JP2006098115A

JP2006098115A - 荷重計測手段と荷重入力部との接続構造

Info

Publication number: JP2006098115A
Application number: JP2004281907A
Authority: JP
Inventors: Toshiro Maeda; 敏朗前田; Takashi Okada; 岡田　　隆
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 2004-09-28
Filing date: 2004-09-28
Publication date: 2006-04-13
Also published as: EP1640218A1; US20060065062A1

Abstract

【課題】荷重入力部から入力される荷重の方向が所定の方向からずれて車両幅方向のモーメントが発生しても、正確に荷重計測を行うことを可能にする荷重計測手段と荷重入力部との接続構造を実現し、さらには、かかる接続構造を簡単かつ安価な構成で提供する。
【解決手段】測定対象からの荷重を受けて揺動する揺動部５０を備えた荷重計測手段１００と、当該揺動部５０に荷重を入力する荷重入力部１６との接続構造であって、揺動部５０および荷重入力部１６が、互いに回転自在に挿通する軸部２０および孔部３０の何れか一方を各別に備え、軸部２０の外面および孔部３０の内面のうち少なくとも何れか一方を凸面２０ａとした自在継手を構成してある。
【選択図】図３

Description

本発明は、車両用シート等に用いられる荷重計測手段と荷重入力部との接続構造に関する。

自動車等の車両用シートに乗員が着座したときに、乗員からの荷重を計測することにより、シートベルトの保持機能やエアバッグの作動機能を適切に制御することが従来から行われている。そして、このような荷重の計測は、シートに取り付けられた荷重センサ等の荷重計測手段によって行われている。

従来技術による荷重計測手段を利用した装置として、シートから受けた荷重を、ホール素子と磁石との相対的な変位として計測するシート用荷重検出装置があった（例えば、特許文献１を参照。）。

この特許文献１のシート用荷重検出装置では、シートの四隅に荷重入力部を配置するとともに、シートの中央部に荷重検出部を配置した構成としている。乗員がシートに着座して４つの荷重入力部に荷重がかかると、各荷重は中央の荷重検出部に集約され、この荷重検出部に対向配置されるホール素子と磁界形成素子とから構成される変位センサによってシート荷重を計測している。

特開２００４−１１７１９９号公報

特許文献１に代表される従来技術による荷重計測手段は、荷重入力部であるシートのブラケットから荷重計測手段である荷重センサに入力される荷重の方向が略垂直方向あるいは車両の長手方向前後に若干傾斜した方向となることを前提としてシートに取り付けられていた。ところが、現実には、車両の急旋回等によりシートに着座する乗員が左右に振られた姿勢になったり、あるいは乗員が体を動かして体重移動をさせたりすると、荷重センサには前記方向から外れた方向、例えば、車両幅方向に荷重が入力され、その結果、車両幅方向のモーメントが発生し、これが荷重計測のバラツキや誤差を生じる原因となっていた。

従って、本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、荷重入力部から入力される荷重の方向が所定の方向からずれて車両幅方向のモーメントが発生しても、正確に荷重計測を行うことを可能にする荷重計測手段と荷重入力部との接続構造を実現し、さらには、かかる接続構造を簡単かつ安価な構成で提供することにある。

本発明に係る荷重計測手段と荷重入力部との接続構造の特徴構成は、測定対象からの荷重を受けて揺動する揺動部を備えた荷重計測手段と、当該揺動部に荷重を入力する荷重入力部との接続構造であって、前記揺動部および前記荷重入力部が、互いに回転自在に挿通する軸部および孔部の何れか一方を各別に備え、前記軸部の外面および前記孔部の内面のうち少なくとも何れか一方を凸面とした自在継手を構成してある点にある。

本構成の荷重計測手段と荷重入力部との接続構造では、軸部の外面および孔部の内面のうち少なくとも何れか一方を凸面として自在継手を構成することにより、荷重計測手段の揺動部が車両長手方向および車両幅方向の両方向に揺動することが可能となるので、荷重入力部から揺動部に作用する車両長手方向および車両幅方向のモーメントがキャンセルされ、正確な荷重計測を行うことができる。

本発明の荷重計測手段と荷重入力部との接続構造においては、前記軸部を、前記揺動部あるいは前記荷重入力部に取付けたボルトとし、当該ボルトの一部に膨出部を形成して前記凸面を構成することも可能である。

本構成の荷重計測手段と荷重入力部との接続構造では、揺動部あるいは荷重入力部と、軸部であるボルトとが一体化されており、さらに、孔部側でなくボルト側に凸面を形成して接続構造を構成しているので、凸面の加工が比較的容易であり、製造コストを低減することができる。

本発明の荷重計測手段と荷重入力部との接続構造においては、前記荷重入力部に前記軸部の長手方向への付勢力を作用させるスプリングワッシャを前記軸部に備えることも可能である。

本構成の荷重計測手段と荷重入力部との接続構造では、スプリングワッシャの付勢力によって、荷重計測手段の揺動部と荷重入力部との間に発生する隙間の変動が防止され、ガタツキを抑制することができるので、振動やそれに伴う異音等を低減することができる。また、スプリングワッシャは、車両停止時などにおいて、荷重入力部を適切な姿勢に維持させておくことにも役立つ。

本発明の荷重計測手段と荷重入力部との接続構造においては、前記揺動部がトーションバーに接続してあり、当該トーションバーの長手方向に沿った位置のうち、当該トーションバーが荷重を受けるのに最適な位置を含み、且つ、前記トーションバーの軸心に垂直な平面と、前記軸部の凸面とが交差するように、前記揺動部と前記トーションバーとを配置することも可能である。

本構成の荷重計測手段と荷重入力部との接続構造では、荷重入力部から荷重計測手段に入力された荷重を、トーションバーに適切に作用させることができるので、トーションバーには理想的なねじれ変位が発生し、より正確な荷重測定を行うことが可能となる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、荷重計測手段１００を、車両用のシート１０に搭載した状態を示している。

シート１０は、着座部としてのシートクッション１０ａと、シートバック１０ｂとから構成され、車両のフロア１１に固定したシートレール１２に組み付けられる。シートレール１２は、シート１０側に設けたアッパーフレーム１３とスライド可能に係合されている。そして、アッパーフレーム１３に設けたシート設置部１５と、クッションフレーム１４から荷重を受けて荷重入力部として機能するブラケット１６との間に荷重計測手段１００が取り付けられる。

次に、荷重計測手段１００の取付構造について、さらに詳しく説明する。図２は、本発明による荷重計測手段１００の分解斜視図である。荷重計測手段１００は、測定対象である乗員からの荷重を受けて揺動する揺動部５０を備えている。この揺動部５０の一方側にはブラケット１６が回転自在に接続され、他方側にはねじれ変位の検出に使用する磁石５３が備えられている。そして、ブラケット１６の接続部と磁石５３との間にはトーションバー５２が設けられている。このトーションバー５２は、ねじれ軸心Ｘを有し、揺動部５０とシート設置部１５とを車両幅方向で連結している。

揺動部５０とブラケット１６との接続構造を、図３の断面図を参照してさらに説明する。揺動部５０およびブラケット１６は、互いに回転自在に挿通する軸部および孔部の何れか一方を各別に備えている。その一つの例として、図３の実施形態では、揺動部５０が軸部としてのボルト２０を備え、ブラケット１６が孔部３０を備えたものを示している。ここで、ボルト２０には、その外面の一部に凸面２０ａが形成されている。この凸面２０ａは、揺動部５０と一体化しているボルト２０の外面を孔部３０の内面３０ａと接触させることで、揺動部５０を揺動自在にすることを目的として形成したものである。なお、凸面２０ａは、半球形状の曲面であることが好ましい。

なお、接触点の滑りを向上させるために、ブラケット１６側およびボルト２０側の一方、あるいはその両方に、例えば、テフロン（登録商標）樹脂製の被覆層１７を設けることが好ましい。図３の実施形態では、例として、ブラケット１６の孔部３０の内面３０ａを覆うように、被覆層１７を設けている。このため、本実施形態では、実際には、ボルト２０の凸面２０ａと孔部３０の内面３０ａを覆う被覆層１７とが接触していることになるが、以後においては、簡単のために、ボルト２０の凸面２０ａと孔部３０の内面３０ａとが接触しているものとして説明する。

ボルト２０の凸面２０ａと孔部３０の内面３０ａとの接触は、ボルト２０の全周にわたる線接触であってもよいし、一箇所以上の点接触であってもよい。このようなボルト２０の凸面２０ａと孔部３０の内面３０ａとの線接触または点接触によって、ブラケット１６から荷重計測手段１００に種々の方向に荷重が入力されたときの、車両長手方向および車両幅方向の両方向における揺動を許容する自在継手を構成することができる。

具体的に説明すると、図４（ａ）および（ｂ）の矢印に示すように、ブラケット１６に車両幅方向のモーメントが作用すると、ブラケット１６の孔部３０の内面３０ａがボルト２０の凸面２０ａに対して接触部分を維持しながら、（イ）のように平行移動したり、（ロ）のように傾斜移動したりする。

このように、揺動部５０とブラケット１６との接続構造がある種の自在継手として動作することにより、車両長手方向のモーメントに加えて、ブラケット１６から揺動部５０に作用する車両幅方向のモーメントもキャンセルすることができる。一方、ブラケット１６の孔部３０の内面３０ａとボルト２０の凸面２０ａとの接触は維持されるので、シート荷重は確実に伝達されて、正確な荷重計測を行うことができる。

また、本実施形態では、ボルト２０の凸面２０ａと孔部３０の内面３０ａとの線接触または点接触による接触点の位置は略一定に保たれている。これは、ブラケット１６と揺動部５０とは、前記接触点を中心に相対的な動作をするからである。つまり、ボルト２０は揺動部５０に対して一体化されているので、ブラケット１６から、ボルト２０の凸面２０ａの最膨出部付近を経て、揺動部５０へと続く荷重の伝達経路が略一定となる。これによって、安定した荷重計測を行うことが可能となる。なお、本実施形態のように、凸面２０ａを孔部３０の内面３０ａではなくボルト２０の外面に形成すれば、凸面２０ａの加工が比較的容易となり、製造コストを低減することができるという利点もある。

また、図２〜４のように、ブラケット１６に対してボルト２０の長手方向への付勢力を作用させるスプリングワッシャ１８をボルト２０に備えることも有効である。スプリングワッシャ１８は、その付勢力によって、荷重計測手段１００の揺動部５０とブラケット１６との間に発生する隙間の変動を防止し、ガタツキを抑制することができるので、振動やそれに伴う異音等を低減することに有効である。また、スプリングワッシャ１８は、車両停止時などにおいて、ブラケット１６を適切な姿勢に維持させておくことにも有効である。

次に、本発明についてのより好適な実施形態を、揺動部５０とトーションバー５２との位置関係の観点から説明する。図５は、本発明の荷重計測手段１００とブラケット１６との接続構造の最適な配置例である。この図５の実施形態では、揺動部５０がトーションバー５２に接続してあり、当該トーションバー５２の長手方向に沿った位置のうち、当該トーションバー５２が荷重を受けるのに最適な位置Ｐを含み、且つ、トーションバー５２のねじれ軸心Ｘに垂直な仮想的な平面Ｍと、ボルト２０の凸面２０ａとが交差するように、揺動部５０とトーションバー５２とを配置している。このような配置とすれば、ブラケット１６から揺動部５０に荷重が入力されたとき、揺動部５０は車両幅方向の曲げモーメントを受けることなく荷重を直接トーションバー５２に伝達し、適切に作用させることができるようになる。そうすると、トーションバー５２には理想的なねじれ変位が発生し、より正確な荷重測定を行うことが可能となる。

なお、平面Ｍと凸面２０ａとは、凸面２０ａの最膨出部で交差することが最も好ましい。このためには、ブラケット１６に設けた孔部３０の内面３０ａが、ボルト２０の凸面２０ａの最膨出部と常に接触するように、ブラケット１６の厚さを、凸面２０ａの幅の二分の一以上となるようにしておくことが必要である。このような構成であれば、上記作用効果を十分に奏することができる。

次に、荷重計測手段１００による荷重の計測原理について説明する。荷重計測手段１００の揺動部５０にブラケット１６から荷重が入力されると、トーションバー５２がねじられ、ねじれ変位が生じる。ここで、トーションバー５２のねじれ剛性率は、測定精度等を考慮して適宜設定されている。ねじれ変位は、揺動部５０の一方側に設けた磁石５３と、この磁石５３に対向配置されアッパーフレーム１３のシート設置部１５と一体に設けたホール素子５４との相対変位となる。そして、磁石５３とホール素子５４との相対変位は、ホール素子５４が計測する磁石５３からの磁束密度の変化から検出される。

磁石５３とホール素子５４とは、図５のように車両長手方向において前後に対向配置することが好ましい。このような配置は、車両幅方向に並べて配置する場合に比べて、揺動部５０が揺動面の面外方向に変位したときの影響が小さくなるので、車両の振動等による測定誤差を低減することができる。そのため、荷重計測手段１００の揺動部５０が、荷重測定中に車両幅方向にぶれたり振動したりしても、磁石５３とホール素子５４との距離はほとんど変動せず、より正確な測定を行うことができる

なお、本発明の荷重計測手段１００は、このようなトーションバー５２によるねじれ変位を利用するものに限られず、種々の態様が可能である。例えば、荷重計測手段１００の揺動部５０とアッパーフレーム１３のシート設置部１５との間に荷重に比例して圧縮されるバネを設け、このバネの圧縮変位を利用するようにしてもよい。

また、磁石５３とホール素子５４とによって検出された変位は、例えば、電気信号として図示しないコンピュータ等の演算手段に送信され、この演算手段に格納された変位−荷重変換プログラム等によってシート荷重が求められる。

本発明の荷重計測手段と荷重入力部との接続構造は、自動車等の車両のシートにおけるシート荷重の計測に用いる他、アクセルペダルの踏み代の計測、サンルーフ装置やパワーウィンドウの開閉状態の計測等に応用することも可能である。また、自動車以外の種々の分野においても、本発明を応用することが可能である。

荷重計測手段を、車両用のシートに搭載した状態を示す図荷重計測手段の分解斜視図揺動部とブラケットとの接続構造の断面図車両幅方向のモーメントを受けたときの接続構造を示す図荷重計測手段とブラケットとの接続構造の最適な配置例を示す図

符号の説明

１５シート設置部
１６ブラケット（荷重入力部）
１７被覆層
１８スプリングワッシャ
２０ボルト（軸部）
２０ａ凸面
３０孔部
３０ａ内面
５０揺動部
５２トーションバー
５３磁石
５４ホール素子
１００荷重計測手段

Claims

測定対象からの荷重を受けて揺動する揺動部を備えた荷重計測手段と、当該揺動部に荷重を入力する荷重入力部との接続構造であって、
前記揺動部および前記荷重入力部が、互いに回転自在に挿通する軸部および孔部の何れか一方を各別に備え、
前記軸部の外面および前記孔部の内面のうち少なくとも何れか一方を凸面とした自在継手を構成してある荷重計測手段と荷重入力部との接続構造。
前記軸部が、前記揺動部あるいは前記荷重入力部に取付けたボルトであり、当該ボルトの一部に膨出部を形成して前記凸面を構成してある請求項１に記載の荷重計測手段と荷重入力部との接続構造。
前記荷重入力部に前記軸部の長手方向への付勢力を作用させるスプリングワッシャを前記軸部に備えている請求項１または２に記載の荷重計測手段と荷重入力部との接続構造。
前記揺動部がトーションバーに接続してあり、
当該トーションバーの長手方向に沿った位置のうち、当該トーションバーが荷重を受けるのに最適な位置を含み、且つ、前記トーションバーの軸心に垂直な平面と、前記軸部の凸面とが交差するように、前記揺動部と前記トーションバーとを配置してある請求項１〜３の何れか一項に記載の荷重計測手段と荷重入力部との接続構造。