JP3837035B2 - トルク制御方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の分野】
本発明は電気モータに結合されたベルトリトラクタのベルトシャフトで発生するトルクを制御する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＤＥ１００１８９７２号明細書はコイルバネではなく電気モータにより駆動されるベルトシャフトを備えたベルトリトラクタを開示している。電気モータは歯付きベルトによりベルトシャフトに結合される。電気モータが一定量の電流を供給されるものと仮定すれば、歯付きベルトの摩擦及び撓み運動がシートベルトにヒステリシス効果を与え、即ちシートベルト力は、シートベルトが巻き取られる場合と巻き出される場合とで異なる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、車両の乗員の人体上にシートベルトにより加えられる圧力を実質上一定に保つためにヒステリシス効果を実質上回避することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る方法においては、電気モータに結合されたベルトリトラクタのベルトシャフトで発生するトルクは、ベルトシャフトの回転方向を検出し、検出された回転方向に応じて、電気モータへ供給される電流を、第１の値から、ヒステリシス効果を補償するのに必要な量だけ第１の値とは異なる第２の値へ変更することにより、制御される。
【０００５】
従って、シートベルトの力を均等にするため、電気モータへ供給される電流は、巻き取り方向において増大され、巻き出し方向において減少されるように、調整され、ベルトシャフトにおいて実質上同じトルクを生じさせ、従って、シートベルトの巻き取り時及び巻き出し時に実質上同じシートベルト力を生じさせる。
【０００６】
本発明の好ましい実施の形態に従えば、ベルトシャフトの停止も検出される。シートベルトの引き出し長さを一定に保つのに必要なシートベルト力はシートベルトを巻き出すのに必要な力よりも小さい。従って、一層小さな力を補償するために、一層多量の電流が電気モータに供給される。
【０００７】
緊急時には、大きな減速力が車両に作用したとき、慣性力は車両の乗員の人体を座席から離れるように移動させる傾向を有し、それによって、車両の乗員の通常の運動中よりも大きな速度でシートベルトを随伴させ、巻き出す。車両の乗員を保護するためには、シートベルトのこのような急激な巻き出しを回避しなければならない。
【０００８】
本発明の別の好ましい実施の形態に従えば、ベルトシャフトの回転速度が巻き出し方向において測定され、回転速度の所定の第１のしきい値を越えた場合に、電気モータへ供給される電流の量を増大させることにより、シートベルトの引き出しに対する抵抗が増大される。増大率は一定である。電流量のしきい値に対応する回転速度の第２のしきい値に達した場合のみ、ベルトリトラクタ上の機械的な係止機構が作動される。それ以外は、シートベルトの拘束は電気モータのみにより達成される。
【０００９】
本発明の方法の好ましい使用は、フレームと、フレーム内に回転自在に固定されたベルトシャフトと、駆動ベルトによりベルトシャフトに結合された電気モータとを有し、回転方向を検出でき、検出された回転方向に応じて、モータ電流を調整できるような型式のリトラクタにおいてである。
【００１０】
【実施の形態】
図１は本発明に係る方法を使用するベルトリトラクタの横断面図である。
ベルトリトラクタはフレーム１０と、シートベルトを巻き取るためにフレーム１０内で回転自在に装着されたベルトシャフト１２と、駆動ベルト１６によりベルトシャフト１２に結合されたブラシ無し電気モータ１４とを有する。機械的な係止機構は、駆動ベルト１６とは反対側で、ベルトシャフト１２と関連する。係止機構はラチェットホイール１８と、爪２０と、電磁石２２とを有する。緊急時には、爪２０は制御可能な状態でラチェットホイール１８の外歯と係合し、ベルトシャフト１２を係止する。
【００１１】
ベルトリトラクタは更に、電気モータ１４のハウジング２６内に収容された印刷回路板２４を有する。読出し専用メモリーを備えた電子マイクロコントローラ及び整流制御ホールセンサが印刷回路板２４上に装着される。
【００１２】
電気モータが定電流モードで作動しているとき、上述のようなベルトリトラクタは駆動ベルト１６を介してベルトシャフト１２を作動させる一定のトルクを発生させる。シートベルトが巻き取られるか又は巻き出される場合に、駆動ベルト１６の摩擦及び撓み運動が運動方向に応じて異なるシートベルト力を生じさせるので、このような作動モードにおいては、ヒステリシス効果が存在する。
即ち、本明細書では、「ヒステリシス効果」の用語は、シートベルトが巻き取られる場合と巻き出される場合とにおいて、電気モータが一定のトルクを発生しても駆動ベルトの摩擦及び撓みに起因し異なるシートベルト力が生じる現象を意味する。
【００１３】
この状況を図２に示し、図２においては、シートベルト力ｆは、シートベルトが巻き出されているか巻き取られているかに応じて引き出しシートベルト長さＳの関数としてプロットされ、符号を参照して詳細に説明すると、次のようになる。
【００１４】
（１）。力ｆ_１はヒステリシス効果が生じない、即ちｆ_１がベルトの運動方向に左右されない、理想的なシートベルト巻き出し／巻き取り力である。Ｍ_{ｍｏｔｏｒ}が電気モータ１４の駆動モーメントを示し、Ｍ_{ｄｒｉｖｅｂｅｌｔ}が駆動ベルト１６によりベルトシャフト１２へ伝達されるモーメントを示し、Ｍ_{ｆｒｉｃｔｉｏｎ}が摩擦及び撓み運動により生じるモーメントを示し、ｆがシートベルト内の力を示し、ｒがＭ_{ｄｒｉｖｅｂｅｌｔ}を生じさせるシートベルト力ｆの力のてこ腕を示すものとすれば、力ｆ_２と力ｆ_３（後述）との間の差については、図２に示すように、２Ｍ_{ｆｒｉｃｔｉｏｎ}／ｒ及びｆ_１＝（ｆ_２＋ｆ_３）／２となる。
【００１５】
（２）及び（３）。 モータ電流を一定に保つと、シートベルトの巻き出し時のシートベルト力ｆ_２は巻き取り時のシートベルト力ｆ_３よりも大きい。
（４）。ヒステリシス効果。力ｆ_２で距離Ｓ＝ｂだけ引き出した後、シートベルトを巻き取ろうとしているとき、シートベルト力は一層小さな値ｆ_３に下降する。一方、力ｆ_３で距離Ｓ＝ｂ−ａだけ巻き取った後、シートベルトを巻き出そうとしているとき、必要な力は一層大きな値ｆ_２に飛躍する。
【００１６】
また、シートベルトが力ｆ_２で特定の距離だけ引き出され、その位置に保持された後は、保持力はｆ_２よりも小さい。
上述のようなヒスリレシス効果を実質上回避するために本発明に従って提案された解決策は実質上次の２つの工程を有する。
（ａ） ベルトシャフト１２の回転方向の検出
整流制御ホールセンサを使用して、ベルトシャフト１２の回転方向が検出される。更に、最後のホールエッジ変化が約１秒以上安定した場合に、シートベルトリトラクタのシートベルトの停止が認識される。回転方向に応じて、電気モータ１４へ供給される電流の量は次のように設定される。
（ｂ） ヒステリシス効果を回避するためのモータ電流値の設定
駆動ベルト１６に固有のヒステリシス効果を補償するのに必要なトルクを提供するためには、モータ電流を調整しなければならない。本発明によれば、これはパルス幅変調（ＰＷＭ）により達成される。巻き取り及び巻き出し時の同じベルト力に対応する第１のモータ電流Ｉ_２及び第２のモータ電流Ｉ_３の値は実験的に決定される。
【００１７】
シートベルトの巻き出し運動が検出された場合、パルス幅変調のデューティサイクルを調整することにより、第１の低いモータ電流Ｉ_２が設定される。このようにして設定された電流Ｉ_２は所望のシートベルト巻き出し力に対応する。
【００１８】
一方、シートベルトの引き戻し運動が検出された場合は、ＰＷＭのデューティサイクルを、第２の一層大きなモータ電流Ｉ_３に対応する値に増大させる。値Ｉ_２、Ｉ_３は、図２の地点ａ、ｂで生じるヒステリシス効果が大幅に補償されるように、設定される。
【００１９】
シートベルトの停止が検出された場合、モータ電流が同様にＩ₂より高い値に設定される。
本発明の別の実施の形態に従えば、撓み及び摩擦力の温度依存性を考慮して、各々が異なる温度Ｔ_ｉのための一組の値（Ｉ_２、Ｉ_３）_ｉをマイクロコントローラのメモリー内に記憶させることができる。ヒステリシス効果を実質上排除するために適する組の値（Ｉ_２、Ｉ_３）を選択するのにマイクロコントローラにより必要とされる温度情報は、一体のＮＴＣサーミスタにより局部的に測定することができるか、または、ＣＡＮバスインターフェースを介して尋問される。
【００２０】
本発明の更なる実施の形態によれば、巻き出し時のベルトシャフト１２の回転速度が測定され、図３に示すように、回転速度の所定の第１のしきい値Ｖ_１を越えた場合に、電気モータ１４へ供給される電流の量が増大される。モータ電流Ｉはベルト巻き出し速度Ｖの関数として増大する。回転速度の第２のしきい値Ｖ_２に達した場合にのみ、ベルトリトラクタ上の機械的な係止機構が作動される。
【００２１】
別の言い方をすれば、Ｖ_１よりも小さなベルトシャフト１２の巻き出し回転速度の場合は、シートベルトの拘束を開始させない。回転速度の測定された値がＶ_１とＶ_２との間であれば、拘束は電気モータ１４のみを使用して実行される。回転速度がＶ₂以上であれば、機械的な係止機構が作動される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 ベルトリトラクタの横断面図である。
【図２】 ヒステリシス効果を生じさせるシートベルトの巻き取り及び巻き出し中の異なる力を示す図である。
【図３】 巻き出し速度の関数としてのシートベルト力を示す図である。
【符号の説明】
１２ ベルトシャフト
１４ 電気モータ
１６ 駆動ベルト

Claims (9)

1. 電気モータ（１４）に駆動ベルト（１６）を介して結合されたベルトリトラクタのベルトシャフト（１２）で発生するトルクを制御する方法であり、
   上記ベルトシャフト（１２）の回転方向を検出する工程を有するものにおいて、
   上記ベルトシャフト（１２）の回転方向が巻き出し方向であることが検知されたときは上記電気モータ（１４）に第１の値の電流（Ｉ₂）が供給されるようになす工程と；
   上記ベルトシャフト（１２）の回転方向が巻き取り方向であることが検知されたときは上記電気モータ（１４）に第１の値の電流（Ｉ₂）より大きい第２の値の電流（Ｉ₃）が供給されるようになす工程と；
   を有し、上記第１及び第２の値の電流（Ｉ₂）、（Ｉ₃）は、シートベルトが巻き取られる場合と巻き出される場合とにおいて電気モータが一定のトルクを発生しても駆動ベルトの摩擦及び撓みに起因し異なるシートベルト力が生じる現象であるヒステリシス効果を実質的に補償し、ベルトシャフト（１２）において実質上同じトルクを生じさせ、従って、シートベルトの巻き取り時及び巻き出し時に実質上同じシートベルト力を生じさせるように選定されることを特徴とする方法。
2. 上記ベルトシャフト（１２）の停止が検出され、当該ベルトシャフト（１２）が停止したときには、上記第１の電流（Ｉ₂）より大きい電流が供給されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 上記電気モータ（１４）に供給される電流の量が周囲温度の変化を補償するように補正されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
4. 電流の温度依存量が読出し専用メモリー（ＲＯＭ）から検索されることを特徴とする請求項３に記載の方法。
5. 上記ベルトシャフト（１２）の回転速度が巻き出し方向において検出され、回転速度の所定のしきい値を越えたときに、上記電気モータ（１４）に供給される電流の量が増大されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
6. 上記ベルトシャフト（１２）の回転速度が増大するにつれて、上記電気モータ（１４）に供給される電流の量が増大されることを特徴とする請求項５に記載の方法。
7. 上記電気モータ（１４）に供給される電流が所定のしきい値に達したときに、上記ベルトリトラクタ上の機械的な係止機構が作動されることを特徴とする請求項６に記載の方法。
8. 上記ベルトシャフト（１２）の回転が上記電気モータ（１４）に関連するホールセンサにより間接的に検出されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
9. 上記電気モータ（１４）に供給される電流がパルス幅変調器により変調されることを特徴とする請求項１に記載の方法。

Images