JP4816157B2 - Strain detector - Google Patents
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Description
本発明は、車両用シート等の荷重を測定するための歪検出装置に関するものである。 The present invention relates to a strain detection device for measuring a load on a vehicle seat or the like.
以下、従来の歪検出装置について説明する。 Hereinafter, a conventional strain detection apparatus will be described.
従来の歪検出装置は、複数の貫通孔を有する板状の起歪体と、この起歪体の貫通孔の間に配置され歪量に応じて抵抗値が変化する抵抗素子と、この抵抗素子に結線された信号処理回路とを備えている。 A conventional strain detection device includes a plate-like strain generating body having a plurality of through holes, a resistance element that is disposed between the through holes of the strain generating body and has a resistance value that varies depending on the amount of strain, and the resistance element. And a signal processing circuit connected to each other.
この歪検出装置を、例えば、車両用シートと床面部との間に取り付ければ、車両用シートに座る人員の荷重を測定することができる。起歪体に設けた複数の貫通孔の内、内側の貫通孔に車両用シートの一部を挿入して起歪体と車両用シートとを連結し、外側の貫通孔に床面部の一部を挿入して起歪体と床面部とを連結して取り付ける(例えば、車両用シートの一部や床面部の一部をネジ部とし、起歪体を介してナットで締めて取り付ける)。そうすると、車両用シートに荷重が加わった際、起歪体が歪んで抵抗素子の抵抗値が変化するので、これを信号処理回路で処理することによって荷重を測定することができる。この場合、起歪体は車両用シートと床面部との両方に連結されているので、圧縮方向に対する荷重と引張方向に対する荷重を測定することができる。 For example, if the strain detection device is attached between the vehicle seat and the floor portion, the load of the person sitting on the vehicle seat can be measured. Among the plurality of through holes provided in the strain body, a part of the vehicle seat is inserted into the inner through hole to connect the strain body and the vehicle seat, and a part of the floor portion is connected to the outer through hole. To insert and connect the strain generating body and the floor surface portion (for example, a part of the vehicle seat or a part of the floor surface portion is used as a threaded portion and tightened with a nut via the strain generating body). Then, when a load is applied to the vehicle seat, the strain generating body is distorted and the resistance value of the resistance element changes, so that the load can be measured by processing this with a signal processing circuit. In this case, since the strain body is connected to both the vehicle seat and the floor portion, the load in the compression direction and the load in the tension direction can be measured.
このような起歪体の形状としては板形状の他に円筒形状のものもあるが、共に、複数の取り付け部品を組み合わせて歪検出装置を取り付けているものである。 As the shape of such a strain generating body, there is a cylindrical shape in addition to a plate shape, and both are those in which a strain detecting device is attached by combining a plurality of attachment parts.
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献1や特許文献2が知られている。
上記従来の歪検出装置では、歪検出装置の取り付けにおいて、複数の取り付け部品が必要となり、組み立ての作業効率や使い勝手が悪いという問題点を有していた。 The above-described conventional strain detection device has a problem in that a plurality of mounting parts are required for mounting the strain detection device, and the assembly work efficiency and usability are poor.
本発明は上記問題点を解決するもので、取り付け部品が少なく、作業効率や使い勝手の良い歪検出装置を提供することを目的としている。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a strain detection device that has few attachment parts and is easy to work and easy to use.
上記目的を達成するために本発明は、荷重により歪を生じる柱状の起歪体と、前記起歪体の周面に配置され歪量に応じて抵抗値が変化する抵抗素子とを備え、前記起歪体を挟むように前記起歪体の軸方向にネジ部を配置するとともに前記起歪体と前記ネジ部とを互いに一体化するとともに、荷重の方向が、起歪体の軸方向に対して垂直な方向になるように荷重をネジ部に付加し、起歪体のせん断力または曲げモーメントに起因した歪量を検出する構成である。 In order to achieve the above object, the present invention includes a columnar strain generating body that generates strain due to a load, and a resistance element that is disposed on a peripheral surface of the strain generating body and has a resistance value that varies according to the amount of strain. The screw portion is arranged in the axial direction of the strain generating body so as to sandwich the strain generating body, the strain generating body and the screw portion are integrated with each other , and the direction of the load is relative to the axial direction of the strain generating body. In this configuration, a load is applied to the screw portion so as to be in a perpendicular direction, and the amount of strain due to the shear force or bending moment of the strain generating body is detected .
上記構成により、起歪体を挟むように起歪体の軸方向にネジ部を配置するとともに起歪体とネジ部とを互いに一体化しているので、このネジ部を介して、例えば、シートおよび床面部とを連結すれば簡単に取り付けが可能となり、作業効率や使い勝手を向上することができる。 With the above configuration, the screw portion is arranged in the axial direction of the strain generating body so as to sandwich the strain generating body, and the strain generating body and the screw portion are integrated with each other. If it connects with a floor surface part, attachment will become easy and work efficiency and usability can be improved.
以下、本発明の全請求項に記載の発明について図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, the invention described in all claims of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は本発明の一実施の形態における歪検出装置の断面図、図2は同歪検出装置の側面図、図3は同歪検出装置の上面図、図4は同歪検出装置の正面図、図5は同歪検出装置を用いて車両用シートと床面部とを連結したシートユニットの側面図である。 1 is a cross-sectional view of a strain detection device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a side view of the strain detection device, FIG. 3 is a top view of the strain detection device, and FIG. 4 is a front view of the strain detection device. FIG. 5 is a side view of a seat unit in which the vehicle seat and the floor portion are connected using the strain detection device.
図1〜図4において、本発明の一実施の形態における歪検出装置は、荷重により歪を生じる柱状の起歪体2と、この起歪体2の外周面に配置され歪量に応じて抵抗値が変化する抵抗素子と、この抵抗素子に結線され起歪体2の歪量を検出する信号処理回路とを備えている。この起歪体2は軸方向に空洞1を有する筒状とし、この起歪体2を挟むように起歪体2の軸方向である上下にネジ部4を配置している。このネジ部4は、ネジ胴部8の直径よりもネジ頭部10の直径を大きくしており、起歪体2とネジ部4のネジ頭部10とを互いに溶接して接合し一体化している。また、信号処理回路は起歪体2とネジ部4の外周面に取り付けたケース6に配置している。
1 to 4, a strain detection apparatus according to an embodiment of the present invention includes a columnar strain generating body 2 that generates strain due to a load, and a resistance that is arranged on the outer peripheral surface of the strain generating body 2 according to the amount of strain. A resistance element whose value changes and a signal processing circuit which is connected to the resistance element and detects the strain amount of the strain generating body 2 are provided. The strain generating body 2 has a cylindrical shape having a cavity 1 in the axial direction, and screw portions 4 are arranged above and below in the axial direction of the strain generating body 2 so as to sandwich the strain generating body 2. The screw portion 4 has a
この歪検出装置を、例えば、図5に示すように、車両用シート12と床面部14との間に取り付ければ、車両用シート12に座る人員の荷重を測定することができる。
For example, as shown in FIG. 5, if this strain detection device is attached between the
車両用シート12にはその下部にネジ部4のネジ胴部8を挿入する貫通孔を設けており、床面部14には床面18に取り付けたレール部16に上記ネジ胴部8を挿入する貫通孔を設けており、各々の貫通孔の軸方向が床面18に対して垂直方向になるように設けている。一方のネジ胴部8を車両用シート12の貫通孔へ挿入し、他方のネジ胴部8をレール部16の貫通孔へ挿入し、互いにナット20で締め付けて起歪体2およびネジ部4を介して車両用シート12と床面部14とを連結している。
The
そうすると、車両用シート12に荷重が加わった際、荷重方向が起歪体2の軸方向(床面18に対する上下方向)になるようにネジ部4に荷重が付加され、起歪体2の中央が膨らむ。そして、起歪体2の中央の膨らみに起因して抵抗素子の抵抗値が変化するので、これを信号処理回路で処理することによって荷重を測定できる。
Then, when a load is applied to the
上記構成により、起歪体2を挟むようにネジ部4を形成しているので、このネジ部4を介して、例えば、車両用シート12と床面部14とを連結する際に、取り付け部品が少なく簡単に取り付けが可能となり、作業効率や使い勝手を向上することができる。
Since the screw part 4 is formed so as to sandwich the strain generating body 2 with the above configuration, for example, when the
また、起歪体2とネジ部4とは互いに一体化しているので、車両用シート12に荷重が加わった際も起歪体2とネジ部4との境界部における破断を抑制できる。特に、体重検知時の数十kgから車両衝突検知時の1トン程度までは検出能力を損なわずに起歪体2とネジ部4との境界部における破断を抑制でき、さらに、車両破壊に至るような数トン程度の荷重に対しても起歪体2とネジ部4との境界部における破断を抑制できるものである。起歪体2とネジ部4とは溶接して接合し一体化したり、同一材料からなる部材を加工したりしてもよい。起歪体2およびネジ部4の材料としては延性および靭性に富むとともに、溶接性も優れたオーステナイト系の加工硬化特性を有するSUS301、析出硬化性を有するSUS630、あるいは、耐食性および溶接性の良好なフェライト系のSUS430などが挙げられる。尚、前記SUS301、SUS630、SUS430はJIS(日本工業規格)で定められたステンレス規格である。
In addition, since the strain body 2 and the screw portion 4 are integrated with each other, breakage at the boundary portion between the strain body 2 and the screw portion 4 can be suppressed even when a load is applied to the
また、起歪体2は軸方向に貫通孔を有する筒状としているので、起歪体2の歪易さを損なうことなく、起歪体2の外周表面積を大きくして抵抗素子の配置面積を確保でき、かつネジ部4と起歪体2との一体化強度を確保できる。起歪体2が単なる柱状の場合、抵抗素子の配置面積を確保するために起歪体2の直径を大きくすると起歪体2が応力を受けにくくなり感度が低下するが上記構成によればこのようなこともない。さらに、貫通孔の内径に合致するようにネジ部4のネジ頭部10を形成しておけば、起歪体2の軸とネジ部4の軸とを的確に同軸上に位置決めでき、位置ずれに起因した起歪体2の歪の偏りも抑制し感度を向上できる。
In addition, since the strain body 2 has a cylindrical shape having through holes in the axial direction, the outer peripheral surface area of the strain body 2 is increased and the arrangement area of the resistance element is increased without impairing the ease of distortion of the strain body 2. It is possible to ensure the integrated strength between the screw portion 4 and the strain body 2. When the strain generating body 2 has a simple columnar shape, if the diameter of the strain generating body 2 is increased in order to secure the arrangement area of the resistance element, the strain generating body 2 is less susceptible to stress and the sensitivity is lowered. There is no such thing. Furthermore, if the
また、図6〜図8に示すように、車両用シート12にはその下部にネジ部4のネジ胴部8を挿入する貫通孔を設けており、床面部14には床面18に取り付けた支持部22に上記ネジ胴部8を挿入する貫通孔を設けており、各々の貫通孔の軸方向が床面18に対して水平方向になるように設けている。一方のネジ胴部8を車両用シート12の貫通孔へ挿入し、他方のネジ胴部8をレール部16の貫通孔へ挿入し、互いにナット20で締め付けて起歪体2およびネジ部4を介して車両用シート12と床面部14とを連結している。
As shown in FIGS. 6 to 8, the
そうすると、車両用シート12に荷重が加わった際、荷重方向が起歪体2の軸方向に対して垂直な方向になるようにネジ部4に荷重が付加され、起歪体2のせん断力または曲げモーメントに起因して起歪体2が歪む。この起歪体2の歪に起因して抵抗素子の抵抗値が変化するので、これを信号処理回路で処理することによって荷重を測定できる。
Then, when a load is applied to the
なお、起歪体2に配置した抵抗素子のパターン(展開状態のパターン)と出力感度との関係は図9に示すとおりであり、電源電圧(Vcc)とグランド電極(GND)との間に接続した出力電圧(V+)と出力電圧(V−)から、起歪体2の歪に応じた抵抗素子のパターンR1、R2、R3、R4より、所定の出力感度を得ることができる。出力感度は、パターンR1、R4とパターンR2、R3とを起歪体2の外周面において互いに対向するように配置し、かつ、例えば、パターンR1、R4を起歪体2の下側に配置(取付の回転角度を0度)し、パターンR2、R3を起歪体2の上側に配置(取付の回転角度を180度)すれば最も大きくなる。 The relationship between the resistance element pattern (deployed pattern) arranged on the strain body 2 and the output sensitivity is as shown in FIG. 9 and is connected between the power supply voltage (Vcc) and the ground electrode (GND). From the output voltage (V +) and the output voltage (V−), a predetermined output sensitivity can be obtained from the resistance element patterns R1, R2, R3, and R4 according to the strain of the strain generating body 2. The output sensitivity is such that the patterns R1 and R4 and the patterns R2 and R3 are arranged so as to face each other on the outer peripheral surface of the strain generating body 2 and, for example, the patterns R1 and R4 are disposed below the strain generating body 2 ( If the rotation angle of attachment is 0 degree) and the patterns R2 and R3 are arranged on the upper side of the strain body 2 (the rotation angle of attachment is 180 degrees), the maximum value is obtained.
以上のように本発明にかかる歪検出装置は、取り付け部品が少なく取り付けが簡単で、作業効率や使い勝手が良く、荷重を測定するセンサとして各種の機器に適用できる。 As described above, the strain detection device according to the present invention has few attachment parts, is easy to install, has good work efficiency and convenience, and can be applied to various devices as a sensor for measuring a load.
2 起歪体
4 ネジ部
6 ケース
8 ネジ胴部
10 ネジ頭部
12 車両用シート
14 床面部
16 レール部
18 床面
20 ナット
22 支持部
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