JP2007240410A

JP2007240410A - 歪検出装置

Info

Publication number: JP2007240410A
Application number: JP2006065381A
Authority: JP
Inventors: Akira Matsuura; 昭松浦; Yasunobu Kobayashi; 康展小林
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2006-03-10
Filing date: 2006-03-10
Publication date: 2007-09-20
Anticipated expiration: 2026-03-10
Also published as: JP4957025B2

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、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されネジ頭部とネジ胴部とからなるネジ部とを備え、前記起歪体は軸方向に空洞を有する筒状とし、前記起歪体の空洞の内周面と前記ネジ頭部の外周面とを互いに溶接して接合し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配置されネジ頭部とネジ胴部とからなるネジ部とを備え、この起歪体とネジ頭部とを互いに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。

特に、起歪体は軸方向に空洞を有する筒状とし、起歪体の空洞の内周面とネジ頭部の外周面とを互いに溶接して接合し一体化しているので、接合強度を向上できる。単に、起歪体の側面とネジ頭部の側面とを溶接して接合し一体化すると、引張方向に対して剥離し易いが、上記構成によれば、起歪体の空洞内にネジ頭部が挿入されて一体化されるので、剥離しにくい。

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は同歪検出装置の斜視図、図３は同歪検出装置を用い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２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の直径を大きくするとともにネジ胴部８の断面は切欠部９を有する円形状として、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、図２に示すように、起歪体２の空洞１の内周面とネジ頭部１０の外周面とを互いに溶接して接合し一体化しているので、接合強度を向上できる。このとき、起歪体２の空洞１内にネジ頭部１０が挿入されて一体化されることとなり、溶接部７が軸方向に現れる。さらに、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３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。この際、ネジ胴部８の外形断面に合致する貫通孔を車両用シート１２および床面部１４に形成しておき、この貫通孔にネジ胴部８を挿入してナット２０で締め付けている。

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の中央が歪む。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。

特に、起歪体２は軸方向に空洞１を有する筒状とし、起歪体２の空洞１の内周面とネジ頭部１０の外周面とを互いに溶接して接合し一体化しているので、接合強度を向上できる。単に、起歪体２の側面とネジ頭部１０の側面とを溶接して接合し一体化すると、引張方向に対して剥離し易いが、上記構成によれば、起歪体２の空洞１内にネジ頭部１０が挿入されて一体化されるので、剥離しにくい。なお、起歪体２を挟むように配置したネジ部４の形状としては、切欠部９を図４に示すように、ネジ胴部８に対して対向するように２つ設けたり、図５に示すように、溝状に設けたりしてもよい。

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の材料としては析出硬化系ステンレス鋼などが挙げられ、また、起歪体２とネジ部４とを同種材料とする場合は、ＳＵＳ６３０などが挙げられる。

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に荷重が付加され、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、歪検出装置を車両用シート１２の荷重測定に用いたが、トルク測定に用いてもよい。

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斜視図同歪検出装置を用い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歪検出装置の斜視図他の歪検出装置の斜視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
７溶接部
８ネジ胴部
９切欠部
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

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されネジ頭部とネジ胴部とからなるネジ部とを備え、前記起歪体は軸方向に空洞を有する筒状とし、前記起歪体の空洞の内周面と前記ネジ頭部の外周面とを互いに溶接して接合し一体化した歪検出装置。
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記載の歪検出装置。
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記載の歪検出装置。