(57)【要約】【課題】使用される周囲温度の影響を受けず、起歪体に係る温度が変化しても適正な荷重値を検出できる歪検出装置を提供することを目的としている。【解決手段】荷重により歪を生じる円筒形状の起歪体１２と、この起歪体１２に配置され歪量に応じて抵抗値が変化する抵抗素子と、この抵抗素子に結線された信号処理回路２３を備え、温度変化に起因して生じた起歪体１２の異常歪に基づいて出力される第１、第２出力電圧を補正する補正手段を設け、この補正手段として、起歪体１２または起歪体１２の周囲の温度を検出する温度検出回路２５を備えた温度検出素子と、温度検出回路２５から出力される温度検出信号に基づき電源電圧の電圧値を調整する補正回路２７とを設けた構成である。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷重により歪を生じる起歪体と、前記起歪体に配置された歪量に応じて抵抗値が変化する抵抗素子と、４つの前記抵抗素子を環状に互いに接続し、第１、第４抵抗素子間に電源電圧を入力し、前記第２、第３抵抗素子間を接地し、第１、第２抵抗素子間から第１出力電圧を出力し、第３、第４抵抗素子間から第２出力電圧を出力するホーイストンブリッジ回路と、前記ホーイストンブリッジ回路に結線され前記第１、第２出力電圧から荷重値を検出する信号処理回路とを備え、温度変化に起因して生じた前記起歪体の異常歪に基づいて出力される前記第１、第２出力電圧を補正する補正手段を設けるとともに、前記補正手段は前記起歪体の異常歪量に応じて前記電源電圧の電圧値を制御し、かつ、前記第１、第２出力電圧の電圧値を制御して補正する手段とした歪検出装置。
【請求項２】
前記補正手段は、前記起歪体の異常歪量が大きい時は前記電源電圧の電圧値を小さくし、前記起歪体の異常歪量が小さい時は前記電源電圧の電圧値を大きくして補正する手段とした請求項１記載の歪検出装置。
【請求項３】
前記起歪体の温度または前記起歪体の周囲の温度を検出する温度検出素子を設け、前記補正手段は、前記温度に基づいて、前記電源電圧の電圧値を制御して補正する手段とした請求項１記載の歪検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用シート等の荷重を測定するための歪検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の歪検出装置は、図７に示すように、複数の貫通孔１を有する板状の金属製の起歪体２と、この起歪体２の貫通孔１の間に配置され歪量に応じて抵抗値が変化する抵抗素子３と、この抵抗素子３に結線された信号処理回路（図示せず）とを備えている。
【０００３】
この歪検出装置を、例えば、車両用シートと床面部との間に取り付ければ、車両用シートに座る人員の荷重を測定することができる。起歪体２に設けた複数の貫通孔１の内、内側の貫通孔１に車両用シートの一部を挿入して起歪体２と車両用シートとを連結し、外側の貫通孔１に床面部の一部を挿入して起歪体２と床面部とを連結して取り付ける（例えば、車両用シートの一部や床面部の一部をネジ部とし、起歪体２を介してナットで締めて取り付ける）。そうすると、車両用シートに荷重が加わった際、起歪体２が歪んで抵抗素子３の抵抗値が変化するので、これを信号処理回路で処理することによって荷重を測定することができる。この場合、起歪体２は車両用シートと床面部との両方に連結されているので、圧縮方向に対する荷重と引張方向に対する荷重を測定することができる。信号処理回路には、４つの抵抗素子３を環状に接続してホーイストンブリッジ回路を形成し、信号処理回路に入力している。
【０００４】
このような起歪体２の形状としては板形状の他に円筒形状のものもあるが、共に、複数の取り付け部品を組み合わせて歪検出装置を取り付けているものである。
【０００５】
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１や特許文献２が知られている。
【特許文献１】特開２００３−２４０６３３号公報
【特許文献２】特開平６−２０７８６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記構成の信号処理回路は、起歪体２の歪量に基づき荷重値を検出する。しかし、この起歪体２の歪量は起歪体２の温度によって異なり、通常、高温の際は歪量が大きく低温の際は歪量が小さくなり、起歪体２の温度または起歪体２の周囲の温度によって、適正な荷重値を検出できないという問題点を有していた。
【０００７】
本発明は上記問題点を解決し、起歪体の温度または起歪体の周囲の温度に左右されず、適正な荷重値を検出できる歪検出装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために本発明は、特に、温度変化に起因して生じた起歪体の異常歪量に基づいて出力される第１、第２出力電圧を補正する補正手段を設けるとともに、前記補正手段は前記起歪体の異常歪量に応じて前記電源電圧の電圧値を制御し、かつ、前記第１、第２出力電圧の電圧値を制御して補正する手段とした構成である。
【発明の効果】
【０００９】
上記構成により、起歪体の異常歪量に応じて前記電源電圧の電圧値を制御し、かつ、第１、第２出力電圧の電圧値を制御しているので、例えば、温度が上昇し起歪体の歪量が大きくなる場合は、電源電圧を低下させて第１、第２出力電圧を低下させれば適切な荷重値を検出できる。一方、温度が下降し起歪体の歪量が小さくなる場合は、電源電圧を増大させて第１、第２出力電圧を増大させれば適切な荷重値を検出できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の全請求項に記載の発明について図面を参照しながら説明する。
【００１１】
図１は本発明の一実施の形態における歪検出装置の断面図、図２は同歪検出装置の側面図、図３は同歪検出装置の上面図、図４は同歪検出装置の回路ブロック図、図５は同歪検出装置を用いて車両用シートと床面部とを連結したシートユニットの側面図である。
【００１２】
図１〜図３において、本発明の一実施の形態における歪検出装置は、荷重により歪を生じ、軸方向に空洞１０を有する筒状の金属製（析出硬化系ステンレス鋼）の起歪体１２と、この起歪体１２を挟むように起歪体１２の軸方向の上下に配置したネジ部１４とを備えている。このネジ部１４は、ネジ胴部１８の直径よりもネジ頭部２０の直径を大きくしており、起歪体１２とネジ部１４のネジ頭部２０とを互いに溶接して接合し一体化している。
【００１３】
また、この起歪体１２の外周面には、図４に示すように、歪量に応じて抵抗値が変化し、互いに環状に接続された第１〜第４抵抗素子１３，１５，１７，１９を配置し、第１抵抗素子１３と第４抵抗素子１９との間に電源電圧を供給し、第２抵抗素子１５と第３抵抗素子１７との間を接地し、第１抵抗素子１３と第２抵抗素子１５との間から第１出力信号を出力し、第３抵抗素子１７と第４抵抗素子１９との間から第２出力信号を出力するホーイストンブリッジ回路２１を形成している。さらに、起歪体１２とネジ部１４の外周面に取り付けたケース１６に、このホーイストンブリッジ回路２１に結線され第１、第２出力信号から荷重値を検出する信号処理回路２３を配置している。
【００１４】
さらに、起歪体１２は温度変化に起因して微小に歪量が変化し異常歪を生じるので、この温度変化に起因して生じた起歪体１２の異常歪に基づいて出力される第１、第２出力電圧を補正する補正手段を設けている。この補正手段は、起歪体１２の異常歪量に応じて電源電圧の電圧値を制御し、かつ、第１、第２出力電圧の電圧値を制御して補正する手段であって、起歪体１２または起歪体１２の周囲の温度を検出する温度検出回路２５を備えた温度検出素子と、温度検出回路２５から出力される温度検出信号に基づき電源電圧の電圧値を調整する補正回路２７とを有する。
【００１５】
温度検出回路２５は感温抵抗と固定抵抗との中点から温度検出信号を出力するものであって、補正回路２７には、温度検出回路２５に接続するとともに温度検出信号に基づいて電源電圧を上昇させるように補正するか電源電圧を下降させるように補正するかを規定する極性補正回路２９と、この極性補正回路２９に接続するとともに単位温度当たりに変化させる電圧値を規定する温特補正回路３１とを設けている。
【００１６】
例えば、起歪体１２または起歪体１２の周囲の温度が高い場合は、通常、起歪体１２の異常歪量が大きくなるので、電源電圧の電圧値を小さくなるように補正し、起歪体１２または起歪体１２の周囲の温度が低い場合は、通常、起歪体１２の異常歪量が小さくなるので、電源電圧の電圧値を大きくなるように補正するものである。
【００１７】
この歪検出装置を、例えば、図５に示すように、車両用シート２２と床面部２４との間に取り付ければ、車両用シート２２に座る人員の荷重を測定することができる。
【００１８】
車両用シート２２にはその下部にネジ部１４のネジ胴部１８を挿入する貫通孔を設けており、床面部２４には床面２８に取り付けたレール部２６に上記ネジ胴部１８を挿入する貫通孔を設けており、各々の貫通孔の軸方向が床面２８に対して垂直方向になるように設けている。一方のネジ胴部１８を車両用シート２２の貫通孔へ挿入し、他方のネジ胴部１８をレール部２６の貫通孔へ挿入し、互いにナット３０で締め付けて起歪体１２およびネジ部１４を介して車両用シート２２と床面部２４とを連結している。
【００１９】
そうすると、車両用シート２２に荷重が加わった際、荷重方向が起歪体１２の軸方向（床面２８に対する上下方向）になるようにネジ部１４に荷重が付加され、起歪体１２の軸力に起因して起歪体１２が歪む。そして、起歪体１２の歪みに起因して第１〜第４抵抗素子１３，１５，１７，１９の抵抗値が変化するので、これを信号処理回路２３で処理することによって荷重を測定できる。
【００２０】
この荷重の測定において、荷重変化に対する第１、第２出力電圧は、図６に示すように、起歪体１２に至る温度が高温時、常温時、低温時において異なる変化を示し、高温時は起歪体１２の歪量が大きく、低温時は起歪体１２の歪量が小さくなり、常温時に比べて、温度変化に起因して起歪体１２は異常な歪を生じ、異常な第１、第２出力電圧を出力してしまう。
【００２１】
そこで、起歪体１２または起歪体１２の周囲の温度が高い場合は、極性補正回路２９において電源電圧の電圧値を下降させるように補正し、起歪体１２または起歪体１２の周囲の温度が低い場合は、極性補正回路２９において電源電圧の電圧値を上昇させるように補正し、かつ、温特補正回路３１において単位温度当たりに変化させる電圧値を規定し、図６に示す、異常な第１、第２出力電圧を相殺して適切な荷重値を検出させるようにしている。なお、常温時に荷重が与えられていないにもかかわらず第１、第２出力電圧が生じる場合は、図４においてオフセット補正回路３３によって、荷重が与えられていない際には第１、第２出力電圧が生じないように補正すればよい。
【００２２】
上記構成により、起歪体１２の異常歪量に応じて電源電圧の電圧値を制御し、かつ、第１、第２出力電圧の電圧値を制御しているので、例えば、温度が上昇し起歪体１２の歪量が大きくなる場合は、電源電圧を低下させて第１、第２出力電圧を低下させれば適切な荷重値を検出できる。一方、温度が下降し起歪体１２の歪量が小さくなる場合は、電源電圧を増大させて第１、第２出力電圧を増大させれば適切な荷重値を検出できる。
【００２３】
また、起歪体１２の温度または起歪体１２の周囲の温度を検出する温度検出素子を設ければ、常時補正が可能となる。
【００２４】
なお、本発明の一実施の形態では、円筒状の起歪体１２を用いたが、従来技術で説明したような図７に示す板状の金属製の起歪体２を用いてもよい。
【００２５】
また、本発明の一実施の形態では、歪検出装置を車両用シート１２の荷重測定に用いたが、トルク測定に用いてもよい。
【００２６】
さらに、本発明の一実施の形態では、起歪体１２は高温時に歪量が大きく低温時に歪量が小さくなるものを用いて説明したが、低温時に歪量が大きく高温時に歪量が小さくなるものを用いた場合も、同様に、異常歪に基づいて出力される第１、第２出力電圧を相殺するように電源電圧を制御して印加すればよい。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
以上のように本発明にかかる歪検出装置は、取り付け部品が少なく取り付けが簡単で、作業効率や使い勝手が良く、荷重を測定するセンサとして各種の機器に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の一実施の形態における歪検出装置の断面図
【図２】同歪検出装置の側面図
【図３】同歪検出装置の上面図
【図４】同歪検出装置の回路ブロック図
【図５】同歪検出装置を用いて車両用シートと床面部とを連結したシートユニットの側面図
【図６】荷重変化に対する第１、第２出力電圧を示す特性図
【図７】従来の歪検出装置の起歪体の上面図
【符号の説明】
【００２９】
１０  空洞
１２  起歪体
１３  第１抵抗素子
１４  ネジ部
１５  第２抵抗素子
１６  ケース
１７  第３抵抗素子
１８  ネジ胴部
１９  第４抵抗素子
２０  ネジ頭部
２１  ホーイストンブリッジ回路
２２  車両用シート
２３  信号処理回路
２４  床面部
２５  温度検出回路
２６  レール部
２７  補正回路
２８  床面
２９  極性補正回路
３０  ナット
３１  温特補正回路
３３  オフセット補正回路
【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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