JP3184438U - 安全ベルトシステム及びベルト巻取装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ベルト巻取装置駆動用モータの信頼性を高めた安全ベルトシステムを提供する。
【解決手段】安全ベルトシステム用のベルト巻取装置が、安全ベルトの締め付け又は弛緩を行うためのベルトリールとこれを駆動するための電気モータとを含む。このモータは固定子と固定子に回転自在に装着された回転子とを含む。回転子は、モータ軸とこれに固定された整流子とモータ軸に固定された回転子コア２４２と回転子コアの歯Ｔ１〜Ｔ５の周囲に巻かれて整流子セグメントに電気的に接続された回転子巻線２４４とを含む。回転子巻線は複数の巻線ユニットＣ１〜Ｃ５を含む。各巻線ユニットは少なくとも２つのコイルを含み、コイルＣ１１〜Ｃ５２は同じ歯の周囲に巻かれて同じセグメントの対に並列に電気的に接続される。この装置を組み込んだ安全ベルトシステムも提供する。
【選択図】図３

Description

本考案は、安全ベルトシステムに関し、特に安全ベルトシステムのベルト巻取装置内で使用する電気モータに関する。

安全ベルトシステムは、衝突又は突然の停車中に生じ得る有害な動きから車両の乗員を保護するために開発されたものである。このシステムは、車両の乗員が車両の内部要素又は他の乗客に激しくぶつかること（いわゆる二次衝突）を防ぎ、エアバッグからの恩恵を最大限に得られるように乗員を正しい位置に保ち、乗員が車両シートから放り出されるのを防ぐことにより、車両衝突時の負傷の可能性及び程度を軽減する。

従来の安全ベルトシステムは、乗員をシートに拘束する安全ベルトと、この安全ベルトの締め付け又は弛緩を行うためのベルト巻取装置と、このベルト巻取装置を駆動する電気モータとを備える。図６に、安全ベルトシステム内のベルト巻取装置を駆動するために使用される従来の永久磁石直流（ＰＭＤＣ）モータの巻線スキームを示す。回転子巻線は、回転子コアの歯の周囲に巻かれて整流子セグメントに電気的に接続された複数のコイルを含む。例えば、コイルＣ１’は、歯Ｔ１及びＴ２の周囲に巻かれてセグメントＳ１及びＳ２に接続される。コイルＣ２’は、歯Ｔ２及びＴ３の周囲に巻かれてセグメントＳ２及びＳ３に接続される。ＰＭＤＣモータは、回転子巻線に電気を供給するための２つのブラシを有する。回転子巻線は、２つの並列分岐を形成する。コイルＣ１’などのコイルが開くと、分岐の一方が開く。モータ及びシートベルトシステムは、正常に機能しなくなる。安全ベルトシステムが正常に機能しない車を運転することは危険である。

従って、信頼性を高めた安全ベルトシステムが望まれている。

従って、本考案は、その１つの態様において安全ベルトシステムを提供し、この安全ベルトシステムは、乗員をシートに拘束するための安全ベルトと、この安全ベルト上に配置されたタングプレートと、このタングプレートと着脱自在に係合するバックルと、安全ベルトの締め付け又は弛緩を行うためのベルトリールと、このベルトリールを駆動するための電気モータと、所定のイベントが起きているかどうか又は起きようとしているかどうかを検出するための検出ユニットと、この検出ユニットの検出結果に基づいてモータを制御するためのコントローラとを備える。モータは、固定子と、この固定子に回転自在に装着された回転子とを備え、回転子は、モータ軸と、モータ軸に固定された整流子と、モータ軸に固定された回転子コアと、この回転子コアの歯の周囲に巻かれて整流子セグメントに電気的に接続された回転子巻線とを有し、この回転子巻線は、各々が少なくとも２つのコイルを含む複数の巻線ユニットを有し、各巻線ユニットのコイルは、同じ歯の周囲に巻かれて同じセグメントの対に並列に電気的に接続される。

第２の態様によれば、本考案は、安全ベルトシステム用のベルト巻取装置も提供し、このベルト巻取装置は、安全ベルトの締め付け又は弛緩を行うためのベルトリールと、ベルトリールを駆動するための電気モータとを備え、この電気モータは、固定子と、この固定子に回転自在に装着された回転子とを有し、回転子は、モータ軸と、モータ軸に固定された整流子と、モータ軸に固定された回転子コアと、この回転子コアの歯の周囲に巻かれて整流子セグメントに電気的に接続された回転子巻線とを有し、この回転子巻線は、各々が少なくとも２つのコイルを含む複数の巻線ユニットを有し、各巻線ユニットのコイルは、同じ歯の周囲に巻かれて同じセグメントの対に並列に電気的に接続される。

各巻線ユニットは、一方が内側層内に配置されて他方が外側層内に配置された２つのコイルを含むことが好ましい。

回転子巻線は、１本の連続ワイヤによって巻かれることが好ましい。

任意に、内側層コイルの一部及び外側層コイルの一部は、１本の連続ワイヤによって巻かれ、内側層コイルの他の部分及び外側層コイルの他の部分は、別の連続ワイヤによって巻かれる。

任意に、コアの各歯の周囲面内には、少なくとも１つのダミースロットが形成される。

回転子コアは５つの歯を備え、各歯の周囲面内に２つのダミースロットが形成されることが好ましい。

任意に、ベルト巻取装置は、モータ軸とベルトリールの中心軸との間に結合された動力伝達ユニットをさらに備え、モータは、この動力伝達ユニットを介してベルトリールを駆動する。

任意に、ベルト巻取装置は、ベルトリールの中心軸に結合されたプレテンショナをさらに備える。

ベルト巻取装置は、ベルトリールの中心軸の一端に結合されたプレテンショナと、モータ軸と中心軸の他端との間に結合された動力伝達ユニットとをさらに備えることが好ましい。

歯の数は、セグメントの数と同じであることが好ましい。

固定子は２つの磁極を有し、回転子コアは５つの歯を有し、整流子は５つのセグメントを有することが好ましい。

本考案の実施形態では、回転子巻線の各巻線ユニットの両コイルが、同じ歯の周囲に巻かれて同じセグメントに並列に電気的に接続される。巻線ユニットのコイルの一方が開路しても、電流は、依然として他方のコイルを介して巻線ユニットに伝達される。テスト結果では、モータが、わずかな性能損失しか伴わずに作動し続けることが示された。従って、このモータを用いた安全ベルトシステムは、従来の安全ベルトシステムよりも信頼性が高く安全である。

ここで、添付図面の図を参照しながら本考案の好ましい実施形態をほんの一例として説明する。図中、複数の図に現れる同一の構造、要素又は部品については、これらが現れる全ての図において一般に同じ参照番号を付している。図示の構成要素及び特徴部の寸法は、一般に説明の便宜及び明確さを図って選択したものであり、必ずしも縮尺通りではない。以下に図を一覧で示す。

本考案の好ましい実施形態による安全ベルトシステムを示す図である。 図１の安全ベルトシステムの一部であるベルト巻取装置を示す図である。 図２のベルト巻取装置内で使用するモータの回転子コア及び回転子巻線を示す図である。 図３のモータの断面図である。 図３の回転子巻線の巻線ユニットを示す図である。 本考案の第２の好ましい実施形態によるベルト巻取装置を示す図である。 従来の安全ベルトシステムで使用される従来のモータの回転子巻線を示す図である。

図１を参照すると、本考案の好ましい実施形態による、車両のシート１２の安全ベルトシステム１０は、緊急時に乗員１４を拘束するための安全ベルト１６を備える。安全ベルト１６の第１の端部は、ベルト巻取装置２０に結合される。安全ベルト１６の第２の端部は、シート１２の一方の側において車両本体の低い位置に固定された留め具４２に結合される。安全ベルト１６は、留め具４２と同じシート１２の側において本体の高い位置に固定されたガイドアンカー４４を通過する。安全ベルト１６には、タングプレート４６が摺動自在に配置され、シート１２の反対側にあるバックル４８と着脱自在に係合することができる。

図２を参照すると、ベルト巻取装置２０は、安全ベルト１２の第１の端部が固定されたベルトリール２３を備える。ベルトリール２３は、車両本体に固定されたブラケット２１に回転自在に装着された中心軸２２を有する。ベルトリール２３は、電気モータ２４によって回転することができる。モータ２４のモータ軸２４１は、歯車列の形の動力伝達機構を介して中心軸２２を駆動する。モータ２４は、ベルトリール２３が安全ベルト１６の締め付け及び弛緩を行えるように双方向に回転することができる。モータ２４は、コントローラ３２により制御される。この実施形態では、検出ユニット３４が、車両の衝突などの所定のイベントが起きていること又は起きようとしていることを検出すると、コントローラ３２がモータ２４を制御して、安全ベルト１６を締めるようにベルトリール２３を駆動し、安全ベルト１６が乗員１４を正しく拘束するようにする。

モータ２４は、固定子と、この固定子に回転自在に装着された回転子とを備えたＰＭＤＣモータであることが好ましい。回転子は、モータ軸２４１と、モータ軸に固定された整流子と、モータ軸に固定された回転子コア２４２と、回転子コアの歯の周囲に巻かれて整流子セグメントに電気的に接続された回転子巻線２４４とを備える。固定子は、少なくとも１つの永久磁石と、整流子と滑り接触して整流子を介して回転子巻線に電流を供給する少なくとも２つのブラシとを備える。好ましい例では、固定子が２つの永久磁極を有する。

図３に、回転子コア２４２及び回転子巻線２４４を示す。回転子コア２４２は、５つの歯Ｔ１〜Ｔ５を備える。隣接する歯によって巻線スロット２４３が形成され、ここに回転子巻線が受け入れられる。回転子巻線２４４は、１０個のコイルＣｎ１及びＣｎ２（ｎ＝１〜５）を含む。これらの１０個のコイルは、各々が２つのコイルを含む５つの巻線ユニットＣｎ（ｎ＝１〜５）を形成する。第１の巻線ユニットＣ１はコイルＣ１１及びＣ１２を含む。第２の巻線ユニットＣ２はコイルＣ２１及びＣ２２を含む。第３の巻線ユニットＣ３はコイルＣ３１及びＣ３２を含む。第４の巻線ユニットＣ４はコイルＣ４１及びＣ４２を含み、第５の巻線ユニットＣ５はコイルＣ５１及びＣ５２を含む。巻線ユニットの各コイルは、同じ歯の周囲に巻かれ、同じ整流子セグメントの対に並列に電気的に接続される。

図３ａは、モータ２４の断面図である。このモータは、モータハウジング２５２の内面に固定された２つの弓状の永久磁石２５１により形成される２つの磁極を持った固定子２５を有する。モータ軸２４１に固定された整流子２４５も示している。

図４に、コイルＣ１１及びＣ１２を含む第１の巻線ユニットを示す。コイルＣ１１及びＣ１２は、両方とも歯Ｔ１及びＴ２の周囲に巻かれ、セグメントＳ１及びＳ２に接続される。従って、コイルＣ１１及びＣ１２は、並列に電気的に接続される。コイルＣ１１及びＣ１２の一方が開路しても、電流は、依然として他方のコイルを介して第１の巻線ユニットを流れる。表１にテスト結果を示す。

表１：モータ性能のテスト結果

表１において、「開路」という用語は、一方のコイルが開路状態であり他方のコイルが導通状態であることを意味し、「全機能回路」という用語は、両方のコイルが導通状態であり、すなわち開路状態でないことを意味する。表１に示すように、モータは、開路の場合でもわずかな性能損失しか伴わずに作動し続ける。従って、このモータを用いた安全ベルトシステムは、従来の安全ベルトシステムに比べて信頼性が高く安全である。あるコイルを形成するワイヤが破損して、電流がコイルを通じて１つのセグメントから次のセグメントに流れなくなった場合、このコイルを開路した又は開いたと言う。

この実施形態では、回転子巻線が、内側層巻線及び外側層巻線を含む。コイルＣｎ１（ｎ＝１〜５）は内側層内に配置され、コイルＣｎ２（ｎ＝１〜５）は外側層内に配置される。すなわち、巻線ユニットごとに、２つのコイルの一方が内側層内に配置され、２つのコイルの他方が外側層内に配置される。巻付け処理中には、最初に内側層コイルを巻き付け、次に外側層コイルを巻き付ける。外側層コイルは、内側層コイルに比べて回転子コアの中心から離れて存在する。これにより、内側層が外側層によって物理的に保護されるので、単一の巻線ユニットのコイルが両方同時に損傷する可能性が低下する。回転子巻線は、単一のフライヤ巻付機を使用して巻くことができる。すなわち、内側層コイル及び外側層コイルは、１本の連続ワイヤによって巻かれる。

或いは、２つのフライヤで同時に巻線を巻く二重フライヤ巻付機を使用して回転子巻線を巻くこともできる。すなわち、内側層コイルを２本の別個のワイヤによって同時に巻き付け、その後、外側層コイルを２本のワイヤによって同時に巻き付ける。換言すれば、内側層コイルの一部及び外側層コイルの一部を１本の連続ワイヤによって巻き付ける。残りの内側層コイル及び残りの外側線コイルは、別の連続ワイヤによって巻き付ける。一般的には、同じ１本のワイヤによって巻かれた内側層コイル及び外側線コイルを、回転子軸を中心に対向して配置する。回転子巻線を２つのフライヤで巻くと製造効率が上がる。

この実施形態では、セグメント数が巻線ユニットの数に等しく、歯の数にも等しい。内側層コイルの巻付け処理中には、各セグメントにワイヤを取り付ける。外側層コイルの巻付け処理中には、再び各セグメントにワイヤを取り付ける。

さらに、回転子コアの各歯の周囲面には、２つのダミースロット３５が形成される。ダミースロット３５は、巻線トンネルの方向と平行な方向に沿って延び、図２ではモータの軸線に平行である。ダミースロットは、各歯の周囲面を３つの部分に分割する。このダミースロット３５によって振動及びノイズが減少する。

図５に、本考案の別の実施形態による安全ベルトシステムのベルト巻取装置５２を示す。ベルト巻取装置５２は、ベルト巻取装置２０に類似する。相違点として、ベルト巻取装置５２は、ベルトリール２３の中心軸２２の歯車列２６から遠い方の一端に結合されたプレテンショナ５４をさらに含む。すなわち、中心軸２２の両端は、歯車列２６及びプレテンショナ５４にそれぞれ結合される。

この実施形態では、好ましくは検出ユニット３４が、車両と、車両を取り巻く範囲内の障害物との間の距離が所与の値よりも小さいかどうかを検出することによって車両衝突が迫っていることを判定すると、検出ユニット３４は、コントローラ３２に信号を送信して、歯車列２６を介してベルトリール２３を回転させて安全ベルト１６を締め付けるようにモータ２４を動作させ、安全ベルト１６が乗員を正しく拘束するようになる。好ましくは車両のエアバッグモジュールの電子制御ユニット（ＥＣＵ）５６によって車両衝突が起きたと判定されると、プレテンショナ５４内の爆発性材料に点火が行われ、爆発性膨張ガスが生成されてピストンが駆動され、これによりさらにベルトリール２３が回転してほとんど瞬間的に安全ベルト１６を締め付け、乗員が衝突時に急激に前方に引っ張られるのを防ぐ。

本出願の明細書及び実用新案登録請求の範囲では、記載した項目の存在を、追加項目の存在を除外することなく特定するために、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅ、ｃｏｎｔａｉｎ）」、及び「有する（ｈａｖｅ）」という動詞の各々及びこれらの変形を包括的意味で使用している。

１又はそれ以上の好ましい実施形態を参照しながら本考案を説明したが、当業者であれば、様々な修正が可能であると理解するはずである。従って、本考案の範囲は、以下の実用新案登録請求の範囲を参照して決定されるべきものである。

例えば、回転子巻線の各巻線ユニットは、代替的に２つよりも多くのコイルを含むことができる。

３５ ダミースロット
２４２ 回転子コア
２４３ 巻線スロット
２４４ 回転子巻線
Ｃ１〜Ｃ５ 巻線ユニット
Ｃ１１〜Ｃ５２コイル
Ｔ１〜Ｔ５ 歯

Claims (10)

1. 安全ベルトシステムであって、
   乗員をシートに拘束するための安全ベルトと、
   前記安全ベルト上に配置されたタングプレートと、
   前記タングプレートと着脱自在に係合するバックルと、
   前記安全ベルトの締め付け又は弛緩を行うためのベルトリールと、
   前記ベルトリールを駆動するための電気モータと、
   を備え、前記電気モータが、固定子と、該固定子に回転自在に装着された回転子とを有し、該回転子が、モータ軸と、該モータ軸に固定された整流子と、前記モータ軸に固定された回転子コアと、該回転子コアの歯の周囲に巻かれて前記整流子セグメントに電気的に接続された回転子巻線とを有し、該回転子巻線が、各々が少なくとも２つのコイルを含む複数の巻線ユニットを有し、前記各巻線ユニットのコイルが、同じ歯の周囲に巻かれて同じセグメントの対に並列に電気的に接続され、
   所定のイベントが起きているかどうか又は起きようとしているかどうかを検出するための検出ユニットと、
   前記検出ユニットの検出結果に基づいて前記モータを制御するためのコントローラと、
   をさらに備えることを特徴とする安全ベルトシステム。
2. 安全ベルトシステム用のベルト巻取装置であって、
   前記安全ベルトの締め付け又は弛緩を行うためのベルトリールと、
   前記ベルトリールを駆動するための電気モータと、
   を備え、前記電気モータが、固定子と、該固定子に回転自在に装着された回転子とを有し、該回転子が、モータ軸と、該モータ軸に固定された整流子と、前記モータ軸に固定された回転子コアと、該回転子コアの歯の周囲に巻かれて前記整流子セグメントに電気的に接続された回転子巻線とを有し、該回転子巻線が、各々が少なくとも２つのコイルを含む複数の巻線ユニットを有し、前記各巻線ユニットのコイルが、同じ歯の周囲に巻かれて同じセグメントの対に並列に電気的に接続される、
   ことを特徴とするベルト巻取装置。
3. 前記回転子巻線が、内側層及び外側層の二層で配置され、各巻線ユニットが、一方が前記内側層内に配置されて他方が前記外側層内に配置された２つのコイルを含む、
   ことを特徴とする請求項２に記載のベルト巻取装置。
4. 前記内側層コイルの一部及び前記外側層コイルの一部が、１本の連続ワイヤによって巻かれ、前記内側層コイルの他の部分及び前記外側層コイルの他の部分が、別の連続ワイヤによって巻かれる、
   ことを特徴とする請求項３に記載のベルト巻取装置。
5. 前記回転子コアの各歯の周囲面内に、少なくとも１つのダミースロットが形成される、
   ことを特徴とする請求項２、３又は４に記載のベルト巻取装置。
6. 前記回転子コアが５つの歯を備え、各歯の周囲面内に２つのダミースロットが形成される、
   ことを特徴とする請求項２から５のいずれか１項に記載のベルト巻取装置。
7. 前記モータ軸と前記ベルトリールの中心軸との間に結合された動力伝達ユニットをさらに備え、前記モータが、前記動力伝達ユニットを介して前記ベルトリールを駆動する、
   ことを特徴とする請求項２から６のいずれか１項に記載のベルト巻取装置。
8. 前記ベルトリールの中心軸に結合されたプレテンショナをさらに備える、
   ことを特徴とする請求項２から７のいずれか１項に記載のベルト巻取装置。
9. 前記ベルトリールの中心軸の一端に結合されたプレテンショナと、前記モータ軸と前記中心軸の他端との間に結合された動力伝達ユニットとをさらに備える、
   ことを特徴とする請求項２から６のいずれか１項に記載のベルト巻取装置。
10. 前記固定子が２つの磁極を有し、前記回転子コアが５つの歯を有し、前記整流子が５つのセグメントを有する、
    ことを特徴とする請求項２から９のいずれか１項に記載のベルト巻取装置。

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