(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに離間して設けられた一端穴及び他端穴と、該一端穴と該他端穴との間に設けられた中央穴とを有する起歪体と、
前記一端穴及び前記他端穴にそれぞれ挿入され、前記起歪体を各々の支持部にて支持する２つの支持部材と、
前記中央穴に挿入され、外部からの荷重を受けて前記起歪体を変位させる荷重入力部材と、
前記起歪体における前記一端穴及び前記他端穴と前記中央穴との間の部位において少なくとも片面に設けられ、前記起歪体の変位により発生する歪を検出する歪検出素子とを備える変位検出装置において、
前記各々の支持部における前記荷重入力部材側とは反対側となる外端部が前記起歪体に固定され、前記荷重入力部材側は前記起歪体に非固定とされていることを特徴とする変位検出装置。
【請求項２】
前記支持部の外端部が溶接または締結部材により前記起歪体と固定されていることを特徴とする請求項１に記載の変位検出装置。
【請求項３】
前記支持部材は車両用シートを支持するレール部材に取り付けられ、前記荷重入力部材は前記レール部材よりも上方に配置される前記車両用シートのシート本体に取り付けられ、前記車両用シートに着座する乗員の荷重を検知することを特徴とする請求項１または請求項２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、外部からの荷重を起歪体で受けて、起歪体に生じた変位により検出する変位検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、外部からの荷重を変位により検出する変位検出装置として、例えば特許文献１に示されるものが知られている。この技術によればセンサ基板（起歪体）の検出孔に圧入された検出部材におけるセンサ基板と当接する端部に外力を作用させるとともに、センサ基板の第１固定孔に圧入された第１固定部材（支持部材）およびセンサ基板の第２固定孔に圧入された第２固定部材（支持部材）におけるセンサ基板と当接する端部に反力を作用させ、この外力および反力による歪を歪検出素子で検知する構成になっている。
【０００３】
また、特許文献２に示されるものによれば、固定部材（支持部材）を上側ワッシャと下側ワッシャで構成し、この上側ワッシャを下側ワッシャに圧入してセンサ基板を挟持することにより、固定部材がセンサ基板に固定されている。センサ基板上には歪検出素子が配設され、このように構成された変位検出装置は、固定部材を介して被測定物に固定される。
【特許文献１】特開２００３-８３７０７号公報（請求項１）
【特許文献２】ＷＯ２００５／０８０９３１号公報（第２頁８行〜１２行、第４頁３行〜１４行）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の特許文献１および特許文献２に示される構成であると、固定部材はセンサ基板に圧入して固定しているため、固定部材の近傍のセンサ基板には圧入による力によりセンサ基板に歪が発生し、歪検出素子を固定部材の近傍に配置する必要がある場合はこの発生した歪による影響で、歪検出素子からの出力のゼロ点ズレや感度ズレを引き起こすことがあり、外部からの荷重を正確に検知できなくなるという課題を有している。
【０００５】
本発明は以上の点を鑑み、歪検出素子からの出力のゼロ点ズレや感度ズレを起こしにくく外部からの荷重を正確に検知できる変位検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、互いに離間して設けられた一端穴及び他端穴と、該一端穴と該他端穴との間に設けられた中央穴とを有する起歪体と、前記一端穴及び前記他端穴にそれぞれ挿入され、前記起歪体を各々の支持部にて支持する２つの支持部材と、前記中央穴に挿入され、外部からの荷重を受けて前記起歪体を変位させる荷重入力部材と、前記起歪体における前記一端穴及び前記他端穴と前記中央穴との間の部位において少なくとも片面に設けられ、前記起歪体の変位により発生する歪を検出する歪検出素子とを備える変位検出装置において、前記各々の支持部における前記荷重入力部材側とは反対側となる外端部が前記起歪体に固定され、前記荷重入力部材側は前記起歪体に非固定とされている構成とした。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、前記支持部の外端部が溶接または締結部材により前記起歪体と固定する構成とした。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、前記支持部材は車両用シートを支持するレール部材に取り付けられ、前記荷重入力部材は前記レール部材よりも上方に配置される前記車両用シートのシート本体に取り付けられている構成とした。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１に記載の発明では、支持部材の支持部を起歪体に固定する時に荷重入力部材に対して前記支持部の外端部を固定することで、前記支持部を起歪体に固定する時に起歪体に発生する歪の歪検出素子への影響が従来に対して少なくなるため、外部からの荷重による歪を歪検出素子により正確に検出することができる。
【００１０】
請求項２に記載の発明では、前記支持部の外端部を溶接または締結部材により前記起歪体に固定することで、前記起歪体に前記支持部を固定する時に起歪体に発生する歪の歪検出素子への影響を従来より少なくして、前記起歪体と前記支持部をしっかりと固定することができる。
【００１１】
請求項３に記載の発明では、車両用シートに着座する乗員の荷重を検知することができるので、車両用シートに着座した乗員の荷重を請求項１または請求項２に記載の変位検出装置により正確に測定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下本発明の実施の形態に係る変位検出装置について説明する。本発明の変位検出装置１０は、図１に示す車両用シートのシート本体１１に取り付けられて、着座している乗員の荷重を測定するものである。なお、図１において、上下、左右および前後の各矢印は、シート本体１１に着座した乗員からみた方向を示している。図２においてシート本体１１を車両のフロア１２に位置調整可能に固定するシートスライド装置１３は、フロア１２に固定され車両の前後方向（図２中左右方向）に延在する一対のロアレール１４と、ロアレール１４に移動可能に支持され位置調整された位置でロアレール１４にロック機構（図示せず）によってロックされるアッパレール１６等で構成されている。また、一対のアッパレール１６の各両端部には、変位検出装置１０を固定するための一対の固定軸１９が車両の前後方向に所定距離だけ隔てて垂直方向に突設されている。図３に示すようにシート本体１１のシートクッションを支持するシート側固定部材としてのシートフレーム１７が、その下面で変位検出装置１０を介して、レール部材としての一対のアッパレール１６の上面に形成された取付け面１８に固定されている。シートフレーム１７のアッパレール１６への固定は前後および左右の４隅の位置で固定されている。シートフレーム１７は図４に示すように連結面６２が形成され、前記連結面６２に連結穴６３が穿設されている。
【００１３】
図５および図７に示すように、変位検出装置１０は、略長方形をなす板状の起歪体２０、起歪体２０の下面に貼付された歪検出素子（歪ゲージ）Ｇ１、Ｇ２、起歪体２０を両端部でアッパレール１６の取付け面１８に固定される第１、第２支持部材（第１、第２ロアブラケット）２１，２２、起歪体２０の中央部に垂直方向に固定されシート本体１１のシートフレーム１７に固定される荷重入力部材２３、起歪体２０の上面に両端部で固定されるアッパブラケット２４、アッパブラケット２４の取付け部４７の下面に起歪体２０と並んで取り付けられ歪ゲージＧ１、Ｇ２からの信号を増幅するためのアンプ基板２６を収納したアンプ装置２７、歪ゲージＧ１、Ｇ２とアンプ基板２６とに接続されるＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  Ｐｒｉｎｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔｓ）基板２８等から構成されている。なお、図７において、５５は、ＦＰＣ基板２８の歪ゲージＧ１，Ｇ２との接続部を保護するコーティング部である。
【００１４】
図５に示すように、第１ロアブラケット２１は、所定厚さの円形の支持部２９と、前記支持部２９から突出して起歪体２０の一端部に穿設された一端穴３０に挿入される中軸部３１と、中軸部３１から突出する上軸部３２と、中心に貫通して穿設された取付け穴３３から構成されている。第２ロアブラケット２２は、所定厚さの円形の支持部３４と、前記支持部３４から突出して起歪体２０の他端部に穿設された他端穴３５に挿入される中軸部３６と、中心に貫通して穿設された取付け穴３７から構成されている。
【００１５】
起歪体２０の両端部には、一端穴３０および他端穴３５が、前記アッパレール１６の各両端部に突設された固定軸１９の間隔と同じ所定距離だけ隔てて穿設されている。起歪体２０は、下面が第１、第２ロアブラケット２１，２２の支持部２９，３４に当接するまで一端穴３０に中軸部３１が嵌挿され、他端穴３５に中軸部３６が嵌挿される。図７に示すように、第１、第２ロアブラケット２１、２２は荷重入力部材２３に対し支持部２９、３４の外側の半円内にある外端部７１、７２を起歪体２０に溶接にて固定している。このように第１、第２ロアブラケット２１、２２の前記支持部２９、３４の荷重入力部材２３に対し外側の半円内にある外端部を溶接にて固定することで、溶接に起因する歪が後述する起歪体の歪ゲージＧ１、Ｇ２を貼付する位置に発生するのを抑えて歪検出素子による正確な歪の検出が可能となる。ここで溶接にはアーク溶接、スポット溶接、レーザー溶接、超音波溶接など通常の溶接方法が使用できる。なお、本実施形態では第１ロアブラケット２１には支持部２９に中軸部３１および上軸部３２を配設しているが、支持部２９のみ、または支持部２９と中軸部３１の構成も可能である。また第２ロアブラケット２２には支持部３４に中軸部３６が配設しているが、支持部３４のみの構成も可能である。また、第１、第２ブラケットは円形の形状にしているが、方形などに変えることもできる。
【００１６】
起歪体２０の中央部には中央穴３８が穿設され、中央穴３８には荷重入力部材２３の中軸部３９が螺合されている。荷重入力部材２３の端部には、第１、第２ロアブラケット２１，２２の支持部２９，３４より厚みの小さなフランジ４０が形成され、起歪体２０の下面に当接されている。中軸部３９の端面から先軸部４１が突設され、先軸部４１の端面からは固定ねじ部４２が突設されている。また、先端軸４１の外周面は螺刻されている。起歪体２０の中央穴３８に荷重入力部材２３の中軸部３９が螺合された状態で先軸部４１にセンタブラケット４８が螺着されることにより、荷重入力部材２３はフランジ４０とセンタブラケット４８との間に起歪体２０を挟持して起歪体２０に固定される。
【００１７】
第１、第２ロアブラケット２１、２２の取付け穴３３、３７がアッパレール１６の端部に垂直方向に突設されている固定軸１９に嵌合され、前記支持部２９、３４の底面が取付け面１８に着座される。固定軸１９の先端に螺刻されたねじ部に螺着されたナット６０が後述するアッパブラケット２４の支持部４３、４４を押圧することにより変位検出装置１０の起歪体２０はアッパレール１６の取付け面１８に前記取付け面１８から前記支持部２９、３４の厚み分の所定間隔を置いて両端部で固定される。
【００１８】
また、前記荷重入力部材２３の先端部は、以下のようにシート本体１１に連結されるようになっている。まず、荷重入力部材２３の固定ねじ部４２にシートフレーム１７の連結穴６３が嵌装されて連結面６２の下面がセンタブラケット４８の上面に当接し、シートフレーム１７が起歪体２０を介してアッパレール１６の上に載置され、固定ねじ部４２に螺着されたナット６５が連結面６２をセンタブラケット４８に圧着することにより変位検出装置１０の荷重入力部材２３がシート本体１１のシートフレーム１７に固定される。
【００１９】
この起歪体２０は、シート本体１１に着座する乗員の荷重が荷重入力部材２３を介して起歪体２０に付加されると、その両端部を第１、第２ロアブラケット２１，２２に両端支持されて撓み、起歪体２０の表面には、第１、第２ロアブラケット２１，２２と荷重入力部材２３との各間に、荷重に比例して第１、第２ロアブラケット２１，２２側に圧縮歪、荷重入力部材２３側に引張歪が生じるようになっている。これら圧縮歪、引張歪を検出するために、起歪体２０の両端部と中央部との各間、即ち第１、第２ロアブラケット２１，２２と荷重入力部材２３との各間には、ハーフブリッジを構成する２素子を夫々有する歪ゲージＧ１，Ｇ２が貼付され、この歪ゲージＧ１、Ｇ２を貼付する位置は前述したように溶接による歪の発生が抑えられている。歪ゲージＧ１，Ｇ２の各ハーフブリッジでフルブリッジが構成され、起歪体２０に作用した荷重に応じた撓みによる歪を電気信号に変換して出力するようになっている。なお、本実施形態では第１、第２ロアブラケット２１，２２側に圧縮歪、荷重入力部材２３側に引張歪が生ずるように設定しているが、第１、第２ロアブラケット２１，２２側にのみ圧縮歪または引張歪が生ずるように設定する場合や、荷重入力部材２３側にのみ圧縮歪または引張歪が生ずるように設定する場合も可能である。また本実施形態では歪ゲージＧ１、Ｇ２は起歪体の下面に貼付しているが、上面または両面に貼付することも可能である。
【００２０】
起歪体２０の上面の両端部には、図５および図６に示すように、前述したアッパブラケット２４が組み付けられている。このアッパブラケット２４の両端部には起歪体を支持する支持部４３,４４が設けられ、支持部４３,４４には、固定穴４５，４６が穿設されている。これらの固定穴４５,４６には、起歪体２０の上面から突き出た第１ロアブラケット２１の上軸部３２、第２ロアブラケット２２の中軸部３６が夫々嵌挿され、図７に示すように荷重入力部材２３に対し外端部７３、７４で起歪体２０に溶接にて固定されている。これにより、起歪体２０は、その両端部でアッパブラケット２４の支持部４３，４４と第１、第２ロアブラケット２１，２２の前記支持部２９，３４との間に挟持されるようになっている。起歪体２０とアッパブラケット２４の溶接範囲を起歪体２０と第１、第２ロアブラケット２１、２２の溶接範囲に対応して荷重入力部材２３に対し外端部の範囲に限定することで歪ゲージＧ１、Ｇ２の起歪体２０への貼付位置に溶接による歪が発生するのを抑制することができる。
【００２１】
なお、アッパブラケット２４と起歪体２０の溶接位置は本実施形態以外にも固定穴４５，４６の位置が歪ゲージＧ１、Ｇ２の貼付位置に歪が発生しない程度に離れている場合は第１ブラケット２１の上軸部３２とアッパブラケット２４の支持部４３、第２ブラケット２２の中軸部３６とアッパブラケット２４の支持部４４を溶接して固定することもできる。また、本実施形態ではアッパブラケット２４と第１、第２ロアブラケット２１、２２で起歪体２０を挟持して支持しているが、第１、第２ロアブラケット２１、２２のみで支持する場合、アッパブラケット２４のみで支持する場合も可能である。
【００２２】
また、アッパブラケット２４には、両端の支持部４３，４４を連結するアンプケース取付け部４７が起歪体２０の側方に延在するように形成されている。このように、アッパブラケット２４が両端の支持部４３，４４以外、即ちアンプケース取付け部４７では起歪体２０と重ならないようにすることにより、アッパブラケット２４が起歪体２０の変形に影響を与えることがなく、乗員の荷重を正確に測定することができるようになっている。
【００２３】
次に本発明の別の実施形態について説明する。なお、上記した実施形態と違う部分を主に記載する。
【００２４】
図８に示すように、起歪体２０の一端には一端穴３０と同心円上で荷重入力部材２３に対し外側の半円内に一端貫通穴８２が２箇所穿設されている。起歪体２０の他端には他端穴３５と同心円上で荷重入力部材２３に対し外側の半円内に他端貫通穴８５が２箇所穿設されている。
【００２５】
第１ロアブラケットの支持部２９の端面には起歪体２０の一端貫通穴８２と係合する位置に取付け穴８１が２箇所配設され、前記取付け穴８１は固定ボルト９０が螺着できるようにねじ山が設けられている。第２ロアブラケットの支持部３４の端面には起歪体２０の他端貫通穴８５と係合する位置に取付け穴８４が２箇所配設され、前記取付け穴８４は固定ボルト９０が螺着できるようにねじ山が設けられている。
【００２６】
アッパブラケット２４の支持部４３、４４には起歪体２０の一端貫通穴８２と他端貫通穴８５に係合する位置に夫々２箇所ずつ貫通穴８３、８６が穿設されている。
【００２７】
固定ボルト９０がアッパブラケット２４の貫通穴８３、８６および起歪体２０の一端貫通穴８２、他端貫通穴８５を挿通し、第１、第２ロアブラケット２１、２２の取付け穴８１、８４と螺着することで、起歪体２０はアッパブラケット２４と第１、第２ロアブラケット２１、２２により挟持されて固定される。この固定位置は荷重入力部材２３に対しアッパブラケット２４の外端部７３、７４および荷重入力部材２３に対し第１、第２ロアブラケット２１、２２の外端部７１、７２を固定ボルト９０で締結するため、起歪体２０の歪ゲージＧ１、Ｇ２を貼付する位置には固定ボルト９０による締結時に発生する歪の発生が抑えられて歪検出素子による正確な歪の検出が可能となる。
【００２８】
なお、前記実施形態と同様、第１ロアブラケット２１には支持部２９に中軸部３１および上軸部３２が配設されているが、支持部２９のみ、または支持部２９と中軸部３１の構成も可能である。また第２ロアブラケットには支持部３４に中軸部３６が配設されているが、支持部３４のみの構成も可能であり、第１、第２ブラケットは円形の形状にしているが、方形などに変えることもできる。また、第１、第２ロアブラケット２１、２２、またはアッパブラケット２４のみで起歪体２０を支持することもできる。
【００２９】
さらに、本実施形態では第１、第２ロアブラケット２１、２２に固定ボルト９０を螺着するねじ山が設けられているが、アッパブラケット２４の貫通穴８３、８６に固定ボルトを螺合させることもできる。
【００３０】
また、締結には固定ボルト以外にもカシメピンなどの締結部材が使用できる。
【００３１】
以上説明したように、本発明の形態による変位検出装置１０では、荷重入力部材２３に対し第１、第２支持部材（第１、第２ロアブラケット）２１、２２の支持部２９、３４の外端部７１、７２、荷重入力部材２３に対し支持部材（アッパブラケット）２４の支持部４３，４４の外端部７３、７４を起歪体２０に固定しているので、固定時に発生する起歪体２０の歪は起歪体２０の歪検出素子（歪ゲージ）Ｇ１、Ｇ２を貼付する位置に発生するのが抑えられて歪検出素子（歪ゲージ）Ｇ１、Ｇ２への歪の影響が少なくなり、歪検出素子からの出力によるゼロ点ズレや感度ズレが起き難くなり、正確な荷重を測定することができる。
【００３２】
また、第１、第２支持部材（第１、第２ロアブラケット）２１、２２の支持部２９、３４と起歪体２０の固定、支持部材（アッパブラケット）２４の支持部４３，４４と起歪体２０の固定を荷重入力部材２３に対し外端部７１、７２、７３，７４で溶接または締結部材（固定ボルト９０）を用いて固定することにより、起歪体２０の歪検出素子（歪ゲージ）Ｇ１、Ｇ２を貼付する位置への歪の影響が抑えられて、しっかりと固定することができる。
【００３３】
さらに変位検出装置１０は、第１、第２支持部材（第１、第２ロアブラケット）２１、２２、支持部材（アッパブラケット）２４が車両用シートを支持するレール部材（アッパレール）１６に取り付けられ、荷重入力部材２３がレール部材（アッパレール）１６よりも上に配置されたシート本体１１のシートフレーム１７に取り付けることができるため、車両用シートに着座した乗員の荷重を正確に測定することができる。
【００３４】
以上、本発明を上記実施の態様に則して説明したが、本発明は上記態様にのみ限定されるものではなく、本発明の原理に準ずる各種態様を含むものである。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】車両用シートを示す斜視図である。
【図２】シート本体を車両のフロアに固定するシートスライド装置を示す図である。
【図３】シートスライド装置に変位検出装置を介してシートフレームを固定した図である。
【図４】シートフレームの縦断面図である。
【図５】変位検出装置を分解した図である。
【図６】組立てられた変位検出装置の斜視図である。
【図７】変位検出装置の支持部を固定する外端部（溶接範囲）を示した図である。
【図８】別の実施例の変位検出装置を分解した図である。
【図９】組立てられた別の実施例の変位検出装置の斜視図である。
【符号の説明】
【００３６】
１０…変位検出装置、１１…シート本体、１６…レール部材（アッパレール）、１７…シートフレーム、１８…取付け面、１９…固定軸、２０…起歪体、Ｇ１、Ｇ２…歪検出素子（歪ゲージ）、２１，２２…第１、第２支持部材（第１、第２ロアブラケット）、２３…荷重入力部材、２４…支持部材（アッパブラケット）、２９，３４，４３，４４…支持部、７１，７２，７３，７４…外端部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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