JP2008170297A

JP2008170297A - 歪検出装置

Info

Publication number: JP2008170297A
Application number: JP2007004166A
Authority: JP
Inventors: Yasunobu Kobayashi; 康展小林; Toshiro Otobe; 敏郎乙部; Masahiko Obayashi; 正彦大林
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2007-01-12
Filing date: 2007-01-12
Publication date: 2008-07-24

Abstract

【課題】本発明は、第１の起歪部を有する第１の取付部材と第２の起歪部を有する第２の取付部材に横方向の荷重が作用したとしても、第１の起歪部と第２の起歪部の固着部に最大の応力が発生するということはなく、固着部で横ズレが生じることによる出力信号の不安定さをなくすることができる歪検出装置を提供することを目的とするものである。
【解決手段】本発明の歪検出装置は、第１の取付部材２４における第１の起歪部１１と第２の取付部材２６における第２の起歪部１９とを互いに固着させる固着部２０を設けるとともに、前記第１の取付部材２４および第２の取付部材２６に互いに反対方向のせん断力が作用した際に、第１の起歪部１１および第２の起歪部１９の中立軸３１の変曲点３２が固着部２０の近傍に位置するように構成したものである。
【選択図】図６

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。

従来のこの種の歪検出装置は、図７〜図９に示すように構成されていた。

図７は従来の歪検出装置の斜視図、図８は同歪検出装置における起歪体の展開図、図９は同歪検出装置の回路図である。

図７〜図９において、１は円筒形状の起歪体で、この起歪体１の外側面には、４つの歪抵抗素子２を設けている。また、前記起歪体１の外側面には、前記歪抵抗素子２、電源電極３、ＧＮＤ電極４および出力電極５とを回路パターン６で電気的に接続することにより構成された図９に示すようなブリッジ回路を備えているものである。

以上のように構成された従来の歪検出装置について、次に、その動作を説明する。

図１０に示すように、歪検出装置を上下の相手側取付部材７の固着部８で挟持した後、上下に設けられた一対の押圧部材９に横方向の荷重を加える。そうすると、円筒形状の起歪体１には、軸方向と垂直な方向にせん断力が作用し、歪抵抗素子２を設ける位置により、歪抵抗素子２の抵抗値が変化する。そして、この４つの歪抵抗素子２は、電源電極３、ＧＮＤ電極４、出力電極５および回路パターン６でブリッジ回路を構成しているため、出力電極５から起歪体１に作用する力に応じて出力信号を出力するものである。そしてまた、この出力信号は、前記電源電極３、ＧＮＤ電極４および出力電極５と電気的に接続されたリード線（図示せず）により外部回路（図示せず）に出力され、歪検出装置に負荷される荷重を電気信号として出力するものであった。

なお、この出願の発明に関する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
特開平６−２０７８６６号公報

しかしながら、上記した従来の構成においては、歪検出装置における起歪体１を上下の相手側取付部材７の固着部８で支持しているため、押圧部材９に横方向の荷重が作用した際には、固着部８に最大の応力が発生することになり、これにより、固着部８で横ズレが生じると、出力信号が不安定になってしまうという課題を有していた。

本発明は上記従来の問題を解決するもので、第１の起歪部を有する第１の取付部材と第２の起歪部を有する第２の取付部材に横方向の荷重が作用したとしても、第１の起歪部と第２の起歪部の固着部に最大の応力が発生するということはなく、固着部で横ズレが生じることによる出力信号の不安定さをなくすることができる歪検出装置を提供することを目的とするものである。

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ものである。

本発明の請求項１に記載の発明は、外表面に歪抵抗素子とこの歪抵抗素子と回路パターンにより電気的に接続される電極を設けた筒状の第１の起歪部と、この第１の起歪部と一体に設けられるとともにネジ部を有する第１の取付部材と、外表面に歪抵抗素子とこの歪抵抗素子と回路パターンにより電気的に接続される電極を設けた筒状の第２の起歪部と、この第２の起歪部と一体に設けられるとともにネジ部を有する第２の取付部材とを備え、前記第１の取付部材における第１の起歪部と第２の取付部材における第２の起歪部とを互いに固着させる固着部を設けるとともに、前記第１の取付部材および第２の取付部材に互いに反対方向のせん断力が作用した際に、第１の起歪部および第２の起歪部の中立軸の変曲点が固着部の近傍に位置するように構成したもので、この構成によれば、第１の取付部材における第１の起歪部と第２の取付部材における第２の起歪部とを互いに固着させる固着部を設けるとともに、前記第１の取付部材および第２の取付部材に互いに反対方向のせん断力が作用した際に、第１の起歪部および第２の起歪部の中立軸の変曲点が固着部の近傍に位置するように構成しているため、第１の取付部材と第２の取付部材に横方向の荷重が作用した際に、第１の起歪部と第２の起歪部の固着部に最大の応力が発生するということはなくなり、これにより、固着部の固着状態が安定するため、固着部で横ズレが生じることによる出力信号の不安定さをなくすることができるという作用効果を有するものである。

以上のように本発明の歪検出装置は、外表面に歪抵抗素子とこの歪抵抗素子と回路パターンにより電気的に接続される電極を設けた筒状の第１の起歪部と、この第１の起歪部と一体に設けられるとともにネジ部を有する第１の取付部材と、外表面に歪抵抗素子とこの歪抵抗素子と回路パターンにより電気的に接続される電極を設けた筒状の第２の起歪部と、この第２の起歪部と一体に設けられるとともにネジ部を有する第２の取付部材とを備え、前記第１の取付部材における第１の起歪部と第２の取付部材における第２の起歪部とを互いに固着させる固着部を設けるとともに、前記第１の取付部材および第２の取付部材に互いに反対方向のせん断力が作用した際に、第１の起歪部および第２の起歪部の中立軸の変曲点が固着部の近傍に位置するように構成しているため、第１の取付部材と第２の取付部材に横方向の荷重が作用した際に、第１の起歪部と第２の起歪部の固着部に最大の応力が発生するということはなくなり、これにより、固着部の固着状態が安定するため、固着部で横ズレが生じることによる出力信号の不安定さはなくなり、その結果、出力信号の安定した歪検出装置を提供することができるという優れた効果を奏するものである。

以下、本発明の一実施の形態における歪検出装置について、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分解斜視図、図２は同歪検出装置の側断面図、図３は同歪検出装置における第１の起歪部および第２の起歪部の展開図である。

図１〜図３において、１１はフェライト系ステンレスにより円筒形状に構成された第１の起歪部で、この第１の起歪部１１は水平方向に設置されるとともに、外側面にＡｇからなる電源電極１２、第１の出力電極１３、第２の出力電極１４およびＧＮＤ電極１５を互いに近傍に位置するように設けている。また、前記第１の起歪部１１の外側面には、第１の歪抵抗素子１６を設けており、そして、この第１の歪抵抗素子１６は、一端を回路パターン１７により前記ＧＮＤ電極１５と電気的に接続するとともに、他端を第１の出力電極１３と電気的に接続している。そしてまた、前記第１の起歪部１１の外側面には、前記第１の歪抵抗素子１６と別の位置に第２の歪抵抗素子１８を設けており、そして、この第２の歪抵抗素子１８は、一端を回路パターン１７により前記ＧＮＤ電極１５と電気的に接続するとともに、他端を第２の出力電極１４と電気的に接続している。１９はフェライト系ステンレスにより円筒形状に構成された第２の起歪部で、この第２の起歪部１９は固着部２０において第１の起歪部１１と溶接により固着されている。また、前記第２の起歪部１９の外側面には、第３の歪抵抗素子２１を設けており、そして、この第３の歪抵抗素子２１は、一端を中継パターン２２により前記第２の歪抵抗素子１８および第２の出力電極１４と電気的に接続するとともに、他端を電源電極１２と接続している。さらにまた、前記第２の起歪部１９の外側面には、前記第３の歪抵抗素子２１と別の位置に第４の歪抵抗素子２３を設けており、そして、この第４の歪抵抗素子２３は、一端を中継パターン２２により前記第１の歪抵抗素子１６および第１の出力電極１３と電気的に接続するとともに、他端を電源電極１２および第３の歪抵抗素子２１と電気的に接続することによりブリッジ回路を構成している。

２４はフェライト系ステンレスからなる第１の取付部材で、この第１の取付部材２４は、前記第１の起歪部１１と一体に設けられるとともに、外側面にネジ部２５を設けている。２６はフェライト系ステンレスからなる第２の取付部材で、この第２の取付部材２６は、前記第２の起歪部１９と一体に設けられるとともに、外側面にネジ部２７を設けている。

以上のように構成された本発明の一実施の形態における歪検出装置において、次に、その組立方法について説明する。

まず、ステンレス片（図示せず）を切削することにより、第１の取付部材２４にネジ部２５および筒状の第１の起歪部１１を形成する。

次に、ステンレス片（図示せず）を切削することにより、第２の取付部材２６にネジ部２７および筒状の第２の起歪部１９を形成する。

次に、前記第１の取付部材２４における固着部２０と第２の取付部材２６における固着部２０とを溶接により固着した後、第１の起歪部１１と第２の起歪部１９の上面にガラスペースト（図示せず）を印刷した後、約８５０℃で約１０分間焼成する。

次に、前記第１の取付部材２４における第１の起歪部１１および第２の取付部材２６における第２の起歪部１９の外側面に位置して銀のペースト（図示せず）を印刷し、約８５０℃で約１０分間焼成することにより、第１の起歪部１１と第２の起歪部１９の外側面に電源電極１２、第１の出力電極１３、第２の出力電極１４、ＧＮＤ電極１５、回路パターン１７および中継パターン２２を形成する。

最後に、前記第１の起歪部１１と第２の起歪部１９の外側面にメタルグレーズ系ペースト（図示せず）を印刷した後、約１３０℃で約１０分間乾燥し、その後、約８５０℃で約１０分間焼成することにより、第１の歪抵抗素子１６、第２の歪抵抗素子１８、第３の歪抵抗素子２１および第４の歪抵抗素子２３を形成する。

以上のようにして構成され、かつ組み立てられた本発明の一実施の形態における歪検出装置について、次に、その動作を説明する。

図４に示すように、シート２８と床２９から立設した支持板３０との間に歪検出装置を設置して、第１の取付部材２４におけるネジ部２５および第２の取付部材２６におけるネジ部２７にナット（図示せず）をネジ止めすることにより、歪検出装置をシート２８および支持板３０に取り付ける。

そして、この状態において、シート２８に乗員が座ると、図５に示すように、第２の取付部材２６に上方より荷重が付加される。そうすると、第１の起歪部１１および第２の起歪部１９の外表面にせん断力が発生し、第２の歪抵抗素子１８および第４の歪抵抗素子２３に引張応力が発生するとともに、第１の歪抵抗素子１６および第３の歪抵抗素子２１に圧縮応力が発生する。これにより、第１の歪抵抗素子１６および第３の歪抵抗素子２１の抵抗値は小さくなり、一方、第２の歪抵抗素子１８および第４の歪抵抗素子２３の抵抗値は大きくなるため、電源電極１２に５Ｖを印加するとともに、ＧＮＤ電極１５を接地して、第１の出力電極１３と第２の出力電極１４との差動電圧を信号処理することにより、第１の起歪部１１および第２の起歪部１９に加わる荷重を測定することができるものである。

このとき、第１の起歪部１１および第２の起歪部１９における内部応力が零値である中立軸３１は図６に示すようになっているもので、そして、この中立軸３１の変曲点３２では、第１の起歪部１１および第２の起歪部１９の外側面から内側面にわたって引張応力も圧縮応力も生じない断面が存在するものである。そこで、本発明の一実施の形態における歪検出装置においては、第１の取付部材２４における第１の起歪部１１と第２の取付部材２６における第２の起歪部１９とを互いに固着させる固着部２０を設けるとともに、前記第１の取付部材２４および第２の取付部材２６に互いに反対方向のせん断力が作用した際に、第１の起歪部１１および第２の起歪部１９の中立軸３１の変曲点３２が固着部２０の近傍に位置するように構成したものである。

上記のように本発明の一実施の形態における歪検出装置においては、第１の取付部材２４における第１の起歪部１１と第２の取付部材２６における第２の起歪部１９とを互いに固着させる固着部２０を設けるとともに、前記第１の取付部材２４および第２の取付部材２６に互いに反対方向のせん断力が作用した際に、第１の起歪部１１および第２の起歪部１９の中立軸３１の変曲点３２が固着部２０の近傍に位置するように構成しているため、第１の取付部材２４と第２の取付部材２６に横方向の荷重が作用した際に、第１の起歪部１１と第２の起歪部１９の固着部２０に最大の応力が発生するということはなくなり、これにより、固着部２０の固着状態が安定するため、固着部２０で横ズレが生じることによる出力信号の不安定さはなくなり、その結果、出力信号の安定した歪検出装置を提供することができるという効果を有するものである。

本発明に係る歪検出装置は、第１の起歪部と第２の起歪部の固着部で横ズレが生じることによる出力信号の不安定さがなく、出力信号の安定した歪検出装置を提供することができるという効果を有するものであり、特に車両用シート等の荷重を測定するための歪検出装置として有用となるものである。

本発明の一実施の形態における歪検出装置の分解斜視図同歪検出装置の側断面図同歪検出装置における第１の起歪部および第２の起歪部の展開図同歪検出装置をシートに取り付けた状態を示す側面図同歪検出装置が動作する状態の図４のＡ部を示す側断面図同歪検出装置の動作状態において、第１の起歪体および第２の起歪体の中立軸を示す側断面図従来の歪検出装置の斜視図同歪検出装置における起歪体の展開図同歪検出装置の回路図同歪検出装置を相手側取付部材に取り付けた状態を示す側断面図

符号の説明

１１第１の起歪部
１２電源電極
１３第１の出力電極
１４第２の出力電極
１５ＧＮＤ電極
１６第１の歪抵抗素子
１７回路パターン
１８第２の歪抵抗素子
１９第２の起歪部
２０固着部
２１第３の歪抵抗素子
２３第４の歪抵抗素子
２４第１の取付部材
２５，２７ネジ部
２６第２の取付部材

Claims

外表面に歪抵抗素子とこの歪抵抗素子と回路パターンにより電気的に接続される電極を設けた筒状の第１の起歪部と、この第１の起歪部と一体に設けられるとともにネジ部を有する第１の取付部材と、外表面に歪抵抗素子とこの歪抵抗素子と回路パターンにより電気的に接続される電極を設けた筒状の第２の起歪部と、この第２の起歪部と一体に設けられるとともにネジ部を有する第２の取付部材とを備え、前記第１の取付部材における第１の起歪部と第２の取付部材における第２の起歪部とを互いに固着させる固着部を設けるとともに、前記第１の取付部材および第２の取付部材に互いに反対方向のせん断力が作用した際に、第１の起歪部および第２の起歪部の中立軸の変曲点が固着部の近傍に位置するように構成した歪検出装置。