JP2008134226A - 車両のシート用乗員荷重センサのノイズシールド構造 - Google Patents

Abstract

【課題】低コストで軽量化、省スペース化を図り、車両において発生するノイズを効果的にシールドすることができる車両のシート用乗員荷重センサのノイズシールド構造を提供する。
【解決手段】車両のフロアにシートを固定するためのフロア側固定部材とシート側固定部材との間に介在され、前記シートに着座している乗員の荷重を測定するための車両のシート用乗員荷重センサにおいて、起歪体の裏面又は表面に固定され取付け部が起歪体の裏面又は表面より側方に延在するように形成されたアッパブラケットと、アッパブラケットの取付け部に起歪体と並設され、歪みゲージからの信号を増幅するためのアンプ基板が収納されたアンプケースと、を備え、アンプケースに収納された前記アンプ基板の一方の片面は、前記取付け部によって覆われ、アンプ基板の他方の片面は、金属箔のグランドパターンで覆われていること。
【選択図】 図３

Description

本発明は、車両用シートに着座する乗員の重量を測定する乗員検知センサのノイズシールド構造に関する。

近年、シートベルトやエアバッグ等の各種安全装置の性能を向上させるため、車両用シートに着座している乗員の重量に合わせてこれらの安全装置の動作をコントロールする場合がある。

そのような、着座者の重量を測定する装置として、特許文献１に記載されるものが知られている。これは、車両側に固定される左右一対の固定レールそれぞれの上を前後に移動可能に設けられた左右一対の可動レールと、前記一対の可動レール上に搭載され、上に延出したロッドを有した複数の荷重センサと、前記一対の稼動レールの上方に配置され、前記複数の荷重センサに対応した複数の取付孔が上下に貫通するように形成された矩形フレームと、を備え、前記複数の荷重センサのロッドが前記複数の取付孔を下から上へ挿入されて前記矩形フレームが前記複数の荷重センサに搭載されるものである。

このように、予め枠組みされた矩形フレームに形成された取付孔に荷重センサのロッドが下から上に挿入されて、矩形フレームが荷重センサに搭載されているから、矩形フレームの部品を荷重センサに搭載して後にそれら部品を組んで矩形フレームを枠組みするよりも、初期歪みや初期荷重を抑え、乗員重量を正確に測定することができるというものである。
国際公開第ＷＯ２００６/０１１５９７号パンフレット

かかる乗員の重量測定装置において、乗員重量による荷重は、荷重センサのセンシング部において歪みゲージにより電気信号に変換されるが、この電気信号はわずかな電気抵抗の変化を検知するため、一般に電子回路を含むアンプ装置が並設され、わずかな電気抵抗の変化を増幅させて読み取るようになっている。一方、車両には、備えられた駆動機器、照明機器等より様々な電磁波が生じ、ノイズとして複雑な電子回路に影響して測定誤差や誤作動となるおそれがある。そのため、一般にこのようなアンプ装置はアルミ等の金属によるアンプケースに入れられるとともに、アンプケースとアンプ装置のグランドとの接続を行うことで電磁波（ノイズ）をシールドしている。しかし、アルミ製のアンプケースでは、高価であり、さらなる軽量化、省スペース化を図るために、樹脂製のアンプケースが検討されたが、この樹脂製のアンプケースでは、電気信号に生ずるノイズを抑えることが困難であるという問題があった。

本発明は係る従来の問題点に鑑みてなされたものであり、低コストで軽量化、省スペース化を図り、車両において発生するノイズを効果的にシールドすることができる車両のシート用乗員荷重センサのノイズシールド構造を提供することである。

上述した課題を解決するために、請求項１に係る発明の構成上の特徴は、車両のフロアにシートを固定するためのフロア側固定部材とシート側固定部材との間に介在され、前記シートに着座している乗員の荷重を測定するための車両のシート用乗員荷重センサにおいて、前記フロア側固定部材及び前記シート側固定部材の一方に形成された取付け面に、該取付け面から所定隙間を置いて両端部で固定される起歪体と、該起歪体に垂直方向に固定され前記フロア側固定部材及び前記シート側固定部材の他方に固定される連結部材と、前記起歪体の表面に貼付された歪みゲージと、前記起歪体の裏面に固定され取付け部が前記起歪体の裏面より側方に延在するように形成されたアッパブラケットと、該アッパブラケットの取付け部に前記起歪体と並設され前記歪みゲージからの信号を増幅するためのアンプ基板が収納されたアンプケースと、を備え、前記アンプケースに収納された前記アンプ基板の一方の片面は、前記取付け部によって覆われ、該アンプ基板の他方の片面は、金属箔のグランドパターンで覆われていることである。

請求項２に係る発明の構成上の特徴は、請求項１において、前記ブラケットは、前記起歪体に固定される際に接触する固定面と、前記取付け部に設けられ、前記アンプケースが接触するケース取付け面とを有し、前記固定面とケース取付け面とが同じ側にあることである。

請求項１に係る発明によると、アンプケースはフロア側固定部材及びシート側固定部材の側方に離れて配されるので、フロア側固定部材及びシート側固定部材の間に配された起歪体に貼付された歪みゲージと、アンプ基板との距離を極めて短くでき、フロア側固定部材とシート側固定部材との間隔を小さくして省スペースを図ることができる。そして、このように配置されたアンプケースは、アンプ基板の両面が、ノイズシールド効果を有する金属製のフロア側固定部材及びシート側固定部材から側方へ外れることとなるが、アンプケースをフロア側固定部材及びシート側固定部材の側方に固定するに使用する金属製のアッパブラケットを利用してアンプ基板の片面を覆ってノイズシールドし、さらに、アンプ基板のグランドパターンでアンプ基板の他方の片面を覆うことでノイズシールドする。このように、アンプ基板の各面を夫々シールド性の高い金属で覆うことで、効果的にノイズシールドするとともに、金属ケースのようなノイズシールド専用の部品を使用しないので、部品点数を減少させてコストダウンを図ることができる。

請求項２に係る発明によると、起歪体とアンプケースとが、ブラケットの同じ側に並んで配されて、起歪体に貼付された歪ゲージとアンプケースに収納されたアンプ基板との距離を短くすることができるので、歪ゲージで検出された微弱な信号の減衰や該信号がアンプ基板に送られるまでに生じるノイズの付加を極力防止することができる。

以下本発明の実施の形態に係る車両のシート用乗員荷重センサ１０を図面に基づいて説明する。シート用乗員荷重センサ１０は、図１に示す車両のシート１１に着座している乗員の荷重を測定するものである。図１においてシート１１を車両のフロア１２に位置調整可能に固定するシートスライド装置１３は、フロア１２に固定され車両の前後方向に延在する一対のロアレール１４と、ロアレール１４に移動可能に支持されるアッパレール１６等とで構成されている。

図１及び図２に示されるように、前記シート１１の下部はシートクッションの下面に組付けられるフレーム１７（シート側固定部材）で構成され、フレーム１７の下面４隅はシート用乗員荷重センサ１０を介して一対のアッパレール１６（フロア側固定部材）の上面に形成された取付け面１８に固定されている。シート用乗員荷重センサ１０が固定される各アッパレール１６の各両端部には、シート用乗員荷重センサ１０を取付け面１８上に固定するための一対の固定軸１９が車両の前後方向に所定距離だけ隔てて垂直方向に突設されている。

図４及び図６に示すように、シート用乗員荷重センサ１０は、起歪体２０と、起歪体２０の表面（下面）に貼付された歪ゲージＧ１，Ｇ２と、起歪体２０を両端部でロアレール１４の取付け面１８に固定する第１、第２ロアブラケット２１，２２と、起歪体２０の中央部に垂直方向に固定されシート１１のフレーム１７に固定される連結軸２３と、起歪体２０の上面に両端部で固定されるブラケットとしてのアッパブラケット２４と、アッパブラケット２４の取付け部４７に起歪体２０と並んで取り付けられ歪ゲージＧ１,Ｇ２からの信号を増幅するためのアンプ基板２６が収納されたアンプケース２７と、歪ゲージＧ１,Ｇ２とアンプ基板２６とに接続されるＦＰＣ基板２８等から構成されている。

図４に示すように、第１ロアブラケット２１は、所定厚さのベース部２９と、該ベース部２９から突出して起歪体２０の一端部に穿設された一端穴３０に圧入される中軸部３１と、中軸部３１から突出する上軸部３２と、中心に貫通して穿設された取付け穴３３から構成されている。第２ロアブラケット２２は、所定厚さのベース部３４と、該ベース部３４から突出して起歪体２０の他端部に穿設された他端穴３５に遊嵌される中軸部３６と、中心に貫通して穿設された取付け穴３７から構成されている。

起歪体２０には両端部に一端穴３０および他端穴３５が、前記アッパレール１６の各両端部に突設された固定軸１９の間隔と同じ所定距離だけ隔てて穿設されている。起歪体２０は、図５に示すように、表面が第１、第２ロアブラケット２１，２２のベース部２９，３４に当接するまで一端穴３０が中軸部３１に圧入され（なお、圧入されない場合もある）、他端穴３５が中軸部３６に遊嵌される。起歪体２０の中央部には中央穴３８が穿設され、中央穴３８には連結軸２３の中軸部３９が圧入されている。連結軸２３の端部には、第１、第２ロアブラケット２１，２２のベース部２９，３４より厚さが小さいフランジ４０が形成され起歪体２０の表面に当接されている。中軸部３９の端面から先軸部４１が突設され、先軸部４１の端面からは固定ねじ部４２が突設されている。起歪体２０の中央穴３８に連結軸２３の中軸部３９が圧入された状態で先軸部４１にセンタブラケット４８が圧入されることにより、連結軸２３はフランジ４０とセンタブラケット４８との間に起歪体２０を挟着して基端部において起歪体２０に固定される。

一方、図２に示されるように、第１、第２ロアブラケット２１，２２の取付け穴３３，３７がアッパレール１６の端部に垂直方向に突設されている固定軸１９に嵌合され、ベース部２９，３４の底面が取付け面１８上に着座される。固定軸１９の先端に刻設されたねじ部に螺着されたナット６０が、後述するアッパブラケット２４の固定部４３，４４を押圧することにより、シート用乗員荷重センサ１０の起歪体２０はアッパレール１６の取付け面１８に該取付け面１８から所定隙間を置いて両端部で固定される。

また、前記連結軸２３の先端部は、以下のようにシート１１に連結されるようになっている。まず、シート１１のフレーム１７には、連結面６２が形成され、該連結面６２に連結穴６３が穿設されている。連結軸２３の固定ねじ部４２に連結穴６３が嵌装されて連結面６２の下面がセンタブラケット４８の上面に当接し、フレーム１１が起歪体２０を介してアッパレール１６上に載置され、固定ねじ部４２に螺着されたナット６５が連結面６２をセンタブラケット４８に圧着することにより、シート用乗員荷重センサ１０の連結軸２３がシート１１のフレーム１７に固定される。

この起歪体２０は、シート１１に着座する乗員の荷重が連結軸２３を介して起歪体２０に作用すると、その両端部を第１、第２ロアブラケット２１，２２に両端支持されて撓み、起歪体２０の表面には、第１、第２ロアブラケット２１，２２と連結軸２３との各間に、荷重に比例して第１、第２ロアブラケット２１，２２側に圧縮歪、連結軸２３側に引張歪が生じるようになっている。これら圧縮歪、引張歪を検出するために、起歪体２０の両端部と中央部との各間、即ち第１、第２ロアブラケット２１，２２と連結軸２３との各間には、ハーフブリッジを構成する２素子を夫々有する歪ゲージＧ１，Ｇ２が貼付されている。歪ゲージＧ１，Ｇ２の各ハーフブリッジでフルブリッジが構成され、起歪体２０の撓みとしてシート１１に着座する乗員の荷重を測定するように構成されている。

起歪体２０の上面の両端部には、図４に示すように、例えば鋼板製のアッパブラケット２４が組み付けられている。アッパブラケット２４の両端には固定部４３，４４が設けられ、固定部４３，４４には固定穴４５，４６が穿設されている。これらの固定穴４５,４６には起歪体２０の上面から突き出た第１、第２ブラケット２１，２２の上軸部３２、中軸部３６が圧入され、起歪体２０はその両端部でアッパブラケット２４の固定部４３，４４と第１、第２ブラケット２１，２２のベース部２９，３４との間に挟持されるようになっている。ここで、図５に示すように、アッパブラケット２４の固定部４３,４４が起歪体２０に接触する面が固定面４３ａ,４４ａとなっている。

アッパブラケット２４には、両端の固定部４３，４４を連結する取付け部４７が起歪体２０より側方に延在するように形成されている。このように、アッパブラケット２４が両端の固定部４３，４４以外、即ち取付け部４７では起歪体２０と重ならないようにすることにより、アッパブラケット２４が起歪体２０の変形に影響を与えることがなく、乗員の荷重を正確に測定することができるようになっている。

アッパブラケット２４の取付け部４７には、例えばＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）樹脂製のアンプケース２７が起歪体２０と並んでねじ４９によって取り付けられている。ここで、図５に示すように、アッパブラケット２４の取付け部４７がアンプケース２７に接触する面がケース取付け面４７ａを構成する。アンプケース２７は、ＰＢＴ樹脂製とすることによって従来のアルミ製ケースよりも軽量化、低コスト化が可能になる。アンプ基板２６の上面側には図略の増幅回路のパターンが形成され、アンプ基板２６の下面側には、図３に示すように、例えば銅箔によるグランドパターン４５が前記増幅回路パターンの裏面を覆うようにエッチングで形成されている。アンプ基板２６の上面側の後述するＦＰＣ基板２８側には４つの端子４６ａ，４６ｂ，４６ｃ，４６ｄが突設され、これらの端子のうち一つの端子４６ａ（図３において左端）はグランドパターン４５に接続されている。また、アンプケース２７には、アンプ基板２６の出力を図略の電子制御ユニットに送信するための通信線を接続するコネクタ５９が設けられている。

図４において、コの字形状をしたＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔｓ）基板２８は、両脚部の先端で歪ゲージＧ１，Ｇ２に起歪体２０の両端部と中央部との各間で接続され、該ＦＰＣ基板２８の中間部にはＦＰＣ基板２８の配線パターンに接続する４つのスルーホールが設けられ、これらのスルーホールは前記アンプ基板２６の端子４６ａ，４６ｂ，４６ｃ，４６ｄに夫々接続されている。また、ＦＰＣ基板２８の脚部と歪ゲージＧ１，Ｇ２との接合部５３，５４は、図３に示すように、例えばポリエステル系樹脂のホットメルトによるコーティング部５５で保護されている。

上記のように構成されたノイズシールド構造を備えた車両のシート用乗員荷重センサによると、乗員がシート１１に着座すると、シートクッションに固定されたフレーム１７に乗員の荷重が加わる。これによりシート用乗員荷重センサ１０の連結軸２３を介して各起歪体２０に荷重が加わり、各起歪体２０の表面には、荷重に比例して第１、第２ロアブラケット２１,２２側に圧縮歪、連結軸２３側に引張歪が生じる。そして、歪は歪ゲージＧ１,Ｇ２により電気抵抗の変化として検出され、さらに電圧に変換される。この出力される電圧出力は微弱であるため、アンプ基板２６の増幅回路により増幅される。増幅回路により増幅された電圧出力は、アンプ基板２６のＡ/Ｄ変換回路でデジタル信号に変換され、アンプ基板２６の送信回路により外部に送信される。こうして、シート１１に着座する乗員の荷重は、アンプ基板２６からのデジタル信号出力として得ることができる。

また、実施形態に係る車両のシート用乗員荷重センサのノイズシールド構造によると、アンプケース２７がアッパレール１６およびフレーム１７から側方に離れて配されるので、起歪体２０に貼付された歪ゲージＧ１，Ｇ２とアンプケース２７に収納されたアンプ基板２６との距離を極めて短くすることができるとともに、アッパレール１６およびフレーム１７の間隔を小さくして省スペースを図ることができる。

そして、このように配置されたアンプケース２７は、アンプ基板２６の両面が、ノイズシールド効果を有する金属製のアッパレール（フロア側固定部材）１６及びフレーム（シート側固定部材）１７から側方へ外れることとなるが、アンプケース２７をアッパレール１６及びフレーム１７の側方に固定するに使用する金属製のアッパブラケット２４を利用してアンプ基板２６の上面を覆い、さらに、アンプ基板２６のグランドパターン４５でアンプ基板２６の下面を覆うことでノイズシールドする。このように、アンプ基板２６の各面を夫々シールド性の高い金属で覆うことで、効果的にノイズシールドするとともに、金属ケースのようなノイズシールド専用の部品を使用しないので、部品点数を減少させてコストダウンを図ることができる。

また、起歪体２０とアンプケース２７とが、アッパブラケット２４の同じ側にある固定面４３ａ,４４ａ及びケース取付け面４７ａに夫々並んで配されており、起歪体２０に貼付された歪ゲージＧ１,Ｇ２とアンプケース２７に収納されたアンプ基板２６との距離を短くすることができるので、歪ゲージＧ１,Ｇ２で検出された信号の減衰や該信号がアンプ基板２６に送られるまでに生じるノイズの付加を極力防止することができる。

なお、上記実施の形態では、アンプ基板の上面を鋼板製のアッパブラケットで覆い、下面を銅箔によるグランドパターンで覆うものとしたがこれに限定されず、例えばアンプ基板の上面をグランドパターンで覆い、プリント基板の下面を同様なブラケットで覆うものでも良い。

また、アッパブラケットを鋼板製のものとしたが、これに限定されず例えばアルミ合金製のものでもよい。

また、グランドパターンを銅箔によるものとしたが、これに限定されず電導性のある既知の金属箔を任意に選択して使用することができる。

グランドパターンで覆う範囲も、必ずしも図３に示す範囲に限定されず、例えば、図７に示すように、アンプ基板２６や端子の一部を覆うものでもよい。

また、アンプケース２７の基板室５１について、図８に示すように、ＦＰＣ基板２８の背部とアンプ基板２６の端子４６ａ，４６ｂ，４６ｃ，４６ｄとの接続部およびアンプ基板２６を樹脂の低圧成型部５７で覆って保護するため、例えばポリエステル系樹脂でホットメルト低圧成形してもよい。

実施形態の車両のシート用乗員荷重センサが用いられるシートの斜視図。 シート用乗員荷重センサのフレームへの組付け状態を示す図。 同荷重センサの裏面図。 同荷重センサの分解斜視図。 各ブラケット、連結軸の起歪体への組付けを示す図。 組立てられたシート用乗員荷重センサの斜視図。 グランドパターンの別例を示す図。 アンプケースの裏面を保護した別例示す図。

符号の説明

１０…シート用乗員荷重センサ、１１…シート、１２…フロア、１６…フロア側固定部材（アッパレール）、１７…シート側固定部材（フレーム）、２０…起歪体、２３…連結部材（連結軸）、２４…ブラケット（アッパブラケット）、２６…アンプ基板、２７…アンプケース、４３ａ…固定部、４４ａ…固定部、４５…グランドパターン、４７…取付け部、４７ａ…ケース取付け面、Ｇ１…歪ゲージ、Ｇ２…歪ゲージ。

Claims (2)

1. 車両のフロアにシートを固定するためのフロア側固定部材とシート側固定部材との間に介在され、前記シートに着座している乗員の荷重を測定するための車両のシート用乗員荷重センサにおいて、
   前記フロア側固定部材及び前記シート側固定部材の一方に形成された取付け面に、該取付け面から所定隙間を置いて両端部で固定される起歪体と、
   該起歪体に垂直方向に固定され前記フロア側固定部材及び前記シート側固定部材の他方に固定される連結部材と、
   前記起歪体に貼付された歪みゲージと、
   前記起歪体に固定され取付け部が前記起歪体より側方に延在するように形成された金属製のブラケットと、
   該ブラケットの取付け部に前記起歪体と並設され前記歪みゲージからの信号を増幅するためのアンプ基板が収納された樹脂製のアンプケースと、を備え、
   前記アンプケースに収納された前記アンプ基板の一方の片面は、前記取付け部によって覆われ、該アンプ基板の他方の片面は、金属箔のグランドパターンで覆われていることを特徴とする車両のシート用乗員荷重センサのノイズシールド構造。
2. 請求項１において、前記ブラケットは、前記起歪体に固定される際に接触する固定面と、
   前記取付け部に設けられ、前記アンプケースが接触するケース取付け面とを有し、
   前記固定面と前記ケース取付け面とが同じ側にあることを特徴とする車両のシート用乗員荷重センサのノイズシールド構造。

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