(57)【要約】【課題】長期の使用に耐え、しかも、既存の構成に簡単に取り付けて使用することができる安価な荷重検出装置を提供する。【解決手段】自動車シート１上の乗員の荷重を判定する荷重検出装置であって、シートフレームの係止ロッド４上に回動可能に回転部材３を配し、該回転部材３にシートクッションバネ５の端部を結合し、乗員の荷重に応じて回転部材が所定量回動するのを検出するセンサ手段を有している。センサ手段は、回転部材３の回転を光学的に検出し、例えば、係止ロッドと回転部材に設けた開口から、荷重に応じた光量を検出する。また、センサ手段は、回転部材３の回転を磁気的あるいは電気的に検出する。電気的に検出する場合に、例えば、複数の電気導体接点を有し、荷重に応じた接続が選択されるようにする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車シート上の乗員の荷重を判定する荷重検出装置であって、シートフレームの係止ロッド上に回動可能に回転部材を配し、該回転部材にシートクッションバネの端部を結合し、前記乗員の荷重に応じて前記回転部材が所定量回動するのを検出するセンサ手段を有していることを特徴とする荷重検出装置。
【請求項２】
前記センサ手段は、前記回転部材の回転を光学的に検出することを特徴とする請求項１に記載の荷重検出装置。
【請求項３】
前記センサ手段は、前記係止ロッドと前記回転部材に設けた開口から、荷重に応じた光量を検出することを特徴とする請求項２に記載の荷重検出装置。
【請求項４】
前記センサ手段は、前記回転部材の回転に応じて検出する領域の面積が変化し、静止状態での荷重無負荷時における検出結果に基づき、荷重を補正する補正手段を備えていることを特徴とする請求項２又は３に記載の荷重検出装置。
【請求項５】
前記センサ手段は、前記回転部材の回転を磁気的に検出することを特徴とする請求項１に記載の荷重検出装置。
【請求項６】
前記センサ手段は、前記回転部材の回転を電気的に検出することを特徴とする請求項１に記載の荷重検出装置。
【請求項７】
前記センサ手段は、前記回転部材の回転に応じた位置に複数の電気導体接点を有することを特徴とする請求項６に記載の荷重検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車のシート上に人が座った時に、その人の荷重を自動的に検出する荷重検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両の分野において、安全確保の面からエアバッグを標準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。しかし、エアバッグ展開による子供の死傷事故も生じており、助手席の乗員が子供の場合にはエアバッグが展開しないようにする方法も導入されつつある。
【０００３】
自動車シートの乗員が大人であるか子供であるか、また太った人かやせた人かは、自動車シートに荷重検出装置を設置し、人が座った時に流体等の圧力センサを用いて体重を検出する方法がある（例えば、特許文献１）。また、自動車シートのシートフレームとクッションバネの間に撓みセンサ等を設置し、人が座った時にクッションバネ（Ｓ字バネ）によるセンサ手段の撓み量あるいは変位量を検出して、体重を検出する方法もある（例えば、特許文献２）。
【特許文献１】特開平１１−１４８８５５号公報
【特許文献２】特開２００５−４９２７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示の方法は、流体を封入した嚢体内の圧力を圧力センサで検出し、また、温度センサを用いて温度変化による圧力変動を補正するもので、シートに座る人の荷重の検出を高精度で行うもので、コスト的にも高価なものである。しかし、大人か子供かを判別するような場合は、例えば、検出される体重が４０ｋｇ未満であるか４０ｋｇ以上であるかを検出すればよいというような場合には、過剰な装置となり無駄なこととなる。
【０００５】
特許文献２に開示の方法は、シートフレームとクッションバネの間にセンサ手段を配置するだけの簡単な構成で、高精度なものではなく、大人か子供か判別するには適している。しかし、クッションバネに加わる荷重で、Ｕ字状の可撓部材の開き度を変化させて歪みゲージ等の変化を検出したり、あるいは、コイルスプリングを伸縮させてホール素子や電気抵抗の値を変化させている。Ｕ字状の可撓部材やコイルスプリングは、繰り返しの使用でへたり易く再現性が次第に低下し、長期の使用に耐えないという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記のような実情に鑑みてなされたもので、長期の使用に耐え、しかも、既存の構成に簡単に取り付けて使用することができる安価な荷重検出装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明による荷重検出装置は、自動車シート上の乗員の荷重を判定する荷重検出装置であって、シートフレームの係止ロッド上に回動可能に回転部材を配し、該回転部材にシートクッションバネの端部を結合し、乗員の荷重に応じて回転部材が所定量回動するのを検出するセンサ手段を有している。
センサ手段は、回転部材の回転を光学的に検出し、例えば、係止ロッドと回転部材に設けた開口から、荷重に応じた光量を検出する。また、センサ手段は、回転部材の回転を磁気的あるいは電気的に検出する。電気的に検出する場合に、例えば、複数の電気導体接点を有し、荷重に応じた接続が選択されるようにする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、シートに座る人の荷重に応じて所定量回動する回転部材は、係止ロッドに回転可能に簡単で堅牢な構成とすることができる。これにより、長期の使用による回転接触面での磨耗はある程度発生することがあるとしても、回転部材の回動量が変動するようなことはない。この結果、回転部材は、人の荷重に応じた回動量が維持確保され、センサ手段による荷重の検出も長期にわたって正確に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図により本発明の実施の形態を説明する。図１は自動車シートに設置する荷重検出装置の概略を説明する図、図２は荷重検出装置の回転部材を説明する図、図３は荷重検出状態を説明する図である。図中、１は自動車シート、２は着座部、３は回転部材、４は係止ロッド、５はシートクッションバネ、６は作動片、７はバネ固定部を示す。
【００１０】
本発明は、図１に示すような自動車シート１の着座部２に、乗員の荷重に応じて回動する回転部材３を配して構成される。回転部材３は、シートフレームを構成する係止ロッド４に対して、回動可能に同心状に配して設けられる。係止ロッド４には、その他、着座部２に適度の弾力性を与えるための、例えば、複数本のＳ字状バネがシートクッションバネ５として係止されている。なお、シートクッションバネ５は、Ｓ字状バネに限らずコイルスプリングで形成されていてもよい。そして、少なくとも１本のシートクッションバネ５は、その一方の端部が前記の回転部材３に接続固定される。
【００１１】
図２は、この回転部材３の詳細を示し、係止ロッド４に同心状に配して回動可能とされる。回転部材３は、合成樹脂材あるいは金属材で円筒状に形成され、係止ロッド４から脱落しない構造であれば、完全な円筒形状でなくてもよい。また、半割り状で形成したものを２個組み付けて円筒状にするようにしてもよい。係止ロッド４と回転部材３とは、長期に亘って滑らかな回動状態が得られることが望ましく、互いに錆びにくい材質のもの、例えば、表面が滑らかなステンレスで形成する。また、回転部材３の回転抵抗を減らすためにボールベアリング構造を用いるようにしてもよい。
【００１２】
回転部材３とシートクッションバネ５とはバネ固定部７で接続固定される。回転部材３が金属で形成されている場合は、溶接で接続固定することができ、この他にネジを用いた接続固定、フックを用いた接続固定などの種々の固定手段を用いることができる。なお、回転部材３が硬質プラスチックで形成されている場合は、固定用のネジ部材や係止部材を埋め込み又は嵌め込みで取り付けておくようにする。また、回転部材３には、その回動量をセンサ手段で検出させるための作動片６を設けておくことができる。
【００１３】
図３は、シートクッションバネ５による回転部材３の動作状態を説明する図で、図３（Ａ）は非動作状態を示し、図３（Ｂ）は動作状態を示す。自動車シートに人が座っていない場合は、図３（Ａ）に示すように、シートクッションバネ５は、ピンと張られた状態で回転部材３は定常回動位置（例えば、作動片６が真横を向いている状態）にある。自動車シートに人が座ると、人の体重でシートクッションバネ５が撓み、その両端に引張り張力が働く。この引張り張力により回転部材３は係止ロッド４を軸にして回動する。その回動量は、自動車シートに座る人の体重によって変動するので、回動量を検出することにより、大体の体重を推定することができる。特に、大人（例えば４０ｋｇ以上）と子供（例えば、４０ｋｇ未満）というような判別は容易である。これにより、子供の場合はエアバック展開を行わないようにする制御を簡単に実施することができる。
【００１４】
図４〜図７は、本発明で適用するのに適した各種のセンサ手段の構成例を説明する図で、図４は光学的に検出する例を説明する図、図５は磁気感応素子を用いて磁気的に検出する例を説明する図、図６はマイクロスイッチを用いて物理的に検出する例を説明する図、図７は導体接点を用いて電気的に検出する例を説明する図である。
【００１５】
図４（Ａ）は検出部の断面を示し、係止ロッド４側に開口１２を形成し、回転部材３側に長孔又は三角形状の開口１１ａ又は１１ｂを形成した例である。そして、係止ロッド４内の開口１２の部分に発光又は受光素子１３が配され、これに応答する受光又は発光素子１３’が回転部材３の外側に配される。
図４（Ｂ）は、回転部材３側に長孔形状の開口１１ａを形成した例で、例えば、体重２０ｋｇ程度の子供がシートに座った場合は、左側の（イ）図に示すように、回転部材３の回動量は少なく係止ロッド４の開口１２と回転部材３の開口１１ａは一致しないように設定する。これにより、係止ロッド４に配された発光又は受光素子１３は、回転部材３によって遮蔽された状態になり、シートには人が座っていないか、又は座っている人がいるとしても子供であると判定することができる。
【００１６】
一方、体重６０ｋｇ程度の大人の人が座った場合は、右側の（ロ）図に示すように、回転部材３の回動量が大きく、係止ロッド４の開口１２と回転部材３の開口１１ａが一致するように設定する。この結果、係止ロッド４に配された発光又は受光素子１３は、回転部材３の外部に配された外部の発光又は受光素子１３’と光学的に導通し、シートに座っている人は、大人であると判定することができる。なお、回転部材３の開口１１ａを長孔の長軸側の長さを選定することにより、例えば、シートに座る人が体重４０ｋｇ以上の人である場合は光学的に導通し、体重４０ｋｇ未満の人である場合は光学的に導通しないように設定することができる。
【００１７】
図４（Ｃ）は、係止ロッド４側に開口１２を形成し、回転部材３側に三角形状の開口１１ｂを形成した例である。ここで、シートに人が座っていないときは、左端の（イ）図に示すように、開口１２と開口１１ｂは重なりがなく、係止ロッド４に配された発光又は受光素子１３は、回転部材３によって遮蔽された状態になるように設定する。そして、体重２０ｋｇ程度の子供がシートに座った場合は、例えば、中央の（ロ）図に示すように、回転部材３の回動量は少ないが、係止ロッド４の開口１２と回転部材３の三角形状の開口１１ｂの一部が重なりを生じるようにする。この結果、係止ロッド４に配された発光又は受光素子１３は、光量は少ないが光学的な導通が生じ、シートに人が座っていることを検出する。また、導通する光量が少ないことから、シートに座っているのは子供であると判定される。
【００１８】
体重６０ｋｇ程度の大人の人が座った場合は、右端の（ハ）図に示すように、回転部材３が大きく回動し、係止ロッド４の開口１２の全面積が回転部材３の開口１１ｂと一致する状態となる。これにより、係止ロッド４に配された発光又は受光素子１３’は、回転部材３の外部に配された外部の発光又は受光素子と光学的に十分な光量で導通し、シートに座っている人は、大人であると判定することができる。
また、長期の使用でクッションバネ５がへたって、荷重０ｋｇのときに図４（Ｃ）の（ロ）図のように、係止ロッド４の開口１２と回転部材３の三角形状の開口１１ｂの一部が重なりを生じる状態になることがある。このような場合は、ソフトウエア又はハードウエアからなる補正手段１０により、ゼロ点調整を行うようにする。これにより、長期の使用に亘って精度よく荷重検出ができる。
【００１９】
図５の磁気的に検出する場合、例えば、回転部材３に設けた作動片６にマグネット１５を取り付け、このマグネット１５が近接したときに作動する磁気感応素子（例えば、ホール素子、リードスイッチなど）１４を配して構成される。
ここで、体重２０ｋｇ程度の子供がシートに座った場合は、例えば、左側の図５（Ａ）に示すように、回転部材３の回動量は少なく、このマグネット１５の位置では磁気感応素子１４が作動しないように設定する。これにより、回転部材３に取り付けたマグネット１５による磁気感応素子１４の作動の検出がなく、シートには人が座っていないか、又は、座っている人がいるとしても子供であると判定することができる。
【００２０】
一方、体重６０ｋｇ程度の大人の人が座った場合は、図５（Ｂ）に示すように、回転部材３の回動量が大きく、マグネット１５の接近で磁気感応素子１４が作動するように設定する。これにより、回転部材３が回動され磁気感応素子１４の作動が検出されたときは、シートに座っている人は、大人であると判定することができる。なお、磁気感応素子１４の配置あるいは閾値を調整することにより、例えば、シートに座る人が体重４０ｋｇ以上の人である場合は作動し、体重４０ｋｇ未満の人である場合は作動しないように設定することができる。
【００２１】
図６の物理的に検出する場合、例えば、回転部材３に設けた作動片６でセンサ手段としてのマイクロスイッチ１６を直接駆動するように構成することができる。ここで、体重２０ｋｇ程度の子供がシートに座った場合は、例えば、図６（Ａ）に示すように、回転部材３の回動量は少なく、回転部材３に設けた作動片６でマイクロスイッチ１６が作動しないように設定する。これにより、マイクロスイッチ１６からの応答がない場合は、シートには人が座っていないか、又は、座っている人がいるとしても子供であると判定することができる。
【００２２】
一方、体重６０ｋｇ程度の大人の人が座った場合は、図６（Ｂ）に示すように、回転部材３の回動量が大きく、回転部材３に設けた作動片６でマイクロスイッチ１６が作動するように設定する。これにより、回転部材３が回動されマイクロスイッチ１６の作動が検出されたときは、シート座っているのは、大人の人であると判定することができる。なお、マイクロスイッチ１６の配置あるいは作動片６の形状等を調整することにより、例えば、シートに座る人が体重４０ｋｇ以上の人である場合は作動し、体重４０ｋｇ未満の人である場合は作動しないように設定することができる。
【００２３】
図７の電気的に検出する場合、例えば、図７（Ａ）に示すように、回転部材３が配される領域部分の係止ロッド表面を電気的に絶縁して導体接点１７を形成し、回転部材３の内面側にも同様に電気的に絶縁して導体接点１８を形成する。
ここで、体重２０ｋｇ程度の子供がシートに座った場合は、例えば、図７（Ｂ）の左側の（イ）図に示すように、回転部材３の回動量は少なく、この回動位置では、係止ロッド４上の導体接点１７と回転部材３内面の導体接点１８とは、接触導通しないように設定する。これにより、シートには人が座っていないか、又は、座っている人がいるとしても子供であると判定することができる。
【００２４】
一方、体重６０ｋｇ程度の大人の人が座った場合は、右側の（ロ）図に示すように、回転部材３の回動量が大きく、この回動位置では、導体接点１７と導体接点１８とが接触導通するように設定する。この結果、シートに座っている人は、大人であると判定することができる。なお、導体接点１７と１８の相対位置を調整することにより、例えば、シートに座る人が体重４０ｋｇ以上の人である場合は電気的な導通を生じ、体重４０ｋｇ未満の人である場合は電気的な導通が生じないように設定することができる。
【００２５】
図７（Ｃ）は、係止ロッド４側に２つの導体接点１７を形成した例である。ここで、シートに人が座っていないときは、例えば、左端の（イ）図に示すように、導体接点１８は２つの導体接点１７のいずれとも接触導通がなく、電気的な接続が全く生じないように設定する。そして、体重２０ｋｇ程度の子供がシートに座った場合は、中央の（ロ）図に示すように、回転部材３の回動量は少ないが、２つの導体接点１７の一方に導体接点１８が接触導通するように設定する。この結果、シートに人が座っていることを検出し、また、２つの導体接点１７の一方のみが接触導通していることから、シートに座っているのは子供であると判定される。
【００２６】
また、体重６０ｋｇ程度の大人の人が座った場合は、右端の（ハ）図に示すように、回転部材３が大きく回動し、２つの導体接点１７の両方に導体接点１８が接触導通するように設定する。これにより、シートに座っているのは、大人の人であると判定することができる。
【００２７】
上述したように、自動車シートにクッション性を付与するシートクッションバネを係止する係止ロッド上に、回転部材をシートクッションバネの撓みで回動する回転部材を配し、回転部材の回動量を検出するという簡単な構成で、シートに座った人のおおよその体重を推定することができる。そして、回転部材は係止ロッドに対して、回動可能な状態を維持できればよいので簡単で堅牢な構成とすることができ、検出値の変動がない長期の使用に耐えるものとすることができる。なお、シートクッションバネ自体がへたることはあるが、この場合は、閾値などの変更で補正することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明による荷重検出装置の概略を説明する図である。
【図２】本発明による荷重検出装置の回転部材を説明する図である。
【図３】本発明による荷重検出状態を説明する図である。
【図４】本発明によるセンサ手段として、光学的に検出する例を示す図である。
【図５】本発明によるセンサ手段として、磁気的に検出する例を示す図である。
【図６】本発明によるセンサ手段として、物理的に検出する例を示す図である。
【図７】本発明によるセンサ手段として、電気的に検出する例を示す図である。
【符号の説明】
【００２９】
１…自動車シート、２…着座部、３…回転部材、４…係止ロッド、５…シートクッションバネ、６…作動片、７…バネ固定部、１０…補正手段、１１ａ，１１ｂ，１２…開口、１３、１３’…発光又は受光素子、１４…磁気感応素子、１５…マグネット、１６…マイクロスイッチ、１７，１８…導体接点。
【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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