JP2019045205A - 荷重検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】偏荷重入力があっても、精度良く荷重を検出できる荷重検出装置を提供する。【解決手段】荷重検出装置１は、一方の面１０Ａに荷重が入力される荷重印加部１１を有する起歪体１０と、起歪体１０を変形可能に支持する支持部１２と、起歪体１０の上面視における荷重印加部１１と支持部１２との間に設けられ、荷重印加部１１に入力される荷重に応じた歪を検出する複数の歪検出部２０と、歪検出部２０の検出結果に基づいて、荷重印加部１１に入力された荷重を演算する演算部と、を備え、複数の歪検出部２０の夫々は、複数の歪検出素子を電気的に接続して形成された第１のホイートストンブリッジ回路と第２のホイートストンブリッジ回路とを有し、夫々の出力の差異に基づいて、演算部の演算結果に含まれる偏荷重に応じた誤差を算定する。【選択図】図１

Description

本発明は、荷重を検出する荷重検出装置に関する。

従来、各種装置に入力される荷重の検出を行うために荷重検出装置が利用されてきた。この種の荷重検出装置として例えば特許文献１及び２に記載のものがある。

特許文献１には、車両のシートに着座する乗員の荷重を測定する車両のシート用乗員荷重センサが記載されている。この車両のシート用乗員荷重センサは、起歪体の表面であって、起歪体の両端部と中央部との間に貼付され、２個の歪検出素子によりホイートストンブリッジ回路の半分の回路が形成された歪ゲージ板と、歪ゲージ板からの信号を増幅するためのアンプ基板と、起歪体の両端部と中央部との間で歪ゲージ板に接続されると共にアンプ基板に接続されるＦＰＣ基板と、を備え、歪ゲージ板に形成されたホイートストンブリッジ回路の半分の回路と、ＦＰＣ基板上に形成された配線パターンとによりホイートストンブリッジ回路を形成している。

特許文献２に記載の荷重検出装置は、筒状の周壁部及び円板状の円板状部を備える起歪体と、荷重入力部と、センサとを備えている。円板状部は、周壁部と同軸上に貫通孔が形成され、周壁部が載置される載置面との間に隙間を有して周壁部の内周面に支持される。荷重入力部は、少なくとも貫通孔に対向する側の形状が貫通孔の内径よりも大きい直径を有する球形状で形成されると共に貫通孔に載置され、検出対象の荷重が入力される。センサは、貫通孔に対して点対称となるように円板状部に配設され、荷重入力部に入力される荷重に応じた歪みを検出する。

特開２００８−１３４２３２号公報 特開２０１３−２５０１６１号公報

特許文献１及び２に記載の技術では、起歪体に対して当該起歪体の荷重印加面の直交方向に対して傾いた方向から荷重が印加された場合や、荷重印加面の一部に荷重が印加された場合には、起歪体に印加される荷重が偏荷重となり、起歪体の歪検出面に発生する歪みが荷重印加面の直交方向から荷重が印加された場合に対して変化する。この結果、歪検出装置で発生する信号が変化し、当該信号に基づいて演算する荷重値に誤差が含まれてしまう。このように特許文献１及び２に記載の技術は、精度良く荷重を検出する観点から改良の余地がある。

そこで、偏荷重が入力された場合であっても、精度良く荷重を検出することが可能な荷重検出装置が求められる。

本発明に係る荷重検出装置の特徴構成は、一方の面に荷重が入力される荷重印加部を有する起歪体と、前記一方の面とは反対側の他方の面に前記荷重印加部に入力された荷重に応じて前記起歪体を変形可能に支持する支持部と、前記一方の面及び前記他方の面の何れか一方であって、前記起歪体の上面視における前記荷重印加部と前記支持部との間に設けられ、前記荷重印加部に入力される荷重に応じた歪を検出する複数の歪検出部と、前記歪検出部の検出結果に基づいて、前記荷重印加部に入力された荷重を演算する演算部と、を備え、前記複数の歪検出部の夫々は、複数の歪検出素子を電気的に接続して形成されたホイートストンブリッジ回路を有し、複数の前記ホイートストンブリッジ回路のうちの１つである第１のホイートストンブリッジ回路の出力と、前記複数の前記ホイートストンブリッジ回路のうちの前記第１のホイートストンブリッジ回路とは異なる第２のホイートストンブリッジ回路の出力との差異に基づいて、前記演算部の演算結果に含まれる、前記荷重印加部に入力された荷重が所期の入力位置及び入力方向に対してずれて入力されたことによる偏荷重に応じた誤差を算定する点にある。

このような特徴構成とすれば、偏荷重があった場合には、第１のホイートストンブリッジ回路の出力と第２のホイートストンブリッジ回路の出力との間に差異を生じさせることができる。したがって、この差異の大きさに基づいて、偏荷重の大きさを推定することができる。更には、推定した偏荷重の大きさを用いて、補正を行うことで偏荷重が入力された場合であっても、精度良く荷重を検出することが可能となる。

また、前記第１のホイートストンブリッジ回路を構成する歪検出素子と、前記第２のホイートストンブリッジ回路を構成する歪検出素子とが、前記起歪体の上面視における前記荷重印加部を中心に互いに対称に配置されていると好適である。

このような構成とすれば、第１のホイートストンブリッジ回路の出力と第２のホイートストンブリッジ回路の出力との間の差異を偏荷重に密接に関連させることができるので、推定した偏荷重の大きさを用いて精度良く荷重を補正することが可能となる。

あるいは、前記第１のホイートストンブリッジ回路を構成する歪検出素子と、前記第２のホイートストンブリッジ回路を構成する歪検出素子とが、前記起歪体の上面視における前記荷重印加部を中心に互いに非対称に配置されていても良い。

このような構成であっても、第１のホイートストンブリッジ回路の出力と第２のホイートストンブリッジ回路の出力との間の差異に基づき、推定した偏荷重の大きさを用いて精度良く荷重を補正することが可能となる。

また、前記第１のホイートストンブリッジ回路を構成する歪検出素子は、前記起歪体の上面視において、前記第２のホイートストンブリッジ回路を構成する歪検出素子よりも、前記荷重印加部の中心部に近い側に配置されていると好適である。

このような構成とすれば、偏荷重があった場合に、第１のホイートストンブリッジ回路の出力を第２のホイートストンブリッジ回路の出力よりも、偏荷重が無い場合の出力に対して大きく変動させることができる。したがって、偏荷重があったことを容易に推定することが可能となる。

あるいは、前記第１のホイートストンブリッジ回路及び前記第２のホイートストンブリッジ回路のうち少なくともいずれか一方のホイートストンブリッジ回路を構成する歪検出素子は、前記起歪体の上面視における配置中心が前記荷重印加部の中心部からずれて配置されていても良い。

このような構成であっても、偏荷重があった場合に、第１のホイートストンブリッジ回路の出力を第２のホイートストンブリッジ回路の出力よりも、偏荷重が無い場合の出力に対して変動させることができる。したがって、偏荷重があったことを容易に推定することが可能となる。

第１の実施形態に係る荷重検出装置の側面図である。 第１の実施形態に係る荷重検出装置の下面図である。 第１の実施形態に係る荷重検出装置の歪検出素子の接続図である。 第１の実施形態に係る荷重検出装置の特性図である。 第２の実施形態に係る荷重検出装置の下面図である。 第２の実施形態に係る荷重検出装置の歪検出素子の接続図である。 第２の実施形態に係る荷重検出装置の特性図である。 第３の実施形態に係る荷重検出装置の下面図である。 第４の実施形態に係る荷重検出装置の下面図である。 第４の実施形態に係る荷重検出装置の歪検出素子の接続図である。 第５の実施形態に係る荷重検出装置の下面図である。 第６の実施形態に係る荷重検出装置の下面図である。

本発明に係る荷重検出装置は、荷重印加部に偏荷重が入力された場合であっても、精度良く荷重を検出することができるように構成されている。以下、荷重検出装置について説明する。

１．第１の実施形態
図１には、第１の実施形態に係る荷重検出装置１の側面図が示され、図２には、第１の実施形態に係る荷重検出装置１の下面図が示される。また、図３には、歪検出素子２１の接続形態が示される。荷重検出装置１は、図１−図３に示されるように、起歪体１０、支持部１２、歪検出部２０、演算部３０を備えて構成される。

起歪体１０は、一方の面１０Ａに荷重が入力される荷重印加部１１を有する。本実施形態では、図１及び図２に示されるように、起歪体１０は直方体で構成され、この直方体の６つの面のうちの１つの面１０Ａの中心近傍に荷重印加部１１が設けられる。

支持部１２は、一方の面１０Ａとは反対側の他方の面１０Ｂに荷重印加部１１に入力された荷重に応じて起歪体１０を変形可能に支持する。「一方の面１０Ａとは反対側の他方の面１０Ｂ」とは、一方の面１０Ａに対向する面である。したがって、荷重印加部１１が設けられた面１０Ａの裏側の面にあたる。支持部１２がこのような面１０Ｂで起歪体１０を支持し、起歪体１０が支持部１２の載置面２に対して少なくとも隙間３を有するように構成される。これにより、荷重印加部１１に荷重が印加された時に、荷重印加部１１に印加された荷重に応じて、面１０Ａに縮み力が作用し、面１０Ｂに伸び力が作用する。このような起歪体１０は、荷重を受けて変形可能な材料、例えば、セラミックやアルミニウム、ステンレス等の材料を用いて形成すると好適である。

歪検出部２０は、一方の面１０Ａ及び他方の面１０Ｂの何れか一方であって、起歪体１０の上面視における荷重印加部１１と支持部１２との間に設けられ、荷重印加部１１に入力される荷重に応じた歪を検出する。本実施形態では、歪検出部２０は、図１に示されるように他方の面１０Ｂに設けられる。また、図２に示されるように、荷重検出装置１の下面視（上面視でも同様）において、歪検出部２０は、荷重印加部１１と支持部１２との間に配置される。

ここで、歪検出部２０は、複数（本実施形態では２つ）備えて構成される。以下では理解を容易にするために、２つの歪検出部２０を夫々区別して説明する場合には、歪検出部２０の一方を歪検出部２０Ａとし、歪検出部２０の他方を歪検出部２０Ｂとして説明する。

このような歪検出部２０は、公知の歪検出素子２１を用いて構成される。歪検出素子２１は、外部から入力される荷重に応じて自己が歪むことにより抵抗値が変化し、この抵抗値の変化に基づき歪みを検出することが可能となる。上述したように荷重印加部１１に入力される荷重に応じて起歪体１０が撓んで変形し、当該変形により歪検出部２０に歪みが生じる。本荷重検出装置１は、この歪検出部２０に生じた歪みに基づき起歪体１０に入力された荷重を検出する。

複数の歪検出部２０の夫々は、複数の歪検出素子２１を電気的に接続して形成されたホイートストンブリッジ回路を有する。このようなホイートストンブリッジ回路が図３に示される。本実施形態では、歪検出部２０Ａを構成する歪検出素子２１により第１のホイートストンブリッジ回路２２が形成される。特に、第１のホイートストンブリッジ回路２２を構成する歪検出素子２１を、歪検出素子Ｒａ１、歪検出素子Ｒａ２、歪検出素子Ｒａ３、及び歪検出素子Ｒａ４とすると、歪検出素子Ｒａ１と歪検出素子Ｒａ２との接続点に電源電圧（図３では５Ｖ）が印加され、歪検出素子Ｒａ３と歪検出素子Ｒａ４との接続点が接地される。歪検出素子Ｒａ１と歪検出素子Ｒａ３との接続点、及び歪検出素子Ｒａ２と歪検出素子Ｒａ４との接続点は後述する演算部３０と接続される。

一方、歪検出部２０Ｂを構成する歪検出素子２１により第２のホイートストンブリッジ回路２３が形成される。特に、第２のホイートストンブリッジ回路２３を構成する歪検出素子２１を、歪検出素子Ｒｂ１１、歪検出素子Ｒｂ１２、歪検出素子Ｒｂ２１、歪検出素子Ｒｂ２２、歪検出素子Ｒｂ３１、歪検出素子Ｒｂ３２、歪検出素子Ｒｂ４１、歪検出素子Ｒｂ４２とすると、歪検出素子Ｒｂ１１と歪検出素子Ｒｂ１２とが直列に接続されて歪検出素子群２２Ａを構成し、歪検出素子Ｒｂ２１と歪検出素子Ｒｂ２２とが直列に接続されて歪検出素子群２２Ｂを構成し、歪検出素子Ｒｂ３１と歪検出素子Ｒｂ３２とが直列に接続されて歪検出素子群２２Ｃを構成し、歪検出素子Ｒｂ４１と歪検出素子Ｒｂ４２とが直列に接続されて歪検出素子群２２Ｄを構成する。このように夫々２つの歪検出素子２１が直列接続された４つの歪検出素子群２２Ａ−２２Ｄによりホイートストンブリッジ回路が構成される。歪検出素子群２２Ａと歪検出素子群２２Ｂとの接続点に電源電圧（図３では５Ｖ）が印加され、歪検出素子群２２Ｃと歪検出素子群２２Ｄとの接続点が接地される。歪検出素子群２２Ｂと歪検出素子群２２Ｃとの接続点、及び歪検出素子群２２Ａと歪検出素子群２２Ｄとの接続点は後述する演算部３０と接続される。

図２に示すように、本実施形態では、第１のホイートストンブリッジ回路２２を構成する歪検出素子２１と、第２のホイートストンブリッジ回路２３を構成する歪検出素子２１とが、起歪体１０の上面視における荷重印加部１１を中心に互いに対称に配置されている。「荷重印加部１１を中心に互いに対称に配置されている」とは、起歪体１０の上面視において、荷重印加部１１を中心にＺ軸を回転中心として１８０度回転した場合に、回転前の第１のホイートストンブリッジ回路２２を構成する歪検出素子２１の位置に、回転後の第１のホイートストンブリッジ回路２２を構成する歪検出素子２１が位置し、回転前の第２のホイートストンブリッジ回路２３を構成する歪検出素子２１の位置に、回転後の第２のホイートストンブリッジ回路２３を構成する歪検出素子２１が位置することを意味する。

また、特に本実施形態では、第１のホイートストンブリッジ回路２２を構成する歪検出素子２１は、起歪体１０の上面視において、第２のホイートストンブリッジ回路２３を構成する歪検出素子２１よりも、荷重印加部１１のＹ方向の中心部に近い側に配置されている。

演算部３０は、歪検出部２０の検出結果に基づいて、荷重印加部１１に入力された荷重を演算する。演算部３０は、上述した２つのホイートストンブリッジ回路の検出結果を用いて荷重の大きさを演算する。図３のようにホイートストンブリッジ回路を構成することで、荷重印加部１１に入力された荷重に応じて歪検出素子２１の抵抗値が変化する。演算部３０は、このような抵抗値の変化を電圧又は電流の変化により求め、荷重を演算する。

ここで、上述したように荷重検出装置１は荷重印加部１１に荷重が入力されるが、荷重印加部１１に入力された荷重が所期の入力位置及び入力方向に対してずれて入力されることがある。所期の入力位置及び入力方向とは、予め設定された入力位置であり、複数の歪検出部２０の中心部であって、荷重入力前の起歪体１０の面１０Ａに対して直交する方向が相当する。本実施形態では、このような入力位置及び入力方向に対して荷重の入力がずれて行われることは「偏荷重」と称される。このような偏荷重が荷重印加部１１に入力された場合には、演算部３０の演算結果に誤差が含まれることになる。

そこで、演算部３０は、第１のホイートストンブリッジ回路２２の出力と、第２のホイートストンブリッジ回路２３の出力との差異に基づいて、当該演算部３０の演算結果に含まれる、偏荷重に応じた誤差を算定する。

図４には、荷重印加部１１に偏荷重でない荷重が入力された場合（通常入力）及び偏荷重があった場合（偏荷重入力）の印加荷重と、第１のホイートストンブリッジ回路２２の出力及び第２のホイートストンブリッジ回路２３の出力との関係（ｙ方向の偏荷重入力があった場合）が示される。図４に示されるように、偏荷重でない荷重が入力された場合には、第１のホイートストンブリッジ回路２２の出力と第２のホイートストンブリッジ回路２３の出力との間には差異が無い。

一方、例えば荷重印加部１１に対してＹ方向（図２参照）にずれて荷重が入力された場合には、第１のホイートストンブリッジ回路２２を構成する歪検出素子２１はＹ方向における中心部に集まっているため、第１のホイートストンブリッジ回路２２の出力は、Ｙ方向に互いに離間して歪検出素子２１が配置されている第２のホイートストンブリッジ回路２３の出力よりも通常入力の結果に対して大きく逸脱することになる。このため、偏荷重があった場合には図４に示されるように第１のホイートストンブリッジ回路２２の出力と、第２のホイートストンブリッジ回路２３の出力との間に差異が生じることになる。そこで、演算部３０は、第１のホイートストンブリッジ回路２２の出力と、第２のホイートストンブリッジ回路２３の出力との間の差異により偏荷重の大きさを推定し、演算結果を補正する。具体的には、第１のホイートストンブリッジ回路２２の出力と、第２のホイートストンブリッジ回路２３の出力とに差異がある場合に偏荷重があったと判定（推定）し、係る場合には図４に示されるような特性図を用いて、差異の大きさに基づいて印加荷重を特定すると良い。

２．第２の実施形態
次に、荷重検出装置１の第２の実施形態について説明する。上記第１の実施形態では、第２のホイートストンブリッジ回路２３を構成する歪検出素子２１のみが２つの歪検出素子２１を直列に接続して構成されるとして説明したが、本実施形態では、第１のホイートストンブリッジ回路２２を構成する歪検出素子２１も２つの歪検出素子２１を直列に接続して構成される。

図５には、第２の実施形態に係る荷重検出装置１の下面図が示される。また、図６には、歪検出素子２１の接続形態が示される。第１のホイートストンブリッジ回路２２は、歪検出素子Ｒａ１１と歪検出素子Ｒａ１２とが直列に接続されて歪検出素子群２１Ａを構成し、歪検出素子Ｒａ２１と歪検出素子Ｒａ２２とが直列に接続されて歪検出素子群２１Ｂを構成し、歪検出素子Ｒａ３１と歪検出素子Ｒａ３２とが直列に接続されて歪検出素子群２１Ｃを構成し、歪検出素子Ｒａ４１と歪検出素子Ｒａ４２とが直列に接続されて歪検出素子群２１Ｄを構成する。このように夫々２つの歪検出素子２１が直列接続された４つの歪検出素子群２１Ａ−２１Ｄによりホイートストンブリッジ回路が構成される。歪検出素子群２１Ａと歪検出素子群２１Ｂとの接続点に電源電圧（図６では５Ｖ）が印加され、歪検出素子群２１Ｃと歪検出素子群２１Ｄとの接続点が接地される。歪検出素子群２１Ｂと歪検出素子群２１Ｃとの接続点、及び歪検出素子群２１Ａと歪検出素子群２１Ｄとの接続点は演算部３０と接続される。

一方、第２のホイートストンブリッジ回路２３は、第１の実施形態と同様に構成される。このため、説明は省略する。

図７には、本実施形態に係る荷重印加部１１に偏荷重でない荷重が入力された場合（通常入力）及び偏荷重があった場合（偏荷重入力）の印加荷重と、第１のホイートストンブリッジ回路２２の出力及び第２のホイートストンブリッジ回路２３の出力との関係が示される。本実施形態でも、第１の実施形態と同様に、第１のホイートストンブリッジ回路２２の出力と、第２のホイートストンブリッジ回路２３の出力と差異がある場合に偏荷重があったと判定し、図７に示されるような特性図を用いて、差異の大きさに基づいて印加荷重を特定することが可能である。

３．第３の実施形態
次に、荷重検出装置１の第３の実施形態について説明する。上記第１の実施形態及び第２の実施形態では、第１のホイートストンブリッジ回路２２を構成する歪検出素子２１と、第２のホイートストンブリッジ回路２３を構成する歪検出素子２１とが、起歪体１０の上面視における荷重印加部１１を中心に互いに対称に配置されていたが、第３の実施形態では、第１のホイートストンブリッジ回路２２を構成する歪検出素子２１と、第２のホイートストンブリッジ回路２３を構成する歪検出素子２１とが、起歪体１０の上面視における荷重印加部１１を中心に互いに非対称に配置されている点で異なる。

図８には、第３の実施形態に係る荷重検出装置１の下面図が示される。第３の実施形態では、図５に示される第２の実施形態の歪検出素子２１の配置に対し、歪検出素子Ｒａ１１と歪検出素子Ｒｂ１１との位置が互いに入れ替わり、歪検出素子Ｒａ２１と歪検出素子Ｒｂ２１との位置が互いに入れ替わり、歪検出素子Ｒａ３１と歪検出素子Ｒｂ３１との位置が互いに入れ替わり、歪検出素子Ｒａ４１と歪検出素子Ｒｂ４１との位置が互いに入れ替わるように配置される。この場合でも、上記実施形態と同様に、第１のホイートストンブリッジ回路２２の出力と、第２のホイートストンブリッジ回路２３の出力と差異に基づいて荷重印加部１１に偏荷重が入力された場合であっても、演算部３０の演算結果を補正することが可能である。

４．第４の実施形態
次に、荷重検出装置１の第４の実施形態について説明する。上記実施形態では、起歪体１０が直方体で構成されていたが、本実施形態では起歪体１０が円板状に構成される点で上記第１−第３の実施形態と異なる。

図９には、第４の実施形態に係る荷重検出装置１の下面図が示される。また、図１０には、歪検出素子２１の接続形態が示される。図９に示されるように、起歪体１０は円板状に形成され、中心部に起歪体１０を軸方向に貫通する貫通孔７０を備えている。本実施形態では、図１と同様、起歪体１０は筒状の支持部１２を介して載置面２との間に隙間３を有するように支持される。

起歪体１０は、外環部７１と内環部７２とを有して構成される。外環部７１と内環部７２とは径方向に連続して構成される。起歪体１０を軸方向に見て、径方向外側の部位が外環部７１に相当する。また、外環部７１の径方向内側が内環部７２に相当する。本実施形態では、外環部７１は厚さが均一に形成される。一方、内環部７２は、径方向内側になる程、厚さが薄く形成される。上述のように、起歪体１０の径方向中央部には、貫通孔７０が形成される。このため、内環部７２は、外環部７１との境界から貫通孔７０に向かって次第に薄くなるように形成される。本実施形態では、内環部７２は、軸方向に沿った断面がテーパー状になるように面１０Ａが形成され、軸方向に沿った断面が平坦になるように面１０Ｂが形成される。

本実施形態では、歪検出部２０は外環部７１及び内環部７２における面１０Ｂに配置される。歪検出部２０のうちの一方の歪検出部２０Ａと他方の歪検出部２０Ｂとは、夫々、上面視が櫛歯状の櫛歯状部を有して構成される。櫛歯状とは、櫛の歯のように根元側から所定の方向に突出する複数の突出部を有するように形成された形態である。一方の歪検出部２０Ａと他方を歪検出部２０Ｂとは、突出部の延出方向が貫通孔７０の径方向と平行になるように配置される。また、本実施形態では、一方の歪検出部２０Ａは、他方の歪検出部２０Ｂの径方向内側に配置される。

また、本実施形態では、歪検出素子Ｒａ１と歪検出素子Ｒｂ１とが対となり、歪検出素子Ｒａ２と歪検出素子Ｒｂ２とが対となり、歪検出素子Ｒａ３と歪検出素子Ｒｂ３とが対となり、歪検出素子Ｒａ４と歪検出素子Ｒｂ４とが対となって櫛歯状を形成する。夫々の歪検出素子の端部には接続部７３が設けられ、歪検出素子Ｒａ２及び歪検出素子Ｒｂ２と歪検出素子Ｒａ４及び歪検出素子Ｒｂ４との接続部７３が、歪検出素子Ｒａ１及び歪検出素子Ｒｂ１と歪検出素子Ｒａ３及び歪検出素子Ｒｂ３との接続部７３と、貫通孔７０の中心部とを結ぶ線上に位置するように構成される。

歪検出部２０Ａを構成する歪検出素子２１により第１のホイートストンブリッジ回路２２が形成され、歪検出部２０Ｂを構成する歪検出素子２１により第２のホイートストンブリッジ回路２３が形成される。第１のホイートストンブリッジ回路２２を構成する歪検出素子２１とは、歪検出素子Ｒａ１、歪検出素子Ｒａ２、歪検出素子Ｒａ３、及び歪検出素子Ｒａ４である。第２のホイートストンブリッジ回路２３を構成する歪検出素子２１とは、歪検出素子Ｒｂ１、歪検出素子Ｒｂ２、歪検出素子Ｒｂ３、及び歪検出素子Ｒｂ４である。本実施形態では、歪検出素子Ｒａ１、歪検出素子Ｒａ２、歪検出素子Ｒｂ１、及び歪検出素子Ｒｂ２と、歪検出素子Ｒａ３、及び歪検出素子Ｒａ４、歪検出素子Ｒｂ３、及び歪検出素子Ｒｂ４とが、起歪体１０の上面視における配置中心が貫通孔７０の中心（軸心）に対して対称になるように配置される。

本実施形態では、貫通孔７０よりも直径が大きい球状体或いは部分球状体を起歪体１０の径方向中央部に載置し、荷重の入力が行われる。したがって、起歪体１０における球状体或いは部分球状体の接触部が荷重印加部１１にあたる。このような荷重印加部１１は、円形状に構成される。

５．第５の実施形態
上記第４の実施形態では、起歪体１０が円板状に構成され、全ての歪検出部２０Ａが歪検出部２０Ｂの径方向内側に配置されるとして説明したが、本実施形態では、全ての歪検出部２０Ａが歪検出部２０Ｂの径方向内側に配置されない点で第４の実施形態と異なる。

本実施形態では、第１のホイートストンブリッジ回路２２及び第２のホイートストンブリッジ回路２３のうち少なくともいずれか一方のホイートストンブリッジ回路を構成する歪検出素子２１は、起歪体１０の上面視における配置中心が荷重印加部１１の中心部からずれて配置される。

第１のホイートストンブリッジ回路２２を構成する歪検出素子２１とは、歪検出素子Ｒａ１、歪検出素子Ｒａ２、歪検出素子Ｒａ３、及び歪検出素子Ｒａ４である。第２のホイートストンブリッジ回路２３を構成する歪検出素子２１とは、歪検出素子Ｒｂ１、歪検出素子Ｒｂ２、歪検出素子Ｒｂ３、及び歪検出素子Ｒｂ４である。本実施形態では、歪検出素子Ｒａ１、歪検出素子Ｒａ２、歪検出素子Ｒａ３、及び歪検出素子Ｒａ４と、歪検出素子Ｒｂ１、歪検出素子Ｒｂ２、歪検出素子Ｒｂ３、及び歪検出素子Ｒｂ４との双方が起歪体１０の上面視における配置中心が荷重印加部１１の中心部からずれて配置される。

具体的には、図１１に示されるように、歪検出素子Ｒａ１は歪検出素子Ｒｂ１の径方向外側に配置され、歪検出素子Ｒａ２は歪検出素子Ｒｂ２の径方向外側に配置される。また、歪検出素子Ｒａ３は歪検出素子Ｒｂ３の径方向内側に配置され、歪検出素子Ｒａ４は歪検出素子Ｒｂ４の径方向内側に配置される。

６．第６の実施形態
上記第４の実施形態では、歪検出素子Ｒａ２及び歪検出素子Ｒｂ２と歪検出素子Ｒａ４及び歪検出素子Ｒｂ４との接続部７３が、歪検出素子Ｒａ１及び歪検出素子Ｒｂ１と歪検出素子Ｒａ３及び歪検出素子Ｒｂ３との接続部７３と、貫通孔７０の中心部とを結ぶ線上に位置するように構成されるとして説明したが、図１２に示されるように、歪検出素子Ｒａ２及び歪検出素子Ｒｂ２と歪検出素子Ｒａ４及び歪検出素子Ｒｂ４との接続部７３が、歪検出素子Ｒａ１及び歪検出素子Ｒｂ１と歪検出素子Ｒａ３及び歪検出素子Ｒｂ３との接続部７３と、貫通孔７０の中心部とを結ぶ線上に位置しないように構成することも可能である。図１２では、歪検出素子Ｒａ１、Ｒａ３、Ｒｂ１、Ｒａ３の接続部７３と、歪検出素子Ｒａ１、Ｒａ３、Ｒｂ１、Ｒａ３の接続部７３とが貫通孔７０の中心を軸心として９０度ずれた位置に設けられている。

本発明は、荷重を検出する荷重検出装置に用いることが可能である。

１：荷重検出装置
１０：起歪体
１０Ａ：面
１０Ｂ：面
１１：荷重印加部
１２：支持部
２０：歪検出部
２２：第１のホイートストンブリッジ回路
２３：第２のホイートストンブリッジ回路
３０：演算部

Claims (5)

1. 一方の面に荷重が入力される荷重印加部を有する起歪体と、
   前記一方の面とは反対側の他方の面に前記荷重印加部に入力された荷重に応じて前記起歪体を変形可能に支持する支持部と、
   前記一方の面及び前記他方の面の何れか一方であって、前記起歪体の上面視における前記荷重印加部と前記支持部との間に設けられ、前記荷重印加部に入力される荷重に応じた歪を検出する複数の歪検出部と、
   前記歪検出部の検出結果に基づいて、前記荷重印加部に入力された荷重を演算する演算部と、を備え、
   前記複数の歪検出部の夫々は、複数の歪検出素子を電気的に接続して形成されたホイートストンブリッジ回路を有し、
   複数の前記ホイートストンブリッジ回路のうちの１つである第１のホイートストンブリッジ回路の出力と、前記複数の前記ホイートストンブリッジ回路のうちの前記第１のホイートストンブリッジ回路とは異なる第２のホイートストンブリッジ回路の出力との差異に基づいて、前記演算部の演算結果に含まれる、前記荷重印加部に入力された荷重が所期の入力位置及び入力方向に対してずれて入力されたことによる偏荷重に応じた誤差を算定する荷重検出装置。
2. 前記第１のホイートストンブリッジ回路を構成する歪検出素子と、前記第２のホイートストンブリッジ回路を構成する歪検出素子とが、前記起歪体の上面視における前記荷重印加部を中心に互いに対称に配置されている請求項１に記載の荷重検出装置。
3. 前記第１のホイートストンブリッジ回路を構成する歪検出素子と、前記第２のホイートストンブリッジ回路を構成する歪検出素子とが、前記起歪体の上面視における前記荷重印加部を中心に互いに非対称に配置されている請求項１に記載の荷重検出装置。
4. 前記第１のホイートストンブリッジ回路を構成する歪検出素子は、前記起歪体の上面視において、前記第２のホイートストンブリッジ回路を構成する歪検出素子よりも、前記荷重印加部の中心部に近い側に配置されている請求項１から３のいずれか一項に記載の荷重検出装置。
5. 前記第１のホイートストンブリッジ回路及び前記第２のホイートストンブリッジ回路のうち少なくともいずれか一方のホイートストンブリッジ回路を構成する歪検出素子は、前記起歪体の上面視における配置中心が前記荷重印加部の中心部からずれて配置されている請求項１から３のいずれか一項に記載の荷重検出装置。

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