JP2006103678A - 車輛乗員拘束システムを作動するためのセンサ - Google Patents

Abstract

【課題】センサのトリガーに影響を及ぼすパラメータの数を減少させる。
【解決手段】車輛乗員拘束システム、特に安全ベルトリトラクターの係止機構を作動するためのセンサ１０において、センサ１０は、慣性体１８、この慣性体１８が載った支承体、及び慣性体１８の上側領域２５に配置されたセンサレバー２４を有し、センサレバー２４は、慣性体１８の移動によって休止位置から旋回でき、これによって車輛乗員拘束システムを作動する。休止位置にある慣性体１８は、センサレバー２４から隙間Ｓによって間隔が隔てられているか、或いは、休止位置において、センサレバーの接触面と正確に一点で接触し、前記接触面と隣接した前記センサレバーのジャケット面から間隔を隔てられている。
【選択図】図２

Description

本発明は、車輛乗員拘束システムを作動するためのセンサに関し、更に詳細には、慣性体、この慣性体が載った支承体、及び慣性体の上側領域に配置された、慣性体の移動によって休止位置から旋回でき、これによって車輛乗員拘束システムを作動するセンサレバーを含むセンサを含む、安全ベルトリトラクターの係止機構に関する。

このような車輛慣性体センサは、例えば、ドイツ国特許第ＤＥ ２９８ ２２ １０号から周知であり、安全ベルトリトラクターに組み込まれる。車輛の衝突時に、慣性体、好ましくは鋼製ボールが移動し、センサレバーを旋回させる。これによって、センサレバーに設けられた連結キャッチがブロック機構の連結歯に案内され、これは、最終的にはベルトスプールをブロックし、ベルトウェッビングが引き出されないようにする。しかしながら、センサのトリガーは、車輛の特定の斜め位置で生じる。
ドイツ国特許第ＤＥ ２９８ ２２ １０号

一般的な車輛感知センサでは、センサレバーが慣性体に載止する。センサを更に正確にトリガーするため、ドイツ国特許第ＤＥ １０２ ２７ ７８８ Ａ号には、慣性体用の特別の構造の接触面が開示されている。これらの接触面は、センサの上下のシェルの内側である。シェル内側の構造は、ドイツ国特許第ＤＥ １０２ ２７ ７８８ Ａ号によれば、様々な種類の突出部によって提供される。例えば、センサのトリガー時のセンサの汚染の影響を減少できる。上述のようにセンサのトリガーは、勿論、多くのパラメータの影響を受ける。センサを更に正確に制御できるようにするため、摩擦や汚染等のこれらの影響を及ぼすパラメータを小さくするのが望ましい。
ドイツ国特許第ＤＥ １０２ ２７ ７８８ Ａ号

従って、本発明の目的は、センサのトリガーに影響を及ぼすパラメータの数を減少することである。

これは、休止位置にある慣性体がセンサレバーから隙間によって離間された、冒頭に言及した種類のセンサで達成される。このことは、換言すると、休止位置にある慣性体がセンサレバーと接触しておらず、及び従って慣性体とセンサレバーとの間に接触点がないということを意味する。従来のセンサの摩擦の影響、詳細には、算出が困難な静的状態から摺動摩擦までの移行を、これによって、なくす。休止位置にある慣性体がセンサレバーと直接接触していないため、本発明によるセンサは、使用された材料及びこれらの材料パラメータの影響を受けず、特に塵埃の影響を受けない。表面品質の影響及びこれと関連した慣性体とセンサレバーとの間の付着の傾向もまた、もはや何の影響も及ぼさない。

一実施例では、慣性体はセンサレバーから離間されており、センサのトリガー前に、所定速度でセンサレバーに衝突し、センサレバーを旋回するように取り付けられている。従って、センサレバーは、摩擦のない衝撃によって動的に刺激される。これにより、センサを更に正確に制御できるという利点が得られる。関連した構成要素を製造するための材料の選択（通常は、鋼製の慣性体及びプラスチック製のセンサレバー）は、センサをトリガーする上で必要な質量比を確保するため、従来、制限されてきた。本発明によるセンサの動力学及び摩擦無しトリガーにより、この選択を大幅に広げることができる。

冒頭に言及した種類の、本発明による別のセンサでは、センサレバーは、接触面及びこの接触面と隣接したジャケット面を有し、慣性体はその休止位置で接触面と一点で接触し、ジャケット面から離間されている。移動後、慣性体はジャケット面に当たり、センサレバーを変位する。センサレバーと慣性体との間が線接触した、又はこれらの間に間隔が隔てられた複数の点で接触した従来技術と比較すると、この実施例では、接触点が一つしかないため、摩擦が大幅に減少する。

この実施例では、休止位置でのセンサレバーの接触面は、好ましくは実質的に水平方向に配向されており、好ましくは平らである。これにより、慣性体の移動時に、センサレバーの位置エネルギと慣性体の位置エネルギとの間の差が実質的に一定のままであるという利点が得られる。センサレバーのこの形状のため、慣性体は、先ず最初に持ち上げ作用を行わないが、ジャケット表面に衝撃を及ぼすまで速度が上昇する。このようにして、センサを動的にトリガーする全ての利点がこの実施例でも得られる。

別の実施例では、センサは、慣性体の移動の原因（減速、休止位置に関する傾斜）を取り除くと、慣性体がその休止位置に自然に戻るように設計される。従って、ベルトリトラクターの係止機構は、再び自動的に解放され、センサは車輛乗員拘束システムをいつでも再度作動できる。

慣性体はボールであってもよく、これにはこれらのボールを特に簡単に製造できるという利点がある。従来のセンサの慣性体として試行及び試験が既に行われている。
別の実施例では、慣性体は傾けることができるように取り付けられており、センサを非常に簡単に所望の通りに正確にトリガーできる。例えば慣性体の脚部幅、その重心の垂直方向位置、又は支承体の側壁の傾斜等を簡単に変化させるだけで、休止位置への傾け又は移動に決定的な影響を及ぼす。センサの形状では、「起立した人間」の機能原理、即ち慣性体をその休止位置に独立して立たせた状態を維持することだけが重要である。別の態様では、慣性体を吊り下げた状態で取り付けてもよい。

好ましくは、慣性体の重心は、垂直方向でその中心の上方にある。上側が重い種類の構造は、センサの感度を上げ、センサレバーに伝達されるインパルスを高める。
本発明によるセンサでは、上シェルをセンサレバーの部分として形成でき、これが慣性体の上側領域を取り囲む。センサレバーが載止する支承体は、下側シェルとして形成できる。これらのセンサエレメントは、慣性体であるボールと関連して良好に機能し、本発明によるセンサの形態で追加の利点を提供することがわかった。

特定の実施例では、慣性体の休止位置では、隙間厚さは０．１５ｍｍ乃至０．６ｍｍである。このようにして、慣性体は、安全ベルトリトラクターの係止機構を動的に作動するため、衝撃前に十分な運動エネルギを受け取ることができる。

本発明のこの他の特徴及び利点は、以下の説明及び参照がなされる添付図面から明らかになるであろう。

図１には、安全ベルトリトラクターの係止機構を車輛感知トリガーするためのセンサ１０が示してある。センサ１０が収容された安全ベルトリトラクターのハウジングには参照番号１２が付してある。概略に示す制御ディスクには参照番号１４が付してあり、これには歯１６が設けられている。センサは、本質的に三つの部品を含む。即ち、ボール形態の慣性体１８、この慣性体１８の支承体である下側シェル２２を持つセンサハウジング２０とも呼ばれる下センサ部品、慣性体１８の上側領域２５に配置されたセンサレバー２４を含む。センサレバー２４は、スイベルベアリング２６によってセンサハウジング２０に旋回可能に連結された１アームレバーとして形成されている。反対側の端部には制御キャッチ２８がセンサレバー２４と一体成形されている。このキャッチは、センサレバー２４が上方に旋回したときに歯１６と係合できる。更に、上シェル３０がセンサレバー２４と一体成形されており、上シェル３０は慣性体１８と接触しておらず、しかしながら、シェル３０内に慣性体１８が突出している。慣性体１８は、これによって、上下のシェル２２及び３０間に固定される。

車輛の斜め位置即ち加速時には、シェル２２、３０内のボールは、速度で上シェル３０に当たり、センサレバー２４を変位させるため、その休止位置の外に移動でき、これによって制御キャッチ２８を制御ディスク１４と係合させる。これは、最終的には、ベルトリトラクターの係止機構をトリガーする。

図２の詳細断面図では、センサレバー２４の上シェル３０が慣性体１８と接触しておらず、そのため隙間Ｓが存在するということが明瞭にわかる。隙間厚さ即ちセンサレバー２４と慣性体１８との間の最小距離をｄで示す。適当なストップ（図示せず）、例えばセンサハウジングに設けられたストップにより、センサレバー２４が下方に旋回して慣性体１８と接触しないようにする。

図３は、本発明によるセンサの第２実施例の断面図である。慣性体１８は、この実施例では、「起立した人間」の原理で、傾斜可能に取り付けられた上部が重い本体として形成されている。上部が重いということは、その重心Ｇが本体の水平方向中心Ｍよりも上にあるということを意味する。ハウジング２０内に設けられた慣性体１８の支承体は、上方に末広がりになった斜めの側壁を持つトラフとして形成されている。隙間の厚さには参照符号ｄが付してある。

車輛の加速時即ち斜め位置では、慣性体１８は、その休止位置から、支承体の斜めの側壁に当たるまで慣性体１８の脚部の縁部Ｋによって傾斜する。傾斜プロセス中、慣性体１８の頭部が、センサレバー２４と一体成形された上シェル３０の内側に当たる。インパルスにより、センサレバー２４はその休止位置から上方にスイベルベアリング２６によって旋回する。これによって、制御キャッチ２８が制御ディスク１４の歯１６と係合し、車輛乗員拘束システムを作動する。車輛の加速位置即ち斜め位置がゼロに向かって減少すると、慣性体１８が休止位置に移動し、レバーセンサ２４がその休止位置に戻る。

センサの作動に影響を及ぼす幾つかのパラメータを以下に詳細に論じる。
隙間厚さｄは、最適の動的挙動を得るため、例えば少なくとも０．１５ｍｍでなければならない。隙間厚さｄが小さいと、トリガー挙動は、既に、静的トリガー（ｄ＝０）に近づいている。隙間厚さｄが大きいと、論理関数の動力学は実質的に一定のままである。

音響の観点からいうと、隙間厚さｄはできるだけ大きくなければならない。最大約１５Ｈｚの低周波数範囲で刺激が加えられる場合、隙間の存在は何の影響も及ぼさない。これは、センサ全体が刺激され、最大５５ｄＢのノイズを発生するためである。約１５Ｈｚの周波数では、隙間によって音響を３０ｄＢ以下に減少できる。この刺激範囲では、慣性体１８だけが、センサレバー２４と接触することなく且つ制御ディスク１４（図１参照）の歯１６に当たるように旋回することなく、音響を発生する振動を生じる。隙間が大きければ大きい程、この音響減少の効果が大きくなる。刺激周波数を予測したりこれに影響を及ぼすのは困難である。これは、舗装の品質やタイヤの種類等のファクタの大きさで決まるためである。センサ１０、特に車輛の後部座席に設けられた拘束システム用のセンサ１０は、乗員の耳の近くに装着されるため、音響の減少が特に重要である。

センサ１０をトリガーするためには、車輛の特定の加速度（又は車輛の減速）が必要である。この値は、法律の規制内にある必要がある。センサのトリガーと車輛の加速との間の関連が隙間厚さｄで決まるため、研究により約０．６ｍｍの最大隙間厚さが求められた。本発明によるセンサでは、センサ１０がトリガーされる車輛の加速度は、隙間厚さｄで決定的に決まる。他方、センサ１０が係止する、又は係止解除する車輛の傾きは、センサ１０の上下のシェル３０、２２の形状で決定的に決まり、これは、加速限度値を車輛の傾きから機能的に切り離すため、全体として、特に有利である。所望のトリガー値をほぼ独立して設定できる。

概括的に述べると、慣性体１８の休止位置では、隙間厚さｄは、好ましくは、約０．１５ｍｍ乃至約０．６ｍｍである。音響上の理由により、センサ１０は、好ましくは、隙間厚さｄが約０．５ｍｍであるように製造される。

慣性体１８の摩擦を最小にすることを目的とした試験によれば、表面が非常に平滑な接着剤摺動接点（粗さが約１μｍ）及び表面が非常に粗い変形摺動接点（粗さが約１２μｍ）の両方を最小にしなければならないということが示された。これに関し、５μｍ乃至８μｍの範囲の粗さが特に有利であるということがわかった。この粗さは、特に、下側シェル２２の表面に適用される。これは、センサレバー２４が、特に、センサレバー２４の上シェル３０の形態で形成されている場合、慣性体１８と僅かしか衝撃接触しないためである。

図４は、センサ１０の第３実施例の詳細図である。この実施例では、センサレバー２４は接触面３４及びこの接触面と隣接したジャケット面３６を有し、慣性体１８は、その休止位置では、接触面３４と正確に一点で接触しており且つジャケット面３６から間隔が隔てられている。実際、材料や磨耗等に基づき、この理想的点接触は小さい表面領域であってもよい。しかしながら、この実施例の点接触は、従来技術で周知の線接触又は隣接していない複数の点での接触（又は小さな表面領域）とは明白に異なる。従来技術を図４に破線で示す。センサレバー２４が慣性体１８と環状の線（点線で示す）に沿って接触する。これとは対照的に、本発明によるセンサ１０のセンサレバー２４の接触面３４は慣性体１８と一つの点Ａだけで接触し、その結果、慣性体１８が移動したときの磨耗が減少する。

この場合には、センサレバー２４の休止位置では、接触面３４は実質的に水平方向に配向され、平らである。このことは、慣性体１８の移動時にセンサレバー２４が慣性体１８に関して直ちに持ち上げられる（従来技術におけるように）のではないということを意味する。即ち慣性体１８は持ち上げ作用を直ちに作用しないが、先ず最初に速度を検出する。最後に、慣性体１８がジャケット面３６に当たり、かくしてセンサレバー２４をほとんど摩擦のない衝撃によって劇的に解放する。これにより、センサ１０を非常に正確にトリガーできる。この場合には、ジャケット面３６は截頭円錐形のジャケット面であり、接触面３４は截頭円錐形の平らな円形の小さいベース領域である。慣性体１８の所定の休止位置を形成するため、慣性体１８の支承体２３はシェル形状で形成しなければならない。その結果、慣性体１８の移動時に支承体２３はセンサレバー２４とともに一度持ち上げられる。しかしながら、この実施例では、支承体２３即ち下側シェル２２は、平らであるように設計されているため、この影響は部分的である。

この実施例では、上シェル３０及び下側シェル２２は、好ましくは、摩擦を最小にするため、粗さは５μｍ乃至８μｍである。

本発明の第１実施例によるセンサが設けられたベルトリトラクターの部分断面図である。 第１実施例の慣性体及びセンサレバー詳細断面図である。 本発明によるセンサの第２実施例の断面図である。 本発明によるセンサの第３実施例のセンサレバー及び慣性体の概略断面図である。

符号の説明

１０ センサ
１２ ハウジング
１４ 制御ディスク
１６ 歯
１８ 慣性体
２０ センサハウジング
２２ 下側シェル
２４ センサレバー
２５ 上側領域
２６ スイベルベアリング
２８ 制御キャッチ
３０ 上シェル
Ｓ 隙間

Claims (14)

1. 安全ベルト用リトラクターの係止機構等の車輛乗員拘束システムを作動するためのセンサ（１０）であって、
   慣性体（１８）と、
   前記慣性体（１８）が載置された支承体と、
   前記慣性体（１８）の上側領域（２５）に配置され、前記慣性体（１８）の移動によって休止位置から旋回することにより前記車輛乗員拘束システムを作動させるセンサレバー（２４）と
   を含み、
   休止位置にある前記慣性体（１８）は、前記センサレバー（２４）から所定の間隙（Ｓ）だけ隔てられている、ことを特徴とするセンサ（１０）。
2. 請求項１に記載のセンサ（１０）において、前記慣性体（１８）は、前記センサレバー（２４）から間隔を隔てられ、且つ、前記センサ（１０）のトリガリングより以前に前記センサレバー（２４）に所定速度で衝突して前記センサレバー（２４）を旋回させるように取り付けられている、ことを特徴とするセンサ（１０）。
3. 安全ベルト用リトラクターの係止機構等の車輛乗員拘束システムを作動するためのセンサ（１０）であって、
   慣性体（１８）と、
   前記慣性体（１８）が載った支承体と、
   前記慣性体（１８）の上側領域（２５）に配置され、前記慣性体（１８）の移動によって休止位置から旋回することにより前記車輛乗員拘束システムを作動させるセンサレバー（２４）と
   を含み、
   前記センサレバー（２４）は、接触面（３４）及びこの接触面（３４）と隣接したジャケット面（３６）を有し、休止位置にある前記慣性体（１８）は、前記接触面（３４）と一点で接触しており且つ前記ジャケット面（３６）から間隔が隔てられており、前記慣性体（１８）は、移動後、前記センサレバー（２４）を変位するため、前記ジャケット面（３６）に当接する、ことを特徴とするセンサ（１０）。
4. 請求項３に記載のセンサ（１０）において、休止位置にある前記センサレバー（２４）の前記接触面（３４）は実質的に水平方向に配向されており、平坦である、ことを特徴とするセンサ（１０）。
5. 請求項１乃至４のうちのいずれか一項に記載のセンサ（１０）において、前記センサ（１０）は、前記慣性体（１８）を移動させる原因が取り除かれた後、前記慣性体（１８）がその休止位置に自然に移動する、ことを特徴とするセンサ（１０）。
6. 請求項１乃至５のうちのいずれか一項に記載のセンサ（１０）において、前記慣性体（１８）はボールである、ことを特徴とするセンサ（１０）。
7. 請求項１乃至５のうちのいずれか一項に記載のセンサ（１０）において、前記慣性体（１８）は傾斜可能であるように取り付けられている、ことを特徴とするセンサ（１０）。
8. 請求項１乃至７のうちのいずれか一項に記載のセンサ（１０）において、前記慣性体（１８）の重心は、垂直方向中心の上方にある、ことを特徴とするセンサ（１０）。
9. 請求項１乃至８のうちのいずれか一項に記載のセンサ（１０）において、上シェル（３０）が前記センサレバー（２４）の部分として設けられている、ことを特徴とするセンサ（１０）。
10. 請求項９に記載のセンサ（１０）において、前記上シェル（３０）が前記慣性体（１８）の前記上側領域（２５）を取り囲んでいる、ことを特徴とするセンサ（１０）。
11. 請求項９又は１０に記載のセンサ（１０）において、前記上シェル（３０）の粗さは５μｍ乃至８μｍの範囲内にある、ことを特徴とするセンサ（１０）。
12. 請求項１乃至１１のうちのいずれか一項に記載のセンサ（１０）において、前記センサレバー（２４）が載止した支承体は、下側シェル（２２）として形成されている、ことを特徴とするセンサ（１０）。
13. 請求項１２に記載のセンサ（１０）において、前記下側シェル（２２）の粗さは５μｍ乃至８μｍの範囲内にある、ことを特徴とするセンサ（１０）。
14. 請求項１又は２に記載のセンサ（１０）において、前記慣性体（１８）の休止位置では、隙間厚さ（ｄ）は０．１５ｍｍ乃至０．６ｍｍである、ことを特徴とするセンサ（１０）。

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