(57)【要約】【課題】シートベルトリトラクタのモータの故障を確実にしかも乗員に不快感を全く又は殆ど与えずに診断することができる故障診断装置を提供する。【解決手段】ウェビング巻取用のスプール１を回転駆動するモータ３を有したシートベルトリトラクタの故障を診断するための装置であって、モータ３に所定の短時間だけ駆動電力を供給し、該駆動電力供給停止後に該モータ３の巻き線の誘起電流又は電圧を検出し、この誘起電流又は電圧に基づいて故障を判定する。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェビング巻取用のスプールを回転駆動するモータを有したシートベルトリトラクタの故障を診断するための装置であって、
モータに所定の短時間だけ駆動電流又は電圧を供給する駆動電力供給手段と、
該モータの巻き線の電流又は電圧を検出する手段と、
該電流又は電圧に基づいて故障を判定する手段と
を備えてなるシートベルトリトラクタの故障診断装置。
【請求項２】
請求項１において、車両の所定の使用状態を検出する手段と、この手段からの信号に基づいて診断動作を開始させる手段とを備えたことを特徴とするシートベルトリトラクタの故障診断装置。
【請求項３】
請求項２において、該使用状態は、イグニッションスイッチのＯＮ操作、バックルへのタング装着操作、又はバックルからのタング脱着操作であることを特徴とするシートベルトリトラクタの故障診断装置。
【請求項４】
請求項２において、該診断動作を開始させる手段は、バックル装着状態では診断動作を禁止状態におくものであることを特徴とするシートベルトリトラクタの故障診断装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項において、前記駆動電力供給手段は、スプールからウェビングが巻き出される方向にモータを回転駆動させるように駆動電流又は電圧を供給するものであることを特徴とするシートベルトリトラクタの故障診断装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか１項において、前記駆動電力供給手段への駆動電力供給継続時間は１００ｍＳｅｃ以下であることを特徴とするシートベルトリトラクタの故障診断装置。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれか１項において、該故障診断装置は、診断終了後にモータの端子間を導通させてモータを制動するものであることを特徴とするシートベルトリトラクタの故障診断装置。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれか１項において、該故障診断装置は、診断終了後に該モータを逆転させ、ウェビング巻取量を診断前の状態に戻すものであることを特徴とするシートベルトリトラクタの故障診断装置。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれか１項において、該故障診断装置は、最初の診断結果が非正常であるときには診断を所定回数、再試行するものであることを特徴とするシートベルトリトラクタの故障診断装置。
【請求項１０】
請求項９において、該故障診断装置は、再試行時にモータ駆動力を増大させるように駆動電力供給手段からの電力供給条件を変更するものであることを特徴とするシートベルトリトラクタの故障診断装置。
【請求項１１】
請求項１において、該駆動電力供給手段から供給される駆動電流又は電圧は、ウェビング巻取り用のスプールを回転駆動させる通常の電流又は電圧より小さいことを特徴とするシートベルトリトラクタの故障診断装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は自動車等に設置されたシートベルトリトラクタの故障を診断するための診断装置に係り、特に、ウェビング巻取用スプールを回転駆動するモータを備えたタイプのシートベルトリトラクタの故障診断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
シートベルトリトラクタは、周知の通り、座席に座った乗員の身体に沿って引き回されるウェビングを有するものであり、車両の衝突時等にはウェビングの巻き出しをロックして乗員を拘束する。
【０００３】
このウェビング巻取用のスプールをモータで駆動する電動式シートベルトリトラクタがあり、ウェビングの引き出し、巻取りのすべてをモータで行うようにしたものや、プリテンション動作（衝突時又は衝突予知時にウェビングの緩みを巻き取る動作）のみをモータで行うようにしたものなど種々のものがある。なお、本発明はいずれのタイプのシートベルトリトラクタにも適用できる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このシートベルトリトラクタのモータの故障を確実に、しかも乗員に不快感を全く又は殆ど与えないシートベルトリトラクタの故障診断装置を提供する。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明のシートベルトリトラクタの故障診断装置は、ウェビング巻取用のスプールを回転駆動するモータを有したシートベルトリトラクタの故障を診断するための装置であって、モータに所定の短時間だけ駆動電流又は電圧を供給する駆動電力供給手段と、該モータの巻き線の電流又は電圧を検出する手段と、該電流又は電圧に基づいて故障を判定する手段とを備えてなるものである。
【０００６】
かかる本発明の故障診断装置は、モータを短時間（好ましくは１００ｍＳｅｃよりも短時間）だけ駆動して電流又は電圧を検出し、これに基いて故障を診断するものであるため、この診断時のモータ駆動に伴うウェビングの巻取量又は巻出量が少なく、乗員がシートベルトを装着していたとしても、ウェビングの張力変化が殆ど感取されず、不快感が生じることが防止される。
【０００７】
本発明では、故障診断はモータに短時間の通電を施すことによって行われるものであるから、車両が所定の使用状態になったときに随時施行し、故障を早期に又は事前に発見することができる。
【０００８】
この「所定の使用状態」としては、イグニッションスイッチのＯＮ操作、バックルへのタング装着操作、又はバックルからのタング脱着操作が例示される。
【０００９】
本発明の故障診断装置は、バックル装着状態では診断動作を禁止状態におくものであってもよい。かかる構成とした場合には、ウェビングが身体に当っているときには診断動作が実行されず、不快感が全く生じない。
【００１０】
本発明では、故障診断時にモータをウェビング巻き出し方向に回転させてもよい。このようにすれば、診断時にウェビングが乗員にとって若干緩むものとなるため、不快感は全く生じない。
【００１１】
本発明では、診断終了後にモータの端子間を導通させてモータを制動してもよい。このようにすれば、故障診断に伴ってウェビングが過剰に緩んだり逆に過度に身体を締め付けることが確実に防止される。
【００１２】
本発明では、診断終了後に該モータを逆転させ、ウェビング巻取量を診断前の状態に戻すようにしてもよい。このようにすれば、乗員にとって快適なウェビング長さに自動的に復帰させることができる。
【００１３】
本発明では、最初の診断結果が非正常であるときには診断を所定回数、再試行してもよい。これにより、故障診断の精度が向上する。この再試行時にモータ駆動力を増大させるように駆動電流供給手段からの電流供給条件を変更してもよい。これにより、例えば、第１回目は低トルクにてモータを回転させ、第２回目以降徐々にトルクを増大させるような故障診断動作が可能となる。
【００１４】
さらに、モータに小さい電流／電圧を供給することにより、診断時のモータ駆動を弱め、モータの作動速度を低くすることにより、モータや伝達部から生じる作動音を低減できる。これにより、異音として感取されずに、不快感が生じることが防止される。
【００１５】
本発明では、モータ回転検出手段は、モータ駆動制御手段と連動し、モータ巻き線を低インピーダンスで通電駆動された後、モータ巻き線を一時的に高インピーダンスにするシーケンスと、そのシーケンスに同期してモータ巻き線の誘起電圧（誘起電流）を検定する手段から構成してもよい。誘起電圧の大小と極性でモータの回転の有無、乃至は回転の極性、乃至は回転速度を判断する。誘起電圧（電流）はロータの回転速度に比例して大きくなるので、高インピーダンスにすることにより大きな電圧が生じ、検定が容易になる。
【００１６】
モータ回転検出手段は、モータ駆動制御手段と連動しモータ巻き線を低インピーダンスで通電駆動中に、モータ巻き線に流れる電流（又は短区間平均電流）の時間変化を検定する手段から構成してもよい。駆動電流の大小と極性でモータの回転の有無、乃至は回転の極性、乃至は回転速度を判断する。電流はロータが回転すれば小さくなり、駆動させながら回転検出できる。
【００１７】
故障判定手段は、ロータを一方向には回転させず揺動させて診断（正転と逆転を極く短時間で繰り返すこと）してもよく、この場合は逆転駆動、回転検出、正転駆動のサイクルを早い周期で繰り返すことにより揺動振幅が増大し回転検出の信頼度を上げることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して実施の形態について説明する。第１図は実施の形態に係るシートベルトリトラクタの故障診断装置のブロック図、第２図は実施の形態に係るシートベルトリトラクタの故障診断装置の回路図、第３図は実施の形態に係るシートベルトリトラクタの故障診断装置のタイミングチャート、第４図はモータの動作説明図、第５図は誘起電圧波形図、第６図は制御作動例を示すフローチャートである。第７図は別の診断例を示す電流波形図である。
【００１９】
第１図の通り、シートベルトリトラクタのウェビング巻取用スプール１に対しクラッチ機構２を介してモータ３が接続されている。この実施の形態では、モータ３はプリテンショナ専用のものとなっているが、前記の通り本発明はこれに限定されない。
【００２０】
クラッチ機構２はモータ３が回転（正転、逆転のいずれでもよい）するときにモータ３の駆動力によって噛合するギヤにより構成されている。なお、このようなギヤ式クラッチ機構は例えば特開２００１−３４７９２２号、特開２００１−３４７９２３号、特開２００２−１０４１３５号などにみられる通り周知である。
【００２１】
モータ３は、入出力ポート６を介して作動要求又は診断要求が与えられるモータ駆動制御手段４によって駆動される。
【００２２】
駆動停止後にモータ３に誘起される電流又は電圧がモータ回転検出手段５によって検出され、この検出データが故障判定手段７に供給されて故障診断が行われ、故障診断結果は入出力ポート６を介して出力される。
【００２３】
このモータ駆動制御手段４、モータ回転検出手段及び故障判定手段７の回路構成について第２図及び第３図を参照して説明する。
【００２４】
診断要求信号はトリガ信号として入出力ポート６からワンショット発生回路Ｔ１に入力され、その出力信号Ｔ１が所定時間（例えば２０ｍＳｅｃ）１となる。このワンショット発生回路の信号Ｔ１の立下り（１→０）に伴ってワンショット発生回路Ｔ２の出力が所定時間（例えば５ｍＳｅｃ）１とされ、この信号Ｔ２の立下りに伴ってワンショット発生回路Ｔ３の出力が所定時間（例えば１５ｍＳｅｃ）１とされる。
【００２５】
信号Ｔ１，Ｔ３の論理和がＯＲゲート１１を介してデューティコントローラ１２に入力される。このデューティコントローラ１２は、与えられるデューティ比設定信号に基づいて所定デューティ比のパルス信号を一定周波数にて出力する。診断作動のデュ―ティ比を調整することにより診断時の駆動力を弱めることができる。デューティコントローラ１２の出力と信号Ｔ１との論理積がＡＮＤゲート２１からＥＸＮＯＲゲート２４に与えられ、またインバータ２３を介して信号Ｔ２の反転信号がＥＸＮＯＲゲート２４に与えられ、これらの排他的論理和がモータ駆動信号Ｌ−となる。
【００２６】
また、デューティコントローラ１２の出力と信号Ｔ３との論理積がＡＮＤゲート２２からＥＸＮＯＲゲート２５に与えられると共に、信号Ｔ２の反転信号がＥＸＮＯＲゲート２５に与えられ、これらの排他的論理和がモータ駆動信号Ｌ＋となる。
【００２７】
信号Ｌ−及びＬ＋のインバータ２６，２７による反転信号がそれぞれＥＸＯＲゲート３１に入力され、その出力がＡＮＤゲート３４及び３５に入力される。インバータ２６の出力信号は、エンハンスメント型ＦＥＴ４３のゲートに入力されると共に、インバータ３２を介して上記ＡＮＤゲート３４に入力される。インバータ２７の出力信号は、エンハンスメント型ＦＥＴ４４のゲートに入力されると共に、インバータ３３を介して上記ＡＮＤゲート３５に入力される。
【００２８】
ＡＮＤゲート３４の出力がエンハンスメント型ＦＥＴ４１のゲートに入力され、ＡＮＤゲート３５の出力がエンハンスメント型ＦＥＴ４２のゲートに入力される。
【００２９】
ＦＥＴ４１，４２はドレインが電源ライン＋１２Ｖに接続されている。ＦＥＴ４１のソースはモータ３の負端子及びＦＥＴ４３のドレインに接続されている。ＦＥＴ４２のソースはモータ３の正端子とＦＥＴ４４のドレインに接続されている。ＦＥＴ４３，４４のソースは抵抗Ｒ３を介して接地されている。
【００３０】
モータ３の両端子は抵抗Ｒ１，Ｒ２を介して接続されると共に、抵抗Ｒ１，Ｒ２の接続点はバイアスライン＋５Ｖに接続されている。さらに、モータ３の両端子間の電位差は演算増幅器５０にて増幅され、フィルタ５１を介してコンパレータ５２にて閾値電圧Ｖｔｈと比較され、該コンパレータ５２の出力がＤフリップフロップ５３のＤ端子に入力される。Ｄフリップフロップ５３のＲ端子には前記信号Ｔ１が入力され、クロック端子ＣＫには前記信号Ｔ２が入力され、反転出力が信号出力として入出力ポートへ出力される。
【００３１】
第２図、第４図に示す通り、Ｌ＋が１，Ｌ−が０の場合にはＦＥＴ４２，４３がＯＮ、ＦＥＴ４１，４４がＯＦＦとなり、モータが正転し、ウェビングが若干巻き出される。逆に、Ｌ＋が０、Ｌ−が１の場合にはＦＥＴ４２，４３がＯＦＦ、ＦＥＴ４１，４４がＯＮとなり、モータ３が逆転する。
【００３２】
Ｌ＋及びＬ−が共に１のときは、ＦＥＴ４１〜４４がＯＦＦとなる。なお、この状態を以下、ハイインピーダンスということがある。Ｌ＋及びＬ−が共に０のときはＦＥＴ４３，４４のみがＯＮとなり、モータ３の両端子が導通した状態（以下、ローインピーダンス）となる。
【００３３】
第３図に示す通り、トリガが与えられると信号Ｔ１が所定時間（この実施の形態では２０ｍＳｅｃ）だけ１となり、この間にデューティコントローラ１２で設定されたデューティ比にてパルス状のＬ＋信号が出力され、モータのロータが回転する。２０ｍＳｅｃが経過してＴ１が０、Ｔ２が１になると、ＦＥＴ４１〜４４がＯＦＦとなりハイインピーダンス状態となる。この間、モータ３のロータが惰性により回転を継続し、モータ３に誘起電圧が生じる。この電位差が演算増幅器５０で増幅され、コンパレータ５２にて閾値と対比される。モータ３が正常であると、第５図の通り、演算増幅器５０からの電圧が閾値電圧よりも高く、コンパレータ５２の出力が１となりＤフリップフロップ５３の反転出力端子から信号０（正常信号）が出力される。
【００３４】
モータ３に故障がある場合、例えばモータ３のハーネスがショートしていたり、モータ３の軸が固着してロータ回転が不全であるときには、モータ３への通電停止後のハイインピーダンス時期の起電圧が小さく、コンパレータ５２の出力は０となり、Ｄフリップフロップ５３の反転出力端子の出力は故障を示す１となる。
【００３５】
なお、第３図の通り、このハイインピーダンス状態はＴ２の立下りと共に終了しこれと入れ替りにＴ３が１に立上り、１５ｍＳｅｃ間この状態（Ｌ＋が０、Ｌ−が１）に保たれ、モータ３はこの間逆転し、ウェビングが巻き取られる。
【００３６】
その後、Ｔ３が立下り、初期状態となる。
【００３７】
本発明では、第１図の診断で故障と判定されたときに、この故障診断動作を１回又は複数回繰り返してもよい。第６図はその制御例を示すものである。
【００３８】
第６図の通り、外部コントローラからの診断指示信号が入力されると、デューティコントローラ１２でのデューティ比を最小に設定した後、作動トリガが与えられ、上記の判定が行われる。判定結果が正常であれば、診断は１回で終了する（ただし、この場合でも複数回再試行されてもよい。）。判定結果が故障の場合には、デューティ比を増大させてモータトルクを高めるようにして再試行される。所要回数再試行してデューティ比が規定の上限に達しても故障の場合は、最終的に故障と判定する。もちろん、再試行で正常と判定されたときには、正常と判定し、その後の再試行は行わない。
【００３９】
このように第１回目のデューティ比を小さくしておくと、ウェビングの巻取り又は巻出し量が少なく、また作動音も小さくなるため、乗員に異和感なく診断が行われる。なお、デューティ比を変化させる代りにモータ駆動電流又は電圧を変化させてもよい。
【００４０】
上記の故障診断は、例えばイグニッション始動から１０秒以内に行われてもよい。また、バックルが装着されたときに行われてもよい。逆に、シートベルト装着状態にあるときには診断を行わず、他の時点、例えばバックルが脱着されたときに行われてもよい。
【００４１】
診断時のモータの回転方向は上記実施の形態のようにウェビング巻出方向でもよく、逆に巻取方向としてもよい。巻出方向とした場合には、巻出によりウェビングが若干緩むので、シートベルト装着状態であっても乗員に異和感が感取されない。
【００４２】
診断のためにモータを回転させる時間は、モータ回転子の１極相当分以上（５極のモータでは１／５回転以上）の回転駆動力を与える時間は１００ｍＳｅｃ以内であり、特に１から１０ｍＳｅｃとするのが好ましい。診断時のモータの回転数は０．１〜２回程度が好ましいが、これに限定されない。
【００４３】
ウェビングを巻出方向に回転させるときにはベルト張力が増大しないため、１〜２０回程度が好ましい。スプールのクラッチ機構をモータ３の回転により接続させる場合、モータを１〜５回程度回転させ、クラッチ機構を解除するように駆動して、モータの診断と同時にクラッチを初期状態に戻す機能を兼ねてもよい。
【００４４】
本発明では、クラッチ機構が作動する回転方向であっても、動力伝達状態とならないあそびの範囲内でモータを０．１〜２回程度回転させ、これによりスプールを回転させることなくモータの診断を行ってもよい。
【００４５】
診断作動時のモータ回転検出終了後、ＦＥＴ４３，４４をＯＮとする低インピーダンス状態としてもよい。これにより、モータに制動がかかる。
【００４６】
上記実施の形態では、一般的なＤＣモータを利用しているが、これに限らず、ＤＣブラシレスモータやステップモータ等にも適用できる。
【００４７】
本発明では、電力供給停止後でなくても供給中でも診断可能である。この場合、第２図の通り、抵抗Ｒ３の両端の電圧を差動増幅器５０Ａ、フィルタ５１Ａを介してコンパレータ５２Ａにて比較しフリップフロップ５３Ａから診断出力を行う。Ｒ３は、０．１〜０．０１Ω程度のものが好ましい。第７図はこの電力供給中の診断作動例を示すものである。
【００４８】
【発明の効果】
以上の通り、本発明によると、シートベルトリトラクタのモータの故障を確実にしかも乗員に不快感を全く又は殆ど与えずに診断することができるシートベルトリトラクタの故障診断装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態に係るシートベルトリトラクタの故障診断装置のブロック図である。
【図２】実施の形態に係るシートベルトリトラクタの故障診断装置の回路図である。
【図３】実施の形態に係るシートベルトリトラクタの故障診断装置のタイミングチャートである。
【図４】モータの動作説明図である。
【図５】誘起電圧波形図である。
【図６】制御作動例を示すフローチャートである。
【図７】別の診断例を示す電流波形図である。
【符号の説明】
１　スプール
３　モータ
１２　デューティコントローラ
４１，４２，４３，４４　ＦＥＴ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2004009839.tif 000008
【図７】
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