(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両用シートに座っている乗員の重量を含むシート重量を計測する装置であって；
車両のシート固定部とシートレールとの間の前後左右４隅に配設されたシート保持機構と、
各シート保持機構にかかるシート重量を検出する荷重センサと、
シートレールのシート固定部に対する変位をある範囲内に規制する変位規制機構と、
を具備することを特徴とするシート重量計測装置。
【請求項２】
車両用シートに座っている乗員の重量を含むシート重量を計測する装置であって；
車両のシート固定部とシートレールとの間の前後左右４隅に配設された、たわみ部材を含むシート保持機構と、
該シート保持機構にかかるシート重量を検出する荷重センサと、
上記たわみ部材及び／又は荷重センサのたわみに主に起因する、シートレールのシート固定部に対する変位をある範囲内に規制する変位規制機構と、
を具備することを特徴とするシート重量計測装置。
【請求項３】
上記シートレールにシートベルト（バックル）のアンカー固定部が接続されており、
上記変位規制機構が該アンカー固定部の近傍にのみ設けられていることを特徴とする請求項１又は２記載のシート重量計測装置。
【請求項４】
上記シートレールにシートベルト（バックル）のアンカー固定部が接続されており、
該アンカー固定部の近傍を含む複数の箇所に上記変位規制機構が設けられているとともに、アンカー固定部の近傍の変位規制機構がシートベルト引張力２３００kgf 程度に耐えられる強固なものであることを特徴とする請求項１又は２記載のシート重量計測装置。
【請求項５】
上記シート保持機構の荷重力線からずらした位置に上記変位規制機構が設けられていることを特徴とする請求項１〜４いずれか１項記載のシート重量計測装置。
【請求項６】
上記変位規制機構が上下及び前後左右の移動を規制することを特徴とする請求項１〜４いずれか１項記載のシート重量計測装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用シートに座っている乗員の重量を含むシート重量を計測する装置に関する。特には、異常な力がシートにかかった時の安全性を向上できるシート重量計測装置に関する。あるいは、荷重センサに対する強度要求を緩和できるシート重量計測装置に関する。また、装置構成部品や装置の取り付け部に対する寸法精度要求が現状のシート回りの部品のレベルと大差がない、あるいは装置全体の寸法を薄くできる等の利点を有するシート重量計測装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車には乗員の安全を確保するための設備としてシートベルトやエアバッグが備えられる。最近では、シートベルトやエアバッグの性能をより向上させるため、乗員の重量（体重）に合わせてそれらの安全設備の動作をコントロールしようという動向がある。例えば、乗員の体重に合わせて、エアバッグの展開ガス量や展開速度を調整したり、シートベルトのプリテンションを調整したりする。そのためには、シートに座っている乗員の重量を何らかの手段で知る必要がある。そのような手段の一例として、シートレールの４隅に荷重センサ（ロードセル）を配置して、ロードセルにかかる垂直方向荷重を合計することにより乗員の重量を含むシート重量を計測する、との提案がなされている（同一出願人による特願平９−１５６６６６号）。
【０００３】
上記のようなシート重量計測装置用の荷重センサとしては、最大計測荷重が５０kg程度で小型のものが望まれる。そのような荷重センサとしては、荷重を受けてたわむセンサ板に歪ゲージを貼った（あるいは形成した）もの、圧電式のもの、荷重を受けてたわむ弾性部材の変位を静電容量センサで検出するもの等がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような荷重センサのたわみのストロークは非常に少なく、このセンサを正常に機能させるためにはセンサ周りの部材の寸法精度を非常に良くすることが求められる。また、組み立て時に荷重センサに偏った変位を与えないよう、組立に特別な注意が必要である。
【０００５】
一方、装置の強度面では、シートレールとシート固定部との固定構造には、シートベルトのアンカー固定部で２３００kgf の耐破断荷重が要求される。この耐破断荷重を荷重センサそのものに要求するとすれば、センサの剛性・強度をより高くする必要があり、荷重センサがきわめて高価となる。また、上述のたわみストロークがより小さくなる方向となる。さらに、センサが大型となってシートレールとシート固定部（シャーシのシートブラケット）との間に組み込みにくくなる。
【０００６】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、車両用シートに座っている乗員の重量を含むシート重量を計測する装置であって、部品や取り付け部位に対する寸法精度要求を緩和できる、あるいは全体の寸法を薄くできる等の利点を有するシート重量計測装置を提供することを目的とする。また、加工コストや組み立てコストを低減できるシート重量計測装置を提供することを目的とする。さらに、異常な力がシートにかかった時の安全性を向上できるシート重量計測装置を提供することを目的とする。また、より高精度の重量計測ができるシート重量計測装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段及び発明の実施の形態】
上記課題を解決するため、本発明に関連するシート重量計測装置は、  車両用シートに座っている乗員の重量を含むシート重量を計測する装置であって；  車両のシート固定部とシートとの間に配設されたシート保持機構と、  該シート保持機構にかかるシート重量を検出する荷重センサと、  上記シート保持機構及び／又は荷重センサのたわみに主に起因する、シートのシート固定部に対する変位をある範囲内に規制する変位規制機構と、
を具備することを特徴とする。
【０００８】
シートとシート固定部の間に両者の相対変位をある範囲内に規制する変位規制機構を設け、荷重センサに規定以上の力（例えば測定レインジを越える力）がかかるような場合は、超過荷重を荷重センサではなく変位規制機構（荷重制限機構）に受け持たせることとした。そのため、異常な力がシートにかかった時の安全性を向上できるとともに、荷重センサに対する強度要求を緩和できる。
なお、本明細書にいうシート重量計測装置の目的は、基本的にはシート上の乗員の重量を測定することである。したがって、シートそのものの重量分をキャンセルして乗員の重量のみを計測する装置も、本明細書にいうシート重量計測装置に含まれる。
【０００９】
本発明においては、荷重センサの測定レインジ内あるいは荷重負担レインジ内における荷重の変動に対応する上記シート保持機構及び／又は荷重センサのたわみストロークを、０．５〜８mmとすることが好ましい。あるいは、上記変位規制機構の許容する変位の範囲が、ある標準状態から±０．２５〜４mmであることが好ましい。
この程度のストロークがあれば、シートとシート固定部にシート重量計測装置を組み込む場合、現状のシートレールやシートブラケットの寸法精度でも問題なくシート重量計測装置を組み込むことができる。その観点からは、上記たわみストロークを１mm以上（±０．５mm）とすることがより好ましい。
【００１０】
上記のストロークを得るための一手段として、上記シート保持機構にたわみ部材を組み込むこともできる。シート保持機構のたわみ部材の作用により、荷重センサの測定レインジにおけるシート保持機構のたわみストロークが増幅される。そのため、シート保持機構や変位規制機構を構成する部材についての寸法精度や取り付け精度の要求を緩和することができる。
【００１１】
本発明の一実施形態に係るシート重量計測装置は、  車両用シートに座っている乗員の重量を含むシート重量を計測する装置であって；  車両のシート固定部とシートレールとの間の前後左右４隅に配設されたシート保持機構と、  各シート保持機構にかかるシート重量を検出する荷重センサと、  シートレールのシート固定部に対する変位をある範囲内に規制する変位規制機構と、  を具備することを特徴とする。
【００１２】
ここで、上記シートレールにシートベルト（バックル）のアンカー固定部が接続されている場合、上記変位規制機構を該アンカー固定部の近傍にのみ設けることができる。あるいは、アンカー固定部の近傍を含む複数の箇所に変位規制機構を設け、アンカー固定部の近傍の変位規制機構をシートベルト引張力２３００kgf 程度に耐えられる強固なものとすることができる。
【００１３】
すなわち、比較的耐破断荷重の低い部位については荷重センサに全荷重を受け持たせ、一番耐破断荷重の高いアンカー固定部のみに変位規制機構を設置する。あるいは、アンカー固定部の変位規制機構のみを特に強固にする。これにより、シート重量計測装置全体の重量を軽くできる。
【００１４】
また、本発明に関連する他の態様のシート重量計測装置は、シート保持機構にかかるシート重量を検出する荷重センサが、複数のストレインゲージを有する歪検出部材を備え、
上記ストレインゲージが、上記部材の中心線に対して対称に配置されており、該ストレインゲージを組んだブリッジ回路が、上記部材の中心軸回りのねじり歪が出力されないように構成されていることを特徴とする。
あるいは、上記歪検出部材のストレインゲージ貼付領域のサイドに、スリットが形成されていることを特徴とする。
このような構成により、より高精度でリニアリティーの高い重量計測を行うことができる。
【００１５】
以下、図面を参照しつつ説明する。
図１は、本発明の１実施例に係るシート重量計測装置の全体構成を模式的に示す側面図である。
以下、本明細書中で、単に前後、左右というときは、乗員１から見ての前後、左右を意味する。
図中には、シート３、その上の乗員１、シート下のシート重量計測装置５等が示されている。シート３は、乗員１の座るシートクッション３ａと、背当てであるシートバック３ｂからなる。シートクッション３ａの底面には前後、左右の４カ所にシートアジャスタ１０が突設されている。なお、図上では左側の前後の２個のアジャスタ１０のみが示されているが、右側のシートアジャスタ１０はその奥に隠れている。このような図示上の関係は、以下に述べる本装置の各部についても同じである。シートアジャスタ１０は、シート３内のフレームが一部が突出した部分であり、乗員１の調整によって、シートレール１１上を前後にスライド可能である。
【００１６】
シートレール１１は溝断面（図示されず）を有し、車両の前後方向に延びる部材である。その溝内をシートアジャスタ１０の下端部がスライドする。シートレール１１はシートクッション３ａの下に左右２本設けられている。シート重量計測装置を有しない従来のシートでは、シートレール１１が車体のシャーシのシートブラケットにボルトでしっかりと固定される。シートレール１１の後方の１カ所には、シートベルト２のバックル４を固定するアンカー固定部１２が設けられている。このアンカー固定部１２には、シートベルト２の張力がかかる。車両の衝突時を想定したアンカー固定部１２の耐破断荷重は２３００kgf である。
【００１７】
シートレール１１の下には前後２組のシート重量計測装置５が設けられている。なお、図示されていない右側のシートレールの下にも前後２組のシート重量計測装置５が設けられており、結局、シート３の下には、前後左右４カ所にシート重量計測装置５が設けられている。
【００１８】
各シート重量計測装置５は、シート保持機構１７と変位規制機構２５とから構成されており、シートレール１１とシート固定部１９間に配置されている。シート保持機構１７は、この例では、直列に連結された荷重センサ１３とたわみ部材１５を備える。荷重センサ１３は、ストレインゲージや静電容量式等のセンサーであって、シート保持機構１７にかかる荷重を検出している。たわみ部材１５は、シート３に乗員の体重がかかった時のシートレール１１の変位（移動）を拡大するための部材である。たわみ部材１５は、バネ、ゴム、ガスクッション等で構成できる。センサー１３とたわみ部材１５の具体的構成例については後述する。
【００１９】
変位規制機構２５は、この例では、シートレール１１の下面に接続された規制バー２１と、シート固定部１９上に形成された規制ブロック２３からなる。規制バー２１の先端部２１ａは、フランジ状に拡径されている。規制ブロック２３は内部に凹部２３ａを有する。同凹部２３ａの上端には、内側に張り出す鍔２３ｂが形成されている。規制バー先端部２１ａは、規制ブロックの凹部２３ａ内に、上下・前後・左右にある隙間を持って収まっている。
【００２０】
シートレール１１に異常な荷重がかかって荷重センサ１３やたわみ部材１５がある程度以上変形したときには、変位規制機構２５の規制バー先端部２１ａが規制ブロックの凹部２３ａの内壁と当接する。例えば、車両衝突時に乗員１が前方に移動しようとするのをシートベルト２が拘束したとすると、シートベルト２には、乗員１の慣性力による張力がかかる。このとき、規制バー２１は上に上がろうとするが、その動きは、規制バー先端部２１ａが規制ブロック鍔２３ｂの下面に当って止められる。このように、シートとシート固定部の間に両者の相対変位をある範囲内に規制する変位規制機構を設け、荷重センサに規定以上の力（例えば測定レインジを越える力）がかかるような場合は、超過荷重を荷重センサではなく変位規制機構（荷重制限機構）に受け持たせる。そのため、荷重センサ１３に求められる耐破断荷重は著しく低くてすみ、荷重センサの小型化・低コスト化を実現できる。
【００２１】
次に、変位規制機構２５と、シート保持機構１７のたわみ部材１５との関係について説明する。もし、たわみ部材１５がなく（剛性部材とする）、また荷重センサ１３の測定レインジ全範囲における変形が上述のように０．１mmオーダーだとすると、変位規制機構２５の規制バー先端部２１ａと規制ブロック凹部２３ａの間の隙間も０．１mm程度にする必要がある。なぜなら、荷重が測定レインジを越えた時点で、規制バー先端部２１ａが規制ブロック凹部２３ａの内面に当って、超過荷重が変位規制機構２５にかかるようにする必要があるからである。
【００２２】
つまり、変位規制機構も上述の荷重センサのストローク０．１mmに対応する作動精度が求められ、部品の寸法精度や取り付け精度は０．０１mmオーダーとなる。これは、プレス成形品を主とする自動車のシート周りの現状の寸法精度では、到底対応できるものではない。結局、荷重センサのたわみストロークの小ささに引きずられて、変位規制機構（荷重制限機構）及びその周辺の部材には、高い寸法精度が求められる。  本実施例においては、シート保持機構のたわみ部材の作用により、荷重センサの測定レインジあるいは荷重負担レインジにおけるシート保持機構のたわみストロークが増幅される。そのため、シート保持機構や変位規制機構を構成する部材についての寸法精度や取り付け精度の要求を緩和することができる。
【００２３】
次にシート保持機構及び変位規制機構の具体例について説明する。
図２は、本発明の１実施例に係るシート重量計測装置の構造を示す図である。
（Ａ）は全体の側面断面図であり、（Ｂ）はセンサ板の平面図である。
図中の最上部にシートレール１１が示されている。シートレール１１の下に、センサフレーム上板５１及びセンサフレーム５３が、ボルト５２により取り付けられている。センサフレーム上板５１は、丈夫な板であって、中央部に穴５１ａを有する。センサフレーム５３は、内側が凹んだ皿状のものである。同フレーム５３の上部外周にはフランジ部５３ａが形成されており、前述のとおり同部でボルト５２によりセンサフレーム上板５１に取り付けられている。センサフレーム５３の底板５３ｂの中央部には、孔５３ｃが開けられている。
【００２４】
センサフレーム上板５１の下面には、本明細書にいう検出部材であるセンサ板５７がボルト５５で固定されている。センサ板５７は、ステンレス鋼材からなり厚さ３mm、幅２０mm、長さ８０mmの長方形の板である。図２（Ｂ）に示すように、センサ板５７の中央部には、中心軸貫通孔５７ｃが開けられており、両側部にはボルト孔５７ａが開けられている。センサ板５７の上面には、前後（図２（Ｂ）の左右）に２枚ずつのストレインゲージ５７ｂが貼られている。これらのストレインゲージ５７ｂは、センサ板５７の歪を検出して、同板５７にかかる荷重を計測するものである。なお、ストレインゲージ５７ｂによってセンサ板５７の歪を検出する代わりに、静電容量センサやホール素子等によってセンサ板５７のたわみを検出し、そのたわみを荷重に換算してもよい。
【００２５】
センサ板５７の中央の孔５７ｃには、中心軸５９が嵌合し、両者はナット５９ａで固定されている。センサ板５７の両側部の孔５７ａには、ボルト５５が下から上に嵌め込まれている。このボルト５５によりセンサ板５７はセンサフレーム上板５１に固定されている。
【００２６】
中心軸５９は、何カ所かの段やフランジ部を有する円筒状の軸である。同中心軸５９は、上から、上ナット５９ａ、フランジ部５９ｂ、センサフレーム貫通部５９ｃ、細径部５９ｄ、下ナット５９ｅ等から構成されている。上ナット５９ａは、上述のようにセンサ板５７を固定している。また、同ナット５９ａは、センサフレーム上板５１の中央穴５１ａの中に入り込んでいる。ナット５９ａと穴５１ａの間は、規準状態で、一例で、上下０．２５mm、円周方向０．５mmの隙間が設けられている。シートレール１１にかかる力が大きくなって、センサ板５７等の変形が大きくなると、同ナット５９ａが同穴５１ａの内面に当接する。その時点で、センサ板５７の変形がそれ以上進むことはなくなる。すなわち、中心軸上ナット５９ａとセンサフレーム上板中央穴５１ａが、本発明にいう変位規制機構を形成している。
【００２７】
中心軸５９のフランジ部５９ｂの外径は、センサフレーム５３の中央孔５３ｃよりも大きく、同部５９ｂの下面は規準状態で０．２５mmの隙間をもってセンサフレーム底板５５ｂの上面と対向している。シートレール１１に上向きの力がかかりセンサ板５７の変形が進むと、センサフレーム５３が持ち上げられて、同フレーム底板５３ｂの中央部上面５３ｄが中心軸フランジ部５９ｂの底面と当接する。ところで、中心軸５９のセンサフレーム貫通部５９ｃの外周とセンサフレーム中央孔５３ｃの内周の間には規準状態で０．７mmの隙間が存在する。この部分も本発明にいう変位規制機構を構成している。
【００２８】
中心軸５９の細径部５９ｄは、センサフレーム貫通部５９ｃから一段細くなって下方に延びている。同細径部５９ｄの先端にはナット５９ｅが螺合している。同細径部５９ｄの外周には、上から下に向かって、ワッシャー６１、ゴムワッシャー６３、センサベース６５、ゴムワッシャー６３、ワッシャー６１が嵌合している。ワッシャー６１は金属製である。ゴムワッシャー６３は、５０kgf 程度の上下方向の荷重変動があると、上下２枚分で０．５mm程度伸び縮みする。このゴムワッシャー６３は、シートレール１１とシート固定部（シートブラケット６７）との間の寸法差や歪を吸収する役割を果す。センサベース６５は、金属製の板であって、本実施例のシート重量計測装置の最下部の部材である。上下２枚のワッシャー６１、同じく２枚のゴムワッシャー６３、及びセンサベース６５は、中心軸５９のセンサフレーム貫通部５９ｃの下の段部と下ナット５９ｅとの間に挟まれている。
センサベース６５の端部６５ｂは、シートブラケット６７に、図示せぬボルトにより固定されている。シートブラケット６７は、シャーシ上に突設されている。
【００２９】
図２の実施例のシート重量計測装置の全体の作用についてまとめて説明する。
シートレール１１にかかるシート及び乗員の重量は、通常は、センサ板５７を介して中心軸５９、ゴムワッシャー６３、センサベース６５、シートブラケット６７に伝わる。この際、センサ板５７が荷重にほぼ比例するたわみを生じ、それをストレインゲージ５７ｂで検出し、センサ板５７にかかる上下方向の荷重を計測する。前後左右の各荷重センサの計測荷重を合計し、合計値からシートやシートレール等の重量を引けば乗員の重量を知ることができる。
【００３０】
一方、シートレール１１に荷重センサの測定レインジ、あるいは荷重負荷限界を超えるような異常な力がかかると、中心軸ナット５９ａがセンサフレーム上板中央穴５１ａの内面に当接したり、中心軸フランジ部５９ｂやセンサフレーム貫通部５９ｃがセンサフレーム底板５３ｂと当接する。このような変位規制機構の働きにより、センサ板５７の過大な変形を防止するとともに、シートレール１１とシートブラケット６７間を強固に連結する。
【００３１】
図３は、本発明の他の１実施例に係るシート重量計測装置の構成を示す側面断面図である。
この実施例では、シートレール１１の下面に台座７１が固設されている。台座７１の下面中央部には、中心軸７２が下方に垂下するように突設されている。中心軸７２は、センサ板７７の中央孔７７ａを貫通している。中心軸７２の外周の、台座７１とセンサ板７７の間には、皿バネ７３、ワッシャー７５が挟み込まれている。センサ板７７の下方の中心軸７２の外周には、ワッシャー７５、皿バネ７３及びリテーナー７９がこの順で嵌合している。リテーナー７９の下面は、中心軸のネジ７２ａに螺合するナット８０によって押さえられている。
【００３２】
皿バネ７３は、本明細書にいうたわみ部材であり、シートレール１１とシートブラケット６７間に動きの余裕を与える。すなわち、このセンサ板７７における荷重変動が５０kgあったときに、センサ板７７の上下たわみは０．５mmであり、２個の皿バネ７３の上下たわみは±０．５mmである。したがって、シートレール１１のシートブラケット６７に対する変位は±１．５mmである。なお、荷重センサ１カ所当りの最大計測荷重は１５０kg程度とし、有効計測荷重は１００kg程度とする。
【００３３】
センサ板７７の両サイドは、センサベース８１上にボルト７８により固定されている。センサ板７７の中央部は、上述のように台座７１及び中心軸７２に皿バネ７３を介して接続されている。
センサベース８１は、シートレール１１とほぼ並行する部材である。センサベース８１上には上述のようにセンサ板７７が固定されている。センサベース８１の端部はシートブラケット６７に固定されている。センサベース８１には、リテーナー７９の上部７９ａの入っている孔８１ａが形成されている。
【００３４】
この実施例のシート重量計測装置では、リテーナー７９の上部７９ａの外周とセンサベース８１の孔８１ａとの間に０．５mmの隙間が設けられている。また、リテーナー７９の下部フランジ７９ｂの上面とセンサベース８１の下面の間に１．５mmの隙間が設けられている。なお、リテーナー下部フランジ７９ｂの外径は、センサベース孔８１ａの径よりも大きく、同フランジ７９ｂの外周部はセンサベース８１の下面と対向している。シートレール１１に規定以上力（１００kgf)がかかると、センサ板７７や皿バネ７３が変形して、リテーナー７９の上部７９ａやフランジ７９ｂが、センサベース８１の孔８１ａや下面に当接する。これにより、シートレール１１のシートブラケット６７に対する変位が規制される。
なお、シートレール１１とセンサベース８１の構成を上下逆にして、シートレール１１に変位規制機構を設けてもよい。
【００３５】
この実施例の特徴をまとめて述べると以下のとおりである。
（１）シートレール１１とシートブラケット６７の間に、皿バネ７３とセンサ板７７とを直列に接続し、レールとブラケット間にかかる荷重変動による両者間の変位を比較的大きくしている。その変位は、例えば、荷重変動５０kgで０．５mm以上、好ましくは１mm以上、より好ましくは２mm程度とする。これにより、変位規制機構の隙間（リテーナー７９とセンサベース８１との隙間）を広くすることができ、比較的寸法精度の粗い部品構成でも、有効に機能するシート重量計測装置を実現できる。また、プレス品のシートブラケット６７上に簡単に取り付けることができる。
【００３６】
（２）荷重センサが板状の歪検出部材（センサ板７７）を主として構成されており、たわみ部材が、センサ板７７に対して直列に接続された皿バネ７３である。また、センサ板７７を覆うフレームあるいはケーシングのようなものはない。さらに、変位規制機構のうちのかなりの部分がセンサベース８１よりも下に配置されている。したがって、シート重量計測装置全体を薄くすることができ、シートレールとシートブラケット間に無理なく装着することができる。
【００３７】
図４は、本発明の他の１実施例に係るシート重量計測装置の構成を示す側面断面図である。
シートレール１１の下面には、前後に２個の台座９１、９１’が突設されている。センサ板９３の両端は、同台座９１、９１’にボルト９５等により固定されている。
【００３８】
センサ板９３の中央孔９３ａには、中心軸９７が貫通している。中心軸９７は、さらに下方に延びてセンサベース１０３の孔１０３ａも貫通している。中心軸９７の上端部は、ボルトヘッド９７ａとなっている。中心軸９７の上部外周には、センサ板９３を上下に挟むワッシャー９９が嵌め込まれている。また、中心軸９７の下部外周には、センサベース１０３を挟む皿バネ１０１が嵌め込まれている。中心軸９７の下端部にはネジが切られており、ナット１０５が螺合している。
【００３９】
センサ板９３後端部が固定される台座９１′の下方には、規制ロッド１０７が垂下している。同ロッド１０７は、センサベース１０３に開けられた規制孔１０３ａを貫通して下に延びている。同ロッド１０７の下端にはフランジ部１０７ａが形成されている。シートレール１１とセンサベース１０３間の前後・左右の変位は、規制ロッド１０７の側面と規制孔１０３ａの内面との当接により規制される。シートレール１１が上に持ち上げられる方向の変位は、規制ロッドフランジ部１０７ａの上面の、センサベース１０３下面への当接によって規制される。さらに、シートレール１１の下方向への変位は、前側の台座９１の下のボルト９５の頭がセンサベース１０３上面に当接することにより規制される。
【００４０】
図４の実施例の特徴は以下である。
変位規制機構（ボルト９５、規制ロッド１０７、規制孔１０３ａ）を荷重の中心（センサ板９３や中心軸９７の中心）からずらして構成してある。そのため、設計の自由度が上り、より変位量を増したり全体の厚みを縮小できるという利点がある。なお、センサ板９３に前後・左右の水平方向の力が加わると、センサ板９３には左右・前後対称のねじり歪が生じる。このとき、ストレインゲージをセンサ板９３の中心軸に対して左右・前後対称に配置することにより、ねじり歪によるストレインゲージの抵抗変化は相互に打ち消される。そのため、ブリッジ回路に構成した歪センサー全体としては、センサ板９３に加わる水平方向の力は、なんら信号に影響を与えない。したがって、センサー全体の信号は、上下方向の荷重のみ表すものとなる。
【００４１】
図５は、本発明の１実施例に係るシート重量計測装置用のセンサーの構成例を示す図である。（Ａ）はセンサ板の平面図であり、（Ｂ）はストレインゲージ回路の回路図である。センサ板１１１は、全体として角の丸くなった長方形の板である。この例では、材質ステンレス鋼であり、全体の長さ８０mm、幅４０mm、厚さ３mmである。
【００４２】
センサ板１１１の中央部には径１０mmの中心軸孔１１１ｃが開けられている。センサ板１１１の両端部には、径８mmのボルト孔１１１ａが開けられている。中心軸孔１１１ｃと両ボルト孔１１１ａの間に、両側４個ずつ又は２個ずつのストレインゲージ１１３が貼られている。ストレインゲージ１１３の貼付領域及び中心軸孔１１１ｃの両サイドには、センサ板１１１の長手方向に延びるスリット１１１ｂが並んで形成されている。各スリット１１１ｂは、ストレインゲージ１１３の貼付領域の横では、センサ板長手方向と平行であり、両スリット間の幅は３mmである。同スリット１１１ｂは、中心軸孔１１１ｃの周囲では、同孔を中心とする円弧状である。このスリットの役割は、センサ板に上下方向荷重がかかったときに付随的に発生するセンサ板取り付けボルト間の張力によるセンサー出力のリニアリティー低下を防止することである。
【００４３】
各ストレインゲージ１１３は、中心軸孔１１１ｃの中心に対して前後・左右対称に配置されている。そして、各側の４個のストレインゲージは、中心軸孔１１１ｃ寄り（中央寄り）に、圧縮歪側の２個のストレインゲージＲ−、Ｒ−と、ボルト孔１１１ａ寄り（端寄り）の引張側のストレインゲージＲ＋、Ｒ＋に別けて配置されている。そして、中心軸孔１１１ｃ両側のストレインゲージを図５（Ｂ）のように、両側の４個のストレインゲージで組んだブリッジ回路を並列に接続する。図中の四角の中に１、２、３、４の数字が入っているものは端子を示す。このようにストレインゲージを配置し回路を構成することにより、中心軸孔１１１ｃ回りのセンサ板のねじり歪はセンサー回路から出力されない。
【００４４】
この実施例のようにストレインゲージを各側４個とすることにより、感度バラツキが小さくなるなどの効果がある。しかし、原理的には、各側２個で良い。
ストレインゲージ部の表面歪を安定させ感度バラツキを少なくするために、以下のようにセンサ板を構成してもよい。
図１２は、センサ板の変形例を示す図である。（Ａ）はセンサ板の平面図であり、（Ｂ）はストレインゲージの配線図である。
この例では、ストレインゲージ部の両側にアール状にえぐられたくびれ領域１１１ｈを設けている。くびれ領域１１１ｈにより、センサ板が変形する部分が位置的に固定されるため、ストレインゲージ部の表面歪の位置変化も固定され感度が安定となる。なお、この例のセンサ板１１１′の寸法は、幅３０mm、長さ８０mmである。また、図１２のセンサ板１１１′の一端を取り去り中央部を固定すると、他の一端に荷重を印加する片持ち用のセンサ板の構成となる。
【００４５】
図１３は、センサ板のもう１つの変形例を示す斜視図である。
この例では、ストレインゲージ１１３をセンサ板１１１″の両側の側面１１１ｊに設けている。図上は手前の面のみ表れているが裏側にもストレインゲージが貼られている。この例のセンサ板１１１″のストレインゲージ１１３の貼られている部分の中央には孔１１１ｋが開けられている。この孔１１１ｋの作用は、図１２の例のくびれ領域と同じである。なお、この例のセンサ板１１１″の寸法は、厚み５mm、幅２０mm、長さ８０mmである。
【００４６】
図６は、本発明の他の１実施例に係るシート重量計測装置の構成を示す図である。（Ａ）は全体の側面断面図であり、（Ｂ）は板バネの平面図である。
この例では、中心軸１２５の頭１２５ａがシートレール１１の孔１１ａの中に入っており、両者の間で左右・前後方向の移動規制を行える。また、シート保持機構のたわみ部材としては、板バネ１３０が用いられている。板バネ１３０は、図６（Ｂ）に示すように、全体として長細い板（材質ＳＳＣ、厚さ２mm、長さ１５０mm、幅３０mm）である。同板バネ１３０には、中央部に中心軸孔１３０ｃが、両端部にボルト孔１３０ａが開けられている。なお、ボルト孔１３０ａはボルト径よりも内径の大きいいわゆるバカ孔であって、部材の寸法誤差を吸収する構造としている。板バネ１３０の左右の大きく開いている楕円形の孔１３０ｂは、センサ板１２３取り付け用のボルト１３１や規制ロッド１３３との緩衝を避けるための孔である。また、板バネ１３０が小さい支点間距離（左右のボルト孔１３０ａの中心間距離、この例で７０mm）でも均一に十分に撓むように中抜きの作用もする。なお、板バネのたわみを増すために蛇腹構造とすることもできる。
【００４７】
図６の実施例のシート重量計測装置では、シートレール１１とシートブラケット６７間の変位規制を次のように行う。上下方向については、ボルトヘッド１３１の下端とセンサベース１３５上面の当接、規制ロッド１３３のフランジ部１３３ａ上面とセンサベース１３５下面との当接により変位を規制する。左右・前後方向については、規制ロッド１３３の外周と、センサベース１３５の孔１３５ａの内面との当接により規制する。
【００４８】
この実施例では、センサーは短ブリッジとすることが好ましい。ここで短ブリッジとはほとんどたわまないセンサ板のことであり、サイズとコストの低下という利点がある。センサ板１３３と板バネ１３０の間の中心軸外面にはワッシャー１２７が挟み込まれている。このワッシャーの形状（径）を調整することによりセンサーの感度の調整を行うことができる。
その他の図６の実施例の特徴は、たわみ部材が非対称ストレスを吸収するためセンサーの精度が向上することである。
【００４９】
図７は、本発明の他の１実施例に係るシート重量計測装置の構成を示す図である。（Ａ）は全体の側面断面図であり、（Ｂ）はセンサ板及び板バネを示す平面図である。
この実施例では、センサ板１５３は板バネ１５５の上に載置されている。板バネ１５５は、厚さ２mm、幅６０mm、長さ８０mmのバネ鋼製の板である。センサ板１５３は、厚さ０．５mm、幅２０mm、長さ８０mmのステンレスバネ鋼製の板である。センサ板１５３と板バネ１５５は、その中央部においてシートレール１１から台座１５１にかかる荷重を受け、その両端部においてセンサベース１５９上の台座１６０に支持されている。したがって、センサ板１５３と板バネ１５５は、並列に接続されており上記荷重を分担して受ける。荷重の分担割合は、センサ板１：板バネ９〜１９程度とすることができる。
【００５０】
板バネ１５５には、左右に大きな肉盗みの孔１５５ａが開けられている。そして、この孔１５５ａの中の端部に位置するセンサ板１５３の上表面にストレインゲージ１５４が貼られている。このような構成とすることにより、短い軸間で大きな変形ストロークが得られるという利点がある。
【００５１】
本実施例は、荷重を板状の歪センサと緩衝バネとで分担し、強度と上下の歪ストロークを確保した例である。一般に温度特性の良い荷重センサを構成するセンサ板材とバネ材の構成は異なる。本実施例では板バネ材で上下荷重に対し±１mm以上のたわみストロークを確保する。荷重センサは感度を上げるため歪の検出部に応力集中させると、バネ材と同じ大きなたわみに対し劣化が起こる。そのためセンサ母材を薄く構成し応力と機能を分散させる。本構成も全体を薄く構成できシートレール下に挿入できる。
【００５２】
図７の実施例においては、変位規制機構は、シートレール台座１５１の真下の規制ロッド１６１とセンサベース孔１５９ａの間に構成されている。
【００５３】
図８は、図７のシート重量計測装置の変形例を示す側面断面図である。この実施例では、センサ板１８３及び板バネ１８５の両端はシートレール１１の下面の台座１８１に固定されており、センサ板１８３及び板バネ１８５の中央部がセンサベース１９１の台座１９０上に固定されている。また、規制ロッド１９３は、センサ板１８３の端部の下に突設されている。このように、規制ロッド１９３とセンサ板１８３の中心を芯違いとしたことにより、より応力が集中する部分で変位を規制するという作用・効果がある。
【００５４】
図９は、本発明の他の１実施例に係るシート重量計測装置（片持ち梁構造）を示す図である。（Ａ）は側面断面図であり、（Ｂ）は板バネの平面図である。
この実施例でも、板バネ２０３とセンサ板２０５が並列に組み合わされている。板バネ２０３とセンサ板２０５は、図の左端において、センサベース２０７上にボルト２０９で固定されており、センサベース２０７に対して片持ち支持されている。板バネ２０３及びセンサ板２０５の図の右端部はシートレール１１下の台座２０１に固定されている。変位規制機構は、台座２０１下の規制ロッド２１１とセンサベース２０７間に構成されている。
【００５５】
この実施例のように片持ち構造とすることにより、短い軸間で大きな変位が得られるという作用・効果がある。
【００５６】
図１０は、図９の実施例の変形例を示す側面断面図である。この例ではセンサ板２２７がセンサベース２２５の下に配置されている。これにより、センサ板２２７と板バネ２２３間の間隔を広くして、軸２２９と軸２３１が並行に変位するためセンサーの感度が安定し、シートが前後に傾いたときの重量検出誤差を減らす作用・効果が得られる。また、シートレール１１とシートブラケット６７の間隔をより狭くすることができる。
なお、図１０の実施例では、２本のロッド２３１、２３３がセンサベース２２５を貫通して下に出ている。これらのロッドのいずれを変位規制機構に用いてもよい。
【００５７】
図１１は、さらに片持ち型のシート重量計測装置の変形例を示す側面断面図である。この例では、シートレール１１の下に突起２５１が突設されており、これがセンサベース２５５上のブロック２５３の穴２５３ａ内に嵌合している。この突起２５１とブロック２５３とが独自の変位規制機構を構成している。
センサ板２６１は、台座２５７にその左端が固定され、センサベース２５５上にその右端が固定されている。
本実施例のその他の特徴は、独自の変位規制機構によりシートレールの傾きを規制し、上下のみの動きをセンサーに伝えるよう構成できることである。
【００５８】
本発明は、上記の各種実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示される基本思想に従って様々な変形を加えることができる。
【００５９】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明は以下の効果を発揮する。
シートとシート固定部の間に両者の相対変位をある範囲内に規制する変位規制機構を設け、超過荷重を変位規制機構に受け持たせることで、荷重センサの耐破断荷重を小さくすることができ、装置を安価に構成できる。
【００６０】
荷重センサの測定レインジ内あるいは荷重負担レインジ内における荷重の変動に対応するシート保持機構や荷重センサのたわみストロークを、０．５〜８mmとすると、現状のシートレールやシートブラケットの寸法精度でも問題なくシート重量計測装置を組み込むことができる。さらに、シート保持機構にたわみ部材を組み込むと、荷重センサの測定レインジにおけるシート保持機構のたわみストロークが増幅される。そのため、シート保持機構や変位規制機構を構成する部材についての寸法精度や取り付け精度の要求を緩和することができる。
【００６１】
その他、本発明によれば、装置全体の寸法を薄くできる、加工コストや組み立てコストを低減できる等の利点を有するシート重量計測装置を提供することができる。さらに、異常な力がシートにかかった時の安全性を向上できるシート重量計測装置を提供することができる。また、より高精度でリニアリティーの高い重量計測を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１実施例に係るシート重量計測装置の全体構成を模式的に示す側面図である。
【図２】本発明の１実施例に係るシート重量計測装置の構造を示す図である。（Ａ）は全体の側面断面図であり、（Ｂ）はセンサ板の平面図である。
【図３】本発明の他の１実施例に係るシート重量計測装置の構成を示す側面断面図である。
【図４】本発明の他の１実施例に係るシート重量計測装置の構成を示す側面断面図である。
【図５】本発明の１実施例に係るシート重量計測装置用のセンサーの構成例を示す図である。（Ａ）はセンサ板の平面図であり、（Ｂ）はストレインゲージ回路構成の回路図である。
【図６】本発明の他の１実施例に係るシート重量計測装置の構成を示す図である。（Ａ）は全体の側面断面図であり、（Ｂ）は板バネの平面図である。
【図７】本発明の他の１実施例に係るシート重量計測装置の構成を示す図である。（Ａ）は全体の側面断面図であり、（Ｂ）はセンサ板及び板バネを示す平面図である。
【図８】図７のシート重量計測装置の変形例を示す側面断面図である。
【図９】本発明の他の１実施例に係るシート重量計測装置（片持ち梁構造）を示す図である。（Ａ）は側面断面図であり、（Ｂ）は板バネの平面図である。
【図１０】図９の実施例の変形例を示す側面断面図である。
【図１１】さらに片持ち型のシート重量計測装置の変形例を示す側面断面図である。
【図１２】センサ板の変形例を示す図である。（Ａ）はセンサ板の平面図であり、（Ｂ）はストレインゲージの配線図である。
【図１３】センサ板のもう１つの変形例を示す斜視図である。
【符号の説明】
１  乗員                      ２  シートベルト
３  シート                    ４  バックル
５  シート重量計測装置        ７  車体（シャーシ）
１０  シートアジャスタ        １１  シートレール
１２  アンカー固定部          １３  荷重センサ
１５  たわみ部材              １７  シート保持機構
１９  シート固定部（シートブラケット）
２１  規制バー                ２３  規制ブロック
２５  変位規制機構
５１  センサフレーム上板      ５２  ボルト
５３  センサフレーム          ５５  ボルト
５７  センサ板                ５９  中心軸
６１  ワッシャー              ６３  ゴムワッシャー
６５  センサベース            ６７  シートブラケット
７１  台座                    ７２  中心軸
７３  皿バネ                  ７５  ワッシャー
７７  センサ板                ７９  リテーナ
８０  ナット                  ８１  センサベース
９１  台座                    ９３  センサ板
９５  ボルト                  ９７  中心軸
９９  ワッシャー
１０１  皿バネ                １０３  センサベース
１０３ａ  規制孔              １０５  ナット
１０７  規制ロッド            １１１  センサ板
１１１ａ  ボルト孔            １１１ｂ  スリット
１１３  ストレインゲージ      １１５  端子
１２１  台座                  １２３  センサ板
１２５  中心軸                １２７  ワッシャー
１２９  ナット                １３０  板バネ
１３１  ボルトヘッド          １３３  規制ロッド
【図１】
0003683712.tif 000002
【図２】
0003683712.tif 000003
【図３】
0003683712.tif 000004
【図４】
0003683712.tif 000005
【図５】
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【図６】
0003683712.tif 000007
【図７】
0003683712.tif 000008
【図８】
0003683712.tif 000009
【図９】
0003683712.tif 000010
【図１０】
0003683712.tif 000011
【図１１】
0003683712.tif 000012
【図１２】
0003683712.tif 000013
【図１３】
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