(57)【要約】【課題】  組み付け時におけるホールＩＣと磁石との位置合わせのばらつきを排除し、ホールＩＣと磁石とが基準位置にあるとき両者の距離を常に一定に維持することにより、荷重測定を行う際の変位を正確に検出することが可能な変位検出装置を提供する。【解決手段】  相対変位する一方の部材と他方の部材との変位を検出する変位検出装置であって、ホールＩＣ２２および磁石２３のうち一方を備え、一方の部材に固定可能な第１部材２０と、ホールＩＣ２２および磁石２３のうち他方を備え、他方の部材に固定可能な第２部材２１とを有し、第１部材２０と第２部材２１とが、それぞれの基準位置および第１部材２０と第２部材２１との間の距離を規定するための連結部材２４によって連結してある。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
相対変位する一方の部材と他方の部材との変位を検出する変位検出装置であって、
ホールＩＣおよび磁石のうち一方を備え、前記一方の部材に固定可能な第１部材と、
ホールＩＣおよび磁石のうち他方を備え、前記他方の部材に固定可能な第２部材とを有し、
前記第１部材と前記第２部材とが、それぞれの基準位置および前記第１部材と前記第２部材との間の距離を規定するための連結部材によって連結してある変位検出装置。
【請求項２】
前記連結部材は、前記第１部材を前記一方の部材に固定し、前記第２部材を前記他方の部材に固定するときには、前記第１部材と前記第２部材とを連結し、前記第１部材および前記第２部材の固定が完了すると、前記第１部材と前記第２部材とを分割可能にする請求項１に記載の変位検出装置。
【請求項３】
前記連結部材は、前記第１部材を前記一方の部材に固定し、前記第２部材を前記他方の部材に固定するときに、前記第１部材と前記第２部材との基準位置および距離を維持し、かつ前記一方の部材と前記他方の部材との相対変位を阻害しない程度の弾性率を有する弾性部材で構成してある請求項１に記載の変位検出装置。
【請求項４】
前記連結部材が、前記第１部材および前記第２部材を着脱可能に把持する把持部を備えている請求項１〜３のいずれか１項に記載の変位検出装置。
【請求項５】
前記第１部材を前記一方の部材に固定し、前記第２部材を前記他方の部材に固定した後、前記一方の部材と前記他方の部材とが相対変位したとき、前記第１部材と前記第２部材とが破断する破断部を、前記連結部材に備えている請求項１〜４のいずれか１項に記載の変位検出装置。
【請求項６】
前記破断部が、前記連結部材に設けた薄肉部である請求項５に記載の変位検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一方の部材と他方の部材との相対変位を検出する変位検出装置に関する。より詳細には、本発明は、自動車等のシート等に使用され、着座者の荷重による可動アームと固定アームとの変位を検出可能な変位検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等の車両のシートに乗員が着座したときに、乗員からの荷重を検知することにより、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、このような荷重の検知は、シートに取り付けられた変位センサによって行われている。
【０００３】
従来技術による変位センサとして、略円筒形の中空回転軸の内部空間に磁気回路を配置し、ホール素子を磁気回路に包囲された空間内であって回転軸の中心軸上に位置不変に配置した構成の変位センサがあった（例えば、特許文献１参照）。この変位センサは、回転軸の内部に磁気回転形成部材を配設することにより、回転軸と磁気回路形成部材との同心度を合わそうとするものである。
【０００４】
また、回転部材と非回転部材の一方に永久磁石を設け、他方に永久磁石の回転を非接触により検出するセンサ部を設けて、回転部材と一体回転を行う被検出物の変位をセンサ部により検出する非接触式変位センサもあった（例えば、特許文献２参照）。この非接触式変位センサは、回転部材を回転可能に軸支し、回転部材の一方の軸方向の動きを規制するハウジングと、回転部材の端部に複数箇所で当接し、回転部材の他方の軸方向の動きを規制するホルダーとを備えている。
【０００５】
その他、対象物の回転角を磁力変化に置き換えて非接触に検出するようにした非接触式回転角センサ（例えば、特許文献３参照）や、ホールＩＣの出力信号に基づいて、被検出物の回転角を検出する回転角検出装置（例えば、特許文献４参照）もあった。
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−２８６５０２号公報
【特許文献２】特開２００２−１５６２４５号公報
【特許文献３】特開２００１−１４１４１２号公報
【特許文献４】特開２００１−５９７０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した特許文献１〜４の変位センサは、検出部（ホールＩＣ）および磁石の一方を可動部に、他方を固定部にそれぞれ配置し、可動部が変位したときの変位量を検出するものである。
【０００８】
ところで、変位センサによって微少な変位を精度よく検出しようとする場合、ホールＩＣと磁石との基準位置における距離を常に一定に維持しておく必要がある。ところが、上述した特許文献１〜４の変位センサは、ホールＩＣおよび磁石をそれぞれ別々の部材（すなわち、可動部と固定部）に設けている関係で、ホールＩＣと磁石との基準位置における距離を一定に維持しておくことが困難であった。すなわち、ホールＩＣと磁石とを設置部材に組み付ける場合、両者は別々に組み付けられるため、設置部材の個体差によるサイズの微差や作業者の技量差などによって位置合わせにばらつきが生じていた。
【０００９】
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、組み付け時におけるホールＩＣと磁石との位置合わせのばらつきを排除し、ホールＩＣと磁石とが基準位置にあるとき両者の距離を常に一定に維持することにより、荷重測定を行う際の変位を正確に検出することが可能な変位検出装置を提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る変位検出装置の特徴構成は、相対変位する一方の部材と他方の部材との変位を検出する変位検出装置であって、ホールＩＣおよび磁石のうち一方を備え、前記一方の部材に固定可能な第１部材と、ホールＩＣおよび磁石のうち他方を備え、前記他方の部材に固定可能な第２部材とを有し、前記第１部材と前記第２部材とが、それぞれの基準位置および前記第１部材と前記第２部材との間の距離を規定するための連結部材によって連結してある点にある。
【００１１】
本構成の変位検出装置では、第１部材と第２部材とが、それぞれの基準位置および第１部材と第２部材との間の距離を規定するための連結部材によって連結してあるので、ホールＩＣと磁石との間隔は、第１部材と第２部材とを連結する連結部材の寸法精度にのみ依存することとなる。従って、各部材の個体差によるサイズ寸法のばらつきや、作業者の技量差による位置合わせのばらつきの発生が抑制され、この結果、ホールＩＣと磁石との基準位置における距離が常に一定に設定され、荷重測定を行う際の変位を正確に検出することが可能な変位検出装置を提供することができる。
【００１２】
本発明の変位検出装置において、前記連結部材は、前記第１部材を前記一方の部材に固定し、前記第２部材を前記他方の部材に固定するときには、前記第１部材と前記第２部材とを連結し、前記第１部材および前記第２部材の固定が完了すると、前記第１部材と前記第２部材とを分割可能にするようにしてもよい。
【００１３】
本構成の変位検出装置では、第１部材を一方の部材に固定し、第２部材を他方の部材に固定した後、連結部材を分割することができる。このため、第１部材および第２部材は、連結部材に規制されることなく互いに独立して機能することができるので、より正確な変位検出を行うことができる。
【００１４】
本発明の変位検出装置において、前記連結部材は、前記第１部材を前記一方の部材に固定し、前記第２部材を前記他方の部材に固定するときに、前記第１部材と前記第２部材との基準位置および距離を維持し、かつ前記一方の部材と前記他方の部材との相対変位を阻害しない程度の弾性率を有する弾性部材で構成してもよい。
【００１５】
本構成の変位検出装置では、第１部材を一方の部材に固定し、第２部材を他方の部材に固定するときには、連結部材によって第１部材と前記第２部材との基準位置および距離が維持され、固定後は連結部材が一方の部材と他方の部材との変位を阻害しない程度の適度の弾性を発揮するので、連結部材で連結された第１部材と第２部材との変位検出を正確に行うことができる。
【００１６】
本発明の変位検出装置においては、前記連結部材が前記第１部材および前記第２部材を着脱可能に把持する把持部を備えることも可能である。
【００１７】
本構成の変位検出装置であれば、連結部材が第１部材および第２部材を着脱可能に把持する把持部を備えているので、第１部材を一方の部材に固定し、第２部材を他方の部材に固定した後、連結部材の把持部を第１部材および第２部材から外すだけで、ホールＩＣと磁石との基準位置における距離を一定にし、連結部材に邪魔されることなく、一方の部材と他方の部材との相対変位を正確に検出することができる。
【００１８】
本発明の変位検出装置においては、前記第１部材を前記一方の部材に固定し、前記第２部材を前記他方の部材に固定した後、前記一方の部材と前記他方の部材とが相対変位したとき、前記第１部材と前記第２部材とが破断する破断部を、前記連結部材に備えることも可能である。
【００１９】
本構成の変位検出装置であれば、第１部材を一方の部材に固定し、第２部材を他方の部材に固定した後、一方の部材と他方の部材とが相対変位したときに連結部材の破断部を破断させて第１部材と第２部材とを分割することができるので、ホールＩＣと磁石との基準位置における距離を一定にし、連結部材による抵抗を受けることなく、一方の部材と他方の部材との相対変位を正確に検出することができる。
【００２０】
本発明の変位検出装置においては、前記破断部を、前記連結部材に設けた薄肉部とすることも可能である。
【００２１】
本構成の変位検出装置であれば、破断部である連結部材に設けた薄肉部から破断を発生させることができるので、連結部材の破断を確実かつ容易にすることができる。このため、ホールＩＣと磁石との基準位置における距離を一定にし、連結部材による抵抗を受けることなく、一方の部材と他方の部材との相対変位を正確に検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、本発明は以下の実施の形態および図面に記載される構成に限定されるものではない。
【００２３】
図１は、本発明の変位検出装置１００を車両用のシート１０に取り付け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にシートレール１２を介して設置される。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。アッパーフレーム１３は、シート１０のクッションフレーム１４を支持している。そして、アッパーフレーム１３とクッションフレーム１４との間に変位検出装置１００が取り付けられる。
【００２４】
図２は、変位検出装置１００の斜視図である。この変位検出装置１００により、２つの部材（一方の部材と他方の部材）の相対的な変位を検出することができる。本実施形態では、例示的に、一方の部材を固定アーム１５とし、他方の部材を可動アーム１６とする。
【００２５】
図３は、変位検出装置１００の（ａ）正面図、および（ｂ）上面図である。変位検出装置１００は、第１部材２０と第２部材２１とを有している。第１部材２０は、ホールＩＣ２２および磁石２３のうち、例えばホールＩＣ２２を備えており、アッパーフレーム１３側に取り付けた固定アーム１５に固定可能に構成されている。ここで、第１部材２０の固定アーム１５への固定は、例えば、第１ネジ２５によって行われる。第２部材２１は、ホールＩＣ２２および磁石２３のうち、例えば磁石２３を備えており、クッションフレーム１４側に取り付けた可動アーム１６に固定可能に構成されている。ここで、第２部材２１の可動アーム１６への固定は、例えば、第２ネジ２６によって行われる。第２ネジ２６を通すネジ穴２８は、可動アーム１６の個体差による寸法誤差を考慮して長穴形状にしておくことも可能である。また、図示しないが、第１ネジ２５を通すネジ穴を長穴形状にしても同様の作用効果を得ることができる。
【００２６】
ホールＩＣ２２を備えた第１部材２０および磁石２３を備えた第２部材２１を、固定アーム１５および可動アーム１６にそれぞれ固定する場合において、第１部材２０と第２部材２１とは予め連結部材２４によって連結されている。この連結部材２４により、第１部材２０および第２部材２１は、それぞれの基準位置および両者の間の距離が規定される。従って、ホールＩＣ２２と磁石２３との間隔は、連結部材２４を適切なサイズに設計しておくことにより、第１部材２０および第２部材２１をそれぞれ固定アーム１５および可動アーム１６へ固定する前から、所定の大きさに適切に設定しておくことが可能となる。このように、本発明では、ホールＩＣ２２と磁石２３との間隔は、第１部材２０と第２部材２１とを連結する連結部材２４の寸法精度にのみ依存することとなる。従って、各部材の個体差によるサイズ寸法のばらつきや、作業者の技量差による位置合わせのばらつきの発生が抑制され、この結果、ホールＩＣ２２と磁石２３との基準位置における距離が常に一定に設定され、荷重測定を行う際の変位を正確に検出することが可能となる。
【００２７】
連結部材２４は、第１部材２０を固定アーム１５に固定し、第２部材２１を可動アーム１６に固定するときに、第１部材２０と第２部材２１との基準位置および距離を維持し、かつ固定アーム１５と可動アーム１６との相対変位を阻害しない程度の弾性率を有する弾性部材で構成することも可能である。この場合、連結部材２４で連結された第１部材２０と第２部材２１との変位検出を正確に行うことができる。
【００２８】
また、連結部材２４は、第１部材２０および第２部材２１の固定後に、第１部材２０と第２部材２１とを分割することが可能なように構成することもできる。この場合、第１部材２０および第２部材２１は、連結部材２４に規制されることなく互いに独立して機能することができるので、より正確な変位検出を行うことができる。具体的には、第１部材２０と第２部材２１とが分割された状態として、例えば、以下のような態様がある。
【００２９】
第１部材２０と第２部材２１との分割の一つの態様は、第１部材２０を固定アーム１５に固定し、第２部材２１を可動アーム１６に固定した後、連結部材２４そのものを取り外すことにより、第１部材２０と第２部材２１とを分割するものである。例えば、図４に示すように、連結部材２４に第１部材２０および第２部材２１を着脱可能に把持する把持部３０を備えておく。この把持部３０は、分割時において、第１部材２０および第２部材２１から手前方向にスライドさせて離間させることができる。このように連結部材２４そのものを取り外す分割方法であれば、ホールＩＣ２２と磁石２３との距離を一定にし、連結部材２４に邪魔されることなく、固定アーム１５と可動アーム１６との相対変位を正確に検出することができる。
【００３０】
第１部材２０と第２部材２１との分割の別の態様は、第１部材２０を固定アーム１５に固定し、第２部材２１を可動アーム１６に固定した後、固定アーム１５と可動アーム１６とが相対変位したときに連結部材２４を破断させて第１部材２０と第２部材２１とを分割するものである。このときの破断は、連結部材２４の途中箇所で起こるようにしてもよいし、連結部材２４と第１部材２０との連結点（Ｂ、Ｂ’）、あるいは連結部材２４と第２部材２１との連結点（Ｃ、Ｃ’）で起こるようにしてもよい。
【００３１】
図５には、例えば、連結部材２４の破断を連結部材２４に設けた薄肉部２７で行う場合を示す。このような薄肉部２７から破断を発生させることで、連結部材２４の破断を確実かつ容易にすることができる。これにより、ホールＩＣ２２と磁石２３との距離を一定にし、連結部材２４による抵抗を受けることなく、固定アーム１５と可動アーム１６との相対変位を正確に検出することができる。
【００３２】
次に、図３に戻り、本発明の変位検出装置１００の動作について説明する。なお、図３には連結部材２４が示されたままであるが、以下の説明では、この連結部材２４は既に分割されているか、あるいは取り除かれているものと仮定して説明する。
【００３３】
固定アーム１５と可動アーム１６とは、ねじれ軸心Ｘを有するトーションバー１７によって、シート１０の前後方向（矢印Ｐ方向）と直交する方向（矢印Ｑ方向）に連結されている。この構成によれば、荷重作用点Ａに作用するシート荷重により、トーションバー１７にねじれ変位が生じる。このねじれ変位が固定アーム１５側にある第１部材２０のホールＩＣ２２と、可動アーム１６側にある第２部材２１の磁石２３との変位となる。トーションバー１７のねじれ剛性率は、測定精度等を考慮して適宜設定される。
【００３４】
また、ホールＩＣ２２と磁石２３との相対変位は、ホールＩＣ２２が計測する磁石２３からの磁束密度の変化から検出される。本発明では、連結部材２４を破断させる（あるいは、取り外す）前に、ホールＩＣ２２を備える第１部材２０が固定アーム１５に第１ネジ２５で固定され、磁石２３を備える第２部材２１が可動アーム１６に第２ネジ２６で固定されており、ホールＩＣ２２と磁石２３とのＰ方向における基準位置における距離は一定に保たれているので、ホールＩＣ２２は磁石２３からの磁束密度の変化を正確に計測することができる。
【００３５】
固定アーム１５側にある第１部材２０のホールＩＣ２２と、可動アーム１６側にある第２部材２１の磁石２３とは、上記Ｐ方向において前後に対向するように配置されている。このような前後方向の対向配置は、Ｑ方向に並べて配置する場合に比べて振動等の影響を受けにくい。つまり、ホールＩＣ２２と磁石２３とを前後方向に配置しておけば、可動アーム１６が荷重計測中にぶれたりしても、ホールＩＣ２２と磁石２３との距離の変動がほとんどないため、正確な測定を行うことができる
【００３６】
なお、本発明の変位検出装置１００は、このようなトーションバー１７によるねじれ変位を利用したものに限られず、種々の態様が可能である。例えば、固定アーム１５と可動アーム１６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。
【００３７】
連結部材２４は、図６の変形例に示すように、単一部材で構成することも可能である。図６に例示する連結部材２４は、第１部材２０と連結点Ｂ”で、第２部材２１と連結点Ｃ”でそれぞれ接続された１つの円錐形状部材で構成されている。このような構成は、連結部材２４の構造を簡略化できるので、変位検出装置１００の製造効率が向上し、さらに製造コストを削減することができる。なお、図６の連結部材２４は、ホールＩＣ２２と磁石２３との変位検知空間にまたがって位置しているが、連結部材２４が磁石２３から発生する磁束に影響を及ぼさない物質で構成されていれば、このような構成も可能である。言い換えると、連結部材２４は、磁石２３の磁束に影響を及ぼさない材料および構造であれば、形状、材質等を自由に選択し、適切に設計することができる。
【００３８】
一方、仮に連結部材２４が、磁石２３の磁束に影響を及ぼす材料および構造で構成されていたとしても、第１部材２０および第２部材２１を、固定アーム１５および可動アーム１６へそれぞれ固定した後、連結部材２４を取り外すようにすれば、何ら問題はない。
【００３９】
なお、ホールＩＣ２２および磁石２３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。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明の変位検出装置は、自動車等の車両のシートにおけるシート荷重の検知に用いる他、アクセルペダルの踏み代の検知、サンルーフ装置やパワーウィンドの開閉状態の検知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、本発明の変位検出装置を応用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の変位検出装置を車両用のシートに取り付けた状態を示す図
【図２】本発明の変位検出装置の斜視図
【図３】本発明の変位検出装置の（ａ）正面図、および（ｂ）上面図
【図４】第１部材および第２部材を着脱可能に把持する把持部を備えた連結部材を有する本発明の変位検出装置を示す斜視図
【図５】連結部材に設けた薄肉部の斜視図
【図６】連結部材を単一部材で構成した本発明の変位検出装置の変形例を示す図
【符号の説明】
【００４２】
１５  固定アーム
１６  可動アーム
２０  第１部材
２１  第２部材
２２  ホールＩＣ
２３  磁石
２４  連結部材
２５  第１ネジ
２６  第２ネジ
２７  長穴
１００  変位検出装置
【図１】
2006064559.tif 000003
【図２】
2006064559.tif 000004
【図３】
2006064559.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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