(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】ウエビングベルト１２の長手方向に作用する張力Ｆｔを検出する張力検出装置１０は、一端部がウエビングベルト１２に接続されると共に他端部が張力Ｆｔを支持するベース部材１８にユニバーサルジョイント２０を介して回動自在に接続された被検出部材１４に、該被検出部材１４の一端部と他端部とを結ぶ矢印Ａ方向に作用する力に応じた信号を出力する圧力センサ２４が取り付けられて構成されている。ウエビングベル１２に張力Ｆｔが作用すると、被検出部材１４は張力Ｆｔの作用方向に追従して回動するので、圧力センサ２４の検出方向である矢印Ａ方向が張力Ｆｔの作用方向に一致する。【選択図】      図１
2005017009.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、
一端部が前記ベルト部材に接続されると共に他端部が該ベルト部材の張力を支持する支持部にユニバーサルジョイントを介して回動自在に接続され、該回動によってベルト部材の張力方向に追従する被検出部材と、
前記被検出部材に取り付けられ、該被検出部材における前記一端部と他端部とを結ぶ方向に作用する力に応じた信号を出力する力検出手段と、
を備えた張力検出装置。
【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ベルト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ベルトは乗員を緩く拘束しており、該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】
そこで、ウエビング連結部材や金属プレート（ベース部材）を、その面方向がウエビングベルトの張力方向と一致するように、該ウエビングベルトの張力方向の変化に追従して角変位可能に支持した構成が考えられている（例えば、特許文献３参照）。この構成では、歪ゲージ等が設けられたベース部材が張力によって略面方向に引張られるため、ウエビングベルトの張力を比較的精度良く検出することができる。
【００１１】
しかしながら、この特許文献３記載の構成では、ベース部材は、ウェブワッシャまたはコイルスプリングの付勢力によって所定の方向に沿うように保持され、該付勢力に抗して角変位することでウエビングベルトの張力方向に追従するため、換言すれば、張力の一部（分力）を張力方向と異なる方向の付勢力に抗するために用いるため、ベース部材の面方向を張力方向と完全に一致させることができない。また、平板状のベース部材を車体に対し角変位させるため、該変位量（角）を大きく設定することが困難であった。これらにより、ベース部材の張力方向に対する追従が悪く、張力検出精度の向上には限界があった。
【００１２】
【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
【特許文献３】
特開２００２−２２５６７６号公報
【００１３】
【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、ウエビングベルトに作用する張力を精度良く検出することができない場合があり、該張力をその作用方向に依らず精度良く検出することが望まれる。
【００１４】
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。
【００１５】
【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、一端部が前記ベルト部材に接続されると共に他端部が該ベルト部材の張力を支持する支持部にユニバーサルジョイントを介して回動自在に接続され、該回動によってベルト部材の張力方向に追従する被検出部材と、前記被検出部材に取り付けられ、該被検出部材における前記一端部と他端部とを結ぶ方向に作用する力に応じた信号を出力する力検出手段と、を備えている。
【００１６】
請求項１記載の張力検出装置では、被検出部材がベルト部材と支持部との間に介在しており、この被検出部材にベルト部材の長手方向の張力が作用する。そして、被検出部材に取り付けられた力検出手段は、該被検出部材におけるベルト部材接続側である一端部と支持部接続側である他端部とを結ぶ方向の力（成分）に応じた信号を出力する。
【００１７】
ここで、被検出部材がユニバーサルジョイントを介して支持部に連結され、該被検出部材がベルト部材に作用する張力方向に追従するため、力検出手段の検出方向である被検出部材における一端部と他端部とを結ぶ方向が、ベルト部材の長手方向である張力方向と一致する。このため、本張力検出装置では、張力の作用方向に依らず該張力の大きさを正確に検出することができる。特に、本張力検出装置では、被検出部材を所定の方向に保持しておくためのばね部材等を設ける必要がないため、力検出手段の検出方向とベルト部材の張力方向とがほぼ完全に一致し、張力の大きさを一層正確に検出することができる。
【００１８】
しかも、被検出部材と支持部とがユニバーサルジョイントを介して接続されているため、被検出部材の支持部に対する回動範囲を比較的大きく設定することができ、また被検出部材の回動方向にも制約がない。このため、被検出部材はベルト部材の張力方向に確実に追従する。また、被検出部材、すなわち張力検出装置の設置位置に対する制約が少ない。
【００１９】
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。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の実施の形態に係る張力検出装置１０について、図１に基づいて説明する。図１には、張力検出装置１０の該略全体構成が側断面図にて示されている。
【００２１】
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のアンカ部に配置されて乗員拘束用のウエビングベルト１２に作用する該ウエビングベルト１２の長手方向の張力Ｆｔを検出するものである。
【００２２】
図１に示される如く、張力検出装置１０は、被検出部材１４を備えている。被検出部材１４は、その一端部に一体に形成され外面が略球面とされたボール部１６を有している。ボール部１６は、車体Ｂに固定された車体側部材である支持部としてのベース部材１８に形成された支持孔部１８Ａに、抜け止め状態で嵌まり込んでいる。
【００２３】
支持孔部１８Ａの内面は、ボール部１６の外面に対応した球面とされており、該ボール部１６の外面と摺動可能とされている。これにより、被検出部材１４は、ベース部材１８（車体Ｂ）に対して、ボール部１６の略中心廻りに回動自在とされている。すなわち、被検出部材１４は、ボール部１６と支持孔部１８Ａとで構成されるユニバーサルジョイント（玉継手）２０を介してベース部材１８に接続されている。
【００２４】
また、被検出部材１４の他端部には係合孔２２が形成されており、該係合孔２２にウエビングベルト１２が係止されている。具体的には、ウエビングベルト１２は、その係合孔２２に挿通された端部を、該係合孔２２を通過していない中間部に縫い付けることで、被検出部材１４に対し取り外し不能に接続されている。換言すれば、被検出部材１４における他端と係合孔２２の孔縁との間の係合端部１４Ａがウエビングベルト１２の端部に形成された環状部１２Ａ内に脱落不能に入り込んでいる。
【００２５】
以上により、ウエビングベルト１２に作用する張力Ｆｔは、被検出部材１４を介してベース部材１８に伝達され、該ベース部材１８（車体Ｂ）に支持されるようになっている。なお、ウエビングベルト１２には、通常、上記シートベルト装置を構成する巻取装置（リトラクタ）の巻取方向付勢力が張力として作用しており、係合端部１４Ａにウエビングベルト１２が係合する被検出部材１４は、該張力によってベース部材１８に対し起立する（ボール部１６の付根部分が支持孔部１８Ａの開口縁に干渉しない）ようになっている。また、チャイルドシートが装着されている場合には、ウエビングベルト１２（被検出部材１４、ベース部材１８）には、上記付勢力に基づく張力よりも大きな張力が作用する。
【００２６】
さらに、被検出部材１４には、力検出手段としての圧力センサ（荷重センサ）２４が取り付けられている。圧力センサ２４は、本体部２４Ａが被検出部材１４の係合端部１４Ａに固定的に埋め込まれると共に、本体部２４Ａから突出した検出部２４Ｂが係合孔２２内にも突出している。
【００２７】
そして、圧力センサ２４は、検出部２４Ｂが環状部１２Ａによって矢印Ａ方向に押圧されると、該押圧力に応じた信号を出力する構成とされている。具体的には、圧力センサ２４は、被検出部材１４におけるボール部１６がベース部材１８に支持された一端部と、ウエビングベルト１２が接続された他端部とを結ぶ方向（長手方向）である矢印Ａ方向に作用する力に応じた信号を出力するようになっている。
【００２８】
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、圧力センサ２４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。
【００２９】
次に、本第１の実施の形態の作用を説明する。
【００３０】
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が作用し該ウエビングベルト１２が張力方向に長手方向を一致させて緊張すると、該ウエビングベルト１２の環状部１２Ａによって検出部２４Ｂが矢印Ａ方向に押圧された圧力センサ２４は、該押圧力に対応する信号をエアバッグ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（圧力センサ２４）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、張力検出装置１０では、圧力センサ２４が取り付けられた被検出部材１４がユニバーサルジョイント２０を介してベース部材１８に対し回動自在に接続されているため、被検出部材１４は、ウエビングベルト１２に作用する張力Ｆｔ（の作用方向の変化）に追従して回動する。これにより、被検出部材１４に張力Ｆｔの分力が作用せず圧力センサ２４による検出方向であるＡ方向と張力Ｆｔの作用方向とが一致するので、圧力センサ２４の出力が張力Ｆｔの作用方向に依らず該張力Ｆｔの大きさに正確に対応する。
【００３３】
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の大きさを、該張力Ｆｔの作用方向に依らず正確に検出することができる。すなわち、拘束する乗員の体格やチャイルドシート形状等によって、図１に実線及び想像線にて示すように張力Ｆｔの作用方向が異なっても、ウエビングベルト１２の長手方向に作用する張力Ｆｔ（の大きさ）を確実かつ精度良く検出することができる。このため、エアバッグＥＣＵでは、圧力センサ２４からの入力信号のみによってチャイルドシートの装着の有無を確実に判断することができる。
【００３４】
特に、本張力検出装置１０では、被検出部材１４を所定の方向に保持しておくための従来の如きばね部材（ウェブワッシャやコイルスプリング等）等を備えないため、矢印Ａ方向と張力Ｆｔの作用方向とがほぼ完全に一致し、張力Ｆｔの大きさを一層精度良く検出することができる。
【００３５】
しかも、被検出部材１４をベース部材１８に対し回動自在に接続する構造がユニバーサルジョイント２０であるため、被検出部材１４のベース部材１８に対する回動範囲を比較的大きく設定することができ、また被検出部材１４の回動方向にも制約がない。このため、被検出部材１４はウエビングベルト１２の長手方向に一致する張力Ｆｔの作用方向に広範囲に亘り確実に追従する。また、被検出部材１４、すなわち張力検出装置１０の車体Ｂへの設置位置や取付角度等に対する制約が少ない。
【００３６】
さらに、張力検出装置１０は、力検出手段として小型の圧力センサ２４を用いているため、全体としてコンパクトであり、車両（車室）の省スペース化に寄与する。
【００３７】
次に、本発明の第２の実施の形態に係る張力検出装置３０について、図２に基づいて説明する。なお、上記第１の実施の形態と基本的に同一の部品・部分については、上記第１の実施の形態と同一の符号を付してその説明を省略する。
【００３８】
図２には、張力検出装置３０が斜視図にて示されている。この図に示される如く、張力検出装置３０は、被検出部材３２を備えている。被検出部材３２は、一対の棒状部材３２Ａ、３２Ｂによって構成されている。具体的には、互いに長手方向を一致させた棒状部材３２Ａ、３２Ｂが力検出手段としてのロードセル（荷重センサ）３４を介して固定的に連結されている。ロードセル３４は、図２に矢印Ａにて示す被検出部材３２の長手方向に作用する引張力に応じた信号を出力する構成とされている。
【００３９】
また、ロードセル３４に対しベース部材１８側に位置する棒状部材３２Ａの先端（以下、被検出部材３２の一端部という）には、ボール部１６が一体に形成されている。ボール部１６は、ベース部材１８の支持孔部１８Ａに嵌まり込んでユニバーサルジョイント２０を構成している。
【００４０】
一方、残余の棒状部材３２Ｂの先端（以下、被検出部材３２の他端部という）にもボール部１６が一体に形成されている。被検出部材３２の他端部を構成するボール部１６は、ベルト連結部材３６に形成された支持孔部１８Ａに嵌まり込んでユニバーサルジョイント２０を構成している。ベルト連結部材３６は、扁平環状に形成されており、ウエビングベルト１２の環状部１２Ａに脱落不能に接続（係止）されている。環状部１２Ａは、張力Ｆｔが作用すると、支持孔部１８Ａ設置部位と対向する孔縁に係合するようになっている。
【００４１】
また、ベルト連結部材３６における支持孔部１８Ａを挟む両側からは、それぞれフック部３８がベース部材１８側に向けて突設されている。各フック部３８は、ベース部材１８における支持孔部１８Ａを挟む両側からそれぞれ突設されたフック係合部４０に係合可能とされている。
【００４２】
各フック部３８とフック係合部４０とは、通常は非係合状態で、ユニバーサルジョイント２０による被検出部材３２のベース部材１８またはベルト連結部材３６に対する姿勢変化（各回動）を許容し、例えば該被検出部材３２またはロードセル３４が破壊された場合やボール部１６が支持孔部１８Ａから抜け出た場合に、互いに係合してベース部材１８（車体Ｂ）に対するウエビングベルト１２の外れを防止するようになっている。
【００４３】
以上説明した張力検出装置３０は、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にロードセル３４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、ロードセル３４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３０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。
【００４４】
本第２の実施の形態に係る張力検出装置３０では、被検出部材３２がユニバーサルジョイント２０を介してベース部材１８に対し回動自在に支持されているため、被検出部材３２が張力Ｆｔの作用方向に追従する。これにより、被検出部材３２には張力Ｆｔの分力が作用せず、ロードセル３４による検出方向であるＡ方向と張力Ｆｔの作用方向とが一致するので、圧力センサ２４の出力が張力Ｆｔの作用方向に依らず該張力Ｆｔの大きさに正確に対応する。また、本張力検出装置３０では、被検出部材３２を所定の方向に保持しておくための従来の如きばね部材等を備えないため、矢印Ａ方向と張力Ｆｔの作用方向とがほぼ完全に一致し、張力Ｆｔの大きさを一層精度良く検出することができる。しかも、被検出部材３２をベース部材１８に対し回動自在に接続する構造がユニバーサルジョイント２０であるため、被検出部材３２のベース部材１８に対する回動範囲を比較的大きく設定することができ、また被検出部材３２の回動方向にも制約がない。このため、被検出部材１４はウエビングベルト１２の長手方向に一致する張力Ｆｔの作用方向に確実に追従する。また、被検出部材３２、すなわち張力検出装置３０の車体Ｂへの設置位置や取付角度等に対する制約が少ない。
【００４５】
このように、本第２の実施の形態に係る張力検出装置３０によっても、上記第１の実施の形態に係る張力検出装置１０と全く同様の効果が得られる。また、張力検出装置３０は、力検出手段として小型のロードセル３４を用いているため、全体としてコンパクトであり、車両の省スペース化に寄与する。
【００４６】
なお、上記各実施の形態では、力検出手段として圧力センサ２４またはロードセル３４を備えた構成としたが、本発明はこれに限定されず、力検出手段は、被検出部材１４、３２におけるベース部材１８及びウエビングベルト１２の各接続端を結ぶ方向の力に応じた信号を出力すれば足り、力を直接的に検出するものにも限定されることはない。したがって、例えば、力検出手段として歪ゲージや光学式荷重検出器等を用いても良く、弾性的に連結された２部材間の距離を検出する距離センサ（位置センサ）等を用いても良い。また、本発明における被検出部材は、上記各実施の形態における被検出部材１４、３２等の形状に限定されることはなく、例えば力検出手段として歪ゲージを用いる場合は、単なる平板状または棒状に形成されても良い。
【００４７】
また、上記各実施の形態では、被検出部材１４、３２側にボール部１６が形成され、ベース部材１８側に支持孔部１８Ａが形成された構成としたが、本発明にはこれに限定されず、例えば、ベース部材１８側にボール部１６を形成すると共に被検出部材１４等側に支持孔部１８Ａを形成しても良く、別部品であるユニバーサルジョイントを構成するボール部１６、支持孔部１８Ａをそれぞれベース部材１８及び被検出部材１４等の互いに異なる部材に固定的に取り付けても良い。
【００４８】
さらに、上記各実施の形態では、張力検出装置１０、３０がベース部材１８を介して車体Ｂに支持される構成としたが、本発明はこれに限定されず、例えば、被検出部材１４、３２等がユニバーサルジョイント２０を介して車体Ｂに接続されても良い。
【００４９】
さらにまた、上記各実施の形態では、被検出部材１４またはベルト連結部材３６にウエビングベルト１２の環状部１２Ａが係止された構成としたが、本発明はこれに限定されず、例えば、係合孔２２を挿通したウエビングベルト１２の端部に係合孔２２を通過不能な抜け止め部材を取り付けることで被検出部材１４等にウエビングベルト１２を接続しても良く、ウエビングベルト１２が、その端部に固定された細幅ベルト等を介して被検出部材１４またはベルト連結部材３６に接続されても良い。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。
【００５０】
【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】本発明の第１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一部切り欠いた側面図である。
【図２】本発明の第２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斜視図である。
【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    被検出部材
１６    ボール部（ユニバーサルジョイント）
１８    ベース部材（支持部）
１８Ａ  支持孔部（ユニバーサルジョイント）
２０    ユニバーサルジョイント
２４    圧力センサ（力検出手段）
３０    張力検出装置
３２    被検出部材
３４    ロードセル（力検出手段）
【図１】
2005017009.tif 000003
【図２】
2005017009.tif 000004