(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウエビングベルトを巻き取るスプールと、
該スプールを回転させて前記ウエビングベルトの巻取りまたは巻き戻しを行うモータを備えたモータ部と、
前記モータの回転トルクを前記スプールに伝達する動力伝達機構部を少なくとも備えたモータリトラクタと、
前記モータの回転を制御する制御ユニットとを、
少なくとも有するシートベルト装置において、
前記モータリトラクタは、前記スプールに巻き取られた前記ウエビングベルトと前記モータ部との間に形成された凹部を有し、
前記制御ユニットは、その一側に設けられた制御基板カバーに形成された凸部を有し、
前記制御基板カバーの前記凸部を、前記モータリトラクタの前記凹部に嵌めるように組み付けられた
ことを特徴とする制御ユニット一体型シートベルト装置。
【請求項２】
請求項１に記載された装置において、
前記制御ユニットの前記一側の反対側の裏面は、略平坦状であることを特徴とする制御ユニット一体型シートベルト装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載された装置において、
前記制御ユニットは、制御基板を備え、該制御基板上に実装される少なくとも大型部品を前記凸部に相当する領域内に集約して配置したことを特徴とする制御ユニット一体型シートベルト装置。
【請求項４】
請求項１に記載された装置において、
前記制御ユニットの前記一側の反対側は、制御基板を保持する制御基板保持部材と該制御基板保持部材の外側に装着された制御ユニットカバーを備え、
前記制御基板カバーの外郭の内側に対して微小空隙を形成するように前記制御基板保持部材の外縁が重なり、前記制御基板カバーの前記外郭の外側に対して空隙を形成するように前記制御ユニットカバーの外縁が重なり、前記外郭と前記二つの外縁が屈曲した通路を形成することにより該通路が防滴機能を有することを特徴とする制御ユニット一体型シートベルト装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、乗用車等の車両に装備されるシートベルト装置に関し、特にシートベルトの巻取りや巻き戻しを行うモータおよびモータを制御する制御ユニットを備えたシートベルト装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
乗員拘束用シートベルト装置に関し、該装置が備えるウエビングの巻取り装置の巻取り機能をモータによって補助する構成のモータリトラクタが知られている。この種のモータリトラクタは、例えば、ウエビング装着時の過度の圧迫を低減すること、車両の緊急減速時等にウエビングを巻取ってたるみを解消し、乗員の拘束力を増加させて身体の保持をより一層確実にすること、更に、ウエビングの脱着時における巻取りや引き出しの補助を行うこと等の機能を発揮することが望まれる。
【０００３】
これらの機能を得るために、モータ回転を制御する制御ユニットは、従来、前記のモータリトラクタとは別体として、車両に取り付けられていた。しかし、制御ユニットを別体に設けることは、モータとの間にハーネスを配線する必要が生じるので、組立作業を複雑化すると共に、モータを駆動制御するためにそこに流す大電流がノイズを発生させる等の種々の問題を発生させる。このため、制御ユニットは、モータに近接して配置されることが望ましい。
【０００４】
これを実現するため、特許文献１は、モータリトラクタと制御ユニットを一体化した装置の一例を示す。特許文献１に開示された搭乗者拘束装置用のベルトリトラクタでは、フレームと、フレーム内に回転可能に取り付けられたベルトリール（スプール）と、フレームのスプール回転軸方向側面にモータならびに制御ユニットが配置されている。しかし、この例では、モータおよび制御ユニットがフレーム側面に配置されているため、シートベルト装置全体の幅方向（スプール回転軸方向）が大型化するという問題がある。前席のシートベルト装置は、車両のピラー内下部に取付けられる例が一般的であり、その取付けスペースは狭い。そのため、制御ユニットを一体化したシートベルト装置の小型化が望まれていた。
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−１８７５６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、モータ駆動用の制御ユニットをモータリトラクタに一体化したシートベルト装置において、制御ユニットの最適な配置と構成により、その小型化を図り、車両への搭載性に優れた制御ユニット一体型シートベルト装置を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を達成するため、本発明の制御ユニット一体型シートベルト装置は、ウエビングベルトを巻き取るスプールと、該スプールを回転させて前記ウエビングベルトの巻取りまたは巻き戻しを行うモータを備えたモータ部と、前記モータの回転トルクを前記スプールに伝達する動力伝達機構部を少なくとも備えたモータリトラクタと、前記モータの回転を制御する制御ユニットとを、少なくとも有するシートベルト装置において、前記モータリトラクタは、前記スプールに巻き取られた前記ウエビングベルトと前記モータ部との間に形成された凹部を有し、前記制御ユニットは、その一側に設けられた制御基板カバーに形成された凸部を有し、前記制御基板カバーの前記凸部を、前記モータリトラクタの前記凹部に嵌めるように組み付けられたことを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の制御ユニット一体型シートベルト装置は、上記の特徴に加えて、前記制御ユニットの前記一側の反対側の裏面は、略平坦状であることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の制御ユニット一体型シートベルト装置は、上記の特徴に加えて、前記制御ユニットは、制御基板を備え、該制御基板上に実装される少なくとも大型部品を前記凸部に相当する領域内に集約して配置したことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の制御ユニット一体型シートベルト装置は、上記の特徴に加えて、前記制御ユニットの前記一側の反対側は、制御基板を保持する制御基板保持部材と該制御基板保持部材の外側に装着された制御ユニットカバーを備え、前記制御基板カバーの外郭の内側に対して微小空隙を形成するように前記制御基板保持部材の外縁が重なり、前記制御基板カバーの前記外郭の外側に対して空隙を形成するように前記制御ユニットカバーの外縁が重なり、前記外郭と前記二つの外縁が屈曲した通路を形成することにより該通路が防滴機能を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の制御ユニット一体型シートベルト装置では、制御基板の大型回路部品の実装面をモータリトラクタ側とし、更にその位置をスプールに巻かれたウエブとモータ間の凹部に集約することにより、該凹部に制御ユニットの凸部を正対して配置することができる。また、制御ユニット一体型シートベルト装置の制御ユニットの外側面（裏面）には、抵抗、ダイオード等のチップ部品、コネクタ端子のような比較的小型の部品や高さの低い部品等が実装されるので、殆ど凹凸のない略平坦状として、装置全体を矩形に近い形状とすることができる。
【００１３】
そのため、制御ユニットの見かけ上の厚さを最小限として、例えば車両のセンターピラーの下部の小さなスペースでも支障なく取り付けることができる小型で、搭載性に優れたシートベルト巻き取り装置を提供することができる。
【００１４】
また、モータ駆動電流が作用する大型部品がコネクタ近傍に集約して配置されることにより、制御基板上の接続経路が最小となり、ノイズの発生も抑制できる効果がある。
【００１５】
また、制御ユニットは、ケースを構成する制御基板保持部材と、制御基板カバー部材と、制御ユニットカバー部材とにより、ケース周囲にラビリンス構造をとり、更に制御基板のコネクタを最下部とすることにより、制御基板の防滴機能を有することができ、単純な構成で安価な制御ユニットを提供することができる。
【００１６】
更に、モータ駆動電流が作用する大型部品がコネクタ近傍の制御基板上に集約配されるので、モータとの接続経路が最小となり、その結果、モータ駆動電流が発生させるノイズの発生を抑制する。
【００１７】
本発明は、以上のような顕著な効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１は、本発明を適用する車両と、そこに搭載された衝突安全装置の結線図を示す。車両112には、障害物センサ102が車両前部に装備され、この障害物センサ102は、車両の前方向に存在する障害物との距離に応じた信号を出力し、この信号は、障害物センサ102と電気的に接続された衝突判断コントローラ106に伝達される。また、車両の車体に装備された車輪速度センサ104は、車両の速度に応じた信号を出力し、この信号は、車輪速度センサ104と電気的に接続された衝突判断コントローラ106に伝達される。
【００１９】
衝突判断コントローラ106は、障害物センサ102と車輪速度センサ104の信号に基づいて、車両112が障害物と衝突するか否かを判断する。障害物センサ102の出力信号から得られた障害物との距離が所定の値より短く、かつ、車輪速度センサ104の出力信号から得られた車両速度が所定の値より速い場合には、衝突判断コントローラ106は、車両112が障害物と衝突すると判断し、車両112が障害物と衝突する前に、ブレーキアシスト装置108とシートベルト駆動コントローラ110に指令信号を出力する。
【００２０】
ブレーキアシスト装置108とシートベルト駆動コントローラ110は、衝突判断コントローラ106と電気的に接続されており、衝突判断コントローラ106の指令信号に基づいて、それぞれ予め定められた動作を実行する。シートベルト駆動コントローラ110は、リトラクタ103と電気的に接続されており、リトラクタ103への給電を制御する。
【００２１】
図２は、本発明に用いられるモータ駆動回路の一例の回路図を示す。本発明においては、図２に示されたモータ駆動回路は、リトラクタ103の筐体内部に実装されている。モータ駆動回路は、信号処理を司るCentral Processing Unit （以下「ＣＰＵ」という。）302と、モータ200への給電状態を切替えるスイッチング素子T1〜T4から成るＨブリッジと、ＣＰＵ302から出力された信号を、スイッチング素子Ｔ1〜T4を駆動できる信号に変換するプリドライバ304とから構成される。
【００２２】
ＣＰＵ302のD03端子は、プリドライバ304を起動状態（以下「Enable状態」という。）に遷移させるEN端子に接続されている。ＣＰＵ302のD03端子から５Vを出力することにより、プリドライバがEnable状態となり、後述するＰＷＭスイッチング信号（以下、「ＰＷＭ信号」という。）や回転方向を切替える信号（以下、「ＤＩＲ信号」という。）の入力が有効となる。
【００２３】
また、ＣＰＵ302のD01端子は、プリドライバ304のＰＷＭ端子に接続されており、所定のDutyおよび周波数によって定義された矩形波信号をＣＰＵ302より出力する。
【００２４】
ＣＰＵ302のD02端子は、プリドライバ304のDIR端子に接続されており、ＰＷＭ端子に５Vが入力されている状態において、D02端子が５V時にモータが正転方向に回転し、D02端子が０V時にはモータが逆方向に回転する。
【００２５】
プリドライバ304のGT1端子とGT3端子は、それぞれ、抵抗R1と抵抗R3を介して、Ｈブリッジ回路のハイサイド側のスイッチング素子T1およびT3のゲート電極に接続されている。ここで、T1およびT3はNチャンネルのMOSFETであるため、T1およびT3をオン状態にするためには、ゲート電極の電圧（以下、「ゲート電圧」という。）をソース電極の電圧（以下、「ソース電圧」という。）より、１０V程度高く設定する必要がある。プリドライバ304においては、内部にチャージポンプ回路およびブートストラップ回路を有しており、ソース電圧（図３の回路においては、電源308の電圧）より、１０V以上高い電圧をGT1およびGT3端子に出力可能となっている。
【００２６】
プリドライバ304のGT2端子およびGT4端子は、それぞれ、抵抗R2およびR4を介して、ローサイド側のNチャンネルMOSFETであるT2およびT4のゲート電極に接続されている。
【００２７】
抵抗R1〜R4はゲート電流制限用抵抗であり、抵抗値を大きくするとゲート突入電流が制限されT1およびT3のスイッチング速度が低下する。T1〜T4のスイッチング速度は、T1…T4のゲート容量も関係するが、本発明では、約3000pFのゲート容量を有するNチャンネルのMOSFETにおいて、抵抗R1〜R4に１００Ωの抵抗を採用することにより、１６MHzでのスイッチング速度を実現している。
【００２８】
MOSFETであるスイッチング素子T1…T4には、それぞれ、ドレイン電極とソース電極間に、図２においてD1〜D4にて示された寄生ダイオードが形成されており、そのブレークダウン電圧は４０V〜６０Vである。
【００２９】
モータ200との接続においては、T1のソース電極とT2のドレイン電極がモータ200の一方の端子に接続されている。このモータ端子は、ＣＰＵ302のアナログ入力端子（以下、「AN1端子」という。）に接続されているので、ＣＰＵ302により、モータ端子電圧をモニターすることが可能である。T1〜T4がオフ状態においては、モータ端子電圧は確定せず不定となるが、抵抗R5をモータ200と電源308間に、更に抵抗R6をモータ200とGND間に配置することで、モータ端子電圧を確定させることができる。本実施例においては、モータ端子のオープン検知を目的として、抵抗R5およびR6を、それぞれモータの異なる側の端子に接続している。
【００３０】
本実施例では、ＰＷＭ制御専用に開発されたデッドタイム制御付きプリドライバを用いており、プリドライバの出力信号は常に２つのスイッチング素子を同時にオンするものであり、スイッチング素子を一つのみオンすることはできない。そのため、モータを駆動させる状態にして、はじめて電源供給スイッチの故障診断が可能であり、モータ停止状態つまりスイッチが開いている状態での故障検出ができないという問題があった。
【００３１】
そこで、T1〜T4の故障の診断を行うための診断用回路306が設けられている。診断用回路306にはトランジスタT5が実装され、該トランジスタT5のコレクタ電極はトランジスタT1のゲート電極に接続され、トランジスタT5のエミッタ電極はGND接地となっている。また、T5のベース電極とエミッタ電極間には、抵抗R8が接続され、T5のベース電極とＣＰＵ302のD04端子間には、抵抗R7が接続されている。
【００３２】
図２には直接示していないが、上記と同様の回路接続がT2〜T4に対しても構成されており、それぞれトランジスタ（図２では、上記トランジスタT5に重ねるように省略表示した。）を介して、ＣＰＵ302のD05〜D07端子とT2…T4のゲート電極のインターフェースとなっている。
【００３３】
図３は、本発明の実施の形態に係る制御ユニット一体型シートベルト装置の全体構成を、制御ユニット側から見た背面図を示す。図４は、図２が示す本発明の実施の形態に係るシートベルト装置の全体構成の斜視図を示す。さらに、図５は、図３に記入された断面Ａ−Ａ線でみた断面図の制御ユニット側の一部を示す。図６は、本発明の実施の形態に係るシートベルト装置の組立分解斜視図を示す。
【００３４】
図３、図５、図６に示すように、制御ユニット30の下方部には、制御基板33に実装されたコネクタ33aが配置され、コネクタ33aには、ハーネス21aのコネクタＡ22が嵌合され、ハーネス21aの他端は、車両からの電源および入力信号接続用コネクタＢ23に接続される。
【００３５】
コネクタＢ23は、モータリトラクタ10の側面（実施例ではモータ動力伝達機構部16）に固定されており、制御ユニット一体型シートベルト装置の車両への搭載時の正面（室内側）方向に、コネクタ挿抜方向を合わせて配置される。さらにコネクタＡ22は、ハーネス21bにより、モータ部20の給電端子（図示省略）と接続されている。なお、本実施例では、制御基板33に、コネクタ33aを配置したが、コネクタを配置せず、制御基板33に直接ハーネス21aと21bを接続してもよい。
【００３６】
図５、図６に示すように、制御ユニット30は、制御基板33と、制御基板保持部材31と、制御ユニットカバー32と、制御基板カバー34と、前記各構成部材を締結固定するネジ35により構成されている。なお、制御基板保持部材31と制御ユニットカバー32は、両者の周囲部分に互いに接触する制御基板33と平行な平坦面が設けられており、ここで両者は、例えば抵抗溶接または接着等により、固定一体化して一つの部品構成とされる。なお、図６では、これらの両部品の一体化前の状態を示す。
【００３７】
また、制御ユニットカバー32は、箱状に周囲を立ち上げた枠が設けられており、その一部を延長して、制御ユニット30全体をモータリトラクタ10に固定する固定部32aが設けられている。箱状に立ち上げられた枠は、制御基板カバー34の外郭の更に外側に位置する外郭（図５参照）を構成している。
【００３８】
制御基板保持部材31には、凸部31aと下壁31bが形成されており、制御基板33に設けられた凹部33e、33fと嵌合することにより、制御基板33を制御基板保持部材31に挿入した際に、その位置決めがなされる。
【００３９】
制御基板33には、その端部にコネクタ33aが配置され、近接してコンデンサ33ｂ、チョークコイル33c、リレー33d等の大型の部品が配置され、モータ駆動電流制御用のＩＣが集約して実装されており、モータを駆動するための大電流を流す経路を最短としている。制御基板33には、その他ＣＰＵや各種入力処理回路を構成する半導体部品等が実装されており、前記の大型部品実装面と反対側の制御基板保持部材31側となる裏面には、図９、図１０に示すように、抵抗、ダイオード等のチップ部品、コネクタ端子のような比較的小型の部品や高さの低い部品等が実装されるので、殆ど凹凸のない略平坦状となっている。そのため、制御ユニット30がモータリトラクタ10に取り付けられると、図５に示されているとおり、制御ユニットの見かけ上の厚さを最小限とするので、車体に装着するときにセンターピラー下部の狭いスペースにおいても取り付け可能である。
【００４０】
制御基板カバー34は、図５に示すように、制御基板33の車両への搭載時に正面（室内）方向の側に搭載された部品の凹凸に対応して、凹凸形状に形成され、かつ、制御基板保持部材31の外郭の外面側を覆う箱状形状であり、ネジ35等で固定される内側面が制御回路基板33の面と一致する構成となっている。
【００４１】
図７、図８は、シートベルト装置の車両への搭載例を示したものであり、図７は前席右側を、図８は前席左側を、それぞれ室内側からみた図である。
【００４２】
車両の前席の左右のいずれの側においても、制御ユニット一体型シートベルト装置1は、車両のセンターピラー100の下方にある取り付け部101に、例えばボルトで固定されて、ウエビング19が上方に引き出され、または下方に巻き取られるようになっている。制御ユニット30（図７、図８では、モータリトラクタ10の裏側となる。）は、車両からの入力信号（前方の車両や障害物までの距離を検出する前方監視装置、ブレーキセンサ、衝突判断コントローラ、ウエビングのバックル装置等からの信号）により、予め記憶された駆動モードにより、モータを駆動してウエビングの巻取りや巻き戻しを制御する機能を備える。
【００４３】
制御ユニット30は、図７、図８に示すモータリトラクタの車両搭載時において、車室内から見て背面側となる面の、図５に示すようにスプール12からモータ部20にかけて配置され、フレーム11およびモータ動力伝達機構部16のケースに制御ユニットカバー32の固定部32aを介して、例えばネジ24等で固定されている。
【００４４】
以上のように、制御ユニット一体型シートベルト装置が車両に搭載されると、図５に示すように、制御基板33の外周を囲む制御基板保持部材31の外壁の先端部に、制御基板カバー34の内壁の先端部が（図５では明瞭に示すことができない程度の）微少隙間を持って重なり、更にその外側に、図５に明瞭に示すように、制御ユニットカバー32の外郭の先端部が覆いかぶさるような構成をとることにより、これらの三つの部材がラビリンスシール構造を形成するので、天（図５において上）方向から落下する水滴等に対して制御回路基板30を保護できる防滴機能を有する。そのため、これらの三部材間に別部材としてシール材を設けたり、接着剤を用いたりする等のシール手段を設けることを省略することができる。
【００４５】
制御基板33には、モータリトラクタ10側となる面に部品高さの高い大型部品を実装し、その裏面に比較的小型の部品高さの低い部品を実装することにより、制御ユニット30は、その制御基板保持部材31側を平坦形状とすることができる。また、制御基板33の、モータリトラクタ10側となる面に実装された大型部品は、モータリトラクタ10のスプール12に巻き取られたウエビング19（図５は、最大巻取り時の状態を示す。）と、モータ部20（図５は円筒状外郭の位置を示す。）の間の凹状領域に対応して配置されるので、制御ユニット30を、モータリトラクタ10に対して近接して配置することができる。
【００４６】
以上のように構成された制御ユニット一体型シートベルト装置は、モータリトラクタ10に制御ユニット30を一体化させるにあたり、モータリトラクタの非占有空間を有効に利用すると共に、車外側の凹凸をなくすように制御ユニットを構成することにより、制御ユニット一体型シートベルト装置の全体形状を、略直方体形状として小さくまとめることが可能となる。その結果、制御ユニット一体型に伴う、モータと制御ユニットを結ぶハーネスの設置作業の省略、ハーネスに大電流を流すことによるノイズの防止等に加えて、車室内への取り付けの自由度の増加、その取り付け作業の簡素化、車内空間の有効利用、シートベルト装置の梱包輸送等に際しての取扱い性の向上等を実現することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明の制御ユニット一体型シートベルト装置は、ウエビングの巻取りや引き出し補助をモータによって行う構成のモータリトラクタに、モータ駆動用制御ユニットを備えた、制御ユニット一体型のシートベルト装置に好適に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】図１は、本発明を適用する車両と、そこに搭載された衝突安全装置の結線図を示す。
【図２】図２は、本発明に用いられるモータ駆動回路の一例の回路図を示す。
【図３】図３は、本発明の実施の形態に係る制御ユニット一体型シートベルト装置の全体構成を、制御ユニット側から見た背面図を示す。
【図４】図４は、図２が示す本発明の実施の形態に係るシートベルト装置の全体構成の斜視図を示す。
【図５】図５は、図３に記入された断面Ａ−Ａ線でみた断面図の制御ユニット側の一部を示す。
【図６】図６は、本発明の実施の形態に係るシートベルト装置の組立分解斜視図を示す。
【図７】図７は、シートベルト装置の車両への搭載例を示したものであり、前席右側を室内側からみた図である。
【図８】図８は、シートベルト装置の車両への搭載例を示したものであり、前席左側を、室内側からみた図である。
【図９】図９は、制御基板の裏面（他側）の斜視図である。
【図１０】図１０は、制御基板の裏面（他側）の平面図である。
【符号の説明】
【００４９】
1  制御ユニット一体型シートベルト装置 
10  モータリトラクタ
11  フレーム
12  スプール
13  ロック機構部
14  加速度検出部
15  プリテンショナ部
16  モータ動力伝達機構部
17  リターンスプリング部
18  ステー
19  ウエビング
20  モータ部
21a  ハーネス
21b  ハーネス
22  コネクタＡ
23  コネクタＢ
24  ネジ
30  制御ユニット
31  制御基板保持部材
32  制御ユニットカバー
33  制御基板
33a  コネクタ
33b  コンデンサ
33c  チョークコイル
33d  リレー
34  制御基板カバー
35  ネジ
100  センターピラー
101  リトラクタ取付部
102  障害物センサ
103  リトラクタ
104  車輪速度センサ
106  衝突判断コントローラ
108  ブレーキアシスト装置
110  シートベルト駆動コントローラ
112  車両
200  モータ
302  ＣＰＵ
304  プリドライバ
308  電源
【図１】
0005280068.tif 000002
【図２】
0005280068.tif 000003
【図３】
0005280068.tif 000004
【図４】
0005280068.tif 000005
【図５】
0005280068.tif 000006
【図６】
0005280068.tif 000007
【図７】
0005280068.tif 000008
【図８】
0005280068.tif 000009
【図９】
0005280068.tif 000010
【図１０】
0005280068.tif 000011