JP3730959B2 - 車両の座席にかかる重量を測定するセンサー組立体 - Google Patents

Description

発明の背景

本発明は、車両の座席にかかる重量を測定するためのセンサー組立体に関する。

関連技術

大部分に車両には、協働して運転者及び乗客を高速衝突事故による重傷から保護するためのエアバッグ及びシートベルト拘束装置が装備されている。運転者または乗客のサイズに応じてエアバッグの展開力を制御することが重要である。車両の座席に座っているのが大人であれば、エアバッグは通常の態様で展開しなければならない。車両の座席にチャイルドシートかまたは小さな大人／子供が固定されている場合、エアバッグの展開を差し控えるかまたは有意に小さい展開力で展開する必要がある。エアバッグの展開を制御する１つの方法は、座乗者の体重をモニターすることである。

現在、座乗者の体重を測定するセンサー及びその取付け構成には種々のタイプがある。例えば、一部のシステムでは、座席底部の発泡材のクッションに圧力感知フォイルマットまたは複数の個別センサーが取付けられている。このタイプのシステムの問題点は、クッション内へのセンサーの取付けが容易でなく、時間がかかることである。例えば、座乗者が種々の姿勢をとっても正確な測定値が得られるクッション内のセンサー取付け位置を突き止めるのは容易でない。さらに、座乗者が座席上で位置を変えると、センサーがそれらの適正位置から外れてセンサーの測定精度が低下することがある。また、センサーがクッション内に取付けられているため、座席を車両に取付けた後でセンサーの位置を変更するかセンサーを交換するのも容易ではない。

別のタイプのシステムとして、センサーを、座席フレーム部材と座席トラックとの間のような車両の座席上の種々の構造部材間に取付けるものがある。これらのセンサーは、撓曲可能な本体部分上に取付けられて車両座席にかかる重量力によるその本体部分の歪みの大きさを測定する歪み計を備えている。各センサーの歪み測定値を結合することにより、座乗者の全体重を求める。このタイプのシステムの問題点の１つは、座席組立体の取付け構造及び条件により、歪みの小さい範囲での歪みの測定精度が低下することである。換言すると、センサー組立体は座席フレーム部材と座席トラック部材との間の連結要素を構成するため、センサー組立体は、座席組立体内において確実な連結点を与えるに十分な強度と耐性を備えると共に座乗者サイズの広い範囲にわたって歪み計が歪みを正確に測定できるように発生する撓曲が十分な大きさでなければならないことである。従って、高い精度を有すると共に従来型システムの上述した他の任意の問題点を解消する改良型座乗者体重測定システムを提供することが望ましい。

発明の概要

本発明によると、請求項１に記載された車両の座席のかかる重量を測定する重量センサー組立体が提供される。

好ましい実施例において、本体の中央部分と、第１及び第２の取付け部とは、砂時計の形状を有する。従って、第１及び第２の取付け部から本体の中央部分への首部にかけて滑らかな曲線状の遷移部が存在する。首部及び歪み計は、第１及び第２の取付け部の各々からほぼ同一距離離れるのが好ましい。

１つの実施例において、ビームは、電子パッケージを支持するために一方の端部において第１及び第２の取付け部のうちの一方を越えて延びる延長部を有する。電子パッケージは、処理ユニットへの歪み計の接続を可能にする電気コネクター、回路及び他の必要なハードウェアを有する。延長部には、ビームの長さ方向の線形挿入力により電気コネクターを受容する取付け部を設けるのが好ましい。

本発明の上記及び他の特徴は、以下の明細書の説明及び図面から最もよく理解できるであろう。

実施例の詳細な説明

車両は、図１において総括的に１２で示す座席組立体と、エアバッグ装置１４とを有する。座席組立体１２は運転席または乗客用の座席であり、座席の背もたれ１６と、座席の底部１８とを有する。座乗者２０が座席１２に座ると、座席底部１８には座乗者の重量による力Ｆｗがかかる。この重量力Ｆｗは座乗者２０の体重を表す。座乗者２０は、大きな大人、小さな大人、子供、幼児、チャイルドシートまたはある種のパッケージまたは物体でありうる。

エアバッグ装置１４は、ある特定の衝突条件の下でエアバッグ２２を展開させる。図１において破線で示すエアバッグ２２の展開力は、座乗者２０の重量に応じて変化する。車両は、座乗者２０の体重を測定する特異なシステムを備えている。この特異なシステムは、フレームに一体化されたロードセル装置を利用する。

座席１２は、水平方向位置を調節できるようにするためのトラック組立体２６を備えたライザーまたはフロアのような下部構造２４に取付けるのが好ましい。トラック組立体２６は、図２に示すように、互いに所定の距離だけ離れた内側トラック組立体２６ａと外側トラック２６ｂとを有する。内側及び外側トラック組立体２６ａ、２６ｂは第１及び第２のトラック部材２８、３０を有する。第１のトラック部材２８は下部構造２４に取付けるのが一般的である。第２のトラック部材３０は、車両内の所望位置へ座席１２を前方または後方に調節できるように第１のトラック部材２８に対して摺動可能に取付けられる。

内側及び外側トラック組立体２６ａ、２６ｂの第１のトラック部材２８と下部構造２４との間には、複数のセンサー組立体３２が取付けられる。好ましい実施例では、第１のトラック部材２８と下部構造２４との間の４つの連結点に４つのセンサー組立体３２が使用されている。第１のセンサー組立体３２ａは内側トラック組立体２６ａの前部近くに、第２のセンサー組立体３２ｂは内側トラック組立体２６ａの後部近くに、第３のセンサー組立体３２ｃは外側トラック組立体２６ｂの前部近くに、また第４のセンサー組立体３２ｂは外側トラック組立体２６ｂの後部近くに位置している。

各センサー組立体３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄは、図３に示すようなビーム部材３４を有し、この部材は、第１のトラック組立体２８に取付けるための第１の部分３６と、下部構造３０に取付けるための第２の部分３０とを有する。中央の撓曲可能な部分４０は、センサー組立体３２の第１の部分３６と第２の部分３８との間を延びる。撓曲可能な部分４０は、重量力Ｆｗによる歪みを集中させる狭い首部４２を有する。ビーム部材３４の第１及び第２の部分３６、３８は、第１の幅Ｗ１を有する。首部４２の第２の幅Ｗ２は、第１の幅Ｗ１よりも小さい。第１の幅Ｗ１は第２の幅Ｗ２のほぼ２倍であるのが好ましいが、座席及び取付け部の特定の構成に応じて他の比率もあり得る。

座乗者２０の重量力Ｆｗが座席底部１８にかかると、各センサー組立体３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄの撓曲可能な中央部分４０はＳ字形に変形または撓曲して、センサー３２の一方の部分を圧縮状態に、また他方の部分を伸張状態にする。撓曲時に発生する歪みをセンサー組立体３２が測定する。その後、各センサー組立体３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄからの出力により座乗者２０の体重が求められる。

図４Ａに示すように、締結具４４を用いて、第１及び第２の部分３６、３８を第１のトラック部材２８及び下部構造３０に取付ける。例えば、リベット、ボルト、ねじなどのような当該技術分野で知られた任意タイプの締結具を使用できる。締結具４４は、撓曲可能な中央部分４０の上方／下方で隆起した段部４６を有するのが好ましい。段部４６の高さは、座席取付け構造の特定の種類に応じて可変である。段部４６により、センサー３２とトラック部材２８との間及びセンサー３２と下部構造３０との間に、撓曲を容易にするための図４Ｂに示すようなギャップ４８が形成される。

歪み計組立体５０は、各センサー３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄに取付けられて首部４２の歪みの大きさを測定する。センサー３２は、座席底部１８に対向する頂面５２と、下部構造２０に対向する底面５４とを有する。図４Ｃに示すように、完全なブリッジを形成する、４つのグリッド及び関連の電子回路５８の組み合わせを頂面５２及び底面５４のうちの一方に取付けて、歪みを測定する。従って、ホイートストーンブリッジとして知られる完全なブリッジにより、中央部分４２の首部に集中した撓曲による歪みを測定する。ホイートストーンブリッジの動作は当該技術分野において周知であるため、さらに詳しく説明しない。

電気コネクター６０により、センサー組立体３２を中央処理ユニット（ＣＰＵ）または電子制御ユニット（ＥＣＵ）に接続する。ビーム部材３４は、一端が電気コネクター６０の装着される延長部６４を有する。電気コネクター６０をビーム部材３４に縦方向軸６６に沿って直線的に挿入または装着することにより、歪み計５０をＥＣＵ６２に接続する。電子パッケージ６８は延長部６４に取付けられており、複数のトレース７０（２つだけ示す）がグリッド５６及び関連の電子回路５８を電子パッケージ６８に接続する。電気コネクター６０は電子パッケージ６８と相互作用し、電子パッケージ６０をＥＣＵ６２に接続して、歪み計６０からの信号がＥＣＵ６２に送られるようにする。

重量センサー組立体は、当該技術分野で知られた厚膜技術を用いるのが好ましい。これは、歪み計５０及びトレース７０をビーム部材３４上にスクリーンプリンティングにより形成することを意味する。電子パッケージ６８もビーム部材３４上にスクリーンプリンティングにより形成できる。公知の任意のスクリーンプリンティング法を使用可能であるが、その方法それ自体についてはさらに言及しない。電気コネクター６０は、図４Ｄに示すように、延長部６４上に装着すると電子パッケージ６８を汚染物質から保護するプラスチック製ハウジングまたはゴム製ブーツ７２を有する。

ビーム部材３４及びその取付け構造は、２箇所で拘束された片持ちばりビームに似ている。センサー３２の第１の部分３６には第１の開口７４が、また第２の部分３８には第２の開口７６が形成されて、締結具４４を受容する。開口７４と７６の間には、首部５２及び歪み計５０が各開口７４、７６からほぼ等しい距離だけ離れたところに位置するのが好ましい。より正確な読みを得るためには、全ブリッジ歪み計５０の全てのコンポーネント５６、５８をセンサー３２のただ一方の表面上に取付ける必要がある。換言すれば、歪み計５０を頂面５２上に取付ける場合、底面５４には如何なる歪み計コンポーネントを取付けるべきではなく、また、歪み計５０を底面５４上に取付ける場合は、頂面５２上に歪み計の如何なるコンポーネントも取付けるべきでない。

図５に示すように、センサー３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄはそれぞれ、各センサー位置において撓曲を発生させる座乗者の体重を表す信号を発生する。従って、第１のセンサー３２ａは第１の信号８０を、第２のセンサー３２ｂは第２の信号８２を、第３のセンサー３２ｃは第３の信号８４を、第４のセンサー３２ｄは第４の信号８６を発生する。これらの信号８０、８２、８４、８６は、当該技術分野で知られるように、ＥＣＵ６２へ送られる。ＥＣＵ６２は、これらの信号８０、８２、８４、８６を結合して座乗者２０の体重を求める。ＥＣＵ６２は、安全装置モジュール９０へ制御信号８８を送る。一例として、安全装置モジュール９０はエアバッグ２２の展開力を制御する。ＥＣＵ６２はまた、座乗者の体重に応じて他の安全装置の制御に使用される。

図６Ａ−６Ｄは、センサー組立体３２に利用可能な別の特徴部分を示す。段部４６を締結具４４上に形成する代りに、または段部４６に加えて、シム９４によりギャップ４８のサイズを制御または変更することができる。シム９４をビーム部材３４に固着するために、ピン９６またはタブ９８及び／またはスロット１００による固着方法を利用できる。他の公知の固着方法を用いてもよい。シム９４は、トラック部材２８とビーム部材３４との間及びビーム部材３４と下部構造３０との間に配置する。

図６Ａ−６Ｄはまた、電気コネクター１１０の別の実施例を示す。上述したように、電気コネクター１１０に直線方向の力を加えて挿入・装着することにより、電子パッケージ６８をＥＣＵ６２に接続する。電子パッケージ６８を延長部６４の端部近くに移動させ、好ましくは一対の取付け孔１１２の間に配置する。上述したように、トレース７０と歪み計５０とをビーム部材３４にスクリーンプリンティングにより形成する。第１のコネクター部分１１０ａを、例えば、スナップ式装着、接着または熱ステーキングによりビーム部材３４に固着する。第２のコネクター部分１１０ｂを第１のコネクター部分１１０ａに挿入して、ＥＣＵ６２への接続を完了する。上方ハウジング部分１１４は、ビーム部材３４の頂面５２上に取付ける。

本発明は、座乗者の体重を正確に測定する特異なシステムを提供する。重量センサー３２は、２箇所で拘束された片持ちばりビームとして作用して撓曲を中央部の狭い首部４２に集中させるビーム部材３４を有する。図４Ａ−４Ｄ及び６Ａ−６Ｄに示す好ましい砂時計状にすると、適当な信号出力を維持すると共にセンサー組立体３４に十分な強度を与えることができる。センサーをさらに単純化するには、歪み計とトレースとをビーム部材３４上にスクリーンプリンティングにより形成する。スクリーンプリンティングは、印刷可能なインキによる抵抗を利用する厚膜技術を利用するものである。

本発明の好ましい実施例を記載したが、当業者は、本発明の範囲内に含まれる多数の変形例及び設計変更が認識できるであろうことがわかる。そのため、本発明の真の範囲を決定するには、頭書の特許請求の範囲を検討すべきである。

破線で示す動作状態のエアバッグ装置を備えた車両と、座席上の座乗者とを示す概略的側面図である。 図１に示す座席の概略的上面図である。 ビーム部材の上面図である。 本発明による重量センサー組立体の展開図である。 図４Ａに示す組立て済み重量センサー組立体の側断面図である。 図４Ｂの重量センサー組立体の上面図である。 図４Ｂの重量センサー組立体の斜視図である。 本発明に用いる制御システムの概略図である。 さらに別の特徴部分を有する本発明による重量センサー組立体の展開図である。 図６Ａに示す組立て済み重量センサー組立体の側断面図である。 図６Ｂの組立て済み重量センサー組立体の上面図である。 図６Ｂの重量センサー組立体の斜視図である。

Claims (5)

1. 車両の座席にかかる重量を測定するシステムであって、
   底部を有する座席と、
   座席を車両構造に取付ける座席要素と、
   座席の底部を座席要素に対して支持するための座席支持部材と、
   座席支持部材に連結するための第１の連結部、座席要素に連結するための第２の連結部及び第１と第２の連結部の間を延びる中央本体部分を有し、中央本体部分には歪みを集中させるための狭い首部が設けられ、第１の連結部には第１の締結具を受容するための第１の開口が設けられ、第２の連結部には第２の締結具を受容するための第２の開口が設けられた撓曲ビームと、
   狭い首部に直接取付けられ、座席底部に加わる重量力により生じる歪みを測定する少なくとも１つのセンサーとより成り、
   第１の締結具は、第１の開口内に取付けられ、第１の締結具を受容する第１の内部中央開口と、外周部に形成された第１の段部とを備え、第１の段部は第１の開口より大きい直径を有するため座席支持部材と撓曲ビームとの間に第１のギャップが形成される第１の挿入部材より成り、
   第２の締結具は、第２の開口内に取付けられ、第２の締結具を受容する第２の内部中央開口と、外周部に形成された第２の段部とを備え、第２の段部は第２の開口より大きい直径を有するため座席支持部材と撓曲ビームとの間に第２のギャップが形成される第２の挿入部材より成ることを特徴とする車両の座席にかかる重量を測定するシステム。
2. 車両の座席にかかる重量を測定するシステムであって、
   底部を有する座席と、
   座席を車両構造に取付ける座席要素と、
   座席の底部を座席要素に対して支持するための座席支持部材と、
   座席支持部材に連結するための第１の連結部、座席要素に連結するための第２の連結部及び第１と第２の連結部の間を延びる中央本体部分を有し、中央本体部分には歪みを集中させるための狭い首部が設けられ、第１の連結部には第１の締結具を受容するための第１の開口が設けられ、第２の連結部には第２の締結具を受容するための第２の開口が設けられた撓曲ビームと、
   狭い首部に直接取付けられ、座席底部に加わる重量力により生じる歪みを測定する少なくとも１つのセンサーとより成り、
   第１の締結具を受容する第１の内部中央開口を有する第１のシムと、
   第１のシムを撓曲ビームに固着する第１の連結手段と、
   第２の締結具を受容する第２の内部受容開口を有する第２のシムと、
   第２のシムを撓曲ビームに固着する第２の連結手段と、
   狭い首部に直接取付けられ、座席底部にかかる重量力により生じる歪みを測定する少なくとも１つのセンサーとより成る車両の座席にかかる重量を測定するシステム。
3. 第１のシムは第１の連結部の上側表面に直接係合するように取付けられ、第２のシムは第２の連結具の下側表面に直接係合するように取付けられた請求項２のシステム。
4. 第１の連結手段は第１の横方向に延びるタブより成り、第１の連結部は第１の横方向に延びるタブを受容するため第１の開口から外方に離隔した第１のスロットを有し、第２の連結手段は第２の横方向に延びるタブより成り、第２の連結部は第２の横方向に延びるタブを受容するため第２の開口から外方に離隔した第２のスロットを有する請求項２のシステム。
5. 第１の連結手段は少なくとも１つの第１のピンより成り、第１の連結部は第１の開口から外方に離隔し、第１のピンを受容するために第１のピンと整列する少なくとも１つの第１の孔部を有し、第２の連結手段は少なくとも１つの第２のピンより成り、第２の連結部は第２の開口から外方に離隔し、第２のピンを受容するために第２のピンと整列する少なくとも１つの第２の孔部を有する請求項２のシステム。

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