JP2004009839A - シートベルトリトラクタの故障診断装置 - Google Patents
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Abstract
【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
Description
【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
Claims (11)
- 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。
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