JPWO2006043590A1 - シートベルト用リトラクタとその制御方法およびシートベルト装置 - Google Patents

シートベルト用リトラクタとその制御方法およびシートベルト装置 Download PDF

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Abstract

シートベルト用リトラクタ100は、動力発生手段110に駆動信号が入力されていないことを検出する停止状態検出手段118と、動力発生手段110がウェビング302の引出し方向に回転していることを検出する引出し方向回転検出手段119と、を備え、制御手段200は、動力発生手段110に駆動信号が入力されていないことを停止状態検出手段118が検出し、且つ、動力発生手段110がウェビング302の引出し方向に回転していることを引出し方向回転検出手段119が検出したとき、動力発生手段110をウェビング302の引出し方向に回転させるように駆動制御する。

Description

本発明は、シートベルト用リトラクタとその制御方法およびシートベルト装置に関し、より詳細には、シートベルトを抵抗なく引き出せるようにして容易に装着することができるシートベルト用リトラクタとその制御方法およびシートベルト装置に関する。
従来のシートベルト装置としては、必要時に電動モータによってスピンドルを回転させてウェビングを巻き取り、乗員を座席に拘束するようにしたものが知られている(例えば、特許文献1参照。)。また、従来のシートベルト装置では、リトラクタ内にクラッチが設けられており、乗員が乗車時にウェビングを引き出して装着する際に通常は予めクラッチは解除されており、ウェビング引出しの抵抗は低減された状態にある。
特開2001−163185号公報
ところで、特許文献1に開示されているような電動モータを備えたシートベルト装置において、ウェビングの引出し速度や引出しのタイミングなどによって上手くクラッチが解除されず、ウェビングの引出し抵抗が大きくなる場合があり、快適なシートベルト操作環境を得る上で改善の余地があった。
本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、乗員によるウェビングの引出し時に、何らかの不具合によってクラッチの解除がなされていない場合、強制的にクラッチを解除して引出し抵抗のないウェビングの引出しを可能とするシートベルト用リトラクタとその制御方法およびシートベルト装置を提供することにある。
本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
(1) ウェビングを巻回するスピンドルと、
該スピンドルを所望の方向に回転させる動力を発生する動力発生手段と、
該動力発生手段が前記スピンドルを前記ウェビングの巻取り方向に回転させる前記動力を発生した時に、前記動力発生手段の動力を前記スピンドルに伝達可能にし、前記動力発生手段が前記スピンドルを前記巻取り方向に回転させる前記動力と逆方向の動力を発生した時に、前記動力発生手段の前記動力を前記スピンドルに伝達不可能にする動力伝達手段と、
前記動力発生手段を駆動制御する制御手段と、を備えたシートベルト用リトラクタであって、
前記動力発生手段に駆動信号が入力されていないことを検出する停止状態検出手段と、 前記動力発生手段が前記ウェビングの引出し方向に回転していることを検出する引出し方向回転検出手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記動力発生手段に駆動信号が入力されていないことを前記停止状態検出手段が検出し、且つ、前記動力発生手段が前記ウェビングの引出し方向に回転していることを前記引出し方向回転検出手段が検出したとき、前記動力発生手段を前記ウェビングの引出し方向に回転させるように駆動制御することを特徴とするシートベルト用リトラクタ。
(2) 前記動力発生手段は電動モータであり、
前記停止状態検出手段と前記引出し方向回転検出手段は、前記電動モータの起電圧を測定することで検出を行うことを特徴とする(1)に記載のシートベルト用リトラクタ。
(3) 前記スピンドルの回転加速度が前記ウェビングの引出し方向で所定値以上であるか、あるいは車両の減速度が所定値以上のとき、前記ウェビングの引出し方向の前記スピンドルの回転を停止して前記ウェビングの引出しを防止する引出し防止手段と、
前記スピンドルに常時前記ウェビングを巻き取る方向の回転力を付与する巻取りばねとをさらに有することを特徴とする(1)または(2)に記載のシートベルト用リトラクタ。
(4) (1)に記載のシートベルト用リトラクタを備えたことを特徴とするシートベルト装置。
(5) ウェビングを巻回するスピンドルと、該スピンドルを所望の方向に回転させる動力を発生する動力発生手段と、該動力発生手段が前記スピンドルを前記ウェビングの巻取り方向に回転させる前記動力を発生した時に、前記動力発生手段の動力を前記スピンドルに伝達可能にし、前記動力発生手段が前記スピンドルを前記巻取り方向に回転させる前記動力と逆方向の動力を発生した時に、前記動力発生手段の前記動力を前記スピンドルに伝達不可能にする動力伝達手段と、を備えたシートベルト用リトラクタの制御方法であって、
前記スピンドルが前記ウェビングの引出し方向に回転するとき、前記動力伝達手段による前記スピンドルと前記動力発生手段との連結が解除されているかどうかを判断し、
前記動力伝達手段による前記連結が解除されていないと判断されたとき、前記動力発生手段を前記ウェビングの引出し方向に回転させるように駆動制御することを特徴とするシートベルト用リトラクタの制御方法。
(6) 前記動力発生手段に駆動信号が入力されていないことを検出し、且つ、前記動力発生手段が前記ウェビングの引出し方向に回転していることを検出した時、前記動力伝達手段による前記連結が解除されていないと判断することを特徴とする(5)に記載のシートベルト用リトラクタの制御方法。
本発明のシートベルト用リトラクタとその制御方法およびシートベルト装置によれば、乗員がシートベルトを装着するために手動操作によりウェビングを引き出す際、通常は直前のシートベルト操作時に動力発生手段がウェビングの引出し方向に回転して予めクラッチ解除が行われているはずであるが、何らかの不具合により動力伝達手段に内蔵されたクラッチが作動しておらず、動力発生手段とスピンドルとの連結が解除されていない場合、動力発生手段をウェビングの引出し方向に回転させて確実にクラッチを解除することができる。また、これによって、乗員は余分な引出し抵抗を感じることなく容易にウェビングを引き出して装着することができ、違和感のない快適なシートベルト操作環境が得られる。
本発明のシートベルト装置の概略構成図である。 図1におけるシートベルト用リトラクタの概略構成図である。 シートベルト用リトラクタの基本制御フローチャートである。 初期パラメータセットのフローチャートである。 格納原点セット駆動のフローチャートである。 停止検知のフローチャートである。 クラッチ解除のフローチャートである。 引出し検知のフローチャートである。 タイマ割り込みのフローチャートである。 衝突予知制御のフローチャートである。 装着初期制御のフローチャートである。 格納制御のフローチャートである。 装着前制御のフローチャートである。 巻き取り可否検知のフローチャートである。 装着中制御のフローチャートである。 動力伝達手段の縦断面図であり、(A)はクラッチ係合状態を示し、(B)はクラッチ解除状態を示す図である。
符号の説明
1 シートベルト装置
2 乗員
3 車両
100 シートベルト用リトラクタ
101 フレーム
102 引出し防止手段
103 スピンドル
104 動力伝達手段
110 電動モータ(動力発生手段)
111 巻取りばね
118 電動モータ停止状態検出手段
119 電動モータ引出し方向回転検出手段
150 クラッチ
200 制御手段
201 回転手段(駆動回路)
301 座席
302 ウェビング
以下、本発明に係るシートベルト用リトラクタとその制御方法およびシートベルト装置の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図1は本発明の実施形態であるシートベルト装置の概略構成図、図2は図1におけるシートベルト用リトラクタの概略構成図、図3から図15はシートベルト用リトラクタの制御フローチャート、図16は動力伝達手段の縦断面図であり、(A)はクラッチ係合状態を示し、(B)はクラッチ解除状態を示している。
図1に示すように、シートベルト装置1は乗員2を座席301に拘束するウェビング302の一端側が固着された本発明のシートベルト用リトラクタ100、ウェビング302を乗員の肩近傍で折り返すスルーアンカ303、ウェビング302を挿通して腰部に配置されるバックル304と係合するタングプレート305、ウェビング302の他端部を車体に固定するアンカープレート306、バックル304に内蔵されてウェビング装着を検出するバックルスイッチ307を含んで構成される。
図2に示すように、本考案のシートベルト用リトラクタ100はフレーム101を備えている。このフレーム101にはウェビング302を巻回するスピンドル103と、スピンドル103の左端側で結合して、スピンドル103の回転中心軸となるスピンドルシャフト103aが回転自在に設けられる。スピンドルシャフト103aの右端側にはウェビング302の引き出しをロックする引出し防止手段102が設けられている。引出し防止手段102は従来公知のものであり、車両3に所定値以上の減速度が作用したときウェビング302の引き出しをロックするVSI動作と、ウェビング302が所定値以上の加速度で引き出されたときにウェビング302の引き出しをロックするWSI動作とを備えている。引出し防止手段102は、ウェビング引き出しロック状態でも、本発明の動力発生手段である電動モータ110によるウェビング302の巻き取りが可能に構成されている。
スピンドル103は、必要時、動力伝達手段104を介して電動モータ110によって駆動されてウェビング巻取り方向に回転する。また、スピンドル103は、巻取りばね111に連結されており、ウェビング302の巻取り方向の回転力が常に付加されている。
シートベルト用リトラクタ100は、電動モータ110を制御する制御手段200を備えており、電動モータ110は、制御手段200内の後述する駆動回路201からの指令に基づいて正逆方向に回転可能な、例えば直流モータである。また、電動モータ110には、電動モータ110に駆動回路201から駆動信号が入力されていないことを検出する電動モータ停止状態検出手段(停止状態検出手段)118と、および電動モータ110が回転させられるときに発生する起電力によって電動モータ110がウェビング302の引出し方向に回転していることを検出する電動モータ引出し方向回転検出手段(引出し方向回転検出手段)119とが連結されている。
動力伝達手段104は、スピンドルシャフト103aに固定されたスピンドル側プーリ115と、電動モータ110の回転軸110aに固定されたモータ側プーリ106と、両プーリ間に配置されたタイミングベルト107と、スピンドル側プーリ115内に内蔵された後述するクラッチ150(図16参照。)とを有する。そして、電動モータ110がウェビング302の巻取り方向に回転するとスピンドル側プーリ115内に内蔵されたクラッチ150が係合し、電動モータ110の動力をスピンドル103に伝達して回転させ、ウェビング302を巻き取る。また、電動モータ110がウェビング302の引出し方向に回転すると、クラッチの係合が解除され、電動モータの動力をスピンドル103に伝達不可能としている。
また、スピンドルシャフト103aにはN極、S極が交互に形成された磁化ディスク116が固定され、更に、フレーム101には磁界検出手段117が固定されており、スピンドルシャフト103aの回転と共に変化する磁化ディスク116の磁界を磁界検出手段117で検出することによって、スピンドルシャフト103aの回転方向および回転数(回転角度)が検出され、該検出信号は制御手段200に伝達される。
具体的には、スピンドルシャフト103aに設けられた磁化ディスク116と、互いに1/4周期位相がずれた出力を発生するように配置された2つのホールセンサ(図示せず)とによってスピンドル103の回転を検出して、2相のパルス列φ1およびφ2を発生し、回転方向および回転数(回転角度)を制御手段200に伝える。パルス列φ1およびφ2は制御手段200の入出力インターフェース(図示せず)内のアップダウンカウンタ(図示せず)によってデジタル値化され、ウェビング302の引出し量に応じた出力に変換される。
本発明のシートベルト装着有無検出手段であるバックルスイッチ307はバックル304内に内蔵され、シートベルト302装着の有無を検出し、装着の有無に応じた信号を制御手段200に供給する。危険状態検出手段120は、車両3の前方および/あるいは車両3の後方および/あるいは車両3の側方の障害物(図示せず)との衝突可能性を判断する検出手段であり、距離センサ(図示せず)により障害物との距離を検出し、その距離の時間的変化から求められる相対速度と、障害物までの距離から衝突までの時間を計算し、その時間が所定時間以下なら危険状態にあると判断し、危険状態に応じた信号を制御手段200に供給する。
制御手段200は、例えば、制御プログラムを実行するCPU、処理データを記憶するRAM、プログラム等を記憶したROM、内蔵タイマ、信号変換等を行う入出力インターフェース等を備えるマイクロコントローラ(図示せず)と、マイクロコントローラからの出力に応じて電動モータ110を駆動する駆動回路201から構成される。入出力インターフェースはバックルスイッチ307および危険状態検出手段120からの信号に応じて、それぞれベルト装着フラグおよび危険フラグを図示しないフラグレジスタ(あるいはRAM)に設定する。また、CPUは入出力インターフェースを介してウェビング引出し量を監視し、フラグレジスタに各種のフラグを設定する。
例えば、周期的に監視されるウェビング引出し量から、前回監視時の前回値と今回監視時の今回値との差から、ウェビング302の引き出しを示す引出しフラグ、あるいはウェビング302の巻き取りを示す巻き取りフラグ、あるいはウェビング302が引き出しおよび巻き取りが行われてない停止フラグ等を、フラグレジスタに設定する。制御手段200は各種フラグを参照することによって、ウェビング302の引き出し、巻き取り、停止、シートベルト装着の有無、危険状態の有無等を判別可能である。制御手段200は、これらの情報に基づいて、電動モータ110の制御を行う。
次に、制御手段200によるシートベルト用リトラクタ100の制御について図3から図15に示すフローチャートに基づいて詳細に説明する。
制御手段200は車両3のバッテリラインから電源供給を受ける。図3に示す基本制御フローは、本発明のリトラクタ100を車両3に組み付けるとき、或いは修理など、制御手段200をバッテリラインに接続したときに実行される。したがって、初期パラメータセットS1およびタイマ割り込み許可S3は、通常は行われず、初期の車両組み付け時、あるいは修理などでバッテリを外し再度取り付けたときにのみ行われる。
初期パラメータセットS1は、初期パラメータをセットする制御であり、図4に示すように、ベルト動作に関わる各種状態フラグをクリア(S51)し、次に故障フラグをクリア(S53)し、次に各種閾値をそれぞれ所定の値にセット(S55)し、次に格納原点をセットするための格納原点セット駆動(S57)を行う。
格納原点セット駆動(S57)は、図5に示すように、まず、PWMデューティ比を乗員
2の肩部における力が10N相当となるように電動モータ110の駆動力をセット(S101)し、次に巻き取り駆動信号をON(S103)してモータを所定の巻取り力で巻き取り駆動する。そして駆動部のディレイ時間を考慮して、例えば、200msの所定時間経過後(S105)、後述の停止検知(S107)(図6)を行う。次に停止フラグがセットされているかどうかが判断され(S109)、セットされていない場合(S109:No)は停止検知(S107)の前に戻り、セットされている場合(S109:Yes)はモータの駆動を停止(S111)し、後述のクラッチ解除(S113)(図7)を行ってクラッチを解除し、その位置の回転センサにより検知されたスピンドル103の回転量を格納原点として格納原点セット(S115)を行ってリターンする。
図3に戻り、次にタイマ割り込みを許可する(S3)。例えば、タイマ割り込み時間を20msとし、20ms毎に割り込みが入り、図9に示す処理が行われる。まず、ドアの開閉検知(S151)が行われる。ここでは、ドア開閉検知カウンタが所定回数に達するまでのドア閉の検知が何回行われたかにより、ドアの開閉検知を行い、所定のフラグをセットする。次に、シートベルト装着有無検出手段307からの信号により、バックル装着検知(S153)が行われる。ここでは、バックル装着カウンタが所定回数に達するまでにバックル装着と検知された回数が何回あるかを判断し、バックル装着/非装着を検出し、この検出結果の前回と今回の結果を比較し、バックル装着に変化があったかどうかを判断し、所定のフラグをセットする。
次に衝突予知制御(S155)が行われる。衝突予知制御(S155)は、制御フローを図10に示すように、まず、バックル装着継続フラグがセットされているかどうかが判断され(S201)、セットされていない場合(S201:No)はリターンする。セットされている場合(S201:Yes)は、危険状態検出手段120から衝突予知信号が読み取られ(S203)、その信号から衝突不可避かどうか判断される(S205)。ここで衝突不可避とは、乗員操作によって衝突が避けられないことを意味する。衝突不可避と判断された場合(S205:Yes)、例えば3秒間、シートベルトが最大駆動力の90%の駆動力で高速巻き取り駆動(S207)され、リターンする。この動作は、他の動作に優先して行われる。また、3秒間という時間は一例であり、衝突不可避状態における乗員拘束が必要な時間に設定されることが望ましい。
衝突回避可能(衝突不可避ではない)と判断された場合(S205:No)は、警告信号が入力されているかどうかが判断され(S209)、警告信号が入力されていると判断された場合(S209:Yes)は、シートベルト302の間欠巻取り駆動(S211)が行われる。これにより、乗員2への危険を知らせ、リターンする。警告信号が入力されていないと判断された場合(S209:No)は、解除信号が入力されているかどうかが判断され(S213)、解除信号が入力されていると判断された場合(S213:Yes)は、最大駆動力での巻取り駆動と後述するクラッチ解除と(S215)を行ってクラッチを解除し、リターンする。
図9に戻り、衝突予知制御(S155)が終わると、次に500ms経過したかが判断される(S157)。これはRAM(レジスタ)内に500msカウンタが設定され、タイマ割り込み20ms毎にインクリメントされ、このカウント値により500msに達したかどうかが判断される。そして、500ms経過したと判断される(S157:Yes)と、駆動部故障診断(S
159)が行われ、リターンする。500ms経過していない場合(S157:No)は、駆動部故障診断が行われずにリターンする。
駆動部故障診断(S159)は、特に制御フローを示さないが、モータ駆動が連続で所定時間以上行われていないかどうかで検出される。即ち、電流検出回路によってモータに流れる電流がモータ駆動に必要な最低の電流以下の場合にはRAM(レジスタ)内に設定された駆動部異常フラグをクリアし、例えば、10秒以上継続してモータ駆動されている場合には駆動部異常フラグをセットする。ここで10秒は一例であり、通常のモータ駆動で行われる駆動の最大継続時間以上に設定されることが望ましい。
再び図3に戻り、バックルの状態が、前述のタイマ割り込み毎に行われるバックル装着検知により判断され(S5)、それに応じて、当該フラグがクリア(S15、S17,S19,S21)された後、装着前制御(S23)あるいは装着初期制御(S25)あるいは装着中制御(S27)あるいは格納制御(S29)の各制御が実行される。バックル装着検知(S5)では、バックルの状態を示す各フラグのセット状態により、バックルの状態が検知される。
バックル非装着継続(S7)と判断された場合、当該フラグがクリア(S15)された後、図13に示す装着前制御(S23)が行われる。バックル非装着から装着へ移行(S9)と判断された場合、当該フラグがクリア(S17)された後、図11に示す装着初期制御(S25)が行われる。バックル装着継続(S11)と判断された場合、当該フラグがクリア(S19)された後、図15に示す装着中制御(S27)が行われる。また、それ以外の場合(バックル装着から非装着に移行、ドア信号が変化し且つ全格納未達フラグセット、ドア開且つ全格納未達フラグセット且つ巻き取り検出の場合)(S13)には、当該フラグがクリア(S21)された後、図12に示す格納制御(S29)が行われる。
先ず、装着前制御(S23)は、図13に示すように、まずはウェビング302が引き出されたかどうかを検知する引出し検知(S251)が行われる。引出し検知(S251)は、本発明の主要部分であり詳述すると、図8に示すように、まずは、引出しフラグがセット(S301)され、次に電動モータ引出し方向回転検出手段119によって電動モータ110の起電力検知(S303)が行われる。これにより、電動モータ110に駆動電力が供給されていないときに発生する起電力の有無を検出する。即ち、電動モータ110に駆動電力が供給されていない状態における起電力の発生は、何らかの不具合によりクラッチが解除されていない、即ち、クラッチ係合状態において、手動操作などによってウェビング302が引き出された際、スピンドル103の回転によって電動モータ110が回転させられていること(電動モータ110の引きずり)を意味する。
次いで、検出された起電力がノイズレベル以上かどうか判別(S305)され、ノイズレベル以下(S305:No)であれば回転センサ読み取り値をRAM内の所定箇所に記録(S317)し、リターンする。起電力がノイズレベル以上(S305:Yes)であれば、起電力は引出し側の極性かどうかが判別(S307)され、引出し側の極性でなければ(S307:No)回転センサ読み取り値をRAM内の所定箇所に記録(S317)し、リターンする。引出し側の極性である(S307:Yes)と、PWMデューティー比をセット(S309)する。ここでセットされるPWMデューティー比は、乗員2の手動操作によるウェビング302の引出し速度より大きい速度になるPWMデューティー比とする。次に、引出し駆動をオン(S311)として0.5秒間継続した後、駆動信号をオフ(S313)する。これによって、電動モータを0.5秒間ウェビング302の引出し方向に回転させクラッチを解除する。次に、引出しフラグをクリア(S315)し、回転センサ読み取り値をRAM内の所定箇所に記録(S317)し、リターンする。尚、クラッチ係合状態におけるウェビング302の引出し検知は、エンコーダと、電動モータ110の起電力を検出する電動モータ引出し方向回転検出手段119と、が併用される。これは、エンコーダだけ検出では、電動モータ110の引きずりを検出できないからである。
ここで、図16を参照して、スピンドル側プーリ115内に内蔵されているクラッチ150について説明する。クラッチ150は、ギヤ151と、クラッチハウジング152と、ポール153と、フリクションスプリング154と、回転軸155とを有する。ギヤ151は、電動モータ110で駆動されるモータ側ギヤ(図示せず)と噛合して駆動される歯車151aを外周面に備えており、電動モータ110の回転に伴って回転する。また、クラッチハウジング152はスピンドル103に連結されており、内径面には内歯車152aが形成されている。ギヤ151のクラッチハウジング152の内径側に配置された部分には、ポール153をスライド移動可能に嵌合させるガイド部151bが設けられている。ポール153の先端には、クラッチハウジング152の内歯車152aと係合する係合歯153aが形成されている。また、ポール153の突起部153bには、回転軸155を挟み込んで配設されたフリクションスプリング154の中間部が係合しており、ポール153に回転方向の抵抗を与えている。そして、ポール153がガイド部151bに沿ってスライド移動して係合歯153aをギヤ151から突出させたとき、内歯車152aに突起部153aを係合させてクラッチ係合状態とし(図16(A)参照)、係合歯153aをギヤ151内に埋没させたとき、係合を解除してクラッチ解除状態となる(図16(B)参照)。
即ち、図16(B)に示すクラッチ解除状態のとき、電動モータ110によってギヤ151がウェビング302の巻取り方向(図において時計方向)に回転すると、ポール153も回転しようとするが、フリクションスプリング154のフリクション作用によってポール153の回転が抑制され、徐々に外周方向に移動してやがて係合歯153aがクラッチハウジング152の内歯車152aに係合し、ギヤ151の回転がクラッチハウジング152に伝達される。即ち、モータ電動110がウェビング302の巻取り方向に回転すると、スピンドル側プーリ115内に内蔵されたクラッチ150がオンとなって、モータ電動110の動力をスピンドル103に伝達して回転させ、ウェビング302を巻き取る。
次に、図16(A)に示すクラッチ係合状態のとき、電動モータ110によってギヤ151がウェビング302の巻取り方向と逆方向(即ち、ウェビングの引出し方向、図において反時計方向)に回転すると、これに伴ってポール153も逆方向に回転しようとするが、フリクションスプリング154によってポール153の回転が抑制されているので、ポール153は徐々にギヤ151の内側へと移動して係合歯153aとクラッチハウジング152の内歯車152aとの係合が外れ、クラッチ150が解除される。
即ち、図8に示す引出し検出(S251)では、電動モータ110に駆動電力が供給されていないにもかかわらず、電動モータ110がウェビング302の引出し方向に回転していることが検出されると、ウェビング302が乗員2の手動操作などによって引き出さる時点で、解除されているべきクラッチ150がうまく解除できてないと判断し、電動モータ110による引出し駆動を行って(S311)、電動モータ110を0.5秒間だけウェビング302の引出し方向に回転させる。これによって、上述したようにクラッチ150が強制的に解除されて余分な引出し抵抗のないウェビング302の引出しが可能となる。
図13に戻って、引出し検知(S251)により検知されたのち、引出しフラグがセットされているかどうか判断される(S253)。引出しフラグがセットされていない場合(S253:No)は、装着前制御(S23)はリターンされる。一方、引出しフラグがセットされている場合(S253:Yes)は、図6に示す停止検知(S107)が実行される。停止検知(S107)は、図6に示すように、ウェビング302の停止有無(引き出しも巻き取りもされていない状態)を検知する。まず、スピンドルの回転量を検知する回転センサの出力を読み取る(S351)。次に読み取りされた回転量と前回の回転量を比較し、所定量(例えば、5mm)の変化があったかどうかを判断する(S353)。前回の回転量と今回の回転量に所定量の違いがあった場合(S353:Yes)、ウェビング302は停止していないと判断し、停止フラグをクリア(S355)する。一方、前回の回転量と今回の回転量に所定量の違いがなかった場合(S353:No)には、ウェビング302は停止したと判断し、停止フラグがセット(S357)され、回転センサ読み取り値をRAM内の所定箇所に記録(S359)し、リターンする。
再び図13に戻り、停止検知(S107)により検知された後、停止フラグはセットされているかどうか判断される(S257)。停止フラグがセットされていない場合(S257:N0)、バックル非装着継続フラグはセットされているかどうか判断され(S259)、セットされている場合(S259:Yes)には、再び停止検知(S107)に戻り、セットされていない場合(S259:No)にはリターンする。停止フラグがセットされている場合(S257:Yes)は、所定時間待機(S261)した後、図14に示す巻き取り可否検知(S263)を行う。
巻き取り可否検知(S263)は、図14に示すように、まず、10N相当の力で巻き取り駆動(S401)され、次いで回転センサの読み取り(S403)が行われる。次に、所定値(例えば30mm)以上巻き取られたかどうかが判断(S405)され、所定値以上巻き取られたと判断された場合(S405:Yes)は、駆動停止(S407)した後、巻き取り可フラグをセット(S409)してリターンする。所定値以上巻き取られていないと判断された場合(S405:No)は、500ms経過したかどうかが判断(S411)され、500ms経過していない(S411:No)場合には、回転センサの読み取り(S403)に戻る。一方、500ms経過している(S411:Yes)場合には、駆動停止(S413)した後、図7に示すクラッチ解除(S113)を行い、巻取り可フラグをクリア(S417)してリターンする。
クラッチ解除(S113)は、図7に示すように、まずは、モータによる力を10N相当に設定すべく、モータに与えるPWM信号のデューティ比をセット(S451)した後、引出し駆動信号をオン(S453)する。その後、予張力解除まで引出し検知しないように、例えは0.3秒間待機(S455)する。次に、図8において既に説明した引出し検知(S251)を行い、引出しフラグがセットされているかどうかが判断(S459)される。引出しフラグがセットされていると判断される(S459:Yes)と、PWM信号
のデューティ比をアップ(S461)して、引出し検知(S251)に戻る。引出しフラグがセットされていないと判断される(S459:No)と、引出し駆動から0.5秒経過したかどうかが判断(S463)され、0.5秒経過していない(S463:No)場合には、引出し検知(S251)に戻る。一方、0.5秒経過していると判断される(S463:Yes)場合には、駆動信号をオフ(S465)してリターンする。
図13に戻り、巻き取り可否検知(S263)した後、巻取り可フラグがセットされているかにより巻き取り可かどうかが判断(S265)され、巻き取り不可(S265:No)であれば停止検知(S107)に戻り、巻き取り可と判断される(S265:Yes)場合には、図12に示す格納制御(S29)を行い、リターンする。
格納制御(S29)は、図12に示すように、先ず、巻き取り駆動(S501)して、図6に示す前述の停止検知(S107)を行った後、停止フラグがセットされているかどうかが判断(S505)される。停止フラグがセットされている場合(S505:Yes)は、後述する駆動停止(S549)に移行する。停止フラグがセットされていないと判断された場合(S505:No)は、所定量(Xmm)巻き取ったかが判断(S507)され、所定量(Xmm)巻き取っていない(S507:No)場合には、巻き取り駆動(S501)に戻る。所定量(Xmm)巻き取っていると判断された場合(S507:Yes)は、ドア閉フラグがセットされているかどうかが判断(S509)される。ドア閉フラグがセットされている(S509:Yes)とドアクローズ時の(低速の巻き取り駆動)巻き取り駆動(S511)が行われ、ドア閉フラグがセットされていない(S509:No)とドアオープン時の(中速の巻き取り駆動)巻き取り駆動(S513)が行われる。これは、ドアへのウェビング302の挟み込みを防止するため、ドアが開いている場合は、ドアを閉めたとき格納が完了していない状態のウェビング302がドアへ挟み込まれるのを防止するためである。
巻き取り駆動(S511)または(S513)が行われた後、回転センサによる検知(S515)が行われ、格納原点まで所定量(Ymm)の位置に到達したかどうかが判断(S517)される。ここで所定量(Ymm)の位置とは格納原点からのウェビング引出し量が、ドアへのウェビング挟み込みが出来ない位置であることが望ましい。この動作は、格納のウェビング巻き取り最中に、ウェビング302と一緒にタングプレート305も移動し、ある速度で車内内装材にぶつかる事によって引き起こされる可能性がある内装材への傷つけを防止するために、ある位置で一端巻き取りを止め、ぶつかるのを防ぐ目的がある。しかし、巻き取りを止めたちょうどその時に、もしもタングプレート305ごとウェビング302が車外にたまたま存在し、ドアなどを締めた場合に、ウェビング302をドアに挟み込むことになってしまい、この場合、ウェビング302に傷等が付く恐れがあり、その後のウェビング強度上好ましくはない。これを防ぐため、前述のように、一端停止する所定位置は、少なくともウェビング302をドアで挟み込むことがない位置であることが望ましい。
格納原点まで所定量(Ymm)の位置に到達していない場合(S517:No)には、図6に示す前述の停止検知(S107)された後、停止フラグがセットされているかどうかが判断(S521)される。停止フラグがセットされていない(S521:No)とドア閉フラグセットの判断(S509)に戻る。停止フラグがセットされている場合(S521:Yes)は停止フラグカウンタ1をインクリメント(S523)し、駆動停止(S525)してウェビング巻き取りを止めた後、図7において既に説明したクラッチ解除(S113)を行う。次に、停止フラグカウンタ1は10かどうかが判断(S529)され、停止フラグカウンタ1が10でない場合(S529:No)は、ドア閉フラグセットの判断(S509)に戻る。停止フラグカウンタ1が10の場合(S529:Yes)は、停止フラグカウンタ1をクリア(S531)し、全格納未達フラグをセット(S533)してリターンする。
一方、ステップS517において、格納原点まで所定量(Ymm)の位置に到達している場合(S517:Yes)には、駆動停止(S535)してウェビング巻き取りを止めた後、図7に示す前述のクラッチ解除(S113)を行う。そして、更にT秒間駆動停止(S539)した後、巻き取り駆動(S541)を行い、格納原点に達したかどうかが判断(S543)される。格納原点に達したと判断される(S543:Yes)と、停止フラグカウンタ1,2をクリア(S545)し、全格納未達フラグをリセット(S547)して駆動停止(S549)する。次に、図7に示す前述のクラッチ解除(S113)を行い、格納原点よりも巻き取られたかどうかが判断(S553)され、格納原点よりも巻き取られていなければ(S553:No)、そのままリターンする。格納原点よりも巻き取られている場合(S553:Yes)は、改めて、その位置での回転センサにより検知されたスピンドル回転量を格納原点として再セット(S555)してリターンする。
ステップS543において、格納原点に達していない場合(S543:No)には、図6に示す前述の停止検知(S107)を行った後、停止フラグがセットされているかどうかが判断(S559)される。停止フラグがセットされていない(S559:No)と巻き取り駆動(S541)に戻る。停止フラグがセットされている場合(S559:Yes)は、停止フラグカウンタ2をインクリメント(S561)し、駆動停止(S563)してウェビング巻き取りを止めた後、図7に示す前述のクラッチ解除(S113)を行う。次に、停止フラグカウンタ2が3かどうかが判断(S567)され、停止フラグカウンタ2が3でない場合(S567:No)は、巻き取り駆動(S541)に戻る。停止フラグカウンタ2が3の場合(S567:Yes)は、停止フラグカウンタ2をクリア(S569)し、全格納未達フラグをセット(S571)してリターンする。
図3に戻り、バックルの状態フラグがバックル非装着から装着へ移行したことを示すフラグがセットされたことが判断された場合(S9)は、当該フラグはクリア(S17)され、その後、装着初期制御(S25)が行われる。装着初期制御(S25)は図11に示すように、まず、20N相当の力で巻き取り駆動(S601)を行い、2秒間待機(S603)してこの間20N相当の力でウェビング302を巻き取る。そして、停止駆動(S605)してウェビング302の巻き取りを止めた後、図7に示す前述のクラッチ解除(S113)を行ってリターンする。
図3に戻り、バックル状態でバックル装着継続フラグセットされている事が判断された場合(S11)、当該フラグをクリア(S19)し、装着中制御(S27)を行う。装着中制御(S27)は図15に示すように、まず、スルーアンカ移動有無検知(S651)を行う。スルーアンカ移動有無検知は、スライド式のポテンショメータでショルダ部の車両上下方向への移動を検知し、その出力を制御手段200で読み取り検知する。この検知はタイマ割り込みにより所定時間毎に行われる。次に、スルーアンカ移動フラグがセットされているかどうか判断(S653)し、セットされている場合(S653:Yes)は既に図11において説明した装着初期制御(S25)を実行し、リターンする。一方、スルーアンカ移動フラグがセットされていない場合(S653:No)は、シート前後移動有無検知(S655)が行われ、シート移動があった場合にはシート移動の停止が検知された後、シート前後移動フラグがセットされる。その後、シート前後移動フラグがセットされているかどうかが判断(S657)され、セットされている場合(S657:Yes)は、図11に示す前述の装着初期制御(S25)を実行し、リターンする。
一方、シート前後移動フラグがセットされていない場合(S657:No)は、シートバック角度変化有無検知(S659)が行われる。シートバック角度変化有無検知は、角度検出用のポテンショメータによりシート座面とシートバックとの角度を検出し、角度に応じた信号を制御手段200に出力し、制御手段200はその出力を所定のタイマ割り込み毎に読み取り、前回のタイマ割り込みによる角度と今回のタイマ割り込みによる角度に違いがあるかどうかを判断し、角度は変化中かどうか判断する。変化が止まった場合はシートバック角度変化フラグをセットする。次にシートバック角度変化フラグがセットされているかどうか判断(S661)され、セットされている場合(S661:Yes)は、図11に示す前述の装着初期制御(S25)が行われ、セットされていない場合(S661:No)はそのままリターンする。これら一連の動作は、ウェビング302に余分なたるみを与えないために行われる。
図3に戻り、バックル状態がバックル装着から非装着に移行、ドア信号が変化し且つ全格納未達フラグセット、またはドア開且つ全格納未達フラグセット且つ巻き取り検知のいずれかが該当するフラグから判断された場合(S13)、当該フラグをクリア(S21)し、図12に示す前述の格納制御(S29)を行う。
そして、図3に示すように、各バックル状態における制御が行なわれた後、スリープIN制御(S31)を行う。これはウェビング302の引き出しがなく、かつ、対象ドアが閉まっていて、かつ、IG OFF後、例えば5分以上経過した場合にはスリープINフラグをセットする。そして、それ以外は、スリープINフラグをクリアする。スリープIN制御(S31)の後、スリープINフラグがセットされているかどうかが判断(S33)され、セットされていない場合(S33:No)は、バックル状態判断(S5)に戻る。セットされている場合(S33:Yes)はスリープモードへ移行(S35)する。これは、スリープから復帰するための準備以外は行わないようにし、消費電流を減らすことを目的に行われる。次に、スリープOUT判断(S37)が行われる。これは、引き出し検知あるいはドア開あるいはIG ONのいずれかが検知されると、スリープOUTフラグをセットし、それ以外は、スリープOUTフラグをクリアする。次に、スリープOUTフラグがセットされているかどうかが判断(S39)され、セットされていない場合(S39:No)は、スリープOUT判断(S37)に戻り、セットされている場合(S39:Yes)は、再びバックル状態判断(S5)に戻り、以後同様の制御が行われる。
従って、本実施形態のシートベルト用リトラクタ100によれば、ウェビング302を巻回するスピンドル103と、スピンドル103を所望の方向に回転させる動力を発生する動力発生手段110と、電動モータ110がスピンドル103をウェビング302の巻取り方向に回転させる動力を発生した時に、動力発生手段110の動力をスピンドル103に伝達可能にし、動力発生手段110がスピンドル103を巻取り方向に回転させる動力と逆方向の動力を発生した時に、動力発生手段110の動力をスピンドル103に伝達不可能にする動力伝達手段104と、動力発生手段110を駆動制御する制御手段200と、を備える。そして、シートベルト用リトラクタ100は、動力発生手段110に駆動信号が入力されていないことを検出する停止状態検出手段118と、動力発生手段110がウェビング302の引出し方向に回転していることを検出する引出し方向回転検出手段119と、を備え、制御手段200は、動力発生手段110に駆動信号が入力されていないことを停止状態検出手段118が検出し、且つ、動力発生手段104がウェビング302の引出し方向に回転していることを引出し方向回転検出手段119が検出したとき、動力発生手段110をウェビング302の引出し方向に回転させるように駆動制御する。これにより、乗員2が手動操作によりウェビング302を引き出してシートベルトを装着する際、何らかの不具合により動力伝達手段104に内蔵されたクラッチ150が連結状態で、動力発生手段110とスピンドル103との連結が解除されていない場合、動力発生手段110をウェビング302の引出し方向に回転させて確実にクラッチ150を解除することができる。また、これによって、乗員2は余分な引出し抵抗を感じることなく容易にウェビング302を引き出して装着することができ、違和感のない快適なシートベルト操作環境が得られる。また、クラッチ解除動作時に、乗員2がウェビング302を引き出し、クラッチ解除が妨げられるような場合でも、動力発生手段110をウェビング302の引出し方向に回転させることで確実にクラッチ150を解除できる。
また、動力発生手段110は電動モータであり、停止状態検出手段118と引出し方向回転検出手段119は、電動モータ110の起電圧を測定することで検出を行うようにしたので、シートベルト用リトラクタ100をコンパクトに構成することができ、車両3への装着が容易となる。
また、上記のようなシートベルト用リトラクタ100を用いたシートベルト装置1によれば、乗員2は違和感なく容易にウェビング302を引き出して装着することができ、快適なシートベルト操作環境が得られる。
また、本発明のシートベルト用リトラクタの制御方法によれば、ウェビング302を巻回するスピンドル103と、スピンドル103を所望の方向に回転させる動力を発生する動力発生手段110と、動力発生手段110がスピンドル103をウェビング302の巻取り方向に回転させる動力を発生した時に、動力発生手段110の動力をスピンドル103に伝達可能にし、動力発生手段110がスピンドル103を巻取り方向に回転させる動力と逆方向の動力を発生した時に、動力発生手段110の動力をスピンドル103に伝達不可能にする動力伝達手段104とを備えており、スピンドル103がウェビング302の引出し方向に回転するとき、動力伝達手段110によるスピンドル103と動力発生手段110との連結が解除されているかどうかを判断し、動力伝達手段110による連結が解除されていないと判断されたとき、動力発生手段110をウェビング302の引出し方向に回転させるように駆動制御する。これにより、何らかの不具合によってスピンドル103と動力発生手段110との連結が解除されずにウェビング302の引出し抵抗が大きくなった場合にも、電動モータ110をウェビング302の引出し方向に回転させてクラッチ150を解除し、ウェビング302の滑らかな引出しを可能として、シートベルト302を容易に装着することができる。
尚、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。
なお、本発明のシートベルト用リトラクタおよびシートベルト装置は、あらゆる車両に適用することができ、いずれの場合にも前述したと同様の効果を奏する。
本出願は、2004年10月19日出願の日本特許出願(特願2004−304585)に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。

Claims (6)

  1. ウェビングを巻回するスピンドルと、
    該スピンドルを所望の方向に回転させる動力を発生する動力発生手段と、
    該動力発生手段が前記スピンドルを前記ウェビングの巻取り方向に回転させる前記動力を発生した時に、前記動力発生手段の動力を前記スピンドルに伝達可能にし、前記動力発生手段が前記スピンドルを前記巻取り方向に回転させる前記動力と逆方向の動力を発生した時に、前記動力発生手段の前記動力を前記スピンドルに伝達不可能にする動力伝達手段と、
    前記動力発生手段を駆動制御する制御手段と、を備えたシートベルト用リトラクタであって、
    前記動力発生手段に駆動信号が入力されていないことを検出する停止状態検出手段と、 前記動力発生手段が前記ウェビングの引出し方向に回転していることを検出する引出し方向回転検出手段と、
    を備え、
    前記制御手段は、前記動力発生手段に駆動信号が入力されていないことを前記停止状態検出手段が検出し、且つ、前記動力発生手段が前記ウェビングの引出し方向に回転していることを前記引出し方向回転検出手段が検出したとき、前記動力発生手段を前記ウェビングの引出し方向に回転させるように駆動制御することを特徴とするシートベルト用リトラクタ。
  2. 前記動力発生手段は電動モータであり、
    前記停止状態検出手段と前記引出し方向回転検出手段は、前記電動モータの起電圧を測定することで検出を行うことを特徴とする請求項1に記載のシートベルト用リトラクタ。
  3. 前記スピンドルの回転加速度が前記ウェビングの引出し方向で所定値以上であるか、あるいは車両の減速度が所定値以上のとき、前記ウェビングの引出し方向の前記スピンドルの回転を停止して前記ウェビングの引出しを防止する引出し防止手段と、
    前記スピンドルに常時前記ウェビングを巻き取る方向の回転力を付与する巻取りばねとをさらに有することを特徴とする請求項1または2に記載のシートベルト用リトラクタ。
  4. 請求項1に記載のシートベルト用リトラクタを備えたことを特徴とするシートベルト装置。
  5. ウェビングを巻回するスピンドルと、該スピンドルを所望の方向に回転させる動力を発生する動力発生手段と、該動力発生手段が前記スピンドルを前記ウェビングの巻取り方向に回転させる前記動力を発生した時に、前記動力発生手段の動力を前記スピンドルに伝達可能にし、前記動力発生手段が前記スピンドルを前記巻取り方向に回転させる前記動力と逆方向の動力を発生した時に、前記動力発生手段の前記動力を前記スピンドルに伝達不可能にする動力伝達手段と、を備えたシートベルト用リトラクタの制御方法であって、
    前記スピンドルが前記ウェビングの引出し方向に回転するとき、前記動力伝達手段による前記スピンドルと前記動力発生手段との連結が解除されているかどうかを判断し、
    前記動力伝達手段による前記連結が解除されていないと判断されたとき、前記動力発生手段を前記ウェビングの引出し方向に回転させるように駆動制御することを特徴とするシートベルト用リトラクタの制御方法。
  6. 前記動力発生手段に駆動信号が入力されていないことを検出し、且つ、前記動力発生手段が前記ウェビングの引出し方向に回転していることを検出した時、前記動力伝達手段による前記連結が解除されていないと判断することを特徴とする請求項5に記載のシートベルト用リトラクタの制御方法。
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