(57)【要約】【課題】小型低背で簡単な構造でありながら、荷重計測誤差の少ない乗員荷重検出装置を提供すること。【解決手段】座席と車体とを締結する部品であって、ビーム（梁）状起歪体と、２枚の補強板と、ひずみゲージと、ラダー状抵抗と、ゲージタブからなるひずみ受感部と、ゲージ入出力回路、端子台、入出力ケーブルからなる回路部と、前記ひずみ受感部と回路部との間を結ぶ配線部からなる乗員荷重検出装置において、ビーム状起歪体長手方向にほぼ＋４５度の角度をなす第１のひずみゲージと、ビーム状起歪体長手方向にほぼ−４５度の角度をなす第２のひずみゲージをビーム状起歪体の側面に配設し、異なる側面には前記第１のひずみゲージおよび第２のひずみゲージと回転対称となるように第３、第４のひずみゲージを配設し、４つのひずみゲージでホイートストンブリッジ回路を構成する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
座席と車体とを締結する部品であって、ビーム（梁）状起歪体と、２枚の補強板と、ひずみゲージと、ラダー状抵抗と、ゲージタブからなるひずみ受感部と、ゲージ入出力回路、端子台、入出力ケーブルからなる回路部と、前記ひずみ受感部と回路部との間を結ぶ配線部からなる乗員荷重検出装置において、ビーム状起歪体長手方向にほぼ＋４５度の角度をなす第１のひずみゲージと、ビーム状起歪体長手方向にほぼ−４５度の角度をなす第２のひずみゲージをビーム状起歪体の側面に配設し、異なる側面には前記第１のひずみゲージおよび第２のひずみゲージと回転対称となるように第３、第４のひずみゲージを配設し、４つのひずみゲージでホイートストンブリッジ回路を構成することを特徴とする乗員荷重検出装置。
【請求項２】
ひずみ受感部は、車体側のみを締結するボルト穴と、シート側のみを締結するボルト穴を有し、起歪体材料の縦弾性係数が30〜180GPaであって、前記起歪体の上下に積層する補強板の縦弾性係数が起歪体材料の1.0〜3.5倍であり、起歪部のボルト穴間側面に前記第１ないし第４のひずみゲージを配設することを特徴とする請求項１に記載の乗員荷重検出装置。
【請求項３】
ビーム状起歪体は、ボルト穴間に凹状のくびれ部を有し、凹状くびれ部の側面に前記第１ないし第４のひずみゲージを配設することを特徴とする請求項１ないし請求項２に記載の乗員荷重検出装置。
【請求項４】
ビーム状起歪体側面に設けるひずみゲージは、ラダー状抵抗を有し、これがひずみゲージと同一素材によって連続一体に形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３に記載の乗員荷重検出装置。
【請求項５】
ビーム状起歪体側面に設けるひずみゲージは、抵抗体が金属抵抗体であり、この抵抗体の厚みが0.2〜6μｍであり、１つのゲージ抵抗が350〜5000Ωであることを特徴とする請求項１ないし請求項４に記載の乗員荷重検出装置。
【請求項６】
ゲージタブと回路側端子との間が、直径0.05〜0.4mmのアルミ線でボンディングされていることを特徴とする請求項１ないし請求項５に記載の乗員荷重検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、乗員の体格や姿勢に応じて適正にエアバッグを展開させるために、乗員の状況を検知することを目的とした乗員検知システムに関し、そのなかでも特にシート上の重量を計測する方式の乗員荷重検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
シートおよびシート上の荷重を計測する方法として、シートクッション内に感圧素子を多数配列させシート上の圧力分布を計測する方式が製品化されているが、乗員の姿勢によっては正しい体格が識別できないという問題があった。そこで近年、シートの取り付け装置部分に荷重検出装置を設置する方法が多く採用されてきており、この方法であれば、乗員姿勢やシート位置によらずある程度正確に乗員の重量が計測可能である。しかし、現在提供されている製品は曲げ応力検知方式を採用しているため起歪体が負荷を受けた時のねじれ、支点の移動、水平方向負荷の影響で計測に誤差を生じやすく、この誤差を低減させるために、荷重検出装置の取り付け構造が複雑になったり、起歪体形状が複雑になったりしている（特許第3444810号、特許第3468728号）。また、微小ひずみを高倍率で増幅するため、ゼロ点ばらつきや、温度による出力ドリフトが大きく計測に支障が出るほか、製品毎に出力特性がばらつくなどの問題が出ているため、この問題の解決も求められている。特開平11-304579、特開平11-351952には、起歪体の側面にひずみゲージを配設し、せん断力を検出する形態が示されているが、片面のみの配設であり、この方法では、ねじれによるひずみも出力してしまうという問題がある。
【特許文献１】特許第３４４４８１０号明細書
【特許文献２】特許第３４６８７２８号明細書
【特許文献３】特開平１１−３０４５７９号公報
【特許文献４】特開平１１−３５１９５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
小型低背で簡単な構造でありながら、荷重計測誤差の少ない乗員荷重検出装置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】
【０００４】
上記の課題を解決するため、請求項１にかかる乗員検出装置は、ビーム状起歪体の側面２面にそれぞれ２軸のせん断応力を検出するためのグリッドパターンを有し、２面のグリッドパターンはお互いに非対称となるようにひずみゲージを配置し、合計４軸のゲージによりホイートストンブリッジ回路を構成することを特徴とする。この請求項１記載の発明によれば、負荷の増大に伴って起歪体の支点固定状態に変化があっても起歪体に生じるせん断応力の値は変化しないので、無負荷から定格負荷まで、出力の非直線性・ヒステリシスといった計測誤差が発生しない。また起歪体長手方向のせん断応力分布が均一（単位長さあたりのせん断ひずみは長手方向のどの部分も均一）なので、ゲージの貼付け時に長手方向の貼付け位置誤差があっても出力性能には影響しない。さらにせん断応力測定用２軸ゲージを起歪体の両側面に貼付け、この４ゲージでブリッジ回路を構成することにより、温度変化による起歪体の膨張収縮でゲージに引張・圧縮応力がかかってもブリッジ回路構成によりキャンセルされ、温度影響は出力されない（自己温度補償機能）。さらに本発明によるゲージ配置とブリッジ配線によれば、起歪体をねじるような負荷がかかってもねじれによるひずみはブリッジ回路によりキャンセルされ、出力しない。
【０００５】
請求項２に記載の乗員荷重検出装置は、ビーム状起歪体が、２つ以上のボルト貫通穴を有し、車体側のみを締結する支点と、シート側のみを締結する支点を有し、支点間にひずみゲージを有し、定格荷重においてゲージを配した箇所のせん断ひずみが±（300〜2000）×10-6であり、最大計測荷重において起歪体上下面に生ずる最大曲げ応力が、起歪体材料の引張強度の0.1〜0.3であり起歪体材料の耐力の0.2〜0.8 であることを特徴とする。起歪体の材質、寸法をこの請求範囲に入るよう選ぶことにより、負荷耐久性と出力確保の両立が図れる。
【０００６】
請求項３に記載の乗員荷重検出装置は、ビーム状起歪体が、一部に断面の小さい箇所を有し、その断面の小さい箇所の側面にひずみゲージを有することを特徴とする。この請求項３記載の発明によれば、断面積の小さい箇所にひずみが集中するようにひずみ分布を変えることができ、その箇所にひずみゲージを配置することにより出力の向上が図れる。
【０００７】
請求項４に記載の乗員荷重検出装置は、ビーム状起歪体側面に設けるひずみゲージが、抵抗値が調整可能なラダー状パターンを有し、これがひずみゲージと同一素材によって連続一体に形成されていることを特徴とする。この請求項５に記載の発明によれば、ブリッジのゼロバランスを調整する場合に２ゲージの抵抗値をそれぞれ測定し、抵抗値の低い方のゲージのラダー抵抗を切断することで抵抗値の高い方のゲージとほぼ同じ抵抗値に合わせることができる。ブリッジ内を抵抗温度係数が同じ抵抗体のみで構成できるため出力の温度ドリフトが小さい荷重検出装置が得られる。この方法によれば、一般的に行なわれているブリッジへの固定抵抗を挿入する補正方法よりも大幅に作業を簡素化できる。
【０００８】
請求項５に記載の乗員荷重検出装置は、ビーム状起歪体側面に設けるひずみゲージが、抵抗体が金属抵抗体であり、この抵抗体の厚みが0.2〜6μｍであり、１軸のゲージ抵抗が350〜5000Ωであることを特徴とする。この請求項６記載の範囲の高抵抗ゲージとすることにより、ゲージ電流を小さく抑えることができるので、ジュール熱によるゲージ自体の発熱の影響が無く計測安定性が得られる。また抵抗体の厚みを本請求範囲とすることにより高抵抗のゲージが小さい面積で実現できるので、起歪体のせん断面の面積が小さい場合でも装着可能である。
【０００９】
請求項６に記載の乗員荷重検出装置は、ブリッジ回路は、ビーム状起歪体に隣接して配置した回路基板上に形成し、ゲージ側端子と回路側端子との間が直径0.1〜0.4mmのアルミ線でボンディングされていることを特徴とする。ひずみゲージと回路配線の間をワイヤボンディングで接続しているので、はんだなどの接合よりも配線の信頼性が向上する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は、以上説明したように、ビーム状起歪体の両側面にそれぞれ２軸のせん断ひずみゲージを配設して、ブリッジ回路配線するという単純な構造で誤差の少ない計測が可能なので、従来の製品よりも小型化、薄型化が実現できる。座席と車体とを締結する部分が単純な構造となるので、さまざまな車種や座席サイズに適用できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に、本発明を車のシート・車体への取り付けに適用した実施形態を図に従って説明する。
【００１２】
図２２は、本発明の実施例を示している。
【００１３】
起歪体として金属焼結体を用い、補強板としてばね用ステンレス鋼を用いた。金属焼結体は、重量比で3%Cr-0.5%Mo-0.3%Cで残部が実質的にほぼFeからなる組成の原料粉をプレス成形、焼結することにより作製した。その結果、密度7.05g/cm3、縦弾性係数140GPa、耐力320MPa、引張強さ810MPaの金属焼結体を得た。金属焼結体の形状は、図１６のようなボルト締結部とくびれ部を持つＩ型形状とした。寸法は、全体が厚さ6mm、幅20mm、長さ55mmであり、ボルト締結部は、Φ8.5mmボルト穴２つをピッチ30mmで設けてあり、ボルト穴間に幅4.0mm、長さ8mmのくびれ部を設けた。一方、補強板は、ばね用ステンレス鋼SUS301-CSP 3/4H調質圧延材  板厚1.0mmをプレスで打抜き、上部補強板と下部補強板の２つの補強板を得た。上部補強板として、幅27mm、長さ60mm、Φ8.5mmボルト穴２つをピッチ30mmで設けたもの。下部補強板として幅27mm、長さ95mm、Φ8.5mmボルト穴２つをピッチ30mmで設けたものの２種類である。そして、起歪体と２つの補強板を重ね合わせ、接着剤で固定し、三層複合構造とした。
【００１４】
荷重により材料に生じる応力とひずみを、材料の縦弾性係数から計算し、また材料の耐力、引張強さの値から過負荷安全率を計算して、適切な起歪体および補強板の寸法を求めた。図２２の構成では、定格荷重100kgによる起歪体に生じる最大ひずみは、およそ750×10-6で、過負荷500kgでの起歪体の安全率は1.9、補強板の安全率は1.5となった。
【００１５】
起歪体の材質は、実施形態ではＦｅ系合金の焼結体の例を示したが、アルミニウム合金で作製することもできる。補強板の材質は、実施形態ではばね用ステンレス鋼としているが、鉄鋼や非鉄の圧延材で作ることもできる。しかし、補強板の材料は、起歪体材料の縦弾性係数と同じかそれ以上の縦弾性係数を持つ材料にするのが好ましい。具体的には、起歪体には縦弾性係数が30〜180GPaの材料、補強板には起歪体の縦弾性係数の 1.0〜3.5倍の材料を用いるのが好ましい。補強板材料の弾性係数が起歪体材料の縦弾性係数より小さい場合、起歪体にかかる応力が増加するので、ひずみ出力は向上するが、過負荷500kgで、補強板および起歪体に引張強さを超えるような応力がかかることになるので、締結部品としての機能が満足きなくなる。
【００１６】
ひずみゲージは、重量比で20%Cr-2.8%Al-2.0%Cuで残部が実質的にほぼNiからなる組成の合金を厚さ5μｍまで圧延した金属抵抗箔を、厚さ25μｍのポリイミドフィルムと熱硬化性接着剤で貼り合わせ、これを使用して図１５のように、受感軸方向の異なる２つのゲージR1、R2を備え、そのゲージに付随してラダー状抵抗を備え、さらに配線接続用ゲージタブを備えるパターンをフォトリソグラフィーのプロセスにより形成した。金属抵抗箔からひずみゲージのパターンを形成するとき、図２０のように、近接配置させた受感軸方向の異なる２つのゲージのうち、一方のゲージ軸方向が抵抗箔圧延方向に略＋θをなし、もう一方のゲージ軸方向が抵抗箔圧延方向に略−θをなすように形成した。
【００１７】
ラダー状抵抗は、0.2〜50Ωの範囲で調整可能なように形成し、ラダー状抵抗を含むゲージタブ間の抵抗値がそれぞれほぼ1000Ωで、２つのゲージ抵抗値差が0.2Ω以内の２軸ゲージを作製した。さらにR1、R2の２軸と回転対称の２軸ゲージをR3、R4を備え、同様のラダー状抵抗と配線接続用のゲージタブを備えた別の２軸ゲージを作成した。この２種類の２軸ひずみゲージを、起歪体の側面２箇所に、それぞれ熱硬化接着剤で接着した。さらに２つの補強板を積層し接着剤で固定した。
【００１８】
そして下部補強板上で、起歪体がない部分に回路部品が実装された配線回路基板を接着固定した。回路基板上には、増幅器（オペアンプ）、オフセット電圧シフト回路、感度補正回路、ＡＤ変換器、ノイズフィルター、その他信号処理に必要な回路部品を搭載し、回路の起歪体側はゲージと配線で接続するための端子台を実装した。
【００１９】
図１は、本発明による乗員荷重検出装置を車のシートおよび車体に取り付けた状態の全体構成を示している。座席はシートレール上で前後にスライドできるような構造になっており、また背もたれが前後するリクライニング構造を備えている。乗員荷重検出装置は座席シート２本のレールの下に取り付け、レール１本あたり前方に１個、後方に１個、でシートには合計４個を取り付ける。４個の荷重検出装置を用い、各計測値の和を演算することによりシート上の荷重を求めることができる。着座位置や姿勢、シートの背もたれ、シートスライドがどのような状態であっても、重力方向荷重と重力逆方向荷重の両方を検知可能な荷重検出装置を用いることにより、荷重計測が可能である。４個の荷重検出装置の計測データを短い周期で繰り返し取り込むことで車走行時の動的な環境でもシート上の荷重を検知することができる。
【００２０】
図２および図３は、乗員荷重検出装置の取り付け構造を示している。乗員荷重検出装置の一方の支点が、座席のシートレールに固定され、もう一方の支点が車体ブラケットに固定されている。シートレールとの固定部は車体側との間に隙間があり、車体との固定部はシートレールとの間に隙間があるので、ビーム（梁）状の乗員荷重検出装置によって車体とシートが締結されている。過大な負荷がシートに加わった場合はこの隙間が無くなり、ストッパーとして機能させることもできる。乗員荷重検出装置は、図２のように車体ブラケットの上に取り付ける構造でもよく、図３のように車体ブラケットの下に取り付ける構造でもよい。この発明によれば、ボルトの締め付けトルクの管理をすれば、乗員荷重検出装置の車体およびシートへの取り付けが容易にかつ締結強度ばらつき少なく実施できる。乗員荷重検出装置を車体とシートレールとの間に固定するとき、強度区分10.9相当以上のボルト、ナット、およびワッシャーを用いることにより、支点の固定条件が安定し、荷重による出力の直線性が得られる。
【００２１】
図４は乗員荷重検出装置の構成を示している。起歪体には、荷重の支点および荷重点となるボルト貫通用の丸穴を備え、長手方向で丸穴の無い２面にひずみゲージが配設されている。長手方向で丸穴の無い２面は、荷重が負荷された場合にせん断応力が生じる面、すなわち、せん断面となる。ひずみゲージはせん断面片面に２軸のグリッドを備え、各軸は長手方向にほぼ４５度をなしている。起歪体長手方向にほぼ４５度をなす２軸のグリッドを備えるひずみゲージを配設することによってせん断ひずみを効率よく計測することができる。２軸のグリッドはせん断面に「＜＜＜」または「＞＞＞」のように配置させても、「＼＼＼／／／」のように配置させてもよい。
【００２２】
ひずみゲージは起歪体のせん断面片面あたり２グリッドで両面に４グリッドを配設する。これらの４グリッドでホイートストンブリッジ（図５）を構成するようにリード線で配線する。各グリッドは抵抗体をフォトリソグラフィーで細線がつづれ折りパターンに形成され、それぞれほぼ同じ抵抗値を持つようにしている。荷重点に負荷がかかると、プラスのせん断応力を受けるように配設されたグリッドは引張応力によって抵抗値が上がり、マイナスのせん断応力を受けるように配設されたグリッドは圧縮応力により抵抗値が下がる（図６）。負荷を受けて、抵抗値が上がるグリッド部がブリッジ回路の対辺同士になり、抵抗値が下がるグリッド部がブリッジ回路の対辺同士になるようにブリッジ回路を組む。このブリッジ回路に入力電圧を与えると、負荷の大きさに応じて電圧を出力するので、荷重値と出力の関係を校正すれば荷重計測が可能になる。
【００２３】
図２および図３の取り付け構造に対し別の構成を図７および図８に示す。この構成でも、起歪体の支点、荷重点となる丸穴と、ひずみゲージを有しているが、丸穴とひずみゲージは同一面に配置させる。この構成では、車体側フレームと荷重検出装置、荷重検出装置とシートレールを締結するボルトが車体とほぼ水平方向に貫通する。この構成によっても、シート荷重によって起歪体がひずみ、このひずみ量をせん断ひずみとして検出する。
【００２４】
図２、３、図７、８のいずれの場合でもせん断応力（ひずみ）の分布は、図９のように起歪体の長手方向で一定である。荷重Ｗが一定であれば起歪体の長手方向のどこでせん断ひずみを検出しても同じ測定値が得られる。さらにボルト、ワッシャーで荷重検出装置を締結する時に支点の位置がばらついたり、使用中に支点の位置が移動したりしても荷重Ｗが一定であればせん断応力は変化しない。図１０は従来採用されていた板状起歪体の表裏面にひずみゲージを配置させる曲げ応力（ひずみ）を検出する方法であるが、この場合は曲げモーメント分布が生じるため、長手方向の位置により起歪体にかかる応力は異なる。さらに図１０の構成の場合、ボルトやワッシャーの締結位置ばらつきの影響を受けて応力が変化する。したがって、ゲージの貼付け位置ずれ、支点間距離のばらつきの影響を受けるため荷重検出が適切に行われないという不具合が出ることになる。このような不具合を回避するためには、支点をリベット止めとする、溶接するなど極めて手間のかかる締結方向を採用するか、または、Ｓ型（Ｚ型）状の起歪体として支点間距離を一定に保つなどの工夫をする必要があった（図１１）。本発明による起歪体構造によれば単純な構造の起歪体をボルトで固定するだけで計測誤差の小さい乗員荷重検出装置が実現できる。
【００２５】
図１２に、本発明による計測例を示す。４つの荷重検出装置を取り付けたシートに人間が座り、乗員荷重計測を行なった。乗員がシート上の着座位置を変えて重心を変化させても、４つの荷重検出装置の出力値を合計は、ほぼ同じ値が得られた。ここで、荷重検出装置１つ１つの計測データを個別に採ることにすれば、乗員の姿勢がどのような状態であるかについても認識することが可能となる。図１３は、普通の姿勢でシートの位置・リクライニング状態を変えて計測した結果である。体重の異なる何名かの乗員で評価を行なったところ、シートの状態に影響されずほぼ正しい荷重計測が行なわれた。図１４は、車が静止した状態と、走行した状態での荷重計測結果である。動的状態でも一定時間内の計測値を平均化処理すれば、ほぼ正しい荷重が求められることが確認されている。このことから本発明による乗員荷重検出装置によれば、乗員の姿勢や体格についての的確な識別が可能である。
【００２６】
図１５に、本発明によるひずみゲージの抵抗調整用ラダー抵抗パターンを示す。同一抵抗体材料からフォトリソグラフィーにより一括でパターニングを行い作成する。２軸のグリッド間の抵抗値差が生じた場合、差の大きさに応じて所定のラダー部を切断することにより２軸の抵抗値を揃えることができる。ブリッジ内各ゲージの抵抗値をそろえる方法としては、ブリッジ回路内の抵抗の低い１辺にコンスタンタンワイヤやニクロムワイヤを追加する方法があるが、この方法に比べ、容易に実施でき、補正作業の自動化も可能である。この形態によれば、ブリッジのオフセット電圧の小さな乗員荷重検出装置を容易に得ることができる。
【００２７】
起歪体は、図１６に示したように一部の断面を小さくし、断面の小さい箇所にひずみゲージを配置することで、荷重による出力値を増やすことが可能である。断面積を小さくする方法としては、中央部に窓をあけて断面を２分割する方法もあるが、図１６のように１つの断面にする方が好ましい。
【００２８】
また、起歪体は複合積層構造にすることも可能である。図１７は、アルミ合金起歪体の上下２面にばね用ステンレス板を重ねた構造である。この構造によれば、鋼やステンレスのみで起歪体を構成した場合と同等の負荷耐久性と出力特性を保持しながら軽量化が図れる。図１８は、一部に断面の小さい箇所を有する焼結合金起歪体と、その上下にばね用ステンレス板を重ねた構造である。このような構造でも、断面の小さい箇所にひずみゲージを配置することで、荷重による出力値を増やすことが可能である。起歪体中央部の断面が小さい複雑な形状でもアルミの押し出し成形や焼結粉末の成形であれば容易に製造が可能であり、ステンレス板もプレスによる打抜き加工が容易にできるので、効率的に生産できる。
【００２９】
これらの実施例の荷重測定結果を図１９に示す。
【００３０】
車用座席を４箇所の締結部品で固定する場合、１箇所あたり500kgの負荷がかかっても破壊は許されず、150kgまでの負荷以内なら計測性能が劣化すること許されない。一方、荷重計測において1kg以内の分解能を得ようとした場合、ひずみ出力は、およそ300×10-6以上を確保することが好ましい。本発明の請求範囲による構成とすれば、負荷耐久性確保とひずみ出力向上という相反する要求を満足することができる。
【００３１】
図２０は、ビーム状起歪体の片側側面に配置させる２軸ひずみゲージのグリッドパターンである。このゲージは次に述べる方法で製作した。重量比で20%Cr-2.8%Al-2.0%Cuで残りがほぼNiからなる合金を5μｍの厚さまで圧延した箔を、厚さ12.5μｍのポリイミドフィルムと接着剤で貼り合わせ、これをフォトリソグラフィーのプロセスで抵抗値1000Ωのゲージパターンを形成した。近接配置させた２軸ゲージ受感部のうち、一方のゲージ軸方向が抵抗箔圧延方向に略＋θをなし、もう一方のゲージ軸方向が抵抗箔圧延方向に略−θをなすように形成されている。２軸のゲージのグリッド方向がお互いに圧延方向に対し同じ角度でパターニングすれば、２軸のゲージ間の抵抗値および温度抵抗係数をそろえ易くなる。２ゲージ間の抵抗値の差が小さいほどブリッジのオフセット電圧が小さくなるので、ゼロバランス調整作業が容易または不要になる。また２ゲージ間の温度抵抗係数の差が小さいほど、出力の温度によるドリフトが小さくなり、計測精度が向上する。
別の製造方法として、起歪体のゲージ配設面にポリイミド樹脂やAl2O3、SiO2などの絶縁層を形成後、この面にスパッタリングで厚さおよそ1μｍの20%Cr-Ni合金薄膜を形成し、フォトリソグラフィーによりゲージ抵抗4000Ωのゲージパターンを得ることも可能である。
【００３２】
ブリッジ電圧5Vの場合、ゲージ抵抗が350Ω以下では電流が14mA以上となりジュール熱による抵抗体発熱の影響により計測値が不安定となる。350Ωより高抵抗で、より小型のひずみゲージを形成しようとした場合、比抵抗の高いNi-Cr系合金を用いるか、または厚さの薄いコンスタンタン箔を用いる。
【００３３】
図２１は、ブリッジ回路配線や増幅回路などの回路を有する回路基板と、ひずみゲージを配設した起歪体とを電気的に接続するために、ゲージ側端子と回路側端子との間の配線にワイヤーボンディングを行なった状態を示している。ゲージの抵抗体材料は表面の酸化膜により、はんだ濡れ性が悪く、はんだによるリード線接続は困難である。直径0.2〜0.4mmのアルミ線をボンディングすることで、車における振動や衝撃など動的環境に対する信頼性が向上する。補強板に接着した回路基板は起歪体の複数支点の外側に位置しているので、起歪体の締結先部材の剛性によっては回路基板が傾く場合がある。そのため回路側起歪体支点は、剛性の高い車体側との間で締結することにする。これにより回路基板に加わる振動、衝撃負荷が低減される。
【００３４】
図２２は、起歪体と起歪体の一部を延長した板状基板上に回路基板を搭載して組み立てた状態を示している。回路には、増幅器（オペアンプ）、オフセット電圧シフト回路、感度補正回路、AD変換器、その他必要な部品を搭載している。ひずみゲージを用いた荷重変換器を活用する場合に必要な各種補正機能および信号変換機能を備えているので、あらかじめオフセットゼロ点調整、感度調整を済ませておき、補正の必要の無く性能ばらつきの少ない荷重検出装置をシート・車体に組み付けられる。ゲージ実装部および回路部品実装部は樹脂モールドし、電源ライン、信号ラインをコネクタ付きケーブルで引き出す構造としている。ゲージ実装部と回路部品実装部が同じゴム状弾性のある樹脂でモールドするので、車用シートに求められる防水性を満足しつつ、ゲージによるひずみ検知機能も損なわれない。さらに、荷重検出装置内で信号をデジタル化できるので、電磁ノイズの影響を受けにくいものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】車体および座席へ取り付けた形態の図である。
【図２】図１の取り付け部の詳細を示した図である。
【図３】車体および座席へ取り付けた別の形態の図である。
【図４】起歪体に配設するひずみゲージのグリッド方向を示した図である。
【図５】ゲージの配線図を示した図である。
【図６】せん断ひずみを電圧として出力する原理を示した図である。
【図７】車体および座席へ取り付けた別の形態の図である。
【図８】図７の取り付け部の詳細を示した図である。
【図９】起歪体に荷重がかかった時の応力分布、モーメント分布を示した図である。
【図１０】従来の曲げひずみ検出方式における応力分布を示した図である。
【図１１】従来の曲げひずみ検出方式の起歪体構造とその応力分布を示した図である。
【図１２】座席と車体に取り付けて乗員の荷重を計測した結果を示した図である。
【図１３】乗員の体格と座席・背もたれの位置を変えて計測した結果を示した図である。
【図１４】車の停止状態と走行状態の計測結果を示した図である。
【図１５】抵抗調整用ラダー抵抗を有するひずみゲージの形状を示した図である。
【図１６】断面の小さい箇所を有する起歪体を示した図である。
【図１７】複数の板状起歪体を積層した構造を示した図である。
【図１８】断面の小さい箇所を有する起歪体を含む積層構造を示した図である。
【図１９】起歪体の材質・寸法を変えて、ひずみ出力・負荷耐久性を計算した結果である。
【図２０】ひずみゲージのグリッドパターンを示した図である。
【図２１】ひずみゲージと回路の配線接続を示した図である。
【図２２】荷重検出装置の全体構成を示した図である。
【図２３】荷重による出力特性を示した図である。
【図２４】ゼロ点の温度影響を示した図である。
【図１】
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【図３】
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【図４】
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【図７】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１９】
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【図２】
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【図５】
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【図６】
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【図８】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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