JP3582514B2 - シートベルト装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は車両のシートベルト装置に関する。特に、車両の衝突が想定された時に、内蔵した電動モータを駆動してシートベルトに適度な緊締力を与えて乗員を保護するように構成したプリテンショナ機能付きのシートベルト装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両には、多数のモータが採用されている。例えばパワーステアリング装置等に用いられているモータであれば、乗員が車両を操作した際に故障が発生したことを認識できる。よって、従来においては、車両で用いているモータの故障を検出するシステムを組込む必要がないと考えられていた。
【０００３】
ところが、近年、車両が衝突するときのような緊急時に、乗員の保護をより確実に図るという観点から、衝突が想定されたときに内蔵したモータでシートベルトを巻き取るようにしたプリテンショナ機構付きのシートベルト装置が提供されるようになってきている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記シートベルト装置のプリテンショナ機能は通常では使用されることはなく、例えばミリ波レーダ等で衝突の可能性があると判断された緊急時に作動するような設定となっている。もちろん、シートベルト装置のプリテンショナ機構は、その機能を十分に発揮できるように設計されている。
【０００５】
しかしながら、車両内には埃があり、また温度差等が生じる環境でもある。よって、長い年月の間に、モータのロータ回りやモータ用の駆動回路等に埃や水分が付着してしまい、付着した埃やサビの発生によりプリテンショナ機構が期待通り作動しない状態になるがことが想定される。
【０００６】
ところが、前述したようにプリテンショナ機構は緊急時のみに使用するため、上記のようにプリテンショナ用のモータやこれを駆動する駆動回路等が、不良状態或いは故障状態（以下、単に故障と称す）となっていても、乗員がこれに気付くことは稀である。すなわち、乗員は通常の車両操作ではプリテンショナ用のモータ等が故障となっていても、一般にこれを認識することができない。
【０００７】
したがって、本発明の目的は、プリテンショナ用のモータ等に故障が発生しているときに、これを乗員が確認できるようにしたシートベルト装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的は請求項１に記載の如く、緊急時にシートベルトを巻き取るプリテンショナ機構を備えたシートベルト装置であって、
シートベルト巻取装置のシートベルトを巻き取るためのモータと、電源からの電力供給を受けて前記モータを駆動させるモータ駆動手段と、前記モータから前記シートベルト巻取装置側へ伝達される駆動力を接続する場合と、遮断する場合とを切替る駆動力伝達手段と、前記駆動力伝達手段が、前記モータからシートベルト巻取装置への駆動力を遮断した状態で、前記モータ駆動手段が前記モータを駆動させたときに生じた電流波形に基づいて故障有無を判定する故障判定手段とを備えたシートベルト装置により達成される。
【０００９】
請求項１記載の発明によれば、モータを空回転させる状態を形成して得た電流波形に基づいて故障有無を判定する故障判定手段を備えているので、モータやこれを駆動する駆動回路等に故障が発生したことを知ることができる。よって、常に有効に機能するプリテンショナ機構を備えたシートベルト装置として提供できる。
【００１０】
また、請求項２に記載の如く、請求項１に記載のシートベルト装置において、前記故障判定手段は、前記電流波形が発生しないとき又は異常形状となったときに故障との判定を実行するように構成することができる。
【００１１】
請求項２に記載の発明では、モータ回りで断線等が発生しているときには、電流波形が発生しないのでこれを検知できる。また、モータが正常状態にあるときの標準電流波形を予め確認しておき、これと比較することで、異常波形を知ることができる、異常波形となる場合としては、サビ等が発生したことを原因としてモータが円滑に回転できない状態等が想定されるが、このような不良状態も検知できる。特に、モータの正常状態の電流波形を用いることで、モータ特性に基づく高い精度の不良及び故障の検出が可能となる。なお、この異常波形の判定では、モータの経時劣化やノイズ等を考慮して正常電流波形に基づいた許容範囲を設定しておくことが好ましい。
【００１２】
また、請求項３に記載の如く、請求項１又は２に記載のシートベルト装置において、前記故障判定手段は、前記モータを停止後所定の時間内に一定値を越える逆起電流を検出しなかったときに故障との判定を実行する構成を採用してもよい。
【００１３】
請求項３に記載の発明によれば、モータを停止後の時間内に生じる逆起電流を利用して故障の判定を行うので、前記電流波形により検出できなかった故障があった場合でも検出できる。もちろん、前記モータを空回転させたときの電流波形及び逆起電流のいずれか一方による故障判定を行ってもよい。この逆起電流についても、基準となる電流波形を予め確認しておき故障を発見できるようにしてもよいが、逆起電流の有無のみに着目した故障判定も可能である。
【００１４】
上記目的は、請求項４に記載の如く、緊急時にシートベルトを巻き取るプリテンショナ機構を備えたシートベルト装置であって、
シートベルト巻取装置のシートベルトを巻き取るためのモータと、乗員がシートベルトをセットしたことを検知するベルトセット検知手段と、前記ベルトセット検知手段がシートベルトのセットを検知したときに、前記シートベルトがシートベルト巻取装置から引き出されたことにより前記モータに生じた電圧に基づいて、故障有無を判定する故障判定手段とを備えたシートベルト装置によっても達成される。
【００１５】
請求項４記載の発明によれば、ベルトセット検知手段がシートベルトのバックル等がセットされたことを検知したときに、故障判定手段がシートベルトの引き出しにより発生した電圧により故障有無を判定するので、モータやこれを駆動する駆動回路に故障が発生したことを知ることができる。本発明によっても常に有効に機能するプリテンショナ機構を備えたシートベルト装置として提供できる。
【００１６】
本発明は、シートベルトが引き出されたときにモータのロータが強制的に回転され、モータが一種の発電機となって発電を行うことに着目したもので、新たに電源等を設けることなく、モータからの両配線に電圧検出回路を付加するという簡単な構成で故障有無を判定できる。
【００１７】
また、請求項５に記載の如く、請求項４に記載のシートベルト装置において、前記故障判定手段は、前記電圧が生じないときに故障との判定を実行する構成とすることができる。
【００１８】
請求項５に記載の発明では、シートベルトを引き出されたときにモータが発生させた電圧の有無をみるので、簡単な構成でモータ回りの故障判定を行うことができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明する。図１は第１実施例のプリテンショナ機構を備えたシートベルト装置１の概要構成を示した図である。
【００２０】
図１で、参照符号１０で示すシートベルト巻取装置は、簡略化して示しているがリールフレーム、リールシャフト等の公知の構成を有しており、シートベルト１１がリールシャフトに巻かれ、巻き取り及び引き出しが可能となっている。
【００２１】
このシートベルト巻取装置１０の図示せぬリールシャフトは、動力伝達機３を介してモータ２のロータに接続されている。この動力伝達機３は例えばクラッチ機構により形成されており、モータ２の回転駆動力をシートベルト巻取装置１０側に伝達する状態（オン状態）と、遮断する状態（オフ状態）とを形成できるようになっている。この動力伝達機３の動作は、本シートベルト装置１のプリテンショナ機構を全体的に制御するＣＰＵ（中央処理ユニット）５により制御されている。動力伝達機３がオン状態とされている場合には、モータ２の駆動力はシートベルト巻取装置１０側に伝達されてシートベルト１１の巻き取りを行うことができる。その逆に、動力伝達機３がオフ状態とされている場合には、モータ２の駆動力はシートベルト巻取装置１０側には伝達されず、所謂、モータ空回りの状態となる。
【００２２】
上記モータ２は、ＣＰＵ５により制御されている駆動回路４により駆動制御されている。そして、この駆動回路４を駆動するための電源１５との間には、電源電流検出用の抵抗１６が設けられている。さらに、この電源電流検出用抵抗１６の両端での電流の状態を検出するための電流検出回路６が配設されている。電流検出回路６は検出した電流波形を上記ＣＰＵ５に供給している。
【００２３】
また、本実施例では車両のイグニッション（Ｉ／Ｇ）スイッチ７がオンされた時に、ＣＰＵ５がモータ２や駆動回路４に故障が発生していないか、否かの故障判定を実行する。この判定には、モータ２を空回りさせたときに電流検出回路６が検出した電流波形が用いられる。この判定手法については後述する。
【００２４】
そして、本実施例ではＣＰＵ５がモータ２や駆動回路４に故障があると判定したときには、乗員へ知らせるため警告表示灯９が設けられている。
【００２５】
本実施例のシートベルト装置１ではＩ／Ｇスイッチ７がオンされる毎に、ＣＰＵ５が動力伝達機３の動力伝達をオフとして、モータ２を空回り状態で始動させ電流検出回路６による電流波形の状態からモータ２の故障の有無を判断する。そして、さらにＣＰＵ５はモータ２を停止した時に発生する逆起電流も検出する。このように停止時での逆起電流も故障判定に用いることで、より確実にモータ２や駆動回路４等の状態を確認できるようにしている。
【００２６】
図２は、上記駆動回路４として採用できる一例のＨブリッジ回路の概要を示した図である。図２には、図１に対応する電源１５と電源電流検出用抵抗１６とを示している。
【００２７】
図２でシートベルトを巻き取る方向にモータ２を回転（正転）させるときには、ＣＰＵ５がトランジスタ４１、４２をオンして電源１５から供給される電流を矢印ＮＲの方向流して、モータ２を回転させる。ところが、モータ２への電力供給を停止したときには慣性力でモータ２のロータが回転を継続しようとするので、矢印ＮＲの方向への電流を流し続けようとする。しかし、電力供給を停止したときトランジスタは全てオフとなるので、ダイオード４５、４６を介して電源へ逆流する（逆起電流）。モータ２が一時的に発電機として作用するためである。
【００２８】
よって、モータ２の起動時と、好ましくはモータ２の停止時において電源電流検出用抵抗１６の両端の電流変化を電流検出回路６で検出すれば、モータ２や駆動回路４が正常に機能しているか、否かの検出が可能となる。すなわち、駆動回路４内の配線が断線していたり、トランジスタ等に異常があれば電流波形や逆起電流に反映するので、これらをモニタすることで故障の有無を判定できる。
【００２９】
つぎに、本実施例で用いる判定手法の原理を、図３を用いて説明する。図３は、電流検出回路６が検出する電流波形の基準（標準）波形例を示した図である。
【００３０】
図３で、動力伝達機３をオフとして、電源から電力を供給してモータ２を空回りさせると始動直後のモータによる突入電流ＰＲＣが大きく立上がる。その所定時間後、モータ２が定常の駆動状態に入ると、電流波形も定常電流波形ＣＯＣとなる。よって、用いたモータの始動直後の突入電流ＰＲＣ、定常時の定常電流ＣＯＣ、そして突入電流ＰＲＣから定常電流ＣＯＣへの移行するまでの所定時間等を予め確認して基準の電流波形を設定できる。この基準の電流波形と実際に検出した電流波形を比較することでモータ２等が正常に機能しているかを確認できる。もちろん、電流波形が生じないときには異常があると判断できる。
【００３１】
例えば、サビや埃によりモータ２が固着して回転できないような時には、突入電流ＰＲＣの状態が維持され、点線Ｘで示すような異常な電流波形となる。よって、モータの故障を検出できる。また、配線が断線しているような場合や駆動回路４等に異常があるような場合も、電流波形が無い或いは低い異常形状となるので、故障として検出できる。
【００３２】
つぎに、モータ停止時での逆起電流を用いてのモータ２や駆動回路４の故障の検出について説明する。なお、この逆起電流を用いての故障判定は、上記電流波形を用いて故障判定を補完するものである。すなわち、上記のようにモータ２の始動時での突入電流ＰＲＣと定常電流ＣＯＣへの移行状態を監視することで、モータ２や駆動回路４の故障を検出できるが、本実施例ではモータ停止時に発生する逆起電流の発生状態も確認するようにして、より確実に故障検出する構成を採用している。
【００３３】
上記定常状態からモータ２への電力の供給を停止すると、図３で示した電流波形の後段に例示したように、定常電流ＣＯＣから電流ゼロを越えてマイナス側に前述した逆起電流ＣＥＦが発生する。この逆起電流ＣＥＦはモータ２や駆動回路４が正常に機能していれば、始動時の突入電流ＰＲＣの場合と同様に、一定の電流波形となって現われる。本実施例の駆動回路４は図２で例示したように、逆起電流を電源電流検出用抵抗１６に逆流させることができるように構成している。
【００３４】
よって、この逆起電流を確認することでも、モータ２や駆動回路４の状態を確認できる。例えば、上記電流波形は正常であるが、逆起電流が生じない場合等には駆動回路４の一部に異常が有ると推定できる。また、この逆起電流についても標準波形を確認しておくことで、逆起電流が小さい場合にはモータ２が固着状態に至らないまでもサビや埃により回転に障害が出ていること等を推測することも可能である。なお、本実施例のシートベルト装置１では、逆起電流を補完的に用いるので、逆起電流の有無で故障を検出する。
【００３５】
以下に、本実施例のシートベルト装置１で上記ＣＰＵ５が行う故障判定処理の一例を示す。図４は、ＣＰＵ５が実行する処理を示したフローチャートである。
【００３６】
図４で、Ｉ／Ｇスイッチ７がオンされたことをＣＰＵ５が確認すると、本ルーチンが起動される（Ｓ１００）。なお、Ｉ／Ｇスイッチ７のオン以外に、運転者側のドアの開閉や、ブレーキペダルの踏込みを検出した場合等を起動条件としてもよい。
【００３７】
本ルーチンが起動すると、ＣＰＵ５は動力伝達機３をオフ状態にすると共に（Ｓ１０２）、電流検出回路６を制御して上記電流波形を検出可能状態とする。
【００３８】
続いて、ＣＰＵ５は駆動回路４を制御してモータ２を所定の条件で、始動（空回転）させ、さらに停止させる（Ｓ１０４）。ＣＰＵ５はこのときに電流検出回路６が検出した電流波形の供給を受ける（Ｓ１０６）。例えば、ＣＰＵ５はここで検出された電流波形を、モータ２が正常に機能していた場合の標準電流波形をＲＯＭから呼出して比較する。ＣＰＵ５がモータ始動時の電流波形が標準電流波形と異なり異常である場合（Ｓ１０８）には、故障との判定を実行する（Ｓ１１４）。ステップ１０８で始動時の電流波形に異常がないとされた場合には、さらにステップ１１０でモータ停止時での逆起電流の有無が確認される。ＣＰＵ５はモータ停止時の逆起電流が生じていない場合には故障との判定を実行する（Ｓ１１４）。
【００３９】
上記のように故障ありとの判定したときには（Ｓ１１４）、警告表示灯９を点灯して乗員にシートベルト装置に異常があることを喚起して（Ｓ１１６）本ルーチンを終了する。また、ステップ１０８、１１０で故障が無いときには、故障なしとの判定を実行して（Ｓ１１２）、本ルーチンを終了する。
【００４０】
なお、故障がある場合の乗員への注意喚起は、上記の警告表示点灯に限らず、アラーム音を発する或いは音声による警告としてもよい。
【００４１】
本実施例によれば、プリテンショナ機構に用いるモータを定期的に空回転させて、その電流波形及び逆起電流を確認するという簡単なチェックでプリテンショナ機構を備えたシートベルト装置を有効に活用できる。
【００４２】
さらに、図５及び図６を用いて本発明の第２実施例を説明する。図５は第２実施例のプリテンショナ機構を備えたシートベルト装置の概要構成を示した図である。本第２実施例は、乗員がシートベルトを引き出したときにモータ２が強制的に回転されて発電を行い電圧を発生させることに着目したもので、その電圧の有無を故障判定に利用するものである。
【００４３】
なお、第２実施例について示す図５では、第１実施例の図１と同様の部位には同一の符号を付すことで重複した説明を省略する。
【００４４】
本実施例のシートベルト装置５０には、シートベルトの強制的な引き出しによりモータ２から発生した電圧を検出する電圧検知回路５５が配設されている。また、本実施例のＣＰＵ５１も第１実施例のＣＰＵ５の場合と同様にシートベルト装置５０の全体の駆動制御を実行している。ただし、このＣＰＵ５１は、シートベルトのバックルがセットされたことを検出するバックルスイッチ５２がオン状態となるのを監視している。このＣＰＵ５１はバックルスイッチ５２がオンされた場合には、その直前の所定時間内に前記電圧検知回路５５により電圧が検知されていたか、否かにより故障判定を行う。
【００４５】
一般に、乗員がシートベルトに着座して、何時、シートベルトを引き出すかは不明である。よって、ＣＰＵ５１はシートベルトのバックルスイッチ５２がオンされた時を起点として、この時から遡って電圧検知回路５５が電圧を検知していたかを確認する。なお、電圧検知回路５５の検知した電圧データを確認可能とするためには、電圧データを格納するメモリを設けＣＰＵ５１が後に電圧を確認できるように構成しておけばよい。
【００４６】
以下に、本実施例のシートベルト装５０で上記ＣＰＵ５１が行う故障判定処理の一例を示す。図６は、ＣＰＵ５１が実行する処理を示したフローチャートである。図６で、Ｉ／Ｇスイッチ７がオンされたことをＣＰＵ５１が確認すると、本ルーチンが起動される（Ｓ２００）本ルーチンが起動すると、ＣＰＵ５１は電圧検知回路５５を制御して電圧検知可能とすると共に、シートベルトのバックルスイッチがオンされていないかを所定の周期で監視する（Ｓ２０２、Ｓ２０４）。
【００４７】
上記ステップ２０４で、ＣＰＵ５１はバックルスイッチがオンされたことを確認すると、電圧データを格納しているメモリにアクセスしてその時から定時間遡った時間内で電圧検知回路５５が電圧を検知していたか、否かを確認する。すなわち、シートベルトの引き出しによる電圧発生があったかの確認をする（Ｓ２０６）。
【００４８】
上記ステップ２０６で、電圧発生が確認された場合には、ＣＰＵ５１は故障なしとの判定をして（Ｓ２０８）、本ルーチンを終了する。一方、ステップ２０６で電圧発生無しのときは、故障ありとの判定をし（Ｓ２１０）、警告表示灯９を点灯して乗員にシートベルト装置に異常があることを喚起して（Ｓ２１２）本ルーチンを終了する。
【００４９】
図６に示したＣＰＵ５１による判定では、電圧検知回路５５が電圧を検出していたか、すなわちシートベルトの引き出しによる電圧の発生の有無によりモータ２等の簡易な故障判定を実現できる。
【００５０】
以上本発明の好ましい実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【００５１】
なお、特許請求の範囲のモータ駆動手段は駆動回路４に、駆動力伝達手段は動力伝達機３に、故障判定手段は電流検出回路６及びＣＰＵ５、並びに電圧検知回路５５及びＣＰＵ５１に、ベルトセット検知手段はバックルスイッチ５２に、それぞれ対応している。
【００５２】
【発明の効果】
以上詳述したところから明らかなように、請求項１記載の発明によれば、モータを空回転させる状態を形成して得た電流波形に基づいて故障有無を判定する故障判定手段を備えているので、モータやこれを駆動する駆動回路等に故障が発生したことを知ることができる。よって、常に有効に機能するプリテンショナ機構を備えたシートベルト装置として提供できる。
【００５３】
また、請求項２に記載の発明では、標準電流波形を予め確認しておき、これと比較することで、異常波形を知り故障判定することができる。
【００５４】
また、請求項３に記載の発明によれば、モータを停止後の時間内に生じる逆起電流を利用して故障判定することができる。
【００５５】
また、請求項４記載の発明によれば、故障判定手段がシートベルトの引き出しにより発生した電圧により故障有無を判定するので、モータやこれを駆動する駆動回路に故障が発生したことを知ることができる。
【００５６】
また、請求項５に記載の発明では、シートベルトを引き出されたときにモータが発生させた電圧の有無をみるので、簡単な構成でモータ回りの故障判定を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例のプリテンショナ機構を備えたシートベルト装置の概要構成を示した図である。
【図２】駆動回路として採用できる一例のＨブリッジ回路の概要を示した図である。
【図３】電流検出回路が検出する電流波形の基準波形例を示した図である。
【図４】第１実施例のＣＰＵが実行する処理を示したフローチャートである。
【図５】第２実施例のプリテンショナ機構を備えたシートベルト装置の概要構成を示した図である。
【図６】第２実施例のＣＰＵが実行する処理を示したフローチャートである。
【符号の説明】
１ シートベルト装置
２ モータ
３ 動力伝達機
４ 駆動回路
５ ＣＰＵ
６ 電流検出回路
７ イグニッションスイッチ
１０ シートベルト巻取装置

Claims (5)

1. 緊急時にシートベルトを巻き取るプリテンショナ機構を備えたシートベルト装置であって、
   シートベルト巻取装置のシートベルトを巻き取るためのモータと、電源からの電力供給を受けて前記モータを駆動させるモータ駆動手段と、前記モータから前記シートベルト巻取装置側へ伝達される駆動力を接続する場合と、遮断する場合とを切替る駆動力伝達手段と、前記駆動力伝達手段が、前記モータからシートベルト巻取装置への駆動力を遮断した状態で、前記モータ駆動手段が前記モータを駆動させたときに生じた電流波形に基づいて故障有無を判定する故障判定手段とを備えた、ことを特徴とするシートベルト装置。
2. 請求項１に記載のシートベルト装置において、
   前記故障判定手段は、前記電流波形が発生しないとき又は異常形状となったときに故障との判定を実行する、ことを特徴とするシートベルト装置。
3. 請求項１又は２に記載のシートベルト装置において、
   前記故障判定手段は、前記モータを停止後所定の時間内に一定値を越える逆起電流を検出しなかったときに故障との判定を実行する、ことを特徴とするシートベルト装置。
4. 緊急時にシートベルトを巻き取るプリテンショナ機構を備えたシートベルト装置であって、
   シートベルト巻取装置のシートベルトを巻き取るためのモータと、乗員がシートベルトをセットしたことを検知するベルトセット検知手段と、前記ベルトセット検知手段がシートベルトのセットを検知したときに、前記シートベルトがシートベルト巻取装置から引き出されたことにより前記モータに生じた電圧に基づいて、故障有無を判定する故障判定手段とを備えた、ことを特徴とするシートベルト装置。
5. 請求項４に記載のシートベルト装置において、
   前記故障判定手段は、前記電圧が生じないときに故障との判定を実行する、ことを特徴とするシートベルト装置。

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