(57)【要約】【課題】捻り荷重が発生し得る環境下においても、歪み検出素子への影響を軽減させて正確に荷重を検出すること。【解決手段】荷重を受ける軸部１６と、軸部１６が取り付けられるダイヤフラム１２と、軸部１６に印加される荷重に応じたダイヤフラム１２の歪みを検出する歪み検出素子１２３とを具備し、軸部１６を、測定対象となる荷重の印加方向と異なる方向から印加される捻り荷重に応じて一定範囲で傾動可能に設けたことを特徴とする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷重を受ける荷重受け部と、前記荷重受け部が取り付けられるダイヤフラムと、前記荷重に応じた前記ダイヤフラムの歪みを検出する歪み検出素子とを具備し、前記荷重受け部を、当該荷重受け部における測定対象となる荷重の印加方向と異なる方向から印加される捻り荷重に応じて一定範囲で傾動可能に設けたことを特徴とする荷重センサ。
【請求項２】
前記荷重受け部を前記捻り荷重に応じて一定範囲で傾動可能に保持する保持部材を具備することを特徴とする請求項１記載の荷重センサ。
【請求項３】
前記保持部材は、前記荷重受け部の傾動動作を許容する所定位置に接触する突起部を有することを特徴とする請求項２記載の荷重センサ。
【請求項４】
前記突起部は、球面形状を有することを特徴とする請求項３記載の荷重センサ。
【請求項５】
前記荷重受け部は、座席シートの乗員重量に応じた荷重を受けることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の荷重センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、荷重センサに関し、特に、自動車などの座席シートに対する荷重の検出に好適な荷重センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、荷重センサは、自動車の座席シートに対する荷重の検出などに用いられている。例えば、固定部と、この固定部の両側に設けられた一対の荷重受け部と、固定部と荷重受け部との間に歪み検出素子を有する一対の腕部とを備え、座席シートに対する荷重によって腕部を適宜撓ませることで歪み検出素子の歪み応力を判断し、当該荷重を検出する荷重センサが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このような荷重センサを用いて自動車の座席シートに印加される荷重を検出する場合においては、例えば、座席シートが有するそれぞれの脚部に当該荷重センサを取り付け、それぞれの荷重センサで検出した歪み応力（引っ張り応力及び圧縮応力）に基づいて座席シートに印加された荷重を検出する場合がある。
【特許文献１】特開２００５−９８９８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した座席シートの脚部のように、複数の場所に荷重センサを取り付け、それぞれの荷重センサの検出結果に基づいて荷重を検出する場合、取り付ける際に発生し得る捻り荷重により検出精度が劣化するという問題がある。例えば、ねじ構造を用いて荷重センサを複数の場所に取り付ける場合において、ねじ構造を構成するねじ山又はねじ溝が正確なピッチに形成されていない場合には、荷重センサとの連結部分に捻り荷重が発生する場合がある。この場合、荷重が印加されていないにも関わらず、荷重センサでこの捻り荷重を検出してしまう結果、測定対象となる本来の荷重を正確に検出することができない場合が発生し得る。
【０００５】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであり、捻り荷重が発生し得る環境下においても、歪み検出素子への影響を軽減させて正確に荷重を検出することができる荷重センサ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】
【０００６】
本発明の荷重センサは、荷重を受ける荷重受け部と、前記荷重受け部が取り付けられるダイヤフラムと、前記荷重に応じた前記ダイヤフラムの歪みを検出する歪み検出素子とを具備し、前記荷重受け部を、当該荷重受け部における測定対象となる荷重の印加方向と異なる方向から印加される捻り荷重に応じて一定範囲で傾動可能に設けたことを特徴とする。
【０００７】
この構成によれば、荷重受け部を、測定対象となる荷重の印加方向と異なる方向から印加される捻り荷重に応じて一定範囲で傾動可能に設けたことから、荷重受け部の傾動動作によって捻り荷重を吸収することができるので、捻り荷重が発生し得る環境下においても、歪み検出素子への影響を軽減させて正確に荷重を検出することが可能となる。
【０００８】
上記荷重センサにおいては、前記荷重受け部を前記捻り荷重に応じて一定範囲で傾動可能に保持する保持部材を具備することが好ましい。この場合には、保持部材により荷重受け部が一定範囲で傾動可能に保持されることから、荷重受け部における一定範囲の傾動動作を確実に確保することができ、確実に捻り荷重を吸収することが可能となる。
【０００９】
例えば、上記荷重センサにおいて、前記保持部材は、前記荷重受け部の傾動動作を許容する所定位置に接触する突起部を有する。この場合には、保持部材に設けられた突起部を支点として荷重受け部を傾動可能に保持することができ、確実に捻り荷重を吸収することが可能となる。
【００１０】
特に、上記荷重センサにおいて、突起部は、球面形状を有することが好ましい。この場合には、球面形状を有する突起部を支点として荷重受け部に傾動動作を行わせることができるので、荷重受け部におけるスムーズな傾動動作を確保することが可能となる。
【００１１】
なお、上記荷重センサにおいて、例えば、前記荷重受け部は、座席シートの乗員重量に応じた荷重を受ける。この場合には、本荷重センサを自動車などの座席シートに適用する際、捻り荷重が発生し得る環境下においても、歪み検出素子への影響を軽減させて正確に座席シートに対する荷重を検出することが可能となる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、荷重受け部を、測定対象となる荷重の印加方向と異なる方向から印加される捻り荷重に応じて一定範囲で傾動可能に設けたことから、荷重受け部の傾動動作によってこの捻り荷重を吸収することができるので、捻り荷重が発生し得る環境下においても、歪み検出素子への影響を軽減させて正確に荷重を検出することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施の形態に係る荷重センサの分解斜視図であり、図２は、本実施の形態に係る荷重センサの斜視図である。図３は、本実施の形態に係る荷重センサの断面図である。なお、図３においては、図２に示すＡ−Ａで切断した場合の断面について示している。
【００１４】
なお、本実施の形態に係る荷重センサは、例えば、自動車などの座席シートが有するそれぞれの脚部などに取り付けられ、それぞれの荷重センサの検出結果に基づいて乗員重量に応じた荷重が検出される。すなわち、座席シートが４本の脚部を有する場合には、４つの荷重センサで座席シートに印加される乗員重量に応じた荷重が検出されることとなる。ここでは、本実施の形態に係る荷重センサを自動車などの座席シートが有する脚部に取り付けられる場合について説明するが、本荷重センサが適用される対象についてはこれに限定されるものではなく、適宜変更が可能である。
【００１５】
図１に示すように、本実施の形態に係る荷重センサ１０において、土台部１１は、座席シートが固定されるシートレールのブラケット等に取り付けられる。ダイヤフラム１２は、土台部１１の上面であってその中央領域に固定される。移動規制部材１３は、土台部１１に形成された円形状の開口部の内側に配置される。スペーサ１４は、移動規制部材１３に形成された円形状の開口部の内側に配置される。連結部材１５は、ダイヤフラムの上面であってその中央領域に配置される。軸部１６は、その下端部が連結部材１５の開口部を介して係合した状態で連結部材１５に連結される。支持部材１７は、開口部を有し、その開口部に軸部１６を収容する位置に配置される。
【００１６】
土台部１１は、概して長方形状を有する板状部材１１１で構成され、その中央領域に移動規制部材１３及びスペーサ１４を収容する円形状の開口部１１２が形成されている。この開口部１１２の近傍にダイヤフラム１２を固定するための固定ねじが挿入される４つの穴部１１３が形成されている。また、土台部１１の長手方向の端部近傍には、土台部１１自身をシートレールのブラケット等に固定するための一対の穴部１１４が形成されている。土台部１１は、例えば、固定ねじ等の固定部材によりシートレールのブラケット等に固定されるが、当該固定部材については省略している。
【００１７】
ダイヤフラム１２は、概して方形状を有する板状部材１２１で構成され、その中央領域に開口部１２２が形成されている。板状部材１２１の上面であって開口部１２２の近傍に複数の歪み検出素子１２３が設けられている。ここでは、板状部材１２１における同一直線上において、片側に２つの歪み検出素子１２３が設けられた場合について示している。歪み検出素子１２３は、軸部１６に対する荷重に応じたダイヤフラム１２の歪みを検出する。例えば、低融点ガラス材料等からなるバインダに導電性材料からなる金属又は金属酸化物を分散させたものから構成されており、圧縮力又は引張り力などの応力を受けることにより分散されている導電性材料の密度が変化して抵抗値が変化するものである。また、板状部材１２１の四隅には、ダイヤフラム１２を土台部１１に固定するための固定ねじ１２４が挿入される穴部１２５が形成されている。さらに、板状部材１２１における開口部１２２の近傍に、連結部材１５を固定するための固定ねじが挿入される４つの穴部１２６が形成されている。
【００１８】
移動規制部材１３は、ダイヤフラム１２の下方領域に配置される。移動規制部材１３の肉厚は、土台部１１の肉厚よりも僅かに薄く構成されており、荷重に応じたダイヤフラム１２における一定以上の撓み（歪み）を規制する。移動規制部材１３は、円環形状を有し、その中央部分に円形状の開口部１３１が形成されている。また、移動規制部材１３には、移動規制部材１３をダイヤフラム１２に固定するための固定ねじが挿入される４つの穴部１３２が形成されている。
【００１９】
スペーサ１４は、ダイヤフラム１２の下方領域に配置される。スペーサ１４の肉厚は、移動規制部材１３と略同一の肉厚に形成されている。スペーサ１４は、円盤形状を有しており、その上面であって中央部分に僅かに上方側に突出する突起部１４１が形成されている。突起部１４１は、球面形状を有している。詳細について後述するように、荷重センサ１０を座席シートの脚部等に取り付ける際に発生し得る捻り荷重に応じて軸部１６の角度が、この球面形状に設けられた突起部１４１との関係で調整される。
【００２０】
連結部材１５は、概して円環形状を有し、その中央部分に開口部１５１が形成されている。この開口部１５１に軸部１６が連結される。連結部材１５の所定位置には、連結部材１５をダイヤフラム１２及び移動規制部材１３に固定するための固定ねじ１５２が挿入される穴部１５３が形成されている。連結部材１５の下面には、詳細について後述するように、その外周側に移動規制部材１３が固定される一方、その内周側にスペーサ１４が固定される固定部１５４（図１に不図示、図３参照）が設けられている。
【００２１】
軸部１６は、概して円柱形状を有し、その下端部に係合部１６１が設けられている。円柱形状部分は、連結部材１５の開口部１５１よりも僅かに小径に設けられる一方、係合部１６１は、開口部１５１よりも僅かに大径に設けられている。また、係合部１６１は、図１に示す下方側に向かって径が大きくなる形状を有している。係合部１６１は、概して球面形状を有しており、連結部材１５の開口部１５１の内壁面と係合する。
【００２２】
なお、本実施の形態に係る荷重センサ１０において、軸部１６は、座席シートの脚部の下端部に形成された穴部に挿入されることで、脚部に固定される。例えば、軸部１６の円柱形状部分にねじ山を形成する一方、脚部の穴部にねじ溝を形成し、これらを螺合することにより軸部１６が座席シートの脚部に固定される。なお、座席シートの脚部に対する軸部１６の固定方法については、これに限定されるものでなく、適宜変更が可能である。
【００２３】
支持部材１７は、円環形状を有し、その中央部分に開口部１７１が形成されている。この開口部１７１に軸部１６を挿通した状態で固定される。支持部材１７の下面であって開口部１７１の近傍には、押圧部１７２（図１に不図示、図３参照）が設けられている。押圧部１７２は、その下端部において、軸部１６の係合部１６１に当接する。支持部材１７は、軸部１６に固定された座席シートの脚部の下端部を支持するものであり、押圧部１７２は、座席シートからの荷重を軸部１６に伝達する役割を果たす。
【００２４】
このような構成を有する荷重センサ１０を組み立てると、図２に示すように、土台部１１の上面中央にダイヤフラム１２が固定され、そのダイヤフラム１２の上面中央に連結部材１５が配置されている。そして、この連結部材１５の中央部から軸部１６が上方に向けて突出するように配置されると共に、この軸部１６の周囲に支持部材１７が配置されている。この状態で、荷重センサ１０は、座席シートの脚部の下方に配設される。
【００２５】
また、このように組み立てられた場合、荷重センサ１０においては、図３に示すように、軸部１６の下方にスペーサ１４が配置されている。軸部１６は、その下端面が、スペーサ１４に形成された突起部１４１に載置した状態で保持されている。また、連結部材１５の内壁面は、軸部１６の係合部１６１に応じた形状を有しており、軸部１６が上方側に抜けないように構成されている。さらに、支持部材１７の押圧部１７２は、その下端部が軸部１６の係合部１６１に接触した状態となっている。なお、押圧部１７２の下端部は、係合部１６１の周面に応じた形状を有している。
【００２６】
なお、連結部材１５の下面に形成された固定部１５４においては、上述のように、その外周側に移動規制部材１３が固定される一方、その内周側にスペーサ１４が固定されている。本実施の形態においては、固定部１５４の外周及び内周にねじ山が形成される一方、移動規制部材１３の内周及びスペーサ１４の外周にねじ溝が形成されており、これらを螺合することで固定部１５４に移動規制部材１３及びスペーサ１４が固定される。固定部１５４に固定された状態において、連結部材１５と移動規制部材１３とは、ダイヤフラム１２を挟んで対向する位置に配置される。
【００２７】
ここで、このような構成を有する荷重センサ１０において、これが固定される座席シートに荷重が印加された場合の動作について図３を参照しながら説明する。座席シートに荷重が印加された場合、荷重センサ１０には、軸部１６を図３に示す下方側に押し下げる力と、軸部１６を同図に示す上方側に引き上げる力とが作用する。
【００２８】
軸部１６に図３に示す下方側に押し下げる力が作用すると、軸部１６の下方移動に応じてスペーサ１４が下方に押し下げられる。スペーサ１４は、連結部材１５の固定部１５４に固定されていることから、連結部材１５も下方側に押し下げられ、これに応じて移動規制部材１３も下方側に押し下げられることとなる。これにより、連結部材１５と移動規制部材１３とで挟まれるダイヤフラム１２の中央部近傍が下方側に歪む。この歪み応力をダイヤフラム１２に設けられた歪み検出素子１２３で検出することにより、座席シートに印加された荷重が求められる。
【００２９】
なお、この場合において、軸部１６が一定位置以上に下方側に移動すると、移動規制部材１３が、土台部１１が固定されるシートレールのブラケット等の表面に接触する。このため、一定位置以上に軸部１６が下方側に移動するのが規制される。これにより、軸部１６が一定位置以上に移動して、荷重センサ１０の構成要素が破損する事態を防止できるようにしている。
【００３０】
一方、軸部１６に図３に示す上方側に引き上げる力が作用すると、軸部１６の上方移動に応じて連結部材１５が上方側に引き上げられる。この場合において、移動規制部材１３は、連結部材１５の固定部１５４に固定されていることから、移動規制部材１３も上方側に引き上げられることとなる。これにより、連結部材１５と移動規制部材１３とで挟まれるダイヤフラム１２の中央部近傍が上方側に歪む。この歪み応力をダイヤフラム１２に設けられた歪み検出素子１２３で検出することにより、座席シートに印加された荷重が求められる。
【００３１】
本実施の形態に係る荷重センサ１０は、例えば、座席シートの複数の脚部に取り付ける場合においても、取り付ける際に軸部１６に印加され得る捻り荷重を吸収しながら、軸部１６に印加される荷重を正確に検出するものである。本実施の形態に係る荷重センサ１０においては、軸部１６の下方に配置されるスペーサ１４に球面形状を有する突起部１４１を軸部１６に接触させ、軸部１６の一定範囲における傾動動作を確保することで、軸部１６に印加され得る捻り荷重を吸収しつつ、正確な荷重の検出を確保する。
【００３２】
図４及び図５は、本実施の形態に係る荷重センサ１０の軸部１６とスペーサ１４との接触部分の拡大図である。図４においては、軸部１６に対して捻り荷重が印加されていない状態について示し、図５においては、軸部１６に対して捻り荷重が印加されている状態について示している。なお、図４及び図５においては、説明の便宜上、支持部材１７を省略している。
【００３３】
軸部１６に対して捻り荷重が印加されていない場合においては、図４に示すように、軸部１６は、スペーサ１４の突起部１４１上でその下面が水平に維持した状態で保持されている。この場合においては、捻り荷重自体が発生していないことから、ダイヤフラム１２に歪み応力が発生することがないため、軸部１６に印加される測定対象となる荷重を正確に検出することができる。
【００３４】
一方、軸部１６に対して捻り荷重が印加されている場合においては、図５に示すように、軸部１６は、スペーサ１４の突起部１４１上で一定方向に傾動した状態で保持されている。この場合においては、捻り荷重に応じて軸部１６が傾いているものの、この軸部１６の傾斜に応じてダイヤフラム１２に歪み応力が発生することがない。このため、歪み検出素子１２３で捻り荷重に応じた歪み応力を検出してしまう事態は生じ得ず、軸部１６に印加される測定対象となる荷重を正確に検出することができる。
【００３５】
このように本実施の形態に係る荷重センサ１０においては、軸部１６を、軸部１６に印加され得る捻り荷重に応じて一定範囲で傾動可能に設けている。これにより、軸部１６の傾動動作によって捻り荷重を吸収することができるので、捻り荷重が発生し得る環境下においても、歪み検出素子１２３への影響を軽減させて正確に荷重を検出することが可能となる。
【００３６】
本実施の形態に係る荷重センサ１０においては、軸部１６を捻り荷重に応じて一定範囲で傾動可能に保持する連結部材１５を備えている。これにより、軸部１６における一定範囲の傾動動作を確実に確保することができ、確実に軸部１６に印加され得る捻り荷重を吸収することが可能となる。
【００３７】
また、本実施の形態に係る荷重センサ１０においては、軸部１６の傾動動作を許容する所定位置に接触する突起部１４１が形成されたスペーサ１４を備えている。これにより、スペーサ１４に形成された突起部１４１を支点として軸部１６を傾動可能に保持することができ、確実に軸部１６に印加され得る捻り荷重を吸収することが可能となる。
【００３８】
特に、本実施の形態に係る荷重センサ１０においては、スペーサ１４に形成された突起部１４１を球面形状に設けている。これにより、球面形状を有する突起部１４１を支点として軸部１６に傾動動作を行わせることができるので、軸部１６におけるスムーズな傾動動作を確保することが可能となる。
【００３９】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている大きさや形状などについては、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。
【００４０】
例えば、上記実施の形態においては、軸部１６の傾動動作を確保するために、軸部１６の下方に配設したスペーサ１４に突起部１４１を形成した場合について示している。しかしながら、軸部１６の傾動動作を確保する構成については、これに限定されるものではなく適宜変更が可能である。軸部１６の傾動動作を確保することができれば、いかなる構成を採用しても良い。
【００４１】
また、上記実施の形態においては、スペーサ１４に球面形状を有する突起部１４１を形成する場合について示している。しかしながら、スペーサ１４に形成される突起部１４１の形状については、これに限定されるものではなく適宜変更が可能である。軸部１６の傾動動作を確保することができれば、いかなる形状を採用しても良い。なお、軸部１６のスムーズな傾動動作を確保するためには、上記実施の形態に示すように、球面形状とすることが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の一実施の形態に係る荷重センサの分解斜視図である。
【図２】上記実施の形態に係る荷重センサの斜視図である。
【図３】上記実施の形態に係る荷重センサの断面図である。
【図４】上記実施の形態に係る荷重センサの軸部とスペーサとの接触部分の拡大図である。
【図５】上記実施の形態に係る荷重センサの軸部とスペーサとの接触部分の拡大図である。
【符号の説明】
【００４３】
１１  土台部
１０  荷重センサ
１２  ダイヤフラム
１２３  歪み検出素子
１３  移動規制部材
１４  スペーサ
１４１  突起部
１５  連結部材
１５４  固定部
１６  軸部
１６１  係合部
１７  支持部材
【図１】
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【図２】
2008256538.tif 000004
【図３】
2008256538.tif 000005
【図４】
2008256538.tif 000006
【図５】
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