JP3734369B2 - シートベルト引き出し巻き取り量検出装置 - Google Patents
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Description
【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設けられ、シートベルトの引き出し量又は巻き取り量を検出するシートベルト引き出し巻き取り量検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、シートベルトの締め忘れを警告する電気回路の制御や、シートベルト用リトラクタに装備されるシートベルトロック機構の動作制御等のために、シートベルト用リトラクタのリールシャフトに巻装されているシートベルトの巻量を検知するシートベルト巻量検知スイッチが種々提案されている。
【０００３】
このようなシートベルト巻量検知スイッチとして、例えば、特開平９−８２１７１号公報には、リールシャフトに巻かれるシートベルトの厚みにより、シートベルト巻量検知スイッチをオン／オフさせて、シートベルトの引き出し量又は巻き取り量を検知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、上記シートベルト巻量検知スイッチでは、シートベルトの引き出し量又は巻き取り量を該シートベルト巻量検知スイッチのオン／オフで検出しているため、シートベルトが所定量より引き出されているか又は巻かれているかということしかわからず、従って具体的なシートベルトの引き出し量又は巻き取り量を検出できなかった。
【０００５】
本発明は、上記点に着目してなされたものであり、シートベルトの引き出し量又は巻き取り量を簡易に検出することができるシートベルト引き出し巻き取り量検出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のシートベルト引き出し巻き取り量検出装置は、シートベルトの引き出し及び巻き取りを行うモータと、該モータの端子間電圧を検出する電圧検出手段と、該検出された端子間電圧に基づいて前記モータの回転方向を検出するモータ回転方向検出手段と、該検出された端子間電圧の一方の電圧信号から他方の電圧信号を減算し当該減算された電圧信号にハイパスフィルタ処理をして脈流成分を検出し、当該脈流成分が第１所定値より低い電圧値から該第１所定値を超えた回数に所定値を乗算したもの、該脈流成分が第２所定値より高い電圧値から該第２所定値を下回った回数に所定値を乗算したもの、前記検出された端子間電圧の一方の電圧信号から他方の電圧信号を減算し当該減算された電圧信号を高速フーリエ変換し周波数スペクトルを求め、当該周波数スペクトルを周波数解析して得られたシートベルトの引き出し速度又は巻き取り速度に比例した周波数成分に所定値を乗算したもの、及び前記検出された端子間電圧の一方の電圧信号から他方の電圧信号を減算し当該減算された電圧信号を時間積分して得られた積分結果に所定値を乗算したものの少なくとも１つ及び前記モータ回転方向検出手段により検出されたモータの回転方向に基づいてシートベルトの引き出し量又は巻き取り量を算出する引き出し巻き取り量算出手段とを備えることを特徴とする。
請求項２のシートベルト引き出し巻き取り量検出装置は、請求項１記載のシートベルト引き出し巻き取り量検出装置において、前記電圧検出手段は、前記モータの端子間電圧の電圧信号を検出する２つのインターフェイス回路を備え、前記モータ回転方向検出手段は、前記２つのインターフェイス回路の一方から検出された電圧信号から前記２つのインターフェイス回路の他方から検出された電圧信号を減算し、該減算された電圧信号にローパスフィルタ処理を施し、脈流成分のみを取り除き、該脈流成分が取り除かれた後の電圧信号の極性から前記モータの回転方向がシートベルトの引き出し方向であるか又は巻き取り方向であるかを検出することを特徴とする。
【０００７】
本発明の構成によれば、シートベルトの引き出し量又は巻き取り量を簡易に検出することができる。
【００１６】
【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。
【００１７】
（１）第１の実施の形態
図１は、第１の実施の形態に係るシートベルト引き出し巻き取り量検出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。
【００１８】
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。
【００１９】
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に接続されている。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。
【００２０】
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の内歯とはそれぞれ過不足なくかみ合っている。
【００２１】
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。
【００２２】
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からの制御信号に基づいて直流モータ１０の回転を制御する。
【００２３】
尚、ＭＰＵ１４としては、例えば日立製ＨＤ６４３３３３７ＹＦを使用し、直流モータ１０としては、例えば日本サーボ製ＤＭＥ４４ＳＡを使用する。
【００２４】
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ＭＰＵ１４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Ｐ６はそれぞれＭＰＵ１４に接続されている。また、図２中の電圧Ｖｂは直流モータ１０に供給され、図２中の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。
【００２５】
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。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を検出する。
【００２６】
回路Ｃ２は直流モータ１０にかかる端子間電圧を測定する電圧測定回路である。ＭＰＵ１４は、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にかかる端子間電圧を測定する。図３は直流モータ１０にかかる脈流成分を含む端子間電圧の波形を示す図であり、（Ａ）は乗員がシートベルトをゆっくり引き出した時に直流モータ１０にかかる端子間電圧の波形を示し、（Ｂ）は乗員がシートベルトを早く引き出した時に直流モータ１０にかかる端子間電圧の波形を示す。
【００２７】
ＩＦ１及びＩＦ２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にほとんど影響を与えなくなる。
【００２８】
図１に戻り、ＭＰＵ１４は、時間を計るタイマー１５、ＩＦ３及びＩＦ４からの各電圧信号を所定時間毎にそれぞれサンプリングするＡ／Ｄコンバータ１７を備えており、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着脱されたか否かを検出するバックル接続有無検出部１８に接続されている。バックル接続有無検出部１８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、それに対応した制御信号をＭＰＵ１４に出力する。
【００２９】
尚、ＭＰＵ１４は、直流モータ１０の端子間電圧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し、シートベルトの引き出し量又は巻き取り量を算出する。
【００３０】
図４は図１のＭＰＵ１４が実行する演算処理を示すブロック図である。
【００３１】
ＭＰＵ１４は、ＩＦ３及びＩＦ４からの電圧信号より脈流成分のみを取り出すデジタルフィルタ処理２１（ハイパスフィルタ）と、デジタルフィルタ処理２１で取り出された脈流成分が所定電圧ｖ０（例えば１Ｖ）以下の電圧から所定電圧ｖ０を超えた回数をカウントするカウンタ処理２２と、カウンタ処理２２でカウントされたカウント値に基づいてシートベルトの引き出し量又は巻き取り量を算出する引き出し巻き取り量演算処理２３と、ＩＦ３及びＩＦ４からの電圧信号より脈流成分のみを取り除くデジタルフィルタ処理２４（ローパスフィルタ）と、デジタルフィルタ処理２４で脈流成分のみを取り除かれた電圧信号の極性から直流モータ１０の回転方向がシートベルトの引き出し方向であるか又は巻き取り方向であるかを検出するモータ回転方向検出処理２５とを行う。
【００３２】
次に、シートベルトの引き出し量又は巻き取り量を算出する際の電動リトラクタ１００の各部の動作を説明する。
【００３３】
乗員によるシートベルトの引き出し又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があると、リールシャフト３が回転し、リールシャフト用プーリ５、直流モータ用プーリ６及び動力伝達ベルト７を介して直流モータ１０の回転軸が回転し、直流モータ１０は起電力を発生する。これにより、Ａ／Ｄコンバータ１７はＩＦ３及びＩＦ４から入力される各電圧信号を所定時間毎にそれぞれサンプリングする。
【００３４】
デジタルフィルタ処理２１では、ＩＦ３の電圧信号からＩＦ４の電圧信号を減算し、この減算された電圧信号にハイパスフィルタ処理を施し、脈流成分のみを取り出す。該取り出された脈流成分はカウンタ処理２２に出力され、カウンタ処理２２では脈流成分が所定電圧ｖ０（例えば１Ｖ）以下から所定電圧ｖ０を超えた回数をカウントし、カウント値に対応する信号を引き出し巻き取り量演算処理２３に出力する。
【００３５】
一方、デジタルフィルタ処理２４では、ＩＦ３の電圧信号からＩＦ４の電圧信号を減算し、この減算された電圧信号にローパスフィルタ処理を施し、脈流成分のみを取り除き、該取り除かれた後の電圧信号をモータ回転方向検出処理２５に出力する。モータ回転方向検出処理２５では、デジタルフィルタ処理２４より入力された電圧信号の極性から直流モータ１０の回転方向がシートベルトの引き出し方向であるか又は巻き取り方向であるかを検出し、それに対応した信号を引き出し巻き取り量演算処理２３に出力する。
【００３６】
引き出し巻き取り量演算処理２３では、カウンタ処理２２より出力されたカウント値に所定値（例えば１０ｃｍ／１カウント）を乗算し、この乗算結果とモータ回転方向検出処理２５より出力された直流モータ１０の回転方向に対応した信号とに基づいてシートベルトの引き出し量又は巻き取り量を算出する。
【００３７】
上述したように、本実施の形態によれば、デジタルフィルタ処理２１によりＩＦ３の電圧信号からＩＦ４の電圧信号を減算した電圧信号（即ち、直流モータ１０の端子間電圧）の脈流成分のみが取り出され、カウンタ処理２２により該脈流成分が所定電圧ｖ０以下の電圧から所定電圧ｖ０を超えた回数がカウントされ、デジタルフィルタ処理２４によりＩＦ３の電圧信号からＩＦ４の電圧信号を減算した電圧信号（即ち、直流モータ１０の端子間電圧）の脈流成分のみが取り除かれ、モータ回転方向検出処理２５により脈流成分のみを取り除かれた電圧信号の極性から直流モータ１０がシートベルトの引き出し方向であるか又は巻き取り方向であるかが検出され、引き出し巻き取り量演算処理２３によりカウンタ処理２２でカウントされたカウント値及びモータ回転方向検出処理２５で検出された直流モータ１０の回転方向に基づいてシートベルトの引き出し量又は巻き取り量が算出されるので、シートベルトの引き出し量又は巻き取り量を簡易に検出することができる。
【００３８】
尚、本実施の形態では、カウンタ処理２２で脈流成分が所定電圧ｖ０（例えば１Ｖ）以下から所定電圧ｖ０を超えた回数をカウントしたが、脈流成分が所定電圧ｖ１（例えば−１Ｖ）以上から所定電圧ｖ１を下回った回数をカウントし、カウント値に対応する信号を引き出し巻き取り量演算処理２３に出力しても、本発明と同様の効果を奏する。
【００３９】
また、本実施の形態では、シートベルトの引き出し量又は巻き取り量を算出したが、単位時間あたりのカウント数（例えば、２カウント／１ｓ）に着目すれば、このカウント数に所定値（例えば１０ｃｍ／１カウント）を乗算すればシートベルトの引き出し速度又は巻き取り速度になり（１０ｃｍ／１カウント×２カウント／１ｓ＝２０ｃｍ／１ｓ）、シートベルトの引き出し速度又は巻き取り速度も検出することができる。
【００４０】
（２）第２の実施の形態
第２の実施の形態は、ＭＰＵ１４が実行する演算処理が第１の実施の形態と異なるが、その他の点は上述のものと同様であり、その説明を省略する。
【００４１】
図５はＭＰＵ１４が実行する演算処理を示すブロック図である。
【００４２】
ＭＰＵ１４は、直流モータ１０の端子間電圧を時間的に積分する積分処理２６と、積分処理２６の出力からシートベルトの引き出し量又は巻き取り量を算出する引き出し巻き取り量演算処理２３と、ＩＦ３及びＩＦ４からの電圧信号より脈流成分のみを取り除くデジタルフィルタ処理２４と、デジタルフィルタ処理２４で脈流成分のみを取り除かれた電圧信号の極性から直流モータ１０の回転方向がシートベルトの引き出し方向であるか又は巻き取り方向であるかを検出するモータ回転方向検出処理２５とを実行する。
【００４３】
次に、シートベルトの引き出し量又は巻き取り量を算出する際の電動リトラクタの各部の動作を説明する。
【００４４】
乗員によるシートベルトの引き出し又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があると、リールシャフト３が回転し、リールシャフト用プーリ５、直流モータ用プーリ６及び動力伝達ベルト７を介して直流モータ１０の回転軸が回転し、直流モータ１０は起電力を発生する。これにより、Ａ／Ｄコンバータ１７はＩＦ３及びＩＦ４から入力される各電圧信号を所定時間毎にそれぞれサンプリングする。
【００４５】
積分処理２６では、ＩＦ３の電圧信号からＩＦ４の電圧信号を減算し、この減算された電圧信号を時間的に積分する。この積分により、シートベルトの引き出し量又は巻き取り量に比例した値を算出することができる。これは、直流モータ１０が回転速度に比例した起電力を発生するため、直流モータ１０の端子間電圧（即ち、ＩＦ３の電圧信号からＩＦ４の電圧信号を減算した電圧信号）を時間的に積分するとシートベルトの引き出し量又は巻き取り量に比例した値となるためである。その後、積分処理２６では、積分値を引き出し巻き取り量演算章処理２３に出力する。
【００４６】
一方、デジタルフィルタ処理２４では、ＩＦ３の電圧信号からＩＦ４の電圧信号を減算し、この減算された電圧信号にデジタルフィルタ処理を施し、脈流成分のみを取り除き、該取り除かれた後の電圧信号をモータ回転方向検出処理２５に出力する。モータ回転方向検出処理２５では、デジタルフィルタ処理２４より入力された電圧信号の極性から直流モータ１０の回転方向がシートベルトの引き出し方向であるか又は巻き取り方向であるかを検出し、それに対応した信号を引き出し巻き取り量演算処理２３に出力する。
【００４７】
引き出し巻き取り量演算処理２３では、積分処理２６より出力された積分値に所定値を乗算し、この乗算結果とモータ回転方向検出処理２５より出力された直流モータ１０の回転方向に対応した信号とに基づいてシートベルトの引き出し量又は巻き取り量を算出する。
【００４８】
上述したように、本実施の形態によれば、積分処理２６により直流モータ１０の端子間電圧が時間的に積分され、デジタルフィルタ処理２４によりＩＦ３の電圧信号からＩＦ４の電圧信号を減算した電圧信号（即ち、直流モータ１０の端子間電圧）の脈流成分のみが取り除かれ、モータ回転方向検出処理２５により脈流成分のみを取り除かれた電圧信号の極性から直流モータ１０の回転方向がシートベルトの引き出し方向であるか又は巻き取り方向であるかが検出され、引き出し巻き取り量演算処理２３により積分処理２６の積分値及びモータ回転方向検出処理２５で検出された直流モータ１０の回転方向に基づいてシートベルトの引き出し量又は巻き取り量が算出されるので、シートベルトの引き出し量又は巻き取り量を簡易に検出することができる。
【００４９】
（３）第３の実施の形態
第３の実施の形態は、ＭＰＵ１４が実行する演算処理が第１の実施の形態と異なるが、その他の点は上述のものと同様であり、その説明を省略する。
【００５０】
図６はＭＰＵ１４が実行する演算処理を示すブロック図である。
【００５１】
ＭＰＵ１４は、ＩＦ３の電圧信号からＩＦ４の電圧信号を減算した電圧信号に高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を施し、周波数スペクトルを求めるＦＦＴ処理２７と、該周波数スペクトルから直流モータ１０の端子間電圧の脈流成分の周波数成分を算出する周波数解析処理２８と、周波数解析処理２８の出力からシートベルトの引き出し量又は巻き取り量を算出する引き出し巻き取り量演算処理２３と、ＩＦ３及びＩＦ４からの電圧信号より脈流成分のみを取り除くデジタルフィルタ処理２４と、デジタルフィルタ処理２４で脈流成分のみを取り除かれた電圧信号の極性から直流モータ１０の回転方向がシートベルトの引き出し方向であるか又は巻き取り方向であるかを検出するモータ回転方向検出処理２５とを実行する。
【００５２】
次に、シートベルトの引き出し量又は巻き取り量を算出する際の電動リトラクタの各部の動作を説明する。
【００５３】
乗員によるシートベルトの引き出し又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があると、リールシャフト３が回転し、リールシャフト用プーリ５、直流モータ用プーリ６及び動力伝達ベルト７を介して直流モータ１０の回転軸が回転し、直流モータ１０は起電力を発生する。これにより、Ａ／Ｄコンバータ１７はＩＦ３及びＩＦ４から入力される各電圧信号を所定時間毎にそれぞれサンプリングする。
【００５４】
ＦＦＴ処理２７では、ＩＦ３の電圧信号からＩＦ４の電圧信号を減算し、この減算された電圧信号に高速フーリエ変換を施し、周波数スペクトルを求める。周波数解析処理２８では、該周波数スペクトルから直流モータ１０の端子間電圧の脈流成分の周波数成分を算出する。この周波数成分は、シートベルトの引き出し速度又は巻き取り速度に比例した値である。その後、周波数解析処理２８では、算出した周波数成分を引き出し巻き取り量演算章処理２３に出力する。
【００５５】
一方、デジタルフィルタ処理２４では、ＩＦ３の電圧信号からＩＦ４の電圧信号を減算し、この減算された電圧信号にデジタルフィルタ処理を施し、脈流成分のみを取り除き、該取り除かれた後の電圧信号をモータ回転方向検出処理２５に出力する。モータ回転方向検出処理２５では、デジタルフィルタ処理２４より入力された電圧信号の極性から直流モータ１０の回転方向がシートベルトの引き出し方向であるか又は巻き取り方向であるかを検出し、それに対応した信号を引き出し巻き取り量演算処理２３に出力する。
【００５６】
引き出し巻き取り量演算処理２３では、周波数解析処理２８より出力された周波数成分に所定値を乗算し、この乗算結果とモータ回転方向検出処理２５より出力された直流モータ１０の回転方向に対応した信号とに基づいてシートベルトの引き出し量又は巻き取り量を算出する。
【００５７】
上述したように、本実施の形態によれば、ＦＦＴ処理２７によりＩＦ３の電圧信号からＩＦ４の電圧信号を減算した電圧信号に高速フーリエ変換が施され、周波数スペクトルが求められ、周波数解析処理２８により該周波数スペクトルから直流モータ１０の端子間電圧の脈流成分の周波数成分が算出され、デジタルフィルタ処理２４によりＩＦ３の電圧信号からＩＦ４の電圧信号を減算した電圧信号（即ち、直流モータ１０の端子間電圧）の脈流成分のみが取り除かれ、モータ回転方向検出処理２５により脈流成分のみを取り除かれた電圧信号の極性から直流モータ１０の回転方向がシートベルトの引き出し方向であるか又は巻き取り方向であるかが検出され、引き出し巻き取り量演算処理２３により周波数解析処理２８の周波数成分及びモータ回転方向検出処理２５で検出された直流モータ１０の回転方向に基づいてシートベルトの引き出し量又は巻き取り量が算出されるので、シートベルトの引き出し量又は巻き取り量を簡易に検出することができる。
【００５８】
尚、第１〜第３の実施の形態において説明したシートベルトの引き出し量又は巻き取り量の算出処理は、適宜組み合わせることにより、シートベルトの引き出し量又は巻き取り量を簡易により精度よく検出することができる。
【００５９】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本願のシートベルト引き出し巻き取り量検出装置によれば、シートベルトの引き出し量又は巻き取り量を簡易に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態に係るシートベルト引き出し巻き取り量検出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】直流モータ１０にかかる脈流成分を含む端子間電圧の波形を示す図である。
【図４】図１のＭＰＵ１４が実行する演算処理を示すブロック図である。
【図５】ＭＰＵ１４が実行する演算処理を示すブロック図である。
【図６】ＭＰＵ１４が実行する演算処理を示すブロック図である。
【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（電圧検出手段）
１１ 直流モータ駆動部
１４ ＭＰＵ（電圧検出手段、引き出し巻き取り量算出手段）
１００ 電動リトラクタ
【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設けられ、シートベルトの引き出し量又は巻き取り量を検出するシートベルト引き出し巻き取り量検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、シートベルトの締め忘れを警告する電気回路の制御や、シートベルト用リトラクタに装備されるシートベルトロック機構の動作制御等のために、シートベルト用リトラクタのリールシャフトに巻装されているシートベルトの巻量を検知するシートベルト巻量検知スイッチが種々提案されている。
【０００３】
このようなシートベルト巻量検知スイッチとして、例えば、特開平９−８２１７１号公報には、リールシャフトに巻かれるシートベルトの厚みにより、シートベルト巻量検知スイッチをオン／オフさせて、シートベルトの引き出し量又は巻き取り量を検知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、上記シートベルト巻量検知スイッチでは、シートベルトの引き出し量又は巻き取り量を該シートベルト巻量検知スイッチのオン／オフで検出しているため、シートベルトが所定量より引き出されているか又は巻かれているかということしかわからず、従って具体的なシートベルトの引き出し量又は巻き取り量を検出できなかった。
【０００５】
本発明は、上記点に着目してなされたものであり、シートベルトの引き出し量又は巻き取り量を簡易に検出することができるシートベルト引き出し巻き取り量検出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のシートベルト引き出し巻き取り量検出装置は、シートベルトの引き出し及び巻き取りを行うモータと、該モータの端子間電圧を検出する電圧検出手段と、該検出された端子間電圧に基づいて前記モータの回転方向を検出するモータ回転方向検出手段と、該検出された端子間電圧の一方の電圧信号から他方の電圧信号を減算し当該減算された電圧信号にハイパスフィルタ処理をして脈流成分を検出し、当該脈流成分が第１所定値より低い電圧値から該第１所定値を超えた回数に所定値を乗算したもの、該脈流成分が第２所定値より高い電圧値から該第２所定値を下回った回数に所定値を乗算したもの、前記検出された端子間電圧の一方の電圧信号から他方の電圧信号を減算し当該減算された電圧信号を高速フーリエ変換し周波数スペクトルを求め、当該周波数スペクトルを周波数解析して得られたシートベルトの引き出し速度又は巻き取り速度に比例した周波数成分に所定値を乗算したもの、及び前記検出された端子間電圧の一方の電圧信号から他方の電圧信号を減算し当該減算された電圧信号を時間積分して得られた積分結果に所定値を乗算したものの少なくとも１つ及び前記モータ回転方向検出手段により検出されたモータの回転方向に基づいてシートベルトの引き出し量又は巻き取り量を算出する引き出し巻き取り量算出手段とを備えることを特徴とする。
請求項２のシートベルト引き出し巻き取り量検出装置は、請求項１記載のシートベルト引き出し巻き取り量検出装置において、前記電圧検出手段は、前記モータの端子間電圧の電圧信号を検出する２つのインターフェイス回路を備え、前記モータ回転方向検出手段は、前記２つのインターフェイス回路の一方から検出された電圧信号から前記２つのインターフェイス回路の他方から検出された電圧信号を減算し、該減算された電圧信号にローパスフィルタ処理を施し、脈流成分のみを取り除き、該脈流成分が取り除かれた後の電圧信号の極性から前記モータの回転方向がシートベルトの引き出し方向であるか又は巻き取り方向であるかを検出することを特徴とする。
【０００７】
本発明の構成によれば、シートベルトの引き出し量又は巻き取り量を簡易に検出することができる。
【００１６】
【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。
【００１７】
（１）第１の実施の形態
図１は、第１の実施の形態に係るシートベルト引き出し巻き取り量検出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。
【００１８】
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。
【００１９】
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に接続されている。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。
【００２０】
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の内歯とはそれぞれ過不足なくかみ合っている。
【００２１】
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。
【００２２】
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からの制御信号に基づいて直流モータ１０の回転を制御する。
【００２３】
尚、ＭＰＵ１４としては、例えば日立製ＨＤ６４３３３３７ＹＦを使用し、直流モータ１０としては、例えば日本サーボ製ＤＭＥ４４ＳＡを使用する。
【００２４】
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ＭＰＵ１４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Ｐ６はそれぞれＭＰＵ１４に接続されている。また、図２中の電圧Ｖｂは直流モータ１０に供給され、図２中の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。
【００２５】
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。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を検出する。
【００２６】
回路Ｃ２は直流モータ１０にかかる端子間電圧を測定する電圧測定回路である。ＭＰＵ１４は、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にかかる端子間電圧を測定する。図３は直流モータ１０にかかる脈流成分を含む端子間電圧の波形を示す図であり、（Ａ）は乗員がシートベルトをゆっくり引き出した時に直流モータ１０にかかる端子間電圧の波形を示し、（Ｂ）は乗員がシートベルトを早く引き出した時に直流モータ１０にかかる端子間電圧の波形を示す。
【００２７】
ＩＦ１及びＩＦ２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にほとんど影響を与えなくなる。
【００２８】
図１に戻り、ＭＰＵ１４は、時間を計るタイマー１５、ＩＦ３及びＩＦ４からの各電圧信号を所定時間毎にそれぞれサンプリングするＡ／Ｄコンバータ１７を備えており、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着脱されたか否かを検出するバックル接続有無検出部１８に接続されている。バックル接続有無検出部１８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、それに対応した制御信号をＭＰＵ１４に出力する。
【００２９】
尚、ＭＰＵ１４は、直流モータ１０の端子間電圧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し、シートベルトの引き出し量又は巻き取り量を算出する。
【００３０】
図４は図１のＭＰＵ１４が実行する演算処理を示すブロック図である。
【００３１】
ＭＰＵ１４は、ＩＦ３及びＩＦ４からの電圧信号より脈流成分のみを取り出すデジタルフィルタ処理２１（ハイパスフィルタ）と、デジタルフィルタ処理２１で取り出された脈流成分が所定電圧ｖ０（例えば１Ｖ）以下の電圧から所定電圧ｖ０を超えた回数をカウントするカウンタ処理２２と、カウンタ処理２２でカウントされたカウント値に基づいてシートベルトの引き出し量又は巻き取り量を算出する引き出し巻き取り量演算処理２３と、ＩＦ３及びＩＦ４からの電圧信号より脈流成分のみを取り除くデジタルフィルタ処理２４（ローパスフィルタ）と、デジタルフィルタ処理２４で脈流成分のみを取り除かれた電圧信号の極性から直流モータ１０の回転方向がシートベルトの引き出し方向であるか又は巻き取り方向であるかを検出するモータ回転方向検出処理２５とを行う。
【００３２】
次に、シートベルトの引き出し量又は巻き取り量を算出する際の電動リトラクタ１００の各部の動作を説明する。
【００３３】
乗員によるシートベルトの引き出し又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があると、リールシャフト３が回転し、リールシャフト用プーリ５、直流モータ用プーリ６及び動力伝達ベルト７を介して直流モータ１０の回転軸が回転し、直流モータ１０は起電力を発生する。これにより、Ａ／Ｄコンバータ１７はＩＦ３及びＩＦ４から入力される各電圧信号を所定時間毎にそれぞれサンプリングする。
【００３４】
デジタルフィルタ処理２１では、ＩＦ３の電圧信号からＩＦ４の電圧信号を減算し、この減算された電圧信号にハイパスフィルタ処理を施し、脈流成分のみを取り出す。該取り出された脈流成分はカウンタ処理２２に出力され、カウンタ処理２２では脈流成分が所定電圧ｖ０（例えば１Ｖ）以下から所定電圧ｖ０を超えた回数をカウントし、カウント値に対応する信号を引き出し巻き取り量演算処理２３に出力する。
【００３５】
一方、デジタルフィルタ処理２４では、ＩＦ３の電圧信号からＩＦ４の電圧信号を減算し、この減算された電圧信号にローパスフィルタ処理を施し、脈流成分のみを取り除き、該取り除かれた後の電圧信号をモータ回転方向検出処理２５に出力する。モータ回転方向検出処理２５では、デジタルフィルタ処理２４より入力された電圧信号の極性から直流モータ１０の回転方向がシートベルトの引き出し方向であるか又は巻き取り方向であるかを検出し、それに対応した信号を引き出し巻き取り量演算処理２３に出力する。
【００３６】
引き出し巻き取り量演算処理２３では、カウンタ処理２２より出力されたカウント値に所定値（例えば１０ｃｍ／１カウント）を乗算し、この乗算結果とモータ回転方向検出処理２５より出力された直流モータ１０の回転方向に対応した信号とに基づいてシートベルトの引き出し量又は巻き取り量を算出する。
【００３７】
上述したように、本実施の形態によれば、デジタルフィルタ処理２１によりＩＦ３の電圧信号からＩＦ４の電圧信号を減算した電圧信号（即ち、直流モータ１０の端子間電圧）の脈流成分のみが取り出され、カウンタ処理２２により該脈流成分が所定電圧ｖ０以下の電圧から所定電圧ｖ０を超えた回数がカウントされ、デジタルフィルタ処理２４によりＩＦ３の電圧信号からＩＦ４の電圧信号を減算した電圧信号（即ち、直流モータ１０の端子間電圧）の脈流成分のみが取り除かれ、モータ回転方向検出処理２５により脈流成分のみを取り除かれた電圧信号の極性から直流モータ１０がシートベルトの引き出し方向であるか又は巻き取り方向であるかが検出され、引き出し巻き取り量演算処理２３によりカウンタ処理２２でカウントされたカウント値及びモータ回転方向検出処理２５で検出された直流モータ１０の回転方向に基づいてシートベルトの引き出し量又は巻き取り量が算出されるので、シートベルトの引き出し量又は巻き取り量を簡易に検出することができる。
【００３８】
尚、本実施の形態では、カウンタ処理２２で脈流成分が所定電圧ｖ０（例えば１Ｖ）以下から所定電圧ｖ０を超えた回数をカウントしたが、脈流成分が所定電圧ｖ１（例えば−１Ｖ）以上から所定電圧ｖ１を下回った回数をカウントし、カウント値に対応する信号を引き出し巻き取り量演算処理２３に出力しても、本発明と同様の効果を奏する。
【００３９】
また、本実施の形態では、シートベルトの引き出し量又は巻き取り量を算出したが、単位時間あたりのカウント数（例えば、２カウント／１ｓ）に着目すれば、このカウント数に所定値（例えば１０ｃｍ／１カウント）を乗算すればシートベルトの引き出し速度又は巻き取り速度になり（１０ｃｍ／１カウント×２カウント／１ｓ＝２０ｃｍ／１ｓ）、シートベルトの引き出し速度又は巻き取り速度も検出することができる。
【００４０】
（２）第２の実施の形態
第２の実施の形態は、ＭＰＵ１４が実行する演算処理が第１の実施の形態と異なるが、その他の点は上述のものと同様であり、その説明を省略する。
【００４１】
図５はＭＰＵ１４が実行する演算処理を示すブロック図である。
【００４２】
ＭＰＵ１４は、直流モータ１０の端子間電圧を時間的に積分する積分処理２６と、積分処理２６の出力からシートベルトの引き出し量又は巻き取り量を算出する引き出し巻き取り量演算処理２３と、ＩＦ３及びＩＦ４からの電圧信号より脈流成分のみを取り除くデジタルフィルタ処理２４と、デジタルフィルタ処理２４で脈流成分のみを取り除かれた電圧信号の極性から直流モータ１０の回転方向がシートベルトの引き出し方向であるか又は巻き取り方向であるかを検出するモータ回転方向検出処理２５とを実行する。
【００４３】
次に、シートベルトの引き出し量又は巻き取り量を算出する際の電動リトラクタの各部の動作を説明する。
【００４４】
乗員によるシートベルトの引き出し又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があると、リールシャフト３が回転し、リールシャフト用プーリ５、直流モータ用プーリ６及び動力伝達ベルト７を介して直流モータ１０の回転軸が回転し、直流モータ１０は起電力を発生する。これにより、Ａ／Ｄコンバータ１７はＩＦ３及びＩＦ４から入力される各電圧信号を所定時間毎にそれぞれサンプリングする。
【００４５】
積分処理２６では、ＩＦ３の電圧信号からＩＦ４の電圧信号を減算し、この減算された電圧信号を時間的に積分する。この積分により、シートベルトの引き出し量又は巻き取り量に比例した値を算出することができる。これは、直流モータ１０が回転速度に比例した起電力を発生するため、直流モータ１０の端子間電圧（即ち、ＩＦ３の電圧信号からＩＦ４の電圧信号を減算した電圧信号）を時間的に積分するとシートベルトの引き出し量又は巻き取り量に比例した値となるためである。その後、積分処理２６では、積分値を引き出し巻き取り量演算章処理２３に出力する。
【００４６】
一方、デジタルフィルタ処理２４では、ＩＦ３の電圧信号からＩＦ４の電圧信号を減算し、この減算された電圧信号にデジタルフィルタ処理を施し、脈流成分のみを取り除き、該取り除かれた後の電圧信号をモータ回転方向検出処理２５に出力する。モータ回転方向検出処理２５では、デジタルフィルタ処理２４より入力された電圧信号の極性から直流モータ１０の回転方向がシートベルトの引き出し方向であるか又は巻き取り方向であるかを検出し、それに対応した信号を引き出し巻き取り量演算処理２３に出力する。
【００４７】
引き出し巻き取り量演算処理２３では、積分処理２６より出力された積分値に所定値を乗算し、この乗算結果とモータ回転方向検出処理２５より出力された直流モータ１０の回転方向に対応した信号とに基づいてシートベルトの引き出し量又は巻き取り量を算出する。
【００４８】
上述したように、本実施の形態によれば、積分処理２６により直流モータ１０の端子間電圧が時間的に積分され、デジタルフィルタ処理２４によりＩＦ３の電圧信号からＩＦ４の電圧信号を減算した電圧信号（即ち、直流モータ１０の端子間電圧）の脈流成分のみが取り除かれ、モータ回転方向検出処理２５により脈流成分のみを取り除かれた電圧信号の極性から直流モータ１０の回転方向がシートベルトの引き出し方向であるか又は巻き取り方向であるかが検出され、引き出し巻き取り量演算処理２３により積分処理２６の積分値及びモータ回転方向検出処理２５で検出された直流モータ１０の回転方向に基づいてシートベルトの引き出し量又は巻き取り量が算出されるので、シートベルトの引き出し量又は巻き取り量を簡易に検出することができる。
【００４９】
（３）第３の実施の形態
第３の実施の形態は、ＭＰＵ１４が実行する演算処理が第１の実施の形態と異なるが、その他の点は上述のものと同様であり、その説明を省略する。
【００５０】
図６はＭＰＵ１４が実行する演算処理を示すブロック図である。
【００５１】
ＭＰＵ１４は、ＩＦ３の電圧信号からＩＦ４の電圧信号を減算した電圧信号に高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を施し、周波数スペクトルを求めるＦＦＴ処理２７と、該周波数スペクトルから直流モータ１０の端子間電圧の脈流成分の周波数成分を算出する周波数解析処理２８と、周波数解析処理２８の出力からシートベルトの引き出し量又は巻き取り量を算出する引き出し巻き取り量演算処理２３と、ＩＦ３及びＩＦ４からの電圧信号より脈流成分のみを取り除くデジタルフィルタ処理２４と、デジタルフィルタ処理２４で脈流成分のみを取り除かれた電圧信号の極性から直流モータ１０の回転方向がシートベルトの引き出し方向であるか又は巻き取り方向であるかを検出するモータ回転方向検出処理２５とを実行する。
【００５２】
次に、シートベルトの引き出し量又は巻き取り量を算出する際の電動リトラクタの各部の動作を説明する。
【００５３】
乗員によるシートベルトの引き出し又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があると、リールシャフト３が回転し、リールシャフト用プーリ５、直流モータ用プーリ６及び動力伝達ベルト７を介して直流モータ１０の回転軸が回転し、直流モータ１０は起電力を発生する。これにより、Ａ／Ｄコンバータ１７はＩＦ３及びＩＦ４から入力される各電圧信号を所定時間毎にそれぞれサンプリングする。
【００５４】
ＦＦＴ処理２７では、ＩＦ３の電圧信号からＩＦ４の電圧信号を減算し、この減算された電圧信号に高速フーリエ変換を施し、周波数スペクトルを求める。周波数解析処理２８では、該周波数スペクトルから直流モータ１０の端子間電圧の脈流成分の周波数成分を算出する。この周波数成分は、シートベルトの引き出し速度又は巻き取り速度に比例した値である。その後、周波数解析処理２８では、算出した周波数成分を引き出し巻き取り量演算章処理２３に出力する。
【００５５】
一方、デジタルフィルタ処理２４では、ＩＦ３の電圧信号からＩＦ４の電圧信号を減算し、この減算された電圧信号にデジタルフィルタ処理を施し、脈流成分のみを取り除き、該取り除かれた後の電圧信号をモータ回転方向検出処理２５に出力する。モータ回転方向検出処理２５では、デジタルフィルタ処理２４より入力された電圧信号の極性から直流モータ１０の回転方向がシートベルトの引き出し方向であるか又は巻き取り方向であるかを検出し、それに対応した信号を引き出し巻き取り量演算処理２３に出力する。
【００５６】
引き出し巻き取り量演算処理２３では、周波数解析処理２８より出力された周波数成分に所定値を乗算し、この乗算結果とモータ回転方向検出処理２５より出力された直流モータ１０の回転方向に対応した信号とに基づいてシートベルトの引き出し量又は巻き取り量を算出する。
【００５７】
上述したように、本実施の形態によれば、ＦＦＴ処理２７によりＩＦ３の電圧信号からＩＦ４の電圧信号を減算した電圧信号に高速フーリエ変換が施され、周波数スペクトルが求められ、周波数解析処理２８により該周波数スペクトルから直流モータ１０の端子間電圧の脈流成分の周波数成分が算出され、デジタルフィルタ処理２４によりＩＦ３の電圧信号からＩＦ４の電圧信号を減算した電圧信号（即ち、直流モータ１０の端子間電圧）の脈流成分のみが取り除かれ、モータ回転方向検出処理２５により脈流成分のみを取り除かれた電圧信号の極性から直流モータ１０の回転方向がシートベルトの引き出し方向であるか又は巻き取り方向であるかが検出され、引き出し巻き取り量演算処理２３により周波数解析処理２８の周波数成分及びモータ回転方向検出処理２５で検出された直流モータ１０の回転方向に基づいてシートベルトの引き出し量又は巻き取り量が算出されるので、シートベルトの引き出し量又は巻き取り量を簡易に検出することができる。
【００５８】
尚、第１〜第３の実施の形態において説明したシートベルトの引き出し量又は巻き取り量の算出処理は、適宜組み合わせることにより、シートベルトの引き出し量又は巻き取り量を簡易により精度よく検出することができる。
【００５９】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本願のシートベルト引き出し巻き取り量検出装置によれば、シートベルトの引き出し量又は巻き取り量を簡易に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態に係るシートベルト引き出し巻き取り量検出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】直流モータ１０にかかる脈流成分を含む端子間電圧の波形を示す図である。
【図４】図１のＭＰＵ１４が実行する演算処理を示すブロック図である。
【図５】ＭＰＵ１４が実行する演算処理を示すブロック図である。
【図６】ＭＰＵ１４が実行する演算処理を示すブロック図である。
【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（電圧検出手段）
１１ 直流モータ駆動部
１４ ＭＰＵ（電圧検出手段、引き出し巻き取り量算出手段）
１００ 電動リトラクタ
Claims (2)
- シートベルトの引き出し及び巻き取りを行うモータと、
該モータの端子間電圧を検出する電圧検出手段と、
該検出された端子間電圧に基づいて前記モータの回転方向を検出するモータ回転方向検出手段と、
該検出された端子間電圧の一方の電圧信号から他方の電圧信号を減算し当該減算された電圧信号にハイパスフィルタ処理をして脈流成分を検出し、当該脈流成分が第１所定値より低い電圧値から該第１所定値を超えた回数に所定値を乗算したもの、該脈流成分が第２所定値より高い電圧値から該第２所定値を下回った回数に所定値を乗算したもの、前記検出された端子間電圧の一方の電圧信号から他方の電圧信号を減算し当該減算された電圧信号を高速フーリエ変換し周波数スペクトルを求め、当該周波数スペクトルを周波数解析して得られたシートベルトの引き出し速度又は巻き取り速度に比例した周波数成分に所定値を乗算したもの、及び前記検出された端子間電圧の一方の電圧信号から他方の電圧信号を減算し当該減算された電圧信号を時間積分して得られた積分結果に所定値を乗算したものの少なくとも１つ及び前記モータ回転方向検出手段により検出されたモータの回転方向に基づいてシートベルトの引き出し量又は巻き取り量を算出する引き出し巻き取り量算出手段とを備えることを特徴とするシートベルト引き出し巻き取り量検出装置。 - 前記電圧検出手段は、前記モータの端子間電圧の電圧信号を検出する２つのインターフェイス回路を備え、
前記モータ回転方向検出手段は、前記２つのインターフェイス回路の一方から検出された電圧信号から前記２つのインターフェイス回路の他方から検出された電圧信号を減算し、該減算された電圧信号にローパスフィルタ処理を施し、脈流成分のみを取り除き、該脈流成分が取り除かれた後の電圧信号の極性から前記モータの回転方向がシートベルトの引き出し方向であるか又は巻き取り方向であるかを検出することを特徴とする請求項１記載のシートベルト引き出し巻き取り量検出装置。
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