WO2010041395A1 - 重量センサ - Google Patents

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WO2010041395A1
WO2010041395A1 PCT/JP2009/005096 JP2009005096W WO2010041395A1 WO 2010041395 A1 WO2010041395 A1 WO 2010041395A1 JP 2009005096 W JP2009005096 W JP 2009005096W WO 2010041395 A1 WO2010041395 A1 WO 2010041395A1
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WO
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strain
cylindrical portion
weight sensor
central axis
mounting member
Prior art date
Application number
PCT/JP2009/005096
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English (en)
French (fr)
Inventor
大林正彦
緒方基樹
石田裕昭
小川孝昭
野村和宏
Original Assignee
パナソニック株式会社
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Priority to US14/306,142 priority patent/USRE45883E1/en
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H45/00—Folding thin material
    • B65H45/12—Folding articles or webs with application of pressure to define or form crease lines
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01G—WEIGHING
    • G01G3/00—Weighing apparatus characterised by the use of elastically-deformable members, e.g. spring balances
    • G01G3/12—Weighing apparatus characterised by the use of elastically-deformable members, e.g. spring balances wherein the weighing element is in the form of a solid body stressed by pressure or tension during weighing
    • G01G3/14—Weighing apparatus characterised by the use of elastically-deformable members, e.g. spring balances wherein the weighing element is in the form of a solid body stressed by pressure or tension during weighing measuring variations of electrical resistance
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00—Measuring force or stress, in general
    • G01L1/20—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress
    • G01L1/22—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress using resistance strain gauges
    • G01L1/2206—Special supports with preselected places to mount the resistance strain gauges; Mounting of supports
    • G01L1/2231—Special supports with preselected places to mount the resistance strain gauges; Mounting of supports the supports being disc- or ring-shaped, adapted for measuring a force along a single direction

Definitions

  • the present invention relates to a weight sensor for measuring a load applied to an object to be measured such as a vehicle seat.
  • FIG. 25 is a perspective view of a conventional weight sensor 501 described in Patent Document 1.
  • FIG. FIG. 26 is a development view of the strain body 101 of the weight sensor 501.
  • FIG. 27 is a circuit diagram of the weight sensor 501.
  • the strain body 101 has a cylindrical outer surface extending to the central axis 501A.
  • a pair of lateral strain resistance elements 102, a pair of longitudinal strain resistance elements 103, a power supply electrode 104, a ground (GND) electrode 105, and an output electrode 106 are provided on the outer surface of the strain generating body 101.
  • a circuit pattern 107 that electrically connects them is also provided on the outer surface of the strain generating body 101 to form a bridge circuit as shown in FIG.
  • FIG. 28 is a side sectional view of the object 502 to which the weight sensor 501 is attached.
  • the weight sensor 501 is sandwiched between the attachment members 108 in the direction of the central axis 501A.
  • the resistance value of the pair of longitudinal strain resistance elements 103 decreases and the pair of lateral strain resistance elements 102.
  • the resistance value increases.
  • the pair of longitudinal strain resistance elements 103 and the pair of lateral strain resistance elements 102 form a bridge circuit with the power supply electrode 104, the GND electrode 105, the output electrode 106, and the circuit pattern 107.
  • An output signal is output according to the compression force acting on the body 101. This output signal is output to an external circuit through a lead wire electrically connected to the power supply electrode 104, the GND electrode 105, and the output electrode 106, and the weight sensor 501 outputs the applied load as an electrical signal.
  • the strain generating body 101 since the compressive force is applied to the strain generating body 101 in the direction of the central axis 501A of the cylindrical shape, the strain generating body 101 itself prevents deformation of the strain resistance elements 102 and 103. Therefore, the resistance values of the strain resistance elements 102 and 103 are unlikely to change, and the output signal output from the weight sensor 501 is reduced according to the compression force.
  • FIG. 29 and 30 are an exploded perspective view and a side sectional view of a conventional weight sensor 601 described in Patent Document 2, respectively.
  • FIG. 31 is a bottom view of the insulating substrate 311 of the weight sensor 601.
  • the insulating substrate 311 has a substantially square shape and is made of stainless steel containing about 0.1% by weight of nickel.
  • a power supply electrode 312, a pair of output electrodes 313, a GND electrode 314, four compression side strain resistance elements 315, a tension side strain resistance element 316 and a circuit pattern 317 are provided on the lower surface of the insulating substrate 311. It has been.
  • the power electrode 312, the output electrode 313, the GND electrode 314, and the circuit pattern 317 are made of silver.
  • the power supply electrode 312, the pair of output electrodes 313, the GND electrode 314, the four compression side strain resistance elements 315, and the tension side strain resistance element 316 are electrically connected by a circuit pattern 317 to form a bridge circuit.
  • the pressing member 320 is made of a stainless material containing about 4% by weight of nickel.
  • the pressing member 320 has a contact portion 321 that presses the vicinity of the upper surface of the detection hole 319 of the insulating substrate 311, and a male screw 322 is formed over the lower outer surface.
  • a detent projection 323 is provided on the outer surface at the center in the longitudinal direction of the pressing member 320.
  • a mounting male screw 324 is formed on the outer surface of the pressing member 320.
  • the attachment member 325 is made of metal.
  • An insertion hole 326 through which the pressing member 320 is inserted is provided substantially at the center of the attachment member 325.
  • FIG. 32 is a bottom view of the mounting member 325.
  • a stopper 327 formed by cutting or forging is provided around the insertion hole 326 on the lower surface of the mounting member 325.
  • fixing holes 328 that penetrate from the upper surface to the lower surface are provided.
  • a clamping contact portion 329 that protrudes from the lower surface and that forms a flat surface at the tip is provided.
  • a hexagonal locking portion 330 having a step around the insertion hole 326 is provided on the upper surface of the mounting member 325. The locking projection 330 is locked to the locking portion 330 in the pressing member 320.
  • the male screw 322 of the pressing member 320 passes through the insertion hole 326 of the attachment member 325 and passes through the detection hole 319 in the insulating substrate 311.
  • a male screw 322 protruding downward is screwed into a fixing member 331 made of a nut to fix the pressing member 324 to the mounting member 325.
  • FIG. 33 is a top view of the mounting member 332.
  • the attachment member 332 is made of metal.
  • a stopper hole 333 is provided in the approximate center of the mounting member 332 from the upper surface downward.
  • a lower portion of the male screw 322 of the pressing member 320 is accommodated in the stopper hole 333.
  • four stoppers 334 formed by forging are provided around the stopper hole 333 on the upper surface of the mounting member 332.
  • the strain resistance elements 315 and 316 on the insulating substrate 311 are opposed to portions other than the four stoppers 334 in the mounting member 332.
  • ⁇ Fixing holes 335 penetrating from the upper surface to the lower surface are provided at the four apexes of the mounting member 332.
  • Four clamping contact portions 336 protrude from the upper surface of the mounting member 332 around the four fixing holes 335, and the tips of the clamping contact portions 336 are located on the same plane.
  • Four fixing holes 328 of the mounting member 325, four fixing holes 318 of the insulating substrate 311, and four fixing holes 335 of the mounting member 332 are respectively inserted into the fixing members 337 including four screws.
  • the insulating substrate 311 is sandwiched between the sandwiching contact portion 329 of the mounting member 325 and the sandwiching contact portion 336 of the mounting member 332.
  • a portion around the detection hole 319 of the insulating substrate 311 can be displaced in the vertical direction with respect to the mounting members 325 and 332.
  • An integrated circuit (IC) 340 is mounted on the lower surface of the circuit board 339.
  • the IC 340 is electrically connected to the power supply electrode 312, the output electrode 313, and the GND electrode 314 on the insulating substrate 311 through a conductive member 341 made of a gold wire and silicon rubber.
  • the case 342 is provided with a connector portion 343 that protrudes outward.
  • Six connector terminals 344 that are electrically connected to the IC 340 are provided inside the connector portion 343.
  • the stopper 334 of the mounting member 332 comes into contact with the insulating substrate 311 to prevent plastic deformation of the insulating substrate 311.
  • the stopper 327 of the mounting member 325 contacts the insulating substrate 311 to prevent plastic deformation of the insulating substrate 311.
  • the stoppers 327 and 334 are formed by cutting or forging, the cost of manufacturing the stoppers 327 and 334 is high, and the price of the weight sensor 601 is high.
  • the weight sensor includes a strain body, a first strain resistance provided on the outer surface of the strain body, and a pressing member that applies a load to the strain body.
  • the strain body includes a cylindrical portion having a through hole having a cylindrical shape extending along the central axis and surrounding the central axis, and a protrusion protruding from the inner surface of the cylindrical portion.
  • the pressing member applies a moment force to the cylindrical portion by moving along the central axis.
  • the resistance value of the strain resistance of this weight sensor changes greatly, and this weight sensor can measure the load with high sensitivity.
  • FIG. 1 is a side sectional view of a weight sensor according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2 is a side view of the weight sensor in the first embodiment.
  • FIG. 3A is a perspective view of the strain body of the weight sensor in the first embodiment.
  • 3B is a cross-sectional view of the strain body shown in FIG. 3A.
  • FIG. 3C is a development view of the cylindrical portion of the strain body of the weight sensor according to Embodiment 1.
  • FIG. 4 is a circuit diagram of the weight sensor in the first embodiment.
  • FIG. 5 is an enlarged side sectional view of the weight sensor according to the first embodiment.
  • FIG. 6 is a side view of the weight sensor in the first embodiment.
  • FIG. 7 is a side sectional view of the weight sensor according to the first embodiment.
  • FIG. 8 is a side view of the weight sensor according to the first embodiment.
  • FIG. 9 is a side sectional view of the weight sensor according to Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 10 is a side view of the weight sensor according to the second embodiment.
  • FIG. 11A is a perspective view of a strain body of the weight sensor according to Embodiment 2.
  • 11B is a cross-sectional view of the strain body shown in FIG. 11A.
  • FIG. 11C is a development view of the cylindrical portion of the strain body of the weight sensor according to Embodiment 2.
  • FIG. 12 is a circuit diagram of the weight sensor in the second embodiment.
  • FIG. 13 is a side sectional view of the weight sensor according to the second embodiment.
  • FIG. 14 is a side sectional view of the weight sensor according to the second embodiment.
  • FIG. 15 is a side view of the weight sensor according to the second embodiment.
  • FIG. 16 is a side sectional view of the weight sensor according to the second embodiment.
  • FIG. 17 is a side view of the weight sensor according to the second embodiment.
  • FIG. 18 is a side sectional view of the weight sensor according to Embodiment 3 of the present invention.
  • FIG. 19 is a side sectional view of the weight sensor according to the third embodiment.
  • 20A is a perspective view of the strain body of the weight sensor according to Embodiment 1.
  • FIG. 20B is a bottom perspective view of the strain body shown in FIG. 20A.
  • 20C is a cross-sectional view of the strain body shown in FIG. 20A.
  • FIG. 20D is a development view of the cylindrical portion of the strain body of the weight sensor according to Embodiment 3.
  • FIG. 21 is a circuit diagram of the weight sensor in the third embodiment.
  • FIG. 22 is a top view of a weight sensor mounting member according to the third embodiment.
  • FIG. 23 is a perspective view of a weight sensor mounting member according to the third embodiment.
  • FIG. 24 is a side sectional view of the weight sensor according to the third embodiment.
  • FIG. 25 is a perspective view of a conventional weight sensor.
  • FIG. 26 is a development view of a strain generating body of a conventional weight sensor.
  • FIG. 27 is a circuit diagram of a conventional weight sensor.
  • FIG. 28 is a side sectional view of a conventional weight sensor.
  • FIG. 29 is an exploded perspective view of another conventional weight sensor.
  • FIG. 30 is a side sectional view of the conventional weight sensor shown in FIG.
  • FIG. 31 is a bottom view of the insulating substrate of the conventional weight sensor shown in FIG.
  • FIG. 32 is a bottom view of the mounting member of the conventional weight sensor shown in FIG.
  • FIG. 33 is a top view of another mounting member in the conventional weight sensor shown in FIG.
  • FIG. 1 and 2 are a side sectional view and a side view, respectively, of a weight sensor 1001 according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 3A is a perspective view of the strain body 111 of the weight sensor 1001.
  • FIG. 3B is a cross-sectional view of the strain body 111.
  • FIG. 3C is a development view of the cylindrical portion 111 ⁇ / b> Y of the strain body 111.
  • FIG. 4 is a circuit diagram of the weight sensor 1001.
  • the metal lower mounting portion 123 having the hole 125 supports the lower end 111B of the strain body 111 via an elastic body 124 made of sheet rubber.
  • a metal upper mounting portion 126 having a hole 129 and a caulking hole 130 supports the upper end 111A of the strain body 111 via an elastic body 128 made of sheet rubber.
  • the lower attachment portion 123 and the upper attachment portion 126 constitute a support member 132.
  • the resin case 133 has a caulking portion 134.
  • the support member 132 is fixed to the case 133 by inserting the caulking portion 134 into the caulking hole 130 of the upper mounting portion 126 and caulking the tip of the caulking portion 134.
  • the case 133 accommodates a circuit board 135 made of polyimide.
  • the strain body 111 includes a cylindrical portion 111Y having a cylindrical shape (cylindrical shape in the first embodiment) that extends along the central axis 111C and surrounds the central axis 111C. Has a through hole 111J extending along the central axis 111C.
  • the strain body 111 is installed so that the central axis 111C is in the vertical direction.
  • the cylindrical portion 111Y has an upper end 111A and a lower end 111B positioned on opposite sides along the central axis 111C, and is positioned on the opposite side of the outer side surface 111D and the outer side surface 111D facing the outer side of the cylindrical shape.
  • the strain body 111 further has an inner side surface 111E facing the shaft 111C.
  • the strain body 111 further includes a protrusion 122 that protrudes from the inner surface 111E of the cylindrical portion 111Y toward the central axis 111C.
  • the strain body 111 is made of a plate made of a hard but deformable material, and at least its outer surface 111D has an insulating property.
  • the strain body 111 includes a metal plate such as ferritic stainless steel and a glass layer provided on the surface (outer surface 111D) of the metal plate.
  • the outer surface 111D is provided with power supply electrodes 112 and 113, output electrodes 114 and 115, and a ground (GND) electrode 116 made of Ag and located in the vicinity of each other.
  • GND ground
  • An intermediate peripheral portion 111F that is located between the upper end 111A and the lower end 111B and is provided at a position where the surface perpendicular to the central axis 111C and the cylindrical portion 111Y intersect is defined for the cylindrical portion 111Y.
  • the ends 111A and 111B are perpendicular to the central axis 111C
  • the intermediate peripheral portion 111F is located in the middle between the ends 111A and 111B.
  • the intermediate peripheral portion 111F divides the outer surface 111D of the cylindrical portion 111Y into an upper outer surface portion 111G and a lower outer surface portion 111H. That is, the upper outer surface portion 111G is positioned between the intermediate peripheral portion 111F and the upper end 111A, and the lower outer surface portion 111H is positioned between the intermediate peripheral portion 111F and the lower end 111B.
  • the protrusion 122 protrudes from the inner surface 111E of the intermediate peripheral portion 111F of the cylindrical portion 111Y toward the central axis 111C.
  • Lower strain resistances 117 and 119 are provided on the lower outer surface portion 111H.
  • the lower strain resistance 117 includes terminals 117C and 117D, and includes strain resistance elements 117A and 117B connected in series between the terminals 117C and 117D.
  • the strain resistance elements 117A and 117B have a resistance value that changes in accordance with the geometric strain generated by the applied stress. Therefore, the resistance value between the terminals 117C and 117D of the lower strain resistance 117 is the strain resistance. It changes in accordance with the geometric strain generated by the stress applied to the elements 117A and 117B, that is, the strain resistance 117.
  • the lower strain resistance 119 includes terminals 119C and 119D, and includes strain resistance elements 119A and 119B connected in series between the terminals 119C and 119D.
  • the strain resistance elements 119A and 119B have a resistance value that changes in accordance with the geometric strain generated by the applied stress. Therefore, the resistance value between the terminals 119C and 119D of the lower strain resistance 119 is the strain resistance. It changes in accordance with the geometric strain generated by the stress applied to the elements 119A and 119B, that is, the strain resistance 119.
  • a terminal 117D of the lower strain resistance 117 is electrically connected to the power supply electrode 112 by a circuit pattern 118, and a terminal 117C is connected to the output electrode 114 by a circuit pattern 118.
  • the terminal 119C of the lower strain resistance 119 is electrically connected to the output electrode 115 by the circuit pattern 118, and the terminal 119D is electrically connected to the GND electrode 116 by the circuit pattern 118.
  • Upper strain resistances 120 and 121 are provided on the upper outer surface portion 111G.
  • the upper strain resistance 120 includes terminals 120C and 120D, and includes strain resistance elements 120A and 120B connected in series between the terminals 120C and 120D.
  • the strain resistance elements 120A and 120B have a resistance value that changes in accordance with the geometric strain generated by the applied stress. Therefore, the resistance value between the terminals 120C and 120D of the upper strain resistance 120 is the strain resistance element.
  • 120A, 120B that is, changes according to the geometric strain generated by the stress applied to the strain resistance 120.
  • the upper strain resistance element 121 includes terminals 121C and 121D, and includes the strain resistance elements 121A and 121B connected in series between the terminals 121C and 121D.
  • the strain resistance elements 121A and 121B have a resistance value that changes in accordance with the geometric strain generated by the applied stress. Therefore, the resistance value between the terminals 121C and 121D of the upper strain resistance 121 is the strain resistance element. 121A, 121B, that is, changes in accordance with the geometric strain generated by the stress applied to the strain resistance 121.
  • the terminal 120D of the upper strain resistance 120 is electrically connected to the GND electrode 116 by the circuit pattern 118, and the terminal 120C is connected to the output electrode 114 by the circuit pattern 118.
  • the terminal 121D of the upper strain resistance element 121 is electrically connected to the power supply electrode 113 by the circuit pattern 118, and the terminal 121C is electrically connected to the output electrode 115 by the circuit pattern 118.
  • the lower distortion resistors 117 and 119 and the upper distortion resistors 120 and 121 constitute a bridge circuit.
  • the strain resistance elements 117A and 117B are alternately arranged with the strain resistance elements 119A and 119B along the circumferential direction perpendicular to the central axis 111C of the outer surface 111D of the strain body 111. That is, along the circumferential direction of the outer surface 111D, the strain resistance element 117A is located between the strain resistance elements 119A and 119B, and the strain resistance element 119A is located between the strain resistance elements 117A and 117B. Further, along the circumferential direction of the outer surface 111D, the strain resistance element 117B is located between the strain resistance elements 119A and 119B, and the strain resistance element 119B is located between the strain resistance elements 117A and 117B.
  • the strain resistance elements 120A and 120B are alternately arranged with the strain resistance elements 121A and 121B along the circumferential direction perpendicular to the central axis 111C of the outer surface 111D of the strain body 111. That is, the strain resistance element 120A is located between the strain resistance elements 121A and 121B along the circumferential direction of the outer surface 111D, and the strain resistance element 121A is located between the strain resistance elements 120A and 120B. Further, along the circumferential direction of the outer surface 111D, the strain resistance element 120B is located between the strain resistance elements 121A and 121B, and the strain resistance element 121B is located between the strain resistance elements 120A and 120B. As shown in FIG.
  • the strain resistance elements 120A, 120B, 121A, and 121B are positioned above the strain resistance elements 117A, 117B, 119A, and 119B, that is, in a direction parallel to the central axis 111C.
  • the circuit board 135 is provided with a processing circuit 136 made of an integrated circuit (IC).
  • the processing circuit 136 processes signals output from the output electrodes 114 and 115 of the bridge circuit including the lower strain resistors 117 and 119 provided on the strain generating body 111, the upper strain resistors 120 and 121, and the circuit pattern 118. To do.
  • the case 133 is provided with a connector portion 138 having a connector terminal 137.
  • the connector terminal 137 is electrically connected to the circuit board 135 and outputs a signal to the outside.
  • a glass paste is printed on the upper surface of a metal plate such as stainless steel, and then baked at 550 ° C. to 850 ° C. for about 10 minutes to form the strain body 111.
  • a silver paste is printed on the outer surface 111D of the strain generating body 111 and baked at 550 ° C. to 850 ° C. for about 10 minutes, so that the power supply electrodes 112, 113 and output electrodes are formed on the outer surface 111D of the strain generating body 111.
  • 114, 115, a GND electrode 116, and a circuit pattern 118 are formed.
  • a metal glaze paste is printed on the outer surface 111D of the strain body 111 and dried at 150 ° C. to 250 ° C. for about 10 minutes, and then the strain body 111 is fired at about 850 ° C. for about 10 minutes.
  • Strain resistance elements 117A, 117B, 119A, 119B, 120A, 120B, 121A, 121B are formed to form lower strain resistances 117, 119 and upper strain resistances 120, 121.
  • the strain body 111 is placed on the upper surface 124A of the elastic body 124.
  • the upper mounting portion 126 is bonded to the upper surface 128A of the elastic body 128.
  • FIG. 5 is an enlarged side sectional view of the weight sensor 1001 showing the strain body 111 and the pressing member 141.
  • FIG. 6 is a side view of the strain body 111.
  • the bolt 139 fitted with the collar 139A is inserted into the hole 125 of the lower attachment part 123, the through hole 111J of the strain body 111, and the hole 129 of the upper attachment part 126 from below the lower attachment part 123 of the support member 131.
  • the nut 140 is screwed onto the bolt 139 at a position where the lower surface 140B of the nut 140 contacts the upper surface 122A of the protrusion 122 of the strain body 111.
  • the bolt 139 and the nut 140 constitute a pressing member 141.
  • the pressing member 141 comes into contact with the protrusion 122 of the strain body 111, but the load applied to the strain body 111 is zero.
  • a predetermined voltage (5 V in the first embodiment) is applied to each of the power supply electrodes 112 and 113, and the GND electrode 116 is grounded.
  • FIG. 7 is an enlarged side sectional view of the weight sensor 1001 showing the pressing member 141 and the strain body 111 when the pressing member 141 applies a load to the strain body 111.
  • FIG. 8 is a side view of the outer surface 111 ⁇ / b> D of the strain body 111 when a load is applied to the strain body 111.
  • the pressing member 141 presses the strain generating body 111 so that the cylindrical portion 111Y and the projecting portion 122 are biased and displaced in directions opposite to each other in parallel with the central axis 111C. Due to this shear load, the outer surface 111D of the cylindrical strain body 111 connected to the protrusion 122 has a smaller diameter R111A at the upper end 111A of the strain body 111 and a diameter at the lower end 111B, as shown in FIG.
  • Moment force acts to increase R111B. This moment force displaces the upper end 111A and the lower end 111B of the cylindrical portion 111Y in directions opposite to each other in the radial direction centered on the central axis 111C.
  • the upper outer surface portion 111G of the outer surface 111D contracts.
  • the lower outer surface portion 111H of the outer surface 111D is expanded by increasing the diameter R111B of the lower end 111B of the cylindrical portion 111Y of the strain body 111. Therefore, the resistance values of the upper strain resistances 120 and 121 (strain resistance elements 120A, 120B, 121A, and 121B) provided on the upper outer surface portion 111G of the outer surface 111D are reduced and provided on the lower outer surface portion 111H of the outer surface 111D.
  • strain resistor elements 117A, 117B, 119A, and 119B are increased.
  • the voltage between the output electrodes 114 and 115 of the bridge circuit composed of the strain resistors 117, 119, 120, and 121 shown in FIG. 4 changes.
  • the load applied to the strain body 111 can be measured.
  • the pressing member 141 that presses the protrusion 122 of the strain-generating body 111 moves along the central axis 111C of the strain-generating body 111, whereby a moment is applied to the strain-generating body 111. Since a force is applied, the outer surface 111D of the strain generating body 111 is easily deformed. As a result, the resistance values of the strain resistors 117, 119, 120, and 121 provided on the outer surface 111 ⁇ / b> D also change easily, so that the voltage between the output electrodes 114 and 115 of the bridge circuit changes greatly and is output from the weight sensor 1001. The sensitivity of the generated signal can be increased.
  • the support member 132 includes an upper mounting portion 126 and a lower mounting portion 123. Due to the elastic body 128 provided between the upper mounting portion 126 and the strain body 111, the diameter R111A of the upper end 111A of the cylindrical portion 111Y of the strain body 111 easily changes. As a result, the upper and outer surface portions 111G of the outer surface 111D of the strain body 111 (cylinder portion 111Y) are easily deformed, so that the sensitivity of the signal output from the weight sensor 1001 can be further increased.
  • the diameter R111B of the lower end 111B of the cylindrical portion 111Y of the strain body 111 is easily changed by the elastic body 124 provided between the lower mounting portion 123 and the strain body 111.
  • the lower outer surface portion 111H of the outer surface 111D of the strain body 111 (cylinder portion 111Y) is easily deformed, so that the sensitivity of the signal output from the weight sensor 1001 can be further increased.
  • FIG. 11A is a perspective view of the strain body 211 of the weight sensor 1002.
  • FIG. 11B is a cross-sectional view of the strain body 211.
  • FIG. 11C is a development view of the cylindrical portion 211Y of the strain body 211.
  • FIG. 12 is a circuit diagram of the weight sensor 1002.
  • the lower metal pressing portion 225 having the hole 227 supports the lower end 211B of the cylindrical portion 211Y of the strain generating body 211 via an elastic body 226 made of sheet rubber.
  • the metal upper pressing portion 228 having the hole 230 and the caulking hole is in contact with and supported by the upper end 211A of the cylindrical portion 211Y of the strain generating body 211.
  • the lower pressing part 225 and the upper pressing part 228 constitute a pressing member 232.
  • the resin case 233 has a caulking portion. The caulking portion is inserted into the caulking hole of the upper pressing portion 228 and the tip is caulked to fix the pressing member 232 to the case 233.
  • Case 233 accommodates a circuit board 235 made of polyimide.
  • the lower pressing portion 225 is formed with a recess 225C having an opening on the upper surface 225A and having a bottom 225D.
  • the strain generating body 211 includes a cylindrical portion 211Y having a cylindrical shape (cylindrical shape in the second embodiment) that extends along the central axis 211C and surrounds the central axis 211C. Has a through hole 211J extending along the central axis 211C.
  • the strain body 211 is installed so that the central axis 211C is in the vertical direction.
  • the cylindrical portion 211Y has an upper end 211A and a lower end 211B that are located on opposite sides along the central axis 211C, and is located on the opposite side of the outer side surface 211D and the outer side surface 211D that faces the outer side of the cylindrical shape.
  • the strain body 211 further has an inner surface 211E facing the shaft 211C.
  • the strain body 211 further includes a protrusion 222 that protrudes from the inner surface 211E of the cylindrical portion 211Y toward the central axis 211C.
  • the strain body 211 is made of a plate made of a hard but deformable material, and at least its outer surface 211D has an insulating property.
  • the strain body 211 includes a metal plate such as ferritic stainless steel and a glass layer provided on the surface (outer surface 211D) of the metal plate.
  • the outer surface 211D is provided with power supply electrodes 212 and 213, output electrodes 214 and 215, and a ground (GND) electrode 216 made of Ag and located in the vicinity of each other.
  • an intermediate peripheral portion 211F provided between the upper end 211A and the lower end 211B and provided at a position where the surface perpendicular to the central axis 211C intersects the cylindrical portion 211Y is defined.
  • the ends 211A and 211B are perpendicular to the central axis 211C, and the intermediate peripheral portion 211F is located in the middle between the ends 211A and 211B.
  • the intermediate peripheral portion 211F divides the outer surface 211D of the cylindrical portion 211Y into an upper outer surface portion 211G and a lower outer surface portion 211H. That is, the upper outer surface portion 211G is positioned between the intermediate peripheral portion 211F and the upper end 211A, and the lower outer surface portion 211H is positioned between the intermediate peripheral portion 211F and the lower end 211B.
  • the protrusion 222 protrudes from the inner surface 211E of the intermediate peripheral portion 211F of the cylindrical portion 211Y toward the central axis 211C.
  • Lower strain resistances 217 and 219 are provided on the lower outer surface portion 211H.
  • the lower strain resistance 217 includes terminals 217C and 217D, and includes strain resistance elements 217A and 217B connected in series between the terminals 217C and 217D.
  • the strain resistance elements 217A and 217B have a resistance value that changes in accordance with the geometric strain generated by the applied stress. Therefore, the resistance value between the terminals 217C and 217D of the lower strain resistance 217 is a strain resistance. It changes in accordance with the geometric strain generated by the stress applied to the elements 217A and 217B, that is, the strain resistance 217.
  • the lower strain resistance 219 includes terminals 219C and 219D, and includes strain resistance elements 219A and 219B connected in series between the terminals 219C and 219D.
  • the strain resistance elements 219A and 219B have a resistance value that changes in accordance with the geometric strain generated by the applied stress, and thus the resistance value between the terminals 219C and 219D of the lower strain resistance 219 is the strain resistance. It changes in accordance with the geometric strain generated by the stress applied to the elements 219A and 219B, that is, the strain resistance 219.
  • the terminal 217D of the lower strain resistance 217 is electrically connected to the power supply electrode 212 by the circuit pattern 218, and the terminal 217C is connected to the output electrode 214 by the circuit pattern 218.
  • the terminal 219C of the lower strain resistance 219 is electrically connected to the output electrode 215 by the circuit pattern 218, and the terminal 219D is electrically connected to the GND electrode 216 by the circuit pattern 218.
  • Upper strain resistance 220, 221 is provided on the upper outer surface portion 211G.
  • the upper strain resistance 220 includes terminals 220C and 220D, and includes strain resistance elements 220A and 220B connected in series between the terminals 220C and 220D.
  • the strain resistance elements 220 ⁇ / b> A and 220 ⁇ / b> B have a resistance value that changes in accordance with the geometric strain generated by the applied stress, and thus the resistance value between the terminals 220 ⁇ / b> C and 220 ⁇ / b> D of the upper strain resistance 220 is the strain resistance element.
  • 220A, 220B that is, changes according to the geometric strain generated by the stress applied to the strain resistance 220.
  • the upper strain resistance element 221 includes terminals 221C and 221D, and includes strain resistance elements 221A and 221B connected in series between the terminals 221C and 221D.
  • the strain resistance elements 221 ⁇ / b> A and 221 ⁇ / b> B have a resistance value that changes in accordance with the geometric strain generated by the applied stress, and therefore the resistance value between the terminals 221 ⁇ / b> C and 221 ⁇ / b> D of the upper strain resistance 221 is the strain resistance element.
  • 221A, 221B that is, changes according to the geometric strain generated by the stress applied to the strain resistance 221.
  • the terminal 220D of the upper strain resistance 220 is electrically connected to the GND electrode 216 by the circuit pattern 218, and the terminal 220C is connected to the output electrode 214 by the circuit pattern 218.
  • the terminal 221D of the upper strain resistance element 221 is electrically connected to the power supply electrode 213 by the circuit pattern 218, and the terminal 221C is electrically connected to the output electrode 215 by the circuit pattern 218.
  • the lower strain resistors 217 and 219 and the upper strain resistors 220 and 221 constitute a bridge circuit.
  • the strain resistance elements 217A and 217B are alternately arranged with the strain resistance elements 219A and 219B along the circumferential direction perpendicular to the central axis 211C of the outer surface 211D of the strain body 211. That is, the strain resistance element 217A is positioned between the strain resistance elements 219A and 219B along the circumferential direction of the outer surface 211D, and the strain resistance element 219A is positioned between the strain resistance elements 217A and 217B. Further, along the circumferential direction of the outer surface 211D, the strain resistance element 217B is located between the strain resistance elements 219A and 219B, and the strain resistance element 219B is located between the strain resistance elements 217A and 217B.
  • the strain resistance elements 220A and 220B are alternately arranged with the strain resistance elements 221A and 221B along the circumferential direction perpendicular to the central axis 211C of the outer surface 211D of the strain generating body 211. That is, the strain resistance element 220A is located between the strain resistance elements 221A and 221B along the circumferential direction of the outer surface 211D, and the strain resistance element 221A is located between the strain resistance elements 220A and 220B.
  • the strain resistance element 120B is located between the strain resistance elements 221A and 221B along the circumferential direction of the outer surface 212D, and the strain resistance element 221B is located between the strain resistance elements 220A and 220B. As shown in FIG.
  • the strain resistance elements 220A, 220B, 221A, and 221B are positioned above the strain resistance elements 217A, 217B, 219A, and 219B, that is, in a direction parallel to the central axis 211C.
  • the strain body 211 further includes a held portion 223 provided at the tip 222C of the protrusion 222.
  • the held portion 223 has a width wider than the protrusion 222.
  • the held portion 223 and the protrusion 222 constitute a fixed portion 224.
  • the circuit board 235 shown in FIG. 9 is electrically connected to the power supply electrodes 212 and 213, the output electrodes 214 and 215, and the GND electrode 216 provided on the outer surface 211D of the strain generating body 211.
  • the circuit board 235 is provided with a processing circuit 236 made of an integrated circuit (IC).
  • the processing circuit 236 processes signals output from the output electrodes 214 and 215 of the bridge circuit configured by the lower strain resistors 217 and 219 and the upper strain resistors 220 and 221 provided in the strain generating body 211 and the circuit pattern 218. To do.
  • the case 233 is provided with a connector portion 238 having a connector terminal 237.
  • the connector terminal 237 is electrically connected to the circuit board 235 and outputs a signal to the outside.
  • the cylindrical portion 211Y of the strain body 211 is placed on the upper surface 226A of the elastic body 226.
  • the upper pressing portion 228 is bonded to the upper end 211A of the cylindrical portion 211Y of the strain body 211, and the upper pressing portion 228 is bonded to the upper surface 225A of the lower pressing portion 225.
  • FIG. 13 is a side sectional view of the weight sensor 1002.
  • FIG. 14 is an enlarged side sectional view of the weight sensor 1002 showing the strain body 211 and the pressing member 232.
  • FIG. 15 is a side view of the strain body 211.
  • the collar 241 is placed on the outer periphery of the bolt 239 on the upper surface 240A of the support plate 240 on which the bolt 239 is erected in advance.
  • the strain body 211 is placed so that the lower surface 223B of the held portion 223 contacts the upper surface 241A of the collar 241.
  • the collar 242 is placed on the upper surface 223 ⁇ / b> A of the held portion 223.
  • the held portion 223 is clamped by the collars 241 and 242 by fastening the nut 243 to the bolt 239.
  • the bolt 239, the support plate 240, the collars 241 and 242, and the nut 243 constitute a fixing member 244 that fixes the strain body 211.
  • the pressing member 232 contacts the cylindrical portion 211 ⁇ / b> Y of the strain body 211, but the load applied to the strain body 211 is zero.
  • a predetermined voltage (5 V in the second embodiment) is applied to each of the power supply electrodes 212 and 213, and the GND electrode 216 is grounded.
  • FIG. 16 is an enlarged side sectional view of the weight sensor 1002 showing the pressing member 232 and the strain generating body 211 when the pressing member 232 applies a load to the strain generating body 211.
  • a load is applied to the pressing member 232 from the upper side to the lower side along the central axis 211C
  • the pressing member 232 presses the upper end 211A of the cylindrical part 211Y downward
  • the central axis 211C is applied to the cylindrical part 211Y of the strain generating body 211.
  • Apply a parallel shear load That is, the pressing member 232 presses the strain generating body 211 so that the cylindrical portion 211Y and the projecting portion 222 are biased in the opposite directions and displaced in parallel with the central axis 211C.
  • a moment force acts on the outer surface 211D of the cylindrical portion 211Y connected to the protrusion 222 so as to increase the diameter R211A of the upper end 211A of the strain body 211 as shown in FIG.
  • This moment force displaces the upper end 211A and the lower end 211B of the cylindrical portion 211Y in directions opposite to each other in the radial direction about the central axis 211C.
  • the diameter R211A of the upper end 211A of the cylindrical portion 211Y of the strain generating body 211 is increased, the upper outer surface portion 211G of the outer surface 211D is expanded.
  • the resistance values of the upper strain resistances 220 and 221 (strain resistance elements 220A, 220B, 221A, and 221B) provided on the upper outer surface portion 211G of the outer surface 211D are increased.
  • the voltage between the output electrodes 214 and 215 of the bridge circuit composed of the strain resistors 217, 219, 220, and 221 shown in FIG. 12 changes.
  • the load applied to the strain generating body 211 can be measured.
  • the pressing member 232 that presses the protrusion 222 of the strain-generating body 211 moves along the central axis 211C of the strain-generating body 211, thereby causing a moment to the strain-generating body 211. Since a force is applied, the outer surface 211D of the strain body 211 is easily deformed. As a result, the resistance values of the strain resistors 217 and 219 provided on the outer surface 211D also change easily, so that the voltage between the output electrodes 214 and 215 of the bridge circuit changes greatly, and the signal output from the weight sensor 1002 changes. Sensitivity can be increased.
  • FIGS. 3) 18 and 19 are side sectional views of the weight sensor 1003 according to Embodiment 3 of the present invention.
  • 20A and 20B are a perspective view and a bottom perspective view of the strain body 351 of the weight sensor 1003, respectively.
  • FIG. 20C is a cross-sectional view of the strain body 351.
  • FIG. 20D is a development view of the cylindrical portion 351Y of the strain body 351.
  • the strain body 351 includes a cylindrical portion 351Y having a cylindrical shape (cylindrical shape in the third embodiment) that extends along the central axis 351C and surrounds the central axis 351C.
  • the strain body 351 is installed so that the central axis 351C is in the vertical direction.
  • the cylindrical portion 351Y has an upper end 351A and a lower end 351B located on opposite sides along the central axis 351C, and is located on the opposite side of the outer side surface 351D and the outer side surface 351D facing the outer side of the cylindrical shape. It further has an inner surface 351E facing the shaft 351C.
  • the strain body 351 further includes a protrusion 362 that protrudes from the inner surface 351E of the cylindrical portion 351Y toward the central axis 351C.
  • the strain body 351 is made of a plate made of a hard but deformable material, and at least its outer surface 351D has an insulating property.
  • the strain body 351 includes a metal plate such as ferritic stainless steel and a glass layer provided on the surface of the metal plate (outer surface 351D).
  • Power supply electrodes 352 and 353, output electrodes 354 and 355, and ground (GND) electrodes 356 made of Ag are provided on the outer surface 351D in the vicinity of each other.
  • an intermediate peripheral portion 351F provided between the upper end 351A and the lower end 351B and provided at a position where the surface perpendicular to the central axis 351C intersects the cylindrical portion 351Y is defined.
  • the ends 351A and 351B are perpendicular to the central axis 351C, and the intermediate peripheral portion 351F is located closer to the end 351B than to the end 351A.
  • the intermediate peripheral portion 351F divides the outer surface 351D of the cylindrical portion 351Y into an upper outer surface portion 351G and a lower outer surface portion 351H. That is, the upper outer surface portion 351G is positioned between the intermediate peripheral portion 351F and the upper end 351A, and the lower outer surface portion 351H is positioned between the intermediate peripheral portion 351F and the lower end 351B.
  • the protruding portion 362 protrudes from the inner surface 351E of the intermediate peripheral portion 351F of the cylindrical portion 351Y toward the central axis 351C.
  • Lower strain resistances 357 and 359 are provided on the lower outer surface portion 351H.
  • the lower strain resistance 357 includes terminals 357C and 357D, and includes strain resistance elements 357A and 357B connected in series between the terminals 357C and 357D.
  • the strain resistance elements 357A and 357B have a resistance value that changes according to the geometric strain generated by the applied stress, and therefore, the resistance value between the terminals 357C and 357D of the lower strain resistance 357 is the strain resistance. It changes in accordance with the geometric strain generated by the stress applied to the elements 357A, 357B, that is, the strain resistance 357.
  • the lower strain resistance 359 includes terminals 359C and 359D, and includes strain resistance elements 359A and 359B connected in series between the terminals 359C and 359D.
  • the strain resistance elements 359A and 359B have a resistance value that changes in accordance with the geometric strain generated by the applied stress, and therefore the resistance value between the terminals 359C and 359D of the lower strain resistance 359 is the strain resistance. It changes in accordance with the geometric strain generated by the stress applied to the elements 359A and 359B, that is, the strain resistance 359.
  • a terminal 357D of the lower strain resistance 357 is electrically connected to the power supply electrode 352 by a circuit pattern 358, and a terminal 357C is connected to the output electrode 354 by a circuit pattern 358.
  • the terminal 359 ⁇ / b> C of the lower strain resistance 359 is electrically connected to the output electrode 355 by the circuit pattern 358, and the terminal 359 ⁇ / b> D is electrically connected to the GND electrode 356 by the circuit pattern 358.
  • Upper strain resistances 360 and 361 are provided on the upper outer surface portion 351G.
  • the upper strain resistance 360 includes terminals 360C and 360D, and includes strain resistance elements 360A and 360B connected in series between the terminals 360C and 360D.
  • the strain resistance elements 360A and 360B have a resistance value that changes in accordance with the geometric strain generated by the applied stress, and therefore the resistance value between the ends 360C and 360D of the upper strain resistance 360 is the strain resistance element.
  • 360A, 360B that is, changes according to the geometrical strain generated by the stress applied to the strain resistance 360.
  • the upper strain resistance element 361 includes terminals 361C and 361D, and is composed of strain resistance elements 361A and 361B connected in series between the terminals 361C and 361D.
  • the strain resistance elements 361A and 361B have a resistance value that changes in accordance with the geometric strain generated by the applied stress, and therefore the resistance value between the terminals 361C and 361D of the upper strain resistance 361 is the strain resistance element. 361A and 361B, that is, change according to the geometrical strain generated by the stress applied to the strain resistance 361.
  • a terminal 360D of the upper strain resistance 360 is electrically connected to the GND electrode 356 by a circuit pattern 358, and a terminal 360C is connected to the output electrode 354 by a circuit pattern 358.
  • the terminal 361D of the upper strain resistance element 361 is electrically connected to the power supply electrode 353 by the circuit pattern 358, and the terminal 361C is electrically connected to the output electrode 355 by the circuit pattern 358.
  • the lower distortion resistors 357 and 359 and the upper distortion resistors 360 and 361 constitute a bridge circuit.
  • the strain resistance elements 357A and 357B are alternately arranged with the strain resistance elements 359A and 359B along the circumferential direction perpendicular to the central axis 351C of the outer surface 351D of the strain generating body 351. That is, the strain resistance element 357A is located between the strain resistance elements 359A and 359B along the circumferential direction of the outer surface 351D, and the strain resistance element 359A is located between the strain resistance elements 357A and 357B. Further, along the circumferential direction of the outer surface 351D, the strain resistance element 357B is located between the strain resistance elements 359A and 359B, and the strain resistance element 359B is located between the strain resistance elements 357A and 357B.
  • the strain resistance elements 360A and 360B are alternately arranged with the strain resistance elements 361A and 361B along the circumferential direction perpendicular to the central axis 351C of the outer surface 351D of the strain generating body 351. That is, the strain resistance element 360A is positioned between the strain resistance elements 361A and 361B along the circumferential direction of the outer surface 351D, and the strain resistance element 361A is positioned between the strain resistance elements 360A and 360B. Further, the strain resistance element 360B is located between the strain resistance elements 361A and 361B along the circumferential direction of the outer surface 351D, and the strain resistance element 361B is located between the strain resistance elements 360A and 360B. As shown in FIG. 20D, the strain resistance elements 360A, 360B, 361A, and 361B are located above the strain resistance elements 357A, 357B, 359A, and 359B, that is, in a direction parallel to the central axis 351C.
  • the strain body 351 further includes a held portion 363 provided at the tip 362C of the protrusion 362.
  • the held portion 363 has a width wider than the protrusion 362, and protrudes in the direction from the protrusion 362 to the lower end 351B.
  • the held portion 363 and the protrusion 362 constitute a fixed portion 364.
  • a held portion 362 is provided on the inner surface 351E at the upper end 351A of the cylindrical portion 351Y of the strain body 351.
  • the metal pressing member 365 is fixed to the upper end 351A of the cylindrical portion 351Y, that is, the fixing portion 364A.
  • a screw portion 366 is provided on the outer surface of the pressing member 365.
  • a resin case 367 accommodates a polyimide circuit board 368.
  • the circuit board 368 is provided with a processing circuit 236 made of an integrated circuit (IC).
  • the processing circuit 236 processes signals output from the output electrodes 354 and 355 of the bridge circuit configured by the lower strain resistors 357 and 359 provided on the strain generating body 351, the upper strain resistors 360 and 361, and the circuit pattern 358. To do.
  • the case 367 is provided with a connector portion 371 having a connector terminal 370.
  • the connector terminal 370 is electrically connected to the circuit board 368 and outputs a signal to the outside.
  • FIG. 22 is a top view of the mounting member 372 of the weight sensor 1003.
  • FIG. A fixing hole 373 is provided in the mounting member 372.
  • a fixed portion 363 of the strain generating body 351, that is, an outer surface 363D of the lower end 363B of the fixing portion 364 is fixed to the fixing hole 373.
  • the mounting member 372 is provided with a circular stopper groove 374 surrounding the fixing hole 373.
  • the stopper is attached to the mounting member 372 by machining such as cutting or forging Therefore, it is possible to reduce the process of manufacturing the stopper by machining.
  • the thickness of the weight sensor 1003 can be reduced by the depth of the stopper groove 374.
  • FIG. 23 is a perspective view of the attachment member 376 of the weight sensor 1003.
  • Two mounting holes 375 are provided in the mounting member 372. Both ends of the mounting member 376 are fixed to the mounting member 372 by welding.
  • the attachment member 376 is provided with two attachment holes 377 that respectively correspond to the two attachment holes 375 of the attachment member 372.
  • a through hole 378 that allows the pressing member 365 to pass therethrough is provided in the approximate center of the mounting member 376.
  • a central portion of the attachment member 376 extends in the direction of the upper end 351A of the cylindrical portion 351Y.
  • Strain resistors 357, 359, 360, 361 and power supply electrodes 352, 353 provided on the outer surface 351D with the same material and method as the strain generating body 111 and the strain resistors 117, 119, 120, 121 in the first embodiment. Then, the strain generating body 351 including the output electrodes 354 and 355, the GND electrode 356, and the circuit pattern 358 is manufactured.
  • the circuit board 368 is mounted on the case 367 in which the connector terminal 370 is embedded in advance by insert molding. Thereafter, the processing circuit 369 is mounted on the circuit board 368 to electrically connect the processing circuit 369 to the connector terminal 370.
  • the pressing member 365 is fixed to the fixing portion 364A of the upper end 351A of the cylindrical portion 351Y by welding.
  • the fixing portion 364 of the held portion 363 of the strain generating body 351 is inserted into the fixing hole 373 of the mounting member 372 and fixed by welding.
  • both ends of the mounting member 376 are placed on the upper surfaces of both ends of the mounting member 372 and fixed by welding.
  • FIG. 24 is a side sectional view of the weight sensor 1003.
  • the weight sensor 1003 is mounted on the upper surface of the seat rail 379 so that the bolt 380 passes through the mounting hole 375 of the mounting member 372 and the mounting hole 377 of the mounting member 376. Thereafter, the weight sensor 1003 is fixed to the seat rail 379 by attaching the nut 381 to the bolt 380, and then the connecting member 382 connected to the vehicle seat is attached to the pressing member 365 by the bolt 383.
  • the lower outer surface portion 351H of the outer surface 351D is compressed by the moment force, and the resistance values of the lower strain resistors 357 and 359 (strain resistance elements 357A, 357B, 359A and 359B) are reduced.
  • the voltage between the output electrodes 354 and 355 of the bridge circuit constituted by the strain resistors 357, 359, 360, and 361 shown in FIG. 21 changes.
  • the load applied to the strain generating body 351 can be measured.
  • the upper and outer surface portions 351G of the outer surface 351D of the cylindrical portion 351Y are compressed, and the resistance values of the upper strain resistances 360 and 361 are reduced.
  • the lower outer surface portion 351H of the outer surface 351D is expanded, and the resistance values of the lower strain resistors 357 and 359 are increased.
  • the voltage between the output electrodes 354 and 355 of the bridge circuit constituted by the strain resistors 357, 359, 360, and 361 shown in FIG. 21 changes.
  • the load applied to the strain generating body 351 can be measured.
  • the mounting member 372 fixes the strain body 351.
  • the strain body 351 includes a held portion 363 provided at the tip 362 ⁇ / b> C of the protrusion 362.
  • a held portion 363 of the strain body 351 is fixed to the attachment member 372.
  • the attachment member 372 has an upper surface facing the lower end 351B of the cylindrical portion 351Y. When no load is applied to the pressing member 232, the upper surface of the mounting member 372 is separated from the upper end 351A of the cylindrical portion 351Y. When an excessive load is applied to the pressing member 232, the upper surface of the mounting member 372 contacts the lower end 351B of the cylindrical portion 351Y to prevent the downward displacement of the cylindrical portion 351Y.
  • the attachment member 376 has a lower surface that is joined to the attachment member 372 and faces the upper end 351A of the cylindrical portion 351Y. When no load is applied to the pressing member 232, the lower surface of the mounting member 376 is separated from the upper end 351A of the cylindrical portion 351Y. When an excessive load is applied to the pressing member 232, the lower surface of the mounting member 372 contacts the upper end 351A of the cylindrical portion 351Y to prevent the upward displacement of the cylindrical portion 351Y.
  • a stopper groove 374 having an inner bottom surface that abuts the lower end 351B of the cylindrical portion 351Y when an excessive load is applied to the pressing member 232 is provided on the upper surface of the mounting member 372.
  • terms indicating directions such as “up”, “down”, “upper”, and “lower” are relative to each other depending on the relative positions of components of the weight sensor such as the strain body. It indicates a direction, and does not indicate an absolute direction such as a vertical direction.
  • the resistance value of the strain resistance of this weight sensor changes greatly, and this weight sensor can measure the load with high sensitivity, so it is particularly useful in a weight sensor for measuring the load of a vehicle seat or the like.

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Abstract

　重量センサは、起歪体と、起歪体の外側面に設けられた第１の歪抵抗と、起歪体に荷重を加える押圧部材とを備える。起歪体は、中心軸に沿って延びて中心軸を囲む筒形状を有する筒部と、筒部の内側面から突出する突部とを含む。押圧部材は、中心軸に沿って移動することにより筒部にモーメント力を加える。この重量センサの歪抵抗の抵抗値は大きく変化し、この重量センサは高感度で荷重を測定できる。

Description

重量センサ
　本発明は、車両用シート等の被測定物にかかる荷重を測定するための重量センサに関する。
　図２５は特許文献１に記載されている従来の重量センサ５０１の斜視図である。図２６は重量センサ５０１の起歪体１０１の展開図である。図２７は重量センサ５０１の回路図である。
　起歪体１０１は中心軸５０１Ａに延びる円筒形状の外側面を有する。起歪体１０１の外側面には一対の横方向歪抵抗素子１０２、一対の縦方向歪抵抗素子１０３、電源電極１０４、グランド（ＧＮＤ）電極１０５、出力電極１０６が設けられている。起歪体１０１の外側面にはこれらを電気的に接続する回路パターン１０７も設けられ、図２７に示すようなブリッジ回路が構成されている。
　従来の重量センサ５０１について、次に、その動作を説明する。
　図２８は重量センサ５０１が取り付けられた被測定物５０２の側断面図である。重量センサ５０１は中心軸５０１Ａの方向で取付部材１０８で挟持されている。この状態で、押圧部材１０９に荷重がかかり、起歪体１０１に軸方向に圧縮力が作用すると、一対の縦方向歪抵抗素子１０３の抵抗値が小さくなるとともに、一対の横方向歪抵抗素子１０２の抵抗値が大きくなる。一対の縦方向歪抵抗素子１０３および一対の横方向歪抵抗素子１０２は、電源電極１０４、ＧＮＤ電極１０５、出力電極１０６および回路パターン１０７でブリッジ回路を構成しているので、出力電極１０６から起歪体１０１に作用する圧縮力に応じて出力信号が出力される。この出力信号は、電源電極１０４、ＧＮＤ電極１０５および出力電極１０６と電気的に接続されたリード線により外部回路に出力され、重量センサ５０１はかかった荷重を電気信号として出力する。
　従来の重量センサ５０１では、起歪体１０１にその円筒形状の中心軸５０１Ａの方向に圧縮力を作用させているので、起歪体１０１自体が歪抵抗素子１０２、１０３の変形を妨げる。したがって、歪抵抗素子１０２、１０３の抵抗値が変化しにくくなり、圧縮力に応じて重量センサ５０１から出力される出力信号が小さくなる。
　図２９と図３０はそれぞれ特許文献２に記載されている従来の重量センサ６０１の分解斜視図、側断面図である。図３１は重量センサ６０１の絶縁基板３１１の下面図である。
　絶縁基板３１１は略正方形形状を有し、約０．１重量％のニッケルを含有するステンレスからなる。図３１に示すように、絶縁基板３１１の下面には、電源電極３１２、一対の出力電極３１３、ＧＮＤ電極３１４、４つの圧縮側歪抵抗素子３１５、引張側歪抵抗素子３１６および回路パターン３１７が設けられている。電源電極３１２、出力電極３１３、ＧＮＤ電極３１４、回路パターン３１７は銀よりなる。電源電極３１２、一対の出力電極３１３、ＧＮＤ電極３１４、４つの圧縮側歪抵抗素子３１５、引張側歪抵抗素子３１６は回路パターン３１７により電気的に接続されてブリッジ回路を構成している。絶縁基板３１１の４つの頂点付近には上面から下面を貫通する固定孔３１８がそれぞれ設けられている。絶縁基板３１１の略中央には上面から下面に貫通する検出孔３１９が設けられている。押圧部材３２０は約４重量％のニッケルを含有するステンレス材料からなる。押圧部材３２０は、絶縁基板３１１の検出孔３１９の上面近傍を押圧する当接部３２１を有し、下部の外側面にわたって雄ネジ３２２が形成されている。
　押圧部材３２０の長手方向の中央の外側面には廻り止め突部３２３が設けられている。押圧部材３２０の外側面の上部には、取付用雄ネジ３２４が形成されている。取付部材３２５は金属からなる。取付部材３２５の略中央には押圧部材３２０が挿通する挿通孔３２６が設けられている。
　図３２は取付部材３２５の下面図である。取付部材３２５の下面の挿通孔３２６の周囲には、切削または圧造により形成されたストッパ３２７が設けられている。
　取付部材３２５の４つの頂点の付近には上面から下面を貫通する固定孔３２８がそれぞれ設けられている。取付部材３２５の下面の固定孔３２８の周囲には、下面から突出して先端が一平面を形成する挟持当接部３２９が設けられている。取付部材３２５の上面には挿通孔３２６の周囲に段差を有する六角形状の係止部３３０が設けられている。係止部３３０に押圧部材３２０における廻り止め突部３２３が係止される。押圧部材３２０の雄ネジ３２２が取付部材３２５の挿通孔３２６を通って絶縁基板３１１における検出孔３１９に挿通している。下方に突出した雄ネジ３２２がナットからなる固定部材３３１に螺合して、押圧部材３２４を取付部材３２５に固定している。
　図３３は取付部材３３２の上面図である。取付部材３３２は金属からなる。取付部材３３２の略中央には上面から下方に向かってストッパ穴３３３が設けられている。ストッパ穴３３３に押圧部材３２０の雄ネジ３２２の下部が収納されている。取付部材３３２の上面のストッパ穴３３３の周囲には、圧造により形成された４つのストッパ３３４が設けられている。取付部材３３２における４つのストッパ３３４以外の部分に、絶縁基板３１１上の歪抵抗素子３１５、３１６が対向する。
　取付部材３３２の４つの頂点には上面から下面に貫通する固定孔３３５が設けられている。４つの固定孔３３５の周囲で取付部材３３２の上面から４つの挟持当接部３３６が突出し、挟持当接部３３６の先端は同一平面に位置する。取付部材３２５の４つの固定孔３２８、絶縁基板３１１の４つの固定孔３１８および取付部材３３２の４つの固定孔３３５には４つのネジからなる固定部材３３７がそれぞれ挿通されている。固定部材３３７にナット３３８を螺合させることにより、取付部材３２５の挟持当接部３２９と取付部材３３２の挟持当接部３３６とで絶縁基板３１１を挟持する。絶縁基板３１１の検出孔３１９の周囲の部分は、取付部材３２５、３３２に対して上下方向に変位可能である。
　回路基板３３９の下面には集積回路（ＩＣ）３４０が実装されている。ＩＣ３４０は金線とシリコンゴムからなる導電部材３４１を介して絶縁基板３１１上の電源電極３１２、出力電極３１３およびＧＮＤ電極３１４と電気的に接続されている。
　ケース３４２には外方へ突出するコネクタ部３４３が設けられている。コネクタ部３４３の内側には、ＩＣ３４０と電気的に接続されている６つのコネクタ端子３４４が設けられている。
　従来の重量センサ６０１について、次に、その動作を説明する。
　押圧部材３２０に上方より荷重が作用すると、この荷重により絶縁基板３１１の表面に歪が発生する。この歪により、絶縁基板３１１の下面に設けられた４つの圧縮側歪抵抗素子３１５に圧縮応力が作用するとともに、４つの引張側歪抵抗素子３１６に引張応力が作用する。圧縮側歪抵抗素子３１５および引張側歪抵抗素子３１６に応力が発生すると、圧縮側歪抵抗素子３１５および引張側歪抵抗素子３１６の抵抗値が変化する。歪抵抗素子３１５、３１６はブリッジ回路を構成している。歪抵抗素子３１５、３１６の抵抗値の変化は出力電極３１３から外部のコンピュータに出力され、そのコンピュータは抵抗値の変化から絶縁基板３１１に加わる荷重を測定する。
　押圧部材３２０に上方から過大な荷重が付加される場合には、絶縁基板３１１に取付部材３３２のストッパ３３４が当接して、絶縁基板３１１の塑性変形を防止する。また、同様に、押圧部材３２０に過大な引張荷重が付加された場合には、絶縁基板３１１に取付部材３２５のストッパ３２７が当接し、絶縁基板３１１の塑性変形を防止する。
　従来の重量センサ６０１では、ストッパ３２７、３３４は切削または圧造により形成されているので、ストッパ３２７、３３４を製造するコストが高く、重量センサ６０１の価格が高くなる。
特開平６－２０７８６６号公報 特開２００５－１０６８００号公報
　重量センサは、起歪体と、起歪体の外側面に設けられた第１の歪抵抗と、起歪体に荷重を加える押圧部材とを備える。起歪体は、中心軸に沿って延びて中心軸を囲む筒形状を有する貫通孔を有する筒部と、筒部の内側面から突出する突部とを含む。押圧部材は、中心軸に沿って移動することにより筒部にモーメント力を加える。
　この重量センサの歪抵抗の抵抗値は大きく変化し、この重量センサは高感度で荷重を測定できる。
図１は本発明の実施の形態１における重量センサの側断面図である。 図２は実施の形態１における重量センサの側面図である。 図３Ａは実施の形態１における重量センサの起歪体の斜視図である。 図３Ｂは図３Ａに示す起歪体の断面図である。 図３Ｃは実施の形態１における重量センサの起歪体の筒部の展開図である。 図４は実施の形態１における重量センサの回路図である。 図５は実施の形態１における重量センサの拡大側断面図である。 図６は実施の形態１における重量センサの側面図である。 図７は実施の形態１における重量センサの側断面図である。 図８は実施の形態１における重量センサの側面図である。 図９は本発明の実施の形態２における重量センサの側断面図である。 図１０は実施の形態２における重量センサの側面図である。 図１１Ａは実施の形態２における重量センサの起歪体の斜視図である。 図１１Ｂは図１１Ａに示す起歪体の断面図である。 図１１Ｃは実施の形態２における重量センサの起歪体の筒部の展開図である。 図１２は実施の形態２における重量センサの回路図である。 図１３は実施の形態２における重量センサの側断面図である。 図１４は実施の形態２における重量センサの側断面図である。 図１５は実施の形態２における重量センサの側面図である。 図１６は実施の形態２における重量センサの側断面図である。 図１７は実施の形態２における重量センサの側面図である。 図１８は本発明の実施の形態３における重量センサの側断面図である。 図１９は実施の形態３における重量センサの側断面図である。 図２０Ａは実施の形態１における重量センサの起歪体の斜視図である。 図２０Ｂは図２０Ａに示す起歪体の底面斜視図である。 図２０Ｃは図２０Ａに示す起歪体の断面図である。 図２０Ｄは実施の形態３における重量センサの起歪体の筒部の展開図である。 図２１は実施の形態３における重量センサの回路図である。 図２２は実施の形態３における重量センサの取付部材の上面図である。 図２３は実施の形態３における重量センサの取付部材の斜視図である。 図２４は実施の形態３における重量センサの側断面図である。 図２５は従来の重量センサの斜視図である。 図２６は従来の重量センサの起歪体の展開図である。 図２７は従来の重量センサの回路図である。 図２８は従来の重量センサの側断面図である。 図２９は他の従来の重量センサの分解斜視図である。 図３０は図２９に示す従来の重量センサの側断面図である。 図３１は図２９に示す従来の重量センサの絶縁基板の下面図である。 図３２は図２９に示す従来の重量センサの取付部材の下面図である。 図３３は図２９に示す従来の重量センサにおける他の取付部材の上面図である。
　（実施の形態１）
　図１と図２はそれぞれ本発明の実施の形態１における重量センサ１００１の側断面図、側面図である。図３Ａは重量センサ１００１の起歪体１１１の斜視図である。図３Ｂは起歪体１１１の断面図である。図３Ｃは起歪体１１１の筒部１１１Ｙの展開図である。図４は重量センサ１００１の回路図である。
　孔１２５を有している金属製の下側取付部１２３は起歪体１１１の下端１１１Ｂをシートゴムからなる弾性体１２４を介して支持している。孔１２９およびかしめ孔１３０を有している金属製の上側取付部１２６は起歪体１１１の上端１１１Ａをシートゴムからなる弾性体１２８を介して支持する。下側取付部１２３と上側取付部１２６とは支持部材１３２を構成している。樹脂製のケース１３３はかしめ部１３４を有している。かしめ部１３４を上側取付部１２６のかしめ孔１３０に挿入するとともに、かしめ部１３４の先端をかしめることにより、ケース１３３に支持部材１３２を固定している。ケース１３３はポリイミド製の回路基板１３５を収容している。
　図３Ａと図３Ｂに示すように、起歪体１１１は中心軸１１１Ｃに沿って延びて中心軸１１１Ｃを囲む筒形状（実施の形態１では円筒形状）を有する筒部１１１Ｙを備え、筒部１１１Ｙは中心軸１１１Ｃに沿って延びる貫通孔１１１Ｊを有する。実施の形態１では、中心軸１１１Ｃが垂直方向になるように起歪体１１１が設置される。筒部１１１Ｙは、中心軸１１１Ｃに沿って互いに反対側に位置する上端１１１Ａと下端１１１Ｂとを有し、筒形状の外側に面する外側面１１１Ｄと、外側面１１１Ｄの反対側に位置して中心軸１１１Ｃに対向する内側面１１１Ｅとをさらに有する。起歪体１１１は、筒部１１１Ｙの内側面１１１Ｅから中心軸１１１Ｃに向かって突出する突部１２２をさらに備える。起歪体１１１は固いが可変形性を有する材料よりなる板よりなり、その表面、少なくとも外側面１１１Ｄは絶縁性を有する。実施の形態１では、起歪体１１１は、フェライト系ステンレス等の金属板と、金属板の表面（外側面１１１Ｄ）に設けられたガラス層とを有する。外側面１１１Ｄには、互いに近傍に位置してＡｇからなる電源電極１１２、１１３と出力電極１１４、１１５とグランド（ＧＮＤ）電極１１６が設けられている。筒部１１１Ｙについて、上端１１１Ａと下端１１１Ｂとの間に位置して中心軸１１１Ｃに対して直角の面と筒部１１１Ｙとが交わる位置に設けられた中間周部分１１１Ｆを定義する。実施の形態１において、端１１１Ａ、１１１Ｂは中心軸１１１Ｃに対して直角であり、中間周部分１１１Ｆは端１１１Ａ、１１１Ｂの間の真中に位置する。中間周部分１１１Ｆは筒部１１１Ｙの外側面１１１Ｄを上外側面部１１１Ｇと下外側面部１１１Ｈとに区分する。すなわち、中間周部分１１１Ｆと上端１１１Ａとの間に上外側面部１１１Ｇが位置し、中間周部分１１１Ｆと下端１１１Ｂとの間に下外側面部１１１Ｈが位置する。
　突部１２２は筒部１１１Ｙの中間周部分１１１Ｆの内側面１１１Ｅから中心軸１１１Ｃに向かって突出する。
　下外側面部１１１Ｈには下側歪抵抗１１７、１１９が設けられている。下側歪抵抗１１７は端末１１７Ｃ、１１７Ｄを有し、端末１１７Ｃ、１１７Ｄの間で互いに直列に接続された歪抵抗素子１１７Ａ、１１７Ｂよりなる。歪抵抗素子１１７Ａ、１１７Ｂは、加えられた応力で発生する幾何学的な歪に応じて変化する抵抗値を有し、したがって、下側歪抵抗１１７の端末１１７Ｃ、１１７Ｄ間の抵抗値は歪抵抗素子１１７Ａ、１１７Ｂすなわち歪抵抗１１７に加えられた応力で発生する幾何学的な歪に応じて変化する。下側歪抵抗１１９は、端末１１９Ｃ、１１９Ｄを有し、端末１１９Ｃ、１１９Ｄの間で互いに直列に接続された歪抵抗素子１１９Ａ、１１９Ｂよりなる。歪抵抗素子１１９Ａ、１１９Ｂは、加えられた応力で発生する幾何学的な歪に応じて変化する抵抗値を有し、したがって、下側歪抵抗１１９の端末１１９Ｃ、１１９Ｄ間の抵抗値は歪抵抗素子１１９Ａ、１１９Ｂすなわち歪抵抗１１９に加えられた応力で発生する幾何学的な歪に応じて変化する。下側歪抵抗１１７の端末１１７Ｄは回路パターン１１８により電源電極１１２と電気的に接続され、端末１１７Ｃは回路パターン１１８により出力電極１１４に接続されている。下側歪抵抗１１９の端末１１９Ｃは回路パターン１１８により出力電極１１５に電気的に接続され、端末１１９ＤはＧＮＤ電極１１６と回路パターン１１８により電気的に接続されている。
　上外側面部１１１Ｇには上側歪抵抗１２０、１２１が設けられている。上側歪抵抗１２０は端末１２０Ｃ、１２０Ｄを有し、端末１２０Ｃ、１２０Ｄの間で互いに直列に接続された歪抵抗素子１２０Ａ、１２０Ｂよりなる。歪抵抗素子１２０Ａ、１２０Ｂは、加えられた応力で発生する幾何学的な歪に応じて変化する抵抗値を有し、したがって、上側歪抵抗１２０の端末１２０Ｃ、１２０Ｄ間の抵抗値は歪抵抗素子１２０Ａ、１２０Ｂすなわち歪抵抗１２０に加えられた応力で発生する幾何学的な歪に応じて変化する。上側歪抵抗素子１２１は、端末１２１Ｃ、１２１Ｄを有し、端末１２１Ｃ、１２１Ｄの間で互いに直列に接続された歪抵抗素子１２１Ａ、１２１Ｂよりなる。歪抵抗素子１２１Ａ、１２１Ｂは、加えられた応力で発生する幾何学的な歪に応じて変化する抵抗値を有し、したがって、上側歪抵抗１２１の端末１２１Ｃ、１２１Ｄ間の抵抗値は歪抵抗素子１２１Ａ、１２１Ｂすなわち歪抵抗１２１に加えられた応力で発生する幾何学的な歪に応じて変化する。上側歪抵抗１２０の端末１２０Ｄは回路パターン１１８によりＧＮＤ電極１１６と電気的に接続され、端末１２０Ｃは回路パターン１１８により出力電極１１４に接続されている。上側歪抵抗素子１２１の端末１２１Ｄは回路パターン１１８により電源電極１１３に電気的に接続され、端末１２１Ｃは出力電極１１５と回路パターン１１８により電気的に接続されている。下側歪抵抗１１７、１１９と上側歪抵抗１２０、１２１はブリッジ回路を構成している。
　起歪体１１１の外側面１１１Ｄの中心軸１１１Ｃに対して直角の周方向に沿って、歪抵抗素子１１７Ａ、１１７Ｂは歪抵抗素子１１９Ａ、１１９Ｂと交互に配置されている。すなわち、外側面１１１Ｄの周方向に沿って歪抵抗素子１１７Ａは歪抵抗素子１１９Ａ、１１９Ｂの間に位置し、歪抵抗素子１１９Ａは歪抵抗素子１１７Ａ、１１７Ｂの間に位置する。また、外側面１１１Ｄの周方向に沿って歪抵抗素子１１７Ｂは歪抵抗素子１１９Ａ、１１９Ｂの間に位置し、歪抵抗素子１１９Ｂは歪抵抗素子１１７Ａ、１１７Ｂの間に位置する。
　起歪体１１１の外側面１１１Ｄの中心軸１１１Ｃに対して直角の周方向に沿って、歪抵抗素子１２０Ａ、１２０Ｂは歪抵抗素子１２１Ａ、１２１Ｂと交互に配置されている。すなわち、外側面１１１Ｄの周方向に沿って歪抵抗素子１２０Ａは歪抵抗素子１２１Ａ、１２１Ｂの間に位置し、歪抵抗素子１２１Ａは歪抵抗素子１２０Ａ、１２０Ｂの間に位置する。また、外側面１１１Ｄの周方向に沿って歪抵抗素子１２０Ｂは歪抵抗素子１２１Ａ、１２１Ｂの間に位置し、歪抵抗素子１２１Ｂは歪抵抗素子１２０Ａ、１２０Ｂの間に位置する。図３Ｃに示すように、歪抵抗素子１２０Ａ、１２０Ｂ、１２１Ａ、１２１Ｂは歪抵抗素子１１７Ａ、１１７Ｂ、１１９Ａ、１１９Ｂからそれぞれ上方に、すなわち中心軸１１１Ｃと平行の方向に位置する。
　図１に示す回路基板１３５は起歪体１１１の外側面１１１Ｄに設けられた電源電極１１２、１１３と出力電極１１４、１１５とＧＮＤ電極１１６と電気的に接続されている。回路基板１３５には集積回路（ＩＣ）からなる処理回路１３６が設けられている。処理回路１３６は、起歪体１１１に設けられた下側歪抵抗１１７、１１９と上側歪抵抗１２０、１２１および回路パターン１１８から構成されるブリッジ回路の出力電極１１４、１１５から出力される信号を処理する。ケース１３３にはコネクタ端子１３７を有するコネクタ部１３８が設けられている。コネクタ端子１３７は回路基板１３５に電気的に接続されて信号を外部に出力する。
　実施の形態１における重量センサ１００１の製造方法について説明する。
　まず、ステンレス等の金属板の上面にガラスペーストを印刷した後、５５０℃～８５０℃で約１０分間焼成して起歪体１１１を形成する。
　次に、起歪体１１１の外側面１１１Ｄに銀のペーストを印刷して５５０℃～８５０℃で約１０分間焼成することにより、起歪体１１１の外側面１１１Ｄに電源電極１１２、１１３、出力電極１１４、１１５、ＧＮＤ電極１１６および回路パターン１１８を形成する。
　次に、起歪体１１１の外側面１１１Ｄにメタルグレーズ系ペーストを印刷して１５０℃～２５０℃で約１０分間乾燥し、その後、起歪体１１１を約８５０℃で約１０分間焼成することにより歪抵抗素子１１７Ａ、１１７Ｂ、１１９Ａ、１１９Ｂ、１２０Ａ，１２０Ｂ、１２１Ａ、１２１Ｂを形成して下側歪抵抗１１７、１１９と上側歪抵抗１２０、１２１とを形成する。
　次に、下側取付部１２３の上面１２３Ａに弾性体１２４を接着した後、弾性体１２４の上面１２４Ａに起歪体１１１を載置する。
　その後、起歪体１１１の上端１１１Ａに弾性体１２８を載置した後、弾性体１２８の上面１２８Ａに上側取付部１２６を接着する。
　次に、実施の形態１における重量センサ１００１の動作を説明する。図５は起歪体１１１と押圧部材１４１を示す重量センサ１００１の拡大側断面図である。図６は起歪体１１１の側面図である。
　支持部材１３１の下側取付部１２３の下側からカラー１３９Ａを装着したボルト１３９を下側取付部１２３の孔１２５、起歪体１１１の貫通孔１１１Ｊおよび上側取付部１２６の孔１２９に挿入する。
　次に、ナット１４０の下面１４０Ｂが起歪体１１１の突部１２２の上面１２２Ａに当接する位置で、ボルト１３９にナット１４０を螺合する。ボルト１３９とナット１４０は押圧部材１４１を構成する。この状態においては、図５と図６に示すように、起歪体１１１における突部１２２に押圧部材１４１が当接するが、起歪体１１１にかかる荷重は零である。
　電源電極１１２、１１３にそれぞれ所定の電圧（実施の形態１では５Ｖ）を印加するとともに、ＧＮＤ電極１１６を接地する。
　図７は押圧部材１４１が起歪体１１１に荷重を加えたときの押圧部材１４１と起歪体１１１を示す重量センサ１００１の拡大側断面図である。図８は、起歪体１１１に荷重を加えたときの起歪体１１１の外側面１１１Ｄの側面図である。押圧部材１４１に中心軸１１１Ｃに沿って上方から下方に向かって荷重が付加されると、押圧部材１４１は突部１２２の上面１２２Ａを下方に押し、起歪体１１１の突部１２２を介して筒部１１１Ｙに中心軸１１１Ｃと平行なせん断荷重を加える。すなわち、押圧部材１４１は、中心軸１１１Ｃと平行に筒部１１１Ｙと突部１２２とが相対的に互いに逆方向に付勢されて変位するように起歪体１１１を押す。このせん断荷重によって、突部１２２に連接した円筒形状の起歪体１１１の外側面１１１Ｄには、図８に示すように、起歪体１１１の上端１１１Ａの径Ｒ１１１Ａを小さくし、下端１１１Ｂの径Ｒ１１１Ｂを大きくするようにモーメント力が作用する。このモーメント力は、中心軸１１１Ｃを中心とする放射方向において、筒部１１１Ｙの上端１１１Ａと下端１１１Ｂを相対的に互いに反対の方向に変位させる。筒部１１１Ｙの上端１１１Ａの径Ｒ１１１Ａが小さくなることで外側面１１１Ｄの上外側面部１１１Ｇが収縮する。また、起歪体１１１の筒部１１１Ｙの下端１１１Ｂの径Ｒ１１１Ｂが大きくなることで外側面１１１Ｄの下外側面部１１１Ｈが拡張する。したがって、外側面１１１Ｄの上外側面部１１１Ｇに設けられた上側歪抵抗１２０、１２１（歪抵抗素子１２０Ａ、１２０Ｂ、１２１Ａ、１２１Ｂ）の抵抗値は小さくなるとともに、外側面１１１Ｄの下外側面部１１１Ｈに設けられた下側歪抵抗１１７、１１９（歪抵抗素子１１７Ａ、１１７Ｂ、１１９Ａ、１１９Ｂ）の抵抗値は大きくなる。これにより、図４に示す歪抵抗１１７、１１９、１２０、１２１で構成されたブリッジ回路の出力電極１１４、１１５間の電圧が変化する。その電圧を処理回路１３６で処理することにより、起歪体１１１に加わる荷重を測定することができる。
　上記したように実施の形態１における重量センサ１００１では、起歪体１１１の突部１２２を押圧する押圧部材１４１が起歪体１１１の中心軸１１１Ｃに沿って移動することにより起歪体１１１にモーメント力を加えるので、起歪体１１１の外側面１１１Ｄは容易に変形する。これにより、外側面１１１Ｄに設けられた歪抵抗１１７、１１９、１２０、１２１の抵抗値も容易に変化するので、ブリッジ回路の出力電極１１４、１１５間の電圧が大きく変化し、重量センサ１００１から出力される信号の感度を大きくすることができる。
　また、支持部材１３２は上側取付部１２６と下側取付部１２３とで構成されている。上側取付部１２６と起歪体１１１との間に設けられた弾性体１２８により、起歪体１１１の筒部１１１Ｙの上端１１１Ａの径Ｒ１１１Ａが容易に変化する。これにより、起歪体１１１（筒部１１１Ｙ）の外側面１１１Ｄの上外側面部１１１Ｇは容易に変形するので、重量センサ１００１から出力される信号の感度をさらに大きくすることができる。
　また、下側取付部１２３と起歪体１１１との間に設けられた弾性体１２４により、起歪体１１１の筒部１１１Ｙの下端１１１Ｂの径Ｒ１１１Ｂが容易に変化する。これにより、起歪体１１１（筒部１１１Ｙ）の外側面１１１Ｄの下外側面部１１１Ｈは容易に変形するので、重量センサ１００１から出力される信号の感度をさらに大きくすることができる。
　（実施の形態２）
　図９と図１０はそれぞれ本発明の実施の形態における重量センサ１００２の側断面図、側面図である。図１１Ａは重量センサ１００２の起歪体２１１の斜視図である。図１１Ｂは起歪体２１１の断面図である。図１１Ｃは起歪体２１１の筒部２１１Ｙの展開図である。図１２は重量センサ１００２の回路図である。
　孔２２７を有する金属製の下側押圧部２２５は起歪体２１１の筒部２１１Ｙの下端２１１Ｂをシートゴムからなる弾性体２２６を介して支持する。孔２３０とかしめ孔を有する金属製の上側押圧部２２８は起歪体２１１の筒部２１１Ｙの上端２１１Ａに当接して支持する。下側押圧部２２５と上側押圧部２２８は押圧部材２３２を構成している。樹脂製のケース２３３はかしめ部を有しており、このかしめ部を上側押圧部２２８のかしめ孔に挿入するとともに、先端をかしめることにより、ケース２３３に押圧部材２３２を固定している。ケース２３３はポリイミド製の回路基板２３５を収容している。下側押圧部２２５には、上面２２５Ａに開口して底２２５Ｄを有する凹部２２５Ｃが形成されている。
　図１１Ａと図１１Ｂに示すように、起歪体２１１は中心軸２１１Ｃに沿って延びて中心軸２１１Ｃを囲む筒形状（実施の形態２では円筒形状）を有する筒部２１１Ｙを備え、筒部２１１Ｙは中心軸２１１Ｃに沿って延びる貫通孔２１１Ｊを有する。実施の形態２では、中心軸２１１Ｃが垂直方向になるように起歪体２１１が設置される。筒部２１１Ｙは、中心軸２１１Ｃに沿って互いに反対側に位置する上端２１１Ａと下端２１１Ｂとを有し、筒形状の外側に面する外側面２１１Ｄと、外側面２１１Ｄの反対側に位置して中心軸２１１Ｃに対向する内側面２１１Ｅとをさらに有する。起歪体２１１は、筒部２１１Ｙの内側面２１１Ｅから中心軸２１１Ｃに向かって突出する突部２２２をさらに備える。起歪体２１１は固いが可変形性を有する材料よりなる板よりなり、その表面、少なくとも外側面２１１Ｄは絶縁性を有する。実施の形態２では、起歪体２１１は、フェライト系ステンレス等の金属板と、金属板の表面（外側面２１１Ｄ）に設けられたガラス層とを有する。外側面２１１Ｄには、互いに近傍に位置してＡｇからなる電源電極２１２、２１３と出力電極２１４、２１５とグランド（ＧＮＤ）電極２１６が設けられている。筒部２１１Ｙについて、上端２１１Ａと下端２１１Ｂとの間に位置して中心軸２１１Ｃに対して直角の面と筒部２１１Ｙとが交わる位置に設けられた中間周部分２１１Ｆを定義する。実施の形態２において、端２１１Ａ、２１１Ｂは中心軸２１１Ｃに対して直角であり、中間周部分２１１Ｆは端２１１Ａ、２１１Ｂの間の真中に位置する。中間周部分２１１Ｆは筒部２１１Ｙの外側面２１１Ｄを上外側面部２１１Ｇと下外側面部２１１Ｈとに区分する。すなわち、中間周部分２１１Ｆと上端２１１Ａとの間に上外側面部２１１Ｇが位置し、中間周部分２１１Ｆと下端２１１Ｂとの間に下外側面部２１１Ｈが位置する。
　突部２２２は筒部２１１Ｙの中間周部分２１１Ｆの内側面２１１Ｅから中心軸２１１Ｃに向かって突出する。
　下外側面部２１１Ｈには下側歪抵抗２１７、２１９が設けられている。下側歪抵抗２１７は端末２１７Ｃ、２１７Ｄを有し、端末２１７Ｃ、２１７Ｄの間で互いに直列に接続された歪抵抗素子２１７Ａ、２１７Ｂよりなる。歪抵抗素子２１７Ａ、２１７Ｂは、加えられた応力で発生する幾何学的な歪に応じて変化する抵抗値を有し、したがって、下側歪抵抗２１７の端末２１７Ｃ、２１７Ｄ間の抵抗値は歪抵抗素子２１７Ａ、２１７Ｂすなわち歪抵抗２１７に加えられた応力で発生する幾何学的な歪に応じて変化する。下側歪抵抗２１９は、端末２１９Ｃ、２１９Ｄを有し、端末２１９Ｃ、２１９Ｄの間で互いに直列に接続された歪抵抗素子２１９Ａ、２１９Ｂよりなる。歪抵抗素子２１９Ａ、２１９Ｂは、加えられた応力で発生する幾何学的な歪に応じて変化する抵抗値を有し、したがって、下側歪抵抗２１９の端末２１９Ｃ、２１９Ｄ間の抵抗値は歪抵抗素子２１９Ａ、２１９Ｂすなわち歪抵抗２１９に加えられた応力で発生する幾何学的な歪に応じて変化する。下側歪抵抗２１７の端末２１７Ｄは回路パターン２１８により電源電極２１２と電気的に接続され、端末２１７Ｃは回路パターン２１８により出力電極２１４に接続されている。下側歪抵抗２１９の端末２１９Ｃは回路パターン２１８により出力電極２１５に電気的に接続され、端末２１９ＤはＧＮＤ電極２１６と回路パターン２１８により電気的に接続されている。
　上外側面部２１１Ｇには上側歪抵抗２２０、２２１が設けられている。上側歪抵抗２２０は端末２２０Ｃ、２２０Ｄを有し、端末２２０Ｃ、２２０Ｄの間で互いに直列に接続された歪抵抗素子２２０Ａ、２２０Ｂよりなる。歪抵抗素子２２０Ａ、２２０Ｂは、加えられた応力で発生する幾何学的な歪に応じて変化する抵抗値を有し、したがって、上側歪抵抗２２０の端末２２０Ｃ、２２０Ｄ間の抵抗値は歪抵抗素子２２０Ａ、２２０Ｂすなわち歪抵抗２２０に加えられた応力で発生する幾何学的な歪に応じて変化する。上側歪抵抗素子２２１は、端末２２１Ｃ、２２１Ｄを有し、端末２２１Ｃ、２２１Ｄの間で互いに直列に接続された歪抵抗素子２２１Ａ、２２１Ｂよりなる。歪抵抗素子２２１Ａ、２２１Ｂは、加えられた応力で発生する幾何学的な歪に応じて変化する抵抗値を有し、したがって、上側歪抵抗２２１の端末２２１Ｃ、２２１Ｄ間の抵抗値は歪抵抗素子２２１Ａ、２２１Ｂすなわち歪抵抗２２１に加えられた応力で発生する幾何学的な歪に応じて変化する。上側歪抵抗２２０の端末２２０Ｄは回路パターン２１８によりＧＮＤ電極２１６と電気的に接続され、端末２２０Ｃは回路パターン２１８により出力電極２１４に接続されている。上側歪抵抗素子２２１の端末２２１Ｄは回路パターン２１８により電源電極２１３に電気的に接続され、端末２２１Ｃは出力電極２１５と回路パターン２１８により電気的に接続されている。下側歪抵抗２１７、２１９と上側歪抵抗２２０、２２１はブリッジ回路を構成している。
　起歪体２１１の外側面２１１Ｄの中心軸２１１Ｃに対して直角の周方向に沿って、歪抵抗素子２１７Ａ、２１７Ｂは歪抵抗素子２１９Ａ、２１９Ｂと交互に配置されている。すなわち、外側面２１１Ｄの周方向に沿って歪抵抗素子２１７Ａは歪抵抗素子２１９Ａ、２１９Ｂの間に位置し、歪抵抗素子２１９Ａは歪抵抗素子２１７Ａ、２１７Ｂの間に位置する。また、外側面２１１Ｄの周方向に沿って歪抵抗素子２１７Ｂは歪抵抗素子２１９Ａ、２１９Ｂの間に位置し、歪抵抗素子２１９Ｂは歪抵抗素子２１７Ａ、２１７Ｂの間に位置する。
　起歪体２１１の外側面２１１Ｄの中心軸２１１Ｃに対して直角の周方向に沿って、歪抵抗素子２２０Ａ、２２０Ｂは歪抵抗素子２２１Ａ、２２１Ｂと交互に配置されている。すなわち、外側面２１１Ｄの周方向に沿って歪抵抗素子２２０Ａは歪抵抗素子２２１Ａ、２２１Ｂの間に位置し、歪抵抗素子２２１Ａは歪抵抗素子２２０Ａ、２２０Ｂの間に位置する。また、外側面２１２Ｄの周方向に沿って歪抵抗素子１２０Ｂは歪抵抗素子２２１Ａ、２２１Ｂの間に位置し、歪抵抗素子２２１Ｂは歪抵抗素子２２０Ａ、２２０Ｂの間に位置する。図１１Ｃに示すように、歪抵抗素子２２０Ａ、２２０Ｂ、２２１Ａ、２２１Ｂは歪抵抗素子２１７Ａ、２１７Ｂ、２１９Ａ、２１９Ｂからそれぞれ上方に、すなわち中心軸２１１Ｃと平行の方向に位置する。
　起歪体２１１は、突部２２２の先端２２２Ｃに設けられた被保持部２２３をさらに備える。中心軸２１１Ｃの方向において、被保持部２２３は突部２２２より広い幅を有する。被保持部２２３と突部２２２は固定部２２４を構成している。
　図９に示す回路基板２３５は起歪体２１１の外側面２１１Ｄに設けられた電源電極２１２、２１３と出力電極２１４、２１５とＧＮＤ電極２１６と電気的に接続されている。回路基板２３５には集積回路（ＩＣ）からなる処理回路２３６が設けられている。処理回路２３６は、起歪体２１１に設けられた下側歪抵抗２１７、２１９と上側歪抵抗２２０、２２１および回路パターン２１８から構成されるブリッジ回路の出力電極２１４、２１５から出力される信号を処理する。ケース２３３にはコネクタ端子２３７を有するコネクタ部２３８が設けられている。コネクタ端子２３７は回路基板２３５に電気的に接続されて信号を外部に出力する。
　実施の形態２における重量センサ１００２の製造方法について説明する。
　実施の形態１における起歪体１１１と歪抵抗１１７、１１９、１２０、１２１と同様の材料と方法で、外側面２１１Ｄ上に設けられた歪抵抗２１７、２１９、２２０、２２１と電源電極２１２、２１３と出力電極２１４、２１５とＧＮＤ電極２１６と回路パターン２１８を備えた起歪体２１１を作製する。
　次に、下側押圧部２２５の上面２２５Ａに開口する凹部２２５Ｃの底２２５Ｄに弾性体２２６を接着した後、弾性体２２６の上面２２６Ａに起歪体２１１の筒部２１１Ｙを載置する。
　その後、起歪体２１１の筒部２１１Ｙの上端２１１Ａに上側押圧部２２８を接着し、かつ下側押圧部２２５の上面２２５Ａに上側押圧部２２８を接着する。
　次に、実施の形態２における重量センサ１００２の動作を説明する。
　図１３は重量センサ１００２の側断面図である。図１４は起歪体２１１と押圧部材２３２を示す重量センサ１００２の拡大側断面図である。図１５は起歪体２１１の側面図である。
　図１３に示すように、ボルト２３９を予め立設した支持板２４０の上面２４０Ａ上でボルト２３９の外周にカラー２４１を載置する。カラー２４１の上面２４１Ａに被保持部２２３の下面２２３Ｂが当接するように起歪体２１１を載置する。その後、被保持部２２３の上面２２３Ａにカラー２４２を載置する。その後、ボルト２３９にナット２４３を締結することにより、カラー２４１、２４２で被保持部２２３を挟持する。ボルト２３９、支持板２４０、カラー２４１、２４２およびナット２４３は起歪体２１１を固定する固定部材２４４を構成している。この状態においては、図１４、図１５に示すように、起歪体２１１の筒部２１１Ｙに押圧部材２３２が当接するが、起歪体２１１にかかる荷重は零である。
　電源電極２１２、２１３にそれぞれ所定の電圧（実施の形態２では５Ｖ）を印加するとともに、ＧＮＤ電極２１６を接地する。
　図１６は押圧部材２３２が起歪体２１１に荷重を加えたときの押圧部材２３２と起歪体２１１を示す重量センサ１００２の拡大側断面図である。押圧部材２３２に中心軸２１１Ｃに沿って上方から下方に向かって荷重が付加されると、押圧部材２３２は筒部２１１Ｙの上端２１１Ａを下方に押し、起歪体２１１の筒部２１１Ｙに中心軸２１１Ｃと平行なせん断荷重を加える。すなわち、押圧部材２３２は、中心軸２１１Ｃと平行に筒部２１１Ｙと突部２２２とが相対的に互いに逆方向に付勢されて変位するように起歪体２１１を押す。このせん断荷重によって、突部２２２に連接する筒部２１１Ｙの外側面２１１Ｄには、図１７に示すように、起歪体２１１の上端２１１Ａの径Ｒ２１１Ａを大きくするようにモーメント力が作用する。このモーメント力は、中心軸２１１Ｃを中心とする放射方向において、筒部２１１Ｙの上端２１１Ａと下端２１１Ｂを相対的に互いに反対の方向に変位させる。起歪体２１１の筒部２１１Ｙの上端２１１Ａの径Ｒ２１１Ａが大きくなることで外側面２１１Ｄの上外側面部２１１Ｇが拡張する。したがって、外側面２１１Ｄの上外側面部２１１Ｇに設けられた上側歪抵抗２２０、２２１（歪抵抗素子２２０Ａ、２２０Ｂ、２２１Ａ、２２１Ｂ）の抵抗値は大きくなる。これにより、図１２に示す歪抵抗２１７、２１９、２２０、２２１で構成されたブリッジ回路の出力電極２１４、２１５間の電圧が変化する。その電圧を処理回路２３６で処理することにより、起歪体２１１に加わる荷重を測定することができる。
　上記したように実施の形態２における重量センサ１００２では、起歪体２１１の突部２２２を押圧する押圧部材２３２が起歪体２１１の中心軸２１１Ｃに沿って移動することにより起歪体２１１にモーメント力を加えるので、起歪体２１１の外側面２１１Ｄは容易に変形する。これにより、外側面２１１Ｄに設けられた歪抵抗２１７、２１９の抵抗値も容易に変化するので、ブリッジ回路の出力電極２１４、２１５間の電圧が大きく変化し、重量センサ１００２から出力される信号の感度を大きくすることができる。
　（実施の形態３）
　図１８と図１９は本発明の実施の形態３における重量センサ１００３の側断面図である。図２０Ａと図２０Ｂはそれぞれ重量センサ１００３の起歪体３５１の斜視図と底面斜視図である。図２０Ｃは起歪体３５１の断面図である。図２０Ｄは起歪体３５１の筒部３５１Ｙの展開図である。
　図２０Ａから図２０Ｃに示すように、起歪体３５１は中心軸３５１Ｃに沿って延びて中心軸３５１Ｃを囲む筒形状（実施の形態３では円筒形状）を有する筒部３５１Ｙを備える。実施の形態３では、中心軸３５１Ｃが垂直方向になるように起歪体３５１が設置される。筒部３５１Ｙは、中心軸３５１Ｃに沿って互いに反対側に位置する上端３５１Ａと下端３５１Ｂとを有し、筒形状の外側に面する外側面３５１Ｄと、外側面３５１Ｄの反対側に位置して中心軸３５１Ｃに対向する内側面３５１Ｅとをさらに有する。起歪体３５１は、筒部３５１Ｙの内側面３５１Ｅから中心軸３５１Ｃに向かって突出する突部３６２をさらに備える。起歪体３５１は固いが可変形性を有する材料よりなる板よりなり、その表面、少なくとも外側面３５１Ｄは絶縁性を有する。実施の形態３では、起歪体３５１は、フェライト系ステンレス等の金属板と、金属板の表面（外側面３５１Ｄ）に設けられたガラス層とを有する。外側面３５１Ｄには、互いに近傍に位置してＡｇからなる電源電極３５２、３５３と出力電極３５４、３５５とグランド（ＧＮＤ）電極３５６が設けられている。筒部３５１Ｙについて、上端３５１Ａと下端３５１Ｂとの間に位置して中心軸３５１Ｃに対して直角の面と筒部３５１Ｙとが交わる位置に設けられた中間周部分３５１Ｆを定義する。実施の形態３において、端３５１Ａ、３５１Ｂは中心軸３５１Ｃに対して直角であり、中間周部分３５１Ｆは端３５１Ａによりも端３５１Ｂにより近くに位置する。中間周部分３５１Ｆは筒部３５１Ｙの外側面３５１Ｄを上外側面部３５１Ｇと下外側面部３５１Ｈとに区分する。すなわち、中間周部分３５１Ｆと上端３５１Ａとの間に上外側面部３５１Ｇが位置し、中間周部分３５１Ｆと下端３５１Ｂとの間に下外側面部３５１Ｈが位置する。
　突部３６２は筒部３５１Ｙの中間周部分３５１Ｆの内側面３５１Ｅから中心軸３５１Ｃに向かって突出する。
　下外側面部３５１Ｈには下側歪抵抗３５７、３５９が設けられている。下側歪抵抗３５７は端末３５７Ｃ、３５７Ｄを有し、端末３５７Ｃ、３５７Ｄの間で互いに直列に接続された歪抵抗素子３５７Ａ、３５７Ｂよりなる。歪抵抗素子３５７Ａ、３５７Ｂは、加えられた応力で発生する幾何学的な歪に応じて変化する抵抗値を有し、したがって、下側歪抵抗３５７の端末３５７Ｃ、３５７Ｄ間の抵抗値は歪抵抗素子３５７Ａ、３５７Ｂすなわち歪抵抗３５７に加えられた応力で発生する幾何学的な歪に応じて変化する。下側歪抵抗３５９は、端末３５９Ｃ、３５９Ｄを有し、端末３５９Ｃ、３５９Ｄの間で互いに直列に接続された歪抵抗素子３５９Ａ、３５９Ｂよりなる。歪抵抗素子３５９Ａ、３５９Ｂは、加えられた応力で発生する幾何学的な歪に応じて変化する抵抗値を有し、したがって、下側歪抵抗３５９の端末３５９Ｃ、３５９Ｄ間の抵抗値は歪抵抗素子３５９Ａ、３５９Ｂすなわち歪抵抗３５９に加えられた応力で発生する幾何学的な歪に応じて変化する。下側歪抵抗３５７の端末３５７Ｄは回路パターン３５８により電源電極３５２と電気的に接続され、端末３５７Ｃは回路パターン３５８により出力電極３５４に接続されている。下側歪抵抗３５９の端末３５９Ｃは回路パターン３５８により出力電極３５５に電気的に接続され、端末３５９ＤはＧＮＤ電極３５６と回路パターン３５８により電気的に接続されている。
　上外側面部３５１Ｇには上側歪抵抗３６０、３６１が設けられている。上側歪抵抗３６０は端末３６０Ｃ、３６０Ｄを有し、端末３６０Ｃ、３６０Ｄの間で互いに直列に接続された歪抵抗素子３６０Ａ、３６０Ｂよりなる。歪抵抗素子３６０Ａ、３６０Ｂは、加えられた応力で発生する幾何学的な歪に応じて変化する抵抗値を有し、したがって、上側歪抵抗３６０の端末３６０Ｃ、３６０Ｄ間の抵抗値は歪抵抗素子３６０Ａ、３６０Ｂすなわち歪抵抗３６０に加えられた応力で発生する幾何学的な歪に応じて変化する。上側歪抵抗素子３６１は、端末３６１Ｃ、３６１Ｄを有し、端末３６１Ｃ、３６１Ｄの間で互いに直列に接続された歪抵抗素子３６１Ａ、３６１Ｂよりなる。歪抵抗素子３６１Ａ、３６１Ｂは、加えられた応力で発生する幾何学的な歪に応じて変化する抵抗値を有し、したがって、上側歪抵抗３６１の端末３６１Ｃ、３６１Ｄ間の抵抗値は歪抵抗素子３６１Ａ、３６１Ｂすなわち歪抵抗３６１に加えられた応力で発生する幾何学的な歪に応じて変化する。上側歪抵抗３６０の端末３６０Ｄは回路パターン３５８によりＧＮＤ電極３５６と電気的に接続され、端末３６０Ｃは回路パターン３５８により出力電極３５４に接続されている。上側歪抵抗素子３６１の端末３６１Ｄは回路パターン３５８により電源電極３５３に電気的に接続され、端末３６１Ｃは出力電極３５５と回路パターン３５８により電気的に接続されている。下側歪抵抗３５７、３５９と上側歪抵抗３６０、３６１はブリッジ回路を構成している。
　起歪体３５１の外側面３５１Ｄの中心軸３５１Ｃに対して直角の周方向に沿って、歪抵抗素子３５７Ａ、３５７Ｂは歪抵抗素子３５９Ａ、３５９Ｂと交互に配置されている。すなわち、外側面３５１Ｄの周方向に沿って歪抵抗素子３５７Ａは歪抵抗素子３５９Ａ、３５９Ｂの間に位置し、歪抵抗素子３５９Ａは歪抵抗素子３５７Ａ、３５７Ｂの間に位置する。また、外側面３５１Ｄの周方向に沿って歪抵抗素子３５７Ｂは歪抵抗素子３５９Ａ、３５９Ｂの間に位置し、歪抵抗素子３５９Ｂは歪抵抗素子３５７Ａ、３５７Ｂの間に位置する。
　起歪体３５１の外側面３５１Ｄの中心軸３５１Ｃに対して直角の周方向に沿って、歪抵抗素子３６０Ａ、３６０Ｂは歪抵抗素子３６１Ａ、３６１Ｂと交互に配置されている。すなわち、外側面３５１Ｄの周方向に沿って歪抵抗素子３６０Ａは歪抵抗素子３６１Ａ、３６１Ｂの間に位置し、歪抵抗素子３６１Ａは歪抵抗素子３６０Ａ、３６０Ｂの間に位置する。また、外側面３５１Ｄの周方向に沿って歪抵抗素子３６０Ｂは歪抵抗素子３６１Ａ、３６１Ｂの間に位置し、歪抵抗素子３６１Ｂは歪抵抗素子３６０Ａ、３６０Ｂの間に位置する。図２０Ｄに示すように、歪抵抗素子３６０Ａ、３６０Ｂ、３６１Ａ、３６１Ｂは歪抵抗素子３５７Ａ、３５７Ｂ、３５９Ａ、３５９Ｂからそれぞれ上方に、すなわち中心軸３５１Ｃと平行の方向に位置する。
　起歪体３５１は、突部３６２の先端３６２Ｃに設けられた被保持部３６３をさらに備える。中心軸３５１Ｃの方向において、被保持部３６３は突部３６２より広い幅を有し、突部３６２から下方の下端３５１Ｂへの方向に突出している。被保持部３６３と突部３６２は固定部３６４を構成している。
　起歪体３５１の筒部３５１Ｙの上端３５１Ａで内側面３５１Ｅには被保持部３６２が設けられている。金属製の押圧部材３６５は、筒部３５１Ｙの上端３５１Ａすなわち固定部３６４Ａに固定される。押圧部材３６５の外側面にはネジ部３６６が設けられている。樹脂製のケース３６７はポリイミド製の回路基板３６８を収容する。
　図１９に示す回路基板３６８は起歪体３５１の外側面３５１Ｄに設けられた電源電極３５２、３５３と出力電極３５４、３５５とＧＮＤ電極３５６と電気的に接続されている。回路基板３６８には集積回路（ＩＣ）からなる処理回路２３６が設けられている。処理回路２３６は、起歪体３５１に設けられた下側歪抵抗３５７、３５９と上側歪抵抗３６０、３６１および回路パターン３５８から構成されるブリッジ回路の出力電極３５４、３５５から出力される信号を処理する。ケース３６７にはコネクタ端子３７０を有するコネクタ部３７１が設けられている。コネクタ端子３７０は回路基板３６８に電気的に接続されて信号を外部に出力する。
　図２２は重量センサ１００３の取付部材３７２の上面図である。取付部材３７２には固定孔３７３が設けられている。固定孔３７３には起歪体３５１の被保持部３６３すなわち固定部３６４の下端３６３Ｂの外側面３６３Ｄが固着されている。取付部材３７２には、固定孔３７３を囲む円形のストッパ溝３７４が設けられている。押圧部材３６５に過大な押圧荷重が加わり筒部３５１Ｙが下方に移動した際に、ストッパ溝３７４の内底面と、筒部３５１Ｙの下端３５１Ｂとが互いに当接する。
　すなわち、筒部３５１Ｙの下端３５１Ｂが取付部材３７２と当接して筒部３５１Ｙが取付部材３７２に対してさらに下方に変位することを防止するので、切削または圧造等の機械加工により取付部材３７２にストッパを設ける必要がなく、これにより、ストッパを機械加工により製造する工程を削減することができる。
　さらに、ストッパ溝３７４の内底面と、円筒形状を有する筒部３５１Ｙの下端３５１Ｂとが互いに当接することができるので、ストッパ溝３７４の深さだけ、重量センサ１００３の厚みを小さくすることができる。
　図２３は重量センサ１００３の取付部材３７６の斜視図である。取付部材３７２には２つの取付孔３７５が設けられている。取付部材３７６の両端は取付部材３７２に溶接により固定される。取付部材３７６には、取付部材３７２の２つの取付孔３７５にそれぞれ一致する２つの取付孔３７７が設けられている。
　取付部材３７６の略中央には、押圧部材３６５を貫通させる貫通孔３７８が設けられている。取付部材３７６の中央部は、筒部３５１Ｙの上端３５１Ａの方向に延びる。
　押圧部材３６５に過大な引張荷重が加わり筒部３５１Ｙが上方に移動した際に、筒部３５１Ｙの上端３５１Ａが取付部材３７６と当接することで筒部３５１Ｙが取付部材３７６に対してさらに上方に変位することを防止する。したがって、切削または圧造等の機械加工により取付部材３７６にストッパを設ける必要がなくなり、これにより、ストッパを機械加工により製造する工程を削減することができる。
　次に、実施の形態３における重量センサ１００３の製造方法について説明する。
　実施の形態１における起歪体１１１と歪抵抗１１７、１１９、１２０、１２１と同様の材料と方法で、外側面３５１Ｄ上に設けられた歪抵抗３５７、３５９、３６０、３６１と電源電極３５２、３５３と出力電極３５４、３５５とＧＮＤ電極３５６と回路パターン３５８を備えた起歪体３５１を作製する。
　次に、インサート成形によりコネクタ端子３７０を予め埋設したケース３６７に回路基板３６８を載置する。その後、回路基板３６８に処理回路３６９を実装することにより、処理回路３６９をコネクタ端子３７０に電気的に接続する。
　次に、押圧部材３６５を筒部３５１Ｙの上端３５１Ａの固定部３６４Ａに溶接で固定する。
　次に、取付部材３７２の固定孔３７３に起歪体３５１の被保持部３６３の固定部３６４を挿入して溶接により固定する。
　その後、取付部材３７２における両端の上面に、取付部材３７６の両端を載置して溶接により固定する。
　次に、重量センサ１００３の動作を説明する。図２４は重量センサ１００３の側断面図である。
　ボルト３８０が取付部材３７２の取付孔３７５と取付部材３７６の取付孔３７７を貫通するように、シートレール３７９の上面に重量センサ１００３を載置する。その後、ナット３８１をボルト３８０に取り付けることにより、シートレール３７９に重量センサ１００３を固定した後、車のシートと連接されている連結部材３８２を押圧部材３６５にボルト３８３により取り付ける。
　この状態でシートに乗員が座ると、連結部材３８２に上方より荷重が付加され、筒部３５１Ｙにせん断荷重が加わる。このせん断荷重によって、筒部３５１Ｙの外側面３５１Ｄにモーメント力が作用して筒部３５１Ｙの外側面３５１Ｄの上外側面部３５１Ｇが伸張する。これにより、上側歪抵抗３６０、３６１（歪抵抗素子３６０Ａ、３６０Ｂ，３６１Ａ、３６１Ｂ）の抵抗値は大きくなる。またそのモーメント力により外側面３５１Ｄの下外側面部３５１Ｈは圧縮され、下側歪抵抗３５７、３５９（歪抵抗素子３５７Ａ、３５７Ｂ，３５９Ａ、３５９Ｂ）の抵抗値は小さくなる。これにより、図２１に示す歪抵抗３５７、３５９、３６０、３６１で構成されたブリッジ回路の出力電極３５４、３５５間の電圧が変化する。その電圧を処理回路３６９で処理することにより、起歪体３５１に加わる荷重を測定することができる。
　連結部材３８２に上方に引き上げられる荷重が付加される場合には、筒部３５１Ｙの外側面３５１Ｄの上外側面部３５１Ｇは圧縮され、上側歪抵抗３６０、３６１の抵抗値は小さくなる。同時に、外側面３５１Ｄの下外側面部３５１Ｈは伸張され、下側歪抵抗３５７、３５９の抵抗値は大きくなる。これにより、図２１に示す歪抵抗３５７、３５９、３６０、３６１で構成されたブリッジ回路の出力電極３５４、３５５間の電圧が変化する。その電圧を処理回路３６９で処理することにより、起歪体３５１に加わる荷重を測定することができる。
　上述のように、取付部材３７２は起歪体３５１を固定する。起歪体３５１は、突部３６２の先端３６２Ｃに設けられた被保持部３６３を含む。取付部材３７２には起歪体３５１の被保持部３６３が固定される。取付部材３７２は、筒部３５１Ｙの下端３５１Ｂに対向する上面を有する。押圧部材２３２に荷重が加わっていないときに、取付部材３７２の上面は筒部３５１Ｙの上端３５１Ａから離れている。押圧部材２３２に過大な荷重が加わっているときに、取付部材３７２の上面は筒部３５１Ｙの下端３５１Ｂに当接して筒部３５１Ｙの下方への変位を防止する。また、取付部材３７６は取付部材３７２に接合し、かつ筒部３５１Ｙの上端３５１Ａに対向する下面を有する。押圧部材２３２に荷重が加わっていないときに、取付部材３７６の下面は筒部３５１Ｙの上端３５１Ａから離れている。押圧部材２３２に過大な荷重が加わっているときに、取付部材３７２の下面は筒部３５１Ｙの上端３５１Ａに当接して筒部３５１Ｙの上方への変位を防止する。取付部材３７２の上面には、押圧部材２３２に過大な荷重が加わっているときに筒部３５１Ｙの下端３５１Ｂに当接する内底面を有するストッパ溝３７４が設けられている。
　連結部材３８２から押圧部材３６５に上方から過大な押圧荷重が付加された場合には、筒部３５１Ｙの下端３５１Ｂがストッパ溝３７４の内底面と当接する。これにより、過大な押圧荷重が付加された場合でも筒部３５１Ｙの塑性変形を防止することができる。
　連結部材３８２により押圧部材３６５に上方へ変位させる過大な引張荷重が付加された場合には、筒部３５１Ｙの上端３５１Ａが取付部材３７６の下面に当接する。これにより、過大な引張荷重が付加された場合でも、筒部３５１Ｙの塑性変形を防止することができる。
　なお、実施の形態１～３において、「上」「下」「上方」「下方」等の方向を示す用語は起歪体等の重量センサの構成部品の相対的な位置に依存する相対的な方向を示すものであり、上下方向等の絶対的な方向を示すものではない。
　この重量センサの歪抵抗の抵抗値は大きく変化し、この重量センサは高感度で荷重を測定できるので、特に、車両用シート等の荷重を測定するための重量センサにおいて有用である。
１１１　　起歪体
１１１Ａ　　上端
１１１Ｂ　　下端
１１１Ｃ　　中心軸
１１１Ｄ　　外側面
１１１Ｅ　　内側面
１１１Ｆ　　中間周部分
１１１Ｇ　　上外側面部
１１１Ｈ　　下外側面部
１１１Ｙ　　筒部
１１７　　歪抵抗（第２の歪抵抗）
１２０　　歪抵抗（第１の歪抵抗）
１２２　　突部
１２４　　弾性体（第２の弾性体）
１２８　　弾性体（第１の弾性体）
１３２　　支持部材
１４１　　押圧部材
２１１　　起歪体
２１１Ａ　　上端
２１１Ｂ　　下端
２１１Ｃ　　中心軸
２１１Ｄ　　外側面
２１１Ｅ　　内側面
２１１Ｆ　　中間周部分
２１１Ｇ　　上外側面部
２１１Ｈ　　下外側面部
２１１Ｊ　　貫通孔
２１１Ｙ　　筒部
２１７　　歪抵抗（第２の歪抵抗）
２２０　　歪抵抗（第１の歪抵抗）
２２２　　突部
２２３　　被保持部
２３２　　押圧部材
２４４　　固定部材
３５１　　起歪体
３５１Ａ　　上端
３５１Ｂ　　下端
３５１Ｙ　　筒部
３６２　　突部
３６３　　被保持部
３７２　　取付部材（第１の取付部材）
３７４　　ストッパ溝
３７６　　取付部材（第２の取付部材）
１００１　　重量センサ
１００２　　重量センサ
１００３　　重量センサ

Claims (11)

  1. 　　　中心軸に沿って延びて前記中心軸を囲む筒形状を有しており、前記中心軸から離れる方向に向く外側面と前記中心軸に対向する内側面とを有する筒部と、
    　　　前記筒部の前記内側面から突出する突部と、
    を含む起歪体と、
    前記起歪体の前記外側面に設けられた第１の歪抵抗と、
    前記起歪体の前記筒部にモーメント力を加えるように、前記中心軸に沿って移動して前記起歪体に荷重を加える押圧部材と、
    を備えた重量センサ。
  2. 前記押圧部材は、前記起歪体の前記筒部と前記突部とを前記中心軸と平行に相対的に互いに逆方向に付勢するように前記起歪体を押す、請求項１に記載の重量センサ。
  3. 前記起歪体を支持する支持部材をさらに備え、
    前記起歪体の前記筒部は前記中心軸の方向で互いに反対側に位置する上端と下端とを有し、
    前記支持部材は前記起歪体の前記上端と前記下端とを支持し、
    前記押圧部材は前記突部を押圧することにより前記筒部に前記モーメント力を加える、請求項１に記載の重量センサ。
  4. 前記支持部材と前記起歪体の前記筒部の前記上端との間に設けられた第１の弾性体をさらに備えた、請求項３に記載の重量センサ。
  5. 前記支持部材と前記起歪体の前記筒部の前記下端との間に設けられた第２の弾性体をさらに備えた、請求項４に記載の重量センサ。
  6. 前記起歪体を固定する固定部材をさらに備え、
    前記起歪体は、前記突部の先端に設けられた被保持部をさらに含み、
    前記固定部材は前記起歪体の前記被保持部を固定し、
    前記押圧部材は前記起歪体の前記筒部を押圧することにより、前記起歪体の前記筒部に前記モーメント力を加える、請求項１に記載の重量センサ。
  7. 前記起歪体の前記外側面に設けられた第２の歪抵抗をさらに備え、
    前記筒部の前記上端前記下端との間に位置して、前記中心軸に対して直角の面と前記筒部とが交わる位置に設けられた中間周部分を定義し、
    前記中間周部分は前記筒部の前記外側面を上外側面部と下外側面部とに区分し、
    前記第１の歪抵抗と前記第２の歪抵抗は前記上外側面部と前記下外側面部とにそれぞれ配置され、
    前記起歪体の前記突部は前記筒部の前記内側面で前記中間周部分から突出する、請求項１に記載の重量センサ。
  8. 前記起歪体を固定する第１の取付部材をさらに備え、
    前記起歪体は、前記突部の先端に設けられた被保持部をさらに含み、
    前記第１の取付部材には前記起歪体の前記被保持部が固定され、
    前記起歪体の前記筒部は前記中心軸の方向で互いに反対側に位置する上端と下端とを有し、
    前記第１の取付部材は、前記筒部の前記下端に対向する上面を有し、
    前記押圧部材に荷重が加わっていないときに、前記第１の取付部材の前記上面は前記筒部の前記上端から離れており、
    前記押圧部材に過大な荷重が加わっているときに、前記第１の取付部材の前記上面は前記筒部の前記下端に当接して前記筒部の下方への変位を防止する、請求項１に記載の重量センサ。
  9. 前記第１の取付部材に接合し、かつ前記筒部の前記上端に対向する下面を有する第２の取付部材をさらに備え、
    前記押圧部材に荷重が加わっていないときに、前記第２の取付部材の前記下面は前記筒部の前記上端から離れており、
    前記押圧部材に過大な荷重が加わっているときに、前記第２の取付部材の前記下面は前記筒部の前記上端に当接して前記筒部の上方への変位を防止する、請求項８に記載の重量センサ。
  10. 前記第１の取付部材の前記上面には、前記押圧部材に前記過大な荷重が加わっているときに前記筒部の前記下端に当接する内底面を有するストッパ溝が設けられている、請求項８に記載の重量センサ。
  11. 前記起歪体を固定する第１の取付部材と、
    前記第１の取付部材に接合する第２の取付部材と、
    をさらに備え、
    前記起歪体は、前記突部の先端に設けられた被保持部をさらに含み、
    前記第１の取付部材には前記起歪体の前記被保持部が固定され、
    前記起歪体の前記筒部は前記中心軸の方向で互いに反対側に位置する上端と下端とを有し、
    前記第２の取付部材は、前記筒部の前記上端に対向する下面を有し、
    前記押圧部材に荷重が加わっていないときに、前記第２の取付部材の前記下面は前記筒部の前記上端から離れており、
    前記押圧部材に過大な荷重が加わっているときに、前記第２の取付部材の前記下面は前記筒部の前記上端に当接して前記筒部の上方への変位を防止する、請求項１に記載の重量センサ。
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