JP2008512304A - シート重量センサ - Google Patents

Abstract

【課題】乗り物の座席の荷重を検出する。
【解決手段】該シート重量センサは、乗り物の座席の下に配置されたシートレールを含む。レバーアームが乗り物の座席に取り付けられる。レバーアームの１端は、１つまたはそれ以上固定フィンガ（１６、１８）および自由フィンガ（１７）を有する。固定フィンガはシートレールに不動に取り付けられる。レバーアームは座席上に配置された力に関連して屈曲し、それは次に自由フィンガを動かす。センサがシートレールに取り付けられ、それは座席に力が加えられたときの自由フィンガの動きの変化を測定するように構成される。
【選択図】 図２

Description

関連特許出願の相互参照。本出願は、米国特許法第１１９条（ｅ）号に基づき、米国特許出願第６０／６０７，５８１号の利益を主張する。米国特許出願第６０／６０７，５８１号は２００４年９月８日に出願されたものであり、その内容全体を参照によって本明細書に組み込まれる。

本発明は、一般的に乗り物の乗員システムに関する。特に、本発明は乗員シート重量センサに関する。

米国特許第６，３２３，４４４号および第６，０６９，３２５号はシート重量監視装置を記載しており、それらを参照によって本明細書に組み込まれる。両特許は、荷重監視装置および枢軸によって水平方向に支持される複数のアームの使用を教示している。荷重監視装置は、アームの動きを使用して乗り物の座席に配置された荷重を決定するのに有用な情報を導出する。

現在のシート重量センサ（「ＳＷＳ」）技術は一般的に、Ｕ字状レールに構成された装置を含む。一般的に、Ｕ字状レールは２つのセンサまたはひずみゲージを含む。乗り物には、各座席の下に２つのレールが取り付けられている。したがって、ＳＷＳは座席の各隅の下で全シート重量を測定する。現在のＳＷＳの他の設計上の特徴は、車両の衝突時にセンサおよびレバーが損傷しないように、構造負荷を支持する能力を含む。

残念ながら、ひずみゲージは、測定するように意図されていない力に非常に敏感であるので、実現することが非常に難しいことがある。加えて、ひずみゲージは高価であり、したがって生産コストを増大する。したがって、乗り物の座席に置かれた荷重に関連する特定の力を効果的に検出しかつ分離する、安価なシート重量センサが必要である。

本発明の１実施形態では、シート重量センサは、乗り物の座席の下に配置されたシートレールと、レバーアームとを含み、レバーアームの第１端は自由フィンガおよび１つまたはそれ以上の固定フィンガを含み、１つまたはそれ以上の固定フィンガは、固定フィンガの端が垂直方向に動くことができないようにシートレールに取り付けられ、レバーアームの第２端はシートレールに不動に取り付けられる。センサがシートレールに取り付けられ、該センサは、座席に力が加えられたときの自由フィンガの動きの変化を検出する。

本発明の別の実施形態では、シート重量センサはレバーアームを含み、レバーアームの第１端は自由フィンガおよび１つまたはそれ以上の固定フィンガを含み、１つまたはそれ以上の固定フィンガは、フィンガの端が垂直方向に動くことができないように、乗り物の座席のシートトラックに取り付けられ、レバーアームの第２端は、第２端が垂直方向に動くことができないように車両に取り付けられる。センサは、座席に力が加えられたときの自由フィンガの動きの変化を検出する。

本発明のさらに別の実施形態では、シート重量センサシステムは乗り物の座席と、乗り物の座席の下に配置されたシートレールと、１つまたはそれ以上のレバーアームとを含み、レバーアームの第１端は自由フィンガおよび１つまたはそれ以上の固定フィンガを含み、１つまたはそれ以上の固定フィンガは、固定フィンガの端が垂直方向に動くことができないようにシートレールに取り付けられ、レバーアームの第２端はシートレールに不動に取り付けられる。センサがシートレールに取り付けられ、該センサは、座席に力が加えられたときの自由フィンガの動きの変化を検出し、電気信号を生成する。プロセッサは、電気信号を受け取ってそれを力値に変換するように構成される。

本発明のさらに別の実施形態では、シート重量センサシステムは車両シートと、１つまたはそれ以上のレバームとを含み、レバーアームの第１端は自由フィンガおよび１つまたはそれ以上の固定フィンガを含み、１つまたはそれ以上固定フィンガは、固定フィンガの端が垂直方向に動くことができないようにシートトラックに取り付けられ、レバーアームの第２端は、第２端が垂直方向に動くことができないように車両に取り付けられる。センサがシートトラックに取り付けられ、該センサは、座席に力が加えられたときの自由フィンガの動きの変化を検出する。それに応じて、センサは電気信号を生成する。プロセッサは、電気信号を受け取ってそれを力値に変換するように構成される。

上記の一般的説明および以下の詳細説明は両方とも単なる例示および解説にすぎず、請求する発明を制限するものではないことを理解されたい。

本発明のこれらおよび他の特徴、態様、および利点は、以下の説明、付属の特許請求の範囲、および図面に示す付随の例示的実施形態から明らかになるであろう。

本発明の実施形態を以下で、添付の図面を参照しながら説明する。以下の説明は本発明の例示的実施形態を説明することを意図したものであって、本発明を制限するものではないことを理解されたい。

図１は、現在のＳＷＳの設計の実施形態を示す。該設計は略対称であるので、以下の説明はレール４０の半分に限定される。座席（図示せず）および乗員から加えられる力は、レバーアーム１０の短端をピンＬ部で押し下げる。この力は、レバーをしてピンＰを中心に回動せしめる。レバーが回動すると、センサ板２０に力が加えられ（測定される力）、それは板２０を屈曲させる。板２０の屈曲は、センサ板２０上のひずみゲージ３０によって電子的に測定される。

上述したシステムでは、ひずみゲージ３０およびレバー１０が、重量測定値を得ることを可能にする機構である。レバー１０は、レバー１０に対して偏心しているピンＰに蝶着される。この偏心ピンＰは、レバー１０をレール４０に取り付けさせる。レバー１０の短端では、別のピン継手Ｌが乗り物の座席の隅に取り付けさせる。図１（ｂ）に示すように、レバー１０の長端は２つのフィンガに分割し、それらは両方とも、ひずみゲージセンサ３０の両側に接続される。座席に重量が加わると、レバー１０の短端は下方に押し下げられ、それはレバーアーム１０をしてピンＰを中心に回動せしめ、それはレバー１０の他端に力を生じさせる。この力はひずみゲージ３０によって測定される。既存の設計では、レバーアーム１０は、センサ板２０に荷重を伝達するためにだけ使用される。次に、センサ板２０を監視するために、ひずみゲージ３０が使用される。

本発明は、部品およびコストを低減した簡単なパッケージで既存のレバーアームの撓みを測定するように構成されたシート重量センサである。

図２（ａ）は、本発明の１実施形態に係るレバーアーム１０を示す。レバーアーム１０は、弾性特性を有する材料から構成される。該材料は、レバーアーム１０がばね様の特性を示すことを可能にする。レバーアーム１０はばね様曲げを示すので、撓みをシートに加えられる力に伝達する機能を展開することができる。レバーアーム１０は、荷重が加えられるとレバーアーム１０が撓むように、シートレール４０に不動に取り付けられる。

図２（ａ）に示すように、本発明の１実施形態では、レバーアーム１０は第１ピンホール１２および第２ピンホール１４を有する。この実施形態では、レバーアーム１０は、ピンホール１２を介して配置されたピンＬによって、シートレール４０に取り付けられる。ピンホール１４は、レバーアーム１０がピンＰを中心に枢動することを可能にする。レバー１０の長端における固定フィンガ１６、１８の２つの先端は、固定フィンガ１６、１８の端が垂直方向に動くことができないように、シートレール４０に取り付けられる。

図２（ａ）に示すように、本発明のレバーアームの形状は、レバー１０の力フィルタリングの利点を充分に活用し続けながら、レールアセンブリ４０のさらなる変更なく、シート重量センサのパッケージングを容易にする。

本発明の別の実施形態では、図２（ｂ）に示すように、レバーアーム１０は、シートレール４０に不動に取り付けられた１つの固定フィンガ１６および自由フィンガ１７から構成される。

座席に力が加えられると、レバーアーム１０は屈曲または湾曲する。本発明の１実施形態では、レバーアーム１０はピンＰを中心に回動し、レバーアーム１０を屈曲または湾曲させる。レバーアーム１０の自由フィンガ１７は次いで、図３に示すようにレバー１０が湾曲した方向に動く。レバーアーム１０の長端と短端との間の比率はおよそ４：１であるので、短端における１ｍｍの比較的小さい動きは、長端で自由フィンガ１７を約３から４ｍｍ移動させる。この比率は、自由フィンガ１７の長さおよびレバー１０の形状に応じて最適化することができる。自由フィンガ１７の撓みはセンサ５０によって測定される。本発明の１実施形態では、センサ５０はホール効果センサである。したがって、自由フィンガ１７の大きい撓みを、ホール効果センサ５０によって容易に、かつ優れた分解能で測定することができる。

今、シート重量センサの実施形態の動作について、図４に関連して説明する。この実施形態では、ピンＬに加えられた力は再び、ピンＰを中心にレバー１０を回動させる。レバーは力Ｆ＝ｋｘでこの動きに抵抗する。ここでｋは屈曲ばねの線形ばね定数と想定され、ｘはレバー１０の長端の測定可能な撓みである。固定フィンガの端が垂直方向に動くことができないように、レバーアーム１０の固定「フィンガ」１６、１８はレール４０に固定されるので、レバー１０はばねとして働く。

本発明の１実施形態では、図４に示すように、レバー１０の自由フィンガ１７は、プランジャ６０に接続することができる。プランジャ６０は、プランジャ６０が垂直方向にのみ動くことを可能にする好適な形状のガイドまたはトラック７０内に保持される。自由浮動プランジャ６０はレバー１０によってガイド７０内に保持され、追加のばね荷重を必要としない。プランジャ６０は、ホール効果センサ５０によって測定される最適な磁界を提供するように設計された１つ以上の磁石８０を保持する。

ホール効果センサ５０は、磁石８０によって生成される磁界内でレール４０に取り付けられる。レバー１０が加えられた荷重（正または負）により屈曲または湾曲すると、自由フィンガ１７は屈曲の方向に動く。次に、プランジャ６０はプランジャガイド７０内で垂直方向に（正または負方向に）動く。したがって、センサ５０は、プランジャ６０の内側に配置された磁石８０の動きによる磁界の変化に基づいて、自由フィンガ１７の動きを検出することができる。

代替的に、自由フィンガ１７はプランジャ６０に接続されない。この実施形態では、自由フィンガ１７は、センサ５０が自由フィンガ１７の変位を検出することができるように、強磁性材料から構成することができる。本発明の別の実施形態では、磁石は自由フィンガ１７の表面または内部に配置される。

図５はシート重量センサの別の実施形態を示す。レバーアーム１０の１端は、乗り物のマウント１１に不動に取り付けられる。乗り物のマウント１１は、乗り物の床と乗り物の座席との間に配置される。本発明の別の実施形態では、レバーアーム１０の１端は車両マウント１１に不動に、半不動に、または１つもしくはそれ以上のピンで、レバーアーム１０が荷重により撓むことができるように取り付けられる。固定フィンガ１６はレバーアーム１０の反対側の端に接続され、シートマウント４５から加えられた力を受けるように配置される。

本発明の１実施形態では、上述したように、プランジャ６０は自由フィンガ１７の端に接続することができる。代替的に、自由フィンガ１７はプランジャ６０に接続されない。この実施形態では、自由フィンガ１７は、センサ５０が自由フィンガ１７の変位を検出することができるように、強磁性材料から構成することができる。本発明の別の実施形態では、レバーアーム１０の表面または内部に磁石が配置される。本発明のさらに別の実施形態では、磁石は自由フィンガ１７の表面または内部に配置される。

動作中に、シートマウント４５に力が加えられると、レバーアーム１０に沿って測定可能な変位が発生する。図５に示すように、自由フィンガ１７と固定フィンガ１６との間の変位は、センサ５０を用いて測定することができる。本発明の１実施形態では、センサ５０は乗り物の座席のシートトラックに取り付けられる。代替的に、センサ５０は固定フィンガ１６に取り付けられる。

図６は、本発明の別の実施形態に係るシート重量センサを示す。該シート重量センサは、乗り物の座席に力が加えられたときにレバーアーム１０が変位するように、乗り物の床と座席との間に不動に取り付けられたレバーアーム１０を有する。本発明の１実施形態では、レバーアーム１０付近に配置されたセンサ５０がレバーアーム１０の変位を検出することができるように、レバーアーム１０は強磁性材料から構成される。本発明の別の実施形態では、レバーアーム１０の表面または内部に磁石が配置される。本発明のさらに別の実施形態では、磁石は自由フィンガ１７の表面または内部に配置され、この実施形態では、自由フィンガはレバーアーム１０の固定されない方の端である。

シート重量センサシステム１００を図７に示す。自由フィンガ１７が垂直方向に動くと、磁界はホール効果センサ５０に対して変化する。磁界のこの変化は電気的に測定される。電気信号は電子プロセッサ９０に送られ、力値に変換される。

本発明は、上述したホール効果センサ５０の構成に限定されない。本発明の別の実施形態では、透磁性自由フィンガ１７が１つまたはそれ以上の変位センサを通過する、誘導性検知が使用される。変位センサは、透磁性または導電性物体が変位センサの位置付近の領域を移動したときにインピーダンスが変化するコイルまたはループ導体とすることができる。変位センサの一部は磁界を生成する一方、他は自由フィンガ１７が磁界を通過するときの変化を測定する。磁界が変化すると、自由フィンガ１７の位置が変位センサによって決定される。

上述した発明は幾つかの利点を有する。現在のＳＷＳレバーはばねとして使用することができ、その変位は、ホール効果センサのような変位センサを介して測定可能である。本発明によって使用される検出の方法は、結果的に必要なシステム構成部品を少数化する。加えて、必要なシステム構成部品は安価であり、かつ容易に入手可能である。したがって、シート重量センサの生産コストが低減される。

本発明の開示を前提として、本発明の請求の範囲および精神の範囲内で他の実施形態および変形があり得ることを、当業者は理解されるであろう。したがって、本開示から当業者が達成可能な本発明の請求の範囲および精神の範囲内の全ての変形は、本発明のさらなる実施形態として含まれるものとする。

本発明の好適な実施形態の上記説明は、解説および説明のために提示したものである。全てを網羅するつもりも、本発明を開示した通りの形態に限定するつもりもなく、上記の教示に照らして変形および変更が可能であり、あるいは本発明実施から得ることができる。実施形態は、本発明の原理を説明するために、かつ当業者が本発明を様々な実施形態で、予想される特定の用途に適するように様々な変形を施して利用することを可能にする、実際の適用例として選択し、記載した。本発明の範囲は、本書に付属する特許請求の範囲およびそれらの均等物によって画定するつもりである。

先行技術のシート重量センサの側面図、及び先行技術のシート重量センサの平面図である。 本発明の１実施形態に係るレバーアームの斜視図、及び本発明の１実施形態に係るレバーアームおよびシートレールの平面図である。 本発明の１実施形態に係るレバーアームの側面図である。 本発明の１実施形態に係るシート重量センサにおける作用を示すブロック図である。 本発明の１実施形態に係るシート重量センサのブロック図である。 本発明の１実施形態に係るシート重量センサのブロック図である。 本発明の１実施形態に係るシート重量センサシステムのブロック図である。

符号の説明

１０ レバーアーム
１６ 固定フィンガ
１７ 自由フィンガ
１８ 固定フィンガ
６０ プランジャ
９０ プロセッサ

Claims (20)

1. 乗り物の座席の下に配置されるシートレールと、
   第１端が自由フィンガおよび１つまたはそれ以上の固定フィンガを含み、前記固定フィンガの端が垂直方向に動くことができないように、１つまたはそれ以上の前記固定フィンガが前記シートレールに取り付けられ、第２端が前記シートレールに不動に取り付けられるように構成されたレバーアームと、
   前記シートレールに取り付けられ、前記座席に力が加えられたときに前記自由フィンガの動きの変化を検出するセンサとを備えたシート重量センサ。
2. 前記自由フィンガに接続され、その動きが垂直軸に制限されるように筐体内に配置されたプランジャと、
   前記プランジャの内部に配置され、前記プランジャが前記自由フィンガによって移動したときに生成される磁界の変化を前記センサが検出するように構成された１つまたはそれ以上の磁石とをさらに備えた請求項１に記載のシート重量センサ。
3. 前記磁石が前記センサによって測定可能な磁界を提供するように構成された請求項２に記載のシート重量センサ。
4. 前記センサがホール効果センサである請求項１に記載のシート重量センサ。
5. 前記レバーアームが弾性材料から構成される請求項１に記載のシート重量センサ。
6. 前記レバーアームが前記レールに対して枢動することができるように、第１ピンが前記レバーアームの前記第２端を前記シートレールに取り付け、かつ第２ピンが前記レバーアームの前記第２端を前記乗り物の座席の隅で前記シートレールに取り付ける請求項１に記載のシート重量センサ。
7. 力が前記第２ピンに加えられたときに、前記レバーアームが前記第１ピンを中心に枢動する請求項６に記載のシート重量センサ。
8. 乗り物の座席の下に配置されるシートレールと、
   第１端が自由フィンガおよび１つまたはそれ以上の固定フィンガを含み、前記フィンガの端が垂直方向に動くことができないように、１つまたはそれ以上の前記固定フィンガが前記シートレールに取り付けられ、第２端が前記シートレールに不動に取り付けられるように構成されたレバーアームと、
   前記シートレールに取り付けられ、前記自由フィンガの位置を検出するために使用される１つまたはそれ以上の変位センサとを備えたシート重量センサ。
9. 乗り物の座席と、
   前記乗り物の座席の下に配置される１つまたはそれ以上のシートレールと、
   第１端が自由フィンガおよび１つまたはそれ以上の固定フィンガを含み、前記フィンガの端が垂直方向に動くことができないように、１つまたはそれ以上の前記固定フィンガが前記シートレールに取り付けられ、第２端が前記シートレールに不動に取り付けられるように構成された１つまたはそれ以上のレバーアームと、
   前記シートレールに取り付けられ、前記座席に力が加えられたときに前記自由フィンガの動きの変化を検出して電気信号を生成するセンサと、
   前記電気信号を受け取ってそれを力値に変換するように構成されたプロセッサとを備えたシート重量センサシステム。
10. 前記自由フィンガに接続され、その動きが垂直軸に制限されるように筐体内に配置されたプランジャと、
    前記プランジャの内部に配置され、前記プランジャが前記自由フィンガによって移動したときに生成される磁界の変化を前記センサが検出するように構成された１つまたはそれ以上の磁石とをさらに備えたシート重量センサシステム。
11. 第１端が自由フィンガおよび１つまたはそれ以上の固定フィンガを含み、前記フィンガの端が垂直方向に動くことができないように、１つまたはそれ以上の前記固定フィンガが乗り物の座席のシートトラックに取り付けられ、第２端が垂直方向に動くことができないように前記乗り物に取り付けられるように構成されたレバーアームと、
    前記座席に力が加えられたときに前記自由フィンガの動きの変化を検出するセンサとを備えた乗り物用のシート重量センサ。
12. 前記シートトラックに取り付けられ、前記座席に力が加えられたときに前記自由フィンガの変化を検出するセンサをさらに備えた請求項１１に記載の乗り物用のシート重量センサ。
13. １つまたはそれ以上の前記固定フィンガに取り付けられ、前記座席に力が加えられたときに前記自由フィンガの変化を検出するセンサをさらに備えた請求項１１に記載の乗り物用のシート重量センサ。
14. 前記自由フィンガに接続され、その動きが垂直軸に制限されるように筐体内に配置されたプランジャと、
    前記プランジャの内部に配置され、前記プランジャが前記自由フィンガによって移動したときに生成される磁界の変化を前記センサが検出するように構成された１つまたはそれ以上の磁石とをさらに備えた請求項１１に記載の乗り物用のシート重量センサ。
15. 前記磁石が前記センサによって測定される磁界を提供するように構成された請求項１４に記載の乗り物用のシート重量センサ。
16. 前記センサがホール効果センサである請求項１１に記載の乗り物用のシート重量センサ。
17. 前記レバーアームが弾性材料から構成される請求項１１に記載の乗り物用のシート重量センサ。
18. 乗り物の座席と、
    第１端が自由フィンガおよび１つまたはそれ以上の固定フィンガを含み、前記フィンガの端が垂直方向に動くことができないように、１つまたはそれ以上の前記固定フィンガが乗り物のシートトラックに取り付けられ、第２端が垂直方向に動くことができないように、前記第２端が前記乗り物に取り付けられるように構成された１つまたはそれ以上のレバーアームと、
    前記シートトラックに取り付けられ、前記座席に力が加えられたときに前記自由フィンガの動きの変化を検出するセンサと、
    電気信号を受け取ってそれを力値に変換するように構成されたプロセッサとを備えたシート重量センサシステム。
19. １つまたはそれ以上の前記固定フィンガに取り付けられ、前記座席に力が加えられたときに前記自由フィンガの動きの変化を検出するセンサをさらに備えた請求項１８に記載のシート重要センサシステム。
20. 第１端が自由フィンガを含み、第２端が乗り物の床と乗り物の座席との間に配置された乗り物のマウントに不動に取り付けられるように構成されたレバーアームと、
    前記乗り物に取り付けられ、前記座席に力が加えられたときに前記自由フィンガの動きの変化を検出するセンサとを備えたシート重量センサ。

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