JP3975955B2 - 乗員判別装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両の着座シートに設けたセンシングプレートからの出力値に基づいて乗員の存否などを判定する乗員判別装置に係り、とりわけセンシングプレートを片持状態に支持した乗員判別装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、衝突時に乗員を保護するエアバッグが備えられた車両には、着座シートに対する着座者の存否や大人か子供かを判別する着座荷重検出装置および乗員検知装置が設けられている（例えば特許文献１および特許文献２参照）。これら装置には、着座シートからの荷重を受ける複数の荷重センサが設けられ、各荷重センサからの出力値を加算した出力荷重値に基づいて着座シートに対する着座者の存否などを判別している。
ところで、着座荷重検出装置および乗員検知装置のなかには、荷重センサを起歪体として片持梁状のセンサ板から構成し、センサ板の表面に複数のストレインゲージを取付けたものがある。エアバッグを作動させるか否かを判断する前提条件として、センサ板は着座シートからの荷重を受けて撓み変形し、その撓み変形量に基づいてストレインゲージから生じる出力信号により着座シートの乗員の有無や着座状態を検出する（例えば特許文献３参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−２４３５２８号公報（第４−７頁、図２）
【特許文献２】
特開平９−２０７６３８号公報（第３−４頁、図１）
【特許文献３】
特開２０００−２５８２３４号公報（第３−５頁、図１）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
センサ板を用いる構成では、センサ板が過荷重を受けた場合、センサ板の過剰な変形を防いで折損を阻止するために静止部材に保護ストッパを取付けることが考えられる。着座シートからの荷重が静荷重であって、センサ板が偏平な理想Ｓ字曲線に沿って撓み変形を行う限り、その撓み変位量はセンサ板の長手方向の位置に対して略一様な範囲内に留まるため、保護ストッパはその位置に関係なく有効に機能する。しかしながら、乗員の着座状態などによっては、センサ板が着座シートから大きな回転モーメントが作用するシートバック負荷を偏荷重として受けてセンサ板の撓み変位量が理想Ｓ字曲線を逸脱して変則的に大きく変化することがある。この場合、保護ストッパの取付位置によっては、保護ストッパがセンサ板の変則的な撓み変形を阻止できなくなり、センサ板が応力限度を越えた曲げ応力を受けて降伏し、折損や破損に繋がる恐れがある。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は着座シートからセンシングプレートに偏荷重が加わっても、センシングプレートの荷重の検出精度を損なうことなく、保護ストッパの位置を所定に設定するだけの簡素な構成で済みコスト的に有利にセンシングプレートを折損や破損から保護することができる乗員判別装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
（請求項１について）
アッパアームは、着座シートからの荷重を受けて変位する。センシングプレートは、車両側に取付けられたロアアームに片持状態に支持されてアッパアームの他端部からの荷重を受けて撓み変形する。保護ストッパは、アッパアームもしくはロアアームに設けられてアッパアームの上下方向の変位を当接により所定の範囲に規制してセンシングプレートの過剰変形を防ぐ。
着座シートに対する乗員の着座状態などによって着座シートからセンシングプレートに偏荷重が伝わる場合を想定し、応力限度内でセンシングプレートの撓み変形を最大に許容する最適位置に保護ストッパを位置させている。このため、保護ストッパを最適位置に設定することにより、偏荷重を受けたセンシングプレートは、曲げ応力限界内で大きな撓み変形が許されるようになる。センシングプレートに大きな撓み変形を許しながらも、応力限度を越える撓み変形は保護ストッパにより阻止されるので、センシングプレートを折損や破損から保護することができる。センシングプレートの保護は、何ら新たな部材を付加することなく、保護ストッパを最適位置に設定するだけの構成で済みコスト的に有利である。
【０００７】
（請求項２について）
保護ストッパの最適位置については、センシングプレートに生じる曲げ応力が最大になる撓み変位の上限および所定の最小荷重でセンシングプレートに生じる撓み変位の下限を決定し、これら上限と下限との差に対応する位置に設定している。撓み変位の上限と下限との差から保護ストッパの最適位置を設定し、センシングプレートに生じる撓み変形を最大に許容するようにしているので、請求項１と同様な効果が得られる。
【０００８】
（請求項３について）
保護ストッパの最適位置は、センシングプレートのばね長をＬとすると、偏荷重の加わる態様によってセンシングプレートの可動端から２Ｌ／３以上あるいはＬ／３以下に設定している。保護ストッパの最適位置を２Ｌ／３以上あるいはＬ／３以下と特定してセンシングプレートに生じる撓み変形を最大に許容するようにしているので、請求項１と同様な効果が得られる。
（請求項４について）
荷重を受けたセンシングプレートの撓み変形が最大となる位置を下記の関係式に基づいて求め、その撓み変形が最大となる位置に対応させて保護ストッパを配置したことを特徴とする。
Ｙｋ（ｘ）＝−（Ｗ／６ＥＩ）｛−ｘ 3 ＋３αＬｘ 2 ＋（３−６α）Ｌ 2 ｘ＋（３α−２）Ｌ 3 ｝
但し、Ｙｋ（ｘ）は荷重をＷとした時、センシングプレートの可動端からの位置ｘにおけるセンシングプレートの撓み変形量を示し、ＥＩは曲げ剛性、Ｌはセンシングプレートの長さ、αはセンシングプレートの長さＬに対する比率である（図８参照）。Ｙｋ（ｘ）は、境界条件を用いながらｄ 2 ｙ／ｄｘ 2 ＝Ｗ／ＥＩ（αＬ−ｘ）をｘについて二回積分することにより得られる。
ｙ＝Ｙｋ（ｘ）としてｙの一次導関数を求めて極値となるｘの値を保護ストッパの最適位置として設定することができる。
【０００９】
（請求項５について）
保護ストッパはピン状に形成され、アッパアームあるいはロアアームに形成された所定径の規制用透孔に遊嵌し、アッパアームは、保護ストッパが規制用透孔の内壁に当接する上下幅範囲で変位可能になっている。このため、保護ストッパが規制用透孔の内壁に当接する時、アッパアームからの荷重がセンシングプレートを迂回してロアアームに伝わり、荷重がセンシングプレートに伝わるのを阻止する。アッパアームからの荷重の伝達を阻止するのに、保護ストッパを規制用透孔に遊嵌させるといった簡素な構造で済みコスト的に有利になる。
【００１０】
（請求項６について）
アッパアームは、センシングプレートと並列して配置されている。このため、着座シートからの荷重がアッパアームを介してセンシングプレートに伝わる際、着座シートの変位量を拡大増幅してセンシングプレートに伝達することができる。
【００１１】
（請求項７について）
センシングプレートは、略矩形の断面を有する帯状の板ばねから形成して撓み変形し易い構造にしている。
（請求項８について）
センシングプレートには歪ゲージを貼着しているため、比較的簡素な構成でセンシングプレートの撓み変形に伴う歪み量に応じた出力を発生することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施例を図面を参照しながら説明する。
図１は例えば車両用の助手席側に配置された着座シート１を示し、クッションシート２とバックシート３を有する。車両側には、図２の（イ）、（ロ）に示すように互いに対称形をなして乗員判別装置８を構成するロアアーム９、１０を固定している。各ロアアーム９、１０には、内側に突出するピン状の保護ストッパ１３および載置台部１４が設けられている。載置台部１４には、帯状の板ばねからなるセンシングプレート１５の固定端１５ａがボルト１６および止め板１７により片持梁状に支持されている。センシングプレート１５は断面が略矩形状をなすセンサとして機能し、その上方にはアッパアーム１８が並列状態に位置している。
【００１３】
アッパアーム１８の一端部は、着座シート１を装着したシートフレーム１９に固定され、他端部はセンシングプレート１５の可動端１５ｂにボルト２０および止め板２１により固定されている。各アッパアーム１８には所定径の規制用透孔２２が形成され、規制用透孔２２にロアアーム９、１０の保護ストッパ１３をそれぞれ遊嵌している。アッパアーム１８は、規制用透孔２２の内壁に保護ストッパ１３が当接する上下幅範囲で変位可能になる。このため、規制用透孔２２の内壁に保護ストッパ１３が当接する際、アッパアーム１８からの荷重がセンシングプレート１５を介さずロアアーム９、１０に伝わり、荷重がセンシングプレート１５に伝わるのを阻止する。なお、アッパアーム１８の内面側は、樹脂製の保護カバー２３により覆われている。
【００１４】
乗員が着座シート１に居る時は、着座シート１からの荷重がシートフレーム１９を介して図３に矢印Ｆで示すようにアッパアーム１８の一端部から他端部に伝わる。アッパアーム１８の他端部に伝わった荷重をセンシングプレート１５が可動端１５ｂから受けて撓み変形する。センシングプレート１５の撓み変形が大きくなると、規制用透孔２２の内壁に保護ストッパ１３が当接してセンシングプレート１５の過剰な撓み変形を阻止する。
【００１５】
センシングプレート１５の裏面には、図４の（イ）に示すように歪ゲージＲ１〜Ｒ４が四箇所に貼着されており、それぞれ圧縮および引張方向の力を受けて電気抵抗が変化する。歪ゲージＲ１〜Ｒ４の電気抵抗の変化により、同図の（ロ）に示すブリッジ回路２４からの出力電圧Ｖｏｕｔの変化量を増幅器２５を介して検出する。
【００１６】
着座シート１の乗員の着座状態を判別するため、センシングプレート１５は荷重により撓み変形するが、着座シート１に対する負荷モードが後述する偏荷重モードであっても、センシングプレート１５を損傷や折損から保護して検出機能を連続的に維持させる上で、その撓み変形量は乗員の着座状態を判別可能な量であり、かつセンシングプレート１５の曲げ応力限界を越えない範囲に留める必要がある。このため、センシングプレート１５の撓み変形を規制する保護ストッパ１３および規制用透孔２２の位置（以後、特に後者の規制用透孔２２については単にストッパと称し、その位置をストッパ位置と略称する）を所定に決定する必要がある。この場合、センシングプレート１５のばね長をＬとすると、ストッパ位置は乗員判別装置８の搭載類型、配置および偏荷重の作用状態によって異なり、センシングプレート１５の可動端１５ｂから２Ｌ／３あるいはＬ／３の位置に設定している。この位置設定は次にような考察に基づいている。
【００１７】
図５の（イ）は、乗員判別装置８が後述する平行搭載で前向き配置で、センシングプレート１５が後部に位置するリアセンサである場合を示す。この場合、同図に矢印で示すように着座シート１に荷重がシートバック負荷として加わると、センシングプレート１５は、破線で示すように中央負荷がクッション負荷として作用する理想Ｓ字モードと異なり、太線で示すように偏荷重モードとして撓み変形する。この態様をストッパ位置とストッパの変位との関係として同図の（ロ）に示す。図５の（ロ）では、変形状態を把握し易くするために、アッパアーム１８の位置を実際と異なってセンシングプレート１５の下方に示す。偏荷重モードでは、シートバック負荷によりセンシングプレート１５の可動端１５ｂに作用する回転モーメントが固定端１５ａの回転モーメントを上回る偏荷重がセンシングプレート１５に伝わるので、曲げモーメントによりセンシングプレート１５は太線のように撓み変形する。この時、アッパアーム１８は太線のように変位し、ストッパ位置によってストッパを丸印で示すように変位させる。
【００１８】
図６は、負荷状態によりセンシングプレート１５が撓み変形する変形モードと撓み変形の起因となる力学モデルとの関係を示す。同図の（イ）によれば、着座シート１に中央負荷が加わる通常のクッション負荷時、固定端１５ａのものを越える程の大きな回転モーメントは作用しないので、センシングプレート１５が理想Ｓ字モードに沿って撓み変形する。また、同図の（ロ）に示すシートバック負荷の様な場合には、回転モーメントの作用によりセンシングプレート１５が偏荷重モードに沿って撓み変形する。
【００１９】
図７は、センサの搭載方向と偏荷重時の撓み変形モードとの関係を示す。センサの搭載方向によって、対向搭載と平行搭載との類型に分けられており、対向搭載は内向き配置と外向き配置とに区分けされ（フロントセンサ、リアセンサ）、平行搭載は前向き配置と後向き配置とに分別されている（フロントセンサ、リアセンサ）。この場合、対向搭載で内向き配置（ロ）と平行搭載で前向き配置（ヘ）とが同一変形モードであり、対向搭載で外向き配置（ニ）と平行搭載で後向き配置（チ）とが同一変形モードである。また、対向搭載で内向き配置（イ）と平行搭載で後向き配置（ト）とが同一変形モードであり、対向搭載で外向き配置（ハ）と平行搭載で前向き配置（ホ）とが同一変形モードとなる。
【００２０】
図８は、センシングプレート１５に負荷荷重Ｗが偏荷重として加わり、センシングプレート１５が撓み変形する時の撓み変形量を算出するストッパ変位理論式を示す。センシングプレート１５が自由に変位する可動端１５ｂから距離ｘだけ離れた位置で、センシングプレート１５に加わる曲げモーメントＭ（ｘ）は▲１▼の式で表せる。センシングプレート１５の曲げモーメントＭ（ｘ）、曲げ剛性ＥＩおよび撓み変形による曲率との関係から、センシングプレート１５の撓み角である傾斜角Ｉｋ（ｘ）が▲２▼の式で表される。境界条件を考慮して▲２▼の式を積分することにより、センシングプレート１５の撓み変位Ｙｋ（ｘ）として▲３▼の式が得られる。
【００２１】
図９の（イ）、（ロ）に示す関係からストッパの変位Ｙｓについては、撓み変位Ｙｋ（ｘ＝０）、ストッパ位置βＬおよび傾斜角Ｉｋ（ｘ＝０）を考慮して▲４▼の式が得られる。固定側偏荷重の場合、センシングプレート１５の曲げ応力σはｘ＝０の時に最大曲げ応力σｍａｘとなる。最大曲げ応力σｍａｘと断面係数Ｚとの関係は▲５▼の式で表せる。▲４▼の式と▲５▼の式からストッパの変位Ｙｓと最大曲げ応力σｍａｘとの関係から▲６▼の式が得られる。また、ストッパの変位Ｙｓと負荷荷重Ｗとの関係については、▲４▼の式に断面二次モーメントＩ＝ｂｔ3 ／１２を代入することにより▲７▼の式が得られる。但し、ｂおよびｔはセンシングプレート１５の幅寸法および厚み寸法である。図１０は、ストッパの変位Ｙｓとストッパ位置βＬ（＝Ｌｓ）との関係が理想Ｓ字変形モードや偏荷重モードといったセンサ変形モードに依存して変わる態様を示す。
【００２２】
このようにして求めたストッパ変位理論式に基づいて、センシングプレート１５が降伏することなく曲げ応力限界内で、ストッパがセンシングプレート１５の撓み変形を伴って上下変位可能な最大撓み変形量として最大ストッパクリアランス許容公差を決定する。保護ストッパ１３のクリアランス許容公差はストッパ位置βＬによって変化するので、保護ストッパ１３のクリアランス許容公差が最大となるストッパ位置βＬを求めることによりストッパ位置係数βを決定する。
【００２３】
このため、図１１の（イ）、（ロ）に示すようにクリアランスの上限δｕおよび下限δｌの概念を導入し、ストッパのクリアランス許容公差Ｙｔを上限δｕと下限δｌとの代数差（δｕ−δｌ）として算出する。クリアランスの上限δｕにおいては、過荷重（過応力）の防止の観点から通常使用および通常使用を逸した意地悪使用を前提にしている。そして、センシングプレート１５に応力限界を越す応力が発生しないことを要件にして、センシングプレート１５の撓み変形モードに所定の変位での発生応力が最大の負荷モードを想定する。また、クリアランスの下限δｌにおいては、検出レンジ確保と車両の乗り心地を確保するうえで、通常走行時に保護ストッパ１３が規制用透孔２２に容易に当接しないことを要件にしている。
【００２４】
０≦β≦１／２（β＝３／１０）の条件のもとで、図１１の（イ）はストッパの変位Ｙｓと最大曲げ応力σｍａｘとの関係を示し、（ロ）はストッパの変位Ｙｓと負荷荷重Ｗとの関係を示す。（イ）の場合の上限δｕについては、偏荷重モード（傾きが最も小さい関係直線）を基準に採って図９における▲６▼の式に偏荷重例のα＝２／３およびσｍａｘ＝σｅを代入することにより式（１）が得られる。図１１の（ロ）の場合の下限δｌについては、理想Ｓ字（傾きが最も大きい関係直線）を基準に採って▲７▼の式にα＝１／２およびＷ＝Ｗｌを代入することにより式（２）が得られる。クリアランス許容公差Ｙｔ（＝δｕ−δｌ）は▲８▼の式に示すようになる。
【００２５】
図１２は１／２≦β＜２／３（β＝３／５）の条件のもとで、（イ）はストッパの変位Ｙｓと最大曲げ応力σｍａｘとの関係を示し、（ロ）はストッパの変位Ｙｓと負荷荷重Ｗとの関係を示す。図１２の（イ）の場合の上限δｕについては、偏荷重モードを基準に採って図９における▲６▼の式にα＝２／３およびσｍａｘ＝σｅを代入することにより式（３）が得られる。図１２の（ロ）の場合の下限δｌについては、偏荷重モードを基準に採って▲７▼の式にα＝２／３およびＷ＝Ｗｌを代入することにより式（４）が得られる。クリアランス許容公差Ｙｔ（＝δｕ−δｌ）は▲９▼の式のようになる。
【００２６】
図１３はβ≧２／３（β＝４／５）の条件のもとで、（イ）はストッパの変位Ｙｓと最大曲げ応力σｍａｘとの関係を示し、（ロ）はストッパの変位Ｙｓと負荷荷重Ｗとの関係を示す。（イ）の場合の上限δｕについては、理想Ｓ字を基準に採って図９における▲６▼の式にα＝１／２およびσｍａｘ＝σｅを代入することにより式（５）が得られる。（ロ）の場合の下限δｌについては、偏荷重モードを基準に採って▲７▼の式にα＝２／３およびＷ＝Ｗｌを代入することにより式（６）が得られる。クリアランス許容公差Ｙｔ（＝δｕ−δｌ）はＡの式（図１３、図１４参照）のようになる。
【００２７】
これら上限δｕの式（１）、（３）、（５）および下限δｌの式（２）、（４）、（６）ならびにクリアランス許容公差Ｙｔの式▲８▼、▲９▼、Ａの関係を図１４に示す。上限δｕと下限δｌとの代数差であるクリアランス許容公差Ｙｔは図１４にＭで示す位置、すなわち式▲９▼と式Ａとが交わる位置であり、式▲９▼＝式Ａとの関係からＬ2 σｅβ／２Ｅｔ＝Ｌ2 σｅ／３Ｅｔとなってβ＝２／３が得られる。この結果、平行搭載の前向き配置で、偏荷重が固定側にかかるリアセンサの場合（図７および図９参照）、ストッパはセンシングプレート１５の可動端１５ｂから２Ｌ／３だけ離れたストッパ最適位置に配置する。
【００２８】
また、平行搭載の前向き配置で、偏荷重が可動側にかかるフロントセンサの場合、上限δｕ、下限δｌおよびクリアランス許容公差Ｙｔとの関係は図１５に示すようになる（図１０の可動側偏荷重モード参照）。この場合、図１４とはセンシングプレート１５の可動端１５ｂと固定端１５ａとが逆転した関係になっており、ストッパ最適位置は、式▲９▼および式Ａのβを（１−β）で置き換えることにより、Ｍの位置でＬ2 σｅ（１−β）／２Ｅｔ＝Ｌ2 σｅ／３Ｅｔとなってβ＝１／３が得られる。これによりストッパは、センシングプレート１５の可動端１５ｂからＬ／３だけ離れたストッパ最適位置に配置する。
【００２９】
センサの搭載方向と配置とによる類型別の区分に応じてストッパ最適位置を設定する際（図７参照）、荷重の作用方向と曲げモーメントの方向から（イ）、（ロ）、（ヘ）、（ト）は図１４の場合と同一範疇に属し、（ハ）、（ニ）、（ホ）、（チ）は図１５の場合と同一範疇に属する。このため、（イ）、（ロ）、（ヘ）、（ト）の搭載方向と配置では、センシングプレート１５の可動端１５ｂから２Ｌ／３だけ離れた位置がストッパ最適位置になり、（ハ）、（ニ）、（ホ）、（チ）の搭載方向と配置では、センシングプレート１５の可動端１５ｂからＬ／３だけ離れた位置がストッパ最適位置になる。
【００３０】
上記構成では、片持ち支持のセンシングプレート１５に偏荷重が加わった場合を想定し、センシングプレート１５の曲げ応力限界を越えない範囲でストッパの変位、すなわちストッパのクリアランス許容公差Ｙｔが最大になるストッパ位置係数βを求めた。求めたストッパ位置係数βおよび搭載方向、配置および撓み変形モードに応じてストッパ最適位置として可動端１５ｂから２Ｌ／３あるいはＬ／３の位置を決定した。このため、センシングプレート１５に乗員の着座状態を検出するのに必要な撓み変形を確保したうえで、規制用透孔２２の内壁が保護ストッパ１３に当接する作動時、偏荷重が加わってもセンシングプレート１５に作用する曲げ応力は、常に応力限界内にありセンシングプレート１５を降伏させず、折損や破損から保護することができる。これにより、センシングプレート１５の耐久性が向上して初期の良好な検出機能を長期にわたって維持することができて乗員判別装置８の長寿命化に資する。
【００３１】
なお、上記実施例ではストッパ最適位置としてセンシングプレート１５の可動端１５ｂから２Ｌ／３あるいはＬ／３の位置を決定したが、センシングプレート１５の安全保護の観点や使用状況などに応じて２Ｌ／３以上あるいはＬ／３以上であってもよい。
【００３２】
また、保護ストッパ１３をロアアーム９、１０に形成し、規制用透孔２２をアッパアーム１８に設けたが、逆に保護ストッパ１３をアッパアーム１８に設けて規制用透孔２２をロアアーム９、１０に形成してもよい。センシングプレート１５の断面は略矩形ばかりでなく、断面が円形、三角形、菱形、平行四辺形、正方形、五角形、六角形、多角形や楕円形になるように形成してもよく、要は着座シート１からの荷重を検出できるように撓み変形するものであればよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】着座シートの正面図である。
【図２】（イ）は乗員判別装置の配置を示す斜視図、（ロ）は乗員判別装置の拡大斜視図である。
【図３】乗員判別装置の拡大分解斜視図である。
【図４】（イ）はセンシングプレートの作動原理を示す概略図、（ロ）はブリッジ回路の概略図である。
【図５】（イ）は平行搭載で前向き配置でセンシングプレートが後部に位置するリアセンサを示し、（ロ）はストッパ位置とストッパの変位との関係を示す説明図である。
【図６】センシングプレートが撓み変形する変形モードと撓み変形の起因となる力学モデルとの関係を示す概略図である。
【図７】センサの搭載方向と偏荷重時の撓み変形モードを示す概略図である。
【図８】ストッパ変位理論式を導くための説明図である。
【図９】（イ）、（ロ）はストッパ変位理論式を導くための説明図である。
【図１０】ストッパの変位とストッパ位置との関係が理想Ｓ字変形モードや変形荷重モードといったセンサ変形モードによって変わる態様を示す説明図である。。
【図１１】（イ）、（ロ）は０≦β≦１／２の場合で、ストッパのクリアランス許容公差の計算式を導くグラフである。
【図１２】（イ）、（ロ）は１／２≦β＜２／３の場合で、ストッパのクリアランス許容公差の計算式を導くグラフである。
【図１３】（イ）、（ロ）はβ≧２／３の場合で、ストッパのクリアランス許容公差の計算式を導くグラフである。
【図１４】リアセンサのストッパ最適位置を導くためのグラフである。
【図１５】フロントセンサのストッパ最適位置を導くためのグラフである。
【符号の説明】
１ 着座シート
８ 乗員判別装置
９、１０ ロアアーム
１３ 保護ストッパ
１５ センシングプレート
１８ アッパアーム
１９ シートフレーム
２２ 規制用透孔
２４ ブリッジ回路
２６ コントローラ
１５ａ 固定端
１５ｂ 可動端
Ｒ１〜Ｒ４ 歪みゲージ
Ｌ センシングプレートのばね長
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両の着座シートに設けたセンシングプレートからの出力値に基づいて乗員の存否などを判定する乗員判別装置に係り、とりわけセンシングプレートを片持状態に支持した乗員判別装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、衝突時に乗員を保護するエアバッグが備えられた車両には、着座シートに対する着座者の存否や大人か子供かを判別する着座荷重検出装置および乗員検知装置が設けられている（例えば特許文献１および特許文献２参照）。これら装置には、着座シートからの荷重を受ける複数の荷重センサが設けられ、各荷重センサからの出力値を加算した出力荷重値に基づいて着座シートに対する着座者の存否などを判別している。
ところで、着座荷重検出装置および乗員検知装置のなかには、荷重センサを起歪体として片持梁状のセンサ板から構成し、センサ板の表面に複数のストレインゲージを取付けたものがある。エアバッグを作動させるか否かを判断する前提条件として、センサ板は着座シートからの荷重を受けて撓み変形し、その撓み変形量に基づいてストレインゲージから生じる出力信号により着座シートの乗員の有無や着座状態を検出する（例えば特許文献３参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−２４３５２８号公報（第４−７頁、図２）
【特許文献２】
特開平９−２０７６３８号公報（第３−４頁、図１）
【特許文献３】
特開２０００−２５８２３４号公報（第３−５頁、図１）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
センサ板を用いる構成では、センサ板が過荷重を受けた場合、センサ板の過剰な変形を防いで折損を阻止するために静止部材に保護ストッパを取付けることが考えられる。着座シートからの荷重が静荷重であって、センサ板が偏平な理想Ｓ字曲線に沿って撓み変形を行う限り、その撓み変位量はセンサ板の長手方向の位置に対して略一様な範囲内に留まるため、保護ストッパはその位置に関係なく有効に機能する。しかしながら、乗員の着座状態などによっては、センサ板が着座シートから大きな回転モーメントが作用するシートバック負荷を偏荷重として受けてセンサ板の撓み変位量が理想Ｓ字曲線を逸脱して変則的に大きく変化することがある。この場合、保護ストッパの取付位置によっては、保護ストッパがセンサ板の変則的な撓み変形を阻止できなくなり、センサ板が応力限度を越えた曲げ応力を受けて降伏し、折損や破損に繋がる恐れがある。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は着座シートからセンシングプレートに偏荷重が加わっても、センシングプレートの荷重の検出精度を損なうことなく、保護ストッパの位置を所定に設定するだけの簡素な構成で済みコスト的に有利にセンシングプレートを折損や破損から保護することができる乗員判別装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
（請求項１について）
アッパアームは、着座シートからの荷重を受けて変位する。センシングプレートは、車両側に取付けられたロアアームに片持状態に支持されてアッパアームの他端部からの荷重を受けて撓み変形する。保護ストッパは、アッパアームもしくはロアアームに設けられてアッパアームの上下方向の変位を当接により所定の範囲に規制してセンシングプレートの過剰変形を防ぐ。
着座シートに対する乗員の着座状態などによって着座シートからセンシングプレートに偏荷重が伝わる場合を想定し、応力限度内でセンシングプレートの撓み変形を最大に許容する最適位置に保護ストッパを位置させている。このため、保護ストッパを最適位置に設定することにより、偏荷重を受けたセンシングプレートは、曲げ応力限界内で大きな撓み変形が許されるようになる。センシングプレートに大きな撓み変形を許しながらも、応力限度を越える撓み変形は保護ストッパにより阻止されるので、センシングプレートを折損や破損から保護することができる。センシングプレートの保護は、何ら新たな部材を付加することなく、保護ストッパを最適位置に設定するだけの構成で済みコスト的に有利である。
【０００７】
（請求項２について）
保護ストッパの最適位置については、センシングプレートに生じる曲げ応力が最大になる撓み変位の上限および所定の最小荷重でセンシングプレートに生じる撓み変位の下限を決定し、これら上限と下限との差に対応する位置に設定している。撓み変位の上限と下限との差から保護ストッパの最適位置を設定し、センシングプレートに生じる撓み変形を最大に許容するようにしているので、請求項１と同様な効果が得られる。
【０００８】
（請求項３について）
保護ストッパの最適位置は、センシングプレートのばね長をＬとすると、偏荷重の加わる態様によってセンシングプレートの可動端から２Ｌ／３以上あるいはＬ／３以下に設定している。保護ストッパの最適位置を２Ｌ／３以上あるいはＬ／３以下と特定してセンシングプレートに生じる撓み変形を最大に許容するようにしているので、請求項１と同様な効果が得られる。
（請求項４について）
荷重を受けたセンシングプレートの撓み変形が最大となる位置を下記の関係式に基づいて求め、その撓み変形が最大となる位置に対応させて保護ストッパを配置したことを特徴とする。
Ｙｋ（ｘ）＝−（Ｗ／６ＥＩ）｛−ｘ 3 ＋３αＬｘ 2 ＋（３−６α）Ｌ 2 ｘ＋（３α−２）Ｌ 3 ｝
但し、Ｙｋ（ｘ）は荷重をＷとした時、センシングプレートの可動端からの位置ｘにおけるセンシングプレートの撓み変形量を示し、ＥＩは曲げ剛性、Ｌはセンシングプレートの長さ、αはセンシングプレートの長さＬに対する比率である（図８参照）。Ｙｋ（ｘ）は、境界条件を用いながらｄ 2 ｙ／ｄｘ 2 ＝Ｗ／ＥＩ（αＬ−ｘ）をｘについて二回積分することにより得られる。
ｙ＝Ｙｋ（ｘ）としてｙの一次導関数を求めて極値となるｘの値を保護ストッパの最適位置として設定することができる。
【０００９】
（請求項５について）
保護ストッパはピン状に形成され、アッパアームあるいはロアアームに形成された所定径の規制用透孔に遊嵌し、アッパアームは、保護ストッパが規制用透孔の内壁に当接する上下幅範囲で変位可能になっている。このため、保護ストッパが規制用透孔の内壁に当接する時、アッパアームからの荷重がセンシングプレートを迂回してロアアームに伝わり、荷重がセンシングプレートに伝わるのを阻止する。アッパアームからの荷重の伝達を阻止するのに、保護ストッパを規制用透孔に遊嵌させるといった簡素な構造で済みコスト的に有利になる。
【００１０】
（請求項６について）
アッパアームは、センシングプレートと並列して配置されている。このため、着座シートからの荷重がアッパアームを介してセンシングプレートに伝わる際、着座シートの変位量を拡大増幅してセンシングプレートに伝達することができる。
【００１１】
（請求項７について）
センシングプレートは、略矩形の断面を有する帯状の板ばねから形成して撓み変形し易い構造にしている。
（請求項８について）
センシングプレートには歪ゲージを貼着しているため、比較的簡素な構成でセンシングプレートの撓み変形に伴う歪み量に応じた出力を発生することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施例を図面を参照しながら説明する。
図１は例えば車両用の助手席側に配置された着座シート１を示し、クッションシート２とバックシート３を有する。車両側には、図２の（イ）、（ロ）に示すように互いに対称形をなして乗員判別装置８を構成するロアアーム９、１０を固定している。各ロアアーム９、１０には、内側に突出するピン状の保護ストッパ１３および載置台部１４が設けられている。載置台部１４には、帯状の板ばねからなるセンシングプレート１５の固定端１５ａがボルト１６および止め板１７により片持梁状に支持されている。センシングプレート１５は断面が略矩形状をなすセンサとして機能し、その上方にはアッパアーム１８が並列状態に位置している。
【００１３】
アッパアーム１８の一端部は、着座シート１を装着したシートフレーム１９に固定され、他端部はセンシングプレート１５の可動端１５ｂにボルト２０および止め板２１により固定されている。各アッパアーム１８には所定径の規制用透孔２２が形成され、規制用透孔２２にロアアーム９、１０の保護ストッパ１３をそれぞれ遊嵌している。アッパアーム１８は、規制用透孔２２の内壁に保護ストッパ１３が当接する上下幅範囲で変位可能になる。このため、規制用透孔２２の内壁に保護ストッパ１３が当接する際、アッパアーム１８からの荷重がセンシングプレート１５を介さずロアアーム９、１０に伝わり、荷重がセンシングプレート１５に伝わるのを阻止する。なお、アッパアーム１８の内面側は、樹脂製の保護カバー２３により覆われている。
【００１４】
乗員が着座シート１に居る時は、着座シート１からの荷重がシートフレーム１９を介して図３に矢印Ｆで示すようにアッパアーム１８の一端部から他端部に伝わる。アッパアーム１８の他端部に伝わった荷重をセンシングプレート１５が可動端１５ｂから受けて撓み変形する。センシングプレート１５の撓み変形が大きくなると、規制用透孔２２の内壁に保護ストッパ１３が当接してセンシングプレート１５の過剰な撓み変形を阻止する。
【００１５】
センシングプレート１５の裏面には、図４の（イ）に示すように歪ゲージＲ１〜Ｒ４が四箇所に貼着されており、それぞれ圧縮および引張方向の力を受けて電気抵抗が変化する。歪ゲージＲ１〜Ｒ４の電気抵抗の変化により、同図の（ロ）に示すブリッジ回路２４からの出力電圧Ｖｏｕｔの変化量を増幅器２５を介して検出する。
【００１６】
着座シート１の乗員の着座状態を判別するため、センシングプレート１５は荷重により撓み変形するが、着座シート１に対する負荷モードが後述する偏荷重モードであっても、センシングプレート１５を損傷や折損から保護して検出機能を連続的に維持させる上で、その撓み変形量は乗員の着座状態を判別可能な量であり、かつセンシングプレート１５の曲げ応力限界を越えない範囲に留める必要がある。このため、センシングプレート１５の撓み変形を規制する保護ストッパ１３および規制用透孔２２の位置（以後、特に後者の規制用透孔２２については単にストッパと称し、その位置をストッパ位置と略称する）を所定に決定する必要がある。この場合、センシングプレート１５のばね長をＬとすると、ストッパ位置は乗員判別装置８の搭載類型、配置および偏荷重の作用状態によって異なり、センシングプレート１５の可動端１５ｂから２Ｌ／３あるいはＬ／３の位置に設定している。この位置設定は次にような考察に基づいている。
【００１７】
図５の（イ）は、乗員判別装置８が後述する平行搭載で前向き配置で、センシングプレート１５が後部に位置するリアセンサである場合を示す。この場合、同図に矢印で示すように着座シート１に荷重がシートバック負荷として加わると、センシングプレート１５は、破線で示すように中央負荷がクッション負荷として作用する理想Ｓ字モードと異なり、太線で示すように偏荷重モードとして撓み変形する。この態様をストッパ位置とストッパの変位との関係として同図の（ロ）に示す。図５の（ロ）では、変形状態を把握し易くするために、アッパアーム１８の位置を実際と異なってセンシングプレート１５の下方に示す。偏荷重モードでは、シートバック負荷によりセンシングプレート１５の可動端１５ｂに作用する回転モーメントが固定端１５ａの回転モーメントを上回る偏荷重がセンシングプレート１５に伝わるので、曲げモーメントによりセンシングプレート１５は太線のように撓み変形する。この時、アッパアーム１８は太線のように変位し、ストッパ位置によってストッパを丸印で示すように変位させる。
【００１８】
図６は、負荷状態によりセンシングプレート１５が撓み変形する変形モードと撓み変形の起因となる力学モデルとの関係を示す。同図の（イ）によれば、着座シート１に中央負荷が加わる通常のクッション負荷時、固定端１５ａのものを越える程の大きな回転モーメントは作用しないので、センシングプレート１５が理想Ｓ字モードに沿って撓み変形する。また、同図の（ロ）に示すシートバック負荷の様な場合には、回転モーメントの作用によりセンシングプレート１５が偏荷重モードに沿って撓み変形する。
【００１９】
図７は、センサの搭載方向と偏荷重時の撓み変形モードとの関係を示す。センサの搭載方向によって、対向搭載と平行搭載との類型に分けられており、対向搭載は内向き配置と外向き配置とに区分けされ（フロントセンサ、リアセンサ）、平行搭載は前向き配置と後向き配置とに分別されている（フロントセンサ、リアセンサ）。この場合、対向搭載で内向き配置（ロ）と平行搭載で前向き配置（ヘ）とが同一変形モードであり、対向搭載で外向き配置（ニ）と平行搭載で後向き配置（チ）とが同一変形モードである。また、対向搭載で内向き配置（イ）と平行搭載で後向き配置（ト）とが同一変形モードであり、対向搭載で外向き配置（ハ）と平行搭載で前向き配置（ホ）とが同一変形モードとなる。
【００２０】
図８は、センシングプレート１５に負荷荷重Ｗが偏荷重として加わり、センシングプレート１５が撓み変形する時の撓み変形量を算出するストッパ変位理論式を示す。センシングプレート１５が自由に変位する可動端１５ｂから距離ｘだけ離れた位置で、センシングプレート１５に加わる曲げモーメントＭ（ｘ）は▲１▼の式で表せる。センシングプレート１５の曲げモーメントＭ（ｘ）、曲げ剛性ＥＩおよび撓み変形による曲率との関係から、センシングプレート１５の撓み角である傾斜角Ｉｋ（ｘ）が▲２▼の式で表される。境界条件を考慮して▲２▼の式を積分することにより、センシングプレート１５の撓み変位Ｙｋ（ｘ）として▲３▼の式が得られる。
【００２１】
図９の（イ）、（ロ）に示す関係からストッパの変位Ｙｓについては、撓み変位Ｙｋ（ｘ＝０）、ストッパ位置βＬおよび傾斜角Ｉｋ（ｘ＝０）を考慮して▲４▼の式が得られる。固定側偏荷重の場合、センシングプレート１５の曲げ応力σはｘ＝０の時に最大曲げ応力σｍａｘとなる。最大曲げ応力σｍａｘと断面係数Ｚとの関係は▲５▼の式で表せる。▲４▼の式と▲５▼の式からストッパの変位Ｙｓと最大曲げ応力σｍａｘとの関係から▲６▼の式が得られる。また、ストッパの変位Ｙｓと負荷荷重Ｗとの関係については、▲４▼の式に断面二次モーメントＩ＝ｂｔ3 ／１２を代入することにより▲７▼の式が得られる。但し、ｂおよびｔはセンシングプレート１５の幅寸法および厚み寸法である。図１０は、ストッパの変位Ｙｓとストッパ位置βＬ（＝Ｌｓ）との関係が理想Ｓ字変形モードや偏荷重モードといったセンサ変形モードに依存して変わる態様を示す。
【００２２】
このようにして求めたストッパ変位理論式に基づいて、センシングプレート１５が降伏することなく曲げ応力限界内で、ストッパがセンシングプレート１５の撓み変形を伴って上下変位可能な最大撓み変形量として最大ストッパクリアランス許容公差を決定する。保護ストッパ１３のクリアランス許容公差はストッパ位置βＬによって変化するので、保護ストッパ１３のクリアランス許容公差が最大となるストッパ位置βＬを求めることによりストッパ位置係数βを決定する。
【００２３】
このため、図１１の（イ）、（ロ）に示すようにクリアランスの上限δｕおよび下限δｌの概念を導入し、ストッパのクリアランス許容公差Ｙｔを上限δｕと下限δｌとの代数差（δｕ−δｌ）として算出する。クリアランスの上限δｕにおいては、過荷重（過応力）の防止の観点から通常使用および通常使用を逸した意地悪使用を前提にしている。そして、センシングプレート１５に応力限界を越す応力が発生しないことを要件にして、センシングプレート１５の撓み変形モードに所定の変位での発生応力が最大の負荷モードを想定する。また、クリアランスの下限δｌにおいては、検出レンジ確保と車両の乗り心地を確保するうえで、通常走行時に保護ストッパ１３が規制用透孔２２に容易に当接しないことを要件にしている。
【００２４】
０≦β≦１／２（β＝３／１０）の条件のもとで、図１１の（イ）はストッパの変位Ｙｓと最大曲げ応力σｍａｘとの関係を示し、（ロ）はストッパの変位Ｙｓと負荷荷重Ｗとの関係を示す。（イ）の場合の上限δｕについては、偏荷重モード（傾きが最も小さい関係直線）を基準に採って図９における▲６▼の式に偏荷重例のα＝２／３およびσｍａｘ＝σｅを代入することにより式（１）が得られる。図１１の（ロ）の場合の下限δｌについては、理想Ｓ字（傾きが最も大きい関係直線）を基準に採って▲７▼の式にα＝１／２およびＷ＝Ｗｌを代入することにより式（２）が得られる。クリアランス許容公差Ｙｔ（＝δｕ−δｌ）は▲８▼の式に示すようになる。
【００２５】
図１２は１／２≦β＜２／３（β＝３／５）の条件のもとで、（イ）はストッパの変位Ｙｓと最大曲げ応力σｍａｘとの関係を示し、（ロ）はストッパの変位Ｙｓと負荷荷重Ｗとの関係を示す。図１２の（イ）の場合の上限δｕについては、偏荷重モードを基準に採って図９における▲６▼の式にα＝２／３およびσｍａｘ＝σｅを代入することにより式（３）が得られる。図１２の（ロ）の場合の下限δｌについては、偏荷重モードを基準に採って▲７▼の式にα＝２／３およびＷ＝Ｗｌを代入することにより式（４）が得られる。クリアランス許容公差Ｙｔ（＝δｕ−δｌ）は▲９▼の式のようになる。
【００２６】
図１３はβ≧２／３（β＝４／５）の条件のもとで、（イ）はストッパの変位Ｙｓと最大曲げ応力σｍａｘとの関係を示し、（ロ）はストッパの変位Ｙｓと負荷荷重Ｗとの関係を示す。（イ）の場合の上限δｕについては、理想Ｓ字を基準に採って図９における▲６▼の式にα＝１／２およびσｍａｘ＝σｅを代入することにより式（５）が得られる。（ロ）の場合の下限δｌについては、偏荷重モードを基準に採って▲７▼の式にα＝２／３およびＷ＝Ｗｌを代入することにより式（６）が得られる。クリアランス許容公差Ｙｔ（＝δｕ−δｌ）はＡの式（図１３、図１４参照）のようになる。
【００２７】
これら上限δｕの式（１）、（３）、（５）および下限δｌの式（２）、（４）、（６）ならびにクリアランス許容公差Ｙｔの式▲８▼、▲９▼、Ａの関係を図１４に示す。上限δｕと下限δｌとの代数差であるクリアランス許容公差Ｙｔは図１４にＭで示す位置、すなわち式▲９▼と式Ａとが交わる位置であり、式▲９▼＝式Ａとの関係からＬ2 σｅβ／２Ｅｔ＝Ｌ2 σｅ／３Ｅｔとなってβ＝２／３が得られる。この結果、平行搭載の前向き配置で、偏荷重が固定側にかかるリアセンサの場合（図７および図９参照）、ストッパはセンシングプレート１５の可動端１５ｂから２Ｌ／３だけ離れたストッパ最適位置に配置する。
【００２８】
また、平行搭載の前向き配置で、偏荷重が可動側にかかるフロントセンサの場合、上限δｕ、下限δｌおよびクリアランス許容公差Ｙｔとの関係は図１５に示すようになる（図１０の可動側偏荷重モード参照）。この場合、図１４とはセンシングプレート１５の可動端１５ｂと固定端１５ａとが逆転した関係になっており、ストッパ最適位置は、式▲９▼および式Ａのβを（１−β）で置き換えることにより、Ｍの位置でＬ2 σｅ（１−β）／２Ｅｔ＝Ｌ2 σｅ／３Ｅｔとなってβ＝１／３が得られる。これによりストッパは、センシングプレート１５の可動端１５ｂからＬ／３だけ離れたストッパ最適位置に配置する。
【００２９】
センサの搭載方向と配置とによる類型別の区分に応じてストッパ最適位置を設定する際（図７参照）、荷重の作用方向と曲げモーメントの方向から（イ）、（ロ）、（ヘ）、（ト）は図１４の場合と同一範疇に属し、（ハ）、（ニ）、（ホ）、（チ）は図１５の場合と同一範疇に属する。このため、（イ）、（ロ）、（ヘ）、（ト）の搭載方向と配置では、センシングプレート１５の可動端１５ｂから２Ｌ／３だけ離れた位置がストッパ最適位置になり、（ハ）、（ニ）、（ホ）、（チ）の搭載方向と配置では、センシングプレート１５の可動端１５ｂからＬ／３だけ離れた位置がストッパ最適位置になる。
【００３０】
上記構成では、片持ち支持のセンシングプレート１５に偏荷重が加わった場合を想定し、センシングプレート１５の曲げ応力限界を越えない範囲でストッパの変位、すなわちストッパのクリアランス許容公差Ｙｔが最大になるストッパ位置係数βを求めた。求めたストッパ位置係数βおよび搭載方向、配置および撓み変形モードに応じてストッパ最適位置として可動端１５ｂから２Ｌ／３あるいはＬ／３の位置を決定した。このため、センシングプレート１５に乗員の着座状態を検出するのに必要な撓み変形を確保したうえで、規制用透孔２２の内壁が保護ストッパ１３に当接する作動時、偏荷重が加わってもセンシングプレート１５に作用する曲げ応力は、常に応力限界内にありセンシングプレート１５を降伏させず、折損や破損から保護することができる。これにより、センシングプレート１５の耐久性が向上して初期の良好な検出機能を長期にわたって維持することができて乗員判別装置８の長寿命化に資する。
【００３１】
なお、上記実施例ではストッパ最適位置としてセンシングプレート１５の可動端１５ｂから２Ｌ／３あるいはＬ／３の位置を決定したが、センシングプレート１５の安全保護の観点や使用状況などに応じて２Ｌ／３以上あるいはＬ／３以上であってもよい。
【００３２】
また、保護ストッパ１３をロアアーム９、１０に形成し、規制用透孔２２をアッパアーム１８に設けたが、逆に保護ストッパ１３をアッパアーム１８に設けて規制用透孔２２をロアアーム９、１０に形成してもよい。センシングプレート１５の断面は略矩形ばかりでなく、断面が円形、三角形、菱形、平行四辺形、正方形、五角形、六角形、多角形や楕円形になるように形成してもよく、要は着座シート１からの荷重を検出できるように撓み変形するものであればよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】着座シートの正面図である。
【図２】（イ）は乗員判別装置の配置を示す斜視図、（ロ）は乗員判別装置の拡大斜視図である。
【図３】乗員判別装置の拡大分解斜視図である。
【図４】（イ）はセンシングプレートの作動原理を示す概略図、（ロ）はブリッジ回路の概略図である。
【図５】（イ）は平行搭載で前向き配置でセンシングプレートが後部に位置するリアセンサを示し、（ロ）はストッパ位置とストッパの変位との関係を示す説明図である。
【図６】センシングプレートが撓み変形する変形モードと撓み変形の起因となる力学モデルとの関係を示す概略図である。
【図７】センサの搭載方向と偏荷重時の撓み変形モードを示す概略図である。
【図８】ストッパ変位理論式を導くための説明図である。
【図９】（イ）、（ロ）はストッパ変位理論式を導くための説明図である。
【図１０】ストッパの変位とストッパ位置との関係が理想Ｓ字変形モードや変形荷重モードといったセンサ変形モードによって変わる態様を示す説明図である。。
【図１１】（イ）、（ロ）は０≦β≦１／２の場合で、ストッパのクリアランス許容公差の計算式を導くグラフである。
【図１２】（イ）、（ロ）は１／２≦β＜２／３の場合で、ストッパのクリアランス許容公差の計算式を導くグラフである。
【図１３】（イ）、（ロ）はβ≧２／３の場合で、ストッパのクリアランス許容公差の計算式を導くグラフである。
【図１４】リアセンサのストッパ最適位置を導くためのグラフである。
【図１５】フロントセンサのストッパ最適位置を導くためのグラフである。
【符号の説明】
１ 着座シート
８ 乗員判別装置
９、１０ ロアアーム
１３ 保護ストッパ
１５ センシングプレート
１８ アッパアーム
１９ シートフレーム
２２ 規制用透孔
２４ ブリッジ回路
２６ コントローラ
１５ａ 固定端
１５ｂ 可動端
Ｒ１〜Ｒ４ 歪みゲージ
Ｌ センシングプレートのばね長
Claims (8)
- 一端部が着座シートからの荷重を受けて変位しながら前記荷重を他端部に伝達するアッパアームと、
車両側に取付けられたロアアームに片持状態に支持されて前記アッパアームの他端部からの前記荷重を受けて撓み変形する梁状のセンシングプレートと、
前記センシングプレートの過剰変形を防ぐべく前記アッパアームの上下方向の変位を当接により所定の範囲に規制するために前記アッパアームもしくは前記ロアアームに設けた保護ストッパとを備え、
前記着座シートに対する乗員の着座状態などによって前記着座シートから前記センシングプレートに偏荷重が伝わる場合を想定し、応力限度内で前記センシングプレートの撓み変形を最大に許容する最適位置に前記保護ストッパを位置させたことを特徴とする乗員判別装置。 - 前記保護ストッパの前記最適位置は、前記センシングプレートに生じる曲げ応力が最大になる撓み変位の上限と、所定の最小荷重で前記センシングプレートに生じる撓み変位の下限との差に対応する位置に設定していることを特徴とする請求項１に記載の乗員判別装置。
- 前記保護ストッパの前記最適位置は、前記センシングプレートのばね長をＬとすると、偏荷重の加わる態様によって前記センシングプレートの可動端から２Ｌ／３以上あるいはＬ／３以下に設定することを特徴とする請求項１または請求項２のいずれか一つに記載の乗員判別装置。
- 前記荷重を受けた前記センシングプレートの撓み変形が最大となる位置を下記の関係式に基づいて求め、その撓み変形が最大となる前記位置に対応させて前記保護ストッパを配置したことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一つに記載の乗員判別装置。
Ｙｋ（ｘ）＝−（Ｗ／６ＥＩ）｛−ｘ 3 ＋３αＬｘ 2 ＋（３−６α）Ｌ 2 ｘ＋（３α−２）Ｌ 3 ｝
但し、Ｙｋ（ｘ）は前記荷重をＷとした時、前記センシングプレートの可動端からの位置ｘにおける前記センシングプレートの撓み変形量を示し、ＥＩは曲げ剛性、Ｌは前記センシングプレートの長さ、αは前記センシングプレートの長さＬに対する比率である。 - 前記保護ストッパはピン状に形成され、前記アッパアームあるいは前記ロアアームに形成された所定径の規制用透孔に遊嵌し、前記アッパアームは、前記保護ストッパが前記規制用透孔の内壁に当接する上下幅範囲で変位可能になっていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一つに記載の乗員判別装置。
- 前記アッパアームは、前記センシングプレートと並列して配置されていることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか一つに記載の乗員判別装置。
- 前記センシングプレートは、略矩形の断面を有する帯状の板ばねであることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか一つに記載の乗員判別装置。
- 前記センシングプレートには歪ゲージが貼着されており、前記センシングプレートの撓み変形に伴う歪み量に応じた出力を発生することを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか一つに記載の乗員判別装置。
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