(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は、支軸１８及び軸支持部材１６を介して作用するウエビングベルト１２の張力を支持するベース部材１４と、ベース部材１４に取り付けられ該ベース部材１４の矢印Ａ方向の力に応じた信号を出力する歪ゲージ２０と、ウエビングベルト１２のベース部材１４に対する姿勢変化に追従して支軸１８と共に回動するマグネット２２及び該マグネット２０の角変位を検出する磁気センサ２４とを備えている。磁気センサ２４の出力である矢印Ａ方向に対する張力方向の成す角θを用いて歪ゲージ２０の出力を補正することで、張力をその作用方向に依らず正確に検出することが可能となる。【選択図】      図１
2005017008.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ための張力検出装置であって、
前記ベルト部材の張力を支持するベース部材と、
前記ベース部材に取り付けられ、該ベース部材に作用する所定方向の力に応じた信号を出力する力検出手段と、
前記所定方向と前記ベルト部材の長手方向との成す角に応じた信号を出力する張力方向検出手段と、
を備えた張力検出装置。
【請求項２】
前記力検出手段の出力信号を前記張力方向検出手段の出力信号を用いて補正し、該補正信号を前記ベルト部材に作用する張力として出力する補正手段をさらに備えた、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、前記ベルト部材の張力を支持するベース部材と、前記ベース部材に取り付けられ、該ベース部材に作用する所定方向の力に応じた信号を出力する力検出手段と、前記所定方向と前記ベルト部材の長手方向との成す角に応じた信号を出力する張力方向検出手段と、を備えている。
【００１６】
請求項１記載の張力検出装置では、ベルト部材に長手方向の張力が作用すると、力検出手段が、この張力を支持することでベース部材に作用する所定方向の力に応じた信号を出力する。また、張力方向検出手段は、ベルト部材の長手方向すなわち張力作用方向が上記所定方向に対し成す角に応じた信号を出力する。
【００１７】
すなわち、力検出手段が張力または張力の分力を検出し、張力方向検出手段が力検出手段の検出した力の方向に対する実際の張力作用方向を検出する。このため、上記所定方向と張力方向とが一致していない場合でも、例えば、力検出手段が検出した分力をＴ、分力Ｔの作用方向に対する張力Ｆｔの作用方向の成す角をθとすれば、Ｆｔ∝Ｔ／ｃｏｓθとして張力Ｆｔの大きさに対応する値（電気的信号）を算出して得ることができる。以上のように、本張力検出装置では、張力方向検出手段によって検出した張力方向を張力の分力Ｔに対する補正信号として出力することで、電気的に接続された装置（外部装置を含む）にベルト部材の張力方向に依存しない正確な張力を算出せしめることができる。
【００１８】
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。なお、所定方向とベルト部材の長手方向との成す角に応じた信号は、例えば、該角の余角に応じた信号等を含むものであることは言うまでもない。
【００１９】
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、前記力検出手段の出力信号を前記張力方向検出手段の出力信号を用いて補正し、該補正信号を前記ベルト部材に作用する張力として出力する補正手段をさらに備えた、ことを特徴としている。
【００２０】
請求項２記載の張力検出装置では、例えば上記の如く分力Ｔと分力Ｔの方向に対する張力Ｆｔの作用方向の成す角をθとを用いてＦｔ∝Ｔ／ｃｏｓθとする補正を行なう補正手段を備えているため、張力Ｆｔの大きさに応じた精度の高い信号を出力することができる。また、電気的に接続される外部装置への出力信号を１つにすることができ、外部装置との接続が容易になる。
【００２１】
【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（Ａ）には、張力検出装置１０の該略全体構成が一部切欠いた正面図にて示されており、図１（Ｂ）には、張力検出装置１０が一部切欠いた側面図にて示されている。
【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。
【００２３】
図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に示される如く、張力検出装置１０は、ベース部材１４を備えている。ベース部材１４は、平板状に形成されると共に下端部が略直角に屈曲した取付部１４Ａを有し、該取付部１４Ａにおいて車体Ｂに固定的に取り付けられている。
【００２４】
また、ベース部材１４の上端部には、軸支持部材１６が固定されている。軸支持部材１６は、一対の脚板１６Ａが底板１６Ｂによって連結され正面視で上方に開口したコ字状に形成されており、底板１６Ｂにおいてベース部材１４の上端部に固着されている。この状態で、ベース部材１４の幅方向（板厚方向及び上下方向に直交する方向）と、一対の脚板１６Ａの対向方向とが一致している。
【００２５】
この軸支持部材１６の一対の脚板１６Ａには支軸１８が架け渡されており、支軸１８は、各脚板１６Ａに回転自在に支持されている。この支軸１８には、ウエビングベルト１２の一端部が係止されている。具体的には、ウエビングベルト１２の一端部には、該ウエビングベルト１２の折り返された端部を中間部に縫い付けて環状部１２Ａが形成されており、該環状部１２Ａに支軸１８が挿通されている。この状態では、ウエビングベルト１２の幅方向とベース部材１４の幅方向とが一致し、ベース部材１４の板厚方向中心線の延長線が支軸１８の軸心を通る配置となっている。
【００２６】
そして、支軸１８が一対の脚板１６Ａに架け渡されることで、ウエビングベルト１２に作用する張力Ｆｔが支軸１８及び軸支持部材１６を介してベース部材１４に支持されるようになっている。このベース部材１４の幅方向中央部には、力検出手段としての歪ゲージ２０が取り付けられている。歪ゲージ２０は、図１（Ｂ）に矢印Ａで示すベース部材１４の主面方向に沿って作用する力Ｔに応じた力検出信号Ｓｆを出力するようになっている。
【００２７】
また、支軸１８は、ウエビングベルト１２の環状部１２Ａの内面に固着しており、該支軸１８廻りの環状部１２Ａの回動に追従するようになっている。すなわち、支軸１８は、張力Ｆｔの作用方向（ウエビングベルト１２の長手方向）に応じて環状部１２Ａと共にその軸心廻りに回動する構成とされている。
【００２８】
さらに、張力検出装置１０は、支軸１８の一端部に固着されたマグネット２２を備えている。マグネット２２は、略円板状に形成され、一方の脚板１６Ａの外側で支軸１８と同軸的に配置されている。また、張力検出装置１０は、マグネット２２の角変位を検出する磁気センサ２４を備えている。
【００２９】
磁気センサ２４は、脚板１６Ａに固定されマグネット２２を覆うカバー２６の内面に固定されてマグネット２２に対向しており、マグネット２２の支軸１８廻りの角変位に応じた信号を出力するようになっている。本第１の実施の形態では、磁気センサ２４は、矢印Ａ方向に張力Ｆｔが作用する場合のマグネット２２の角位置を角基準位置として、該角基準位置に対するマグネット２２の角変位θに対応する角検出信号Ｓａを出力する構成とされている。すなわち、磁気センサ２４が出力する角検出信号Ｓａは、矢印Ａ方向に対する張力方向θに対応する。
【００３０】
なお、磁気センサ２４は、本第１の実施の形態では、磁気抵抗素子の磁気抵抗効果を利用したＭＲ（磁気抵抗）センサとされている。そして、マグネット２２と磁気センサ２４とが、本発明における張力方向検出手段に相当する。
【００３１】
以上説明した張力検出装置１０は、エアバッグＥＣＵ３０に電気的に接続されており、該エアバッグＥＣＵ３０に歪ゲージ２０の力検出信号Ｓｆ及び磁気センサ２４の角検出信号Ｓａをそれぞれ出力するようになっている。このエアバッグＥＣＵ３０は、力検出信号Ｓｆと角検出信号Ｓａとからウエビングベルト１２に作用する張力Ｆｔの大きさに対応した張力値Ｆ（∝Ｆｔ）を算出するようになっている。
【００３２】
具体的には、図２に示される如く、エアバッグＥＣＵ３０では、歪ゲージ２０から入力する力検出信号Ｓｆ、すなわちベース部材１４に作用する矢印Ａ方向の力Ｔと、磁気センサ２４から入力する角検出信号Ｓａすなわち張力方向θとを用いて、張力値Ｆを、Ｆ＝Ｔ／ｃｏｓθ（Ｆ＝Ｓｆ／ｃｏｓＳａ）として算出するようになっている。
【００３３】
さらに、エアバッグＥＣＵ３０は、張力値Ｆを予め設定された閾値と比較し、張力値Ｆ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。
【００３４】
次に、本第１の実施の形態の作用を説明する。
【００３５】
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、歪ゲージ２０が力検出信号ＳｆをエアバッグＥＣＵ３０に出力すると共に、磁気センサ２４が角検出信号ＳａをエアバッグＥＣＵ３０に出力する。
【００３６】
すなわち、エアバッグＥＣＵ３０には、張力Ｆｔを支持するベース部材１４の矢印Ａ方向の力Ｔに応じた力検出信号Ｓｆと、ウエビングベルト１２に作用している張力Ｆｔの作用方向θに応じた角検出信号Ｓａが入力される。
【００３７】
このエアバッグＥＣＵ３０は、力検出信号Ｓｆと角検出信号Ｓａとから、張力値Ｆを、Ｆ＝Ｔ／ｃｏｓθとして算出する。さらに、エアバッグＥＣＵ３０では、この張力値Ｆ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、張力値Ｆ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、張力値Ｆ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。
【００３８】
ここで、張力検出装置１０では、歪ゲージ２０が力検出信号Ｓｆを出力すると共に、磁気センサ２４が角検出信号Ｓａを出力するため、上記矢印Ａ方向と張力Ｆｔの作用方向とが一致していない場合でも、換言すれば、ベース部材１４に作用し歪ゲージ２０が検出する矢印Ａ方向の力Ｔが張力Ｆｔの分力に過ぎない場合であっても、張力方向θを分力Ｔに対する補正情報として出力することで、エアバッグＥＣＵ３０にＦ＝Ｔ／ｃｏｓθとして張力値Ｆ（電気的信号）を算出せしめることができる。すなわち、張力検出装置１０は、外部装置であるエアバッグＥＣＵ３０に、ウエビングベルト１２の張力方向に依存せず張力Ｆｔの大きさに正確に対応する正確な張力値Ｆを算出せしめることができる。
【００３９】
このように、本第１の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に作用する張力を精度良く検出させることができる。
【００４０】
また、張力検出装置１０は、ベース部材１４の主面方向に対するウエビングベルト１２の張力方向θを検出するマグネット２２及び磁気センサ２４を備えたため、例えば、乗員を拘束したウエビングベルト１２とチャイルドシートを装着保持したウエビングベルト１２とで張力方向θが異なる場合には、該張力方向θを補助情報（例えば、張力値Ｆが閾値と近い場合の補助情報）としても用いることで、チャイルドシート装着の有無を一層確実に検出させることも可能である。
【００４１】
次に、本発明の第２の実施の形態に係る張力検出装置４０について、図３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。
【００４２】
図２には、張力検出装置４０が図１（Ａ）に対応する正面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４０は、補正手段としての演算部４２を備えている点で、歪ゲージ２０及び磁気センサ２４の出力信号が外部装置であるエアバッグＥＣＵ３０に出力される張力検出装置１０とは異なる。
【００４３】
すなわち、演算部４２は、歪ゲージ２０及び磁気センサ２４とそれぞれ電気的に接続されている。そして、演算部４２は、それぞれ入力された力検出信号Ｓｆ及び角検出信号Ｓａから、張力Ｆｔの大きさに正確に対応する張力値Ｆ（∝Ｆｔ）をＦ＝Ｔ／ｃｏｓθとして演算により得るようになっている。また、演算部４２は、エアバッグＥＣＵ３０とも電気的に接続されており、該エアバッグＥＣＵ３０に張力値Ｆ（及び、補助情報としての張力方向θ）を出力する構成である。
【００４４】
なお、本第２の実施の形態に係るエアバッグＥＣＵ３０は、上記演算部４２の機能に相当する機能、すなわち張力値Ｆを算出する機能を有しない点を除き、上記実施の形態に係るエアバッグＥＣＵ３０と全く同様に構成されている。
【００４５】
本第２の実施の形態に係る張力検出装置４０は、上記の通りウエビングベルトの長手方向に作用する張力Ｆｔに正確に応じた張力値Ｆを、外部装置であるエアバッグＥＣＵ３０に出力することができる。このように、本第２の実施の形態に係る張力検出装置４０では、ウエビングベルト１２に作用する張力を精度良く検出することができ、且つ検出した張力を直接的に外部装置に出力することができる。このため、張力検出装置４０は、張力Ｆｔに応じた信号のみを出力する通常の張力センサと同様に取り扱うことができ、エアバッグＥＣＵ３０側に演算部４２に相当する演算機能を設ける必要がない。また、演算部４２とエアバッグＥＣＵ３０とを結ぶ配線数の増加を防止することができる。
【００４６】
なお、上記各実施の形態では、ベース部材１４に作用する矢印Ａの力を検出する力検出手段として歪ゲージ２０を備えた構成としたが、本発明はこれに限定されず、例えば、ベース部材１４を矢印Ａ方向に接離可能な２部材に分割し、該接離によって押圧される荷重センサや弾性的に連結された上記２部材の接離を検出する距離センサ等を力検出手段として用いることができる。
【００４７】
さらに、上記各実施の形態では、ウエビングベルト１２の張力方向の変化に追従して軸廻りに回動する支軸１８に設けたマグネット２２と磁気センサ２４とで張力方向検出手段を構成したが、本発明はこれに限定されず、例えば、張力方向検出手段として、光電式の回転検出器を用いても良く、車体Ｂの所定点に対するウエビングベルト１２の特定部位の位置を検出する位置（距離）センサを用いても良い。後者の場合、単にベース部材１４にベルト幅に対応した長孔を形成し該孔縁にウエビングベルト１２を係止することで、支軸１８及び軸支持部材１６を不要とすることも可能である。
【００４８】
さらにまた、上記各実施の形態では、磁気センサ２４が矢印Ａ方向に対する張力方向θに応じた角検出信号Ｓａを出力する構成としたが、本発明はこれに限定されず、例えば、磁気センサ２４等は、図１（Ｂ）紙面で矢印Ａ方向に直交する方向に対する張力方向α（角θの余角）に応じた信号を出力しても良く、他の角位置を基準として張力方向を定めても良い。なお、張力方向αを用いる場合、張力値Ｆは、Ｆ＝Ｔ／ｓｉｎαとして算出すれば良い。
【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図であって、（Ａ）は一部切欠いた正面図、（Ｂ）は一部切欠いた側面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る張力検出装置によって検出される力と張力方向との関係を示す線図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係る張力検出装置を示す図１（Ａ）に対応する正面図である。
【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    ベース部材
２０    歪ゲージ（力検出手段）
２２    マグネット（張力方向検出手段）
２４    磁気センサ（張力方向検出手段）
４０    張力検出装置
４２    演算部（補正手段）
【図１】
2005017008.tif 000003
【図２】
2005017008.tif 000004
【図３】
2005017008.tif 000005