JP2006349664A

JP2006349664A - 歪検出装置

Info

Publication number: JP2006349664A
Application number: JP2006063876A
Authority: JP
Inventors: Takaaki Ogawa; 孝昭小川; Yasunobu Kobayashi; 康展小林; Takanori Matsukawa; 恭範松川; Toshiro Otobe; 敏郎乙部; Katsuhiko Omoto; 勝彦尾本; Noriyuki Jitosho; 典行地頭所; Akira Matsuura; 昭松浦
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2005-05-19
Filing date: 2006-03-09
Publication date: 2006-12-28

Abstract

【課題】取り付け部品が少なく、作業効率や使い勝手の良い歪検出装置を提供することを目的としている。
【解決手段】荷重により歪を生じる円筒形状の起歪体２と、この起歪体２に配置され歪量に応じて抵抗値が変化する抵抗素子と、この抵抗素子に結線された信号処理回路を備え、この起歪体２を挟むように起歪体の上下にネジ部４を形成し、信号処理回路を配置したケース６を起歪体２に取り付けるとともに、抵抗素子は起歪体２の外周面に配置して、抵抗素子と信号処理回路とを結線した構成である。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両用シート等の荷重を測定するための歪検出装置に関するものである。

以下、従来の歪検出装置について説明する。

従来の歪検出装置は、複数の貫通孔を有する板状の起歪体と、この起歪体の貫通孔の間に配置され歪量に応じて抵抗値が変化する抵抗素子と、この抵抗素子に結線された信号処理回路とを備えている。

この歪検出装置を、例えば、車両用シートと床面部との間に取り付ければ、車両用シートに座る人員の荷重を測定することができる。起歪体に設けた複数の貫通孔の内、内側の貫通孔に車両用シートの一部を挿入して起歪体と車両用シートとを連結し、外側の貫通孔に床面部の一部を挿入して起歪体と床面部とを連結して取り付ける（例えば、車両用シートの一部や床面部の一部をネジ部とし、起歪体を介してナットで締めて取り付ける）。そうすると、車両用シートに荷重が加わった際、起歪体が歪んで抵抗素子の抵抗値が変化するので、これを信号処理回路で処理することによって荷重を測定することができる。この場合、起歪体は車両用シートと床面部との両方に連結されているので、圧縮方向に対する荷重と引張方向に対する荷重を測定することができる。

このような起歪体の形状としては板形状の他に円筒形状のものもあるが、共に、複数の取り付け部品を組み合わせて歪検出装置を取り付けているものである。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１や特許文献２が知られている。
特開２００３−２４０６３３号公報特開平６−２０７８６５号公報

上記従来の歪検出装置では、歪検出装置の取り付けにおいて、複数の取り付け部品が必要となり、組み立ての作業効率や使い勝手が悪いという問題点を有していた。

本発明は上記問題点を解決するもので、取り付け部品が少なく、作業効率や使い勝手の良い歪検出装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために本発明は以下の構成を有する。

本発明の請求項１記載の発明は、荷重により歪を生じる柱状の起歪体と、前記起歪体の周面に配置され歪量に応じて抵抗値が変化する抵抗素子とを備え、前記起歪体を挟むように前記起歪体の軸方向にネジ部を配置するとともに前記起歪体と前記ネジ部とを互いに接合して一体化した構成である。

上記構成により、起歪体を挟むように起歪体の軸方向にネジ部を配置するとともに起歪体とネジ部とを互いに接合して一体化しているので、このネジ部を介して、例えば、シートおよび床面部とを連結すれば簡単に取り付けが可能となり、作業効率や使い勝手を向上することができる。

以下、本発明の全請求項に記載の発明について図面を参照しながら説明する。

図１は本発明の一実施の形態における歪検出装置の断面図、図２は同歪検出装置の側面図、図３は同歪検出装置の上面図、図４は同歪検出装置の正面図、図５は同歪検出装置を介して車両用シートと床面部とを連結したシートユニットの側面図である。

図１〜図４において、本発明の一実施の形態における歪検出装置は、荷重により歪を生じる柱状の起歪体２と、この起歪体２の外周面に配置され歪量に応じて抵抗値が変化する抵抗素子と、この抵抗素子に結線され起歪体２の歪量を検出する信号処理回路とを備えている。この起歪体２は軸方向に空洞１を有する筒状とし、この起歪体２を挟むように起歪体２の軸方向である上下にネジ部４を配置している。このネジ部４は、ネジ胴部８の直径よりもネジ頭部１０の直径を大きくしており、起歪体２とネジ部４のネジ頭部１０とを互いに溶接して接合し一体化している。また、信号処理回路は起歪体２とネジ部４の外周面に取り付けたケース６に配置している。

この歪検出装置を、例えば、図５に示すように、車両用シート１２と床面部１４との間に取り付ければ、車両用シート１２に座る人員の荷重を測定することができる。

車両用シート１２にはその下部にネジ部４のネジ胴部８を挿入する貫通孔を設けており、床面部１４には床面１８に取り付けたレール部１６に上記ネジ胴部８を挿入する貫通孔を設けており、各々の貫通孔の軸方向が床面１８に対して垂直方向になるように設けている。一方のネジ胴部８を車両用シート１２の貫通孔へ挿入し、他方のネジ胴部８をレール部１６の貫通孔へ挿入し、互いにナット２０で締め付けて起歪体２およびネジ部４を介して車両用シート１２と床面部１４とを連結している。

そうすると、車両用シート１２に荷重が加わった際、荷重方向が起歪体２の軸方向（床面１８に対する上下方向）になるようにネジ部４に荷重が付加され、起歪体２の軸力に起因して起歪体２が歪む。そして、起歪体２の歪に起因して抵抗素子の抵抗値が変化するので、これを信号処理回路で処理することによって荷重を測定できる。

上記構成により、起歪体２を挟むようにネジ部４を形成しているので、このネジ部４を介して、例えば、車両用シート１２と床面部１４とを連結する際に、取り付け部品が少なく簡単に取り付けが可能となり、作業効率や使い勝手を向上することができる。

また、起歪体２とネジ部４とは互いに一体化しているので、車両用シート１２に荷重が加わった際も起歪体２とネジ部４との境界部における破断を抑制できる。特に、体重検知時の数十キログラムから車両衝突検知時の１トン程度までは検出能力を損なわずに起歪体２とネジ部４との境界部における破断を抑制でき、さらに、車両破壊に至るような数トン程度の荷重に対しても起歪体２とネジ部４との境界部における破断を抑制できるものである。起歪体２とネジ部４とは溶接して接合し一体化したり、同一材料からなる部材を加工したりしてもよい。起歪体２およびネジ部４の材料としては延性および靭性に富むとともに、溶接性も優れたオーステナイト系の加工硬化特性を有するＳＵＳ３０１、析出硬化性を有するＳＵＳ６３０、あるいは、耐食性および溶接性の良好なフェライト系のＳＵＳ４３０などが挙げられる。尚、前記ＳＵＳ３０１、ＳＵＳ６３０、ＳＵＳ４３０はＪＩＳ（日本工業規格）で定められたステンレス規格である。

また、起歪体２は軸方向に貫通孔を有する筒状としているので、起歪体２の歪易さを損なうことなく、起歪体２の外周表面積を大きくして抵抗素子の配置面積を確保でき、かつネジ部４と起歪体２との一体化強度を確保できる。起歪体２が単なる柱状の場合、抵抗素子の配置面積を確保するために起歪体２の直径を大きくすると起歪体２が応力を受けにくくなり感度が低下する恐れがあるが上記構成のように起歪体２が筒状であれば応力を受けやすく感度の低下も抑制できる。さらに、貫通孔の内径に合致するようにネジ部４のネジ頭部１０に段差部やテーパ部を形成しておけば、起歪体２の軸とネジ部４の軸とを的確に同軸上に位置決めでき、位置ずれに起因した起歪体２の歪の偏りも抑制し感度を向上できる。

また、車両用シート１２と床面部１４とを連結する際は、図６〜図８に示すようにしてもよい。車両用シート１２にはその下部にネジ部４のネジ胴部８を挿入する貫通孔を設けており、床面部１４には床面１８に取り付けた支持部２２に上記ネジ胴部８を挿入する貫通孔を設けており、各々の貫通孔の軸方向が床面１８に対して水平方向になるように設けている。一方のネジ胴部８を車両用シート１２の貫通孔へ挿入し、他方のネジ胴部８を支持部２２の貫通孔へ挿入し、互いにナット２０で締め付けて起歪体２およびネジ部４を介して車両用シート１２と床面部１４とを連結している。

そうすると、車両用シート１２に荷重が加わった際、荷重方向が起歪体２の軸方向に対して垂直な方向になるようにネジ部４に加重が付加され、起歪体２のせん断力または曲げモーメントに起因して起歪体２が歪む。この起歪体２の歪に起因して抵抗素子の抵抗値が変化するので、これを信号処理回路で処理することによって荷重を測定できる。特に、仕様に応じて単に起歪体２の直径の大小を選択するだけで、車両用シート１２と床面部１４との間の高さを低く抑制できるので、車種によって異なる車両用シート１２の座面の高さをあらかじめ低く設定しておける。すなわち、座面に座る人員の目線の高さを調節し易くなるものである。

なお、起歪体２に配置した抵抗素子のパターン（展開状態のパターン）と出力感度との関係は図９に示すとおりであり、電源電圧（Ｖｃｃ）とグランド電極（ＧＮＤ）との間に接続した出力電圧（Ｖ＋）と出力電圧（Ｖ−）、および、抵抗素子のパターンＲ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４より、起歪体２の歪に応じた所定の出力感度を得ることができる。出力感度は、パターンＲ１、Ｒ４とパターンＲ２、Ｒ３とを起歪体２の外周面において互いに対向するように配置し、かつ、例えば、パターンＲ１、Ｒ４を起歪体２の下側に配置（取付の回転角度を０度）し、パターンＲ２、Ｒ３を起歪体２の上側に配置（取付の回転角度を１８０度）すれば最も大きくなる。

さらに、本発明の一実施の形態では、信号処理回路を起歪体２とネジ部４の外周面に取り付けたケース６に配置することにより、抵抗素子と信号処理回路との結線を短く引き回せノイズの影響を受けにくくして感度を向上できるが、信号処理回路を起歪体２の空洞１に配置すれば、信号処理回路を配置するためのスペースを起歪体２の外側に確保する必要がなく小型化を図れる。この際、ネジ部４のネジ胴部８に貫通孔を設けることにより、この貫通孔を介して空洞１に配置した信号処理回路と抵抗素子とを簡単に結線することができる。

以上のように本発明にかかる歪検出装置は、取り付け部品が少なく取り付けが簡単で、作業効率や使い勝手が良く、荷重を測定するセンサとして各種の機器に適用できる。

本発明の一実施の形態における歪検出装置の断面図同歪検出装置の側面図同歪検出装置の上面図同歪検出装置の正面図同歪検出装置を介して車両用シートと床面部とを連結したシートユニットの側面図他のシートユニットの側面図図６のＡ部の拡大図図６のＡ部の正面断面図抵抗素子のパターンと感度の関係を示す特性波形図

符号の説明

２起歪体
４ネジ部
６ケース
８ネジ胴部
１０ネジ頭部
１２車両用シート
１４床面部
１６レール部
１８床面
２０ナット
２２支持部

Claims

シートと、前記シートと床面部との間に取り付けた歪検出装置とを備え、前記歪検出装置は、荷重により歪を生じる柱状の起歪体と、前記起歪体の周面に配置され歪量に応じて抵抗値が変化する抵抗素子と、前記起歪体を挟むように前記起歪体の軸方向に配置したネジ部とを有し、前記起歪体と前記ネジ部とを互いに一体化するとともに、前記ネジ部を介して前記シートと前記床面部とを連結したシートユニット。
前記床面部はレール部を取り付けた床面とし、前記ネジ部を介して前記シートおよび前記レール部とを連結した請求項１記載のシートユニット。
前記ネジ部にナットを締め付けて前記シートと前記床面部とを連結した請求項１記載のシートユニット。
前記起歪体と前記ネジ部とは互いに溶接して接合し一体化した請求項１記載のシートユニット。
前記起歪体は軸方向に空洞を有する筒状とした請求項１記載のシートユニット。
柱状の前記起歪体は軸方向に空洞を有する筒状とし、前記信号処理回路を前記空洞に配置するとともに前記抵抗素子を前記起歪体の外周面に配置し、前記ネジ部に貫通孔を設けるとともに前記貫通孔を介して前記空洞に配置した前記信号処理回路と前記抵抗素子とを結線した請求項１記載のシートユニット。
荷重方向が前記起歪体の軸方向になるように前記ネジ部に荷重を付加し、前記起歪体の軸力に起因した歪量を検出する請求項１記載のシートユニット。
荷重方向が前記起歪体の軸方向に対して垂直な方向になるように前記ネジ部に荷重を付加し、前記起歪体のせん断力または曲げモーメントに起因した歪量を検出する請求項１記載のシートユニット。
前記起歪体の軸方向が前記床面と水平方向になるようにして前記歪検出装置を前記シートと床面部との間に取り付けた請求項１記載のシートユニット。