JP2005265814A - 荷重検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 最も部品構成が少ない構成で、装置前後方向及び装置幅方向である左右方向の荷重の偏り度、及び総荷重を検出でき、結果的に装置コストを抑えることができる荷重検出装置を得る。
【解決手段】
荷重受けプレート、ベースプレートと起歪体８を備え、検出対象の荷重を求める荷重検出装置を構成するに、起歪体８を、装置前後方向の一方側位置において、装置幅方向に伸びる荷重受け側固定部位を介して荷重受けプレートに固定されるとともに、装置前後方向の他方側位置において、装置幅方向に伸びるベース側固定部位を介してベースプレートに固定して構成し、歪検出手段で起歪体の前後方向の歪と前後方向に対する捩れを検出して、荷重総量、荷重の装置前後方向及び幅方向の偏り度を導出する。
【選択図】 図４

Description

本発明は、検出対象の荷重がかかる荷重受けプレートと、この荷重受けプレートの下側に配設されるベースプレートとを備え、
前記荷重受けプレートと前記ベースプレートとに固定接続された起歪体を備えるとともに、前記起歪体に起歪体の歪を検出する歪検出手段を設け、前記歪検出手段により検出される検出出力に基づいて前記検出対象の荷重を求める荷重検出装置に関する。

この種の荷重検出装置の例として、自動車用シートの下部に備えられる荷重検出装置を挙げることができる。この荷重検出装置は着座検出装置とも呼ばれ、シートに着座している人の体重を検出することにより、人が座っているかどうか等を判断するのに使用される。

この種の着座検出装置の先行技術として、特許文献１に示される例に求めることができる。
この文献に示される着座検出装置では、シートを構成するクッションフレームの内側に荷重センサが取り付けられており、荷重センサにはクッションスプリングの一方端が連結され、シートの着座面に人が座ると、クッションスプリングが撓み、その撓み量が荷重センサに伝達され、荷重センサにて人の着座が検出できる。

特開２００２−１４４９３６号公報（第６頁、第１図）

この先行技術に開示の技術では、荷重センサはクッションフレームの開口内に配設されて、両側からクッションフレームに直接取り付けられており、クッションスプリングの歪を受けて荷重センサが変位する構成となっている。このため、クッションフレームにゆがみが生じた場合に、荷重センサの出力にそのゆがみが直接、影響する。結果、着座検出装置の検出精度が良くないという問題がある。この様に検出精度が低いと、例えば次のような問題が起こる。

車両に搭載されるエアバッグ装置は、シートの着座面に作用する荷重の大きさ、すなわち、着座者が大人か子供かによって動作制御方法を変えることが必要とされている。
ここで、着座検出装置の検出精度が低い場合、検出結果に応じて起動されるエアバッグ装置は適確な動作を行い得ない場合もあり、その機能を適切かつ十分に発揮することは困難である。このような問題が起こる理由は、大人と子供とでは、エアバッグ装置の起動基準やタイミングが微妙に異なるからである。

一方、従来からの荷重検出装置の一般的構成に関して説明すると、従来型の荷重検出装置は荷重印加点が変動しても計測精度に影響がないように、機械的構造が工夫されている。

言い換えると、荷重検出装置は荷重だけを精度よく検出することを目的としており、荷重に加えて荷重の偏り度（装置前後方向の偏り、あるいは装置幅方向の偏り）を計測することを目的とするものではない。
しかし、上記した自動車用シートに使用する荷重検出装置にあっては、荷重に加えて荷重の偏り度（例えば荷重検出装置上の積載物の重量位置）が測定できると、システム上好ましい場合がある。
例えば、シートクッションの構造上、乗員の着座位置がシート前方、あるいはシート幅方向において偏っている場合、クッションフレームに逃げる荷重の割合が増えるため、シートクッション部の検出荷重が減少してしまい、結果として検出精度を低下させてしまうが、荷重の偏り度が判ると、この検出荷重の減少を補正することができ、高精度な乗員判定が可能になる。

また、例えば、シートクッション上の乗員が大人であるか、子供であるかを荷重で判断する場合、乗員の着座位置、即ち、乗員による荷重の偏り度が判ると、より正確なエアバック側の動作を確保できる場合がある。着座者が子供で、その子供がシート幅方向において偏った座り方をしている場合、前方のエアバックの動作と、側方のエアバックの動作とのタイミング、膨張速度等を調節できる。

そこで、例えば、起歪体を複数個配置して、その複数の起歪体上にそれぞれ配置した歪ゲージの出力から重心位置を推定し、荷重と偏り度を得ることも考えられる。

しかしながら、上記構成においては、検出精度の点で改良の余地があるとともに、高い測定精度を確保した上で荷重検出装置の製造コストを抑えるには、最も少ない部品点数で、装置前後方向及び装置幅方向である左右方向の荷重の偏り度、及び総荷重を検出できる構成が好ましい。

本発明の目的は、最も部品構成が少ない構成で、装置前後方向及び装置幅方向である左右方向の荷重の偏り度、及び総荷重を検出でき、結果的に装置コストを抑えることができる荷重検出装置を得ることにある。

上記目的を達成するための、
検出対象の荷重がかかる荷重受けプレートと、前記荷重受けプレートの下側に配設されるベースプレートとを備え、
前記荷重受けプレートと前記ベースプレートとの固定接続された起歪体を備えるとともに、前記起歪体に起歪体の歪を検出する歪検出手段を設け、前記歪検出手段により検出される検出出力に基づいて前記検出対象の荷重を求める荷重検出装置の特徴構成は、
前記起歪体が、
装置前後方向の一方側位置において、装置幅方向に伸びる荷重受け側固定部位を介して前記荷重受けプレートに固定されるとともに、
装置前後方向の他方側位置において、装置幅方向に伸びるベース側固定部位を介して前記ベースプレートに固定されて構成され、
前記歪検出手段として、装置前後方向の異なった位置に別個の歪検出手段を備えるとともに、前記起歪体の捩れを検出する捩れ検出手段を備え、
前記別個の歪検出手段と前記捩れ検出手段との検出結果に基づいて、前記検出対象の荷重の総量及び、前記荷重の前記装置前後方向及び前記装置幅方向の偏り度を導出する導出手段を備えて構成されることにある。

この構成の荷重検出装置における起歪体において、荷重受けプレートに上側より荷重がかかると、起歪体は、装置前後方向に設けられた片持ち梁として挙動する。
したがって、少なくとも２個の歪検出手段において、この起歪体の前後方向上の異なった位置における歪を検出することで、検出対象の荷重と、その前後方向における偏り度を検出することができる。

そして、捩れ検出手段を備えることで、この捩れ検出手段により、幅方向の偏り度を検出することができる。
この構成においては、起歪体は単一でよく、その起歪体上の適切な位置に設けられる検出手段による同一の起歪体の歪状態を検出するため、検出精度を確保できるとともに、製造コストを低減することが可能となる。

さらに、本願に係る上記目的を達成するための、
検出対象の荷重がかかる荷重受けプレートと、前記荷重受けプレートの下側に配設されるベースプレートとを備え、
前記荷重受けプレートと前記ベースプレートとの固定接続された起歪体を備えるとともに、前記起歪体に起歪体の歪を検出する歪検出手段を設け、前記歪検出手段により検出される検出出力に基づいて前記検出対象の荷重を求める荷重検出装置の特徴構成は、
前記起歪体が、
装置前後方向の一方側位置において、装置幅方向に伸びる荷重受け側固定部位を介して前記荷重受けプレートに固定されるとともに、
装置前後方向の他方側位置において、装置幅方向に伸びるベース側固定部位を介して前記ベースプレートに固定されて構成され、
前記歪検出手段として、装置前後方向及び装置幅方向の異なった位置に少なくとも３個の歪検出手段を備え、
前記少なくとも３個の歪検出手段の検出結果に基づいて、前記検出対象の荷重の総量及び、前記荷重の前記装置前後方向及び前記装置幅方向の偏り度を導出する導出手段を備えたことにある。

この構成の場合もその起歪体においては、荷重受けプレートに上側より荷重がかかると、起歪体は、装置前後方向に設けられた片持ち梁として挙動する。
したがって、装置前後方向の異なった少なくとも２個の歪検出手段において、この起歪体の前後方向上の異なった位置における歪を検出することで、検出対象の荷重と、その前後方向における偏り度を検出することができる。

また、装置幅方向の異なった少なくとも２個の歪検出手段において、幅方向の偏り度を検出することができる。
この構成においても、起歪体は単一でよく、その起歪体上の適切な位置に設けられる検出手段による同一の起歪体の歪状態を検出するため、検出精度を確保できるとともに、製造コストを低減することが可能となる。

上記構成において、前記歪検出手段が、装置前後方向の歪を検出可能な前後方向検出用歪ゲージと、装置幅方向の歪を検出可能な幅方向検出用歪ゲージとが直列接続された組み合わせゲージとされることが好ましい。
この種の組み合わせゲージを使用することで、ゲージの貼付位置を比較的少なくするとともに、歪ゲージ相互間の出力の組み合わせで、荷重、装置前後方向および装置幅方向の偏り度を容易に得ることが可能となる。

また、前記捩れ検出手段としては、これを装置前後方向に対して＋４５度及び−４５度傾いた方向の歪をそれぞれ検出可能な捩れ検出用歪ゲージが直列接続された組み合わせゲージとすることが好ましい。
この装置で採用する起歪体は、装置前後方向の片持ち梁として働くため、その方向に対して＋４５度及び−４５度傾いた方向の歪を検出することで、容易に起歪体の捩れを検出することができるからである。

さて、上述の装置前後方向および幅方向に、少なくとも３個の歪検出手段を備えた構成において、前記歪検出手段が、装置前後方向の歪を検出可能な前後方向検出用歪ゲージと、装置幅方向の歪を検出可能な幅方向検出用歪ゲージとが直列接続された組み合わせゲージであるとともに、
これら組み合わせゲージを、装置前後方向及び装置幅方向において対称配置して構成することが好ましい。
荷重自体に関しては、前後方向の異なった位置に設けられる歪ゲージの出力からこれを検出することが可能であり、さらに、装置前後方向および幅方向の偏り度を、それぞれの方向で異なった位置にある所定方向の歪を検出する歪ゲージの出力の組み合わせで、容易に検出することが可能となるためである。

〔シートの概略構造〕
以下、図面に基づいて、本願にかかる荷重検出装置１を、シート２に着座する人の荷重、その荷重の作用位置に関する装置前後方向の偏り度及び装置幅方向の偏り度を検出するために使用する例に関して説明する。

図１は、シート周りの構成を示す図であり、シート２はよく知られているように、人が着座するシートクッション２ａ、シートバック２ｂおよびヘッドレスト２ｃを備えて構成されている。
さらに、このシート２にあっては、シート２の車体側位置に、シート２の前後方向におけるスライドおよびその位置決めを行うシートスライド機構３、及びシートの上下方向における位置移動及びその位置決めを行うシート昇降機構４を備えている。

さて、図２に示すように、シート昇降機構４の上側部材として、左右一対のサイドアーム５ａが備えられるとともに、このサイドアーム５ａの前方側位置及び後方側位置をそれぞれ連結する一対の連結部材５ｂが設けられている。これらそれぞれ一対のサイドアーム５ａおよび連結部材５ｂは一体とされることで、概略、車体フレーム面と平行に配置され、ほぼシート１の大きさに等しい方形のシートクッションフレーム５（基礎フレーム）を成す。

〔荷重検出装置の基本構造〕
本願にかかる荷重検出装置１は、このシートクッションフレーム５とシートクッション２ａとの間に装置される。即ち、本願にかかる荷重検出装置１は、荷重受けプレート６とベースプレート７との間に起歪体８を備えて構成されるが、この荷重受けプレート６がシートクッション２ａと一体に挙動するように構成されるとともに、ベースプレート７がその周部において、車両用シートのシートクッションフレーム５に対して位置移動可能に弾性支持されている。
図２に、荷重検出装置１の弾性支持構造を斜視図で示している。図３（ａ）は荷重検出装置１の分解図説明図である。さらに、図３（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ断面を示す図である。

さらに詳細に説明すると、前記荷重受けプレート６は、シートクッション２ａ内に装備され、人が着座すると、その荷重が直接、このプレート６にかかる構成が採用されている。

一方、ベースプレート７に関しては、図２、図３に示すように、ベースプレート７の所定８箇所に設けられるスプリング取り付け部５０を介して、スプリング５１で弾性支持されるように構成されている。本願にあっては、荷重受けプレート６及びベースプレート７が、ともに方形のシート形状に合致した方形に形成されていることから、ベースプレート７は、その前後方向端縁及び幅方向端縁において、それぞれ２箇所で、前記スプリング５１により支持される。

この構成により、シートクッションフレーム５側の影響が荷重検出装置１側へ及ぶのを解消することができる。

さて、図２，３に示すように、前記荷重受けプレート６は、ベースプレート７に対して、その上方に位置され、荷重受けプレート６の周縁に下方に延びるそで部６０、及びベースプレート７に関しては、上方に延びるそで部７０を設けて、両プレート間に形成される空間内にごみ等の異物が侵入するのを防止するように構成されている。

また、前記荷重受けプレート６とベースプレート７との間には、同じく方形で、単一プレートである起歪体８が備えられている。この起歪体８は、装置前後方向の一方側位置（図示する例においては前方位置）において、装置幅方向に伸びる荷重受け側固定部位８０ａを介して荷重受けプレート６に固定されるとともに、装置前後方向の他方側位置（図示する例においては後方位置）において、同じく、装置幅方向に伸びるベース側固定部位８０ｂを介してベースプレート７に固定されて構成されている。ここで、荷重受け側固定部位８０ａの装置幅方向の長さは荷重受けプレート６の幅の４０〜６０％に、ベース側固定部位８０ｂの装置幅方向の長さはベースプレート７の幅の４０〜６０％に構成されている。

結果、この起歪体は、図３（ｂ）に示すように、装置前後方向において、装置上下方向で歪む片持ち梁としての挙動をする。さらに、図示するように、この起歪体８は、ベースプレート７の広がり（水平方向配置された場合における水平面上の占有面積）に対して、比較的大きな広がりを有する単一プレートとして構成されている。

以上が、本願にかかる荷重検出装置１の基本構造であるが、以下、起歪体８上における歪ゲージｇを使用した検出構造に関して説明する。
〔起歪体における検出〕
１．使用する歪ゲージ
この実施形態においては、起歪体の歪を検出する検出手段として歪ゲージｇを使用する。
さらに、基本的には、その検出方向の異なる歪ゲージｇを組み合わせた組み合わせゲージＧを使用する。即ち、歪検出手段として、装置前後方向の歪を検出可能な前後方向検出用歪ゲージと、装置幅方向の歪を検出可能な幅方向検出用歪ゲージとが直列接続された組み合わせゲージ（このゲージを前後方向組み合わせゲージＧ１と呼ぶ）を採用する。そして、この組み合わせゲージＧ１を、そのままハーフブリッジとして使用してもよいし、一対でフルブリッジを構成して使用してもよい。

また、本願にあっては、起歪体の捩れも検出するため、捩れ検出手段が、装置前後方向に対して＋４５度及び−４５度傾いた方向の歪をそれぞれ検出可能な捩れ検出用歪ゲージが直列接続された組み合わせゲージ（このゲージを捩れ組み合わせゲージＧ２と呼ぶ）を採用する。この場合も、この組み合わせゲージＧ２を、そのままハーフブリッジとして使用してもよいし、一対でフルブリッジを構成して使用してもよい。

２．ゲージの配置及び出力処理
本願の検出対象は荷重（荷重受けプレートにかかる総荷重）、装置前後方向の偏り度、装置幅方向の偏り度である。従って、上述の組み合わせゲージＧ１，Ｇ２を、適正な位置関係で配置するとともに、これらの組み合わせゲージＧ１，Ｇ２からの出力を、その検出方向に応じて加減演算処理して、上記目的の物理量を導出する。以下の説明においては、これらの点に関して、組み合わせゲージＧ１，Ｇ２の配置関係および、導出関係について説明する。

２−１ 第一構成
この構成は、歪検出手段として、装置前後方向の異なった位置に別個の歪検出手段を備えるとともに、起歪体の捩れを検出する捩れ検出手段を備え、これら別個の歪検出手段と捩れ検出手段との検出結果に基づいて、検出対象の荷重の総量及び、荷重の装置前後方向及び装置幅方向の偏り度を導出する導出手段を備えたものである。

ア この構成を採用する場合に、組み合わせゲージＧ１（Ｇ１Ａ，Ｇ１Ｂ），Ｇ２（Ｇ２Ｃ）をハーフブリッジのみで構成する例を図４に示した。
図４（ａ）は、起歪体８上における組み合わせゲージＧ１，Ｇ２の位置関係及び、荷重印加位置Ｗの例示点を示したものである。この位置に作用する力をＦとする。
図４（ｂ）は、この構成例における導出手段の構成を示したものであり、導出手段は、差動増幅回路Ａ、加算増幅回路Ｂ及び増幅回路Ｃを備えて、さらにそれぞれのハーフブリッジからの出力を、所定の回路における入力端子ａに導く回路ｂから成っている。

この構成における処理は以下のようになる。
図４（ａ）に示すように、組み合わせゲージＧ１Ａと組み合わせゲージＧ１Ｂの間の距離をＬ、その中点から荷重印加位置までの距離をＸとすると、組み合わせゲージＧ１Ａの部位のモーメントＭａはＦ×（Ｘ＋Ｌ／２）、組み合わせゲージＧ１Ｂの部位のモーメントＭｂはＦ×（Ｘ−Ｌ／２）となる。

また、組み合わせゲージＧ１Ａ，Ｇ１Ｂの位置の起歪体長手方向の歪εa、εbはモーメントに比例し、これと直交方向の歪は符号が逆でおおよそポアソン比の分だけ歪む。各組み合わせゲージの出力を、図４（ｂ）のように接続し、各増幅回路Ａ，Ｂ、Ｃに入力する。荷重が印加状態で、各組み合わせゲージには起歪体８、前後方向には引張り、起歪体幅方向には圧縮の歪(前記引張り歪の３／１０程度)が発生する。従って、歪ゲージｇＡ１は抵抗が増大し、ｇＡ２は抵抗が減少するため、ｇＡ１、ｇＡ２の中点電位は上昇する。電圧の変化分をΔＶａとすると、これは歪の大きさに比例する。組み合わせゲージＧ１Ｂについても同様である。
一方、歪の大きさはモーメントの大きさに比例する。

［数１］
ΔＶａ ∝ Ｍａ
ΔＶｂ ∝ Ｍｂ
また、起歪体断面積は一定であるので、同じ比例定数kを用いて
ΔＶａ ＝ ｋ×Ｍａ
ΔＶｂ ＝ ｋ×Ｍｂ
と書ける。

ここで、ΔＶａ とΔＶｂ の差と和を求めると、

［数２］
ΔＶａ−ΔＶｂ＝ ｋ×(Ｍａ−Ｍｂ)
＝ ｋ×(Ｆ×(Ｘ＋Ｌ／２)−Ｆ×（Ｘ−Ｌ／２）)）
＝ ｋ×Ｆ×Ｌ
ΔＶａ＋ΔＶｂ＝ｋ×(Ｍａ＋Ｍｂ)
＝ｋ×Ｆ×２Ｘ
従って、Ｆ＝(ΔＶａ−ΔＶｂ)／ｋ／Ｌ
Ｘ＝(ΔＶａ＋ΔＶｂ)／ｋ／２／Ｆ
＝L×(ΔＶａ＋ΔＶｂ)/(ΔＶａ−ΔＶｂ)／２

となり、組み合わせゲージＧ１Ａ及びＧ１Ｂの出力の和と差より、荷重Ｆ、装置前後方向における荷重の偏りＸを求めることができる。

一方、組み合わせゲージＧ２Ｃは起歪体８の捩じれを検出するために図のように±４５度方向にゲージ長手方向が向くように配置される。起歪体中心軸上に荷重が印加された場合はねじれが起こらないので、歪ゲージｇＣ１、ｇＣ２ともに同じ抵抗値変化を示すことになり、その中点電位は変化しない。

これに対して、荷重位置が起歪体幅方向で中心軸よりずれた位置に印加された場合、起歪体にねじれが発生し、歪ゲージｇＣ１、ｇＣ２の一方が引張り歪、もう一方が圧縮歪となり、抵抗値の変化がそれぞれ逆の方向に変化する。この場合、歪、すなわち抵抗値変化量(あるいは中点電位の変化量)はモーメントに比例するが、モーメントは荷重と中心軸からのずれ量の積となり、荷重は上記のように組み合わせゲージＧ１Ａ、Ｇ１Ｂより求めることが出来るので、結局組み合わせゲージＧ２Ｃの出力変動より、起歪体幅方向の荷重偏りを求めることが出来る。
なお、歪ゲージＧ１Ａ，Ｇ１Ｂはねじりの歪に対して、その影響をちょうどキャンセルできる配置となっているため、出力には影響しない。
イ この構成を採用する場合に、組み合わせゲージＧ１（Ｇ１Ａ，Ｇ１Ｂ）、Ｇ２（Ｇ２Ｃ）をフルブリッジのみで構成する例を図５に示した。
図５（ａ）は、起歪体上における組み合わせゲージＧ１，Ｇ２の位置関係及び、荷重印加位置の例示点を示したものである。
図５（ｂ）は、この構成例における導出手段の構成を示したものであり、導出手段は、差動増幅回路Ａ及び加算増幅回路Ｂを備えて、さらにそれぞれのフルブリッジからの出力を、所定の回路における入力端子ａに導く回路ｂから成っている。

このようにフルブリッジを使用する場合もハーフブリッジの場合と同様に、荷重及び装置前後方向及び幅方向における偏りを求めることができる。

２−２ 第二構成
この構成は、歪検出手段として、装置前後方向及び装置幅方向の異なった位置に少なくとも３個の歪検出手段を備えたものであり、
少なくとも３個の歪検出手段の検出結果に基づいて、検出対象の荷重の総量及び、荷重の装置前後方向及び装置幅方向の偏り度を導出する導出手段を備えたものである。
この構成を採用する場合に、組み合わせゲージＧ１（Ｇ１Ａ，Ｇ１Ｂ，Ｇ１Ｃ）をハーフブリッジのみで構成する例を図６に示した。
図６（ａ）は、起歪体上における組み合わせゲージＧ１の位置関係及び、荷重印加位置Ｗの例示点を示したものである。
図６（ｂ）は、この構成例における導出手段の構成を示したものであり、導出手段は、差動増幅回路Ａ、加算増幅回路（または平均化回路）Ｂを備えて、さらにそれぞれのハーフブリッジからの出力を、所定の回路における入力端子ａに導く回路ｂから成っている。

この構成における処理は以下のようになる。
組み合わせゲージＧ１Ａと組み合わせゲージＧ１Ｂの出力の平均は、第１構成におけるハーフブリッジの場合の組み合わせゲージＧ１Ａの出力と同等となる。
従って、組み合わせゲージＧ１Ａ、Ｇ１Ｂの平均出力と組み合わせゲージＧ１Ｃの出力を用いると、先の例で説明したように、それらの差動出力値及び加算出力値を用いて荷重値Ｆ、及びその偏りＸを求めることができる。

また、起歪体８に印加される荷重の位置が中心軸からずれて、捩じりモーメントが発生した場合、起歪体上の歪の分布は図７のようになる。図７は起歪体長手方向の歪を表したものであるが、組み合わせゲージＧ１Ａの位置では圧縮となり、組み合わせゲージＧ１Ｂの位置では引張りとなっている。荷重の印加位置が中心軸に対して反対の位置であれば、歪の分布はこれの逆になる。

このように、組み合わせゲージＧ１Ａと組み合わせゲージＧ１Ｂの出力の差分をとれば、これはねじりのモーメントに比例した出力が得られ、モーメントは荷重の大きさＦと中心軸からの偏りの積であるから、前述の方法で荷重Ｆは求めることができ、偏りも求めることができる。
この例にあっては、ハーフブリッジを使用する例を示したが、当然にフルブリッジを使用するもので構成してもよい。

２−３ 第三構成
この構成は、歪検出手段として、装置前後方向の歪を検出可能な前後方向検出用歪ゲージと、装置幅方向の歪を検出可能な幅方向検出用歪ゲージとが直列接続された組み合わせゲージを使用するとともに、これら組み合わせゲージを、装置前後方向及び装置幅方向において、装置の幅方向の中心線及び、装置の前後方向の中心線に対して対称配置したものである。
この構成を採用する場合に、組み合わせゲージＧ１（Ｇ１Ａ，Ｇ１Ｂ，Ｇ１Ｃ，Ｇ１Ｄ）をハーフブリッジのみで構成する例を図８に示した。
図８（ａ）は、起歪体８上における組み合わせゲージＧ１の位置関係及び、荷重印加位置Ｗの例示点を示したものである。
図８（ｂ）は、この構成例における導出手段の構成を示したものであり、導出手段は、差動増幅回路Ａ、加算増幅回路Ｂを備えて、さらにそれぞれのハーフブリッジからの出力を、所定の回路における入力端子ａに導く回路ｂから成っている。

起歪体中心軸上に荷重が印加され、捩じれの無い単純曲げモーメントが発生した場合の歪の分布は図９のようになる。

組み合わせゲージＧ１ＡとＧ１Ｂの位置には同等な歪が生じている。歪が生じた時の出力変化が逆になるように歪ゲージｇＡ１、ｇＡ２、ｇＢ１，ｇＢ２を図８（ｂ）に示するように接続すると、組み合わせゲージＧ１Ａの出力と組み合わせゲージＧ１Ｂの出力の差分は、これらの位置の歪に比例した出力となる。

組み合わせゲージＧ１Ｃと組み合わせゲージＧ１Ｄについても図８（ｂ）のように接続すると、それらの出力の差分はこれらの位置の歪に比例した値となる。
従って、組み合わせゲージＧ１Ａ、Ｇ１Ｂの差動出力と組み合わせゲージＧ１Ｃ、Ｇ１Ｄの差動出力の更に差分出力と加算出力を出せば、第一構成、第二構成と同様に荷重の大きさＦ、及び起歪体長手方向の荷重偏り量Ｘを求めることができる。

また起歪体幅方向に荷重が偏り、捩じれのモーメントが発生した場合、起歪体長手方向の歪の分布は図７のようになる。
この場合、組み合わせゲージＧ１ＡとＧ１Ｄの位置が同じ歪となり、組み合わせゲージＧ１ＢとＧ１Ｃの位置が同じ歪となる。

図８（ｂ）に示したゲージの接続では、組み合わせゲージＧ１Ａと組み合わせゲージＧ１Ｄの出力の差動出力がこれらの位置の歪に比例した値となり、組み合わせゲージＧ１Ｂと組み合わせゲージＧ１Ｃの出力の差動出力がこれらの位置の歪に比例した値となる。従って、これらの出力の更に差分をとることで捩じれモーメントに比例した出力を得ることができ、前述の荷重Ｆの情報を加えることで、起歪体幅方向の荷重偏り量を求めることができる。

この例にあっては、ハーフブリッジを使用する例を示したが、当然にフルブリッジを使用するもので構成してもよい。
〔別実施の形態〕
上記の実施の形態にあっては、本願の荷重検出装置をシート上の荷重検出に使用する例を示したが、本願の荷重検出装置にあっては、荷重自体と装置前後方向およびこれを直交する方向である装置幅方向における偏り度が検出可能であるため、例えば、複数の物資を荷重受けプレート上に載せて搬送する搬送装置における荷重の偏り等の検出に採用できる他、ノートパソコンに使用されるポインティングディバイス等にも使用できる。

上記の実施の形態にあっては、歪ゲージの測定方向としては、代表的に前後方向、幅方向及びこれら方向に対して４５度傾く方向である例を示したが、直交する２方向と、これら２方向に対して４５度傾く一対の方向において、歪を測定し、それら検出結果から、本願目的の物理量を導出するものとしてもよい。

例えば、車両に備えられるエアバッグを適確に作動できるシートにかかる荷重及びその作用位置を検出可能な荷重検出装置を得ることができた。

本願の荷重検出装置を備えたシートの外観斜視図 シート下部領域の構成説明図 荷重検出装置の分解図説明図及び断面図 第一構成のゲージ配置及び導出回路を示す図 第一構成の別実施のゲージ配置及び導出回路を示す図 第二構成のゲージ配置及び導出回路を示す図 ねじり状態のモーメントがかかった状態における起歪体の状態を示す図 第三構成のゲージ配置及び導出回路を示す図 ねじり状態のモーメントが作用しない状態における起歪体の状態を示す図

符号の説明

１ 荷重検出装置
２ シート
５ シートクッションフレーム
６ 荷重受けプレート
７ ベースプレート
８ 起歪体
８０ａ荷重受け側固定部位
８０ｂベース側固定部位
ａ 端子
ｂ 回路
ｇ 歪ゲージ
Ａ 差動増幅回路
Ｂ 加算増幅回路
Ｃ 増幅回路

Claims (5)

1. 検出対象の荷重がかかる荷重受けプレートと、前記荷重受けプレートの下側に配設されるベースプレートとを備え、
   前記荷重受けプレートと前記ベースプレートとに固定接続された起歪体を備えるとともに、前記起歪体に起歪体の歪を検出する歪検出手段を設け、前記歪検出手段により検出される検出出力に基づいて前記検出対象の荷重を求める荷重検出装置であって、
   前記起歪体が、
   装置前後方向の一方側位置において、装置幅方向に伸びる荷重受け側固定部位を介して前記荷重受けプレートに固定されるとともに、
   装置前後方向の他方側位置において、装置幅方向に伸びるベース側固定部位を介して前記ベースプレートに固定されて構成され、
   前記歪検出手段として、装置前後方向の異なった位置に別個の歪検出手段を備えるとともに、前記起歪体の捩れを検出する捩れ検出手段を備え、
   前記別個の歪検出手段と前記捩れ検出手段との検出結果に基づいて、前記検出対象の荷重の総量及び、前記荷重の前記装置前後方向及び前記装置幅方向の偏り度を導出する導出手段を備えた荷重検出装置。
2. 検出対象の荷重がかかる荷重受けプレートと、前記荷重受けプレートの下側に配設されるベースプレートとを備え、
   前記荷重受けプレートと前記ベースプレートとに固定接続された起歪体を備えるとともに、前記起歪体に起歪体の歪を検出する歪検出手段を設け、前記歪検出手段により検出される検出出力に基づいて前記検出対象の荷重を求める荷重検出装置であって、
   前記起歪体が、
   装置前後方向の一方側位置において、装置幅方向に伸びる荷重受け側固定部位を介して前記荷重受けプレートに固定されるとともに、
   装置前後方向の他方側位置において、装置幅方向に伸びるベース側固定部位を介して前記ベースプレートに固定されて構成され、
   前記歪検出手段として、装置前後方向及び装置幅方向の異なった位置に少なくとも３個の歪検出手段を備え、
   前記少なくとも３個の歪検出手段の検出結果に基づいて、前記検出対象の荷重の総量及び、前記荷重の前記装置前後方向及び前記装置幅方向の偏り度を導出する導出手段を備えた荷重検出装置。
3. 前記歪検出手段が、装置前後方向の歪を検出可能な前後方向検出用歪ゲージと、装置幅方向の歪を検出可能な幅方向検出用歪ゲージとが直列接続された組み合わせゲージである請求項１または２記載の荷重検出装置。
4. 前記捩れ検出手段が、装置前後方向に対して＋４５度及び−４５度傾いた方向の歪をそれぞれ検出可能な捩れ検出用歪ゲージが直列接続された組み合わせゲージである請求項１記載の荷重検出装置。
5. 前記歪検出手段が、装置前後方向の歪を検出可能な前後方向検出用歪ゲージと、装置幅方向の歪を検出可能な幅方向検出用歪ゲージとが直列接続された組み合わせゲージであるとともに、
   前記組み合わせゲージを、装置前後方向及び装置幅方向において対称配置して構成した請求項２記載の荷重検出装置。

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