WO2006123708A1

WO2006123708A1 - 歪検出装置

Info

Publication number: WO2006123708A1
Application number: PCT/JP2006/309845
Authority: WO
Inventors: Takaaki Ogawa; Yasunobu Kobayashi; Yasunori Matsukawa; Toshirou Otobe; Katsuhiko Omoto; Noriyuki Jitousho; Akira Matsuura
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
Priority date: 2005-05-19
Filing date: 2006-05-17
Publication date: 2006-11-23
Also published as: US20090049930A1; KR20080021676A; US7836774B2; KR101239520B1; DE112006001303T5

Abstract

　取り付け部品が少なく、作業効率や使い勝手の良い歪検出装置を提供することを目的としている。荷重を受けると歪を生じる円筒形状の起歪体２と、この起歪体２の外周面に配置され歪量に応じて抵抗値が変化する抵抗素子７と、抵抗素子７に結線された信号処理回路１１と、起歪体２を挟むように起歪体２の上下に配置されたネジ部４とを備え、起歪体２とネジ部４とが一体化されている。

Description

明細書

歪検出装置

技術分野

[0001] 本発明は、車両用シート等にかかる荷重を測定するための歪検出装置に関するものである。

背景技術

[0002] 以下、従来の歪検出装置について説明する。

[0003] 従来の歪検出装置は、複数の貫通孔を有する板状の起歪体と、この起歪体における貫通孔間に配置された抵抗素子と、この抵抗素子に結線された信号処理回路とを備えている。抵抗素子は、歪量に応じて抵抗値が変化するものである。

[0004] この歪検出装置を、例えば、車両用シートと床面部との間に取り付けることにより、車両用シートに座る人員の荷重を測定することができる。具体的には、起歪体に設けられた複数の貫通孔の内、内側の貫通孔に車両用シートの一部を揷入して起歪体と車両用シートとを連結し、外側の貫通孔に床面部の一部を揷入して起歪体と床面部とを連結して取り付けることができる。ここでいう車両用シートの一部や床面部の一部を例えばネジ部とし、起歪体を介してナットで締めることで、車両用シートと床面部とが連結される。そして、車両用シートに荷重が加わった際、起歪体が歪むと抵抗素子の抵抗値が変化する。これを信号処理回路で処理することによって荷重を測定すること力 Sできる。この場合、起歪体は車両用シートと床面部との両方に連結されているので、圧縮方向に対する荷重と引張方向に対する荷重を測定することができる。

[0005] このような起歪体の形状としては、板形状の他に円筒形状のものもある。何れのものでも、複数の取り付け部品を組み合わせて歪検出装置を取り付けるようにするものである。

[0006] なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献 1 や特許文献 2が挙げられる。

特許文献 1 :特開 2003— 240633号公報

特許文献 1 :特開平 6— 207865号公報 [0007] 上記従来の歪検出装置では、歪検出装置の取り付けにおいて、複数の取り付け部品が必要となる。このため、従来の歪検出装置では、組み立ての作業効率や使い勝手が悪レヽとレ、う問題点を有してレ、た。

発明の開示

[0008] 本発明は上記問題点を解決するもので、取り付け部品が少なぐ作業効率や使い勝手の良い歪検出装置を提供することを目的としている。

[0009] そこで、上記目的を達成するために本発明に係る歪検出装置は、荷重を受けると歪を生じる筒状又は柱状の起歪体と、前記起歪体の周面に配置され歪量に応じて抵抗値が変化する抵抗素子と、前記起歪体を挟むように前記起歪体の軸方向両側に配置されたネジ部とを備え、前記起歪体と前記ネジ部とは一体化されている。

[0010] 本発明によれば、起歪体を挟むように起歪体の軸方向にネジ部を配置するとともに起歪体とネジ部とを互いに一体化しているので、このネジ部を介して、例えば、シートおよび床面部を連結すれば簡単に取り付けが可能となり、作業効率や使い勝手を向上すること力 Sできる。

図面の簡単な説明

[0011] [図 1]本発明の第 1の実施の形態に係る歪検出装置の断面図である。

[図 2]同歪検出装置の側面図である。

[図 3]同歪検出装置の上面図である。

[図 4]同歪検出装置の正面図である。

[図 5]同歪検出装置を用いて車両用シートと床面部とを連結したシートユニットの側面図である。

[図 6]同歪検出装置の起歪体とネジ部との接合部を拡大して示す断面図である。

[図 7]起歪体とネジ部との他の接合形態を示す断面図である。

[図 8]他の形態のシートユニットの側面図である。

[図 9]図 8の A部の拡大図である。

[図 10]図 8の A部における正面断面図である。

[図 11]抵抗素子のパターンと感度の関係を示す特性波形図である。

[図 12]本発明の第 2の実施の形態に係る歪検出装置に用レ、られるネジ部及び起歪体の斜視図である。

[図 13]他の形態のネジ部の斜視図である。

[図 14]他の形態のネジ部の斜視図である。

[図 15]他の形態のネジ部の斜視図である。

発明を実施するための最良の形態

[0012] 以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

[0013] (実施の形態 1)

図 1から図 4は、本発明に係る歪検出装置の第 1実施形態を示している。図 1は第 1 の実施形態における歪検出装置の断面図であり、図 2は同歪検出装置の側面図であり、図 3は同歪検出装置の上面図であり、図 4は同歪検出装置の正面図である。また図 5は同歪検出装置を用いて車両用シートと車両の床面部とを連結したシートュニットの側面図である。

[0014] 図 1〜図 4に示すように、本実施形態における歪検出装置は、荷重により歪を生じる柱状の起歪体 2と、この起歪体 2の外周面に配置され歪量に応じて抵抗値が変化する抵抗素子 7 (図 11参照）と、この抵抗素子 7に結線され起歪体 2の歪量を検出する信号処理回路 11とを備えている。この起歪体 2は軸方向に空洞 1を有する筒状とされている。この空洞 1は断面円形の空洞である。起歪体 2は、その軸方向が荷重方向に一致するように配置されるようになっている。なお、起歪体 2は、中空の柱状に限られるものではなぐ中実の柱状に形成されていてもよい。

[0015] 歪検出装置は、起歪体 2を挟むように軸方向の両側にそれぞれネジ部 4, 4を有する。歪検出装置は、軸方向が例えば上下になるように設置される。各ネジ部 4は、雄ねじからなるネジ月同部 8と、ネジ月同部 8の端部に設けられたネジ頭部 10とからなる。このネジ頭部 10の直径は、起歪体 2の直径と同じで、かつネジ胴部 8の直径よりも大きく形成されている。すなわち、ネジ頭部 10は、鍔状に形成されている。

[0016] 図 6に拡大して示しているように、ネジ頭部 10の端部には、その外周部に凹部 10a が形成されている。この凹部 10aは、外周部の全体に亘つて所定の幅に形成されている。この結果、ネジ頭部 10の端部では、その内周部が前記外周部よりも突出した形状に形成されている。そして、この外周部に円筒状の前記起歪体 2が嵌められている。これにより、起歪体 2の軸方向端面がネジ頭部 10の凹部 10aにおける底面と当接している。ここでレ、う底面とは、凹部 10aにおけるネジ頭部 10端面に平行な面を意味している。

[0017] 起歪体 2とネジ頭部 10とは、互いに接合されて溶接されている。具体的には、図 6 に示すように、起歪体 2の外周面 2aとネジ頭部 10の外周面 10bとが面一の状態となつていて、両部材 2, 10は、その外周面 2a, 10bの全周で溶接されている。これにより、起歪体 2とネジ頭部 10とは一体化している。そして、両ネジ月同部 8の軸心は、起歪体 2の軸心と一致している。

[0018] 図 1に示すように、起歪体 2は、ケース 6内に配置されている。このケース 6は、所定の厚みを有する平板状に形成されるものであり、その厚み方向に貫通する貫通孔 6a が設けられている。起歪体 2及びネジ頭部 10はこの貫通孔 6aに挿通されている。この状態でネジ胴部 8及びネジ頭部 10の一部はケース 6から突出した状態となっている。また、ケース 6には、図 3にも示すように、貫通孔 6aの隣に矩形凹部 6bが設けられている。この矩形凹部 6b内には、前記信号処理回路 11が配設されている。起歪体 2 と信号処理回路 11とは電気的に接続されている。また、信号処理回路 11には、端子 13 (図 1参照）が接続されていて、この端子 13は、ケース 6の側面に設けられたコネクタ用凹部 6cにまで延出されている。

[0019] 一方のネジ胴部 8には、荷重を受ける部材 (受け部）を接合でき、他方のネジ胴部 8 には、受け部を支持する支持部を接合することができる。例えば、歪検出装置を車両用シート 12の荷重測定用として用いる場合には、図 5に示すように、受け部の一例としての車両用シート 12を一方のネジ胴部 8に接合し、支持部の一例としての車両の床面部 14をもう一方のネジ胴部 8に接合すればよい。

[0020] 具体的には、車両用シート 12の下部には、ネジ部 4のネジ胴部 8が揷入される貫通孔（図示省略）が設けられている。一方、床面部 14には、床面 18に取り付けたレール部 16が含まれており、このレール部 16には、上記ネジ胴部 8が揷入される貫通孔が設けている。各々の貫通孔は、その軸方向が床面 18に対して垂直方向になるように設けられている。そして、一方のネジ胴部 8を車両用シート 12の貫通孔へ挿入し、他方のネジ胴部 8をレール部 16の貫通孔へ揷入し、各ネジ胴部 8にそれぞれナット 20 が螺合されている。これにより、起歪体 2およびネジ部 4を介して車両用シート 12と床面部 14とが連結されてレヽる。

[0021] 車両用シート 12に荷重が加わった際には、荷重方向が起歪体 2の軸方向（上下方向）になるようにネジ部 4に荷重が付加され、起歪体 2の軸力に起因して中央が膨らむ。そして、起歪体 2の中央の膨らみに起因して抵抗素子 7の抵抗値が変化するので、これを信号処理回路 11で処理することにより、車両用シート 12に座る人員の荷重を測定できる。

[0022] ここで、本歪検出装置は、車両用シート 12と床面 18との間に歪検出装置が単に挟み込まれるだけの構成とは異なる。すなわち、本歪検出装置の一方側に車両用装置 12が固定されるとともに、本歪検出装置の他方側に床面部 14が固定される。このため、車両用シート 12と床面部 14との間に単に歪検出装置が挟み込まれているわけではない。したがって、車両用シート 12が床面部 14から離れる方向に荷重が力かつたとき、すなわち、歪検出装置に引張方向の荷重が作用した場合でも、その荷重を測定すること力 Sできる。

[0023] 本実施形態では、起歪体 2を挟むように一対のネジ部 4が形成されているので、このネジ部 4を介して、例えば、車両用シート 12と床面部 14とを連結する際には、取り付け部品が少なくなり、簡単に取り付けることが可能となる。その結果、作業効率や使レ、勝手を向上することができる。

[0024] また、信号処理回路 11が起歪体 2またはネジ部 4に取り付けられたケース 6に配置されているので、抵抗素子 7と信号処理回路 11との結線を短く引き回せ、ノイズの影響を受けにくくして感度を向上できる。

[0025] また、起歪体 2とネジ部 4とは互いに一体化されているので、車両用シート 12に荷重が加わった際も起歪体 2とネジ部 4との境界部における破断を抑制できる。特に、体重検知時の数十キログラムから車両衝突検知時の 1トン程度までは検出能力を損なわずに起歪体 2とネジ部 4との境界部における破断を抑制でき、さらに、車両破壊に至るような数トン程度の荷重に対しても起歪体 2とネジ部 4との境界部における破断を抑制できるものである。 [0026] また、本実施形態では、前記ネジ部はネジ頭部とネジ胴部とからなり、前記起歪体と前記ネジ頭部とは、それぞれ外周面で溶接されている。したがって、ネジ頭部 10の形状が複雑化するのを回避しつつ、起歪体 2とネジ頭部 10との溶接を容易に行うことができる。

[0027] また、本実施形態では、前記ネジ部はネジ頭部とネジ胴部とからなり、前記ネジ頭部の端部における外周部に凹部が設けられ、前記起歪体の端部は前記凹部内に配置されている。したがって、起歪体 2の端部が凹部 10a内に配置されるので、起歪体 2とネジ部 4との接合作業が楽になる。

[0028] なお、起歪体 2とネジ部 4とは溶接して一体化するものに限られるものではなレ、。例えば、同一材料からなる部材をカ卩ェして起歪体 2とネジ部 4を一体形成してもよい。起歪体 2およびネジ部 4の材料としては、延性および靭性に富むとともに溶接性も優れたオーステナイト系が好ましい。その具体例としては、加工硬化特性を有する SUS 301、析出硬化性を有する SUS630が挙げられる。また、耐食性および溶接性の良好なフェライト系でもよく、その具体例としては SUS430などが挙げられる。前記 SUS 301、 SUS630、 SUS430は JIS (日本工業規格）で定められたステンレス規格である。

[0029] 本実施形態では、起歪体 2は軸方向に貫通孔（空洞部 1)を有する筒状に形成されているので、起歪体 2の歪易さを損なうことなぐ起歪体 2の外周表面積が大きくなることで抵抗素子 7の配置面積を確保でき、かつネジ部 4と起歪体 2との一体化強度を確保できる。すなわち、起歪体 2が中実の柱状の場合、抵抗素子 7の配置面積を確保するために起歪体 2の直径を大きくすると起歪体 2に応力が生じ難くなり感度が低下する恐れがあるが、上記構成のように起歪体 2が筒状であれば応力を受けやすく感度の低下も抑制できる。

[0030] 図 6に示すように、ネジ頭部 10の凹部 10aは、起歪体 2の内周面 2bに当接する当接部 10dを有する。この当接部 10dは、例えば起歪体 2の内周面 2bに面接合するように形成されていてもよぐあるいは起歪体 2の内周面 2bにおける端部に接合するテーパ状に形成されていてもよレ、。ネジ頭部 10の凹部 10aに当接部 10dが設けられることにより、起歪体 2の軸とネジ部 4の軸とを的確に同軸上に位置決めできる。これにより、位置ずれに起因した起歪体 2の歪の偏りを抑制して、感度を向上できる。

[0031] なお、起歪体 2とネジ頭部 10は、図 7のように、起歪体 2の軸方向端面で溶接することも可能である。この場合、起歪体 2の内周部における角部には、段差状に凹むように段差状凹部 2cが設けられる。そして、段差状凹部 2cと凹部 10aとが対向するように配置されて、起歪体 2とネジ頭部 10とが接合される。そして、起歪体 2の端面 2dと、ネジ頭部 10の外周部における端面 10eとが面一状となっていて、起歪体 2とネジ頭部 1 0とが全周に亘つて溶接される。この構成では、歪検出装置の軸方向長さを短くすること力 Sできる。

[0032] 車両用シート 12と床面部 14との連結は、図 8〜図 10に示すようにしてもよレ、。この場合には、車両用シート 12にはその下部にネジ部 4のネジ胴部 8を挿入する貫通孔が設けられており、床面部 14には床面 18に取り付けられた支持部 22が含まれている。この支持部 22には上記ネジ胴部 8を挿入する貫通孔が設けられており、各々の貫通孔の軸方向が床面 18に対して水平方向になるように設定されている。そして、一方のネジ胴部 8を車両用シート 12の貫通孔へ挿入し、他方のネジ胴部 8を支持部 22の貫通孔へ挿入し、これらを互いにナット 20で締め付けて起歪体 2およびネジ部 4を介して車両用シート 12と床面部 14とが連結されている。

[0033] この構成では、車両用シート 12に荷重が加わった際、荷重方向が起歪体 2の軸方向に対して垂直な方向になるようにネジ部 4に荷重が付加される。このため、起歪体 2 に生ずるせん断力または曲げモーメントに起因して起歪体 2が歪む。この起歪体 2の歪に起因して抵抗素子 7の抵抗値が変化するので、これを信号処理回路 11で処理することによって荷重を測定できる。

[0034] この構成によれば、起歪体 2が横向きに配置されるため、仕様によって起歪体 2の軸方向長さが長くなつたとしても、歪検出装置の高さが高くなるのを回避することができる。この結果、車両用シート 12と床面部 14との間の高さを低く抑制でき、車種によつて異なる車両用シート 12の座面の高さをあら力じめ低く設定しておくことが可能となる。すなわち、座面に座る人員の目線の高さを調節し易くなるものである。

[0035] 起歪体 2に配置された抵抗素子 7は、起歪体 2の外周面に巻き付けられるように配置されているが、それを展開すると、図 11のようになる。図 11には、そのパターン（展開状態のパターン）と出力感度との関係を示してレ、る。電源電圧 (Vcc)とグランド電極 (GND)との間に接続した出力電圧 (V + )と出力電圧 (V_)、および、抵抗素子 7 のパターン Rl、 R2、 R3、 R4により、起歪体 2の歪に応じた所定の出力感度を得ることができる。パターン R1及び R4と、パターン R2及び R3とを起歪体 2の外周面において互いに対向するように配置し、かつ、例えば、パターン Rl、 R4を起歪体 2の下側に配置（取付の回転角度を 0度）し、パターン R2、 R3を起歪体 2の上側に配置（取付の回転角度を 180度)すれば、出力感度は最も大きくなる。

[0036] (実施の形態 2)

次に、第 2の実施の形態における歪検出装置について図面を参照しながら説明する。この第 2実施形態の歪検出装置は、第 1実施形態の歪検出装置におけるネジ部 4を改良したものである。

[0037] 第 2の実施形態における歪検出装置では、図 12に示すように、ネジ部 4のネジ胴部 8が切欠部 9を有する。この切欠部 9は、断面円形状のネジ胴部 8の一部を軸に平行な平面で切除した形状のものである。ネジ月同部 8に切欠部 9が設けられることにより、締結の際にネジ部 4が回転するのを防止することができる。例えばネジ部 4に車両用シート 12および床面部 14を結合する場合、車両用シート 12および床面部 14にネジ胴部 8の外形断面に合致する断面形状の貫通孔を形成しておき、この貫通孔にネジ胴部 8を揷入してナット 20等で締め付ければ、車両用シート 12や床面部 14に対してネジ部 4が回転することがなくなる。したがって、車両用シート 12および床面部 14の取り付けを確実に行うことができるようになる。

[0038] また、ネジ部 4のネジ胴部 8に設ける切欠部 9は、図 13に示すように、ネジ胴部 8に対して対向するように 2つ設けたり、図 14に示すように、ネジ胴部 8に軸方向に延びる溝状に設けたりしてもよい。さらに、図 15に示すように、ネジ部 4のネジ胴部 8の断面は切欠部 9を有する円形状とする替わりに、軸方向に延びる凸部 21を有する円形状としてもよレ、。これらの構成でもナット 20の締結時にネジ部 4が回転するのを防止でき、車両用シート 12及び床面部 14を確実に取り付けることができる。これら切欠部 9、凸部 21は、ネジ胴部 8に設けるのではなぐネジ頭部 10に設けられていてもよい。

[0039] なお、本発明の第 1の実施の形態および第 2の実施の形態では、歪検出装置を車両用シート 12の荷重測定に用いたが、トルク測定に用いてもよい。

産業上の利用可能性

以上のように本発明にかかる歪検出装置は、取り付け部品が少なく取り付けが簡単で、作業効率や使い勝手が良ぐ荷重を測定するセンサとして各種の機器に適用できる。

Claims

請求の範囲

[1] 荷重を受けると歪を生じる柱状の起歪体と、前記起歪体の周面に配置され歪量に応じて抵抗値が変化する抵抗素子と、前記起歪体を挟むように前記起歪体の軸方向両側に配置されたネジ部とを備え、前記起歪体と前記ネジ部とは一体化されている歪検出装置。

[2] 前記起歪体と前記ネジ部とは、溶接によって一体化されている請求項 1記載の歪検出装置。

[3] 前記起歪体は軸方向に延びる空洞を有する筒状に形成されている請求項 1記載の歪検出装置。

[4] 前記ネジ部を介して前記起歪体の軸方向に荷重が付加され、前記起歪体の軸力に起因した歪量を検出する請求項 1記載の歪検出装置。

[5] 前記ネジ部を介して前記起歪体の軸方向に垂直な方向に荷重が付加され、前記起歪体のせん断力または曲げモーメントに起因した歪量を検出する請求項 1記載の歪検出装置。

[6] 前記抵抗素子に結線され前記起歪体の歪量を検出する信号処理回路を有し、前記信号処理回路は前記起歪体または前記ネジ部に取り付けられたケースに配置されている請求項 1記載の歪検出装置。

[7] 前記ネジ部はネジ頭部とネジ月同部とからなり、

前記起歪体と前記ネジ頭部とは一体化され、

前記ネジ頭部及び前記ネジ胴部の一方又は両方は、外周面に切欠部を有する円形状に形成されている請求項 1記載の歪検出装置。

[8] 前記ネジ部はネジ頭部とネジ月同部とからなり、

前記起歪体と前記ネジ頭部とは一体化され、

前記ネジ頭部及び前記ネジ胴部の一方又は両方は、外周面に凸部を有する円形状に形成されている請求項 1記載の歪検出装置。

[9] 前記ネジ部はネジ頭部とネジ月同部とからなり、

前記起歪体と前記ネジ頭部とは、それぞれ外周面で溶接されている請求項 2記載の歪検出装置。前記ネジ部はネジ頭部とネジ月同部とからなり、

前記ネジ頭部の端部における外周部に凹部が設けられ、

前記起歪体の端部は前記凹部内に配置されている請求項 3記載の歪検出装置。前記起歪体の内周面が前記凹部に当接している請求項 10記載の歪検出装置。前記ネジ部はネジ頭部とネジ月同部とからなり、

前記ネジ頭部の外周部における角部に凹部が設けられるとともに、前記起歪体の内周部における角部に凹部が設けられ、これら凹部が対向するように前記ネジ頭部と前記起歪体とが接合され、

前記起歪体と前記ネジ頭部とは、それぞれ端面で溶接されてレ、る請求項 2記載の歪検出装置。