(57)【要約】【課題】操作部品に作用する荷重の大きさおよび方向の少なくとも一方を高い応答性で検出することが可能な荷重センサー、荷重測定装置、操舵トルク測定装置を提供する。【解決手段】荷重計測装置が有する荷重センサー１２において、ステアリングホイールに荷重が作用したとき、電極部Ｘおよび電極部Ｙは、電極部Ｚに対して第１移動状態および第２移動状態ならびに第３移動状態のいずれか１つの相対移動を行う。このとき、圧電体４１は各移動状態に応じて変形する。圧電体４１の外面４１Ａおよび内面４１Ｂには、正電荷および負電荷が生じる。したがって、電圧ＶＸＺが第１電圧計６１で検出される。また、電圧ＶＹＺが第２電圧計６２で検出される。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体と前記誘電体に接触する電極部と前記電極部の電圧を測定する測定部とを有し、操作部品に作用する荷重の大きさおよび方向の少なくとも一方を検出する荷重センサーにおいて、
前記誘電体は、極性が互いに相違する第１面および第２面を有し、
前記電極部は、前記第１面に接触する電極部Ａ１および電極部Ａ２と、前記第２面に接触する電極部Ｂとを有し、
前記電極部Ａ１および前記電極部Ａ２は、前記第１面に沿う方向において前記第１面に対して互いに同一方向に移動する関係を有し、
前記測定部は、前記電極部Ａ１と前記電極部Ｂとの電位差である第１電圧と、前記電極部Ａ２と前記電極部Ｂとの電位差である第２電圧とを測定する
荷重センサー。
【請求項２】
請求項１において、
前記電極部Ａ１および前記電極部Ａ２は、前記第１面に沿う方向でありかつ互いに反対の方向を示す第１操作方向および第２操作方向の一方の荷重が前記操作部品に作用するとき、前記第１操作方向の荷重または前記第２操作方向の荷重に対して同一の方向に移動する
荷重センサー。
【請求項３】
請求項２において、
前記誘電体は、圧電体であり、
前記圧電体は、前記第１操作方向または前記第２操作方向への前記電極部Ａ１の移動にともない圧縮または伸張することにより前記第１電圧が変化し、前記第１操作方向または前記第２操作方向への前記電極部Ａ２の移動にともない伸張または圧縮することにより前記第１電圧の変化方向とは反対方向に前記第２電圧が変化する分極特性を有し、
前記測定部は、前記圧電体の圧縮により生じる前記第１電圧および前記第２電圧の一方、および前記圧電体の伸張により生じる前記第１電圧および前記第２電圧の他方を測定する
荷重センサー。
【請求項４】
請求項２において、
前記電極部Ａ１と前記電極部Ｂとの間の静電容量である第１静電容量は、前記第１面に対する前記電極部Ａ１の移動に応じて増加または減少し、
前記電極部Ａ２と前記電極部Ｂとの間の静電容量である第２静電容量は、前記第１面に対する前記電極部Ａ２の移動に応じて増加または減少し、
前記測定部は、前記第１静電容量の増加または減少により生じる前記第１電圧と、前記第２静電容量の減少または増加により生じる前記第２電圧とを測定する
荷重センサー。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項において、
前記第１面および前記第２面は、互いに平行し、
前記電極部Ａ１、前記電極部Ａ２、および前記電極部Ｂは、櫛歯状に配置される
荷重センサー。
【請求項６】
操作部品に作用する荷重の大きさである作用荷重、および前記操作部品に作用する荷重の方向である作用方向の少なくとも一方を演算する制御部と、荷重センサーとを有する荷重測定装置であって、
前記荷重センサーは、請求項１〜５のいずれか一項の荷重センサーであり、
前記制御部は、前記荷重センサーの出力に基づいて前記作用荷重および前記作用方向の少なくとも一方を演算する
荷重測定装置。
【請求項７】
少なくとも請求項２を引用する請求項６において、
前記制御部は、前記第１電圧および前記第２電圧の差である電圧差を算出し、前記電圧差の絶対値が所定値ＸＡ以上かつ前記電圧差の符号が正のとき、前記第１操作方向の荷重および前記第２操作方向の荷重の一方が作用していると判定し、前記電圧差の絶対値が前記所定値ＸＡ以上かつ前記電圧差の符号が負のとき、前記第１操作方向の荷重および前記第２操作方向の荷重の他方が作用していると判定する
荷重測定装置。
【請求項８】
請求項７において、
前記制御部は、前記第１電圧の絶対値および前記第２電圧の絶対値が所定値ＸＢ以上かつ前記電圧差の絶対値が所定値ＸＣ以下のとき、前記電極部Ａ１および前記電極部Ａ２と前記電極部Ｂとを互いに近づける方向の荷重が前記操作部品に作用していると判定する
荷重測定装置。
【請求項９】
請求項６〜８のいずれか一項において、
前記荷重測定装置は、操舵トルク測定装置であり、
前記操作部品に作用する荷重の大きさである作用荷重は、ステアリングホイールに作用する操舵トルクであり、
前記操作部品に作用する荷重の方向である作用方向は、前記ステアリングホイールに作用する操舵トルクの操舵方向であり、
前記荷重センサーは、前記ステアリングホイールの把持部分に位置する
操舵トルク測定装置。
【請求項１０】
少なくとも請求項７を引用する請求項９において、
前記制御部は、前記電圧差の絶対値が前記所定値ＸＡ以上かつ前記電圧差の符号が正のとき、前記操舵方向が右操舵方向および左操舵方向の一方であると判定し、前記電圧差の絶対値が前記所定値ＸＡ以上かつ前記電圧差の符号が負のとき、前記操舵方向が右操舵方向および左操舵方向の他方であると判定する
操舵トルク測定装置。
【請求項１１】
少なくとも請求項８を引用する請求項９または１０において、
前記制御部は、前記第１電圧の絶対値および前記第２電圧の絶対値が所定値ＸＢ以上かつ前記電圧差の絶対値が所定値ＸＣ以下のとき、前記ステアリングホイールが保舵されていると判定する
操舵トルク測定装置。
【請求項１２】
少なくとも請求項７を引用する請求項９〜１１のいずれか一項において、
前記荷重センサーは、前記電極部Ａ１、前記電極部Ａ２、および前記電極部Ｂを含む電極ブロックを複数有し、
前記誘電体は、前記ステアリングホイール内において周方向の所定範囲内に延びる形状を有し、
前記複数の電極ブロックは、前記ステアリングホイール内の所定範囲において周方向に間隔を経て配置される
操舵トルク測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘電体と誘電体に接触する電極部と、電極部の電圧を測定する測定部とを有する荷重センサー、およびその荷重測定装置、およびその操舵トルク測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１のトルク検出装置は、ハンドルと連動して回動する入力軸と出力軸との間に設けられ、入力軸と出力軸との間に生じるトルクをスラスト力に変換するカム機構と、カム機構により変換されたスラスト力を検出する圧力センサーとを有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１８５７２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記トルク検出装置は、ステアリングホイールから離れた位置に作用する力に応じた電圧を検出し、電圧に応じた操舵トルクを検出する。このため、操舵トルクの検出の応答性を高くする点において改善の余地がある。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するため、操作部品に作用する荷重の大きさおよび方向の少なくとも一方を高い応答性で検出することが可能な荷重センサー、荷重測定装置、操舵トルク測定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】
【０００６】
（１）第１の手段は、請求項１に記載の発明すなわち、誘電体と前記誘電体に接触する電極部と前記電極部の電圧を測定する測定部とを有し、操作部品に作用する荷重の大きさおよび方向の少なくとも一方を検出する荷重センサーにおいて、前記誘電体は、極性が互いに相違する第１面および第２面を有し、前記電極部は、前記第１面に接触する電極部Ａ１および電極部Ａ２と、前記第２面に接触する電極部Ｂとを有し、前記電極部Ａ１および前記電極部Ａ２は、前記第１面に沿う方向において前記第１面に対して互いに同一方向に移動する関係を有し、前記測定部は、前記電極部Ａ１と前記電極部Ｂとの電位差である第１電圧と、前記電極部Ａ２と前記電極部Ｂとの電位差である第２電圧とを測定することを要旨とする。
【０００７】
上記荷重センサーは、操作部品に取り付けることができる。このため、操作部品から離れた箇所に電極部が位置する構成と比較して、電極部の電圧は、操作部品に作用する荷重をより反映した値を示す。このため、操作部品に作用する荷重の大きさおよび方向の少なくとも一方を高い応答性で検出することが可能となる。
【０００８】
（２）第２の手段は、請求項２に記載の発明すなわち、請求項１において、前記電極部Ａ１および前記電極部Ａ２は、前記第１面に沿う方向でありかつ互いに反対の方向を示す第１操作方向および第２操作方向の一方の荷重が前記操作部品に作用するとき、前記第１操作方向の荷重または前記第２操作方向の荷重に対して同一の方向に移動することを要旨とする。
【０００９】
（３）第３の手段は、請求項３に記載の発明すなわち、請求項２において、前記誘電体は、圧電体であり、前記圧電体は、前記第１操作方向または前記第２操作方向への前記電極部Ａ１の移動にともない圧縮または伸張することにより前記第１電圧が変化し、前記第１操作方向または前記第２操作方向への前記電極部Ａ２の移動にともない伸張または圧縮することにより前記第１電圧の変化方向とは反対方向に前記第２電圧が変化する分極特性を有し、前記測定部は、前記圧電体の圧縮により生じる前記第１電圧および前記第２電圧の一方、および前記圧電体の伸張により生じる前記第１電圧および前記第２電圧の他方を測定することを要旨とする。
【００１０】
第１電圧および第２電圧は、操作部品に対して第１操作方向の荷重または第２操作方向の荷重が作用するとき、電極部Ａ１および電極部Ａ２の移動方向に応じて互いに反対の方向に変化する。このため、第１電圧および第２電圧を測定することにより、荷重の作用方向を正確に測定することが可能になる。
【００１１】
（４）第４の手段は、請求項４に記載の発明すなわち、請求項２において、前記電極部Ａ１と前記電極部Ｂとの間の静電容量である第１静電容量は、前記第１面に対する前記電極部Ａ１の移動に応じて増加または減少し、前記電極部Ａ２と前記電極部Ｂとの間の静電容量である第２静電容量は、前記第１面に対する前記電極部Ａ２の移動に応じて増加または減少し、前記測定部は、前記第１静電容量の増加または減少により生じる前記第１電圧と、前記第２静電容量の減少または増加により生じる前記第２電圧とを測定することを要旨とする。
【００１２】
第１電圧および第２電圧は、操作部品に対して第１操作方向の荷重または第２操作方向の荷重が作用するとき、第１静電容量および第２静電容量の変化方向の違いに応じて互いに反対の方向に変化する。このため、第１電圧および第２電圧を測定することにより、荷重の作用方向を正確に測定することが可能になる。
【００１３】
（５）第５の手段は、請求項５に記載の発明すなわち、請求項１〜４のいずれか一項において、前記第１面および前記第２面は、互いに平行し、前記電極部Ａ１、前記電極部Ａ２、および前記電極部Ｂは、櫛歯状に配置されることを要旨とする。
【００１４】
（６）第６の手段は、請求項６に記載の発明すなわち、操作部品に作用する荷重の大きさである作用荷重、および前記操作部品に作用する荷重の方向である作用方向の少なくとも一方を演算する制御部と、荷重センサーとを有する荷重測定装置であって、前記荷重センサーは、請求項１〜５のいずれか一項の荷重センサーであり、前記制御部は、前記荷重センサーの出力に基づいて前記作用荷重および前記作用方向の少なくとも一方を演算することを要旨とする。
【００１５】
（７）第７の手段は、請求項７に記載の発明すなわち、少なくとも請求項２を引用する請求項６において、前記制御部は、前記第１電圧および前記第２電圧の差である電圧差を算出し、前記電圧差の絶対値が所定値ＸＡ以上かつ前記電圧差の符号が正のとき、前記第１操作方向の荷重および前記第２操作方向の荷重の一方が作用していると判定し、前記電圧差の絶対値が前記所定値ＸＡ以上かつ前記電圧差の符号が負のとき、前記第１操作方向の荷重および前記第２操作方向の荷重の他方が作用していると判定することを要旨とする。
【００１６】
操作部品に作用する荷重は、第１電圧および第２電圧の間に有意な差を発生させる。また、電極部Ａ１および電極部Ａ２は、第１操作方向の荷重および第２操作方向の荷重に対して互いに同一の方向に移動する。上記制御部は、これらの事項を前提として、電圧差および所定値ＸＡの関係と電圧差の符号とに基づいて、操作部品に作用する荷重の方向を判定する。このため、荷重の作用方向を正確に測定することが可能になる。
【００１７】
（８）第８の手段は、請求項８に記載の発明すなわち、請求項７において、前記制御部は、前記第１電圧の絶対値および前記第２電圧の絶対値が所定値ＸＢ以上かつ前記電圧差の絶対値が所定値ＸＣ以下のとき、前記電極部Ａ１および前記電極部Ａ２と前記電極部Ｂとを互いに近づける方向の荷重が前記操作部品に作用していると判定することを要旨とする。
【００１８】
誘電体は、電極部Ａ１および電極部Ａ２が電極部Ｂに対して同じ方向に移動するとき、同じ方向の電流が流れる。このため、第１電圧および第２電圧は同じ符号を示す。上記制御部は、この事項を前提として、第１電圧の符号および第２電圧の符号の関係に基づいて、操作部品に作用する荷重の方向を判定する。このため、荷重の作用方向を正確に判定することが可能になる。
【００１９】
（９）第９の手段は、請求項９に記載の発明すなわち、請求項６〜８のいずれか一項において、前記荷重測定装置は、操舵トルク測定装置であり、前記操作部品に作用する荷重の大きさである作用荷重は、ステアリングホイールに作用する操舵トルクであり、前記操作部品に作用する荷重の方向である作用方向は、前記ステアリングホイールに作用する操舵トルクの操舵方向であり、前記荷重センサーは、前記ステアリングホイールの把持部分に位置することを要旨とする。
【００２０】
（１０）第１０の手段は、請求項１０に記載の発明すなわち、少なくとも請求項７を引用する請求項９において、前記制御部は、前記電圧差の絶対値が前記所定値ＸＡ以上かつ前記電圧差の符号が正のとき、前記操舵方向が右操舵方向および左操舵方向の一方であると判定し、前記電圧差の絶対値が前記所定値ＸＡ以上かつ前記電圧差の符号が負のとき、前記操舵方向が右操舵方向および左操舵方向の他方であると判定することを要旨とする。
【００２１】
（１１）第１１の手段は、請求項１１に記載の発明すなわち、少なくとも請求項８を引用する請求項９または１０において、前記制御部は、前記第１電圧の絶対値および前記第２電圧の絶対値が所定値ＸＢ以上かつ前記電圧差の絶対値が所定値ＸＣ以下のとき、前記ステアリングホイールが保舵されていると判定することを要旨とする。
【００２２】
（１２）第１２の手段は、請求項１２に記載の発明すなわち、少なくとも請求項７を引用する請求項９〜１１のいずれか一項において、前記荷重センサーは、前記電極部Ａ１、前記電極部Ａ２、および前記電極部Ｂを含む電極ブロックを複数有し、前記誘電体は、前記ステアリングホイール内において周方向の所定範囲内に延びる形状を有し、前記複数の電極ブロックは、前記ステアリングホイール内の所定範囲において周方向に間隔を経て配置されることを要旨とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明は、操作部品に作用する荷重の大きさおよび方向の少なくとも一方の検出について高い応答性を有する荷重センサー、荷重測定装置、および操舵トルク測定装置を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第１実施形態の操舵トルク検出装置について、（ａ）は荷重検出センサーを有するステアリングホイールの構成を示す正面図、（ｂ）はステアリングホイールの構成を示す平面図。
【図２】第１実施形態の操舵トルク検出装置について、その電気的な構成を示すブロック図。
【図３】第１実施形態の操舵トルク検出装置について、（ａ）は図１のＡ−Ａ平面におけるステアリングホイールの断面構造および荷重検出センサーの構成を示す断面図、（ｂ）は図１のＢ−Ｂ平面におけるステアリングホイールおよび荷重検出センサーの断面構造を示す断面図。
【図４】第１実施形態の操舵トルク検出装置について、（ａ）は荷重検出センサーが有する圧電体の通常状態を示す側面図、（ｂ）は上方から押し付けられた状態の圧電体を示す側面図、（ｃ）は左右方向に伸張された状態の圧電体を示す側面図、（ｄ）は左右方向から圧縮された状態の圧電体を示す側面図。
【図５】第１実施形態の操舵トルク検出装置について、（ａ）はステアリングホイールが荷重を受けないときの各電極の位置関係を示す断面図、（ｂ）はステアリングホイールが把持方向に荷重を受けるときの各電極の位置関係を示す断面図、（ｃ）はステアリングホイールが左方向に荷重を受けるときの各電極の位置関係を示す断面図、（ｄ）はステアリングホイールが右方向に荷重を受けるときの各電極の位置関係を示す断面図。
【図６】各操舵方向に対応する電圧の大きさ、電流の向き、圧電体の状態を示した対応図。
【図７】第２実施形態の操舵トルク検出装置について、（ａ）はステアリングホイールが荷重を受けないときの各電極の位置関係を示す断面図、（ｂ）はステアリングホイールが把持方向に荷重を受けるときの各電極の位置関係を示す断面図、（ｃ）はステアリングホイールが左方向に荷重を受けるときの各電極の位置関係を示す断面図、（ｄ）はステアリングホイールが右方向に荷重を受けるときの各電極の位置関係を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
（第１実施形態）
図１を参照して、荷重測定装置１の構成について説明する。
荷重測定装置１は、操作部品に作用する荷重の大きさである作用荷重、および操作部品に作用する荷重の方向である作用方向を測定する。荷重測定装置１は、ステアリングホイール２に作用する操舵トルクの大きさである作用トルク、およびステアリングホイール２に作用する操舵トルクの方向である操舵方向を測定する操舵トルク測定装置である。
【００２６】
荷重測定装置１は、本体部１１と、荷重センサー１２とを有する。ステアリングホイール２は、運転者に把持される把持部２１と、車体側（図示略）に取り付けられる取付部２２とを有する。
【００２７】
把持部２１は、円環状の芯材５１と、芯材５１を覆う外殻部材５２と、外殻部材５２を覆う被覆部材５３とを有する。外殻部材５２は、弾性を有する樹脂材料により形成されている。
【００２８】
本体部１１は、ステアリングホイール２の取付部２２の内部に固定されている（図１（ｂ）参照）。荷重センサー１２は、ステアリングホイール２の把持部２１の全周に内蔵されている（図１（ａ）参照）。荷重センサー１２は、芯材５１の外周側に位置し、外殻部材５２内に配置されている。
【００２９】
図２を参照して、荷重測定装置１の電気的構成について説明する。
本体部１１は、制御部３１と記憶部３２とを有する。荷重センサー１２は、圧電体４１と、ｎ個（ｎ：自然数）の電極ブロック４２と、測定部４３とを有する。ここで、ｎ個目の電極ブロック４２における電極部Ｘを「電極部Ｘｎ」、電極部Ｙを「電極部Ｙｎ」、電極部Ｚを「電極部Ｚｎ」と定義する。
【００３０】
圧電体４１は、フィルム状のＰＶＤＦ（Poly VinylideneDiFluoride）により形成されている。圧電体４１は、ステアリングホイール２の全周にわたり配置されている。電極ブロック４２は、電極部Ｘと、電極部Ｙと、電極部Ｚとを有する。各電極ブロック４２は、ステアリングホイール２の全周にわたり均等に配置されている。
【００３１】
なお、電極部Ｘは「電極部Ａ１」および「電極部Ａ２」の一方に相当する。また、電極部Ｙは「電極部Ａ１」および「電極部Ａ２」の他方に相当する。また、電極部Ｚは「電極部Ｂ」に相当する。また、制御部３１は「判定部」に相当する。
【００３２】
制御部３１は、荷重センサー１２の出力に基づいて、ステアリングホイール２に作用する操舵トルクの大きさ、および操舵方向を演算する。記憶部３２は、操舵トルクの大きさおよび作用方向を演算するための各種情報を有する。電極部Ｘ、電極部Ｙ、および電極部Ｚは、圧電体４１に生じる電荷を取り出す。
【００３３】
図３を参照して、荷重センサー１２の構造について説明する。
図３（ａ）に示されるように、電極部Ｘ１、電極部Ｙ１、および電極部Ｚ１は、操舵方向Ｔに櫛歯状に配置されている。電極部Ｘ２、電極部Ｙ２、および電極部Ｚ２は、操舵方向Ｔに櫛歯状に配置されている。電極部Ｘ１と電極部Ｚ１、および電極部Ｙ１と電極部Ｚ１は、部分的に重なり合う。電極部Ｘ２と電極部Ｚ２、および電極部Ｙ２と電極部Ｚ２は、部分的に重なり合う。電極部Ｘは、互いに電気的に接続されている。電極部Ｙは、互いに電気的に接続されている。電極部Ｚは、互いに電気的に接続されている。
【００３４】
図３（ｂ）に示されるように、圧電体４１は、外面４１Ａおよび内面４１Ｂを有する。外面４１Ａおよび内面４１Ｂは、互いに平行する。電極部Ｘ１および電極部Ｙ１は、外面４１Ａと対向する。電極部Ｚ１は、内面４１Ｂと対向する。同様に、電極部Ｘ２および電極部Ｙ２は、外面４１Ａと対向する。電極部Ｚ２は、内面４１Ｂと対向する。なお、外面４１Ａは「第１面」に相当する。また、内面４１Ｂは「第２面」に相当する。
【００３５】
電極部Ｘ１および電極部Ｙ１は、圧電体４１の外面４１Ａに蒸着されている。電極部Ｚ１は、圧電体４１の内面４１Ｂに蒸着されている。電極部Ｘ２および電極部Ｙ２は、圧電体４１の外面４１Ａに蒸着されている。電極部Ｚ２は、圧電体４１の内面４１Ｂに蒸着されている。すなわち、電極部Ｘおよび電極部Ｙは、外面４１Ａに接触する。電極部Ｚは、内面４１Ｂに接触する。
【００３６】
図４を参照して、圧電体４１の分極特性について説明する。
圧電体４１の外面４１Ａと内面４１Ｂは、互いに相違する極性を有する。
図４（ａ）に示されるように、外面４１Ａおよび内面４１Ｂは、圧電体４１が荷重を受けていないとき、空気中のイオンなどを吸着する。このため、分極による電荷が中和されている。このため、圧電体４１の外面４１Ａおよび内面４１Ｂには、正電荷および負電荷が生じない。このため、外面４１Ａと内面４１Ｂとの間に電位差は生じない。
【００３７】
図４（ｂ）に示されるように、圧電体４１の外面４１Ａに対して垂直下向きの荷重が作用したとき、すなわち、圧電体４１が外面４１Ａから内面４１Ｂに向けて押されたとき、外面４１Ａに正電荷が生じ、内面４１Ｂに負電荷が生じる。このため、外面４１Ａと内面４１Ｂとの間に電位差が生じる。その結果、内面４１Ｂから外面４１Ａに向けて電流Ｉが流れる。
【００３８】
また、圧電体４１の内面４１Ｂに対して垂直上向き、すなわち図４（ｂ）とは反対の方向の荷重が作用したとき（図示省略）、外面４１Ａに正電荷が生じ、内面４１Ｂに負電荷が生じる。このため、外面４１Ａと内面４１Ｂとの間に電位差が生じる。その結果、内面４１Ｂから外面４１Ａに向けて電流Ｉが流れる。
【００３９】
図４（ｃ）に示されるように、圧電体４１の外面４１Ａおよび内面４１Ｂに対して平行な方向かつ圧電体４１の外方に向かう荷重が作用したとき、すなわち、圧電体４１が左右方向に伸張したとき、外面４１Ａに正電荷が生じ、内面４１Ｂに負電荷が生じる。このため、外面４１Ａと内面４１Ｂとの間に電位差が生じる。その結果、内面４１Ｂから外面４１Ａに向けて電流Ｉが流れる。
【００４０】
図４（ｄ）に示されるように、圧電体４１の外面４１Ａおよび内面４１Ｂに対して平行な方向かつ圧電体４１の内方に向かう荷重が作用したとき、すなわち、圧電体４１が左右方向から圧縮されたとき、外面４１Ａに負電荷が生じ、内面４１Ｂに正電荷が生じる。このため、外面４１Ａと内面４１Ｂとの間に電位差が生じる。その結果、外面４１Ａから内面４１Ｂに向けて電流Ｉが流れる。
【００４１】
図５を参照して、電極部Ｘ、電極部Ｙ、および電極部Ｚの関係について説明する。図５（ａ）に示されるように、ステアリングホイール２（図３）が荷重を受けないとき、外殻部材５２（図３）は荷重を受けない。このため、電極部Ｘ（Ｘ１，Ｘ２）、電極部Ｙ（Ｙ１，Ｙ２）、および電極部Ｚ（Ｚ１，Ｚ２）は、操舵方向Ｔおよび把持方向Ｒのいずれの方向の荷重も受けない。
【００４２】
このとき、操舵方向Ｔにおいて、電極部Ｘと電極部Ｙとの間の間隙の中心位置、および電極部Ｚの中心位置は、同じ位置を有する。また、このとき、電極部Ｘと電極部Ｚとの対向面積、および電極部Ｙと電極部Ｚとの対向面積は、同じ大きさを有する。
【００４３】
ここで、ステアリングホイール２が荷重を受けないとき、電極部Ｘ、電極部Ｙ、および電極部Ｚの操舵方向Ｔにおける相対位置を第１基準位置と定義し、把持方向Ｒにおける相対位置を第２基準位置と定義する。
【００４４】
図５（ｂ）に示されるように、ステアリングホイール２が把持方向Ｒの荷重を受けるとき、外殻部材５２は把持方向Ｒの荷重を受ける。ここで、被覆部材５３と圧電体４１との間に位置する外殻部材５２は、圧電体４１と芯材５１（図３）との間に位置する外殻部材５２よりも把持部２１（図３）の外方に位置しているため荷重を受けやすい。
【００４５】
また、圧電体４１は、粘弾性の特徴を有するＰＶＤＦであるため、被覆部材５３と圧電体４１との間に位置する外殻部材５２から圧電体４１と芯材５１との間に位置する外殻部材５２への荷重の伝達が鈍くなる。
【００４６】
その結果、電極部Ｘは、電極部Ｚに対して第２基準位置から把持方向Ｒに相対移動する。電極部Ｙは、電極部Ｚに対して第２基準位置から把持方向Ｒに相対移動する。電極部Ｘと電極部Ｚとの間の圧電体４１、および電極部Ｙと電極部Ｚとの間の圧電体４１は、把持方向Ｒの荷重により外面４１Ａから内面４１Ｂに向けて押される。
【００４７】
このとき、電極部Ｘが接触する外面４１Ａと電極部Ｚが接触する内面４１Ｂとの間には、図４（ｂ）に示される電位差が生じる。電極部Ｙが接触する外面４１Ａと電極部Ｚが接触する内面４１Ｂとの間には、図４（ｂ）に示される電位差が生じる。このため、電極部Ｘと電極部Ｚとの間の電圧、および電極部Ｙと電極部Ｚとの間の電圧は、同じ大きさおよび同じ正の符号を有する。
【００４８】
ここで、ステアリングホイール２が把持方向Ｒの荷重を受けるとき、電極部Ｘおよび電極部Ｙならびに電極部Ｚの把持方向Ｒにおける相対移動の状態を第１移動状態と定義する。なお、把持方向Ｒは「電極部Ｂに対して電極部Ａ１および電極部Ａ２を近づける方向」に相当する。
【００４９】
図５（ｃ）に示されるように、ステアリングホイール２が左操舵方向ＴＢの荷重を受けるとき、外殻部材５２は左操舵方向ＴＢの荷重を受ける。このとき、ステアリングホイール２は把持方向Ｒの荷重も受ける。
【００５０】
その結果、電極部Ｘは、電極部Ｚに対して第１移動状態から左操舵方向ＴＢに相対移動する。電極部Ｙは、電極部Ｚに対して第１移動状態から左操舵方向ＴＢに相対移動する。電極部Ｘと電極部Ｚとの間の圧電体４１は、左操舵方向ＴＢの荷重により伸張する。電極部Ｙと電極部Ｚとの間の圧電体４１は、左操舵方向ＴＢの荷重により圧縮する。
【００５１】
このとき、電極部Ｘが接触する外面４１Ａと電極部Ｚが接触する内面４１Ｂとの間には、図４（ｃ）に示される電位差が生じる。その結果、電極部Ｚから電極部Ｘに対して電流ＩＸＺが流れる。電極部Ｙが接触する外面４１Ａと電極部Ｚが接触する内面４１Ｂとの間には、図４（ｄ）に示される電位差が生じる。その結果、電極部Ｙから電極部Ｚに対して電流ＩＹＺが流れる。
【００５２】
電極部Ｘと電極部Ｚとの間の電圧は、電極部Ｙと電極部Ｚとの間の電圧よりも高い電圧を有する。また、電極部Ｘと電極部Ｚとの間の電圧は正の符号を有し、電極部Ｙと電極部Ｚとの間の電圧は負の符号を有する。
【００５３】
したがって、操舵方向、電極部Ｘと電極部Ｚとの間に生じる電圧および電流、電極部Ｙと電極部Ｚとの間に生じる電圧および電流、圧電体の状態は、図６に示される対応表に記載の関係を有する。
【００５４】
ここで、ステアリングホイール２が左操舵方向ＴＢの荷重を受けるとき、電極部Ｘおよび電極部Ｙならびに電極部Ｚの左操舵方向ＴＢにおける相対移動の状態を第２移動状態と定義する。なお、左操舵方向ＴＢは「第１操作方向」および「第２操作方向」のいずれか一方に相当する。
【００５５】
図５（ｄ）に示されるように、ステアリングホイール２が右操舵方向ＴＡの荷重を受けるとき、外殻部材５２は右操舵方向ＴＡの荷重を受ける。このとき、ステアリングホイール２は把持方向Ｒの荷重も受ける。
【００５６】
その結果、電極部Ｘは、電極部Ｚに対して第１移動状態から右操舵方向ＴＡに相対移動する。電極部Ｙは、電極部Ｚに対して第１移動状態から右操舵方向ＴＡに相対移動する。電極部Ｘと電極部Ｚとの間の圧電体４１は、右操舵方向ＴＡの荷重により圧縮する。電極部Ｙと電極部Ｚとの間の圧電体４１は、右操舵方向ＴＡの荷重により伸張する。
【００５７】
このとき、電極部Ｘが接触する外面４１Ａと電極部Ｚが接触する内面４１Ｂとの間には、図４（ｄ）に示される電位差が生じる。その結果、電極部Ｘから電極部Ｚに対して電流ＩＸＺが流れる。電極部Ｙが接触する外面４１Ａと電極部Ｚが接触する内面４１Ｂとの間には、図４（ｃ）に示される電位差が生じる。その結果、電極部Ｚから電極部Ｙに対して電流ＩＹＺが流れる。
【００５８】
電極部Ｘと電極部Ｚとの間の電圧は、電極部Ｙと電極部Ｚとの間の電圧よりも低い電位を有する。また、電極部Ｘと電極部Ｚとの間の電圧は負の符号を有し、電極部Ｙと電極部Ｚとの間の電圧は正の符号を有する。
【００５９】
したがって、操舵方向、電極部Ｘと電極部Ｚとの間に生じる電圧および電流、電極部Ｙと電極部Ｚとの間に生じる電圧および電流、圧電体の状態は、図６に示される対応表に記載の関係を有する。
【００６０】
ここで、ステアリングホイール２が右操舵方向ＴＡの荷重を受けるとき、電極部Ｘおよび電極部Ｙならびに電極部Ｚの右操舵方向ＴＡにおける相対移動の状態を第３移動状態と定義する。なお、右操舵方向ＴＡは「第１操作方向」および「第２操作方向」のいずれか他方に相当する。
【００６１】
図２および図５を参照して、操舵トルクの検出方法について説明する。
荷重センサー１２において、電極部Ｘ、電極部Ｙ、および電極部Ｚは、圧電体４１に生じる電荷を取り出す。電極部Ｘと電極部Ｚとの間に生じる電圧ＶＸＺは、一方の測定部４３である第１電圧計６１で計測される。電極部Ｙと電極部Ｚとの間に生じる電圧ＶＹＺは、他方の測定部４３である第２電圧計６２で計測される。なお、電圧ＶＸＺは「第１電圧」に相当する。電圧ＶＹＺは「第２電圧」に相当する。
【００６２】
電圧ＶＸＺは、各電極ブロック４２において電極部Ｘと電極部Ｚとの間に生じた電圧を総計した電圧である。電圧ＶＹＺは、各電極ブロック４２において電極部Ｙと電極部Ｚとの間に生じた電圧を総計した電圧である。
【００６３】
荷重センサー１２は、電圧ＶＸＺの電圧値に応じた電気信号、および電圧ＶＹＺの電圧値に応じた電気信号を本体部１１に対して出力する。制御部３１は、荷重センサー１２から入力される電気信号に基づいて、電圧ＶＸＺおよび電圧ＶＹＺの各平均値を算出する。電圧ＶＸＺの平均値は、電圧ＶＸＺの値を電極ブロック４２の総数で割ることで算出される。同様に、電圧ＶＹＺの平均値は、電圧ＶＹＺの値を電極ブロック４２の総数で割ることで算出される。
【００６４】
また、制御部３１は、電圧ＶＸＺの平均値と電圧ＶＹＺの平均値とに基づいて、差分電圧ＶＸＹを算出する。差分電圧ＶＸＹは、電圧ＶＸＺの平均値から電圧ＶＹＺの平均値を引くことで算出される。また、制御部３１は、記憶部３２に記憶されているデータテーブル（図示略）を参照して、差分電圧ＶＸＹに応じた荷重の大きさおよび作用方向を測定する。
【００６５】
上記データテーブルは、各電圧値と作用荷重および作用方向とが関連付けられたデータ、および作用荷重と作用トルクとが関連付けられたデータ、ならびに作用方向と操舵方向とが関連付けられたデータを有する。
【００６６】
制御部３１は、電圧ＶＸＺの平均値の絶対値、および電圧ＶＹＺの平均値の絶対値の少なくとも一つが所定値Ｌ１以上であり、かつ差分電圧ＶＸＹの絶対値が所定値Ｌ２以下のときの荷重の作用方向を、第１基準位置および第２基準位置から第１移動状態に変位する方向と判定する（図５（ｂ）参照）。そして、荷重の作用方向が第１移動状態に変位する方向であるとき、ステアリングホイール２の操舵状態を保舵状態と判定する。
【００６７】
制御部３１は、差分電圧ＶＸＹの絶対値が所定値Ｌ３以上であり、かつ差分電圧ＶＸＹが正の値であるときの荷重の作用方向を、第１移動状態から第２移動状態に変位する方向と判定する（図５（ｃ）参照）。そして、荷重の作用方向が第２移動状態に変位する方向であるとき、ステアリングホイール２の操舵方向を左操舵方向ＴＢと判定する。
【００６８】
制御部３１は、差分電圧ＶＸＹの絶対値が所定値Ｌ３以上であり、かつ差分電圧ＶＸＹが負の値であるときの荷重の作用方向を、第１移動状態から第３移動状態に変位する方向と判定する（図５（ｄ）参照）。そして、荷重の作用方向が第３移動状態に変位する方向であるとき、ステアリングホイール２の操舵方向を右操舵方向ＴＡと判定する。
【００６９】
なお、差分電圧ＶＸＹは「電圧差」に相当する。所定値Ｌ１は「所定値ＸＢ」に相当する。所定値Ｌ２は「所定値ＸＣ」に相当する。所定値Ｌ３は「所定値ＸＡ」に相当する。
本実施形態の荷重測定装置１は以下の効果を奏する。
（１）圧電体４１は、極性が互いに相違する外面４１Ａおよび内面４１Ｂを有し、電極ブロック４２は、外面４１Ａに接触する電極部Ｘおよび電極部Ｙと、内面４１Ｂに接触する電極部Ｚとを有し、電極部Ｘおよび電極部Ｙは、外面４１Ａに沿う方向において外面４１Ａに対して互いに同一方向に移動する関係を有し、測定部４３は、電極部Ｘと電極部Ｚとの電位差である電圧ＶＸＺと、電極部Ｙと電極部Ｚとの電位差である電圧ＶＹＺとを測定する。
【００７０】
荷重センサー１２は、ステアリングホイール２に取り付けることができる。このため、ステアリングホイール２から離れた箇所に電極ブロック４２が位置する構成と比較して、電極ブロック４２の電圧は、ステアリングホイール２に作用する荷重をより反映した値を示す。このため、ステアリングホイール２に作用する作用トルクおよび操舵方向を高い応答性で検出できる。
【００７１】
（２）圧電体４１は、電極部Ｘの右操舵方向ＴＡまたは左操舵方向ＴＢの移動により圧縮または伸張して電圧ＶＸＺが変化し、電極部Ｙの右操舵方向ＴＡまたは左操舵方向ＴＢの移動により伸張または圧縮して電圧ＶＸＺの変化方向とは反対方向に電圧ＶＹＺが変化する分極特性を有し、測定部４３は、圧電体４１の圧縮により生じる電圧ＶＸＺおよび電圧ＶＹＺの一方、および圧電体４１の伸張により生じる電圧ＶＸＺおよび電圧ＶＹＺの他方を測定する。
【００７２】
電圧ＶＸＺおよび電圧ＶＹＺは、ステアリングホイール２に対して右操舵方向ＴＡの荷重または左操舵方向ＴＢの荷重が作用するとき、電極部Ｘおよび電極部Ｙの移動方向に応じて互いに反対の方向に変化する。このため、電圧ＶＸＺおよび電圧ＶＹＺを測定することにより、荷重の作用方向を正確に測定できる。
【００７３】
（４）制御部３１は、電圧ＶＸＺおよび電圧ＶＹＺの差である差分電圧ＶＸＹを算出し、差分電圧ＶＸＹの絶対値が所定値Ｌ３以上かつ差分電圧ＶＸＹの符号が正のとき、第１移動状態から第２移動状態に変位する方向の荷重が作用していると判定し、差分電圧ＶＸＹの絶対値が所定値Ｌ３以上かつ差分電圧ＶＸＹの符号が負のとき、第１移動状態から第３移動状態に変位する方向の荷重が作用していると判定する。
【００７４】
ステアリングホイール２に作用する荷重は、電圧ＶＸＺおよび電圧ＶＹＺの間に有意な差を発生させる。また、電極部Ｘおよび電極部Ｙは、右操舵方向ＴＡの荷重および左操舵方向ＴＢの荷重に対して互いに同一の方向に移動する。制御部３１は、これらの事項を前提として、差分電圧ＶＸＹおよび所定値Ｌ３の関係と差分電圧ＶＸＹの符号とに基づいて、ステアリングホイール２に作用する荷重の方向を判定する。このため、荷重の作用方向を正確に測定できる。
【００７５】
（５）制御部３１は、電圧ＶＸＺの絶対値および電圧ＶＹＺの絶対値が所定値Ｌ１以上かつ差分電圧ＶＸＹの絶対値が所定値Ｌ２以下のとき、第１基準位置および第２基準位置から第１移動状態に変位する方向、すなわち電極部Ｚに対して電極部Ｘおよび電極部Ｙを近づける方向に移動させる荷重がステアリングホイール２に作用していると判定する。
【００７６】
電極部Ｘおよび電極部Ｙは、電極部Ｚに対して同じ方向に移動するとき、圧電体４１には同じ方向の電流が流れる。このため、電圧ＶＸＺおよび電圧ＶＹＺは同じ符号を示す。制御部３１は、これらの事項を前提として、電圧ＶＸＺの絶対値および電圧ＶＹＺの絶対値ならびに所定値Ｌ１の関係と、差分電圧ＶＸＹの絶対値および所定値Ｌ２の関係とに基づいて、ステアリングホイール２に作用する荷重の方向を判定する。このため、荷重の作用方向を正確に測定できる。
【００７７】
（６）圧電体４１の外面４１Ａおよび内面４１Ｂは、互いに平行し、電極部Ｘ、電極部Ｙ、および電極部Ｚは、櫛歯状に配置される。このため、圧電体４１は、電極部Ｘと電極部Ｙと電極部Ｚとを有する電極ブロック４２を複数組かつ細密構造で備えられる。
【００７８】
（第２実施形態）
図７に示される本実施形態の荷重測定装置１が有する荷重センサー１３は、図５に示される第１実施形態の荷重測定装置１が有する荷重センサー１２との主要な相違点として、次の相違点を有する。すなわち、第１実施形態の荷重センサー１２は、荷重の作用にともない外面４１Ａおよび内面４１Ｂに電荷が生じる圧電体４１を有する。一方、本実施形態の荷重センサー１３は、圧電体４１に代えて、荷重の作用に関わらず電荷が生じない誘電体７１を有する。誘電体７１は、弾性を有する。以下では、第１実施形態の荷重センサー１２と異なる点の詳細を説明し、第１実施形態と共通する構成については同一の符号を付してその説明の一部または全部を省略する。
【００７９】
図７を参照して、各電極ブロック４２における電極部Ｘ、電極部Ｙ、および電極部Ｚの関係について説明する。なお、図７に図示された荷重センサー１３は、不図示の電源と接続されている。
【００８０】
図７（ａ）に示されるように、ステアリングホイール２（図３）が荷重を受けないとき、外殻部材５２（図３）は荷重を受けない。このため、電極部Ｘ（Ｘ１，Ｘ２）、電極部Ｙ（Ｙ１，Ｙ２）、および電極部Ｚ（Ｚ１，Ｚ２）は、操舵方向Ｔおよび把持方向Ｒのいずれの方向の荷重も受けない。
【００８１】
このとき、操舵方向Ｔにおいて、電極部Ｘと電極部Ｙとの間の間隙の中心位置、および電極部Ｚの中心位置は、同じ位置を有する。また、このとき、電極部Ｘと電極部Ｚとの対向面積、および電極部Ｙと電極部Ｚとの対向面積は、同じ大きさを有する。
【００８２】
ここで、ステアリングホイール２が荷重を受けないとき、電極部Ｘ、電極部Ｙ、および電極部Ｚの操舵方向Ｔにおける相対位置を第３基準位置と定義し、把持方向Ｒにおける相対位置を第４基準位置と定義する。
【００８３】
図７（ｂ）に示されるように、ステアリングホイール２が把持方向Ｒの荷重を受けるとき、外殻部材５２は把持方向Ｒの荷重を受ける。ここで、被覆部材５３と誘電体７１との間に位置する外殻部材５２は、圧電体４１と芯材５１（図３）との間に位置する外殻部材５２よりも把持部２１（図３）の外方に位置しているため荷重を受けやすい。
【００８４】
その結果、電極部Ｘは、電極部Ｚに対して第４基準位置から把持方向Ｒに相対移動する。電極部Ｙは、電極部Ｚに対して第４基準位置から把持方向Ｒに相対移動する。電極部Ｘと電極部Ｚとの間の誘電体７１、および電極部Ｙと電極部Ｚとの間の誘電体７１は、把持方向Ｒの荷重により外面７１Ａから内面７１Ｂに向けて押される。
【００８５】
その結果、誘電体７１を挟む位置の電極部Ｘと電極部Ｚとの把持方向Ｒの間隔が狭まる。誘電体７１を挟む位置の電極部Ｙと電極部Ｚとの把持方向Ｒの間隔が狭まる。したがって、電極部Ｘと電極部Ｚとの静電容量ＣＸＺ、および電極部Ｙと電極部Ｚとの静電容量ＣＹＺは増加する。
【００８６】
ここで、ステアリングホイール２が把持方向Ｒの荷重を受けるとき、電極部Ｘおよび電極部Ｙならびに電極部Ｚの把持方向Ｒにおける相対移動の状態を第４移動状態と定義する。なお、静電容量ＣＸＺは「第１静電容量」に相当する。静電容量ＣＹＺは「第２静電容量」に相当する。
【００８７】
図７（ｃ）に示されるように、ステアリングホイール２が左操舵方向ＴＢの荷重を受けるとき、外殻部材５２は左操舵方向ＴＢの荷重を受ける。このとき、ステアリングホイール２は把持方向Ｒの荷重も受ける。
【００８８】
その結果、電極部Ｘは、電極部Ｚに対して第４移動状態から左操舵方向ＴＢに相対移動する。このため、電極部Ｘと電極部Ｚとの対向面積は減少する。したがって、電極部Ｘと電極部Ｚとの静電容量ＣＸＺは減少する。
【００８９】
電極部Ｙは、電極部Ｚに対して第４移動状態から左操舵方向ＴＢに相対移動する。このため、電極部Ｙと電極部Ｚとの対向面積は増加する。したがって、電極部Ｙと電極部Ｚとの静電容量ＣＹＺは増加する。
【００９０】
ここで、ステアリングホイール２が左操舵方向ＴＢの荷重を受けるとき、電極部Ｘ、電極部Ｙ、および電極部Ｚの左操舵方向ＴＢにおける相対移動の状態を第５移動状態と定義する。
【００９１】
図７（ｄ）に示されるように、ステアリングホイール２が右操舵方向ＴＡの荷重を受けるとき、外殻部材５２は右操舵方向ＴＡの荷重を受ける。このとき、ステアリングホイール２は把持方向Ｒの荷重も受ける。
【００９２】
その結果、電極部Ｘは、電極部Ｚに対して第４移動状態から右操舵方向ＴＡに相対移動する。このため、電極部Ｘと電極部Ｚとの対向面積は増加する。したがって、電極部Ｘと電極部Ｚとの静電容量ＣＸＺは増加する。
【００９３】
電極部Ｙは、電極部Ｚに対して第４移動状態から右操舵方向ＴＡに相対移動する。このため、電極部Ｙと電極部Ｚとの対向面積は減少する。したがって、電極部Ｙと電極部Ｚとの静電容量ＣＹＺは減少する。
【００９４】
ここで、ステアリングホイール２が右操舵方向ＴＡの荷重を受けるとき、電極部Ｘおよび電極部Ｙならびに電極部Ｚの右操舵方向ＴＡにおける相対移動の状態を第６移動状態と定義する。
【００９５】
図２および図７を参照して、操舵トルクの検出方法について説明する。
荷重センサー１２において、電極部Ｘ、電極部Ｙ、および電極部Ｚは、誘電体７１に蓄積される電荷を取り出す。電極部Ｘと電極部Ｚとの間に生じる電圧ＶＸＺは、第１電圧計６１で計測される。電極部Ｙと電極部Ｚとの間に生じる電圧ＶＹＺは、第２電圧計６２で計測される。
【００９６】
荷重センサー１２は、電圧ＶＸＺの電圧値に応じた電気信号、および電圧ＶＹＺの電圧値に応じた電気信号を本体部１１に対して出力する。制御部３１は、荷重センサー１２から入力される電気信号に基づいて、電圧ＶＸＺおよび電圧ＶＹＺの各平均値を算出する。電圧ＶＸＺの平均値は、電圧ＶＸＺの値を電極ブロック４２の総数で割ることで算出される。同様に、電圧ＶＹＺの平均値は、電圧ＶＹＺの値を電極ブロック４２の総数で割ることで算出される。
【００９７】
また、制御部３１は、電圧ＶＸＺの平均値と電圧ＶＹＺの平均値とに基づいて、差分電圧ＶＸＹを算出する。差分電圧ＶＸＹは、電圧ＶＸＺの平均値から電圧ＶＹＺの平均値を引くことで算出される。また、制御部３１は、記憶部３２に記憶されているデータテーブル（図示略）を参照して、差分電圧ＶＸＹに応じた荷重の大きさおよび作用方向を測定する。
【００９８】
制御部３１は、電圧ＶＸＺの平均値の絶対値、および電圧ＶＹＺの平均値の絶対値の少なくとも一つが所定値Ｌ４以上であり、かつ差分電圧ＶＸＹの絶対値が所定値Ｌ５以下のときの荷重の作用方向を、第３および第４基準位置から第４移動状態に変位する方向と判定する（図７（ｂ）参照）。そして、荷重の作用方向が第４移動状態に変位する方向であるとき、ステアリングホイール２の操舵状態を保舵状態と判定する。
【００９９】
制御部３１は、差分電圧ＶＸＹの絶対値が所定値Ｌ６以上であり、かつ差分電圧ＶＸＹが正の値であるときの荷重の作用方向を、第４移動状態から第５移動状態に変位する方向と判定する（図７（ｃ）参照）。そして、荷重の作用方向が第２移動状態に変位する方向であるとき、ステアリングホイール２の操舵方向を左操舵方向ＴＢと判定する。
【０１００】
制御部３１は、差分電圧ＶＸＹの絶対値が所定値Ｌ６以上であり、かつ差分電圧ＶＸＹが負の値であるときの荷重の作用方向を、第４移動状態から第６移動状態に変位する方向と判定する（図７（ｄ）参照）。そして、荷重の作用方向が第３移動状態に変位する方向であるとき、ステアリングホイール２の操舵方向を右操舵方向ＴＡと判定する。
【０１０１】
なお、所定値Ｌ４は「所定値ＸＢ」に相当する。所定値Ｌ５は「所定値ＸＣ」に相当する。所定値Ｌ６は「所定値ＸＡ」に相当する。
荷重センサー１２は、検出した荷重の大きさおよび作用方向に応じた電気信号を荷重測定装置１に対して出力する。
【０１０２】
本実施形態の荷重測定装置１は、第１実施形態の荷重測定装置１が奏する（１）および（３）〜（６）の効果に準じた効果を奏する。また、本実施形態の荷重測定装置１は、以下の効果を奏する。
【０１０３】
（７）電極部Ｘと電極部Ｚとの間の静電容量である静電容量ＣＸＺは、電極部Ｘの移動に応じて増加または減少し、電極部Ｙと電極部Ｚとの間の静電容量である静電容量ＣＹＺは、電極部Ｙの移動に応じて増加または減少し、測定部４３は、静電容量ＣＸＺの増加または減少により生じる電圧ＶＸＺと、静電容量ＣＹＺの減少または増加により生じる電圧ＶＹＺとを測定する。
【０１０４】
電圧ＶＸＺおよび電圧ＶＹＺは、ステアリングホイール２に対して右操舵方向ＴＡの荷重または左操舵方向ＴＢの荷重が作用するとき、静電容量ＣＸＺおよび静電容量ＣＹＺの変化方向の違いに応じて互いに反対の方向に変化する。このため、電圧ＶＸＺおよび電圧ＶＹＺを測定することにより、荷重の作用方向を正確に測定できる。
【０１０５】
本発明は、第１および第２実施形態以外の実施形態を含む。以下、本発明のその他の実施形態としての上記実施形態の変形例を示す。なお、以下の各変形例は、互いに組み合わせることもできる。
【０１０６】
・第１実施形態の荷重測定装置１（図２）は、圧電体４１としてＰＶＤＦを有する。一方、変形例の荷重検出センサーは、ＰＶＤＦの代わりとして、圧電体の一種である水晶や、焦電体（例えば、硫酸リチウム水和物）、強誘電体（例えば、チタン酸バリウム）を有する。
【０１０７】
・第１実施形態の荷重測定装置１（図３（ａ））は、操舵方向Ｔに櫛歯状に配置された電極部Ｘおよび電極部Ｙならびに電極部Ｚを有する。一方、変形例の荷重検出センサーは、櫛歯状以外の配置関係を有する電極部Ｘおよび電極部Ｙならびに電極部Ｚを有する。
【０１０８】
・第１実施形態の荷重測定装置１（図３（ａ））は、電極部Ｘと電極部Ｚ、および電極部Ｙと電極部Ｚは、部分的に重なり合う。一方、変形例の荷重検出センサーは、電極部Ｘと電極部Ｚ、および電極部Ｙと電極部Ｚの少なくとも一方は、操舵方向Ｔに相対移動する前の状態において全く重なり合わない関係を有し、かつ操舵方向Ｔに相対移動したとき状態において重なり合う関係を有する。
【０１０９】
・第１実施形態の荷重測定装置１（図３（ａ））は、１つの電極部Ｘと１つの電極部Ｙと１つの電極部Ｚとを有する電極ブロック４２を有する。一方、変形例の荷重検出センサーは、複数の電極を有する電極部Ｘと、電極部Ｘと同数の電極を有する電極部Ｙと１つの電極部Ｚとを有する電極ブロック４２を有する。
【０１１０】
・第１実施形態の荷重測定装置１（図２）は、操舵トルクの大きさおよび作用方向を検出するセンサーとしてステアリングホイール２に内蔵されている。一方、変形例の荷重検出センサーは、触覚センサーとして用いられる。この構成によれば、ロボットアームの把持部分などに搭載することにより、機械的な把持動作を高精度に行うことができる。
【符号の説明】
【０１１１】
１…荷重計測装置、２…ステアリングホイール、１２…荷重センサー、４１…圧電体、４１Ａ…外面、４１Ｂ…内面、４２…電極ブロック、７１…誘電体、Ｒ…把持方向、Ｔ…操舵方向、Ｘ…電極部、Ｙ…電極部、Ｚ…電極部、ＴＡ…右操舵方向、ＴＢ…左操舵方向、Ｘ１…電極部、Ｘ２…電極部、Ｙ１…電極部、Ｙ２…電極部、Ｚ１…電極部、Ｚ２…電極部。
【図１】
2013130479.tif 000003
【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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