JP2009126215A - シートベルトリトラクター制御装置及びシートベルトリトラクター装置 - Google Patents

Abstract

【課題】シートベルトの巻き取りトルクを所定範囲内とすることができるシートベルトリトラクター制御装置及びシートベルトリトラクター装置を提供することにある。
【解決手段】シートベルトリトラクター装置は、車両用シートベルトを巻取るスプール３００と、スプール３００を回転させるモータ２００と、モータ２００とスプール３００に連結するモータ動力伝達機構部とを備える。マイコン４００は、予め設定された制御パラメータ値を用いて、モータ２００に流すモータ電流を制御する。マイコン４００は、モータ電流及びスプールの出力トルク値に基づいて、制御パラメータ値を変更する。制御パラメータ値は、シートベルトリトラクター装置の製品毎の見かけ上のトルク定数である。
【選択図】図３

Description

本発明は、シートベルトリトラクター制御装置及びシートベルトリトラクター装置に係り、特に、シートベルトの巻き取りをモータにより行う電気駆動式のシートベルトリトラクター制御装置及びシートベルトリトラクター装置に関する。

従来、シートベルトリトラクター装置として、シートベルトの巻き取りをモータにより行う電気駆動式のものが知られている（例えば、特許文献１，特許文献２，特許文献３，特許文献４参照）。

一般に車両が障害物と衝突する恐れが大きいと判断されると、シートベルトの巻き取り指令が、シートベルトリトラクター装置の制御回路に入力する。この巻き取り指令に応じて、制御回路は、モータに所定の巻き取りトルクが発生するように駆動電流を流し、シートベルトをスプールに巻き取る。これにより、車両の乗員とシートの間の隙間がほぼなくなり、車両の衝突時の乗員に対するショックを軽減することができる。

特開平２００１−１８７５６１号公報 特開２００６−８９０３７号公報 特開２００２−３２１５９７号公報 特開２００１−１３０３７７号公報

ここで、モータによりシートベルトの巻き取りを行う際、その巻き取り時のトルクは、所定範囲（例えば、２５０Ｎｍ〜３００Ｎｍ）になることが求められる。この所定範囲よりも大きい時には、車両の乗員がシートに押し付けられ、シートベルトによる圧迫感が強くなる。また、所定範囲よりも小さい時には、車両の乗員がシートへの押し付けが不十分となり、乗員とシートの間に隙間が介在することもあり、車両の衝突時のショックの低減効果が小さくなる。

しかしながら、従来、シートベルトの巻き取りトルクを、所定範囲（例えば、２５０Ｎｍ〜３００Ｎｍ）にすることがかなり困難であった。その理由について以下に説明する。例えば、モータに対して、２７５Ｎｍの駆動トルクを出力するように、モータ電流を制御したとしても、種々の要因により、所定範囲（例えば、２５０Ｎｍ〜３００Ｎｍ）よりも大きくなったり、小さくなったりする。巻き取りトルクが誤差を有する要因としては、
・電流センサ回路の誤差
・モータのトルク定数の個体差
・モータ動力伝達機構部の効率個体差
・モータの磁石の起磁力の温度変化
が挙げられる。

車両用のシートベルトリトラクター装置としては、広い温度範囲（例えば、−４０℃〜＋８５℃）で、正常に動作することが求められる。このような温度変化の影響を受けるのは、モータの磁石の起磁力の温度変化である。モータの磁石として一般には粉末焼結磁石が用いられるが、このような磁石は、温度が上昇すると磁力が低下するため、モータの出力トルクが減少する。温度が低下すると、モータの出力トルクは上昇する。これに対しては、例えば、モータの温度を検出する温度センサを用いれば、温度補償も可能である。しかしながら、モータのどの位置に温度センサを取り付ければ正確な温度検出が可能か、温度センサから制御回路までの配線が必要となるなどの問題があり、実現するのが難しいものである。一方、車両用のシートベルトリトラクター装置の配置される環境の温度が、例えば、−４０℃〜＋８５℃の範囲で変化した場合でも、モータの磁石の起磁力の変化は、数％程度となる。なお、モータの電機子巻線の抵抗値も温度によって変化し、温度が高くなると巻線抵抗が上昇し、モータの出力トルクは減少するが、この巻線抵抗の温度変化については、モータ電流のフィードバック制御を行うことで補正することができる。

したがって、他の要因により巻き取りトルクが変化することを除くことができ、かつ、例えば常温（＋２５℃）における巻き取りトルクを、所定範囲（例えば、２５０Ｎｍ〜３００Ｎｍ）の中間値（例えば、２７５Ｎｍ）に設定することができれば、例え、温度が−４０℃〜＋８５℃の範囲で変化した場合でも、巻き取りトルクを所定範囲（例えば、２５０Ｎｍ〜３００Ｎｍ）に収めることができる。

本発明は、かかる観点に基づいてなされたものであり、その目的は、シートベルトの巻き取りトルクを所定範囲内とすることができるシートベルトリトラクター制御装置及びシートベルトリトラクター装置を提供することにある。

（１）上記目的を達成するために、本発明は、回転軸を有する車両用シートベルトの巻取り機構と、前記回転軸を回転させるモータと、前記モータと前記回転軸を機械的に連結するギア機構とを備えるシートベルトリトラクター装置を制御する制御装置であって、予め設定された制御パラメータ値を用いて、前記モータに流すモータ電流を制御する制御部と、前記モータ電流及び前記回転軸の出力トルク値に基づいて、前記制御パラメータ値を変更する変更手段とを備えるようにしたものである。
かかる構成により、シートベルトの巻き取りトルクを所定範囲内とすることができるものとなる。

（２）上記（１）において、好ましくは、前記制御部は、前記モータに対する目標トルクから算出された目標電流と、電流センサによって検出されたモータ電流との差が減少するように、前記モータ電流をフィードバック制御するものであり、前記制御パラメータ値は、シートベルトリトラクター装置の製品毎の見かけ上のトルク定数であり、前記制御部は、前記目標トルクと前記製品毎の見かけ上のトルク定数に基づいて、前記目標電流を算出するようにしたものである。

（３）上記（２）において、好ましくは、前記シートベルトリトラクター装置の製品毎の見かけ上のトルク定数は、前記シートベルトリトラクター装置を構成する前記電流センサの製品毎のバラツキを補正するようにしたものである。

（４）上記（３）において、好ましくは、前記シートベルトリトラクター装置の製品毎の見かけ上のトルク定数は、さらに、前記シートベルトリトラクター装置を構成する前記モータのトルク定数の個体差及び前記ギア機構の効率個体差を補正するようにしたものである。

（５）また、上記目的を達成するために、本発明は、回転軸を有する車両用シートベルトの巻取り機構と、前記回転軸を回転させるモータと、前記モータと前記回転軸を機械的に連結するギア機構とを備えるシートベルトリトラクター装置を制御する制御装置であって、シートベルトリトラクター装置の製品毎に予め設定された制御パラメータ値を用いて、前記モータに流すモータ電流を制御する制御部を備えるようにしたものである。
かかる構成により、シートベルトの巻き取りトルクを所定範囲内とすることができるものとなる。

（６）さらに、上記目的を達成するために、本発明は、回転軸を有する車両用シートベルトの巻取り機構と、前記回転軸を回転させるモータと、前記モータと前記回転軸を機械的に連結するギア機構と、予め設定された制御パラメータ値を用いて、前記モータに流すモータ電流を制御する制御回路とを有するシートベルトリトラクター装置であって、前記制御回路は、前記モータ電流及び前記回転軸の出力トルク値に基づいて、前記制御パラメータ値を変更する変更手段を備えるようにしたものである。
かかる構成により、シートベルトの巻き取りトルクを所定範囲内とすることができるものとなる。

本発明によれば、巻き取りトルクを所定範囲内とすることができる。

以下、図１〜図１２を用いて、本発明の一実施形態によるシートベルトリトラクター装置の構成及び動作について説明する。
最初に、図１を用いて、本実施形態によるシートベルトリトラクター装置を用いる車両の衝突安全装置の構成について説明する。
図１は、本発明の一実施形態によるシートベルトリトラクター装置を用いる車両の衝突安全装置の構成を示す斜視図である。

車両１１２の車両前方部には、障害物との距離に応じた信号を出力する障害物センサ１０２が取り付けられている。障害物センサ１０２の出力信号は、障害物センサ１０２と電気的に接続された衝突判断コントローラ１０６に伝達される。また、車両の速度に応じた信号を出力する車輪速度センサ１０４の信号も、車輪速度センサ１０４と電気的に接続された衝突判断コントローラ１０６に伝達される。

衝突判断コントローラ１０６は、障害物センサ１０２と車輪速度センサ１０４の信号に基づき、車両１１２が障害物と衝突するか否かを判断する。例えば、障害物センサ１０２の出力信号から得られた障害物との距離が所定の値より短く、かつ、車輪速度センサ１０４の出力信号から得られた車両速度が所定の値より速い場合には、衝突判断コントローラ１０６は車両１１２が障害物と衝突すると判断する。衝突判断コントローラ１０６が障害物と衝突すると判断すると、車両１１２が障害物と衝突する前に、ブレーキアシスト装置１０８と機電一体型シートベルトリトラクター１００に指令信号を出力する。

ブレーキアシスト装置１０８と機電一体型シートベルトリトラクター１００は、衝突判断コントローラ１０６と電気的に接続されている。ブレーキアシスト装置１０８は、衝突判断コントローラ１０６の指令信号に基づき、例えば、ブレーキを掛ける。また、機電一体型シートベルトリトラクター１００は、衝突判断コントローラ１０６の指令信号に基づき、例えば、シートベルトを巻き取る。

次に、図２を用いて、本実施形態によるシートベルトリトラクター装置によるシートへの乗員の拘束状態について説明する。
図２は、本発明の一実施形態によるシートベルトリトラクター装置によるシートへの乗員の拘束状態の説明図である。なお、図１と同一符号は、同一部分を示す。

機電一体型シートベルトリトラクター１００には、モータ２００が内包されており、モータ２００が回転する事によりシートベルト２０６の巻取りが可能となっている。ここで、モータ２００としては、直流モータやブラシレスモータを用いることができる。例えば、乗員２０２が車両１１２を運転している状態において、乗員２０２が車両前方に、微小ではあるが移動し、乗員２０２とシート２０４との間に空隙が生じている場合を考える。このような状況において、車両１１２が障害物と衝突した場合、乗員はシート２０４に拘束されていない状態であるため、シート２０４に打ちつけられる恐れがある。

しかし、本システムによれば、機電一体型シートベルトリトラクター１００に内包されたモータ２００により、車両１１２と障害物が衝突する前にシートベルト２０６を巻取り、乗員２０２とシート２０４との間隙をなくす事が可能である。したがって、車両１１２と障害物が衝突する時点では、すでに乗員２０２をシート２０４に拘束した状態であるため、乗員２０２への衝撃を緩和することができる。

次に、図３を用いて、本実施形態によるシートベルトリトラクター装置の構成について説明する。
図３は、本発明の一実施形態によるシートベルトリトラクター装置の構成を示す分解斜視図である。なお、図１及び図２と同一符号は、同一部分を示す。

機電一体型シートベルトリトラクター１００には、シートベルト２０６（図２に示した）を巻き取るためのスプール３００と、スプール３００を軸方向に保持するフレーム３０２が取り付けられている。また、フレーム３０２には、緊急時にシートベルト２０６がスプール３０２よりリリースされないようにロックするロック機構３０４が取り付けられている。ロック機構３０４には、スプール３０２の回転速度を検出し、ロック機構３０４を活性化する速度検出部３０６が付設されている。

また、スプール３００に対してロック機構３０２と反対側に、プリテンショナ部３１８とリターンスプリン３２０が位置している。リターンスプリング３２０の回転軸は、スプール３００の回転軸と同期して回転するよう構成されている。モータ２００とスプール３００の間には、スプール３００にモータ２００の回転力を伝達するモータ動力伝達機構部３２２が設けられている。モータ動力伝達機構部３２２は、複数個の平歯車にて形成されている。モータ２００の出力軸に固定されたモータギア３０８が、モータ動力伝達機構部３２２の平歯車に係合している。

図示の例では、モータ動力伝達機構部３２２は、２つの平歯車により構成されている。ここで、モータギア３０８の中心軸と、このモータギア３０８と係合する第１の平歯車の中心軸間の距離が、所定の寸法に対して誤差を有すると、モータ２００から第１の歯車に伝達されるトルクが、所定の伝達トルクに対して誤差を生じることになる。このことは、第１と第２の歯車間、及び第２の歯車とスプール３２０のギアの間でも生じる。このようなモータ動力伝達機構部３２２の効率個体差が、巻き取りトルクが誤差を有する要因の一つとなる。

スプール３００の回転面と並行位置に、制御回路基板３１４が配置される構成となっている。制御回路基板３１４には、８ビットもしくは１６ビットの計算が可能なマイクロコンピュータ４００と、モータ２００にモータ端子３１０を介して電力を供給するモータ駆動回路４１０と、そして、不揮発性メモリ４０８とが実装されている。また、制御回路基板３１４の上には、車両用コネクタ３１２が実装されており、バッテリより制御回路基板に電力を供給する役割や、衝突判断コントローラ１０６からの指令信号を入力する役割を果たしている。さらに、制御回路基板３１４の上には、モータ２００に流れる電流を検出する電流センサ４１２が設けられている。

制御回路基板３１４とモータ２００との電気的な接続には、ワイヤーを半田で制御回路基板３１４およびモータ端子３１０に固定する方法や、両端がメス形状に成形された中継端子を用いる事で、半田を用いることなく接続する方法等が用いられる。モータ２００より発生する電気的ノイズを抑制する為には、制御回路基板３１４とモータ２００間の配線長を短くすることが有用であり、この目的においては、中継端子を用いる方法が好ましい。また、制御回路基板３１４を水滴等の外乱から保護するため、カバー３１６が制御回路基板３１４の外側に配置される構造となっている。

次に、図４を用いて、本実施形態によるシートベルトリトラクター装置を含むシートベルト巻取りシステムの構成について説明する。
図４は、本発明の一実施形態によるシートベルトリトラクター装置を含むシートベルト巻取りシステムの構成を示すブロック図である。なお、図１〜図３と同一符号は、同一部分を示す。

イグニションスイッチ４１８がオン状態となり導通すると、制御回路基板３１４内の電源回路４０２に車両バッテリ電圧（９Ｖ〜１６Ｖ）が供給される。電源回路４０２は、車両バッテリ電圧よりマイクロコンピュータ（マイコン）４００等の信号系素子に供給する駆動電圧（５Ｖ）を生成する。また、電源回路４０２は、マイコン４００と電気的に接続されており、マイコン４００から定期的に信号を受け取り、マイコン４００の動作を監視する機能や、電源電圧が低下した際にマイコン４００をリセットする為の信号を生成する機能を有する。

また、マイコン４００には、他のＥＣＵ４１４とのインターフェースを担うＣＡＮ通信回路４０４や、シートベルト２０６のバックルスイッチ拘束状態を判定する為の入力インターフェース回路４０６が、電気的に接続されている。さらに、マイコン４００には、データを保存する為の不揮発性メモリ４０８、モータ２００に電流を供給するモータ駆動回路４１０、モータ電流を計測する電流センサ回路４１２も電気的に接続されている。

モータ駆動回路４１０は、ＭＯＳＦＥＴで構成されたＨブリッジを内包しており、正転・反転等のマイコン４００の指令信号に基づき、モータ２００に電力を供給する機能を有する。モータ２００は、モータ駆動回路４１０より供給された電力を回転トルクに変換する。モータ２００で生成された回転トルクは、モータ動力伝達機構部３２２を介して、そのトルク値を増幅されスプール３００へ伝達され、最終的には乗員２０２をシート２０４（図２に示す）に拘束するためのシートベルト２０６の拘束力となる。

次に、図５を用いて、本実施形態によるシートベルトリトラクター装置に用いる電流センサ回路４１２の構成について説明する。
図５は、本発明の一実施形態によるシートベルトリトラクター装置に用いる電流センサ回路の構成を示す回路図である。なお、図１〜図４と同一符号は、同一部分を示す。

モータ電流Ｉｍがシャント抵抗Ｒ１に流れることにより、シャント抵抗Ｒ１の両端に電位差が発生する。シャント抵抗Ｒ１で発生した電位差は、抵抗Ｒ５３，Ｒ５４を介して増幅器ＯｐＡｍｐ２に入力し、増幅器ＯｐＡｍｐ２にて増幅し、マイコン４００のアナログ端子４２０に入力する。増幅器ＯｐＡｍｐ２には、帰還抵抗Ｒ３６及び帰還コンデンサＣ４が接続されている。増幅器ＯｐＡｍｐ２の出力側には、図示のように、抵抗Ｒ３５，Ｒ３２及びコンデンサＣ１，Ｃ３が接続されている。

増幅器ＯｐＡｍｐ１は、オフセット電圧を生成するために備えられている。増幅器ＯｐＡｍｐ１は、モータ電流Ｉｍが流れていない状態での電流センサ回路４１２の出力電圧を決定する。このオフセット電圧は電流センサ回路４１２を構成する抵抗器やコンデンサの故障状態と正常状態を判別する為に、設定されており、例えば、正常状態では、モータ電流Ｉｍが０Ａ時においては、電流センサ回路４１２の出力電圧が、５Ｖ×（Ｒ５７／（Ｒ５６＋Ｒ５７））となるが、抵抗器Ｒ３６がショート故障した場合は、電流センサ回路４１２の出力電圧が０Ｖとなり、電流センサ回路４１２を構成する回路部品の故障判定が可能となる。

電流センサ回路４１２の出力電圧Ｖｏは、モータ電流Ｉｍより、以下の式（１）により算出される。

式（１）において、ＩＢ＋、ＩＢ−、Ｖｏｆｆは、それぞれ、増幅器ＯｐＡｍｐ１およびＯｐＡｍｐ２の非反転入力端子の入力バイアス電流、反転入力端子の入力バイアス電流、入力オフセット電圧を示す。また、Ｉｍｏｔｏｒはモータ電流Ｉｍを意味する。

理想状態においては、式（１）における各抵抗値が製品ごとで異なることが無いこと、また、増幅器の誤差要因（入力バイアス電流・入力オフセット電圧）がないことがのぞまれるが、実際の個別の製品においては、出力電圧Ｖｏは抵抗値のバラツキや増幅器の特性（入力バイアス電流・入力オフセット電圧）により、その特性値が変化し、検出されるべき電流値との差異が生じる。

この電流センサ回路４１２の誤差が、巻き取りトルクが誤差を有する要因の一つとなる。

次に、図６を用いて、本実施形態によるシートベルトリトラクター装置の制御ブロックについて説明する。
図６は、本発明の一実施形態によるシートベルトリトラクター装置の制御ブロック図である。なお、図１〜図５と同一符号は、同一部分を示す。

マイコン４００は、目標トルク算出処理部５００と、目標電流算出処理５０２と、Ｄｕｔｙ比算出処理部５０４と、減算部５０６とを備えている。

車両１１２が障害物と衝突する直前に、図１の衝突判断コントローラ１０６より送信されるシートベルト巻取り指令Ｃｗに基づき、目標トルク算出処理部５００は、所定の目標トルクＴ*を決定する。目標電流算出処理部５０２は、目標トルクＴ*に基づき目標電流Ｉ*を算出する。

ここで、目標電流算出処理部５０２は、あらかじめ製品毎に計測されたモータ電流Ｉｍとシートベルト巻取りトルクＴｗの関係（製品毎の見かけ上のトルク定数）を求めておき、製品毎の見かけ上のトルク定数に基づき、式（２）を用いて、目標電流Ｉ*を算出する。

目標電流値Ｉ*＝目標トルクＴ*／製品毎の見かけ上のトルク定数 …（２）

ここで、「製品毎の見かけ上のトルク定数」とは、シートベルト巻取りトルクＴｗと計測電流Ｉｍとの関係を示す定数である。この定数は、機電一体型シートベルトリトラクター１００の組立て時あるいは、機電一体型シートベルトリトラクター１００の製造ラインでの出荷試験時に、制御回路基板３１４に実装された不揮発性メモリ４０８に保存されるものであり、製品ごとに異なる定数である。機電一体型シートベルトリトラクターでは、製造ラインで制御回路基板３１４、電流センサ回路４１２、モータ２００、モータ動力伝達機構部３２２が一意に決定され、シートベルトリトラクターが組み立てられ、前述の補正が実行可能となる。そのため、一旦「製品毎の見かけ上のトルク定数」を不揮発性メモリ４０８に記録すると、制御回路基板３１４、電流センサ回路４１２、モータ２００、モータ動力伝達機構部３２２の組み合わせが不変であるため、製品の寿命期間にわたり「製品毎の見かけ上のトルク定数」が有効となり、より高精度にシートベルト巻取りトルクＴｗの制御が可能となる。

なお、製品毎の見かけ上のトルク定数の計測方法については、図９以降を用いて後述する。

減算部５０６は、目標電流Ｉ*と、電流センサ４１２によって検出された計測電流値Ｉｍとの差異（電流偏差ΔＩ）を算出する。そして、電流偏差ΔＩが減少するよう電流フィードバックがかけられる。

Ｄｕｔｙ比算出処理部５０４は、電流偏差ΔＩからＤｕｔｙ比Ｒｄｕを算出する。その算出方法としては、ＰＩＤ制御やＰ制御が用いられる。

Ｄｕｔｙ比算出処理部５０４の出力により、モータ駆動回路４１０は、モータ２００に電流Ｉを供給する。モータ２００は、モータ駆動回路４１０より供給された電力を回転トルクＴｒに変換する。モータ２００で生成された回転トルクＴｒは、モータ動力伝達機構部３２２によりＭ倍に増幅されて、回転トルクＭ×Ｔｒとなる。そして、スプール３００に伝達され、最終的には乗員２０２をシート２０４（図２に示す）に拘束するためのシートベルト２０６の拘束力Ｆとなる。

ここで、従来は、目標電流算出処理５０２では、あらかじめ代表特性品にて計測されたモータ電流Ｉｍとシートベルト巻取りトルクＴｗの関係（代表トルク定数）を求めておき、代表トルク定数に基づき、式（３）を用いて目標電流Ｉ*を算出していた。

目標電流値Ｉ*＝目標トルクＴ*／代表トルク定数 …（３）

このように、従来は、代表トルク定数を用いて目標電流値Ｉ*を決定している為、モータ２００のトルク定数やモータ動力伝達機構部の効率にバラツキが生じた場合、すなわち、製品間でトルク定数に差異が生じた場合、電流偏差ΔＩを電流フィードバックによりゼロにできたとしても、シートベルト巻取りトルクＴｗに誤差が生じることになる。

それに対して、本実施形態では、目標電流算出処理５０２は、製品ごとで異なるトルク特性を用いて、目標電流値Ｉ*を算出するようにしているので、モータ２００のトルク定数やモータ動力伝達機構部の効率にバラツキが生じた場合でも、そのバラツキを補正し、より高精度にシートベルト巻取りトルクＴｗを制御することが可能となる。

また、この目標電流算出処理部５０２の処理により、電流センサ４１２における誤差分も補正することができるものであり、この点については、図７を用いて説明する。

次に、図７を用いて、本実施形態によるシートベルトリトラクター装置における出力トルクの誤差補正について説明する。
図７は、本発明の一実施形態によるシートベルトリトラクター装置における出力トルクの誤差補正の説明図である。

図７は、制御回路基板３１４と、モータ２００およびモータ動力伝達機構部３２２を組み合わせた機構部による出力トルク差異を示している。Ｃａｓｅ１に記載された電流センサＡと機構部Ａの組み合わせにおいては、電流センサ４１２の検出誤差が＋５％あり、実際のモータ電流５１４より５％過大電流として検出される。しかし、トルク定数が基準値１．００にたいして、１．０５であるため、見かけ上のトルク定数は１．００となり、基準値１．００に対して、誤差が生じることはない。

同様に、Ｃａｓｅ２に記載された電流センサＢと機構部Ｂの組み合わせにおいては、電流センサ４１２の検出誤差がー５％あり、実際のモータ電流５１４より５％過小電流として検出される、しかし、トルク定数が基準値１．００にたいして、０．９５であるため、見かけ上のトルク定数は１．００となり、基準値１．００に対して、誤差が生じることはない。

しかし、このように電流センサ４１２の検出誤差が機構部のトルク定数にてキャンセルされる場合は、極稀である。多くの場合は、Ｃａｓｅ３あるいはＣａｓｅ４のように、電流センサ４１２の測定誤差と機構部のトルク定数のバラツキが影響し、誤差がより増大する。例えば、Ｃａｓｅ３のように、電流センサＡと機構部Ｂの組み合わせにおいては、電流センサ４１２の検出誤差が＋５％あり、実際のモータ電流５１４より５％過大電流として検出される、しかし、トルク定数が基準値１．００にたいして、０．９５であるため、見かけ上のトルク定数は０．９０となり、基準値１．００に対して、―１０％の誤差が生じることになる。また、Ｃａｓｅ５に記載のように、従来の方法において、電流センサ４１２の誤差を補正した場合でも、電流センサ４１２の検出誤差は０％となるが、しかし、トルク定数が基準値１．００にたいして、１．０５であるため、見かけ上のトルク定数は１．０５となり、基準値１．００に対して、＋５％の誤差が生じる事になる。

しかし、本実施形態によれば、製品毎の見かけ上のトルク定数を計測し、目標電流Ｉ*の算出に使用するため、図７のどの組み合わせにおいても、確実に出力トルクに現れる誤差を補正することが可能となる。

なお、製品毎の見かけ上のトルク定数は、図７における電流センサ回路４１２の誤差，モータのトルク定数の個体差，モータ動力伝達機構部３２２の効率個体差の全ての誤差を補正できるものであるが、例えば、電流センサ回路４１２の誤差だけを補正するようにしてもよいものである。

次に、図８を用いて、本実施形態によるシートベルトリトラクター装置で用いる見かけ上のトルク定数について説明する。
図８は、本発明の一実施形態によるシートベルトリトラクター装置で用いる見かけ上のトルク定数の説明図である。

図８（Ａ）には、モータ電流と出力トルクの関係をしめす。ここで、出力トルクとは、モータ出力トルク５１６、モータ動力伝達機構部出力トルク５１８、シートベルト巻取りトルクＴｗの何れかを意味する。電流センサ回路４１２やモータ２００のトルク定数、モータ動力伝達機構部の効率にバラツキが生じていない理想的な状態においては、モータ電流Ｉに対して、出力トルクは、実線Ｘの関係を有する。

それに対して、モータ２００のトルク定数、モータ動力伝達機構部の効率にバラツキが生じる実条件では、モータ電流Ｉに対して、出力トルクは、破線Ｙの関係となる。

更に、横軸を計測電流Ｉｍとして出力トルクを図示すると、電流センサ回路４１２の抵抗値バラツキや増幅器の特性（入力バイアス電流・入力オフセット電圧）が影響し、計測モータ電流Ｉｍに対して、出力トルクは、一点鎖線Ｚ関係となる。

ここで、図８（Ｂ）で示すように見かけ上のトルク定数とは、直線６０４の傾きに相当し、式（４）により、

見かけ上のトルク定数＝Δτ２／ΔＩｍ …（４）

として算出できる。

次に、図９及び図１０を用いて、本実施形態によるシートベルトリトラクター装置に用いるキャリブレーション装置について説明する。
図９は、本発明の一実施形態によるシートベルトリトラクター装置に用いるキャリブレーション装置の側面図である。図１０は、本発明の一実施形態によるシートベルトリトラクター装置に用いるキャリブレーション装置の平面図である。

図９及び図１０に示すキャリブレーション装置は、本実施形態によるシートベルトリトラクター装置の製品組立てラインで用いられるものである。キャリブレーション装置は、前述の「見かけ上のトルク定数」を求め、制御回路基板３１４に実装された不揮発性メモリ４０８に記憶するために用いられる。

図９に示すように、機電一体型シートベルトリトラクター１００がリトラクタキャリブレーション装置に取り付けられ、シートベルト２０６がキャリブレーション装置に沿って、引き出されている。シートベルト２０６は、シートベルト拘束治工具７００およびシートベルト拘束治工具７０２により、完全に固定される。

そして、図１０に示すように、ＰＣなどの試験装置７０８と機電一体型シートベルトリトラクター１００が通信ラインで接続されており、ＰＣからのシートベルト駆動指令Ｃｗに基づき、機電一体型シートベルトリトラクター１００はモータ２００を駆動させ、モータ動力伝達機構部３２２を介して、シートベルト２０６が巻かれたスプール３００を回転させる。スプール３００の回転とともに、リトラクタキャリブレーション装置上に引き出されたシートベルト２０６は、機電一体型シートベルトリトラクター１００の方向へ移動するが、シートベルト拘束治工具７００およびシートベルト拘束治工具７０２に拘束されているため、シートベルト拘束治工具７００には、それ自身による歪により変形が生じる。シートベルト拘束治工具７００の表面に設けられた歪ゲージ７０４により、シートベルト拘束治工具７００の変形量を計測することで、ＰＣなどの試験装置７０８にて、シートベルト２０６に発生したシートベルト巻取りトルクＴｗを計測することが可能となる。また、同時に、制御回路基板３１４に実装された電流センサ回路４１２には、モータ電流Ｉｍに応じた電圧が出力する。この計測電流値Ｉｍは、ＰＣなどの試験装置７０８に、ＣＡＮ通信などを介して送信する。

ＰＣなどの試験装置７０８は、シートベルト巻取りトルクＴｗと計測電流値Ｉｍを同期して取り込み、式（４）により「見かけ上のトルク定数」を算出する。

ここで、ＰＣからのシートベルト駆動指令Ｃｗとしては、２種類の駆動指令を用いる。例えば、第１はＤｕｔｙが５％となる駆動指令であり、第２はＤｕｔｙが８０％となる駆動指令である。Ｄｕｔｙが５％となる駆動指令が、図８（Ｂ）のモータ電流Ｉｍ＿ｌｏに相当するものであり、そのときのシートベルト巻取りトルクＴｗ（図８（Ｂ）の出力トルクτ２＿Ｌｏ）が計測される。また、Ｄｕｔｙが８０％となる駆動指令が、図８（Ｂ）のモータ電流Ｉｍ＿Ｈｉに相当するものであり、そのときのシートベルト巻取りトルクＴｗ（図８（Ｂ）の出力トルクτ２＿Ｈｉ）が計測される。そして、式（４）により、「見かけ上のトルク定数」が算出できる。

ＰＣなどの試験装置７０８は、ＣＡＮ通信などを介して、「見かけ上のトルク定数」を制御回路基板３１４に送信し、制御回路基板３１４上のマイコン４００を介して、「見かけ上のトルク定数」を不揮発性メモリ４０８に保存する。

次に、図１１を用いて、本実施形態によるシートベルトリトラクター装置に用いる他のキャリブレーション装置について説明する。
図１１は、本発明の一実施形態によるシートベルトリトラクター装置に用いる他のキャリブレーション装置の側面図である。なお、図９及び図１０と同一符号は同一部分を示している。

図１１は、より簡素化された形のキャリブレーション装置を示している。機電一体型シートベルトリトラクターの製造過程において、モータ２００、制御回路基板３１４、モータ動力伝達機構部３２２が互いに組みつけられた状態にて、キャリブレーションを実施する。この場合、シートベルト２０６は取り付けられていないが、キャリブレーション装置に設置された回転軸７１８をモータ動力伝達機構部３２２の出力段に嵌合し、ブレーキ７１０で発生したブレーキトルクをトルクセンサ７１２にて計測することで、モータ動力伝達機構部出力トルク５１８を検出することが可能である。また、制御回路基板３１４に実装された電流センサ回路４１２には、モータ電流Ｉｍに応じた電圧が生成される。この電圧値すなわち計測電流値ＩｍをＰＣなどの試験装置７０８に、ＣＡＮ通信などを介して送信する。ＰＣなどの試験装置７０８では、モータ動力伝達機構部出力トルク５１８と計測電流値Ｉｍを同期して取り込み、式（４）により「見かけ上のトルク定数」を算出する。

次に、図１２を用いて、本実施形態によるシートベルトリトラクター装置におけるキャリブレーションの内容について説明する。
図１２は、本発明の一実施形態によるシートベルトリトラクター装置におけるキャリブレーションの内容を示すフローチャートである。

ステップＳ１１０において、キャリブレーション装置の操作者は、シートベルトリトラクターをキャリブレーション装置に取り付ける。

次に、ステップＳ１２０において、試験機は、シートベルトリトラクターに駆動コマンドを送信する。駆動コマンドは、実車で使用されるシートベル駆動指令Ｃｗや、キャリブレーション用に準備された擬似命令を用いる。いずれの場合も、「見かけ上のトルク定数」を求める為には、２種類のトルク値が得られるよう駆動コマンドを設定する。

次に、ステップＳ１３０において、機電一体型シートベルトリトラクター１００は、駆動コマンドにもとづき、モータ２００を駆動させる。モータ２００の回転方向は必要に応じて、正転方向・反転方向と切替える必要がある。

次に、ステップＳ１４０において、試験機は、歪ゲージ７０４により計測されたトルクと、機電一体型シートベルトリトラクター１００から送信された計測電流値Ｉｍを同期して入力処理し、見かけ上のトルク定数を算出する。

次に、ステップＳ１５０において、試験機は、算出された「見かけ上のトルク定数」をＣＡＮ通信などの通信手段を介して、機電一体型シートベルトリトラクター１００に送信する。機電一体型シートベルトリトラクター１００に実装されたマイコン４００は、試験機より受信した「見かけ上のトルク定数」を制御回路基板３１４に実装された不揮発性メモリ４０８に保存する。

車両での実使用状態においては、機電一体型シートベルトリトラクター１００に電源が投入され、マイコン４００が起動した後、不揮発性メモリ４０８に保存された「見かけ上のトルク定数」をマイコン４００のＲＡＭに読み出し、図６に示した制御ブロック図に基づき、シートベルトの制御を行う。

以上説明したように、本実施形態によれば、機電一体型シートベルトリトラクターにおいて、不揮発性メモリを使用し電子回路および機構部品の誤差を固体別に補正することで、シートベルト巻取りトルクの制御精度を高めることができる。そして、巻き取りトルクを所定範囲内とすることができる。

本発明の一実施形態によるシートベルトリトラクター装置を用いる車両の衝突安全装置の構成を示す斜視図である。 本発明の一実施形態によるシートベルトリトラクター装置によるシートへの乗員の拘束状態の説明図である。 本発明の一実施形態によるシートベルトリトラクター装置の構成を示す分解斜視図である。 本発明の一実施形態によるシートベルトリトラクター装置を含むシートベルト巻取りシステムの構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態によるシートベルトリトラクター装置に用いる電流センサ回路の構成を示す回路図である。 本発明の一実施形態によるシートベルトリトラクター装置の制御ブロック図である。 本発明の一実施形態によるシートベルトリトラクター装置における出力トルクの誤差補正の説明図である。 本発明の一実施形態によるシートベルトリトラクター装置で用いる見かけ上のトルク定数の説明図である。 本発明の一実施形態によるシートベルトリトラクター装置に用いるキャリブレーション装置の側面図である。 本発明の一実施形態によるシートベルトリトラクター装置に用いるキャリブレーション装置の平面図である。 本発明の一実施形態によるシートベルトリトラクター装置に用いる他のキャリブレーション装置の側面図である。 本発明の一実施形態によるシートベルトリトラクター装置におけるキャリブレーションの内容を示すフローチャートである。

符号の説明

１００…機電一体型シートベルトリトラクター
１０２…障害物センサ
１０６…衝突判断コントローラ
２００…モータ
２０６…シートベルト
３００…スプール
３０４…ロック機構
３１４…制御回路基板
３２２…モータ動力伝達機構部
４００…マイクロコンピュータ
４０８…不揮発性メモリ
４１０…モータ駆動回路
４１２…電流センサ
５００…目標トルク算出処理部
５０２…目標電流算出処理
５０４…Ｄｕｔｙ比算出処理部
５０６…減算部

Claims (6)

1. 回転軸を有する車両用シートベルトの巻取り機構と、前記回転軸を回転させるモータと、前記モータと前記回転軸を機械的に連結するギア機構とを備えるシートベルトリトラクター装置を制御する制御装置であって、
   予め設定された制御パラメータ値を用いて、前記モータに流すモータ電流を制御する制御部と、
   前記モータ電流及び前記回転軸の出力トルク値に基づいて、前記制御パラメータ値を変更する変更手段とを備えるシートベルトリトラクター制御装置。
2. 請求項１記載のシートベルトリトラクター装置において、
   前記制御部は、前記モータに対する目標トルクから算出された目標電流と、電流センサによって検出されたモータ電流との差が減少するように、前記モータ電流をフィードバック制御するものであり、
   前記制御パラメータ値は、シートベルトリトラクター装置の製品毎の見かけ上のトルク定数であり、
   前記制御部は、前記目標トルクと前記製品毎の見かけ上のトルク定数に基づいて、前記目標電流を算出することを特徴とするシートベルトリトラクター装置。
3. 請求項２記載のシートベルトリトラクター装置において、
   前記シートベルトリトラクター装置の製品毎の見かけ上のトルク定数は、前記シートベルトリトラクター装置を構成する前記電流センサの製品毎のバラツキを補正するものであることを特徴とするシートベルトリトラクター装置。
4. 請求項３記載のシートベルトリトラクター装置において、
   前記シートベルトリトラクター装置の製品毎の見かけ上のトルク定数は、さらに、前記シートベルトリトラクター装置を構成する前記モータのトルク定数の個体差及び前記ギア機構の効率個体差を補正するものであることを特徴とするシートベルトリトラクター装置。
5. 回転軸を有する車両用シートベルトの巻取り機構と、前記回転軸を回転させるモータと、前記モータと前記回転軸を機械的に連結するギア機構とを備えるシートベルトリトラクター装置を制御する制御装置であって、
   シートベルトリトラクター装置の製品毎に予め設定された制御パラメータ値を用いて、前記モータに流すモータ電流を制御する制御部を備えるシートベルトリトラクター制御装置。
6. 回転軸を有する車両用シートベルトの巻取り機構と、
   前記回転軸を回転させるモータと、
   前記モータと前記回転軸を機械的に連結するギア機構と、
   予め設定された制御パラメータ値を用いて、前記モータに流すモータ電流を制御する制御回路とを有するシートベルトリトラクター装置であって、
   前記制御回路は、前記モータ電流及び前記回転軸の出力トルク値に基づいて、前記制御パラメータ値を変更する変更手段を備えることを特徴とするシートベルトリトラクター装置。

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