(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータの駆動力によりリールシャフトを回転させ、シートベルトの引き出し又は巻き取りを行う電動リトラクタを備えた車両用乗員拘束保護装置において、
前記モータの端子間電圧及び前記モータに流れる電流の少なくとも一方の変化量を検出する変化量検出手段と、前記シートベルトの装着を検出するシートベルト装着検出手段と、前記変化量検出手段及び前記シートベルト装着検出手段の検出結果に応じて前記モータの駆動を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記シートベルト装着検出手段が前記シートベルトの装着を検出した状態において、前記シートベルトの巻き取りを行うように前記モータの駆動を制御している間に、前記変化量検出手段が前記モータの駆動力による前記シートベルトの巻き取りの限界に応じた変化量を検出した場合は、前記シートベルトの引き出しを行うように前記モータの駆動を制御することを特徴とする車両用乗員拘束保護装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記シートベルト装着検出手段が前記シートベルトの装着を検出しない状態において、前記シートベルトの巻き取りを行うように前記モータの駆動を制御している間に、前記変化量検出手段が前記モータの駆動力による前記シートベルトの巻き取りの限界に応じた変化量を検出した場合は、前記モータの駆動を停止させるように制御することを特徴とする請求項１記載の車両用乗員拘束保護装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記変化量検出手段によって検出された前記モータの端子間電圧及び前記モータに流れる電流の少なくとも一方の変化量に基づいて、前記シートベルトが引き出されているか又は巻き取られているかを判断することを特徴とする請求項１又は２記載の車両用乗員拘束保護装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記シートベルトが引き出されていることを判断したときは、前記シートベルトの引き出しを行うように前記モータの駆動を制御することを特徴とする請求項３記載の車両用乗員拘束保護装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記シートベルト装着検出手段が前記シートベルトの装着を検出した状態において、前記モータの駆動の停止制御中に、前記シートベルトの巻き取りを判断したときに、前記シートベルトの巻き取りを行うように前記モータの駆動を制御することを特徴とする請求項３又は４記載の車両用乗員拘束保護装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車等の車両に装備される車両用乗員拘束保護装置に関し、特に、乗員を保護するためのシートベルトの巻き取り及び引き出しを行う電動リトラクタを用いた車両用乗員拘束保護装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
モータの駆動力によりリールシャフトを回転させ、シートベルトの引き出し又は巻き取りを行う電動リトラクタを備えた車両用乗員拘束保護装置は、従来より知られている。
【０００３】
このような車両用乗員拘束保護装置として、例えば、特開昭５９−４５２４０号公報には、シートベルトの巻取方向への変位及び引き出し方向への変位を検出する変位検出装置とシートベルトの装着を検出する装着検出装置との出力に基づいてモータの駆動を制御するように構成されたものが開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記電動リトラクタでは、モータの駆動を制御するために高価な変位検出装置を必要とするので、製造コストが上昇すると共に電動リトラクタの装置構成を複雑にしていた。
【０００５】
本発明は、上記点に着目してなされたものであり、変位検出装置を省略して製造コストを低減させると共に装置構成を簡単にすることができる車両用乗員拘束保護装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１の車両用乗員拘束保護装置は、モータの駆動力によりリールシャフトを回転させ、シートベルトの引き出し又は巻き取りを行う電動リトラクタを備えた車両用乗員拘束保護装置において、前記モータの端子間電圧及び前記モータに流れる電流の少なくとも一方の変化量を検出する変化量検出手段と、前記シートベルトの装着を検出するシートベルト装着検出手段と、前記変化量検出手段及び前記シートベルト装着検出手段の検出結果に応じて前記モータの駆動を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記シートベルト装着検出手段が前記シートベルトの装着を検出した状態において、前記シートベルトの巻き取りを行うように前記モータの駆動を制御している間に、前記変化量検出手段が前記モータの駆動力による前記シートベルトの巻き取りの限界に応じた変化量を検出した場合は、前記シートベルトの引き出しを行うように前記モータの駆動を制御することを特徴とする。
【０００７】
本発明の構成によれば、モータの端子間電圧及びモータに流れる電流の少なくとも一方の変化量を検出し、シートベルトの装着を検出し、これらの検出結果に応じてモータの駆動を制御するので、モータの駆動を制御するために高価な変位検出装置を必要としなくなり、変位検出装置を省略して製造コストを低減させると共に装置構成を簡単にすることができる。さらに、シートベルトの装着を検出した状態において、シートベルトの巻き取りを行うようにモータの駆動を制御している間に、モータの駆動力によるシートベルトの巻き取りの限界を検出することによって、シートベルトの引き出しを行うようにモータの駆動を制御するので、乗員の状況に応じてシートベルトの引き出し及び巻き取りの制御をより正確に行うことができる。
【０００８】
前記制御手段は前記変化量検出手段を備えるように構成してもよい。
【０００９】
この構成によれば、前記モータの端子間電圧及び前記モータに流れる電流の少なくとも一方の変化量を直接検出することができるため、モータの制御をより正確に行うことができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１１】
図１は、本発明の実施の形態に係る車両用乗員拘束保護装置が備えている電動リトラクタ１００の構成を示す図である。
【００１２】
電動リトラクタ１００はフレーム１を備えている。このフレーム１にはシートベルトを巻き取るリールシャフト３が回転自在に設置され、車両に所定の減速度が作用したとき又はシートベルトが所定の加速度で引き出されたときにシートベルトの引き出しをロックする公知のシートベルトロック機構２が固定されている。
【００１３】
次いで、リールシャフト３の中心軸３ａはリールシャフト用プーリ５の中心軸に連結されており、このリールシャフト用プーリ５は動力伝達ベルト７を介して直流モータ用プーリ６に連結している。リールシャフト用プーリ５の内部には渦巻きばね等の付勢力付与手段が形成されており、常にシートベルトを巻き取る方向に付勢力が働いている。
【００１４】
リールシャフト用プーリ５及び直流モータ用プーリ６の外周にはそれぞれ所定数の外歯が形成され、また動力伝達ベルト７の内周にも所定数の内歯が形成されており、リールシャフト用プーリ５及び直流モータ用プーリ６の外歯と動力伝達ベルト７の内歯とは過不足なくかみ合っている。
【００１５】
直流モータ用プーリ６の中心軸は直流モータ１０に連結されている。従って、直流モータ１０の回転は直流モーター用プーリ６を介してリールシャフト３に伝達される。
【００１６】
直流モータ１０は、フレーム１に少なくとも２点以上で固定されており、また直流モータ駆動部１１を介してＭＰＵ（Micro Processing Unit）１４に接続されている。直流モータ駆動部１１はＭＰＵ１４からのＰＷＭ（パルス幅変調）信号に基づいて直流モータ１０の回転を制御する。
【００１７】
ＭＰＵ１４は、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検出する及びシートベルトのタングがバックルから解除されたか否かを検出するバックル接続有無検出部１６に接続されている。また、ＭＰＵ１４は時間を計測するタイマー１７、直流モータ１０の端子間電圧及び直流モータ１０に流れる電流を検出するために使用するＡ／Ｄコンバータ１８及び直流モータ１０に流れる電流を制御するためＰＷＭ信号を出力するＰＷＭ信号出力部１９を備えている。尚、ＭＰＵ１４は直流モータ１０の端子間電圧ｖの極性によりシートベルトが引き出されたか否かを判断し、直流モータ１０に流れる電流ｉからシートベルトの巻き取りが終了したか否かを判断する。
【００１８】
バックル接続有無検出部１６は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検出し又はシートベルトのタングがバックルから解除されたか否かを検出し、それに対応した制御信号をＭＰＵ１４に出力する。
【００１９】
図２は直流モータ駆動部１１の回路図である。図２中の端子Ｐ１及び端子Ｐ２はＰＷＭ信号出力部１９から出力されるＰＷＭ（パルス幅変調）信号の入力端子であり、端子Ｐ１及び端子Ｐ２には、例えば、２０ｋＨｚのＰＷＭ信号が入力される。端子Ｐ３及び端子Ｐ４は電流検出用の出力端子であり、端子Ｐ５及び端子Ｐ６は電圧検出用の出力端子であり、端子Ｐ１〜端子Ｐ４はそれぞれＡ／Ｄコンバータ１８に接続されている。また、図２中の電圧Ｖｂは直流モータ１０に電源電圧を供給し、複数のトランジスタ及びＦＥＴ等は、ＭＰＵ１４からのＰＷＭ信号により直流モータ１０の回転を正転又は反転駆動させるためのものである。
【００２０】
図２中の回路Ｃ１は、抵抗ｒ１に流れる電流から直流モータ１０に流れる電流ｉを検出する電流検出回路であり、ＰＷＭ信号の影響による電流の変動を取り除くためのインターフェイス回路（以下、ＩＦという）１及びＩＦ２を備えている。
【００２１】
回路Ｃ２は直流モータ１０にかかる端子間電圧ｖを測定する電圧測定回路であり、ＰＷＭ信号の影響による端子間電圧ｖの変動を取り除くため、ＩＦ３及びＩＦ４を備えている。
【００２２】
ＭＰＵ１４は、ＩＦ１及びＩＦ２からそれぞれ電圧信号を受信し、この電圧信号に基づいて直流モータ１０に流れる電流ｉ及びこの電流ｉの時間的変化量の大きさ｜Δｉ｜を検出する一方、ＩＦ３及びＩＦ４からそれぞれ電圧信号を受信し、この電圧信号に基づいて直流モータ１０の端子間電圧ｖ及びこの端子間電圧ｖの時間的変化量の大きさ｜Δｖ｜を検出する。そして、ＭＰＵ１４は、電流ｉの時間的変化量の大きさ｜Δｉ｜及び端子間電圧ｖの時間的変化量の大きさ｜Δｖ｜に基づいて直流モータ１０に流れる電流ｉを制御するため、ＰＷＭ信号出力部１９からＰＷＭ信号を出力させる。ここで、電流ｉの時間的変化量の大きさ｜Δｉ｜及び端子間電圧ｖの時間的変化量の大きさ｜Δｖ｜を検出するのは、直流モータ１０の駆動の状態及びその停止状態を検出できるからである。
【００２３】
ＩＦ１〜ＩＦ４は、例えば抵抗ｒ２、抵抗ｒ２より小さい抵抗値の抵抗ｒ３及びコンデンサｃ３からなるローパスフィルタ構成となっており、カットオフ周波数を、例えば、２０Ｈｚに設定している。これにより、電流検出回路Ｃ１及び電圧測定回路Ｃ２でＭＰＵ１４に出力されるＰＷＭ信号の影響は、−６０ｄＢに低減され、本来電流検出回路Ｃ１で検出しようとしている電流ｉや電圧測定回路Ｃ２で測定しようとしている端子間電圧ｖにほとんど影響を与えなくなる。
【００２４】
図３及び図４はＭＰＵ１４が実行するシートベルト装着時及び非装着時の制御プログラムの一例を示すフローチャートである。
【００２５】
まず、シートベルトのタングがバックルに装着されたことをバックル接続有無検出部１６により検出されたか否かを判別し（ステップＳ３０１）、バックル接続有無検出部１６により検出されていない場合、即ちシートベルト非装着状態の場合には、直流モータ１０の端子間電圧の大きさ｜ｖ｜がシートベルトの引き出し側の極性で所定値ｖ0以上、例えば０．３Ｖ以上であるか否かを判別する（ステップＳ３０２）。
【００２６】
直流モータ１０の端子間電圧の大きさ｜ｖ｜が所定値ｖ0より小さい場合には、ステップＳ３０１に戻る一方、直流モータ１０の端子間電圧の大きさ｜ｖ｜が所定値ｖ0以上である場合には、シートベルトを引き出しやすくするため、直流モータ１０に電流ｉを流すようにＰＷＭ信号出力部１９よりＰＷＭ信号を出力させる（ステップＳ３０３）。ここで、ステップＳ３０３で流される電流ｉは、あくまでシートベルトを引き出しやすくするため、即ち、シートベルトの引き出し補助のためのものであり、この電流ｉのみでリールシャフト３を回転させることはできない。リールシャフト３は、電流ｉによるシートベルトの引き出し補助及び乗員によるシートベルトの引き出し動作によって回転する。尚、後述するステップＳ３１６のＰＷＭ信号の出力もシートベルトを引き出しやすくするためのものである。
【００２７】
次に、直流モータ１０に流れる電流ｉの時間的変化量の大きさ｜Δｉ｜が所定値Δｉ0、例えば５Ａ／ｓより小さく、かつ、この状態が所定時間ｔ1、例えば３ｓ以上継続しているか否かを判別する（ステップＳ３０４）。このステップＳ３０４により、乗員が継続してシートベルトの引き出しを行っているか又は乗員が一旦シートベルトを引き出したが、その後シートベルトの引き出しを中止したかが判別できる。
【００２８】
上記ステップＳ３０４で、電流ｉの時間的変化量の大きさ｜Δｉ｜が所定値Δｉ0以上の場合又は電流ｉの時間的変化量の大きさ｜Δｉ｜が所定値Δｉ0より小さいが、この状態が所定時間ｔ1以上継続しない場合には（ステップＳ３０４でＮＯ）、シートベルトのタングがバックルに装着されたことをバックル接続有無検出部１６により検出されたか否かを判別し（ステップＳ３０５）、バックル接続有無検出部１６により検出されていない場合、即ちシートベルト非装着状態の場合には、ステップＳ３０３に戻る一方、バックル接続有無検出部１６により検出された場合、即ちシートベルト装着状態の場合には、後述するステップＳ３０９に進む。
【００２９】
上記ステップＳ３０４で、電流ｉの時間的変化量の大きさ｜Δｉ｜が所定値Δｉ0より小さく、かつ、この状態が所定時間ｔ1以上継続している場合には（ステップＳ３０４でＹＥＳ）、引き出されたシートベルトを格納すべく直流モータ１０をシートベルトの巻き取り側に回転させるため、直流モータ１０に電流ｉを流すようにＰＷＭ信号出力部１９よりＰＷＭ信号を出力させる（ステップＳ３０６）。
【００３０】
次に、直流モータ１０に流れる電流ｉの時間的変化量の大きさ｜Δｉ｜が所定値Δｉ0、例えば５Ａ／ｓより小さく、かつ、この状態が所定時間ｔ2、例えば２ｓ以上継続しているか否かを判別し（ステップＳ３０７）、電流ｉの時間的変化量の大きさ｜Δｉ｜が所定値Δｉ0以上の場合又は電流ｉの時間的変化量の大きさ｜Δｉ｜が所定値Δｉ0より小さいが、この状態が所定時間ｔ2以上継続しない場合には（ステップＳ３０７でＮＯ）、ステップＳ３０６に戻る一方、電流ｉの時間的変化量の大きさ｜Δｉ｜が所定値Δｉ0より小さく、かつ、この状態が所定時間ｔ2以上継続している場合には（ステップＳ３０７でＹＥＳ）、シートベルトの巻き取り限界になったと判断し、直流モータ１０に電流ｉを流さないようにＰＷＭ信号出力部１９よりＰＷＭ信号を出力させ、直流モータ１０の駆動を停止させて（ステップＳ３０８）、ステップＳ３０１に戻る。
【００３１】
上記ステップＳ３０１で、シートベルトのタングがバックルに装着されたことをバックル接続有無検出部１６により検出された場合、即ちシートベルト装着状態の場合には、直流モータ１０をシートベルトの巻き取り側に回転させるため、直流モータ１０に電流ｉを流すようにＰＷＭ信号出力部１９よりＰＷＭ信号を出力させる（ステップＳ３０９）。
【００３２】
次に、直流モータ１０に流れる電流ｉの時間的変化量の大きさ｜Δｉ｜が所定値Δｉ0、例えば５Ａ／ｓより小さく、かつ、この状態が所定時間ｔ3、例えば０．１Ｓ以上継続しているか否かを判別し（ステップＳ３１０）、電流ｉの時間的変化量の大きさ｜Δｉ｜が所定値Δｉ0以上の場合又は電流ｉの時間的変化量の大きさ｜Δｉ｜が所定値Δｉ0より小さいが、この状態が所定時間ｔ3以上継続しない場合には（ステップＳ３１０でＮＯ）、ステップＳ３０９に戻る一方、電流ｉの時間的変化量の大きさ｜Δｉ｜が所定値Δｉ0より小さく、かつ、この状態が所定時間ｔ3以上継続している場合には（ステップＳ３１０でＹＥＳ）、シートベルトが乗員にフィットし、巻き取り限界になったと判断し、次に乗員に所定の弛みを与えるべく直流モータ１０をシートベルトの引き出し側に回転させるため、直流モータ１０に電流ｉを流すようにＰＷＭ信号出力部１９よりＰＷＭ信号を出力させる（ステップＳ３１１）。ここで流す電流ｉは、これのみでリールシャフト３を回転させることができる。
【００３３】
次いで、タイマー１７によりステップＳ３１１でＰＷＭ信号を出力させてから所定時間ｔ4、例えば１ｓ経過したか否かを判別させ（ステップＳ３１２）、所定時間ｔ4経過していない場合には、ステップＳ３１１に戻る一方、所定時間ｔ4経過した場合には、乗員に所定の弛みが与えられたため、渦巻きばね等の付勢力付与手段によって与えられるシートベルトの巻き取り側の付勢力によるシートベルトの巻き取りを停止させるべく直流モータ１０にシートベルトの引き出し側の電流ｉを流すため、ＰＷＭ信号出力部１９よりＰＷＭ信号を出力させる（ステップＳ３１３）。
【００３４】
その後、シートベルトのタングがバックルに装着されたことをバックル接続有無検出部１６により検出されたか否かを判別し（ステップＳ３１４）、バックル接続有無検出部１６により検出されていない場合、即ちシートベルト非装着状態の場合には、ステップＳ３０６に戻る一方、バックル接続有無検出部１６により検出された場合、即ちシートベルト装着状態の場合には、直流モータ１０の端子間電圧ｖの時間的変化量の大きさ｜Δｖ｜が所定値Δｖ1、例えば１０Ｖ／ｓ以上であるか否かを判別する（ステップＳ３１５）。
【００３５】
直流モータ１０の端子間電圧ｖの時間的変化量の大きさ｜Δｖ｜が所定値Δｖ1以上でない場合には、ステップＳ３１４に戻る一方、直流モータ１０の端子間電圧ｖの時間的変化量の大きさ｜Δｖ｜が所定値Δｖ1以上である場合には、シートベルト装着後の乗員によるシートベルトの引き出しが行われたと判断し、シートベルトの引き出しを行いやすくするため、直流モータ１０に電流ｉを流すようにＰＷＭ信号出力部１９よりＰＷＭ信号を出力させる（ステップＳ３１６）。
【００３６】
次いで、直流モータ１０に流れる電流ｉの時間的変化量の大きさ｜Δｉ｜が所定値Δｉ0、例えば５Ａ／ｓより小さく、かつ、この状態が所定時間ｔ5、例えば０．３Ｓ以上継続しているか否かを判別し（ステップＳ３１７）、電流ｉの時間的変化量の大きさ｜Δｉ｜が所定値Δｉ0以上の場合又は電流ｉの時間的変化量の大きさ｜Δｉ｜が所定値Δｉ0より小さいが、この状態が所定時間ｔ5以上継続しない場合には（ステップＳ３１７でＮＯ）、ステップＳ３１６に戻る一方、電流ｉの時間的変化量の大きさ｜Δｉ｜が所定値Δｉ0より小さく、かつ、この状態が所定時間ｔ5以上継続している場合には（ステップＳ３１７でＹＥＳ）、シートベルト装着後の乗員によるシートベルトの引き出しが行われなくなったと判断し、直流モータ１０に電流ｉを流さないようにＰＷＭ信号出力部１９よりＰＷＭ信号を出力させ、直流モータ１０の駆動を停止させる（ステップＳ３１８）。
【００３７】
その後、直流モータ１０の端子間電圧の大きさ｜ｖ｜がシートベルトの引き出し側の極性で所定値ｖ2以上、例えば０．３Ｖ以上であるか否かを判別する（ステップＳ３１９）。直流モータ１０の端子間電圧の大きさ｜ｖ｜がシートベルトの引き出し側の極性で所定値ｖ2以上である場合には、再び乗員によるシートベルトの引き出しが行われたと判断し、引き出しの補助を行うため、ステップＳ３１６に戻る一方、直流モータ１０の端子間電圧の大きさ｜ｖ｜がシートベルトの引き出し側の極性で所定値ｖ2以上でない場合には、渦巻きばね等の付勢力付与手段によるシートベルトの巻き取り側の付勢力によりシートベルトが巻き取られるかどうか、即ち、直流モータ１０の端子間電圧の大きさ｜ｖ｜がシートベルトの巻き取り側の極性で所定値ｖ3以上、例えば０．１Ｖ以上であるか否かを判別する（ステップＳ３２０）。
【００３８】
直流モータ１０の端子間電圧の大きさ｜ｖ｜がシートベルトの巻き取り側の極性で所定値ｖ3以上である場合には、ステップＳ３０９に戻る一方、直流モータ１０の端子間電圧の大きさ｜ｖ｜がシートベルトの巻き取り側の極性で所定値ｖ3以上でない場合には、タイマー１７によりステップＳ３１８で直流モータ１０の駆動を停止させてから所定時間ｔ6、例えば１ｓ経過したか否かを判別させ（ステップＳ３２１）、所定時間ｔ6経過していない場合には、ステップＳ３１９に戻る一方、所定時間ｔ6経過している場合には、ステップＳ３０９に戻る。
【００３９】
上述したように、本実施の形態によれば、ＭＰＵ１４は、バックル接続有無検出部１６からの検出結果と電流ｉの時間的変化量の大きさ｜Δｉ｜及び端子間電圧ｖの時間的変化量の大きさ｜Δｖ｜とに基づいて直流モータ１０に流れる電流ｉを制御するため、直流モータ１０の駆動を制御するために高価な変位検出装置を必要としなくなり、変位検出装置を省略して製造コストを低減させると共に装置構成を簡単にすることができる。
【００４０】
また、ＭＰＵ１４は、電流ｉの時間的変化量の大きさ｜Δｉ｜及び端子間電圧ｖの時間的変化量の大きさ｜Δｖ｜を直接検出することができるため、モータの制御をより正確に行うことができる。
【００４１】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、請求項１の車両用乗員拘束保護装置によれば、モータの端子間電圧及びモータに流れる電流の少なくとも一方の変化量を検出し、シートベルトの装着を検出し、これらの検出結果に応じてモータの駆動を制御するので、モータの駆動を制御するために高価な変位検出装置を必要としなくなり、変位検出装置を省略して製造コストを低減させると共に装置構成を簡単にすることができる。さらに、シートベルトの装着を検出した状態において、シートベルトの巻き取りを行うようにモータの駆動を制御している間に、モータの駆動力によるシートベルトの巻き取りの限界を検出することによって、シートベルトの引き出しを行うようにモータの駆動を制御するので、乗員の状況に応じてシートベルトの引き出し及び巻き取りの制御をより正確に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の実施の形態に係る車両用乗員拘束保護装置が備えている電動リトラクタ１００の構成を示す図である。
【図２】直流モータ駆動部１１の回路図である。
【図３】ＭＰＵ１４が実行するシートベルト装着時及び非装着時の制御プログラムの一例を示すフローチャートである。
【図４】ＭＰＵ１４が実行するシートベルト装着時及び非装着時の制御プログラムの一例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１  フレーム
２  シートベルトロック機構
３  リールシャフト
５  リールシャフト用プーリ
６  直流モータ用プーリ
７  動力伝達ベルト
１０  直流モータ
１１  直流モータ駆動部
１４  ＭＰＵ（変化量検出手段、制御手段）
１６  バックル接続有無検出部（シートベルト装着検出手段）
１００  電動リトラクタ
【図１】
0003761717.tif 000002
【図２】
0003761717.tif 000003
【図３】
0003761717.tif 000004
【図４】
0003761717.tif 000005