JP2006234491A - 荷重検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 小型化が可能であり且つ大きな荷重が作用する場合にも高い検出精度を得る構成を実現し、更に検出誤差を低減することが可能な荷重検出装置を提供する。
【解決手段】 支持固定部３１において固定された略平板状のベース部材３と、ベース側端部がベース部材３のトーションバー固定部３２に固定され、ねじれ軸心Ｘを有するトーションバー５と、トーションバー５のアーム側端部に固定され、ねじれ軸心Ｘから離間した位置に荷重作用部を有するアーム部材４と、トーションバー５のねじれ状態を測定するねじれ状態測定手段６とを備え、ベース部材３は、支持固定部３１に対してトーションバー固定部３２よりも自由端側の領域に、第一測定部材６１を固定するための測定部材固定部３４を有している。
【選択図】 図２

Description

本発明は、ねじれ荷重を受けるトーションバーのねじれ状態を測定することにより、荷重検出を行う荷重検出装置に関する。

近年、自動車等の車両の乗員に対する安全性の向上を図るべく、車両のシートには、乗員が着座しているか否か又は着座した乗員の体重等に応じて、シートベルトの保持機能やエアバックの作動機能等を制御することが行われている。そして、これらの制御を適切に行うためには、シートに作用する乗員の体重であるシート荷重を的確に検出することが必要である。

そして、このようなシート荷重を検出するための荷重検出装置として、例えば下記の特許文献１には、水平方向に延出する平板状体で構成され表面に歪ゲージが貼り付けられた起歪板を設け、その起歪板の一端側を車体側に固定すると共に、その起歪板の他端側をシート側に固定して、起歪板の撓みに伴う歪ゲージの電気抵抗の変化により、シート荷重を検出する構成が開示されている。

特開２００３−８３７９８号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の荷重検出装置では、水平方向に延出する平板状の起歪板を用い、更に、車体側とシート側とにその起歪板の各端を固定するための水平方向に延出するブラケット等が必要となるので、水平方向における幅が比較的大きいものとなる。したがって、車両のシートに取り付けられる場合等のように、設置スペースに制約が多い場合には適切に取り付けることができない場合が生じ得る。

また、上記起歪板は、車両のシートに作用するような比較的大きな荷重を片持ち状態で受けるものであるために、その板厚は想定される荷重に耐え得る比較的厚いものが必要となる。したがって、起歪板に貼り付けた歪ゲージの荷重に対する変形量を大きくすることが困難であり、歪ゲージの電気抵抗の変化の割合も大きくすることができないために高い検出精度を得ることが困難な構造となっていた。

更に、上記のような起歪板を用いた荷重検出装置では、起歪板の表面に貼り付けられた歪ゲージの荷重に対する歪状態が、荷重の作用点からの距離によって変化するという性質を有することから、起歪板の表面における歪ゲージの貼り付け位置を正確に管理しなければ高い検出精度を得ることができない構造となっていた。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、小型化が可能であり且つ大きな荷重が作用する場合にも高い検出精度を得ることが可能な構成を実現し、更にそのような構成において生じ得る検出誤差を低減することが可能な荷重検出装置を提供する点にある。

上記目的を達成するための本発明に係る荷重検出装置の特徴構成は、所定の支持固定部において支持部材に固定された略平板状のベース部材と、一端側であるベース側端部が前記ベース部材のトーションバー固定部に固定され、ねじれ荷重を受ける際のねじれ軸心を有するトーションバーと、該トーションバーの他端側であるアーム側端部に固定され、前記ねじれ軸心から離間した位置に荷重が作用する荷重作用部を有するアーム部材と、前記トーションバーのねじれ状態を測定するねじれ状態測定手段とを備え、前記ねじれ状態測定手段は、前記ベース部材に固定される第一測定部材と、前記アーム部材に固定される第二測定部材とを有し、前記第一測定部材と前記第二測定部材とが前記ねじれ軸心から離間した位置において互いに対向して配置され、前記第一測定部材と前記第二測定部材との位置関係の相対変位を検出することにより前記トーションバーのねじれ状態を測定する構成を有し、前記ベース部材は、前記支持固定部に対して前記トーションバー固定部よりも自由端側の領域に、前記第一測定部材を固定するための測定部材固定部を有している点にある。

この特徴構成によれば、荷重により変形可能なトーションバーの一端部を略平板状のベース部材により支持し、前記トーションバーの他端部に荷重が作用する荷重作用部を有するアーム部材を固定し、ベース部材及びアーム部材にそれぞれ固定された対向する測定部材を有するねじれ状態測定手段によりトーションバーの捻れ状態を測定する構成としているので、従来の水平方向に延出する平板状の起歪板を利用した荷重検出装置と比較して、水平方向に延出するブラケット等を設ける必要がなく小型化が可能となる。したがって、設置スペースに制約が多い場合にも適切に取り付けることが可能となる。

また、この特徴構成によれば、ねじれ状態測定手段の第一測定部材と第二測定部材とがトーションバーのねじれ軸心から離間した位置において互いに対向するように配置しているので、荷重に対するトーションバーのねじれ量の小さい変化に対しても、ねじれ状態測定手段では当該ねじれ量をねじれ軸心からの距離に応じて増幅した変位量として測定することになるので、大きな荷重に耐え得る強度を確保しつつ高い検出精度を得ることが可能となる。また、トーションバーのねじれ量の変位は、従来の荷重検出装置における起歪板の撓み量の変位と比較して荷重に対して略比例的に変化するものにし易いため、ねじれ状態測定手段により測定したトーションバーのねじれ状態に基づいて比較的簡単な演算により正確な荷重を導出することができる。

更に、この特徴構成によれば、第一測定部材を固定するための測定部材固定部は、アーム部材の荷重作用部への荷重により生じる撓み変形が支持固定部とトーションバー固定部との間の領域に比べて小さい自由端側の領域に設けられるので、荷重作用部に荷重が作用してベース部材が厚さ方向に撓んだ際にも、第一測定部材と第二測定部材との間で生じ得るトーションバーのねじれ方向以外の方向の位置ずれを低減することができる。
すなわち、アーム部材を介してトーションバーにその長手方向の荷重や曲げモーメントが作用すると、ベース部材は、特に支持部材に固定されている支持固定部と荷重が作用するトーションバー固定部との間の領域でその厚さ方向に撓み変形を生じることになる。特にトーションバーの長手方向に荷重が作用した場合には、ベース部材にはその厚さ方向の荷重が作用することになり撓み変形の度合いが大きくなる。このような場合に、第一測定部材がベース部材の前記撓み変形が大きい領域に固定されていると、そのような撓み変形に起因してアーム部材に固定されている第二測定部材との間でトーションバーのねじれ方向以外の位置ずれが生じることになり、この位置ずれが荷重検出の誤差の要因となる。一方、ベース部材における支持固定部とトーションバー固定部との間の領域に比べて撓み変形が小さい自由端側の領域には、前記トーションバー固定部と略同一平面となる領域が存在する。したがって、この領域に第一測定部材を固定すれば、アーム部材に固定されている第二測定部材との間でのトーションバーのねじれ方向以外の位置ずれを低減することができる。
したがって、測定部材固定部を荷重作用部への荷重により生じる撓み変形が支持固定部とトーションバー固定部との間の領域に比べて小さい自由端側の領域に形成することにより、第一測定部材をトーションバー固定部と略同一平面となる領域に固定することができ、第二測定部材との間でのトーションバーのねじれ方向以外の位置ずれを低減することができる。したがって、荷重検出の誤差を低減することができる。

ここで、前記測定部材固定部は、前記ベース部材における前記支持固定部に対して前記トーションバー固定部よりも自由端側の領域から延在している構成としても好適である。
これにより、前記第一測定部材が比較的大きい場合であってもベース部材の前記自由端側の領域に前記第一測定部材を固定することができる。

また、前記ベース部材のトーションバー固定部及び前記トーションバーのベース側端部の少なくとも一方に、前記トーションバー固定部近傍の前記ベース部材の剛性を高めるための補強構造を備える構成とすると好適である。

このような構成とすれば、アーム部材の荷重作用部に大きな荷重が作用した場合であっても、トーションバーのねじれ軸心とベース部材のトーションバー固定部を構成する面との直交関係が大きく崩れることを防止できるので、第一測定部材と第二測定部材との間でのトーションバーのねじれ方向以外の位置ずれを更に低減することができる。したがって、荷重検出の誤差を更に低減することができる。

また、前記ベース部材の前記測定部材固定部は、前記荷重作用部に荷重が作用して前記ベース部材が撓み変形した状態で、前記ベース部材の前記トーションバー固定部と略同一平面になる自由端側の領域内に形成されている構成とすると好適である。

このような構成とすれば、アーム部材の荷重作用部に大きな荷重が作用した場合にもトーションバー固定部と略同一平面となる領域に第一測定部材を確実に固定することになり、第二測定部材との間でのトーションバーのねじれ方向以外の位置ずれを低減することができる。したがって、荷重検出の誤差を低減することができる。

この際、前記ベース部材は、前記トーションバー固定部と前記測定部材固定部との間に、前記支持固定部側から前記自由端側の領域内に延びる切り欠き部を有する構成とすることも可能である。

このようにすれば、第一測定部材の形状が前記自由端側から支持固定部側に長い場合であっても、そのような第一測定部材を固定するための測定部材固定部を、撓み変形が大きい支持固定部とトーションバー固定部との間の領域から分離して形成することができる。したがって、簡易な構成により、アーム部材の荷重作用部に大きな荷重が作用した場合にもトーションバー固定部と略同一平面になる自由端側の領域内に、ベース部材の測定部材固定部を形成することができる。

本発明に係る荷重検出装置のもう一つの特徴構成は、支持部材に固定された略平板状のベース部材と、一端側であるベース側端部が前記ベース部材のトーションバー固定部に固定され、ねじれ荷重を受ける際のねじれ軸心を有するトーションバーと、該トーションバーの他端側であるアーム側端部に固定され、前記ねじれ軸心から離間した位置に荷重が作用する荷重作用部を有するアーム部材と、前記トーションバーのねじれ状態を測定するねじれ状態測定手段とを備え、前記ねじれ状態測定手段は、前記ベース部材に固定される第一測定部材と、前記アーム部材に固定される第二測定部材とを有し、前記第一測定部材と前記第二測定部材とが前記ねじれ軸心から離間した位置において互いに対向して配置され、前記第一測定部材と前記第二測定部材との位置関係の相対変位を検出することにより前記トーションバーのねじれ状態を測定する構成を有し、前記ベース部材の前記トーションバー固定部及び前記トーションバーのベース側端部の少なくとも一方に、前記トーションバー固定部近傍の前記ベース部材の剛性を高めるための補強構造を備える点にある。

この特徴構成によれば、アーム部材の荷重作用部に大きな荷重が作用した場合であっても、トーションバーのねじれ軸心とベース部材のトーションバー固定部を構成する面との直交関係が大きく崩れることを防止できるので、第一測定部材と第二測定部材との間でのトーションバーのねじれ方向以外の位置ずれを低減することができる。したがって、荷重検出の誤差を低減することができる。

ここで、前記ベース部材は、前記補強構造として、前記ベース部材のトーションバー固定部近傍に形成された前記ベース部材の厚さ方向の少なくとも一方側に突出する凸状部を有している構成とすることも可能である。

このようにすれば、簡易な構成により、トーションバー固定部近傍のベース部材の剛性を高めるための補強構造を設けることができる。

以下に、本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。本実施形態においては、本発明に係る荷重検出装置１を、車両用のシート２上に作用するシート荷重を検出するための装置として適用した場合について説明する。以下、前後左右の方向について説明するときには、車両の前後左右の方向を基準とする。
図１は、本実施形態に係る荷重検出装置１の車両用のシート２への配置構成を示す図である。

シート２は、着座部としてのシートクッション２１とシートバック２２とを有し、シートクッション２１に着座者が着座した場合には、その着座者の体重がシート荷重として作用することになる。このシート２には、作用するシート荷重を検出するための荷重検出装置１がシートクッション２１下側の前後左右の４箇所に設けられており、それぞれの荷重検出装置１で検出した荷重の総和がシート荷重として検出される。なお、上記荷重検出装置１はシート２の安定性等を考慮して上記のように４箇所に配置することが好ましいが、適宜配置個数及び配置箇所を変更しても構わない。

車両の床側には、ロアフレーム２３が固定されている。そして、このロアフレーム２３はアッパーフレーム２４をスライド可能な状態で保持している。
そして、アッパーフレーム２４には、荷重検出装置１のベース部材３が固定ブラケット７を介して固定されている。一方、シートクッション２１内のクッションフレーム２５には、荷重検出装置１のアーム部材４がアームブラケット８を介して固定されている。本実施形態においては、アッパーフレーム２４及び固定ブラケット７が、本発明における「支持部材」に相当する。

また、シート２の前後左右に配置された荷重検出装置１は、前後左右にそれぞれ対称である以外は同一構造を採用することができる。よって、以下の説明では、シート２の左前側に配置された荷重検出装置１を例として、その詳細な構造について説明する。

図２〜４に示すように、荷重検出装置１は、下部に設けられた支持固定部３１において、固定ブラケット７を介してアッパーフレーム２４に固定された平板状のベース部材３と、一端側であるベース側端部５１がベース部材３のトーションバー固定部３２に固定され、ねじれ荷重を受ける際のねじれ軸心Ｘを有するトーションバー５と、トーションバー５の他端側であるアーム側端部５２に固定され、ねじれ軸心Ｘから離間した位置に荷重が作用する荷重作用部４１を有するアーム部材４と、トーションバー５のねじれ状態を測定するねじれ状態測定センサ６とを備え、ねじれ状態測定センサ６による測定結果に基づいてシート荷重を検出するように構成されている。本実施形態においては、ねじれ状態測定センサ６が本発明におけるねじれ状態測定手段に相当する。
すなわち、アーム部材４の荷重作用部４１にシート荷重が作用することにより、トーションバー５にはシート荷重に応じたねじれが発生するので、ねじれ状態測定センサ６により測定したねじれ状態に基づいてシート荷重を検出することができる。

ベース部材３は、下部に設けられた支持固定部３１において固定ブラケット７に固定され、略鉛直方向に立設された平板状に構成されている。そして、固定ブラケット７がシート２のアッパーフレーム２４に固定されている。ベース部材３の支持固定部３１における固定方法としては、ここではボルト・ナットを用いる場合を図示しているが、溶接等他の方法によることも可能である。
ベース部材３の上部には、トーションバー５のベース側端部５１が固定されるトーションバー固定部３２が設けられている。ここでは、トーションバー固定部３２は、トーションバー５のベース側端部５１の外周面と略同径の穴として形成されており、トーションバー５のベース側端部５１は、このトーションバー固定部３２を構成する穴に挿入された状態で溶接等により固定される。
また、ベース部材３の上部には、アーム部材４に設けられた制限ピン４２が挿通される制限穴３３、及びねじれ状態測定センサ６の第一測定部材６１としてのホールＩＣが固定される測定部材固定部３４が設けられている。これらの構成については後述する。

ここで、ベース部材３のトーションバー固定部３２近傍には、この部分の剛性を高めるための補強構造が設けられている。本実施形態においては、この補強構造として、ベース部材３の厚さ方向の少なくとも一方側に突出する凸状部３５を有する構成としている。具体的には、この凸状部３５は、図４に示されているように、ベース部材３のトーションバー固定部３２を中心としてアーム部材４に対向する側とは反対側に突出する、断面が略台形状に盛り上がった丘陵状に形成されている。このように凸状部３５を形成することにより、トーションバー固定部３２及びその近傍がその周辺部分と同様の平板状である場合に比べて剛性を高めることができる。それにより、荷重作用部４１に大きな荷重が作用した場合であっても、トーションバー５のねじれ軸心Ｘとベース部材３のトーションバー固定部３２近傍の面との直交関係が大きく崩れることを防止でき、よって、ベース部材３のトーションバー固定部３２近傍と、トーションバー５を介して固定されるアーム部材４との位置関係が大きく崩れることを防止できる。したがって、ねじれ状態測定センサ６のベース部材３に固定される第一測定部材６１とアーム部材４に固定される第二測定部材６２との間で、トーションバー５のねじれ方向以外に位置ずれが生じることを低減でき、荷重検出の誤差を低減することができる。

アーム部材４は、筒状保持部４３を介してトーションバー５の他端側であるアーム側端部５２に固定されている。アーム部材４のアーム本体４０は、ベース部材３に対して略平行に、前後方向に延出するように配置された平板状に構成されている。このようにベース部材３とアーム部材４とを互いに平行に対向する板状体で構成することにより、これらの厚さ方向の設置寸法が比較的小さくなり、更に、これらをシート２のアッパーフレーム２４やクッションフレーム２５に対して平行に配置することができるので、取り付けも容易に行うことができる。
アーム部材４の筒状保持部４３は、トーションバー５の側面を包囲するように形成された円筒状の部材であり、その一端側がトーションバー５のアーム側端部５２に固定され、他端側がアーム本体４０に固定されている。この筒状保持部４３を設けることにより、ベース部材３とアーム部材４との対向する距離を、トーションバー５の長さよりも短くすることができ、ベース部材３とアーム部材４との厚み方向における設置寸法を更に小さくすることが可能になる。

アーム部材４の一端側（本例では前方側）における、トーションバー５のねじれ軸心Ｘから離間した位置には、シート荷重が作用する荷重ピン４４が設けられている。この荷重ピン４４には、アームブラケット８が回動自在に接続されている。このアームブラケット８は、シート２のクッションフレーム２５にボルト・ナット等により固定されている。したがって、荷重ピン４４にはアームブラケット８を介してシート荷重が入力される。よって、荷重ピン４４におけるアームブラケット８との接続部が、シート荷重の作用する荷重作用部４１となる。

また、アーム部材４は、アーム本体４０のベース部材３側から突出する制限ピン４２を有している。ここでは、制限ピン４２は、アーム本体４０を挟んで荷重ピン４４の反対側の位置に設けられている。より具体的には、荷重ピン４４は制限ピン４２の内部に螺合することによりアーム本体４０に固定されている。
この制限ピン４２は、ベース部材３に設けられた制限ピン４２よりも大きい径を有する制限穴３３に挿入されている。これにより、アーム部材４の荷重作用部４１に過大なシート荷重が作用した場合には、制限ピン４２の外周面が制限穴３３の内面に当接することになる。したがって、この制限ピン４２及び制限穴３３は、アーム部材４がベース部材３に対してねじれ軸心Ｘ回りに過剰に変位することを制限する制限手段として機能する。

トーションバー５は、一端側であるベース側端部５１がベース部材３のトーションバー固定部３２に固定され、他端側であるアーム側端部５２がアーム部材４の筒状保持部４３の上記一端側に固定されている。そして、アーム部材４の荷重作用部４１（荷重ピン４４）はトーションバー５が固定される筒状保持部４３から離間した位置に設けられているので、アーム部材４の荷重作用部４１に作用したシート荷重はトーションバー５に対してねじれ荷重として作用する。
ここでは、トーションバー５は、ベース側端部５１及びアーム側端部５２が荷重によるねじれを抑制するように比較的大径に形成され、その間の部分が荷重によるねじれを生じさせるように比較的小径に形成されたねじれ部５３として形成され、全体として略円柱形状に形成されている。よって、トーションバー５の円柱形状の中心線がねじれ荷重を受ける際のねじれ軸心Ｘとなる。このように、トーションバー５にねじれ部５３を設けることにより、ベース部材３やアーム部材４に固定する際の溶接等の影響によりトーションバー５のねじれ状態が変化するなどの不安定要因を取り除くことができる。また、ベース側端部５１及びアーム側端部５２を比較的大径に形成することで、これらの端部に作用する応力を小さくし、ベース部材３のトーションバー固定部３２やアーム部材４の筒状保持部４３の変形や破損を抑制することができる。

なお、トーションバー５のねじれ軸心Ｘに対する荷重作用部４１即ち荷重ピン４４の離間距離や、トーションバー５のねじれ強度等は、シート２の安定性とねじれ状態測定センサ６の測定精度等を考慮して適宜設定される。

ねじれ状態測定センサ６は、ベース部材３に固定される第一測定部材６１と、アーム部材４に固定される第二測定部材６２という一対の測定部材を有し、これら第一測定部材６１と第二測定部材６２との位置関係の相対変位を検出する。本実施形態においては、第一測定部材６１を磁気センサであるホール素子を備えたホールＩＣとし、第二測定部材６２を磁石としている。なお、ホールＩＣと磁石との位置を入れ替え、第一測定部材６１を磁石とし、第二測定部材６２をホールＩＣとすることも当然に可能である。

そして、ねじれ状態測定センサ６は、第一測定部材６１と第二測定部材６２とがトーションバー５のねじれ軸心Ｘから離間した位置において互いに対向して配置され、第一測定部材６１と第二測定部材６２との位置関係の相対変位を検出することによりトーションバー５のねじれ状態を測定する構成を有する。
すなわち、この構成によれば、荷重作用部４１にシート荷重が作用することによってアーム部材４がベース部材３に対してねじれ軸心Ｘ回りに変位した場合に、第二測定部材６２としての磁石の位置が第一測定部材６１としてのホールＩＣに対して変位するので、ホールＩＣで計測される磁束密度が上記変位量に応じて略比例的に変化することになる。したがって、ホールＩＣにより計測された磁束密度の変化量を、トーションバー５のねじれ量に対応するものとして計測することができ、それに基づいてシート荷重によるトーションバー５のねじれ状態を測定することができる。

そして、本実施形態においては、第一測定部材６１は、ベース部材３に設けられた測定部材固定部３４のアーム部材４と対向する側の面においてアーム部材４側に突出するように固定されている。また、第二測定部材６２は、ベース部材３に垂直な面を対向面として第一測定部材６１と対向するように、アーム部材４における荷重ピン４４が設けられている一端側とは反対の他端側（本例では後方側）の端部近傍に固定されている。ここで、第一測定部材６１及び第二測定部材６２は、それぞれ固定用のブラケットを介してベース部材３又はアーム部材４に固定されている。このように、第二測定部材６２をトーションバー５のねじれ軸心Ｘから離間したアーム部材４の端部に設けたことにより、荷重に対するトーションバー５のねじれ量の小さい変化に対しても、ねじれ状態測定センサ６では、当該ねじれ量をねじれ軸心Ｘと第二測定部材６２との離間距離に応じて増幅した変位量として測定することになるので、高い検出精度を得ることが可能となる。

次に、ねじれ状態測定センサ６の第一測定部材６１が固定されるベース部材３の測定部材固定部３４の構成について詳細に説明する。図５は、本実施形態に係る荷重検出装置１の荷重作用部４１にシート荷重が作用した状態でのベース部材３の撓み変形の状態の一例を説明する図である。ここで、図５（ａ）のハッチングを施した部分はベース部材３における比較的大きい撓み変形が生じ得る領域を概略的に示している。また、図５（ｂ）は撓み変形が生じる前のベース部材３のＡ−Ａ断面図、図５（ｃ）は撓み変形を強調して表したベース部材３のＡ−Ａ断面図である。なお、ここで「撓み変形」とは、ベース部材３について、荷重が作用していないときに平板形状であったものが荷重により曲面形状になるような変形を指している。

この図５（ａ）〜（ｃ）に示すように、荷重作用部４１にシート荷重が作用した状態でベース部材３は撓み変形を生じるが、そのたわみ変形の程度は、支持固定部３１とトーションバー固定部３２との間の第一領域Ｉで大きく、トーションバー固定部３２よりも上方の自由端側の第二領域IIでは非常に小さくなる。すなわち、荷重作用部４１に作用した荷重は、アーム部材４及びトーションバー５を介してベース部材３のトーションバー固定部３２に作用するが、この際、ベース部材３には、その厚さ方向の荷重も作用することがある。特に、車両の旋回時等には、荷重作用部４１に対してトーションバー５の長手方向に大きな荷重が作用することがある。ここで、ベース部材３は、その下部に設けられた支持固定部３１において固定ブラケット７を介してアッパーフレーム２４に固定されており、その上部近傍に設けられたトーションバー固定部３２に荷重が作用する構成となっているために、その厚さ方向に荷重が作用した場合には、トーションバー固定部３２と支持固定部３１との間の第一領域Ｉにベース部材３の厚さ方向の荷重による曲げモーメントが作用し、比較的大きな撓み変形を生じることになる。一方、トーションバー固定部３２よりも支持固定部３１から離れた自由端側（ここでは上端側）の第二領域IIには、ベース部材３の厚さ方向の荷重による曲げモーメントがほとんど作用しないために撓み変形は小さい。
ここで、撓み変形としては、図５（ｂ）に示されるように縦方向（上下方向）断面に表れるベース部材３の厚さ方向のいずれか一方側への曲げ変形の他に、横方向（前後方向）断面に表れるねじれ変形もあるが、このねじれ変形は上記曲げ変形に比べて変形量が小さいため、ここでは図示は省略する。

測定部材固定部３４は、ベース部材３における、荷重作用部４１への荷重により生じる撓み変形が支持固定部３１とトーションバー固定部３２との間の第一領域Ｉに比べて小さい自由端側の第二領域IIに設ける。具体的には、図５にも示されるように、測定部材固定部３４は、ベース部材３における支持固定部３１に対してトーションバー固定部３２よりも自由端側の位置、より詳しくはベース部材３の上端部近傍の後方側の位置に設けている。また、ここでは、ベース部材３のトーションバー固定部３２と測定部材固定部３４との間に、支持固定部３１側から自由端側の第二領域II内に延びる切り欠き部３６を形成することにより、測定部材固定部３４をベース部材３における自由端側の領域IIから延在させている。それにより、測定部材固定部３４を、上下方向にある程度長い形状を有している第一測定部材６１を確実に固定可能な形状としつつ、支持固定部３１とトーションバー固定部３２との間の第一領域Ｉから分離して、ベース部材３の上端部近傍の撓み変形が小さい自由端側の第二領域II内に設けている。

このような自由端側の第二領域II内では、荷重作用部４１に荷重が作用した状態であっても、撓み変形は小さいためベース部材３の平板形状がほぼ維持され、特にトーションバー固定部３２の外周部分よりも支持固定部３１から離れた自由端側の位置、具体的には、ベース部材３の上端部近傍の位置においては、ほとんど撓み変形がない平板形状が維持されるため、トーションバー固定部３２と略同一平面が維持されることになる。本実施形態においては、上記のとおり、測定部材固定部３４は、ベース部材３の上端部近傍の後方側の位置に設けているので、図５（ｃ）に示すように、荷重作用部４１に荷重が作用してベース部材３が撓み変形した状態でもトーションバー固定部３２と略同一平面になる領域内に形成されていることになる。

以上のように測定部材固定部３４を形成することにより、測定部材固定部３４が荷重作用部４１への荷重によるベース部材３の撓み変形の影響を受けることを抑制でき、測定部材固定部３４をベース部材３が撓み変形した状態でもトーションバー固定部３２と略同一平面になる領域内に形成することができる。したがって、測定部材固定部３４に固定されている第一測定部材６１とアーム部材４に固定されている第二測定部材６２との間でのトーションバー５のねじれ方向以外の位置ずれを低減することができ、荷重検出の誤差を低減することができる。

また上記のとおり、本実施形態においては、ベース部材３は、トーションバー固定部３２と測定部材固定部３４との間に、支持固定部３１側から自由端側の第二領域II内に延びる切り欠き部３６を有している。この切り欠き部３６は、ベース部材３の自由端側から支持固定部３１側に延びる方向（図５（ａ）における上下方向）にある程度長い形状を有している第一測定部材６１を確実に固定可能な測定部材固定部３４の形状としつつ、測定部材固定部３４をベース部材３の自由端側の第二領域IIに設けるために形成されている。すなわち、この切り欠き部３６により、支持固定部３１とトーションバー固定部３２との間の第一領域Ｉから分離して、荷重作用部４１に荷重が作用したときの第一領域Ｉの撓み変形の影響が測定部材固定部３４に伝わることを防止し、トーションバー固定部３２と略同一平面になる自由端側の第二領域II内に測定部材固定部３４を形成している。

このように切り欠き部３６は、その自由端側端部３６ａが第二領域II内まで延びるように形成されている必要がある。より好適には、切り欠き部３６は、第一測定部材６１を保持するために必要な強度を確保しつつ、できるだけベース部材３の自由端（上端）に近い位置に自由端側端部３６ａが形成されていることが望ましい。図６は、切り欠き部３６の自由端側端部３６ａの位置を３通りに変化させたそれぞれの場合について、ベース部材３に厚さ方向の荷重が作用した際の第一測定部材６１と第二測定部材６２との間でのトーションバー５のねじれ方向以外の位置ずれを測定した実験例を示す図である。

この図に示すように、本実験例では、切り欠き部３６の自由端側端部３６ａの位置を、（ａ）トーションバー固定部３２の中心位置よりも１０ｍｍ下方に配置した場合、（ｂ）トーションバー固定部３２の中心位置と同じ高さに配置した場合、（ｃ）トーションバー固定部３２の中心位置よりも１０ｍｍ上方に配置した場合、の３通りに変化させて実験を行った。そして、荷重作用部４１に対してベース部材３からアーム部材４へ向かう方向に３００Ｎの荷重を作用させた際の、第一測定部材６１の初期位置からの変位角度と第二測定部材６２の初期位置からの変位角度との差を計測した。その結果、図６の（ａ）に示す場合には２．２°の角度差が生じ、（ｂ）に示す場合には１．４°の角度差が生じ、（ｃ）に示す場合には０．９°の角度差が生じた。ここで、第一測定部材６１と第二測定部材６２との変位角度の差が１．５°以下であればねじれ状態測定センサ６の精度として実用上問題のない範囲であると言える。ただし、荷重検出装置１の検出結果に基づいて車両各部の制御等を行う制御装置の検出精度や設定等の条件によって必要な角度差の範囲は異なるため、適切な角度差の範囲は前述した数値の角度に限定されるものではない。
したがって、この実験結果に基づけば、切り欠き部３６は、自由端側端部３６ａの位置を、図６（ｂ）に示すようなトーションバー固定部３２の中心位置と同じ高さよりもベース部材３の自由端側に配置すればよく、より好適には、第一測定部材６１を保持するために必要な強度を確保しつつ、できるだけベース部材３の自由端（上端）に近い位置に配置すればよいことがわかった。

〔その他の実施形態〕
（１）上記実施形態においては、ベース部材３のトーションバー固定部３２と測定部材固定部３４との間に、支持固定部３１側から自由端側の第二領域II内に延びる切り欠き部３６を形成することにより、測定部材固定部３４を第一領域Ｉから分離して第二領域IIに設ける構成について説明したが、上記のような切り欠き部３６を設けない構成とすることも可能である。例えば図７に示すように、測定部材固定部３４を、ベース部材３の自由端、すなわち図におけるベース部材３の上端部に設ける構成とすることも好適な実施形態の一つである。このような構成とすれば、切り欠き部３６を設けずに、測定部材固定部３４を支持固定部３１とトーションバー固定部３２との間の第一領域Ｉから分離し、ベース部材３の撓み変形が小さい自由端側の第二領域II内に設けることができる。
また、これらの実施形態に示されるもの以外の構成であっても、測定部材固定部３４は、支持固定部３１に対してトーションバー固定部３２よりも自由端側の第二領域IIに、第一測定部材６１を固定できる構成であればよい。この際も、上記図６に示す実験結果に表れているように、測定部材固定部３４を、できるだけベース部材３の自由端（図における上端）に近い位置に配置すると好適である。

（２）上記実施形態においては、ベース部材３のトーションバー固定部３２に補強構造として、ベース部材３の厚さ方向の少なくとも一方側に突出する凸状部３５を形成する場合について説明した。しかし、この補強構造の構成は、これに限定されるものではない。すなわち、例えば図８に示すように、トーションバー５のベース側端部５１を大径化することにより、トーションバー５とベース部材３との溶接領域を増やし、トーションバー固定部３２近傍のベース部材３の剛性を高めた構成とすることも好適な実施形態の一つである。
また、このようなトーションバー５側に主として設ける補強構造と、上記実施形態のようにベース部材３側に主として設ける補強構造とを併せて用いることも好適な実施形態の一つである。

（３）上記実施形態においては、ベース部材３は固定ブラケット７を介してアッパーフレーム２４に固定される構成について説明した。しかし、ベース部材３の構成はこれに限定されるものではなく、例えば直接的にアッパーフレーム２４に固定される構成とすることも好適な実施形態の一つである。また、この場合、ベース部材３は、上記実施形態における固定ブラケット７と同様に、部分的に厚さ方向に折り曲げられた折り曲げ部を有する形状としてもよい。本発明に係る略平板形状のベース部材３としては、このような部分的に折り曲げ部等を有する形状のものも含まれる。

（４）上記実施形態においては、トーションバー５を円形断面の円筒形状とする場合について説明したが、トーションバー５の形状はこれに限定されるものではない。すなわち、トーションバー５の断面形状として、例えば、十字形状、楕円形、矩形等の様々な形状を採用することができる。また、トーションバー５のねじれ部５３を、ベース側端部５１とアーム側端部５２とをつなぐ複数の棒状体で構成することも可能である。

（５）上記実施形態においては、本発明に係る荷重検出装置１を、車両用のシート２上に作用するシート荷重を検出するための装置として適用した場合について説明した。しかし、本発明の適用範囲はこのようなものに限定されるものではなく、様々な荷重検出の用途に適用することが可能である。

本発明の実施形態に係る荷重検出装置を車両用のシートに取り付けた状態を示す図 本発明の実施形態に係る荷重検出装置の斜視図 本発明の実施形態に係る荷重検出装置の立面図 本発明の実施形態に係る荷重検出装置の平面視断面図 本実施形態に係る荷重検出装置に荷重が作用した状態でのベース部材の撓み変形の状態の一例を示す図 本発明の実施形態に係る荷重検出装置において、ベース部材の切り欠き部を３通りに変化させたそれぞれの場合について、荷重が作用した際の第一測定部材と第二測定部材との間での位置ずれを測定した実験例を示す図 本発明の別実施形態に係る荷重検出装置の立面図 本発明の別実施形態に係る荷重検出装置の平面視断面図

符号の説明

１：荷重検出装置
２：シート
３：ベース部材
４：アーム部材
５：トーションバー
６：ねじれ状態測定センサ（ねじれ状態測定手段）
３１：支持固定部
３２：トーションバー固定部
３４：測定部材固定部
３５：凸状部（補強構造）
３６：切り欠き部
４１：荷重作用部
５１：ベース側端部
５２：アーム側端部
６１：第一測定部材
６２：第二測定部材
Ｘ：ねじれ軸心
Ｉ：支持固定部とトーションバー固定部との間の第一領域
II：自由端側の第二領域

Claims (7)

1. 所定の支持固定部において支持部材に固定された略平板状のベース部材と、一端側であるベース側端部が前記ベース部材のトーションバー固定部に固定され、ねじれ荷重を受ける際のねじれ軸心を有するトーションバーと、該トーションバーの他端側であるアーム側端部に固定され、前記ねじれ軸心から離間した位置に荷重が作用する荷重作用部を有するアーム部材と、前記トーションバーのねじれ状態を測定するねじれ状態測定手段とを備え、
   前記ねじれ状態測定手段は、前記ベース部材に固定される第一測定部材と、前記アーム部材に固定される第二測定部材とを有し、前記第一測定部材と前記第二測定部材とが前記ねじれ軸心から離間した位置において互いに対向して配置され、前記第一測定部材と前記第二測定部材との位置関係の相対変位を検出することにより前記トーションバーのねじれ状態を測定する構成を有し、
   前記ベース部材は、前記支持固定部に対して前記トーションバー固定部よりも自由端側の領域に、前記第一測定部材を固定するための測定部材固定部を有している荷重検出装置。
2. 前記測定部材固定部は、前記ベース部材における前記支持固定部に対して前記トーションバー固定部よりも自由端側の領域から延在している請求項１に記載の荷重検出装置。
3. 前記ベース部材のトーションバー固定部及び前記トーションバーのベース側端部の少なくとも一方に、前記トーションバー固定部近傍の前記ベース部材の剛性を高めるための補強構造を備える請求項１又は２に記載の荷重検出装置。
4. 前記ベース部材の前記測定部材固定部は、前記荷重作用部に荷重が作用して前記ベース部材が撓み変形した状態で、前記ベース部材の前記トーションバー固定部と略同一平面になる自由端側の領域内に形成されている請求項１から３の何れか一項に記載の荷重検出装置。
5. 前記ベース部材は、前記トーションバー固定部と前記測定部材固定部との間に、前記支持固定部側から前記自由端側の領域内に延びる切り欠き部を有する請求項１から４の何れか一項に記載の荷重検出装置。
6. 支持部材に固定された略平板状のベース部材と、一端側であるベース側端部が前記ベース部材のトーションバー固定部に固定され、ねじれ荷重を受ける際のねじれ軸心を有するトーションバーと、該トーションバーの他端側であるアーム側端部に固定され、前記ねじれ軸心から離間した位置に荷重が作用する荷重作用部を有するアーム部材と、前記トーションバーのねじれ状態を測定するねじれ状態測定手段とを備え、
   前記ねじれ状態測定手段は、前記ベース部材に固定される第一測定部材と、前記アーム部材に固定される第二測定部材とを有し、前記第一測定部材と前記第二測定部材とが前記ねじれ軸心から離間した位置において互いに対向して配置され、前記第一測定部材と前記第二測定部材との位置関係の相対変位を検出することにより前記トーションバーのねじれ状態を測定する構成を有し、
   前記ベース部材の前記トーションバー固定部及び前記トーションバーのベース側端部の少なくとも一方に、前記トーションバー固定部近傍の前記ベース部材の剛性を高めるための補強構造を備える荷重検出装置。
7. 前記ベース部材は、前記補強構造として、前記ベース部材のトーションバー固定部近傍に、前記ベース部材の厚さ方向の少なくとも一方側に突出する凸状部を有している請求項３又は６に記載の荷重検出装置。

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