(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シートベルトプリテンショナを駆動する駆動装置において、
当該駆動前記装置は、電源から電力を受けるように構成された電源回路を備え、
前記電源回路は、
一対のスイッチであってそれらの間に設けられた第１の出力に直列に接続された第１の一対のスイッチと、
一対のスイッチであってそれらの間に設けられた第２の出力に直列に接続された第２の一対のスイッチとを含み、
前記第１および第２の出力はシートベルトプリテンショナ内のモータに接続されていて、
当該駆動装置はさらに、
前記第１の一対のスイッチおよび前記第２の一対のスイッチに接続されこれらスイッチを制御して第１および第２の出力を通じて電圧を出力させる制御ユニットと、
前記制御ユニットによって起動されると前記第１および第２の出力を通じた電圧を上昇させて第１および第２の出力に接続されたモータの回転速度を増大させる昇圧回路とを含み、
当該駆動装置は、３つの操作フェーズでモータを駆動するように構成されていて、前記制御ユニットは、操作フェーズのいずれか１つでのみ、前記昇圧回路を起動することを特徴とする駆動装置。
【請求項２】
請求項１に記載の駆動装置において、前記昇圧回路は、電源と電源回路との間に直列に接続されたインダクタを備えることを特徴とする駆動装置。
【請求項３】
請求項２に記載の駆動装置において、前記昇圧回路は、第１のブーストスイッチを含んでいることを特徴とする駆動装置。
【請求項４】
請求項３に記載の駆動装置において、前記第１のブーストスイッチは、前記インダクタと前記電源回路との間で直列に接続されていることを特徴とする駆動装置。
【請求項５】
請求項３に記載の駆動装置において、前記電源回路内の各一対のスイッチは、一端が互いに接続されていて、前記第１のブーストスイッチは、前記各一対のスイッチ間の接続点のいずれかに、直列に接続されていることを特徴とする駆動装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載の駆動装置において、前記昇圧回路は、第２のブーストスイッチを含んでいて、前記第２のブーストスイッチは、前記インダクタにエネルギーを供給する前記制御ユニットによって制御されることを特徴とする駆動装置。
【請求項７】
請求項６に記載の駆動装置において、前記第２のブーストスイッチは、前記電源回路に並列に接続されていることを特徴とする駆動装置。
【請求項８】
請求項６に記載の駆動装置において、前記第２のブーストスイッチは、前記電源回路内のスイッチのいずれか１つであることを特徴とする駆動装置。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか１項に記載の駆動装置において、前記制御ユニットは、プリクラッシュセンサから信号を受け取るように構成されていることを特徴とする駆動装置。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか１項に記載の駆動装置において、前記各スイッチは、トランジスタであることを特徴とする駆動装置。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれか１項に記載の駆動装置において、当該装置は、モータを含んでいることを特徴とする駆動装置。
【請求項１２】
請求項１から１１のいずれか１項に記載の駆動装置において、前記電源回路は、Ｈブリッジ回路であることを特徴とする駆動装置。
【請求項１３】
請求項１から１２のいずれか１項に記載の駆動装置に接続されたモータを備えたことを特徴とするシートベルトプリテンショナ。
【請求項１４】
請求項１から１２のいずれか１項に記載の駆動装置に接続されたモータを備えたシートベルトプリテンショナを含んでいることを特徴とする車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動装置に関し、とりわけ、シートベルトプリテンショナのモータを駆動する駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両にはシートベルトプリテンショナが設置されていて、衝突事故が予想される際に、車両の乗員が着用しているシートベルトのたるみをとる。衝突事故が起きた場合、プリテンショナは乗員に抗してシートベルトを巻き取り、シートベルトに対する乗員の動きを最小限にする。
【０００３】
多くの場合、シートベルトプリテンショナは、衝突事故がまさに起きようとしていることを検出するプリクラッシュセンサからの信号に応じて起動される。シートベルトプリテンショナが起動されるときに重要なのは、プリテンショナが迅速にシートベルトのたるみをとり、これによって乗員に作用する適正な張力をシートベルトに与え、衝突事故に備えることである。
【０００４】
場合によっては、シートベルトを着用している乗員を元の位置に戻すほどの十分な力でシートベルトプリテンショナがシートベルトを巻き取ることが必要なこともある。例えば、プリテンショナがシートベルトを十分な力で巻き取り、座席に対する好ましい座位に乗員を引き戻すことが必要な場合もある。このように、衝突事故の間、シートベルトによって乗員を元の位置に戻し、安全に拘束することが可能である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来のシートベルトプリテンショナは、通常、大抵は１２ボルトのバッテリである車両の主電源によって給電される。車両バッテリにより供給できる電流は、あいにく制限されている。また、電流の制限によって、シートベルトプリテンショナの操作に好ましくない制約が課せられている。電流の制限により、シートベルトプリテンショナのモータは、シートベルトに迅速に張力を与えるだけの十分なスピードで回転することが妨げられてしまうことがある。電流が不十分でモータがシートベルトに十分な力を及ぼすことができなくなると、乗員を元の位置に戻すことができなくなってしまうこともある。
【０００６】
モータが十分に高い速度でスプールを回転させられるように、シートベルトのスプールにプリテンショナモータをリンクする歯車装置のギヤ比を設定することが以前から提案されている。しかし、この方法によりギヤ比を設定すると、シートベルトに及ぼされた力が不適当に低下する。他の案として、可変ギヤボックス装置も提案されていて、これによれば、巻取中は高速のギヤ比を提供し、乗員を元の位置に戻す間は、低速であるが大きなトルクが得られるギヤ比を提供可能である。しかし、可変ギヤボックス装置は高価であり、実装が困難である。
【０００７】
本発明は、改良された駆動装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一観点によれば、シートベルトプリテンショナを駆動する駆動装置を提供する。本駆動装置は、電源から電力を受けるように構成された電源回路を備えている。この電源回路は、一対のスイッチであってそれらの間に設けられた第１の出力に直列に接続された第１の一対のスイッチと、一対のスイッチであってそれらの間に設けられた第２の出力に直列に接続された第２の一対のスイッチとを含み、第１および第２の出力は、シートベルトプリテンショナ内のモータに接続されている。本駆動装置はさらに、制御ユニットによって起動されると昇圧回路とを備えている。
【０００９】
昇圧回路は、好ましくは、電源と電源回路との間に直列に接続されたインダクタを備えている。
【００１０】
昇圧回路は、好都合には、第１のブーストスイッチを含んでいる。
【００１１】
第１のブーストスイッチは、好都合には、インダクタと電源回路との間で直列に接続されている。
【００１２】
電源回路内の各一対のスイッチは、一端が互いに接続されていて、第１のブーストスイッチは、各一対のスイッチ間の接続点のいずれかに、直列に接続されている。
【００１３】
昇圧回路は、好都合には、第２のブーストスイッチを含んでいて、これは、インダクタにエネルギーを供給する制御ユニットによって制御される。
【００１４】
１つの実施形態において、第２のブーストスイッチは、電源回路に並列に接続されている。
【００１５】
他の実施形態において、第２のブーストスイッチは、電源回路内のスイッチのいずれか１つである。
【００１６】
上記請求項のいずれか１項に記載の駆動装置において、駆動装置は、好ましくは、３つの操作フェーズでモータを駆動するように構成されていて、制御ユニットは、操作フェーズのいずれか１つでのみ、昇圧回路を起動する。
【００１７】
制御ユニットは、好都合には、プリクラッシュセンサから信号を受け取るように構成されている。
【００１８】
各スイッチは、好都合には、トランジスタである。
【００１９】
駆動装置は、好ましくは、モータを含んでいる。
【００２０】
電源回路は、好都合には、Ｈブリッジ回路である。
【００２１】
本発明の他の観点によれば、以下の請求項１〜１３のいずれか１項に記載の駆動装置に接続されたモータを備えたシートベルトプリテンショナを提供する。
【００２２】
本発明のさらに他の観点によれば、以下の請求項１〜１３のいずれか１項に記載の駆動装置に接続されたモータを備えたシートベルトプリテンショナを含む車両を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施形態に係る昇圧回路を備え、シールベルトプリテンショナに接続された駆動装置の概略図である。
【図２】図１に示す駆動装置の３つの操作フェーズの、昇圧回路が起動されていない状態におけるグラフ表示である。
【図３】図１に示す駆動装置の３つの操作フェーズの、昇圧回路が起動している状態におけるグラフ表示である。
【図４】本発明の他の実施形態に係る駆動装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明をより容易に理解してもらうため、本発明の実施形態を添付図面を参照しながら例として詳述する。
【００２５】
最初に、添付図面の図１を参照すると、本発明の実施形態に係る駆動装置１は、高電圧電源入力２と、自動車（図示せず）の電源に接続されるように構成された低電圧電源入力３とを含んでいる。電源入力２、３は高電圧線４および低電圧線５に接続されていて、これら電圧線は、Ｈブリッジ回路６の形式となっている電源回路に電力を供給する。
【００２６】
Ｈブリッジ回路６は、第１の一対のスイッチＳ１、Ｓ２と、第２の一対のスイッチＳ３、Ｓ４とを含んでいる。スイッチＳ１〜Ｓ４は、好ましくは、トランジスタである。第１の一対のスイッチＳ１、Ｓ２は、それらの間に設けられた第１の出力７と直列に接続されている。また、第２の一対のスイッチは、それらの間に設けられた第２の出力８と直列に接続されている。スイッチＳ１、Ｓ２およびスイッチＳ３、Ｓ４の各一対の端部は、高電圧線４および低電圧線５で互いに接続されている。
【００２７】
出力７、８は、シートベルトプリテンショナの電動モータ９に接続されるように構成されている。モータ９は、好ましくは、シートベルトリトラクタ（図示せず）の一部を形成するギヤボックス１０を駆動するために接続されている。シートベルトリトラクタは、好ましくは、クラッチ１１とベルトスプール１２とを含んでいる。シートベルト１３は、自動車のシート１５に着座している乗員１４を囲むように、ベルトスプール１２から延びている。
【００２８】
駆動装置１は、昇圧回路１６を含んでいる。昇圧回路１６は、高電圧電源入力２とＨブリッジ回路６との間に直列に接続されている。昇圧回路１６は、高電圧線４に直列に接続されたインダクタＬを含んでいる。第１のブーストスイッチＳ５は、インダクタＬとＨブリッジ回路６との間に直列に接続されている。
【００２９】
昇圧回路１６は、第２のブーストスイッチＳ６を含んでいる。第２のブーストスイッチＳ６は、高電圧線４および低電圧線５を介して、Ｈブリッジ回路６と並列に接続されている。コンデンサＣは、好ましくは、高電圧線４および低電圧線５を介して並列に接続されている。
【００３０】
Ｈブリッジ回路６のスイッチＳ１〜Ｓ４、および、昇圧回路１６のブーストスイッチＳ５、Ｓ６は、制御ユニット１７に接続されている。本実施形態では、スイッチＳ１〜Ｓ６は、トランジスタである。各トランジスタのゲートは、制御ユニット１７からの信号を受け取るように接続されていて、トランジスタのオン／オフを切換える。電流シャント抵抗Ｒｓは、制御ユニット１７に入力を供給する。この入力は、モータ９により消費される電流の指標となる。
【００３１】
制御ユニット１７は、車両内のセンサ１８からの信号を受け取るように接続されている。センサ１８は、好ましくは、プリクラッシュセンサである。プリクラッシュセンサは、予想される衝突事故を検知し、また、予想される衝突事故がある場合には、制御ユニット１７に起動信号を供給するように構成されている。
【００３２】
以下、図２を参照して、昇圧回路１６を起動せずに、駆動装置１がモータ９を駆動する仮定の状況を考察する。この仮定の例では、第１のブーストスイッチＳ５を継続的にスイッチオンにして、Ｈブリッジ回路６を高電圧線４に接続している。しかし、第２のブーストスイッチＳ６はスイッチオフにして、電源電圧を昇圧しないこととしている。
【００３３】
仮に、衝突事故が起きようとしていることをセンサ１８が検知したならば、センサ１８は、制御ユニット１７に起動信号を送信する。起動信号を受け取ると、制御ユニット１７は、Ｈブリッジ回路のスイッチＳ１〜Ｓ４を切換えることによってＨブリッジ回路６を起動し、モータ９に電力を与える。これにより、モータ９は、シートベルト１３を巻き取って張力を与える。制御ユニット１７は、約２０ＫＨｚでのパルス幅変調によりＨブリッジスイッチＳ１−Ｓ４を切換えることにより、モータ９に供給される電流を制限する。
【００３４】
シートベルト１３に張力を与えるために、制御ユニット１７は、継続的にスイッチＳ３をオンにして、さらに、補完的なスイッチングによりスイッチＳ１およびスイッチＳ２を調整する。あるいは、制御ユニット１７は、継続的にスイッチＳ２をオンにして、さらに、補完的なスイッチングによりスイッチＳ３およびスイッチＳ４を調整する。
【００３５】
衝突事故が起きた後、または予測される衝突事故がもはや存在しないならば、制御ユニット１７はＨブリッジ回路６を起動し、モータ９を逆方向に回転させてシートベルト１３を解放させる。シートベルト１３を解放するために、制御ユニット１７は、継続的にスイッチＳ１をオンにして、さらに、補完的なスイッチングによりスイッチＳ３およびスイッチＳ４を調整する。あるいは、制御ユニット１７は、継続的にスイッチＳ４をオンにして、さらに、補完的なスイッチングによりスイッチＳ１およびスイッチＳ２を調整する。このように、Ｈブリッジ回路６を使用すれば、モータ９を逆方向に回転させてクラッチ１１を解放させることが可能である。
【００３６】
ここで、添付図面の図２を参照すると、グラフ２ａ、２ｂは、駆動装置１がモータ９を駆動してシートベルト１３に張力を与えているとき、Ｐｈ１〜Ｐｈ３の３つの操作フェーズがあることを示している。第１のフェーズＰｈ１では、モータ９は回転を開始する。モータ９の逆起電力が低いので、モータ９を通した電圧は制御ユニット１７によって制限され、モータ９によって消費される電力を制限されている。
【００３７】
第２の操作フェーズＰｈ２では、モータ９は回転し、シートベルト１３のたるみをとる。この第２のフェーズＰｈ２の間、モータを通した電圧は、もはや低下せず、モータ９に供給される電流は、低レベルに下がっている。
【００３８】
モータ９がシートベルト１３を巻き取り、もはやシートベルト１３にいかなるたるみも存在しないとき、モータ９は、シートベルト１３によって回転が妨げられ、駆動装置は第３のフェーズＰｈ３で動作する。第３のフェーズＰｈ３では、逆起電力が存在せず、そのために、モータ９を通した電圧を減らして、モータ９により消費される電力を制限する必要がある。
【００３９】
ここで、添付図面の図３を参照すると、第２のフェーズＰｈ２で昇圧回路が起動されたときでの、駆動装置１での３つの操作フェーズが図示されている。本発明の実施形態は、実際にこのように動作するであろう。
【００４０】
第１の操作フェーズでは、第１のブーストスイッチＳ５およびスイッチＳ３のいずれかが継続的にオンとされ、また、スイッチＳ１およびＳ２が補完的なスイッチングにより調整される。あるいは、第１のブーストスイッチＳ５およびスイッチＳ２が継続的にオンとされ、また、スイッチＳ３およびＳ４が補完的なスイッチングにより調整される。
【００４１】
第２の操作フェーズＰｈ２では、スイッチＳ２およびＳ３が継続的にオンとされ、また、第１および第２のブーストスイッチＳ５、Ｓ６は、補完的なスイッチングにより調整されて昇圧回路１６を起動する。昇圧回路１６は、電源からの電圧を増加させ、また、ＨブリッジスイッチＳ１〜Ｓ４およびコンデンサＣにかかる電圧を昇圧する。第１のブーストスイッチＳ５は、昇圧回路１６で制御ダイオードとして動作する。
【００４２】
図３のグラフ３ａおよび３ｂは、昇圧回路１６によりモータ電圧が昇圧された結果として、第２のフェーズＰｈ２の間に供給電流がどのように一定に保たれているかを示している。グラフ３ｂから明らかなように、第２のフェーズＰｈ２の間にモータ電圧が増加し、モータ９は急速に回転し、迅速にシートベルト１３のたるみをとることが可能である。このように、モータ９の回転速度は、昇圧回路１６が起動していないときと比較して、著しく高速になる。したがって、モータ９は、迅速にシートベルト１３のたるみをとることができる。
【００４３】
昇圧回路１６によってモータ９がより高速に回転可能となるので、モータは、第２のフェーズＰｈ２の間に高い回転運動エネルギーを蓄積する。高い回転運動エネルギーは変換され、第３のフェーズＰｈ３の間にシートベルト１３に作用する力を増加させることとなる。これにより、シートベルト１３は約４００Ｎ以上の力を乗員１４に作用させ、かかる力は十分に高く、シートベルト１３が乗員１４を再配置することが可能である。
【００４４】
ここで、添付図面の図４を参照すると、本発明の他の実施形態に係る駆動装置１９は、上記駆動装置１と多くの点で同一である。唯一の例外は、この実施形態では、昇圧回路１６の第２のブーストスイッチＳ６が省略されていて、また、第１のブーストスイッチＳ５が、Ｈブリッジ回路６の一対のスイッチＳ１、Ｓ２および一対のスイッチＳ３、Ｓ４の間の接続点と直列になっていることである。
【００４５】
このように、昇圧回路１６は、Ｈブリッジ回路６と、Ｈブリッジ回路６のスイッチＳ１〜Ｓ４のいずれかにより実行される第２のブーストスイッチＳ６の機能とに、部分的に組み合わされている。したがって、駆動装置１９は、ＨブリッジスイッチＳ１〜Ｓ４に加えて必要とされる、１つの追加されたブーストスイッチにより、昇圧回路を含んでいる。
【００４６】
第１の操作フェーズＰｈ１では、ブーストスイッチＳ５およびスイッチＳ３を継続的にスイッチオンとし、スイッチＳ１およびＳ２を補完的なスイッチングにより調整する。あるいは、ブーストスイッチＳ５およびスイッチＳ２を継続的にスイッチオンとし、スイッチＳ３およびＳ４を補完的なスイッチングにより調整する。
【００４７】
第２の操作フェーズＰｈ２では、スイッチＳ２およびＳ３を継続的にスイッチオンとし、また、スイッチＳ１およびＳ５を補完的なスイッチングにより調整して、第２の一対のスイッチＳ３、Ｓ４およびコンデンサＣにかかる電圧を昇圧させている。
【００４８】
モータ９を逆方向に回転させるためには、ブーストスイッチＳ５およびスイッチＳ１を継続的にスイッチオンとし、スイッチＳ３およびＳ４を補完的なスイッチングにより調整する。あるいは、ブーストスイッチＳ５およびスイッチＳ４を継続的にスイッチオンとし、スイッチＳ１およびＳ２を補完的なスイッチングにより調整する。
【００４９】
この他の実施形態の駆動装置１９は、昇圧回路から１つのスイッチを省略したことにより、図１に示す駆動装置１と比べて複雑さが低下していながら、上述した同様の利点を提供する。このように、この他の実施形態の駆動装置１９は、より安価に実装され、より効率的に操作される。
【００５０】
本明細書および特許請求の範囲で使用される、「備える」、「備えている」およびそのバリエーションは、特定された特徴、ステップまたは整数が含まれていることを意味する。用語は、他の特徴、ステップまたは構成の存在を除外するように解釈されるべきではない。
【００５１】
上述の説明、以下の特許請求の範囲または添付図面に開示された特徴、それらの特定の形式または開示された機能を実行する手段に関して表現された特徴、あるいは、開示した結果を達成する方法またはプロセスは、必要に応じて、個別またはそのような特徴の任意の組み合わせで、その多様な形式で本発明を実現するために利用される。
【図１】
0005479425.tif 000002
【図２】
0005479425.tif 000003
【図３】
0005479425.tif 000004
【図４】
0005479425.tif 000005