JPS602218B2 - 安全ベルト巻取装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、車両等に備え付けられる安全ベルトの巻取装
置に関するものである。

従来の車両用の安全ベルトに用いる巻取装置にあっては
、ベルト巻取用シャフトの一端に巻戻し用スプリング（
以下リターンスプリングともいう）が取付けられており
、引き出されたベルトをこのスプリングのばね力により
巻取るようにしている。

このようなりターンスプリングは、ベルトが引き出され
た状態で常に安全ベルトに張力が作用するようになって
いるため、例えば運転者が安全ベルトを締めた後平常の
運転姿勢を保持した状態で運転者に圧迫感を与えること
になる。このため、一旦安全ベルトを締めて運転姿勢を
保持した状態では前記リターンスプリングによる安全ベ
ルトへの張力を一時的に緩和する（以下レデュースとも
いう）機構を備えた安全ベルト巻取装置が必要になる。
本発明は前記要請に応えるためになされたものであり、
安全ベルトの巻取りを主としてモータ駆動により行なう
ことによって、運転者の運転姿勢に応じて常に最適な状
態で安全ベルトの張力（以下テンションともいう）を保
持すると共に、それに加えて緊急時にベルトに瞬間的に
強い張力を与えることができる安全ベルト巻取装置を提
供することを目的とするものである。

以下実施例により本発明を具体的に説明する。

第１図は本発明安全ベルト巻取装置の一実施例を示す概
略分解斜視図であり、第２図は同組立側面図である。同
図において１は断面コ字状を成すフレ−ムであり適宜の
手段により車床又はシートに固定されるものである。こ
のフレーム１の両側板ＩＡ，ＩＢ間には挿入孔ＩＣを介
してシャフト２が回転自在に支持されており、このシャ
フト２には安全ベルト３の一端が止着されて巻取り可能
になっている。この結果、矢印×方向がベルト引出し時
回転方向、逆方向Ｙが巻取り時回転方向となる。又、シ
ャフト２は一方の側板ＩＡの外方（図示左方）に向って
突出しており、突出先端部には後述するシャフト駆動ギ
ャを固定するための方形状の豚合突部２Ａと後述するサ
ブスプリングの一端を止着するための溝２Ｂが設けられ
ている。更に上記側板ＩＡの斜め下方には後述する駆動
ギャの勅部を挿適するための挿通孔４Ｂが設けられてい
る。又、この側板ＩＡにはシャフト２の挿入孔４Ａ、後
述するギャ保持プレート取付用の取付孔４Ｃ，４Ｃが設
けられている。５はギヤ保持プレートであり、断面凸形
状を成し、両端部に取付孔５Ｃ，５Ｃが設けられている
と共に、中間部盛り上り部には後述する減速ギャ保持用
の孔５Ａ，５Ｂが設けられている。

そして、このギャ保持プレート５は両端の取付孔５Ｃ，
５Ｃを介して前記フレーム側板ＩＡの取付孔４Ｃ，４Ｃ
にねじ止め等の適宜手段によって取付けられている。前
記フレーム側板ＩＡの挿通孔４Ｂには駆動ギャ６の鞠部
６Ａが回転自在に挿通され、この鞠部６Ａには固着孔が
設けられており、この固着孔にはコ字状フレームーの内
庭面に取付けられるモー夕７の回転軸７Ａが挿通固定さ
れている。このモータ７はリード線７８を介して詳細を
後述する制御回路ブロック１２に接続されている。前記
ギャ保持プレート５には減速ギャ機構８が取付けられて
いる。この減速ギャ機構８は、前記駆動ギャ６の歯部６
Ｂに噛合する第１減速ギャ８Ａと、この第１減速ギャ８
Ａに同軸的に固着された第２減速ギャ８Ｂと、この第２
減速ギャ８Ｂに噛合する第３減速ギャ８Ｃと、この第３
減速ギヤ８Ｃに同軸的に固着された第４減速ギャ８０と
、前記第１及び第２の減速ギャを保持プレート５の取付
孔５Ｂに回動自在に取付けた回袴ピン８８と、前記第３
、第４の減速ギャを保持プレート５の取付孔５Ａに回動
自在に取付けた回敷ピン８Ｆと、両回動ピン８Ｅ，８Ｆ
を回動自在に連結した連結プレート８Ｇとによって構成
されている。１０はフレーム側板ＩＡの挿通孔４Ａから
外方に突出するシャフト２の先端部の溝２８に一端が止
着されるサブスプリングであり、このサブスプリング１
０の他端はその外方に配置されるスプリングカバー１１
の内面に止着されている。

このスプリングカバー１１はカップ状を成し、サプスプ
リングをカバーした状態でフレーム側板ＩＡの側面に適
宜手段によって固定されるようになっており、その中心
部に形成された挿通孔１１Ａからシャフト２の先端が突
出している。このシャフト２の突出先端部の競合突部２
Ａには鉄合孔９Ａを介してシャフト駆動ギャ９が俄合さ
れており、このシャフト駆動ギャ９は前記減速機構８の
第４の減速ギャ８Ｄに噛合している。又、前記フレーム
側板ＩＢから外方（図示右側）に突出するシャフト２の
先端にはパルサー２０が固着されている。このパルサー
２川ま例えば第３図に示すようにベルト巻取用シャフト
２に固着される円板状の基板（例えばェポキシ樹脂）２
０Ａの表面に導電箔パターン（例えば銅箔）２０８を付
着したものであり、この銅箔は内周部の円形接地部２１
Ｅ、これに連結されて放射状に外周に延びる中間部２１
Ａ、更に中間部から段差部を介して延在する外延部２１
Ｂの領域を有し、各領域に対応する位置に例えばフレー
ム１に固定される接点Ｅ，Ａ，Ｂが配置されている（第
２図、第３図参照）。尚、各接点からは図示しないリー
ド線が延びており、そのリード線の先端は前記制御回路
ブロック１２に接続されている。このパルサー２０と接
点Ｅ，Ａ，Ｂとによってシャフト回転方向検出部村が構
成される。尚、フレーム側板ＩＢの外方には車両の衝突
時等の緊急時に動作する慣性感応装置（以下Ｇセンサー
ともいう）２２が取付けられている。このＧセンサー２
２は例えば振り子の変位によってスイッチを閉じて電気
信号を制御回路へ送出するようになっている。次に、第
４図を参照して前記制御回路ブロック１２の内容を説明
する。この制御回路ブロック１２は前記バルサー２０の
各接点出力パルサーＡ、パルサーＢを入力してその位相
を検知する位相検知回路１３と、パルサーＡ出力と位相
検知回路１３の２出力Ｃ，Ｄをゲートしてそれぞれ２つ
の出力Ｅ，Ｆを発生する２個のアンドゲートＡＮＤ，，
ＡＮＤ２と巻取側（Ｗ）パルス処理回路１４Ａ、引出し
側（Ｄ）パルス処理回路１４Ｂと、Ｄパルス処理回路１
４Ｂの出力にタイムラグを持たせるタイムラグ回路１５
と、このタイムラグ回路１５の出力を記憶する第１の記
憶回路１６と、Ｄパルス処理回路１４Ｂの出力を反転す
るィンバータＩＮ，と、前記安全ベルト３の先端に設け
られた図示しないトングとバックルとの係合状態によっ
て動作するバックルスイッチＳＷ・の出力信号が変化す
る毎にパルスを出力する遷移検出回路１７と、この遷移
検出回路１７の出力を記憶する第２の記憶回路１８と、
この第２の記憶回路１８、前記第１の記憶回路１６、Ｗ
パルス処理回路１４Ａの各出力を３入力とするオアゲー
トＯＲ，と、このオアゲ−トＯＲ，、前記ィンバータ肘
，の各出力を２入力とするアンドゲートＡＮＤ３と、こ
のアンドゲートＡＮＤ３の出力によって制御されて前記
モータ７を駆動する第１の駆動用トランジスタＴｒ，と
、前記バックルスイッチＳＷ，からの出力信号日と前記
Ｇセンサー２２が動作したときの出力Ｍとを２入力とす
るアンゲートＡＮＤ４と、このアンドゲートＡＮＤ４の
出力によって制御されて前記モータ７を駆動する第２の
駆動用トランジスタＴらと、第１の駆動用トランジスタ
Ｔりこ流れる電流を制限する電流制限回路１９とによっ
て構成されている。ここで、電流制限回路１９を設けた
のは、通常の安全ベルト巻取り時にはモータ７の回転を
比較的に低速にするために第１の駆動用トランジスタＴ
て，に流す電流１，を制限するものであり、これに対し
て緊急巻取り時には高いテンションを安全ベルトに加え
なければならないため、第２の駆動用トランジスタＴｒ
２１こ流れる電流１２が大きくなるようにしている。電
源＋ＶとしてはＤＣ１２Ｖ又は２４Ｖ程度のバツテリ電
源が使われる。尚、前記各記憶回路１６，１８は共にＷ
側パルス処理回路１４Ａの出力が「Ｈ」レベルから「Ｌ
」レベルに立下る瞬間にクリアされるようになっている
。前記位相検知回路１３は例えば第５図に示すように前
記パルサー２０用の接点Ａ，Ｂからの出力を反転するイ
ンバータＩＮ２，ＩＮ３とＤ型フリツプフロップＦＦ，
とによって構成されている。

そして、前述のパルサー２０と接点Ｅ，Ａ，Ｂが第６図
のような関係にあるとき、時計方向（ＣＷ）の回転時に
は第７図ａに示すような各出力Ａ，Ｂ，Ａ，Ｂ，Ｑが得
られ巻取り方向回転（Ｗｉ肘ｉ増、Ｗ）を検知し、反時
計方向（ＣＣＷ）の回転時に第７図ｂに示すような出力
が得られ引出し方向の回転（Ｄｒａｗｅｒ、０）を検知
するようになっている。前記遷移検出回路１７は例えば
第８図に示すように電源ＶｃｃとバックルスイッチＳＷ
，の出力日とを２入力とする第１の排他論理ゲートＥＸ
ＯＲ，と、電源Ｖｃｃと第１の排他論理ゲートＥＸＯＲ
，の出力１を時定数回路（抵抗ＲｏとコンデンサＣｏと
からなる）を介して得られた出力Ｊとを２入力とする第
２の排他論理ゲートＥＸＯＲ２と、この第２の排他論理
ゲートＥＸＯＲ２の出力Ｋと前記バックルスイッチＳＷ
，の出力日とを２入力とする第３の排他論理ゲートＥＸ
ＯＲ３とによって構成されており、バックルスイッチＳ
Ｗ，の信号日が変化する毎に第９図に示すような所定幅
Ｔをもつパルス状出力Ｌを発生する。この所定幅Ｔは時
定数回路の設定の仕方によって任意に調整できるもので
ある。次に第１０図の制御動作トルクの説明図をも参照
して前記構成装置の作用を説明する。先ず、ベルト３の
引出し時にはモータ７は空転しサブスプリング（サブＳ
ＰＣ）１０が巻き込まれる。

このときベルト引出抵抗はモータ空転時負荷とサブスプ
リング１０を巻くときのトルク（例えば３〜４ｋ９・肋
）を加算したものとなるのでサブスプリング１０のテン
ションを弱く設定しておけばベルト引出し‘ま容易に行
なえる（第１０図の１の状態）。このとき、バルサー２
川ま時計方向（ＣＷ）に回転することになるのでパルサ
Ａ出力が先に発生し、その後一部ラップした状態でパル
サＢ出力が生ずる（第７図２の状態）ので、第４図に示
した制御回路１２内の位相検知回路１３はＣ＝「Ｈ」、
０＝「Ｌ」の出力を発生するのでアンドゲートＡＮＤ２
のパルス出力ＦによってＤ側パルス処理回路１４８が動
作し「Ｈ」レベル出力を発生する。この「Ｈ」レベル出
力はィンバータＩＮ，によって「Ｌ」レベルに反転され
るのでトランジスタＴｒ，を制御するアンドゲートＡＮ
Ｄ３の出力Ｇは「Ｌ」レベルとなり、このトランジスタ
Ｔｒ，を「オフ」にするのでモータ７が回転駆動される
ことなく、空転状態を維持することになる。次に乗員が
安全ベルト３を所望の長さ引出した段階で図示しないバ
ックルにトングを係合するとバックルスイッチＳＷ，が
「オン」となり、この瞬間に遷移検出回路１７から第９
図に示すようなパルス状出力Ｌが発生し、これが第２の
記憶回路Ｉ８に記憶されるため、記憶出力（「Ｈ」レベ
ル）がオアゲートＯＲ，に入力され、オアゲートＯＲ，
の出力が「Ｈ」レベルとなる。そして、一旦バックルに
トングが係合された段階で乗員が安全ベルト３から手を
離すと安全ベルトに緩み（スラック）が生ずることにな
る。この段階でベルト巻敬用シャフト２がベルト巻取方
向に回転し始めるので、前記パルサ−２０もベルト巻取
方向に回転し、第７図ｂのＡ，Ｂに示すようなパルス出
力を発生する。この結果、位相検知回路１３の出力はＣ
＝「Ｌ」、Ｄ＝「Ｈ」となり、アンゲートＡＮＤ，から
パルス状出力Ｅが発生しＷ側パルス処理回路１４Ａから
「Ｈ」レベル出力が発生する。一方○側パルス処理回路
１４Ｂの出力は「Ｌ」レベルに立下り、この立下り状態
がタイムラグ回路１５を介して第１の記憶回路１６に記
憶される。このときオアゲートＯＲ，の出力は「Ｈ」レ
ベルとなっており、かつインバータＩＮ，の出力が「Ｈ
」レベルであるためアンドゲートＡＮＤ３の出力Ｇが「
Ｈ」レベルとなりトランジスタＴｒ，が導適するのでモ
ータ７が回転駆動される。モータ７の回転により安全ベ
ルト３のスラックが迅速に吸収されることになる（第１
０図２の状態）。スラックが吸収されて安全ベルト３が
乗員にフィットした状態（ベルト装着完了状態）となる
とＷ側パルス処理回路１４Ａがオフになり、その出力が
「Ｈ」から「Ｌ」に立下るので第１及び第２の記憶回路
１６，１８がクリアされ、アンドゲートＡＮＤ３のゲー
トを閉じるのでモータ駆動が停止される（第１０図４の
状態）。

ここで安全ベルト３が引出された後、仮にバックルにト
ングが孫合されずに放置された状態でサブスプリング１
０のトルクと安全ベルト３のフリクション、重量が平衡
し、ベルトが巻込まれなかったときでも前記Ｄ側パルス
処理回路１４８の状態を記憶する第１の記憶回路１６の
出力が「Ｈ」レベルとなっているのでモータ７が回転駆
動され安全ベルト３の巻取りが行なわれ格納される。こ
のとき、少しでもサブスプリング１０の力によってベル
トの巻込みが行なわれればＷ側パルス処理回路１４Ａが
出力を発生するので前記タイムラグ回路１５の動作に関
係なくベルトの巻込みが行なわれる。安全ベルトの装着
が完了した段階で乗員が前傾姿勢等をとったときには安
全ベルト３が引出されるので前述のようにモータ７が空
転し、乗員が元の位置に復帰したときにはサプスプリン
グ１０の力によってベルトの巻込みが行なわれ、Ｗ側パ
ルス処理回路１４Ａからのパルス出力が生じモータ７が
回転駆動されてベルト３に生じたスラック分が吸収され
る。

即ち、スラック分の吸収はサプスプリング１０とモータ
７の各トルクを加算した大きなトルクで行なわれる（第
１０図５及び６の状態）。スラックが十分に吸収される
とＷ側パルス処理回路１４Ａがオフになり、その出力が
「Ｈ」から「Ｌ」に立下るため、第１、第２の記憶回路
１６，１８がクリアされモータがロックする。装着状態
から離脱するためにバックルを解放すると、バックルス
イッチＳＷ，の出力によって遷移検出回路１７からパル
ス状の出力Ｌが生じ、第２の記憶回路１８から「Ｈ」レ
ベル出力が生じ、このとき○側パルス処理回路１４Ｂの
出力は「Ｌ」レベルとなっているのでアンドゲートＡＮ
Ｄ３が開き、モータ７が回転駆動されて安全ベルト３が
大きなトルクで巻込まれる。このとき、安全ベルト３が
シート等に引掛かったような場合にはＷ側パルス処理回
路１４Ａの出力が「Ｌ」レベルに立下ることになるので
モータ７の駆動が停止される。安全ベルト３の引掛かり
の原因が取除かれると先ずサブスプリング１０によって
安全ベルト３が巻込まれるのでＷ側パルス処理回路１４
Ａの出力が「Ｈ」レベルとなりモータ７が回転し、前述
のようにしてベルトが格納される（第１０図７の状態）
。安全ベルト３の格納が完了し、ベルトの動きが止まる
とＷ側パルス処理回路１４Ａの出力が「Ｈ」から「Ｌ」
に立下るのでモータ７の駆動が停止され、ベルト非使用
状態となる（第１０図８，９の状態）。

次に、乗員が安全ベルト３を装着した状態で車両が衝突
事故を起した場合等の緊急時にあってはこの瞬間にＧセ
ンサー２２が動作して信号Ｍを出力するので制御回路１
２内のアンドゲートＡＮＤ４から出力が発生し第２の駆
動用トランジスタＴｒ２が導通し大電流１２が流れる。

このためモ−夕７がベルト巻取り方向に高速回転し安全
ベルト３のテンションを高める。このときのトルクは例
えば４５ｋ９・柳程度に設定されている（第１０図１０
の状態）。このとき、第１の駆動用トランジスタＴｒ，
も導適しているときにはモータ７に流れる電流は１，十
１２となるのでさらにトルクは高まることになる。以上
の動作は瞬間的に行なわれるので乗員の安全は確保され
る。一般に衝突事故発生後に車両が停止するとＧセンサ
ー２２が元の状態に復帰（リセット）するので、乗員は
バックルからトングを外すことにより容易に離脱するこ
とができるが、Ｇセンサー２２が元の状態に復帰しない
場合を考えてバックルスイッチＳＷ，の信号経路又はＧ
センサー２２からの信号経路のいずれかにリセット用ボ
タンを取付けておけば使用の際にトラブルが生ずること
はない。以上の動作説明において、安全ベルトを装着す
るためにベルトを引出し、バックルにトングを係合する
迄に若干の時間を要した場合（つまり、ベルト引出しが
完了して所定時間経過したとき）には第１の記憶回路１
６の出力が「Ｈ」レベルとなってモータ７が駆動されベ
ルト巻込み動作が行なわれるが、巻込みを開始して所定
時間（即ちＷ側パルス処理回路１４Ａの動作設定時間）
後に、このＷ側パルス処理回路１４Ａの出力が「Ｈ」か
ら「Ｌ」に立下るのでモータ７は空転状態となり、以後
の引出し動作には何ら影響を与えない。

尚、前記実施例においては安全ベルトを装着した状態で
ベルトにスラツクが生じたときには、これをサブスプリ
ングのトルクと、モータの回転トルクとを加えたトルク
で吸収するようにしたが、このような高トルクでのスラ
ック吸収モードが乗員に不快感を与えるような場合には
、例えばバックルスイッチによってモータ回転信号をゲ
ートしてベルト装着状態ではモータ７を回転駆動しない
ような構成としてもよい。又、前記制御回路１２内のモ
ータ駆動系の構成を第１１図のようにしてもよい。

即ち、モータ７を接地側に配置して電源＋Ｖとの間に電
流制限回路１９と第１の駆動用トランジスタＴｒ，を直
列接続すると共に、第２の駆動用トランジスタＴｒ２の
ェミツタをモータ７側に接続し、コレクタをＤＣ−ＤＣ
コンバータ２３の出力電源＋Ｖ，側に接続する。このＤ
Ｃ−ＤＣコンバータ２３は電源十Ｖ（例えば１２Ｖ）を
昇圧して出力するものであり、コンデンサＣｏによって
安定化されている。この結果第２の駆動用トランジスタ
Ｔｒ２には第１の駆動用トランジスタＴｒ，に流れる電
流１，よりも大きな電流１２を流すことができ、目的を
達成できる。以上詳述した本発明によれば安全ベルトの
装着時にはサブスプリングの弱いテンションのみをベル
トに与えるだけなので乗員はベルトによる圧迫力を感じ
ることなく快適な運転を行なうことができると共に、緊
急時には高トルクのテンションを与えて乗員の安全を図
ることができる。また、安全ベルトの巻取りを主として
モータによって行なうことができるので動作の迅速化が
図れ、操作性に優れたものとなる。更に、制御回路はパ
ルサーの回転時出力とバックルスイッチの動作出力だけ
で動作させるようにしているので回路構成が簡単であり
、動作が単純なので回路設計も容易である。また、モー
外ま空転状態と正回転状態だけを利用するため低価格の
製品を使用することができ、全体としても装置の低価格
化を達成できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の一実施例を示す分解斜視図、第２
図は同要部組立側面図、第３図は同実施例に用いられる
パルサーの正面図、第４図は同実施例における制御回路
の一例を示すブロック図、第５図は同制御回路に用いら
れる位相検知回路の一例を示すブロック図、第６図はパ
ルサーと薮点との関係を示す説明図、第７図ａ，ｂは位
相検知回路の動作説明のためのタイムチャート、第８図
は前記制御回路に用いられる遷移検出回路の一例を示す
回路図、第９図はその動作説明のためのタイムチャート
、第１０図は実施例装置の作用説明のための動作トルク
を示すものであり、第１１図は本発明の制御回路の一部
の変形例を示すものである。 １・・・・・・コ字状フレーム、ＩＡ，ＩＢ・・・・・
・側板、２・・・・・・シャフト、３・・・・・・安全
ベルト、７・・・・・・モ−夕、８・・・・・・減速機
構、１０・・・・・・サプスプリング、１２・・・・・
・制御回路ブロック、１３・・・・・・位相検知回路、
１４Ａ，１４Ｂ・・・・・・パルス処理回路、１５・・
・…タイムラグ回路、１６，１８・・・・・・記憶回路
、１７・・・・・・遷移検出回路、１９・・・・・・電
流制限回路、２０・…・・パルサー、２２・・・・・・
慣性感応装置、ＳＷ．・・・…／ゞツクルスイツチ。 第１図 第２図 第３図 第５図 第６図 第７図 第４図 第８図 第９図 第１０図 第１１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ コ字状フレームの両側板間に介設したベルト巻取用
   シヤフトに一端が止着された安全ベルトを引出し及び巻
   取り自在に格納すると共に、引出された安全ベルトをバ
   ツクルとトングとの係合により装着して使用する安全ベ
   ルト巻取装置において、前記フレーム側板に取付けられ
   たモータと、該モータの回転を減速して前記ベルト巻取
   用シヤフトに伝達する減速機構と、前記ベルト巻取用シ
   ヤフトに比較的弱い巻込力を与えるサブスプリングと、
   前記ベルト巻取用シヤフトのベルト引出し方向の回転と
   ベルト巻取り方向の回転とを検出しそれぞれ異なる信号
   を発生するシヤフト回転方向検出部材と、前記バツクル
   とトングとの係合状態を検出して信号を発生するバツク
   ルスイツチと、車両の緊急時に検出信号を発生する慣性
   感応装置と、少なくとも前記シヤフト回転方向検出部材
   からベルト引出し方向回転信号が出力されたとき及び前
   記バツクルスイツチから係合状態信号が発生しかつ前記
   シヤフト回転方向検出部材からいずれの信号も発生しな
   いときは前記モータを空転状態とし、前記バツクルスイ
   ツチからの係合状態信号がなくかつ前記シヤフト回転方
   向検出部材からベルト巻取り方向回転信号が出力された
   ときにはベルト巻取り方向にモータを回転駆動させると
   共に、バツクルスイツチからの信号と慣性感応装置から
   の信号とが入力されたときにはモータを巻取り方向に高
   速回転させるような制御を行なう制御回路とを設けたこ
   とを特徴とする安全ベルト巻取装置。