(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、荷重センサの一実施形態について説明する。なお、以下では、車両の前後方向を「前後方向」という。
図1に示すように、第2部材としての車両のフロア1には、車両の幅方向に並設された一対の第1部材としてのロアレール2が前後方向に延在する状態で支持されるとともに、両ロアレール2の各々には、アッパレール4がロアレール2に対し前後方向に移動可能に連結されている。そして、両アッパレール4には、乗員の着座部を形成するシート5が支持されている。
【0013】
なお、各ロアレール2は、前後方向に延在する略長尺状の底壁3を有する。そして、フロア1と底壁3との間には、ロアレール2に作用する上下方向の荷重、例えばシート5に着座している乗員の荷重を検出する前後一対の荷重センサ10が配置されている。つまり、底壁3(ロアレール2)は、その前端部及び後端部において、荷重センサ10を介してフロア1に固定・支持されている。
【0014】
図2及び
図3に示すように、フロア1には、各荷重センサ10及び底壁3に対向して上下方向に延びる前後一対のねじ孔1aが形成されている。一方、ロアレール2の底壁3には、前後方向における両ねじ孔1a間の中央部で各荷重センサ10に対向して上下方向に開口する略円形のレール側連結孔3aが形成されている。
【0015】
荷重センサ10は、フロア1及び底壁3の間に挟まれる上下方向の位置で両ねじ孔1a間に跨るように前後方向に延在する略長尺状の起歪体11を備える。この起歪体11には、両ねじ孔1aと略同心で両端部に配置された前後一対の略円形の固定穴11aが形成されるとともに、レール側連結孔3aと略同心で中央部に配置された略円形の中央穴11bが形成されている。なお、起歪体11は、各隣り合う固定穴11a及び中央穴11bの間の下面に貼着された一対の歪みゲージG1,G2を有する。
【0016】
また、荷重センサ10は、起歪体11上に載せられた、例えば金属板からなるブラケット12を備える。このブラケット12は、両固定穴11aと略同心の前後一対の略円環状の取付部12aと、起歪体11を回避してそれら両取付部12a同士を前後方向に接続するアンプケース取付部12bとを一体的に有する。そして、各取付部12aには、固定穴11aと略同心でその内径と同等の内径を有する挿通孔12cが形成されている。
【0017】
アンプケース取付部12bの下面には、車両の幅方向に起歪体11に隣接する状態で、アンプケース13が取着されている。このアンプケース13には、例えば歪みゲージG1,G2からの信号を増幅するためのアンプ基板(図示略)が収納される。
【0018】
さらに、荷重センサ10は、フロア1上に載せられた、例えば金属板からなる第2規制部材24を備える。この第2規制部材24は、両ねじ孔1a間に跨るようにフロア1上を前後方向に延在する第2ベース部25と、該第2ベース部25の前後方向中央部の車両の幅方向における一側(
図3において右側であってアンプケース13等の反対側)の先端に接続されて上方に起立する第2折返し部26とを一体的に有する。第2ベース部25には、両固定穴11aと略同心の前後一対の略円形の挿通孔25aが形成されている。挿通孔25aの内径は、ねじ孔1aの内径よりも若干大きく設定されている。第2折返し部26は、第2ベース部25から上方に起立する第2縦壁26aと、該第2縦壁26aの上端に接続されて第2ベース部25から離れる車両の幅方向に突出する上向きに凸となる略円弧状の第2湾曲壁26bと、該第2湾曲壁26bの下端に接続されて下方に垂下する第2規制壁26cとを一体的に有して略J字形状を呈する。
【0019】
さらにまた、荷重センサ10は、両挿通孔25a(固定穴11a)と略同心で前後一対のブッシュとしての段付き略円筒状のロアブッシュ14を備える。各ロアブッシュ14は、第2ベース部25上で該第2ベース部25に例えば溶接にて結合された台座部14aと、該台座部14aよりも縮径されて上方に突設された取付部14bとを一体的に有する。取付部14bの外径は、固定穴11a等の内径と略同等に設定されている。起歪体11は、各固定穴11aに各取付部14bが圧接状態で挿入された状態で台座部14a上に載せられており、ブラケット12は、各挿通孔12cに各取付部14bが圧接状態で挿入された状態で起歪体11上に載せられている。これにより、ロアブッシュ14は、起歪体11等に固定されている。起歪体11及びブラケット12を重ねた状態での上下方向の寸法(板厚)は、取付部14bの上下方向(軸方向)の寸法と略同等に設定されている。従って、ブラケット12の上面は、取付部14bの上面と略面一に繋がっている。なお、各ロアブッシュ14の中央部は、ねじ孔1aの内径よりも若干大きい内径を有する挿通孔14cを形成する。
【0020】
また、荷重センサ10は、中央穴11bと略同心の固定具15を備える。この固定具15は、ねじ部15a、該ねじ部15aよりも順次拡径されてその下端に接続された略円盤状の圧入部15b、挿入部15c及び頭部15dを一体的に有する。挿入部15cの外径は、中央穴11bの内径よりも若干小さく設定されており、挿入部15cの上下方向(軸方向)の寸法は、起歪体11の上下方向の寸法(板厚)と略同等に設定されている。固定具15は、ねじ部15aが中央穴11bに下方から挿通されることで、頭部15dの上面が中央穴11bの周縁部に当接されるとともに挿入部15cが中央穴11bに挿入される。このとき、起歪体11の上面は、挿入部15cの上面と略面一に繋がる。
【0021】
さらに、荷重センサ10は、圧入部15bの外径と略同等の内径を有する取付孔16aの形成された略円環状のリング部材16を備える。このリング部材16は、中央穴11bの上方に突出する圧入部15bが圧接状態で挿入されることで、固定具15と共に起歪体11に固定されている。このとき、リング部材16の下面が中央穴11bの周縁部及び挿入部15cの周縁部に当接する。なお、リング部材16の上下方向(軸方向)の寸法は、ブラケット12の上下方向の寸法(板厚)よりも十分に大きく設定されている。そして、リング部材16の上面は、第2規制部材24の第2折返し部26(第2湾曲壁26b)よりも上方に位置している。
【0022】
さらにまた、荷重センサ10は、リング部材16上に載せられた、例えば金属板からなる第1規制部材21を備える。この第1規制部材21は、リング部材16上に載せられた第1ベース部22と、該第1ベース部22の車両の幅方向における一側(
図3において右側であってアンプケース13等の反対側)の先端に接続されて下方に垂下する第1折返し部23とを一体的に有する。第1ベース部22には、取付孔16a(中央穴11b)と略同心の取付孔22aが形成されている。取付孔22aには、取付孔16aの上方に突出するねじ部15aが圧接状態で挿入されている。第1折返し部23は、第1ベース部22から下方に垂下する第1縦壁23aと、該第1縦壁23aの下端に接続されて第1ベース部22に近付く車両の幅方向に突出する下向きに凸となる略円弧状の第1湾曲壁23bと、該第1湾曲壁23bの上端に接続されて上方に起立する第1規制壁23cとを一体的に有して略J字形状を呈する。
【0023】
そして、第1規制壁23cは、車両の幅方向で第2縦壁26a及び第2規制壁26cの間に挟まれており、第1規制壁23cの上端は第2湾曲壁26bの下方に所定距離Δaだけ離間されている。同様に、第2規制壁26cは、車両の幅方向で第1縦壁23a及び第1規制壁23cの間に挟まれており、第2規制壁26cの下端は第1湾曲壁23bの上方に所定距離Δbだけ離間されている。所定距離Δa,Δbは、互いに略同等に設定されている。つまり、第1折返し部23及び第2折返し部26は、上下方向の相対位置が所定距離Δa,Δbだけ変位することで当接するように互い違いに係合している。
【0024】
起歪体11の各端部等は、ボルトとしての締結ボルト17によってフロア1に固定されている。すなわち、締結ボルト17は、固定穴11a等と略同心でその内径よりも大きい2面幅を有する略多角形(例えば六角形)の柱状の頭部17aと、該頭部17aと略同心で下方に突設されたねじ部17bとを一体的に有する。締結ボルト17は、ねじ部17bが挿通孔14c,25aに順次挿通され、挿通孔25aを貫通するねじ部17bの下端部がねじ孔1aに締め付けられる。以上により、フロア1及び頭部17aの間に挟まれる起歪体11の各端部等がフロア1に固定される。そして、ロアブッシュ14に予め溶着(取着)された第2規制部材24は、台座部14aと共に起歪体11及びフロア1の間に介設されている。ロアブッシュ14及び締結ボルト17は、ねじ孔1aと協働して第2固定部材F2を構成する。
【0025】
起歪体11の中央部は、ナットとしての固定ナット19によって底壁3(ロアレール2)に固定されている。すなわち、固定ナット19は、レール側連結孔3aを貫通するねじ部15aの上端部に上方から締め付けられることで、底壁3の下面に第1ベース部22の上面が当接する状態で、頭部15dの間に起歪体11の中央部等を挟む。以上により、頭部15d及び固定ナット19の間にリング部材16及び第1規制部材21と共に挟まれる起歪体11の中央部が底壁3に固定される。そして、固定具15に予め取着された第1規制部材21は、リング部材16と共に起歪体11及びロアレール2の間に介設されている。固定具15、リング部材16及び固定ナット19は第1固定部材F1を構成する。
【0026】
このような構成にあって、例えばシート5に着座する乗員の荷重が第1固定部材F1を介して起歪体11に伝達されると、該荷重に応じて起歪体11が上下方向に変形して歪みゲージG1,G2の電気抵抗が変化する。歪みゲージG1,G2の電気抵抗の変化に伴う電圧の変化を前述のアンプ基板で増幅することで乗員の荷重が検出される。
【0027】
次に、本実施形態の作用とともに、その効果について説明する。
(1)例えば車両衝突に伴いシート5が上方に飛び出そうとするなどして、ロアレール2に通常の使用領域で想定する荷重を超える上方の荷重が作用すると、起歪体11を弾性変形させつつ、ロアレール2がフロア1に対して上方に著しく変位する。そして、第1規制部材21も第2規制部材24に対して上方に著しく変位する。このとき、第1折返し部23が第2折返し部26に対して上方に所定距離Δa,Δbだけ変位すると、第1折返し部23(第1湾曲壁23b、第1規制壁23c)が第2折返し部26(第2規制壁26c、第2湾曲壁26b)に当接して起歪体11の更なる弾性変形が抑制される。所定距離Δa,Δbは、弾性限度を超えない起歪体11の弾性変形量に基づき設定されている。また、第1及び第2規制部材21,24は、起歪体11の弾性変形を抑制する際にそれら自体が塑性変形することのない十分な剛性を有している。従って、起歪体11がその弾性限度を超えて塑性変形することを抑制できる。そして、ひいては、荷重センサ10の高強度化を実現できる。
【0028】
(2)本実施形態では、第1規制部材21が固定具15に取着されていることで、ロアレール2に起歪体11を固定する前の状態であっても第1規制部材21を起歪体11等に固定できる。加えて、第2規制部材24がロアブッシュ14に取着されていることで、フロア1に起歪体11を固定する前の状態であっても第2規制部材24を起歪体11等に固定できる。従って、ロアレール2又はフロア1に起歪体11を固定する前の状態であっても、第1折返し部23及び第2折返し部26の上下方向の相対位置を調整・設定でき、荷重センサの強度管理をより円滑に行うことができる。
【0029】
(3)本実施形態では、第1及び第2湾曲壁23b,26bの曲率や第1及び第2規制壁23c,26cの上下方向の寸法を変更することで、所定距離Δa,Δbを容易に変更できる。これにより、起歪体11の弾性変形の抑制を開始するときのロアレール2に作用する上方の荷重を容易に変更できる。
【0030】
(4)本実施形態では、ロアレール2がフロア1に対して上方に著しく変位する際、第1湾曲壁23b及び第2規制壁26cと、第1規制壁23c及び第2湾曲壁26bとを略同時に当接させることで、起歪体11の弾性変形をより堅固に抑制できる。
【0031】
(5)本実施形態では、起歪体11の過大な弾性変形を抑制(即ち塑性変形を阻止)したことで、例えば起歪体11を現素材のままより低剛性の仕様に変更でき、ひいてはコストを削減できる。
【0032】
(6)本実施形態では、第1及び第2規制部材21,24を起歪体11等に集約配置したことで、装置全体としてより小型化できる。
(7)本実施形態では、荷重センサ10は、フロア1等に固定される前の状態であっても、第1固定部材F1の一部(固定ナット19)及び両第2固定部材F2の一部(締結ボルト17)を除いてユニット化されていることで、フロア1等に対する組付工数をより低減できる。
【0033】
(8)本実施形態では、フロア1及びロアレール2の間に介設される荷重センサ10であることで、シート5に作用する荷重を検出できる。
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
【0034】
・前記実施形態において、第1折返し部23の第1湾曲壁23bに代えて、第1縦壁23a及び第1規制壁23cの間を略水平に接続する接続壁を採用してもよい。あるいは、第1縦壁23a及び第1規制壁23cの間を上下方向に傾斜しつつ接続する接続壁を採用してもよい。
【0035】
同様に、第2折返し部26の第2湾曲壁26bに代えて、第2縦壁26a及び第2規制壁26cの間を略水平に接続する接続壁を採用してもよい。あるいは、第2縦壁26a及び第2規制壁26cの間を上下方向に傾斜しつつ接続する接続壁を採用してもよい。
【0036】
・前記実施形態において、第1縦壁23a及び第1規制壁23cの少なくとも一方は、上下方向に対して傾いていてもよい。同様に、第2縦壁26a及び第2規制壁26cの少なくとも一方は、上下方向に対して傾いていてもよい。
【0037】
・前記実施形態において、例えばアンプケース13等との干渉を回避できるのであれば、車両の幅方向におけるアンプケース13等側に第1及び第2折返し部23,26を配設してもよい。
【0038】
・前記実施形態においては、車両の幅方向において、第1折返し部23を第1ベース部22よりも内側に配置するとともに、第2折返し部26を第2ベース部25よりも外側に配置した。これに対し、第1折返し部23を第1ベース部22よりも外側に配置するとともに、第2折返し部26を第2ベース部25よりも内側に配置してもよい。
【0039】
・前記実施形態において、第1ベース部22には、取付孔22aに代えて、取付孔16aの上方に突出するねじ部15aが締め付けられるねじ孔を形成してもよい。
・前記実施形態において、第1ベース部22は、リング部材16の上面に、例えば溶接などで結合されてもよい。
【0040】
・前記実施形態において、第1規制部材21(第1ベース部22)は、ロアレール2の下面に、例えば溶接にて結合されていてもよい。同様に、第2規制部材24(第2ベース部25)は、フロア1の上面に、例えば溶接にて結合されていてもよい。
【0041】
・前記実施形態において、第1及び第2規制部材21,24に代えて、若しくは第1及び第2規制部材21,24に加えて、ロアレール2に通常の使用領域で想定する荷重を超える下方の荷重が作用するときに、互いに当接して起歪体11の弾性変形を抑制する第1及び第2規制部材を採用してもよい。
【0042】
・前記実施形態において、固定具15は、固定ナット19に代えてカシメによって底壁3に固定されてもよい。
・前記実施形態において、固定具15の挿入部15cは、中央穴11bに圧接状態で挿入されてもよい。
【0043】
・前記実施形態において、固定具15は、起歪体11に一体形成されていてもよい。
・前記実施形態において、圧入部15b及び取付孔16aには、それらが螺合するように雄ねじ及び雌ねじをそれぞれ形成してもよい。
【0044】
・前記実施形態において、リング部材16は、略多角環状であってもよい。
・前記実施形態において、ロアブッシュ14の取付部14bは、固定穴11aに圧接することなく挿入されてもよい。
【0045】
・前記実施形態において、ロアブッシュ14は、起歪体11に一体形成されていてもよい。
・前記実施形態において、フロア1との間で起歪体11の上下方向の弾性変形を許容できるのであれば、ロアブッシュ14を省略してもよい。
【0046】
・前記実施形態において、第2固定部材F2に準じて起歪体11に取着されるブッシュ(14)及び該ブッシュに起歪体11と共に挿通されてロアレール2に締結されるボルト(17)を有する第1固定部材であってもよい。この場合、第1規制部材21は、ブッシュに取着されることが好ましい。
【0047】
同様に、第1固定部材F1に準じて起歪体11に取着される固定具(15)及び該固定具のフロア1を貫通する先端部に締結されるナット(19)を有する第2固定部材であってもよい。この場合、第2規制部材24は、固定具に取着されることが好ましい。
【0048】
・前記実施形態において、底壁3及び起歪体11の上下方向の離間距離は、リング部材16に準じたリング部材及び該リング部材に重ねられるワッシャの組合せによって決定してもよい。
【0049】
・前記実施形態において、起歪体11の前端部等は、フロア1に固定されていなくてもよい。すなわち、荷重センサ10は、起歪体11の後端部等においてフロア1に片持ち支持の状態で固定されてもよい。
【0050】
・前記実施形態において、アッパレール4及びシート5の間に介設される荷重センサ(10)であってもよい。
・前記実施形態において、ロアレール2に作用する上下方向の荷重による変形方向が上下方向に一致しない起歪体であってもよい。つまり、変形方向が上下方向に一致しないようにフロア1及びロアレール2に固定される起歪体であってもよい。
【0051】
・前記実施形態において、フロア及びベッド部材の間に介設される荷重センサ(10)であってもよい。この場合、ベッド部材に作用する荷重を検出できる。