JP4585054B2 - シート重量計測装置 - Google Patents
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- Y10S177/09—Scale bearings
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用シートに座っている乗員の重量を含むシート重量を計測する装置に関する。特には、シート上の人の重量をより正確に捕らえることのできるように改良を加えたシート重量計測装置に関する。あるいは、少ない荷重計で人の重心位置をも検出できるシート重量計測装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車には乗員の安全を確保するための設備としてシートベルトやエアバッグが備えられる。最近では、シートベルトやエアバッグの性能をより向上させるため、乗員の重量（体重）や姿勢に合わせてそれらの安全設備の動作をコントロールしようという動向がある。例えば、乗員の体重や姿勢に合わせて、エアバッグの展開ガス量や展開速度を調整したり、シートベルトのプリテンションを調整したりする。そのためには、シートに座っている乗員の重量を何らかの手段で知る必要がある。また、乗員の姿勢を推定するために、シート上における乗員の重心がどこにあるかを参考にできる。
【０００３】
乗員の重量及び重心を知る手段の一例として、シートの下の前後左右４隅に荷重センサ（ロードセル）を配置して、ロードセルにかかる垂直方向荷重を合計することにより乗員の重量を含むシート重量を計測する、との提案がなされている（同一出願人による特願平９−１５６６６６号、特願平１０−１２１６２７号等）。同提案の方法によれば、シート上の乗員の重心の位置を知ることもできる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このようなシート重量計測装置は、一般の自動車に搭載するのであるから、できるだけ安価でなければならない。また、配線や組み立ても簡易でなければならない。さらに、正確な計測を行うためには、シートやその上の乗員（あるいは物）の重量以外の荷重がセンサにかかるのを極力排除する必要がある。
【０００５】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、製造コスト・組み立てコストを低減でき、シート上の人の重量をより正確に捕らえることのできるシート重量計測装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明に関連する第１のシート重量計測装置は、 車両用シートに座っている乗員の重量を含むシート重量を計測する装置であって； シート重量の少なくとも一部を電気信号に変換する複数のセンサを有する、シート左右の前後方向中央部に各々一個ずつ配置された荷重計と、 シートと車体のシート取付部とを連結しシート重量を受ける前後左右４か所に配置された連結機構と、 各連結機構にかかるシート重量を上記荷重計の荷重センサに伝える前後左右４組の伝達機構と、 を具備し、 左右各一個の荷重計に、前後２組の伝達機構の１つずつから荷重が伝えられるセンサが複数まとめて配置されていることを特徴とする。
シート前後左右にかかる荷重を計測する荷重センサをできるだけまとめて配置することにより、荷重計の個数を減らす。このため、製造コスト、組み立て・配線コストともに低減できる。それでいながら、シート前後左右４か所の荷重を計測できるので乗員の重心を知ることができる。
【０００７】
本発明のシート重量計測装置においては、上記伝達機構が、上記連結機構にかかる上下方向の荷重を選択的に上記荷重センサに伝えるのが好ましい。
荷重センサの誤差要因を与える横方向の荷重を、連結機構から荷重センサにできるだけ伝えないようにする。これによって乗員の重量をより正確に計測できる。
【０００８】
なお、本明細書にいうシート重量計測装置の目的は、基本的にはシート上の乗員の重量を測定することである。したがって、シートそのものの重量分をキャンセルして乗員の重量のみを計測する装置も、本明細書にいうシート重量計測装置に含まれる。
【０００９】
本発明のより具体的なシート重量計測装置は、 上記各伝達機構が、上下方向と直交する軸の回りに回動する支点により軸支されたアームを有し、 該アームの回動に伴う荷重を上記荷重センサに伝え、 左右各一個の荷重計に、前後アームの１つずつから荷重が伝えられるセンサが複数まとめて配置されていることを特徴とする。
上記回動支点とアームの作用により、連結機構にかかる横方向の荷重は大部分回動支点に受け持たれ、アームから荷重センサには伝わらない。これによって乗員の重量をより正確に計測できる。
【００１０】
この態様のシート重量計測装置においては、上記アームに回動可能に連結された、シート重量の少なくとも一部を受ける受け部材をさらに備えることが好ましい。これにより、アームとシートとの連結をスムーズにできる。
【００１１】
この態様のシート重量計測装置においては、上記センサとアーム間が上下方向の１軸拘束状態で連結されていることが好ましい。これにより、アームに横方向の位置変位が生じた場合にも、その変位は作用点でずれて荷重センサに伝わらないようにできる。
【００１２】
本発明に関連するシート重量計測装置は、車両用シートに座っている乗員の重量を含むシート重量を計測する装置であって；シート重量の少なくとも一部を電気信号に変換する複数のセンサを有する荷重計と、シートと車体のシート取付部とを連結しシート重量を受ける前後左右４か所に配置された連結機構と、各連結機構にかかるシート重量の作用を上記荷重センサに伝える複数の伝達機構と、を具備し、上記伝達機構の少なくとも一部に設計的に管理された撓み構造が設けられていることを特徴とする。ここで、設計的に管理された撓み構造とは、撓み易いように形状・材質が意図的に選定・決定されている部分というような意味である。
この撓み構造により、部品の製作誤差や組立て時の誤差がアームの中で吸収されやすくなる。さらに、衝撃波的な荷重の伝播を制限し、センサを保護する作用・効果がある。
【００１３】
本発明のシート重量計測装置においては、上記アームと荷重計の間に一定のガタが設けられていることが好ましい。このガタは、上記撓み構造同様の作用・効果を発揮する。さらに、アームの回動に伴う水平方向のずれを吸収するという作用・効果もある。
【００１４】
本発明のシート重量計測装置においては、上記アームに回動可能に連結された、シート重量の少なくとも一部を受ける受け部材をさらに備え、上記アームの回動支点から、上記受け部材のアームへの連結点までの間の水平距離（スパン）：上記アームの回動支点から、上記荷重センサへのアームの作用点までの間の水平距離＝１：３〜１０であることが好ましい。
この範囲において、荷重計測精度を低下させることなく、荷重計に直接加わる荷重を減らすことができ、荷重計周りの構造を低強度で済ませることができる。
【００１５】
この態様のシート重量計測装置においては、上記アームの回動支点から、上記受け部材のアームへの連結点までの間の水平距離が１５〜５０mmであることが好ましい。
この範囲において、１００ｋｇまでの上下荷重を受けることができる。さらに、アームを回動させるための部材として、鋼材（厚さ２〜２．３ｍｍ程度）やピン（直径６〜１０ｍｍ程度）等、強度設計上で一般的なものを用いることができるので、部品コストを減らすことができる。
【００１６】
この態様のシート重量計測装置においては、上記アームの回動支点から、上記荷重センサへのアームの作用点までの間の水平距離が１２０〜１８０mmであることが好ましい。
この範囲において、２つの支点で受けた力を１つのセンサに伝え、かつ適切な撓み量（±１〜３ｍｍ程度）を得ることができる。
【００１７】
以下、図面を参照しつつ説明する。まず、図８を参照しつつ自動車のシート回りの構造を説明する。
図８（Ａ）はシートを車体に取り付ける部分の構造例を模式的に示す正面断面図であり、図８（Ｂ）はその側面図である。なお、図中における矢印は以下の方向を示す。上：車体が水平なときの重力方向上方向、下：同下方向、前：車両前進方向、後：車両後進方向、左：車両前進方向に向かって左、右：同右。
【００１８】
図８にはシート３が示されている。シート３のシートクッション３ａ上に人１が座る。シートクッション３ａの下面は鋼板製のシートフレーム５によって支持されている。シートフレーム５は、底板５ａ、横板５ｃ、縦板５ｅ、スライド板５ｇ等の部位からなる。底板５ａはシートクッション３ａの下面を覆うように広がっている。横板５ｃは、底板５ａの下面の左右側方に沿って延びている。縦板５ｅは横板５ｃの下面中央部から垂下している。スライド板５ｇは、縦板５ｅの左右に羽根のように突出しており、さらに先端部は上方に屈曲している。
【００１９】
シートレール７は、シート３の左右の下方に、前後方向に延びるように２本平行して設けられている。シートレール７の断面は、Ｕ字型をしており、内部に凹部７ｃが存在する。この凹部７ｃの上の口は前後方向に延びる溝７ａとなっている。この溝７ａにはシートフレーム５の縦板５ｅが入っている。
シートレール７の凹部７ｃ内には、シートフレーム５のスライド板５ｇが入っている。スライド板５ｇはシートレール７内で前後方向にスライド可能である。
【００２０】
シートレール７の下面にはシート重量計測装置９が連結されている。シート重量計測装置９は、前後方向に延びる細長い箱状の外形をしている。このシート重量計測装置９の詳細については後述する。
シート重量計測装置９の下面の前後端部にはシートブラケット１１が取り付けられている。このシートブラケット１１は車体のシート取付部１３にボルト等により固定されている。
【００２１】
図１は、本発明の１実施例に係るシート重量計測装置の構成を概念的に示す側面図である。なお、図の左右が車両の前後方向であり、装置は前後にほぼ対称であるので、片方は図示省略してある。この実施例のシート重量計測装置９は、シート３（シートフレーム、シートレールを含む）と車体のシート取付部１３とを連結しシート重量を受ける連結機構１５と、該連結機構１５にかかるシート重量の作用を荷重計５０の荷重センサ５４に伝達する伝達機構１６を備える。
【００２２】
連結機構１５は、受け部材（ピンブラケット）２５と、アーム（Ｚアーム）２３と、ベースピン３１、ベース２１等からなる。
受け部材２５は、シート３の前後左右に設けられており、シート及びその上の乗員の重量をアーム２３に伝える。アーム２３は、ベースピン３１回りに回動可能である。ベースピン３１は、ベース２１を介して車体のシート取付部１３に連結されている。
【００２３】
アーム２３は、図の右側に延びる薄板部２３ｇを有する。薄板部２３ｇの先は荷重計５０への作用部２３ｊとなっている。この薄板部２３ｇは、比較的撓みやすい撓み構造（管理された撓み構造）となっている。なお、アーム２３中で連結部１５を構成する部分は、剛性・強度を高めるためリブ状の側辺２３ａ等が形成されている。
【００２４】
荷重計５０は、センサ板５１の上面のフラット面に荷重センサであるストレインゲージ５４を貼ったものである。センサ板５１の左端側の下面には支点４１ｂ、４２ｂが形成されており、この支点を介してアーム２３の作用部２３ｊからセンサ板５１に上下方向の荷重が伝わる。この荷重をセンサ板５１上のストレインゲージ５４で測定する。なお、センサ板５１の右側も、上記左側と同一の構造となっている。
この実施例では、伝達機構１６は、アーム２３と支点４１ｂ、４２ｂで構成されている。この支点４１ｂ、４２ｂでは、上下方向の力は伝わるが、横方向の力は、一部の摩擦力を除いて伝わらない。
【００２５】
このシート重量計測装置９における荷重の伝達を説明する。
受け部材２５からは、シート３の荷重Ｗがアーム２３に伝わる。荷重Ｗは上下方向の成分Ｗｖと横方向の成分Ｗｈを含む。
上下方向の成分Ｗｖはシート３の重量や乗員の重量の一部を含む。このうち、一つの受け部材２５からアーム３に伝わる乗員の重量は、乗員の体重や姿勢、車両の加速度等によって異なる。
一方、荷重Ｗの横方向の成分Ｗｈは主に車両の加速度及び乗員が足で突っ張る力に左右される。
【００２６】
ここで、受け部材２５がアーム２３に作用する位置（連結点）とベースピン３１（回動支点）の中心線との距離（スパン）はＳ1 であり、ベースピン３１中心線と荷重計５０への作用点２３ｊとの距離（スパン）はＳ2 である。
したがって、アーム作用点２３ｊからセンサ板５１に伝わる上下方向の力Ｗｖ2 は以下となる。
Ｗｖ2 ＝Ｗｖ×Ｓ1 ／Ｓ2
一方、Ｗのうちの横方向の成分Ｗｈは、ベースピン３１によって受け持たれセンサ板５１にはほとんど伝わらない。つまり、このシート重量計測装置の伝達機構９は連結機構１５にかかるシート３からの荷重Ｗのうちの上下方向の成分を選択的に荷重計５０に伝える特性がある。
【００２７】
図２は、アームと荷重計の連結部（作用点）の変形例を示す側面図である。
図２（Ａ）は、アーム１０１の先端にピン孔１０３を形成し、センサ板５１のブラケット１０７にピン１０５を設け、アーム１０１とセンサ板５１とを回動支点で連結した例である。このように構成することにより、アーム１０１の撓みによるセンサ板５１をねじり力を吸収し、上下の力のみを伝えるという作用効果を発揮する。
【００２８】
図２（Ｂ）は、アーム１１１の先端部に湾曲部１１３を設け、その先の支点１１５をセンサ板５１のブラケット１１７に連結している。この湾曲部１１３は、特に撓みやすく、ピン１０５を設けた場合と同様の作用効果を発揮する。
【００２９】
図３は、本発明の１実施例に係るシート重量計測装置の全体構成を示す斜視図である。（Ａ）は分解斜視図であり、（Ｂ）はピンブラケット部の正面断面図である。図３及び下記図４（Ａ）、（Ｂ）において、後方の約半分の部分は図示省略されている。
図４は、本発明の１実施例に係るシート重量計測装置の全体構成を示す図である。（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面断面図、（Ｃ）及び（Ｄ）は正面断面図である。
図５は、センサ板周りの詳細構成を示す一部破断斜視図である。
図６は、センサ板の詳細構成を示す平面図である。
図７は、センサ板とハーフアームの関係を示す図である。（Ａ）は平面図、（Ｂ）は無荷重状態の側面図、（Ｃ）は荷重がかかった状態を模式的に示す側面図である。
【００３０】
このシート重量計測装置９は細長いベース２１を基体として構成されている。
ベース２１は、車体に取り付けたときに前後方向に長く延びており、図４（Ｃ）、（Ｄ）に示すように、正面断面が上向きコの字状の鋼板プレス品である。ベース２１の断面の底の部分を底板２１ｃと呼び、底板２１ｃの左右端から９０°曲がって上に立ち上がる部分を側板２１ａ、２１ａ′と呼ぶ。
【００３１】
ベース側板２１ａ、２１ａ′には、前後それぞれ２カ所ずつのピン孔２１ｅ、２１ｇが開けられている。各孔２１ｅ、２１ｇは、左右の側板２１ａ、２１ａ′に対向して開けられている。
端寄りの孔２１ｅは、ベース２１の前後端からベース２１全長の約１／８程度中央に寄った部位に開けられている。同孔２１ｅは、図３（Ａ）に示すように上下に長く延びる長孔である。この長孔２１ｅ内には、ブラケットピン２７の端部が入っている。ブラケットピン２７の左右の端部には、リテーナー３３が取り付けられている。このリテーナー３３により、ブラケットピン２７は長穴２１ｅから抜け止めされている。
【００３２】
しかし、ブラケットピン２７と長孔２１ｅの上下・左右には隙間があって、通常はブラケットピン２７が長孔２１ｅの内縁に触れることはない。しかしながら、このシート重量計測装置９（具体的にはピンブラケット２５の部分）に過大な荷重がかかったときには、ブラケットピン２７が下がって長孔２１ｅの下縁に当たり、超過荷重は荷重センサ（センサ板５１、詳細後述）には伝わらない。つまり、ピン２７と長孔２１ｅは、センサ板５１に加える荷重の上限を制限する機構の一部を構成する。なお、ブラケットピン２７の主な役割は、ピンブラケット２５にかかるシート重量をＺアーム２３に伝えることである。
【００３３】
長孔２１ｅのやや中央寄り（ベース２１全長の約１／１０中央寄りのところ）にはピン孔２１ｇが開けられている。同孔２１ｇには、ベースピン３１が貫通している。ベースピン３１は、左右のベース側板２１ａ、２１ａ′間を掛け渡すように存在する。同ピン３１の左右の端部にはリテーナー３３が取り付けられており、ベースピン３１がベース２１に固定されている。なお、ベースピン３１はＺアーム２３の回動中心軸である。
【００３４】
Ｚアーム２３は、ベース２１の内側に配置されている。Ｚアーム２３の平面形状は、中央寄りが左右二叉に分かれ（叉部２３ｈ）、前後端寄りが長方形をしている。Ｚアーム２３の前後端寄りの半分の部分の左右端部には、上方に９０°折り返された側板２３ａが形成されている。叉部２３ｈは単なる平たい板である。側板２３ａは、ベース２１の側板２１ａの内側に沿っている。ただし、両側面２３ａ、２１ａ間には隙間がある。
【００３５】
Ｚアーム側板２３ａにも２カ所のピン孔２３ｃ、２３ｅが開けられている。前後端寄りのピン孔２３ｃにはブラケットピン２７が貫通している。ピン孔２３ｃとブラケットピン２７とは、ほとんど摺動しない。中央寄りのピン孔２３ｅにはベースピン３１が貫通している。ベースピン３１は、Ｚアーム２３の回動中心であり、ピン孔２３ｅとベースピン３１の間では、Ｚアーム２３の回動分だけ摺動がある。ベースピン３１外周のベース側板２１ａとＺアーム側板２３ａの間には、孔開き円板状のスペーサ３５がはめ込まれている。
【００３６】
Ｚアーム２３の叉部２３ｈは、ほぼＺアーム２３の全長の半分の長さである。同部２３ｈは、左右に分かれて前後方向中央寄りに延びており、中央寄りでは巾狭となっている。Ｚアーム叉部２３ｈの先端の作用部２３ｊは、図５や図７に示すように、上下のハーフアーム４１、４２の羽根部４１ａ、４２ａの間にはさまれている。
ピンブラケット２５に荷重がかかると、Ｚアーム２３はわずかに回動して（最大約５°）、作用部２３ｊはハーフアーム４１、４２を介してセンサ板５１に荷重を伝える。
【００３７】
ピンブラケット２５は、図４（Ｃ）に示すように断面形状が下向きほぼコの字状である。前後方向の長さは、ベース２１のほぼ１／２０とあまり長くない。ピンブラケット２５の上面２５ａは平らであり、ここに図８に示すシートレール７が載る。両者の間は、ボルト締結等により強固に連結される。
【００３８】
ピンブラケット２５の左右側板２５ｂは同ブラケット２５の左右に垂下しており、その下端部は内側寄りに曲がっている。側板２５ｂはＺアーム側板２３ａの内側に遊びを持たせて配置されている。側板２５ｂにはピン孔２５ｃが開いている。この孔２５ｃには、ブラケットピン２７が貫通している。ピン孔２５ｃの寸法はブラケットピン２７の径よりも大きい。両者の隙間によりシートや車体の寸法誤差や不測の変形を吸収する。
【００３９】
ピンブラケット２５の左右側板２５ｂと左右のＺアーム側板２３ａの間には、バネ板２９がはさまれている。バネ板２９は、孔の開いたバネ座金状の部分を有し、ブラケットピン２７の外側に隙間を持たせてはめ込んである。このバネ板２９は、ピンブラケット２５を中央方向に付勢するセンタリング機構を構成する。
このようなセンタリング機構は、ピンブラケット２５をスライド可能範囲の中心付近に極力位置させる。
この実施例のシート重量計測装置では、シートレール７、ピンブラケット２５、Ｚアーム２３、ベース２１、シートブラケット１１等が、シートと車体との連結機構を構成する。
【００４０】
次にセンサ板５１周りの構成について説明する。
まずセンサ板５１自体の構成を説明する。
図６は、本発明の１実施例に係るシート重量計測装置のセンサ板の構成例を示す図である。図６（Ａ）はセンサ板の平面図であり、（Ｂ）はセンサ板の断面の概念的構成図であり、（Ｃ）はセンサの回路図である。
【００４１】
荷重計５０の母材であるセンサ板（バネ材）５１の上には、電気絶縁のための絶縁層（下絶縁層）５２が形成されている。この絶縁層５２の上に配線層５３が選択的に形成されている。さらに、この配線層５３の上に抵抗層５４が選択的に形成され、荷重センサであるストレインゲージ５４が構成されている。そして、それらの保護膜としての絶縁層（上絶縁層）５５が形成されている。このように、バネ材５１の上に抵抗などの電気回路を直接に積層形成しているので、加工コストや組付けコストを低減でき、さらに耐熱性や耐腐食性を向上できる。
【００４２】
センサ板５１は、全体として二カ所のくびれの入った長方形の板である。センサ板５１の中央部には中心軸孔５１ａが開けられている。センサ板５１の両端部には、ボルト孔５１ｂが開けられている。中心軸孔５１ａの周縁から中心軸孔５１ａと両ボルト孔５１ｂの間にかけて、荷重計５０が形成されている。荷重計５０の形成領域のうち中心軸孔５１ａと両ボルト孔５１ｂの間の領域５１ｃには、両側にＶ字状にえぐられたくびれが設けられている。このくびれにより、センサ板５１が変形する部分が位置的に固定されるため、荷重計５０の表面歪の位置変化も固定され感度が安定となる。
【００４３】
荷重計５０は、中心軸孔５１ａの中心に対してほぼ左右対称に配置されている。荷重計５０を構成する４個のストレインゲージ５４は、ボルト孔５１ｂ寄り（端寄り）に引張歪側の２個のストレインゲージ５４ａ，５４ｂが配置されており、中心軸孔５１ａ寄り（中央寄り）に、圧縮歪側の２個のストレインゲージ５４ｃ，５４ｄが配置されている。そして、４個のストレインゲージ５４ａ，５４ｂ，５４ｃ，５４ｄは、図６（Ｃ）のようなブリッジ回路を形成するように、配線５３ａ，５３ｂ，５３ｃ，５３ｄにより接続されている。これら４個のストレインゲージのうち、５４ａ，５４ｃでシートの前側にかかる荷重を計測し、５４ｂ，５４ｄでシートの後側にかかる荷重を計測する。なお、図中の四角の中に１、２、３、４の数字が入っているものは端子を示す。
【００４４】
ストレインゲージ５４ａ，５４ｃとストレインゲージ５４ｂ，５４ｄの間には、感度調整抵抗５４ｅが配置されている。
なお、ストレインゲージ５４ａ，５４ｂ，５４ｃ，５４ｄによってセンサ板５１の歪を検出する代わりに、静電容量センサやホール素子等によってセンサ板５１のたわみを検出し、そのたわみを荷重に換算してもよい。
【００４５】
センサ板５１は、図５、７に示すように、ベース底板２１ｃの中央部において、コラム６３上に、座金６７、ナット６８により強固に固定されている。
本実施例の荷重計５０はシートの左右の各１個配置されており、１個の荷重計でシートの前後にかかる荷重を計測できる。そのため、製造コスト、組み立て・配線コストを低減できる。
【００４６】
ハーフアーム４１、４２は、図５及び図７に示すように前後・上下４枚組みの部品であって、センサ板５１の前後を上下から挟むように組み込まれている。個々のハーフアーム４１、４２は同じ形状をしているので、上ハーフアーム４１について説明する。
ハーフアーム本体部４１ｃは、長方形の板状のものであってその中央部には取付孔４１ｅ（図７（Ｂ）、（Ｃ））が開いている。本体部４１ｃの中央寄りの縁部には、左右方向に延びる羽根部４１ａが突設されている。羽根部４１ａの裏面には、左右方向に延びる堤状の支点４１ｂが形成されている。支点４１ｂの先はやや尖った稜となっている。
【００４７】
次に、上下ハーフアーム４１、４２、センサ板５１、Ｚアーム作用部２３ｊの組み立て構造について説明する。
上ハーフアーム４１の本体部４１ｃの下面及び下ハーフアーム４２の本体部４２ｃの上面はフラットな面であって、センサ板５１の表面にピッタリ合わせて固定されている。上下のハーフアーム４１、４２の羽根部４１ａ、４２ａは、支点４１ｂ、４２ｂ同士を対向させて向かい合っている。両支点４１ｂ、４２ｂの間にはＺアーム２３の作用部２３ｊが挟まれている。なお、支点の位置は、２枚のストレインゲージ５４ａ、５４ｃあるいは５４ｄ、５４ｂのちょうど中間（センサ板５１のくびれ部（領域５１ｃ））に位置する。
【００４８】
シート重量計測装置９のピンブラケット２５に荷重がかかると、Ｚアーム２３がわずかに回動してその作用部２３ｊが上に持ち上げられる。このときのセンサ板やハーフアームの様子を模式的に誇張して示すのが図７（Ｃ）である。
Ｚアーム作用部２３ｊが持ち上げられると、上ハーフアーム４１の支点４１ｂが持ち上げられる。このため、センサ板５１の前後方向端部にモーメントＭがかかる。このモーメントＭにより、前後方向端部のストレインゲージ５４ａ、５４ｂは引っ張られ、中央部のストレインゲージ５４ｃ、５４ｄは圧縮される。
ここで、前側のストレインゲージ５４ａ、５４ｃはシートの前側にかかる荷重に応じて歪み、後側のストレインゲージ５４ｂ、５４ｄはシートの後側にかかる荷重に応じて歪む。これによる各ストレインゲージの抵抗変化を電気信号として取り出して、シートの前後にかかる荷重を１つの荷重計で計測する。
【００４９】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明のシート重量計測装置は、シート前後左右にかかる荷重を計測する荷重センサをできるだけまとめて配置することにより、荷重計の個数を減らし、製造コスト、組み立て・配線コストともに低減できる。それでいながら、シート前後左右４か所の荷重を計測できるので乗員の重心を知ることができる。
また、伝達機構が連結機構にかかる上下方向の荷重を選択的に荷重センサに伝え、荷重センサの誤差要因を与える横方向の荷重を連結機構から荷重センサにできるだけ伝えないので、乗員の重量をより正確に計測できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１実施例に係るシート重量計測装置の構成を概念的に示す側面図である。
【図２】アームと荷重センサの連結部（作用点）の変形例を示す側面図である。
【図３】本発明の１実施例に係るシート重量計測装置の全体構成を示す斜視図である。
（Ａ）は分解斜視図であり、（Ｂ）はピンブラケット部の正面断面図である。
【図４】本発明の１実施例に係るシート重量計測装置の全体構成を示す図である。（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面断面図、（Ｃ）及び（Ｄ）は正面断面図である。
【図５】図５は、センサ板周りの詳細構成を示す一部破断斜視図である。
【図６】図６は、センサ板の詳細構成を示す平面図である。
【図７】図７は、センサ板とハーフアームの関係を示す図である。（Ａ）は平面図、（Ｂ）は無荷重状態の側面図、（Ｃ）は荷重がかかった状態を模式的に示す側面図である。
【図８】図８（Ａ）は、シートを車体に取り付ける部分の構造例を模式的に示す正面断面図である。図８（Ｂ）は、側面図である。
【符号の説明】
１ 人 ３ シート
３ａ シートクッション ５ シートフレーム
５ａ 底板 ５ｃ 横板
５ｅ 縦板 ５ｇスライド板
７ シートレール ７ａ 溝
７ｃ 凹部 ９ シート重量計測装置
１１ シートブラケット １３ 車体（シート取付部）
１５ 連結機構 １６ 伝達機構
２１ ベース ２１ａ 側板
２１ｃ 底板 ２１ｅ 長孔（ピン孔）
２１ｇ ピン孔 ２３ Ｚアーム
２３ａ 側板 ２３ｃ ピン孔
２３ｅ ピン孔 ２３ｆ 底板
２３ｈ 叉部 ２３ｊ 作用部
２５ ピンブラケット ２５ａ 上面
２５ｂ 側板 ２５ｃ 孔
２７ ブラケットピン ２９ バネ板
３１ ベースピン ３３ リテーナー
４１ 上ハーフアーム ４１ａ 羽根部
４１ｂ 支点 ４１ｃ 本体部
４２ 下ハーフアーム ４３ ビス
５０ 荷重計 ５１ センサ板 ５４ 荷重センサ（ストレインゲージ）
６３ コラム
６８ ナット ６９ ビス
１１１ アーム １１３ 湾曲部
１１５ 支点 １１７ ブラケット
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用シートに座っている乗員の重量を含むシート重量を計測する装置に関する。特には、シート上の人の重量をより正確に捕らえることのできるように改良を加えたシート重量計測装置に関する。あるいは、少ない荷重計で人の重心位置をも検出できるシート重量計測装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車には乗員の安全を確保するための設備としてシートベルトやエアバッグが備えられる。最近では、シートベルトやエアバッグの性能をより向上させるため、乗員の重量（体重）や姿勢に合わせてそれらの安全設備の動作をコントロールしようという動向がある。例えば、乗員の体重や姿勢に合わせて、エアバッグの展開ガス量や展開速度を調整したり、シートベルトのプリテンションを調整したりする。そのためには、シートに座っている乗員の重量を何らかの手段で知る必要がある。また、乗員の姿勢を推定するために、シート上における乗員の重心がどこにあるかを参考にできる。
【０００３】
乗員の重量及び重心を知る手段の一例として、シートの下の前後左右４隅に荷重センサ（ロードセル）を配置して、ロードセルにかかる垂直方向荷重を合計することにより乗員の重量を含むシート重量を計測する、との提案がなされている（同一出願人による特願平９−１５６６６６号、特願平１０−１２１６２７号等）。同提案の方法によれば、シート上の乗員の重心の位置を知ることもできる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このようなシート重量計測装置は、一般の自動車に搭載するのであるから、できるだけ安価でなければならない。また、配線や組み立ても簡易でなければならない。さらに、正確な計測を行うためには、シートやその上の乗員（あるいは物）の重量以外の荷重がセンサにかかるのを極力排除する必要がある。
【０００５】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、製造コスト・組み立てコストを低減でき、シート上の人の重量をより正確に捕らえることのできるシート重量計測装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明に関連する第１のシート重量計測装置は、 車両用シートに座っている乗員の重量を含むシート重量を計測する装置であって； シート重量の少なくとも一部を電気信号に変換する複数のセンサを有する、シート左右の前後方向中央部に各々一個ずつ配置された荷重計と、 シートと車体のシート取付部とを連結しシート重量を受ける前後左右４か所に配置された連結機構と、 各連結機構にかかるシート重量を上記荷重計の荷重センサに伝える前後左右４組の伝達機構と、 を具備し、 左右各一個の荷重計に、前後２組の伝達機構の１つずつから荷重が伝えられるセンサが複数まとめて配置されていることを特徴とする。
シート前後左右にかかる荷重を計測する荷重センサをできるだけまとめて配置することにより、荷重計の個数を減らす。このため、製造コスト、組み立て・配線コストともに低減できる。それでいながら、シート前後左右４か所の荷重を計測できるので乗員の重心を知ることができる。
【０００７】
本発明のシート重量計測装置においては、上記伝達機構が、上記連結機構にかかる上下方向の荷重を選択的に上記荷重センサに伝えるのが好ましい。
荷重センサの誤差要因を与える横方向の荷重を、連結機構から荷重センサにできるだけ伝えないようにする。これによって乗員の重量をより正確に計測できる。
【０００８】
なお、本明細書にいうシート重量計測装置の目的は、基本的にはシート上の乗員の重量を測定することである。したがって、シートそのものの重量分をキャンセルして乗員の重量のみを計測する装置も、本明細書にいうシート重量計測装置に含まれる。
【０００９】
本発明のより具体的なシート重量計測装置は、 上記各伝達機構が、上下方向と直交する軸の回りに回動する支点により軸支されたアームを有し、 該アームの回動に伴う荷重を上記荷重センサに伝え、 左右各一個の荷重計に、前後アームの１つずつから荷重が伝えられるセンサが複数まとめて配置されていることを特徴とする。
上記回動支点とアームの作用により、連結機構にかかる横方向の荷重は大部分回動支点に受け持たれ、アームから荷重センサには伝わらない。これによって乗員の重量をより正確に計測できる。
【００１０】
この態様のシート重量計測装置においては、上記アームに回動可能に連結された、シート重量の少なくとも一部を受ける受け部材をさらに備えることが好ましい。これにより、アームとシートとの連結をスムーズにできる。
【００１１】
この態様のシート重量計測装置においては、上記センサとアーム間が上下方向の１軸拘束状態で連結されていることが好ましい。これにより、アームに横方向の位置変位が生じた場合にも、その変位は作用点でずれて荷重センサに伝わらないようにできる。
【００１２】
本発明に関連するシート重量計測装置は、車両用シートに座っている乗員の重量を含むシート重量を計測する装置であって；シート重量の少なくとも一部を電気信号に変換する複数のセンサを有する荷重計と、シートと車体のシート取付部とを連結しシート重量を受ける前後左右４か所に配置された連結機構と、各連結機構にかかるシート重量の作用を上記荷重センサに伝える複数の伝達機構と、を具備し、上記伝達機構の少なくとも一部に設計的に管理された撓み構造が設けられていることを特徴とする。ここで、設計的に管理された撓み構造とは、撓み易いように形状・材質が意図的に選定・決定されている部分というような意味である。
この撓み構造により、部品の製作誤差や組立て時の誤差がアームの中で吸収されやすくなる。さらに、衝撃波的な荷重の伝播を制限し、センサを保護する作用・効果がある。
【００１３】
本発明のシート重量計測装置においては、上記アームと荷重計の間に一定のガタが設けられていることが好ましい。このガタは、上記撓み構造同様の作用・効果を発揮する。さらに、アームの回動に伴う水平方向のずれを吸収するという作用・効果もある。
【００１４】
本発明のシート重量計測装置においては、上記アームに回動可能に連結された、シート重量の少なくとも一部を受ける受け部材をさらに備え、上記アームの回動支点から、上記受け部材のアームへの連結点までの間の水平距離（スパン）：上記アームの回動支点から、上記荷重センサへのアームの作用点までの間の水平距離＝１：３〜１０であることが好ましい。
この範囲において、荷重計測精度を低下させることなく、荷重計に直接加わる荷重を減らすことができ、荷重計周りの構造を低強度で済ませることができる。
【００１５】
この態様のシート重量計測装置においては、上記アームの回動支点から、上記受け部材のアームへの連結点までの間の水平距離が１５〜５０mmであることが好ましい。
この範囲において、１００ｋｇまでの上下荷重を受けることができる。さらに、アームを回動させるための部材として、鋼材（厚さ２〜２．３ｍｍ程度）やピン（直径６〜１０ｍｍ程度）等、強度設計上で一般的なものを用いることができるので、部品コストを減らすことができる。
【００１６】
この態様のシート重量計測装置においては、上記アームの回動支点から、上記荷重センサへのアームの作用点までの間の水平距離が１２０〜１８０mmであることが好ましい。
この範囲において、２つの支点で受けた力を１つのセンサに伝え、かつ適切な撓み量（±１〜３ｍｍ程度）を得ることができる。
【００１７】
以下、図面を参照しつつ説明する。まず、図８を参照しつつ自動車のシート回りの構造を説明する。
図８（Ａ）はシートを車体に取り付ける部分の構造例を模式的に示す正面断面図であり、図８（Ｂ）はその側面図である。なお、図中における矢印は以下の方向を示す。上：車体が水平なときの重力方向上方向、下：同下方向、前：車両前進方向、後：車両後進方向、左：車両前進方向に向かって左、右：同右。
【００１８】
図８にはシート３が示されている。シート３のシートクッション３ａ上に人１が座る。シートクッション３ａの下面は鋼板製のシートフレーム５によって支持されている。シートフレーム５は、底板５ａ、横板５ｃ、縦板５ｅ、スライド板５ｇ等の部位からなる。底板５ａはシートクッション３ａの下面を覆うように広がっている。横板５ｃは、底板５ａの下面の左右側方に沿って延びている。縦板５ｅは横板５ｃの下面中央部から垂下している。スライド板５ｇは、縦板５ｅの左右に羽根のように突出しており、さらに先端部は上方に屈曲している。
【００１９】
シートレール７は、シート３の左右の下方に、前後方向に延びるように２本平行して設けられている。シートレール７の断面は、Ｕ字型をしており、内部に凹部７ｃが存在する。この凹部７ｃの上の口は前後方向に延びる溝７ａとなっている。この溝７ａにはシートフレーム５の縦板５ｅが入っている。
シートレール７の凹部７ｃ内には、シートフレーム５のスライド板５ｇが入っている。スライド板５ｇはシートレール７内で前後方向にスライド可能である。
【００２０】
シートレール７の下面にはシート重量計測装置９が連結されている。シート重量計測装置９は、前後方向に延びる細長い箱状の外形をしている。このシート重量計測装置９の詳細については後述する。
シート重量計測装置９の下面の前後端部にはシートブラケット１１が取り付けられている。このシートブラケット１１は車体のシート取付部１３にボルト等により固定されている。
【００２１】
図１は、本発明の１実施例に係るシート重量計測装置の構成を概念的に示す側面図である。なお、図の左右が車両の前後方向であり、装置は前後にほぼ対称であるので、片方は図示省略してある。この実施例のシート重量計測装置９は、シート３（シートフレーム、シートレールを含む）と車体のシート取付部１３とを連結しシート重量を受ける連結機構１５と、該連結機構１５にかかるシート重量の作用を荷重計５０の荷重センサ５４に伝達する伝達機構１６を備える。
【００２２】
連結機構１５は、受け部材（ピンブラケット）２５と、アーム（Ｚアーム）２３と、ベースピン３１、ベース２１等からなる。
受け部材２５は、シート３の前後左右に設けられており、シート及びその上の乗員の重量をアーム２３に伝える。アーム２３は、ベースピン３１回りに回動可能である。ベースピン３１は、ベース２１を介して車体のシート取付部１３に連結されている。
【００２３】
アーム２３は、図の右側に延びる薄板部２３ｇを有する。薄板部２３ｇの先は荷重計５０への作用部２３ｊとなっている。この薄板部２３ｇは、比較的撓みやすい撓み構造（管理された撓み構造）となっている。なお、アーム２３中で連結部１５を構成する部分は、剛性・強度を高めるためリブ状の側辺２３ａ等が形成されている。
【００２４】
荷重計５０は、センサ板５１の上面のフラット面に荷重センサであるストレインゲージ５４を貼ったものである。センサ板５１の左端側の下面には支点４１ｂ、４２ｂが形成されており、この支点を介してアーム２３の作用部２３ｊからセンサ板５１に上下方向の荷重が伝わる。この荷重をセンサ板５１上のストレインゲージ５４で測定する。なお、センサ板５１の右側も、上記左側と同一の構造となっている。
この実施例では、伝達機構１６は、アーム２３と支点４１ｂ、４２ｂで構成されている。この支点４１ｂ、４２ｂでは、上下方向の力は伝わるが、横方向の力は、一部の摩擦力を除いて伝わらない。
【００２５】
このシート重量計測装置９における荷重の伝達を説明する。
受け部材２５からは、シート３の荷重Ｗがアーム２３に伝わる。荷重Ｗは上下方向の成分Ｗｖと横方向の成分Ｗｈを含む。
上下方向の成分Ｗｖはシート３の重量や乗員の重量の一部を含む。このうち、一つの受け部材２５からアーム３に伝わる乗員の重量は、乗員の体重や姿勢、車両の加速度等によって異なる。
一方、荷重Ｗの横方向の成分Ｗｈは主に車両の加速度及び乗員が足で突っ張る力に左右される。
【００２６】
ここで、受け部材２５がアーム２３に作用する位置（連結点）とベースピン３１（回動支点）の中心線との距離（スパン）はＳ1 であり、ベースピン３１中心線と荷重計５０への作用点２３ｊとの距離（スパン）はＳ2 である。
したがって、アーム作用点２３ｊからセンサ板５１に伝わる上下方向の力Ｗｖ2 は以下となる。
Ｗｖ2 ＝Ｗｖ×Ｓ1 ／Ｓ2
一方、Ｗのうちの横方向の成分Ｗｈは、ベースピン３１によって受け持たれセンサ板５１にはほとんど伝わらない。つまり、このシート重量計測装置の伝達機構９は連結機構１５にかかるシート３からの荷重Ｗのうちの上下方向の成分を選択的に荷重計５０に伝える特性がある。
【００２７】
図２は、アームと荷重計の連結部（作用点）の変形例を示す側面図である。
図２（Ａ）は、アーム１０１の先端にピン孔１０３を形成し、センサ板５１のブラケット１０７にピン１０５を設け、アーム１０１とセンサ板５１とを回動支点で連結した例である。このように構成することにより、アーム１０１の撓みによるセンサ板５１をねじり力を吸収し、上下の力のみを伝えるという作用効果を発揮する。
【００２８】
図２（Ｂ）は、アーム１１１の先端部に湾曲部１１３を設け、その先の支点１１５をセンサ板５１のブラケット１１７に連結している。この湾曲部１１３は、特に撓みやすく、ピン１０５を設けた場合と同様の作用効果を発揮する。
【００２９】
図３は、本発明の１実施例に係るシート重量計測装置の全体構成を示す斜視図である。（Ａ）は分解斜視図であり、（Ｂ）はピンブラケット部の正面断面図である。図３及び下記図４（Ａ）、（Ｂ）において、後方の約半分の部分は図示省略されている。
図４は、本発明の１実施例に係るシート重量計測装置の全体構成を示す図である。（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面断面図、（Ｃ）及び（Ｄ）は正面断面図である。
図５は、センサ板周りの詳細構成を示す一部破断斜視図である。
図６は、センサ板の詳細構成を示す平面図である。
図７は、センサ板とハーフアームの関係を示す図である。（Ａ）は平面図、（Ｂ）は無荷重状態の側面図、（Ｃ）は荷重がかかった状態を模式的に示す側面図である。
【００３０】
このシート重量計測装置９は細長いベース２１を基体として構成されている。
ベース２１は、車体に取り付けたときに前後方向に長く延びており、図４（Ｃ）、（Ｄ）に示すように、正面断面が上向きコの字状の鋼板プレス品である。ベース２１の断面の底の部分を底板２１ｃと呼び、底板２１ｃの左右端から９０°曲がって上に立ち上がる部分を側板２１ａ、２１ａ′と呼ぶ。
【００３１】
ベース側板２１ａ、２１ａ′には、前後それぞれ２カ所ずつのピン孔２１ｅ、２１ｇが開けられている。各孔２１ｅ、２１ｇは、左右の側板２１ａ、２１ａ′に対向して開けられている。
端寄りの孔２１ｅは、ベース２１の前後端からベース２１全長の約１／８程度中央に寄った部位に開けられている。同孔２１ｅは、図３（Ａ）に示すように上下に長く延びる長孔である。この長孔２１ｅ内には、ブラケットピン２７の端部が入っている。ブラケットピン２７の左右の端部には、リテーナー３３が取り付けられている。このリテーナー３３により、ブラケットピン２７は長穴２１ｅから抜け止めされている。
【００３２】
しかし、ブラケットピン２７と長孔２１ｅの上下・左右には隙間があって、通常はブラケットピン２７が長孔２１ｅの内縁に触れることはない。しかしながら、このシート重量計測装置９（具体的にはピンブラケット２５の部分）に過大な荷重がかかったときには、ブラケットピン２７が下がって長孔２１ｅの下縁に当たり、超過荷重は荷重センサ（センサ板５１、詳細後述）には伝わらない。つまり、ピン２７と長孔２１ｅは、センサ板５１に加える荷重の上限を制限する機構の一部を構成する。なお、ブラケットピン２７の主な役割は、ピンブラケット２５にかかるシート重量をＺアーム２３に伝えることである。
【００３３】
長孔２１ｅのやや中央寄り（ベース２１全長の約１／１０中央寄りのところ）にはピン孔２１ｇが開けられている。同孔２１ｇには、ベースピン３１が貫通している。ベースピン３１は、左右のベース側板２１ａ、２１ａ′間を掛け渡すように存在する。同ピン３１の左右の端部にはリテーナー３３が取り付けられており、ベースピン３１がベース２１に固定されている。なお、ベースピン３１はＺアーム２３の回動中心軸である。
【００３４】
Ｚアーム２３は、ベース２１の内側に配置されている。Ｚアーム２３の平面形状は、中央寄りが左右二叉に分かれ（叉部２３ｈ）、前後端寄りが長方形をしている。Ｚアーム２３の前後端寄りの半分の部分の左右端部には、上方に９０°折り返された側板２３ａが形成されている。叉部２３ｈは単なる平たい板である。側板２３ａは、ベース２１の側板２１ａの内側に沿っている。ただし、両側面２３ａ、２１ａ間には隙間がある。
【００３５】
Ｚアーム側板２３ａにも２カ所のピン孔２３ｃ、２３ｅが開けられている。前後端寄りのピン孔２３ｃにはブラケットピン２７が貫通している。ピン孔２３ｃとブラケットピン２７とは、ほとんど摺動しない。中央寄りのピン孔２３ｅにはベースピン３１が貫通している。ベースピン３１は、Ｚアーム２３の回動中心であり、ピン孔２３ｅとベースピン３１の間では、Ｚアーム２３の回動分だけ摺動がある。ベースピン３１外周のベース側板２１ａとＺアーム側板２３ａの間には、孔開き円板状のスペーサ３５がはめ込まれている。
【００３６】
Ｚアーム２３の叉部２３ｈは、ほぼＺアーム２３の全長の半分の長さである。同部２３ｈは、左右に分かれて前後方向中央寄りに延びており、中央寄りでは巾狭となっている。Ｚアーム叉部２３ｈの先端の作用部２３ｊは、図５や図７に示すように、上下のハーフアーム４１、４２の羽根部４１ａ、４２ａの間にはさまれている。
ピンブラケット２５に荷重がかかると、Ｚアーム２３はわずかに回動して（最大約５°）、作用部２３ｊはハーフアーム４１、４２を介してセンサ板５１に荷重を伝える。
【００３７】
ピンブラケット２５は、図４（Ｃ）に示すように断面形状が下向きほぼコの字状である。前後方向の長さは、ベース２１のほぼ１／２０とあまり長くない。ピンブラケット２５の上面２５ａは平らであり、ここに図８に示すシートレール７が載る。両者の間は、ボルト締結等により強固に連結される。
【００３８】
ピンブラケット２５の左右側板２５ｂは同ブラケット２５の左右に垂下しており、その下端部は内側寄りに曲がっている。側板２５ｂはＺアーム側板２３ａの内側に遊びを持たせて配置されている。側板２５ｂにはピン孔２５ｃが開いている。この孔２５ｃには、ブラケットピン２７が貫通している。ピン孔２５ｃの寸法はブラケットピン２７の径よりも大きい。両者の隙間によりシートや車体の寸法誤差や不測の変形を吸収する。
【００３９】
ピンブラケット２５の左右側板２５ｂと左右のＺアーム側板２３ａの間には、バネ板２９がはさまれている。バネ板２９は、孔の開いたバネ座金状の部分を有し、ブラケットピン２７の外側に隙間を持たせてはめ込んである。このバネ板２９は、ピンブラケット２５を中央方向に付勢するセンタリング機構を構成する。
このようなセンタリング機構は、ピンブラケット２５をスライド可能範囲の中心付近に極力位置させる。
この実施例のシート重量計測装置では、シートレール７、ピンブラケット２５、Ｚアーム２３、ベース２１、シートブラケット１１等が、シートと車体との連結機構を構成する。
【００４０】
次にセンサ板５１周りの構成について説明する。
まずセンサ板５１自体の構成を説明する。
図６は、本発明の１実施例に係るシート重量計測装置のセンサ板の構成例を示す図である。図６（Ａ）はセンサ板の平面図であり、（Ｂ）はセンサ板の断面の概念的構成図であり、（Ｃ）はセンサの回路図である。
【００４１】
荷重計５０の母材であるセンサ板（バネ材）５１の上には、電気絶縁のための絶縁層（下絶縁層）５２が形成されている。この絶縁層５２の上に配線層５３が選択的に形成されている。さらに、この配線層５３の上に抵抗層５４が選択的に形成され、荷重センサであるストレインゲージ５４が構成されている。そして、それらの保護膜としての絶縁層（上絶縁層）５５が形成されている。このように、バネ材５１の上に抵抗などの電気回路を直接に積層形成しているので、加工コストや組付けコストを低減でき、さらに耐熱性や耐腐食性を向上できる。
【００４２】
センサ板５１は、全体として二カ所のくびれの入った長方形の板である。センサ板５１の中央部には中心軸孔５１ａが開けられている。センサ板５１の両端部には、ボルト孔５１ｂが開けられている。中心軸孔５１ａの周縁から中心軸孔５１ａと両ボルト孔５１ｂの間にかけて、荷重計５０が形成されている。荷重計５０の形成領域のうち中心軸孔５１ａと両ボルト孔５１ｂの間の領域５１ｃには、両側にＶ字状にえぐられたくびれが設けられている。このくびれにより、センサ板５１が変形する部分が位置的に固定されるため、荷重計５０の表面歪の位置変化も固定され感度が安定となる。
【００４３】
荷重計５０は、中心軸孔５１ａの中心に対してほぼ左右対称に配置されている。荷重計５０を構成する４個のストレインゲージ５４は、ボルト孔５１ｂ寄り（端寄り）に引張歪側の２個のストレインゲージ５４ａ，５４ｂが配置されており、中心軸孔５１ａ寄り（中央寄り）に、圧縮歪側の２個のストレインゲージ５４ｃ，５４ｄが配置されている。そして、４個のストレインゲージ５４ａ，５４ｂ，５４ｃ，５４ｄは、図６（Ｃ）のようなブリッジ回路を形成するように、配線５３ａ，５３ｂ，５３ｃ，５３ｄにより接続されている。これら４個のストレインゲージのうち、５４ａ，５４ｃでシートの前側にかかる荷重を計測し、５４ｂ，５４ｄでシートの後側にかかる荷重を計測する。なお、図中の四角の中に１、２、３、４の数字が入っているものは端子を示す。
【００４４】
ストレインゲージ５４ａ，５４ｃとストレインゲージ５４ｂ，５４ｄの間には、感度調整抵抗５４ｅが配置されている。
なお、ストレインゲージ５４ａ，５４ｂ，５４ｃ，５４ｄによってセンサ板５１の歪を検出する代わりに、静電容量センサやホール素子等によってセンサ板５１のたわみを検出し、そのたわみを荷重に換算してもよい。
【００４５】
センサ板５１は、図５、７に示すように、ベース底板２１ｃの中央部において、コラム６３上に、座金６７、ナット６８により強固に固定されている。
本実施例の荷重計５０はシートの左右の各１個配置されており、１個の荷重計でシートの前後にかかる荷重を計測できる。そのため、製造コスト、組み立て・配線コストを低減できる。
【００４６】
ハーフアーム４１、４２は、図５及び図７に示すように前後・上下４枚組みの部品であって、センサ板５１の前後を上下から挟むように組み込まれている。個々のハーフアーム４１、４２は同じ形状をしているので、上ハーフアーム４１について説明する。
ハーフアーム本体部４１ｃは、長方形の板状のものであってその中央部には取付孔４１ｅ（図７（Ｂ）、（Ｃ））が開いている。本体部４１ｃの中央寄りの縁部には、左右方向に延びる羽根部４１ａが突設されている。羽根部４１ａの裏面には、左右方向に延びる堤状の支点４１ｂが形成されている。支点４１ｂの先はやや尖った稜となっている。
【００４７】
次に、上下ハーフアーム４１、４２、センサ板５１、Ｚアーム作用部２３ｊの組み立て構造について説明する。
上ハーフアーム４１の本体部４１ｃの下面及び下ハーフアーム４２の本体部４２ｃの上面はフラットな面であって、センサ板５１の表面にピッタリ合わせて固定されている。上下のハーフアーム４１、４２の羽根部４１ａ、４２ａは、支点４１ｂ、４２ｂ同士を対向させて向かい合っている。両支点４１ｂ、４２ｂの間にはＺアーム２３の作用部２３ｊが挟まれている。なお、支点の位置は、２枚のストレインゲージ５４ａ、５４ｃあるいは５４ｄ、５４ｂのちょうど中間（センサ板５１のくびれ部（領域５１ｃ））に位置する。
【００４８】
シート重量計測装置９のピンブラケット２５に荷重がかかると、Ｚアーム２３がわずかに回動してその作用部２３ｊが上に持ち上げられる。このときのセンサ板やハーフアームの様子を模式的に誇張して示すのが図７（Ｃ）である。
Ｚアーム作用部２３ｊが持ち上げられると、上ハーフアーム４１の支点４１ｂが持ち上げられる。このため、センサ板５１の前後方向端部にモーメントＭがかかる。このモーメントＭにより、前後方向端部のストレインゲージ５４ａ、５４ｂは引っ張られ、中央部のストレインゲージ５４ｃ、５４ｄは圧縮される。
ここで、前側のストレインゲージ５４ａ、５４ｃはシートの前側にかかる荷重に応じて歪み、後側のストレインゲージ５４ｂ、５４ｄはシートの後側にかかる荷重に応じて歪む。これによる各ストレインゲージの抵抗変化を電気信号として取り出して、シートの前後にかかる荷重を１つの荷重計で計測する。
【００４９】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明のシート重量計測装置は、シート前後左右にかかる荷重を計測する荷重センサをできるだけまとめて配置することにより、荷重計の個数を減らし、製造コスト、組み立て・配線コストともに低減できる。それでいながら、シート前後左右４か所の荷重を計測できるので乗員の重心を知ることができる。
また、伝達機構が連結機構にかかる上下方向の荷重を選択的に荷重センサに伝え、荷重センサの誤差要因を与える横方向の荷重を連結機構から荷重センサにできるだけ伝えないので、乗員の重量をより正確に計測できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１実施例に係るシート重量計測装置の構成を概念的に示す側面図である。
【図２】アームと荷重センサの連結部（作用点）の変形例を示す側面図である。
【図３】本発明の１実施例に係るシート重量計測装置の全体構成を示す斜視図である。
（Ａ）は分解斜視図であり、（Ｂ）はピンブラケット部の正面断面図である。
【図４】本発明の１実施例に係るシート重量計測装置の全体構成を示す図である。（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面断面図、（Ｃ）及び（Ｄ）は正面断面図である。
【図５】図５は、センサ板周りの詳細構成を示す一部破断斜視図である。
【図６】図６は、センサ板の詳細構成を示す平面図である。
【図７】図７は、センサ板とハーフアームの関係を示す図である。（Ａ）は平面図、（Ｂ）は無荷重状態の側面図、（Ｃ）は荷重がかかった状態を模式的に示す側面図である。
【図８】図８（Ａ）は、シートを車体に取り付ける部分の構造例を模式的に示す正面断面図である。図８（Ｂ）は、側面図である。
【符号の説明】
１ 人 ３ シート
３ａ シートクッション ５ シートフレーム
５ａ 底板 ５ｃ 横板
５ｅ 縦板 ５ｇスライド板
７ シートレール ７ａ 溝
７ｃ 凹部 ９ シート重量計測装置
１１ シートブラケット １３ 車体（シート取付部）
１５ 連結機構 １６ 伝達機構
２１ ベース ２１ａ 側板
２１ｃ 底板 ２１ｅ 長孔（ピン孔）
２１ｇ ピン孔 ２３ Ｚアーム
２３ａ 側板 ２３ｃ ピン孔
２３ｅ ピン孔 ２３ｆ 底板
２３ｈ 叉部 ２３ｊ 作用部
２５ ピンブラケット ２５ａ 上面
２５ｂ 側板 ２５ｃ 孔
２７ ブラケットピン ２９ バネ板
３１ ベースピン ３３ リテーナー
４１ 上ハーフアーム ４１ａ 羽根部
４１ｂ 支点 ４１ｃ 本体部
４２ 下ハーフアーム ４３ ビス
５０ 荷重計 ５１ センサ板 ５４ 荷重センサ（ストレインゲージ）
６３ コラム
６８ ナット ６９ ビス
１１１ アーム １１３ 湾曲部
１１５ 支点 １１７ ブラケット
Claims (7)
- 車両用シートに座っている乗員の重量を含むシート重量を計測する装置であって；
シート重量の少なくとも一部を電気信号に変換する複数のセンサを有する、シート左右の前後方向中央部に各々一個ずつ配置された荷重計と、
シートと車体のシート取付部とを連結しシート重量を受ける前後左右４か所に配置された連結機構と、
各連結機構にかかるシート重量を上記荷重計の荷重センサに伝える前後左右４組の伝達機構と、 を具備し、
上記各伝達機構が、上下方向と直交する軸の回りに回動する支点により軸支されたアームを有し、
該アームの回動に伴う荷重を上記荷重センサに伝え、
左右各一個の荷重計に、前後アームの１つずつから荷重が伝えられるセンサが複数まとめて配置されていることを特徴とするシート重量計測装置。 - 上記荷重計とアーム間が上下方向の１軸拘束状態で連結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。
- 上記アームの少なくとも一部に撓み易い部分が設けられていることを特徴とする請求項１又は２記載のシート重量計測装置。
- 上記アームに回動可能に連結された、シート重量の少なくとも一部を受ける受け部材をさらに備え、
上記アームの回動支点から、上記受け部材のアームへの連結点までの間の水平距離（スパン）：上記アームの回動支点から、上記荷重センサへのアームの作用点までの間の水平距離＝１：３〜１０であ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。 - 上記アームの回動支点から、上記受け部材のアームへの連結点までの間の水平距離が１５〜５０mmであることを特徴とする請求項４記載のシート重量計測装置。
- 上記アームの回動支点から、上記荷重センサへのアームの作用点までの間の水平距離が１２０〜１８０mmであることを特徴とする請求項４記載のシート重量計測装置。
- 上記アームと荷重計の間に一定のガタが設けられていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項記載のシート重量計測装置。
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