(57)【要約】【課題】センサ自体の小型化しつつ、精度良く荷重を検出することができる荷重センサを提供すること。【解決手段】所定の距離を挟んで対向して配置される一対の起歪体（基板４ａ、４ｂ）と、一対の起歪体（基板４ａ、４ｂ）の表面に一定距離を空けて設けられた少なくとも１組の歪み検出素子５ａ〜５ｄと、一対の起歪体（基板４ａ、４ｂ）の一端を保持する保持部材２とを具備し、一対の起歪体（基板４ａ、４ｂ）の間に形成される領域内に荷重の伝達を行う荷重伝達部材の端部を収容して荷重の伝達を受けることを特徴とする。【選択図】図１
2007292742.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定距離を挟んで対向する一対の起歪体と、前記起歪体の表面に一定距離を空けて設けられた少なくとも１組の歪み検出素子と、前記一対の起歪体の一端を保持する保持部材とを具備し、前記一対の起歪体の間に形成される領域内で荷重の伝達を受けることを特徴とする荷重センサ。
【請求項２】
前記一対の起歪体の非保持端側に、前記荷重を伝達する荷重伝達部材の端部を収容する収容部材を具備することを特徴とする請求項１記載の荷重センサ。
【請求項３】
前記荷重伝達部材の収容方向に沿って前記歪み検出素子を並べて配置し、収容方向手前側の前記歪み検出素子と収容方向奥側の前記歪み検出素子との間の位置で前記荷重の伝達を受けることを特徴とする請求項２記載の荷重センサ。
【請求項４】
収容方向手前側の前記歪み検出素子と収容方向奥側の前記歪み検出素子との中間の位置で前記荷重の伝達を受けることを特徴とする請求項３記載の荷重センサ。
【請求項５】
前記荷重伝達部材の端部に前記一対の起歪体側に突出する凸部を設ける一方、前記収容部材に前記凸部が入り込む凹部を設けることを特徴とする請求項２から請求項４のいずれかに記載の荷重センサ。
【請求項６】
所定距離を挟んで対向し、その表面に少なくとも１組の歪み検出素子が一定距離を空けて設けられた他の一対の起歪体を前記保持部材で保持し、前記他の一対の起歪体の間に形成される領域内で荷重の伝達を受けることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の荷重センサ。
【請求項７】
前記保持部材は、前記一対の起歪体と、前記他の一対の起歪体とを相反する方向に向けて保持することを特徴とする請求項６記載の荷重センサ。
【請求項８】
座席シートの乗員重量に応じた荷重の伝達を受けることを特徴とする請求項１から請求項７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、自動車などの座席シートに加えられる荷重の検出に好適な荷重センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、荷重センサは、自動車の座席シートに対する荷重の検出など様々な分野で用いられている。例えば、従来の荷重センサは、図２３に示すように、起歪体１０１に貫通孔１０２を形成することで２つのビーム部１０３を設けると共に、当該２つのビーム部１０３に一組以上の歪ゲージ１０４ａ〜１０４ｄを貼着している。また、それぞれのビーム部１０３の一端には荷重受け部１０５が連結されている。歪ゲージ１０４ａ〜１０４ｄで荷重受け部１０５に加えられる荷重に応じたビーム部１０３の歪みを検出することで当該荷重が算出される。
【特許文献１】実開平６−３０７４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来の荷重センサにおいては、ビーム部１０３の外側に連結される荷重受け部１０４で荷重を受ける構成を採るため、荷重センサ自体を小型化（薄型化）することが困難であるという問題がある。仮に、ビーム部１０３との連結部分や、荷重受け部１０５の厚みを薄く形成した場合には、これらの部分における剛性が不足する事態の原因となり、精度良く荷重を検出することが困難になるという問題が発生し得る。
【０００４】
一方、近年、荷重センサを搭載する機器においては、需要者のニーズの多様化に応じて機能性及びデザイン性が重要視されている。このため、これらの機器に搭載される荷重センサにおいては、機器の機能及びデザインに柔軟に対応すべく、その小型化が要請されている。
【０００５】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであり、センサ自体を小型化しつつ、精度良く荷重を検出することが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】
【０００６】
本発明の荷重センサは、所定距離を挟んで対向する一対の起歪体と、前記起歪体の表面に一定距離を空けて設けられた少なくとも１組の歪み検出素子と、前記一対の起歪体の一端を保持する保持部材とを具備し、前記一対の起歪体の間に形成される領域内で荷重の伝達を受けることを特徴とする。
【０００７】
この構成によれば、一対の起歪体の間に形成される領域内で荷重の伝達を受けることから、一対の起歪体の厚みのみで荷重を検出することができるので、センサ自体を小型化することが可能となる。また、一対の起歪体における剛性などの特性を確保することで、従来の荷重センサと異なり、荷重の検出の際に剛性が不足するような事態を回避することできるので、精度良く荷重を検出することが可能となる。
【０００８】
上記荷重センサにおいて、前記一対の起歪体の非保持端側に、前記荷重を伝達する荷重伝達部材の端部を収容する収容部材を具備することが好ましい。この場合には、収容部材で荷重伝達部材の端部を収容するので、より確実に荷重を伝達することが可能となる。
【０００９】
また、上記荷重センサにおいて、前記荷重伝達部材の収容方向に沿って前記歪み検出素子を並べて配置し、収容方向手前側の前記歪み検出素子と収容方向奥側の前記歪み検出素子との間の位置で前記荷重の伝達を受けることが好ましい。この場合には、荷重の影響を双方の歪み検出素子に与えることができるので、容易に荷重の検出を行うことが可能となる。
【００１０】
特に、上記荷重センサにおいて、収容方向手前側の前記歪み検出素子と収容方向奥側の前記歪み検出素子との中間の位置で前記荷重の伝達を受けることが好ましい。この場合には、荷重が均等に双方の歪み検出素子における抵抗値の変化となって現れるので、精度良く荷重を検出することが可能となる。
【００１１】
また、上記荷重センサにおいて、前記荷重伝達部材の端部に前記一対の起歪体側に突出する凸部を設ける一方、前記収容部材に前記凸部が入り込む凹部を設けるようにしても良い。この場合には、荷重伝達部材の端部に設けられた凸部が、収容部材に設けられた凹部に入り込むことで、収容部材に対する荷重伝達部材の位置決めを行うことができることから、荷重伝達部材の位置を安定させることができ、検出精度に優れた荷重センサを提供することが可能となる。
【００１２】
なお、上記荷重センサにおいて、所定距離を挟んで対向し、その表面に少なくとも１組の歪み検出素子が一定距離を空けて設けられた他の一対の起歪体を前記保持部材で保持し、前記他の一対の起歪体の間に形成される領域内で荷重の伝達を受けるようにしても良い。この場合には、荷重センサにより複数の荷重を検出することが可能となる。
【００１３】
特に、前記一対の起歪体と、前記他の一対の起歪体とを相反する方向に向けて保持することが好ましい。この場合には、例えば、自動車車両などの座席シートが設置されるシートレール等、直線状の部材上における異なる２点の荷重を検出する場合に有益である。
【００１４】
なお、上記荷重センサにおいて、例えば、座席シートの乗員重量に応じた荷重の伝達を受けるようにしても良い。この場合には、本荷重センサを自動車などの座席シートに適用し、上述の効果を奏しつつ、座席シートに対する荷重を検出することが可能となる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、センサ自体を小型化しつつ、精度良く荷重を検出することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の一実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施の形態に係る荷重センサの構成を示す斜視図である。また、図２は、本実施の形態に係る荷重センサの分解斜視図である。なお、以下においては、図１及び図２に示す左方側を荷重センサの前方側と呼び、右方側を荷重センサ１の後方側と呼ぶものとする。
【００１７】
本実施の形態に係る荷重センサ１は、図１及び図２に示すように、保持部材２と、この保持部材２から前方側に離間したアーム収容部材３とが、一対の基板４ａ及び４ｂで連結されて構成されている。基板４ａの表面には、複数個の歪み検出素子５ａ〜５ｄが貼着されている。
【００１８】
本実施の形態においては、荷重センサ１の上方側に配置された基板４ａの上面に４個の歪み検出素子５が貼着された場合について示すが、これに限定されるものではない。例えば、基板４ａ及び４ｂの表面にそれぞれ２個ずつ歪み検出素子５を貼着しても良く、基板４ｂの表面に４個の歪み検出素子５を貼着しても良い。また、基板４ａ及び４ｂに貼着される歪み検出素子５の総個数を変更しても良い。
【００１９】
保持部材２は、本荷重センサ１を支持するベース部材（不図示）に固定される。保持部材２には、ベース部材に当該保持部材２を固定するためのセンサ固定ピンが貫通する貫通孔２ａ及び２ｂが形成されている。保持部材２の前方側には、基板４ａ及び４ｂの一端が取り付けられる、平坦な上面部２ｃ及び下面部２ｄが形成されている。例えば、基板４ａ及び４ｂは、接着剤などにより上面部２ｃ及び下面部２ｄに取り付けられる。
【００２０】
本実施の形態においては、基板４ａ及び４ｂが接着剤などにより保持部材２に取り付けられる場合について示しているが、これらを保持する方法についてはこれに限定されるものではない。例えば、上面部２ｃ及び下面部２ｄにそれぞれ基板４ａ及び４ｂを保持する爪部を設け、当該爪部で基板４ａ及び４ｂを保持するようにしても良い。後述するアーム収容部材３が有する上面部３ｆ及び下面部３ｇにおいても同様である。
【００２１】
アーム収容部材３は、本荷重センサ１が適用される、後述する重量計測ユニットのアームの端部を収容して荷重の伝達を受ける。アーム収容部材３は、前方側に向けて形成された一対の案内片３ａ及び３ｂと、後方側に向けて形成された収容片３ｃとを有する。案内片３ａ及び３ｂは、上下に一定間隔を空けて平行に形成されている。また、後述するアームの先端を案内するように、互いに向き合う面の前方側の端部が面取りされている。収容片３は、案内部３ａ及び３ｂの間において、案内片３ａ及び３ｂの後方側に配置された基準面３ｄから膨出形成されている。収容片３の内側には、後述するアームの先端を収容する収容溝部３ｅが形成されている。案内片３ａ及び３ｂには、それぞれ、基板４ａ及び４ｂが取り付けられる平坦な上面部３ｆ及び下面部３ｇが形成されている。例えば、基板４ａ及び４ｂは、接着剤などにより上面部３ｆ及び下面部３ｇに取り付けられる。
【００２２】
基板４は、一定の弾性を有する素材で構成され、一対の起歪体として機能する。基板４には、前方側に一対の歪み検出素子５ａ、５ｂが貼着され、後方側に一対の歪み検出素子５ｃ、５ｄが貼着されている。歪み検出素子５ａ〜５ｄは、後述するアームから伝達された荷重に応じた基板４ａの歪みを検出する。例えば、低融点ガラス材料等からなるバインダに導電性材料からなる金属ないし金属酸化物を分散させたものから構成されており、圧縮力又は引張り力などの応力を受けることにより分散されている導電性材料の密度が変化して抵抗値が変化するものである。
【００２３】
ここで、本実施の形態に係る荷重センサの各構成要素の関係について図３〜図５を用いて説明する。図３は、本実施の形態に係る荷重センサの上面図であり、図４は、図３に示す矢印Ａ方向から見た場合の側面図であり、図５は、図３に示す矢印Ｂ方向から見た場合の側面図である。
【００２４】
図３に示すように、アーム収容部材３は、基板４よりも僅かに長く構成されている。保持部材２は、基板４よりも大幅に長く構成されている。歪み検出素子５ａ及び５ｂは、後述するアームの収容方向と直交する方向に並べて配置されている。一方、歪み検出素子５ｃ及び５ｄは、後述するアームの収容方向に沿って並べて配置されている。歪み検出素子５ａと５ｂとの間、並びに、歪み検出素子５ｃと５ｄとの間は同一の間隔を空けて配置されている。また、歪み検出素子５ａと５ｃとの間、並びに、歪み検出素子５ｂと５ｄとの間も同一の間隔を空けて配置されている。基板４の前方側の端部は、アーム収容部材３の案内片３ａ、３ｂの前方側の端部と一致している。
【００２５】
また、図４に示すように、歪み検出素子５ａ及び５ｂは、アーム収容部材３の基準面３ｄに対応する位置に配置される一方、歪み検出素子５ｃ及び５ｄは、保持部材２の前方側の端面に対応する位置に配置されている。不図示の収容溝部３ｅ内に収容される後述のアームの端部は、前方側の一対の歪み検出素子５ａ、５ｂと、後方側の一対の歪み検出素子５ｃ、５ｄとの間に配置される。このため、荷重センサ１は、前方側の一対の歪み検出素子５ａ等と、後方側の一対の歪み検出素子５ｃ等との間で荷重の伝達を受ける。特に、本実施の形態においては、荷重センサ１は、前方側の一対の歪み検出素子５ａ等と、後方側の一対の歪み検出素子５ｃ等との中間位置で荷重の伝達を受けるようにしている。なお、歪み検出素子５ａ〜５ｄと、後述するアームの端部との位置関係に応じた応力分布については後述する。
【００２６】
さらに、図５に示すように、収容溝部３ｅは、アーム収容部材３の基準面３ｄにおける中央領域において後方側に膨出形成されている。この収容溝部３ｅの中央位置Ｃから同一の長さだけ離れた位置に歪み検出素子５ａ及び５ｂが配置されている。また、歪み検出素子５ｃ及び５ｄについても同様である。
【００２７】
ここで、本実施の形態に係る荷重センサの適用例について説明する。本実施の形態に係る荷重センサは、例えば、自動車などの座席シートの脚部などに取り付けられる重量計測ユニットに適用される。なお、本実施の形態に係る荷重センサの適用例について重量計測ユニットは一例であり、他の用途に適用することができることは言うまでもない。
【００２８】
図６は、本実施の形態に係る荷重センサが適用される重量計測ユニットの概略構成を説明するための模式図である。図７は、上記重量計測ユニットの斜視図であり、図８は、上記重量計測ユニットの分解斜視図である。さらに、図９は、上記重量計測ユニットを側方側から見た断面図である。なお、図７〜図９おいて、図６に示す構成要素と同一の構成要素については同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００２９】
本実施の形態に係る荷重センサ１が適用される重量計測ユニットは、図６（ａ）に示すように、ユニットの構成部品を支持するベース部材１１を備える。そして、このベース部材１１内に、計測対象となる重量（以下、「計測対象重量」という）に応じた荷重が加えられると共に、当該荷重を本荷重センサ１（不図示）に伝達するアーム１２が配設されている。
【００３０】
アーム１２は、可撓性を有する部材で構成されており、荷重に応じてベース部材１１内の一定範囲を上下に移動可能に構成されている。そして、図６に示す右端部に設けられた荷重伝達部１２ａにて当該荷重を本荷重センサ１に伝達する。荷重伝達部１２ａを構成するアーム１２の先端部は、本荷重センサ１の収容部材３が有する収容溝部３ｅに収容される。収容部材３でアーム１２の端部を収容することで、荷重の確実な伝達を確保している。アーム１２の移動に伴って伝達される荷重を荷重センサ１で検出することで、計測対象重量が計測可能となる。
【００３１】
特に、図６に示す重量計測ユニットにおいては、アーム１２の支点１３を図６に示す左端部側に設けている。そして、計測対象重量に応じた荷重を、この支点１３よりも荷重伝達部１２ａ側の位置で受け付けている。つまり、支点１３と荷重伝達部１２ａとの間の位置において、計測対象重量に応じた荷重を受けるように構成している。
【００３２】
また、アーム１２には、図６に示すように、支点１３側から中央付近までその上下面を覆うカバー１４が取り付けられている。カバー１４は、計測対象重量に応じた荷重を受けると共に、ベース部材１１の内壁部分（図６に示す縦線を付与した部分）と当接してアーム１２の移動を規制する。つまり、カバー１４は、荷重受け部としての役割を果たすと共に、ストッパの一部としての役割を果たす。図６に示す重量計測ユニットにおいては、これらのアーム１２とカバー１４とが荷重伝達部材として機能する。
【００３３】
このような重量計測ユニットにおいて、カバー１４に対して上方からの荷重が加えられると、図６（ｂ）に示すように、アーム１２の先端が上方から荷重センサ１を押し下げるように荷重を伝達する。この場合において、カバー１４の下面部は、ベース部材１１の下側の内壁部分に当接し、アーム１２の移動を規制する。一方、カバー１４に対して下方から荷重が加えられると、図６（ｃ）に示すように、アーム１２の先端が下方から荷重センサ１を押し上げるように荷重を伝達する。この場合において、カバー１４の上面部は、ベース部材１１の上側の内壁部分に当接し、アーム１２の移動を規制する。なお、同図に示す「Ｓ」は、荷重センサに対する作用点を示している。
【００３４】
本実施の形態に係る荷重センサ１が適用される重量計測ユニットにおいては、図７及び図８に示すように、断面形状が上方に開口したコ字状のベース部材１１を備えている。ベース部材１１は、底面部１１ａと側面部１１ｂとから構成される。図８に示すように、側面部１１ｂには、前方側の位置に、後述するベースピン１５が貫通可能なピン孔１１ｃが形成されている。また、側面部１１ｂにおけるピン孔１１ｃの後方側には後述する固定ピン１８が貫通可能なピン孔１１ｄが形成されている。なお、このピン孔１１ｄは、固定ピン１８が一定範囲で上下に移動できるように楕円形状を有している。一方、側面部１１ｂにおける後方側の端部近傍には、後述するセンサ固定ピン２０ａ、２０ｂが貫通するピン孔１１ｅ、１１ｆが形成されている。
【００３５】
また、ベース部材１１には、中央領域において、双方の側面部１１ｂを連結するように上面部１１ｇが形成されている。なお、本実施の形態においては、上面部１１ｇがベース部材１１の中央領域の一部のみに形成される場合について示しているが、これに限定されず、後述する軸部１６の近傍を除くベース部材１１の全面に上面部１１ｇを形成するようにしても良い。
【００３６】
ベース部材１１内には、アーム１２が挿入されるカバー１４が収容される。カバー１４の前方側には、図８に示すように、後述するベースピン１５が貫通する貫通孔１４ａが形成されている。カバー１４をベース部材１１内に収容した状態で、両側のピン孔１１ｂ及び貫通孔１４ａにベースピン１５を貫通させることで、カバー１４がベース部材１１に取り付けられる。図６に示す支点１３は、このように取り付けられたベースピン１５の軸中心に形成される。なお、ベースピン１５の後方側の一定位置にはアーム１２の前方側端部を収容する溝部が形成されている。図７に示すように組み立てられた状態において、アーム１２の前方側端部は当該溝部に収容されるようになっている（図９参照）。
【００３７】
カバー１４には、軸部１６が連結部材１７を介して取り付けられる。軸部１６は、略円柱形状を有し、その下端部において僅かに大径部１６ａを有している。軸部１６は、乗員重量に応じた荷重を、カバー１４を介してアーム１２に伝達する。
【００３８】
連結部材１７は、断面形状が下方側に開口したコ字状の形状を有している。連結部材１７は、上面部１７ａと側面部１７ｂとから構成されている。上面部１７には円形状の開口部１７ｃが形成され、側面部１７ｂには円形状の開口部１７ｄが形成されている。上面部１７ａに形成された開口部１７ｃは、荷重受け部１６の円柱形状部分より僅かに大きく、大径部１６ａよりも僅かに小さい径を有している。側面部１７ｂに形成された開口部１７ｄは、連結部材１７自体をカバー１４に固定するための固定ピン１８の軸部１８ａより僅かに大きな径を有している。カバー１４の中央近傍には、この軸部１８ａが貫通する貫通孔１４ｂが形成されている。
【００３９】
連結部材１７の上面部１７ａに形成された開口部１７ｃに下方側から軸部１６の円柱形状部分を突出させる。そして、連結部材１７の側面部１７ｂの内側にカバー１４を配置した状態で、両側の開口部１７ｄ、ピン孔１１ｄ及び貫通孔１４ｂに固定ピン１８の軸部１８ａを貫通させることで、連結部材１７を介して軸部１６がカバー１４に固定され、カバー１４が一定範囲を上下に移動可能にベース部材１１に取り付けられる。固定ピン１８は、ベース部材１１のピン孔１１ｄと係合する係止部材として機能する。なお、固定ピン１８の軸部１８ａには、図８に示すように、アーム１２を収容可能な溝部１８ｂが形成されている。このため、アーム１２をカバー１４に挿入する際、固定ピン１８がこれを阻害することはない（図９参照）。
【００４０】
ベース部材１１の後方側端部には、本実施の形態の荷重センサ１が取り付けられる。荷重センサ１をベース部材１１内に収容した状態で、両側のピン孔１１ｅ及び貫通孔２ａにセンサ固定ピン２０ａを貫通させると共に、両側のピン孔１１ｆ及び貫通孔２ｂにセンサ固定ピン２０ｂを貫通させることで、荷重センサ１がベース部材１１に固定される。また、図７に示すように組み立てられた状態において、アーム１２の後方側端部はアーム収容部材３の収容溝部３ｅに収容されるようになっている（図９参照）。ベースピン１５に形成される溝部にアーム１２の前方側端部が収容されると共に、収容溝部３ｅに荷重伝達部１２ａが収容されることで、アーム１２の位置決めが行われる。
【００４１】
軸部１６に対して上方から荷重が加えられると、軸部１６の下端部がカバー１４を押し下げることから、カバー１４に対して上方から荷重が加えられる。この場合、荷重センサ１の収容溝部３ｅに入り込んだ荷重伝達部１２ａが上方から荷重センサ１の収容部材３を押し下げるように荷重を伝達する（図６（ｂ）参照）。
【００４２】
一方、対向する位置に配設された他の重量計測ユニットの軸部１６に荷重が加えられるなどして、軸部１６に対して下方から荷重（すなわち、軸部１６を上方に持ち上げる荷重）が加えられると、軸部１６の大径部１６ａが連結部材１７を介してカバー１４を引き上げることから、カバー１４に対して下方から荷重が加えられる。この場合、荷重センサ１９の収容溝部３ｅに入り込んだ荷重伝達部１２ａが下方から荷重センサ１の収容部材３を押し上げるように荷重を伝達する（図６（ｃ）参照）。重量計測ユニット（荷重センサ１）においては、このように伝達される荷重に応じて変化する基板４ａｂ上の歪み検出素子５における抵抗値を判断することで重量を算出する。
【００４３】
ここで、本実施の形態に係る荷重センサ１における歪み検出素子５ａ〜５ｄと、アーム１２の端部に設けられた荷重伝達部１２ａとの位置関係に応じた応力分布ついて説明する。図１０及び図１１は、本実施の形態に係る荷重センサ１における歪み検出素子５ａ〜５ｄと、荷重伝達部１２ａとの位置関係に応じた応力分布について説明するための図である。
【００４４】
なお、以下においては、説明の便宜上、歪み検出素子５ａ及び５ｂが配置された位置（すなわち、基準面３ｄに対応する位置）をエッジ部ｅ１と呼び、歪み検出素子５ｃ及び５ｄが配置された位置（すなわち、保持部材２の前方側の端面に対応する位置）をエッジ部ｅ２と呼ぶものとする。また、エッジ部ｅ１及びエッジ部ｅ２の間は７ｍｍに設定されているものとする。さらに、以下においては、荷重伝達部１２ａから３０ｋｇの荷重を印加した場合について示している。
【００４５】
図１０は、本実施の形態に係る荷重センサ１におけるエッジ部ｅ１とエッジ部ｅ２と荷重伝達部１２ａとの位置関係を説明するための上面図であり、図１１は、この場合における応力分布について説明するための図である。なお、図１１においては、基板４におけるエッジ部ｅ２よりも右方側の所定位置からの距離を横軸に示し、歪み検出素子５ｂ及び５ｄで検出される応力を縦軸に示している。特に、縦軸におけるプラス側の応力が引張応力を示し、マイナス側の応力が圧縮応力を示している。
【００４６】
本実施の形態に係る荷重センサ１においては、図１０に示すように、エッジ部ｅ１とエッジ部ｅ２との中央位置に荷重伝達部１２ａを配置している。このように荷重伝達部１２ａを配置した場合、図１１に示すように、エッジ部ｅ１近傍である−９．５０〜−９．７５ｍｍの位置で＋１７０Ｎ／ｍｍ＾２を示す一方、エッジ部ｅ２近傍である−３．２５〜−３．５０ｍｍの位置で−１８０Ｎ／ｍｍ＾２を示している。この場合には、プラス側の最大応力（＋１７０Ｎ／ｍｍ＾２）と、マイナス側の最大応力（−１８０Ｎ／ｍｍ＾２）の差が１０Ｎ／ｍｍ＾２と小さいため、検出精度に優れた荷重センサ１を提供するための最適な位置関係と考えられる。このため、本実施の形態に係る荷重センサ１においては、荷重伝達部１２ａをエッジ部ｅ１とエッジ部ｅ２との中央位置に配置している。
【００４７】
以下、本実施の形態に係る荷重センサ１における歪み検出素子５ａ〜５ｄと、荷重伝達部１２ａとの他の位置関係を採用した場合の応力分布について説明する。図１２〜図２１は、本実施の形態に係る荷重センサ１における歪み検出素子５ａ〜５ｄと、荷重伝達部１２ａとの他の位置関係を採用した場合の応力分布について説明するための図である。
【００４８】
図１２は、本実施の形態に係る荷重センサ１において、荷重伝達部１２ａをアーム収容部材３の左方側端部に対応する位置に配置した場合の上面図を示し、図１３は、この場合における応力分布について説明するための図である。なお、図１２及び図１３において、エッジ部ｅ１とエッジ部ｅ２との間の距離、並びに、荷重伝達部１２ａから印加される荷重については、図１０及び図１１と同様であるものとする。また、図１３における横軸及び縦軸の内容は、図１１と同様であるものとする。以下に示す図１４〜図２１についても同様である。
【００４９】
このように荷重伝達部１２ａをアーム収容部材３の左方側端部に対応する位置に配置した場合、図１３に示すように、エッジ部ｅ１近傍である−９．５０〜−９．７５ｍｍの位置で＋１４０Ｎ／ｍｍ＾２を示す一方、エッジ部ｅ２近傍である−３．２５〜−３．５０ｍｍの位置で−２１０Ｎ／ｍｍ＾２を示している。この場合には、プラス側の最大応力（＋１４０Ｎ／ｍｍ＾２）と、マイナス側の最大応力（−２１０Ｎ／ｍｍ＾２）の差が７０Ｎ／ｍｍ＾２と大きい。このため、荷重伝達部１２をエッジ部ｅ１とエッジ部ｅ２との中央位置に配置する場合と比べ、検出精度に優れた荷重センサ１を提供するための最適な位置関係とは考えられない。
【００５０】
図１４は、本実施の形態に係る荷重センサ１において、荷重伝達部１２ａをエッジ部ｅ１に対応する位置に配置した場合の上面図を示し、図１５は、この場合における応力分布について説明するための図である。
【００５１】
このように荷重伝達部１２ａをエッジ部ｅ１に対応する位置に配置した場合、図１５に示すように、エッジ部ｅ１近傍である−９．５０〜−９．７５ｍｍの位置で＋１６０Ｎ／ｍｍ＾２を示す一方、エッジ部ｅ２近傍である−３．２５〜−３．５０ｍｍの位置で−１９８〜１９９Ｎ／ｍｍ＾２を示している。この場合には、プラス側の最大応力（＋１６０Ｎ／ｍｍ＾２）と、マイナス側の最大応力（−１９９Ｎ／ｍｍ＾２）の差が３９Ｎ／ｍｍ＾２と大きい。このため、荷重伝達部１２をエッジ部ｅ１とエッジ部ｅ２との中央位置に配置する場合と比べ、検出精度に優れた荷重センサ１を提供するための最適な位置関係とは考えられない。
【００５２】
図１６は、本実施の形態に係る荷重センサ１において、荷重伝達部１２ａをエッジ部ｅ１からエッジ部ｅ２側に０．５ｍｍの位置に配置した場合の上面図を示し、図１７は、この場合における応力分布について説明するための図である。
【００５３】
このように荷重伝達部１２ａをエッジ部ｅ１からエッジ部ｅ２側に０．５ｍｍの位置に配置した場合、図１７に示すように、エッジ部ｅ１近傍である−９．５０〜−９．７５ｍｍの位置で＋１６８Ｎ／ｍｍ＾２を示す一方、エッジ部ｅ２近傍である−３．２５〜−３．５０ｍｍの位置で−１９５〜１９７Ｎ／ｍｍ＾２を示している。この場合には、プラス側の最大応力（＋１６８Ｎ／ｍｍ＾２）と、マイナス側の最大応力（−１９７Ｎ／ｍｍ＾２）の差が２９Ｎ／ｍｍ＾２と大きい。このため、荷重伝達部１２ａをエッジ部ｅ１とエッジ部ｅ２との中央位置に配置する場合と比べ、検出精度に優れた荷重センサ１を提供するための最適な位置関係とは考えられない。
【００５４】
図１８は、本実施の形態に係る荷重センサ１において、荷重伝達部１２ａをエッジ部ｅ１からエッジ部ｅ２側に１．０ｍｍの位置に配置した場合の上面図を示し、図１９は、この場合における応力分布について説明するための図である。
【００５５】
このように荷重伝達部１２ａをエッジ部ｅ１からエッジ部ｅ２側に１．０ｍｍの位置に配置した場合、図１９に示すように、エッジ部ｅ１近傍である−９．５０〜−９．７５ｍｍの位置で＋１７３〜１７４Ｎ／ｍｍ＾２を示す一方、エッジ部ｅ２近傍である−３．２５〜−３．５０ｍｍの位置で−１８９〜１９２Ｎ／ｍｍ＾２を示している。この場合には、プラス側の最大応力（＋１７４Ｎ／ｍｍ＾２）と、マイナス側の最大応力（−１９２Ｎ／ｍｍ＾２）の差が１８Ｎ／ｍｍ＾２と小さい。このため、荷重伝達部１２ａをエッジ部ｅ１とエッジ部ｅ２との中央位置に配置する場合と比べ、検出精度に優れた荷重センサ１を提供するための最適な位置関係とは言えないものの、好適な位置関係と考えられる。
【００５６】
図２０は、本実施の形態に係る荷重センサ１において、荷重伝達部１２ａをエッジ部ｅ１からエッジ部ｅ２側に６．０ｍｍの位置（エッジ部ｅ２からエッジ部ｅ１側に１．０ｍｍの位置）に配置した場合の上面図を示し、図２１は、この場合における応力分布について説明するための図である。
【００５７】
このように荷重伝達部１２ａをエッジ部ｅ１からエッジ部ｅ２側に６．０ｍｍの位置に配置した場合、図２１に示すように、エッジ部ｅ１近傍である−９．５０〜−９．７５ｍｍの位置で＋１８３〜１８４Ｎ／ｍｍ＾２を示す一方、エッジ部ｅ２近傍である−３．２５〜−３．５０ｍｍの位置で−１７９〜１８１Ｎ／ｍｍ＾２を示している。この場合には、プラス側の最大応力（＋１８４Ｎ／ｍｍ＾２）と、マイナス側の最大応力（−１８１Ｎ／ｍｍ＾２）の差が３Ｎ／ｍｍ＾２と小さい。このため、荷重伝達部１２ａをエッジ部ｅ１とエッジ部ｅ２との中央位置に配置する場合と比べ、検出精度に優れた荷重センサ１を提供するための最適な位置関係とは言えないものの、好適な位置関係と考えられる。
【００５８】
このような歪み検出素子５ａ〜５ｄと、荷重伝達部１２ａとの位置関係に応じた応力分布から、エッジ部ｅ１とエッジ部ｅ２との中央部分に配置される５ｍｍの範囲に対応する位置に荷重伝達部１２ａを配置することで、検出精度に優れた荷重センサ１を提供することが可能となる。また、この範囲で検出精度に優れた荷重センサ１を提供することができることから、当該範囲内で荷重センサ１のサイズを小型化することが可能である。
【００５９】
このように本実施の形態に係る荷重センサ１においては、所定距離を挟んで対向し、複数の歪み検出素子５ａ〜５ｄが貼着される基板４ａ及び４ｂと、これらの基板４ａ及び４ｂの一端を保持する保持部材２とを備え、基板４ａ及び４ｂの間に形成される領域内で荷重の伝達を受けるようにしている。このため、基板４ａ及び４ｂの厚みのみで荷重を検出することができるので、センサ自体を小型化することが可能となる。また、基板４ａ及び４ｂにおける剛性などの特性を確保することで、従来の荷重センサと異なり、荷重の検出の際に剛性が不足するような事態を回避することできるので、精度良く荷重を検出することが可能となる。
【００６０】
また、本実施の形態に係る荷重センサ１においては、荷重伝達部材の一部として機能するアーム１２の先端の収容方向に沿って歪み検出素子５ａ（５ｂ）と、５ｃ（５ｄ）とを並べて配置し、前者と後者との間の位置で荷重の伝達を受けるようにしている。これにより、荷重の影響を双方の歪み検出素子５ａ（５ｂ）、５ｃ（５ｄ）に与えることができるので、容易に荷重の検出を行うことが可能となる。
【００６１】
特に、本実施の形態に係る荷重センサ１においては、歪み検出素子５ａ（５ｂ）と、５ｃ（５ｄ）との中間の位置で荷重の伝達を受けるようにしている。これにより、荷重が均等に双方の歪み検出素子における抵抗値の変化となって出現させることができるので、精度良く荷重を検出することが可能となる。
【００６２】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている大きさや形状などについては、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。
【００６３】
例えば、上記実施の形態においては、アーム１２の後方側端部をアーム収容部材３の収容溝部３ｅに収容する場合について説明しているが、アーム１２の先端に設けられた荷重伝達部１２ａをより適切な位置に配置することを目的としてアーム１２の形状及び収容溝部３ｅの形状を適宜変更することが可能である。
【００６４】
具体的には、図２２に示すように、アーム１２の後方側端部の近傍に凸部１２ｂを設ける一方、収容溝部３ｅにおける凸部１２ｂに対応する位置に凹部３ｈを設けることが考えられる。この場合には、凸部１２ｂが凹部３ｈに入り込むことで収容溝部３ｅに対する荷重伝達部１２ａの位置決めが行われるため、収容溝部３ｅに対する荷重伝達部１２ａの位置を安定させることができる。これにより、安定して検出精度に優れた荷重センサ１を提供することが可能となる。
【００６５】
また、上記実施の形態においては、一方向からの荷重の伝達を受ける場合について説明している。しかし、本発明に係る荷重センサ１は、これに限定されるものではなく、複数方向からの荷重の伝達を受けるようにしても良い。この場合には、例えば、保持部材２に他の一対の基板４を保持させることで実現することが可能である。このように変更した場合においては、単一の荷重センサ１で複数の荷重を検出することが可能となる。
【００６６】
特に、２方向からの荷重の伝達を受ける場合には、相反する方向に向けられた基板４を保持部材２で保持することが好ましい。この場合には、例えば、自動車車両などの座席シートが設置されるシートレール等、直線状の部材上における異なる２点の荷重を検出する場合に有益である。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の一実施の形態に係る荷重センサの構成を示す斜視図である。
【図２】上記実施の形態に係る荷重センサの分解斜視図である。
【図３】上記実施の形態に係る荷重センサの上面図である。
【図４】図３に示す矢印Ａ方向から見た場合の側面図である。
【図５】図３に示す矢印Ｂ方向から見た場合の側面図である。
【図６】上記実施の形態に係る荷重センサが適用される重量計測ユニットの概略構成を説明するための模式図である。
【図７】上記重量計測ユニットの斜視図である。
【図８】上記重量計測ユニットの分解斜視図である。
【図９】上記重量計測ユニットを側方側から見た断面図である。
【図１０】上記実施の形態に係る荷重センサにおいて、エッジ部ｅ１とエッジ部ｅ２との中央位置に荷重伝達部を配置した場合の上面図である。
【図１１】図１０に示す場合の応力分布について説明するための図である。
【図１２】上記実施の形態に係る荷重センサにおいて、荷重伝達部をアーム収容部材の左方側端部に対応する位置に配置した場合の上面図である。
【図１３】図１２に示す場合の応力分布について説明するための図である。
【図１４】上記実施の形態に係る荷重センサにおいて、荷重伝達部をエッジ部ｅ１に対応する位置に配置した場合の上面図である。
【図１５】図１４に示す場合の応力分布について説明するための図である。
【図１６】上記実施の形態に係る荷重センサにおいて、荷重伝達部をエッジ部ｅ１からエッジ部ｅ２側に０．５ｍｍの位置に配置した場合の上面図である。
【図１７】図１６に示す場合の応力分布について説明するための図である。
【図１８】上記実施の形態に係る荷重センサにおいて、荷重伝達部をエッジ部ｅ１からエッジ部ｅ２側に１．０ｍｍの位置に配置した場合の上面図である。
【図１９】図１８に示す場合の応力分布について説明するための図である。
【図２０】上記実施の形態に係る荷重センサにおいて、荷重伝達部をエッジ部ｅ１からエッジ部ｅ２側に６．０ｍｍの位置に配置した場合の上面図である。
【図２１】図２０に示す場合の応力分布について説明するための図である。
【図２２】上記実施の形態に係る荷重センサのアーム収容部材を変形した場合の側面図である。
【図２３】従来の荷重センサ構成を説明するための模式図である。
【符号の説明】
【００６８】
１  荷重センサ
２  保持部材
３  収容部材
４  基板
５  歪み検出素子
１１  ベース部材
１２  アーム
１２ａ  荷重伝達部
１３  支点
１４  カバー
【図１】
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【図２】
2007292742.tif 000004
【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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【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１９】
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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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