JP4702142B2 - センサの取付構造 - Google Patents

Description

本発明は、例えば自動車のシートに設けられて乗員の体重を測定するセンサの取付構造に関する。

自動車のシートには、例えばエアバッグの展開制御などのために、当該シートに着座している乗員の体重を計測するセンサが組み込まれている。

この種のセンサは、例えば、ひずみゲージを備える構造を有しており、一つのシートに複数個備えられている。各センサは、シートクッションの前端の幅方向両端部およびシートクッションの後端の幅方向両端部に配置されている。

各センサは、車両用シートを前後方向にスライド可能にするスライド機構の一部を構成するロアレールと、シートの土台として機能する例えばフット部材などとの間に介装されている。フット部材は、自動車のフロアパネルに固定されている。ロアレールは、フット部材を介してフロアパネルに固定されるとともに、シートクッションに一体的に設けられるアッパレールと前後方向に摺動可能に係合することによって、シートを前後方向にガイドする。

上記のようにセンサが配置されることによって、乗員がシートに着座すると乗員の体重がアッパレールとロアレールとを介してセンサに入力される。

一方、自動車が急ブレーキをかけた場合などでは、慣性によって、乗員は前方につんのめる。それゆえ、シート下部のセンサには、急激に荷重が作用することになる。

このような場合、ロアレールに前下方に向かうモーメント荷重が作用する。このモーメント荷重を受けてロアレールにおいてセンサが固定される位置の近傍が変形すると、シートクッションの前部に配置されたセンサには、前下方に向かうモーメント荷重が作用する。

一般に、ひずみゲージ式のセンサは、荷重を検出する方向例えば上下方向と交差する方向に作用するモーメント荷重に対して弱い。センサにモーメント荷重が作用するとセンサにおいて荷重を受ける部位が上下方向と交差する方向に変位し、荷重受部に永久ひずみが残留することで基準点（０点）がずれるなどの問題が発生する。それゆえ、センサの荷重を受ける部位に許容範囲を越える変位をもたらすモーメント荷重がセンサに作用することは、好ましくない。

このような問題に対して、センサの取付構造にストッパ構造を組み込み、当該ストッパ構造によってセンサが許容範囲を越えて変位することを防ぐことが提案されている。

この種のストッパ構造は、センサが歪むと、センサをロアレールに固定するピンがフット部材に接触することによって、センサが大きく歪むことを抑制している（例えば、特許文献１参照）。
特開２００４−３７４０７号公報

しかしながら、特許文献１に開示されているセンサ取付構造では、当該センサをシートに固定するピンをストッパとして利用するので、実際にセンサをシートに取り付ける際に、ピンをシートに対応するように交換する必要があり、かつ、ピンがストッパとして機能するように、例えばピンが上下方向に延びるようにピンを配置しなければならない、といった規制が生じるので、センサの取付構造が複雑になる。

したがって、本発明の目的は、簡素な構造でセンサの荷重受部が許容範囲を越えて上下方向と交差する方向に変位することを抑制することができるセンサ取付構造を提供することである。

本発明のセンサの取付構造は、センサと、上部取付部材と、下部取付部材と、ストッパ突部と、ストッパ受部とを備える。前記センサは、被検出体の重さを受けて上下方向に変位する荷重受部が設けられて前記重さを計測するとともにシートの下部に配置される。前記上部取付部材は、前記荷重受部を支持するとともに前記被検出体の重さを前記荷重受部に伝達する。前記下部取付部材は、前記センサの下部を支持するとともに前記上部取付部材と向かい合う。前記ストッパ突部は、前記上部取付部材または前記下部取付部材のうちいずれか一方に一体に設けられて他方に向かって突出する板状である。前記ストッパ受部は、前記上部取付部材と前記下部取付部材とのうち他方に設けられて前記ストッパ突部と向かい合い、かつ、前記ストッパ突部との間に前記荷重受部の上下方向に沿う変位を妨げないとともに前記荷重受部が上下方向と交差する方向に沿って許容範囲を越えて変位しないように規制する隙間が規定される。前記ストッパ部は、前記センサのカバーとして機能するよう前記センサに対してシートクッションの周方向外側に配置される共に上下方向に沿ったビードを有している。

この構造によれば、上部取付部材を介して荷重受部に上下方向を横切る方向に沿うモーメント荷重が入力された場合、荷重受部の変位が許容範囲を越えるとストッパ突部がストッパ受部に接触する。

なお、許容範囲とは、荷重受部に永久ひずみが残らない範囲である。

本発明によれば、簡素な構造でセンサの荷重受部が許容範囲を越えて変位することを抑制することができる。

本発明の第１の実施形態に係るセンサ取付構造を、車両用のシート１０に取り付けられるセンサの取付構造５０を一例に、図１〜７を用いて説明する。

図１は、車両用のシート１０を示す斜視図である。シート１０は、シートクッション１１と、シートバック１２と、スライド機構１３となどを備えている。なお、図中、シートクッション１１とシートバック１２とは、２点鎖線で示されている。

スライド機構１３は、乗員に合わせてシート１０を車体前後方向Ｃにスライド可能とする。スライド機構１３は、一対のレール部２０を備えている。各レール部２０は、車幅方向に向かうとともに前後方向Ｃに沿って配置されており、互いに同様な構造を有している。それゆえ、車幅方向左側に配置されるレール部２０の構造を代表して説明する。

図２は、車幅方向左側に配置されるレール部２０を拡大して示している。図２に示すように、レール部２０は、一対のフット部材２１と、ライザ２２と、ロアレール２３と、図示しないアッパレールと、一対のセンサ３０と、一対のブラケット２４となどを備えている。

各フット部材２１は、車体前後方向Ｃに離間して配置されており、車体のフロアパネル１５に例えばボルト１４によって固定されている。

ライザ２２は、前方に配置されるフット部材２１の後部２１ａと後方に配置されるフット部材２１の前部２１ｂとに連結されており、前後方向Ｃに延びている。各フット部材２１とライザ２２とは、レール部２０の土台として機能する。

図３は、レール部２０を前方から見た正面図である。図３に示すように、ライザ２２の長手方向に沿う縁部２２ａは、上方に立ち上がっており、それゆえライザ２２は充分な剛性が確保されている。

ロアレール２３は、後述されるセンサ３０とブラケット２４とを介してライザ２２に固定される。ロアレール２３は、ライザ２２の上方に配置されており、前後方向Ｃに延びている。図３に示すように、ロアレール２３は、断面が上方に向かって開口する凹状である。

アッパレールは、シートクッション１１のフレームに取り付けられており、ロアレールの内部に前後方向Ｃに移動可能に収容される。アッパレールがロアレール２３に対して前後方向Ｃに移動することによって、シート１０は前後方向Ｃに移動可能になる。

各センサ３０は、ライザ２２とロアレール２３との間に、センサの取付構造５０によって、介装されている。センサの取付構造５０を具体的に説明する。図４は、レール部２０の前端部２０ａを車幅方向外側から内側に向かって見た側面図である。図４に示すように、センサの取付構造５０は、上述されたライザ２２と、上述されたロアレール２３と、ブラケット２４と、センサ３０と、規制機構４０とを備えている。

図２に示すように、一方のセンサ３０は、ロアレール２３の前端部２３ａとライザ２２の前端部２２ｂとの間に介装されている。他方のセンサ３０は、ロアレール２３の後端部２３ｂとライザ２２の後端部２２ｃとの間に介装されている。図４に示すように、各センサ３０は、ハウジング３１と、ハウジング３１内に収容されるセンサ本体３２と、ハウジング３１内に収容される荷重受部３３とを備えている。

まず、レール部２０の前端部２０ａにおけるセンサの取付構造５０を説明する。

図５は、図３に示されるＦ５−Ｆ５線に沿って示すレール部２０の前端部２０ａの断面図である。図５は、図３に示すように、センサ本体３２を切断しないようにレール部２０の前端部２０ａを断面して示している。

図５に示すように、センサ本体３２は、ライザ２２に固定されている。図に一部示すように、センサ本体３２の下端には、下方に向かって突出する突出部３４が設けられている。突出部３４は、ライザ２２に形成された第１の貫通孔２２ｄとフット部材２１に形成された第２の貫通孔２１ｃとを貫通するとともに、周面には雄ねじが形成されている。第２の貫通孔２１ｃを貫通した突出部３４の先端がナット３５に螺合することによって、センサ本体３２は、ライザ２２に固定されている。ライザ２２は、本発明で言う下部取付部材の一例である。

荷重受部３３は、センサ本体３２の上面から上方に突出するようにセンサ本体３２に取り付けられており、センサ本体３２に対して上下方向Ｂ（矢印で示す）に変位可能になっている。例えばセンサ本体３２内には、荷重受部３３の上下方向Ｂの変位を検出するひずみゲージが収容されており、荷重受部３３の変位に対応する荷重が計測されるようになっている。図３に示すように、荷重受部３３の上端部の前後方向Ｃ（矢印Ｃで示す）に沿う両縁には、車幅方向に延びるフランジ部３６が形成されている。

ブラケット２４は、ロアレール２３の下端面に固定されている。ブラケット２４は、ロアレール２３の下端面に当接する本体部２４ａと、本体部２４ａの前後方向Ｃに沿う両縁から車幅方向に延びるフランジ部２４ｂとを有している。図５に示すように、本体部２４ａは、ロアレール２３にリベット２５によって固定されている。図２に示すように、フランジ部２４ｂが本体部２４ａよりも一段低くなるように、本体部２４ａとフランジ部２４ｂとの接合部は下方に向かって折れ曲がっている。それゆえ、図３に示すように、フランジ部２４ｂの断面形状は、下方に向かって開口する凹状になる。

図３に示すように、荷重受部３３のフランジ部３６とブラケット２４のフランジ部２４ｂとは、間にスペーサ２６を挟み込んで互いに重なっており、上下方向Ｂにボルト２７とナット２８とによって互いに締結されている。これにより、ブラケット２４とセンサ３０とは、互いに固定される。ブラケット２４は、本発明で言う上部取付部材の一例である。

なお、図５では、ブラケット２４は本体部２４ａが断面されているが、フランジ部２４ｂと荷重受部３３のフランジ部３６とが固定されている様子を示すために、ブラケット２４のフランジ部２４ｂとスペーサ２６が２点鎖線で示されている。

規制機構４０は、センサ３０の荷重受部３３にモーメント荷重が作用した場合にセンサ３０が許容範囲を越えて前後方向Ｃに傾斜するように変位することを規制する。なお、許容範囲とは、荷重受部３３に永久ひずみが残らない範囲である。

規制機構４０は、ストッパ突部４１と、ストッパ受部４２とを備えている。ストッパ突部４１は、ライザ２２の前端に形成されており、上方に向かって突出している。ブラケット２４の前端はストッパ突部４１と向かい位置まで延びている。ストッパ突部４１には、上下方向Ｂに沿って延びるビード４１ａが形成されている。ブラケット２４においてストッパ突部４１と向かい合う部位がストッパ受部４２となっている。図３に示すように、ストッパ突部４１は、車幅方向にブラケット２４の本体部２４ａと略同じ幅を有しており、比較的広い。ストッパ突部４１はストッパ受部４２に達しておらず、それゆえ、ストッパ突部４１の先端とストッパ受部４２との間には、隙間Ｓが規定されている。

ここで、隙間Ｓについて具体的に説明する。例えば自動車が急停止をした場合などでは、シート１０に着座している乗員は、慣性により、前方につんのめりになる。それゆえ、シート１０下部のセンサ３０には、急激に荷重が作用する。図６は、モーメント荷重Ｆ１によって荷重受部３３が前後方向Ｃに対して傾斜するように変位した状態を示す断面図である。図中、変位する前の状態にある荷重受け部３３を２点鎖線で示している。なお、前後方向Ｃは、本発明で言う上下方向Ｂと交差する方向の一例である。

このような荷重が作用すると、図６に示すように、例えばロアレール２３が前方に傾斜するように変位する。ロアレール２３が上記のように変形すると、ロアレール２３における荷重受部３３の固定位置例えばリベット２５の位置Ｐ１と、ライザ２２におけるセンサ本体３２の固定位置例えば突出部３４の位置Ｐ２との相対位置が初期状態（シート１０の前部に急激に大きな荷重が作用するなどしていない状態）から変化する。具体的には、ロアレール２３における荷重受部３３の固定位置Ｐ１がライザ２２におけるセンサ本体の固定位置Ｐ２よりも前方に移動する。

それゆえ、矢印に示すように、荷重受部３３には、当該荷重受部３３をセンサ本体３２に対して前方に傾斜させるように変位するモーメント荷重Ｆ１が作用する。

一般に、ひずみゲージ式のセンサは、上下方向Ｂの荷重に対する強度は充分確保されているが、上記のように荷重受部をセンサ本体に対して傾斜させるように変位させるモーメント荷重Ｆ１に対しては弱い。

それゆえ、隙間Ｓは、図中に示すように、万が一、センサ３０にモーメント荷重Ｆ１が作用した場合であっても、荷重受部の傾斜が許容範囲内で収まるように、言い換えると、センサ本体３２に対する荷重受部３３の傾斜が許容範囲を越える点に達すると、ストッパ突部４１がストッパ受部４２に当接するように設定されている。

なお、隙間Ｓは、乗員の荷重を測定する際などに、荷重受部３３の上下方向Ｂの変位を阻止しないように考慮されている。

つぎに、レール部２０の後端部２０ｂにおけるセンサの取付構造５０を説明する。レール部２０の後端部２０ｂにおけるセンサの取付構造５０は、前端部２０ａにおけるセンサの取付構造５０に対して規制機構４０の構造が異なる。他の点は同様であってよい。それゆえ、後端部２０ｂにおけるセンサの取付構造５０では、規制機構４０のみについて説明する。

図７は、後端部２０ｂを車幅方向外側から内側に向かって見る側面図である。図７に示すように、後端部２０ｂの規制機構４０では、ストッパ突部４１は、ライザ２２の後端から上方に向かって延びている。ストッパ受部４２は、ブラケット２４の後端に形成されている。

それゆえ、例えば、ロアレール２３またはライザ２２が変形することにともなって、後端部２０ｂにおけるロアレール２３における荷重受部３３の固定位置Ｐ１とライザ２２におけるセンサ本体３２の固定位置Ｐ２との位置関係が変化した場合、例えば、ロアレール２３における荷重受部３３の固定位置Ｐ１がライザ２２におけるセンサ本体３２の固定位置Ｐ２よりも後方に移動する場合、荷重受部３３には、当該荷重受部３３をセンサ本体３２に対して傾斜させるに変位させるモーメント荷重が作用するが、荷重受部３３の歪みが許容範囲を越えるとストッパ突部４１は、ストッパ受部４２に当接する。

このように構成されるセンサの取付構造５０では、ライザ２２もしくはロアレール２３が変形した場合などにセンサ３０にモーメント荷重が作用しても、規制機構４０によって荷重受部３３の歪みが許容範囲内で抑えられる。さらに、規制機構４０は、ストッパ突部４１とストッパ受部４２とを備える簡素な構造であって、センサ３０を構成要素として利用しない。それゆえ、簡素な構造で荷重受部が許容範囲を越えて傾斜するように変位することを抑制することができる。

また、レール部２０の前端部２０ａに設けられる規制機構４０では、ストッパ突部４１がセンサ３０よりも前方に配置され、かつ、レール部２０の後端部２０ｂに設けられる規制機構４０では、ストッパ突部４１がセンサ３０よりも後方に配置されるので、ロアレール２３に下前方に向かうモーメント荷重が作用する場合では、前方に配置される規制機構４０によってセンサ３０に許容範囲外のモーメント荷重が作用することが効果的に抑制される。さらに、ロアレール２３に下後ろ方に向かうモーメント荷重が作用する場合では、後方に配置される規制機構４０によって、センサ３０に許容範囲外のモーメント荷重が作用することが効果的に抑制される。

また、センサ３０が充分な剛性を有するロアレール２３とライザ２２との間に介装されるので、センサ３０の支持剛性が充分に確保される。さらに、センサ本体３２がボルト１４を介してフット部材２１にも直接支持されるので、センサ３０の支持剛性はさらに向上する。

また、ストッパ突部４１にビード４１ａが形成されるので、ストッパ突部４１の強度が充分に確保される。

また、ストッパ突部４１がセンサ３０に対してシートクッション１１の周方向外側に配置されるので、（具体的には、レール部２０の前端部２０ａではストッパ突部４１はセンサ３０の前、後端部２０ｂではストッパ突部４１はセンサ３０の後ろ）各ストッパ突部４１がセンサ３０のカバーとして機能する。それゆえ、万が一、乗員の脚がセンサ３０の近傍に位置しても、ストッパ突部４１によって乗員の脚がセンサに接触することが抑制される。

また、ストッパ突部４１は、車幅方向に広いので、例えばセンサ本体３２に対して荷重受部３３が車幅方向に傾斜するように変位しても、当該変位によってストッパ突部４１の先端の車幅方向両端がストッパ受部４２に接触する。それゆえ、荷重受部３３が車幅方向に傾斜するように変位しても、その変位が大きくなることが抑制される。

つぎに、本発明の第２の実施形態に係るセンサの取付構造を、図８を用いて説明する。なお、第１の実施形態と同様な機能を有する構成は、同一の符号を付して説明を省略する。本実施形態では、規制機構４０の構造が第１の実施形態と異なる。他の構造は、第１の実施形態と同様である。上記異なる点について具体的に説明する。

図８は、本実施形態のレール部２０の前端部２０ａの要部を示す断面図である。図８に示すように、ストッパ突部４１は、ブラケット２４の前端に形成されており、ライザ２２に向かって延びている。ライザ２２の前端は、ストッパ突部４１の先端と向かい合う位置まで延びている。ライザ２２においてストッパ突部４１の先端と向かい合う部位がストッパ受部４２となっている。レール部２０の後端部２０ｂに設けられる規制機構４０では、ストッパ突部４１は、ブラケット２４の後端に形成されている。ストッパ受部４２は、ライザ２２の後端に形成されている。本実施形態であっても第１の実施形態と同様な効果を得ることができる。

なお、第１，２の実施形態では、上下方向Ｂと交差する方向の一例として、モーメント荷重が前後方向Ｃに作用する場合を説明したが、これに限定されない。例えば、ストッパ突部４１は、センサ３０に対して車幅方向横に配置されてもよい。この場合、荷重受部に車幅方向に沿うモーメント荷重が作用しても、荷重受部の変位は許容範囲で抑えられる。

本発明の第１の実施形態に係るセンサの取付構造が採用される車両用のシートを示す斜視図。 図１に示された車幅方向左側に配置されるレール部を拡大して示す斜視図。 図２に示されたレール部を前方から見た状態を示す正面図。 図２に示されたレール部の前端部を車幅方向外側から内側に向かって見た状態を示す側面図。 図３に示されるＦ５−Ｆ５線に沿って示すレール部の前端部を示す断面図。 図５に示された荷重受部がモーメント荷重によって前後方向に傾斜するように変位した状態を示す断面図。 図２に示されたレール部の後端部を車幅方向外側から内側に向かって見た状態を示す側面図。 本発明の第２の実施形態に係るセンサ取付構造が採用される車両用のシートのレール部の前端部の要部を示す断面図。

符号の説明

２２…ライザ（下部取付部材）、２４…ブラケット（上部取付部材）、３０…センサ、３３…荷重受部、４１…ストッパ突部、４２…ストッパ受部、Ｓ…隙間。

Claims (1)

1. 被検出体の重さを受けて上下方向に変位する荷重受部が設けられて前記重さを計測するとともにシートの下部に配置されるセンサと、
   前記荷重受部を支持するとともに前記被検出体の重さを前記荷重受部に伝達する上部取付部材と、
   前記センサの下部を支持するとともに前記上部取付部材と向かい合う下部取付部材と、
   前記上部取付部材または前記下部取付部材のうちいずれか一方に一体に設けられて他方に向かって突出する板状のストッパ突部と、
   前記上部取付部材と前記下部取付部材とのうち他方に設けられて前記ストッパ突部と向かい合い、かつ、前記ストッパ突部との間に前記荷重受部の上下方向に沿う変位を妨げないとともに前記荷重受部が上下方向と交差する方向に沿って許容範囲を越えて変位しないように規制する隙間が規定されるストッパ受部と
   を備え、
   前記ストッパ部は、前記センサのカバーとして機能するよう前記センサに対してシートクッションの周方向外側に配置される共に上下方向に沿ったビードを有している
   ことを特徴とするセンサの取付構造。

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