(57)【要約】【課題】  荷重を高精度で検出でき、しかもシートフレームにがたつきなく設置できる荷重センサの取付構造を提供する。【解決手段】  センサ本体１１とねじ部１３との間には、締結規制部材１２が一体に形成されている。締結規制部材１２の高さ寸法は、ナット４の締結前においてセンサ本体１１上に重ねられたシートフレーム１及びスペーサ２，３の高さ寸法より低く設定されている。ナット４が締結されると、スペーサ２，３がつぶれてナット４が座面１２ａに突き当たる。これにより、ナット４がそれ以上回転しなくなるので、ナット４が過剰に締め付けられることがなくなる。【選択図】      図１
2006027409.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基部に取り付けられる荷重センサの取付構造であって、
前記荷重センサのセンサ本体に設けられて前記基部側に向けて延びるねじ部と、前記基部を挟んで前記ねじ部に螺合するナットと、前記基部に設けられて前記ねじ部が挿通される貫通穴または切欠きと、前記センサ本体と前記ナットとの間に設けられる締結規制部材と、前記センサ本体と前記ナットとの間に設けられて前記締結規制部材と重ならず且つ厚み方向に変形可能なスペーサを有し、
前記ナットを前記ねじ部に締め付ける前の状態で、前記基部と前記スペーサのそれぞれの厚み寸法の合計が、前記締結規制部材の厚み寸法以上に設定されており、
前記ナットを所定の締結力で前記ねじ部に締め付けたときに、前記スペーサが変形して前記ナットが前記締結規制部材に当るまで締結されることを特徴とする荷重センサの取付構造。
【請求項２】
前記締結規制部材は、前記センサ本体と一体に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の荷重センサの取付構造。
【請求項３】
前記締結規制部材は、前記貫通穴または切欠き内に位置しており、前記貫通穴または切欠きの寸法は、前記締結規制部材の外形より大きく設定されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の荷重センサの取付構造。
【請求項４】
前記基部には、前記スペーサと対向する凹凸面が形成されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の荷重センサの取付構造。
【請求項５】
前記基部と前記スペーサはともに金属製であり、前記スペーサが前記基部よりも軟質な金属材料で形成されていることを特徴とする請求項４に記載の荷重センサの取付構造。
【請求項６】
前記基部は、シートフレームであることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の荷重センサの取付構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所定の部材に荷重センサを取り付ける場合の取付構造に関し、特に荷重を精度よく検出できる荷重センサの取付構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車には、衝突時に乗員の安全性を確保するためにエアバッグ装置が搭載されており、このエアバッグ装置を制御するためのセンサが助手席のシートに設けられている。このセンサは、荷重センサであり、シートに着座したときの乗員の重量を計測できるようになっており、この荷重センサを設けることで、乗員がシートに着座したことを検知して、エアバッグ装置の展開の制御を行うようになっている。例えば、子供が座っていると判断された場合には、エアバッグ装置を展開させないように制御したり、または乗員の重量に応じてエアバッグの展開の仕方をゆっくりにしたり、早くしたりする制御などが行われる。
【０００３】
この荷重センサの取付構造については、特許文献１に示すものが開示されている。この特許文献１に記載のものは、シートクッションフレームが、アッパーレール上に設けられて、アッパーレールがシートトラックにスライド自在に支持されているものである。シートクッションフレームとアッパーレールには、それぞれ上下方向に連通する貫通穴が設けられており、両貫通穴に、荷重センサのねじ部が挿通されて、前記ねじ部にナットが締め付けられる。この取付構造では、乗員がシートに座ると、シートクッションフレームが、アッパーレールに対して回動してシートクッションフレームとアッパーレールとの間隔が広げられて、荷重センサに設けられたねじ部を引き抜く方向へ力が作用することで、荷重を検出できるようになっている。このため、シートクッションフレームとアッパーレールとの間に回動させる機構が必要になり、機構が複雑になる。
【０００４】
そこで、引き抜く方向への力を検出する荷重センサではなく、例えば特許文献２に示すように上方からの押圧力によって検出する荷重センサに替えて、この荷重センサをシートクッションフレームとアッパーレールとの間に重ねて設ける方が、機構を簡単にできる点で望ましい。
【特許文献１】特開２０００−２０３３２４号公報（段落００２４，００２９、図３）
【特許文献２】特許第３２６８１２８号公報（段落００１３〜００１７、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献２に記載の荷重センサを設けた取付構造では、ナットをねじ部に締め付ける際に、荷重センサに影響を与えないように締め付ける必要があり、その締め付け作業が煩雑になる。例えば、その締め付け力が過大であると、ねじ部の軸方向に対して引き抜く力によって、荷重センサの検出精度が低下する。また、締め付けにより前記荷重センサが軸方向へ引かれることによって、荷重の検出原点がずれた状態で設定されることになり、荷重の検出範囲が狭められ、高精度な検出が困難になる。
【０００６】
また、ナットのねじ部への締め付け力が過大であると、ねじ部の軸回りに回転させる回転力が大きく作用して、荷重センサが軸周りにねじれるように変形させられて、検出精度が低下する。
【０００７】
一方、荷重センサに影響を与えないように締結することを考慮して締め付けると、締め付け力が不十分となる場合が生じて、荷重センサとシートクッションフレーム及びアッパーレールとの間においてがたつきが発生し、確実な取り付けが阻害される。
【０００８】
本発明は、前記従来の課題を解決するものであり、高い検出精度を得ることができ、しかも荷重センサをシートにがたつきを生じさせることなく確実に取り付けることができる荷重センサの取付構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、基部に取り付けられる荷重センサの取付構造であって、前記荷重センサのセンサ本体に設けられて前記基部側に向けて延びるねじ部と、前記基部を挟んで前記ねじ部に螺合するナットと、前記基部に設けられて前記ねじ部が挿通される貫通穴または切欠きと、前記センサ本体と前記ナットとの間に設けられる締結規制部材と、前記センサ本体と前記ナットとの間に設けられて前記締結規制部材と重ならず且つ厚み方向に変形可能なスペーサを有し、前記ナットを前記ねじ部に締め付ける前の状態で、前記基部と前記スペーサのそれぞれの厚み寸法の合計が、前記締結規制部材の厚み寸法以上に設定されており、前記ナットを所定の締結力で前記ねじ部に締め付けたときに、前記スペーサが変形して前記ナットが前記締結規制部材に当るまで締結されることを特徴とするものである。
【００１０】
前記本発明では、スペーサを介してナットを所定の締結力で締め付けたときに、スペーサが厚み方向に変形して、ナットが締結規制部材に突き当たることによって、スペーサはそれ以上変形しなくなり、ナットがほとんど回転しなくなる。したがって、ナットの締め付けを一定に設定することができるため、ナットがねじ部に過度に締め付けられることが防止される。その結果、ねじ部に対する軸力や回転力がそれぞれセンサ本体に過剰に作用することがなくなって、検出精度を高く設定できるようになる。また、ねじ部をある程度大きな締結力で締め付けることができるので、荷重センサを基部に確実に取り付けることができる。
【００１１】
また、前記締結規制部材は、前記センサ本体と一体に形成されていることが好ましい。
【００１２】
これにより、ねじ部周辺の剛性が高くなるため、ナットを締め付けたときにねじ部の軸方向に引っ張る軸力によって生じる荷重センサの変形が低減または防止される。
【００１３】
また、前記締結規制部材は、前記貫通穴または切欠き内に位置しており、前記貫通穴または切欠きの寸法は、前記締結規制部材の外形より大きく設定されていることが好ましい。
【００１４】
このように、貫通穴または切欠きを締結規制部材に対し大きくして、締結規制部材が移動できるように隙間を形成しておくことにより、基部に比較的大きな力が作用したときに、基部に設けられた貫通穴または切欠きが締結規制部材に対して急激に大きな力が作用することがなくなり、力が吸収された状態で基部の貫通穴または切欠きが締結規制部材に当たることになるので、荷重センサに急激に大きな力が作用して、荷重センサが機能しなくなるといった不都合を防止できる。
【００１５】
前記基部には、前記スペーサと対向する凹凸面が形成されていることが好ましい。
【００１６】
基部に比較的大きな力が作用して、荷重センサと基部との間でずれが発生したときに、スペーサと基部との間に適度な摩擦を発生することができるので、荷重センサに対して直接に大きな荷重が作用することが防止される。
【００１７】
前記凹凸が形成されている場合において、前記基部と前記スペーサはともに金属製であり、前記スペーサが前記基部よりも軟質な金属材料で形成されていることが好ましい。
【００１８】
このように、スペーサを基部よりも柔らかい金属で形成することにより、スペーサと基部との間で適度な摩擦を発生させることができるので、基部に大きな衝撃が与えられたときの衝撃力を緩和させることができ、荷重センサに過大な力が作用することが防止される。
【００１９】
例えば、前記基部は、シートフレームである。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、ねじ部にナットを締め付けたときに、ナットをねじ部に常に一定の状態で締め付けることができるので、ナットの締め付け過ぎによる検出精度の低下を防止できる。また、荷重センサを基部に確実にがたつきなく設置することができ、しかも荷重センサに直接に過大な力が作用するのが防止される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
図１は、本発明の荷重センサの取付構造の一例を示す分解斜視図、図２は、自動車内での荷重センサの設置状態を示す概略図、図３は、ナットの締結前における荷重センサの取付構造を示す部分断面図、図４は、ナットの締結後における荷重センサの取付構造を示す部分断面図、図５（ａ）は、シートフレームの貫通穴周辺の一面を示す平面図、図５（ｂ）は、図５（ａ）のＸ−Ｘ断面図、図６は、荷重センサの内部構造の概略図である。
【００２２】
本実施形態の荷重センサの取付構造は、例えば、図２に示すように、自動車３０の助手席のシート３１に適用されるものである。シート３１には、シートフレーム（基部）１とスライダ１６が設けられ、シートフレーム１とスライダ１６との間に荷重センサ１０が重ねられた状態で設けられている。荷重センサ１０によって検出された荷重は、電気信号として所定の制御部４０に伝達されて、前記制御部４０によってエアバッグ装置４１の展開動作が制御される。
【００２３】
図１に示すように、前記スライダ１６は、支持部１６ａと脚部１６ｂとが一体に形成されている。前記支持部１６ａは、板状に形成されたものであり、この支持部１６ａ上にブラケット１５が支持されている。前記脚部１６ｂは、略Ｔ字状に形成されて、車室内の床面に固定されたシートレール１７に支持されている。シートレール１７は、前後方向に沿って溝１７ａが形成されて、この溝１７ａに前記脚部１６ｂの下部がスライド自在に挿入されている。スライダ１６がシートレール１７に対して前後方向にスライド動作することによって、シート３１の前後方向の位置調節が可能となっている。なお、本実施形態のシートフレーム１、スライダ１６及びシートレール１７の形状は一例であり、これに限定されるものではない。
【００２４】
図１に示すように、前記荷重センサ１０は、センサ本体１１と、締結規制部材１２と、ねじ部１３とケーブル１４で構成されている。
【００２５】
前記センサ本体１１は、図６に示すように、特許第３２６８１２８号公報（特許文献２）に開示された荷重センサと同様に、検出部１１ａと、円筒状の伝達部１１ｂを有している。また、前記検出部１１ａの下端周縁部には、フランジ状の受け部１１ｄが取り付けられており、この受け部１１ｄが、前記伝達部１１ｂの下端部と接合されている。また、前記検出部１１ａは、例えば特許文献２に開示された荷重センサに用いられたものと同様の起歪体を有している。この起歪体には、歪ゲージが設けられている。前記センサ本体１１の上方から荷重が与えられることにより、特許文献２に開示された荷重センサと同様に、前記荷重による伝達部１１ｂの変形力が、接合部１１ｓを介して検出部１１ａに伝達され、検出部１１ａのひずみが前記歪ゲージにより検出される。
【００２６】
図１に示すように、前記締結規制部材１２は、円盤状に形成され、前記センサ本体１１の取付面１１ｃとねじ部１３との間に設けられ、前記センサ本体１１及びねじ部１３と互いに一体に形成されている。前記ねじ部１３は、前記締結規制部材１２の上面の座面１２ａに一体に形成され、シートフレーム１に向けて延びている。
【００２７】
前記ケーブル１４は、センサ本体１１から制御部４０まで延びて形成されており、前記センサ本体１１で検出された荷重の検出信号は、ケーブル１４を介して前記制御部４０まで送られる。
【００２８】
前記シートフレーム１は、鉄板などの金属部材を折り曲げて断面コ字状に形成したものである。前記シートフレーム１の荷重センサ１０に向く面には、上下方向に貫通する円形の貫通穴１ａが形成されている。前記貫通穴１ａの開口寸法（直径寸法）をＤとし、前記締結規制部材１２の外径寸法をＣとしたときに、開口寸法Ｄは、外径寸法Ｃよりも大きくなるように設定されている。
【００２９】
図５（ｂ）に示すように、前記シートフレーム１の上面及び下面には、凹凸面５ａ，５ｂが形成されている。この凹凸面５ａ，５ｂは、前記貫通穴１ａの周囲を取り囲むようにして表面加工範囲が同じになるように形成されている。この表面加工範囲の全体の形状は、図５（ａ）に示すように、前記貫通穴１ａの周縁部付近を除く四角形状に設定されている。なお、シートフレーム１は、貫通孔１ａに限定されるものではなく、切欠きであってもよい。
【００３０】
図１に示すように、前記シートフレーム１の上面側と下面側には、リング形状のスペーサ２，３が重ねられる。前記スペーサ２，３は、同一材料及び同一形状であり、厚み方向につぶれ変形可能な材料で形成されている。例えば、このスペーサ２，３の材質は、銅、真鍮、アルミ、亜鉛などの金属材料から選択することができ、あるいは、ゴムや樹脂などの弾性変形可能な非金属材料であってもよい。なお、シートフレーム１とスペーサ２，３との材質の組合せとしては、シートフレーム１が鉄で、スペーサ２，３が銅または真鍮であることが好ましい。また、スペーサ２，３の各内径寸法Ｅは、前記締結規制部材１２の外径寸法Ｃとほぼ同じに設定されており、前記締結規制部材１２が、スペーサ２，３の各挿通孔２ａ，３ａに挿通可能となっている。
【００３１】
本実施形態の荷重センサの取付構造では、シートフレーム１に形成された貫通穴１ａに対して上下からスペーサ２，３を重ねた状態で、下側のスペーサ３側からセンサ本体１１のねじ部１３が挿入される。前記ねじ部１３は、挿通孔３ａ、貫通穴１ａ及び挿通孔２ａを通って、ねじ部１３の先部がスペーサ２の上面から突出する。このときの状態が、図３に示す状態である。
【００３２】
図３に示すように、前記貫通穴１ａの開口寸法Ｄは、締結規制部材１２の外径寸法Ｃよりも大きく形成されている。これにより、前記締結規制部材１２は、前記貫通穴１ａ内に挿通可能であるとともに前記貫通穴１ａ内においてねじ部１３の軸方向に直交する方向に移動できるようになっている。また、前記各スペーサ２，３の各内径寸法Ｅ（図１参照）は、前記締結規制部材１２をほとんど隙間のない状態で挿通できる寸法で形成されている。したがって、前記シートフレーム１と前記スペーサ２，３とを互いに重ねた状態で、前記締結規制部材１２を貫通穴１ａ及び挿通孔２ａ，３ａにそれぞれ挿通できるようになっている。
【００３３】
ナット４をねじ部１３に締め付ける前の状態では、シートフレーム１の厚み寸法をＡとし、スペーサ２，３の厚み寸法をともにＢとしたときに、シートフレーム１とスペーサ２，３の厚み寸法の合計Ｈ１（＝Ａ＋２Ｂ）は、前記締結規制部材１２の厚み寸法Ｈ２よりも大きくなるように設定されている。すなわち、取付面１１ｃからスペーサ２の上面までの高さ寸法が、締結規制部材１２の高さ寸法よりも高くなる。
【００３４】
図３に示す状態において、ねじ部１３にナット４を所定の締結力で締め付けると、ナット４の下面が、スペーサ２に当接する。この当接した状態からさらにナット４を締め付けると、スペーサ２，３は、それぞれ厚み方向につぶれ変形して、ナット４が、前記締結規制部材１２の座面１２ａに突き当たる。このとき、図４に示すように、スペーサ２，３の厚み寸法をそれぞれＢ´としたときに、シートフレーム１とスペーサ２，３との各厚み寸法の合計Ｈ３（＝Ａ＋２Ｂ´）が、締結規制部材１２の厚み寸法Ｈ２と同じになる。
【００３５】
ところで、スペーサが設けられていない場合には、ナットとシートフレームとの接触面積が小さくなって、シートフレーム１に及ぼされる面圧（単位面積当りの力）が大きくなり、センサ本体１１に局所的に過大な力が作用して、検出精度が低下することになる。本実施形態では、シートフレーム１の上面及び下面に、それぞれスペーサ２，３を設けることにより、シートフレーム１の表面に多少起伏があってもスペーサ２，３とセンサ本体１１との間の接触面積を増加させることができ、センサ本体１１に及ぼされる面圧を抑制することができる。これにより、センサ本体１１に局所的に過大な力が作用することを防止できる。面圧を抑制することで、センサ本体１１にかかる力を分散させることができるようになり、センサ本体１１には均一に力が作用することになって正確な検出が可能になる。
【００３６】
図４に示すように、ナット４が締結規制部材１２の座面１２ａに突き当たると、スペーサ２，３は、ナット４からの押圧力が増加しなくなるためこれ以上変形しなくなる。よって、ナット４が、締結規制部材１２に突き当たっているときに、ナット４に大きな締結力が作用していたとしても、ナット４はほとんど回転しなくなる。このとき、センサ本体１１とスペーサ３とシートフレーム１との間の摩擦、及びナット４とスペーサ２とシートフレーム１との間の摩擦は変化しなくなる。よって、締結規制部材１２をセンサ本体１１とねじ部１３との間に設けることにより、これら摩擦力の上限を規定できるようになる。したがって、シートフレーム１とスペーサ２，３とナット４とセンサ本体１１との各間の摩擦を適度に小さくなるように設定することにより、センサ本体１１に対して働くねじ部１３の軸方向を中心とする回転力によるねじれを低減することができ、高精度な検出が可能になる。
【００３７】
また、ナット４が過剰な締結力で締め付けられたとしても、ナット４を締結規制部材１２に突き当たる一定の位置で止めることができるので、ナット４の締め付け過ぎを考慮してその締結力を抑える必要がなくなり、荷重センサ１０をシートフレーム１にがたつきなく取り付けることが可能になる。
【００３８】
また、本実施形態では、センサ本体１１に締結規制部材１２が一体に設けられているので、センサ本体１１の上部の剛性が高くなり、ナット４の締付け過ぎによって、ねじ部１３を軸方向に引っ張る軸力Ｐが大きく作用したとしてもセンサ本体１１が変形し難くなる。このように、ナット４の締め付け作業によって、センサ本体１１に過剰な力が作用するのが抑えられるので、荷重が大きく作用した状態で荷重原点が設定されることがない。よって、荷重の検出範囲が狭められることがなく、高精度な検出が可能になる。
【００３９】
これを詳しく説明すれば、図７に示すように、センサ本体１１に締結規制部材１２が設けられていない場合には、ナット４による締結作業において、ナット４の締め付け過ぎによる軸力Ｐがねじ部１３に作用すると、センサ本体１１の取付面１１ｃが上方へ引っ張られるように変形させられる。その結果、センサ本体１１の荷重原点が荷重を大きく受けた状態で設定されることになるため、荷重原点が大きく変動して、検出可能な範囲が狭められて検出精度が低下することになる。また、このように荷重が大きく作用している状態で荷重原点を設定すると、例えば、経時変化によってセンサ本体１１の変形状態が変動したときに、同時に荷重原点が変動して荷重の検出精度が低下する。そこで、本実施形態では、前記のようにセンサ本体１１の取付面１１ｃ上に締結規制部材１２を一体に形成することにより、センサ本体１１の上部の剛性を高めて、過剰な軸力Ｐによるセンサ本体１１の変形を防止できるようになっている。
【００４０】
また、本実施形態の荷重センサの取付構造では、シートフレーム１に対して、シート３１を前後方向へスライドさせたときなどの通常の使用で生じる力は、シートフレーム１に形成された凹凸面５ａ，５ｂとスペーサ２，３との間において発生する摩擦力によって吸収されて、シートフレーム１と荷重センサ１０との間において位置ずれが生じることがない。
【００４１】
また、シートフレーム１に対して衝撃が作用するなどして、シートフレーム１を前後方向へ移動させる力が作用したときには、この力は、シートフレーム１に形成された凹凸面５ａ，５ｂとスペーサ２，３との間の摩擦力によって吸収されながら、シートフレーム１の貫通穴１ａの内周縁が、荷重センサ１０の締結規制部材１２の側面１２ｂに急激に当たることが防止されて、荷重センサ１０が破損して検出不能になる不都合を防止できる。
【００４２】
また、前記貫通穴１ａの開口寸法Ｄが、前記締結規制部材１２の外径寸法Ｃよりも大きく形成されているので、シートフレーム１に対して衝撃が作用したときに、貫通穴１ａが締結規制部材１２の側面１２ｂに急に衝突することがなく、衝撃力が緩和された状態で衝突するので、荷重センサ１０の破損を防止できる。
【００４３】
以上説明した本発明は、前記した実施の形態に限定されるものではなく、例えば、スペーサに替えてスプリングワッシャとしてもよい。この場合、ナットの締結前の寸法Ｈ１と寸法Ｈ２とを互いに同じに設定したとしても、ナットが締結規制部材に突き当たるまで締め付けられたときに、スプリングワッシャが有する弾性力によって、シートフレームとスプリングワッシャとナットとセンサ本体との間に適度な摩擦力を生じさせることができ、前記実施形態と同等な効果を発揮させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の加重センサの取付構造の一例を示す分解斜視図である。
【図２】自動車内での荷重センサの設置状態を示す概略図である。
【図３】ナットの締付前における荷重センサの取付構造を示す部分断面図である。
【図４】ナットの締付後における荷重センサの取付構造を示す部分断面図である。
【図５】（ａ）はシートフレームの貫通穴周辺の一面を示す平面図、（ｂ）は図５（ａ）のＸ−Ｘ断面図である。
【図６】荷重センサの内部構造の概略図である。
【図７】締結規制部材が設置されていない荷重センサの内部構造の概略図である。
【符号の説明】
【００４５】
１      シートフレーム（基部）
１ａ    貫通穴
２，３  スペーサ
４      ナット
５ａ，５ｂ  凹凸面
１０    荷重センサ
１１    センサ本体
１１ｃ  取付面
１２    締結規制部材
１２ａ  座面
１３    ねじ部
【図１】
2006027409.tif 000003
【図２】
2006027409.tif 000004
【図３】
2006027409.tif 000005
【図４】
2006027409.tif 000006
【図５】
2006027409.tif 000007
【図６】
2006027409.tif 000008
【図７】
2006027409.tif 000009