JP2005035539A - 車輛の安全ベルト用のベルトリトラクター - Google Patents

Abstract

【課題】 ベルトウェブに作用する引張力を示す信号を簡単な方法で発生する。
【解決手段】 車輛の安全ベルト（１２）用のベルトリトラクターは、回転可能に取り付けられたベルトスプール（１０）、ベルトスプール（１０）に同軸に連結された駆動ホイール（２０）、駆動ホイール（２０）を可変の駆動力で駆動できる電動モータ（２６）、及び電動モータ（２６）を制御できる電子制御ユニット（３０）を含む。ベルトスプール（１０）は、駆動ホイール（２０）に対して限定された程度で回転可能である。センサ（３２）が設けられており、該センサは、駆動ホイール（２０）に対するベルトスプール（１０）の回転時に、安全ベルト（１２）に作用するベルト力を示す信号を発生し、この信号を電子制御ユニット（３０）に供給する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、回転自在に取り付けられたベルトスプール、このベルトスプールに同軸に連結された駆動ホイール、この駆動ホイールを可変の駆動力で駆動できる電動モータ、及びこの電動モータを制御できる電子制御ユニットを含む、車輛の安全ベルト用のベルトリトラクターに関する。

装着されていない場合にベルトウェブがベルトスプールに巻取られ、装着時にベルトが車輛乗員に対して不快感を及ぼさないようにベルトスプールにトルクを加えるため、従来の巻取りばねの代わりに、又はこうしたばねに加えて電動モータが使用されている。電動モータによってベルトスプールに及ぼされるトルクを、車輛乗員の個々の特徴（例えば体重）や車輛の姿勢を表す様々なセンサ信号の関数として変化させることが公知である。更に、電動モータは、緊急時にベルトウェブに張力を加えるのに使用できる。ベルトウェブに作用する引張力を、ベルトウェブと協働する力センサで直接計測することも公知である。

本発明は、ベルトウェブに作用する引張力を示す信号を簡単な方法で発生する車輛用のベルトリトラクターを提供する。

本発明によるベルトリトラクターは、回転可能又は回転自在に取り付けられたベルトスプール、このベルトスプールに同軸に連結された駆動ホイール、この駆動ホイールを可変の駆動力で駆動できる電動モータ、及びこの電動モータを制御できる電子制御ユニットを含む。ベルトスプールは、駆動ホイールに対して制限又は限定された程度で回転可能となっている。ベルトスプールが駆動ホイールに対して回転したとき、安全ベルトに作用するベルト力を示す信号を発生し、この信号を制御ユニットに供給するセンサが設けられている。かくして、安全ベルトに作用する引張力を簡単な方法で決定できる。ベルトバンド力が変化すると、ベルトスプールと駆動ホイールとの間の相対的な回転角度が変化する。センサが発生した信号を電子制御ユニットに送り、このユニットが、前記信号に従って電動モータを制御する。かくして、例えば、ベルトスプールと駆動ホイールとの間の相対的回転角度の増大により、緊急状態が、迅速に且つ直接的に認識され、次いで、ベルトスプールを巻取り方向に駆動するように制御ユニットが電動モータを制御する。更に、安全ベルトを外したことを簡単な方法で認識できる。これは、ベルトバンド力がいきなり減少し、これがベルトスプールと駆動ホイールとの間の相対的回転角度の減少に変換され、電動モータを作動させてベルトウェブ巻取ることによって行われる。

好ましくは、電動モータを可変に駆動してベルトバンド力を調整するために、電子制御ユニットが設けられる。従って、例えば、ベルトリトラクターの快適な作動において、全体に作用するベルトバンド力を、ベルトスプールと駆動ホイールとの相対的回転を介して、また、センサを介して夫々決定でき、これを所与の公称値に合うように調整できる。この公称値でベルトバンドは車輛乗員に対して快適に装着される。このため、電子制御ユニットは、好ましくは、ベルトバンド力及びベルトリトラクターの現在の作動状態を示すセンサ信号用の入力インターフェースを有する。ベルトバンド力についての公称値（ベルトバンド力はこの公称値に合うように調整される）は、ベルトリトラクターの様々な作動状態毎に異なっている。センサ信号は、ベルトリトラクターの以下の作動状態のうちの一つを示すことが好ましい。即ち、
−ベルトリトラクターの快適な作動、
−車輛乗員の居眠り防止、
−チャイルドシートの拘束、
−ベルトリトラクターの係止、
−ベルトリトラクターによるベルト力制限、
−ベルトリトラクターによるベルトバンド加張力、
−高速移動時のベルト力のゆっくりとした増大
のうちの一つをを示すことが好ましい。

このようにして、ベルトバンド力を現在の作動状態及びこれと関連した要件又は必要条件に適合させることができる。適当なセンサによって、例えば、車輛乗員の居眠りが検出された場合には、電子制御ユニットは、ベルトバンドを短時間に亘ってベルトスプールに高速で巻取るように電動モータを制御でき、これによって車輛乗員が眠りに落ちないようにする。ベルトバンドによってチャイルドシートを締め付けた後、例えば計器盤に配置された対応するボタンを作動し、これによって信号を入力インターフェースに送り、電子制御ユニットが、チャイルドシートがしっかりと取り付けられるまでベルトバンドをベルトスプールに巻取るように電動モータを制御する。

好ましくは、駆動ホイール及びベルトスプールは、周方向に作用する戻しばねによって互いに連結されている。戻しばねは、駆動力を駆動ホイールからベルトスプールに伝達するための簡単で安価な手段である。

好ましい実施例によれば、ベルトスプールに設けられたトランスミッターエレメントが、駆動ホイールに配置されたセンサと協働する。トランスミッターエレメントが発した信号は、駆動ホイールに対するベルトスプールの相対的な回転角度の変化に従って変化する。この変化はセンサによって検出され、安全ベルトに作用する引張力を表す信号に変換される。

好ましくは、ベルトスプールに固定的に連結された同軸のディスクが設けられており、ディスクはレバーを有し、駆動ホイールは周方向に延びる凹所を有し、この凹所内にレバーが係合している。駆動ホイールの凹所は、駆動ホイールに対するベルトスプールの回転に対する二つの制限ストッパを形成する。ストッパの制限機能により、例えば、ベルトバンド力の突然の上昇により、ベルトリトラクターが、ベルトスプールと駆動ホイールとの間の相対的回転が大き過ぎるために損傷することがない。

本発明によれば、トランスミッターエレメントは永久磁石であり、センサは磁界センサである。好ましい実施例によれば、磁界センサはホールセンサである。ベルトスプールと駆動ホイールとの間の回転角度が変化することにより磁界が変化する。ホールプローブで発生するホール電圧は、磁界の強さの計測値であるため、ホール電圧の変化によって磁界の強さの変化を決定できる。別の態様では、センサは、ＧＭＲ（巨大磁気抵抗又は大型磁気抵抗（Ｇｉａｎｔ Ｍａｇｎｅｔｏ Ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ））センサである。このセンサの抵抗は、作用する磁界の方向の影響しか受けず、磁界の強さに影響されない。かくして、干渉効果に基づく磁界の変動が取り上げられないという利点を備えている。

電動モータと駆動ホイールとの間の駆動連結は、自動的にロック又は係止されるようになっていることが好ましい（すなわち、自動係止駆動連結部（自己係止駆動連結部）が、電動モータと駆動ホイールとの間に設けられていることが好ましい）。これによって、ベルトリトラクターの係止を、例えば係止キャッチ等の追加の係止エレメントなしで、電動モータのスイッチをオフにすることによって行うことができる。本発明によれば、駆動ホイールは、駆動ウォームと係合するウォームホイールである。これに対する変形例として、遊星歯車によって駆動連結部を提供する。

本発明のこの他の特徴及び利点は、従属項から明らかになるであろう。
以下に本発明を添付図面に示す二つの実施例を参照して説明する。

図１に示すベルトリトラクターは、車輛の安全ベルト１２を巻き上げるベルトスプール１０を有する。このベルトスプール１０と同軸のディスク１４が、ベルトスプール１０に固定的に連結されている。ディスク１４は、トランスミッターエレメント（送信部）１８が配置されたレバー１６を有する。更に、駆動ホイール２０が設けられている。駆動ホイール２０は、周方向に作用する復元ばね（復元スプリング）２２を介して、制限された程度で回転可能に、ベルトスプール１０に連結されている。駆動ホイール２０は凹所２４を有し、この凹所にベルトスプール１０のレバー１６が係合する。駆動ホイール２０及び従ってベルトスプール１０を駆動できる電動モータ２６が、駆動連結部２８を介して、駆動ホイール２０に連結されている。電動モータ２６は、電子制御ユニット３０によって可変に制御できる。図１に示す実施例では、駆動連結部は、駆動ウォーム２８によって形成されており、この駆動ウォームが、ウォームホイール２０として形成された駆動ホイールと係合する。しかしながら、駆動連結部２８は、例えば、遊星歯車であってもよい。トランスミッターエレメント１８は、駆動ホイール２０に配置されたセンサ３２と協働する（図２も参照されたい）。有利な実施例では、レバー１６に配置されたトランスミッターエレメント１８は永久磁石であり、駆動ホイールに配置されたセンサ３２はホールプローブである。好適な別の変形例では、レバー１６に配置されたトランスミッターエレメント１８は永久磁石であり、駆動ホイールに配置されたセンサ３２はＧＭＲ（巨大磁気抵抗又は大型磁気抵抗）センサである。

本発明によるベルトリトラクターの作動モードを好ましい実施例に従って以下に説明する。図１に示すベルトリトラクターの状態では、駆動ホイール２０が回転に関してブロックされ、引張力が安全ベルト１２に実質的に加わらないように、電動モータ２６を無電流であるように切り換えられている。例えば車輛乗員による安全ベルト１２の装着等で安全ベルト１２に引張力が及ぼされたとき、ベルトスプール１０が、ディスク１４とともに復元ばね２２の力に抗して図１に関して左方向に移動する。これによってレバー１６に配置された永久磁石１８もまた移動する。磁界センサ３２が駆動ホイール２０に配置されており、この駆動ホイールが移動しない場合、磁界の強さが、磁界センサ３２の領域で変化する。磁界センサ３２がホールプローブ３２である場合、この変化をホール電圧の変化によって検出する。磁界センサ３２がＧＭＲセンサである場合、ベルトスプール１０及び駆動ホイール２０の相対回転が、有効磁界の方向の変化により認識される。図２では、駆動ホイール２０に配置されたホールプローブ３２に対するレバー１６の旋回角度が約αであることがわかる。ホールプローブ３２が発生した信号は、更に、ここに示してない手段によって、ベルトバンド力と対応する値に処理され、次いで電子制御ユニットの入力インターフェースに送られ、電子制御ユニットが、この値をベルトバンド力についての公称値と比較する。入力インターフェースは、更に、ベルトリトラクターの夫々の作動状態を表すセンサ信号に対しても設けられている。ベルトバンド力についての公称値（ベルトバンド力は、これに合うように調整される）は、ベルトリトラクターの夫々の作動状態に従って変化する。決定された値が、支配的な現在の作動状態についてのベルトバンド力についての公称値から外れた場合には、電動モータ２６を制御して、ベルトバンド力を、対応する公称値に合うように調整する。上文中に説明した場合では、電動モータ２６が駆動ホイール２０を駆動ウォーム２８を介して図１に関して反時計廻り方向に駆動し、その結果、安全ベルト１２をベルトスプール１０から引き出すことができ、ベルトバンド力が小さくなる。車輛乗員が安全ベルト１２を装着している場合には、これによりベルトバンド力が減少し、ベルトスプール１０を駆動ホイール２０に対して時計廻り方向（図１に関して）に回転する。磁界センサ３２は、ベルトスプール１０の駆動ホイール２０に対する相対的回転を、ベルトスプール１０及び駆動ホイール２０の相対的回転で生じた磁界の方向の変化に基づいて又は磁界の強さの変化に基づいて検出する。次いで、電子制御ユニット３０が電動モータ２６を制御し、これにより駆動ホイール２０が小さい駆動力で図１に関して時計廻り方向に駆動される。

ディスク１４のレバー１６が係合する駆動ホイール２０の凹所２４は、駆動ホイール２０に対するベルトスプール１０の各回転方向について、ストッパ３４又は３６の夫々を形成する。かくして、ベルトバンド力がいきなり増減するとき、ベルトスプール及び駆動ホイールの相対的回転が大き過ぎるためにベルトリトラクターが損傷することがないようにできる。

センサ信号は、好ましくは、ベルトリトラクターの以下の作動状態のうちの一つを示す。すなわち、
−ベルトリトラクターの快適な作動、
−車輛乗員の居眠り防止、
−チャイルドシートの拘束、
−ベルトリトラクターの係止、
−ベルトリトラクターによるベルト力制限、
−ベルトリトラクターによるベルトバンド加張力（ベルトリトラクターによりベルトバンドに張力をかけること）、
−高速移動時のベルト力のゆっくりとした増大、
のうちの一つを示す
車輛乗員が安全ベルトを装着した状態での快適な作動では、ベルトバンドに作用する力は、本発明のベルトリトラクターでは、安全ベルトが車輛乗員の身体に快適に装着されるように調整できる。例えば、車輛座席での車輛乗員の前方又は後方への移動によるベルトバンド力の増減により、ベルトスプール１０が、駆動ホイール２０に関して、時計廻り方向又は反時計廻り方向に回転し、これがホールプローブ３２によって回転と対応する信号に変換される。ベルトバンド力について決定された値が、ベルトリトラクターの快適状態でのベルトバンド力に与えられた公称値から外れると、電動モータ２６がこれに従って駆動される。

差し迫った衝突が適当なセンサによって検出されたとき、電動モータ２６を、いわゆる「クラッシュ前の段階（ｐｒｅｃｒａｓｈ ｐｈａｓｅ）」で制御することができ、これによって、ベルトバンドの緩みをなくし、安全ベルト１２を車輛乗員に対して快適に装着することができる。必要な張力に達したとき、電動モータ２６のスイッチをオフにし、電動モータ２６と駆動ホイール２０との間の自動（又は自己）係止駆動連結部によって、ベルトリトラクター１０を係止又はロックする。事故が起こった後、ベルトバンドをベルトスプール１０から解く（巻き出す）ように電動モータ２６を駆動することができ、これによって、係止状態を中断できる。

更に、作用ベルトバンド力を夫々決定し、決定された値を公称値と比較することによって、電動モータ２６により、所定のベルト力限度を調整できる。ベルトバンドの夫々の作用力はベルト力センサによって検出され、公称値に合うように調整され、電動モータによってベルトバンドに導入された力は、夫々、事故の重大性や車輛乗員の体重や体格等の特定の状態に適合される。

車輛乗員が居眠り状態に入ったことが適当なセンサによって検出された場合には、電動モータユニット３０は、ベルトバンドが短い期間に亘って高速でベルトスプール１０に巻き取られるように電動モータ２６を制御でき、これによって車輛乗員が居眠りをしないようにすることができる。

ベルトバンドによってチャイルドシートを取り付けた後、例えば計器盤に配置された対応するボタンが作動され、これによって発生した信号が電子制御ユニット３０の入力インターフェースに送られた場合、電子制御ユニット３０は、電動モータ２６を制御して、チャイルドシートが固定的に拘束されるまで、ベルトバンドをベルトスプール１０に巻付ける。

非常に高速で移動している場合には、電子制御ユニット３０は、電動モータ２６を制御して、ベルトスプール１０をベルトバンド巻取り方向に駆動し、ベルトバンドに作用する力を増大させる。

図３のベルトリトラクターは、図１による実施例と実質的に対応する。トランスミッターエレメント１８をディスクのレバーに取り付ける代わりに、トランスミッターエレメント１８をディスク１４のほぼ中央に配置する。この結果、ディスク１４が回転すると、トランスミッターエレメント１８は、ディスク１４に対して垂直な軸線を中心として回転する。トランスミッターエレメント１８が永久磁石である場合には、ディスク１４が回転すると、センサ３２の領域での磁界の強さ又は磁界の方向が変化する。センサ３２は、永久磁石１８と向き合って、駆動ホイール２０に配置されている。大きな回転角度を検出するためには、センサ３２を、ＧＭＲセンサとすることが好ましい。

ベルトスプールと駆動ホイールの相対的回転角度を、トランスミッターエレメント及びセンサによって検出する代わりに、本発明によれば、駆動ホイール２０に対するベルトスプール１０の回転時に復元ばね２２がカバーする経路を検出するポテンシオメーターを設けるようにしてもよい。

図１は、駆動ホイールの凹所に係合したレバーを備えたディスクが、ベルトスプールに取り付けられた本発明の第１実施例に係るベルトリトラクターの概略側断面図である。 図２は、図１のベルトリトラクターのトランスミッターエレメントとセンサとの間の協働を概略に示す図である。 図３ａは、トランスミッターエレメント及びセンサ第２の可能な構成を概略的に示す概略側面図である。図３ｂは、トランスミッターエレメント及びセンサ第２の可能な構成を概略的に示す概略正面図である。図３ｃは、トランスミッターエレメント及びセンサ第２の可能な構成を概略的に示す概略正面図である。

符号の説明

１０ ベルトスプール
１２ 安全ベルト
１４ ディスク
１６ レバー
１８ トランスミッターエレメント
２０ 駆動ホイール
２２ 復元ばね
２４ 凹所
２６ 電動モータ
２８ 駆動連結部
３０ 電子制御ユニット
３２ 磁界センサ

Claims (16)

1. 回転可能に取り付けられたベルトスプール（１０）、このベルトスプール（１０）に同軸に連結された駆動ホイール（２０）、この駆動ホイール（２０）を可変の駆動力で駆動できる電動モータ（２６）、及びこの電動モータ（２６）を制御できる電子制御ユニット（３０）を含む、車輛の安全ベルト（１２）用のベルトリトラクターにおいて、
   前記ベルトスプール（１０）は、前記駆動ホイール（２０）に対して制限された程度で相対的に回転可能であり、
   センサ（３２）が設けられており、前記センサ（３２）は、前記ベルトスプール（１０）が前記駆動ホイール（２０）に対して回転したとき、前記安全ベルト（１２）に作用するベルト力を示す信号を発生し、この信号を前記電子制御ユニット（３０）に供給する、ことを特徴とするベルトリトラクター。
2. 請求項１に記載のベルトリトラクターにおいて、
   前記電子制御ユニット（３０）は、前記電動モータ（２６）を可変に駆動することができ、これによって、前記ベルトバンド力を調整できる、ことを特徴とするベルトリトラクター。
3. 請求項２に記載のベルトリトラクターにおいて、
   前記電子制御ユニット（３０）は、前記ベルトバンド力を表すセンサ信号及び前記ベルトリトラクターの夫々の作動状態を表すセンサ信号用の一つの入力インターフェースを有し、
   前記ベルトバンド力の調整の基準となる前記ベルトバンド力についての公称値は、前記ベルトリトラクターの様々な作動状態毎に異なる、ことを特徴とするベルトリトラクター。
4. 請求項３に記載のベルトリトラクターにおいて、
   前記センサ信号は、前記ベルトリトラクターの以下の作動状態、即ち
   −前記ベルトリトラクターの快適な作動、
   −車輛乗員の居眠り防止、
   −チャイルドシートの拘束、
   −高速移動時のベルト力のゆっくりとした増大、
   −前記ベルトリトラクターの係止、
   −前記ベルトリトラクターによるベルト力制限、及び
   −前記ベルトリトラクターによるベルトバンド加張力、
   のうちの一つを示す、ことを特徴とするベルトリトラクター。
5. 請求項１乃至４のうちのいずれか一項に記載のベルトリトラクターにおいて、
   前記駆動ホイール（２０）及び前記ベルトスプール（１０）は、前記駆動ホイール（２０）に作用する駆動力を前記ベルトスプール（１０）に伝達できるように周方向に作用する復元ばね（２２）によって互いに連結されている、ことを特徴とするベルトリトラクター。
6. 請求項５に記載のベルトリトラクターにおいて、
   前記ベルトスプール（１０）が前記駆動ホイール（２０）に対して回転するときに前記復元ばね（２２）の経路を検出できるポテンショメータが設けられている、ことを特徴とするベルトリトラクター。
7. 請求項１乃至６のうちのいずれか一項に記載のベルトリトラクターにおいて、
   前記ベルトスプール（１０）に配置されたトランスミッターエレメント（１８）が、前記駆動ホイール（２０）に配置された前記センサ（３２）と協働する、ことを特徴とするベルトリトラクター。
8. 請求項７に記載のベルトリトラクターにおいて、
   前記ベルトスプール（１０）に固定的に連結された同軸のディスク（１４）が設けられており、
   このディスク（１４）はレバー（１６）を有し、
   前記駆動ホイール（２０）は周方向に延びる凹所（２４）を有し、
   この凹所内に前記レバー（１６）が係合し、
   前記駆動ホイール（２０）の前記凹所（２４）には、前記駆動ホイール（２０）に対する前記ベルトスプール（１０）の回転を制限する二つの制限ストッパ（３４、３６）が形成されている、ことを特徴とするベルトリトラクター。
9. 請求項８に記載のベルトリトラクターにおいて、
   前記トランスミッターエレメント（１８）は、前記レバー（１６）に配置されている、ことを特徴とするベルトリトラクター。
10. 請求項８に記載のベルトリトラクターにおいて、
    前記トランスミッターエレメント（１８）は、実質的に前記ディスク（１４）の中央に配置されている、ことを特徴とするベルトリトラクター。
11. 請求項７乃至１０のうちのいずれか一項に記載のベルトリトラクターにおいて、
    前記トランスミッターエレメントは永久磁石（１８）であり、前記センサは磁界センサ（３２）である、ことを特徴とするベルトリトラクター。
12. 請求項１１に記載のベルトリトラクターにおいて、
    前記センサ（３２）はホールセンサである、ことを特徴とするベルトリトラクター。
13. 請求項１２に記載のベルトリトラクターにおいて、
    前記センサ（３２）はＧＭＲセンサである、ことを特徴とするベルトリトラクター。
14. 請求項１乃至１３のうちのいずれか一項に記載のベルトリトラクターにおいて、
    前記電動モータ（２６）と前記駆動ホイール（２０）との間に自動係止駆動連結部（２８）が設けられている、ことを特徴とするベルトリトラクター。
15. 請求項１４に記載のベルトリトラクターにおいて、
    前記駆動ホイールは、駆動ウォーム（２８）と係合するウォームホイール（２０）である、ことを特徴とするベルトリトラクター。
16. 請求項１４に記載のベルトリトラクターにおいて、
    前記自動係止駆動連結部は、遊星歯車によって形成されている、ことを特徴とするベルトリトラクター。

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