(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被取り付け体に固定されるベースと、このベースに取り付けられた歪検出基板と、この歪検出基板の素子面に垂直に取り付けられ差込み部を持つ嵌合ピンと、前記ベースに設けられた回転支持穴と、この回転支持穴に支持ピンにより回転できるように取り付けられた第１のアームと、一端は前記第１のアームに取り付けられ他端は前記嵌合ピンの差込み部に差し込まれた板バネと、一端は被測定物の荷重を受けるように固定され他端は前記第１のアームとリンクピンにより回転できるように取り付けられた第２のアームにより構成された重量計測装置において、前記リンクピンが差し込まれかつ鉛直方向に動くように案内するベースに設けられた長穴からなるガイド穴と、前記第１のアームのリンクピンを差し込む穴を前記ガイド穴の長手方向の中心線に対してその長手方向の中心線が直交するように設けた長穴からなるスライド穴とした重量計測装置。
【請求項２】
所定の最大測定荷重を超えた段階で第１のアームまたは第２のアームに設けた突起がベースに接触するようにした請求項１に記載の重量計測装置。
【請求項３】
嵌合ピンの差込み部を形成する内壁面をかまぼこ形状とした請求項１に記載の重量計測装置。
【請求項４】
嵌合ピンの差込み部を形成する内壁面を半球状とした請求項１に記載の重量計測装置。
【請求項５】
請求項１に記載の重量計測装置を少なくとも４個備えたシート重量計測装置において、被測定物は乗員及び車両用シートであり、この車両用シートの下端の左右にはシートトラックが取り付けられ、それぞれのシートトラックの前後には前記車両用シートの下端の４隅に対応する場所にそれぞれ第２のアームを取り付け、ベースは被取り付け体としての車体に固定させた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】
本発明は物体の重量を測定する重量計測装置およびそれを用いたシート重量計測装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、自動車の乗員の安全を確保するエアバッグシステムにおいては衝突時の乗員の保護性能のみに重点が置かれてきたが、近年、エアバッグの爆発時の強力な力が体格の小さい子供や女性にはむしろ殺傷性を持つ可能性があることが問題視されるようになり、乗員の体格を判別してエアバッグの展開ガス量や展開速度を調整したり、エアバッグの作動を停止したりするスマートエアバッグが導入されるようになってきた。
【０００３】
このスマートエアバッグにおけるキーデバイスは乗員の体格（体重）を検出するための重量計測装置である。このような重量計測装置の先行例として、シート下にリンク機構を組み込み、減衰した荷重を荷重センサにて検出する重量計測装置およびこれを用いたシート重量計測装置が提案されている（特開平１１−３０４５７９号公報参照）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の重量計測装置には、シートとの連結部の鉛直方向の直線運動と、それをこの支点まわりの回転運動に連携させるリンク機構があるが、運動の軌跡がそれぞれ直線と円であるため幾何学的には軌跡にずれがある。実際にはこのずれは各部の弾性変形により吸収されているが弾性変形による反発力により摺動面に摩擦力が生じて印加される荷重に重畳するため検出誤差を生み、特性曲線上にはヒステリシスとして現れる。
【０００５】
本発明はこの課題を解決するものであり、リンク機構における直線運動と円運動での軌跡のずれを機構的に緩衝して摺動面での摩擦の発生を抑制し、それによりヒステリシスを低減させた高精度な重量計測装置およびそれを用いたシート重量計測装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために本発明の請求項１に記載の発明は、被取り付け体に固定されるベースと、このベースに取り付けられた歪検出基板と、この歪検出基板の素子面に垂直に取り付けられ差込み部を持つ嵌合ピンと、前記ベースに設けられた回転支持穴と、この回転支持穴に支持ピンにより回転できるように取り付けられた第１のアームと、一端は前記第１のアームに取り付けられ他端は前記嵌合ピンの差込み部に差し込まれた板バネと、一端は被測定物の荷重を受けるように固定され他端は前記第１のアームとリンクピンにより回転できるように取り付けられた第２のアームにより構成された重量計測装置において、前記リンクピンが差し込まれかつ鉛直方向に動くように案内するベースに設けられた長穴からなるガイド穴と、前記第１のアームのリンクピンを差し込む穴を前記ガイド穴の長手方向の中心線に対してその長手方向の中心線が直交するように設けた長穴からなるスライド穴としたものであり、この構成によってリンク機構における直線運動と円運動での軌跡のずれを緩衝して摺動面での摩擦の発生を抑制し、ヒステリシスを低減させ高い検出精度を得るという作用を有する。
【０００７】
本発明の請求項２に記載の発明は、所定の最大測定荷重を超えた段階で第１のアームまたは第２のアームに設けた突起がベースに接触するようにしたことにより、最大測定荷重を超えた荷重が加わっても歪検出基板等が保護されるという作用を有する。
【０００８】
本発明の請求項３に記載の発明は、嵌合ピンの差込み部を形成する内壁面をかまぼこ形状とすることにより、荷重の作用点を線状に集中させてバラツキを減少させ、より正確な荷重検出を可能にするという作用を有する。
【０００９】
本発明の請求項４に記載の発明は、嵌合ピンの差込み部を形成する内壁面を半球状とすることにより、荷重の作用点を点状に集中させてバラツキを減少させ、より正確な荷重検出を可能にするという作用を有する。
【００１０】
本発明の請求項５に記載の発明は、請求項１に記載の重量計測装置を４個備えたシート重量計測装置において、被測定物は乗員及び車両用シートであり、この車両用シートの下端の左右にはシートトラックが取り付けられ、それぞれのシートトラックの前後には前記車両用シートの下端の４隅に対応する場所にそれぞれ第２のアームを取り付け、ベースは被取り付け体としての車体に固定したこと、また、各重量計測装置がユニット化されていることにより、車両用シートに組み付ける際に組み込みが容易になるばかりか、組み付け工数を削減でき、かつ、組み付け時にセンサ特性を調整したりする必要がなくなるという作用を有する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図１〜図７を用いて説明する。
【００１２】
図１は本発明の重量計測装置の一実施の形態を示した分解斜視図、図２は同側断面図、図３は同平面図、図４は第１、第２のアームの動作を説明するための部分詳細図、図５（ａ）〜（ｃ）は本発明のもう一つの構成を示す嵌合ピンの正面図、側面図と部分詳細図、図６（ａ）〜（ｃ）は本発明のさらに他の構成を示す嵌合ピンの正面図、側面図と部分詳細図、図７は同重量計測装置を組み込んだ車両用シートの側面図である。
【００１３】
本実施の形態において、１は車体５０などの被取り付け体にボルト４０で固定されるコの字状のベースで、両側板１ａ，１ｂには支持ピン２２を通す回転支持穴１６ａ，１６ｂとリンクピン１８を通すガイド穴１７ａ，１７ｂが設けられ、底板１ｃには歪検出基板２を固定するための取り付けネジ部４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄと嵌合ピン９のネジ加工部９ａおよびナット１０を逃がすための穴１１が設けられている。
【００１４】
歪検出基板２は取り付け穴３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄを利用し、ベース１に設けられた取り付けネジ部４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄにネジ５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄで固定され、取り付け穴３ａと３ｄを結ぶ直線と穴３ｂと３ｃを結ぶ直線が交差する点には荷重が印加される作用点としての穴６が設けられている。この穴６の周辺には検出可能なレベルのひずみ量を発生させるための長穴７と、ひずみ量により抵抗値が変化する歪抵抗体８が適宜形成され、歪検出基板２の他端には歪抵抗体８の抵抗値変化を演算処理し荷重を計測するための処理回路３０が設けられている。
【００１５】
９は嵌合ピンであり、測定荷重以上の耐力を持つ素材でできており、ネジ加工部９ａが設けられ、嵌合ピン９の６角形をした頭部９ｃには差込み部９ｂが形成されている。また、嵌合ピン９は歪検出基板２の穴６に通してナット１０で固定されている。
【００１６】
１３は板バネであり、一端には第１のアーム１９の板バネ取り付け用ネジ穴１４ａ，１４ｂと対応する位置に取り付け穴１３ａ，１３ｂが設けられ、ネジ２３ａ，２３ｂにより第１のアーム１９に固定されるようになっており、他端にはＵ字状の切り欠き１３ｃが設けられている。この切り欠き１３ｃは嵌合ピン９の差込み部９ｂに差し込まれる。また、板バネ１３は測定荷重に応じたバネ特性を有するよう設計されている。
【００１７】
第１のアーム１９には穴１６が設けられ、支持ピン２２によりベース１の側板１ａ，１ｂに設けられた回転支持穴１６ａ，１６ｂとの間で自在に回転できるように軸支されており、支持ピン２２の先端に施されたネジ加工部２２ａとナット２３により抜けないようになっている。また、第１のアーム１９の一端から延出した翼部１９ａ，１９ｂには水平方向に動くように案内する長穴からなるスライド穴１９ｃ，１９ｄがそれぞれ設けられている。さらに第１のアーム１９の先端部にはベース１の底板１ｃの方を向いた突起１９ｅ，１９ｆが設けられている。
【００１８】
２１は被測定物の荷重を受けるとともに上下方向に可動できる可動体としての第２のアームであり、略コの字形に曲げられた板材よりなり、折り曲げられた翼部２１ａ，２１ｂに設けた穴２１ｃ，２１ｄと、第１のアーム１９のスライド穴１９ｃ，１９ｄと、ベース１の側板１ａ，１ｂに設けられた鉛直方向に動くように案内する長穴からなるガイド穴１７ａ，１７ｂにリンクピン１８が通り、図示していないがＥリングなどによりリンクピン１８が抜けないようになっている。また、第２のアーム２１の翼部２１ａ，２１ｂの一部にはベース１の底板１ｃの方を向いた突起２１ｅ，２１ｆが設けられている。
【００１９】
次に、これらの組立方法について説明する。
【００２０】
最初に、歪検出基板２に嵌合ピン９をナット１０で固定する。次に、歪検出基板２をベース１にネジ５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄにより固定する。また、第１のアーム１９に板バネ１３をネジ２３ａ，２３ｂで固定する。板バネ１３のＵ字状の切り欠き１３ｃを嵌合ピン９の差込み部９ｂに差込み、第１のアーム１９を支持ピン２２でベース１に軸支する。支持ピン２２はナット２３により固定される。さらに、第１のアーム１９のスライド穴１９ｃ，１９ｄと、第２のアーム２１の穴２１ｃ，２１ｄと、ベース１のガイド穴１７ａ，１７ｂを一致させ、ここにリンクピン１８を挿通することにより第１のアーム１９に取り付けて、Ｅリングなどの抜け止めを行う。
【００２１】
次に、この動作について説明する。
【００２２】
上記のようにして完成した重量計測装置の第２のアーム２１を介して被測定物の重量が加わると、リンクピン１８を支点として第２のアーム２１は下方に下がろうとする力が働く。その力は、第１のアーム１９を経由して板バネ１３を上方に持ち上げる力として伝達される。これが歪検出基板２に取り付けられた嵌合ピン９を引き上げる力となり、それに応じて歪検出基板２には歪が発生する。これにともない歪抵抗体８の抵抗値が変化するので、この抵抗値変化を処理回路３０により演算処理し荷重を計測するものである。この時に歪検出基板２に歪は発生するが殆んど変位させないようにするため、板バネ１３がたわむことにより、第２のアーム２１を介した被測定物の重量による変位分を板バネ１３に吸収させるものである。
【００２３】
特に第２のアーム２１と第１のアーム１９がリンクピン１８により回転運動ができるように連結されてリンク機構を構成している部分で第２のアーム２１の鉛直方向の直線運動とリンクピン１８を支点とする第１のアーム１９の円運動との軌跡のずれを機構的に緩衝している。それを図４により説明する。例えば、荷重が加わり第２のアーム２１が下にＹだけ変位すると、それに応じて第１のアーム１９も支持ピン２２を中心に回転半径Ｒで角度Ａだけ回転する。このとき第２のアーム２１の軌跡は直線であるのに対して、第１のアーム１９の軌跡は円であるため図に示すような軌跡のずれＸが生じる。ここで、変位Ｙによる回転角Ａと、それによるずれＸは以下の（数１）・（数２）で決まる。
【００２４】
【数１】
0003680798.tif 000002
【００２５】
【数２】
0003680798.tif 000003
【００２６】
このＸを見こんでスライド穴１９ｃ，１９ｄの長手方向の寸法を決めている。また、ガイド穴１７ａ，１７ｂの長手方向の寸法は第２のアーム２１のストロークを考慮して決められている。これにより、運動軌跡のずれに起因する弾性反発力により摺動面に生じた摩擦力が荷重に重畳することによる検出誤差を低減させ、特性曲線上のヒステリシスを低減し、高精度の重量計測装置を得ることができる。
【００２７】
また、嵌合ピン９を図５（ａ）に正面図、図５（ｂ）に側面図として示すように、差込み部９ｂを形成する内壁面をかまぼこ形状とした嵌合ピン９に変更しても良い。これにより、図５（ｃ）に示すように荷重の作用部が線状に集中して嵌合ピン９との当たり具合により伝達される荷重の作用位置のバラツキが減少し、検出精度が向上する。
【００２８】
また、嵌合ピン９を図６（ａ）に正面図、図６（ｂ）に側面図として示すように、差込み部９ｂを形成する内壁面を半球状とした嵌合ピン９に変更しても良い。これにより、図６（ｃ）に示すように荷重の作用部が点状に集中して嵌合ピン９との当たり具合により伝達される荷重の作用位置のバラツキが減少し検出精度が向上するのは図５に示す嵌合ピン９と同様であるが、更に板バネ１３のねじれによる不要荷重成分の伝達を抑制することで更に検出精度が向上する。
【００２９】
また、第２のアーム２１を介して最大測定荷重以上の荷重が加わった場合に、板バネ１３及び歪検出基板２の永久変形や破損防止のため、第２のアーム２１の翼部２１ａ，２１ｂの一部にベース１の底面１ｃの方を向いた突起２１ｅ，２１ｆが設けられており、支持ピン２２を支点に回転し第１のアーム１９が下がった場合、所定のストロークに達するとベース１の底面１ｃに接するようになっている。一方、引張方向の荷重を測定する場合は、第１のアーム１９の先端部にベース１の底面１ｃの方を向いた突起１９ｅ，１９ｆが同じくベース１の底面１ｃに接するようになっている。
【００３０】
図７は図１に示す重量計測装置を４個車両用シート下に組み込んだ状態を説明するための側面図である。２６は車両用シート（例えば、助手席シート）であり、その下部にシートトラック２５が組み付けられている。２４は図１に示す重量計測装置であり、図１に示す第２のアーム２１がボルト、ナット（図示していない）にてシートトラック２５に固定されている。一方、図１に示すベース１はボルト４０で車体５０に固定されている。
【００３１】
重量計測装置２４は車両用シート２６の下端の４隅に対応するようにシートトラック２５の前後にそれぞれ取り付けられている。この状態で、実際に乗員が車両用シート２６に着座した時の重量を、４箇所の重量計測装置２４にて計測し演算処理することにより体重判別を行う。この時、車両用シート２６そのものの荷重は、予めセットしておくか、メモリーしておくことで補正が可能となる。重量計測装置２４を車両用シート２６の４隅に対応するようにシートトラック２５の前後にそれぞれ取り付けることにより、乗員の車両用シート２６への着座位置が多少変動しても、体重判別が可能であり、また、それらの荷重を比較することにより、着座位置の推定も可能となる。
【００３２】
また、図示していないが重量計測装置２４を車両用シート２６とシートトラック２５の間に組み付けても同様の目的が得られる。シートトラック２５の重量が図１に示す歪検出基板２に重畳されないため、補正すべき重量が小さくなり演算や予め行うリセットの精度が向上し、結果として検出精度を高めることが可能となる。
【００３３】
以上のように、重量計測装置２４を車両用シート２６の下に適当な数だけ配置することにより、良好なシート重量計測装置が実現できる。
【００３４】
【発明の効果】
以上のように本発明は、車体などの被取り付け体に取り付け固定されるベースに設けられた回転支持穴に支持ピンにより回転できるように取り付けられた第１のアームと、リンクピンにより回転できるように取り付けられた第２のアームにより構成された重量計測装置において、前記リンクピンが差し込まれかつ鉛直方向に動くように案内するベースに設けられた長穴からなるガイド穴と、前記第１のアームのリンクピンを差し込む穴を前記ガイド穴の長手方向の中心線に対してその長手方向の中心線が直交するように設けた長穴からなるスライド穴としたことにより、リンク機構における直線運動と円運動での軌跡のずれを機構的に緩衝して摺動面での摩擦の発生を抑制し、それによりヒステリシスを低減させた高精度の重量計測装置およびそれを用いたシート重量計測装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の重量計測装置の一実施の形態を示した分解斜視図
【図２】同側断面図
【図３】同平面図
【図４】第１、第２のアームの動作を説明するための部分詳細図
【図５】（ａ）本発明のもう一つの構成を示す嵌合ピンの正面図
（ｂ）同側面図
（ｃ）同部分詳細図
【図６】（ａ）本発明のさらに他の構成を示す嵌合ピンの正面図
（ｂ）同側面図
（ｃ）同部分詳細図
【図７】図１に示す重量計測装置を組み込んだ車両用シートを説明するための側面図
【符号の説明】
１  ベース
１ａ，１ｂ  側板
１ｃ  底板
２  歪検出基板
３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ  取り付け穴
４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ  取り付けネジ部
５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ  ネジ
６  穴
７  長穴
８  歪抵抗体
９  嵌合ピン
９ａ  ネジ加工部
９ｂ  差込み部
９ｃ  頭部
１０  ナット
１１  穴
１３  板バネ
１３ａ，１３ｂ  取り付け穴
１３ｃ  切り欠き
１４ａ，１４ｂ  ネジ穴
１６ａ，１６ｂ  回転支持穴
１７ａ，１７ｂ  ガイド穴
１８  リンクピン
１９  第１のアーム
１９ａ，１９ｂ  翼部
１９ｃ，１９ｄ  スライド穴
１９ｅ，１９ｆ  突起
２１  第２のアーム
２１ａ，２１ｂ  翼部
２１ｃ，２１ｄ  穴
２１ｅ，２１ｆ  突起
２２  支持ピン
２３ａ，２３ｂ  ネジ
２４  重量計測装置
２５  シートトラック
２６  車両用シート
３０  処理回路
４０  ボルト
５０  車体
【図１】
0003680798.tif 000004
【図２】
0003680798.tif 000005
【図３】
0003680798.tif 000006
【図４】
0003680798.tif 000007
【図５】
0003680798.tif 000008
【図６】
0003680798.tif 000009
【図７】
0003680798.tif 000010