JP2005134340A - シート上荷重検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 荷重検出の精度に影響を及ぼす車体やシートの寸法誤差を許容できる構造を備えると共に、シート上に作用する荷重を簡単な構成で検出できるシート上荷重検出装置を提供する。
【解決手段】 シート１上に作用する荷重を検出する荷重検出手段Ｄが、シート１を床面Ｆに対して支持するレール５と床面Ｆに対してレール５を固定するブラケット６との間に設けられたシート上荷重検出装置１０において、荷重検出手段Ｄに固定されて荷重検出手段Ｄに荷重を入力する連結部材９が、レール５に対する所定の移動を許容する隙間を介してレール５に枢支され、荷重検出手段Ｄは、ブラケット６上に対の支点が設けられ、支点の間に力点が設けられて固定される構成とした。
【選択図】 図３

Description

本発明は、シート上に作用する荷重を荷重センサにより検出するシート上荷重検出装置に関する。

従来のこの種のシート上荷重検出装置としては、後述の特許文献１に記載のものが公知となっている。このシート上荷重検出装置は、シートの下方に設けられるシートレールと車両フロアの取り付け部上に固定されるブラケットとの間に設けられている。シート上荷重検出装置の基体としてのベースが前述のブラケットに固定され、荷重検出部であるセンサ板に連結される一対のアームがベースの内側に設けられている。各アームは、ベースピンを介してベースの前後にてそれぞれ枢支されている。このアームには、シートレールの下面に固定されるピンブラケットがブラケットピンを用いて枢軸回転可能に連結されている。シート上に荷重が作用すると、この荷重はピンブラケット及びブラケットピンを介してアームに伝達される。これを受け、アームはベースピンを中心に回動し、各アームに連結されたセンサ板に荷重が作用する。その結果、センサ板にたわみ変形が生じ、このたわみ変形量に基づいてシート上に作用した荷重が検出される構成となっている。
特開２０００−２５８２３３号公報（第３〜４頁、図１を参照）

ところで、上記の装置の一例とするシート上荷重検出装置を用いる場合、シート上に作用する荷重を精度よく検出するためには、シートやその上に座る乗員（もしくは物体）の重量以外の荷重が荷重センサ（上記の装置においてはセンサ板に相当）に作用するのを極力排除する必要がある。そのような排除するべき荷重の１つとして、車両側のシート取り付け部やシート自身に寸法誤差があるにもかかわらずシート上荷重検出装置を無理に取り付けた場合に生じる荷重が考えられる。

上記の公報に記載の装置においては、ブラケットピンが挿通されるピン孔の寸法をブラケットピンの径よりも大きく形成する等の構成によって、ピンブラケットはアームに対して若干の遊び、すなわち隙間を持たせて取り付けられており、この両者間の隙間により、車両側のシート取り付け部やシート自身の寸法誤差の影響がある程度までは許容される構成となっている。

しかしながら、装置の基体であるベースが、シート下方の左右に各１本づつ設定され、車両フロアの各取り付け部に固定された前後のブラケット間を連結して設けられてベースが車両フロアに対して固定されるという構成上、車両フロアの前後の取り付け部間に生じた寸法誤差については、ブラケット、ベースの固定によっては吸収することができない。したがって、両取り付け部間に生じた寸法誤差の程度によっては、ベースを無理に取り付けた場合に、ベースピンが挿通されるピン孔、すなわちアームの回動中心軸間のピッチが変化してしまう。その結果、アームに連結されたセンサ板に荷重が作用してしまい、本来検出するべき荷重ではない不要な荷重がセンサ板にて検出されてしまう。この場合、先に述べたブラケットピンとアーム間に設けられた隙間の意味がなくなってしまい、シート上に作用する荷重を精度よく検出することができない。

また、シート上に作用した荷重がピンブラケットを介して上方からアームに入力され、その後アームがベースピンを中心に回動して、最終的に荷重がセンサ板に対して下方から入力される構成となっており、荷重の伝達される経路が複雑であり、効率が悪い。

よって、本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、荷重検出の精度に影響を及ぼす車体やシートの寸法誤差を許容できる構造を備えると共に、シート上に作用する荷重を簡単な構成で検出できるシート上荷重検出装置を提供することを課題とする。

上記した課題を解決するために講じた技術的手段は、請求項１に記載の様に、シート上に作用する荷重を検出する荷重検出手段が、前記シートを床面に対して支持する支持部材と前記床面に対して前記支持部材を固定する固定部材との間に設けられたシート上荷重検出装置において、前記荷重検出手段に固定されて該荷重検出手段に前記荷重を入力する連結部材が、前記支持部材に対して所定の移動が許容された状態で前記支持部材に枢支され、前記荷重検出手段は、前記固定部材上に対の支点が設けられ、該支点の間に力点として前記荷重検出手段が固定される構成としたことである。

好ましくは、請求項２に記載の様に、前記連結部材は、軸部材を介して前記支持部材に枢支されると共に、前記軸部材の軸方向に沿って前記支持部材に対する所定の移動が許容される構成とすると良い。

好ましくは、請求項３に記載の様に、前記連結部材に、前記軸部材が挿通され、該軸部材との間に隙間を有する挿通孔が形成される構成とすると良い。

好ましくは、請求項４に記載の様に、前記荷重検出手段は、可撓部材からなるプレートと該プレート上に設けられた荷重センサであり、前記プレートが前記固定部材及び前記連結部材に固定される構成とすると良い。

請求項１に記載の発明によれば、シート上に作用する荷重を検出する荷重検出手段に固定されて荷重検出手段に前記荷重を入力する連結部材が、前記支持部材に対して所定の移動が許容される状態で前記支持部材に枢支される構成となっている。この連結部材と支持部材の間では支持部材に対して連結部材が所定の範囲で移動することにより、荷重検出手段を取り付け時のシートや床面に生じる寸法誤差を吸収することができ、荷重検出の精度を向上させることができる。また、連結部材はシートに対して枢支される構成となっており、その結果、許容される寸法誤差の範囲が広くなっている。これは、荷重検出の精度を向上させる上で非常に有効である。また、荷重検出手段は、固定部材上に対の支点が設けられ、支点の間に力点として荷重検出手段が固定される構成となっており、シート上に作用した荷重は対の支点の間に設けられた力点に作用し、その両側の支点を介して固定部材へと伝達される。この場合、荷重検出手段は荷重の作用する方向と同じ方向に変位することとなり、荷重による変位を簡単な構成で検出することが可能となる。

請求項２に記載の発明によれば、連結部材は、軸部材を介して支持部材に枢支されると共に、軸部材の軸方向に沿って支持部材に対する所定の移動が許容される構成となっている。したがって、シートや床面に生じる寸法誤差を吸収することができ、荷重検出の精度を向上させることができる。

請求項３に記載の発明によれば、連結部材に、軸部材が挿通され、軸部材との間に隙間を有する挿通孔が形成される構成となっている。この隙間により、シートや床面に生じる寸法誤差を吸収することができ、荷重検出の精度を向上させることができる。

請求項４に記載の発明によれば、荷重検出手段は、可撓部材からなるプレートとプレート上に設けられた荷重センサで構成される。このプレートが固定部材及び連結部材に固定される構成により、プレート上の荷重センサを用いて正確な荷重検出を行うことができる。この場合、荷重センサは、支点と力点に共に緩衝しない位置に設けると良い。

以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面を基に説明する。

図１は、シート上荷重検出装置１０を車両のシート１に適用した場合のシート１の構成を示す。

シート１は、図１に示す様に、着座面を有するシートクッション２と、シートクッション２に対して所定角度にリクライニング可能なシートバック３と、シートバック３の上方（図１に示す上側）に取り付けられ着座した乗員の頭部を支持する高さ調整自在なヘッドレスト４とを主要な部材として備えている。このシート１は、車両の前後方向に沿って平行に配置される左右で一対のレール５によって床面Ｆに対して支持され、このレール５が、その前後端部にてブラケット６を用いて車両の床面Ｆに対して固定される構成となっている。

この様なシート１において、シート１上に作用する荷重（例えば、乗員が着座した場合の乗員の荷重や、シート１上に物体がのせられた場合の荷重等）を検出するシート上荷重検出装置１０の具体的な構造を、図２及び図３を参照して説明する。なお、以下に説明するシート上荷重検出装置１０は、図１に示す如く、シートクッション２の下方における前後左右の計４ヶ所に配置されるものとしたが、これに限定されるものではない。本実施形態においては、着座面に対して前後左右の４ヶ所とも同一な構成であるため、以下では１ヶ所について説明を行う。

図２は本発明の要所を部分的に拡大した図である。この図２に示される様に、平状の鉄等からの金属から成るセンサプレート７は長方形状を呈し、シート１を床面に固定するブラケット６と、シート１を支持するレール５との間に配設される。センサプレート７とブラケット６は、図２に示す様に、ブラケット６の下方に凸状となった部位を境としてその両側において、２本のボルトＢ２、Ｂ３が上方からセンサプレート７とブラケット６の取付孔に挿入されて、下側からナットＮ２、Ｎ３をボルトＢ２、Ｂ３に対して螺合させることにより固定されている。一方、センサプレート７とレール５は平行な状態で取り付けられるものであり、図３に示す様にレール５の下側に開口し、レール５の直交方向（幅方向）に一対の側壁を有する断面コ字状の連結ブラケット８と、その一対の側壁の間に配設される直方体形状の連結部材９を介して互いに連結されている。具体的には、連結ブラケット８はレール５の下面５ｂにリベットＲ１、Ｒ２を用いて固定され、連結部材９は連結ブラケット８の一対の側壁８ｓよりも若干小さく、側壁８ｓとの間で隙間が形成される様、幅方向から側壁８ｓに対してボルトＢ１が挿入され、ボルトＢ１の先端からナットＮ１を螺合させることにより、連結部材９は連結ブラケット８に対して、ボルトＢ１により枢支されている。この場合、側壁８ｓに対して幅方向の長さが小さいため、連結部材９は一対の側壁８ｓの間で移動が許容されるものとなる。そして、連結部材９には下側にネジ部９ｔが一体で設けられ、ネジ部９ｔはセンサプレート７の後述する取り付け孔７ｂの中に挿通され、ネジ部９ｔの先端からナットＮが嵌められることにより、連結部材９はセンサプレート７の取り付け孔７ｂの位置で固定される構成となっている。

連結ブラケット８は、上記した様に、軸方向断面が下側にコ字状を呈しており、上面８ｕと、上面８ｕの両端部から下方に屈曲して形成された一対の側面８ｓとを備えている。上面８ｕはレール５の下面５ｂがリベットＲ１、Ｒ２（図２参照）を用いて強固に固定されている。また、各側面８ｓには、挿通孔８ｈが互いに対向する位置にそれぞれ設けられている。挿通孔８ｈにはボルトＢ１が挿通される。この場合、挿通孔８ｈとボルトＢ１の径は、ボルトＢ１にガタツキが発生しない程度となっている。

連結部材９は、ブロック状の本体部９ｂに、挿通孔９ｈとネジ部９ｔとが設けられているもので、本体部９ｂに形成される挿通孔９ｈは、本体部９ｂの両側面９ｓ間を貫通して形成されている。一方、ネジ部９ｔはこの両側面９ｓを除いた任意の１面から挿通孔９ｈと直交する方向に突出して形成されている。

連結部材９と連結ブラケット８は、各々に設けられた挿通孔８ｈと９ｈの両方にボルトＢ１を挿通させた後、ナットＮ１を用いて締結することにより互いに連結され、連結部材９がボルトＢ１によって連結ブラケット８に枢支されるものとなる。この場合、連結部材９の幅方向の側面９ｓは連結ブラケット８の側面８ｓの間で若干の遊び（空隙）を持たせて設けられ、ボルトＢ１が挿通される側面９ｓの挿通孔９ｈの孔径は連結部材９に挿通されるボルトＢ１の径よりも若干大きく形成されているため、連結部材９と連結ブラケット８の間に若干のクリアランスが発生する。

従って、上記した構成により、連結部材９は、連結ブラケット８に対する所定の移動を許容する隙間を介して連結ブラケット８により枢支されるものとなることから、上記した隙間により、シート１のレール５や、シート１を床面に固定するブラケット６が固定される床面Ｆなどに生じる寸法誤差をレール５に対して固定される連結ブラケット８に対して連結部材９が幅方向あるいは上下方向に若干移動することにより簡単な構成で効率良く、センサプレート７の取り付け誤差を吸収することができる。このため、シート上に作用する荷重を検出するセンサプレート７には取り付け誤差による不要な力が作用しなくなり、荷重検出の精度を向上させることができ、センサの信頼性を向上させることができる。この場合、レール５に対して前後に設けられる連結部材９は連結ブラケット８に対して独立して動くものとなる。

センサプレート７は、レール５の下方に連結ブラケット８と連結部材９を介して設けられている。このセンサプレート７は、上方から荷重が作用すると撓みが発生する可撓部材からなる板状の部材である。図３に示される様に、センサプレート７には、板厚方向に貫通した取り付け孔７ａ、７ｂ、７ｃが、略中央の位置からその一方の端部に向かって順に形成されている。また、センサプレート７上には、取り付け孔７ａと７ｂの間に２つの歪ゲージＧ１、Ｇ２が、またこれと同様に、取り付け孔７ｂと７ｃの間に２つの歪ゲージＧ３、Ｇ４が、センサプレート７の上下方向のたわみ変形を検出できるように取り付けられている。このセンサプレート７と、歪ゲージＧ１〜Ｇ４とによって、荷重検出手段Ｄが形成されている。歪ゲージＧ１〜Ｇ４は、周知のブリッジ回路となるように互いに結線されており、これにより、シート１上に荷重が作用した場合にセンサプレート７の上下方向のたわみ変形にともなって生じる歪を検出する荷重センサＳとなる。荷重センサＳによって検出された出力は、取り付け孔７ａ、７ｂ、７ｃが形成されていない側へと導かれる。この場合、荷重センサＳとしては、複数の歪センサが一体に設けられたフィルム状のフレキシブル基板を適用し、この基板をセンサプレート７上に貼り付けることによって構成することも可能である。

センサプレート７の下方には、シート１を床面Ｆに対して固定するブラケット６が設けられている。ブラケット６は、プレート状の金属から成る部材を屈曲させて形成したものであり、固定部６ａと、支持部６ｂ、６ｄと、凹部６ｃとを備えている。固定部６ａには固定孔６ｅが形成されており、この固定部６ａにおいては、固定ボルト（図示なし）が固定孔６ｅに挿通されてブラケット６が床面Ｆに対して固定される。支持部６ｂ、６ｄ及び凹部６ｃは、固定部６ａから順に延在して形成されている。支持部６ｂ、６ｄは、センサプレート７が支持される部位にあたり、同センサプレート７上の取り付け孔７ａ、７ｃの位置にそれぞれ対応して設けられた取り付け孔６ｆ、６ｈが形成されている。凹部６ｃは、支持部６ｂと６ｄの間に設けられており、支持部６ｂ、６ｄに対して下方に段差状に形成されている。この凹部６ｃには、センサプレート７上の取り付け孔７ｂの位置に対応して取り付け孔６ｇが設けられている。

連結部材９とセンサプレート７とは、連結部材９の本体部９ｂから突出して形成されたネジ部９ｔがセンサプレート７上の取り付け孔７ｂに挿通された後、センサプレート７の下方からナットＮを用いて締結することによって、互いに固定される。

また、センサプレート７とブラケット６とは、ボルトＢ２、Ｂ３を、センサプレート７上の取り付け孔７ａ、７ｃと、これらに対応してブラケット６の支持部６ｂ、６ｄに設けられた取り付け孔６ｆ、６ｈとに挿通させた後、ブラケット６の下方よりナットＮ２、Ｎ３を用いてそれぞれ締結することによって、互いに固定される。

これにより、センサプレート７は、シート１を床面Ｆに対して支持するレール５に対しては連結ブラケット８及び連結部材９を介して取り付け孔７ｂにて固定されると共に、シート１を床面Ｆに対して固定するブラケット６に対してはその支持部６ｂ、６ｄ上に位置する取り付け孔７ａ、７ｃにて固定される構成となっている。ここで、センサプレート７は、シート１の下方における前後左右の計４ヶ所のそれぞれにおいて、床面Ｆに対して固定されたブラケット６に個々に固定される構成となっており、これにより、センサプレート７とブラケット６とが固定された時点ではセンサプレート７に不要な荷重が作用することはない。その結果、先に述べた連結ブラケット８と連結部材９の間に設けられた寸法誤差吸収のための隙間を最大限に機能させることができ、荷重検出の精度を向上させることができる。さらに、センサプレート７に固定されてセンサプレート７に荷重を入力する連結部材９はシート１に対して枢支される構成となっている。これにより、許容される寸法誤差の範囲が広くなり、荷重検出の精度を向上させる上で非常に有効である。

次に、シート上荷重検出装置１０によって行われる荷重検出について説明する。

シート１上に荷重が作用すると、この荷重はシート１を床面Ｆに対して支持するレール５へと入力される。この場合、シート１は、その左右に設けられた一対のレール５の前後方向、計４ヶ所でブラケット６によって支持されており、シート１上に作用した荷重は図３に示す構造でそれぞれ取り付けられた４ヶ所のセンサプレート７によって検出される。

レール５に作用した荷重は、連結ブラケット８からボルトＢ１を介して連結部材９、更にはセンサプレート７の取り付け孔７ｂへと伝わる。その後、その荷重は取り付け孔７ａ、７ｃよりボルトＢ２、Ｂ３を介してブラケット６へと作用し、床面へと抜けてゆく。つまり、この様な荷重の伝達過程でセンサプレート７においては、連結部材９のネジ部９ｔが挿通される位置が荷重入力位置となり、ボルトＢ２、Ｂ３が挿通される位置が荷重出力位置となっていることから、センサプレート７においてはボルトＢ２、Ｂ３が挿通される取り付け孔７ａ、７ｃが支点となり、その間に設けられるボルト連結部材９のネジ部９ｔが挿通される取り付け孔７ｂが力点となる。その結果、シートに作用する荷重がレール５に作用し、上方から作用した場合には、両支点（７ａ，７ｃ）にて支持されたセンサプレート７の力点にあたる部分（７ｂ）が下方に変位する。

この変位量を、センサプレート７に一体で設けられた荷重センサＳにより検出し、４ヶ所の荷重センサＳによりそれぞれ検出された荷重の総和をコントローラ（図示なし）により演算し、その大きさに基づいて荷重判別（例えば、子供着座、大人着座など）を行うことにより、シート１上にどれだけの荷重が作用しているのかを検出することができる。

本発明のシート上荷重検出装置１０を車両のシート１に適用した場合のシート１の構成を示す斜視図である。 本発明のシート上荷重検出装置１０の構造を示す図である。 本発明のシート上荷重検出装置１０の構造を示す分解斜視図である。

符号の説明

１ シート
５ レール（支持部材）
６ ブラケット（固定部材）
７ センサプレート（プレート）
９ 連結部材
９ｈ 挿通孔
１０ シート上荷重検出装置
Ｄ 荷重検出手段
Ｆ 床面
Ｂ１ ボルト（軸部材）
Ｓ 荷重センサ

Claims (4)

1. シート上に作用する荷重を検出する荷重検出手段が、前記シートを床面に対して支持する支持部材と前記床面に対して前記支持部材を固定する固定部材との間に設けられたシート上荷重検出装置において、
   前記荷重検出手段に固定されて該荷重検出手段に前記荷重を入力する連結部材が、前記支持部材に対して所定の移動が許容された状態で前記支持部材に枢支され、前記荷重検出手段は、前記固定部材上に対の支点が設けられ、該支点の間に力点として前記荷重検出手段が固定されることを特徴とするシート上荷重検出装置。
2. 前記連結部材は、軸部材を介して前記支持部材に枢支されると共に、前記軸部材の軸方向に沿って前記支持部材に対する所定の移動が許容されることを特徴とする請求項１に記載のシート上荷重検出装置。
3. 前記連結部材に、前記軸部材が挿通され、該軸部材との間に隙間を有する挿通孔が形成されることを特徴とする請求項２に記載のシート上荷重検出装置。
4. 前記荷重検出手段は、可撓部材からなるプレートと該プレート上に設けられた荷重センサであり、前記プレートが前記固定部材及び前記連結部材に固定されることを特徴とする請求項３に記載のシート上荷重検出装置。

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