JP2007263643A

JP2007263643A - 歪検出装置

Info

Publication number: JP2007263643A
Application number: JP2006087042A
Authority: JP
Inventors: Toshiro Otobe; 敏郎乙部; Takaaki Ogawa; 孝昭小川; Akira Matsuura; 昭松浦
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2006-03-28
Filing date: 2006-03-28
Publication date: 2007-10-11

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４と、この抵抗素子４に結線され起歪体２の歪量を検出する信号処理回路６とを備え、この起歪体２は軸方向に空洞８を有する角柱状とし、起歪体２の外形を四角柱状とするとともに空洞８を四角筒状としている。この起歪体２を挟むように起歪体２の軸方向に対して直交方向にネジ部１０を配置し、起歪体２とネジ部１０とを互いに溶接して接合し一体化した構成である。
【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、図７において、複数の貫通孔３１を有する板状の金属製の起歪体３２と、この起歪体３２の貫通孔３１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３３と、この抵抗素子３３に結線された信号処理回路（図示せず）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３２に設けた複数の貫通孔３１の内、内側の貫通孔３１に車両用シートの一部を挿入して起歪体３２と車両用シートとを連結し、外側の貫通孔３１に床面部の一部を挿入して起歪体３２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３２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３２が歪んで抵抗素子３３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３２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。信号処理回路には、４つの抵抗素子３３を環状に接続してホーイストンブリッジ回路を形成し、信号処理回路に入力している。

このような起歪体３２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とともに軸方向に空洞を有する柱状の起歪体と、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対して直交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対して直交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、起歪体の軸方向には空洞を設けており、この軸方向に対して直交方向にネジ部を配置しているので、起歪体の外形形状に対する空洞の大きさによって、起歪体の歪量を制御できる。すなわち、歪みやすくするには空洞を大きくすればよく、歪みにくくするには空洞を小さくすればよいので、使用時の荷重に対応させて空洞の大きさを決定し適切な歪量を得てセンサ感度を向上できる。

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斜視図、図２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、図３は図２のＡ部の拡大図である。

図１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４と、この抵抗素子４に結線され起歪体２の歪量を検出する信号処理回路６とを備えている。この起歪体２は軸方向に空洞８を有する角柱状とし、起歪体２の外形を四角柱状とするとともに空洞８を四角筒状としている。この起歪体２を挟むように起歪体２の軸方向に対して直交方向にネジ部１０を配置し、起歪体２とネジ部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６は起歪体２に配置している。

この歪検出装置を、例えば、図２、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１０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に上記ネジ部１０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。一方のネジ部１０を車両用シート１２の貫通孔へ挿入し、他方のネジ部１０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の軸方向に対して直交方向（床面１８に対する上下方向）になるようにネジ部１０に荷重が付加され、起歪体２の側面中央が伸縮する。そして、起歪体２の側面中央の伸縮（荷重が起歪体２に対して圧縮方向に付加されると起歪体２の側面中央が縮んで膨らみ、荷重が起歪体２に対して引張方向に付加されると起歪体２の側面中央が伸びる）に起因して抵抗素子４の抵抗値が変化するので、これを信号処理回路６で処理すれば荷重を測定できる。

上記構成により、起歪体２を挟むようにネジ部１０を形成しているので、このネジ部１０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とネジ部１０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１０との境界部における破断を抑制できる。体重検知時の数十ｋｇ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１０との境界部における破断を抑制でき、また、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１０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１０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１０の材料としては析出硬化系ステンレス鋼が挙げられ、起歪体２とネジ部１０とを同種材料とする場合は、ＳＵＳ６３０等が挙げられる。その他、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、耐食性および溶接性の良好なフェライト系のＳＵＳ４３０等も挙げられる。これらＳＵＳ６３０、ＳＵＳ３０１、ＳＵＳ４３０は日本工業規格（ＪＩＳ）で定められたステンレス規格である。

また、起歪体２の軸方向には空洞８を設けており、この軸方向に対して直交方向にネジ部１０を配置しているので、起歪体２の外形に対する空洞８の大きさによって、起歪体２の歪量を制御できる。すなわち、歪みやすくするには空洞８を大きくすればよく、歪みにくくするには空洞８を小さくすればよいので、使用時の荷重に対応させて空洞８の大きさを決定し適切な歪量を得てセンサ感度を向上できる。

さらに、起歪体２の歪みやす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１０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が上記構成によればこのようなこともない。

また、車両用シート１２と床面部１４とを連結する際は、図４〜図６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１０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に上記ネジ部１０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。一方のネジ部１０を車両用シート１２の貫通孔へ挿入し、他方のネジ部１０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１０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の軸方向に対して直交方向になるようにネジ部１０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４の抵抗値が変化するので、これを信号処理回路６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、本発明の一実施の形態では、信号処理回路６は起歪体２の外周面に配置しているが、起歪体２の空洞８に配置してもよい。抵抗素子４と信号処理回路６との結線も容易であり、信号処理回路６の大きさが空洞８の内部に収まる大きさまで配置可能である。抵抗素子４と信号処理回路６との結線を短く引き回しつつノイズの影響を受けにくくして感度を損なわず、かつ、小型化も図れる。

また、起歪体２の外形を角柱状とするとともに空洞８を円筒状とすれば、空洞８の形状に沿って起歪体２の厚みに厚い部分と薄い部分が形成され、薄い部分が起歪体２の側面中央に形成されるので、歪ませやすくなりセンサ感度を向上できる。この際、空洞８の中心と起歪体２の中心とをずらして偏心させることも可能である。

さらに、起歪体２の形状としては、一方の側面を取り除いた断面コ字形状でもよい。

以上のように本発明にかかるシートユニットは、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い歪検出装置を用いており、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斜視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図２のＡ部の拡大図他のシートユニットの側面図図４のＡ部の拡大図図４のＡ部の正面断面図従来の歪検出装置の上面図

符号の説明

２起歪体
４抵抗素子
６信号処理回路
８空洞
１０ネジ部
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とともに軸方向に空洞を有する柱状の起歪体と、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対して直交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一体化した歪検出装置。
前記起歪体の外形は角柱状とするとともに前記空洞は円筒状とした請求項１記載の歪検出装置。
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記載の歪検出装置。
荷重方向が前記起歪体の軸方向に対して直交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直交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。
前記抵抗素子に結線され前記起歪体の歪量を検出する信号処理回路を有し、前記信号処理回路は前記空洞に配置した請求項１記載の歪検出装置。