JP3813518B2 - シートベルトリトラクター - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、リトラクターフレームと、該フレーム内に回転可能に取り付けられたベルトスプールと、電気駆動モータと、該電気モータをベルトスプールに接続する減速歯車とを備えるシートベルトリトラクターに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のシートベルトリトラクターは、ベルトスプールを巻き取り方向に付勢させ得るようにフレームとベルトスプールとの間で恒久的に係合した巻き取りばねを備えている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
該巻き取りばねは、撓みリング、及びその上をベルトウェブが摺動する搭乗者の衣服のような色々な供給源からの摩擦抵抗力に打ち勝ち、これによりベルトが実質的に弛み無しであることを保証するような寸法でなければならない。他方、ベルト張力は、快適さにとって有害であり、実際上、シートベルトを締め付けない理由の１つである。快適さを向上させ得るようにスプールから引き出された制限されたベルト長さの範囲に亙ってベルトの張力を小さくするため精緻な機構が開発されている。
【０００４】
別の方法は、巻き取りばねを電気駆動モータと置換することである。この電気駆動モータは、シートベルトの衝突前の緊張化を含む全ての状況下にて適正なベルト張力を発生させ得るように容易に制御可能である。しかし、停電の場合、巻き取り機能は何ら利用できず、また、シートベルトを使用できず、更に、そのベルトスプールに巻くことによりシートベルトを格納することもできない。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、停電のときでさえ、巻き取り機能が利用可能である、電気駆動モータを備えるシートベルトリトラクターを提供するものである。本発明によれば、該ベルトリトラクターは、リトラクターフレームと、フレーム内に回転可能に取り付けられたベルトスプールと、電気駆動モータと、電気モータをベルトスプールと恒久的に接続する歯付きベルトを有する減速ベルト歯車とを備えている。巻き取りばねがフレームとベルトスプールとの間に作用可能に配置され、ベルトスプールを巻き取りモーメントにて恒久的に付勢させる。電気モータは、巻き取りばねに反作用し又は巻き取りばねを支援し得るように制御される。停電の場合、巻き取りばねは、ベルトスプールを駆動し、これと同時に、ステップアップ歯車として作用する減速歯車を通じて電気モータを連動させなければならない。第一の条件として、減速歯車は、可逆型でなければならない、すなわち回転力を両方向に伝達しなければならない。第二の条件は、減速歯車は高効率であり、これにより必要なばね力を制限するものでなければならない。ベルト歯車は、性質上、その双方の条件を満足させる。
【０００６】
【実施の形態の説明】
本発明の１つの好ましい実施の形態において、ベルトスプールから引き出されたベルトの長さを検出する。引き出されたベルトウェブの長さを所定の閾値と比較してベルトの巻き取り状態とベルトの非巻き取り状態とを判別する。電気モータは、第一の極性の電流により装着状態にて駆動され且つ適当なベルト装着の快適さが得られるように巻き取りばねに反作用するように調節され、また、ベルトスプール上にベルトウェブを完全に引き込め得るように調節された第二の反対極性の電流により非装着状態にて駆動される。このように、最初に緊張させた後、最適な快適さが得られるようにベルトの張力を調節し、ベルトの過度の弛みを除去し、また、非装着状態のとき、ベルトの張力を増して、巻き取りばねと組み合わせて、ベルトウェブをベルトスプール上に安全に引込ませることができる。この巻き取りばねは、減速歯車及び電気モータを含む、ベルト装置の全体における摩擦抵抗力及び質量慣性力に打ち勝つような寸法とされている。
【０００７】
更なる有利な点及び特徴は、添付図面に関する、１つの好ましい実施の形態についての以下の説明から明らかになるであろう。
図１のシートベルトリトラクターは、ベルトスプール１２がその間に回転可能に取り付けられた２つの対向する壁１０ａ、１０ｂを有するフレーム１０を備えている。フレーム１０の壁１０ｂは、電気駆動モータ１４がその上に取り付けられる伸長部１０ｃを有している。電気モータ１４は、壁伸長部１０ｃの開口部内に固定された軸方向端部を有するベアリングスリーブ１８により担持されたステータ１６を備えている。電気モータ１４は、ベアリングスリーブ１８内で回転可能に取り付けられ且つ該ベアリングスリーブ１８を貫通して軸方向に伸びる軸２２に接続された外側ロータ２０を備えている。軸２２は、共に回転し得るようにピニオン２４が取り付けられたベアリングスリーブ１８から突き出す出力端部を有している。外歯付き歯車２６は、共に回転し得るようにベルトスプール１２の軸方向一端に取り付けられている。歯付きベルト２８はピニオン２４及び歯車２６に巻かれるように進む。歯車２６は、ピニオン２４の外径よりも遥かに大きい外径を有し、これにより電気モータ１４をベルトスプール１２に接続する減速ベルト歯車を形成する。
【０００８】
歯車２６は、ヘリカル巻き取りばね３０を受け入れるばねケージを形成し得るよう環状キャビティを備えている。巻き取りばね３０は、歯車２６に接続された外端と、フレーム１０の壁１０ｂの開口部内に固定された円筒状ブッシュ３２に接続された内端とを有している。ブッシュ３２は、スプール１２をフレーム１０の上に回転可能に取り付けるベアリングを備えている。
【０００９】
歯車２６の反対側のその軸方向側部にて、ベルトスプール１２は、ソレノイド３８により制御される回り止め爪３６と協働し得るように回り止め歯車３４に強固に接続された軸方向端部を有している。
【００１０】
電気制御装置がプリント回路板４０上に取り付けられ、コンデンサ４２、パワーＦＥＴトランジスタ４４及びマイクロプロセッサを含む集積回路のような多数の電子構成要素を有している。プリント回路板４０は壁伸長部１０ｃに対し平行に伸び且つ該壁伸長部から僅かに隔てられている。
【００１１】
細長いカバー５０は歯車２６、ベルト２８、ピニオン２４の上に取り付けられ且つ電子制御回路の構成要素上に部分的に取り付けられ、また、フレーム１０に取り付けられている。フード５２が電気モータ１４の上に取り付けられ且つ電気モータ、電子制御装置及び減速ベルト歯車を受け入れ得るようにカバー５０により連続的な囲い物を形成し得るようにフレーム１０にも取り付けられている。別のカバー５４が、回り止め歯車３４、爪３６及びソレノイド３８により形成された係止機構の上に取り付けられている。
【００１２】
図２に図示した電子制御装置は、多数の入力部及び出力部を有するマイクロプロセッサ６０を備えている。マイクロプロセッサ６０の出力部はドライバ回路６２に接続される一方、該ドライバ回路の出力部は、パワーＦＥＴ４４ａ、４４ｂ、４４ｃ、４４ｄの制御ゲートに接続されている。パワーＦＥＴ４４ａ乃至４４ｄの各々は、ステータ１６の１つの巻線４６ａ、４６ｂ、４６ｃ、４６ｄを駆動する。電流検知レジスタＲ１、Ｒ２がステータ１６の巻線と直列に接続されている。電流検知レジスタＲ１、Ｒ２の各々は、電気モータ１４の巻線を通って流れ且つ入力ドライバ６４を通じてマイクロプロセッサ６０の一対の入力部に印加される電流の電圧を降下させる。一対のＨＡＬＬ検出器Ｈ１、Ｈ２がマイクロプロセッサ６０の相応する入力部に接続されている。ＨＡＬＬ検出器Ｈ１、Ｈ２は、ロータ２０の回転位置を検出し得るように電気モータ１４のロータ２０と関係している。ロータ２０の回転位置を検出することにより、マイクロプロセッサ６０は、一方にて電気モータ１４の整流を制御し、他方にて、ベルトスプール１２の絶対回転角度、従ってベルトスプール１２から引き出されたウェブの長さを連続的に追跡し得るようにインクリメンタルな回転ステップを計数する。マイクロプロセッサ６０の別の入力部がシートベルトリトラクターが搭載された車内に取り付けられたプリクラッシュセンサ６６に接続されている。
【００１３】
次に、図３を参照してシートベルトリトラクターの作用について説明する。図３において、線Ｓは巻き取りばね３０により恒久的に発生され且つベルト張力として現れる力を示す。このベルト張力は、ベルトスプール１２から引き出されたベルトの長さの作用である。この力は５Ｎ（ベルトが完全に引込んだとき）の最初の値から１０Ｎ以上の値（ベルトが１，０００ｍｍ以上の長さまで引き出されたとき）まで増大する。電気モータ１４により発生された全ての力は、減速ベルト歯車を介してモータ１４からベルトスプール１２に伝達されたトルクの方向に依存して、巻き取りばね３０により発生された力に加えられるか又はこの力から差し引かれる。得られるベルト張力は、シートベルトを着用する搭乗者が経験する力であり、また、ベルトウェブをベルトスプール１２上に巻き取るのに利用可能な力でもある。
【００１４】
好ましい実施の形態において、図３に線（１）で示すように、第一の比較的大きいレベルのベルト張力は、ベルトスプール１２から引き出されたベルトウェブの長さに亙って実質的に一定である。第一のレベル（１）は、ベルトウェブをスプール１２上に引き戻すために使用される。この力は、巻き取りばね３０及びモータ１４の組み合わせた力に起因し、モータ１４により発生された力は図３に線Ｍ（１）で表示されている。力Ｍ（１）は最初に、２Ｎ（ベルトウェブが完全に引込んだとき）程度であり、僅かな長さ（図３にて約３００ｍｍ）のベルトウェブが引き出された後、０まで減少し、巻き取りばね３０により発生された増大する力を補償する負の値に達するように方向を変更する。また、第二の比較的低レベルのベルト張力が図３に線（２）で示すように、ベルトスプール１２から引き出されたベルトウェブの長さに亙って実質的に一定である。搭乗者がシートベルトのバックルを留め且つ快適であるような寸法とされた後、第二のレベル（２）が使用される。この力もまた、巻き取りばね３０及びモータ１４の組み合わせた力に起因し、モータ１４により発生された力は図３に線Ｍ（２）で示してある。力Ｍ（２）は、最初に、−１Ｎ（ベルトウェブが完全に引込んだとき）程度の負の値であり、巻き取りばね３０によって発生された増大する力を補償し得るようより大きい負の値まで一定状態に増大する。第一のレベル（１）と第二のレベル（２）との間の切り換えは、モータ１４のインクリメンタルな回転ステップの計数値（ｃｏｕｎｔ）により及び現在のベルトウェブの長さを所定の閾値と比較することにより決定される、ベルトスプール１２から引き出されたベルトウェブの長さの作用としてマイクロプロセッサ６０によって制御される。
【００１５】
第三の遥かに高レベルのベルト張力（図３に図示せず）が、プリクラッシュセンサ６６により信号出力されたプリクラッシュ状態にて使用される。
停電時、巻き取りばね３０は、減速ベルト歯車の摩擦の低下により多少減少したのみである、図３の線Ｓに相応する巻き取り力を依然として、提供する。巻き取りばね３０は、全ての状態下にて、ベルトウェブをベルトスプール１２に完全に引込ませるのに十分な巻き取り力を提供する寸法とされている。
【図面の簡単な説明】
【図１】シートベルトリトラクターの断面図である。
【図２】電子制御回路のブロック図である。
【図３】ベルト力対引き出したウェブの長さの線図である。
【符号の説明】
１０ リトラクターフレーム １０ａ フレームの壁
１０ｂ フレームの壁 １０ｃ フレームの壁伸長部
１２ ベルトスプール １４ 電気駆動モータ
１６ ステータ １８ ベアリングスリーブ
２０ 外側ロータ ２２ 軸
２４ ピニオン ２６ 外歯付き歯車
２８ 歯付きベルト ３０ ヘリカル巻き取りばね
３２ 円筒状ブッシュ ３４ 回り止め歯車
３６ 回り止め爪 ３８ ソレノイド
４０ プリント回路板 ４２ コンデンサ
４４ パワーＦＥＴトランジスタ
４４ａ、４４ｂ、４４ｃ、４４ｄ パワーＦＥＴ
４６ａ、４６ｂ、４６ｃ、４６ｄ ステータの巻線
５０ 細長いカバー ５２ フード
５４ カバー ６０ マイクロプロセッサ
６２ ドライバ回路 ６４ 入力ドライバ
６６ プリクラッシュセンサ Ｒ１、Ｒ２ 電流検知レジスタ
Ｈ１、Ｈ２ ＨＡＬＬ検出器

Claims (7)

1. リトラクターフレーム（１０）と、該フレーム内に回転可能に取り付けられたベルトスプール（１２）と、電気駆動モータ（１４）と、該電気駆動モータをベルトスプールと恒久的に接続する歯付きベルト（２８）を有する減速ベルト歯車（２６、２４）と、前記フレーム（１０）と前記ベルトスプール（１２）との間に作用可能に配置され且つベルトスプールを巻き取りモーメントにて恒久的に付勢させる巻き取りばね（３０）とを備え、電気モータ（１４）が、巻き取りばね（３０）に反作用するか又は該巻き取りばねを支援し得るように制御され、
   前記ベルト歯車（２６、２４）が、共に回転し得るようにベルトスプール（１２）に接続された歯車を備え、該歯車（２６）が、ばねケージを形成し、前記巻き取りばね（３０）が、該ばねケージ内に受け入れられたヘリカルばね（３０）であり、
   前記ヘリカルばね（３０）が、前記歯車（２６）に接続された第一の端部たる、外端と、ベアリングスリーブ（３２）に接続された第二の端部たる内端とを備え、該ベアリングスリーブ（３２）が、リトラクターフレーム（１０）に固定され、且つ歯車（２６）と該歯車にベルトスプールの第一の軸方向端部上にて強固に接続された該ベルトスプール（１２）とを回転可能に取り付ける、シートベルトリトラクター。
2. 請求項１のシートベルトリトラクターにおいて、前記巻き取りばねが、前記ベルトスプールを駆動し、これと同時に、前記電気モータが不作動であるとき、前記電気モータを前記ベルト歯車を通じて連動（ｅｎｔｒａｉｎ）させる寸法とされた、シートベルトリトラクター。
3. 請求項１又は２のシートベルトリトラクターにおいて、ベルトスプールから引き出されたベルトウェブの長さが検出され、引き出されたベルトウェブの長さがベルトの装着状態とベルトの非装着状態とを判別し得るように所定の閾値と比較され、電気モータが、第一の極性の電流にて装着状態で駆動され且つ適当なベルトを装着した快適さとなるように巻き取りばねに反作用するように調節され、また、ベルトウェブをベルトスプール上に完全に引き込ませ得るように調節された第二の極性たる、反対の極性の電流により非装着状態にて駆動される、シートベルトリトラクター。
4. 請求項１乃至３の何れか１つのシートベルトリトラクターにおいて、電気モータがプリクラッシュセンサ（ｐｒｅ−ｃｒａｓｈ ｓｅｎｓｏｒ）に対する入力部を有する電子制御装置により駆動され、該電子制御装置が、シートベルトを予め緊張させ得るように最大の巻き取りモーメントにて前記電気モータを駆動する、シートベルトリトラクター。
5. 請求項１のシートベルトリトラクターにおいて、ベルトスプールをリトラクターフレーム上で選択的に係止する係止機構を備え、該係止機構が、ベルトスプールの第二の軸方向端部上に配置される、シートベルトリトラクター。
6. 請求項３のシートベルトリトラクターにおいて、巻き取りばね及び電気モータの組み合わせた力に起因するベルト張力が、ベルトの装着状態に相応するベルトスプールから引き出されたベルトウェブの長さの範囲に亙って第一の比較的低レベルにて実質的に一定である、シートベルトリトラクター。
7. 請求項３のシートベルトリトラクターにおいて、巻き取りばね及び電気モータの組み合わせた力に起因するベルト張力が、ベルトの引込み装着状態に相応するベルトスプールから引き出されたベルトウェブの長さの範囲に亙って第二の比較的高レベルにて実質的に一定である、シートベルトリトラクター。

Images