JP2000318574A - シートベルト駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 人間がシートベルトを引っ張ることにより容
易に拘束力を緩めることができると共に、フレキシビリ
ティに富んだ巻取制御に対応することができるシートベ
ルト駆動装置を提供する。 【解決手段】 シートベルトのバックルが係合される
と、ＣＰＵは外部情報としてこの情報を入力し、リレー
ＲＬのコイルに電圧をかけ、これによりリレーＲＬの接
点が閉となって、スイッチングトランジスタＱ１〜Ｑ４
のコレクタに電圧が印加される。ＣＰＵに、モータＭの
回転方向、回転速度等の外部情報が入力されると、ＣＰ
Ｕはこれに応じて制御パルスＰ１〜Ｐ４を出力する。オ
ンオフする制御パルスと、その周波数、デューティ比等
を変えることにより、モータＭの回転方向と回転周波数
を変更することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、乗用車のシートベ
ルト駆動装置に関するものであり、さらに詳しくは、駆
動源に直流モータを使用し、その回転方向、回転速度を
制御可能としたシートベルト駆動装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】乗用車に使用されるシートベルトは、シ
ートベルト巻取機により張力を与えられるようになって
いる。すなわち、シートベルトを使用する場合は、シー
トベルト巻取機の中にばねによって巻き取られているシ
ートベルトを、人間が引き出し、シートに固定されたも
う一方のシートベルトとバックルにより係合させる。そ
の後、手を緩めると、シートベルト巻取機のばねの作用
により弛んだシートベルトが巻き取られ、ばねによって
決まる張力がシートベルトに与えられて、乗員をシート
に拘束する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなばね式の巻き取り機構においては、シートベルトを
締める方向にのみ力が加わるので、人間がシートベルト
を緩めようとすると、この力に逆らってシートベルトを
引っ張らなければならないという問題点があった。ま
た、ばねの弾性力を使用しているため、動作が不安定で
あり、巻き取り不良が発生することがあった。

【０００４】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
ものであり、人間がシートベルトを引っ張ることにより
容易に拘束力を緩めることができると共に、フレキシビ
リティに富んだ巻取制御に対応することができるシート
ベルト駆動装置を提供することを課題とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の第１の手段は、シートベルトを駆動する装置であっ
て、駆動用直流モータと、当該直流モータの回転方向と
回転速度を制御する制御装置とを有してなることを特徴
とするシートベルト駆動装置（請求項１）である。

【０００６】本手段においては、シートベルトを必要な
速度で必要な方向に駆動することができるので、フレキ
シビリティに富んだシートベルトの駆動が実現できる。

【０００７】前記課題を解決するための第２の手段は、
シートベルトを駆動する装置であって、駆動用直流モー
タと、当該直流モータを一方向に駆動し、その回転速度
を制御する制御装置を有することを特徴とするシートベ
ルト駆動装置（請求項２）である。

【０００８】本手段においては、シートベルトの駆動方
向は一方向に限られるが、シートベルトを必要な速度で
駆動することができるので、フレキシビリティに富んだ
シートベルトの駆動が実現できる。一般に、シートベル
トを緩める方向には、人間がシートベルトを手で駆動す
ることが多いので、自動によるシートベルトの駆動方向
を巻取方向である一方向に限っても十分であることが多
く、これにより、モータを両方向に制御する場合に比し
て、モータの制御回路を簡単にすることができる。

【０００９】前記課題を解決するための第３の手段は、
前記第２の手段であって、前記直流モータの回転子巻線
と並列になるように接続されたアバラッシュ破壊防止用
ダイオードを有するものにおいて、当該アバラッシュ破
壊防止用ダイオードに流れる電流を制御するスイッチン
グ要素を、当該アバラッシュ破壊防止用ダイオードに直
列で、前記直流モータの回転子巻線と並列になるように
設けたことを特徴とするシートベルト駆動装置（請求項
３）である。

【００１０】本手段においては、モーターを駆動しない
ときは、アバラッシュ破壊防止用ダイオードに直列に接
続されたスイッチング要素（スイッチング素子、開閉器
等）をオフとしておく。これにより、シートベルトを外
力によって、モータによる駆動方向とは逆方向に駆動し
ようとするとき、アバラッシュ破壊防止用ダイオードを
介した短絡回路が形成されなくなるので回生制動がかか
らず、軽く駆動することができる。

【００１１】前記課題を解決するための第４の手段は、
前記第２又は第３の手段における駆動用モータの制御回
路に、前記直流モータに印加する電圧の方向を切り換え
る切り換え回路を付属し、前記直流モータを両方向に回
転可能としたことを特徴とするシートベルト駆動装置。

【００１２】モータを両方向に回転させ、速度制御を行
う場合には、後に発明の実施の形態で説明するように、
通常４個のスイッチング素子が必要である。本手段によ
れば、スイッチング素子を１個で済ますことができる。
また、アバラッシュ破壊防止用ダイオードを接続するこ
とができ、回路のアバラッシュ破壊を防止することがで
きる。

【００１３】前記課題を解決するための第５の手段は、
前記第１の手段から第４の手段のうちマイクロコンピュ
ータにより制御を行うものにおいて、マイクロコンピュ
ータの電源を入り切りする開閉装置を、制御回路のその
他部分の電源を入り切りする開閉装置と別に設けたこと
を特徴とするシートベルト駆動装置（請求項５である。

【００１４】通常の制御回路においては、常にマイクロ
コンピュータの電源はオンとしておき、制御回路のその
他の部分にはマイクロコンピュータからの指令により電
源を投入するようにし、モータを駆動するタイミングで
のみ、制御回路に電源が入るようにしてある。しかしな
がら、乗用車が長期間使用されないで放置される場合に
は、マイクロコンピュータにより消費される電力も、バ
ッテリーの消費にとって無視できない値となる。この対
策として、本手段においては、マイクロコンピュータの
電源を入り切りする開閉装置を特別に設け、乗用車が使
用されないときにはマイクロコンピュータの電源も切れ
るようにしておく。この開閉装置は、たとえば、外力に
よる動作で初めて閉となるようにしておくことにより、
必要なときのみマイクロコンピュータの電源をオンとす
ることができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の例を
図を用いて説明する。以下の説明においては、電源装置
の電圧は正であるとして説明する。図１は本発明の実施
の形態の第１の例を示すブロック図である。直流電源か
らの電圧は、ノイズフィルタ、リレー部を介してスイッ
チング素子部に与えられ、マイクロコンピュータ（ＣＰ
Ｕ）からの制御を受けてパルス信号としてモータに与え
られる。直流電源からの電圧は、ＣＰＵにも与えられ
る。ＣＰＵには、モータの回転方向指令、回転速度指令
等、外部からの制御信号が与えられる。

【００１６】図２は、この実施の形態の回路構成を示す
概要図である。ノイズフィルタはコンデンサＣ１、Ｃ２
及びリアクタンスＬから形成され、スイッチング素子部
からのノイズが直流電源側に逆流するのを防いでいる。
ＣＰＵからは制御パルスＰ１〜Ｐ４が、ゲート回路ＧＡ
ＴＥを介して、Ｐ１’〜Ｐ４’としてスイッチング素子
であるスイッチングトランジスタＱ１〜Ｑ４のゲートに
与えられている。一方、ノイズフィルタを通った直流電
源からの電圧は、スイッチングトランジスタＱ１〜Ｑ４
のコレクタに接続され、スイッチングトランジスタＱ１
〜Ｑ４のエミッタは接地されている。

【００１７】たとえば、シートベルトのバックルが係合
されると、ＣＰＵは外部情報としてこの情報を入力し、
リレーＲＬのコイルに電圧をかけ、これによりリレーＲ
Ｌの接点が閉となって、スイッチングトランジスタＱ１
〜Ｑ４のコレクタに電圧が印加される。ＣＰＵに、モー
タＭの回転方向、回転速度等の外部情報が入力される
と、ＣＰＵはこれに応じて制御パルスＰ１〜Ｐ４を出力
する。

【００１８】図３に、モータＭを正方向に回転させると
きの制御パルスＰ１〜Ｐ４の出力方法の例を示す。(a)
においては、制御パルスＰ３をハイレベルに保ち、制御
パルスＰ１をオンオフする（以下、オンをハイレベル、
オフをローレベルとする）。これにより、スイッチング
トランジスタＱ２、Ｑ４はオフ、Ｑ３はオンとなり、Ｑ
１はオンオフを繰り返す。よって、直流電源からの電流
は、スイッチングトランジスタＱ１のオンオフに同期し
て、Ｑ１→モータ端子Ａ→モータ端子Ｂ→Ｑ３→アース
と流れ、モータＭに端子Ａ側からＢ側に流れる巻線電流
が与えられる。これにより、モータＭは正転する。

【００１９】(b)においては、制御パルスＰ１をハイレ
ベルに保ち、制御パルスＰ３をオンオフする。これによ
り、スイッチングトランジスタＱ２、Ｑ４はオフ、Ｑ１
はオンとなり、Ｑ３はオンオフを繰り返す。よって、直
流電源からの電流は、スイッチングトランジスタＱ３の
オンオフに同期して、Ｑ１→モータ端子Ａ→モータ端子
Ｂ→Ｑ３→アースと流れ、モータＭに端子Ａ側からＢ側
に流れる巻線電流が与えられる。これにより、モータＭ
は正転する。

【００２０】(c)においては、制御パルスＰ１、Ｐ３を
同期してオンオフする。これにより、スイッチングトラ
ンジスタＱ２、Ｑ４はオフとなり、Ｑ１、Ｑ３はオンオ
フを繰り返す。よって、直流電源からの電流は、スイッ
チングトランジスタＱ１、Ｑ３のオンオフに同期して、
Ｑ１→モータ端子Ａ→モータ端子Ｂ→Ｑ３→アースと流
れ、モータＭに端子Ａ側からＢ側に流れる巻線電流が与
えられる。これにより、モータＭは正転する。

【００２１】図４に、モータＭを逆方向に回転させると
きの制御パルスＰ１〜Ｐ４の出力方法の例を示す。(a)
においては、制御パルスＰ４をハイレベルに保ち、制御
パルスＰ２をオンオフする。これにより、スイッチング
トランジスタＱ１、Ｑ３はオフ、Ｑ４はオンとなり、Ｑ
２はオンオフを繰り返す。よって、直流電源からの電流
は、スイッチングトランジスタＱ２のオンオフに同期し
て、Ｑ２→モータ端子Ｂ→モータ端子Ａ→Ｑ４→アース
と流れ、モータＭに端子Ｂ側からＡ側に流れる巻線電流
が与えられる。これにより、モータＭは逆転する。

【００２２】(b)においては、制御パルスＰ２をハイレ
ベルに保ち、制御パルスＰ４をオンオフする。これによ
り、スイッチングトランジスタＱ１、Ｑ３はオフ、Ｑ２
はオンとなり、Ｑ４はオンオフを繰り返す。よって、直
流電源からの電流は、スイッチングトランジスタＱ４の
オンオフに同期して、Ｑ２→モータ端子Ｂ→モータ端子
Ａ→Ｑ４→アースと流れ、モータＭに端子Ｂ側からＡ側
に流れる巻線電流が与えられる。これにより、モータＭ
は正転する。

【００２３】(c)においては、制御パルスＰ２、Ｐ４を
同期してオンオフする。これにより、スイッチングトラ
ンジスタＱ１、Ｑ３はオフとなり、Ｑ２、Ｑ４はオンオ
フを繰り返す。よって、直流電源からの電流は、スイッ
チングトランジスタＱ２、Ｑ４のオンオフに同期して、
Ｑ２→モータ端子Ｂ→モータ端子Ａ→Ｑ４→アースと流
れ、モータＭに端子Ｂ側からＡ側に流れる巻線電流が与
えられる。これにより、モータＭは逆転する。

【００２４】モータの回転速度を変えるときは、オンオ
フするパルスのパルス幅を一定とし、パルスレート（周
期）を変えるか、図５に示すように、パルスレートを一
定（周期Ｔ１）とし、デユーティーレシオ（Ｔ２／Ｔ
１）を変化させる。

【００２５】モータを駆動しないとき、外力によりモー
タＭが回転しにくいようにするためには、図６に示すよ
うに、制御パルスＰ３、Ｐ４（又は制御パルスＰ１、Ｐ
２）をオンとしたままにしておく。これにより、モータ
Ｍには直流電源からの電圧がかからないが、モータＭが
外力により回転しようとすると、その起電力によりスイ
ッチングトランジスタＱ３、Ｑ４を介して回生電流が流
れ、回生制動により、モータＭが回転しにくくなる。

【００２６】逆に、外力によりモータＭが回転しやすい
ようにするときには、制御パルスをオフとしておく。こ
れにより、モータＭの回生電流が流れなくなり、回生制
動がかからないので、シートベルトを軽く動かすことが
できる。

【００２７】なお、図１において、サーミスタＴＨは、
モータＭの温度を監視し、モータＭがオーバーロードと
なって温度が上昇したとき、ＣＰＵにその情報を入力
し、ＣＰＵによりモータＭの駆動を停止するために設け
られている。

【００２８】図７は本発明の実施の形態の第２の例を示
すブロック図である。この実施の形態は、モータを一方
向にのみ駆動するものであり、ブロック図としての基本
的な構成は図１に示したものと同じであるが、スイッチ
ング素子がアバランシェ電圧により破壊されるのを防ぐ
ためのスイッチング素子保護素子が設けられている点が
異なっている。

【００２９】図８は、この実施の形態の回路構成を示す
概要図である。図８に示す回路の基本的な構成は図２に
示すものと同じであるので、同じである部分の説明は省
略し、異なる部分のみを説明する。ＣＰＵからは一つの
制御パルスＰ１のみが出力され、スイッチング素子部は
一つのスイッチングトランジスタＱ１により構成されて
いる。制御パルスＰ１は、ゲート回路ＧＡＴＥを介し
て、Ｐ１’としてスイッチングトランジスタＱ１のゲー
トに与えられる。直流モータＭの回転子巻線端子Ａ、Ｂ
に並列に、スイッチング素子保護素子としてのダイオー
ドＤが接続されている。このダイオードＤは、スイッチ
ングトランジスタＱ１がオフとなるときに直流モータＭ
の回転子巻線に発生する逆起電力によって、スイッチン
グ素子がアバランシェ破壊されるのを防止するためのも
のである。

【００３０】制御パルスＰ１をオンとすることにより、
スイッチングトランジスタＱ１がオンとなり、モータＭ
の回転子巻線には端子Ａから端子Ｂへ向かう電流が流れ
る。これにより、モータＭは回転する。回転速度の制御
は、第１の実施例におけると同様、制御パルスＰ１のパ
ルスレート（周期）、又はデューティ比を変えることに
より実施することができる。

【００３１】図９に、この第２の実施の形態の変形であ
る第３の実施の形態の回路構成の概略図を示す。図９に
示す回路は、ダイオードＤと直列に、スイッチング素子
であるトランジスタＱ２が設けられている点のみが図８
に示した回路と異なっているので、異なっている部分の
みを説明する。なお、このスイッチング素子としては、
他の開閉機能を持った素子、たとえばリレー等を用いて
もよい。

【００３２】この回路においては、直流モータＭを駆動
するときは、ＣＰＵよりの制御パルスＰ５がハイレベル
となり、トランジスタＱ２がオンとなっている。よっ
て、回路の作動は、図８に示したものと同じとなる。

【００３３】直流モータＭを駆動しないとき、外力によ
って直流モータを逆転（通常の直流モータＭの駆動方向
と反対方向への回転）させようとすると、直流モータＭ
の起電力により、端子Ｂを正、端子Ａを負とする電圧が
発生する。図８に示した回路においては、この起電力に
よりダイオードＤを介して短絡電流が発生し、直流モー
タＭにブレーキがかかった状態となる。このようなこと
が発生することが好ましくない場合には、図９に示す回
路においては、ＣＰＵからの制御パルスＰ５をオフとし
て、トランジスタＱ２をオフとする。すると、このダイ
オードＤを介する短絡回路が遮断されるので、短絡電流
の発生が防止され、直流モータＭにブレーキがかかった
状態が発生しなくなる。よって、シートベルトの外力に
よる駆動がスムースに行われる。

【００３４】図１０は、本発明の第４の実施の形態の回
路構成の概略図を示す図である。図１０に示す回路は、
回転方向切換部であるリレーＲＬ２が設けられ、この接
点の切り換えにより、モータＭの回転方向を変えられる
ようになっている点のみが図９に示したものと異なって
いるので、異なっている部分のみを説明する。

【００３５】ＣＰＵからの制御パルスＰ６がローレベル
の場合、リレーＲＬ２の接点は図に示すようになってい
る。よって、制御パルスＰ１がハイレベルとなると、直
流電源からの電流は、スイッチングトランジスタＱ１→
リレー接点Ａ→モータＭの回転子巻線端子Ｅ→モータＭ
の回転子巻線端子Ｆ→リレー接点Ｃ→アースと流れ、モ
ータＭは正転する。

【００３６】ＣＰＵからの制御パルスＰ６がハイレベル
となると、リレーＲＬ２の接点Ｂと接点Ｄが、それぞれ
トランジスタＱ１、アースに接続されるようになる。よ
って、制御パルスＰ１がハイレベルとなると、直流電源
からの電流は、スイッチングトランジスタＱ１→リレー
接点Ｂ→モータＭの回転子巻線端子Ｆ→モータＭの回転
子巻線端子Ｅ→リレー接点Ｄ→アースと流れ、モータＭ
は逆転する。

【００３７】リレーＲＬ２の動作状態にかかわらず、ダ
イオードＤはモータＭの電源に対して逆方向に接続され
ているので、スイッチングトランジスタＱ１がオフとな
るときに直流モータＭの回転子巻線に発生する逆起電力
により、スイッチングトランジスタＱ１がアバランシェ
破壊されるのを防止することができる。同様、リレーＲ
Ｌ２の動作状態にかかわらず、モータＭを駆動しないと
きには、トランジスタＱ２をオフとしておくことによ
り、外力によりモータＭを正転又は逆転したい場合に、
起電力により制動がかかることを防止することができ
る。

【００３８】図１１は、本発明の第５の実施の形態の回
路構成の概略図を示す図である。この実施の形態は、直
流電源とＣＰＵの間に、ＣＰＵ用スイッチＳＷが設けら
れている点のみが図２に示した実施の形態と異なってお
り、その他の部分の作動は図２に示したものと同じであ
るので、異なっている部分のみについて説明する。図１
に示す回路においては、シートベルトのバックルが係合
された場合のように、必要なときのみ、ＣＰＵからの指
令によりリレーＲＬが閉となり、モータ制御回路に電源
が入るようになっていたが、ＣＰＵには、直流電源（バ
ッテリー）から電源が供給されていた。

【００３９】ＣＰＵが消費する電力は小さいとは言え、
長期間自動車が運転されない場合には無視できない量と
なり、バッテリーが過剰消費される原因となる。ＣＰＵ
用スイッチＳＷは、このようなことを防ぐために設けら
れており、たとえば、シートベルトが引き出されたこと
が検知された場合のように、必要なときのみＣＰＵに電
源を供給するようになっている。これにより、バッテリ
ーの無駄な消耗を防止することができる。なお、ＣＰＵ
に電源が入っていない間は、リレーＲＬのコイルには電
圧がかからないので、リレーＲＬの接点は開となってお
り、スイッチング回路部に電源が供給されることはな
い。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のうち請求
項１に係る発明によれば、シートベルトを必要な速度で
必要な方向に駆動することができるので、フレキシビリ
ティに富んだシートベルトの駆動が実現できる。

【００４１】請求項２に係る発明においては、シートベ
ルトの駆動方向は一方向に限られるが、シートベルトを
必要な速度で駆動することができるので、フレキシビリ
ティに富んだシートベルトの駆動が実現できる。

【００４２】請求項３に係る発明においては、シートベ
ルトを外力によって、モータによる駆動方向とは逆方向
に駆動しようとするとき、アバラッシュ破壊防止用ダイ
オードを介した短絡回路が形成されなくなるので回生制
動がかからず、軽く駆動することができる。

【００４３】請求項４に係る発明においては、本手段に
よれば、スイッチング素子を１個で済ますことができる
と共に、アバラッシュ破壊防止用ダイオードを接続する
ことができ、回路のアバラッシュ破壊を防止することが
できる。

【００４４】請求項５に係る発明においては、必要なと
きのみマイクロコンピュータの電源をオンとすることが
できるので、バッテリーの無駄な消費を防止することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の第１の例を示すブロック
図である。

【図２】本発明の実施の形態の第１の例の回路構成を示
す概要図である。

【図３】モータを正方向に回転させるときの制御パルス
の出力方法の例を示す図である。

【図４】モータを逆方向に回転させるときの制御パルス
の出力方法の例を示す図である。

【図５】制御パルスのデューティ比を示す図である。

【図６】外力によりモータが回転しにくいようにすると
きの、制御パルスの状態の例を示す図である。

【図７】本発明の実施の形態の第２の例を示すブロック
図である。

【図８】本発明の実施の形態の第２の例の回路構成を示
す概要図である。

【図９】本発明の実施の形態の第３の例の回路構成を示
す概要図である。

【図１０】本発明の実施の形態の第４の例の回路構成を
示す概要図である。

【図１１】本発明の実施の形態の第５の例の回路構成を
示す概要図である。

【符号の説明】

ＣＰＵ…マイクロコンピュータ Ｐ１〜Ｐ６、Ｐ１’〜Ｐ４’：制御出力（パルス） ＧＡＴＥ：ゲート回路 Ｑ１〜Ｑ４：スイッチングトランジスタ Ｍ：モータ Ｃ１、Ｃ２：コンデンサ Ｌ：リアクタンス ＲＬ、ＲＬ２：リレー ＴＨ：サーミスタ ＳＷ：ＣＰＵ用スイッチ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シートベルトを駆動する装置であって、
   駆動用直流モータと、当該直流モータの回転方向と回転
   速度を制御する制御装置とを有してなることを特徴とす
   るシートベルト駆動装置。
2. 【請求項２】 シートベルトを駆動する装置であって、
   駆動用直流モータと、当該直流モータを一方向に駆動
   し、その回転速度を制御する制御装置を有することを特
   徴とするシートベルト駆動装置。
3. 【請求項３】 請求項２に記載のシートベルト駆動装置
   であって、前記直流モータの回転子巻線と並列になるよ
   うに接続されたアバラッシュ破壊防止用ダイオードを有
   するものにおいて、当該アバラッシュ破壊防止用ダイオ
   ードに流れる電流を制御するスイッチング要素を、当該
   アバラッシュ破壊防止用ダイオードに直列で、前記直流
   モータの回転子巻線と並列になるように設けたことを特
   徴とするシートベルト駆動装置。
4. 【請求項４】 請求項２又は請求項３に記載のシートベ
   ルト駆動装置における駆動用モータの制御回路に、前記
   直流モータに印加する電圧の方向を切り換える切り換え
   回路を付属し、前記直流モータを両方向に回転可能とし
   たことを特徴とするシートベルト駆動装置。
5. 【請求項５】 請求項１から請求項４のうちいずれか１
   項に記載のシートベルト駆動装置であって、マイクロコ
   ンピュータにより制御を行うものにおいて、マイクロコ
   ンピュータの電源を入り切りする開閉装置を、制御回路
   のその他部分の電源とマイクロコンピュータの間に介在
   させたことを特徴とするシートベルト駆動装置。