JP2005017008A - Apparatus for detecting tensile force - Google Patents

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JP2005017008A
JP2005017008A JP2003179224A JP2003179224A JP2005017008A JP 2005017008 A JP2005017008 A JP 2005017008A JP 2003179224 A JP2003179224 A JP 2003179224A JP 2003179224 A JP2003179224 A JP 2003179224A JP 2005017008 A JP2005017008 A JP 2005017008A
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Japan
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tension
belt
base member
force
acting
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Kunihiko Izumida
州彦 泉田
Masakata Kanbe
正方 神戸
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Tokai Rika Co Ltd
Original Assignee
Tokai Rika Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To acquire a tensile force detecting apparatus capable of accurately detecting the tensile force acting on a belt member. <P>SOLUTION: The tensile force detecting apparatus 10 is provided with a base member 14 for supporting the tensile force of a webbing belt 12, acting via a spindle 18 and a bearing member 16; a distortion gauge 20 mounted to the base member 14 for outputting a signal corresponding to the force of the base member 14 in the direction of arrow A; and a magnetic sensor 24 for detecting the angular displacements of a magnet 22 and the magnet 20 rotated with the spindle 18, in such a way as to follow attitude changes to the base member 14 of the webbing belt 12. By correcting the output of the distortion gauge 20 using an angle θ, formed by the direction of the tensile force with respect to the direction of the arrow A, the output of the magnetic sensor 24, it becomes possible to accurately detect the tensile force, regardless of the direction of its action. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【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)
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a tension detection device that detects the tension of a belt member such as a webbing belt constituting a seat belt device of a vehicle.
[0002]
[Prior art]
A vehicle such as an automobile is equipped with a so-called seat belt device that restrains the body of an occupant seated in a seat with a long belt-like webbing belt. In addition, when the vehicle suddenly decelerates, the vehicle is inflated and deployed in front of the occupant seated in the seat, and the body of the occupant trying to move to the vehicle front side by inertia A so-called airbag device is mounted.
[0003]
In addition, the above-described seat belt device may be used not only for restraining a passenger's body but also for fixing a child seat for a child occupant seated on the seat, for example.
[0004]
By the way, when the child seat is fixed on the seat, it is preferable that the airbag device corresponding to the seat with the child seat fixed does not operate. For this reason, the vehicle is usually provided with a switch for prohibiting the operation of the airbag device, and when the child seat is fixed to the seat, the driver operates the switch to operate the airbag device. It is forbidden. However, in the configuration including such a manually operated switch, the switch operation must be performed every time the child seat is attached / detached, and the switch operation is complicated.
[0005]
Therefore, there is a need for a detection device for automatically detecting the presence or absence of a child seat and prohibiting the operation of the airbag device. A seat belt tension measuring device (hereinafter referred to as a tension detecting device) that detects whether or not a child seat is attached based on the tension acting on the webbing belt is known (see, for example, Patent Document 1).
[0006]
That is, in the seat belt device, when the occupant normally wears the webbing belt, the webbing belt restrains the occupant loosely in order to relax the sense of restraint of the occupant, and the tension acting on the webbing belt is small. On the other hand, in a state where the child seat is mounted, the seat belt device firmly holds and holds the child seat in order to prevent the child seat from moving due to vehicle acceleration, and the tension acting on the webbing belt is large. For this reason, the presence or absence of the child seat can be detected by the magnitude of the tension acting on the webbing belt.
[0007]
The tension detecting device described in Patent Document 1 is installed in the anchor portion of the seat belt device, and in order to detect the tension acting on the webbing belt, the anchor connecting member and the webbing connecting member can be slid by the tension. The sensor plate is pressed and deformed by connecting and rotating an arm spring by the slide, and the deformation is measured by a strain gauge. The output of this strain gauge corresponds to the webbing tension.
[0008]
However, in this tension detecting device, the webbing connecting member is allowed to slide only along the surface direction of the anchor connecting member fixed to the vehicle body and cannot follow the tension direction of the webbing. When the directions do not coincide with each other, only the component force of the tension is measured, and there is a problem that an accurate tension cannot be detected.
[0009]
There is also known a configuration in which a strain gauge is attached to a metal plate that is installed in an anchor portion of a seat belt device and is fixed to a vehicle body at one end and on which a webbing belt is wound at the other end (for example, Patent Documents). In this case as well, when the surface direction of the metal plate (the strain gauge sensitivity direction) and the tension direction do not match, only the component force of the tension is measured, and an accurate tension is detected. There was a problem that could not.
[0010]
Therefore, a configuration in which the webbing connecting member and the metal plate (base member) are supported so as to be angularly displaceable following the change in the tension direction of the webbing belt so that the surface direction thereof coincides with the tension direction of the webbing belt is considered. (For example, see Patent Document 3). In this configuration, since the base member provided with the strain gauge and the like is pulled in the substantially plane direction by the tension, the tension of the webbing belt can be detected with relatively high accuracy.
[0011]
However, in the configuration described in Patent Document 3, the base member is held along a predetermined direction by the urging force of the web washer or the coil spring, and is angularly displaced against the urging force, thereby causing the tension of the webbing belt. In order to follow the direction, in other words, a part of the tension (component force) is used to resist the urging force in a direction different from the tension direction, so that the surface direction of the base member can be completely matched with the tension direction. Can not. Further, since the flat base member is angularly displaced with respect to the vehicle body, it is difficult to set the displacement amount (angle) large. As a result, the base member is poorly tracked in the tension direction, and there is a limit to improving the tension detection accuracy.
[0012]
[Patent Document 1]
JP 2002-206978 A [Patent Document 2]
US Patent Application Publication No. 2002 / 0043795A1 [Patent Document 3]
Japanese Patent Laid-Open No. 2002-225676
[Problems to be solved by the invention]
As described above, the conventional tension detecting device may not be able to detect the tension acting on the webbing belt with high accuracy, and it is desired to detect the tension with high accuracy regardless of the direction of the operation.
[0014]
In view of the above fact, an object of the present invention is to obtain a tension detecting device capable of accurately detecting the tension acting on the belt member.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a tension detecting device according to a first aspect of the present invention is a tension detecting device for detecting a tension acting in the longitudinal direction of a belt-like belt member, and a base for supporting the tension of the belt member. A member, a force detecting means attached to the base member and outputting a signal corresponding to a force in a predetermined direction acting on the base member, and a signal corresponding to an angle formed by the predetermined direction and the longitudinal direction of the belt member Tension direction detecting means for outputting.
[0016]
In the tension detection device according to the first aspect, when a longitudinal tension acts on the belt member, the force detection means outputs a signal corresponding to the force in a predetermined direction acting on the base member by supporting the tension. The tension direction detecting means outputs a signal corresponding to the angle formed by the longitudinal direction of the belt member, that is, the tension acting direction with respect to the predetermined direction.
[0017]
That is, the force detection unit detects the tension or the component force of the tension, and the tension direction detection unit detects the actual direction of the tension applied to the direction of the force detected by the force detection unit. Therefore, even when the predetermined direction and the tension direction do not coincide, for example, the component force detected by the force detection means is T, and the angle formed by the direction of application of the tension Ft with respect to the direction of application of the component force T is θ. For example, a value (electrical signal) corresponding to the magnitude of the tension Ft can be calculated as Ft∝T / cos θ. As described above, in the tension detection device, the tension direction detected by the tension direction detection means is output as a correction signal for the tension component force T, so that the belt can be connected to an electrically connected device (including an external device). It is possible to calculate an accurate tension independent of the tension direction of the member.
[0018]
Thus, in the tension detection device according to the first aspect, the tension acting on the belt member can be detected with high accuracy. Needless to say, the signal corresponding to the angle formed by the predetermined direction and the longitudinal direction of the belt member includes, for example, a signal corresponding to the remainder of the angle.
[0019]
According to a second aspect of the present invention, there is provided the tension detecting device according to the first aspect, wherein the output signal of the force detecting means is corrected using the output signal of the tension direction detecting means, and the correction signal is It is further characterized by further comprising correction means for outputting as tension acting on the belt member.
[0020]
In the tension detecting device according to claim 2, for example, as described above, the correction means for correcting to Ft∝T / cos θ by using θ as an angle formed by the component force T and the acting direction of the tension Ft with respect to the direction of the component force T. Therefore, a highly accurate signal according to the magnitude of the tension Ft can be output. In addition, the number of output signals to the external device to be electrically connected can be made one, and the connection with the external device becomes easy.
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
A tension detection apparatus 10 according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1A is a front view showing the substantially entire configuration of the tension detecting device 10 partially cut away, and FIG. 1B is a side view showing the tension detecting device 10 partially cut away. Is shown.
[0022]
The tension detecting device 10 is applied to, for example, a three-point seat belt device mounted on a vehicle such as an automobile. The tension detecting device 10 is disposed in an anchor portion of the seat belt device and acts on an occupant restraining webbing belt 12. The tension Ft in the longitudinal direction of the webbing belt 12 is detected.
[0023]
As shown in FIGS. 1A and 1B, the tension detection device 10 includes a base member 14. The base member 14 has a mounting portion 14A that is formed in a flat plate shape and has a lower end bent at a substantially right angle, and is fixedly attached to the vehicle body B at the mounting portion 14A.
[0024]
A shaft support member 16 is fixed to the upper end portion of the base member 14. The shaft support member 16 is formed in a U-shape in which a pair of leg plates 16A are connected by a bottom plate 16B and opened upward in a front view, and is fixed to the upper end portion of the base member 14 in the bottom plate 16B. In this state, the width direction of the base member 14 (direction perpendicular to the plate thickness direction and the vertical direction) and the opposing direction of the pair of leg plates 16A coincide.
[0025]
A support shaft 18 is bridged between a pair of leg plates 16A of the shaft support member 16, and the support shaft 18 is rotatably supported by each leg plate 16A. One end of the webbing belt 12 is locked to the support shaft 18. Specifically, an annular portion 12A is formed at one end portion of the webbing belt 12 by sewing the folded end portion of the webbing belt 12 to an intermediate portion, and the support shaft 18 is inserted into the annular portion 12A. Has been. In this state, the width direction of the webbing belt 12 coincides with the width direction of the base member 14, and an extension of the center line in the plate thickness direction of the base member 14 passes through the axis of the support shaft 18.
[0026]
The support shaft 18 is bridged between the pair of leg plates 16 </ b> A, so that the tension Ft acting on the webbing belt 12 is supported by the base member 14 via the support shaft 18 and the shaft support member 16. A strain gauge 20 as a force detection means is attached to the central portion of the base member 14 in the width direction. The strain gauge 20 outputs a force detection signal Sf corresponding to the force T acting along the main surface direction of the base member 14 indicated by an arrow A in FIG.
[0027]
The support shaft 18 is fixed to the inner surface of the annular portion 12A of the webbing belt 12 so as to follow the rotation of the annular portion 12A around the support shaft 18. That is, the support shaft 18 is configured to rotate around its axis along with the annular portion 12A in accordance with the direction of application of the tension Ft (the longitudinal direction of the webbing belt 12).
[0028]
Further, the tension detection device 10 includes a magnet 22 fixed to one end of the support shaft 18. The magnet 22 is formed in a substantially disc shape, and is disposed coaxially with the support shaft 18 outside the one leg plate 16A. The tension detection device 10 includes a magnetic sensor 24 that detects angular displacement of the magnet 22.
[0029]
The magnetic sensor 24 is fixed to the inner surface of a cover 26 that is fixed to the leg plate 16A and covers the magnet 22, and faces the magnet 22. The magnetic sensor 24 outputs a signal corresponding to the angular displacement around the support shaft 18 of the magnet 22. ing. In the first embodiment, the magnetic sensor 24 uses the angular position of the magnet 22 when the tension Ft acts in the direction of arrow A as the angular reference position, and corresponds to the angular displacement θ of the magnet 22 with respect to the angular reference position. The angle detection signal Sa is output. That is, the angle detection signal Sa output from the magnetic sensor 24 corresponds to the tension direction θ with respect to the arrow A direction.
[0030]
In the first embodiment, the magnetic sensor 24 is an MR (magnetoresistive) sensor using the magnetoresistive effect of the magnetoresistive element. The magnet 22 and the magnetic sensor 24 correspond to the tension direction detecting means in the present invention.
[0031]
The tension detection device 10 described above is electrically connected to the airbag ECU 30, and outputs the force detection signal Sf of the strain gauge 20 and the angle detection signal Sa of the magnetic sensor 24 to the airbag ECU 30, respectively. ing. The airbag ECU 30 calculates a tension value F (∝Ft) corresponding to the magnitude of the tension Ft acting on the webbing belt 12 from the force detection signal Sf and the angle detection signal Sa.
[0032]
Specifically, as shown in FIG. 2, in the airbag ECU 30, the force detection signal Sf input from the strain gauge 20, that is, the force T in the direction of arrow A acting on the base member 14, and the angle input from the magnetic sensor 24. Using the detection signal Sa, that is, the tension direction θ, the tension value F is calculated as F = T / cos θ (F = Sf / cosSa).
[0033]
Further, the airbag ECU 30 compares the tension value F with a preset threshold value. When the tension value F is larger than the threshold value, the airbag ECU 30 corresponds to a seat having a seat belt device to which the tension detection device 10 is applied. The operation of the airbag device is prohibited. This threshold value is smaller than the value corresponding to the tension Ft (range) acting on the webbing belt 12 restraining and holding the child seat on the seat, and acts on the webbing belt 12 when restraining the occupant. It is sufficiently larger than the value corresponding to the tension Ft to be applied.
[0034]
Next, the operation of the first embodiment will be described.
[0035]
In the tension detection device 10 having the above-described configuration, when the tension Ft acts on the webbing belt 12 and the webbing belt 12 is tensioned with the longitudinal direction aligned with the tension direction, the strain gauge 20 outputs a force detection signal Sf to the airbag ECU 30. At the same time, the magnetic sensor 24 outputs the angle detection signal Sa to the airbag ECU 30.
[0036]
That is, the airbag ECU 30 has a force detection signal Sf corresponding to the force T in the direction of arrow A of the base member 14 that supports the tension Ft, and an angle corresponding to the direction of action θ of the tension Ft acting on the webbing belt 12. The detection signal Sa is input.
[0037]
The airbag ECU 30 calculates the tension value F as F = T / cos θ from the force detection signal Sf and the angle detection signal Sa. Further, the airbag ECU 30 determines whether or not the airbag device can be operated based on the tension value F. When the tension value F is equal to or less than the threshold value, the operation of the airbag device is allowed on the condition that it is not prohibited by other control parameters. On the other hand, when the tension value F is larger than the threshold value, the operation of the airbag device is prohibited regardless of other control parameters.
[0038]
Here, in the tension detector 10, since the strain gauge 20 outputs the force detection signal Sf and the magnetic sensor 24 outputs the angle detection signal Sa, the direction of the arrow A coincides with the direction of action of the tension Ft. In other words, in other words, even if the force T in the direction of arrow A detected by the strain gauge 20 acting on the base member 14 is only a component of the tension Ft, the tension direction θ is corrected with respect to the component T. By outputting as information, the airbag ECU 30 can calculate the tension value F (electrical signal) as F = T / cos θ. That is, the tension detection device 10 can cause the airbag ECU 30 that is an external device to calculate an accurate tension value F that accurately corresponds to the magnitude of the tension Ft without depending on the tension direction of the webbing belt 12.
[0039]
As described above, the tension detecting device 10 according to the first embodiment can detect the tension acting on the webbing belt 12 with high accuracy.
[0040]
In addition, the tension detection device 10 includes the magnet 22 and the magnetic sensor 24 that detect the tension direction θ of the webbing belt 12 with respect to the main surface direction of the base member 14, and thus, for example, the webbing belt 12 restraining the occupant and the child seat are mounted and held. When the tension direction θ is different from the webbing belt 12 used, the tension direction θ is also used as auxiliary information (for example, auxiliary information when the tension value F is close to the threshold value), thereby further ensuring the presence or absence of the child seat. Can also be detected.
[0041]
Next, a tension detection device 40 according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Note that parts and portions that are basically the same as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals as those of the first embodiment, and description thereof is omitted.
[0042]
FIG. 2 shows the tension detection device 40 in a front view corresponding to FIG. As shown in this figure, the tension detection device 40 is provided with a calculation unit 42 as correction means, and the tension output from the output signals of the strain gauge 20 and the magnetic sensor 24 to the airbag ECU 30 which is an external device. Different from the detection device 10.
[0043]
That is, the calculation unit 42 is electrically connected to the strain gauge 20 and the magnetic sensor 24, respectively. Then, the calculation unit 42 obtains a tension value F (∝Ft) that accurately corresponds to the magnitude of the tension Ft from the input force detection signal Sf and angle detection signal Sa by calculation as F = T / cos θ. It has become. The computing unit 42 is also electrically connected to the airbag ECU 30 and outputs a tension value F (and a tension direction θ as auxiliary information) to the airbag ECU 30.
[0044]
Note that the airbag ECU 30 according to the second embodiment has the function corresponding to the function of the calculation unit 42, that is, the function of calculating the tension value F, except that the airbag ECU 30 according to the above-described embodiment. The configuration is the same as that of the ECU 30.
[0045]
The tension detection device 40 according to the second embodiment can output a tension value F corresponding to the tension Ft acting in the longitudinal direction of the webbing belt to the airbag ECU 30 that is an external device as described above. it can. As described above, the tension detecting device 40 according to the second embodiment can accurately detect the tension acting on the webbing belt 12, and can directly output the detected tension to an external device. it can. Therefore, the tension detection device 40 can be handled in the same manner as a normal tension sensor that outputs only a signal corresponding to the tension Ft, and there is no need to provide a calculation function corresponding to the calculation unit 42 on the airbag ECU 30 side. In addition, an increase in the number of wires connecting the calculation unit 42 and the airbag ECU 30 can be prevented.
[0046]
In each of the above embodiments, the strain gauge 20 is provided as the force detection means for detecting the force of the arrow A acting on the base member 14, but the present invention is not limited to this. For example, the base member 14 is divided into two members that can be contacted / separated in the direction of arrow A, and a load sensor pressed by the contact / separation, a distance sensor that detects contact / separation of the two members connected elastically, and the like are used as force detection means. be able to.
[0047]
Further, in each of the above embodiments, the tension direction detecting means is configured by the magnet 22 and the magnetic sensor 24 provided on the support shaft 18 that rotates around the shaft following the change in the tension direction of the webbing belt 12. The present invention is not limited to this. For example, a photoelectric rotation detector may be used as the tension direction detection means, and the position (distance) for detecting the position of the specific part of the webbing belt 12 with respect to a predetermined point of the vehicle body B. A sensor may be used. In the latter case, the support shaft 18 and the shaft support member 16 can be eliminated by simply forming a long hole corresponding to the belt width in the base member 14 and locking the webbing belt 12 to the edge of the hole. .
[0048]
Furthermore, in each of the above embodiments, the magnetic sensor 24 outputs the angle detection signal Sa corresponding to the tension direction θ with respect to the arrow A direction. However, the present invention is not limited to this, and for example, the magnetic sensor 24 May output a signal corresponding to the tension direction α (the remainder angle of the angle θ) with respect to the direction orthogonal to the arrow A direction on the paper surface of FIG. 1B, and the tension direction is determined based on other angular positions. May be. When the tension direction α is used, the tension value F may be calculated as F = T / sin α.
[0049]
【The invention's effect】
As described above, the tension detecting device according to the present invention has an excellent effect that the tension acting on the belt member can be detected with high accuracy.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a schematic overall configuration of a tension detection device according to a first embodiment of the present invention, where (A) is a partially cutaway front view, and (B) is a partially cutaway side view. It is.
FIG. 2 is a diagram showing a relationship between a force detected by a tension detection device according to a first embodiment of the present invention and a tension direction.
FIG. 3 is a front view corresponding to FIG. 1 (A) showing a tension detecting device according to a second embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
10 Tension detector 12 Webbing belt (belt member)
14 Base member 20 Strain gauge (force detection means)
22 Magnet (Tension direction detection means)
24 Magnetic sensor (Tension direction detection means)
40 Tension detection device 42 Calculation unit (correction means)

Claims (2)

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。
A tension detecting device for detecting a tension acting in a longitudinal direction of a belt-shaped belt member,
A base member that supports the tension of the belt member;
Force detecting means attached to the base member and outputting a signal corresponding to a force in a predetermined direction acting on the base member;
Tension direction detecting means for outputting a signal according to an angle formed by the predetermined direction and the longitudinal direction of the belt member;
A tension detection device.
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。The correction means for correcting the output signal of the force detection means using the output signal of the tension direction detection means, and outputting the correction signal as tension acting on the belt member. The tension detector according to 1.
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