(57)【要約】【課題】封入された流体の圧力変動による変化を検知するセンサ部の変位が小さくなることがなく、荷重を正確に検知可能な荷重検知センサを提供する。【解決手段】荷重検知センサは、流体封入部２２を有する袋体２１と、シリコーン樹脂等の流体２５の圧力変動により変位する変位機構部と、変位機構部の変位を検知する変位検知部を具備する。流体封入部は表面板２３に形成された半円形状の凸条部２３ａと、裏面板２４に形成された半円形状の凸条部２４ａにより形成される断面円形状で、流体２５の充填量は、液体の圧力が変化しても袋体２１の容積が実質的に変化しない量であるので、袋体２１の厚さ方向への荷重に対し、流体封入部の断面形状が保持される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体封入部を有し流体が充填された袋体と、流体の圧力を検知する検知部を具備する荷重検知センサであって、
前記流体の充填量は、前記流体の圧力が変化しても前記袋体の容積が実質的に変化しない量であることを特徴とする荷重検知センサ。
【請求項２】
請求項１に記載された荷重検知センサであって、
前記袋体は基板部を有し、該基板部に断面円形状の流体封入部が形成されることを特徴とする荷重検知センサ。
【請求項３】
請求項１に記載された荷重検知センサであって、
前記袋体は基板部を有し、該基板部の片面に断面略円弧状の流体封入部が形成されることを特徴とする荷重検知センサ。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載された荷重検知センサであって、
前記流体封入部は平面上に配列したチューブからなることを特徴とする荷重検知センサ。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載された荷重検知センサであって、
前記袋体は複数設けられ、該複数の袋体は前記検知部を有する接続チューブによって相互に接続されることを特徴とする荷重検知センサ。
【請求項６】
請求項１に記載された荷重検知センサであって、
前記袋体に固定されたヒータをさらに有することを特徴とする荷重検知センサ。
【請求項７】
請求項６に記載された荷重検知センサであって、
前記袋体は基板部を有し、
前記ヒータは電熱線であって、前記基板部の前記流体封入部を有する面の前記流体封入部以外の箇所に設置されていることを特徴とする荷重検知センサ。
【請求項８】
請求項６に記載された荷重検知センサであって、
前記袋体は基板部を有し、
前記ヒータは電熱線であって、前記基板部の前記流体封入部を有する面と反対側の面に設置されていることを特徴とする荷重検知センサ。
【請求項９】
請求項６に記載された荷重検知センサであって、
前記ヒータは断熱材と該断熱材に取り付けられた電熱線からなることを特徴とする荷重検知センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、荷重を検知する荷重検知センサに関し、特に、袋体に封入された流体の内圧が荷重によって変化することを利用して、例えば車両のシートに着座する乗員の体重を推定するのに用いられる荷重検知センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、エアバッグを装備した車両が発売されているが、いずれもシートベルトを着用した乗員に対してその効果を最大限に発揮するもので、乗員自身の身体がステアリング、インストルメントパネル、フロントガラス等と衝突することによって頭部等に加わる衝撃を緩和することを目的としている。
【０００３】
エアバッグの作動時に乗員に加わる衝撃を有効に緩和するためには、どの程度強くエアバッグを展開すべきかを判断する手段を備えることが必要である。このような手段において、大人と幼児または小さな子供との間を区別する基準として重量を用いる場合、１つの基本的なパラメータとして乗員の重量を検知することが必要になる。
【０００４】
重量の検知に関連して、特許文献１には、自動車シートに着座する乗員の質量を推定するための装置で、流体が充填され出力ポートを有する嚢体がシートのクッション底部に配置され、出力ポートに圧力センサと温度センサを設け、流体の圧力と温度から乗員の質量を推定する乗員検出装置が開示されている。この圧力センサは、流体圧力と大気圧との圧力差もしくは絶対圧を検出することができ、温度センサによって検出される流体の温度に基づいて圧力センサの出力を補償するようにしている。
【０００５】
図１２は、特許文献１に開示された乗員検出装置で用いる嚢体を示す断面図である。嚢体９０は真空整形されたポリマー製で、平面形状は略シートの平面形状に倣った形状で、表面側ポリマーと裏面側ポリマーとが部分的にクリンプ（ｋｒｉｍｐ）領域９１，９２によって接合され、これにより、嚢体の容積、重量を減少させ、また嚢体内で流体が流れることにより生じる摩擦損失を最小限にしている。嚢体９０内の流体の圧力は圧力センサ９３によって検出される。
【０００６】
嚢体９０において、嚢体９０に片寄って荷重（Ｆ）が加わると、荷重が加わっている個所以外の流体封入部が膨らんでしまい、センサ部の変位機構部に伝わる圧力はΔＰ減衰し、Ｐ−ΔＰとなってしまう。
【０００７】
このような現象が起きることを防止するため、流体封入部の肉厚を大とした袋体が提案されていたが、流体封入部の硬さが温度によって変化すると圧力センサ部で受ける圧力が大きく変化しやすかった。また、肉厚の流体封入部の材質としてプラスチックを利用すると、塑性変形を起こし断面がもとの円形状に戻りにくく、センサ部の変位機構部に伝わる圧力はΔＰ減衰し、Ｐ−ΔＰとなってしまう。
【特許文献１】特開平１１−１４８８５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来の重量推定装置は嚢体が真空整形されたポリマー製で、表面側ポリマーと裏面側ポリマーとが部分的にクリンプ領域によって接着された構成であり、嚢体あるいは袋体の一部に荷重を加えたとき、荷重を加えていない箇所の嚢体部分あるいは流体封入部が膨らんでしまい、圧力変動による物理的な変化を検知するセンサ部の変化が小さくなってしまい、また極端な場合には変化しなくなり、圧力変動つまり荷重の大きさを正確に把握することが困難になる。
【０００９】
また、最近では、乗員の下半身を暖めるためのシートヒータを設置する車両シートも多くなり、このようなシートに荷重検知センサを設置する場合にはシートの座面に電熱線を埋設するが、電熱線の設置位置と乗員検出装置の設置位置とは接近しているため、構造が複雑になり、設置作業も困難になり、改善が望まれている。
【００１０】
したがって、本発明は、袋体内に封入された流体の圧力変動による物理的な変化を検知するセンサ部の変化が小さくなることがなく、正確に荷重を検知することができる荷重検知センサを提供するとともに、荷重検知センサとシートヒータ用の電熱線とを一体化し、安全性が高く、コンパクトで設置作業も容易な荷重検知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】
【００１１】
本発明による荷重検知センサは、流体封入部を有し流体が充填された袋体と、流体の圧力を検知する検知部を具備する荷重検知センサであって、前記流体の充填量は、前記流体の圧力が変化しても前記袋体の容積が実質的に変化しない量である構成としたものである。
【００１２】
また、流体封入部を有し流体が充填された袋体と、前記流体の圧力を検知する検知部を具備する荷重検知センサであって、前記流体の充填量は、前記流体の圧力が変化しても前記袋体の容積が実質的に変化しない量であり、さらに電熱線を一体に設置する構成としたものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の荷重検知センサは、流体封入部を有する袋体に充填される流体量は、流体の圧力が変化しても袋体の容積が実質的に変化しない量であるので、袋体の一部に荷重を加えたとき、荷重を加えていない箇所の流体封入部が膨らんでしまい、圧力変動による物理的な変化を検知する検知部の変化が小さくなることがなく、荷重を正確に検知することが可能となる。
【００１４】
また、複数の袋体からなる荷重検知センサは、複数の袋体に対し、流体の圧力変動により変位する検知部を１つに集約するので、構成が簡単で低コストの荷重検知センサが可能となる。
【００１５】
また、車両用荷重検知センサにおいて、接近した位置で使用されることが多いヒータ用電熱線を荷重検知センサと一体に組み込むので、構成がコンパクトで設置する際の作業性に優れた低コストの荷重検知センサが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１は、本発明の実施形態に係る荷重検知センサが車両用シートに適用される様子を示す斜視図である。図中、１０は車両用シートで、発泡性材料からなるシート底部１２と、同じく発泡性材料からなる背もたれ部１３とがフレーム１１上に支持されている。
【００１７】
車両の乗員が着座するシート底部１２の発泡性材料中には、表面から適度の深さ位置に、乗員の体重を検知するための荷重検知センサ２０が埋設されている。荷重検知センサ２０は、乗員の体重に応じた物理的変化を検知し、物理的変化を電気信号に変換するセンサ部３０を介して制御装置４０に入力し、制御装置４０によって乗員の体重を演算し推定する。
【００１８】
図２は、本発明の実施の形態に係る荷重検知センサを模式的に示す断面図である。図中、２０は荷重検知センサで、硬質プラスチック製の袋体２１及びセンサ部３０からなり、袋体２１の流体封入部２２の内部に流体、つまり液体または気体が封入されている。使用する流体は、自動車用の場合、−４０℃〜＋８０℃で性状が変化しない液体または気体で、袋体２１やセンサ部３０に対し非腐食性の液体、例えばシリコーン樹脂のような液体を封入する。
【００１９】
ここで、封入する液体の量は「流体の圧力が変化しても袋体の容積が実質的に変化しない量」とする。
図３は、袋体２１内の流体の量（袋体２１の容積）と流体の圧力の関係を示すグラフである。袋体２１の容積と流体の圧力の関係は、「圧力に対して容積が大きく変動する領域Ｉ」と「圧力に対して容積が実質的に変化しない領域ＩＩ」とに大別される。袋体２１は流体の量がゼロであるときは表面側と裏面側とがほぼ接触した状態にある。袋体２１に流体を充填するとともに袋体２１の表面側と裏面側とが離れ袋体の形状は次第に丸みを帯びてくる。流体の充填量が一定量に達するまでは流体の圧力はほぼ外圧のままである（領域Ｉ）。流体の充填量が一定量を超えると袋体は相似的な変形のみをするようになり、同時に流体の圧力は充填量の増加に比例して増加するようになる（領域ＩＩ）。
【００２０】
硬質プラスチック製の袋体２１には、接続チューブを介してセンサ部３０が接続されている。センサ部３０は、荷重が加えられることによる内圧の変化に対応して変位する変位機構部３１と変位検知部３２とからなり、変位機構部３１の圧力応動要素としては、硬質パイプの先端に設けられたダイアフラムが例示され、また変位検知部３２はダイアフラムの変形量を光ファイバや歪ゲージを用いて検出する構成が例示される。
【００２１】
袋体２１に乗員の体重に基づく荷重が加えられると、流体封入部２２内部の液体に加わる圧力が増加し、増加した圧力がセンサ部３０の変位機構部３１に伝わり、変位機構部３１のダイアフラムが変形し、このときの変位量が変位検知部３２によって検出される。
【００２２】
（第１の実施形態）
図４は、本発明の第１の実施形態による荷重検知センサの袋体に流体を充填した状態を示す部分断面斜視図である。袋体２１は全体が硬質プラスチック等から形成され、表面板２３と、裏面板２４とが重ね合わされ、その一部を複数個所平行に熱溶着等により接合したものである。熱溶着していない部分によって複数のチューブが流体封入部２２として形成され、この流体封入部２２内にシリコーン樹脂のような液体２５が封入される。
【００２３】
第１の実施形態の荷重検知センサは、「流体の圧力が変化しても袋体の容積が実質的に変化しない量」の流体が充填された結果、流体が封入される流体封入部の部分が断面円形状のチューブとなっているので、材質の伸び等がなければこれ以上膨らむことができないため、荷重を加える面積や温度によって、変位機構部３１で受ける圧力が変化することが少ない。したがって、袋体２１に加えられる荷重による圧力が変位機構部３１のダイアフラムに正確に伝わり、乗員の体重を正確に推定することが可能となる。
【００２４】
（第２の実施形態）
図５は、本発明の第２の実施形態による荷重検知センサの袋体を示す部分断面斜視図である。第２の実施形態の袋体２１は、断面略円弧状の凸条部２６ａと平板部２６ｂを交互に複数有する表面板２６と、全面が平坦で表面板２６より厚手の裏面板２７とを重ね合わせ、平板部２６ｂと裏面板２７の重なり部分を熱溶着等により接合したもので、凸条部２６ａと裏面板２７によって複数の断面略円弧形状のチューブが流体封入部２２として形成され、この流体封入部内にシリコーン樹脂のような液体２５が封入される。
【００２５】
第２の実施形態の荷重検知センサは、流体封入部が断面略円弧形状のチューブであるので、流体が封入される部分の土台の剛性が高く、流体封入部の圧力が高まっても材質が伸びなければ、封入部がこれ以上膨らむことができないため、荷重を加える面積や温度によってセンサ部の変位機構部で受ける圧力が大きく変化してしまうことがない。
【００２６】
第１，２の実施形態の荷重検知センサにおいては、図４，５に示すように、袋体２１の断面円形状の流体封入部及び断面略円弧形状の流体封入部を複数並列して配列したものであるが、このような配列に限られるものではなく、種々の形状に配列することができる。
【００２７】
図６は、流体封入部を平面上で渦巻状に配列した例を示す図である。図では、チューブが全体として楕円状に密接して巻回されているが、車両シートの形状に基づき任意の形状に、また、チューブ相互間に任意の間隙を介して配列する。なお、チューブの内端開口を接続チューブを介してセンサ部に接続し、内端開口を封止することができる。
【００２８】
図７は、袋体を複数有する荷重検知センサを示す図である。一般に車両シートの座面は、乗員の身体形状に合わせるため、複数（例えば、後部、前部、左側部、右側部）のシート部分から構成されている。したがって、本発明の荷重検知センサにおいても各シート部分に合わせて、複数の袋体２１ｂ，２１ｆ，２１ｌ，２１ｒから構成し、それぞれの袋体に接続された接続チューブ２８ｂ，２８ｆ，２８ｌ，２８ｒをチューブコネクタ２９に集約し、１つのセンサ部３０に接続する。複数の袋体に対し１つのセンサ部３０（変位機構部３１、変位検知部３２）を設ければよいため、袋体間で検出値がばらつくことがなく、コストを低下することが可能となる。
【００２９】
次に、シートに電熱線が埋設されるシートヒータ付きのシートに設置する荷重検知センサについて説明する。ここで、袋体は図５に示す第２の実施形態の袋体を例としている。
図８は、シートヒータ用の電熱線を一体化した荷重検知センサにおける流体封入部と電熱線の配置を示す平面図、図９は、図８の部分断面図である。図５に示す表面板２６の断面略円弧状の凸条部２６ａは袋体２１内に均一に分布するようなパターンで配設され、変位機構部３１に圧力を伝達する連結チューブとの接続口がチューブの全長における中央となるように配置される。
【００３０】
電熱線３３はシートを均一あるいは所定の温度分布となるようなパターンで配設され、荷重検知センサと接近して設置されるが、流体封入部内の流体圧力が熱により変動することを極力小さくするため、電熱線は流体封入部と可能な限り間隔をあけて設置することが望ましい。
【００３１】
また、電熱線３３は一般にプラスチックよりも硬い金属により構成されているから、流体封入部に接近して設置されると、流体封入部に加わるべき荷重を低下させる恐れがある。このため、図９に示すように、電熱線３３は凸条部２５ａの高さより低い位置に、（Ｙ１＜Ｙ２）設置することが望ましい。
【００３２】
図１０は、シートヒータ用の電熱線を一体化した荷重検知センサにおける流体封入部と電熱線の異なる配置を示す部分断面図である。図８、９の場合において、電熱線３３を流体封入部の上方または下方に設置せざるを得ない場合には、電熱線３３と凸条部２６ａ、または電熱線３３と基板部２７との間に断熱材３４を介在させる等、電熱線３３が発生する熱が流体封入部に封入された流体に影響しないように配慮する。
【００３３】
図１１は、シートヒータ用の電熱線を一体化した荷重検知センサにおける流体封入部と電熱線のさらに異なる配置を示す部分断面図である。電熱線３３は図１１（Ａ）に示すように袋体２１の近傍に位置する断熱材３４に取り付けられていてもよく、図１１（Ｂ）に示すように袋体２１そのものに埋め込まれていてもよい。さらに、図１１（Ｃ）に示すように液体２５中に入れ込んでもよい。
【００３４】
図１１（Ａ）に示す場合には、断熱材３４がクッション材となるため硬質な電熱線が袋体の凸条部２３ａによって形成された液体封入部２２を損傷することを防止することができる。図１１（Ｂ）に示す場合には、電熱線３３が袋体の液体封入部２２に設置されていないため、凸状の液体封入部が損傷することがない。さらに、図１１（Ｃ）に示す場合にも、変形しにくいよう工夫された袋体の液体封入部に電熱線が挿入されているため、電熱線で凸状の液体封入部が損傷することはない。ここで、断熱材３４としては、発泡ウレタンやフェルト等の素材が適している。
【００３５】
なお、以上の第１の実施形態の説明においては、半円形状の凸条部と平板部を交互に複数有する表面板と、半円形状の凸条部と平板部を交互に複数有する裏面板とを重ね合わせ、重なり合う平板部同士を熱溶着により接合する方法について説明し、また第２の実施形態においては、断面略円弧状の凸条部と平板部を交互に複数有する表面板と、全面が平坦で表面板より厚手の裏面板とを重ね合わせ、平板部と裏面板の重なり部分を熱溶着等により接合する方法について説明したが、本発明はこれらの方法に限られるものではなく、前記構成が得られる適宜の製造方法によって形成することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の実施形態に係る荷重検知センサが車両用シートに適用される様子を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る荷重検知センサを模式的に示す断面図である。
【図３】袋体内の流体の量と流体の圧力の関係を示す図である。
【図４】本発明の第１の実施形態による荷重検知センサの袋体を示す部分断面斜視図である。
【図５】本発明の第２の実施形態による荷重検知センサの袋体部分を示す断面斜視図である。
【図６】流体封入部を平面上で渦巻状に配列した例を示す図である。
【図７】袋体を複数有する荷重検知センサを示す図である。
【図８】シートヒータ用の電熱線を一体化した荷重検知センサにおける流体封入部と電熱線の配置を示す平面図である。
【図９】図７の部分断面図である。
【図１０】シートヒータ用の電熱線を一体化した荷重検知センサにおける流体封入部と電熱線の異なる配置を示す部分断面図である。
【図１１】シートヒータ用の電熱線を一体化した荷重検知センサにおける流体封入部と電熱線のさらに異なる配置を示す部分断面図である。
【図１２】従来の乗員検出装置で用いる嚢体を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１０…車両用シート、１２…シート底部、２０…荷重検知センサ、２１…袋体、２２…流体封入部、２３…表面板、２３ａ…断面円形状の凸条部、２３ｂ…平板部、２４…裏面板、２４ａ…断面円形状の凸条部、２４ｂ…平板部、２５…液体、２６…表面板、２６ａ…断面略円弧形状の凸条部、２６ｂ…平板部、２７…裏面板、２８…接続チューブ、２９…チューブコネクタ、３０…センサ部、３１…変位機構部、３２…変位検知部、３３…電熱線、３４…断熱材、４０…制御装置。
【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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【図１０】
2007071592.tif 000012
【図１１】
2007071592.tif 000013
【図１２】
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