記環状取付部材の内径以下の大きさであることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の荷重センサ。
【請求項５】
前記第１方向から平面視して、前記環状取付部材は、前記環状外周部が前記変形部側縁部を１辺とする直線状の４辺を含む略四角形状であり、
前記第２方向に沿った他の２辺には、前記弾性変形部材に固定された固着部がそれぞれ少なくとも一箇所ずつ設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の荷重センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、荷重センサに関し、特に、車両用シートに着座する乗員の重量を検出する荷重センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、シートベルトやエアバッグ等の各種安全装置の性能を向上させるため、車両用シートに着座している乗員の重量に合わせてこれらの安全装置の動作をコントロールする場合がある。例えば、助手席に小さな子供を座らせている場合や補助具（チャイルドシート）を装着して乳幼児を載せている場合、エアバックを動作させると逆に危険である。そのため、シートに着座している乗員の概ねの体格をその重量によって識別し、エアバックの動作を制御するために、荷重センサを用いたシート用乗員荷重検出装置が開発されている。
【０００３】
図１０は特許文献１に開示されているシート用乗員荷重検出装置１００が用いられたシートの斜視図であり、図１１はシート用乗員荷重検出装置１００を示す分解斜視図である。
【０００４】
図１０に示すように、シートクッションの下面に組付けられるフレーム１１７の下面４隅はシート用乗員荷重検出装置１００を介して一対のアッパレール１１６（フロア側固定部材）に固定されている。図１１に示すように、シート用乗員荷重検出装置１００は、起歪体１２０と、起歪体１２０の下面に貼付された歪ゲージＧ１、Ｇ２と、起歪体１２０の中央部に垂直方向に固定されシート１１１のフレーム１１７に固定される連結軸１２３とを備えている。さらに、シート用乗員荷重検出装置１００は、起歪体１２０を両端部でアッパレール１１６に固定する一端固定支持部材としての第１ロアブラケット１２１と、他端嵌着支持部材としての第２ロアブラケット１２２とを備えている。起歪体１２０の中央部には中央穴１３８が穿設され、中央穴１３８には連結軸１２３の中軸部１３９が圧入されている。起歪体１２０の一方の端部には固定穴１３０が、他方の端部には取付穴１３５が形成されている。第１ロアブラケット１２１は、図１１に示すように、所定厚さの一端ベース部１２９と、一端ベース部１２９から突出して固定穴１３０に圧入される一端中軸部１３１と、一端中軸部１３１から突出する先軸部１３２と、中心に貫通して穿設された取付面取付穴１３３から構成されている。第２ロアブラケット１２２は、所定厚さの他端ベース部１３４と、他端ベース部１３４から突出して取付穴１３５に遊嵌される他端中軸部１３６と、中心に貫通して穿設された取付面取付穴１３７から構成されている。
【０００５】
起歪体１２０は、シート１１１に着座する乗員の荷重が連結軸１２３を介して起歪体１２０に付加されると、その両端部を第１ロアブラケット１２１、第２ロアブラケット１２２に両端支持されて撓み、起歪体１２０の表面には荷重に比例して歪が生じるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−１３４２２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、起歪体（弾性変形部材）に対して、第１ロアブラケット（環状取付部材）を圧入で固定しているので、弾性変形部材に形成する固定穴（取付用貫通孔）が大きくなり、耐荷重性能が低下してしまう、という問題があった。上記のようにシート用乗員荷重検出装置に適用する場合には、耐荷重性能が低下すると、例えば衝突事故等の際に車両用シートが外れてしまうことも考えられ、また、長年の使用により金属疲労を起こしてしまうことも考えられ、車両の安全上の問題もあった。
【０００８】
本発明は、上述した課題を解決するもので、耐荷重性能を高めることのできる荷重センサ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】
【０００９】
本発明の荷重センサは、第１方向に沿って貫通する取付用貫通孔が設けられている取付部、前記取付部の一側方に設定される変形部、前記変形部の一側方に設定される受け部からなり、前記受け部に前記第１方向の荷重が加わったときに前記変形部が弾性変形可能な板状の弾性変形部材と、前記変形部の前記第１方向に向いた一面側または他面側に配設され前記変形部の変形に応じた歪情報を出力する歪検出手段と、前記取付部の前記第１方向に向いた一面側または他面側との少なくとも一方であって前記取付用貫通孔の周囲に固着された環状取付部材と、を備えた荷重センサであって、前記環状取付部材は、前記取付用貫通孔より径が大きい環状外周部を有し、前記環状外周部のうち前記変形部に最も近い変形部側縁部を除く前記環状外周部に沿って前記弾性変形部材に固定された固着部が設けられているとともに、前記変形部側縁部が、前記取付部から前記受け部に向かう第２方向に対して直交する第３方向に沿って延在するように配設され、前記受け部は、前記荷重が印加される支持部材に前記第１方向から挟持されており、  前記支持部材は、前記変形部に最も近い挟持端部が前記第３方向に沿って延在するように配設され、前記支持部材は、前記第１方向に沿って貫通する受け部貫通孔に挿通されたボルトと、前記ボルトに螺合し、前記ボルトのボルトヘッドの当接部とともに前記受け部を挟持するためのナットと、前記ナットと前記受け部との間に配置されるスペーサと、を備え、前記当接部および前記スペーサは、それぞれ前記挟持端部を有し、前記挟持端部が前記第３方向に沿って延在するように配設されていることを特徴とする。
【００１０】
この構成によれば、環状取付部材が弾性変形部材に固着されて一体化しているので、大きな荷重が加えられても取付用貫通孔の周囲部分は引きちぎられにくくなる。さらに、環状取付部材は、環状外周部のうち変形部に最も近い変形部側縁部は溶接等の固着部が設けられていないので、歪による固着部の破損を防止することができ、歪検出手段の特性への悪影響を防止することができる。さらに、変形部側縁部が第３方向に沿って延在するように配設されているので、変形部が撓んだときに環状取付部材の変形部側縁部が応力を線で受けるので、歪が１点に集中せず、歪の集中による塑性変形を抑制できる。よって、耐荷重性能を高めることのできる荷重センサを提供することができる。
【００１２】
この構成によれば、支持部材は、挟持端部が第２方向に沿って延在するように配設されているので、受け部側でも歪の集中による塑性変形を抑制できる。
【００１４】
この構成によれば、ボルトを介して荷重が受け部に加わるが、ボルトヘッドの当接部およびナット側のスペーサが第３方向に沿って延在する挟持端部をそれぞれ有しているので、確実に歪の集中による塑性変形を抑制できる。また、簡単な構成で受け部を支持することができる。
【００１５】
また、本発明の荷重センサにおいて、前記受け部貫通孔の開口形状は円形ではない第１の形状であり、前記ボルトは前記受け部貫通孔に挿入される係合凸部を有し、前記係合凸部は前記第１方向から平面視して前記第１の形状に対応した形状を有し、前記受け部貫通孔に係合することを特徴とする。
【００１６】
この構成によれば、受け部貫通孔と係合凸部とを円形ではない第１の形状に形成し、受け部貫通孔と係合凸部とを係合させることで、ナットをボルトに螺合させる際にボルトが回転するのを防止することができる。これにより、精度よく、当接部の挟持端部を第３方向に沿って延在するように配設することができる。
【００１７】
また、本発明の荷重センサにおいて、前記スペーサは前記弾性変形部材に固定された固着部が設けられていることを特徴とする。
【００１８】
この構成によれば、スペーサは弾性変形部材に固定されているので、ナットをボルトに螺合した際に共回りすることがない。これにより、精度よく、スペーサの挟持端部を第３方向に沿って延在するように配設することができる。
【００１９】
また、本発明の荷重センサにおいて、前記取付用貫通孔の径は、前記環状取付部材の内径以下の大きさであることを特徴とする。
【００２０】
この構成によれば、取付用貫通孔を小さくしているので、大きな荷重が加えられても取付用貫通孔の周囲部分は引きちぎられにくくなり、耐荷重性能を高めることができる。
【００２１】
また、本発明の荷重センサにおいて、前記第１方向から平面視して、前記環状取付部材は、前記環状外周部が前記変形部側縁部を１辺とする直線状の４辺を含む略四角形状であり、前記第２方向に沿った他の２辺には、前記弾性変形部材に固定された固着部がそれぞれ少なくとも一箇所ずつ設けられていることを特徴とする。
【００２２】
この構成によれば、荷重センサの製造が容易である。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、環状取付部材が弾性変形部材に固着されて一体化しているので、大きな荷重が加えられても取付用貫通孔の周囲部分は引きちぎられにくくなる。さらに、環状取付部材は、環状外周部のうち変形部に最も近い変形部側縁部は溶接等の固着部が設けられていないので、歪による固着部の破損を防止することができ、歪検出手段の特性への悪影響を防止することができる。さらに、変形部側縁部が第３方向に沿って延在するように配設されているので、変形部が撓んだときに環状取付部材の変形部側縁部が応力を線で受けるので、歪が１点に集中せず、歪の集中による塑性変形を抑制できる。したがって、耐荷重性能を高めることのできる荷重センサを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施形態の荷重センサを示す斜視図である。
【図２】ボルトおよびナットを除いた状態で、斜め下方から見た荷重センサを示す斜視図である。
【図３】斜め上方から見た荷重センサを示す分解斜視図である。
【図４】斜め下方から見た荷重センサを示す分解斜視図である。
【図５】荷重センサを示す正面図である。
【図６】ナットを除いた状態の荷重センサを示す平面図である。
【図７】荷重センサを示す底面図である。
【図８】弾性変形部材の取付用貫通孔の説明図である。
【図９】比較例の荷重センサにおける弾性変形部材の取付用貫通孔の説明図である。
【図１０】従来のシート用乗員荷重検出装置が用いられたシートの斜視図である。
【図１１】従来のシート用乗員荷重検出装置を示す分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
［第１実施形態］
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、分かりやすいように、図面は寸法を適宜変更している。
【００２６】
図１は、本発明の実施形態の荷重センサ１を示す斜視図である。図２は、ボルト５０およびナット６０を除いた状態で、斜め下方から見た荷重センサ１を示す斜視図である。図３は、斜め上方から見た荷重センサ１を示す分解斜視図である。図４は、斜め下方から見た荷重センサ１を示す分解斜視図である。図５は、荷重センサ１を示す正面図である。図６は、ナット６０を除いた状態の荷重センサ１を示す平面図である。図７は、荷重センサ１を示す底面図である。図８は、弾性変形部材１０の取付用貫通孔１１ａの説明図である。
【００２７】
本実施形態の荷重センサ１は、図１および図２に示すように、板状の弾性変形部材１０と、歪検出手段２０と、環状取付部材３０と、を備え、支持部材４０が取り付けられている。
【００２８】
弾性変形部材１０は、金属材で板状に形成され、図３および図４に示すように、第１方向（図のＺ１−Ｚ２方向）に沿って貫通する取付用貫通孔１１ａが設けられている取付部１１、取付部１１の一側方に設定される変形部１２、変形部１２の一側方に設定される受け部１３からなる。弾性変形部材１０は、取付部１１が固定された状態で受け部１３に第１方向（Ｚ１−Ｚ２方向）の荷重が加わったときに変形部１２が弾性変形可能な板厚で形成される。なお、図の説明を分かりやすくするために、以下、第１方向を上下方向、第２方向を左右方向、第３方向を前後方向とするが、それぞれ、図のＺ１−Ｚ２方向、Ｘ１−Ｘ２方向、Ｙ１−Ｙ２方向を意味し、荷重センサ１の使用時の方向を限定するものではない。
【００２９】
変形部１２の上下方向（Ｚ１−Ｚ２方向）に向いた一面（下面）側には、図４および図７に示すように、歪検出手段２０が配設されている。歪検出手段２０は、変形部１２の変形に応じた歪情報を出力するものである。図４および図７に示す歪検出手段２０は、受け部貫通孔１３ａの左右方向（Ｘ１−Ｘ２方向）に対称のブリッジ回路を構成するように配置された歪検出素子２１を備え、歪情報を電気信号に変換するための電気部品と図示しない配線が形成されている。なお、この具体的な構成に限定されるものではなく、例えば、変形部１２の上側に配設されてもよい。
【００３０】
取付部１１には、金属材からなる環状取付部材３０が固着されている。図１〜図７に示すように、本実施形態の荷重センサ１では、環状取付部材３０が弾性変形部材１０の左右にある取付部１１の上側と下側との合計４箇所に配置されている。
【００３１】
図３および図４に示すように、それぞれの環状取付部材３０は、内周部３０ｂの径が取付用貫通孔１１ａの径よりも大きくなっている。また、それぞれの環状取付部材３０は、取付用貫通孔１１ａより径が大きい環状外周部３０ａを有し、環状外周部３０ａのうち変形部１２に最も近い変形部側縁部３０ｄが、取付部１１から受け部１３に向かう左右方向（Ｘ１−Ｘ２方向）に対して直交する前後方向（Ｙ１−Ｙ２方向）に沿って延在するように配設されている。そして、変形部側縁部３０ｄを除く環状外周部３０ａに沿って固着部３１が設けられている。具体的には、上下方向（Ｚ１−Ｚ２方向）から平面視して、環状取付部材３０は、環状外周部３０ａが変形部側縁部３０ｄを１辺とする直線状の４辺を含む略四角形状であり、左右方向に沿った他の２辺には、弾性変形部材１０に固定された固着部３１がそれぞれ少なくとも一箇所ずつ（図では４箇所ずつ）設けられている。
【００３２】
本実施形態の荷重センサ１では、固着部３１が溶接によって点状に形成されている。なお、本明細書において、溶接とは、銀ろう付けや半田付け等、２つの被接合部材を、溶融させた接合用部材によって固着させるものを含む。ただし、必要とされる耐荷重性能に応じて、荷重センサ１の受ける荷重で溶接が破壊されないことが必要である。
【００３３】
このように、変形部１２に近い変形部側縁部３０ｄを除いて溶接すれば、歪検出手段２０の特性に悪影響を及ぼす可能性が少ない。また、取付部１１の変形部１２に近い領域は歪量が大きいので、この領域に環状外周部３０ａを溶接すると溶接部分の破損が考えられるが、変形部側縁部３０ｄ側を除いて溶接すれば、溶接部分の破損を防止することができる。
【００３４】
さらに、変形部側縁部３０ｄが、前後方向（Ｙ１−Ｙ２方向）に沿って延在するように配設されているので、変形部１２の弾性変形は、前後方向（Ｙ１−Ｙ２方向）での反りが少ないものとなる。
【００３５】
一方、受け部１３には、図３および図４に示すように、Ｚ１−Ｚ２方向に沿って貫通する受け部貫通孔１３ａが設けられている。受け部１３には、ボルト５０とナット６０とスペーサ７０とを備えた支持部材４０が取り付けられている。より具体的には、ボルト５０が受け部貫通孔１３ａに受け部１３の下側から挿通されて、受け部１３の上側において、スペーサ７０を介してナット６０がボルト５０に螺合し、ボルトヘッドの当接部５１とスペーサ７０で受け部１３を挟持する構成である。これにより、簡単な構成で受け部１３を支持することができる。ボルトヘッドの当接部５１とスペーサ７０は、それぞれ、Ｚ１−Ｚ２方向から見て略矩形に形成されており、変形部１２に最も近い側の１辺を挟持端部４０ａとする。挟持端部４０ａは、前後方向（Ｙ１−Ｙ２方向）に沿って延在するように配設される。
【００３６】
受け部貫通孔１３ａの開口形状は円形ではない第１の形状（図８に示す６角形状）であり、ボルト５０は受け部貫通孔１３ａに挿入される係合凸部５２を有し、係合凸部５２はＺ１−Ｚ２方向から平面視して第１の形状に対応した形状を有し、受け部貫通孔１３ａに係合する。これにより、ボルトヘッドの当接部５１は、挟持端部４０ａが前後方向（Ｙ１−Ｙ２方向）に沿って延在するように弾性変形部材１０に当接する。また、ナット６０をボルト５０に螺合させる際にボルト５０が回転するのを防止することができる。これにより、精度よく、当接部５１の挟持端部４０ａを前後方向（Ｙ１−Ｙ２方向）に沿って延在するように螺合できる。
【００３７】
スペーサ７０は、金属材で板状に形成され、受け部貫通孔１３ａの開口形状対応した開口を有している。本実施形態の荷重センサ１は、スペーサ７０に固着部７１が設けられている。スペーサ７０は、受け部貫通孔１３ａに開口が合わせられた状態で、弾性変形部材１０の受け部１３に固着部７１を介して固定される。本実施形態の荷重センサ１では、固着部７１が溶接によって形成されている。固着部７１は、スペーサ７０の外周のＹ１側およびＹ２側に５箇所ずつ設けられている。スペーサ７０は弾性変形部材１０に固定されているので、ナット６０をボルト５０に螺合した際に共回りすることがない。これにより、精度よく、スペーサ７０の挟持端部４０ａを前後方向（Ｙ１−Ｙ２方向）に沿って延在するように配設することができる。また、変形部１２側に面した挟持端部４０ａ側に、固着部７１を設けていないので、固着部７１を溶接で形成しても、変形部１２に悪影響を及ぼす可能性が少ない。
【００３８】
上述したように、環状取付部材３０の環状外周部３０ａの変形部１２に最も近い変形部側縁部３０ｄが前後方向（Ｙ１−Ｙ２方向）に沿って延在するように配設され、ボルトヘッドの当接部５１とスペーサ７０の挟持端部４０ａが前後方向に沿って延在するように配設される。これにより、支持部材４０から加えられた荷重によって変形部１２が撓んだときに環状取付部材３０の変形部側縁部３０ｄが応力を線で受けるので、歪が１点に集中せず、歪の集中を抑制できる。このため、受け部貫通孔１３ａと取付用貫通孔１１ａのそれぞれの中心を結んだ直線上に集中する応力を前後方向に分散させて、弾性変形部材１０に加わる最大応力を低減することができる。また、変形部１２の撓みが左右方向（Ｘ１−Ｘ２方向）における上下方向（Ｚ１−Ｚ２方向）の変形となるので、この方向の歪情報を出力するように配置された歪検出素子２１にとっても好ましい。
【００３９】
また、環状取付部材３０およびスペーサ７０は、変形部側縁部３０ｄおよび挟持端部４０ａが弾性変形部材１０に当接する状態で、変形部側縁部３０ｄおよび挟持端部４０ａ側以外のところが溶接されて固着部３１および固着部７１が形成されている。このため、固着部３１および固着部７１を溶接で形成していても、歪検出手段２０の特性に悪影響を及ぼす可能性が少ない。
【００４０】
さらに、本実施形態の荷重センサ１では、弾性変形部材１０の取付部１１に設けられた取付用貫通孔１１ａの径は、環状取付部材３０の内周部３０ｂの径より小さい。この効果について、以下の比較例と比較して示す。
【００４１】
従来のように圧入で固定している比較例の荷重センサ２００について説明する。図９は、比較例の荷重センサ２００における弾性変形部材２１０の圧入用貫通孔２１１ａの説明図である。環状取付部材２３０は、圧入用貫通孔２１１ａに圧入される圧入部２３１と取付部２１１の裏面に当接する基部２３２とを有している。基部２３２の基部外周部２３２ａは圧入用貫通孔２１１ａの径より大きく、基部内周部２３２ｂは取り付け部材（図示しない）の外径とほぼ等しい径に形成されている。基部内周部２３２ｂの径は取り付け部材（図示しない）の外径より小さくできないので、図９に示すように、圧入用貫通孔２１１ａの径と圧入部２３１の外径は基部内周部２３２ｂの径より大きくしなければならない。このため、取付部２１１の前後方向（Ｙ１−Ｙ２方向）の幅における圧入用貫通孔２１１ａの占める割合が大きくなる。したがって、取付部２１１の残りの幅寸法Ｗ２１１が小さくなって、荷重を受けたときに、最も幅が小さいところから亀裂が入りやすくなってしまう。
【００４２】
また、圧入部２３１が圧入用貫通孔２１１ａに圧入される環状取付部材２３０は、取付部２１１の上側または下側のいずれか一方にしか取り付けることができない。このため、比較例の取付部２１１は圧入用貫通孔２１１ａ近傍から折れ曲がるように変形しやすく、取付部２１１が変形してしまうと変形部１２に配置されている歪検出素子２１の出力に誤差を生じる懸念があった。
【００４３】
本実施形態の荷重センサ１のように、弾性変形部材１０の取付用貫通孔１１ａの径を取り付け部材（図示しない）の外径とほぼ等しい最小の径に形成して、取付用貫通孔１１ａの前後方向の周囲部分の幅寸法Ｗ１１を最大にすれば、強度が増し亀裂が入りにくくなる。これにより、大きな荷重が加えられても取付用貫通孔１１ａの周囲部分は引きちぎられにくくなり、耐荷重性能を高めることができる。また、取付部１１の上側と下側との両側に溶接によって一体化された環状取付部材３０を備えることで、弾性変形部材１０の取付部１１で変形しにくい。このため、荷重を受けたときの撓みが変形部１２に生じ、適切に歪検出素子２１で検出されるようにすることができる。
【００４４】
本実施形態の荷重センサ１では、受け部１３の受け部貫通孔１３ａに対しても、受け部１３の上側に溶接によって一体化されたスペーサ７０を備え、ナット６０をボルト５０に螺合させることで変形しにくい構成とした。これにより、受け部１３側でも歪の集中による塑性変形を抑制できる。このため、受け部１３に荷重を受けたときの撓みが変形部１２に生じ、適切に歪検出素子２１で検出されるようにすることができる。
【００４５】
なお、弾性変形部材１０をステンレスの板材から形成している場合、塑性変形による歪検出誤差を生じないためには、最大の応力を３３０Ｎ／ｍｍ2以下とすることが好適であった。上述の形状で部材を構成するとともに、最大応力が約３００Ｎ／ｍｍ2となるように、弾性変形部材１０の板厚が選定された。なお、この最大応力は、一般的に用いられている０．２％ひずみ耐力や降伏点における応力と比べると、かなり小さい値である。本実施形態の荷重センサ１では、上述のように、変形部１２が撓んだときの歪の集中を抑えることができる構成とすることによって、板厚を厚くし過ぎないで、最大応力を低減することができる。
【００４６】
以下、本実施形態としたことによる効果について説明する。
【００４７】
本実施形態の荷重センサ１は、Ｚ１−Ｚ２方向に沿って貫通する取付用貫通孔１１ａが設けられている取付部１１、取付部１１の一側方に設定される変形部１２、変形部１２の一側方に設定される受け部１３からなり、受け部１３にＺ１−Ｚ２方向の荷重が加わったときに変形部１２が弾性変形可能な板状の弾性変形部材１０と、変形部１２のＺ１−Ｚ２方向に向いた一面側または他面側に配設され変形部１２の変形に応じた歪情報を出力する歪検出手段２０と、取付部１１のＺ１−Ｚ２方向に向いた一面側または他面側との少なくとも一方であって取付用貫通孔１１ａの周囲に固着された環状取付部材３０と、を備えた荷重センサ１であって、環状取付部材３０は、取付用貫通孔１１ａより径が大きい環状外周部３０ａを有し、環状外周部３０ａのうち変形部１２に最も近い変形部側縁部３０ｄを除く環状外周部３０ａに沿って弾性変形部材１０に固定された固着部３１が設けられているとともに、変形部側縁部３０ｄが、取付部１１から受け部１３に向かうＸ１−Ｘ２方向に対して直交するＹ１−Ｙ２方向に沿って延在するように配設されている。
【００４８】
この構成によれば、環状取付部材３０が弾性変形部材１０に固着されて一体化しているので、大きな荷重が加えられても取付用貫通孔１１ａの周囲部分は引きちぎられにくくなる。さらに、環状取付部材３０は、環状外周部３０ａのうち変形部１２に最も近い変形部側縁部３０ｄは溶接等の固着部３１が設けられていないので、歪による固着部３１の破損を防止することができ、歪検出手段２０の特性への悪影響を防止することができる。さらに、変形部側縁部３０ｄがＹ１−Ｙ２方向に沿って延在するように配設されているので、変形部１２が撓んだときに環状取付部材３０の変形部側縁部３０ｄが応力を線で受けるので、歪が１点に集中せず、歪の集中による塑性変形を抑制できる。よって、耐荷重性能を高めることのできる荷重センサ１を提供することができる。また、荷重を受けたときの最大応力が小さくなるので、金属疲労を起こしにくいものとすることができる。
【００４９】
また、本実施形態の荷重センサ１において、受け部１３は、荷重が印加される支持部材４０にＺ１−Ｚ２方向から挟持されており、支持部材４０は、変形部１２に最も近い挟持端部４０ａがＹ１−Ｙ２方向に沿って延在するように配設されている。
【００５０】
この構成によれば、支持部材４０は、挟持端部４０ａがＸ１−Ｘ２方向に沿って延在するように配設されているので、受け部１３側でも歪の集中による塑性変形を抑制できる。
【００５１】
また、本実施形態の荷重センサ１において、支持部材４０は、Ｚ１−Ｚ２方向に沿って貫通する受け部貫通孔１３ａに挿通されたボルト５０と、ボルト５０に螺合し、ボルト５０のボルトヘッドの当接部５１とともに受け部１３を挟持するためのナット６０と、ナット６０と受け部１３との間に配置されるスペーサ７０と、を備え、当接部５１およびスペーサ７０は、それぞれ挟持端部４０ａを有し、挟持端部４０ａがＹ１−Ｙ２方向に沿って延在するように配設されている。
【００５２】
この構成によれば、ボルト５０を介して荷重が受け部１３に加わるが、ボルトヘッドの当接部５１およびナット６０側のスペーサ７０がＹ１−Ｙ２方向に沿って延在する挟持端部４０ａをそれぞれ有しているので、確実に歪の集中による塑性変形を抑制できる。また、簡単な構成で受け部１３を支持することができる。
【００５３】
また、本実施形態の荷重センサ１において、受け部貫通孔１３ａの開口形状は円形ではない第１の形状であり、ボルト５０は受け部貫通孔１３ａに挿入される係合凸部５２を有し、係合凸部５２はＺ１−Ｚ２方向から平面視して第１の形状に対応した形状を有し、受け部貫通孔１３ａに係合する。
【００５４】
この構成によれば、受け部貫通孔１３ａと係合凸部５２とを円形ではない第１の形状に形成し、受け部貫通孔１３ａと係合凸部５２とを係合させることで、ナット６０をボルト５０に螺合させる際にボルト５０が回転するのを防止することができる。これにより、精度よく、当接部５１の挟持端部４０ａをＹ１−Ｙ２方向に沿って延在するように配設することができる。
【００５５】
また、本実施形態の荷重センサ１において、スペーサ７０は弾性変形部材１０に固定された固着部７１が設けられている。
【００５６】
この構成によれば、スペーサ７０は弾性変形部材１０に固定されているので、ナット６０をボルト５０に螺合した際に共回りすることがない。これにより、精度よく、スペーサ７０の挟持端部４０ａをＹ１−Ｙ２方向に沿って延在するように配設することができる。
【００５７】
また、本実施形態の荷重センサ１において、取付用貫通孔１１ａの径は、環状取付部材３０の内径以下の大きさである。
【００５８】
この構成によれば、取付用貫通孔１１ａを小さくしているので、大きな荷重が加えられても取付用貫通孔１１ａの周囲部分は引きちぎられにくくなり、耐荷重性能を高めることができる。
【００５９】
また、本実施形態の荷重センサ１において、Ｚ１−Ｚ２方向から平面視して、環状取付部材３０は、環状外周部３０ａが変形部側縁部３０ｄを１辺とする直線状の４辺を含む略四角形状であり、Ｘ１−Ｘ２方向に沿った他の２辺には、弾性変形部材１０に固定された固着部３１がそれぞれ少なくとも一箇所ずつ設けられている。
【００６０】
この構成によれば、荷重センサ１の製造が容易である。
【００６１】
以上のように、本発明の実施形態の荷重センサ１を具体的に説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲で種々変更して実施することが可能である。例えば次のように変形して実施することができ、これらも本発明の技術的範囲に属する。
【００６２】
（１）本実施形態において、環状取付部材３０は、変形部側縁部３０ｄを除く環状外周部３０ａに沿って溶接による固着部３１が点状に設けられているとしたが、環状外周部３０ａ部分だけでなく、内周部３０ｂの近傍まで面状に固着部３１が設けられていてもよい。
【００６３】
（２）本実施形態において、弾性変形部材１０の取付部１１および変形部１２は、受け部１３の両側に対称に設けられていたが、いずれか片側だけであってもよい。
【００６４】
（３）本実施形態において、受け部貫通孔１３ａの開口形状を６角形状としているが、第１の形状はこれに限定されるものではない。係合凸部５２が回転方向に係止できる形状であればよく、例えば、４角形状であってもよい。
【００６５】
（４）本実施形態において、ボルト５０は、係合凸部５２の高さが受け部貫通孔１３ａの高さ（弾性変形部材１０の板厚）より小さくなっているが、係合凸部５２の高さのほうが高く、スペーサ７０の開口に挿入されるように構成してもよい。なお、この場合には、係合凸部５２がスペーサ７０の回転止めとなり、溶接による固着部７１が設けられていなくても、スペーサ７０の挟持端部４０ａをＹ１−Ｙ２方向に沿って延在するように配設することが可能である。
【符号の説明】
【００６６】
１      荷重センサ
１０    弾性変形部材
１１    取付部
１１ａ  取付用貫通孔
１２    変形部
１３    受け部
１３ａ  受け部貫通孔
２０    歪検出手段
２１    歪検出素子
３０    環状取付部材
３０ａ  環状外周部
３０ｂ  内周部
３０ｄ  変形部側縁部
３１    固着部
４０    支持部材
４０ａ  挟持端部
５０    ボルト
５１    当接部
５２    係合凸部
６０    ナット
７０    スペーサ
７１    固着部
Ｗ１１  幅寸法
【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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【図１０】
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【図１１】
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