JP5370019B2

JP5370019B2 - 重量センサ

Info

Publication number: JP5370019B2
Application number: JP2009205471A
Authority: JP
Inventors: 基樹緒方; 孝昭小川; 和宏野村
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2009-09-07
Filing date: 2009-09-07
Publication date: 2013-12-18
Anticipated expiration: 2029-09-07
Also published as: JP2011058813A

Description

本発明は、車両用シート等の重量を測定するための重量センサに関するものである。

従来のこの種の重量センサは図８〜図１２に示すように構成されていた。

図８は従来の重量センサの分解斜視図、図９は同重量センサの側断面図、図１０は同重量センサの絶縁基板における保護層を取り外した状態を示す下面図、図１１は同重量センサにおける第１の取付部材の下面図、図１２は同重量センサにおける第２の取付部材の上面図である。

図８〜図１２において、１１は略正方形形状のニッケルを重量％で約０．１％含有するステンレスからなる絶縁基板で、この絶縁基板１１の下面には図１０に示すように、銀からなる電源電極１２、一対の出力電極１３、ＧＮＤ電極１４、４つの圧縮側歪抵抗素子１５および引張側歪抵抗素子１６を回路部１７により電気的に接続するように設けることによりブリッジ回路を構成している。さらに、前記絶縁基板１１には４つの頂点の外周端部に位置して上面から下面にわたって固定孔１８を設けるとともに、略中央に上面から下面にわたって検出孔１９を設けている。２０はニッケルを重量％で約４％含有するステンレス材料からなる押圧部材で、この押圧部材２０は、前記絶縁基板１１の検出孔１９の上面近傍を押圧する当接部２１を設けるとともに、下部の外側面にわたって雄ネジ２２を設けている。

また、押圧部材２０における長手方向の中央外側面に位置して廻り止め突部２３を設けるとともに、上面の外側面にわたって、取付用雄ネジ２４を設けている。２５は金属からなる第１の取付部材で、この第１の取付部材２５は、略中央に押圧部材挿通孔２６を設けるとともに、図１１に示すように、この押圧部材挿通孔２６の下面周囲に位置して切削または圧造により形成したストッパ２７を設けている。

また、前記第１の取付部材２５の４つの頂点には上面から下面にわたって固定孔２８を設けるとともに、第１の取付部材２５における下面の４つの固定孔２８の周囲に位置して突起状で互いに同一平面状になるように挟持当接部２９を設けている。さらに、前記第１の取付部材２５の上面には挿通孔２６の上側に位置して段差からなる６角形状の係止部３０を設けており、この係止部３０に前記押圧部材２０における廻り止め突部２３を係止させている。さらに、前記第１の取付部材２５における押圧部材挿通孔２６を介して押圧部材２０における雄ネジ２２を前記絶縁基板１１における検出孔１９に挿通し、下方に突出した雄ネジ２２を、ナットからなる固定部材３１に螺合せしめて、固定している。

３２は金属からなる第２の取付部材で、この第２の取付部材３２は略中央上面から下方に向かってストッパ穴３３を設けており、このストッパ穴３３に押圧部材２０における雄ネジ２２からなる下部を収納している。また、前記第２の取付部材３２におけるストッパ穴３３の上面周囲に位置して圧造により形成した４つのストッパ３４を設けている。そしてこの第２の取付部材３２における４つのストッパ３４は、このストッパ３４の無い部分に対向する位置に絶縁基板１１における圧縮側歪抵抗素子１５および引張側歪抵抗素子１６が配設されるように設けている。

さらに、前記第２の取付部材３２の４つの頂点には上面から下面にわたって固定孔３５を設けるとともに、第２の取付部材３２における上面の４つの固定孔３５の周囲に位置して突起状で互いに同一平面状になるように挟持当接部３６を設けている。そして、第１の取付部材２５における４つの固定孔２８、絶縁基板１１における４つの固定孔１８および第２の取付部材３２における４つの固定孔３５の各々に４つのネジからなる固定部材３７を挿通させている。そして、この固定部材３７に４つのナット３８を螺合させることにより、第１の取付部材２５における挟持当接部２９と、第２の取付部材３２における挟持当接部３６とにより絶縁基板１１を挟持することにより、絶縁基板１１における検出孔１９の周囲を、前記第１の取付部材２５および第２の取付部材３２に対して上下方向に変位可能に構成している。

３９は回路基板で、この回路基板３９は下面にＩＣ４０を実装するとともに、このＩＣ４０を金線とシリコンゴムからなる導電部材４１を介して絶縁基板１１における電源電極１２、一対の出力電極１３およびＧＮＤ電極１４と電気的に接続している。

４２はケースで、このケース４２は外方へ突出するように、コネクタ部４３を設けており、このコネクタ部４３の内側に６つのコネクタ端子４４を設けており、このコネクタ端子４４を前記回路基板３９におけるＩＣ４０と電気的に接続させている。

以上のように構成された従来の重量センサについて、次に、その動作を説明する。

押圧部材２０に上方より押圧力が作用すると、この押圧力により前記絶縁基板１１の表面に歪が発生し、絶縁基板１１の下面に設けられた４つの圧縮側歪抵抗素子１５に圧縮応力が作用するとともに、４つの引張側歪抵抗素子１６に引張応力が作用する。そして、この圧縮側歪抵抗素子１５および引張側歪抵抗素子１６に歪が発生すると、この圧縮側歪抵抗素子１５および引張側歪抵抗素子１６の抵抗値が変化するため、この抵抗値の変化を一対の出力電極１３からブリッジ回路としての出力を外部のコンピュータ（図示せず）に出力し、絶縁基板１１に加わる荷重を測定するものである。

ここで、押圧部材２０に、上側から過大な押圧荷重が付加される場合を考えてみると、従来の重量センサにおいては、絶縁基板１１に第２の取付部材３２におけるストッパ３４が当接し、絶縁基板１１の塑性変形を防止するものであった。また、同様に、押圧部材２０に過大な引張荷重が付加される場合を考えてみると、絶縁基板１１に第１の取付部材２５におけるストッパ２７が当接し、絶縁基板１１の塑性変形を防止するものであった。

なお、この出願の発明に関する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。

特開２００５−１０６８００号公報

しかしながら、上記した従来の構成においては、ストッパ２７およびストッパ３４を切削または圧造により形成しているため、ストッパ２７およびストッパ３４を製造する工程でコスト高となり、そのため、重量センサの価格が高くなってしまうという課題を有していた。

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、安価な重量センサを提供することを目的とするものである。

上記目的を達成するために、本発明は以下の構成を有するものである。

本発明の請求項１に記載の発明は、少なくとも１つの歪抵抗素子とこの歪抵抗素子と電気的に接続された回路パターンとを設けるとともに一端側に第１の固定部を設けかつ他端側に第２の固定部を設けた円筒殻と、この円筒殻における第１の固定部に固定された押圧部材と、前記円筒殻における第２の固定部を取着する第１の取付部材と、この第１の取付部材に両端を固定されるとともに中央側を前記円筒殻の一端側に延出された第２の取付部材とを備え、前記円筒形状の円筒殻における軸方向と第１の取付部材の長手方向とが互いに垂直になるように配置することにより、円筒殻の端部自体が第１の取付部材と当接するストッパになるようにしたもので、この構成によれば、円筒殻の端部自体が第１の取付部材と当接するストッパになるようにしたため、切削または圧造等の機械加工により第１の取付部材にストッパを設ける必要がなくなり、これにより、ストッパを機械加工により製造する工程を削減することができるという作用効果を有するものである。

本発明の請求項２に記載の発明は、少なくとも１つの歪抵抗素子とこの歪抵抗素子と電気的に接続された回路パターンとを設けるとともに一端側に第１の固定部を設けかつ他端側に第２の固定部を設けた円筒殻と、この円筒殻における第１の固定部に固定された押圧部材と、前記円筒殻における第２の固定部を取着する第１の取付部材と、この第１の取付部材に両端側を固定されるとともに中央側を前記円筒殻の一端側に延出された第２の取付部材とを備え、前記円筒形状の円筒殻における軸方向と第２の取付部材の他端側の延出方向とが互いに垂直になるように構成することにより、円筒殻の端部自体が第２の取付部材と当接するストッパになるようにしたため、この構成によれば、円筒殻の端部自体が第２の取付部材と当接するストッパになるようにしたため、切削または圧造等の機械加工により第２の取付部材にストッパを設ける必要がなくなり、これにより、ストッパを機械加工により製造する工程を削減することができるという作用効果を有するものである。

本発明の請求項３に記載の発明は、特に、第１の取付部材に、円筒殻の軸方向延長線上にストッパ溝を設け、このストッパ溝の内底面と、円筒殻の端部とが互いに当接するようにしたもので、この構成によれば、ストッパ溝の内底面と、円筒形状の円筒殻の端部からなるストッパとが互いに当接するようにしたため、ストッパ溝の深さに相当する分だけ、重量センサの厚みを薄くできるという作用効果を有するものである。

以上のように本発明の重量センサは、少なくとも１つの歪抵抗素子とこの歪抵抗素子と電気的に接続された回路パターンとを設けるとともに一端側に第１の固定部を設けかつ他端側に第２の固定部を設けた円筒殻と、この円筒殻における第１の固定部に固定された押圧部材と、前記円筒殻における第２の固定部を取着する第１の取付部材と、この第１の取付部材に両端を固定されるとともに中央側を前記円筒殻の一端側に延出された第２の取付部材とを備え、前記円筒形状の円筒殻における軸方向と第１の取付部材の長手方向とが互いに垂直になるように配置することにより、円筒殻の端部自体が第１の取付部材と当接するストッパになるようにしたもので、この構成によれば、円筒殻の端部自体が第１の取付部材と当接するストッパになるようにしたため、切削または圧造等の機械加工により第１の取付部材にストッパを設ける必要がなくなり、これにより、ストッパを機械加工により製造する工程を削減することができるから、安価な重量センサを提供することができるという効果を有するものである。

本発明の一実施の形態における重量センサの側断面図同重量センサを他の方向で切断した側断面図同重量センサにおける円筒殻の展開図同重量センサの回路図同重量センサにおける第１の取付部材の上面図同重量センサにおける第２の取付部材の斜視図本発明の一実施の形態における重量センサをシートレールに取り付けた状態を示す側断面図従来の重量センサの分解斜視図同重量センサの側断面図同重量センサの絶縁基板における保護層を取り外した状態を示す下面図同重量センサにおける第１の取付部材の下面図同重量センサにおける第２の取付部材の上面図

以下、本発明の一実施の形態における重量センサについて、図面を参照しながら説明する。

図１は本発明の一実施の形態における重量センサの側断面図、図２は同重量センサを他の側面で切断した側断面図、図３は同重量センサにおける円筒殻の展開図、図４は同重量センサの回路図、図５は同重量センサにおける第１の取付部材の上面図、図６は同重量センサにおける第２の取付部材の斜視図である。

図１〜図６において、５１は円筒殻で、この円筒殻５１は、フェライト系ステンレスにより構成されており、この円筒殻５１は垂直方向に設置されるとともに、下側の端部からなるストッパ５１ａを設け、かつ上側の端部からなるストッパ５１ｂを設けている。また、前記円筒殻５１には、外側面にＡｇからなる第１の電源電極５２、第２の電源電極５３、第１の出力電極５４、第２の出力電極５５およびＧＮＤ電極５６を互いに近傍に位置するように設けている。また、前記円筒殻５１の下側の外側面には、一対の第１の下側歪抵抗素子５７を直列に設けており、そして、この第１の下側歪抵抗素子５７は、一端を回路パターン５８により前記第１の電源電極５２と電気的に接続し、かつ他端を前記第１の出力電極５４と接続している。そしてまた、前記円筒殻５１の下側の外側面には、一対の第１の下側歪抵抗素子５７の間に位置して一対の第２の下側歪抵抗素子５９を設けており、そして、この第２の下側歪抵抗素子５９は、一端を回路パターン５８により前記第２の出力電極５５と電気的に接続し、かつ他端をＧＮＤ電極５６と電気的に接続している。さらに、前記円筒殻５１の上側の外側面には、前記一対の第１の下側歪抵抗素子５７の上側に位置して、一対の第１の上側歪抵抗素子６０を直列に設けている。そして、この第１の上側歪抵抗素子６０は、一端を回路パターン５８により前記第１の下側歪抵抗素子５７および第１の出力電極５４に電気的に接続し、かつ他端をＧＮＤ電極５６と接続している。さらにまた、前記円筒殻５１の上側の外側面には、前記一対の第１の上側歪抵抗素子６０の間に位置して、一対の第２の上側歪抵抗素子６１を設けており、そして、この第２の上側歪抵抗素子６１は、一端を回路パターン５８により前記第２の下側歪抵抗素子５９および第２の出力電極５５と電気的に接続し、かつ他端を第２の電源電極５３と電気的に接続することによりブリッジ回路を構成している。また、前記円筒殻５１の内側面の上側には、第１の固定部６２を設けており、さらに、内側面の下側には連接部６３を介して円柱状の第２の固定部６４を設けている。６５は金属製の押圧部材で、この押圧部材６５は、前記円筒殻５１における上側の第１の固定部６２に固定されるとともに、外側面にネジ部６６を設けている。６７は樹脂製のケースで、このケース６７にはポリイミド製の回路基板６８を設けており、そして、この回路基板６８は前記円筒殻５１における第１の電源電極５２、第２の電源電極５３、第１の出力電極５４、第２の出力電極５５、およびＧＮＤ電極５６と電気的に接続しているものである。さらに、前記回路基板６８にはＩＣからなる処理回路６９を設けており、そして、この処理回路６９により、円筒殻５１における第１の下側歪抵抗素子５７、第２の下側歪抵抗素子５９、第１の上側歪抵抗素子６０、第２の上側歪抵抗素子６１および回路パターン５８から構成されるブリッジ回路の出力信号を処理しているものである。また、前記ケース６７にはコネクタ端子７０を有するコネクタ部７１を設けており、そして、前記コネクタ端子７０は前記回路基板６８に電気的に接続するとともに、出力信号を外部に出力しているものである。７２は第１の取付部材で、この第１の取付部材７２は、図５に示すように、固定孔７３を設けており、この固定孔７３に前記円筒殻５１における第２の固定部６４の外側面の下端側を固着している。また、前記第１の取付部材７２には、円形のストッパ溝７４を設けており、押圧部材６５に過大な押圧荷重が加わり円筒殻５１が下側に移動した際に、このストッパ溝７４の内底面と、円筒形状の円筒殻５１の端部からなるストッパ５１ａとが互いに当接することができるように構成されている。

すなわち、円筒殻５１の端部自体が第１の取付部材７２と当接するストッパ５１ａになるようにしたため、切削または圧造等の機械加工により第１の取付部材７２にストッパを設ける必要がなくなり、これにより、ストッパを機械加工により製造する工程を削減することができるという作用効果を有するものである。

さらに、ストッパ溝７４の内底面と、円筒形状の円筒殻５１の端部からなるストッパ５１ａとが互いに当接することができるようにしたため、ストッパ溝７４の深さに相当する分だけ、重量センサの厚みを薄くできるという作用効果を有するものである。

また、前記第１の取付部材７２には一対の取付孔７５を設けている。７６は第２の取付部材で、この第２の取付部材７６は、両端を前記第１の取付部材７２と溶接により固定されるとともに、第１の取付部材７２の取付孔７５に対応する位置に、一対の取付孔７７を設けている。

また、前記第２の取付部材７６の略中央には、貫通孔７８を設けており、この貫通孔７８に前記押圧部材６５を貫通させるとともに、この第２の取付部材７６の中央側を、前記円筒殻５１の端部からなるストッパ５１ｂ側に延出させている。

そして、押圧部材６５に過大な引張荷重が加わり円筒殻５１が上側に移動した際に、円筒殻５１の端部自体が第２の取付部材７６と当接することができるストッパ５１ｂになるようにしたため、切削または圧造等の機械加工により第２の取付部材７６にストッパ５１ｂを設ける必要がなくなり、これにより、ストッパを機械加工により製造する工程を削減することができるという作用効果を有するものである。

以上のように構成された本発明の一実施の形態における重量センサについて、次に、その組立方法について説明する。

まず、ステンレス板（図示せず）の上面にガラスペースト（図示せず）を印刷した後、約８５０℃で約１０分間焼成して円筒殻５１を形成する。

次に、前記円筒殻５１の外側面に位置して銀のペースト（図示せず）を印刷し、約８５０℃で約１０分間焼成することにより、前記円筒殻５１の外側面に第１の電源電極５２、第２の電源電極５３、第１の出力電極５４、第２の出力電極５５、ＧＮＤ電極５６および回路パターン５８を形成する。

次に、前記円筒殻５１の外側面にメタルグレーズ系ペースト（図示せず）を印刷した後、約１３０℃で約１０分間乾燥し、その後、前記円筒殻５１を約８５０℃で約１０分間焼成することにより、第１の下側歪抵抗素子５７、第２の下側歪抵抗素子５９、第１の上側歪抵抗素子６０および第２の上側歪抵抗素子６１を形成する。

次に、インサート成形によりコネクタ端子７０を予め埋設したケース６７に回路基板６８を載置した後、処理回路６９を実装することにより、処理回路６９をコネクタ端子７０に電気的に接続する。

次に、押圧部材６５を円筒殻５１の第１の固定部６２に溶接で固定する。

次に、第１の取付部材７２における固定孔７３に円筒殻５１における第２の固定部６４を挿入した後、両者を溶接により固定する。

最後に、第１の取付部材７２における両端側の上面に、第２の取付部材７６における両端を載置した後、両者を溶接により固定する。

以上のようにして構成され、かつ組み立てられた本発明の一実施の形態における重量センサについて、次に、その動作を説明する。

図７に示すように、シートレール７９の上面に、ボルト８０が第１の取付部材７２における取付孔７５および第２の取付部材７６における取付孔７７を貫通するように、重量センサを載置する。

そして、ナット８１をボルト８０に取り付けることにより、シートレール７９に重量センサを固定した後、車のシート（図示せず）と連接されている連結部材８２を前記押圧部材６５にボルト８３により取着する。

この状態において、シート（図示せず）に乗員が座ると、連結部材８２に上方より荷重が付加される。そうすると、円筒殻５１にせん断荷重が加わる。そして、このせん断荷重によって、円筒殻５１の外側面にはモーメント力が作用し、これにより、円筒殻５１の上側外側面は伸張するものである。そのため、一対の第１の上側歪抵抗素子６０および一対の第２の上側歪抵抗素子６１の抵抗値は大きくなるとともに、下側の外側面は圧縮され、一対の第１の下側歪抵抗素子５７および一対の第２の下側歪抵抗素子５９の抵抗値は小さくなる。すなわち、第１の電源電極５２および第２の電源電極５３に５Ｖを印加するとともに、ＧＮＤ電極５６を接地して、第１の出力電極５４と第２の出力電極５５との差動電圧を処理回路６９で信号処理すれば、円筒殻５１に加わる荷重を測定することができるものである。

一方、連結部材８２に上方に引き上げられる荷重が付加される場合には、円筒殻５１の上側の外側面は圧縮されるものである。そのため、一対の第１の上側歪抵抗素子６０および一対の第２の上側歪抵抗素子６１の抵抗値は小さくなるとともに、下側の外側面は伸張され、一対の第１の下側歪抵抗素子５７および一対の第２の下側歪抵抗素子５９の抵抗値は大きくなるため、円筒殻５１に加わる荷重を測定することができるものである。

ここで、連結部材８２から押圧部材６５に上側から過大な押圧荷重が付加される場合を考えてみると、本発明の一実施の形態における重量センサにおいては、円筒殻５１の端部自体からなるストッパ５１ａがストッパ溝７４の内底面と当接する。

また、同様に、連結部材８２により押圧部材６５に過大な引張荷重が付加される場合を考えてみると、本発明の一実施の形態における重量センサにおいては、円筒殻５１の端部自体からなるストッパ５１ｂが、第２の取付部材７６の下面と当接する。

従って、過大な押圧荷重あるいは過大な引張荷重が付加された場合であっても、円筒殻５１の塑性変形を防止することができる。

本発明に係る重量センサは、安価な重量センサを提供することができるという効果を有するものであり、特に、車両用シート等の荷重を測定するための重量センサ等において有用となるものである。

５１円筒殻
５１ａ，５１ｂストッパ
５７，５９，６０，６１歪抵抗素子
５８回路パターン
６２第１の固定部
６４第２の固定部
６５押圧部材
７２第１の取付部材
７４ストッパ溝
７６第２の取付部材

Claims

少なくとも１つの歪抵抗素子とこの歪抵抗素子と電気的に接続された回路パターンとを設けるとともに一端側に第１の固定部を設けかつ他端側に第２の固定部を設けた円筒殻と、この円筒殻における第１の固定部に固定された押圧部材と、前記円筒殻における第２の固定部を取着する第１の取付部材と、この第１の取付部材に両端を固定されるとともに中央側を前記円筒殻の一端側に延出された第２の取付部材とを備え、前記円筒殻における軸方向と第１の取付部材の長手方向とが互いに垂直になるように配置することにより、円筒殻の端部自体が第１の取付部材と当接するストッパになるように構成した重量センサ。
少なくとも１つの歪抵抗素子とこの歪抵抗素子と電気的に接続された回路パターンとを設けるとともに一端側に第１の固定部を設けかつ他端側に第２の固定部を設けた円筒形状の円筒殻と、この円筒殻における第１の固定部に固定された押圧部材と、前記円筒殻における第２の固定部を取着する第１の取付部材と、この第１の取付部材に両端側を固定されるとともに中央側を前記円筒殻の一端側に延出された第２の取付部材とを備え、前記円筒殻における軸方向と第２の取付部材の他端側の延出方向とが互いに垂直になるように構成することにより、円筒殻の端部自体が第２の取付部材と当接するストッパになるように構成した重量センサ。
第１の取付部材に、円筒殻の軸方向延長線上にストッパ溝を設け、このストッパ溝の内底面と、円筒殻の端部からなるストッパとが互いに当接するように構成した請求項１記載の重量センサ。