JP4442341B2 - シートベルト張力検出装置 - Google Patents

Description

本発明はシートベルトを乗り物に固定するアンカー部に設置してシートベルトにかかる張力を検出するシートベルト張力検出装置に関するものである。

シートベルトの張力を検出する装置の従来例としては、シートベルト張力検出装置のシートベルト取り付け部に、シートベルトの張力が作用する板バネが設けられ、この板バネには歪みゲージが貼られており、シートベルトの張力に応じて変形する板バネの歪みからシートベルトの張力を検出する構成となっていた。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１、特許文献２が知られている。
米国特許第５９９６４２１号明細書 特開２００１−３５４１１４号公報

シートベルト張力検出装置においては、より小型、低コストで高性能あるいは耐久性に優れ、故障診断機能を備えたものが求められているが、上記従来の構成ではレバー式のてこの原理を利用するために高さが必要であり、小型で低背化にすることが難しいという課題があった。

本発明は小型、低コストで張力検出の高精度化あるいは耐久性に優れ、検出装置の故障診断を行うことができる等の利点を有するシートベルト張力検出装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は以下の構成を有する。

本発明の請求項１に記載の発明は、乗り物の構造体への連結部を有するアンカー連結部材と、シートベルトへの連結部を有するシートベルト連結部材と、前記両部材間を弾性的に連結してシートベルトにかかる張力を伝達する弾性連結機構と、この弾性連結機構にかかる力を伝達するセンサ押圧部と、このセンサ押圧部に加わる力を検出する前記アンカー連結部材と一体に設けられた歪センサと歪出力処理回路と、前記アンカー連結部材を覆うカバーを具備し、前記シートベルト連結部材と弾性連結機構とセンサ押圧部と歪センサが同一直線上に配置されているので、低背化による薄型化が可能となり、また各部材間の摩擦の影響が少ないため、より高精度にシートベルトの張力を検出することができるという作用効果が得られる。また、シートベルト連結部材の四隅の厚み方向に半円柱状の突起を設けることにより、例えばシートベルト連結部材をシートベルト張力検出装置の上から見たときに、左右の回転方向に対してのズレがなく、シートベルトにかかる張力を確実にロスすることなく歪センサに伝えることができるので、高精度にシートベルトの張力を検出することができるという作用効果が得られる。

本発明の請求項２に記載の発明は、乗り物の構造体への連結部を有するアンカー連結部材と、シートベルトへの連結部を有するシートベルト連結部材と、前記両部材間を弾性的に連結してシートベルトにかかる張力を伝達する弾性連結機構と、この弾性連結機構にかかる力を伝達するセンサ押圧部と、このセンサ押圧部に加わる力を検出する前記アンカー連結部材と一体に設けられた歪センサと歪出力処理回路と、前記アンカー連結部材を覆うカバーを具備し、前記シートベルト連結部材と弾性連結機構とセンサ押圧部と歪センサが同一直線上に配置されているので、低背化による薄型化が可能となり、また各部材間の摩擦の影響が少ないため、より高精度にシートベルトの張力を検出することができるという作用効果が得られる。また、カバー内側の上下面に少なくとも２つ以上の半円柱状の突起をカバー長手方向に設けることにより、左右の回転方向に対してのズレを防ぎ、シートベルトにかかる張力を確実にロスすることなく歪センサに伝えることができるので、高精度にシートベルトの張力を検出することができるという作用効果が得られる。

本発明の請求項３に記載の発明は、特に弾性連結機構を圧縮コイルバネで構成しており、バネ特性を利用することにより高精度に引張り力を制御することができ、より高精度にシートベルトの張力を検出することができるという作用効果が得られる。

本発明の請求項４に記載の発明は、アンカー連結部材のスライド凸部上に設けたストッパーで歪センサの有効検出領域を規制するように構成したもので、例えば、規定範囲外の大きな力が歪センサに加わっても、ストッパーを設けることによって歪センサの検出範囲を制限できるので、歪センサの耐久性を向上できる。また、歪センサの有効検出領域がス
トッパーによって規制されているので、検出範囲外の領域の出力を示すことは、検出装置に何らかの異常が起きたと判断することができるため、検出装置の故障診断を行うことができるという作用効果が得られる。

本発明の請求項５に記載の発明は、歪センサを平面板状に構成し、その一部に鋭角部を設けることによって、歪センサの一部を局部的に歪変形させることができ歪出力がばらつくことなく大きくとることができるため、高精度な張力の検出が可能になるという作用効果が得られる。

本発明の請求項６に記載の発明は、平面板状の歪センサの中心を固定し、その両端部にシートベルトにかかる張力が水平に加わるように構成することにより、歪センサの付け根部分の同一面上に引張および圧縮部分を設けることができるので歪センサの出力を高分解能で容易に得ることができるという作用効果が得られる。

本発明の請求項７に記載の発明は、シートベルト連結部材のシートベルトが固定される部分を湾曲させた構成にすることによって、張力が分散されるのを防ぎ、湾曲部分の中心に張力を集中させることができるので、高精度にシートベルト張力を検出することができるという作用効果が得られる。

本発明によれば、低背化、高精度化が可能であり、さらに検出装置の故障診断を行うことができる等の利点を有するシートベルト張力検出装置を提供できるという効果を奏するものである。

図１は本発明の実施の形態におけるシートベルト張力検出装置（シートベルトテンションセンサ）の全体構成を示す斜視図である。

図１において、シートベルト張力検出装置１は、歪センサ１０と歪出力処理回路１１と一体構造からなるアンカー連結部材３に、まずセンサ押圧部６が歪センサ１０の両端にシートベルト張力を与えるべく歪センサを挟むように挿入され、続いて弾性連結機構５が挿入される。この弾性連結機構５には圧縮コイルバネが用いられる。そして、シートベルト連結部材４が弾性連結機構５を介してアンカー連結部材３に挿入され、シートベルト連結部材４と弾性連結機構５とセンサ押圧部６と歪センサ１０は同一直線上になるように配置されている。またカバー７はシートベルト２がシートベルト連結部材４に接して取り付けられるように上下面には角穴を設けてシートベルト張力検出装置１を覆い、さらにカバーフタ８でカバー７のアンカー連結部材３の挿入部面を覆ってカバー７と一体化している。

このようにして構成されたシートベルト張力検出装置１は、アンカー連結部材３のネジ穴１３を介して車体とボルトで固定される。そしてこの状態においてシートベルト２が引っ張られると、その張力によってシートベルト連結部材４がアンカー連結部材３をスライドしながら弾性連結機構５を介してセンサ押圧部６に加わり、最終的に歪センサ１０にその力が伝達されるようになっている。

以下、シートベルト張力検出装置１の各部の詳細について説明する。

図２は本発明の実施の形態におけるシートベルト張力検出装置１のアンカー連結部材３を示す図である。図２（Ａ）はその平面図、図２（Ｂ）はその断面図である。図２（Ａ）に示すようにアンカー連結部材３は平板状のステンレス鋼材をプレス加工したものであり、このプレス加工により歪センサ１０とスライド凸部１２ａ、１２ｂとストッパー１４ａ、１４ｂとネジ穴１３が形成される。そして歪センサ１０の部分には、平面上に幾つかの印刷工程と焼成工程を経て、歪抵抗体が形成され、さらに同時にこれらの歪抵抗体からの信号を増幅して最終的に歪量を検出できるように処理する歪出力処理回路１１が形成される。この工程によって、アンカー連結部材３に歪センサ１０と歪出力処理回路１１を一体に形成することができるため、低背化でかつ低コスト化に有利なものとなる。また、アンカー連結部材３のストッパー１４ａ、１４ｂはスライド凸部１２ａ、１２ｂの上面の一部にそれぞれ設けられ、図２（Ｂ）に示すようにストッパー１４ａ、１４ｂは上側に凸部になっており、これによってシートベルト連結部材４がスライド凸部１２ａ、１２ｂをスライドする際、ストッパー１４ａ、１４ｂによって妨げられるようになっている。この理由としては、車の衝突時においてシートベルト２に特に過大な張力が加わった時に、シートベルト連結部材４と弾性連結機構５を介してセンサ押圧部６から伝わる張力によって歪センサ１０が破壊してしまう恐れがあるので、歪センサ１０の有効検出領域を規制するようにストッパー１４ａ、１４ｂが配置されている。このような構成にすることによって歪センサ１０の耐久性を向上できる。また、歪センサ１０の有効検出領域がストッパー１４ａ、１４ｂによって規制されているので、検出範囲外の領域の出力を示すことは、検出装置に何らかの異常が起きたと判断することができ、故障診断を行うことができるという作用効果が得られるものである。

図３に歪センサ１０のシートベルト張力時における説明図を示す。例えば、図１においてシートベルト２が張力Ｗで引っ張られるとシートベルト連結部材４から弾性連結機構５を介してセンサ押圧部６から歪センサ１０にシートベルト張力Ｗが加わる。これを詳細に図３に示すと、歪センサ１０の両端部にはそれぞれＷ／２のシートベルト張力が加わる。この時、同一平面上において斜線の部分には引張り応力が加わるようになっており、そこには歪抵抗体Ｒａ、Ｒｃがそれぞれ形成されている。一方縦縞線の部分には圧縮応力が加わるようになっていて、そこには歪抵抗体Ｒｂ、Ｒｄがそれぞれ形成されている。一般的に歪抵抗体は引張り応力時には抵抗値が増大し、逆に圧縮応力時には抵抗値が減少する。また歪センサ１０に鋭角部１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄを設けることによって、それぞれの鋭角部１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄの周辺に応力集中をさせることができるので、その場所に設けられた歪抵抗体Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃ、Ｒｄの応力による抵抗値のバラツキを低減させることができる。したがって、この時歪抵抗体Ｒａ、Ｒｃは抵抗値が増大し、逆に歪抵抗体Ｒｂ、Ｒｄの抵抗値は減少することになるので、これらを図４に示す回路構成の歪出力処理回路１１で処理することにより、効率良く高感度な出力を得ることができバラツキの小さい高精度なシートベルトの張力を検出することが可能となる。

図５はシートベルト張力検出装置１のシートベルト連結部材４を示す図である。図５（Ａ）はその斜視図、図５（Ｂ）はその断面図を示す。図５（Ａ）において、シートベルト押圧部２２は湾曲形状になっており、これによってシートベルト２が引っ張られる際にシートベルト押圧部２２の湾曲部の中心方向にシートベルトが集まり、張力がシートベルト押圧部２２の湾曲部分の中心に集中する。したがってシートベルト張力が歪センサ１０に伝達される際のバラツキは小さくなり、高精度な歪検出が可能となる。また、シートベルト連結部材４の側面にあるスライド凹部２４ａ、２４ｂはアンカー連結部材３のスライド凸部１２ａ、１２ｂ上をスライドするものである。この時シートベルト連結部材４の四隅の角部に設けた突起部２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄは、厚み方向に半円柱の形状になっていて、その表面は滑りやすい形状になっている。そして、これらはアンカー連結部材３にあいた四角穴の内側側面部にそれぞれ接触するようになっている。これによりシートベルト連結部材４がアンカー連結部材３をスライドする際に、進行方向に向かって左右に回転することなく、また摩擦の影響もほとんど受けないので、シートベルト張力を確実にロスすることなく歪センサ１０に伝達することができるので、高精度なシートベルト張力を検出することが可能となる。

また図５（Ｂ）は、シートベルト連結部材４の長手方向の断面図である。挿入孔２３は２段の孔になっており、弾性連結機構５である圧縮コイルバネと図８に示すセンサ押圧部６の軸４１が挿入され、弾性連結機構５の圧縮コイルバネが圧縮されると軸４１が２段に設けた小さい方の孔へ張力検出範囲内で伸びるようになっている。センサ押圧部６から加わる歪センサ１０の張力は圧縮コイルバネからなる弾性連結機構５の特性によって制御される。また張力検出範囲を超えると、２段に設けた小さい方の孔の先端には壁があるので、軸４１はその壁で妨げられてそれ以上伸びることができないようになっており、歪センサ１０を保護するような構成になっている。また、これにより検出範囲外の領域の出力を示すことは、検出装置に何らかの異常が起きたと判断することができるため、検出装置の故障診断を行うことができるという作用効果が得られるものである。

図６はシートベルト張力検出装置１の圧縮コイルバネからなる弾性連結機構５を示す平面図である。この圧縮コイルバネからなる弾性連結機構５の諸元は、例えば材質ＳＷＰ−Ａ、線径１．５ｍｍ、バネ外径９．５ｍｍ、バネ長１５ｍｍ、有効巻数５、バネ定数２０Ｎ／ｍｍ、初張力０Ｎ、バネピッチ間３ｍｍにしてあり、約６ｍｍの範囲で圧縮コイルバネが伸縮し図７に示すような特性となる。この圧縮コイルバネからなる弾性連結機構５は、図１に示すようにシートベルト連結部材４とセンサ押圧部６を連結し最終的に歪センサ１０にシートベルト張力を伝達するもので、弾性連結機構５の圧縮コイルバネの特性に応じて圧縮される。したがって、図７に示すように、斜線の範囲では圧縮コイルバネはバネの圧縮長さに対して比例的にシートベルト張力を歪センサ１０に伝達することができるが、バネの圧縮長さが６ｍｍを超えると、歪センサ１０には最大１２０Ｎ以上を超える張力は加わらないようになっているので歪センサ１０の耐久性を向上できる。また、検出範囲外の領域の出力を示すことは検出装置に何らかの異常が起きたと判断することができるため、検出装置の故障診断を行うことができるという作用効果が得られるものである。

図８はシートベルト張力検出装置１のセンサ押圧部６を示す斜視図である。センサ押圧部６は例えば金型鋳造で作られ、材料は鉄、あるいはステンレス鋼で、コの字状の軸受け４３と軸４１が一体化し、軸受け４３においては挟み込み部４２ａ、４２ｂが設けられた構成になっている。この挟み込み部４２ａ、４２ｂは、歪センサ１０の両端部を挟むように凹状でかつ凹部の先端は円形になっているので、歪センサ１０を挟み込む際、歪センサ１０と挟み込み部４２ａ、４２ｂの接点部で摩擦等の影響を受けないようになっている。さらにはシートベルト張力が歪センサ１０に加わる際に、歪センサ１０を挟み込むことによって歪センサ１０が回転したりねじれたりせずに水平に誤差なく伝達することができるため、高精度なシートベルト張力を検出することが可能となる。

また図９はシートベルト張力検出装置１を覆うカバー７の斜視図である。カバー７は例えばＡＢＳなどの樹脂成型により形成され、まず上下面にはシートベルト２を通すための角穴５１ａ、５１ｂが設けられ、カバー７の内側には、アンカー連結部材３の外周辺をスライドさせて固定するためのスライド部５２ａ、５２ｂがあり、またシートベルト連結部材４の回転を抑制するために半円状の突起部５３ａ、５３ｂ、５３ｃ、５３ｄが設けられ、さらにはカバーフタ８の突起６３ａ、６３ｂを固定するための挿入穴５４ａ、５４ｂが上下に設けられている。さらに詳細に説明すると、まずスライド部５２ａ、５２ｂは凹部がカバー７の長手方向の端から端まで配置されており、アンカー連結部材３の外周辺が挟まるように固定される。また、突起部５３ａ、５３ｂ、５３ｃ、５３ｄは、半円柱形状になっていて角穴５１ａ、５１ｂを除きカバー７の長手方向の端から端まで配置されており、シートベルト連結部材４がアンカー連結部材３をスライドする際に突起部５３ａ、５３ｂ、５３ｃ、５３ｄはシートベルト連結部材４の上下面に接触するようになっていてシートベルト連結部材４が回転あるいは上下に移動しないように防止するようになっており、シートベルト張力が確実にロスすることなく歪センサ１０に伝わるようになるので高精度なシートベルト張力を検出することが可能となる。

図１０はシートベルト張力検出装置１のカバーフタ８を示す斜視図である。カバーフタ８は例えばカバー７と同様にＡＢＳなどの樹脂成型により形成されたもので、ストッパー６１ａ、６１ｂと孔６２と突起６３ａ、６３ｂが設けられている。ストッパー６１ａ、６１ｂは、シートベルト連結部材４が弾性連結機構５の反力によってシートベルト２の張力方向と逆な方向に位置ズレするのを防ぐために設けたもので、例えば図１に示すようにシートベルト２が引っ張られ弾性連結機構５の圧縮コイルバネが圧縮された状態からその張力が開放された時に、圧縮コイルバネの反力によってシートベルト連結部材４がシートベルトの張力方向と逆に動いてしまいアンカー連結部材３から離脱しようとするのを未然に防ぐためのものである。また、孔６２はアンカー連結部材３を通すためのものであり、突起６３ａ、６３ｂはカバー７と一体化させるために、カバー７の穴５４ａ、５４ｂに挿入され固定される。

本発明にかかるシートベルト張力検出装置は低背化、高精度化が可能であり、さらに検出装置の故障診断を行うことができるシートベルト張力検出装置を提供できるものであり、シートベルトを乗り物に固定するアンカー部に設置してベルトにかかる張力を検出する車両のシートベルト張力検出装置などに有用である。

本発明の実施の形態におけるシートベルト張力検出装置の全体構成を示す斜視図 （Ａ）同シートベルト張力検出装置のアンカー連結部材を示す正面図、（Ｂ）同断面図 同シートベルト張力検出装置の歪センサのシートベルト張力時における説明図 同シートベルト張力検出装置の歪出力処理回路の回路構成を示す概略図 （Ａ）同シートベルト張力検出装置のシートベルト連結部材を説明するための斜視図、（Ｂ）同断面図 同シートベルト張力検出装置の圧縮コイルバネからなる弾性連結機構を示す平面図 同シートベルト張力検出装置の圧縮コイルバネからなる弾性連結機構の特性を示す図 同シートベルト張力検出装置のセンサ押圧部を示す斜視図 同シートベルト張力検出装置のカバーを示す斜視図 同シートベルト張力検出装置のカバーフタを示す斜視図

符号の説明

１ シートベルト張力検出装置
２ シートベルト
３ アンカー連結部材
４ シートベルト連結部材
５ 弾性連結機構
６ センサ押圧部
７ カバー
８ カバーフタ
１０ 歪センサ
１１ 歪出力処理回路
１２ａ、１２ｂ スライド凸部
１３ ネジ穴
１４ａ、１４ｂ ストッパー
１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ 鋭角部
２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ 突起部
２２ シートベルト押圧部
２３ 挿入孔
２４ａ、２４ｂ スライド凹部
４１ 軸
４２ａ、４２ｂ 挟み込み部
４３ 軸受け
５１ａ、５１ｂ 角穴
５２ａ、５２ｂ スライド部
５３ａ、５３ｂ、５３ｃ、５３ｄ 突起部
５４ａ、５４ｂ 挿入穴
６１ａ、６１ｂ ストッパー
６２ 孔
６３ａ、６３ｂ 突起

Claims (7)

1. 乗り物の構造体への連結部を有するアンカー連結部材と、シートベルトへの連結部を有するシートベルト連結部材と、前記両部材間を弾性的に連結してシートベルトにかかる張力を伝達する弾性連結機構と、この弾性連結機構にかかる力を伝達するセンサ押圧部と、このセンサ押圧部に加わる力を検出する前記アンカー連結部材と一体に設けられた歪センサと歪出力処理回路と、前記アンカー連結部材を覆うカバーを具備し、前記シートベルト連結部材と弾性連結機構とセンサ押圧部と歪センサを同一直線上に配置するとともに、シートベルト連結部材の四隅の厚み方向に半円柱状の突起を構成したシートベルト張力検出装置。
2. 乗り物の構造体への連結部を有するアンカー連結部材と、シートベルトへの連結部を有するシートベルト連結部材と、前記両部材間を弾性的に連結してシートベルトにかかる張力を伝達する弾性連結機構と、この弾性連結機構にかかる力を伝達するセンサ押圧部と、このセンサ押圧部に加わる力を検出する前記アンカー連結部材と一体に設けられた歪センサと歪出力処理回路と、前記アンカー連結部材を覆うカバーを具備し、前記シートベルト連結部材と弾性連結機構とセンサ押圧部と歪センサを同一直線上に配置するとともに、カバー内側の上下面に少なくとも２つ以上の半円柱状の突起をカバー長手方向に設けたシートベルト張力検出装置。
3. 弾性連結機構を圧縮コイルバネで構成した請求項１または請求項２に記載のシートベルト張力検出装置。
4. 歪センサの有効検出領域をアンカー連結部材に設けたストッパーで規制されるように構成した請求項１または請求項２に記載のシートベルト張力検出装置。
5. 歪センサを平面板状に構成し、その一部に鋭角部を設けた請求項１または請求項２に記載のシートベルト張力検出装置。
6. 平面板状の歪センサの中心を固定し、その両端部にシートベルトにかかる張力が水平に加わるような構成とした請求項５に記載のシートベルト張力検出装置。
7. シートベルト連結部材のシートベルトが固定される部分を湾曲させた構成とした請求項１に記載のシートベルト張力検出装置。

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