JPH11180250A

JPH11180250A - シートベルト装着検出装置

Info

Publication number: JPH11180250A
Application number: JP9351729A
Authority: JP
Inventors: Kouichi Yamanoue; 耕一山野上
Original assignee: Naldec Corp
Current assignee: Naldec Corp
Priority date: 1997-12-19
Filing date: 1997-12-19
Publication date: 1999-07-06

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】シートベルトの装着状態を誤検出することな
く検出する。【解決手段】車輛等のシートベルトのタング１１がバ
ックル２０に装着されたか否かを電気的に検出するシー
トベルト装着検出装置において、磁界を制御する磁界制
御手段と、バックル２０内に所定の磁界を発生させる磁
界発生手段と、磁界発生手段により発生された磁界の、
前記タング１１の前記バックル２０内部への挿入による
変化を検出するセンサ手段とを具備する。この構成によ
り、シートベルトの装着状態を非接触で検出できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば自動車等に
用いられるシートベルトの装着・非装着の状態を電気的
に検出するシートベルト装着検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＳＲＳエア・バック・システムにおいて
は、シートベルトの装着の有無を検出して、検出結果に
応じてエアバックの起爆強度を変化させている。従っ
て、シートベルトの装着の有無の検出精度は高いものが
要求される。一方、従来この種のシートベルト装着検出
装置には、図１に示す如き構成を取っている。即ち、図
１は、乗員保護装置たるシートベルト装置とシートベル
ト装着検出装置とが示されている。

【０００３】図１に於いて、シートベルト装着装置は、
ベルトと、ベルト装着金具（以下、「タング」と言う）
と、ベルト固定側部材（以下、「バックル」と言う）と
から構成される。また、シートベルト装着検出装置は、
バックル内部に設けられタングの挿入方向に移動可能な
摺動接点と、かかる摺動接点が所定の位置まで移動した
時に電気的に接触可能となした導電性金属材料より成る
電極とを備え、該摺動接点と電極の導通状態によってベ
ルト装着を検出する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来のシートベル
ト装着検出装置は、前述の如く、摺動接点により該接点
における導通状態、即ち、電気抵抗値が概ね０であるこ
とをもって、タングがバックルに挿入されていることを
検出していた。しかしながら、かかる構成の電気接点方
式は、接点と電極間の機械的な接触圧力が不安定である
こと、接点部材において非導電性酸化膜が形成され易い
こと、また、外的振動等によって接触状態が不安定にな
ること、等により、接触不良を起こす可能性が高い。加
えて、バックルのタング挿入部位が外部に向かって開口
しており、自動車の車室内に存在する埃、ゴミ、また場
合によっては水等が進入する事がある為、前記接触不良
となり、誤検出の可能性を助長するのである。

【０００５】従って、シートベルト装着時にもかかわら
ず、検出装置からは、シートベルトの装着無しが出力さ
れることもあって、それに伴いＳＲＳエアバックシステ
ムが誤った制御をされる可能性がある。そので、本発明
は、上記従来技術の問題に鑑みて、電気・機械的な接触
部位を持たない、すなわち非接触式のシートベルト装着
の検出装置を提案するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記問題点に鑑み、本発
明の、車輌等のシートベルトのタングがバックルに装着
されたか否かを電気的に検出するシートベルト装着検出
装置は、磁界を制御する磁界制御手段と、前記バックル
内に所定の磁界を発生させる磁界発生手段と、前記磁界
発生手段により発生された磁界の、前記タングの前記バ
ックル内部への挿入による変化を検出するセンサ手段と
を具備することを特徴とする。

【０００７】本発明の磁界制御手段は、磁界を通し訳す
る場合にも、通りにくくする場合にも適用可能である。
具体的には、本発明の好適な一態様である請求項２およ
び３に拠れば、前記磁界制御手段が透磁率の高い金属材
料で構成される場合には、前記センサ手段は、前記タン
グがバックル内に挿入されたときに、前記磁界発生手段
により発生された磁界の強度が前記磁界制御手段により
大きくなったことを検出すること特徴とする。反対に、
透磁率の低い材料で構成された場合には、前記センサ手
段は、前記タングがバックル内に挿入されたときに、前
記磁界発生手段により発生された磁界の前記センサ手段
近傍の強度が前記磁界制御手段により小さくなったこと
を検出すること特徴とする。

【０００８】本発明の好適な一態様である請求項４に拠
れば、前記磁界発生手段は交番磁界を発生する。本発明
の好適な一態様である請求項５に拠れば、前記磁界発生
手段は磁界発生コイルを具備する。センサ手段との一体
整形が可能となる。センサ手段も種々いろいろのものが
適用可能であるが、本発明の好適な一態様である請求項
６に拠れば、前記センサ手段は所定巻き数のコイルであ
る。

【０００９】前記センサ手段がタングの挿入方向上の平
面内に於いて配置された２つのセンサコイルである場合
には、そのセンサコイルの配置は特徴的となる。即ち、
本発明の好適な一態様である請求項７に拠れば、これら
センサコイルは、タングを挿入するためのバックル開口
から、より遠い位置に設けられた第１のセンサコイル
と、より近い位置に設けられた第３のセンサコイルであ
る。

【００１０】前記磁界制御手段は透磁率の高い金属材料
で構成され、また前記センサ手段が２つのセンサコイル
である場合には、そのセンサコイルの配置は特徴的とな
る。即ち、本発明の好適な一態様である請求項８に拠れ
ば、前記磁界発生手段は、前記前記第１のセンサコイル
と前記第３のセンサコイルの間に配置され、さらに、前
記第１のセンサコイルは、前記第３のセンサコイルに比
して、前記磁界発生手段に、より近接して配置されてい
る。この配置により、タングが挿入されていない状態に
於いて、両センサコイルからの出力に差が生まれ、信号
処理が容易となる。

【００１１】前記磁界制御手段は透磁率の低い金属材料
で構成され、また前記センサ手段が２つのセンサコイル
である場合には、そのセンサコイルの配置は特徴的とな
る。即ち、本発明の好適な一態様である請求項９に拠れ
ば、前記磁界発生手段は、前記前記第１のセンサコイル
と前記第３のセンサコイルの間に配置され、さらに、前
記前記第１のセンサコイルは、前記第３のセンサコイル
に比して、前記磁界発生手段に、より離間して配置され
る。

【００１２】また、前記磁界制御手段が透磁率の高い金
属材料で構成される場合には、本発明の好適な一態様で
ある請求項１０のように、前記磁界発生手段は、前記前
記第１のセンサコイルと前記第３のセンサコイルの中間
位置に配置され、さらに、前記第１のセンサコイルの巻
き数は前記第３のセンサコイルの巻き数よりも多く設定
することにより、請求項８または９と同じ効果を達成す
ることができる。

【００１３】また、磁界制御手段が透磁率の低い金属材
料で構成される場合には、本発明の好適な一態様である
請求項１１のように、前記磁界発生手段は、前記前記第
１のセンサコイルと前記第３のセンサコイルの中間位置
に配置され、さらに、前記第１のセンサコイルの巻き数
は前記第３のセンサコイルの巻き数よりも少なく設定す
るとよい。

【００１４】本発明の好適な一態様である請求項１２に
拠れば、前記磁界発生手段と前記第１のセンサコイルと
第３のセンサコイルとは同一平面上に形成されている。
装置構成を小型化できるセンサコイルと磁界発生手段と
のは位置関係は種々設定可能である。例えば、本発明の
好適な一態様である請求項１３に拠れば、前記第１のセ
ンサコイルと第３のセンサコイルは、前記タングが挿入
される空間を介して、前記磁界発生手段とは異なる平面
上に形成されている。

【００１５】センサ手段からの出力は微弱であることに
鑑みて、本発明の好適な一態様である請求項１４のよう
に、センサ手段の出力信号を処理する処理回路を前記バ
ックル内に具備する事により、ノイズの混入を防ぐこと
ができる。磁界制御手段は種々の配置を若しくは構成を
取ることができる。例えば、本発明の好適な一態様であ
る請求項１５に拠れば、前記磁界制御手段は前記タング
の先端部近傍の金属部分である。また、本発明の好適な
一態様である請求項１６に拠れば前記磁界制御手段は、
前記タングをロックするために、前記タングが前記バッ
クル内に挿入されたときに、前記センサ手段方向に移動
する透磁性金属のロック部材である。

【００１６】上記課題は他の構成の検出装置、例えば、
請求項１７のように、車輌等のシートベルトの透磁性タ
ングがバックル内の空隙に挿入されたか否かを電気的に
検出するシートベルト装着検出装置であって、前記空隙
内の前記バックルの内周面に於いて、前記タングの挿入
方向に沿って離間して配置された第１のセンサコイルと
第３のセンサコイルと、交流成分を含む交流信号を発生
する第１の回路と、前記第１のセンサコイルと第３のセ
ンサコイルとの間に配置され、前記交流信号により駆動
されて交番磁界を発生する磁界発生素子と、前記第１の
センサコイルと前記第３のセンサコイルとの出力を入力
してそれらの差分信号を発生する第２の回路と、前記交
流信号と前記差分信号との位相差を検出する第３の回路
とを具備したシートベルト装着検出装置によっても達成
できる。この場合は、前記第３の回路の出力に基づい
て、前記透磁性タングが前記空隙に挿入されたか否かを
電気的に検出する。

【００１７】本発明の好適な一態様である請求項１８に
拠れば、前記磁界発生素子は第２のコイルである。本発
明の好適な一態様である請求項１９に拠れば、前記第１
のセンサコイルは、前記タングを挿入するためのバック
ル開口から、より遠い位置に設けられ、前記第３のセン
サコイルはより近い位置に設けられたことを特徴とす
る。

【００１８】本発明の好適な一態様である請求項２０に
拠れば、前記磁界発生素子は、前記前記第１のセンサコ
イルと前記第３のセンサコイルの間に配置され、さら
に、前記第１のセンサコイルは、前記第３のセンサコイ
ルに比して、前記磁界発生素子に、より近接して配置さ
れている。本発明の好適な一態様である請求項２１に拠
れば、前記磁界発生素子は、前記前記第１のセンサコイ
ルと前記第３のセンサコイルの間に配置され、さらに、
前記第１のセンサコイルの巻き数は前記第３のセンサコ
イルの巻き数よりも多い。

【００１９】本発明の好適な一態様である請求項２２に
拠れば、前記磁界発生素子と前記第１のセンサコイルと
第３のセンサコイルとは同一平面上に形成されている。
本発明の好適な一態様である請求項２３に拠れば、前記
第１のセンサコイルと第３のセンサコイルは、前記タン
グが挿入される空間を介して、前記磁界発生素子とは異
なる平面上に形成されている。

【００２０】本発明の好適な一態様である請求項２４に
拠れば、前記第１乃至第３の回路は前記バックル内の前
記センサコイルの近傍に設けられたことを特徴とする請
求項１７乃至２３のいずれかに記載のシートベルト装着
検出装置。本発明の好適な一態様である請求項２５に拠
れば、前記第１のセンサコイル及び第３のセンサコイル
はプリント配線板材料より成る。

【００２１】本発明の好適な一態様である請求項２６に
拠れば、前記第１のセンサコイル及び第３のセンサコイ
ルは互いに逆極性として直列に接続された事を特徴とす
る請求項１７乃至２５のいずれかに記載のシートベルト
装着検出装置。本発明の好適な一態様である請求項２７
に拠れば、前記第３の回路は、位相比較のためのＤタイ
プフリップフロップを有し、該フリップフロップのＱ出
力端子からＤ入力端子の間に抵抗器が接続された事を特
徴とする。ヒステリシス特性を与えることができ、ノイ
ズに強くなる本発明の好適な一態様である請求項２８に
拠れば、前記バックル内部において前記タングを固定す
るフック部材を有し、前記センサコイルはこの移動を検
出する。

【００２２】本発明の目的は、複数のシートベルトが設
けられた車輌等において、個々のシートベルトの透磁性
タングがバックル内の空隙に挿入されたか否かを電気的
に検出するシートベルト装着検出装置によっても達成で
きる。即ち、請求項２９のートベルト装着検出装置にお
いて、前記複数のシートベルトの各々のバックル内に
は、前記タングの挿入方向に沿って離間して配置された
第１のセンサコイルと第３のセンサコイルと、前記第１
のセンサコイルと第３のセンサコイルとの間に配置さ
れ、交流信号により駆動されて交番磁界を発生する磁界
発生素子と、前記第１のセンサコイルと前記第３のセン
サコイルとの出力を入力してそれらの差分信号を発生す
る差分検出回路とが設けられ、前記複数のシートベルト
及びバックルとは別体で離間した位置に設けられた信号
処理回路であって、交流成分を含む交流信号を発生し、
各バックルのそれぞれの磁界発生素子に供給するする第
１の回路と、前記交流信号と、各々のバックルの差分検
出回路からの差分信号との各々の位相差を検出する第３
の回路とを具備する。

【００２３】これにより、前記透磁性タングが前記空隙
に挿入されたか否かを電気的に検出すると共に、前記第
１の回路と第３の回路を各々のバックルについて共通化
できる。

【００２４】

【発明を実施する形態】以下、本発明の実施形態を図面
を参照しながら説明する。〈機械的構成〉図２は、本発明の検出装置及び検出方法
が適用されたシートベルト装置を示す。

【００２５】図２に於いて、１０は公知の自動車用シー
トベルトであって、該ベルト１０の先端にタング１１が
装着されている。バックル２０内には、開口部２１と、
開口部２１内に挿入されたタング１１を固定する為の不
図示の固定装置と、シートベルト・タングが挿入された
か否かを検出する検出装置（以下、シートベルト・タン
グ検出装置と呼ぶ）１００とが設けられている。

【００２６】シートベルト・タング検出装置１００は、
マウス開口部２１を形成する部材２１上に形成された、
３つのコイル１０１乃至１０３と、これらコイルを保護
するガラスエポキシ等の材料によって形成された保護膜
１０４と、透磁率の高い金属から形成されたタング１
１、後述の信号処理回路１１０等とから構成される。
尚、本検出装置１００は磁界変化を検出する非接触式の
検出装置であるが、開口部２１内に挿入されることによ
り磁界変化を促すタング１１は、通常、鉄などの金属な
どで構成されているので、本検出装置は、実質的に、３
つのコイル１０１乃至１０３と、保護膜１０４と、信号
処理回路１１０から構成されることになる。

【００２７】〈原理〉図４に、コイル１０１〜１０３の
さらに詳細な構成を示す。即ち、これらコイルは、回路
基板１００の表面に公知のプリントパターンとして銅箔
のエッチング加工により形成され、個々のコイルのパタ
ーンは、図５の１０００に拡大して示すように、渦巻き
状のパターンによる平面コイル形状をして成る。後述す
るように、コイル１０２には交流信号が印加され、コイ
ル１０２は交番磁界を発生する。図４及び図６に於い
て、磁束φ₂はコイル１０２が発生する磁束を、φ₁はコ
イル１０２が発生した磁束の一部であって、コイル１０
１を鎖交する磁束を、φ₃はコイル１０２が発生した磁
束の一部であって、コイル１０３を鎖交する磁束を表
す。また、図６及び図３に示すように、コイル１０１と
コイル１０２との離間距離（＝ｌ₁）１０６は、コイル
１０２とコイル１０３との離間距離（＝ｌ₃）１０７よ
りも短くなるように、コイル１０１〜１０３を配設して
いる。

【００２８】コイル１０２のバックル２０内部における
取り付け位置は前記タング１１がバックル２０の開口部
２１に対して完全に挿入された時に、該タングの先端が
該コイル１０２の中心付近と略一致せしめる様に位置す
る構成としてある。このように、コイル１０２に対し
て、コイル１０１，コイル１０３を配置することによ
り、コイル１０１，コイル１０３は磁束変化を検出する
センサとして機能する。即ち、タング１１がバックル内
に挿入されていないときには、図６に示すように、コイ
ル１０２はその周囲に対象な交番磁界を生み出すが、コ
イル１０２からより離間した位置に設けられたコイル１
０３には、より近い位置に設けられたコイル１０１より
も、より少ない磁束が鎖交することになる。即ち、コイ
ル１０１の鎖交磁束φ₁＞コイル１０３の鎖交磁束φ
₃である。

【００２９】一方、図７に示すように、タング１１の長
さは、タング１１がバックル内に完全に挿入されたとき
において、その先端がコイル１０２の直上方、少なくと
も、コイル１０２をほとんど覆うものの、コイル１０１
の上方には至らないような長さに設定されている。従っ
て、タング１１がバックル内に完全に挿入されたときに
は、コイル１０２が発生する交番磁界のほとんどの磁力
線はタング１１内を通ることとなり、従って、コイル１
０１を鎖交する磁束は激減する。また、タング１１内を
通る磁力線の多くはコイル１０３を通るので、コイル１
０３を鎖交する磁束は増加する。

【００３０】本シートベルト・タング装着検出装置は、
図６及び図７に示されたような、２つのセンサコイル
（１０１，１０３）に現れた磁界の分布パターンの変化
をとらえることによって、タング１１が完全に装着され
たか否かを検出する。磁界の分布パターンの変化を検出
する信号処理回路１１０は、センサコイル１０１，１０
３からの信号は微弱であることから、図３に示すよう
に、コイル１０１〜１０３に近いところであるところの
部材２２内に設けた。図８に、信号処理回路１１０の構
成を示す。

【００３１】〈電気回路の構成〉図８に於いて、検出回
路１１０は、定電圧回路(V-REG)１１１と、正弦波を発
振する回路(OSC)１１２と、電力増幅を行うバッファ１
１３と、増幅器(AMP)１１４と、位相差検出回路(PHASE-
DET)１１５とを有する。定電圧回路１１１は、Ｔ１００
を介して、図示しない車両のバッテリに接続され、直流
の定電圧をＴ１０１を介して、信号処理回路１１０の各
個別電子回路を形成する各回路素子に電源を供給する正
弦波発振回路１１２の出力は、出力端子Ｔ１０３を介し
て、バッファ回路１１２と位相検出回路１１５とに供給
される。バッファ回路１１２の出力は、コイル１０２に
接続されている。即ち、コイル１０２には電力増幅され
た正弦波が入力され、コイル１０２はその周りに正弦波
的に変化する交流磁界を発生する。この交流磁界は、図
７に示すように、コイル１０１，コイル１０３内部を貫
くので、コイル１０１，コイル１０３は、それぞれにお
いて誘起された交流電圧を検出する。

【００３２】図８に示すように、コイル１０１と１０３
の夫々のコイル巻き線の１つの終端同士が接続され、結
果的に、これらコイル１０１，１０３は直列接続をな
す。また、コイル１０１の、コイル１０３と接続されな
い方の巻き線は増幅回路１１４の端子Ｔ１０４に、ま
た、コイル１０３の、コイル１０１と接続されない方の
巻き線は増幅回路１１４の端子Ｔ１０５に接続されてい
る。コイル１０２は、コイル１１とコイル１０３の夫々
と相互結合する。図９に、コイル１０１，コイル１０３
の出力と増幅器１１４との接続、そして、位相差検出回
路１１５と、増幅器１１４及び発振器１１２との接続を
示す。

【００３３】尚、図８，図９に於いて、各コイルのシン
ボルに付された黒丸（「・」）は、同じ極性の誘起電圧
が検出される端子を示す。図１０に位相検出回路１１５
の詳細な構成を示す。即ち、位相検出回路１１５は、発
振回路１１２からの正弦波信号（基準となる位相を表
す）をＴ２００において入力するＤ型フリップ・フロッ
プ２０１（例えば東芝製ＴＣ４０１３ＢＰ）と、波形整
形回路(SHAPER)２０２と、各種抵抗とにより構成され
る。フリップ・フロップ２０１のＱ出力端子（Ｔ２０
３）とＤ入力端子（Ｔ２０２）との間は抵抗Ｒ２０３に
より接続されている。また、フリップ・フロップ２０１
のＤ入力端子Ｔ２０２は、抵抗Ｒ２０２を介して、増幅
回路１１４の出力側に接続される。

【００３４】波形整形回路２０２は、発振器１１２から
の正弦波信号（Ｔ１０３）を、その位相を９０度遅らせ
て、さらに矩形波に変換してフリップ・フロップ２０１
のクロック入力端子（Ｔ２００）に入力する。このクロ
ック信号を図１１のｃに示す。Ｔ１０３）の位相を９０
度遅らせることの意義は後述する。一方、図８及び図９
に於いて、増幅器１１４は、コイル１０１が発生する誘
起電圧ｅ₁（後述）とコイル１０３が誘起する電圧ｅ
₃（後述）との差分を増幅する。後述するように、この
差分信号も交流信号であり、タング１１がバックル内に
挿入されたか否かを反映する。増幅された出力信号は位
相検出回路１１５に入力される。

【００３５】図８及び図９に於いて、位相検出回路１１
５は、上記差分交流信号と、発振器１１２が発生した基
準正弦波信号の位相を比較して、位相差があるか否かを
判定する。検出回路１１５の出力は、タング１１がバッ
クル内に完全に挿入されたか否かを示す信号となる。〈動作説明〉以下、上記構成の信号回路１１０の動作を
各図に従って説明する。

【００３６】定電圧回路１１１には、図示しない車両の
ＩＧスイッチを介して略１２Ｖの直流電圧がＴ１００に
供給される。定電圧回路１１１は公知のシリーズレギュ
レータ方式により５Ｖで安定化した電圧をＴ１０１から
出力して各回路素子に必要な電源を供給する。発振回路
１１２の出力Ｔ１０３は、図１１に示す如く、約４００
ＫＨｚで５Ｖ _ppの正弦波信号である。この正弦波信号
は、位相検出回路１１５とバッファ回路１１２とに入力
される。

【００３７】バッファ１１３は正弦波信号を電力増幅し
て、その交流信号をコイル１０２の巻き始めに印加す
る。コイル１０２の他端は回路基板１００の基準電位
（ＧＮＤ）に接続されている。これによって、コイル１
０２から磁束φ₂が発生する。図２に示す様に、タング
１１がバックル２０に対して完全に挿入されていない状
況においては、前述したように、磁束φ₁とφ₃の大きさ
は、コイル１０１の鎖交磁束φ₁＞コイル１０３の鎖
交磁束φ₃となる（図６参照）。従って、鎖交磁束φ₁に
よって発生するコイル１０１の誘導起電圧ｅ₁の方が、
鎖交磁束φ₃によって発生するコイル１０３の誘導起電
圧ｅ ₃よりも大きくなる。

【００３８】誘導起電圧ｅ₁＞誘導起電圧ｅ₃ また、コイル１０１の誘導起電圧ｅ₁は、その巻き方向
に従って、発振回路１１２の出力信号と同相となり、ま
たコイル１０３の誘導起電圧ｅ₃の位相は発生回路１１
２の出力信号と逆相になるのであるから、増幅回路１１
４の入力信号（＝ｅ₁−ｅ₃）は、端子Ｔ１０５側を基準
にしてみると、図１１のａに示す如く、発振回路１１２
の出力信号Ｔ１０３と同位相になる。

【００３９】一方、図８に於いて説明したように、タン
グ１１がバックル２０に対して完全に挿入された場合に
おいては、タング１１が磁性体（或いは、透磁率の高い
金属）であることから、開口部２１内の空間の磁気抵抗
が減少し、コイル１０２の発生する磁束φ₂の多くは該
磁性体内部を通ってコイル１０３側に多くが向かう。即
ち、離間距離ｌ₁，ｌ₃の差異による影響は消え、多くの
磁力線はコイル１０３側を通るようになる。従って鎖交
磁束φ₁、φ₃は φ₁＜φ₃ となる。このために、前記増幅回路１１４の入力端子Ｔ
１０４における差分信号の位相は、図１１のｂに示す如
く、発振回路１１２の出力信号Ｔ１０３と逆位相にな
る。さらに増幅回路は上記入力信号Ｔ１０４の信号を所
定倍率で増幅した後、略５（Ｖ_pp）の正弦波信号として
端子Ｔ１０６より出力する。

【００４０】図１０のフリップ・フロップ２０１は、上
記増幅器１１４からの出力信号（差分信号）に対する、
基準正弦波信号との位相差を検出する。以下に、フリッ
プ・フロップ２０１の動作を詳細に説明する。図１２
は、フリップ・フロップ２０１のクロック端子に入力さ
れるクロック信号Ｔ２００（図中、ｄで示す）に対し
て、増幅器１１４からの信号Ｔ１０６の位相の変化に追
随したＤ入力（Ｔ２０２）の変化（図中、ｅ、ｆ，ｇ，
ｈで表す）の変化を示す。

【００４１】図１２に於いて、Ｖ_thは、フリップ・フロ
ップ２０１が、そのＤ端子に入力される信号に基づいて
セットされるかまたはリセットされるかを区別する閾値
である。即ち、フリップ・フロップ２０１はＤ型である
ので、クロック入力Ｔ２００のリーディングエッジで、
Ｄ入力がＶ_thよりも高い場合にはセット状態（Ｑ出力は
“１”）になり、低い場合にはリセット状態（Ｑ出力は
“０”）になる。

【００４２】フリップ・フロップ２０１のＱ出力がハイ
（即ち、フリップ・フロップ２０１がセット）である状
態を、シートベルト・タング１１が未挿入であると判定
されたとし、反対に、ロー（即ち、フリップ・フロップ
２０１がリセット）である状態を、シートベルト・タン
グ１１が挿入であると判定されたと定義する。従って、
タング１１がバックル２０に挿入されない状態では、ク
ロック信号Ｔ２００のリーディングエッジでは、フリッ
プ・フロップ２０１のＤ入力Ｔ２０２は、図１２のｅに
示すように、閾値Ｖ_thよりも大きくなっているので、フ
リップ・フロップ２０１はセットされたままで、検出結
果はタングは未挿入と判定される。

【００４３】シートベルト・タング１１が挿入されてコ
イル１０３の近傍に近接すると、信号Ｔ２０２は図１２
のｆのようになる。この場合でも、クロック信号Ｔ２０
０の各リーディングエッジでは、Ｄ入力Ｔ２０２は、図
１２のｆに示すように、閾値Ｖ_thよりも大きいので、フ
リップ・フロップ２０１はセットされたままで、検出結
果はタングは未挿入と判定される。換言すれば、閾値Ｖ
_thはこのような結果を得るように設定される。

【００４４】シートベルト・タング１１がさらに挿入さ
れると、タング１１はコイル１０３の上方に位置するよ
うになる。このとき、信号Ｔ２０２は図１２のｇのよう
になり、クロック信号Ｔ２００の各リーディングエッジ
では、Ｄ入力Ｔ２０２は閾値Ｖ_thと同じか、それ未満と
なる。このために、フリップ・フロップ２０１はリセッ
トされ、検出結果はタングは挿入と判定される。

【００４５】位相差検出回路１１５はヒステリシス特性
を有するように構成されている。このために、フリップ
・フロップ２０１のＱ出力とＤ入力とは抵抗Ｒ２０３で
接続され、Ｄ入力であるＴ２０２信号が、Ｑ出力である
信号Ｔ２０３の値の影響を受けるように構成されてい
る。ここで、上記閾値Ｖ_thは、フリップ・フロップ２０
１がリセットしているときにおいて、フリップ・フロッ
プ２０１がセット状態に反転する時の、フリップ・フロ
ップ２０１のＤ入力に対する閾値電圧として設定された
ものである。このような閾値Ｖ_thを用いて、フリップ・
フロップ２０１が前もってセットしているときには、端
子Ｔ２０２に於いて、フリップ・フロップ２０１がリセ
ットされているときに比して高めにバイアスされるの
で、フリップ・フロップ２０１は、一旦リセットされる
と、同じＤ入力に対してセットされにくくなる。

【００４６】図１２に於いて、フリップ・フロップ２０
１がリセットされると、シートベルト・タング１１が全
く動かなくとも、信号Ｔ２０２は、上記バイアスの変化
のために、ｇの状態からｈの状態に移行する。すると、
閾値が相対的に上がったことと同じ効果が生まれ、この
ために、信号Ｔ２０２に若干の変動があっても、フリッ
プ・フロップ２０１はセットされにくくなる。

【００４７】以上のようにして、回路１１５は図１３の
ようなヒステリシス特性を有する。〈実施形態の効果〉以上の様に構成して、本発明のシー
トベルト装着検出装置は電気的・機械的接触部を具備す
る事無く、シートベルトのバックルにタングが挿入され
た事を検出して”Ｌ”レベルの電気信号を出力するよう
にし、加えてタング挿入前の”Ｈ”レベル出力状態と、
タング挿入後の”Ｌ”レベル出力状態との特性にヒステ
リシスを持たせるように構成したから、振動、埃、水等
の劣悪な環境条件下においても安定して、確実にシート
ベルトの装着を検出する事が可能である。

【００４８】また、高周波信号によって駆動されるコイ
ル（１０２）とその両端に配設した２個の検出コイル
（１０１，１０３）を直列にして得られる出力信号の位
相と、駆動信号の位相とを比較する構成としたから、１
コイルによるインダクタンス変化を電気信号に変換する
高周波近接センサ等の金属検出方式に比較して、タング
と回路基板、すなわち検出部との距離変化に対して感度
を持たない構造となり、機械的振動や、回路基盤の温度
変化等による駆動コイルの電流変化や回路素子のバラツ
キによる特性変化が少なく、正確にタングの進入方向の
位置検出が可能になるという優れた特徴がある。

【００４９】加えて、上記２個の検出コイルを互いに逆
方向に接続して信号を取り出す構成であるのでバックル
の外部から印加される電磁界ノイズによる検出コイルで
の誘導起電圧は各コイルで同極性に発生する為、結果的
に相殺し、検出信号への影響が無いという特徴がある。
また、上記実施形態のシートベルト装着検出手段では、
検出素子として回路基板上に形成して成るパターンコイ
ルとしたことから、個別部品（コイル・ホール素子・フ
ォトトランジスタ等）を回路基板に半田付け実装する方
法に比べて回路基板上の素子（パターンコイル）の位置
精度が高く製造出来、従って位置検出精度が高いといっ
た利点もある。

【００５０】〈変形例〉本発明はその趣旨を逸脱しない
範囲で、上記実施形態にとらわれることなく種々変形が
可能である。〈第１変形例〉例えば、上記実施形態では、シートベル
ト・タング１１が挿入されていない状態に於いて、２つ
のセンサコイル１０１と１０３間に出力差を持たせるた
めに、図６に示すように、コイル１０２に対するセンサ
コイル１０１とセンサコイル１０３の位置を異ならせて
いた。しかしながら、出力差を発生させるためには、例
えば、図１４に示すように、センサコイル１０１の巻き
数ｎ₁をセンサコイル１０３の巻き数ｎ₃よりも小さくす
ることによって得られる。

【００５１】〈第２変形例〉上記実施形態では、コイル
１０２は、センサコイル１０１，センサコイル１０３と
同じ面側に配置されていたが、本発明はこれに限られる
ことなく、例えば、図１５に示すように、センサコイル
１０１とセンサコイル１０３とを、シートベルト・タン
グ１１に関して、コイル１０２と反対側に配置してもよ
い。

【００５２】この場合、出力差を発生するように、図１
５に示すように、ｌ₃＞ｌ₁ とする必要がある。尚、第１変形例の手法を第２変形例
に適用してもよい。〈第３変形例〉上記実施形態、第１変形例、第３変形例
に於いては、シートベルト・タング１１は透磁率の高い
金属で構成されていることを前提としていた。しかしな
がら、タング１１は、剛性が高ければ、透磁率の高い金
属である必要はない。逆に、きわめて低い透磁率の金
属、例えば、アルミニュームによっても構成可能であ
る。

【００５３】低透磁率の金属は逆に磁力線を排除する性
質がある。このために、シートベルト・タング１１にそ
のような金属を採用した場合には、例えば、図１６に示
すように、センサコイル１０１とセンサコイル１０３の
極性を実施形態とは逆に接続し、さらに、それらの配置
を、図１７に示すように、ｌ₃＜ｌ₁ とする必要がある。

【００５４】このように配置すると、シートベルト・タ
ング１１が挿入されていない状態では、センサコイル１
０３側に多くの鎖交磁束が発生し、ｅ₃＞ｅ₁ となるが、結線を実施形態と逆にすることにより、増幅
器１１４からの出力は上記実施形態と同じようになる。
ここで、シートベルト・タングが挿入されると、図１７
に示すように、タング１１がセンサコイル１０３への鎖
交磁束を減少させ、センサコイル１０１へのそれを増加
させる方向に作用するので、シートベルト・タング１１
が挿入されていく課程での信号Ｔ２０２の変化は上記実
施形態と全く同じになる。

【００５５】尚、この第３変形例の手法は、上記第１変
形例及び第２変形例にも適用可能である。〈第４変形例〉上記実施形態及びその変形例では、コイ
ル１０１，１０２，１０３及び図８に示す回路部品と
を、１つの回路基板１００に実装するものとしたが、一
般的に車両１台についてシートベルトの装着箇所は２〜
５程度の複数に及ぶものである。そこで、各シートベル
トのバックル内部に本発明の回路素子をすべて実装する
必要は無く、発振回路・バッファ回路及び位相検出回
路、電源回路等の全ての回路機能は複数のシートベルト
に対して共用できるものなのである。

【００５６】そこで、図１８に示す如く１ヵ所に配設し
たエアバック制御ユニット（ＥＣＵ）から複数のバック
ルに配線し、各バックル内部においては、第１の実施例
で示した３個のパターンコイルのみを形成せしめた基板
を内蔵した構成とする。この構成によれば、各バックル
に必要な回路基板を装着する容積が小さくて済むと共
に、共用により使用する電子部品の数が削減可能な為、
大幅に製造コストを削減する事が可能である。

【００５７】〈その他の変形例〉なお、上記実施形態及
び第１変形例乃至第４変形例では、バックルに挿入する
タングの先端位置において、該タングの挿入量を検出す
る構成としたが、本発明の目的であるシートベルトの装
着検出に関しては以上の構成に限られる事無く、例え
ば、図１９に示す如くバックル内においてタングをロッ
クするために下降する公知のフックの位置を検出するよ
うに変形しても良い。

【００５８】また、本発明で用いた各部の電気回路要
素、例えば発振回路は正弦波発振回路に限る事無く、矩
形波その他でも良く、加えて増幅回路においては、公知
の狭帯域フィルター等を備える事も考えられる。次に、
本発明のシートベルト装着検出装置で用いた回路基板上
のパターンコイル、及び信号検出回路方式は当該発明の
最終目的であるシートベルトの装着検出用途のみに限ら
ず、本発明の主旨を逸脱しない範囲で他の機械構造物等
の位置検出等に使用しても優れた効果を発揮することは
当然の事実として理解されるものである。

【００５９】

【発明の効果】以上説明した様に、本発明によれば、誤
検出が少なく、安定した動作を行う、非接触式のシート
ベルト装着検出装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来のシートベルト装着検出装置の構成を説
明する図。

【図２】本発明の好適な実施形態にかかるシートベル
ト装着検出装置の構成を説明する図。

【図３】実施形態のシートベルト装着検出装置の主要
部分の構成を示す図。

【図４】図３の主要部分におけるコイル配置を説明す
る図。

【図５】実施形態に用いられているコイルの形状を説
明する図。

【図６】２つのセンサコイルを用いる実施形態の検出
原理を説明する図。

【図７】シートベルト・タング１１が挿入されること
により、２つのセンサコイルを鎖交する磁束に変化が生
まれる様子を説明する図。

【図８】実施形態の回路１００の構成を説明する図。

【図９】３つのコイルと各種回路との接続を説明する
図。

【図１０】位相検出回路１１５の構成を説明する図。

【図１１】基準交流信号とフリップ・フロップ２０１
のクロック信号と増幅器１１４の出力とを対比するタイ
ミングチャート。

【図１２】タング１１が徐々に挿入されていく課程
で、フリップ・フロップ２０１のＤ入力（Ｔ２０２）と
クロック入力（Ｔ２００）との対比を説明するタイミン
グチャート。

【図１３】実施形態に於いてヒステリシス特性が発生
する様子を説明する図。

【図１４】第１変形例の３つのコイルの巻き数および
コイルの配置を説明する図。

【図１５】第２変形例の３つのコイルの配置を説明す
る図。

【図１６】第３変形例の２つのセンサコイルの結線を
説明する図。

【図１７】第３変形例の２つのセンサコイルの配置を
説明する図。

【図１８】第４変形例の構成を説明する図。。

【図１９】その他の変形例の構成を説明する図。。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】車輌等のシートベルトのタングがバック
ルに装着されたか否かを電気的に検出するシートベルト
装着検出装置において、磁界を制御する磁界制御手段と、前記バックル内に所定の磁界を発生させる磁界発生手段
と、前記磁界発生手段により発生された磁界の、前記タング
の前記バックル内部への挿入による変化を検出するセン
サ手段とを具備するシートベルト装着検出装置。
【請求項２】前記磁界制御手段は透磁率の高い金属材
料で構成され、前記センサ手段は、前記タングがバック
ル内に挿入されたときに、前記磁界発生手段により発生
された磁界の強度が前記磁界制御手段により大きくなっ
たことを検出すること特徴とする請求項１に記載のシー
トベルト装着検出装置。
【請求項３】前記磁界制御手段は、透磁率の低い材料
で構成され、前記センサ手段は、前記タングがバックル
内に挿入されたときに、前記磁界発生手段により発生さ
れた磁界の前記センサ手段近傍の強度が前記磁界制御手
段により小さくなったことを検出すること特徴とする請
求項１に記載のシートベルト装着検出装置。
【請求項４】前記磁界発生手段は交番磁界を発生する
ことを特徴とする請求項１に記載のシートベルト装着検
出装置。
【請求項５】前記磁界発生手段は、磁界発生コイルを
具備することを特徴とする請求項１に記載のシートベル
ト装着検出装置。
【請求項６】前記センサ手段は所定巻き数のコイルを
具備することを特徴とする請求項４に記載のシートベル
ト装着検出装置。
【請求項７】前記センサ手段はタングの挿入方向上の
平面内に於いて配置された２つのセンサコイルであっ
て、タングを挿入するためのバックル開口から、より遠
い位置に設けられた第１のセンサコイルと、より近い位
置に設けられた第３のセンサコイルとを具備することを
特徴とする請求項４に記載のシートベルト装着検出装
置。
【請求項８】前記磁界制御手段は透磁率の高い金属材
料で構成され、前記磁界発生手段は、前記前記第１のセンサコイルと前
記第３のセンサコイルの間に配置され、さらに、前記第
１のセンサコイルは、前記第３のセンサコイルに比し
て、前記磁界発生手段に、より近接して配置されている
ことを特徴とする請求項７に記載のシートベルト装着検
出装置。
【請求項９】前記磁界制御手段は透磁率の低い金属材
料で構成され、前記磁界発生手段は、前記前記第１のセンサコイルと前
記第３のセンサコイルの間に配置され、さらに、前記前
記第１のセンサコイルは、前記第３のセンサコイルに比
して、前記磁界発生手段に、より離間して配置されてい
ることを特徴とする請求項７に記載のシートベルト装着
検出装置。
【請求項１０】前記磁界制御手段は透磁率の高い金属
材料で構成され、前記磁界発生手段は、前記前記第１のセンサコイルと前
記第３のセンサコイルの中間位置に配置され、さらに、
前記第１のセンサコイルの巻き数は前記第３のセンサコ
イルの巻き数よりも多いことを特徴とする請求項７に記
載のシートベルト装着検出装置。
【請求項１１】前記磁界制御手段は透磁率の低い金属
材料で構成され、前記磁界発生手段は、前記前記第１のセンサコイルと前
記第３のセンサコイルの中間位置に配置され、さらに、
前記第１のセンサコイルの巻き数は前記第３のセンサコ
イルの巻き数よりも少ないことを特徴とする請求項７に
記載のシートベルト装着検出装置。
【請求項１２】前記磁界発生手段と前記第１のセンサ
コイルと第３のセンサコイルとは同一平面上に形成され
ていることを特徴とする請求項７に記載のシートベルト
装着検出装置。
【請求項１３】前記第１のセンサコイルと第３のセン
サコイルは、前記タングが挿入される空間を介して、前
記磁界発生手段とは異なる平面上に形成されていること
を特徴とする請求項７に記載のシートベルト装着検出装
置。
【請求項１４】さらに、センサ手段の出力信号を処理
する処理回路を前記バックル内に具備したことを特徴と
する請求項１乃至１３のいずれかに記載のシートベルト
装着検出装置。
【請求項１５】前記磁界制御手段は前記タングの先端
部近傍の金属部分であることを特徴とする請求項１乃至
１４のいずれかに記載のシートベルト装着検出装置。
【請求項１６】前記磁界制御手段は、前記タングをロ
ックするために、前記タングが前記バックル内に挿入さ
れたときに、前記センサ手段方向に移動する透磁性金属
のロック部材であることを特徴とする請求項１乃至１５
のいずれかに記載のシートベルト装着検出装置。
【請求項１７】車輌等のシートベルトの透磁性タング
がバックル内の空隙に挿入されたか否かを電気的に検出
するシートベルト装着検出装置において、前記空隙内の前記バックルの内周面に於いて、前記タン
グの挿入方向に沿って離間して配置された第１のセンサ
コイルと第３のセンサコイルと、交流成分を含む交流信号を発生する第１の回路と、前記第１のセンサコイルと第３のセンサコイルとの間に
配置され、前記交流信号により駆動されて交番磁界を発
生する磁界発生素子と、前記第１のセンサコイルと前記第３のセンサコイルとの
出力を入力してそれらの差分信号を発生する第２の回路
と、前記交流信号と前記差分信号との位相差を検出する第３
の回路とを具備し、前記第３の回路の出力に基づいて、前記透磁性タングが
前記空隙に挿入されたか否かを電気的に検出することを
特徴とするシートベルト装着検出装置。
【請求項１８】前記磁界発生素子は第２のコイルを有
することを特徴とする請求項１７に記載のシートベルト
装着検出装置。
【請求項１９】前記第１のセンサコイルは、前記タン
グを挿入するためのバックル開口から、より遠い位置に
設けられ、前記第３のセンサコイルはより近い位置に設
けられたことを特徴とする請求項１７に記載のシートベ
ルト装着検出装置。
【請求項２０】前記磁界発生素子は、前記前記第１の
センサコイルと前記第３のセンサコイルの間に配置さ
れ、さらに、前記第１のセンサコイルは、前記第３のセ
ンサコイルに比して、前記磁界発生素子に、より近接し
て配置されていることを特徴とする請求項１９に記載の
シートベルト装着検出装置。
【請求項２１】前記磁界発生素子は、前記前記第１の
センサコイルと前記第３のセンサコイルの間に配置さ
れ、さらに、前記第１のセンサコイルの巻き数は前記第
３のセンサコイルの巻き数よりも多いことを特徴とする
請求項１９に記載のシートベルト装着検出装置。
【請求項２２】前記磁界発生素子と前記第１のセンサ
コイルと第３のセンサコイルとは同一平面上に形成され
ていることを特徴とする請求項１９に記載のシートベル
ト装着検出装置。
【請求項２３】前記第１のセンサコイルと第３のセン
サコイルは、前記タングが挿入される空間を介して、前
記磁界発生素子とは異なる平面上に形成されていること
を特徴とする請求項１９に記載のシートベルト装着検出
装置。
【請求項２４】前記第１乃至第３の回路は前記バック
ル内の前記センサコイルの近傍に設けられたことを特徴
とする請求項１７乃至２３のいずれかに記載のシートベ
ルト装着検出装置。
【請求項２５】前記第１のセンサコイル及び第３のセ
ンサコイルはプリント配線板材料より成る事を特徴とす
る請求項１５乃至２２のいずれかに記載のシートベルト
装着検出装置。
【請求項２６】前記第１のセンサコイル及び第３のセ
ンサコイルは互いに逆極性として直列に接続された事を
特徴とする請求項１７乃至２５のいずれかに記載のシー
トベルト装着検出装置。
【請求項２７】前記第３の回路は、位相比較のための
Ｄタイプフリップフロップを有し、該フリップフロップ
のＱ出力端子からＤ入力端子の間に抵抗器が接続された
事を特徴とする請求項１７乃至２６のいずれかに記載の
シートベルト装着検出装置。
【請求項２８】前記バックル内部において前記タング
を固定するフック部材を有し、前記センサコイルはこの
移動を検出する事を特徴とする請求項１７乃至２７のい
ずれかに記載のシートベルト装着検出装置。
【請求項２９】複数のシートベルトが設けられた車輌
等において、個々のシートベルトの透磁性タングがバッ
クル内の空隙に挿入されたか否かを電気的に検出するシ
ートベルト装着検出装置において、前記複数のシートベルトの各々のバックル内には、前記タングの挿入方向に沿って離間して配置された第１
のセンサコイルと第３のセンサコイルと、前記第１のセンサコイルと第３のセンサコイルとの間に
配置され、交流信号により駆動されて交番磁界を発生す
る磁界発生素子と、前記第１のセンサコイルと前記第３のセンサコイルとの
出力を入力してそれらの差分信号を発生する差分検出回
路とが設けられ、前記複数のシートベルト及びバックルとは別体で離間し
た位置に設けられた信号処理回路であって、交流成分を含む交流信号を発生し、各バックルのそれぞ
れの磁界発生素子に供給するする第１の回路と、前記交流信号と、各々のバックルの差分検出回路からの
差分信号との各々の位相差を検出する第３の回路とを具
備したことにより、前記透磁性タングが前記空隙に挿入されたか否かを電気
的に検出すると共に、前記第１の回路と第３の回路を各
々のバックルについて共通化したことを特徴とするシー
トベルト装着検出装置。