JP2016169960A - 荷重センサおよび荷重検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】偏荷重特性のばらつきを抑制することができる荷重センサおよびこの荷重センサを有する荷重検出装置を提供する。【解決手段】荷重センサ１０は、荷重受け部材１１が有する長方形板状の本体部１２の両端部分１２ａ、１２ｂの間に座席取付孔１８が設けられており、この座席取付孔１８の周囲に、荷重受け部材１１のひずみ量に応じて抵抗値が変化する複数のひずみ検知素子２１〜２８が配置されている。そして、荷重受け部材１１の平面視において、座席取付孔１８の中心点１８ｐが、複数のひずみ検知素子２１〜２８の配置中心点に対して、荷重受け部材１１における剛性が比較的高い部分寄りに配置されている。【選択図】図２

Description

本発明は、荷重センサおよびこの荷重センサを有する荷重検出装置に関する。

荷重センサは、例えば、自動車の座席に組み込まれて、乗員の着座有無や体重の検出のために用いられる。

このような荷重センサの一例として特許文献１に開示される荷重センサは、車両用シートにかかる荷重によりひずむ荷重受け部材としての平板状のひずみ部材と、このひずみ部材のひずみを検出するひずみセンサとを有している。

特開２００４−２０５４８９号公報

このような荷重センサは、荷重受け部材の直上から重力方向の荷重を加えたときに検出される荷重値（基準荷重値）に対して、水平方向にずれた位置から荷重受け部材に重力方向の荷重を加えたときに検出される荷重値（偏荷重値）が変化してしまうことがある。この基準荷重値に対する偏荷重値の変化割合ことを「偏荷重特性」という。そして、荷重受け部材の形状非対称性やひずみセンサを構成する電気素子の特性非対称性などに起因して、荷重を加える位置がずれる向きによって偏荷重特性が大きくなったり、小さくなったりしてばらつきが生じることがあった。

そこで本発明は、上記従来の課題を解決するためのものであり、偏荷重特性のばらつきを抑制することができる荷重センサおよびこの荷重センサを有する荷重検出装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は一態様において、一対の支持部および前記一対の支持部の間に設けられた荷重受け部を有する板状の荷重受け部材と、前記荷重受け部の周囲に配置され、当該荷重受け部材のひずみ量に応じて抵抗値が変化する複数のひずみ検知素子と、を備えた荷重センサであって、前記荷重受け部材の平面視において、前記荷重受け部の中心点が、前記複数のひずみ検知素子の配置中心点に対して、前記荷重受け部材における剛性が比較的高い部分寄りに配置されていることを特徴とする荷重センサである。

荷重受け部材の平面視において、荷重受け部の中心点が、複数のひずみ検知素子の配置中心点と重なる構成では、荷重受け部材における剛性が比較的高い部分がある向きの偏荷重特性が小さくなる。このことから、本発明によれば、荷重受け部材の平面視において、荷重受け部の中心点を、複数のひずみ検知素子の配置中心点に対して、荷重受け部材における剛性が比較的高い部分寄りに配置することで、荷重受け部を中心とした剛性のバランスが改善されて、上記剛性が比較的高い部分向きの偏荷重特性を相対的に小さくすることができる。そのため、偏荷重特性のばらつきを抑制することができる。

上記荷重センサは、前記荷重受け部材が、長方形板状の本体部および前記本体部の一方の長辺の中央部から当該長辺と直交する向きに突出した突出部を有する平面視略Ｔ字形状に形成され、前記一対の支持部が、前記本体部の長手方向両端部分に設けられ、前記荷重受け部材の平面視において、前記荷重受け部の中心点が、前記複数のひずみ検知素子の配置中心点に対して前記突出部寄りに配置されていることが好ましい。平面視略Ｔ字形状に形成された板状の荷重受け部材は、その本体部の突出部に近い部分の剛性がより高くなるためである。

本発明の別の一態様は、一対の支持部および前記一対の支持部の間に設けられた荷重受け部を有する板状の荷重受け部材と、前記荷重受け部の周囲に配置され、当該荷重受け部材のひずみ量に応じて抵抗値が変化する複数のひずみ検知素子と、を備えた荷重センサであって、前記複数のひずみ検知素子が、４つの抵抗ユニットを構成するとともに、これら４つの抵抗ユニットのうちの２つの抵抗ユニットが直列に接続された一方の回路部分と残り２つの抵抗ユニットが直列に接続された他方の回路部分とが並列に接続されたホイートストンブリッジ回路を構成し、前記一方の回路部分が、一方の前記支持部と前記荷重受け部との間に配置され、前記他方の回路部分が、他方の前記支持部と前記荷重受け部との間に配置され、前記荷重受け部材に荷重を加えていない状態において、前記一方の回路部分における負極側の抵抗ユニットの抵抗値に対する正極側の抵抗ユニットの抵抗値の比率が、前記他方の回路部分における負極側の抵抗ユニットの抵抗値に対する正極側の抵抗ユニットの抵抗値の比率より小さくなるように設定され、前記荷重受け部材の平面視において、前記荷重受け部の中心点が、前記複数のひずみ検知素子の配置中心点に対して前記他方の回路部分寄りに配置されていることを特徴とする荷重センサである。

荷重受け部材の平面視において、荷重受け部の中心点が、複数のひずみ検知素子の配置中心点と重なる構成においては、荷重受け部材上にホイートストンブリッジ回路を配置したときに、当該回路の電気特性の非対称性に応じて偏荷重特性のばらつきが大きくなることがある。具体的には、ホイートストンブリッジ回路の一方の回路部分における負極側の抵抗ユニットの抵抗値に対する正極側の抵抗ユニットの抵抗値の比率が、他方の回路部分における負極側の抵抗ユニットの抵抗値に対する正極側の抵抗ユニットの抵抗値の比率より小さくなるように設定されている場合に、一方の回路部分と他方の回路部分とのひずみに対する感度の違いにより、他方の回路部分向きの偏荷重特性が相対的に大きくなる。このことから、本発明によれば荷重受け部材の平面視において、荷重受け部の中心点を、複数のひずみ検知素子の配置中心点に対して他方の回路部分寄りに配置することで、荷重受け部を中心とした各回路部分のひずみに対する感度のバランスが改善されて、当該他方の回路部分向きの偏荷重特性を相対的に小さくすることができる。そのため、偏荷重特性のばらつきを抑制することができる。

上記荷重センサは、前記荷重受け部材の平面視において、前記荷重受け部の中心点が、前記複数のひずみ検知素子の配置中心点に対して、前記荷重受け部材における剛性が比較的高い部分寄りにも配置されていることが好ましい。荷重受け部の中心点を、複数のひずみ検知素子の配置中心点に対して、荷重受け部材における剛性が比較的高い部分寄りに配置することで、荷重受け部を中心とした剛性のバランスも改善されて、当該部分向きの偏荷重特性をさらに小さくすることができる。そのため、偏荷重特性のばらつきをさらに抑制することができる。

上記荷重センサにおいて、前記複数のひずみ検知素子が、前記配置中心点を通りかつ前記一対の支持部が対向する方向に平行な直線について対称に配置されていることが好ましい。

上記荷重センサにおいて、前記複数のひずみ検知素子が、前記配置中心点を通りかつ前記一対の支持部が対向する方向に直交する直線について対称に配置されていることが好ましい。

本発明のさらに別の一態様は、上記本発明に係る荷重センサと、前記荷重センサの出力に基づいて前記荷重受け部材に加わる荷重を検出する荷重検出部と、を有することを特徴とする荷重検出装置である。

本発明によれば、偏荷重特性のばらつきを抑制することができる。

本発明の第１実施形態に係る荷重検出装置の斜視図である。 図１の荷重検出装置の構成を説明する図である。 図２の荷重検出装置が有する荷重センサに設けられた座席取付孔の位置ずれを説明する拡大平面図である。 図２の荷重検出装置が有する荷重センサの回路構成を説明する図である。 位置ずれのない座席取付孔が設けられた荷重センサを有する荷重検出装置の構成を説明する図である。 図１の荷重検出装置の偏荷重特性を説明する図である。 本発明の第２実施形態に係る荷重検出装置の構成を説明する図である。 図７の荷重検出装置が有する荷重センサに設けられた座席取付孔の位置ずれを説明する拡大平面図である。 図７の荷重検出装置が有する荷重センサの回路構成を説明する図である。 図７の荷重検出装置の偏荷重特性を説明する図である。

（第１実施形態）
以下に、本発明の第１実施形態に係る荷重検出装置について、図１〜図６を参照して説明する。

図１は、本発明の第１実施形態に係る荷重検出装置の斜視図である。図２は、図１の荷重検出装置の構成を説明する図であって、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は底面図であり、（ｃ）は背面図である。図３は、図２の荷重検出装置が有する荷重センサに設けられた座席取付孔の位置ずれを説明する拡大平面図である。図４は、図２の荷重検出装置が有する荷重センサの回路構成を説明する図である。図５は、位置ずれのない座席取付孔が設けられた荷重センサを有する荷重検出装置の構成を説明する図である。図６は、図１の荷重検出装置の偏荷重特性を説明する図であって、（ａ）は、偏荷重の向きを説明する平面図であり、（ｂ）は、偏荷重の向きに対する偏荷重特性の一例を示すグラフである。

各図に示すＸ１−Ｘ２方向及びＹ１−Ｙ２方向は一平面内にて直交する２方向を示し、Ｚ１−Ｚ２方向は、前記一平面に対して直交する方向を示している。Ｘ１−Ｘ２方向及びＹ１−Ｙ２方向を含む平面を水平面とし、Ｚ１−Ｚ２方向を鉛直方向としている。

本実施形態における荷重検出装置１は、例えば、自動車の座席と当該自動車の前後方向に延在するスライドレールにスライド移動可能に設けられたスライド体との間に設けられて、乗員の着座有無や体重の検出のために用いられる。もちろん、荷重検出装置１は、自動車以外に用いられてもよい。

図１、図２に示すように、荷重検出装置１は、荷重センサ１０と、荷重検出部５０と、コネクタ６０と、を有している。

荷重センサ１０は、荷重受け部材１１と、複数のひずみ検知素子２１〜２８と、を有している。

荷重受け部材１１は、略長方形板状に形成された本体部１２と、本体部１２の幅方向（Ｙ１−Ｙ２方向）に対向する一対の長辺のうちの一方の長辺の中央部からＹ２向きに突出して形成された略矩形状の突出部１３と、が一体に設けられている。本体部１２と突出部１３とを連接する箇所には、Ｘ２向きに切れ込む切り欠き１４およびＸ１向きに切れ込む切り欠き１５が設けられている。切り欠き１４、１５によって、突出部１３が本体部１２に連接されていることによる本体部１２の剛性への影響を緩和している。荷重受け部材１１は、Ｘ１−Ｘ２方向およびＹ１−Ｙ２方向を含む平面視において、略Ｔ字形状となるように形成されている。荷重受け部材１１は、全体の厚さが均一にされている。

本体部１２の長手方向（Ｘ１−Ｘ２方向）の両端部分１２ａ、１２ｂには、上記スライド体に締結するボルトなどの図示しない締結部材を挿通するための一対のスライド体取付孔１６、１７が設けられている。一対のスライド体取付孔１６、１７は、本体部１２を厚さ方向（Ｚ１−Ｚ２方向）に貫通し、平面視円形状に形成されている。本体部１２の長手方向両端部分１２ａ、１２ｂは、一対の支持部に相当する。

本体部１２の長手方向の中央部分１２ｃには、上記座席を取り付けるための取付ボルト８１を挿通するための座席取付孔１８が設けられている。座席取付孔１８は、本体部１２を厚さ方向に貫通し、平面視正六角形状に形成されている。

取付ボルト８１は、図１に示すように、円板形状の頭部８１ａと、頭部８１ａに重なる六角形板形状の回り止め部８１ｂと、回り止め部８１ｂから突出した円柱状の雄ねじ部８１ｃとが、同軸になるように一体に設けられている。回り止め部８１ｂは、上記座席取付孔１８と嵌合可能に形成されている。

取付ボルト８１は、雄ねじ部８１ｃを座席取付孔１８に挿通するとともに回り止め部８１ｂを座席取付孔１８に嵌合した状態で、取付ナット８３が本体部１２との間にワッシャ８２を挟んで雄ねじ部８１ｃに螺合される。このとき、取付ボルト８１は、取付ボルト８１の軸Ｐが座席取付孔１８の中心点１８ｐを通るように配置される。取付ボルト８１の雄ねじ部８１ｃには上記座席が取り付けられ、当該座席の荷重は座席取付孔１８の中心点１８ｐを中心に本体部１２に加わる。本体部１２の中央部分１２ｃにおける座席取付孔１８およびその周縁は、荷重受け部に相当する。

図２、図３に示すように、座席取付孔１８は、その中心点１８ｐが本体部１２の中心点１２ｐ（長手方向の中心でかつ幅方向の中心）に対して、突出部１３寄り（Ｙ２向き）に距離Ｌ１だけずらした位置になるように形成されている。なお、図２では、座席取付孔１８の中心点１８ｐのずれを強調して表している。

荷重受け部材１１は、ステンレス鋼を基材としており、当該基材の表面にガラスペーストをスクリーン印刷して焼成することで図示しないガラスの絶縁層が形成されている。また、荷重受け部材１１は、上記絶縁層の表面にペースト状の銀材料を印刷して焼成することで複数のひずみ検知素子２１〜２８や荷重検出部５０、コネクタ６０を電気的に接続するための図示しない配線パターンが形成されている。もちろん、荷重受け部材１１は、本発明の目的に反しない限り、上記以外の構成（材料、形状など）であってもよい。

複数のひずみ検知素子２１〜２８（以下、単に「素子」という）は、荷重受け部材１１の本体部１２の底面１２ｄ（Ｚ２向きの面）に設けられており、座席取付孔１８の周囲に配置されている。本体部１２のひずみ量に応じて抵抗値が変化するように構成されている。本実施形態において、酸化ルテニウムなどの金属粉末とガラス系の粉末などから形成したペースト状のサーメット材をスクリーン印刷して焼成することで複数のひずみ検知素子２１〜２８が形成されている。もちろん、複数のひずみ検知素子２１〜２８は、これ以外の構成であってもよい。

素子２１〜２８は、ひずみに対する電気的特性が均一になるように形成されている。すなわち、本体部１２に荷重が加わっていないときの素子２１〜２８の抵抗値Ｒ１〜Ｒ８が互いに同一となり、本体部１２のひずみ量に対する抵抗値の変化量も同一となるように設定されている。

素子２１〜２８は、図４に示すように、ホイートストンブリッジ回路Ｗを構成している。

複数の素子２１〜２８は、２個１組として４つの抵抗ユニットＵ１〜Ｕ４を構成している。具体的には、素子２１、２２が抵抗ユニットＵ１を構成し、素子２３、２４が抵抗ユニットＵ２を構成し、素子２５、２６が抵抗ユニットＵ３を構成し、素子２７、２８が抵抗ユニットＵ４を構成している。

抵抗ユニットＵ１を構成する２つの素子２１、２２は、これら素子２１、２２の並び方向に向く偏荷重が荷重受け部材１１に加えられたときに、一方の素子２１が伸びるひずみを検知したときに他方の素子２２が縮むひずみを検知し、またはこれとは逆に、一方の素子２１が縮むひずみを検知したときに他方の素子２２が伸びるひずみを検知して、偏荷重の影響を抑制するように適宜配置されている。抵抗ユニットＵ２〜Ｕ４についても同様である。本実施形態では、抵抗ユニットＵ１、Ｕ２について、２行２列に配置しているが、この配置に限定されるものではなく、２行２列以外の配置でもよい。抵抗ユニットＵ３、Ｕ４についても同様である。

抵抗ユニットＵ１と抵抗ユニットＵ２とが、電源端子Ｖとグラウンド端子Ｇとの間に直列に接続されて、ホイートストンブリッジ回路Ｗの一方の回路部分Ｗ１を構成している。一方の回路部分Ｗ１は、本体部１２の底面１２ｄにおける一方のスライド体取付孔１６と座席取付孔１８との間に配置されている。

一方の回路部分Ｗ１を構成する素子２１、２２、２３、２４は、矩形の４つの角に対応するように並べて配置されている。素子２１および素子２２は、本体部１２の幅方向に間隔をあけて並べられるとともに一方のスライド体取付孔１６寄りに配置されている。素子２３および素子２４は、本体部１２の幅方向に間隔をあけて並べられるとともに座席取付孔１８寄りに配置されている。

抵抗ユニットＵ３と抵抗ユニットＵ４とが、電源端子Ｖとグラウンド端子Ｇとの間に直列に接続されて、ホイートストンブリッジ回路Ｗの他方の回路部分Ｗ２を構成している。他方の回路部分Ｗ２は、本体部１２の底面１２ｄにおける他方のスライド体取付孔１７と座席取付孔１８との間に配置されている。

他方の回路部分Ｗ２を構成する素子２５、２６、２７、２８は、矩形の４つの角に対応するように並べて配置されている。素子２５および素子２６は、本体部１２の幅方向に間隔をあけて並べられるとともに座席取付孔１８寄りに配置されている。素子２７および素子２８は、本体部１２の幅方向に間隔をあけて並べられるとともに他方のスライド体取付孔１７寄りに配置されている。

本実施形態において、素子２１〜２８は、本体部１２の中心点１２ｐを通り長手方向に平行な直線について対称に配置され、かつ、本体部１２の中心点１２ｐを通り幅方向に平行な直線について対称に配置されている。本体部１２の中心点１２ｐは、素子２１〜２８の配置中心点（各素子２１〜２８までの距離の合計が最も短くなる点）と一致する。素子２１〜２８の配置中心点が、本体部１２の中心点１２ｐとずれている構成としてもよい。

荷重検出部５０は、組み込み機器用マイクロコンピュータで構成されており、上述した複数のひずみ検知素子２１〜２８やその他の抵抗器やコンデンサなどの図示しない電気部品に接続されている。荷重検出部５０は、突出部１３の下面１３ｄに配置されている。

荷重検出部５０は、コンパレータ５１と、コンパレータ５１のアナログ電圧出力に応じたデジタル値を取得するとともに、このデジタル値をコネクタ６０を通じて接続された外部装置に送信する処理部５２と、を有している。

コネクタ６０は、四角筒形状のハウジング６１と、ハウジング６１に収容された複数の雄端子６２と、を有している。コネクタ６０は、突出部１３の上面１３ｅに配置されている。コネクタ６０は、当該コネクタ６０に嵌合する相手方コネクタを有するケーブルを通じて自動車に搭載される電子制御装置（ＥＣＵ）等の外部装置に接続される。

荷重検出装置１は、外部装置から電源が供給されるとともに、荷重センサ１０によって検知された荷重を示す信号を外部装置に送信する。

次に、上述した荷重検出装置１の作用について説明する。

図３に示されるように、上述した荷重検出装置１は、荷重センサ１０の座席取付孔１８の中心点１８ｐが、本体部１２の中心点１２ｐ（すなわち、素子２１〜２８の配置中心点）に対して、突出部１３寄り（Ｙ２向き）に距離Ｌ１だけずらした位置になるように形成されている。

一方、図５（ａ）〜（ｃ）に示す基準となる荷重検出装置１Ｓは、上述した荷重検出装置１において、座席取付孔１８の中心点１８ｐが、本体部１２の中心点１２ｐと重なる（同位置となる）ように形成されている荷重センサ１０を有すること以外は、荷重検出装置１と同一の構成を有している。

この基準となる荷重検出装置１Ｓにおける偏荷重特性を取得した。具体的には、基準となる荷重検出装置１Ｓに取付ボルト８１を取り付けて、取付ボルト８１にＺ２向きの一定の荷重Ｆを加えたときの基準荷重値を検出した。次に、水平方向に延在する所定長さの棒状の偏荷重部材の一端を取付ボルト８１の先端部分に取り付けるとともに当該偏荷重部材の他端にＺ２向きの一定の荷重Ｆを加えたときの偏荷重値を全方向（本実施形態では４５°刻み）について検出した。そして、基準荷重値に対する偏荷重値の変化割合である偏荷重特性を各方向について算出したものを図６（ｂ）に破線で示す。

また、上述した本実施形態の荷重検出装置１においても同様にして偏荷重特性を取得した。荷重検出装置１における偏荷重特性を図６（ｂ）に実線で示す。

なお、基準となる荷重検出装置１Ｓおよび荷重検出装置１における偏荷重特性は、実際にはシミュレーションにより取得した。

図６（ｂ）に破線で示すように、基準となる荷重検出装置１Ｓの偏荷重特性は、０°において小さく、１８０°において大きく、０°と１８０°との偏荷重特性の差異（ばらつき）が大きいことがわかる。これは、本体部１２の中心点１２ｐに対して０°向きに突出部１３があるため、本体部１２における０°向きの剛性が相対的に高く、反対向きである１８０°向きの剛性が相対的に低いためと推察される。

一方、図６（ｂ）に実線で示すように、荷重検出装置１の偏荷重特性は、基準となる荷重検出装置１Ｓに比べて、０°と１８０°との差異が小さいことがわかる。これは、座席取付孔１８の中心点１８ｐを突出部１３寄りにオフセットすることで、基準となる荷重検出装置１Ｓに比べて、０°向きの剛性が低くなり、反対向きである１８０°向きの剛性が高くなり、座席取付孔１８の中心点１８ｐを中心とした剛性のバランスがより良好になるためと推察される。

上述したように、荷重受け部材１１の平面視において、座席取付孔１８の中心点１８ｐが、本体部１２の中心点１２ｐ（すなわち、複数のひずみ検知素子２１〜２８の配置中心点）と重なる構成においては、荷重受け部材１１における剛性が比較的高い部分がある向きの偏荷重特性が小さくなる。このことから、上述した荷重検出装置１によれば、荷重受け部材１１の平面視において、座席取付孔１８の中心点１８ｐを、本体部１２の中心点１２ｐに対して、荷重受け部材１１における剛性が比較的高い部分寄りに配置することで、座席取付孔１８を中心とした剛性のバランスが改善され、当該部分向きの偏荷重特性を相対的に小さくすることができる。そのため、偏荷重特性のばらつきを抑制することができる。

（第２実施形態）
以下に、本発明の第２実施形態に係る荷重検出装置について、図７〜図１０を参照して説明する。

図７は、本発明の第２実施形態に係る荷重検出装置の構成を説明する図であって、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は底面図であり、（ｃ）は背面図である。図８は、図７の荷重検出装置が有する荷重センサに設けられた座席取付孔の位置ずれを説明する拡大平面図である。図９は、図７の荷重検出装置が有する荷重センサの回路構成を説明する図である。図１０は、図７の荷重検出装置の偏荷重特性を説明する図であって、（ａ）は、偏荷重の向きを説明する平面図であり、（ｂ）は、偏荷重の向きに対する偏荷重特性の一例を示すグラフである。

第２実施形態の荷重検出装置２において、上述した第１実施形態の荷重検出装置と同様の構成・機能を有する構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。

各図に示すＸ１−Ｘ２方向及びＹ１−Ｙ２方向は一平面内にて直交する２方向を示し、Ｚ１−Ｚ２方向は、前記一平面に対して直交する方向を示している。Ｘ１−Ｘ２方向及びＹ１−Ｙ２方向を含む平面を水平面とし、Ｚ１−Ｚ２方向を鉛直方向としている。

本実施形態における荷重検出装置２は、上述した荷重検出装置１と同様に、例えば、自動車の座席と当該自動車の前後方向に延在するスライドレールにスライド移動可能に設けられたスライド体との間に設けられて、乗員の着座有無や体重の検出ために用いられる。

図７に示すように、荷重検出装置２は、以下の（ｉ）〜（ｉｉｉ）の点で荷重検出装置１と異なる構成を有するが、それ以外の構成は荷重検出装置１と同一である。

（ｉ）複数のひずみ検知素子（以下、単に「素子」という。）２１〜２８について、本体部１２に荷重が加わっていないときの素子２１、２２、２５〜２８の抵抗値Ｒ１、Ｒ２、Ｒ５〜Ｒ８が互いに同一となり、素子２１、２２、２５〜２８は、本体部１２のひずみ量に対する抵抗値の変化量も同一となるように設定されている。また、素子２３、２４の抵抗値Ｒ３、Ｒ４が、互いに同一でかつ抵抗値Ｒ１より高くなり、素子２３、２４は、本体部１２のひずみ量に対する抵抗値の変化量も同一となるように設定されている。

（ｉｉ）図９に示すように、抵抗ユニットＵ２（素子２３、２４）と並列に調整用抵抗器３０が設けられている。調整用抵抗器３０は、突出部１３の下面１３ｄに配置されている。

（ｉｉｉ）図８に示すように、座席取付孔１８が、その中心点１８ｐが本体部１２の中心点１２ｐに対して、Ｙ２向きに距離Ｌ１およびＸ２向きに距離Ｌ２だけずらした位置になるように形成されている。

ホイートストンブリッジ回路Ｗを構成する抵抗ユニットＵ１〜Ｕ４（すなわち、素子２１〜２８）は、それぞれを同様に形成しても電気的特性（ひずみがないときの抵抗値）にばらつきが生じることがあり、荷重受け部材１１に荷重が加えられていない無荷重時においてホイートストンブリッジ回路Ｗが平衡状態にならないことがある。

そこで、抵抗ユニットＵ１〜Ｕ４のうちの１つの抵抗ユニットＵ２について、他の抵抗ユニットＵ１、Ｕ３、Ｕ４より無荷重時の抵抗値が高くなるように形成し、この抵抗値の高い抵抗ユニットＵ２と並列に調整用抵抗器３０を設けた構成としている。これにより、調整用抵抗器３０にレーザーを照射してその抵抗値を調整することで、無荷重時において比較的容易にホイートストンブリッジ回路Ｗを平衡状態にすることができるようにしている。しかしながら、このような構成では、抵抗ユニットＵ１、Ｕ３、Ｕ４と抵抗ユニットＵ２との間で、荷重に対する電気的特性（ひずみに対する感度）に差異が生じてしまうことがある。

次に、上述した荷重検出装置２の作用について説明する。

上述した荷重検出装置２は、荷重センサ１０の座席取付孔１８の中心点１８ｐが、本体部１２の中心点１２ｐ（すなわち、素子２１〜２８の配置中心点）に対して、突出部１３寄り（Ｙ２向き）に距離Ｌ１かつ他方のスライド体取付孔１７寄り（Ｘ２）に距離Ｌ２だけずらした位置になるように形成されている。

一方、基準となる荷重検出装置２Ｓ（図示なし、調整用抵抗器３０を除き、図５（ａ）〜（ｃ）に示す基準となる荷重検出装置１Ｓと同様の配置構成を有する）、は、上述した荷重検出装置２において、座席取付孔１８の中心点１８ｐが、本体部１２の中心点１２ｐと重なる（同位置となる）ように形成されている荷重センサ１０を有すること以外は、荷重検出装置２と同一の構成を有している。

この基準となる荷重検出装置２Ｓにおける偏荷重特性を取得した。具体的には、基準となる荷重検出装置２Ｓに取付ボルト８１を取り付けて、取付ボルト８１にＺ２向きの一定の荷重Ｆを加えたときの基準荷重値を検出した。次に、水平方向に延在する所定長さの棒状の偏荷重部材の一端を取付ボルト８１の先端部分に取り付けるとともに当該偏荷重部材の他端にＺ２向きの一定の荷重Ｆを加えたときの偏荷重値を全方向（本実施形態では４５°刻み）について検出した。そして、基準荷重値に対する偏荷重値の変化割合である偏荷重特性を各方向について算出したものを図１０（ｂ）に破線で示す。

また、上述した本実施形態の荷重検出装置２においても同様にして偏荷重特性を取得した。荷重検出装置２における偏荷重特性を図１０（ｂ）に実線で示す。

なお、基準となる荷重検出装置２Ｓおよび荷重検出装置２における偏荷重特性は、実際にはシミュレーションにより取得した。

図１０（ｂ）に破線で示すように、基準となる荷重検出装置２Ｓの偏荷重特性は、０°において小さく、９０°において大きく、０°と９０°との偏荷重特性の差異（ばらつき）が大きいことがわかる。これは、本体部１２の中心点１２ｐに対して０°向きに突出部１３があるため、本体部１２における０°向きの剛性が相対的に高く、また、ホイートストンブリッジ回路Ｗを構成する他方の回路部分Ｗ２（抵抗ユニットＵ３、Ｕ４）が、一方の回路部分Ｗ１（抵抗ユニットＵ１、Ｕ２）よりひずみに対する感度が相対的に高いためと推察される。

一方、図１０（ｂ）に実線で示すように、荷重検出装置２の偏荷重特性は、基準となる荷重検出装置２Ｓに比べて、０°と９０°との差異が小さいことがわかる。これは、座席取付孔１８の中心点１８ｐを突出部１３寄りかつ他方のスライド体取付孔１７寄りにオフセットすることで、基準となる荷重検出装置２Ｓに比べて、０°向きの剛性が低くなりかつ９０°向きの感度が低くなり、座席取付孔１８の中心点１８ｐを中心とした剛性及びひずみ感度のバランスがより良好になるためと推察される。

上述したように、荷重受け部材１１の平面視において、座席取付孔１８の中心点１８ｐが、本体部１２の中心点１２ｐ（すなわち、複数のひずみ検知素子２１〜２８の配置中心点）と重なる構成においては、荷重受け部材１１上にホイートストンブリッジ回路Ｗを配置したときに、当該回路Ｗの電気特性の非対称性に応じて偏荷重特性のばらつきが大きくなることがある。具体的には、ホイートストンブリッジ回路Ｗの一方の回路部分Ｗ１における負極側の抵抗ユニットＵ２の抵抗値に対する正極側の抵抗ユニットＵ１の抵抗値の比率が、他方の回路部分Ｗ２における負極側の抵抗ユニットＵ４の抵抗値に対する正極側の抵抗ユニットＵ３の抵抗値の比率より小さくなるように設定されている場合に、一方の回路部分Ｗ１と他方の回路部分Ｗ２とのひずみに対する感度の違いにより、他方の回路部分Ｗ２向き（９０°向き）の偏荷重特性が相対的に大きくなる。このことから、上述した荷重検出装置２によれば、荷重受け部材１１の平面視において、座席取付孔１８の中心点１８ｐを、本体部１２の中心点１２ｐに対して他方の回路部分Ｗ２寄りに配置することで、座席取付孔１８を中心とした各回路部分Ｗ１、Ｗ２のひずみに対する感度のバランスが改善されて、当該他方の回路部分Ｗ２向きの偏荷重特性を相対的に小さくすることができる。そのため、偏荷重特性のばらつきを抑制することができる。

荷重検出装置２の荷重センサ１０は、荷重受け部材１１の平面視において、座席取付孔１８の中心点１８ｐが、本体部１２の中心点１２ｐに対して、荷重受け部材１１における剛性が比較的高い部分である突出部１３寄りにも配置されている。座席取付孔１８の中心点１８ｐを、本体部１２の中心点１２ｐに対して、荷重受け部材１１における剛性が比較的高い部分である突出部１３寄りに配置することで、座席取付孔１８を中心とした剛性のバランスも改善されて、当該突出部１３向きの偏荷重特性をさらに小さくすることができる。そのため、偏荷重特性のばらつきをさらに抑制することができる。

以上、本発明について、好ましい実施例を挙げて説明したが、本発明は上記実施形態の構成に限定されるものではない。

上述した実施形態では、座席取付孔１８の中心点１８ｐが、荷重受け部材１１の本体部１２の中心点からずらして配置され、かつ、複数のひずみ検知素子２１〜２８の配置中心点が、荷重受け部材１１の本体部１２の中心点と重なるように配置されている構成であったが、これに限定されるものではない。これとは逆に、座席取付孔１８の中心点１８ｐが、荷重受け部材１１の本体部１２の中心点と重なるように配置され、かつ、複数のひずみ検知素子２１〜２８の配置中心点が、荷重受け部材１１の本体部１２の中心点からずらして配置された構成であってもよい。または、座席取付孔１８の中心点１８ｐと複数のひずみ検知素子２１〜２８の配置中心点とが、共に荷重受け部材１１の本体部１２の中心点とずらして配置された構成であってもよい。

また、上述した実施形態では、荷重受け部材１１が、平面視略Ｔ字形状に形成された構成であったが、これに限定されるものではい。例えば、荷重受け部材が、長方形板状の本体部のみからなる構成や、平面視三角形板状、六角形板状、八角形板状などの多角形板状、円形板状、楕円形板状、長円形板状に形成された構成など、本発明の目的に反しない限り、荷重受け部材の構成は任意である。

なお、前述した実施形態は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、実施形態に限定されるものではない。すなわち、当業者は、従来公知の知見に従い、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。かかる変形によってもなお本発明の荷重センサ及び荷重検出装置の構成を具備する限り、もちろん、本発明の範囲に含まれるものである。

１、２ 荷重検出装置
１０ 荷重センサ
１１ 荷重受け部材
１２ 本体部
１２ａ 一方の端部分（支持部）
１２ｂ 他方の端部分（支持部）
１２ｃ 中央部分
１２ｐ 本体部の中心点（配置中心点）
１３ 突出部
１６、１７ スライド体取付孔
１８ 座席取付孔（荷重受け部）
１８ｐ 座席取付孔の中心点（荷重受け部の中心点）
２１〜２８ ひずみ検知素子
３０ 調整用抵抗器
５０ 荷重検出部
６０ コネクタ
Ｕ１〜Ｕ４ 抵抗ユニット
Ｗ ホイートストンブリッジ回路
Ｗ１ 一方の回路部分
Ｗ２ 他方の回路部分

Claims (7)

1. 一対の支持部および前記一対の支持部の間に設けられた荷重受け部を有する板状の荷重受け部材と、前記荷重受け部の周囲に配置され、当該荷重受け部材のひずみ量に応じて抵抗値が変化する複数のひずみ検知素子と、を備えた荷重センサであって、
   前記荷重受け部材の平面視において、前記荷重受け部の中心点が、前記複数のひずみ検知素子の配置中心点に対して、前記荷重受け部材における剛性が比較的高い部分寄りに配置されていることを特徴とする荷重センサ。
2. 前記荷重受け部材が、長方形板状の本体部および前記本体部の一方の長辺の中央部から当該長辺と直交する向きに突出した突出部を有する平面視略Ｔ字形状に形成され、
   前記一対の支持部が、前記本体部の長手方向両端部分に設けられ、
   前記荷重受け部材の平面視において、前記荷重受け部の中心点が、前記複数のひずみ検知素子の配置中心点に対して前記突出部寄りに配置されていることを特徴とする請求項１に記載の荷重センサ。
3. 一対の支持部および前記一対の支持部の間に設けられた荷重受け部を有する板状の荷重受け部材と、前記荷重受け部の周囲に配置され、当該荷重受け部材のひずみ量に応じて抵抗値が変化する複数のひずみ検知素子と、を備えた荷重センサであって、
   前記複数のひずみ検知素子が４つの抵抗ユニットを構成するとともに、これら４つの抵抗ユニットのうちの２つの抵抗ユニットが直列に接続された一方の回路部分と残り２つの抵抗ユニットが直列に接続された他方の回路部分とが並列に接続されたホイートストンブリッジ回路を構成し、
   前記一方の回路部分が、一方の前記支持部と前記荷重受け部との間に配置され、
   前記他方の回路部分が、他方の前記支持部と前記荷重受け部との間に配置され、
   前記荷重受け部材に荷重を加えていない状態において、前記一方の回路部分における負極側の抵抗ユニットの抵抗値に対する正極側の抵抗ユニットの抵抗値の比率が、前記他方の回路部分における負極側の抵抗ユニットの抵抗値に対する正極側の抵抗ユニットの抵抗値の比率より小さくなるように設定され、
   前記荷重受け部材の平面視において、前記荷重受け部の中心点が、前記複数のひずみ検知素子の配置中心点に対して前記他方の回路部分寄りに配置されていることを特徴とする荷重センサ。
4. 前記荷重受け部材の平面視において、前記荷重受け部の中心点が、前記複数のひずみ検知素子の配置中心点に対して、前記荷重受け部材における剛性が比較的高い部分寄りにも配置されていることを特徴とする請求項３に記載の荷重センサ。
5. 前記複数のひずみ検知素子が、前記配置中心点を通りかつ前記一対の支持部が対向する方向に平行な直線について対称に配置されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の荷重センサ。
6. 前記複数のひずみ検知素子が、前記配置中心点を通りかつ前記一対の支持部が対向する方向に直交する直線について対称に配置されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の荷重センサ。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の荷重センサと、前記荷重センサの出力に基づいて前記荷重受け部材に加わる荷重を検出する荷重検出部と、を有することを特徴とする荷重検出装置。