JP4179546B2

JP4179546B2 - シート重量計測装置

Info

Publication number: JP4179546B2
Application number: JP2003300905A
Authority: JP
Inventors: 神山成一; 妹尾友紀
Original assignee: Takata Corp
Current assignee: Takata Corp
Priority date: 2003-08-26
Filing date: 2003-08-26
Publication date: 2008-11-12
Anticipated expiration: 2023-08-26
Also published as: JP2005069911A; US20050044969A1; US7044006B2

Description

本発明は、例えば自動車等の車両用シートに加えられる荷重を含むシート重量を計測するためのシート重量計測装置の技術分野に関し、特に、シート重量による力を計測する歪みゲージ等の計測ゲージを備えたセンサー部を備えているシート重量計測装置の技術分野に関するものである。

従来、この種のシート重量計測装置においては、自動車等の車両用シートに加えられる荷重を含むシート重量による力が加えられるとともに、この力をセンサー部に伝達するアームを備えたシート重量計測装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
図４（Ａ）ないし（Ｄ）に示すように、この特許文献１に開示されているシート重量計測装置１００は、シート重量が加えられるピンブラケット１０１と、シート重量に基づく力を伝達するアーム１０２と、このアーム１０２の２又の先端部１０２Ａから加えられる力を検出することで、シート重量を計測するセンサー部１０３と、ベースフレーム１０７とを備えている。

ピンブラケット１０１の左右の側壁部１０１Ｌ,１０１Ｒの孔１０６とアーム１０２の左右の側壁部１０２Ｌ,１０２Ｒに形成された孔１０９とを貫通するストッパボルト１０５により、ピンブラケット１０１とアーム１０２が相対回動可能に連結されている。ストッパボルト１０５は、更にベースフレーム１０７の左右の側壁部１０７Ｌ,１０７Ｒに形成された上下方向に長い長孔１０８を上下動可能に貫通している。

アーム１０２はベースフレーム１０７の左右の側壁部１０７Ｌ,１０７Ｒにピボットボルト１１０により回動可能に支持されている。また、アーム１０２の先端部１０２Ａは、センサー板１０４の両端の力伝達部１０４ｃ,１０４ｄにボルト１１８で固定された上下のハーフアーム１１９,１２０に力を伝達するようにされている。したがって、アーム１０２は、図４（Ｂ）に矢印で示すようにピンブラケット１０１からシート重量が加えられるとともに、このシート重量に応じた力を上下のハーフアーム１１９,１２０を介してセンサー部１０３のセンサー板１０４に伝達するようになっている。

センサー部１０３のセンサー板１０４は、ベースフレーム１０７の底部の中央に立設されたコラム１１１に支持されているとともに、ナット１１２をコラム１１１に螺合締結することで固定されている。このセンサー板１０４はアーム１０２から加えられる力で、この力に応じて弾性的に撓むようにされている、そして、図５に示すようにセンサー板１０４に貼付された４個の歪みゲージ１１３,１１４,１１５,１１６でこのセンサー板１０４の歪みを検出することにより、センサー部１０３はシート重量を計測する。４個の歪みゲージ１１３,１１４,１１５,１１６はブリッジ回路を構成している。

ところで、図５に示すように、このシート重量計測装置１００においては、センサー板１０４がくびれ部１０４Ａ,１０４Ｂを有する形状にされている。そして、このセンサー板１０４のくびれ部１０４Ａ,１０４Ｂに、前述の４個の歪みゲージ１１３,１１４,１１５,１１６が１直線上にかつコラム１１１の中心に関して一側に２個ずつ対称的に配設されている。このように、センサー板１０４にくびれ部１０４Ａ,１０４Ｂを設けるとともに４個の歪みゲージ１１３,１１４,１１５,１１６を配置するのは、センサー板１０４の力伝達部１０４ｃ,１０４ｄにシート重量による力が伝達されると、この力の方向によって、一側の２個の歪みゲージ１１３,１１４の一方および他側の２個の歪みゲージ１１５,１１６の一方がそれぞれ引っ張りを受けるとともに、一側の２個の歪みゲージ１１３,１１４の他方および他側の２個の歪みゲージ１１５,１１６の他方がそれぞれ逆の圧縮を受けるようになっている。このように同じ側の２個の歪みゲージの一方が引っ張りを受け、また他方が逆の圧縮を受けるようにすることにより、ブリッジ回路に配置された４個の歪みゲージ１１３,１１４,１１５,１１６による測定感度を高めて、力（つまり、シート重量）をより正確に計測することができるようになる。

ところで、４個の歪みゲージ１１３,１１４,１１５,１１６をブリッジ回路に配置して、センサー板１０４に伝達される力を測定する場合、シート重量計測装置１００の雰囲気温度による熱がベースフレーム１０７の底板およびコラム１１１を介して、図５に矢印で示すようにセンサー板１０４の中央から両端の力伝達部１０４ｃ,１０４ｄに向かって伝達されるようになる。したがって、雰囲気温度が変化すると、その熱変化が同様にしてセンサー板１０４の中央から力伝達部１０４ｃ,１０４ｄに向かって伝達されるため、内側（中央側）の各歪みゲージ１１４,１１５の抵抗と外側（力伝達部側）の各歪みゲージ１１３,１１６の抵抗との間に温度差が生じる。このため、雰囲気温度の変化によって、各歪みゲージ１１３,１１４,１１５,１１６による力の測定が精度よく行われなくなる。

そこで、図５に示すように、従来、センサー板１０４に感温抵抗１１７を設けて、雰囲気温度の変化による内側の各歪みゲージ１１４,１１５の抵抗と外側の各歪みゲージ１１３,１１６の抵抗との間における温度差を補正している。
特開２０００−２５８２３４号公報。

しかしながら、シート重量計測装置１００の雰囲気温度が急激に変化すると、各歪みゲージ１１３,１１４,１１５,１１６の抵抗間に、感温抵抗１１７では補正しきれない温度差が生じてしまう。このため、このような雰囲気温度の急激な変化においては、感温抵抗１１１が設けられても、各歪みゲージ１１３,１１４,１１５,１１６による力の測定が精度よく行われなくなるという問題がある。その場合、シート重量計測装置１００の周辺に断熱材を貼り付けることが考えられるが、この断熱材によってもコラム１１１を通して伝達される熱変化を効果的に抑制することはできない。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、雰囲気温度が急激に変化しても、計測ゲージの抵抗に生じる温度差をより効果的に低減することのできるシート重量計測装置を提供することである。

前述の課題を解決するために、請求項１の発明は、ベースフレームと、このベースフレームに取り付けられ、車両用シートに加えられる荷重を検出するセンサー部とを備え、前記センサー部が、ブリッジ回路を構成する４個の計測ゲージが設けられたセンサー板を有するとともに、このセンサー板が前記ベースフレームに設けられたコラムに、前記４個の計測ゲージが設けられた前記センサー板の面と前記コラムとが直交するように固定支持されており、前記４個の計測ゲージが１直線上にかつ前記コラムの中心に関して両側に、一側につき２個ずつ対称的に配設されており、前記コラムに伝達される熱がこのコラムから前記センサー板に直接伝達される熱伝達経路を有していて、前記熱が前記コラムの中心側から各計測ゲージに伝達されるようになっているシート重量計測装置において、前記センサー板と前記コラムとの間に、前記コラムに伝達される熱を、前記熱伝達経路をバイパスして前記各２個の計測ゲージに関しそれぞれ前記コラムの中心側と反対側から前記センサー板に伝達するバイパス熱伝達経路を有していることを特徴としている。
また、請求項２の発明は、前記バイパス熱伝達経路が、前記センサー板と前記コラムとの間に設けられたサーモプレートで構成されていることを特徴としている。

このように構成された請求項１および２の発明によれば、４個の計測ゲージが配設されたセンサ板の面と直交するコラムに伝達されるシート重量計測装置の雰囲気の温度による熱が熱伝達経路を通ってセンサー板に直接伝達されるとともに、バイパス熱伝達経路を通ってもコラムからセンサー板に伝達される。したがって、コラムに伝達される熱は、各２個の計測ゲージに関してコラムの中心側およびこのコラムの中心側と反対側の両側から、各計測ゲージに伝達されるようになる。このバイパス熱伝達経路の熱バイパス効果により、センサー板に設けられた各計測ゲージには、それぞれ、熱がほぼ均一に伝達され、各計測みゲージの抵抗間の温度差を低減することができる。したがって、前述のような雰囲気温度の急激な温度変化があっても、各計測みゲージの抵抗間に生じる温度差を効果的に低減することができる。その結果、雰囲気温度の通常の変化はもちろん、前述のような雰囲気温度の急激な変化が生じても、各計測ゲージによる力の測定、つまりシート重量の測定を精度よく行うことができるようになる。
特に、請求項２の発明によれば、バイパス熱伝達経路をサーモプレートで構成しているので、サーモプレートを熱伝導性材料からなる帯状板で形成することができる。したがって、バイパス熱伝達経路の構造を簡単にできるとともに、サーモプレートを設けてもシート重量計測装置をコンパクトに形成することができる。

以下、図面を用いて本発明を実施するための最良の形態について説明する。
図１は、本発明にかかるシート重量計測装置が実施されている状態を模式的に示す図、図２は本発明にかかるシート重量計測装置を実施するための最良の形態を部分的にかつ模式的に示す部分図である。なお、前述の図４（Ａ）,（Ｂ）および図５に示す従来と同じ構成要素には同じ符号付すことで、その詳細な説明は省略する。また、本発明の説明の全般において、前、後、左、右、上、下は、それぞれ車両の前、後、左、右、上、下である。

図１に示すように、車両用シート１の乗員が着座するシートクッション１ａの下面に、鋼板製のシートパン２がこの下面全体を覆うようにして設けられている。このシートパン２の下面には、一対のサイドフレーム３（図１には一方のサイドフレーム３のみ図示）が車両左右方向に所定の間隔を置いて垂下して設けられており、これらのサイドフレーム３は、ともに車両前後方向に延設されている。

各サイドフレーム３の下端には、それぞれシートレール４（図１には一方のシートレール４のみ図示）が設けられている。各シートレール４は、それぞれサイドフレーム３の下端に固定されたアッパーレール５と、このアッパーレール５に車両前後方向に相対的に摺動可能に設けられたロアレール６とからなっており、車両用シート１を車両前後方向に移動可能にガイドするものである。

各ロアレール６の下面には、それぞれこの例のシート重量計測装置１００（図１には一方のシート重量計測装置のみ図示）が車両左右方向に延びる一対の前後ピンブラケット１０１,１０１を介して設けられており、これらのシート重量計測装置１００は、それぞれ車体フロア１０に車両左右方向に所定の間隔を置いて固設された一対のシートブラケット１１（図１には一方のシートブラケット１１のみ図示）に固定されている。このように、シートブラケット１１が車体に固定されることで、車両用シート１が安定して車体に支持されるようになり、シート重量計測装置１００による車両用シート１の重量（荷重）がより正確に検出されるようになる。
なお、シート重量計測装置１００はシートブラケット１１を介さずに車体フロア１０に直接固定することもできる。また、シート重量計測装置１００は車両用シート１のサイドフレーム３とシートレール４のアッパーレール５との間に設けることもできる。

図２に示すように、この例のシート重量計測装置１００は、前述の特許文献１に開示のシート重量計測装置１００と同様に、センサー板１０４の力伝達部１０４ｃ,１０４ｄに、それぞれ、上下のハーフアーム１１９,１２０がボルト１１８で固定されている。そして、アーム１０２（図２には不図示）は、その先端部１０２Ａ（図２には不図示）からシート重量に基づく力を、上下のハーフアーム１１９,１２０を介してセンサー部１０３のセンサー板１０４に伝達するようになっている。

また、センサー板１０４は、前述の特許文献１に開示のシート重量計測装置１００と同様に、ベースフレーム１０７（図２には不図示）の底部に立設されたコラム１１１にナット１１２で固定支持されている。そして、このセンサー板１０４には、ブリッジ回路を構成する４個の歪みゲージ１１３,１１４,１１５,１１６が貼付されている。

更に、この例のシート重量計測装置１００では、コラム１１１と下側のハーフアーム１２０との間に、サーモプレート１２１が設けられている。図３（Ａ）ないし（Ｃ）に示すように、このサーモプレート１２１は熱伝導性材料からなる帯状板をプレスにより曲げ加工しかつ表面処理を施した後、ベーキング処理を行うことで形成されている。そして、サーモプレート１２１は、コラム１１１の大径部１１１Ａに当接するとともにコラム１１１の小径部１１１Ｂが貫通する孔１２１Ａを有する平面状のコラム当接部１２１Ｂと、左右両端部に形成され、センサー板１０４に上下のハーフアーム１１９,１２０を取り付けるボルト１１８が貫通する孔１２１Ｃ,１２１Ｄをそれぞれ有する取付部１２１Ｅ,１２１Ｆと、コラム当接部１２１Ｂおよび両取付部１２１Ｅ,１２１Ｆ間に形成された熱伝導部１２１Ｇ,１２１Ｈとからなっている。

図２に示すように、孔１２１Ａをコラム１１１の小径部１１１Ｂに嵌合させて、コラム当接部１２１Ｂをコラム１１１の大径部１１１Ａの下面に当接させるとともに、取付部１２１Ｅ,１２１Ｆを下側のハーフアームの下面とボルト１１８の頭部１１８Ａとの間に挟持させた状態で、ボルト１１８をサーモプレート１２１の孔１２１Ｃ,１２１Ｄ、下側のハーフアーム１２０の孔（不図示）、センサー板１０４の孔１０４Ｅ,１０４Ｆ、および上側のハーフアーム１１９の孔（不図示）に下から貫通させて、ナット１２２をボルト１１８に螺合締結することで、サーモプレート１２１がセンサー板１０４とコラム１１１との間に組み付けられる。
この例のシート重量計測装置１００の他の構成は、一部が図４および図５に示された前述の特許文献１に開示のシート重量計測装置１００と同じである。また、この例のシート重量計測装置１００によるシート重量の計測方法も特許文献１に開示のシート重量計測装置１００と同じである。

このように構成されたこの例のシート重量計測装置１００においては、サーモプレート１２１をセンサー板１０４とコラム１１１との間に設けることで、図２に示すように、シート重量計測装置１００の雰囲気の温度による熱が、従来と同様にコラム１１１からセンサー板１０４の中央に直接伝達されるとともに更にこのセンサー板１０４の中央から各歪みゲージ１１３,１１４,１１５,１１６に伝達される熱伝達経路（１）と、コラム１１１からサーモプレート１２１およびセンサー板１０４の両端の力伝達部１０４ｃ,１０４ｄを通って各歪みゲージ１１３,１１４,１１５,１１６に、熱伝達経路（１）をバイパスして伝達される熱伝達経路（２）（本発明のバイパス熱伝達経路に相当）との２つの伝達経路によりセンサー板１０４に伝達されるようになる。これにより、熱がサーモプレート１２１で構成される熱伝達経路（２）によりバイパスすることによってもセンサー板１０４に伝達され、このサーモプレート１２１の熱バイパス効果により、各歪みゲージ１１３,１１４,１１５,１１６には、それぞれ、左右両側から熱がほぼ均一に伝達され、各歪みゲージ１１３,１１４,１１５,１１６の抵抗間の温度差が低減される。

したがって、前述のような雰囲気温度の急激な温度変化があっても、各歪みゲージ１１３,１１４,１１５,１１６の抵抗間に生じる温度差は効果的に低減することができる。その結果、雰囲気温度の通常の変化はもちろん、前述のような雰囲気温度の急激な変化が生じても、各歪みゲージ１１３,１１４,１１５,１１６による力の測定、つまりシート重量の測定を精度よく行うことができるようになる。
また、サーモプレート１２１を熱伝導性材料からなる帯状板で形成しているので、バイパス熱伝達経路の構造を簡単にできるとともに、サーモプレート１２１を設けてもシート重量計測装置１００を大型にせず、コンパクトに形成することができる。

なお、前述の例では、アーム１０４は二股に形成されてセンサー板１０４に力を伝達する作用部（先端部１０２Ａ）が２つ設けられているが、１つの作用部（先端部１０２Ａ）でセンサー板１０４に力を伝達するようにすることもできる。
また、シート重量計測装置１００は、車両用シート１のサイドフレーム３とシートレール４のアッパーレール５との間に設けることもできる。
更に、前述の例では、ピボットボルト１１０をストッパボルト１０５よりセンサー部１０３側に位置させているが、逆に、ストッパボルト１０５をピボットボルト１１０よりセンサー部１０３側に位置させることもできる。
更に、前述の例では、歪みゲージ１１３,１１４,１１５,１１６を用いているが、力を測定することができるものであれば、他の計測ゲージを用いることもできる。

本発明のシート重量計測装置は、自動車等の車輌のシートに付設されて乗員をシート重量に応じて拘束保護するためのシートベルト装置等の車両のシート重量に応じて制御される種々の装置に好適に利用することができる。

本発明にかかるシート重量計測装置が実施されている状態を模式的に示す図である。本発明にかかるシート重量計測装置を実施するための最良の形態を部分的にかつ模式的に示す部分図である。図２に示す例のシート重量計測装置に用いられるサーモプレートを模式的に示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は正面図、（Ｃ）は斜視図である。特許文献１に開示のシート重量計測装置を部分的に示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は正面図、（Ｃ）は（Ｂ）におけるＣ−Ｃ線に沿う断面図、（Ｄ）は（Ｂ）におけるＤ−Ｄ線に沿う断面図である。この従来のシート重量計測装置のセンサー板の上面図である。

符号の説明

１…車両用シート、１００…シート重量計測装置、１０１…ピンブラケット、１０２…アーム、１０３…センサー部、１０４…センサー板、１０５…ストッパボルト、１０７…ベースフレーム、１１０…ピボットボルト、１１１…コラム、１１３,１１４,１１５,１１６…歪みゲージ、１２１…サーモプレート

Claims

ベースフレームと、このベースフレームに取り付けられ、車両用シートに加えられる荷重を検出するセンサー部とを備え、
前記センサー部は、ブリッジ回路を構成する４個の計測ゲージが設けられたセンサー板を有するとともに、このセンサー板が前記ベースフレームに設けられたコラムに、前記４個の計測ゲージが設けられた前記センサー板の面と前記コラムとが直交するように固定支持されており、
前記４個の計測ゲージは１直線上にかつ前記コラムの中心に関して両側に、一側につき２個ずつ対称的に配設されており、
前記コラムに伝達される熱がこのコラムから前記センサー板に直接伝達される熱伝達経路を有していて、前記熱が前記コラムの中心側から各計測ゲージに伝達されるようになっているシート重量計測装置において、
前記センサー板と前記コラムとの間に、前記コラムに伝達される熱を、前記熱伝達経路をバイパスして前記各２個の計測ゲージに関しそれぞれ前記コラムの中心側と反対側から前記センサー板に伝達するバイパス熱伝達経路を有していることを特徴とするシート重量計測装置。
前記バイパス熱伝達経路は、前記センサー板と前記コラムとの間に設けられたサーモプレートで構成されていることを特徴とする請求項１記載のシート重量計測装置。