(57)【要約】【課題】  ホール素子と磁石とからなる変位センサを使用する変位検出装置において、粉塵等の異物がホール素子と磁石との隙間に入り込むことを防止できるシート荷重検出装置を提供する。【解決手段】  第１部材と第２部材との相対変位を検出するために、前記第１部材にホール素子２２を備え、前記第２部材に磁石２３を備えた変位検出装置であって、前記ホール素子２２と前記磁石２３との隙間に変形能を有する媒体４０を充填してある。【選択図】  図３
2006177676.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１部材と第２部材との相対変位を検出するために、前記第１部材にホール素子を備え、前記第２部材に磁石を備えた変位検出装置であって、前記ホール素子と前記磁石との隙間に変形能を有する媒体を充填してある変位検出装置。
【請求項２】
前記媒体がゲル状の物質である請求項１に記載の変位検出装置。
【請求項３】
前記媒体が防錆剤を含む請求項１または２に記載の変位検出装置。
【請求項４】
前記隙間を覆う可撓性材料からなるブーツを、前記第１部材から前記第２部材に亘って設けてある請求項１〜３のいずれか一項に記載の変位検出装置。
【請求項５】
車両フロア側に取り付けた固定アームと、シート側に取り付けた可動アームとの相対変位を検出するために、前記固定アームにホール素子または磁石のうちの一方を備え、前記可動アームに前記ホール素子または前記磁石のうちの他方を備えた自動車用変位検出装置であって、前記ホール素子と前記磁石との隙間に変形能を有する媒体を充填してある自動車用変位検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二つの部材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、例えば、自動車等のシートに使用され、着座者がシートに着座したときの可動アームと固定アームとの相対変位を検出する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検出装置によって行われている。
【０００３】
従来の変位検出装置として、ホール素子と磁石とからなる変位センサを使用した荷重検出装置があった（例えば、特許文献１を参照）。特許文献１の荷重検出装置は、シート側の部材（可動アーム）に磁石を設置し、フロア側の部材（固定アーム）にホール素子を設置している。ここで、シートに人が着座すると、可動アームが固定アームに対して変位し、そのことによって磁石からホール素子に向かう磁界の磁束密度が変化し、この磁束密度の変化を電気信号の変化として検出することで変位検出を行っている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−９７９９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１のようなホール素子と磁石とからなる変位センサを使用する変位検出装置では、ホール素子と磁石との隙間空間を外部から保護しておくことが重要である。ところが、変位検出装置が設置される自動車の車内には、人の乗降等によって外部から粉塵等の異物が持ち込まれる場合があり、そのような異物がホール素子と磁石との隙間に入り込むと磁界が乱されるため、正確な変位検出ができなくなる。また、ホール素子と磁石との隙間に異物が挟まった状態になると、可動アームと固定アームとの相対変位、すなわち、ホール素子と磁石との相対変位が阻害され、変位検出そのものができなくなる場合も起こり得る。
【０００６】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、ホール素子と磁石とからなる変位センサを使用する変位検出装置において、粉塵等の異物がホール素子と磁石との隙間に入り込むことを防止できるシート荷重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】
【０００７】
本発明に係る変位検出装置の特徴構成は、第１部材と第２部材との相対変位を検出するために、前記第１部材にホール素子を備え、前記第２部材に磁石を備えた変位検出装置であって、前記ホール素子と前記磁石との隙間に変形能を有する媒体を充填してある点にある。
【０００８】
本構成の変位検出装置においては、ホール素子と磁石との隙間に変形能を有する媒体を充填してあるので、粉塵等の異物が上記隙間に入り込むことを防止できる。このため、検出誤差の原因となる磁石からホール素子に向かう磁界の乱れが生じたり、第１部材と第２部材との相対変位、すなわち、ホール素子と磁石との相対変位が阻害されたりするおそれがない。
【０００９】
また、充填される媒体は変形能を有しているので、ホール素子と磁石とが相対変位する際に、媒体自身が流動変形して追随し、上記隙間の充填状態を維持することができる。
【００１０】
このように、本構成の変位検出装置であれば、ホール素子と磁石との隙間が常に外部から保護されているので、長期に亘って正確な変位検出が可能となる。
【００１１】
本発明の変位検出装置では、前記媒体をゲル状の物質とすることも可能である。
【００１２】
本構成の変位検出装置においては、ホール素子と磁石との隙間に充填する媒体をゲル状の物質としている。ゲル状の物質は流動性に優れているので、ホール素子と磁石とが相対変位するときにそれほど大きな抵抗は生じない。このため、ホール素子と磁石とのスムーズな相対変位を確保しながら、ホール素子と磁石との隙間を保護して変位検出を長期に亘って安定させることができる。
【００１３】
本発明の変位検出装置では、媒体に防錆剤を含めてもよい。
【００１４】
本構成の変位検出装置においては、媒体に含まれる防錆剤が媒体の充填部分近傍における錆の発生を防止するので、変位検出装置の製品寿命が長くなり、変位検出を長期に亘って安定的に行うことが可能となる。
【００１５】
本発明の変位検出装置では、前記隙間を覆う可撓性材料からなるブーツを、前記第１部材から前記第２部材に亘って設けることも可能である。
【００１６】
本構成の変位検出装置においては、第１部材から第２部材に亘って設けた可撓性材料からなるブーツによって、異物がホール素子と磁石との隙間に侵入することを確実に阻止できるので、変位検出装置の信頼性がより向上し、長期に亘って正確な変位検出が可能となる。また、ブーツに可撓性材料を採用していることから、ホール素子と磁石との相対変位に対してブーツが容易に変形し、ホール素子と磁石との変位動作の大きな抵抗となることはない。
【００１７】
本発明に係る自動車用変位検出装置の特徴構成は、車両フロア側に取り付けた固定アームと、シート側に取り付けた可動アームとの相対変位を検出するために、前記固定アームにホール素子または磁石のうちの一方を備え、前記可動アームに前記ホール素子または前記磁石のうちの他方を備えた自動車用変位検出装置であって、前記ホール素子と前記磁石との隙間に変形能を有する媒体を充填してある点にある。
【００１８】
本構成の自動車用変位検出装置においては、ホール素子と磁石との隙間に変形能を有する媒体を充填してあるので、粉塵等の異物が上記隙間に入り込むことを防止できる。このため、検出誤差の原因となる磁石からホール素子に向かう磁界の乱れが生じたり、固定アームと可動アームとの相対変位、すなわち、ホール素子と磁石との相対変位が阻害されたりするおそれがない。よって、ホール素子と磁石との隙間は常に保護され、長期に亘って正確な変位検出が可能となる。
【００１９】
また、本構成の自動車用変位検出装置は、例えば、自動車用シートの変位検出に最適に使用できるので、異物等が変位検出装置に落下してホール素子と磁石との隙間にはまり込む等の不具合も生じず、信頼性の高い装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
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、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、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側の基部を構成するアッパーフレーム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。
【００２１】
図２は、変位検出装置１００の斜視図である。ここで図示している変位検出装置１００は、シート１０の後方側に取り付けられるものであるが、シート１０の前方側に取り付けられるものも同様の構成とすることができる。
【００２２】
この変位検出装置１００により、２つの部材、すなわち、第１部材と第２部材との相対的な変位の検出が行われる。なお、本実施形態では、第１部材をフロア１１側に設置される固定アーム１５、第２部材をシート１０側に設置される可動アーム１６として説明する。
【００２３】
図３は、変位検出装置１００の詳細を示す図である。図３の（ａ）は変位検出装置１００の正面図であり、（ｂ）は（ａ）のＳ−Ｓ´における断面図である。以下、本実施形態の変位検出装置１００について具体的に説明する。
【００２４】
（固定アーム）
アッパーフレーム１３に取り付けられた固定アーム１５には、第１ホルダ２０を介してホール素子２２が取り付けられる。このホール素子２２は、後述する磁石２３と組み合わせることで変位センサとして機能する。また、ホール素子２２を保持する第１ホルダ２０は、第１ネジ２５により固定アーム１５に取り付けることができる。このとき、固定アーム１５に設けた第１ネジ２５の第１ネジ穴２６は、第１ホルダ２０の取り付け位置を微調整するために、長穴形状とすることができる。また、固定アーム１５には、クッションフレーム１４の過剰な移動を防止するために、規制部材１９ａと規制穴１９ｂとからなる規制手段１９が組み込まれている。
【００２５】
（可動アーム）
可動アーム１６は、固定アーム１５と並列に設けられる。可動アーム１６には、第２ホルダ２１を介して磁石２３が取り付けられる。この磁石２３は、固定アーム１５側にあるホール素子２２と対向するように配置される。また、磁石２３を保持する第２ホルダ２１は、第２ネジ３０により可動アーム１６に取り付けることができる。このとき、第２ホルダ２１に設けた第２ネジ３０の第２ネジ穴３１は、第２ホルダ２１の取り付け位置を微調整するために、長穴形状とすることができる。
【００２６】
可動アーム１６は、連結部材１８によってクッションフレーム１４と連結されている。このような構成により、シート１０に人が着座すると、シート荷重はクッションフレーム１４から連結部材１８を介して可動アーム１６に伝達される。また、連結部材１８は、シート荷重が可動アーム１６に作用する方向のばらつきを許容するように可動アーム１６と回動可能にされている。
【００２７】
さらに、可動アーム１６は、固定アーム１５と、ねじり軸心Ｘを有するトーションバー１７で並列に連結されている。このトーションバー１７は、ねじれ力に対して弾性的に回転変位する。そして、このトーションバー１７の回転変位により、可動アーム１６に取り付けた第２ホルダ２１に保持されている磁石２３が、固定アーム１５に取り付けた第１ホルダ２０に保持されているホール素子２２に対して相対変位する。なお、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。
【００２８】
（変位可能な媒体）
次に、本実施形態の変位検出装置１００において使用する変位可能な媒体について説明する。
【００２９】
図３に示すように、固定アーム１５側にあるホール素子２２と、可動アーム１６側にある磁石２３とは、所定の距離の隙間Ｄを設けて対向配置されている。この所定の距離は、磁石２３から発せられる磁界がホール素子２２で検知可能な距離に設定されている。
【００３０】
ホール素子２２を保持する第１ホルダ２０には、第２ホルダ２１を取り囲むようにして円筒形または角筒形のハウジング２７が取り付けられる。ここで、ハウジング２７の内側面と第２ホルダ２１との距離は、可動アーム１６の最大変位量を許容する距離、すなわち、可動アーム１６が固定アーム１５に組み込んだ規制手段１９によって規制を受ける状態となっても可動アーム１６に取り付けた第２ホルダ２１がハウジング２７の内側面と干渉しない程度の距離にされている。なお、ハウジング２７は、第１ホルダ２０と別体の部材で構成してもよいし、第１ホルダ２０の一部分であってもよい。
【００３１】
ハウジング２７を設けたことよって形成した第２ホルダ２１とハウジング２７の内側面との間の領域のうち、上記隙間Ｄに変形能を有する媒体４０が充填される。この変形能を有する媒体４０は、好ましくはゲル状の物質である。ここで、「ゲル状の物質」とは、常温で流動性を有する物質を意味し、単一物質からなる液体だけでなく、混合物からなる液体、液体に微粒子等を分散させた懸濁液等も含む。
【００３２】
媒体１０として使用するゲル状の物質の性状は、水のような低粘度物質であってもよいし、油脂類（合成油、鉱物油、植物油）のようなある程度の粘度を有する物質であってもよい。あるいは、寒天のような半固体物質であってもよい。また、水等の溶媒に高分子物質を適宜溶解させて調製した媒体１０であってもよく、このような調製媒体であれば、所望の粘度の媒体１０を容易に得ることができる。
【００３３】
媒体１０としてゲル状の物質を採用した場合、粉塵等の比較的微細な異物が媒体１０に接触すると、媒体１０の表面張力によってその異物を巻き込んでしまうことが考えられる。そして、媒体１０が巻き込んだ異物の量が多くなると、磁石２３からホール素子２２に向かう磁界に影響を与えることも考えられる。そこでこのような場合を想定して、媒体１０として、ゲル状の物質の代わりにシリコーン樹脂やエポキシ樹脂等の弾性材料を採用することもできる。このような弾性材料は常温で液体状態でないため、異物が接触してもそれを巻き込んでしまうおそれがない。このため、変位検出装置１００が粉塵等の多い劣悪な環境に置かれても、ホール素子２２と磁石２３との隙間Ｄは常に外部から保護されるので、長期に亘って正確な変位検出が可能となる。
【００３４】
隙間Ｄへの媒体４０の充填は、例えば、シリンジ等の注入装置によって行うことができる。なお、媒体４０は、上記隙間Ｄだけでなく、第２ホルダ２１とハウジング２７の内側面との間の領域全体に亘って充填してあってもよい。
【００３５】
さらに、隙間Ｄに弾性材料を充填する方法としては、例えば、あらかじめ隙間Ｄの形状に成形しておいた弾性材料を、変位検出装置１００を組み立てる際に第１ホルダ２０と第２ホルダ２１との間に挟み込む方法や、その弾性材料のモノマーをシリンジ等の注入装置によって隙間Ｄに充填しておき、当該モノマーを熱や光等で重合させて弾性材料を合成する方法等が挙げられる。
【００３６】
媒体４０としてこのようなゲル状の物質または弾性材料を用いれば、隙間Ｄが外部から遮断され、変位検出に悪影響を及ぼす粉塵等の異物が隙間Ｄに入り込むことが防止される。このため、変位検知の場面において、検出誤差の原因となる磁石２３からホール素子２２に向かう磁界の乱れが生じるおそれはない。また、固定アーム１５と可動アーム１６との相対変位、すなわち、ホール素子２２と磁石２３との相対変位が起こっても、媒体４０自身が流動変形して追随することができるので、ホール素子２２と磁石２３との相対変位が阻害される等の不都合がなくなり、長期に亘って正確な変位検出が可能となる。
【００３７】
以上のように、本発明の変位検出装置１００では、製造業者や使用者が、設計や使用環境等に応じて適切な媒体１０を選択することができ、この点において、本発明の変位装置１００の適用範囲は広いものといえる。
【００３８】
（ブーツ）
ホール素子２２と磁石２３との隙間Ｄを外部から保護するために、図４に示すように、固定アーム１５の第１ホルダ２０に設けたハウジング２７から可動アーム１６の第２ホルダ２１に亘って、隙間Ｄを覆う形状の可撓性材料からなるブーツ５０を設けることも有効である。このようなブーツ５０を設けることによっても、異物が隙間Ｄに侵入することをより確実に阻止できるので、変位検出装置１００の信頼性がより向上し、長期に亘って正確な変位検出が可能となる。
【００３９】
また、ブーツ５０は可撓性材料からできているので、ホール素子２２と磁石２３との相対変位に対して容易に変形することができる。このため、ブーツ５０がホール素子２２と磁石２３との変位動作に対して大きな抵抗となることはない。
【００４０】
なお、ブーツ５０にハウジング２７の縁部に係止する突起部５０ａを設けておけば、ブーツ５０を安定して固定することができ、隙間Ｄの密封性を向上させることができる。
【００４１】
ブーツ５０を構成する可撓性材料としては、ゴム、樹脂フィルム、織物、不織布等を使用することができる。また、ブーツ５０に蒸着、メッキ、ラミネート等によって金属層を形成しておけば、磁気遮蔽効果を付加することができるため、主にホール素子２２が受ける外部磁場の影響が低減され、変位検出精度の低下を防止することができる。
【００４２】
＜別実施形態＞
（１）上記実施形態では、第１ホルダ２０に、第２ホルダ２１を取り囲むハウジング２７を取り付けたが、第２ホルダ２１に、第１ホルダ２０を取り囲むようにハウジングを取り付け、これによってできた第２ホルダ２１とハウジング２７の内側面との間の領域に、変形能を有する媒体を充填する構成であってもよい。
（２）第１ホルダ２０または第２ホルダ２１に取り付けるハウジング２７を、金属等の磁気遮蔽材料で構成すれば、主にホール素子２２が受ける外部磁場の影響を低減させる効果があり、より正確な変位検出が可能となる。
（３）上記実施形態では、トーションバー１７によるねじれ変位を利用して変位検出を行っているが、他の変位可能部材を使用することも可能である。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して変位検出を行ってもよい。
（４）ホール素子２２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ることができる。
【００４３】
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り、例えば、産業用機械に使用する変位検出センサが挙げられる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【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）Ｓ−Ｓ´断面図
【図４】隙間を覆う可撓性材料からなるブーツを設けた変位検出装置を示す平面図
【符号の説明】
【００４５】
１５    固定アーム
１６    可動アーム
２２    ホール素子
２３    磁石
４０    媒体
５０    ブーツ
１００  変位検出装置
Ｄ      隙間
【図１】
2006177676.tif 000003
【図２】
2006177676.tif 000004
【図３】
2006177676.tif 000005
【図４】
2006177676.tif 000006