(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に張力Ｆｔが作用すると、円形断面を有する略球殻状に形成された密閉袋状の袋状部材１８が、ウエビングベルト１２の押圧突起２６によって中心側に押圧されて潰れ変形し、該袋状部材１８の内圧が張力Ｆｔに対応して上昇する。この袋状部材１８の内圧変化量は、張力Ｆｔの方向に依存せず、張力Ｆｔの大きさにのみ対応するため、該内圧の変化を圧力センサ２４が検出することで、張力Ｆｔを精度良く検出することができる。【選択図】      図１
2004340777.tif 000002
【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、
略円形断面を有する密閉袋状に形成されると共に、前記張力が前記断面の略中心向きに作用するように配置され、該張力によって潰れ変形する袋状部材と、
前記袋状部材の内圧を検出する圧力検出手段と、
を備えた張力検出装置。
【請求項２】
前記袋状部材を、前記ベルト部材に設けられた環状部の内側に配置した、ことを特徴とする請求項１記載の張力検出装置。
【請求項３】
円筒状に形成されて前記袋状部材と前記環状部との間に設けられ、前記張力を支持しつつ該張力の作用方向の変化に追従して軸心廻りに回転する円筒部材と、
前記環状部の内面から前記張力方向に突出され、前記ベルト部材に張力が作用したときに前記円筒部材を貫通して前記袋状部材を押圧する押圧部材と、
をさらに備えたことを特徴とする請求項２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いため、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、略円形断面を有する密閉袋状に形成されると共に、前記張力が前記断面の略中心向きに作用するように配置され、該張力によって潰れ変形する袋状部材と、前記袋状部材の内圧を検出する圧力検出手段と、を備えている。
【００１４】
請求項１記載の張力検出装置では、帯状のベルト部材に長手方向の張力が作用すると、袋状部材は、該張力が円形断面の略中心向きに作用して（ベルト部材に押圧されて）潰れ変形し、その内圧が張力に応じて上昇する。この袋状部材の内圧（の変化）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、円形断面を有する立体形状（構造）の袋状部材は、該断面視で略中心向きに張力が作用するため、該中心向きの如何なる方向（上記断面視で放射状の各方向）から作用する張力に対しても同様に変形する。すなわち、上記略中心向きの異なる方向から同じ大きさの張力が作用した場合、袋状部材は、同じだけ内圧が変化するように変形（変位）する。
【００１６】
これにより、本張力検出装置は、従来の如き面方向の歪を直接の検出対象とする構成と比較して感度方向性に著しい柔軟性を有し、ベルト部材に作用する張力方向に依らず、該張力に正確に対応した検出手段の出力が得られる。
【００１７】
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。
【００１８】
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、前記袋状部材を、前記ベルト部材に設けられた環状部の内側に配置した、ことを特徴としている。
【００１９】
請求項２記載の張力検出装置では、ベルト部材の端部または中間部に設けられた環状部内に袋状部材が配置されており、該ベルト部材に長手方向の張力が作用すると、環状部は、例えば、潰れ（対向部分を近接させて弛みが解消され）たり、袋状部材に対し相対移動したりして、袋状部材を押圧する。これにより、袋状部材の内圧が上昇して張力が検出される。このように、袋状部材を、簡単な構造で、上記した略中心向きの張力による潰れ変形可能に配置することができる。
【００２０】
請求項３記載の発明に係る張力検出装置は、請求項２記載の張力検出装置において、円筒状に形成されて前記袋状部材と前記環状部との間に設けられ、前記張力を支持しつつ該張力の作用方向の変化に追従して軸心廻りに回転する円筒部材と、前記環状部の内面から前記張力方向に突出され、前記ベルト部材に張力が作用したときに前記円筒部材を貫通して前記袋状部材を押圧する押圧部材と、をさらに備えたことを特徴としている。
【００２１】
請求項３記載の張力検出装置では、ベルト部材の環状部内に設けられた円筒部材がベルト部材の張力を支持するようになっており、該円筒部材内に袋状部材が配置されている。ベルト部材に張力が作用すると、円筒部材が張力方向に追従して環状部と共に回転する。このため、ベルト部材の張力方向（姿勢）が変化しても、環状部の内面から突出し円筒部材を貫通可能な押圧部材が張力方向を向く状態が維持され、この状態で押圧部材が張力によって（張力方向に移動して）袋状部材を押圧する。
【００２２】
このように、本張力検出装置では、ベルト部材の張力を該ベルト部材の環状部において支持する円筒部材内に袋状部材を配置することで、該ベルト部材の張力を袋状部材に略中心向きに作用させる構成を、簡単かつコンパクトに実現することが可能である。
【００２３】
【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乃至図５に基づいて説明する。図１には張力検出装置１０の概略全体構成が断面図にて示されており、図２には張力検出装置１０の側断面図が示されている。
【００２４】
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。
【００２５】
図１に示される如く、ウエビングベルト１２のアンカ側端部には、環状部１２Ａが設けられている。環状部１２Ａは、本実施の形態では、ウエビングベルト１２の折り返された端部を中間部に縫い付けて形成されている。
【００２６】
そして、張力検出装置１０は、環状部１２Ａ内に配置された円筒部材１４を備えている。円筒部材１４は、図示しない軸受等を介して車体に対し軸心廻りの回転自在に支持されており、かつウエビングベルト１２に作用する張力Ｆｔを支持するようになっている。すなわち、ウエビングベルト１２は、円筒部材１４等を介して、張力Ｆｔに抗して車体に支持される構成である。また、円筒部材１４は、張力Ｆｔの作用方向の変化に応じて、環状部１２Ａと共に軸心廻りに回転（回動）するようになっている。
【００２７】
図２にも示される如く、円筒部材１４内には、荷重センサ１６が配設されている。荷重センサ１６は、図３に詳細に示される如く、球殻状（中空のボール状）に形成された柔軟な袋状部材１８と、該袋状部材１８に連通して設けられ外方に突出した管部２０と、管部２０の開口端を気密状態で閉塞する蓋部材２２と、蓋部材２２に気密状態で埋め込まれ袋状部材１８（管部２０）内の内圧に応じた信号を出力する検出手段としての圧力センサ２４とを主要構成要素として構成されている。管部２０の軸線は袋状部材１８の略中心を向いている。
【００２８】
蓋部材２２によって閉塞された密閉空間である袋状部材１８及び管部２０の内部には、空気等の気体、不凍液等の液体、または、上記気体及び液体の双方が充填されている。この荷重センサ１６は、外部から袋状部材１８が押圧されて内方へ変形すると、該袋状部材１８（管部２０）の内圧が上昇し、該内圧変化に応じた信号が圧力センサ２４から出力される構成である。
【００２９】
これにより、この荷重センサ１６では、図４（Ａ）または図４（Ｂ）に示される如く、袋状部材１８に外部から作用する押圧荷重Ｆの作用方向が異なっても、同じ大きさの押圧荷重Ｆ（押圧面積が一定の場合は同じ変位）に対し、袋状部材１８の同じ大きさの内圧変化すなわち圧力センサ２４の同じ出力を得るようになっている。このように、荷重センサ１６は、感度の方向性に柔軟性がある構成とされている。
【００３０】
以上説明した荷重センサ１６は、円筒部材１４内に挿設され、ウエビングベルト１２の張力Ｆｔを検出するようになっている。具体的には、図１及び図２に示される如く、ウエビングベルト１２の環状部１２Ａからは、該ウエビングベルト１２における張力方向に一致する矢印Ａ方向に長手の押圧部材として押圧突起２６が突設されており、押圧突起２６は円筒部材１４に肉厚方向に貫通して設けられた透孔１４Ａを挿通している。
【００３１】
荷重センサ１６の袋状部材１８は、押圧突起２６の円筒部材１４内に位置する先端と、該円筒部材１４における透孔１４Ａと反対側の内周面から突設されたセンサ受け部１４Ｂとに、それぞれ摺動可能に接している。また、ウエビングベルト１２に張力Ｆｔが作用していない状態で、円筒部材１４の透孔１４Ａ廻りの外周面と環状部１２Ａの内面との間には隙間Ｃが形成されている。この状態で、円筒部材１４と荷重センサ１６の管部２０とが略同軸上に位置する構成である。
【００３２】
そして、ウエビングベルト１２に張力Ｆｔが作用すると、車体に支持されている円筒部材１４に対しウエビングベルト１２の環状部１２Ａが矢印Ａ方向（隙間Ｃを消費する方向）に相対移動することで、押圧突起２６が荷重センサ１６の袋状部材１８を押圧するようになっている。この押圧方向は、袋状部材１８の略中心を向くようになっている。この押圧突起２６による袋状部材１８の押圧荷重（袋状部材１８の変位である押圧量）が張力Ｆｔに対応するため、荷重センサ１６を備えた張力検出装置１０は、該袋状部材１８の上記押圧による内圧（の変化）を検出することで、張力Ｆｔが検出される構成である。
【００３３】
また、荷重センサ１６は、車体に対し回転不能に支持（固定）されており、上記の通り車体に対し回転可能に支持された円筒部材１４が環状部１２Ａと共に図１に矢印Ｂで示す方向に回転すると、センサ受け部１４Ｂ、押圧突起２６の先端と摺動（相対回転）するようになっている。このため、ウエビングベルト１２の張力方向（姿勢）の変化に応じて、袋状部材１８における押圧突起２６による押圧部位が変化するが、上記の通り荷重センサ１６は、押圧方向すなわち張力方向に依らず同じ押圧荷重（押圧量）に対し同じ信号を出力するようになっている。
【００３４】
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に荷重センサ１６（圧力センサ２４）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、荷重センサ１６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１０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。
【００３５】
次に、本実施の形態の作用を説明する。
【００３６】
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、押圧突起２６は袋状部材１８の外表面に軽く接触（当接）し、袋状部材１８の内圧は初期値とされている。
【００３７】
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、張力方向に直交する方向に長手の円筒部材１４を環状部１２Ａに入り込ませたウエビングベルト１２は、該円筒部材１４に対し矢印Ａ方向に変位する。すると、この変位に伴って、環状部１２Ａに設けられた押圧突起２６が荷重センサ１６の袋状部材１８を中心側へ向けて押圧し、該袋状部材１８の内圧が上昇する。
【００３８】
この状態で、ウエビングベルト１２は、張力Ｆｔが円筒部材１４（を介して車体）に支持されている。そして、荷重センサ１６の圧力センサ２４が袋状部材１８の内圧変化すなわち張力Ｆｔに対応する信号（の変化）を、エアバッグＥＣＵに出力する。
【００３９】
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（荷重センサ１６）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。
【００４０】
ここで、略球殻状に形成された立体形状（構造）の袋状部材１８は、ウエビングベルト１２の張力Ｆｔが略中心向きに作用するため、該中心向きの如何なる方向（上記断面視で放射状の各方向）から作用する張力Ｆｔに対しても同様に変形する。すなわち、上記略中心向きの異なる方向から同じ大きさの張力が作用した場合、袋状部材１８は、同じだけ内圧が変化するように変形（変位）する。より具体的には、例えば図５に実線、１点鎖線、または２点鎖線で示される何れの方向から張力Ｆｔが作用しても（何れの方向にウエビングベルト１２が引張られても）、張力検出装置１０では、荷重センサ１６の袋状部材１８の内圧が張力Ｆｔに正確に対応して変化し、該内圧の変化に基づいて張力Ｆｔを精度良く検出することができる。
【００４１】
これにより、本張力検出装置１０は、従来の如き面方向の歪を直接の検出対象とする歪ゲージを備えた構成と比較して張力の感度方向性に著しい柔軟性を有し、ウエビングベルト１２に作用する張力方向に依らず、該張力に正確に対応した荷重センサ１６（圧力センサ２４）の出力が得られる。
【００４２】
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。
【００４３】
また、荷重センサ１６（袋状部材１８）がウエビングベルト１２の環状部１２Ａ内に配置され、該環状部１２Ａの袋状部材１８に対する相対移動によって該袋状部材１８が潰れ変形する（押圧突起２６に押圧される）ため、荷重センサ１６を用いた張力検出装置１０が簡単な構造で実現されている。
【００４４】
特に、環状部１２Ａ内に配置されると共に車体に支持され張力Ｆｔを支持する円筒部材１４内に荷重センサ１６を挿設したため、張力検出装置１０は簡単かつコンパクトに構成されている。そして、この円筒部材１４が、張力Ｆｔの作用方向に追従して環状部１２Ａと共に軸心廻りに回転するため、押圧突起２６の張力Ｆｔによる移動方向が常に張力Ｆｔの方向と略一致する。このため、ウエビングベルト１２の張力を袋状部材１８の略中心向きに作用させる構成が簡単な構造で実現されている。また、上記感度の方向性に柔軟性のある荷重センサ１６を用いることで、押圧突起２６に押圧される荷重センサを円筒部材１４に追従して回転させる必要がなく、構造が一層簡素化される。
【００４５】
なお、上記の実施の形態では、袋状部材１８が略球殻状である好ましい構成としたが、本発明はこれい限定されず、例えば、袋状部材１８は、両端が閉塞された円筒形や中空の回転楕円体に形成されても良い。
【００４６】
また、上記の実施の形態では、袋状部材１８が円筒部材１４内に配置され押圧突起２６によって押圧される構成としたが、本発明はこれに限定されず、例えば、ウエビングベルト１２の環状部１２Ａ内に円筒部材１４を設けず、該環状部１２Ａが張力Ｆｔによって弛みを解消されて袋状部材１８を押圧し該袋状部材１８を潰れ変形させても良い。また、環状部１２Ａすなわち張力検出装置１０は、ウエビングベルト１２の長手方向中間部（例えば、シートベルト装置におけるアンカ部とリトラクタとの間）に配置することも可能である。
【００４７】
さらに、上記の実施の形態では、張力検出装置１０すなわち荷重センサ１６（袋状部材１８）がウエビングベルト１２の環状部１２Ａ内に配置された好ましい構成としたが、本発明はこれに限定されず、例えば、袋状部材１８は、ウエビングベルト１２の端部に設けられた押圧片と、車体や分割された他方のウエビングベルト端部に設けられた受け部との間に挟まれて配置されても良い。
【００４８】
さらにまた、上記の実施の形態では、荷重センサ１６（袋状部材１８）が円筒部材１４の回転に追従しない構成としたが、本発明はこれに限定されず、例えば、荷重センサ１６が円筒部材１４の回転に追従（連動）する構成としても良い。
【００４９】
【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の側断面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る張力検出装置を構成する荷重センサを示す一部切欠いた正面図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る張力検出装置を構成する荷重センサを示す図であって、（Ａ）はある方向から押圧力を作用させた状態を示す正面図、（Ｂ）は別の方向から押圧力を作用させた状態を示す正面図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る張力検出装置によるウエビングベルトの張力検出状態を示す断面図である。
【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）
１２Ａ  環状部
１４    円筒部材
１８    袋状部材
２４    圧力センサ（検出手段）
２６    押圧突起（押圧部材）
【図１】
2004340777.tif 000003
【図２】
2004340777.tif 000004
【図３】
2004340777.tif 000005
【図４】
2004340777.tif 000006
【図５】
2004340777.tif 000007