(57)【要約】【課題】ベルト部材に作用する張力を精度良く検出することができる張力検出装置を得る。【解決手段】張力検出装置１０では、ウエビングベルト１２は、その一端部１２Ａが捩れ部材１４の外周部に固定されると共に該捩れ部材１４に巻き掛けられている。ウエビングベルト１２に長手方向の張力Ｆｔが作用すると、捩れ部材１４は、該張力Ｆｔを支持しつつ、その外周部から巻き出されるウエビングベルト１２によって弾性的に捩れられる。すなわち、張力Ｆｔが捩れ部材１４の捩り力に変換されて、捩れ部材１４は、張力Ｆｔに対応した分だけ捩れ、この捩れ角を歪ゲージ２２によって検出することで、張力Ｆｔを精度良く検出することができる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
帯状のベルト部材の長手方向に作用する張力を検出する張力検出装置であって、
棒状に形成され、前記ベルト部材の端部が外周部に固定されると共に該ベルト部材が巻き出し可能に巻き掛けられ、前記張力を支持しつつ弾性的に捩れる捩れ部材と、
前記捩れ部材の捩れ角を検出する検出手段と、
を備えた張力検出装置。
【請求項２】
前記捩れ部材は、前記ベルト部材が巻き掛けられる巻掛軸部と、該巻掛軸部に前記張力を支持可能に連結され該巻掛軸部よりも細い細軸部とを有し、
前記検出手段は、前記細軸部に取り付けられた歪ゲージである、
ことを特徴とする請求項１記載の張力検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、車両のシートベルト装置を構成するウエビングベルト等のベルト部材の張力を検出する張力検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車等の車両には、座席に着座した乗員の身体を長尺帯状のウエビングベルトで拘束する所謂シートベルト装置が搭載されている。また、車両には、該車両が急減速状態になった場合等に、座席に着座した乗員の前方で袋体を膨張、展開させて、慣性で車両前方側へ移動しようとする乗員の身体を受け止める所謂エアバッグ装置が搭載されている。
【０００３】
また、上記のシートベルト装置は、乗員の身体拘束用としてのみならず、例えば、座席上に載置した子供乗員着座用のチャイルドシートの固定に用いられる場合がある。
【０００４】
ところで、チャイルドシートを座席上に固定した場合には、チャイルドシートを固定した座席に対応するエアバッグ装置が作動しないようにすることが好ましい。このため、通常、車両にはエアバッグ装置の作動を禁止するためのスイッチが設けられており、チャイルドシートを座席に固定した場合には、運転者がこのスイッチを操作してエアバッグ装置の作動を禁止するようになっている。しかしながら、このようなマニュアル操作されるスイッチを備えた構成では、チャイルドシートの着脱の度にスイッチ操作をしなければならず、該スイッチ操作が煩雑である。
【０００５】
そこで、チャイルドシートの装着の有無を自動的に検出してエアバッグ装置の作動を禁止するための検出装置が求められている。そして、ウエビングベルトに作用する張力に基づいて、チャイルドシートの装着の有無を検出するシートベルト張力測定装置（以下、張力検出装置という）が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
すなわち、シートベルト装置では、乗員が通常にウエビングを装着した状態では該乗員の拘束感を緩和するためにウエビングは乗員を緩く拘束しており、ウエビングベルトに作用する張力が小さい。一方、チャイルドシートを装着した状態では、車両加速度によるチャイルドシート自体の移動を阻止するためにシートベルト装置がチャイルドシートを強固に拘束保持しており、ウエビングベルトに作用する張力が大きい。このため、ウエビングベルトに作用する張力の大小でチャイルドシートの装着の有無を検出することができる。
【０００７】
そして、上記特許文献１記載の張力検出装置は、上記シートベルト装置のアンカー部に設置され、ウエビングベルトに作用する張力を検出するために、アンカー連結部材とウェビング連結部材とを張力によるスライド可能に連結し、該スライドによってアームスプリングを回動させてセンサープレートを押圧変形させ、該変形を歪ゲージで測定するように構成されている。この歪ゲージの出力がウェビングの張力に対応する。
【０００８】
しかしながら、この張力検出装置では、ウェビング連結部材が、車体に固定されたアンカー連結部材の面方向に沿ったスライドのみ許容され、ウェビングの張力方向に追従できなかったため、該ウェビングの張力方向と上記スライド方向とが一致しないときには、該張力の分力だけしか測定されず、正確な張力を検出することができないという問題があった。
【０００９】
また、シートベルト装置のアンカー部に設置され、一端部において車体に固定されると共に他端部においてウエビングベルトが巻き掛けられる金属プレートに歪ゲージを取り付けた構成も知られている（例えば、特許文献２参照）が、この場合も、金属プレートの面方向（歪ゲージの感度方向）と張力方向とが一致していないときには、該張力の分力だけしか測定されず、正確な張力を検出することができないという問題があった。
【００１０】
【特許文献１】
特開２００２−２０６９７８号公報
【特許文献２】
米国特許出願公開第２００２／００４３７９５Ａ１号明細書
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
以上説明したように、従来の張力検出装置では、ウエビングベルトの張力方向と歪ゲージ等の検出（感度）方向とがずれていると、ウエビングベルトに作用している張力が同じ場合でも出力が異なることが懸念される。
【００１２】
本発明は、上記事実を考慮して、ベルト部材に作用する張力を精度良く検出することができる張力検出装置を得ることが目的である。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１記載の発明に係る張力検出装置は、帯状のベルト部材の長手方向に作用する張力を検出する張力検出装置であって、棒状に形成され、前記ベルト部材の端部が外周部に固定されると共に該ベルト部材が巻き出し可能に巻き掛けられ、前記張力を支持しつつ弾性的に捩れる捩れ部材と、前記捩れ部材の捩れ角を検出する検出手段と、を備えている。
【００１４】
請求項１記載の張力検出装置では、長手方向端部が捩れ部材の外周部に固定されると共に該捩れ部材に巻き掛けられたベルト部材に長手方向の張力が作用すると、棒状の捩れ部材は、該張力を支持し（張力に抗し）つつ、外周部から巻き出されるベルト部材によって弾性的に捩れられる。この捩れ角を検出手段が検出して、ベルト部材の張力が検出される。
【００１５】
ここで、張力によってベルト部材は、捩れ部材の外周部から巻き出されつつ該捩れ部材を捩るため、換言すれば、ベルト部材の長手方向に作用する張力が、分力を生じることなく、捩れ部材のベルト部材固定部位における接線方向に作用する捩り力（モーメント）に変換されるため、捩れ部材は、ベルト部材に作用している張力方向に依らず、該張力に正確に対応した分だけ捩れる。したがって、この捩れ部材の捩れ角を検出することで、ベルト部材の長手方向に作用する張力が確実に検出される。
【００１６】
このように、請求項１記載の張力検出装置では、ベルト部材に作用する張力を精度良く検出することができる。すなわち、ベルト部材に作用する張力方向（捩れ部材に対するベルト部材の長手方向）に依らず、同じ張力に対し同じ出力が得られる。
【００１７】
また、請求項２記載の発明に係る張力検出装置は、請求項１記載の張力検出装置において、前記捩れ部材は、前記ベルト部材が巻き掛けられる巻掛軸部と、該巻掛軸部に前記張力を支持可能に連結され該巻掛軸部よりも細い細軸部とを有し、前記検出手段は、前記細軸部に取り付けられた歪ゲージである、ことを特徴としている。
【００１８】
請求項２記載の張力検出装置では、それぞれ捩れ部材を構成する細軸部が巻掛軸部よりも細いことにより、捩れ部材における巻掛軸部に上記捩り力（モーメント）が作用すると、該巻掛軸部に連結された細軸部が上記張力を支持しつつ捩れる。そして、この細軸部の捩れ角が、該細軸部に取り付けられた歪ゲージの出力（出力変化）として検出される。
【００１９】
このように、本張力検出装置では、捩り力の作用部位である巻掛軸部よりも捩れ部位である細軸部の方が細いため、捩れ部材の張力あたりの捩れ角が大きくなり、張力の検出精度が向上する。
【００２０】
なお、請求項１または請求項２における捩れ部材（巻掛軸部、細軸部）の断面形状は、円形や矩形等の多角形状等種々の形状を採ることができ、また中空（閉断面）や中実等の種々の構造を採ることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態に係る張力検出装置１０について、図１及び図２に基づいて説明する。図１（Ａ）には張力検出装置１０の正面図が示されており、図１（Ｂ）には張力検出装置１０の側断面図が示されている。
【００２２】
この張力検出装置１０は、例えば、自動車等の車両に搭載された３点式のシートベルト装置に適用され、該シートベルト装置を構成するベルト部材としての乗員拘束用のウエビングベルト１２の車両側への固定端であるアンカ部に配置されて、該ウエビングベルト１２に長手方向に作用する張力Ｆｔを検出するものである。
【００２３】
図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に示される如く、張力検出装置１０は、捩れ部材１４を備えている。捩れ部材１４は、金属材より成り、全体として棒状に形成されている。具体的には、捩れ部材１４は、長手方向両端部に設けられた固定軸部１６と、長手方向中央部に設けられた略円柱形状の巻掛軸部１８と、巻掛軸部１８と各固定軸部１６とを連結する細軸部（くびれ部）２０とが同軸的かつ一体に形成されて構成されている。本実施の形態では、各固定軸部１６、巻掛軸部１８、及び各細軸部２０が、それぞれ円形断面とされている。また、細軸部２０は、固定軸部１６、巻掛軸部１８の何れに対しても十分に小径とされている。
【００２４】
この捩れ部材１４は、各固定軸部１６において車体Ｓ（張力Ｆｔに対し十分に高剛性の部位）に固定されている。そして、この捩れ部材１４の巻掛軸部１８の外周部には、ウエビングベルト１２の一端部１２Ａが固定されると共に、該ウエビングベルト１２が巻き掛けられている。この巻掛量は、本実施の形態では、略４分の３周（巻掛角で略２７０°）とされている。
【００２５】
これにより、ウエビングベルト１２に作用する張力Ｆｔは、捩れ部材１４においては、一端部１２Ａ固定部位で接線方向に作用する捩り力（モーメント）に変換されて（捩り力として）作用する構成である。そして、捩れ部材１４は、その巻掛軸部１８に上記捩り力が作用すると、各固定軸部１６が車体Ｓに固定されて回転不能であることにより、上記張力Ｆｔを支持しつつ、細軸部２０が弾性的に捩れるようになっている。すなわち、張力Ｆｔが除去されると捩れ部材１４は初期状態に復帰し、また張力Ｆｔが変化すると該変化に応じて細軸部２０の捩れ角が変化する構成である。
【００２６】
また、張力検出装置１０は、検出手段としての歪ゲージ２２を備えている。歪ゲージ２２は、捩れ部材１４の細軸部２０に取り付けられており、該細軸部２０の捩れ角の変化を電気抵抗値の変化として出力するようになっている。
【００２７】
以上説明した張力検出装置１０は、図示しないエアバッグＥＣＵに電気的に接続されており、該エアバッグＥＣＵに歪ゲージ２２の出力信号を出力するようになっている。エアバッグＥＣＵは、歪ゲージ２２の出力信号を予め設定された閾値と比較し、該信号が閾値よりも大きい場合には、該張力検出装置が適用されたシートベルト装置を有する座席に対応するエアバッグ装置の作動を禁止するようになっている。そして、この閾値は、座席上でチャイルドシートを拘束保持しているウエビングベルト１２に作用する張力Ｆｔ（の範囲）に対応する値よりも小で、乗員を拘束している場合のウエビングベルト１２に作用する張力Ｆｔに対応する値よりも十分に大とされている。
【００２８】
次に、本実施の形態の作用を説明する。
【００２９】
上記構成の張力検出装置１０では、ウエビングベルト１２に張力Ｆｔが作用していないときには、捩れ部材１４は、自然状態とされている。
【００３０】
一方、ウエビングベルト１２に長手方向の張力Ｆｔが作用すると、捩れ部材１４の巻掛軸部１８に巻き掛けられたウエビングベルト１２は、張力Ｆｔによって巻掛軸部１８から巻き出されつつ、該張力Ｆｔを巻掛軸部１８におけるその一端部１２Ａ固定部位に作用する捩り力に変換する。この捩り力によって、捩れ部材１４は、張力Ｆｔを支持し（張力Ｆｔに抗し）つつ、その固定軸部１６と巻掛軸部１８との間に位置する細軸部２０が張力Ｆｔに応じた量だけ捩れる。そして、歪ゲージ２２は、この細軸部２０の捩れ角すなわち張力Ｆｔに対応する電気抵抗の変化を、出力信号としてエアバッグＥＣＵに出力する。
【００３１】
エアバッグＥＣＵでは、この信号に基づいてエアバッグ装置の作動可否が判断される。そして、張力検出装置１０（歪ゲージ２２）の検出信号が上記閾値以下であるときには、エアバッグ装置の作動は、他の制御パラメータによって禁止されていないことを条件に許容される。一方、張力検出装置１０の検出信号が上記閾値よりも大きいときには、エアバッグ装置の作動は、他の制御パラメータに依らず禁止される。
【００３２】
ここで、ウエビングベルト１２が、張力Ｆｔによって捩れ部材１４（巻掛軸部１８）の外周部から巻き出されつつ該捩れ部材１４（細軸部２０）を捩るため、換言すれば、ウエビングベルト１２の張力Ｆｔが、分力を生じることなく、捩れ部材１４の一端部１２Ａ固定部位で接線方向に作用する捩り力に変換されるため、捩れ部材１４は、ウエビングベルト１２に作用している張力Ｆｔの方向に依らず、該張力に正確に対応した分だけ捩れる。すなわち、張力Ｆｔが実質的に全て捩れ部材１４の捩り力（モーメント）に変換され、捩れ部材１４の捩れ角を検出する歪ゲージ２２の出力は張力Ｆｔの大きさのみに依存する。
【００３３】
このため、仮にウエビングベルト１２が図２に実線または想像線にて示されるような各方向に引張られて張力Ｆｔが生じた場合でも、捩れ部材１４の捩れ角が張力Ｆｔに正確に対応しているため、捩れ部材１４の捩れ角を検出することで、ウエビングベルト１２の長手方向に作用する張力Ｆｔが確実かつ精度良く検出される。
【００３４】
このように、本実施の形態に係る張力検出装置１０では、ウエビングベルト１２に作用する張力Ｆｔを精度良く検出することができる。すなわち、ウエビングベルト１２に作用する張力方向（捩れ部材１４に対するウエビングベルト１２の長手方向）に依らず、同じ張力に対し同じ出力が得られる。これにより、人によるウエビングベルト１２の引張り方の違いを無視する（引張り方の違いによる影響を排除する）ことができる張力検出装置１０が実現されている。
【００３５】
また、捩れ部材１４は、捩り力の作用部位である巻掛軸部１８よりも細い細軸部２０を捩れ角検出部位としているため、細軸部２０を有しない構成や巻掛軸部に歪ゲージ２２を取り付けた構成と比較して、張力あたりの捩れ角すなわち歪ゲージ２２の出力変化が大きく、該捩れ部材１４を備えた張力検出装置１０の張力Ｆｔの検出精度が向上する。
【００３６】
なお、上記の実施の形態では、捩れ部材１４が巻掛軸部１８よりも小径の細軸部２０を有する好ましい構成としたが、本発明はこれに捩れ部材１４の形状に限定されず、例えば、捩れ部材１４が長手方向の全長に亘り同一断面形状を有する構成であっても良い。また、上記の実施の形態では、捩れ部材１４が円形断面である構成としたが、本発明は捩れ部材１４の断面形状に限定されず、例えば、捩れ部材１４の長手方向各部における断面は、矩形等の多角形状等であっても良く、中空（閉断面）であっても中実であっても良い。さらに、捩れ部材１４が金属以外の材料によって構成されても良い。
【００３７】
また、上記の実施の形態では、捩れ部材１４（巻掛軸部１８）にウエビングベルト１２が直接的に巻き掛けられた構成としたが、本発明はこれに限定されず、例えば、ウエビングベルト１２のアンカ側端部に固定された細幅のベルトが捩れ部材１４に巻き掛けられても良い。すなわち、本発明におけるおけるベルト部材は、ウエビングベルト１２には限定されない。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係る張力検出装置は、ベルト部材に作用する張力を精度良く検出することができるという優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る張力検出装置の概略全体構成を示す図であって、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は図１（Ａ）の１Ｂ−１Ｂ線に沿った断面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る張力検出装置による異なる方向から作用する張力の検出状態を示す概略側断面図である。
【符号の説明】
１０    張力検出装置
１２    ウエビングベルト（ベルト部材）
１４    捩れ部材
１８    巻掛軸部
２０    細軸部
２２    歪ゲージ（検出手段）
【図１】
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【図２】
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