JP5233622B2 - 車両シート用乗員荷重センサ - Google Patents

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Description

本発明は、車両のシートに着座している乗員の荷重を測定する車両シート用乗員荷重センサに関し、より詳細には電磁波ノイズの影響を低減するセンサのシールド構造に関する。
近年、シートベルトやエアバッグ等の各種安全装置の性能を向上させるため、車両シートに着座している乗員の体重に合わせてこれらの安全装置の動作をコントロールする場合がある。乗員の体重すなわち荷重を測定する手段として、歪ゲージを利用してシートフレームなどの微小な変形を検出する方式のセンサが知られている。歪ゲージは、わずかな形状変化を電気抵抗の変化として検出し微弱な電気信号を出力するものであり、電気信号を増幅するアンプ基板を併用するのが一般的になっている。一方、車両内では、エンジンの点火ノイズを始めとして、駆動機器や照明機器などからさまざまな電磁波ノイズが放射されている。このため、センサへの電磁波ノイズの影響を低減するシールド構造が用いられる。シールド構造は、所望されるシールド性能に応じた板厚の金属性シールド部材を用いてアンプ基板を始めとする電子回路を覆い、電磁波ノイズの空間伝搬を遮断するものである。
本願出願人は、この種のセンサおよびシールド構造の一例を特許文献1に開示している。特許文献1の車両のシート用乗員荷重センサのノイズシールド構造は、フロア側固定部材およびシート側固定部材の一方にその両端部が固定され他方にその中央部が固定された起歪体と、起歪体に貼付された歪ゲージと、歪ゲージからの出力を増幅するアンプ基板と、起歪体の側方にアンプ基板を配するための金属製のブラケットとを備え、アンプ基板の一面がブラケットによって覆われ、他面が金属箔のグランドパターンによって覆われていることを特徴としている。
特許文献1のシールド構造によれば、アンプ基板の両面がブラケットとグランドパター
ンとで覆われるため、電磁波ノイズの影響を低減できる。また、歪ゲージとアンプ基板との距離を極めて短くできて省スペースを図ることができる。さらに、取付け用のブラケットと、アンプ基板内の電子回路のグランドパターンとをシールド構造に兼用しているので、シールド用の専用部品を必要とせず、部品点数を減少させてコストダウンを達成することができる。
特開2008-134226号公報
ところで、電磁波ノイズに対するシールド性能は、特定の部材のみにより実現されるのではなく、周囲に配置される全ての金属体の総合的な作用として実現される。特許文献1のシールド構造では、ブラケットとグランドパターンだけでなく、金属製のフロア側固定部材やシート側固定部材もシールド性能に寄与している。したがって、これらの固定部材の形状や配置が変われば、シールド性能は当然変化する。例えば、シートフレームやシート移動用レールの構造上の都合などにより、ブラケットを用いて起歪体をかさ上げした場合、アンプ基板の下側の空間が拡がって電磁波ノイズが侵入しやすくなる。すると、グランドパターンのような金属箔では厚さが不足して十分なシールド性能が得られず、電磁波ノイズが荷重検出性能に影響を及ぼすおそれが生じる。
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、従来の小形軽量かつ低コストという特
長を維持しつつ、電磁波ノイズに対して従来よりも高く安定したシールド性能を有する車両シート用乗員荷重センサを提供することを解決すべき課題とする。
上記課題を解決する請求項1に係る車両シート用乗員荷重センサの発明は、車両のフロアにシートを固定するためのフロア側固定部材とシート側固定部材との間に介在され、前記シートに着座している乗員の荷重を測定する車両シート用乗員荷重センサにおいて、前記フロア側固定部材および前記シート側固定部材の一方に形成された取付け面に、該取付け面から所定隙間を置いて両端部で固定される起歪体と、該起歪体に垂直方向に固定され前記フロア側固定部材および前記シート側固定部材の他方に固定される連結部材と、前記起歪体に貼付された歪ゲージと、前記起歪体より側方に延在する基板取付け部を有する金属製のブラケットと、該ブラケットの前記基板取付け部に前記起歪体と並設されて、前記歪ゲージからの信号を増幅するアンプ基板と、を備え、前記アンプ基板の両面が前記ブラケットによって覆われ、あるいは、前記アンプ基板の一方の片面が前記ブラケットによって覆われかつ他方の片面が金属製の前記フロア側固定部材および前記シート側固定部材のいずれかによって覆われていることを特徴とする。
請求項2に係る発明は、請求項1において、前記アンプ基板の一方の片面が前記ブラケットによって覆われ、かつ、他方の片面が前記フロア側固定部材および前記シート側固定部材のいずれかに一体的に形成されて前記起歪体より前記側方に延在するシールド部によって覆われていることを特徴とする。
請求項3に係る発明は、請求項2において、前記アンプ基板の端面が、前記ブラケットおよび前記シールド部のいずれかの延在端が折り曲げられて形成された端面シールド部によって覆われていることを特徴とする。
請求項4に係る発明は、請求項1において、前記アンプ基板の両面および端面が、前記起歪体より側方に延在したのち2回折り曲げられて断面コ字状とされた前記ブラケットによって覆われていることを特徴とする。
請求項5に係る発明は、請求項1〜4のいずれか一項において、前記フロア側固定部材は、前記フロアに固定されているロアレールに移動可能に支持されるアッパレール、または、該アッパレールと前記起歪体との間に介在されるかさ上げ部材であることを特徴とする。
請求項1に係る発明によると、アンプ基板の両面がブラケットによって覆われ、あるいは、アンプ基板の一方の片面がブラケットによって覆われかつ他方の片面が金属製のフロア側固定部材およびシート側固定部材のいずれかによって覆われている。つまり、アンプ基板の両面が金属製板材で覆われたシールド構造となっている。したがって、アンプ基板の片面を薄い金属箔のグランドパターンで覆った従来構成よりもシールド性能が向上し、強い電磁波ノイズに対しても安定したシールド効果が生じる。
また、上記の効果を得るために、ブラケットおよびフロア側固定部材およびシート側固定部材のいずれか1つを構造変更すればよく、起歪体、連結部材、歪ゲージ、アンプ基板などは従来の構造を踏襲することができる。したがって、センサが従来から有していた小形軽量かつ低コストという特長を維持できる。
請求項2に係る発明によると、アンプ基板の一方の片面は従来と同様にブラケットによって覆われ、かつ、他方の片面がフロア側固定部材およびシート側固定部材のいずれかに
一体的に形成されて起歪体より側方に延在するシールド部によって覆われている。つまり、ブラケットには従来品を使用でき、シールド部はフロア側固定部材およびシート側固定部材のいずれかと一体に形成できる。したがって、センサを構成する部品点数は増加せず、最小限の構造変更で対応できるため、コストアップを抑制することができる。
請求項3に係る発明によると、アンプ基板の端面が、ブラケットおよびシールド部のいずれかに形成された端面シールド部によって覆われている。したがって、アンプ基板はその両面に加えて端面までが金属性板材で覆われ、シールド性能が一層向上しかつ安定する。また、端面シールド部は、部材の曲げ加工など単純な工程により形成できるので、ほとんどコストアップを生じない。
請求項4に係る発明によると、アンプ基板の両面および端面が断面コ字状のブラケットによって覆われるので、請求項3と同様にシールド性能が一層向上しかつ安定する。また、断面コ字状のブラケットは、部材の曲げ加工など単純な工程により形成できるので、コストアップを抑制することができる。
請求項5に係る発明によると、フロア側固定部材は、フロアに固定されているロアレールに移動可能に支持されるアッパレール、または、アッパレールと起歪体との間に介在されるかさ上げ部材とされている。本発明は、ロアレールおよびアッパレールによりスライド移動するシートに適用することができる。とりわけ、アッパレールの上側にかさ上げ部材を追加し、さらにその上側に乗員荷重センサおよびシート側固定部材を設ける構成に好適である。なぜなら、かさ上げ部材の高さ分だけセンサとフロアとの間隔が拡がって、センサに到達する電磁波ノイズの強度が増加するので、より高いシールド性能でアンプ基板への電磁波ノイズの侵入を低減することが効果的となるからである。
本発明を実施するための最良の形態である第1実施形態を、図1〜図6を参考にして説明する。図1は本発明の車両シート用乗員荷重センサが用いられるシート装置の斜視図であり、図2はシート装置下部の部分拡大斜視図である。車両シート用乗員荷重センサ11は、シート101に着座している乗員の荷重を測定するものであり、シートフレーム3の下側各隅に合計で4個介在されている。シート101は、シートスライド機構102により前後方向に移動可能とされている。シートスライド機構102は、車両フロア100に固定されて前後方向に延在する一対のロアレール103、およびロアレール103に移動可能に支持されるアッパレール2などにより構成されている。アッパレール2およびシートフレーム3は鋼板製であり、前者2がフロア側固定部材に相当し、後者3がシート側固定部材に相当している。
次に、車両シート用乗員荷重センサ11の詳細な構成について説明する。図3は第1実施形態の車両シート用乗員荷重センサ11の斜視図であり、図4はセンサ11の分解斜視図である。また、図5は図3のA−A方向からみたセンサ11の縦断面図であり、図6は図3のB−B方向からみたセンサ11の横断面図である。車両シート用乗員荷重センサ11は、起歪体4、起歪体4の下面に貼付された歪ゲージ51,52、起歪体4の中央部およびシートフレーム3に固定される連結軸6、起歪体4の上面に固定されるブラケットとしてのアッパブラケット7、アッパブラケット7の基板取付け部71に取り付けられるアンプ基板8、で構成されている。
図4に示されるように、起歪体4は略矩形の金属性板材で形成され、長手方向の両端部にそれぞれ端部穴41、42が穿設され、中央部に中央穴43が穿設されている。両端部穴41、42の間隔は、アッパレール2の両端部にそれぞれ上向きに立設された2本の固定軸28の間隔と一致している。
起歪体4の各端部穴41、42は、第1および第2ロアブラッケト21、22を用いてアッパレール2の各固定軸28に固定されている。図4の左側の第1ロアブラケット21は、所定厚さDで円形のベース部23と、ベース部23から縮径されて上方に突出する中軸部24と、中軸部24からさらに縮径されて上方に突出する上軸部25と、軸心に貫通する取付け穴26とで形成されている。一方、図4の右側の第2ロアブラケット22は、所定厚さで円形のベース部23と、ベース部23から大きく縮径されて上方に突出する上軸部27と、軸心に貫通する取付け穴26とで形成されている。図5に示されるように、起歪体4は両ロアブラケット21、22に対して上側から係入されている。詳述すると、起歪体4下面が両ロアブラケット21,22のベース部23上面に当接し、起歪体4の一方の端部穴41が第1ロアブラケット21の中軸部24に圧入され、他方の端部穴42が第2ロアブラケット22の上軸部27に遊嵌されている。ブラケット側の軸部24、27の径を変え、一方の端部穴41を圧入とし他方の端部穴42を遊嵌としたのは、製造上の寸法公差を吸収するためである。
さらに、図5に示されるように、第1および第2ロアブラケット21,22の取付け穴26は、起歪体4とともにアッパレール2の固定軸28に上側から嵌入される。両ロアブラケット21,22のベース部23下面は、アッパレール2の上面すなわち取付け面29上に着座される。固定軸28の先端に刻設されたねじ部にはナット281が上側から螺着され、後述するアッパブラケット7の固定部72、73および起歪体4を一括して押圧する。これにより、起歪体4は、アッパレール2の取付け面29に対し、両ロアブラケット21,22のベース部23の厚さ分の隙間Dを置いて両端部で固定される。
一方、起歪体4の中央穴43は、連結軸6を用いてシートフレーム3に固定されている。図4に示されるように、連結軸6は、両ロアブラケット21,22のベース部23より薄くて円形のフランジ部61と、フランジ部61から縮径されて上方に突出する中軸部62と、中軸部62からさらに縮径されて上方に突出する先軸部63と、先軸部63からさらに縮径されて雄ねじが形成され上方に突出する固定ねじ部64とで形成されている。図5に示されるように、起歪体4の中央穴43に連結軸6の中軸部62が下側から圧入され、フランジ部61上面が起歪体4下面に当接している。そして、先軸部63に環状のセンタブラケット65が上方から圧入されることにより、連結軸6はフランジ部61とセンタブラケット65とで起歪体4を挟着し、言い換えれば、連結軸6が起歪体4に固定される。
さらに、連結軸6の固定ねじ部64が、シートフレーム3に連結されて固定されている。詳述すると、シートフレーム3側には連結穴31が穿設されており、シートフレーム3の底面が連結面39とされている、連結軸6の固定ねじ部64は、連結穴31に下側から嵌入され、シートフレーム3の連結面39がセンタブラケット65上面に当接する。固定ねじ部64にはナット66が上側から螺着されて連結面39をセンタブラケット65に圧接し、連結軸6がシートフレーム3に固定される。
これまでの説明を要約すると、起歪体4は、その両端部がアッパレール2に固定され、その中央部が連結軸6でシートフレーム3に固定されている。したがって、乗員がシート101に着座すると荷重が連結軸6を介して起歪体4に作用し、起歪体4の中央部が下方に撓む。このとき、起歪体4の第1および第2ロアブラケット21、22と連結軸23との各間の下面に歪が発生し、第1、第2ロアブラケット21、22に近い側で圧縮歪、連結軸6に近い側で引張歪が生じるようになっている。この圧縮歪および引張歪を検出するために、起歪体4の両端部と中央部との各間の下面、すなわち第1および第2ロアブラケット21、22と連結軸6との各間の下面に歪ゲージ51、52が貼付されている。各歪ゲージ51,52は、ハーフブリッジを構成する2素子をそれぞれ有している。両ハーフ
ブリッジはアンプ基板内でフルブリッジに結線されて、高感度な荷重測定が行えるようになっている。
起歪体4の両端部穴41、42の周辺上面には、図4に示されるように、鋼板製のアッパブラケット7が組み付けられている。アッパブラケット7は板状の部材で、矩形の一隅をテーパ状に切り取った略五角形の基板取付け部71と、基板取付け部71の長手方向の両端からそれぞれ幅方向に並行に延設される固定部72,73と、で形成されている。各固定部72、73には、それぞれ固定穴74,75が穿設されている。各固定穴74,75には、起歪体4の両端部穴41、42から突き出た第1および第2ブラケット21、22の上軸部25、27が圧入されている。したがって、アッパブラケット7の固定部72、73は起歪体4の両端部穴41、42の上側に位置し、基板取付け部71は、図6に示されるように起歪体4より側方に延在している。このように、アッパブラケット7が固定部72、73以外で起歪体4と重ならない構成とすることにより、起歪体4の変形に影響を及ぼすことを防止して、正確な測定が行えるようになっている。
アッパブラケット7の基板取付け部71の下側には、例えばPBT(ポリブチレンテレフタレート)樹脂製のアンプケース81が起歪体4と並んで取り付けられている。アンプケース81をPBT樹脂製とすることにより、従来のアルミニウム製よりも軽量化、低コスト化が可能になる。アンプケース81の内部には、アンプ基板8および、アンプ基板8と歪ゲージ51,52とを接続する図略のFPC基板が収納されている。さらに、アンプケース81には、アンプ基板8の出力を図略の電子制御ユニットに送信するための通信線を接続するコネクタ82が設けられている。
アンプケース81の下側には、図6に示されるようにシールド部91が配置されている。シールド部91は、アッパレール2と同じ鋼板製で一体に形成されており、アッパレール2の図中右上の上縁部から図中右方に向けて延在している。シールド部91は、アッパブラケット7の基板取付け部71と並行し、アンプケース81の下側を通り抜け、基板取付け部71と概ね同じ延在長Lまで延在している。
次に、上述のように構成された第1実施形態の車両シート用乗員荷重センサ11の動作、作用について説明する。乗員がシート101に着座すると、荷重に対応して4個のセンサ11の各起歪体4が撓み、歪ゲージ51、52の電気抵抗が変化して微弱な電圧信号が出力される。この電圧信号は、アンプ基板8のフルブリッジで増幅され、A/D変換回路
でデジタル信号に変換され、コネクタ82を経由して電子制御ユニットに送信される。電子制御ユニットでは、4個のセンサ11からのデジタル信号を加算することにより、乗員の荷重を求めることができる。
ここで、アンプ基板8の上面はアッパブラケット7の基板取付け部71によって覆われ、下面はシールド部91によって覆われており、アンプ基板8の両面が金属製板材で覆われたシールド構造となっている。したがって、アンプ基板の片面を薄い金属箔のグランドパターンで覆った従来構成よりもシールド性能が向上し、強い電磁波ノイズに対しても安定したシールド効果が生じ、精度低下などの影響は生じない。なお、歪ゲージ51、52に関しては、金属製の起歪体4の下面に貼付されてその下側に金属製のアッパレール2が配置されており、十分なシールド性能が確保されている。
また、シートフレーム3、起歪体4、歪ゲージ51、52、連結部材6、アッパブラケット7、アンプ基板8などに従来品を用いることができ、シールド部91はアッパレール2と一体に形成できる。したがって、センサ11を構成する部品点数は増加せず、従来から有していた小形軽量かつ低コストという特長を維持できる。
次に、第1実施形態を応用した第2〜第4実施形態について、図7〜図9を参考にしな
がら、主として第1実施形態と異なる部分を説明する。図7〜図9はそれぞれ、第2〜第4実施形態の車両シート用乗員荷重センサ12〜14の横断面図である。第2〜第4実施形態において、起歪体4、歪ゲージ51、52、連結部材6、アッパブラケット7、アンプ基板8の各部材は、第1実施形態と同一である。
第2実施形態のセンサ12では、起歪体4の取付け方法が第1実施形態から上下反転している。すなわち、起歪体4の両端部の各端部穴がシートフレーム3の底面に下向きに立設された固定軸に固定され、起歪体4の中央部の中央穴が連結軸6を用いてアッパレール2に固定されている。またこれに付随して、第1および第2ロアブラケットやアッパブラケットの配置も上下反転している。さらに図7に示されるように、アンプ基板8およびアンプケース81はアッパブラケットの基板取付け部71の上側に取り付けられている。そして、シールド部92は、シートフレーム3の底面が図中右方に向けて延設されアンプケース81の上側を通るように形成されている。
第2実施形態のセンサ12によれば、第1実施形態と同様にアンプ基板8の両面が金属製板材で覆われてシールド性能が向上し、かつ、大部分の部材に従来品を用いることができて、小形軽量かつ低コストという特長を維持できる。
第3実施形態のセンサ13では、第2実施形態のシールド部92の図中右側の延在端が下方に折り曲げられて端面シールド部93が形成されている。端面シールド部93はアンプ基板8の端面89を覆っている。
第3実施形態のセンサ13によれば、アンプ基板8の両面に加えて端面89までが金属性板材で覆われ、シールド性能が一層向上しかつ安定する。
第4実施形態のセンサ14では、第1実施形態のシールド部91に代えて、断面コ字状に形成されたアッパブラケット70が設けられている。図9に示されるように、アッパブラケット70は、起歪体4より図中右方に延在してアンプ基板8の上方を通リ抜けたのち下方に折り曲げられ、さらに左方に折り曲げられてアンプ基板8の下方を通り起歪体4の方向へ戻るように形成されている。
第4実施形態のセンサ14によれば、アンプ基板8の両面および端面89がアッパブラケット70によって覆われるので、請求項3と同様にシールド性能が一層向上しかつ安定する。
さらに、第2〜第4実施形態において、シールド部92、端面シールド部93、断面コ字状に形成されたアッパブラケット70は、いずれも単純な工程により形成できるので、コストアップを抑制することができる。
次に、シート側固定部材の異なる第5実施形態について、図10を参考にして説明する。図10は、かさ上げ部材上に設けられた第5実施形態の車両シート用乗員荷重センサ15を模式的に説明する側面図である。図示されるように、第5実施形態では、付設されたかしめピンなどの逃げ対象物201を避けるため、アッパレール20に上にかさ上げ部材としてかさ上げブラッケット202およびかさ上げブッシュ203が追加されている。そして、かさ上げブラッケット202とシートフレーム30との間、およびかさ上げブッシュ203とシートフレーム30との間に車両シート用乗員荷重センサ15が介在されている。図10では、センサ15を構成する起歪体4の両端部が各かさ上げ部材202、203に固定され、中央部がシートフレーム30に固定された態様が例示されている。センサ15は、図6〜図9に示される第1〜第4実施形態のセンサ11〜14のアッパレール2をか
さ上げ部材202、203に置き換えたものとすることができる。
第5実施形態のセンサ15によれば、起歪体4およびシートフレーム30が、かさ上げ部材202、203の高さH分だけ高く配置される。したがって、高さH分だけ起歪体4とフロア100との間隔が拡がって、センサ15に到達する電磁波ノイズの強度が増加する。これに対し、センサ15はそのアンプ基板の両面が金属製板材で覆われたシールド構造となっているので、電磁波ノイズの侵入が効果的に抑制される。
なお、各実施形態において、アッパレール2、シートフレーム3、アッパブラケット7は鋼板製としたが、これに限定されず例えばアルミ合金製のものでもよい。
本発明の車両シート用乗員荷重センサが用いられるシート装置の斜視図である。 図1のシート装置下部の部分拡大斜視図である。 第1実施形態の車両シート用乗員荷重センサの斜視図である。 図3の乗員荷重センサの分解斜視図である。 図3のA−A方向からみた乗員荷重センサの縦断面図である。 図3のB−B方向からみた乗員荷重センサの横断面図である。 第2実施形態の車両シート用乗員荷重センサの横断面図である。 第3実施形態の車両シート用乗員荷重センサの横断面図である。 第4実施形態の車両シート用乗員荷重センサの横断面図である。 かさ上げ部材上に設けられた第5実施形態の車両シート用乗員荷重センサを模式的に説明する側面図である。
符号の説明
11、12、13、14、15:車両シート用乗員荷重センサ
2、20:アッパレール(フロア側固定部材)
21:第1ロアブラケット 22:第2ロアブラケット
202:かさ上げブラケット(かさ上げ部材)
203:かさ上げブッシュ(かさ上げ部材)
3、30:シートフレーム(シート側固定部材)
4:起歪体 41、42:端部穴 43:中央穴
51、52:歪ゲージ
6:連結軸(連結部材) 65:センタブラケット
7、70:アッパブラケット
71:基板取付け部 72、:73固定部
74、75:固定穴
8:アンプ基板 81:アンプケース 82:コネクタ 89:端面
91、92:シールド部 93:端面シールド部
L:アッパブラケットおよびシールド部の延在長
D:起歪体とアッパレールとの隙間
H:かさ上げブラケットおよびかさ上げブッシュの高さ

Claims (5)

  1. 車両のフロアにシートを固定するためのフロア側固定部材とシート側固定部材との間に介在され、前記シートに着座している乗員の荷重を測定する車両シート用乗員荷重センサにおいて、
    前記フロア側固定部材および前記シート側固定部材の一方に形成された取付け面に、該取付け面から所定隙間を置いて両端部で固定される起歪体と、
    該起歪体に垂直方向に固定され前記フロア側固定部材および前記シート側固定部材の他方に固定される連結部材と、
    前記起歪体に貼付された歪ゲージと、
    前記起歪体より側方に延在する基板取付け部を有する金属製のブラケットと、
    該ブラケットの前記基板取付け部に前記起歪体と並設されて、前記歪ゲージからの信号を増幅するアンプ基板と、を備え、
    前記アンプ基板の両面が前記ブラケットによって覆われ、あるいは、前記アンプ基板の一方の片面が前記ブラケットによって覆われかつ他方の片面が金属製の前記フロア側固定部材および前記シート側固定部材のいずれかによって覆われていることを特徴とする車両シート用乗員荷重センサ。
  2. 請求項1において、前記アンプ基板の一方の片面が前記ブラケットによって覆われ、かつ、他方の片面が前記フロア側固定部材および前記シート側固定部材のいずれかに一体的に形成されて前記起歪体より前記側方に延在するシールド部によって覆われていることを特徴とする車両シート用乗員荷重センサ。
  3. 請求項2において、前記アンプ基板の端面が、前記ブラケットおよび前記シールド部のいずれかの延在端が折り曲げられて形成された端面シールド部によって覆われていることを特徴とする車両シート用乗員荷重センサ。
  4. 請求項1において、前記アンプ基板の両面および端面が、前記起歪体より側方に延在したのち2回折り曲げられて断面コ字状とされた前記ブラケットによって覆われていることを特徴とする車両シート用乗員荷重センサ。
  5. 請求項1〜4のいずれか一項において、前記フロア側固定部材は、前記フロアに固定されているロアレールに移動可能に支持されるアッパレール、または、該アッパレールと前記起歪体との間に介在されるかさ上げ部材であることを特徴とする車両シート用乗員荷重センサ。
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