JP2008032479A - シート荷重検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】検出精度を維持しつつコストを低減可能なシート荷重検出装置を提供する。
【解決手段】シートの左前側に配置されてシート側からの荷重を受ける第１の荷重センサ２１と、シートの左後側に配置されてシート側からの荷重を受ける第２の荷重センサ２２と、シートの右前側に配置されてシート側からの荷重を受ける第３の荷重センサ２３と、シートの右後側に配置されてシート側からの荷重を受ける第４の荷重センサ２４とを有し、前記第１及び４の荷重センサには、作用支持部材２９と前側固定支持部２７、又は後側固定支持部２８との間のいずれか一方側の位置における弾性部材２６に第１及び４の歪検出センサが取付けられ、第２及び３の荷重センサには、作用支持部材２９と前側固定支持部２７、又は後側固定支持部２８との間のいずれか他方側の位置の弾性部材２６に第２及び３の歪検出センサが取付けられていることを特徴とするシート荷重検出装置。
【選択図】 図１

Description

本発明はシート荷重検出装置に関する。

従来、図８に示すように、車両のシートＳ１上に作用する乗員等の荷重を検出し、種々の装置（例えば、エアバックやウォーニングランプ等）の制御に利用されているものとして、シート荷重検出装置Ｓ１１０が知られている。そのシート荷重検出装置Ｓ１１０は、シートＳ１及びシートＳ１上の乗員またはチャイルドシート（図示せず）等の付属装置も含めた全重量を、床Ｓ２に対してシート荷重検知装置Ｓ１１０を介して支持する構成となっている。シート荷重検知装置Ｓ１１０は、シートＳ１の下側の前後左右の位置に互いに所定の間隔をもって配置された４つ荷重センサＳ１２０を備える。

更に、荷重センサＳ１２０は、図６及び図７に示すように、シートＳ１上に作用する荷重によって弾性変形する平面板形状の弾性部材Ｓ１２５を備えている。弾性部材Ｓ１２５は、前後方向に所定の間隔をもって配置される前側の固定支持部Ｓ１２３と後側の固定支持部Ｓ１２４の２箇所で、アンカー部材Ｓ１５０に固定支持され、更にアンカー部材Ｓ１５０が車両の床Ｓ２の側に固定支持される。２箇所の支持固定部Ｓ１２３、Ｓ１２４の中央の位置には、作用支持部材Ｓ１２６が固定され、作用支持部材Ｓ１２６はシートＳ１を支持するシートスライド装置Ｓ１３０に連結されている。この構成によって、作用支持部材Ｓ１２６を介して伝達されるシートＳ１に作用する荷重で、弾性部材Ｓ１２５に弾性変形が生じる構成となっている。

２箇所の支持固定部Ｓ１２３、Ｓ１２４と作用支持部材Ｓ１２６との夫々の間における弾性部材Ｓ１２５の表面には、前側の歪検出センサＳ１２７と後側の歪検出センサＳ１２８が取付けられている。歪検出センサＳ１２７、Ｓ１２８は、弾性部材Ｓ１２５の弾性変形に応じて生じる電圧の変動を信号として出力する。

荷重の検出は、車両の停車時のみならず走行時にも実施される。図６と図７に示すように、シートＳ１からの荷重として、主に車両の加減速、旋回等によって発生する水平方向の荷重Ｆと、主に乗員の体重、シートＳ１及び付属装置の重量および振動による上下方向の荷重Ｗ_０が、荷重センサＳ１２０に作用する。

荷重センサＳ１２０の前側の歪検出センサＳ１２７と後側の歪検出センサＳ１２８からの出力信号は、互いに加算処理される。ここで、水平方向の荷重をＦは、更に前後方向の分力ｆ_０縦と、横方向の分力ｆ横に分解できる。この前後方向の分力ｆ_０縦は、前側の歪検出センサＳ１２７には圧縮の歪が、また後側の歪検出センサＳ１２８には延びの歪が検出されるように、作用する。また、横方向の分力ｆ_０横も、両歪検出センサＳ１２７、Ｓ１２８には、互いに反対方向の曲げに対応する歪が夫々検出されるように、作用する。このために、両歪検出センサＳ１２７、Ｓ１２８からの信号は加算処理されることによって、分力ｆ_０縦および分力ｆ_０横の出力は互いに打消しあう。即ち、水平方向の荷重Ｆ_０の影響は、荷重センサＳ１２０の出力から消去されることになる。

一方、上下方向の荷重Ｗ_０は、歪検出センサＳ１２７、Ｓ１２８からの出力信号の加算処理で２倍の出力値となる。この出力値を２分の１にし、車両の上下の振動による変動の影響を排除するために、所定の経過時間の検出値を平均にすることによって、重量のみを示す値を得ることができる。

元来、平板形状で水平方向に配置される弾性部材Ｓ１２５は、上下方向の荷重に対し弾性変形し易く、重量の検出には有利な構成となっている。しかしながら、上記の構成のように、２つの歪検出センサＳ１２７、Ｓ１２８を採用することによって、水平方向荷重Ｆの影響を除去できるので、より高い検出精度で、シートＳ１上に作用する荷重を検出できる構成となっている(例えば、特許文献１参照。)。
特開２００５−１３４３４０公報

しかし、上記従来のシート荷重検出装置では、４つ荷重センサに、夫々２つの歪検出センサが必要となっている。このため、合計で８つの歪検出センサと、更にこれらの歪検出センサを夫々作動させるための電気回路も個別に必要としている。

本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであって、検出精度を維持しつつコストを低減可能なシート荷重検出装置を提供することを解決すべき課題としている。

上記課題を解決するために本発明において講じた技術的手段は、請求項１に記載の様に、シートの左前側に配置されて前記シート側からの荷重を受ける第１の荷重センサと、前記シートの左後側に配置されて前記シート側からの荷重を受ける第２の荷重センサと、前記シートの右前側に配置されて前記シート側からの荷重を受ける第３の荷重センサと、前記シートの右後側に配置されて前記シート側からの荷重を受ける第４の荷重センサとを有し、前記第１乃至４の各荷重センサには、前記シートの前後方向に互いに所定の間隔をもって配置された前側支持固定部と後側支持固定部によって床側に支持される弾性部材と、前記前側支持固定部と前記後側支持固定部の中央位置で前記シート側からの荷重を前記弾性部材に対して伝達する作用支持部材とが備えられたシート荷重検出装置において、前記第１及び４の荷重センサには、前記作用支持部材と前記前側固定支持部との間、又は前記作用支持部材と前記後側固定支持部との間のいずれか一方側の位置における前記弾性部材に第１及び４の歪検出センサが取付けられ、前記第２及び３の荷重センサには、前記作用支持部材と前記前側固定支持部との間、又は前記作用支持部材と前記後側固定支持部との間のいずれか他方側の位置における前記弾性部材に第２及び３の歪検出センサが取付けられていることを特徴としている。

また、請求項２に記載のように本発明で講じた技術的手段は、前記第１乃至４の荷重センサの各前記作用支持部材を互いに連結する連結固定部材を備えることを特徴としている。

請求項１に記載の発明によれば、従来の８つの歪検出センサを必要とするシート荷重検出装置に比して、半分の個数である４つの歪検出センサによって検出精度を維持しつつシート荷重の検出を実現することができる。このため、本発明のシート荷重検出装置では、歪検出センサのみならず歪検出センサを作動させるための電気回路等も少なくなり、大幅にコストを低減することができる。

また、請求項２に記載の発明によれば、第１乃至第４の荷重センサの各前記作用支持部材に互いを連結させる連結固定部材が備えられているため、連結固定部材を経て各荷重センサにシートからの荷重が伝達されることとなる。このため、本発明のシート荷重検出装置では、シートからの荷重が万遍なく各荷重センサに伝わることとなり、高い検出精度を発揮することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、実施形態を参照しつつ図面を基に説明する。

（実施形態）
図１は、実施形態のシート荷重検出装置２０を備えるシート装置１０を、左側からの側面図で示している。尚、図の中には、シート装置１０の前、後、右、左の各方向を説明の必要に応じて矢印で示す。また、シート装置１０の構成は、以下で特に説明しない限り、左右対称となっている。

シート装置１０には、乗員の着座するシート本体１の下方に位置して、シート本体１の座面高さおよび背もたれ角度を調整するための着座姿勢調整装置３０が取付けられている。着座姿勢調整装置３０は、前後に所定の間隔をもって配置され、下方に延びる前側リンクアーム３１と後側リンクアーム３２と、各リンクアーム３１、３２の下端に連結されるフレーム体３５（例えば、連結固定部材の一例）を備えている。フレーム体３５は、前後方向に水平に延びる左右一対のフレーム部材３５ａを備え、更に左右のフレーム部材３５ａは前後端部で連結部材３５ｂによって連結されている。そして、フレーム体３５は、所定の強度と剛性を備えた構造体となっている。

車両の床２に、前後方向の着座位置を調整するための、既知の機構によるシートスライド装置５０が取付けられている。シートスライド装置５０は、前後に水平に延びるロアレール５１とアッパーレール５２を備え、駆動装置５３の作動によって、アッパーレール５２がロアレール５１にガイドされて前後に移動する。アッパーレール５２の上に、ほぼアッパーレール５２の全長亘って補強ブラケット５５が配置されている。

図１、図３、図４及び図５に示されるように、補強ブラケット５５の上面と、フレーム体３５との間に、シート荷重検出装置２０が配置される。シート荷重検出装置２０は、シート装置１０の右側に２つと、同様に左側に２つの、合計４つの荷重センサ２１、２２、２３、２４を備える。

図２に荷重センサ２１を詳細に示す。他の荷重センサ２２、２３、２４は、後述する一部分を除いて、荷重センサ２１と同様の構造である。荷重センサ２１は、スチール等の材質による強度を備えた弾性体で、前後方向に長く伸びて、平面視で長方形をした平板状の弾性部材としてのセンサ板２６を備えている。センサ板２６の前端と後端部分には、センサ板２６を上下に貫通するように設けられた、前側の支持固定部２７と後側の支持固定部２８が、押え板２５と共に固定して取付けられる。両支持固定部２７、２８の間の中央位置には、ネジ形状の作用支持部２９がセンサ板２６から垂直に上方に延びるように固定して取付けられている。

図４、５に示されるように、荷重センサ２１、２２は左側のアッパーレール５２上に、荷重センサ２３、２４は右側のアッパーレール５２上に、夫々補強ブラケット５５を介して、支持固定部２７、２８を貫通するネジ手段によって取付けられている。一方、荷重センサ２１、２２、２３、２４の各作用支持部２９の上端は、フレーム体３５に固定して取付けられ、互いに強固に連結される構成となっている。

尚、フレーム体３５は、着座姿勢調整装置３０を構成する部品でなく、各作用支持部２９を強固に連結する、例えば個別の部材であっても良い。更には、例えばシート本体１の構成部材に十分な強度を備えて、各作用支持部２９を連結させるように構成してもよい。

次に、図２乃至５に示すように、４つの荷重センサ２１、２２、２３、２４のセンサ板２６の上表面に、それぞれ一つの歪検出センサ８１、８２、８３、８４が取付けられている。センサ板２６としては、例えば、起歪体等を挙げることができ、歪検出センサとしては、例えば、歪ゲージを挙げることができる。尚、各歪検出センサ８１、８２、８３、８４の特性は同一のものとなっている。左前側に配置される荷重センサ２１（例えば、第１の荷重センサの一例）では、作用支持部材２９と前側の支持固定部２７との間の位置に、歪検出センサ８１（例えば、第１の歪検出センサの一例）が取付けられている。左後側に配置される荷重センサ２２（例えば、第２の荷重センサの一例）では、荷重センサ２１とは異なり、作用支持部２９と後側の支持固定部２８との間の位置に、歪検出センサ８２（例えば、第２の歪検出センサの一例）が取付けられている。また、右前側に配置される荷重センサ２３（例えば、第３の荷重センサの一例）では、荷重センサ２２と同様で、荷重センサ２１とは異なり、作用支持部材２９と後側の支持固定部２８との間の位置に、歪検出センサ８３（例えば、第３の歪検出センサの一例）が取付けられている。更に右後側に配置される荷重センサ２４（例えば、第４の荷重センサの一例）では、荷重センサ２２，２３とは異なり、荷重センサ２１と同様に、作用支持部２９と前側の支持固定部２７との間の位置に、歪検出センサ８４（例えば、第４の歪検出センサの一例）が取付けられている。

尚、歪検出センサ８１、８２、８３、８４の取付け位置は、後述する作動原理によって、各荷重センサ２１、２２、２３、２４の相互の関係で決められているので、上記の位置をすべて逆に配置しても、同様に機能する。

歪検出センサ８１、８２、８３、８４としては、金属の微小な弾性変形を検出して、電圧値として出力するように４つの抵抗体をブリッジ回路に組み合わせた汎用のものが利用できる。尚、図示しないが歪検出センサ８１、８２、８３、８４を作動させるための制御装置および、歪検出センサ８１、８２、８３、８４からの出力信号を処理するデータ処理装置、および電気配線が備えられる。

以上のように構成されたシート荷重検出装置２０は、車両の停止中のみならず、走行中にも、例えば数１０ｍ秒の短時間の周期で、シート本体１に作用する荷重を常に検出する。図３、図４及び図５に、示されるように、シート装置１側からの荷重を受けて各荷重センサ２１、２２、２３、２４によって分担される荷重は、垂直方向の荷重成分Ｗ_１〜Ｗ_４と、水平方向の荷重成分Ｆ_１〜Ｆ_４で、各荷重センサ２１、２２、２３、２４に対応する符号をつけて各分担荷重を示している。これらの図に示すように、水平方向の荷重成分をＦ_１〜Ｆ_４は、前後方向の分力Ｆ_１縦〜Ｆ_４縦と横方向の分力Ｆ_１横〜Ｆ_４横に分解することができる。

上記したように、各荷重センサ２１、２２、２３、２４の各作用支持部２９は、フレーム体３５によって互いに前後方向で強固に連結されている。このために、荷重センサ２１と荷重センサ２２に作用する前後方向の分力Ｆ_１縦とＦ_２縦は実質同一となる。同様に、荷重センサ２３と荷重センサ２４に作用する前後方向の分力Ｆ_３縦とＦ_４縦は実質同一となる。

また、横方向の分力Ｆ_１横〜Ｆ_４横についても、同様に荷重センサ２１と荷重センサ２３に作用する横方向の分力Ｆ_１横とＦ_３横が、また荷重センサ２２と荷重センサ２４に作用する横方向の分力Ｆ_２横とＦ_４横は実質同一となる。

荷重センサ２１では、歪検出センサ８１の取付け位置が作用支持部２９と前側の支持固定部２７との間に、荷重センサ２２では、歪検出センサ８２が作用支持部２９と後側の支持固定部２８との間になっていて、互いに作用支持部２９に対して反対の位置に取付けられている。このために荷重センサ２１と荷重センサ２２の両歪検出センサ８１、８２からの出力信号を加算処理する、冒頭に引用した既知の技術例で用いられている信号処理と同様の方式で、シート装置１の左側に作用する前後方向の分力Ｆ_１縦、Ｆ_２縦の出力への影響（シート装置１の前後方向へのモーメント）を消去できる。

同様に、荷重センサ２３と荷重センサ２４とについても出力信号を加算処理よっては、シート装置１の右側に作用する前後方向の分力Ｆ_３縦、Ｆ_４縦の出力への影響（シート装置１の前後方向へのモーメント）が消去できる。

更に同様に、荷重センサ２１と荷重センサ２３、荷重センサ２２と荷重センサ２４との組合せでは、シート装置１の前側および後側に作用する横方向の分力Ｆ_１横〜Ｆ_４横の出力への影響（シート装置１の左右方向へのモーメント）についても、分力Ｆ_１縦〜Ｆ_４縦の場合と同様の原理で消去できる。

各荷重センサ２１、２２、２３、２４の分担する上下方向の荷重Ｗ１、Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４を加算処理し、車両の上下の振動による変動の影響を排除するために、所定の経過時間の検出値を平均にすることによって、既知の技術例と同様に、重量のみを示す値を得ることができる。

上記したように、実施形態のシート荷重検出装置２０では、各荷重センサ２１、２２、２３、２４に対して、それぞれ一つの歪検出センサ８１、８２、８３、８４を備えるように構成し、１つの荷重センサに２つの歪検出センサを備える従来技術に対して、検出精度を維持しつつ、より安価に製造できる構成にすることを可能にしている。

尚、以上のようなシート荷重検出装置２０では、各荷重センサ２１、２２、２３、２４の各歪検出センサ８１、８２、８３、８４の位置をシート装置１に対して左右対称にすることも可能である。

実施形態に係り、シート荷重検出装置を備えるシート装置の左側からの側面図である。 実施形態に係り、シート荷重検出装置の荷重センサの断面図である。 実施形態に係り、荷重検出装置の各荷重センサの配置を示す平面図である。 実施形態に係り、図３のＩＶ矢視側面図である。 実施形態に係り、図３のＶ矢視側面図である。 従来技術に示されたシート荷重検出装置の荷重センサの平面図である。 従来技術に示されたシート荷重検出装置の荷重センサの側面図である。 従来技術に示されたシート荷重検出装置を備えるシート装置の斜視図である。

符号の説明

１…シート本体（シート）
２１…荷重センサ（第1の荷重センサ）
２２…荷重センサ（第２の荷重センサ）
２３…荷重センサ（第３の荷重センサ）
２４…荷重センサ（第４の荷重センサ）
２６…センサ板（弾性部材）
２７…支持固定部（前側の支持固定部）
２８…支持固定部（後側の支持固定部）
２９…作用支持部（作用支持部材）
３５…フレーム体（連結固定部材）
８１…歪検出センサ（第1の歪検出センサ）
８２…歪検出センサ（第２の歪検出センサ）
８３…歪検出センサ（第３の歪検出センサ）
８４…歪検出センサ（第４の歪検出センサ）

Claims (2)

1. シートの左前側に配置されて前記シート側からの荷重を受ける第１の荷重センサと、
   前記シートの左後側に配置されて前記シート側からの荷重を受ける第２の荷重センサと、
   前記シートの右前側に配置されて前記シート側からの荷重を受ける第３の荷重センサと、
   前記シートの右後側に配置されて前記シート側からの荷重を受ける第４の荷重センサとを有し、
   前記第１乃至４の各荷重センサには、前記シートの前後方向に互いに所定の間隔をもって配置された前側支持固定部と後側支持固定部によって床側に支持される弾性部材と、前記前側支持固定部と前記後側支持固定部の中央位置で前記シート側からの荷重を前記弾性部材に対して伝達する作用支持部材とが備えられたシート荷重検出装置において、
   前記第１及び４の荷重センサには、前記作用支持部材と前記前側固定支持部との間、又は前記作用支持部材と前記後側固定支持部との間のいずれか一方側の位置における前記弾性部材に第１及び４の歪検出センサが取付けられ、
   前記第２及び３の荷重センサには、前記作用支持部材と前記前側固定支持部との間、又は前記作用支持部材と前記後側固定支持部との間のいずれか他方側の位置における前記弾性部材に第２及び３の歪検出センサが取付けられていることを特徴とするシート荷重検出装置。
2. 前記第１乃至４の荷重センサの各前記作用支持部材を互いに連結する連結固定部材を備えることを特徴とする請求項１に記載のシート荷重検出装置。

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