JP4129336B2 - シート重量計測装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用シートに座っている乗員の重量を含むシート重量を計測する装置に関する。特には、車体やシートの寸法誤差や変形等によって荷重センサの性能が損なわれることのないように改良を加えたシート重量計測装置に関する。
【０００２】
【背景技術】
自動車には乗員の安全を確保するための設備としてシートベルトやエアバッグが備えられる。最近では、シートベルトやエアバッグの性能をより向上させるため、乗員の重量（体重）に合わせてそれらの安全設備の動作をコントロールしようという動向がある。例えば、乗員の体重に合わせて、エアバッグの展開ガス量や展開速度を調整したり、シートベルトのプリテンションを調整したりする。そのためには、シートに座っている乗員の重量を何らかの手段で知る必要がある。そのような手段の一例として、シートの下の前後左右４隅に荷重センサ（ロードセル）を配置して、ロードセルにかかる垂直方向荷重を合計することにより乗員の重量を含むシート重量を計測する、との提案がなされている（同一出願人による特願平９−１５６６６６号、特願平１０−１２１６２７号等）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このシート重量計測装置で正確な計測を行うためには、シートやその上の乗員（あるいは物）の重量以外の荷重がセンサにかかるのを極力排除する必要がある。そのような排除すべき荷重の１つとして、車体やシートに寸法誤差や変形があるにもかかわらずシート重量計測装置を無理に取り付けた場合に生じる荷重（本明細書では組立荷重と称する）がある。
【０００４】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、車体やシートの寸法誤差や変形によって荷重センサの性能が損なわれることのないシート重量計測装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段及び発明の実施の形態】
上記課題を解決するため、本発明のベースとなるシート重量計測装置は、 車両用シートに座っている乗員の重量を含むシート重量を計測する装置であって； シート内又はシートと車体との間に挿入された、シート重量の少なくとも一部を電気信号に変換する荷重センサと、 シートと車体間のズレ及び／又はたわみの吸収機構と、 を具備することを特徴とする。
【０００６】
部品製作誤差や取り付け時の寸法ズレ、たわみ等に起因する組立荷重が荷重センサに伝わらないよう、荷重センサとシートあるいは荷重センサと車体間の連結保持部に上記吸収機構を設けて、車体やシートの寸法誤差を吸収させる。これにより、荷重センサにはより純粋な計測荷重（シート重量）がかかることとなり、センサの有効範囲を十分に広く利用した正確な計測が可能となる。また、荷重センサの許容範囲を超える荷重がセンサにかかるのを防止できる。
【０００７】
なお、本明細書にいうシート重量計測装置の目的は、基本的にはシート上の乗員の重量を測定することである。したがって、シートそのものの重量分をキャンセルして乗員の重量のみを計測する装置も、本明細書にいうシート重量計測装置に含まれる。
【０００８】
本発明においては、上記吸収機構が、上記シート重量計測装置を車体とシートに取り付け後も可動であることが好ましい。
荷重センサを車両に組込み完了後にシートに不測の荷重が加わってシートがたわんだ場合や走行時に車体がたわんだ場合にも、そのたわみが荷重センサに伝わらないように連結部で吸収できる。
【０００９】
本発明のシート重量計測装置においては、上記吸収機構が、スライド機構及び回動機構を含むことが好ましい。
位置・寸法及び回転方向のズレを吸収できる。
【００１０】
本発明のシート重量計測装置は、上記吸収機構の位置を規制するセンタリング機構をさらに具備することが好ましい。
【００１１】
このセンタリング機構は例えば比較的弱いバネからなり、スライド機構や回動機構を、スライド可能範囲あるいは回動可能角度の中心付近に極力位置させるように働く。このセンタリング機構の作用により、シート重量計測装置取り付け後において、スライド機構や回動機構のスライド可能寸法を両方向（左右、上下、前後）に確保することができる。
【００１２】
以下、図面を参照しつつ説明する。まず、図６を参照しつつ自動車のシート回りの構造を説明する。
図６（Ａ）は、シートを車体に取り付ける部分の構造例を模式的に示す正面断面図である。図６（Ｂ）は、側面図である。なお、図中における矢印は以下の方向を示す。上：車体が水平なときの重力方向上方向、下：同下方向、前：車両前進方向、後：車両後進方向、左：車両前進方向に向かって左、右：同右。
【００１３】
図６にはシート３が示されている。シート３のシートクッション３ａ上に人１が座る。シートクッション３ａの下面は鋼板製のシートフレーム５によって支持されている。シートフレーム５は、底板５ａ、横板５ｃ、縦板５ｅ、スライド板５ｇ等の部位からなる。底板５ａはシートクッション３ａの下面を覆うように広がっている。横板５ｃは、底板５ａの下面の左右側方に沿って延びている。縦板５ｅは横板５ｃの下面中央部から垂下している。スライド板５ｇは、縦板５ｅの左右に羽根のように突出しており、さらに先端部は上方に屈曲している。
【００１４】
シートレール７は、シート３の左右の下方に、前後方向に延びるように２本平行して設けられている。シートレール７の断面は、Ｕ字型をしており、内部に凹部７ｃが存在する。この凹部７ｃの上の口は前後方向に延びる溝７ａとなっている。この溝７ａにはシートフレーム５の縦板５ｅが入っている。
シートレール７の凹部７ｃ内には、シートフレーム７のスライド板５ｇが入っている。スライド板５ｇはシートレール７内で前後方向にスライド可能である。
【００１５】
シートレール７の下面にはシート重量計測装置９が連結されている。シート重量計測装置９は、前後方向に延びる細長い箱状の外形をしている。このシート重量計測装置９の詳細については後述する。
シート重量計測装置９の下面の前後端部にはシートブラケット１１が取り付けられている。このシートブラケット１１は車体のシート取付部１３にボルト等により固定されている。
【００１６】
図２は、本発明の１実施例に係るシート重量計測装置の全体構成を示す図である。（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面断面図、（Ｃ）及び（Ｄ）は正面断面図である。なお、図２（Ａ）、（Ｂ）において後方の約半分の部分は図示省略されている。
図３は、センサ板周りの詳細構成を示す一部破断斜視図である。
図４は、センサ板の詳細構成を示す平面図である。
図５は、センサ板とハーフアームの関係を示す図である。（Ａ）は平面図、（Ｂ）は無荷重状態の側面図、（Ｃ）は荷重がかかった状態を模式的に示す側面図である。
【００１７】
このシート重量計測装置９は細長いベース２１を基体として構成されている。ベース２１は、車体に取り付けたときに前後方向に長く延びており、図２（Ｃ）、（Ｄ）に示すように、正面断面が上向きコの字状の鋼板プレス品である。ベース２１の断面の底の部分を底板２１ｃと呼び、底板２１ｃの左右端から９０°曲がって上に立ち上がる部分を側板２１ａと呼ぶ。
【００１８】
ベース側板２１ａには、前後それぞれ２カ所ずつのピン孔２１ｅ、２１ｇが開けられている。各孔２１ｅ、２１ｇは、左右の側板２１ａ、２１ａ′に対向して開けられている。
端寄りの孔２１ｅは、ベース２１の前後端からベース２１全長の約１／８程度中央に寄った部位に開けられている。同孔２１ｅは、図２（Ｂ）に示すように上下に長く延びる長孔である。この長孔２１ｅ内には、ブラケットピン２７の端部が入っている。
【００１９】
しかし、ブラケットピン２７と長孔２１ｅの上下・左右には隙間があって、通常はブラケットピン２７が長孔２１ｅの内縁に触れることはない。しかしながら、このシート重量計測装置９（具体的にはピンブラケット２５の部分）に過大な荷重がかかったときには、ブラケットピン２７が下がって長孔２１ｅの下縁に当たり、超過荷重は荷重センサ（センサ板５１、詳細後述）には伝わらない。つまり、ピン２７と長孔２１ｅは、センサ板５１に加える荷重の上限を制限する機構の一部を構成する。なお、ブラケットピン２７の主な役割は、ピンブラケット２５にかかるシート重量をＺアーム２３に伝えることである。
【００２０】
長孔２１ｅのやや中央寄り（ベース２１全長の約１／１０中央寄りのところ）にはピン孔２１ｇが開けられている。同孔２１ｇには、ベースピン３１が貫通している。ベースピン３１は、左右のベース側板２１ａ、２１ａ′間を掛け渡すように存在する。ピン３１の左右の端部にはリテーナー３３が取り付けられており、ベースピン３１がベース２１に固定されている。なお、ベースピン３１はＺアーム２３の回動中心軸である。
【００２１】
Ｚアーム２３は、ベース２１の内側に配置されている。Ｚアーム２３の平面形状は、中央寄りが左右二叉に分かれ（叉部２３ｈ）、前後端寄りが長方形をしている。Ｚアーム２３の前後端寄りの半分の部分の左右端部には、上方に９０°折り返された側板２３ａが形成されている。叉部２３ｈは単なる平たい板である。側板２３ａは、ベース２１の側板２１ａの内側に沿っている。ただし、両側面２３ａ、２１ａ間には隙間がある。
【００２２】
Ｚアーム側板２３ａにも２カ所のピン孔２３ｃ、２３ｅが開けられている。前後端寄りのピン孔２３ｃにはブラケットピン２７が貫通している。ピン孔２３ｃとブラケットピン２７とは、ほとんど摺動しない。中央寄りのピン孔２３ｅにはベースピン３１が貫通している。ベースピン３１は、Ｚアーム２３の回動中心であり、ピン孔２３ｅとベースピン３１の間では、Ｚアーム２３の回動分だけ摺動がある。ベースピン３１外周のベース側板２１ａとＺアーム側板２３ａの間には、孔開き円板状のスペーサ３５がはめ込まれている。
【００２３】
Ｚアーム２３の叉部２３ｈは、ほぼＺアーム２３の全長の半分の長さである。同部２３ｈは、左右に分かれて前後方向中央寄りに延びており、中央寄りでは巾狭となっている。Ｚアーム叉部２３ｈの先端の作用部２３ｊは、図３や図５に示すように、上下のハーフアーム４１、４２の羽根部４１ａ、４２ａの間にはさまれている。
ピンブラケット２５に荷重がかかると、Ｚアーム２３はわずかに回動して（最大約５°）、作用部２３ｊはハーフアーム４１、４２を介してセンサ板５１に荷重を伝える。
【００２４】
ピンブラケット２５は、図２（Ｃ）に示すように断面形状が下向き略コの字状である。前後方向の長さは、ベース２１のほぼ１／２０とあまり長くない。ピンブラケット２５の上面２５ａは平らであり、ここに図６に示すシートレール７が載る。両者の間は、ボルト締結等により強固に連結される。
【００２５】
ピンブラケット２５の左右側板２５ｂは同ブラケット２５の左右に垂下しており、その下端部は内側寄りに曲がっている。側板２５ｂはＺアーム側板２３ａの内側に遊びを持たせて配置されている。側板２５ｂにはピン孔２５ｃが開いている。この孔２５ｃには、ブラケットピン２７が貫通している。ピン孔２５ｃの寸法はブラケットピン２７の径よりも大きい。両者の隙間によりシートや車体の寸法誤差や不測の変形を吸収する。
【００２６】
ピンブラケット２５の左右側板２５ｂと左右のＺアーム側板２３ａの間には、バネ板２９がはさまれている。バネ板２９は、孔の開いたバネ座金状の部分を有し、ブラケットピン２７の外側に隙間を持たせてはめ込んである。このバネ板２９は、ピンブラケット２５を中央方向に付勢するセンタリング機構を構成する。このようなセンタリング機構は、ピンブラケット２５をスライド可能範囲の中心付近に極力位置させる。このセンタリング機構の作用により、シート重量計測装置取り付け後において、スライド機構や回動機構の可動範囲を両方向（左右、上下、前後）に確保することができる。
【００２７】
次にセンサ板５１周りの構成について説明する。
まずセンサ板５１自体の構成を説明する。
図４は、本発明の１実施例に係るシート重量計測装置のセンサ板の構成例を示す図である。図４（Ａ）はセンサ板の平面図であり、（Ｂ）は（Ａ）の線Ｘ−Ｘ′で切った側面断面図であり、（Ｃ）はセンサの回路図である。
【００２８】
センサ５０の母材であるセンサ板（バネ材）５１の上には、電気絶縁のための絶縁層（下絶縁層）５２が形成されている。この絶縁層５２の上に配線層５３が選択的に形成されている。さらに、この配線層５３の上に抵抗層５４が選択的に形成され、ストレインゲージが構成されている。そして、それらの保護膜としての絶縁層（上絶縁層）５５が形成されている。このように、バネ材５１の上に抵抗などの電気回路を直接に積層形成しているので、加工コストや組付けコストを低減でき、さらに耐熱性や耐腐食性を向上できる。
【００２９】
センサ板５１は、全体として二カ所のくびれの入った長方形の板である。センサ板５１の中央部には中心軸孔５１ａが開けられている。センサ板５１の両端部には、ボルト孔５１ｂが開けられている。中心軸孔５１ａの周縁から中心軸孔５１ａと両ボルト孔５１ｂの間にかけて、センサ５０が形成されている。荷重センサ５０の形成領域のうち中心軸孔５１ａと両ボルト孔５１ｂの間の領域５１ｃには、両側にＶ字状にえぐられたくびれが設けられている。このくびれにより、センサ板５１が変形する部分が位置的に固定されるため、センサ５０の表面歪の位置変化も固定され感度が安定となる。
【００３０】
センサ５０は、中心軸孔５１ａの中心に対してほぼ左右対称に配置されている。センサ５０を構成する４個の歪抵抗は、ボルト孔５１ｂ寄り（端寄り）に引張歪側の２個の歪抵抗５４ａ，５４ｂが配置されており、中心軸孔５１ａ寄り（中央寄り）に、圧縮歪側の２個の歪抵抗５４ｃ，５４ｄが配置されている。そして、４個の歪抵抗５４ａ，５４ｂ，５４ｃ，５４ｄは、図４（Ｃ）のようなブリッジ回路を形成するように、配線５３ａ，５３ｂ，５３ｃ，５３ｄにより接続されている。なお、図中の四角の中に１、２、３、４の数字が入っているものは端子を示す。
【００３１】
歪抵抗５４ａ，５４ｃと歪抵抗５４ｂ，５４ｄの間には、感度調整抵抗５４ｅが配置されている。
なお、歪抵抗５４ａ，５４ｂ，５４ｃ，５４ｄによってセンサ板５１の歪を検出する代わりに、静電容量センサやホール素子等によってセンサ板５１のたわみを検出し、そのたわみを荷重に換算してもよい。
【００３２】
センサ板５１は、図３、５に示すように、ベース底板２１ｃの中央部において、コラム６３上に、座金６７、ナット６８により強固に固定されている。
【００３３】
ハーフアーム４１、４２は、図３及び図５に示すように前後・上下４枚組みの部品であって、センサ板５１の前後を上下から挟むように組み込まれている。個々のハーフアーム４１、４２は同じ形状をしているので、上ハーフアーム４１について説明する。
ハーフアーム本体部４１ｃは、長方形の板状のものであってその中央部には取付孔４１ｅ（図５（Ｂ））が開いている。本体部４１ｃの中央寄りの縁部には、左右方向に延びる羽根部４１ａが突設されている。羽根部４１ａの裏面には、左右方向に延びる堤状の支点４１ｂが形成されている。支点４１ｂの先はやや尖った稜となっている。
【００３４】
次に、上下ハーフアーム４１、４２、センサ板５１、Ｚアーム作用部２３ｊの組み立て構造について説明する。
上ハーフアーム４１の本体部４１ｃの下面及び下ハーフアーム４２の本体部４２ｃの上面はフラットな面であって、センサ板５１の表面にピッタリ合わせて固定されている。上下のハーフアーム４１、４２の羽根部４１ａ、４２ａは、支点４１ｂ、４２ｂ同士を対向させて向かい合っている。両支点４１ｂ、４２ｂの間にはＺアーム２３の作用部２３ｊが挟まれている。なお、支点の位置は、２枚のストレインゲージ５４ａ、５４ｃあるいは５４ｄ、５４ｂのちょうど中間（センサ板５１のくびれ部５１ｃ）に位置する。
【００３５】
シート重量計測装置９のピンブラケット２５に荷重がかかると、Ｚアーム２３がわずかに回動してその作用部２３ｊが上に持ち上げられる。このときのセンサ板やハーフアームの様子を模式的に誇張して示すのが図５（Ｃ）である。
Ｚアーム作用部２３ｊが持ち上げられると、上ハーフアーム４１の支点４１ｂが持ち上げられる。このため、センサ板５１の前後方向端部にモーメントＭがかかる。このモーメントＭにより、前後方向端部のストレインゲージ５４ａ、５４ｂは引っ張られ、中央部のストレインゲージ５４ｃ、５４ｄは圧縮される。これによる各ストレインゲージの抵抗変化を電気信号とに取り出して、センサ板の歪ひいてはピンブラケット２５にかかる荷重を計測する。
【００３６】
次に、本実施例のシート重量計測装置のズレ／たわみ吸収機構の全様についてまとめて説明する。
図１は、本実施例のシート重量計測装置のズレ／たわみ吸収機構を示す図である。（Ａ）は分解斜視図であり、（Ｂ）はピンブラケット部の正面断面図である。ピンブラケット２５は、シートレール７にボルト等によって強固に固定される。シート重量計測装置９の各部の構成と組み立て関係は、図３を参照しつつ前述したとおりである。
車体の上下方向に対しては、ピンブラケット２５のピン孔２５ｃとブラケットピン２７の隙間でズレを吸収する。その定量的な構成については後述する。
車体の前後方向に対しては、ピンブラケット２５のピン孔２５ｃを長孔としてズレを吸収する。
車体の左右方向に対しては、ピンブラケット側板２５ｂとＺアーム側板２３ａの間の隙間でズレを吸収する。なお、この部分はバネ板２９によるセンタリング機構が備えられている。
【００３７】
車体の上下方向を軸とした回動に対しては、主にピンブラケット側板２５ｂとＺアーム側板２３ａの間の隙間でズレを吸収する。
車体の前後方向を軸とした回動に対しては、主に車体の上下方向と同じく、ピンブラケット側板２５ｂとＺアーム側板２３ａの間の隙間でズレを吸収する。
車体の左右方向を軸とした回動に対しては、主にピンブラケット２５のブラケットピン２７回りの回動で吸収する。
【００３８】
次に吸収機構の定量的な構成について説明する。
本実施例のシート重量計測装置の吸収機構は、車体の上下方向に対して以下ＬUD［mm］以上スライド可能である。
ＬUD＝β｛（Ｈ1 ＋Ｈ2 ）／４α＋Ｆ｝
β：吸収機構の上下方向の単位荷重当りのたわみ量［mm／kgf ］
Ｈ1 ：シートの脚部の上下寸法誤差［mm］
Ｈ2 ：車体側のシート固定部の上下寸法誤差［mm］
α：シートの脚部の前後左右の４脚の内の３脚を固定して残りの１脚を上下にたわませた時の単位荷重当りのたわみ量［mm／kgf ］
Ｆ：シートの１カ所の脚部で計測する重量の最小計測範囲［kgf ］。
【００３９】
図７は、車体の上下方向に対する吸収機構のスライド可能寸法を検討する際の考え方を説明するための図である。
図７（Ａ）は、シート側の寸法誤差を示す。シート脚部を平面１０に置いた時に、前後左右いずれか１カ所の脚部（ブラケット１１）が誤差Ｈ1 だけ浮いた状態となる。なお、ここでシートとは、シートフレーム（図６の符号５）とシートレール（図６の符号７）を合わせた意味である。
【００４０】
図７（Ｂ）は、車体のシート取付部１３の上下方向の寸法誤差を示す。このシート取付部も、前後左右の４カ所のシート取付部のうち３カ所の作る平面１０を基準面とすると、残り１カ所のシート取付部に誤差Ｈ2 が存在する。
【００４１】
図７の状態でＨ1 浮いている脚部１１をＨ2 沈んでいるシート取付部１３に強制的に押し付けて組み立てることとなる。このとき、シートのたわみによりその脚部に生じる力ＦA （組立荷重）は、他の３か所の取付部が変形しないと考えた最悪の状態で以下である。
ＦA ＝（Ｈ1 ＋Ｈ2 ）／α・・・・・（１）
また、４か所の取り付け部に吸収機構がある場合は、４か所にたわみの吸収が分散されるため脚に生じる力ＦA は以下となる。
ＦA ＝（Ｈ1 ＋Ｈ2 ）／４α・・・・・（１′）
一方、吸収機構が吸収すべき上下方向にスライド寸法ＬUDは、上下方向のセンター位置から以下である。
ＬUD＝β（ＦA ＋Ｆ）・・・・・（２）
この式の意味は次のとおりである。すなわち、シート重量計測装置にかかりうる荷重の合計値である、ＦA （組立荷重）と、ＦS （シート自体）及びＦM （シート上の人または物）の和であるＦとの合計に、荷重センサ機構の上下方向の単位荷重当りのたわみ量であるβをかけた値だけ荷重センサ機構が変形する可能性がある。この変形代を吸収機構が吸収すればよい。
上記（１′）式と（２）式から以下となる。
ＬUD＝β｛（Ｈ1 ＋Ｈ2 ）／４α＋Ｆ｝・・・・・（３）
【００４２】
設計値の一例を以下に示す。
寸法公差（Ｈ1 ＋Ｈ2 ）＝±５mm
４α＝０．２５mm／kgf
Ｆ＝６０kgf
β＝０．０２mm／kgf
ＬUD＝０．０２×８０kgf ＝１．６mm
【００４３】
次に、車体の左右方向に対する吸収能力について説明する。
シート重量計測装置を車体に組込み完了後、シートに荷重が加わった時、シートのたわみによる負荷や走行時の車体のたわみによる負荷が発生する。この負荷を荷重センサに伝えないようにたわみを連結部で吸収する。この吸収するたわみの幅は、以下の計算式によって与えられる。
【００４４】
すなわち、本実施例の吸収機構は、車体の左右方向に対して以下ＬLR以上スライド可能である。
ＬLR＝ａｘ＋ｂｙ＋ｃ−ＬS
ｘ：左右方向シート中心からシート脚部中心までの寸法［mm］
ａ：単位荷重当りの（荷重計測範囲内における？）上記ｘの変化率、ａ＝Δｘ／ｘ
ｂ：単位荷重当りの（荷重計測範囲内における？）シート脚部の中心位置に対するシート脚部下面の中心位置の水平方向のズレ角度θの正玄値（ｓｉｎθ）
ｙ：シート脚部の高さ［mm］
ｃ：シート中心からシート脚部中心位置までの寸法公差［mm］
ＬS ：荷重センサが許容するズレ量［mm］。
【００４５】
図８は、吸収機構の車体左右方向のスライド可能寸法を検討する考え方を説明するための図である。（Ａ）は荷重がかかる前を示し、（Ｂ）は荷重がかかった後を示す。
図８には、シート３、シートフレーム５及びシートブラケット１１が示されている。なお、シートフレーム５はシートレール７をも含むものとして示されている。
【００４６】
図８（Ａ）において、シートの左右方向中心から左右のシート脚部中心Ｚ1 までの寸法がＸである。
また、シートブラケット１１高さがｙである。
図８（Ｂ）において、シート３上に荷重がかかったとき、ｘはｘ′に変化し、シートレール１１の上下中心軸はθだけ傾く。このため、シートの脚部中心とシートブラケットの中心とはｘ′−ｘ＝Δx とｙｓｉｎθの和だけズレる。
ここでΔｘ＝ａｘ、ｙｓｉｎθ＝ｂｙと表すことができる。
さらに、元々の寸法公差ｃも吸収機構が吸収しなければならない。これら３番の総和から荷重センサの許容するズレ量ＬS を引いた寸法が下式に示される吸収機構の左右方向のスライド寸法ＬLRとなる。
ＬLR＝ａｘ＋ｂｙ＋ｃ−ＬS
【００４７】
ｘ＝２５０mm、ｙ＝２０mmの場合における設計数値の一例を以下に示す。
ａ＝０．００２〜０．００５
ｂ＝０．０１〜０．０７
ｃ＝０．１〜１mm
ＬS ＝１．３〜２．５mm
ＬLR＝１．３〜２．０mm
【００４８】
図９は、本発明の他の１実施例に係るシート重量計測装置の構成を示す側面断面図である。
この例のシート重量計測装置１００は、シートレール７と車体のシート取付部１１の間、あるいはシートフレーム５とシートレール７の間に取り付けられる。シート重量計測装置１００は、ロードセル１０５、中空サスペンション１０３、ＸＹスライド１０２等を備える。
【００４９】
ロードセル１０５はストレインゲージを内蔵しシート重量を計測する。ロードセル１０５は固定板１０７によってシート取付部１１に固定されている。
中空サスペンション１０３は、ロードセル１０５に荷重を伝える部材である。中空サスペンション１０３は、中空の比較的薄い肉厚の部材である。したがって、中空サスペンション１０３は、上下、前後左右に弾性変形可能である。
【００５０】
ＸＹスライド１０２は、円板状の部材である。そして、円板状の凹部１０１ａを有するベース１０１の該凹部１０１ａに、ある程度隙間を有した状態で嵌合している。凹部１０１ａ内でＸＹスライド１０２は前後、左右方向（ＸＹ方向）にスライド可能である。
上記中空サスペンション１０３及びＸＹスライド１０２が、このシート重量計測装置１００における吸収機構を形成する。
【００５１】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、車体やシートの寸法誤差や変形によって荷重センサの性能が損なわれることのないシート重量計測装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施例のシート重量計測装置のズレ／たわみ吸収機構を示す図である。（Ａ）は分解斜視図であり、（Ｂ）はピンブラケット部の正面断面図である。
【図２】本発明の１実施例に係るシート重量計測装置の全体構成を示す図である。（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面断面図、（Ｃ）及び（Ｄ）は正面断面図である。
【図３】センサ板周りの詳細構成を示す一部破断斜視図である。
【図４】センサ板の詳細構成を示す平面図である。
【図５】センサ板とハーフアームの関係を示す図である。（Ａ）は平面図、（Ｂ）は無荷重状態の側面図、（Ｃ）は荷重がかかった状態を模式的に示す側面図である。
【図６】（Ａ）は、シートを車体に取り付ける部分の構造例を模式的に示す正面断面図である。図６（Ｂ）は、側面図である。
【図７】車体の上下方向に対する吸収機構のスライド可能寸法を検討する際の考え方を説明するための図である。
【図８】吸収機構の車体左右方向のスライド可能寸法を検討する考え方を説明するための図である。（Ａ）は荷重がかかる前を示し、（Ｂ）は荷重がかかった後を示す。
【図９】本発明の他の１実施例に係るシート重量計測装置の構成を示す側面断面図である。
【符号の説明】
１ 人 ３ シート
３ａ シートクッション ５ シートフレーム
５ａ 底板 ５ｃ 横板
５ｅ 縦板 ５ｇスライド板
７ シートレール ７ａ 溝
７ｃ 凹部 ９ シート重量計測装置
１１ シートブラケット １３ 車体（シート取付部）
２１ ベース ２１ａ 側板
２１ｃ 底板 ２１ｅ 長孔（ピン孔）
２１ｇ ピン孔 ２３ Ｚアーム
２３ａ 側板 ２３ｃ ピン孔
２３ｅ ピン孔 ２３ｆ 底板
２３ｈ 叉部 ２３ｊ 作用部
２５ ピンブラケット ２５ａ 上面
２５ｂ 側板 ２５ｃ 孔
２７ ブラケットピン ２９ バネ板
３１ ベースピン ３３ リテーナー
４１ 上ハーフアーム ４１ａ 羽根部
４１ｂ 支点 ４１ｃ 本体部
４２ 下ハーフアーム ４３ ビス
５０ センサ部 ５１ センサ板
５４ ストレインゲージ ６３ コラム
６８ ナット ６９ ビス
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用シートに座っている乗員の重量を含むシート重量を計測する装置に関する。特には、車体やシートの寸法誤差や変形等によって荷重センサの性能が損なわれることのないように改良を加えたシート重量計測装置に関する。
【０００２】
【背景技術】
自動車には乗員の安全を確保するための設備としてシートベルトやエアバッグが備えられる。最近では、シートベルトやエアバッグの性能をより向上させるため、乗員の重量（体重）に合わせてそれらの安全設備の動作をコントロールしようという動向がある。例えば、乗員の体重に合わせて、エアバッグの展開ガス量や展開速度を調整したり、シートベルトのプリテンションを調整したりする。そのためには、シートに座っている乗員の重量を何らかの手段で知る必要がある。そのような手段の一例として、シートの下の前後左右４隅に荷重センサ（ロードセル）を配置して、ロードセルにかかる垂直方向荷重を合計することにより乗員の重量を含むシート重量を計測する、との提案がなされている（同一出願人による特願平９−１５６６６６号、特願平１０−１２１６２７号等）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このシート重量計測装置で正確な計測を行うためには、シートやその上の乗員（あるいは物）の重量以外の荷重がセンサにかかるのを極力排除する必要がある。そのような排除すべき荷重の１つとして、車体やシートに寸法誤差や変形があるにもかかわらずシート重量計測装置を無理に取り付けた場合に生じる荷重（本明細書では組立荷重と称する）がある。
【０００４】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、車体やシートの寸法誤差や変形によって荷重センサの性能が損なわれることのないシート重量計測装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段及び発明の実施の形態】
上記課題を解決するため、本発明のベースとなるシート重量計測装置は、 車両用シートに座っている乗員の重量を含むシート重量を計測する装置であって； シート内又はシートと車体との間に挿入された、シート重量の少なくとも一部を電気信号に変換する荷重センサと、 シートと車体間のズレ及び／又はたわみの吸収機構と、 を具備することを特徴とする。
【０００６】
部品製作誤差や取り付け時の寸法ズレ、たわみ等に起因する組立荷重が荷重センサに伝わらないよう、荷重センサとシートあるいは荷重センサと車体間の連結保持部に上記吸収機構を設けて、車体やシートの寸法誤差を吸収させる。これにより、荷重センサにはより純粋な計測荷重（シート重量）がかかることとなり、センサの有効範囲を十分に広く利用した正確な計測が可能となる。また、荷重センサの許容範囲を超える荷重がセンサにかかるのを防止できる。
【０００７】
なお、本明細書にいうシート重量計測装置の目的は、基本的にはシート上の乗員の重量を測定することである。したがって、シートそのものの重量分をキャンセルして乗員の重量のみを計測する装置も、本明細書にいうシート重量計測装置に含まれる。
【０００８】
本発明においては、上記吸収機構が、上記シート重量計測装置を車体とシートに取り付け後も可動であることが好ましい。
荷重センサを車両に組込み完了後にシートに不測の荷重が加わってシートがたわんだ場合や走行時に車体がたわんだ場合にも、そのたわみが荷重センサに伝わらないように連結部で吸収できる。
【０００９】
本発明のシート重量計測装置においては、上記吸収機構が、スライド機構及び回動機構を含むことが好ましい。
位置・寸法及び回転方向のズレを吸収できる。
【００１０】
本発明のシート重量計測装置は、上記吸収機構の位置を規制するセンタリング機構をさらに具備することが好ましい。
【００１１】
このセンタリング機構は例えば比較的弱いバネからなり、スライド機構や回動機構を、スライド可能範囲あるいは回動可能角度の中心付近に極力位置させるように働く。このセンタリング機構の作用により、シート重量計測装置取り付け後において、スライド機構や回動機構のスライド可能寸法を両方向（左右、上下、前後）に確保することができる。
【００１２】
以下、図面を参照しつつ説明する。まず、図６を参照しつつ自動車のシート回りの構造を説明する。
図６（Ａ）は、シートを車体に取り付ける部分の構造例を模式的に示す正面断面図である。図６（Ｂ）は、側面図である。なお、図中における矢印は以下の方向を示す。上：車体が水平なときの重力方向上方向、下：同下方向、前：車両前進方向、後：車両後進方向、左：車両前進方向に向かって左、右：同右。
【００１３】
図６にはシート３が示されている。シート３のシートクッション３ａ上に人１が座る。シートクッション３ａの下面は鋼板製のシートフレーム５によって支持されている。シートフレーム５は、底板５ａ、横板５ｃ、縦板５ｅ、スライド板５ｇ等の部位からなる。底板５ａはシートクッション３ａの下面を覆うように広がっている。横板５ｃは、底板５ａの下面の左右側方に沿って延びている。縦板５ｅは横板５ｃの下面中央部から垂下している。スライド板５ｇは、縦板５ｅの左右に羽根のように突出しており、さらに先端部は上方に屈曲している。
【００１４】
シートレール７は、シート３の左右の下方に、前後方向に延びるように２本平行して設けられている。シートレール７の断面は、Ｕ字型をしており、内部に凹部７ｃが存在する。この凹部７ｃの上の口は前後方向に延びる溝７ａとなっている。この溝７ａにはシートフレーム５の縦板５ｅが入っている。
シートレール７の凹部７ｃ内には、シートフレーム７のスライド板５ｇが入っている。スライド板５ｇはシートレール７内で前後方向にスライド可能である。
【００１５】
シートレール７の下面にはシート重量計測装置９が連結されている。シート重量計測装置９は、前後方向に延びる細長い箱状の外形をしている。このシート重量計測装置９の詳細については後述する。
シート重量計測装置９の下面の前後端部にはシートブラケット１１が取り付けられている。このシートブラケット１１は車体のシート取付部１３にボルト等により固定されている。
【００１６】
図２は、本発明の１実施例に係るシート重量計測装置の全体構成を示す図である。（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面断面図、（Ｃ）及び（Ｄ）は正面断面図である。なお、図２（Ａ）、（Ｂ）において後方の約半分の部分は図示省略されている。
図３は、センサ板周りの詳細構成を示す一部破断斜視図である。
図４は、センサ板の詳細構成を示す平面図である。
図５は、センサ板とハーフアームの関係を示す図である。（Ａ）は平面図、（Ｂ）は無荷重状態の側面図、（Ｃ）は荷重がかかった状態を模式的に示す側面図である。
【００１７】
このシート重量計測装置９は細長いベース２１を基体として構成されている。ベース２１は、車体に取り付けたときに前後方向に長く延びており、図２（Ｃ）、（Ｄ）に示すように、正面断面が上向きコの字状の鋼板プレス品である。ベース２１の断面の底の部分を底板２１ｃと呼び、底板２１ｃの左右端から９０°曲がって上に立ち上がる部分を側板２１ａと呼ぶ。
【００１８】
ベース側板２１ａには、前後それぞれ２カ所ずつのピン孔２１ｅ、２１ｇが開けられている。各孔２１ｅ、２１ｇは、左右の側板２１ａ、２１ａ′に対向して開けられている。
端寄りの孔２１ｅは、ベース２１の前後端からベース２１全長の約１／８程度中央に寄った部位に開けられている。同孔２１ｅは、図２（Ｂ）に示すように上下に長く延びる長孔である。この長孔２１ｅ内には、ブラケットピン２７の端部が入っている。
【００１９】
しかし、ブラケットピン２７と長孔２１ｅの上下・左右には隙間があって、通常はブラケットピン２７が長孔２１ｅの内縁に触れることはない。しかしながら、このシート重量計測装置９（具体的にはピンブラケット２５の部分）に過大な荷重がかかったときには、ブラケットピン２７が下がって長孔２１ｅの下縁に当たり、超過荷重は荷重センサ（センサ板５１、詳細後述）には伝わらない。つまり、ピン２７と長孔２１ｅは、センサ板５１に加える荷重の上限を制限する機構の一部を構成する。なお、ブラケットピン２７の主な役割は、ピンブラケット２５にかかるシート重量をＺアーム２３に伝えることである。
【００２０】
長孔２１ｅのやや中央寄り（ベース２１全長の約１／１０中央寄りのところ）にはピン孔２１ｇが開けられている。同孔２１ｇには、ベースピン３１が貫通している。ベースピン３１は、左右のベース側板２１ａ、２１ａ′間を掛け渡すように存在する。ピン３１の左右の端部にはリテーナー３３が取り付けられており、ベースピン３１がベース２１に固定されている。なお、ベースピン３１はＺアーム２３の回動中心軸である。
【００２１】
Ｚアーム２３は、ベース２１の内側に配置されている。Ｚアーム２３の平面形状は、中央寄りが左右二叉に分かれ（叉部２３ｈ）、前後端寄りが長方形をしている。Ｚアーム２３の前後端寄りの半分の部分の左右端部には、上方に９０°折り返された側板２３ａが形成されている。叉部２３ｈは単なる平たい板である。側板２３ａは、ベース２１の側板２１ａの内側に沿っている。ただし、両側面２３ａ、２１ａ間には隙間がある。
【００２２】
Ｚアーム側板２３ａにも２カ所のピン孔２３ｃ、２３ｅが開けられている。前後端寄りのピン孔２３ｃにはブラケットピン２７が貫通している。ピン孔２３ｃとブラケットピン２７とは、ほとんど摺動しない。中央寄りのピン孔２３ｅにはベースピン３１が貫通している。ベースピン３１は、Ｚアーム２３の回動中心であり、ピン孔２３ｅとベースピン３１の間では、Ｚアーム２３の回動分だけ摺動がある。ベースピン３１外周のベース側板２１ａとＺアーム側板２３ａの間には、孔開き円板状のスペーサ３５がはめ込まれている。
【００２３】
Ｚアーム２３の叉部２３ｈは、ほぼＺアーム２３の全長の半分の長さである。同部２３ｈは、左右に分かれて前後方向中央寄りに延びており、中央寄りでは巾狭となっている。Ｚアーム叉部２３ｈの先端の作用部２３ｊは、図３や図５に示すように、上下のハーフアーム４１、４２の羽根部４１ａ、４２ａの間にはさまれている。
ピンブラケット２５に荷重がかかると、Ｚアーム２３はわずかに回動して（最大約５°）、作用部２３ｊはハーフアーム４１、４２を介してセンサ板５１に荷重を伝える。
【００２４】
ピンブラケット２５は、図２（Ｃ）に示すように断面形状が下向き略コの字状である。前後方向の長さは、ベース２１のほぼ１／２０とあまり長くない。ピンブラケット２５の上面２５ａは平らであり、ここに図６に示すシートレール７が載る。両者の間は、ボルト締結等により強固に連結される。
【００２５】
ピンブラケット２５の左右側板２５ｂは同ブラケット２５の左右に垂下しており、その下端部は内側寄りに曲がっている。側板２５ｂはＺアーム側板２３ａの内側に遊びを持たせて配置されている。側板２５ｂにはピン孔２５ｃが開いている。この孔２５ｃには、ブラケットピン２７が貫通している。ピン孔２５ｃの寸法はブラケットピン２７の径よりも大きい。両者の隙間によりシートや車体の寸法誤差や不測の変形を吸収する。
【００２６】
ピンブラケット２５の左右側板２５ｂと左右のＺアーム側板２３ａの間には、バネ板２９がはさまれている。バネ板２９は、孔の開いたバネ座金状の部分を有し、ブラケットピン２７の外側に隙間を持たせてはめ込んである。このバネ板２９は、ピンブラケット２５を中央方向に付勢するセンタリング機構を構成する。このようなセンタリング機構は、ピンブラケット２５をスライド可能範囲の中心付近に極力位置させる。このセンタリング機構の作用により、シート重量計測装置取り付け後において、スライド機構や回動機構の可動範囲を両方向（左右、上下、前後）に確保することができる。
【００２７】
次にセンサ板５１周りの構成について説明する。
まずセンサ板５１自体の構成を説明する。
図４は、本発明の１実施例に係るシート重量計測装置のセンサ板の構成例を示す図である。図４（Ａ）はセンサ板の平面図であり、（Ｂ）は（Ａ）の線Ｘ−Ｘ′で切った側面断面図であり、（Ｃ）はセンサの回路図である。
【００２８】
センサ５０の母材であるセンサ板（バネ材）５１の上には、電気絶縁のための絶縁層（下絶縁層）５２が形成されている。この絶縁層５２の上に配線層５３が選択的に形成されている。さらに、この配線層５３の上に抵抗層５４が選択的に形成され、ストレインゲージが構成されている。そして、それらの保護膜としての絶縁層（上絶縁層）５５が形成されている。このように、バネ材５１の上に抵抗などの電気回路を直接に積層形成しているので、加工コストや組付けコストを低減でき、さらに耐熱性や耐腐食性を向上できる。
【００２９】
センサ板５１は、全体として二カ所のくびれの入った長方形の板である。センサ板５１の中央部には中心軸孔５１ａが開けられている。センサ板５１の両端部には、ボルト孔５１ｂが開けられている。中心軸孔５１ａの周縁から中心軸孔５１ａと両ボルト孔５１ｂの間にかけて、センサ５０が形成されている。荷重センサ５０の形成領域のうち中心軸孔５１ａと両ボルト孔５１ｂの間の領域５１ｃには、両側にＶ字状にえぐられたくびれが設けられている。このくびれにより、センサ板５１が変形する部分が位置的に固定されるため、センサ５０の表面歪の位置変化も固定され感度が安定となる。
【００３０】
センサ５０は、中心軸孔５１ａの中心に対してほぼ左右対称に配置されている。センサ５０を構成する４個の歪抵抗は、ボルト孔５１ｂ寄り（端寄り）に引張歪側の２個の歪抵抗５４ａ，５４ｂが配置されており、中心軸孔５１ａ寄り（中央寄り）に、圧縮歪側の２個の歪抵抗５４ｃ，５４ｄが配置されている。そして、４個の歪抵抗５４ａ，５４ｂ，５４ｃ，５４ｄは、図４（Ｃ）のようなブリッジ回路を形成するように、配線５３ａ，５３ｂ，５３ｃ，５３ｄにより接続されている。なお、図中の四角の中に１、２、３、４の数字が入っているものは端子を示す。
【００３１】
歪抵抗５４ａ，５４ｃと歪抵抗５４ｂ，５４ｄの間には、感度調整抵抗５４ｅが配置されている。
なお、歪抵抗５４ａ，５４ｂ，５４ｃ，５４ｄによってセンサ板５１の歪を検出する代わりに、静電容量センサやホール素子等によってセンサ板５１のたわみを検出し、そのたわみを荷重に換算してもよい。
【００３２】
センサ板５１は、図３、５に示すように、ベース底板２１ｃの中央部において、コラム６３上に、座金６７、ナット６８により強固に固定されている。
【００３３】
ハーフアーム４１、４２は、図３及び図５に示すように前後・上下４枚組みの部品であって、センサ板５１の前後を上下から挟むように組み込まれている。個々のハーフアーム４１、４２は同じ形状をしているので、上ハーフアーム４１について説明する。
ハーフアーム本体部４１ｃは、長方形の板状のものであってその中央部には取付孔４１ｅ（図５（Ｂ））が開いている。本体部４１ｃの中央寄りの縁部には、左右方向に延びる羽根部４１ａが突設されている。羽根部４１ａの裏面には、左右方向に延びる堤状の支点４１ｂが形成されている。支点４１ｂの先はやや尖った稜となっている。
【００３４】
次に、上下ハーフアーム４１、４２、センサ板５１、Ｚアーム作用部２３ｊの組み立て構造について説明する。
上ハーフアーム４１の本体部４１ｃの下面及び下ハーフアーム４２の本体部４２ｃの上面はフラットな面であって、センサ板５１の表面にピッタリ合わせて固定されている。上下のハーフアーム４１、４２の羽根部４１ａ、４２ａは、支点４１ｂ、４２ｂ同士を対向させて向かい合っている。両支点４１ｂ、４２ｂの間にはＺアーム２３の作用部２３ｊが挟まれている。なお、支点の位置は、２枚のストレインゲージ５４ａ、５４ｃあるいは５４ｄ、５４ｂのちょうど中間（センサ板５１のくびれ部５１ｃ）に位置する。
【００３５】
シート重量計測装置９のピンブラケット２５に荷重がかかると、Ｚアーム２３がわずかに回動してその作用部２３ｊが上に持ち上げられる。このときのセンサ板やハーフアームの様子を模式的に誇張して示すのが図５（Ｃ）である。
Ｚアーム作用部２３ｊが持ち上げられると、上ハーフアーム４１の支点４１ｂが持ち上げられる。このため、センサ板５１の前後方向端部にモーメントＭがかかる。このモーメントＭにより、前後方向端部のストレインゲージ５４ａ、５４ｂは引っ張られ、中央部のストレインゲージ５４ｃ、５４ｄは圧縮される。これによる各ストレインゲージの抵抗変化を電気信号とに取り出して、センサ板の歪ひいてはピンブラケット２５にかかる荷重を計測する。
【００３６】
次に、本実施例のシート重量計測装置のズレ／たわみ吸収機構の全様についてまとめて説明する。
図１は、本実施例のシート重量計測装置のズレ／たわみ吸収機構を示す図である。（Ａ）は分解斜視図であり、（Ｂ）はピンブラケット部の正面断面図である。ピンブラケット２５は、シートレール７にボルト等によって強固に固定される。シート重量計測装置９の各部の構成と組み立て関係は、図３を参照しつつ前述したとおりである。
車体の上下方向に対しては、ピンブラケット２５のピン孔２５ｃとブラケットピン２７の隙間でズレを吸収する。その定量的な構成については後述する。
車体の前後方向に対しては、ピンブラケット２５のピン孔２５ｃを長孔としてズレを吸収する。
車体の左右方向に対しては、ピンブラケット側板２５ｂとＺアーム側板２３ａの間の隙間でズレを吸収する。なお、この部分はバネ板２９によるセンタリング機構が備えられている。
【００３７】
車体の上下方向を軸とした回動に対しては、主にピンブラケット側板２５ｂとＺアーム側板２３ａの間の隙間でズレを吸収する。
車体の前後方向を軸とした回動に対しては、主に車体の上下方向と同じく、ピンブラケット側板２５ｂとＺアーム側板２３ａの間の隙間でズレを吸収する。
車体の左右方向を軸とした回動に対しては、主にピンブラケット２５のブラケットピン２７回りの回動で吸収する。
【００３８】
次に吸収機構の定量的な構成について説明する。
本実施例のシート重量計測装置の吸収機構は、車体の上下方向に対して以下ＬUD［mm］以上スライド可能である。
ＬUD＝β｛（Ｈ1 ＋Ｈ2 ）／４α＋Ｆ｝
β：吸収機構の上下方向の単位荷重当りのたわみ量［mm／kgf ］
Ｈ1 ：シートの脚部の上下寸法誤差［mm］
Ｈ2 ：車体側のシート固定部の上下寸法誤差［mm］
α：シートの脚部の前後左右の４脚の内の３脚を固定して残りの１脚を上下にたわませた時の単位荷重当りのたわみ量［mm／kgf ］
Ｆ：シートの１カ所の脚部で計測する重量の最小計測範囲［kgf ］。
【００３９】
図７は、車体の上下方向に対する吸収機構のスライド可能寸法を検討する際の考え方を説明するための図である。
図７（Ａ）は、シート側の寸法誤差を示す。シート脚部を平面１０に置いた時に、前後左右いずれか１カ所の脚部（ブラケット１１）が誤差Ｈ1 だけ浮いた状態となる。なお、ここでシートとは、シートフレーム（図６の符号５）とシートレール（図６の符号７）を合わせた意味である。
【００４０】
図７（Ｂ）は、車体のシート取付部１３の上下方向の寸法誤差を示す。このシート取付部も、前後左右の４カ所のシート取付部のうち３カ所の作る平面１０を基準面とすると、残り１カ所のシート取付部に誤差Ｈ2 が存在する。
【００４１】
図７の状態でＨ1 浮いている脚部１１をＨ2 沈んでいるシート取付部１３に強制的に押し付けて組み立てることとなる。このとき、シートのたわみによりその脚部に生じる力ＦA （組立荷重）は、他の３か所の取付部が変形しないと考えた最悪の状態で以下である。
ＦA ＝（Ｈ1 ＋Ｈ2 ）／α・・・・・（１）
また、４か所の取り付け部に吸収機構がある場合は、４か所にたわみの吸収が分散されるため脚に生じる力ＦA は以下となる。
ＦA ＝（Ｈ1 ＋Ｈ2 ）／４α・・・・・（１′）
一方、吸収機構が吸収すべき上下方向にスライド寸法ＬUDは、上下方向のセンター位置から以下である。
ＬUD＝β（ＦA ＋Ｆ）・・・・・（２）
この式の意味は次のとおりである。すなわち、シート重量計測装置にかかりうる荷重の合計値である、ＦA （組立荷重）と、ＦS （シート自体）及びＦM （シート上の人または物）の和であるＦとの合計に、荷重センサ機構の上下方向の単位荷重当りのたわみ量であるβをかけた値だけ荷重センサ機構が変形する可能性がある。この変形代を吸収機構が吸収すればよい。
上記（１′）式と（２）式から以下となる。
ＬUD＝β｛（Ｈ1 ＋Ｈ2 ）／４α＋Ｆ｝・・・・・（３）
【００４２】
設計値の一例を以下に示す。
寸法公差（Ｈ1 ＋Ｈ2 ）＝±５mm
４α＝０．２５mm／kgf
Ｆ＝６０kgf
β＝０．０２mm／kgf
ＬUD＝０．０２×８０kgf ＝１．６mm
【００４３】
次に、車体の左右方向に対する吸収能力について説明する。
シート重量計測装置を車体に組込み完了後、シートに荷重が加わった時、シートのたわみによる負荷や走行時の車体のたわみによる負荷が発生する。この負荷を荷重センサに伝えないようにたわみを連結部で吸収する。この吸収するたわみの幅は、以下の計算式によって与えられる。
【００４４】
すなわち、本実施例の吸収機構は、車体の左右方向に対して以下ＬLR以上スライド可能である。
ＬLR＝ａｘ＋ｂｙ＋ｃ−ＬS
ｘ：左右方向シート中心からシート脚部中心までの寸法［mm］
ａ：単位荷重当りの（荷重計測範囲内における？）上記ｘの変化率、ａ＝Δｘ／ｘ
ｂ：単位荷重当りの（荷重計測範囲内における？）シート脚部の中心位置に対するシート脚部下面の中心位置の水平方向のズレ角度θの正玄値（ｓｉｎθ）
ｙ：シート脚部の高さ［mm］
ｃ：シート中心からシート脚部中心位置までの寸法公差［mm］
ＬS ：荷重センサが許容するズレ量［mm］。
【００４５】
図８は、吸収機構の車体左右方向のスライド可能寸法を検討する考え方を説明するための図である。（Ａ）は荷重がかかる前を示し、（Ｂ）は荷重がかかった後を示す。
図８には、シート３、シートフレーム５及びシートブラケット１１が示されている。なお、シートフレーム５はシートレール７をも含むものとして示されている。
【００４６】
図８（Ａ）において、シートの左右方向中心から左右のシート脚部中心Ｚ1 までの寸法がＸである。
また、シートブラケット１１高さがｙである。
図８（Ｂ）において、シート３上に荷重がかかったとき、ｘはｘ′に変化し、シートレール１１の上下中心軸はθだけ傾く。このため、シートの脚部中心とシートブラケットの中心とはｘ′−ｘ＝Δx とｙｓｉｎθの和だけズレる。
ここでΔｘ＝ａｘ、ｙｓｉｎθ＝ｂｙと表すことができる。
さらに、元々の寸法公差ｃも吸収機構が吸収しなければならない。これら３番の総和から荷重センサの許容するズレ量ＬS を引いた寸法が下式に示される吸収機構の左右方向のスライド寸法ＬLRとなる。
ＬLR＝ａｘ＋ｂｙ＋ｃ−ＬS
【００４７】
ｘ＝２５０mm、ｙ＝２０mmの場合における設計数値の一例を以下に示す。
ａ＝０．００２〜０．００５
ｂ＝０．０１〜０．０７
ｃ＝０．１〜１mm
ＬS ＝１．３〜２．５mm
ＬLR＝１．３〜２．０mm
【００４８】
図９は、本発明の他の１実施例に係るシート重量計測装置の構成を示す側面断面図である。
この例のシート重量計測装置１００は、シートレール７と車体のシート取付部１１の間、あるいはシートフレーム５とシートレール７の間に取り付けられる。シート重量計測装置１００は、ロードセル１０５、中空サスペンション１０３、ＸＹスライド１０２等を備える。
【００４９】
ロードセル１０５はストレインゲージを内蔵しシート重量を計測する。ロードセル１０５は固定板１０７によってシート取付部１１に固定されている。
中空サスペンション１０３は、ロードセル１０５に荷重を伝える部材である。中空サスペンション１０３は、中空の比較的薄い肉厚の部材である。したがって、中空サスペンション１０３は、上下、前後左右に弾性変形可能である。
【００５０】
ＸＹスライド１０２は、円板状の部材である。そして、円板状の凹部１０１ａを有するベース１０１の該凹部１０１ａに、ある程度隙間を有した状態で嵌合している。凹部１０１ａ内でＸＹスライド１０２は前後、左右方向（ＸＹ方向）にスライド可能である。
上記中空サスペンション１０３及びＸＹスライド１０２が、このシート重量計測装置１００における吸収機構を形成する。
【００５１】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、車体やシートの寸法誤差や変形によって荷重センサの性能が損なわれることのないシート重量計測装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施例のシート重量計測装置のズレ／たわみ吸収機構を示す図である。（Ａ）は分解斜視図であり、（Ｂ）はピンブラケット部の正面断面図である。
【図２】本発明の１実施例に係るシート重量計測装置の全体構成を示す図である。（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面断面図、（Ｃ）及び（Ｄ）は正面断面図である。
【図３】センサ板周りの詳細構成を示す一部破断斜視図である。
【図４】センサ板の詳細構成を示す平面図である。
【図５】センサ板とハーフアームの関係を示す図である。（Ａ）は平面図、（Ｂ）は無荷重状態の側面図、（Ｃ）は荷重がかかった状態を模式的に示す側面図である。
【図６】（Ａ）は、シートを車体に取り付ける部分の構造例を模式的に示す正面断面図である。図６（Ｂ）は、側面図である。
【図７】車体の上下方向に対する吸収機構のスライド可能寸法を検討する際の考え方を説明するための図である。
【図８】吸収機構の車体左右方向のスライド可能寸法を検討する考え方を説明するための図である。（Ａ）は荷重がかかる前を示し、（Ｂ）は荷重がかかった後を示す。
【図９】本発明の他の１実施例に係るシート重量計測装置の構成を示す側面断面図である。
【符号の説明】
１ 人 ３ シート
３ａ シートクッション ５ シートフレーム
５ａ 底板 ５ｃ 横板
５ｅ 縦板 ５ｇスライド板
７ シートレール ７ａ 溝
７ｃ 凹部 ９ シート重量計測装置
１１ シートブラケット １３ 車体（シート取付部）
２１ ベース ２１ａ 側板
２１ｃ 底板 ２１ｅ 長孔（ピン孔）
２１ｇ ピン孔 ２３ Ｚアーム
２３ａ 側板 ２３ｃ ピン孔
２３ｅ ピン孔 ２３ｆ 底板
２３ｈ 叉部 ２３ｊ 作用部
２５ ピンブラケット ２５ａ 上面
２５ｂ 側板 ２５ｃ 孔
２７ ブラケットピン ２９ バネ板
３１ ベースピン ３３ リテーナー
４１ 上ハーフアーム ４１ａ 羽根部
４１ｂ 支点 ４１ｃ 本体部
４２ 下ハーフアーム ４３ ビス
５０ センサ部 ５１ センサ板
５４ ストレインゲージ ６３ コラム
６８ ナット ６９ ビス
Claims (2)
- 車両用シートに座っている乗員の重量を含むシート重量を計測する装置であって；
シート内又はシートと車体との間に挿入された、シート重量の少なくとも一部を電気信号に変換する荷重センサと、
シートと車体間のズレ及び／又はたわみの吸収機構と、
を具備し、
上記吸収機構が、車体の上下方向に対して以下Ｌ UD ［ mm ］以上スライド可能であることを特徴とするシート重量計測装置：
Ｌ UD ＝β｛（Ｈ 1 ＋Ｈ 2 ）／４α＋Ｆ｝
β：吸収機構の上下方向の単位荷重当りのたわみ量［ mm ／ kgf ］
Ｈ 1 ：シートの脚部の上下寸法誤差［ mm ］
Ｈ 2 ：車体側のシート固定部の上下寸法誤差［ mm ］
α：シートの脚部の前後左右の４脚の内の３脚を固定して残りの１脚を上下にたわませた時の単位荷重当りのたわみ量［ mm ／ kgf ］
Ｆ：シートの１カ所の脚部で計測する重量の最小計測範囲［ kgf ］。 - 車両用シートに座っている乗員の重量を含むシート重量を計測する装置であって；
シート内又はシートと車体との間に挿入された、シート重量の少なくとも一部を電気信号に変換する荷重センサと、
シートと車体間のズレ及び／又はたわみの吸収機構と、
を具備し、
上記吸収機構が、車体の左右方向に対して以下ＬLR以上スライド可能であることを特徴とするシート重量計測装置：
ＬLR＝ａｘ＋ｂｙ＋ｃ−ＬS
ｘ：左右方向シート中心からシート脚部中心までの寸法［mm］
ａ：荷重計測範囲における上記ｘの変化率、ａ＝Δｘ／ｘ
ｂ：荷重計測範囲におけるシート脚部の中心位置に対するシート脚部下面の中心位置の水平方向のズレ角度θの正玄値（ｓｉｎθ）
ｙ：シート脚部の高さ［mm］
ｃ：シート中心からシート脚部中心位置までの寸法公差［mm］
ＬS ：荷重センサが許容するズレ量［mm］。
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