JP4128798B2

JP4128798B2 - Weight sensor

Info

Publication number: JP4128798B2
Application number: JP2002141995A
Authority: JP
Inventors: 貴行榎本; 広行山崎; 隆竹下; 浩松永
Original assignee: THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.; NHK Spring Co Ltd
Current assignee: THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.; NHK Spring Co Ltd
Priority date: 2001-10-01
Filing date: 2002-05-16
Publication date: 2008-07-30
Anticipated expiration: 2022-05-16
Also published as: JP2003177053A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車等の車両において着座した乗員の体重を測定する重量センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
乗員の体重を測定するこの種の重量センサとして、圧力に応じて抵抗が変化する複数の感圧部をプラスチックフィルム上に形成したマットタイプのものが知られている。このマットタイプの重量センサは、自動車用シートの発泡ウレタン等からなるクッションパッドと表皮との間に設置され、複数の感圧部の出力を車両に搭載した演算装置に供給するものであり、演算装置は感圧部からの出力を計算処理することにより、着座した乗員の体重を求めるものである。
【０００３】
また、他の重量センサとして、シートと車体に設けた金属部品との間に歪みゲージを設置した歪みゲージ式のものがある。このような重量センサは、乗員の着座によってシートに重量が加わり、そして、前記金属部品が変形すると、この変形量を歪みゲージで計ることにより、体重の計測が可能となっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、マットタイプの重量センサは、シートのクッションパッド上に設けるため、クッションパッドの表面状態や雰囲気温度による硬度変化や材質の劣化による影響が大きい。例えば、クッションパッド表面の一部に硬い部分がある場合、他の部分と同じ重量が加わっていても、硬い部分では重量センサの感圧部が強く押される。このため、硬い部分での感圧部からでは、他の部分での感圧部よりも大きな重量が作用したとする出力が得られ、正確な重量測定ができない。
【０００５】
また、クッションパッドは、雰囲気温度や材質の劣化によって硬度が変化し易い。このような硬度変化は、前記のように重量センサに加わる重量を変化させるため、乗員の体重を正確に測定することができなくなるという問題がある。
更に、マットタイプの重量センサは、乗員の体重を正確に測定するため多数の感圧部を用いることから、コスト的に高価になるという問題もある。
【０００６】
一方、歪みゲージ式の重量センサは、その金属部品を数十ｋｇ〜百ｋｇ程度の乗員の体重に応じて変形させるのは困難である。従って、歪みゲージ式の重量センサは、測定精度が悪く、金属部品の製造が難しいためコストも高いという問題があった。
本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、乗員の体重を正確に測定することができ、安価な重量センサを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明では、座席に内蔵されたセンサユニットが、前記座席のシートフレームの互いに対向する周壁部のうちの一方の周壁部に配置されて抵抗値が回転軸の回転により変化する回転式可変抵抗器と、前記回転軸に取り付けられて入力を前記回転軸の回転に変換する変換部材と、前記他方の周壁部から前記変換部材に亘ってシートクッションの下側を延びて前記シートクッションの下方変位を前記変換部材への前記入力として与える連結部材とを有してなる重量センサが提供される。
【０００８】
このように構成される重量センサであれば、座席に着座する乗員の体重により、シートクッションが下方に変位し、該変位によって、シートクッションの下側を延びた前記連結部材がクッションパッドの一部の硬度変化の影響を受けずに変位することができる。この連結部材の変位が前記変換部材を介して前記回転式可変抵抗器の前記回転軸を回転させ、乗員の体重を可変抵抗器の抵抗値変化として測定するので、体重の測定を正確に行うことができる。
【０００９】
本発明ではまた、第１の連結部材を含む第１のセンサユニットと、前記第１の連結部材に対して交差する第２の連結部材を含む第２のセンサユニットと、前記第１の連結部材と前記第２の連結部材を隔てる緩衝部材とを備えた重量センサが提供される。このように構成される重量センサであれば、各センサユニットが有するそれぞれの連結部材が交差して、シートクッションの下方変位を連結部材の交差する方向でそれぞれ検知する。そして、これら交差する連結部材は相互に干渉しないので、座席に着座する乗員の体重を更に正確に測定することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１の実施形態に係る重量センサを図１乃至図８に基づいて詳細に説明する。
重量センサ１は、後述するように自動車のシートフレームに取り付けて使用され、図１に示すように、その１つのセンサユニットが回転式可変抵抗器２、スプール３及びワイヤ４から構成されている。
【００１１】
回転式可変抵抗器２は、シートフレーム１１（図４参照）の一側部１１ａに配置され、図１に示すように、中央に回転軸２ａを有する。回転式可変抵抗器２には取付ブラケット２ｂが２ヶ所に設けられている。取付ブラケット２ｂには、回転式可変抵抗器２をシートフレーム１１に取り付けるねじ孔２ｃが形成されている。回転式可変抵抗器２は、回転軸２ａの回転角或いは回転数に応じて抵抗値が変化する抵抗を有する。
【００１２】
より詳しくは、回転式可変抵抗器２は、内部に、例えば図２に示すように、紙フェノール樹脂積層板等からなる絶縁基板２１を備えている。絶縁基板２１の表面には抵抗体２２，２３が設けられ、これら抵抗体２２，２３はそれぞれ印刷によって形成されている。抵抗体２２は馬蹄形をなし、抵抗体２３は抵抗体２２により囲まれた円形をなしている。これら抵抗体２２，２３には摺動子２４の両端がそれぞれ接触されており、摺動子２４は、金属製の板ばねである。
【００１３】
そして、抵抗体２２はその両端に端子２５，２６を有する。抵抗体２３からは延長部が径方向外側に延び、抵抗体２３は延長部の端部に端子２７を有する。端子２５，２５，２７には３本の電線２ｄがカシメ固定によりそれぞれ接続されており、これら電線２ｄは回転式可変抵抗器２から外部に延出している。
摺動子２４は回転軸２ａに接続され、回転軸２ａの回転に伴って抵抗体２３の周方向に移動する。回転軸２ａの回転は、抵抗体２２，２３に対する摺動子２４の接触位置、即ち、端子２５と端子２７との間及び端子２６と端子２７との間の抵抗値をそれぞれ変化させる。従って、端子２５，２６間に所定の電圧が印加されていれば、端子２７における電圧値を計測することにより、回転軸２ａの回転角を計ることができる。
【００１４】
更に、回転軸２ａにはリターンスプリング（図示しない）が連結され、このリターンスプリングは回転軸２ａを一方向に回転付勢している。
スプール３は、回転軸２ａに取り付けられている。より詳しくは、図１に示すようにスプール３は溝付きホイール３ｂと、ホイール軸３ａとを有し、ホイール軸３ａは回転軸２ａと連結されている。ホイール軸３ａは先端に凹部を有し、一方、回転軸２ａはホイール軸３ａの先端を受け入れる孔を有し、この孔の内周面には凸部が形成されている。ホイール軸３ａが回転軸２ａの孔に差し込まれると、ホイール軸３ａの凹部に回転軸２ａの凸部が噛み合い、スプール３及び回転軸２ａは一体に回転することができる。即ち、回転軸２ａは、スプール車３の回転に追従して回転する。
【００１５】
図３（ａ）乃至（ｃ）に示すように、溝付きホイール３ｂはその外周面にたワイヤ４のガイド溝３ｃを有するとともに一方の端面の外周部に球状の凹所３ｄを有し、この凹所３ｄは切欠を通じてガイド溝３ｃに連通している。凹所３ｄにはワイヤ４の球状の端末金具４ｂが係止される。ワイヤ４からの張力がスプール３に伝達されると、スプール３が回転式可変抵抗器２の回転軸２ａとともに回転し、この結果、ワイヤ４の張力が回転軸２ａの回転角に変換させる。
【００１６】
具体的には、ワイヤ４はその端末金具４ｂがスプール３の凹所３ｄに係止されて、そして、ガイド溝３ｃ内に収まるようにスプール３、即ち、溝付きホイール３ｂに巻付けられている。
この状態で、ワイヤ４のフック４ａが引っ張られると、スプール３はワイヤ４からの張力を受けて回転し、ワイヤ４は溝付きホイール３ｂから引き出される。一方、スプール３の回転に伴い、回転軸２ａが前述した回転付勢力に抗して回転する結果、回転式可変抵抗器２の摺動子２４が移動し、端子２５と端子２７との間及び端子２６と端子２７との間の抵抗値が変化する。
【００１７】
ここで、溝付きホイール３ｂは金属製であるが、そのガイド溝３ｃの内面にはポリエステル樹脂等の被覆が設けられている。この被覆はワイヤ４がスプール３との摺動によって断線するのを防止する。
ワイヤ４は、図１に示すように、端末金具４ｂがスプール３の溝付きホイール３ｂに係止された状態で、溝付きホイール３ｂの外周に所定長さ巻回され、そして、図４に示されるようにワイヤ４のフック４ａはシートフレーム１１の他の側部１１ｂ（前記一の側部と相対する側部）に連結されている。即ち、図５に示されるように、シートフレーム１１の側部１１ｂにはフック４ａの掛止孔が形成されている。
【００１８】
本発明のセンサユニットは、以上のように構成されている。図４及び図６に示すように、シートフレーム１１の一の側部の側壁１１ａにはセンサユニットの回転式可変抵抗器２及びスプール３が配置され、シートフレーム１１の他の側部の側壁１１ｂにはワイヤ４のフック４ａが引っ掛けられている。また、シートフレーム１１には複数、例えば、３組のセンサユニットが取り付けられ、各センサユニットのワイヤ４は互いに平行に延びている。
【００１９】
そして、シートフレーム１１にはシートクッション１２が被せられ、このシートクッション１２と３組のセンサユニットの各ワイヤ４との間には所定の間隙が確保されている。
このようにしてシートフレーム１１にシートクッション１２を被せたシート１０の正面図及び側面図を図７（ａ），（ｂ）に示す。
【００２０】
シート１０には３組のセンサユニットが設けられているので、シート１０に乗員が座ると、シートクッション１２は乗員の体重に応じて図８（ａ），（ｂ）に示すように下方に変形する。このようなシートクッション１２の変形により、各ワイヤ４も下方に押され、ワイヤ４の変形に対応する分、溝付きホイール３ｂが回転し、ワイヤ４が溝付きホイール３ｂから引き出される。
【００２１】
この結果、回転式可変抵抗器２の回転軸２ａが付勢力に抗して回転し、回転式可変抵抗器２の抵抗値が変化する。
一方、回転式可変抵抗器２の抵抗値と荷重との間の関係が予め計測され、この計測結果から荷重に対する回転式可変抵抗器２の抵抗値特性、即ち、荷重対抵抗特性が得られている。従って、荷重対抵抗特性に基づき、回転式可変抵抗器２から出力される抵抗値から、そのワイヤ４にシートクッション１２を介して加わる荷重が求められる。この荷重は、乗員がシート１０に座ったとき、シートクッション１２に加わる体重にほぼ比例する。
【００２２】
この結果、乗員の体重は、シート１０内の各回転式可変抵抗器２にて測定した荷重の総和に基づき測定することができる。なお、乗員がシート１０に座ったとき、乗員の体重は、シートクッション１２、シート１０の背もたれ、シート１０のヘッドレスト、並びに、乗員の足を介して車両の床等の各部位に分散されるが、これら部位への体重の分散率は予め計測されている。従って、荷重の総和及びシートクッション１２の分散率に基づいて、乗員の体重は正確に算出される。
【００２３】
重量センサ１の各センサユニットは、上記のように、回転式可変抵抗器２、スプール３及びワイヤ４を備えた非常に簡単な構成であるため、安価に提供することができる。
上述の説明から明らかなようにスプール３はワイヤ４の張力を回転式可変抵抗器２における回転軸２ａの回転角に変換させる変換部材として機能する。
【００２４】
また、上記第１の実施形態においては、シート１０に３組のセンサユニットからなる重量センサ１を設けたが、センサユニットの設置数は任意でよい。
次に、本発明の重量センサに係る第２の実施形態を図９乃至図１４に基づいて詳細に説明する。なお、第１の実施形態と同様の構成要素については、同一の符号を付して、その説明を省略する。
【００２５】
第２の実施形態の重量センサ１’の各センサユニットは、図９及び１０に示すように、シートフレーム１１の両側壁（側部）間及び前後壁間にそれぞれ２個ずつ備えられている。即ち、側壁側の２つのセンサユニットのワイヤ４は側壁間に張り渡され、前後壁側の２つのセンサユニットのワイヤ４は前後壁間に張り渡されている。
【００２６】
なお、各センサユニットもまた回転式可変抵抗器２と、スプール３とを含んでいる。
上述の説明から明らかなように側壁間を延びるワイヤ４と前後壁間を延びるワイヤ４とは互いに交差しているが、しかしながら、これらワイヤ４は緩衝部材１３により互いに隔てられている。
【００２７】
ワイヤ４は、図１１に示すように、フック４ａの代わりに端末金具４ｃを有し、端末金具４ｃは前述したの端末金具４ｂと同様な球状をなしている。
こうした重量センサ１’を取り付けるシートフレーム１１では、例えば、シートフレーム１１の後壁１１ｃ（シート１０の背もたれ側）と相対する前壁が隆起部１１ｄとして形成されている。この隆起部１１ｄはシートフレーム１１の側壁１１ａ，１１ｂ間を延び、シートフレーム１１の底面から突出している。
【００２８】
隆起部１１ｄは略台形状の横断面及び略長方形の上面を有する。そして、隆起部１１ｄはその上面から後壁１１ｃに向けて斜面１１ｅが形成されている。この斜面１１ｅと後壁１１ｃとの間には、蛇行スプリング１４が４本掛け渡されており、各蛇行スプリング１４は例えばＳ字が連続する形状を有している。これら蛇行スプリング１４は、シートフレーム１１に載置されるシートクッションを支えることができる。
【００２９】
側壁１１ｂ及び斜面１１ｅにはワイヤ係止部１５がそれぞれ２個ずつ設けられ、斜面１１ｅの２個のワイヤ係止部１５は蛇行スプリング１４の間に設けられている。
側壁１１ｂのワイヤ係止部１５は、例えば、図１２（ａ）に示すように中空の半円筒形状をなし、側壁１１ｂに沿って延びている。より詳しくは、ワイヤ係止部材１５は、側壁１１ｂから盛り上がった略蒲鉾形状の板金部材からなり、略円弧状の横断面を有している。ワイヤ係止部１５の中央部分には、上下方向に延びるスリット１５ａが設けられ、スリット１５ａの上部には、スリット１５ａの幅より若干大きい直径の係止孔１５ｂが連なっている。そして、図１２（ｂ）に示すように、隆起部１１ｄにおける斜面１１ｅのワイヤ係止部１５もまた、側壁１１ｂのワイヤ係止部１５と同様な中空の半円筒形状をなし、スリット１５ａの上側に連なる係止孔１５ｂを有している。
【００３０】
また、図１３及び１４に示す前述の緩衝部材１３は、交差するワイヤ４の相互干渉を防止するための緩衝部材である。緩衝部材１３は、例えば、略長方形状のフエルトからなる緩衝部材本体１３ａと、金属からなる一対のフック部材１３ｂとを有し、これらフック部材１３ｂは緩衝部材本体１３ａの両端からそれぞれ突出している。緩衝部材本体１３ａには、４つのワイヤ挿通孔が略ひし形状に配置されている。具体的には緩衝部材本体１３ａの一の長辺側にはワイヤ挿通孔１３ｃ、１３ｄが設けられ、他の長辺側にはワイヤ挿通孔１３ｅ、１３ｆが設けられている。ワイヤ挿通孔１３ｃとワイヤ挿通孔１３ｆとはひし形の一方の対角線上に位置付けられ、また、ワイヤ挿通孔１３ｄとワイヤ挿通孔１３ｅとはひし形の他方の対角線上に位置付けられている。
【００３１】
一方、両フック部材１３ｂ、の先端部はそれぞれ、フック部１３ｇ、１３ｈとして形成され、これらフック部１３ｇ、１３ｈは緩衝部材本体１３ａ側に向けて略Ｊ字状に屈曲されている。即ち、フック部１３ｇ、１３ｈはそれらのフック口が互いに対向している。
なお、緩衝部材本体１３ａの部材は、ワイヤ４を磨耗させることのない部材であればフエルトに限定されない。
【００３２】
図９及び１０に示すように、シートフレーム１１の後壁１１ｃには、隆起部１１ｄにおける斜面１１ｅのワイヤ係止部１５と相対する位置に、各センサユニットの回転式可変抵抗器２及びスプール３が配置されている。これらスプール３からのワイヤ４（以下、「縦方向ワイヤ４」）は斜面１１ｅに向けて延び、その先端の端末金具４ｃが対応するワイヤ係止部１５の係止孔１５ｂに係止されている。
【００３３】
一方、シートフレーム１１の側壁１１ａにはセンサユニットの回転式可変抵抗器２及びスプール３が配置され、これらスプール３からのワイヤ４（以下、「横方向ワイヤ４」は側壁１１ｂに向けて延び、その先端の端末金具４ｃが対応するワイヤ係止部１５に同様にして係止されている。
上述の縦方向ワイヤ４及び横方向ワイヤ４は、それぞれ二つの緩衝部材１３に挿通されて互いに交差する。
【００３４】
更に詳細には、図１４に示すように、横方向ワイヤ４が、各緩衝部材１３にて、そのワイヤ挿通孔１３ｆを緩衝部材本体１３ａの一の面側から他の面側に挿通され、更にワイヤ挿通孔１３ｃを前記一の面側へと挿通されている。
一方、縦方向ワイヤ４は、各緩衝部材１３にて、そのワイヤ挿通孔１３ｄを緩衝部材本体１３ａの他の面側から一の面側に挿通され、更にワイヤ挿通孔１３ｅを前記他の面側へと挿通されている。
【００３５】
また、緩衝部材１３のフック部１３ｇ、１３ｈは蛇行スプリング１４に引っ掛けられている。
以上のようにして、回転式可変抵抗器２、スプール３、ワイヤ４及び緩衝部材１３を有する各センサユニットがシートフレーム１１に取り付けられる。
なお、ワイヤ４の端末金具４ｃの直径は、ワイヤ係止部１５の係止孔１５ｂより若干小さいが、スリット１５ａの幅よりも若干大きい。従って、ワイヤ４の端末金具４ｃを係止孔１５ｂに挿入し、スリット１５ａ側へ移動させることで、極めて簡易にワイヤ４をワイヤ係止部１５に係止することができる。更に、端末金具４ｃの直径がワイヤ挿通孔１３ｃ〜１３ｆの内径よりも小さいことは言うまでもない。
【００３６】
上記の重量センサ１’が取り付けられたシートに乗員が着座すると、シートクッションが乗員の体重に応じて下方に変形し、各センサユニットの縦方向ワイヤ４、横方向ワイヤ４がそれぞれ下方に押され、これらワイヤ４の変形に対応する分だけ、そのセンサユニットのスプール３が回転し、ワイヤ４がスプール３から引き出される。この結果、スプール３とともに回転軸２ａが回転し、その回転式可変抵抗器２の抵抗値が変化する。
【００３７】
こうして、複数の回転式可変抵抗器２からの出力に基づき、前述したようにして乗員の体重を精度良く測定することができる。
ここで、縦方向ワイヤ４と横方向ワイヤ４とは、緩衝部材１３により、互いに接することなく交差し、よって干渉することがないため、縦方向ワイヤ４と横方向ワイヤ４とによる体重測定の精度が悪影響を受けることがない。
【００３８】
更に、緩衝部材１３はフック部１３ｇ、１３ｈにより隣接する蛇行スプリング１４にそれぞれ係止されているので、緩衝部材１３は蛇行スプリング１４とともに上下方向のみ変位する。従って、縦方向ワイヤ４及び横方向ワイヤ４はシートクッションの下方変位だけを検出することになり、体重測定の精度の更なる向上が可能となる。
【００３９】
また、シートに着座した乗員の姿勢等が変化した場合に（例えば、シートを前後に移動させたり、或いは背もたれの傾斜角度を変化したとき等）、乗員の体重の掛かり方の変化が生じるが、縦方向ワイヤ４及び横方向ワイヤ４は、シートクッショの下方変形を広い範囲で検出するので、体重測定の精度が向上する。
更に、重量センサ１’の各センサユニットは、上記のように、回転式可変抵抗器２、スプール３、ワイヤ４及び緩衝部材１３を備えた非常に簡単な構成であるため、安価に提供することができる。
【００４０】
なお、重量センサ１’は、シートフレームの前後壁間及び両側部間にそれぞれ２組ずつセンサユニットを設置して構成されているが、その設置数は任意でよい。
また、本発明に係る重量センサは、その趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することができる。
【００４１】
【発明の効果】
本発明の重量センサによれば、座席に着座する乗員の体重により、連結部材がクッションパッドの硬度変化の影響を受けずに変位し、この連結部材の変位により回転式可変抵抗器の抵抗値が変化して、乗員の体重を正確に測定することができる。また、構成が簡単であるため、重量センサを安価に提供することができる。
【００４２】
更に、連結部材を互いに交差して配置する重量センサによれば、体重によるシートクッションの変位を上記の交差方向についてそれぞれ検知することができ、体重測定の精度を一層向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の重量センサの第１の実施形態を示す分解斜視図である。
【図２】図１の重量センサで用いる回転式可変抵抗器の内部構造を示す正面図である。
【図３】図１の重量センサで用いるスプールとワイヤを示す正面図（ａ）、図３（ａ）のＣ1−Ｃ1線に沿った断面図（ｂ）、図３（ａ）のＣ2−Ｃ2線に沿った断面図（ｃ）である。
【図４】図１の重量センサを取り付けたシートフレームに、シートクッションを載置する状態を示す斜視図である。
【図５】図４のシートフレームのＡ部拡大図である。
【図６】図４のシートフレームの平面図である。
【図７】図１の重量センサを取り付けた自動車のシートの正面図（ａ）と、側面図（ｂ）である。
【図８】図７の自動車のシートに乗員が座ったときの正面図（ａ）と、側面図（ｂ）である。
【図９】本発明の第２の実施形態に係る重量センサを取り付けたシートフレームの平面図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態に係る重量センサを取り付けたシートフレームの斜視図である。
【図１１】本発明の第２の実施形態に係る重量センサの回転式可変抵抗器、スプール及びワイヤを示す斜視図である。
【図１２】図９のシートフレームに設けられるワイヤ係止部の斜視図である。
【図１３】第２の実施形態に係る重量センサの緩衝部材の斜視図である。
【図１４】図１３の緩衝部材にワイヤを挿通し、蛇行スプリングに係止した状態を示す斜視図である。
【符号の説明】
１、１’ 重量センサ
２回転式可変抵抗器
２ａ回転軸
２ｂ取付ブラケット
２ｃねじ孔
２ｄ電線
２１絶縁基板
２２，２３抵抗体
２４摺動子
２５，２６端子
２７端子
３スプール
３ａホイール軸
３ｂ溝付きホイール
３ｃガイド溝
３ｄ凹所
４ワイヤ
４ａフック
４ｂ端末金具
４ｃ端末金具
１０シート
１１シートフレーム
１２シートクッション
１３緩衝部材
１４蛇行スプリング
１５ワイヤ係止部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a weight sensor that measures the weight of an occupant seated in a vehicle such as an automobile.
[0002]
[Prior art]
As this type of weight sensor for measuring the weight of an occupant, a mat type sensor in which a plurality of pressure-sensitive portions whose resistance changes according to pressure is formed on a plastic film is known. This mat type weight sensor is installed between the cushion pad made of foamed urethane etc. of the automobile seat and the skin, and supplies the output of multiple pressure sensitive parts to the arithmetic unit mounted on the vehicle. The apparatus calculates the weight of the seated occupant by calculating the output from the pressure sensing unit.
[0003]
As another weight sensor, there is a strain gauge type sensor in which a strain gauge is installed between a seat and a metal part provided on a vehicle body. In such a weight sensor, when a weight is applied to the seat by the occupant's seating and the metal part is deformed, the weight can be measured by measuring the deformation amount with a strain gauge.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, since the mat type weight sensor is provided on the cushion pad of the seat, it is greatly influenced by a change in hardness or deterioration of the material due to the surface state of the cushion pad or the ambient temperature. For example, when a part of the cushion pad surface has a hard part, even if the same weight as the other part is applied, the pressure sensor of the weight sensor is strongly pressed in the hard part. For this reason, from the pressure-sensitive part in a hard part, the output that the larger weight than the pressure-sensitive part in the other part acted is obtained, and an exact weight measurement cannot be performed.
[0005]
Further, the hardness of the cushion pad is likely to change due to the deterioration of the ambient temperature and the material. Since such a change in hardness changes the weight applied to the weight sensor as described above, there is a problem that the weight of the occupant cannot be accurately measured.
Furthermore, the mat type weight sensor has a problem that it is expensive in cost because it uses a large number of pressure-sensitive parts in order to accurately measure the weight of the occupant.
[0006]
On the other hand, it is difficult for a strain gauge type weight sensor to deform its metal parts according to the weight of an occupant of several tens to hundreds of kg. Therefore, the strain gauge type weight sensor has a problem in that the measurement accuracy is poor and the metal parts are difficult to manufacture, and the cost is high.
The present invention has been made in view of the above points, and an object thereof is to provide an inexpensive weight sensor that can accurately measure the weight of an occupant.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, according to the present invention, a sensor unit built in a seat is disposed on one of peripheral walls facing each other of a seat frame of the seat, and a resistance value is determined by rotation of a rotary shaft. A rotating variable resistor that changes, a conversion member that is attached to the rotation shaft and converts input into rotation of the rotation shaft, and extends below the seat cushion from the other peripheral wall portion to the conversion member. There is provided a weight sensor including a connecting member that applies a downward displacement of the seat cushion as the input to the conversion member.
[0008]
In the case of the weight sensor configured as described above, the seat cushion is displaced downward depending on the weight of the occupant sitting on the seat, and the connecting member extending below the seat cushion is part of the cushion pad due to the displacement. It can be displaced without being affected by the hardness change. The displacement of the connecting member rotates the rotating shaft of the rotary variable resistor through the conversion member, and the weight of the occupant is measured as a change in the resistance value of the variable resistor, so that the weight is accurately measured. Can do.
[0009]
In the present invention, a first sensor unit including a first connecting member, a second sensor unit including a second connecting member intersecting the first connecting member, and the first connecting member. And a buffer member that separates the second connecting member. If it is a weight sensor comprised in this way, each connection member which each sensor unit will cross | intersect, and the downward displacement of a seat cushion is each detected in the direction which a connection member cross | intersects. Since these intersecting connecting members do not interfere with each other, the weight of the occupant sitting on the seat can be measured more accurately.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the weight sensor according to the first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
As will be described later, the weight sensor 1 is used by being attached to a seat frame of an automobile, and as shown in FIG. 1, one sensor unit includes a rotary variable resistor 2, a spool 3, and a wire 4.
[0011]
The rotary variable resistor 2 is disposed on one side 11a of the seat frame 11 (see FIG. 4), and has a rotation shaft 2a at the center as shown in FIG. The rotary variable resistor 2 has two mounting brackets 2b. A screw hole 2c for attaching the rotary variable resistor 2 to the seat frame 11 is formed in the mounting bracket 2b. The rotary variable resistor 2 has a resistance whose resistance value changes according to the rotation angle or the rotation speed of the rotary shaft 2a.
[0012]
More specifically, the rotary variable resistor 2 includes an insulating substrate 21 made of a paper phenolic resin laminate or the like, for example, as shown in FIG. Resistors 22 and 23 are provided on the surface of the insulating substrate 21, and these resistors 22 and 23 are respectively formed by printing. The resistor 22 has a horseshoe shape, and the resistor 23 has a circular shape surrounded by the resistor 22. Both ends of a slider 24 are in contact with the resistors 22 and 23, and the slider 24 is a metal leaf spring.
[0013]
The resistor 22 has terminals 25 and 26 at both ends thereof. An extension portion extends radially outward from the resistor 23, and the resistor 23 has a terminal 27 at the end of the extension portion. Three electric wires 2d are connected to the terminals 25, 25, 27 by caulking, respectively, and these electric wires 2d extend from the rotary variable resistor 2 to the outside.
The slider 24 is connected to the rotating shaft 2a and moves in the circumferential direction of the resistor 23 as the rotating shaft 2a rotates. The rotation of the rotating shaft 2a changes the contact position of the slider 24 with respect to the resistors 22, 23, that is, the resistance values between the terminal 25 and the terminal 27 and between the terminal 26 and the terminal 27, respectively. Therefore, if a predetermined voltage is applied between the terminals 25 and 26, the rotation angle of the rotating shaft 2a can be measured by measuring the voltage value at the terminal 27.
[0014]
Further, a return spring (not shown) is connected to the rotation shaft 2a, and this return spring urges the rotation shaft 2a to rotate in one direction.
The spool 3 is attached to the rotating shaft 2a. More specifically, as shown in FIG. 1, the spool 3 has a grooved wheel 3b and a wheel shaft 3a, and the wheel shaft 3a is connected to the rotating shaft 2a. The wheel shaft 3a has a concave portion at the tip, while the rotating shaft 2a has a hole for receiving the tip of the wheel shaft 3a, and a convex portion is formed on the inner peripheral surface of the hole. When the wheel shaft 3a is inserted into the hole of the rotary shaft 2a, the convex portion of the rotary shaft 2a meshes with the concave portion of the wheel shaft 3a, and the spool 3 and the rotary shaft 2a can rotate integrally. That is, the rotating shaft 2 a rotates following the rotation of the spool wheel 3.
[0015]
As shown in FIGS. 3 (a) to 3 (c), the grooved wheel 3b has a guide groove 3c of the wire 4 on the outer peripheral surface thereof and a spherical recess 3d on the outer peripheral portion of one end surface thereof. The recess 3d communicates with the guide groove 3c through a notch. The spherical end fitting 4b of the wire 4 is locked in the recess 3d. When the tension from the wire 4 is transmitted to the spool 3, the spool 3 rotates together with the rotating shaft 2a of the rotary variable resistor 2, and as a result, the tension of the wire 4 is converted into the rotation angle of the rotating shaft 2a.
[0016]
Specifically, the wire 4 is wound around the spool 3, that is, the grooved wheel 3b so that the end fitting 4b of the wire 4 is locked in the recess 3d of the spool 3 and fits in the guide groove 3c. .
In this state, when the hook 4a of the wire 4 is pulled, the spool 3 receives the tension from the wire 4 and rotates, and the wire 4 is pulled out from the grooved wheel 3b. On the other hand, as the spool 3 rotates, the rotating shaft 2a rotates against the above-described rotational biasing force, and as a result, the slider 24 of the rotary variable resistor 2 moves to move between the terminals 25 and 27 and The resistance value between the terminal 26 and the terminal 27 changes.
[0017]
Here, the grooved wheel 3b is made of metal, and the inner surface of the guide groove 3c is provided with a coating such as polyester resin. This covering prevents the wire 4 from being disconnected by sliding with the spool 3.
As shown in FIG. 1, the wire 4 is wound around the outer periphery of the grooved wheel 3b by a predetermined length in a state where the terminal fitting 4b is locked to the grooved wheel 3b of the spool 3, and is shown in FIG. As described above, the hook 4a of the wire 4 is connected to the other side portion 11b of the seat frame 11 (the side portion opposite to the one side portion). That is, as shown in FIG. 5, a hooking hole for the hook 4 a is formed in the side portion 11 b of the seat frame 11.
[0018]
The sensor unit of the present invention is configured as described above. 4 and 6, the rotary variable resistor 2 and the spool 3 of the sensor unit are disposed on the side wall 11a on one side of the seat frame 11, and the side wall 11b on the other side of the seat frame 11 is disposed. The hook 4a of the wire 4 is hooked on. A plurality of, for example, three sets of sensor units are attached to the seat frame 11, and the wires 4 of the sensor units extend in parallel to each other.
[0019]
The seat frame 11 is covered with a seat cushion 12, and a predetermined gap is secured between the seat cushion 12 and each wire 4 of the three sensor units.
7A and 7B are a front view and a side view of the seat 10 in which the seat cushion 12 is thus placed on the seat frame 11.
[0020]
Since the seat 10 is provided with three sets of sensor units, when an occupant sits on the seat 10, the seat cushion 12 is deformed downward as shown in FIGS. 8A and 8B according to the weight of the occupant. To do. Due to the deformation of the seat cushion 12, each wire 4 is also pushed downward, the grooved wheel 3b rotates corresponding to the deformation of the wire 4, and the wire 4 is pulled out from the grooved wheel 3b.
[0021]
As a result, the rotating shaft 2a of the rotary variable resistor 2 rotates against the biasing force, and the resistance value of the rotary variable resistor 2 changes.
On the other hand, the relationship between the resistance value of the rotary variable resistor 2 and the load is measured in advance, and the resistance value characteristic of the rotary variable resistor 2 with respect to the load, that is, the load-to-resistance characteristic is obtained from this measurement result. Yes. Therefore, the load applied to the wire 4 via the seat cushion 12 is determined from the resistance value output from the rotary variable resistor 2 based on the load-to-resistance characteristic. This load is substantially proportional to the weight applied to the seat cushion 12 when the occupant sits on the seat 10.
[0022]
As a result, the weight of the occupant can be measured based on the total load measured by each rotary variable resistor 2 in the seat 10. When the occupant sits on the seat 10, the weight of the occupant is distributed to various parts such as the floor of the vehicle via the seat cushion 12, the back of the seat 10, the headrest of the seat 10, and the feet of the occupant. The dispersion rate of the body weight in these parts is measured in advance. Accordingly, the weight of the occupant is accurately calculated based on the total load and the dispersion ratio of the seat cushion 12.
[0023]
Since each sensor unit of the weight sensor 1 has a very simple configuration including the rotary variable resistor 2, the spool 3, and the wire 4 as described above, it can be provided at low cost.
As is apparent from the above description, the spool 3 functions as a conversion member that converts the tension of the wire 4 into the rotation angle of the rotation shaft 2 a in the rotary variable resistor 2.
[0024]
Moreover, in the said 1st Embodiment, although the weight sensor 1 which consists of 3 sets of sensor units was provided in the sheet | seat 10, the number of installation of a sensor unit may be arbitrary.
Next, a second embodiment according to the weight sensor of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. In addition, about the component similar to 1st Embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and the description is abbreviate | omitted.
[0025]
As shown in FIGS. 9 and 10, two sensor units of the weight sensor 1 ′ of the second embodiment are provided between the side walls (side portions) and between the front and rear walls of the seat frame 11, respectively. That is, the wires 4 of the two sensor units on the side wall side are stretched between the side walls, and the wires 4 of the two sensor units on the front and rear wall side are stretched between the front and rear walls.
[0026]
Each sensor unit also includes a rotary variable resistor 2 and a spool 3.
As is clear from the above description, the wire 4 extending between the side walls and the wire 4 extending between the front and rear walls intersect each other, however, these wires 4 are separated from each other by the buffer member 13.
[0027]
As shown in FIG. 11, the wire 4 has a terminal fitting 4c instead of the hook 4a, and the terminal fitting 4c has a spherical shape similar to the terminal fitting 4b described above.
In the seat frame 11 to which the weight sensor 1 ′ is attached, for example, a front wall facing the rear wall 11c of the seat frame 11 (the backrest side of the seat 10) is formed as a raised portion 11d. The raised portion 11 d extends between the side walls 11 a and 11 b of the seat frame 11 and protrudes from the bottom surface of the seat frame 11.
[0028]
The raised portion 11d has a substantially trapezoidal cross section and a substantially rectangular upper surface. The raised portion 11d has a slope 11e formed from the upper surface thereof toward the rear wall 11c. Four meandering springs 14 are stretched between the inclined surface 11e and the rear wall 11c, and each meandering spring 14 has a shape in which, for example, an S-shape is continuous. These meandering springs 14 can support a seat cushion placed on the seat frame 11.
[0029]
Two wire locking portions 15 are provided on each of the side wall 11b and the slope 11e, and the two wire locking portions 15 of the slope 11e are provided between the meandering springs 14.
For example, as shown in FIG. 12A, the wire locking portion 15 of the side wall 11b has a hollow semi-cylindrical shape and extends along the side wall 11b. More specifically, the wire locking member 15 is made of a substantially bowl-shaped sheet metal member raised from the side wall 11b, and has a substantially arc-shaped cross section. A slit 15a extending in the vertical direction is provided in the central portion of the wire locking portion 15, and a locking hole 15b having a diameter slightly larger than the width of the slit 15a is connected to the upper portion of the slit 15a. And as shown in FIG.12 (b), the wire latching | locking part 15 of the slope 11e in the protruding part 11d also has a hollow semi-cylindrical shape similar to the wire latching part 15 of the side wall 11b, and the upper side of the slit 15a. There is a locking hole 15b connected to the.
[0030]
13 and 14 is a buffer member for preventing mutual interference of the intersecting wires 4. The buffer member 13 has, for example, a buffer member main body 13a made of a substantially rectangular felt and a pair of hook members 13b made of metal, and these hook members 13b protrude from both ends of the buffer member main body 13a. Four wire insertion holes are arranged in a substantially rhombus shape in the buffer member body 13a. Specifically, wire insertion holes 13c and 13d are provided on one long side of the buffer member main body 13a, and wire insertion holes 13e and 13f are provided on the other long side. The wire insertion hole 13c and the wire insertion hole 13f are positioned on one diagonal line of the rhombus, and the wire insertion hole 13d and the wire insertion hole 13e are positioned on the other diagonal line of the rhombus.
[0031]
On the other hand, the tip portions of both hook members 13b are formed as hook portions 13g and 13h, respectively, and these hook portions 13g and 13h are bent in a substantially J shape toward the buffer member main body 13a. That is, the hook portions 13g and 13h have their hook openings facing each other.
The member of the buffer member body 13a is not limited to felt as long as it does not cause the wire 4 to wear.
[0032]
As shown in FIGS. 9 and 10, on the rear wall 11c of the seat frame 11, the rotary variable resistor 2 and the spool 3 of each sensor unit are located at a position facing the wire locking portion 15 of the slope 11e in the raised portion 11d. Is arranged. The wires 4 from the spools 3 (hereinafter referred to as “longitudinal wires 4”) extend toward the inclined surface 11e, and the end fittings 4c at the tips thereof are locked in the locking holes 15b of the corresponding wire locking portions 15. .
[0033]
On the other hand, the rotary variable resistor 2 and the spool 3 of the sensor unit are disposed on the side wall 11a of the seat frame 11, and the wires 4 (hereinafter referred to as “lateral wires 4”) from these spools 3 extend toward the side wall 11b. The terminal fitting 4c at the tip is similarly locked to the corresponding wire locking portion 15.
The vertical wire 4 and the horizontal wire 4 described above are inserted into the two buffer members 13 and intersect each other.
[0034]
More specifically, as shown in FIG. 14, the lateral wires 4 are inserted through the wire insertion holes 13 f from one surface side of the buffer member body 13 a to the other surface side in each buffer member 13, The wire insertion hole 13c is inserted into the one surface side.
On the other hand, the vertical wire 4 is inserted through the wire insertion hole 13d from the other surface side of the buffer member main body 13a to the one surface side in each buffer member 13, and further the wire insertion hole 13e is connected to the other surface side. Has been inserted.
[0035]
Further, the hook portions 13 g and 13 h of the buffer member 13 are hooked on the meandering spring 14.
As described above, each sensor unit having the rotary variable resistor 2, the spool 3, the wire 4, and the buffer member 13 is attached to the seat frame 11.
The diameter of the end fitting 4c of the wire 4 is slightly smaller than the locking hole 15b of the wire locking portion 15, but slightly larger than the width of the slit 15a. Therefore, by inserting the terminal fitting 4c of the wire 4 into the locking hole 15b and moving it to the slit 15a side, the wire 4 can be locked to the wire locking portion 15 very easily. Furthermore, it goes without saying that the diameter of the terminal fitting 4c is smaller than the inner diameter of the wire insertion holes 13c to 13f.
[0036]
When an occupant sits on the seat to which the weight sensor 1 ′ is attached, the seat cushion is deformed downward according to the weight of the occupant, and the longitudinal wire 4 and the lateral wire 4 of each sensor unit are pushed downward. The spool 3 of the sensor unit rotates by an amount corresponding to the deformation of the wire 4, and the wire 4 is pulled out from the spool 3. As a result, the rotating shaft 2a rotates together with the spool 3, and the resistance value of the rotary variable resistor 2 changes.
[0037]
Thus, the weight of the occupant can be accurately measured as described above based on the outputs from the plurality of rotary variable resistors 2.
Here, since the vertical wire 4 and the horizontal wire 4 intersect with each other by the buffer member 13 without contacting each other, and thus do not interfere with each other, the accuracy of weight measurement by the vertical wire 4 and the horizontal wire 4 Will not be adversely affected.
[0038]
Furthermore, since the buffer member 13 is locked to the adjacent meandering springs 14 by the hook portions 13g and 13h, the buffer member 13 is displaced only in the vertical direction together with the meandering springs 14. Therefore, the vertical wire 4 and the horizontal wire 4 detect only the downward displacement of the seat cushion, and the accuracy of weight measurement can be further improved.
[0039]
In addition, when the posture of the occupant seated on the seat changes (for example, when the seat is moved back and forth or the inclination angle of the backrest is changed), a change in how the occupant's weight is applied occurs. Since the vertical wire 4 and the horizontal wire 4 detect the downward deformation of the seat cushion in a wide range, the accuracy of weight measurement is improved.
Further, each sensor unit of the weight sensor 1 ′ has a very simple configuration including the rotary variable resistor 2, the spool 3, the wire 4, and the buffer member 13 as described above, and therefore, it is provided at a low cost. Can do.
[0040]
The weight sensor 1 ′ is configured by installing two sets of sensor units between the front and rear walls and between both sides of the seat frame, but the number of sensors may be set arbitrarily.
In addition, the weight sensor according to the present invention can be implemented by being appropriately modified without departing from the spirit of the weight sensor.
[0041]
【The invention's effect】
According to the weight sensor of the present invention, the connecting member is displaced without being affected by the change in the hardness of the cushion pad due to the weight of the occupant sitting on the seat, and the resistance value of the rotary variable resistor is changed by the displacement of the connecting member. The weight of the occupant can be accurately measured. Further, since the configuration is simple, the weight sensor can be provided at low cost.
[0042]
Furthermore, according to the weight sensor in which the connecting members are arranged so as to cross each other, the displacement of the seat cushion due to the body weight can be detected in each of the above crossing directions, and the accuracy of weight measurement can be further improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an exploded perspective view showing a first embodiment of a weight sensor of the present invention.
FIG. 2 is a front view showing an internal structure of a rotary variable resistor used in the weight sensor of FIG.
3A is a front view showing a spool and a wire used in the weight sensor of FIG. 1, FIG. 3B is a cross-sectional view taken along line C1-C1, and FIG. 3A is C2-C2. It is sectional drawing (c) along the line.
4 is a perspective view showing a state in which a seat cushion is placed on the seat frame to which the weight sensor of FIG. 1 is attached. FIG.
5 is an enlarged view of a part A of the seat frame of FIG. 4. FIG.
6 is a plan view of the seat frame of FIG. 4. FIG.
7 is a front view (a) and a side view (b) of a vehicle seat to which the weight sensor of FIG. 1 is attached.
8 is a front view (a) and a side view (b) when an occupant sits on the vehicle seat of FIG. 7. FIG.
FIG. 9 is a plan view of a seat frame to which a weight sensor according to a second embodiment of the present invention is attached.
FIG. 10 is a perspective view of a seat frame to which a weight sensor according to a second embodiment of the present invention is attached.
FIG. 11 is a perspective view showing a rotary variable resistor, a spool and a wire of a weight sensor according to a second embodiment of the present invention.
12 is a perspective view of a wire locking portion provided in the seat frame of FIG. 9. FIG.
FIG. 13 is a perspective view of a buffer member of a weight sensor according to a second embodiment.
14 is a perspective view showing a state in which a wire is inserted into the buffer member of FIG. 13 and locked to a meandering spring.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 1 'Weight sensor 2 Rotary variable resistor 2a Rotating shaft 2b Mounting bracket 2c Screw hole 2d Electric wire 21 Insulating substrate 22, 23 Resistor 24 Slider 25, 26 Terminal 27 Terminal 3 Spool 3a Wheel shaft 3b Grooved wheel 3c Guide groove 3d Recess 4 Wire 4a Hook 4b Terminal fitting 4c Terminal fitting 10 Seat 11 Seat frame 12 Seat cushion 13 Buffer member 14 Meander spring 15 Wire locking part

Claims

It has a sensor unit built in the seat,
The sensor unit is
A rotary variable resistor disposed on one of the peripheral wall portions of the seat frame facing each other, the resistance value of which varies with the rotation of the rotation shaft;
A conversion member attached to the rotating shaft and converting a downward displacement of the seat cushion into rotation of the rotating shaft;
Weight sensor, characterized in that it comprises a connecting member from said other of the peripheral wall over said conversion member extends below the seat cushion, convey downward displacement of the seat cushion to said conversion member.

A first sensor unit and a second sensor unit built in the seat;
Each sensor unit is
A rotary variable resistor disposed on one of the peripheral wall portions of the seat frame facing each other, the resistance value of which varies with the rotation of the rotation shaft;
A conversion member attached to the rotating shaft and converting a downward displacement of the seat cushion into rotation of the rotating shaft;
A lower end of the seat cushion extending from the other peripheral wall portion to the conversion member, and a connecting member for transmitting a downward displacement of the seat cushion to the conversion member.
A weight sensor comprising: a connecting member of the first sensor unit; and a buffer member that crosses the connecting member of the second sensor unit at a distance from each other .

In the buffer member, four wire insertion holes are arranged in a generally rhombus shape, and the wire insertion hole in which the connection member of the first sensor unit and the connection member of the second sensor unit are arranged in the rhombus shape. The weight sensor according to claim 2, wherein the weight sensor is inserted through a hole and intersects each other diagonally on different surfaces of the buffer member.

The weight sensor according to claim 3, wherein a hook member is further disposed on the buffer member, and the hook member is hooked on a spring that supports the seat cushion.