拘束装置
【課題】乗員を拘束するベルトを巻き取るリトラクタを正確に動作させる。
【解決手段】モータとスプールとを機械的に接続するクラッチの動作に要する時間だけ、モータの駆動電流の値が大きくなり、クラッチが動作した後は、駆動電流の値が、ベルトの張力によるスプールの回転を阻止するために必要なだけの大きさとなるような制御を行う。これにより、クラッチを確実に動作させた後は、乗員を拘束するのに必要な電力だけが消費される。したがって、モータでの消費電力を削減し、モータからの発熱を抑制することができる。
【解決手段】モータとスプールとを機械的に接続するクラッチの動作に要する時間だけ、モータの駆動電流の値が大きくなり、クラッチが動作した後は、駆動電流の値が、ベルトの張力によるスプールの回転を阻止するために必要なだけの大きさとなるような制御を行う。これにより、クラッチを確実に動作させた後は、乗員を拘束するのに必要な電力だけが消費される。したがって、モータでの消費電力を削減し、モータからの発熱を抑制することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、拘束装置に関し、更に詳しくは、乗員を拘束するための拘束装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両に代表される乗り物には、急停止や衝突等の不測の事態から乗員を保護するために、シートベルトが装備されている。この種のシートベルトとしては、装着が容易であり、比較的高い拘束力を発揮する３点式シートベルトがよく用いられる。
【０００３】
３点式シートベルトは、乗員を拘束するためのベルトを巻き取るリトラクタを備えている。このリトラクタには、乗員に作用する力に応じて、ベルトの張力を調整するための電動機構を備えているものがある（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
特許文献１に記載された装置は、車両が通常走行しているときには、ベルトの張力が第１の目標値となるように、リトラクタを制御する。そして、車両が急停止した場合や、旋回した場合等のように、乗員に大きな力が作用する危急時には、ベルトの張力が第１の目標値よりも大きい第２の目標値となるように、リトラクタを制御する。その際に、当該装置は、ベルトの張力を第１の目標値から第２の目標値まで緩やかに増加させる。これにより、乗員に不快感を与えることなく、当該乗員を適切な力で拘束することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−１７７６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載された装置では、モータに流れる電流の値が、ベルトの張力に応じた目標値になるように、パワーの供給が制御される。このため、電流の目標値が低い場合には、電流の検出が困難となり、モータへ正確にパワーを供給することができなくなることがある。また、モータのトルクが不足して、クラッチが動作しなくなることも考え得る。一方、電流の目標値が高い場合には、モータからの発熱量が多くなってしまうという問題がある。
【０００７】
リトラクタに用いられるモータ（例えば、ブラシによる接触点が存在するモータ）を駆動するためには、最低動作電圧以上の電圧を、モータに印加する必要がある。この最低動作電圧は、モータの劣化（例えば経年劣化等）にともない上昇する場合がある。したがって、モータの劣化がある程度進行すると、当該モータの動作が不安定になるおそれがある。
【０００８】
本発明は、上述の事情の下になされたもので、リトラクタに用いられるモータへ、状況に応じた大きさのパワーを供給することで、リトラクタを正確に動作させるとともに、モータで消費される電力を削減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明の拘束装置は、
シートに着座する乗員を拘束するための拘束装置であって、
乗員を拘束するためのベルトが巻き取られるスプールと、
前記スプールを回転させるモータと、
前記モータの出力を、前記スプールに伝達する伝達手段と、
前記モータの回転によって、前記モータと前記伝達手段とを機械的に接続する接続手段と、
前記接続手段によって、前記モータと前記伝達手段とが接続されるまでに供給する第１のパワーが、前記モータと前記伝達手段とが接続されてから供給する第２のパワーよりも大きくなるように、前記モータにパワーを供給する供給手段と、
を備える。
【００１０】
前記供給手段は、前記モータと前記伝達手段とが接続されるまでの出力電圧の平均値が、前記モータと前記伝達手段とが接続されてからの出力電圧の平均値よりも大きくなるように、前記モータにパワーを供給することとしてもよい。
【００１１】
前記供給手段は、前記モータと前記伝達手段とが接続されるまでに供給する電流が、前記モータと前記伝達手段とが接続されてから供給する電流よりも大きくなるように、前記モータにパワーを供給することとしてもよい。
【００１２】
前記供給手段は、ＰＷＭ制御を行うこととしてもよい。
【００１３】
前記供給手段は、予め設定された時間だけ前記第１のパワーを供給することとしてもよい。
【００１４】
本発明の拘束装置は、
前記接続手段による、前記モータと前記伝達手段との接続を検出する第１の検出手段を備え、
前記供給手段は、前記第１の検出手段が前記モータと前記伝達手段との接続を検出するまで、前記第１のパワーを供給することとしてもよい。
【００１５】
本発明の拘束装置は、
前記モータと前記伝達手段とが接続されていないことを検出する第２の検出手段を備え、
前記供給手段は、前記第２の検出手段が前記モータと前記伝達手段とが接続されていないことを検出した場合に、前記モータと前記伝達手段とが接続されるまでに供給する第１のパワーが、前記モータと前記伝達手段とが接続されてから供給する第２のパワーよりも大きくなるように、前記モータにパワーを供給することとしてもよい。
【００１６】
前記供給手段は、周期的に、前記モータと前記伝達手段とが接続されるまでに供給する第１のパワーが、前記モータと前記伝達手段とが接続されてから供給する第２のパワーよりも大きくなるように、前記モータにパワーを供給することとしてもよい。
【００１７】
前記スプールは、前記シートの一側に配置されており、
本発明の拘束装置は、
前記シートの一側に配置され、前記リトラクタから引き出された前記ベルトの一端を固定する固定手段と、
前記スプールと、前記固定手段との間の前記ベルトを支持する支持手段と、
前記シートの他側に配置されたバックルと、
前記ベルトに設けられ、前記バックルに着脱自在なトングと、
を備えていてもよい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、ベルトを巻き取るスプールを駆動するためのモータに、まず第１のパワーが供給される。そして、モータと伝達手段が接続されると、第１のパワーよりも小さい第２のパワーが、モータへ供給される。このため、確実にモータとスプールとを機械的に接続することが可能となる。そして、モータとスプールが機械的に接続された後は、必要最小限のパワーでモータが駆動される。このため、モータで消費される電力を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本実施形態に係る拘束装置のブロック図である。
【図２】拘束ユニットを示す図である。
【図３】リトラクタの構成を模式的に示す図である。
【図４】ギアユニットを示す図である。
【図５】ギアユニットの一部を示す図である。
【図６】電圧信号を示す図である。
【図７】モータに流れる駆動電流の推移を示す図である。
【図８】拘束装置の変形例を説明するための図である。
【図９】電圧信号を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の一実施形態を、図面を参照しつつ説明する。図１は本実施形態に係る拘束装置１０のブロック図である。この拘束装置１０は、車両の進行方向及び進行方向に直交する方向の加速度に応じて、乗員を最適に拘束する装置である。以下、説明の便宜上、車両の進行方向をＸ軸方向とし、当該進行方向に直交する方向をＹ軸方向とする。
【００２１】
図１に示されるように、拘束装置１０は、乗員を拘束するための拘束ユニット３０、車両通信ネットワーク１１或いはバックルセンサ４４ａからの出力に基づいて車両の走行状態を検出する制御装置２０、制御装置２０の指示に基づいて、拘束ユニット３０のリトラクタ５０を駆動する駆動装置２２を有している。
【００２２】
車両通信ネットワーク１１は、例えばＣＡＮ（Controller Area Network）、ＬＩＮ（Local Interconnect Network）、或いはＫ−ＬＩＮＥなどの車載ネットワークである。この車両通信ネットワーク１１と通信を行うことによって、例えば車両の速度、車両のＸ軸方向（進行方向）の加速度、車両のＹ軸方向（進行方向に垂直な方向）の加速度についての情報を取得することができる。
【００２３】
図２は、シート１００に着座する乗員１２０を拘束するための拘束ユニット３０を示す図である。図２に示されるように、拘束ユニット３０は、３点式シートベルトである。この拘束ユニット３０は、乗員１２０を拘束するベルト４０、シート１００の右側方に配置され、ベルト４０を巻き取って収容するリトラクタ５０を有している。
【００２４】
拘束ユニット３０を構成するベルト４０は、通常は大部分がリトラクタ５０に巻き取られている。そして、リトラクタ５０から引き出されたベルト４０の先端は、車両のＢピラーに固定されたガイド４１を介して、シート１００の座面右側まで引き回され、アンカー４３に固定されている。ガイド４１とアンカー４３の間に位置するベルト４０に設けられたタング４２が、乗員１２０によってバックル４４に装着されると、拘束ユニット３０によって乗員１２０が拘束された状態となる。
【００２５】
タング４２がバックル４４に装着されたか否かは、図１に示されるバックルセンサ４４ａによって検出される。バックルセンサ４４ａは、例えばバックル４４にタング４２が装着されるとオンとなる接点を有するリミットスイッチである。
【００２６】
図３は、リトラクタ５０の構成を模式的に示す図である。図３に示されるように、リトラクタ５０は、ベルト４０を巻き取るためのスプール５３と、スプール５３を回転させるためのモータ５１と、モータ５１の出力をスプール５３へ伝達するギアユニット６０を有している。
【００２７】
スプール５３は、円筒状の部材である。このスプール５３は、ギアユニット６０を介して、モータ５１と機械的に接続される。
【００２８】
モータ５１は、例えば定格電圧が１２Ｖの直流モータである。このモータ５１は、制御装置２０から電力が供給されると、ギアユニット６０を構成するギアを回転させる。
【００２９】
図４は、ギアユニット６０を示す図である。この図４及び図３を参照するとわかるように、ギアユニット６０は、サンギア７２、３つの遊星ギア７４、インターナルギア７３、及びサンギア７２に連結された従動ギア７１からなるスプール駆動系（７１〜７４）と、モータ５１の回転軸５１ａに固定された第１駆動ギア６１と、第１中間ギア６２、第２中間ギア６３、第３中間ギア６４、及び第３中間ギア６４と回転軸６５ａを介して連結された第２駆動ギア６５からなる伝達系（６２〜６５）と、駆動系と伝達系とを機械的に接続するためのクラッチ７６と、上記各部を収容する不図示のケーシングから構成されている。
【００３０】
第１駆動ギア６１は、モータ５１の回転軸５１ａに固定されている。第１駆動ギア６１は、モータ５１が正転すると、矢印に示される方向に回転する。
【００３１】
第１中間ギア６２は、第１駆動ギア６１とかみ合う歯車である。この第１中間ギア６２は、第１駆動ギア６１の回転にともなって回転し、モータ５１が正転すると、矢印に示される方向へ回転する。
【００３２】
第２中間ギア６３は、第１中間ギア６２とかみ合う歯車である。この第２中間ギア６３は、第１中間ギア６２の回転にともなって回転し、モータ５１が正転すると、矢印に示される方向へ回転する。
【００３３】
第３中間ギア６４は、第２中間ギア６３とかみ合う歯車である。この第３中間ギア６４は、第２中間ギア６３の回転にともなって回転し、モータ５１が正転すると、矢印に示される方向へ回転する。
【００３４】
第２駆動ギア６５は、回転軸６５ａによって第３中間ギア６４と接続されることで、第３中間ギア６４と一体化した歯車である。この第２駆動ギア６５は、第３中間ギア６４と一体となって、回転軸６５ａを中心に回転する。
【００３５】
従動ギア７１は、第２駆動ギア６５とかみ合う歯車である。この従動ギア７１は、第２駆動ギア６５の回転にともなって回転し、モータ５１が正転すると、矢印に示される方向へ回転する。
【００３６】
図３を参照するとわかるように、サンギア７２は、回転軸７２ａによって従動ギア７１と接続されることで、従動ギア７１と一体化した歯車である。このサンギア７２は、従動ギア７１と一体となって、回転軸７２ａを中心に回転し、図４に示されるように、モータ５１が正転すると、矢印に示される方向へ回転する。
【００３７】
３つの遊星ギア７４１，７４２，７４３は、サンギア７２にかみ合う歯車である。これらの遊星ギア７４は、モータ５１が正転すると、サンギア７２の周りを、白抜き矢印に示されるように、相対的に回転する。これらの３つの遊星ギア７４は、図３を参照するとわかるように、キャリア７５によって相互に接続されている。
【００３８】
インターナルギア７３は、内側に遊星ギア７４とかみ合う内歯が形成された環状のギアである。このインターナルギア７３の外縁には、図４における右回りの回転を抑止するためのラチェット歯が形成されている。
【００３９】
クラッチ７６は、パウル７６ａ及びワイヤ７６ｂから構成されている。パウル７６ａは、例えば不図示のケーシング或いは支持部材によって、一端が回転軸７７を中心に回動可能に支持されている。
【００４０】
ワイヤ７６ｂは、一端が、第３中間ギア６４と第２駆動ギア６５の回転軸６５ａに巻き付けられている。そして、他端がパウル７６ａに設けられた長孔に挿入されている。このワイヤ７６ｂは、モータ５１が正転すると、回転軸６５ａを中心に右回りに回転し、パウル７６ａを左回りに回転させる。また、ワイヤ７６ｂは、モータ５１が逆転すると、回転軸６５ａを中心に左回りに回転し、パウル７６ａを右回りに回転させる。
【００４１】
図３及び図４を参照するとわかるように、上述のように構成されたギアユニット６０では、モータ５１が正転すると、第１駆動ギア６１が回転する。そして、モータ５１の回転力が第１中間ギア６２、第２中間ギア６３、第３中間ギア６４に順次伝わり、回転軸６５ａが矢印に示される方向へ回転する。これにより、図４に示されるように、パウル７６ａが、インターナルギア７３のラチェット歯に係合し、インターナルギア７３の右回りの回転が規制される。
【００４２】
パウル７６ａがインターナルギア７３のラチェット歯に係合した状態で、モータ５１の正転が継続すると、遊星ギア７４が、白抜き矢印に示される方向に回転する。これにより、図３を参照するとわかるように、キャリア７５が回転して、スプール５３が回転する。この結果、ベルト４０がスプール５３に巻き取られる。
【００４３】
また、モータ５１が逆転することによって、回転軸６５ａが矢印に示される方向とは反対の方向へ回転すると、図４に示されるように、インターナルギア７３のラチェット歯に係合していたパウル７６ａが、図５に示される位置まで回転する。これにより、インターナルギア７３の回転の規制が解錠され、インターナルギア７３がリリースされた状態となる。
【００４４】
インターナルギア７３がリリースされた状態では、モータ５１が回転しても、キャリア７５に接続されたスプール５３は回転せず、スプール５３は、モータ５１から独立して回転することが可能な状態となる。
【００４５】
すなわち、クラッチ７６のパウル７６ａが、インターナルギア７３のラチェット歯に係合することで、モータ５１とスプール５３とが機械的に接続された状態となる。また、クラッチ７６のパウル７６ａが、インターナルギア７３のラチェット歯から離間し、インターナルギア７３がリリースされると、モータ５１とスプール５３とが機械的に切り離された状態となる。
【００４６】
以下、説明の便宜上、クラッチ７６のパウル７６ａが、インターナルギア７３のラチェット歯に係合した状態を、単に、クラッチ７６がオンとなった状態というものとする。そして、クラッチ７６のパウル７６ａが、インターナルギア７３のラチェット歯から離間した状態を、単に、クラッチ７６がオフとなった状態というものとする。
【００４７】
制御装置２０は、例えばＣＰＵ、ＣＰＵの作業領域として用いられる主記憶部、ＣＰＵが実行するプログラム及び各種パラメータを記憶する補助記憶部を有するコンピュータである。この制御装置２０は、車両通信ネットワーク１１と通信を行うことで、車両の速度、加速度等の車両情報を取得する。また、制御装置２０は、バックルセンサ４４ａを介して、乗員１２０がベルト４０によってシート１００に拘束されているか否かを判断する。そして、制御装置２０は、乗員１２０がベルト４０に拘束された状態で、例えば車両の速度及びＹ軸方向の加速度が基準値以上となった場合に、駆動装置２２へ、乗員１２０を弱い力で拘束するための動作の実行を指示する。
【００４８】
駆動装置２２は、モータ５１のＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御を行うためのスイッチング素子を含んで構成されている。この駆動装置２２は、制御装置２０から通知される走行状態に応じたデューティー比の電圧信号Ｖを生成し、モータ５１へ供給する。例えば、この電圧信号Ｖは、ベルト４０のたるみをとる場合や、車両の挙動に起因して乗員１２０に作用する外力の影響を軽減するための動作を行う場合に、モータ５１を駆動するための信号である。
【００４９】
乗員１２０を弱い力で拘束するための動作を行う場合には、駆動装置２２は、図６に示される波形の電圧信号Ｖを、モータ５１へ供給する。この電圧信号Ｖは、最大電圧がＶＨで、周期がＴ１である。そして、リトラクタの動作が開始される時刻ｔ０から時間ＴＳが経過した時刻ｔ１までは、時間Ｔ２だけ周期的にハイレベルとなり、時刻ｔ１以降は、時間Ｔ３だけ周期的にハイレベルとなるように、デューティー比Ｔ２／Ｔ１，Ｔ３／Ｔ１が調整される。具体的には、デューティー比Ｔ２／Ｔ１は、最大電圧ＶＨにディーティー比Ｔ２／Ｔ１を乗じることにより算出される電圧がＶＡＶＧ１となるように設定される。この電圧ＶＡＶＧ１は、モータ５１の最低動作電圧よりも十分に大きい電圧である。また、デューティー比Ｔ３／Ｔ１は、最大電圧ＶＨにディーティー比Ｔ３／Ｔ１を乗じることにより算出される電圧がＶＡＶＧ２となるよう設定される。この電圧ＶＡＶＧ２は、モータ５１の最低動作電圧よりも小さい電圧である。
【００５０】
図７には、図６に示される電圧信号Ｖが供給されたときに、モータ５１に流れる駆動電流ＩＭの推移を示す曲線が示されている。駆動電流ＩＭは、リトラクタの動作が開始される時刻ｔ０で立ち上がり始め、時刻ｔ０から時間ＴＳが経過した時刻ｔ１まで、値がＩ１に維持される。そして、時刻ｔ１以降は、その値が、値Ｉ１よりも小さな値Ｉ２となる。
【００５１】
上述の時間ＴＳは、クラッチ７６が動作することによって、モータ５１とスプール５３とが機械的に接続されるのに要する時間であり、例えば２０ｍｓ程度である。また、値Ｉ１は、モータに最低動作電圧を印加したときに、モータ５１に流れる電流よりも大きな値である。そして、値Ｉ２は、最低限駆動に必要な電圧（ＶＡＶＧ２）を印加した場合に流れる電流である。
【００５２】
以上説明したように、本実施形態では、モータ５１とスプール５３とを機械的に接続するクラッチ７６の動作に要する時間ＴＳだけ、モータ５１の駆動電流ＩＭの値が大きくなる。そして、クラッチ７６が動作した後は、駆動電流ＩＭの値が、ベルト４０の張力によってスプール５３が回転するのを阻止するために必要なだけの大きさとなる。このため、クラッチ７６を確実に動作させた後は、乗員１２０を拘束するのに必要な電力だけが消費されることになる。したがって、モータ５１での消費電力を削減し、モータ５１からの発熱を抑制することができる。
【００５３】
また、クラッチ７６が動作した後は、電圧信号Ｖの値が、スプール５３の回転を阻止するために必要なだけの大きさとなる。このため、乗員１２０が感じる拘束感を低減することができる。
【００５４】
本実施形態では、クラッチ７６が動作している間は、モータ５１に供給される電圧信号Ｖの平均値が、最低動作電圧よりも大きな値となる。このため、モータ５１の劣化により、最低動作電圧の値が大きくなったとしても、クラッチ７６を確実に動作させて、モータ５１とスプール５３とを機械的に接続することができる。その結果、確実に乗員１２０を拘束することが可能となる。
【００５５】
本実施形態では、クラッチ７６が動作している間は、電圧信号Ｖの平均値が、モータ５１の最低動作電圧以上になるように、電圧信号ＶのＰＷＭ制御が行われる。このため、クラッチ７６を確実に動作させて、モータ５１とスプール５３とを機械的に接続することができる。その結果、確実に乗員１２０を拘束することが可能となる。
【００５６】
なお、電圧信号Ｖの最大電圧は車両の周囲環境、バッテリーの充電状況、劣化の程度、及び個体差等によって変動する。この場合、駆動装置２２は、電圧信号Ｖの最大電圧の変動を考慮したＰＷＭ制御を行うこととしてもよい。具体的には、標準となる最大電圧ＶＨと、現在の電圧ＶＲとを比較する。そして、次式（１）を用いて電圧信号Ｖをハイレベルにする時間ＴＸを求め、電圧信号Ｖのデューティー比がＴＸ／Ｔ１となるような制御を行う。
【００５７】
ＴＸ＝Ｔ２（ＶＨ／ＶＲ） …（１）
【００５８】
これにより、バッテリーの電圧が低下したとしても、クラッチ７６を確実に動作させて、モータ５１とスプール５３とを機械的に接続させることができる。その結果、確実に乗員１２０を拘束することが可能となる。
【００５９】
本実施形態では、図７に示されるように、クラッチ７６がオンになってからは、乗員１２０を拘束するのに必要最小限の値の駆動電流ＩＭが供給されるように、電圧信号Ｖが制御される。しかしながら、車両の挙動の変化に起因して、乗員１２０に大きな外力が作用した場合等には、本実施形態に係る電圧信号Ｖの制御と合わせて、乗員１２０を強い力で拘束するために、例えば値がＩ１以上の駆動電流ＩＭがモータ５１に供給されるように、電圧信号Ｖを制御することとしてもよい。
【００６０】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態によって限定されるものではない。例えば、クラッチ７６は、パウル７６ａをインターナルギア７３から離間するためのスプリングを有していてもよい。電圧信号Ｖの値が最低動作電圧よりも大きい場合には、パウル７６ａが確実にインターナルギア７３のラチェット歯に係合する。その後は、スプール５３が回転しない程度の値の駆動電流ＩＭが供給されることよって、パウル７６ａがインターナルギア７３のラチェット歯に係合した状態が維持される。このため、クラッチ７６を確実に動作させて、モータ５１とスプール５３とを機械的に接続させることができる。その結果、確実に乗員１２０を拘束することが可能となる。
【００６１】
上記実施形態では、図６を参照するとわかるように、時刻ｔ０から時間ＴＳが経過するまでは、デューティー比がＴ２／Ｔ１となり、時間ＴＳが経過してからは、デューティー比がＴ３／Ｔ１となるように、電圧信号Ｖのデューティー比を決定した。これに限らず、まず、パウル７６ａの位置を検出するセンサを用いて、パウル７６ａの位置の検出を行う。そして、パウル７６ａが、インターナルギア７３と係合する位置まで回転し、クラッチ７６がオンになったときに、デューティー比をＴ２／Ｔ１からＴ３／Ｔ１へ変更することとしてもよい。パウル７６ａの位置は、リミットスイッチや近接スイッチを用いて検出することができる。
【００６２】
また、パウル７６ａの位置を直接検出するのではなくて、モータ５１の回転軸５１ａの回転角度、或いはスプール５３の回転角度を監視することによっても、クラッチ７６がオンになったことを検出することができる。
【００６３】
図８には、モータ５１を構成する回転軸５１ａの回転角を検出するエンコーダ５６と、スプール５３の回転角を検出するエンコーダ５５とが示されている。エンコーダ５６を用いて、回転軸５１ａの回転角度を監視することで、クラッチ７６がオンになったことを検出することができる。例えば、リトラクタの動作が開始されてから回転軸５１ａの回転角度が一定量増加した場合には、パウル７６ａがインターナルギア７３のラチェット歯に係合し、クラッチ７６がオンになったと判断することができる。
【００６４】
同様に、エンコーダ５５を用いて、スプール５３の回転角度を監視することで、クラッチ７６がオンになったことを検出することができる。例えば、リトラクタの動作が開始されてからスプールの回転角度が一定量増加した場合には、パウル７６ａがインターナルギア７３のラチェット歯に係合し、クラッチ７６がオンになったと判断することができる。
【００６５】
上述のようにクラッチ７６がオンになったことを検出した場合には、時間ＴＳの経過を待つことなく、電圧信号Ｖのデューティー比をＴ２／Ｔ１からＴ３／Ｔ１へ変更することとしてもよい。
【００６６】
上記実施形態では、クラッチ７６をオンさせるために、図６に示されるように、モータ５１の起動時刻ｔ０から時間ＴＳが経過するまで、電圧信号Ｖのデューティー比がＴ２／Ｔ１となるように、電圧信号Ｖを制御した。これに限らず、クラッチ７６がオフになったことを検出する毎に、電圧信号Ｖのデューティー比が一定時間だけＴ２／Ｔ１となるように、電圧信号Ｖの制御を行ってもよい。
【００６７】
具体的には、図９を参照するとわかるように、モータ５１の駆動を開始してから時間ＴＳが経過するまで、電圧信号Ｖのデューティー比をＴ２／Ｔ１にしてクラッチ７６をオンにさせた後に、時刻ｔ２で、クラッチ７６がオフになったことを検出したときは、再度電圧信号Ｖのデューティー比を、時間ＴＳが経過するまでＴ２／Ｔ１として、クラッチをオンにさせる。これにより、走行中に確実に乗員１２０を拘束することが可能となる。
【００６８】
図８に示されるエンコーダ５６を用いて、回転軸５１ａの回転角度を監視することで、クラッチ７６がオフになったことを検出することができる。例えば、リトラクタの動作中に、ベルト４０が引き出されることによって、モータ５１の回転角度が一定量以上増加した場合には、クラッチ７６がオフになったと判断することができる。
【００６９】
同様に、エンコーダ５５を用いて、スプール５３の回転角度を監視することで、クラッチ７６がオフになったことを検出することができる。例えば、リトラクタの動作中に、ベルト４０が引き出されることによって、スプール５３の回転角度が一定量以上増加した場合には、クラッチ７６がオフになったと判断することができる。
【００７０】
上述のようにクラッチ７６がオフになったことを検出した場合には、再度電圧信号Ｖのデューティー比を、時間ＴＳが経過するまでＴ２／Ｔ１として、クラッチ７６をオンにさせる。これにより、走行中に確実に乗員１２０を拘束することが可能となる。また、上述した近接スイッチやリミットスイッチを用いて、直接的にクラッチ７６がオフになったことを検出することとしてもよい。
【００７１】
上記実施形態では、クラッチ７６をオンさせるために、図６に示されるように、モータ５１の起動時刻ｔ０から時間ＴＳが経過するまで、電圧信号Ｖのデューティー比がＴ２／Ｔ１となるように、電圧信号Ｖを制御した。これに限らず、クラッチ７６の状態にかかわらず、周期的に電圧信号Ｖのデューティー比をＴ２／Ｔ１からＴ３／Ｔ１へ変更することとしてもよい。これによれば、クラッチ７６がオフになったとしても、１周期に相当する時間が経過するまでには、クラッチをオンにすることができる。したがって、走行中に確実に乗員１２０を拘束することが可能となる。
【００７２】
上記実施形態に係る制御装置２０は、ハードウエアによって構成されていてもよいし、コンピュータや、マイクロコンピュータであってもよい。
【００７３】
なお、本発明は、本発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施形態は、本発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
本発明の拘束装置は、車両に代表される乗り物に搭乗する乗員を拘束するのに適している。
【符号の説明】
【００７５】
１０ 拘束装置
１１ 車両通信ネットワーク
２０ 制御装置
２２ 駆動装置
３０ 拘束ユニット
４０ ベルト
４１ ガイド
４２ タング
４３ アンカー
４４ バックル
４４ａ バックルセンサ
５０ リトラクタ
５１ モータ
５１ａ 回転軸
５３ スプール
５５，５６ エンコーダ
６０ ギアユニット
６１ 第１駆動ギア
６２ 第１中間ギア
６３ 第２中間ギア
６４ 第３中間ギア
６５ 第２駆動ギア
６５ａ 回転軸
７１ 従動ギア
７２ サンギア
７２ａ 回転軸
７３ インターナルギア
７４ 遊星ギア
７５ キャリア
７６ クラッチ
７６ａ パウル
７６ｂ ワイヤ
７７ 回転軸
１００ シート
１２０ 乗員
【技術分野】
【０００１】
本発明は、拘束装置に関し、更に詳しくは、乗員を拘束するための拘束装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両に代表される乗り物には、急停止や衝突等の不測の事態から乗員を保護するために、シートベルトが装備されている。この種のシートベルトとしては、装着が容易であり、比較的高い拘束力を発揮する３点式シートベルトがよく用いられる。
【０００３】
３点式シートベルトは、乗員を拘束するためのベルトを巻き取るリトラクタを備えている。このリトラクタには、乗員に作用する力に応じて、ベルトの張力を調整するための電動機構を備えているものがある（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
特許文献１に記載された装置は、車両が通常走行しているときには、ベルトの張力が第１の目標値となるように、リトラクタを制御する。そして、車両が急停止した場合や、旋回した場合等のように、乗員に大きな力が作用する危急時には、ベルトの張力が第１の目標値よりも大きい第２の目標値となるように、リトラクタを制御する。その際に、当該装置は、ベルトの張力を第１の目標値から第２の目標値まで緩やかに増加させる。これにより、乗員に不快感を与えることなく、当該乗員を適切な力で拘束することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−１７７６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載された装置では、モータに流れる電流の値が、ベルトの張力に応じた目標値になるように、パワーの供給が制御される。このため、電流の目標値が低い場合には、電流の検出が困難となり、モータへ正確にパワーを供給することができなくなることがある。また、モータのトルクが不足して、クラッチが動作しなくなることも考え得る。一方、電流の目標値が高い場合には、モータからの発熱量が多くなってしまうという問題がある。
【０００７】
リトラクタに用いられるモータ（例えば、ブラシによる接触点が存在するモータ）を駆動するためには、最低動作電圧以上の電圧を、モータに印加する必要がある。この最低動作電圧は、モータの劣化（例えば経年劣化等）にともない上昇する場合がある。したがって、モータの劣化がある程度進行すると、当該モータの動作が不安定になるおそれがある。
【０００８】
本発明は、上述の事情の下になされたもので、リトラクタに用いられるモータへ、状況に応じた大きさのパワーを供給することで、リトラクタを正確に動作させるとともに、モータで消費される電力を削減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明の拘束装置は、
シートに着座する乗員を拘束するための拘束装置であって、
乗員を拘束するためのベルトが巻き取られるスプールと、
前記スプールを回転させるモータと、
前記モータの出力を、前記スプールに伝達する伝達手段と、
前記モータの回転によって、前記モータと前記伝達手段とを機械的に接続する接続手段と、
前記接続手段によって、前記モータと前記伝達手段とが接続されるまでに供給する第１のパワーが、前記モータと前記伝達手段とが接続されてから供給する第２のパワーよりも大きくなるように、前記モータにパワーを供給する供給手段と、
を備える。
【００１０】
前記供給手段は、前記モータと前記伝達手段とが接続されるまでの出力電圧の平均値が、前記モータと前記伝達手段とが接続されてからの出力電圧の平均値よりも大きくなるように、前記モータにパワーを供給することとしてもよい。
【００１１】
前記供給手段は、前記モータと前記伝達手段とが接続されるまでに供給する電流が、前記モータと前記伝達手段とが接続されてから供給する電流よりも大きくなるように、前記モータにパワーを供給することとしてもよい。
【００１２】
前記供給手段は、ＰＷＭ制御を行うこととしてもよい。
【００１３】
前記供給手段は、予め設定された時間だけ前記第１のパワーを供給することとしてもよい。
【００１４】
本発明の拘束装置は、
前記接続手段による、前記モータと前記伝達手段との接続を検出する第１の検出手段を備え、
前記供給手段は、前記第１の検出手段が前記モータと前記伝達手段との接続を検出するまで、前記第１のパワーを供給することとしてもよい。
【００１５】
本発明の拘束装置は、
前記モータと前記伝達手段とが接続されていないことを検出する第２の検出手段を備え、
前記供給手段は、前記第２の検出手段が前記モータと前記伝達手段とが接続されていないことを検出した場合に、前記モータと前記伝達手段とが接続されるまでに供給する第１のパワーが、前記モータと前記伝達手段とが接続されてから供給する第２のパワーよりも大きくなるように、前記モータにパワーを供給することとしてもよい。
【００１６】
前記供給手段は、周期的に、前記モータと前記伝達手段とが接続されるまでに供給する第１のパワーが、前記モータと前記伝達手段とが接続されてから供給する第２のパワーよりも大きくなるように、前記モータにパワーを供給することとしてもよい。
【００１７】
前記スプールは、前記シートの一側に配置されており、
本発明の拘束装置は、
前記シートの一側に配置され、前記リトラクタから引き出された前記ベルトの一端を固定する固定手段と、
前記スプールと、前記固定手段との間の前記ベルトを支持する支持手段と、
前記シートの他側に配置されたバックルと、
前記ベルトに設けられ、前記バックルに着脱自在なトングと、
を備えていてもよい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、ベルトを巻き取るスプールを駆動するためのモータに、まず第１のパワーが供給される。そして、モータと伝達手段が接続されると、第１のパワーよりも小さい第２のパワーが、モータへ供給される。このため、確実にモータとスプールとを機械的に接続することが可能となる。そして、モータとスプールが機械的に接続された後は、必要最小限のパワーでモータが駆動される。このため、モータで消費される電力を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本実施形態に係る拘束装置のブロック図である。
【図２】拘束ユニットを示す図である。
【図３】リトラクタの構成を模式的に示す図である。
【図４】ギアユニットを示す図である。
【図５】ギアユニットの一部を示す図である。
【図６】電圧信号を示す図である。
【図７】モータに流れる駆動電流の推移を示す図である。
【図８】拘束装置の変形例を説明するための図である。
【図９】電圧信号を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の一実施形態を、図面を参照しつつ説明する。図１は本実施形態に係る拘束装置１０のブロック図である。この拘束装置１０は、車両の進行方向及び進行方向に直交する方向の加速度に応じて、乗員を最適に拘束する装置である。以下、説明の便宜上、車両の進行方向をＸ軸方向とし、当該進行方向に直交する方向をＹ軸方向とする。
【００２１】
図１に示されるように、拘束装置１０は、乗員を拘束するための拘束ユニット３０、車両通信ネットワーク１１或いはバックルセンサ４４ａからの出力に基づいて車両の走行状態を検出する制御装置２０、制御装置２０の指示に基づいて、拘束ユニット３０のリトラクタ５０を駆動する駆動装置２２を有している。
【００２２】
車両通信ネットワーク１１は、例えばＣＡＮ（Controller Area Network）、ＬＩＮ（Local Interconnect Network）、或いはＫ−ＬＩＮＥなどの車載ネットワークである。この車両通信ネットワーク１１と通信を行うことによって、例えば車両の速度、車両のＸ軸方向（進行方向）の加速度、車両のＹ軸方向（進行方向に垂直な方向）の加速度についての情報を取得することができる。
【００２３】
図２は、シート１００に着座する乗員１２０を拘束するための拘束ユニット３０を示す図である。図２に示されるように、拘束ユニット３０は、３点式シートベルトである。この拘束ユニット３０は、乗員１２０を拘束するベルト４０、シート１００の右側方に配置され、ベルト４０を巻き取って収容するリトラクタ５０を有している。
【００２４】
拘束ユニット３０を構成するベルト４０は、通常は大部分がリトラクタ５０に巻き取られている。そして、リトラクタ５０から引き出されたベルト４０の先端は、車両のＢピラーに固定されたガイド４１を介して、シート１００の座面右側まで引き回され、アンカー４３に固定されている。ガイド４１とアンカー４３の間に位置するベルト４０に設けられたタング４２が、乗員１２０によってバックル４４に装着されると、拘束ユニット３０によって乗員１２０が拘束された状態となる。
【００２５】
タング４２がバックル４４に装着されたか否かは、図１に示されるバックルセンサ４４ａによって検出される。バックルセンサ４４ａは、例えばバックル４４にタング４２が装着されるとオンとなる接点を有するリミットスイッチである。
【００２６】
図３は、リトラクタ５０の構成を模式的に示す図である。図３に示されるように、リトラクタ５０は、ベルト４０を巻き取るためのスプール５３と、スプール５３を回転させるためのモータ５１と、モータ５１の出力をスプール５３へ伝達するギアユニット６０を有している。
【００２７】
スプール５３は、円筒状の部材である。このスプール５３は、ギアユニット６０を介して、モータ５１と機械的に接続される。
【００２８】
モータ５１は、例えば定格電圧が１２Ｖの直流モータである。このモータ５１は、制御装置２０から電力が供給されると、ギアユニット６０を構成するギアを回転させる。
【００２９】
図４は、ギアユニット６０を示す図である。この図４及び図３を参照するとわかるように、ギアユニット６０は、サンギア７２、３つの遊星ギア７４、インターナルギア７３、及びサンギア７２に連結された従動ギア７１からなるスプール駆動系（７１〜７４）と、モータ５１の回転軸５１ａに固定された第１駆動ギア６１と、第１中間ギア６２、第２中間ギア６３、第３中間ギア６４、及び第３中間ギア６４と回転軸６５ａを介して連結された第２駆動ギア６５からなる伝達系（６２〜６５）と、駆動系と伝達系とを機械的に接続するためのクラッチ７６と、上記各部を収容する不図示のケーシングから構成されている。
【００３０】
第１駆動ギア６１は、モータ５１の回転軸５１ａに固定されている。第１駆動ギア６１は、モータ５１が正転すると、矢印に示される方向に回転する。
【００３１】
第１中間ギア６２は、第１駆動ギア６１とかみ合う歯車である。この第１中間ギア６２は、第１駆動ギア６１の回転にともなって回転し、モータ５１が正転すると、矢印に示される方向へ回転する。
【００３２】
第２中間ギア６３は、第１中間ギア６２とかみ合う歯車である。この第２中間ギア６３は、第１中間ギア６２の回転にともなって回転し、モータ５１が正転すると、矢印に示される方向へ回転する。
【００３３】
第３中間ギア６４は、第２中間ギア６３とかみ合う歯車である。この第３中間ギア６４は、第２中間ギア６３の回転にともなって回転し、モータ５１が正転すると、矢印に示される方向へ回転する。
【００３４】
第２駆動ギア６５は、回転軸６５ａによって第３中間ギア６４と接続されることで、第３中間ギア６４と一体化した歯車である。この第２駆動ギア６５は、第３中間ギア６４と一体となって、回転軸６５ａを中心に回転する。
【００３５】
従動ギア７１は、第２駆動ギア６５とかみ合う歯車である。この従動ギア７１は、第２駆動ギア６５の回転にともなって回転し、モータ５１が正転すると、矢印に示される方向へ回転する。
【００３６】
図３を参照するとわかるように、サンギア７２は、回転軸７２ａによって従動ギア７１と接続されることで、従動ギア７１と一体化した歯車である。このサンギア７２は、従動ギア７１と一体となって、回転軸７２ａを中心に回転し、図４に示されるように、モータ５１が正転すると、矢印に示される方向へ回転する。
【００３７】
３つの遊星ギア７４１，７４２，７４３は、サンギア７２にかみ合う歯車である。これらの遊星ギア７４は、モータ５１が正転すると、サンギア７２の周りを、白抜き矢印に示されるように、相対的に回転する。これらの３つの遊星ギア７４は、図３を参照するとわかるように、キャリア７５によって相互に接続されている。
【００３８】
インターナルギア７３は、内側に遊星ギア７４とかみ合う内歯が形成された環状のギアである。このインターナルギア７３の外縁には、図４における右回りの回転を抑止するためのラチェット歯が形成されている。
【００３９】
クラッチ７６は、パウル７６ａ及びワイヤ７６ｂから構成されている。パウル７６ａは、例えば不図示のケーシング或いは支持部材によって、一端が回転軸７７を中心に回動可能に支持されている。
【００４０】
ワイヤ７６ｂは、一端が、第３中間ギア６４と第２駆動ギア６５の回転軸６５ａに巻き付けられている。そして、他端がパウル７６ａに設けられた長孔に挿入されている。このワイヤ７６ｂは、モータ５１が正転すると、回転軸６５ａを中心に右回りに回転し、パウル７６ａを左回りに回転させる。また、ワイヤ７６ｂは、モータ５１が逆転すると、回転軸６５ａを中心に左回りに回転し、パウル７６ａを右回りに回転させる。
【００４１】
図３及び図４を参照するとわかるように、上述のように構成されたギアユニット６０では、モータ５１が正転すると、第１駆動ギア６１が回転する。そして、モータ５１の回転力が第１中間ギア６２、第２中間ギア６３、第３中間ギア６４に順次伝わり、回転軸６５ａが矢印に示される方向へ回転する。これにより、図４に示されるように、パウル７６ａが、インターナルギア７３のラチェット歯に係合し、インターナルギア７３の右回りの回転が規制される。
【００４２】
パウル７６ａがインターナルギア７３のラチェット歯に係合した状態で、モータ５１の正転が継続すると、遊星ギア７４が、白抜き矢印に示される方向に回転する。これにより、図３を参照するとわかるように、キャリア７５が回転して、スプール５３が回転する。この結果、ベルト４０がスプール５３に巻き取られる。
【００４３】
また、モータ５１が逆転することによって、回転軸６５ａが矢印に示される方向とは反対の方向へ回転すると、図４に示されるように、インターナルギア７３のラチェット歯に係合していたパウル７６ａが、図５に示される位置まで回転する。これにより、インターナルギア７３の回転の規制が解錠され、インターナルギア７３がリリースされた状態となる。
【００４４】
インターナルギア７３がリリースされた状態では、モータ５１が回転しても、キャリア７５に接続されたスプール５３は回転せず、スプール５３は、モータ５１から独立して回転することが可能な状態となる。
【００４５】
すなわち、クラッチ７６のパウル７６ａが、インターナルギア７３のラチェット歯に係合することで、モータ５１とスプール５３とが機械的に接続された状態となる。また、クラッチ７６のパウル７６ａが、インターナルギア７３のラチェット歯から離間し、インターナルギア７３がリリースされると、モータ５１とスプール５３とが機械的に切り離された状態となる。
【００４６】
以下、説明の便宜上、クラッチ７６のパウル７６ａが、インターナルギア７３のラチェット歯に係合した状態を、単に、クラッチ７６がオンとなった状態というものとする。そして、クラッチ７６のパウル７６ａが、インターナルギア７３のラチェット歯から離間した状態を、単に、クラッチ７６がオフとなった状態というものとする。
【００４７】
制御装置２０は、例えばＣＰＵ、ＣＰＵの作業領域として用いられる主記憶部、ＣＰＵが実行するプログラム及び各種パラメータを記憶する補助記憶部を有するコンピュータである。この制御装置２０は、車両通信ネットワーク１１と通信を行うことで、車両の速度、加速度等の車両情報を取得する。また、制御装置２０は、バックルセンサ４４ａを介して、乗員１２０がベルト４０によってシート１００に拘束されているか否かを判断する。そして、制御装置２０は、乗員１２０がベルト４０に拘束された状態で、例えば車両の速度及びＹ軸方向の加速度が基準値以上となった場合に、駆動装置２２へ、乗員１２０を弱い力で拘束するための動作の実行を指示する。
【００４８】
駆動装置２２は、モータ５１のＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御を行うためのスイッチング素子を含んで構成されている。この駆動装置２２は、制御装置２０から通知される走行状態に応じたデューティー比の電圧信号Ｖを生成し、モータ５１へ供給する。例えば、この電圧信号Ｖは、ベルト４０のたるみをとる場合や、車両の挙動に起因して乗員１２０に作用する外力の影響を軽減するための動作を行う場合に、モータ５１を駆動するための信号である。
【００４９】
乗員１２０を弱い力で拘束するための動作を行う場合には、駆動装置２２は、図６に示される波形の電圧信号Ｖを、モータ５１へ供給する。この電圧信号Ｖは、最大電圧がＶＨで、周期がＴ１である。そして、リトラクタの動作が開始される時刻ｔ０から時間ＴＳが経過した時刻ｔ１までは、時間Ｔ２だけ周期的にハイレベルとなり、時刻ｔ１以降は、時間Ｔ３だけ周期的にハイレベルとなるように、デューティー比Ｔ２／Ｔ１，Ｔ３／Ｔ１が調整される。具体的には、デューティー比Ｔ２／Ｔ１は、最大電圧ＶＨにディーティー比Ｔ２／Ｔ１を乗じることにより算出される電圧がＶＡＶＧ１となるように設定される。この電圧ＶＡＶＧ１は、モータ５１の最低動作電圧よりも十分に大きい電圧である。また、デューティー比Ｔ３／Ｔ１は、最大電圧ＶＨにディーティー比Ｔ３／Ｔ１を乗じることにより算出される電圧がＶＡＶＧ２となるよう設定される。この電圧ＶＡＶＧ２は、モータ５１の最低動作電圧よりも小さい電圧である。
【００５０】
図７には、図６に示される電圧信号Ｖが供給されたときに、モータ５１に流れる駆動電流ＩＭの推移を示す曲線が示されている。駆動電流ＩＭは、リトラクタの動作が開始される時刻ｔ０で立ち上がり始め、時刻ｔ０から時間ＴＳが経過した時刻ｔ１まで、値がＩ１に維持される。そして、時刻ｔ１以降は、その値が、値Ｉ１よりも小さな値Ｉ２となる。
【００５１】
上述の時間ＴＳは、クラッチ７６が動作することによって、モータ５１とスプール５３とが機械的に接続されるのに要する時間であり、例えば２０ｍｓ程度である。また、値Ｉ１は、モータに最低動作電圧を印加したときに、モータ５１に流れる電流よりも大きな値である。そして、値Ｉ２は、最低限駆動に必要な電圧（ＶＡＶＧ２）を印加した場合に流れる電流である。
【００５２】
以上説明したように、本実施形態では、モータ５１とスプール５３とを機械的に接続するクラッチ７６の動作に要する時間ＴＳだけ、モータ５１の駆動電流ＩＭの値が大きくなる。そして、クラッチ７６が動作した後は、駆動電流ＩＭの値が、ベルト４０の張力によってスプール５３が回転するのを阻止するために必要なだけの大きさとなる。このため、クラッチ７６を確実に動作させた後は、乗員１２０を拘束するのに必要な電力だけが消費されることになる。したがって、モータ５１での消費電力を削減し、モータ５１からの発熱を抑制することができる。
【００５３】
また、クラッチ７６が動作した後は、電圧信号Ｖの値が、スプール５３の回転を阻止するために必要なだけの大きさとなる。このため、乗員１２０が感じる拘束感を低減することができる。
【００５４】
本実施形態では、クラッチ７６が動作している間は、モータ５１に供給される電圧信号Ｖの平均値が、最低動作電圧よりも大きな値となる。このため、モータ５１の劣化により、最低動作電圧の値が大きくなったとしても、クラッチ７６を確実に動作させて、モータ５１とスプール５３とを機械的に接続することができる。その結果、確実に乗員１２０を拘束することが可能となる。
【００５５】
本実施形態では、クラッチ７６が動作している間は、電圧信号Ｖの平均値が、モータ５１の最低動作電圧以上になるように、電圧信号ＶのＰＷＭ制御が行われる。このため、クラッチ７６を確実に動作させて、モータ５１とスプール５３とを機械的に接続することができる。その結果、確実に乗員１２０を拘束することが可能となる。
【００５６】
なお、電圧信号Ｖの最大電圧は車両の周囲環境、バッテリーの充電状況、劣化の程度、及び個体差等によって変動する。この場合、駆動装置２２は、電圧信号Ｖの最大電圧の変動を考慮したＰＷＭ制御を行うこととしてもよい。具体的には、標準となる最大電圧ＶＨと、現在の電圧ＶＲとを比較する。そして、次式（１）を用いて電圧信号Ｖをハイレベルにする時間ＴＸを求め、電圧信号Ｖのデューティー比がＴＸ／Ｔ１となるような制御を行う。
【００５７】
ＴＸ＝Ｔ２（ＶＨ／ＶＲ） …（１）
【００５８】
これにより、バッテリーの電圧が低下したとしても、クラッチ７６を確実に動作させて、モータ５１とスプール５３とを機械的に接続させることができる。その結果、確実に乗員１２０を拘束することが可能となる。
【００５９】
本実施形態では、図７に示されるように、クラッチ７６がオンになってからは、乗員１２０を拘束するのに必要最小限の値の駆動電流ＩＭが供給されるように、電圧信号Ｖが制御される。しかしながら、車両の挙動の変化に起因して、乗員１２０に大きな外力が作用した場合等には、本実施形態に係る電圧信号Ｖの制御と合わせて、乗員１２０を強い力で拘束するために、例えば値がＩ１以上の駆動電流ＩＭがモータ５１に供給されるように、電圧信号Ｖを制御することとしてもよい。
【００６０】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態によって限定されるものではない。例えば、クラッチ７６は、パウル７６ａをインターナルギア７３から離間するためのスプリングを有していてもよい。電圧信号Ｖの値が最低動作電圧よりも大きい場合には、パウル７６ａが確実にインターナルギア７３のラチェット歯に係合する。その後は、スプール５３が回転しない程度の値の駆動電流ＩＭが供給されることよって、パウル７６ａがインターナルギア７３のラチェット歯に係合した状態が維持される。このため、クラッチ７６を確実に動作させて、モータ５１とスプール５３とを機械的に接続させることができる。その結果、確実に乗員１２０を拘束することが可能となる。
【００６１】
上記実施形態では、図６を参照するとわかるように、時刻ｔ０から時間ＴＳが経過するまでは、デューティー比がＴ２／Ｔ１となり、時間ＴＳが経過してからは、デューティー比がＴ３／Ｔ１となるように、電圧信号Ｖのデューティー比を決定した。これに限らず、まず、パウル７６ａの位置を検出するセンサを用いて、パウル７６ａの位置の検出を行う。そして、パウル７６ａが、インターナルギア７３と係合する位置まで回転し、クラッチ７６がオンになったときに、デューティー比をＴ２／Ｔ１からＴ３／Ｔ１へ変更することとしてもよい。パウル７６ａの位置は、リミットスイッチや近接スイッチを用いて検出することができる。
【００６２】
また、パウル７６ａの位置を直接検出するのではなくて、モータ５１の回転軸５１ａの回転角度、或いはスプール５３の回転角度を監視することによっても、クラッチ７６がオンになったことを検出することができる。
【００６３】
図８には、モータ５１を構成する回転軸５１ａの回転角を検出するエンコーダ５６と、スプール５３の回転角を検出するエンコーダ５５とが示されている。エンコーダ５６を用いて、回転軸５１ａの回転角度を監視することで、クラッチ７６がオンになったことを検出することができる。例えば、リトラクタの動作が開始されてから回転軸５１ａの回転角度が一定量増加した場合には、パウル７６ａがインターナルギア７３のラチェット歯に係合し、クラッチ７６がオンになったと判断することができる。
【００６４】
同様に、エンコーダ５５を用いて、スプール５３の回転角度を監視することで、クラッチ７６がオンになったことを検出することができる。例えば、リトラクタの動作が開始されてからスプールの回転角度が一定量増加した場合には、パウル７６ａがインターナルギア７３のラチェット歯に係合し、クラッチ７６がオンになったと判断することができる。
【００６５】
上述のようにクラッチ７６がオンになったことを検出した場合には、時間ＴＳの経過を待つことなく、電圧信号Ｖのデューティー比をＴ２／Ｔ１からＴ３／Ｔ１へ変更することとしてもよい。
【００６６】
上記実施形態では、クラッチ７６をオンさせるために、図６に示されるように、モータ５１の起動時刻ｔ０から時間ＴＳが経過するまで、電圧信号Ｖのデューティー比がＴ２／Ｔ１となるように、電圧信号Ｖを制御した。これに限らず、クラッチ７６がオフになったことを検出する毎に、電圧信号Ｖのデューティー比が一定時間だけＴ２／Ｔ１となるように、電圧信号Ｖの制御を行ってもよい。
【００６７】
具体的には、図９を参照するとわかるように、モータ５１の駆動を開始してから時間ＴＳが経過するまで、電圧信号Ｖのデューティー比をＴ２／Ｔ１にしてクラッチ７６をオンにさせた後に、時刻ｔ２で、クラッチ７６がオフになったことを検出したときは、再度電圧信号Ｖのデューティー比を、時間ＴＳが経過するまでＴ２／Ｔ１として、クラッチをオンにさせる。これにより、走行中に確実に乗員１２０を拘束することが可能となる。
【００６８】
図８に示されるエンコーダ５６を用いて、回転軸５１ａの回転角度を監視することで、クラッチ７６がオフになったことを検出することができる。例えば、リトラクタの動作中に、ベルト４０が引き出されることによって、モータ５１の回転角度が一定量以上増加した場合には、クラッチ７６がオフになったと判断することができる。
【００６９】
同様に、エンコーダ５５を用いて、スプール５３の回転角度を監視することで、クラッチ７６がオフになったことを検出することができる。例えば、リトラクタの動作中に、ベルト４０が引き出されることによって、スプール５３の回転角度が一定量以上増加した場合には、クラッチ７６がオフになったと判断することができる。
【００７０】
上述のようにクラッチ７６がオフになったことを検出した場合には、再度電圧信号Ｖのデューティー比を、時間ＴＳが経過するまでＴ２／Ｔ１として、クラッチ７６をオンにさせる。これにより、走行中に確実に乗員１２０を拘束することが可能となる。また、上述した近接スイッチやリミットスイッチを用いて、直接的にクラッチ７６がオフになったことを検出することとしてもよい。
【００７１】
上記実施形態では、クラッチ７６をオンさせるために、図６に示されるように、モータ５１の起動時刻ｔ０から時間ＴＳが経過するまで、電圧信号Ｖのデューティー比がＴ２／Ｔ１となるように、電圧信号Ｖを制御した。これに限らず、クラッチ７６の状態にかかわらず、周期的に電圧信号Ｖのデューティー比をＴ２／Ｔ１からＴ３／Ｔ１へ変更することとしてもよい。これによれば、クラッチ７６がオフになったとしても、１周期に相当する時間が経過するまでには、クラッチをオンにすることができる。したがって、走行中に確実に乗員１２０を拘束することが可能となる。
【００７２】
上記実施形態に係る制御装置２０は、ハードウエアによって構成されていてもよいし、コンピュータや、マイクロコンピュータであってもよい。
【００７３】
なお、本発明は、本発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施形態は、本発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
本発明の拘束装置は、車両に代表される乗り物に搭乗する乗員を拘束するのに適している。
【符号の説明】
【００７５】
１０ 拘束装置
１１ 車両通信ネットワーク
２０ 制御装置
２２ 駆動装置
３０ 拘束ユニット
４０ ベルト
４１ ガイド
４２ タング
４３ アンカー
４４ バックル
４４ａ バックルセンサ
５０ リトラクタ
５１ モータ
５１ａ 回転軸
５３ スプール
５５，５６ エンコーダ
６０ ギアユニット
６１ 第１駆動ギア
６２ 第１中間ギア
６３ 第２中間ギア
６４ 第３中間ギア
６５ 第２駆動ギア
６５ａ 回転軸
７１ 従動ギア
７２ サンギア
７２ａ 回転軸
７３ インターナルギア
７４ 遊星ギア
７５ キャリア
７６ クラッチ
７６ａ パウル
７６ｂ ワイヤ
７７ 回転軸
１００ シート
１２０ 乗員
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シートに着座する乗員を拘束するための拘束装置であって、
乗員を拘束するためのベルトが巻き取られるスプールと、
前記スプールを回転させるモータと、
前記モータの出力を、前記スプールに伝達する伝達手段と、
前記モータの回転によって、前記モータと前記伝達手段とを機械的に接続する接続手段と、
前記接続手段によって、前記モータと前記伝達手段とが接続されるまでに供給する第１のパワーが、前記モータと前記伝達手段とが接続されてから供給する第２のパワーよりも大きくなるように、前記モータにパワーを供給する供給手段と、
を備える拘束装置。
【請求項２】
前記供給手段は、前記モータと前記伝達手段とが接続されるまでの出力電圧の平均値が、前記モータと前記伝達手段とが接続されてからの出力電圧の平均値よりも大きくなるように、前記モータにパワーを供給する請求項１に記載の拘束装置。
【請求項３】
前記供給手段は、前記モータと前記伝達手段とが接続されるまでに供給する電流が、前記モータと前記伝達手段とが接続されてから供給する電流よりも大きくなるように、前記モータにパワーを供給する請求項１又は２に記載の拘束装置。
【請求項４】
前記供給手段は、ＰＷＭ制御を行う請求項１乃至３のいずれか一項に記載の拘束装置。
【請求項５】
前記供給手段は、予め設定された時間だけ前記第１のパワーを供給する請求項１乃至４のいずれか一項に記載の拘束装置。
【請求項６】
前記接続手段による、前記モータと前記伝達手段との接続を検出する第１の検出手段を備え、
前記供給手段は、前記第１の検出手段が前記モータと前記伝達手段との接続を検出するまで、前記第１のパワーを供給する請求項１乃至５のいずれか一項に記載の拘束装置。
【請求項７】
前記モータと前記伝達手段とが接続されていないことを検出する第２の検出手段を備え、
前記供給手段は、前記第２の検出手段が前記モータと前記伝達手段とが接続されていないことを検出した場合に、前記モータと前記伝達手段とが接続されるまでに供給する第１のパワーが、前記モータと前記伝達手段とが接続されてから供給する第２のパワーよりも大きくなるように、前記モータにパワーを供給する請求項１乃至６のいずれか一項に記載の拘束装置。
【請求項８】
前記供給手段は、周期的に、前記モータと前記伝達手段とが接続されるまでに供給する第１のパワーが、前記モータと前記伝達手段とが接続されてから供給する第２のパワーよりも大きくなるように、前記モータにパワーを供給する請求項１乃至６のいずれか一項に記載の拘束装置。
【請求項９】
前記スプールは、前記シートの一側に配置されており、
前記シートの一側に配置され、前記リトラクタから引き出された前記ベルトの一端を固定する固定手段と、
前記スプールと、前記固定手段との間の前記ベルトを支持する支持手段と、
前記シートの他側に配置されたバックルと、
前記ベルトに設けられ、前記バックルに着脱自在なトングと、
を備える請求項１乃至８のいずれか一項に記載の拘束装置。
【請求項１】
シートに着座する乗員を拘束するための拘束装置であって、
乗員を拘束するためのベルトが巻き取られるスプールと、
前記スプールを回転させるモータと、
前記モータの出力を、前記スプールに伝達する伝達手段と、
前記モータの回転によって、前記モータと前記伝達手段とを機械的に接続する接続手段と、
前記接続手段によって、前記モータと前記伝達手段とが接続されるまでに供給する第１のパワーが、前記モータと前記伝達手段とが接続されてから供給する第２のパワーよりも大きくなるように、前記モータにパワーを供給する供給手段と、
を備える拘束装置。
【請求項２】
前記供給手段は、前記モータと前記伝達手段とが接続されるまでの出力電圧の平均値が、前記モータと前記伝達手段とが接続されてからの出力電圧の平均値よりも大きくなるように、前記モータにパワーを供給する請求項１に記載の拘束装置。
【請求項３】
前記供給手段は、前記モータと前記伝達手段とが接続されるまでに供給する電流が、前記モータと前記伝達手段とが接続されてから供給する電流よりも大きくなるように、前記モータにパワーを供給する請求項１又は２に記載の拘束装置。
【請求項４】
前記供給手段は、ＰＷＭ制御を行う請求項１乃至３のいずれか一項に記載の拘束装置。
【請求項５】
前記供給手段は、予め設定された時間だけ前記第１のパワーを供給する請求項１乃至４のいずれか一項に記載の拘束装置。
【請求項６】
前記接続手段による、前記モータと前記伝達手段との接続を検出する第１の検出手段を備え、
前記供給手段は、前記第１の検出手段が前記モータと前記伝達手段との接続を検出するまで、前記第１のパワーを供給する請求項１乃至５のいずれか一項に記載の拘束装置。
【請求項７】
前記モータと前記伝達手段とが接続されていないことを検出する第２の検出手段を備え、
前記供給手段は、前記第２の検出手段が前記モータと前記伝達手段とが接続されていないことを検出した場合に、前記モータと前記伝達手段とが接続されるまでに供給する第１のパワーが、前記モータと前記伝達手段とが接続されてから供給する第２のパワーよりも大きくなるように、前記モータにパワーを供給する請求項１乃至６のいずれか一項に記載の拘束装置。
【請求項８】
前記供給手段は、周期的に、前記モータと前記伝達手段とが接続されるまでに供給する第１のパワーが、前記モータと前記伝達手段とが接続されてから供給する第２のパワーよりも大きくなるように、前記モータにパワーを供給する請求項１乃至６のいずれか一項に記載の拘束装置。
【請求項９】
前記スプールは、前記シートの一側に配置されており、
前記シートの一側に配置され、前記リトラクタから引き出された前記ベルトの一端を固定する固定手段と、
前記スプールと、前記固定手段との間の前記ベルトを支持する支持手段と、
前記シートの他側に配置されたバックルと、
前記ベルトに設けられ、前記バックルに着脱自在なトングと、
を備える請求項１乃至８のいずれか一項に記載の拘束装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１３−４３５８５（Ｐ２０１３−４３５８５Ａ）
【公開日】平成２５年３月４日（２０１３．３．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１８３４１２（Ｐ２０１１−１８３４１２）
【出願日】平成２３年８月２５日（２０１１．８．２５）
【出願人】（３０６００９５８１）タカタ株式会社 (812)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月４日（２０１３．３．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月２５日（２０１１．８．２５）
【出願人】（３０６００９５８１）タカタ株式会社 (812)
【Ｆターム（参考）】
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