JP2016097937A - 荷重センサ - Google Patents

Abstract

【課題】耐荷重性能を高めることのできる荷重センサを提供する。【解決手段】上下方向に沿って貫通する取付用貫通孔１１ａが形成される取付部１１、取付部１１の一側方に設定される変形部１２、変形部１２の一側方に設定される受け部１３からなり、受け部１３に上下方向の荷重が加わったときに変形部１２が上下方向に沿って弾性変形可能な弾性変形部材１０と、変形部１２の下側に配設され変形部１２の変形に応じた歪情報を出力する歪検出手段２０と、取付部１１の上側と下側との少なくとも一方であって取付用貫通孔１１ａの周囲に固着された環状取付部材３０と、を備える。そして、環状取付部材３０の溶接部３１は、取付部１１の溶接部１１ｂに対して溶接にて固着されている。【選択図】図４

Description

本発明は、荷重センサに関し、特に、車両用シートに着座する乗員の重量を検出する荷重センサに関する。

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。例えば、助手席に小さな子供を座らせている場合や補助具（チャイルドシート）を装着して乳幼児を載せている場合、その重量によって識別し、エアバックを動作させないようにするため、荷重センサを用いたシート用乗員荷重検出装置が開発されている。

図１０は特許文献１に開示されているシート用乗員荷重検出装置１００が用いられたシートの斜視図であり、図１１はシート用乗員荷重検出装置１００を示す分解斜視図である。

図１０に示すように、シートクッションの下面に組付けられるフレーム１１７の下面４隅はシート用乗員荷重検出装置１００を介して一対のアッパレール１１６（フロア側固定部材）に固定されている。図１１に示すように、シート用乗員荷重検出装置１００は、起歪体１２０と、起歪体１２０の下面に貼付された歪ゲージＧ１、Ｇ２と、起歪体１２０の中央部に垂直方向に固定されシート１１１のフレーム１１７に固定される連結軸１２３とを備えている。さらに、シート用乗員荷重検出装置１００は、起歪体１２０を両端部でアッパレール１１６に固定する一端固定支持部材としての第１ロアブラケット１２１と、他端嵌着支持部材としての第２ロアブラケット１２２とを備えている。起歪体１２０の中央部には中央穴１３８が穿設され、中央穴１３８には連結軸１２３の中軸部１３９が圧入されている。起歪体１２０の一方の端部には固定穴１３０が、他方の端部には取付穴１３５が形成されている。第１ロアブラケット１２１は、図１１に示すように、所定厚さの一端ベース部１２９と、一端ベース部１２９から突出して固定穴１３０に圧入される一端中軸部１３１と、一端中軸部１３１から突出する先軸部１３２と、中心に貫通して穿設された取付面取付穴１３３から構成されている。第２ロアブラケット１２２は、所定厚さの他端ベース部１３４と、他端ベース部１３４から突出して取付穴１３５に遊嵌される他端中軸部１３６と、中心に貫通して穿設された取付面取付穴１３７から構成されている。

起歪体１２０は、シート１１１に着座する乗員の荷重が連結軸１２３を介して起歪体１２０に付加されると、その両端部を第１ロアブラケット１２１、第２ロアブラケット１２２に両端支持されて撓み、起歪体１２０の表面には荷重に比例して歪が生じるようになっている。

特開２００８−１３４２２５号公報

しかしながら、起歪体（弾性変形部材）に対して、第１ロアブラケット（環状取付部材）を圧入で固定しているので、弾性変形部材に形成する固定穴（取付用貫通孔）が大きくなり、耐荷重性能が低下してしまう、という問題があった。上記のようにシート用乗員荷重検出装置に適用する場合には、耐荷重性能が低下すると、例えば衝突事故等の際に車両用シートが外れてしまうことも考えられ、また、長年の使用により金属疲労を起こしてしまうことも考えられ、車両の安全上の問題もあった。

本発明は、上述した課題を解決するもので、耐荷重性能を高めることのできる荷重センサを提供することを目的とする。

本発明の荷重センサは、上下方向に沿って貫通する取付用貫通孔が形成される取付部、前記取付部の一側方に設定される変形部、前記変形部の一側方に設定される受け部からなり、前記受け部に上下方向の荷重が加わったときに前記変形部が上下方向に沿って弾性変形可能な弾性変形部材と、前記変形部の上側又は下側に配設され前記変形部の変形に応じた歪情報を出力する歪検出手段と、前記取付部の上側と下側との少なくとも一方であって前記取付用貫通孔の周囲に固着された環状取付部材と、を備えた荷重センサであって、前記環状取付部材は、前記取付部に対して溶接にて固着されていることを特徴とする。

この構成によれば、環状取付部材が溶接にて固着されているので、取付用貫通孔を小さくすることができ、大きな荷重が加えられても取付用貫通孔の周囲部分は引きちぎられにくくなり、耐荷重性能を高めることができる。

また、本発明の荷重センサにおいて、前記環状取付部材は、前記取付用貫通孔より径が大きい環状外周部を有し、前記環状外周部のうち前記変形部に最も近い領域を除いて前記環状外周部に沿って溶接されていることを特徴とする。

環状外周部のうちの変形部に近い領域は、歪量が大きいので、溶接部分の破損が考えられるだけでなく、歪検出手段の特性に悪影響を及ぼす可能性がある。変形部に近い領域を除いて溶接すれば、溶接部分の破損を防止することができ、歪検出手段の特性への悪影響を防止することができる。

また、本発明の荷重センサにおいて、前記取付用貫通孔の径は、前記環状取付部材の内径以下の大きさであることを特徴とする。

この構成によれば、取付用貫通孔を小さくしているので、大きな荷重が加えられても取付用貫通孔の周囲部分は引きちぎられにくくなり、耐荷重性能を高めることができる。

本発明によれば、環状取付部材が取付部に対して溶接にて固着されているので、取付用貫通孔を小さくすることができ、大きな荷重が加えられても取付用貫通孔の周囲部分は引きちぎられにくい。したがって、耐荷重性能を高めることのできる荷重センサを提供することができる。

本発明の実施形態の荷重センサを示す斜視図である。 斜め下方から見た荷重センサを示す斜視図である。 斜め上方から見た荷重センサを示す分解斜視図である。 斜め下方から見た荷重センサを示す分解斜視図である。 荷重センサを示す正面図である。 荷重センサを示す平面図である。 荷重センサを示す底面図である。 弾性変形部材の取付用貫通孔の説明図である。 比較例の荷重センサにおける弾性変形部材の取付用貫通孔の説明図である。 従来のシート用乗員荷重検出装置が用いられたシートの斜視図である。 従来のシート用乗員荷重検出装置を示す分解斜視図である。

［第１実施形態］
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、分かりやすいように、図面は寸法を適宜変更している。

図１は、本発明の実施形態の荷重センサ１を示す斜視図である。図２は、斜め下方から見た荷重センサ１を示す斜視図である。図３は、斜め上方から見た荷重センサ１を示す分解斜視図である。図４は、斜め下方から見た荷重センサ１を示す分解斜視図である。図５は、荷重センサ１を示す正面図である。図６は、荷重センサ１を示す平面図である。図７は、荷重センサを示す底面図である。図８は、弾性変形部材１０の取付用貫通孔１１ａの説明図である。

本実施形態の荷重センサ１は、図１および図２に示すように、弾性変形部材１０と、歪検出手段２０と、環状取付部材３０と、を備えている。

弾性変形部材１０は、金属材で形成され、図３および図４に示すように、上下方向に沿って貫通する取付用貫通孔１１ａが形成される取付部１１、取付部１１の一側方に設定される変形部１２、変形部１２の一側方に設定される受け部１３からなる。受け部１３には、図１に示す連結部材５０が挿入可能な受け部貫通孔１３ａが形成されており、受け部１３に上下方向の荷重が加わったときに変形部１２が上下方向に沿って弾性変形可能になっている。

変形部１２の下側には、図４および図７に示すように、歪検出手段２０が配設されている。歪検出手段２０は、少なくとも歪検出素子を備え、変形部１２の変形に応じた歪情報を出力する。図４および図７に示す歪検出手段２０は、受け部貫通孔１３ａの左右方向（Ｘ１−Ｘ２方向）に対称に４個ずつ配置された歪検出素子を備え、歪情報を電気信号に変換するための電気部品と配線が形成されている。なお、この具体的な構成に限定されるものではなく、例えば、受け部貫通孔１３ａの左右いずれかに１個の歪検出素子が配置されたものであってもよい。また、変形部１２の上側に配設されてもよい。

取付部１１には、金属材からなる環状取付部材３０が溶接にて固着されている。図１〜図７に示すように、環状取付部材３０は、弾性変形部材１０の左右にある取付部１１の上側と下側との両側の４箇所に配置され、それぞれの環状外周部３０ａの一部（溶接部３１）が取付用貫通孔１１ａの周囲（溶接部１１ｂ）で溶接されて固着している。なお、本明細書での溶接は、銀ろう付けや半田付け等、２つの被接合部材を、溶融させた接合用部材によって固着させるものを含む。ただし、必要とされる耐荷重性能に応じて、荷重センサ１の受ける荷重で溶接が破壊されないことが必要である。

図３および図４に示すように、環状取付部材３０は、取付用貫通孔１１ａより径が大きい環状外周部３０ａを有し、環状外周部３０ａに沿って溶接されている。取付部１１側の溶接部１１ｂと、環状取付部材３０側の溶接部３１とが溶接される箇所であり、図６および図７に示すように、環状外周部３０ａのうち変形部１２に最も近い領域を除いた半円状になっている。変形部１２に近い領域を除いて溶接すれば、歪検出手段２０の特性に悪影響を及ぼす可能性が少ない。また、取付部１１の変形部１２に近い領域は歪量が大きいので、この領域に環状外周部３０ａを溶接すると溶接部分の破損が考えられるが、変形部１２側を除いて溶接すれば、溶接部分の破損を防止することができる。

本実施形態の荷重センサ１における取付用貫通孔１１ａは、取り付け部材（図示しない）が取り付けられるための貫通孔である。図６に示すように、上側（Ｚ１側）の環状取付部材３０の内周部３０ｂの径は、取付用貫通孔１１ａの径と同じである。また、図7に示すように、下側（Ｚ２側）の環状取付部材３０の内周部３０ｃの径は、取付用貫通孔１１ａの径より大きくなっている。すなわち、取付用貫通孔１１ａの径は、環状取付部材３０の内径以下の大きさである。

このため、図８に示すように、弾性変形部材１０の取付用貫通孔１１ａは、取付部１１のＹ１−Ｙ２方向の幅に占める割合が最小になっている。すなわち、取付用貫通孔１１ａに取り付けられる取り付け部材（図示しない）の外径とほぼ等しい径に形成されている。

本実施形態とは異なり、従来のように圧入で固定している比較例の荷重センサ２００について説明する。図９は、比較例の荷重センサ２００における弾性変形部材２１０の圧入用貫通孔２１１ａの説明図である。環状取付部材２３０は、圧入用貫通孔２１１ａに圧入される圧入部２３１と取付部２１１に当接する基部２３２とを有している。基部２３２の基部外周部２３２ａは圧入用貫通孔２１１ａの径より大きく、基部内周部２３２ｂは取り付け部材（図示しない）の外径とほぼ等しい径に形成されている。圧入部２３１の内径と基部内周部２３２ｂの径は取り付け部材（図示しない）の外径より小さくできないので、図９に示すように、圧入用貫通孔２１１ａの径と圧入部２３１の外径は基部内周部２３２ｂの径より大きくしなければならない。このため、取付部２１１のＹ１−Ｙ２方向の幅における圧入用貫通孔２１１ａの占める割合が大きくなる。このため、取付部２１１の残りの幅寸法Ｗ２１１が小さくなって、荷重を受けたときに、もっとも幅が小さいところから亀裂が入りやすくなってしまう。

また、圧入部２３１が圧入用貫通孔２１１ａに圧入される環状取付部材２３０は、取付部２１１の上側または下側のいずれか一方にしか取り付けることができない。このため、比較例の取付部２１１は変形しやすく、本実施形態の荷重センサ１のように、取付部１１の上側と下側との両側に溶接によって一体化された環状取付部材３０を備えるほうが、取付用貫通孔１１ａの周囲部分は引きちぎられにくくなる。これにより、取付用貫通孔１１ａを最小にできることに加えて、取付部１１を補強する効果も奏するので、さらに耐荷重性能に優れている。

なお、環状取付部材３０の溶接範囲は、取付用貫通孔１１ａの中心を通るＸ１−Ｘ２方向の位置より、僅かに変形部１２側まで及んでいることが好ましい。取付用貫通孔１１ａの中心を通る位置は、取付部１１の残りの幅が最小なので、この部分が溶接によって環状取付部材３０と一体化されて補強されていれば、亀裂が入りにくくなる。

以下、本実施形態としたことによる効果について説明する。

本実施形態の荷重センサ１は、弾性変形部材１０と、歪検出手段２０と、環状取付部材３０と、を備える。弾性変形部材１０は、上下方向に沿って貫通する取付用貫通孔１１ａが形成される取付部１１、取付部１１の一側方に設定される変形部１２、変形部１２の一側方に設定される受け部１３からなる。弾性変形部材１０は、受け部１３に上下方向の荷重が加わったときに変形部１２が上下方向に沿って弾性変形可能である。歪検出手段２０は、変形部１２の上側又は下側に配設され変形部１２の変形に応じた歪情報を出力する。そして、環状取付部材３０は、取付部１１の上側と下側とで取付用貫通孔１１ａの周囲に溶接にて固着されている。

この構成によれば、環状取付部材３０が溶接にて固着されているので、取付用貫通孔１１ａを小さくすることができ、大きな荷重が加えられても取付用貫通孔１１ａの周囲部分は引きちぎられにくくなり、耐荷重性能を高めることができる。

また、本実施形態の荷重センサ１において、環状取付部材３０は、取付用貫通孔１１ａより径が大きい環状外周部３０ａを有し、環状外周部３０ａのうち変形部１２に最も近い領域を除いて環状外周部３０ａに沿って溶接されている。

環状外周部３０ａのうちの変形部１２に近い領域は、歪量が大きいので、溶接部分の破損が考えられるだけでなく、歪検出手段２０の特性に悪影響を及ぼす可能性がある。変形部１２に近い領域を除いて溶接すれば、溶接部分の破損を防止することができ、歪検出手段２０の特性への悪影響を防止することができる。

また、本実施形態の荷重センサ１において、取付用貫通孔１１ａの径は、環状取付部材３０の内径以下の大きさである。この構成によれば、取り付け部材が取り付け可能な径の範囲内で取付用貫通孔１１ａを小さくしているので、大きな荷重が加えられても取付用貫通孔１１ａの周囲部分は引きちぎられにくくなり、耐荷重性能を高めることができる。

なお、このような荷重センサ１をシート用乗員荷重検出装置に適用して、車両用シートを車両に固定するための固定部材として用いれば、例えば衝突事故等の際に車両用シートが外れてしまうことを防止することができる。また、長年の使用による金属疲労も防止することができ、車両の安全性を向上させることができる。

以上のように、本発明の実施形態の荷重センサ１を具体的に説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲で種々変更して実施することが可能である。例えば次のように変形して実施することができ、これらも本発明の技術的範囲に属する。

（１）本実施形態において、環状取付部材３０は、環状外周部３０ａに沿って溶接されているとしたが、環状外周部３０ａ部分だけでなく、内周部３０ｂまたは内周部３０ｃの近傍まで、当接面が面状に溶接されていてもよい。

（２）本実施形態において、取付部１１の上側と下側との両側に溶接によって一体化された環状取付部材３０を備えるが、取付部１１の上側と下側との少なくとも一方に環状取付部材３０を備える構成に変更してもよい。取付部１１の上側と下側との少なくとも一方で溶接によって一体化されていれば、耐荷重性能を高める効果を奏する。

（３）本実施形態において、弾性変形部材１０の取付部１１および変形部１２は、受け部１３の両側に対称に設けられていたが、いずれか片側だけであってもよい。

（４）本実施形態において、上側の環状取付部材３０における内周部３０ｂの径と、下側の環状取付部材３０における内周部３０ｃの径を異ならせているが、内周部３０ｂと内周部３０ｃの径は同じであってもよい。また、上側の環状取付部材３０と下側の環状取付部材３０とは、環状外周部３０ａの径が同一でなくてもよい。さらに、上側の環状取付部材３０と下側の環状取付部材３０との厚みは、図５に示す実施態様より厚くてもよい。

１ 荷重センサ
１０ 弾性変形部材
１１ 取付部
１１ａ 取付用貫通孔
１１ｂ 溶接部
１２ 変形部
１３ 受け部
１３ａ 受け部貫通孔
２０ 歪検出手段
３０ 環状取付部材
３０ａ 環状外周部
３０ｂ 内周部
３０ｃ 内周部
３１ 溶接部
５０ 連結部材
２００ 比較例の荷重センサ
２１０ 弾性変形部材
２１１ 取付部
２１１ａ 圧入用貫通孔
２３０ 環状取付部材
２３１ 圧入部
２３２ 基部
２３２ａ 基部外周部
２３２ｂ 基部内周部
Ｗ２１１ 幅寸法

Claims (3)

1. 上下方向に沿って貫通する取付用貫通孔が形成される取付部、前記取付部の一側方に設定される変形部、前記変形部の一側方に設定される受け部からなり、前記受け部に上下方向の荷重が加わったときに前記変形部が上下方向に沿って弾性変形可能な弾性変形部材と、
   前記変形部の上側又は下側に配設され前記変形部の変形に応じた歪情報を出力する歪検出手段と、
   前記取付部の上側と下側との少なくとも一方であって前記取付用貫通孔の周囲に固着された環状取付部材と、を備えた荷重センサであって、
   前記環状取付部材は、前記取付部に対して溶接にて固着されていることを特徴とする荷重センサ。
2. 前記環状取付部材は、前記取付用貫通孔より径が大きい環状外周部を有し、前記環状外周部のうち前記変形部に最も近い領域を除いて前記環状外周部に沿って溶接されていることを特徴とする請求項１に記載の荷重センサ。
3. 前記取付用貫通孔の径は、前記環状取付部材の内径以下の大きさであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の荷重センサ。