JP3795474B2 - 車輛安全ベルト用の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、フレームと、このフレームに回転可能に配置されたベルトスプールと、このベルトスプールに連結された駆動ホイールと協働できる駆動モータと、係止キャッチと、ベルトスプールを係止するために係止キャッチが入るように案内できる係止歯とを備えた、車輛安全ベルト用のベルトリトラクターに関する。
【０００２】
【従来の技術】
このようなベルトリトラクターは、ドイツ国特許第ＤＥ１００ １８ ９７２号から公知である。係止キャッチは、ばねによって係止歯と係合する方向に押圧されている。電磁石が設けられており、この電磁石は「入り」状態で係止キャッチを係止歯と係合が外れた状態に保持する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、構造に要する費用が低くなるように公知のベルトリトラクターを改良することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
この目的のため、本発明によれば、駆動ホイールがベルトスプールに対して所定程度まで回転可能であり、係止キャッチがこの相対回転の関数として制御される、上文中に言及した種類のベルトリトラクターが提供される。本発明によるベルトリトラクターは、いずれの場合でも既に存在するベルトスプール用駆動モータを使用するという基本的考えに基づき、更に係止キャッチを制御する。これは、係止キャッチの制御に必要な駆動ホイールとベルトスプールとの間の相対回転を発生するように駆動モータを制御することで行われる。これにより、係止キャッチを作動させるために従来必要であった追加の構成要素を不要にできる。
【０００５】
好ましくは、係止歯は、ベルトスプールに固定的に連結された係止ホイールに形成されており、駆動ホイールと係止ホイールとの間に少なくとも一つの復元ばねが設けられており、このばねは、駆動ホイールを係止ホイールに対して初期位置に押圧する。これを行うにあたり、好ましくは、係止キャッチは係止ばねによって常に係止歯内に係合する方向に押圧され、駆動ホイールには、駆動ホイールの滑らかな外周面には、制御歯を形成する窪みが設けられており、係止歯及び制御歯は、駆動ホイールと係止ホイールとの間の初期位置で、駆動ホイールの外周面により、係止キャッチが係止歯内に案内されないように形成されている。復元ばねの寸法は、この場合には、電流が流れていない場合の駆動モータの抗力モーメントが、駆動ホイールを係止ホイールに対して回転するのに必要な回転モーメントよりも大きいように定めることができる。このようにして、駆動モータが停止している場合に、ベルトスプールをベルトバンド引出し方向で係止する緊急係止が行われる。更に、復元ばねは、比較的強くなるように寸法決めされており、そのため、ベルトバンドがベルトスプールからゆっくりと引き出すとき、駆動ホイールと係止ホイールとの間に相対回転が起こらず、相対回転は、ベルトスプールの所定の角加速度を越えた場合にしか起こらないようにすることができる。これは、所定の角加速度を越えた場合、駆動モータの慣性回転モーメントがブレーキとしても作用するためである。このようにして、係止機能を実現でき、これは従来の機械式ベルトバンド感受性係止と対応する。
【０００６】
本発明の好ましい実施例によれば、係止キャッチと協働する係止歯の側部にはアンダーカットが設けられていない。これにより、ベルトスプールが係止したとき、ベルトスプールをこの目的でベルトバンド巻取り方向に回転させる必要なしに駆動ホイールの制御歯で係止キャッチを案内し、係止歯から外すことができる。車輛乗員はこのような回転を不快と感じ、ベルトバンド力を僅かに上昇する。
【０００７】
好ましくは、電流が流れていない場合の駆動モータの抗力モーメントよりも大きい回転モーメントでベルトスプールにベルトバンド巻取り方向に作用する巻取りばねが設けられている。これにより、更に、駆動モータへの電気供給が中断した場合又はモータの制御が損なわれた場合の各々の場合で、車輛乗員が安全ベルトを外したときにベルトバンドが正しく巻き上げられるように緊急機能が確保される。
【０００８】
好ましくは、ベルトバンドの引出し時又は巻取り時に所定のベルトバンド力が常に作用するように駆動モータを制御する電子制御ユニットが設けられている。制御ユニットは、例えばベルトスプールセンサによってベルトスプールの回転を感知し、ベルトバンドを所望の方法で利用できるように、駆動モータ及び従ってベルトスプールの回転を制御する。車輛乗員が安全ベルトを着用するとき、例えば、駆動モーターが回転モーメントを発生する。駆動モーターの回転モーメントは、巻取りばねの回転モーメントと反対方向となっている。このようにして、比較的小さなベルトバンド引出し力が発生する。この場合、駆動モータにより提供される回転モーメントを、好ましくは、車輛乗員が一定のベルトバンド引出し力を知覚できるように変化させる。しかし、巻取りばねによって及ぼされる回転モーメントは、ベルトバンド引出し量の増大に従って上昇する。更に、駆動モータは、ベルトバンドの巻取り時に回転モーメントを加えることができる。これは、巻取りばねの回転モーメントに対して反作用をなす。このようにして、巻取りばねの比較的高いベルトバンド巻取り力を比較的快適な量にまで減少する。
【０００９】
制御ユニットは、車輛を加速する信号入力を受け取り、所定の車輛加速度を越えた場合、駆動ホイールを係止ホイールに対して係止位置に移動するように駆動モータを制御し、ここで係止キャッチが係止歯内に係合する。車輛加速度についての信号は、既に存在するシステムから、例えば電子式安定化プログラム又はアンチロックシステムから発生し、車輛バスシステム例えばＣＡＮ−バスを介して制御ユニットに供給される。このようにして、ベルトスプールの車輛感知式係止を最小の費用で実現できる。
【００１０】
本発明の有利な展開は従属項から明らかになるであろう。
本発明を添付図面に示す好ましい実施例を参照して以下に説明する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１及び図２には、フレーム１０と、このフレームに回転可能に取り付けられたベルトスプール１２とを有するベルトリトラクターが示してある。車輛安全ベルトは、ベルトスプール１２上に受け入れられている。ベルトスプール１２の内側には、トーションロッド１４が配置されている。このトーションロッドの図１に関して左端にベルトスプール１２が連結されており、このトーションロッドとベルトスプールが協働回転する。この端部には巻取りばね１６が更に連結されている。この巻取りばね１６が、ベルトスプール１２をベルトバンド巻取り方向に付勢する。係止ホイール１８が、トーションロッド１４の図１に関して右端にトーションロッド１４と協働回転するように連結されている。係止ホイール１８は、窪み（凹部）２０によって等間隔で中断された滑らかな外周面を有する。これらの窪み２０は、半径方向に整合した側部と、窪みの最も深い点から斜めに外周面まで延びる側部とを有している。半径方向に整合したフランクは、ベルトスプール１２及び従って係止ホイール１８の回転に関してベルトバンド巻き出し方向で後方にある。全ての窪み２０が一緒になって、係止ホイール１８上に係止歯を形成する。
【００１２】
係止ホイール１８と同心に駆動ホイール２２が配置されている。この駆動ホイールには二つの凹所２４が設けられている。各凹所２４にタング２６が係合する。タング２６は、係止ホイール１８に設けられている。各タング２６と凹所２４の壁との間には、復元ばね２８が配置され（図３参照）ており、これらのばねは、係止ホイール１８に関して駆動ホイール２２に作用を及ぼし、図３に示す初期位置に押圧する。駆動ホイール２２の外周面には、係止ホイール１８と同様に幾つかの窪みが設けられており、これらの窪みには参照番号３０が付してある。係止ホイール１８の窪み２０とは対照的に、駆動ホイール２２の窪み３０は、制御歯が形成されるように、ほぼ対称に構成され且つ斜めに延びる二つの側部を有する。
【００１３】
駆動モータ３５が、歯付ベルト３２及びモータホイール３４によって駆動ホイール２２に連結されている。駆動モータは、好ましくは、外部の同期ロータモータである。駆動モータは、概略に示す制御ユニット３８によって制御される。この制御ユニットは、概略に示す車輛加速度センサ４０及び概略に示すベルトスプールセンサ４４から信号を受け取る。ベルトスプールセンサ４４は、ベルトスプールの回転を検出する。
【００１４】
ベルトリトラクターのフレーム１０には、二つの係止キャッチ（すなわち、係止部材）４６が配置されている。これらのキャッチは、係止ホイール１８及び駆動ホイール２２の回転軸線に関して互いに直径方向反対側に配置されている。二つの係止キャッチ４６は、係止ホイール１８の係止歯内に案内できる。この目的のため、これらの係止キャッチ４６の各々には、係止ばね４８（図３参照）によって、係止ホイール１８の係止歯と係合する方向に作用が及ぼされる。
【００１５】
図３、図４、及び図５を参照し、ベルトリトラクターの作動モードを以下に説明する。ここでの開始点は均衡状態である。この均衡状態では、ベルトバンドの力、巻取りばね１６の回転モーメント、及び駆動モータの回転モーメントが、均衡しており、そのためベルトスプールが回転しない。駆動モータ３６に電流が加えられていない状態でベルトスプールを巻取り方向に回転できるように、巻取りばね１６の寸法が定められているため、この均衡状態について、駆動モータ３６が巻取りばね１６の回転モーメントの大部分を補償することが必要である。従って、駆動モータは、駆動ホイール２２を図３に関して反時計廻り方向に回転しようとする。この作用によってのみ、駆動ホイール２２は、係止ホイール１８に対して図３に示す初期位置に配置される。これは、係止ホイール１８の窪み２０が駆動ホイール２２の窪み３０に対して食い違って配置されていることで区別される。換言すると、一方のホイールの窪みが、常に、他方のホイールが滑らかな外周面を有する角度区分にあるのである。
【００１６】
図３の均衡状態から開始し、ベルトバンドがベルトスプールから引き出されようとする場合、即ちベルトスプールが図３に関して反時計廻り方向に回転すると、ベルトバンドに作用する力を更に快適なレベルにまで減少するため、駆動モータがこれを支持する。このレベルは、巻取りばね１６に打ち勝つのに必要なレベルよりも低いレベルである。ベルトバンドの巻き出し時には、駆動ホイール２２は係止ホイール１８に対して初期位置に止まり、そのため、係止キャッチ４６は、駆動ホイール２２の外面及び係止ホイール１８の外面に交互に載止する。このようにして、係止キャッチ４６は、係止ホイール１８の係止歯と係合しないようにする。
【００１７】
ベルトバンドに強い引っ張る力がいきなり加わった場合には、ベルトスプールが、ベルトバンド巻き出し方向に非常に迅速に作用し、これにより駆動ホイール２２を「追い越し」、回復ばね２８が圧縮される。次いで、係止ホイール１８の窪み２０が、駆動ホイール２２の窪み３０と重なり、係止キャッチ４６が、係止ホイール１８の最も近い窪み２０に入ってこれと係合し、次いでベルトスプールが係止（ロック）される。この状態を図４に示す。
【００１８】
係止状態から開始し、係止状態を再び解放しようとする場合、駆動ホイール２２が図４に関して反時計廻り方向に回転されるように、駆動モータを案内する。これを行うと、駆動ホイール２２の窪み３０の対応する側部が、係止キャッチ４６の先端に乗り上げ、これら係止キャッチ４６の先端を半径方向外方に、これら係止キャッチ４６の先端が係止ホイール１８の係止歯の外に案内されるまで押す。この場合には、ベルトスプールを僅かにベルトバンド巻取り方向に回転する必要がない。これは、係止キャッチ４６が当たっている係止歯の側部が半径方向で整合しているためである。係止キャッチ４６が、駆動ホイール２２の滑らかな外周面に載り、係止ホイール１８の対応する窪み２０を離れると直ぐに、係止状態（ロック状態）が終了する。
【００１９】
ベルトバンドをベルトスプールに巻き付けようとする場合には、駆動モータ３６の保持トルクを減少し、その結果、ベルトスプール１２が、巻取りばね１６の作用でベルトバンド巻取り方向に回転する。
【００２０】
ベルトバンドを、ベルトスプール１２に巻き付けようとする場合には、
駆動モータ３６の保持トルクを減少させるだけでよく、そのために支配的になった巻取りばねの力により、ベルトスプールを図３及び図４に関して時計廻り方向に回転させる。
【００２１】
モータ又はモータ制御装置に故障が発生した場合、モータは駆動トルクを全く提供せず、巻取りばね１６によりベルトバンドが確実にベルトスプール１２に巻取られる。ベルトスプールの緊急係止もまた確実に行われる。ベルトバンドがベルトリトラクターから引き出されるとき、駆動モータ３６の抗力モーメントが抵抗モーメントとして作用し、ベルトスプールに回転加速度が加わったとき、これに慣性と関連したトルクが加わる。この抵抗モーメントは、復元ばね２８の押圧力に打ち勝つのに十分高く、これにより駆動ホイール２２が係止ホイール１８に対して係止位置（図４参照）に到達する。次いで、係止キャッチ４６が、係止ホイール１８の最も近い窪み２０と係合し、ベルトスプールを係止する。
【００２２】
制御ユニット３８によって、ベルトリトラクターの通常の作動で複数の快適機能を実現できる。例えば、ベルトの装着時のバンド巻取り力は、脱着時よりも低く、又は運転方法に応じて移動中に変化する。更に、ベルトバンド巻取り力を、既に巻取られたベルトバンドの長さとは無関係に、変化しないようにできる。
【００２３】
図示の実施例から離れて、二つの係止キャッチを互いに直径方向反対側にないように配置することもできるが、これらを直径方向配置に関して二つの窪み間の角度距離の半分と対応する角度だけ食い違うように配置する。このようにして、係止状態に至るのに必要なベルトリトラクターの回転を減少できる。基本的には、単一の係止キャッチだけを使用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明によるベルトリトラクターの概略分解図である。
【図２】図２は、明瞭化を図るために幾つかの構成要素が示してない図１のベルトリトラクターの概略斜視図である。
【図３】図３は、図２のベルトリトラクターの非係止状態での係止機構の拡大斜視図である。
【図４】図４は、図３の係止機構を係止状態で示す拡大斜視図である。
【図５】図５は、様々な作動状態での、ベルトバンド引込み力、巻取りばねのばね特性、及び駆動モータの回転モーメントの曲線のダイヤグラムの図である。
【符号の説明】
１０ フレーム
１２ ベルトスプール
２０ 係止歯
２２ 駆動ホイール
３６ 駆動モータ
４６ 係止キャッチ

Claims (14)

1. フレーム（１０）と、
   このフレーム（１０）に回転可能に配置されたベルトスプール（１２）と、
   このベルトスプール（１２）に連結された駆動ホイール（２２）と協働できる駆動モータ（３６）と、
   係止キャッチ（４６）と、
   前記ベルトスプール（１２）を係止するために前記係止キャッチ（４６）が入るように案内できる係止歯（２０）とを備えた、車輛安全ベルト用ベルトリトラクターにおいて、
   前記駆動ホイール（２２）は、前記ベルトスプールに対して所定程度まで回転可能であり、
   前記係止キャッチ（４６）は、前記駆動ホイール（２２）の前記ベルトスプール（１２）に対する位置に応じて、前記係止歯（２０）内に入るように案内されて、前記ベルトスプール（１２）を係止することができ、
   前記ベルトスプール（１２）が係止された状態では、前記駆動モータ（３６）によって、前記駆動ホイール（２２）が、ベルトバンド巻取り方向に前記ベルトスプール（１２）に対して回転されることが可能である、ことを特徴とするベルトリトラクター。
2. 請求項１に記載のベルトリトラクターにおいて、
   前記係止歯（２０）は、ベルトスプール（１２）に固定的に連結された係止ホイール（１８）に形成されており、
   前記駆動ホイール（２２）と前記係止ホイール（１８）との間に少なくとも一つの復元ばね（２８）が設けられており、この復元ばねは、前記駆動ホイールを前記係止ホイールに対して初期位置に押圧する、ことを特徴とするベルトリトラクター。
3. 請求項２に記載のベルトリトラクターにおいて、
   前記係止ホイール（１８）はトーションロッド（１４）によって前記ベルトスプール（１２）に連結されている、ことを特徴とするベルトリトラクター。
4. 請求項２又は３に記載のベルトリトラクターにおいて、
   係止ばね（４８）によって、前記係止キャッチ（４６）は常に前記係止歯（２０）内に係合する方向に作用し、
   前記駆動ホイール（２２）には、制御歯（３０）が設けられており、前記制御歯（３０）は、前記駆動ホイール（２２）の滑らかな外周面に窪み（３０）を設けることによって形成されており、
   係止歯（２０）及び制御歯（３０）は、駆動ホイール（２２）と係止ホイール（１８）との間の初期位置で、前記駆動ホイール（２２）の前記外周面により、前記係止キャッチ（４６）が前記係止歯（２０）内に案内されないように構成されている、ことを特徴とするベルトリトラクター。
5. 請求項３に記載のベルトリトラクターにおいて、
   前記係止ホイール（１８）は、外周面を有しており、
   前記外周面は、前記係止歯を形成する前記窪み（２０）間が滑らかとなっており、
   前記係止キャッチ（４６）は、滑らかな前記外周面に載止できる、ことを特徴とするベルトリトラクター。
6. 請求項１乃至５のうちのいずれか一項に記載のベルトリトラクターにおいて、
   前記係止キャッチ（４６）は、前記フレーム（１０）に枢着されている、ことを特徴とするベルトリトラクター。
7. 請求項１乃至６のうちのいずれか一項に記載のベルトリトラクターにおいて、
   前記係止キャッチ（４６）と協働する前記係止歯（２０）の側部には、アンダーカットが設けられていない、ことを特徴とするベルトリトラクター。
8. 請求項２乃至５のうちのいずれか一項に記載のベルトリトラクターにおいて、
   前記復元ばね（２８）の寸法は、ベルトバンド引出し方向での前記ベルトスプール（１２）の角加速度が所定の閾値を越えた場合にだけ前記駆動ホイール（２２）と前記係止ホイール（１８）との間で相対回転が起こるように、電流が流れていない場合の前記駆動モータ（３６）の抗力モーメントの関数として、及び、前記駆動モータ（３６）の慣性回転モーメントの関数として定められている、ことを特徴とするベルトリトラクター。
9. 請求項２乃至５のうちのいずれか一項に記載のベルトリトラクターにおいて、
   前記復元ばね（２８）の寸法は、前記ベルトスプール（１２）がベルトバンド引出し方向に回転した場合に前記駆動ホイール（２２）と前記係止ホイール（１８）との間で相対回転が起こるように、電流が流れていない場合の前記駆動モータ（３６）の抗力モーメントの関数として定められている、ことを特徴とするベルトリトラクター。
10. 請求項１乃至９のうちのいずれか一項に記載のベルトリトラクターにおいて、
    電流が流れていない場合の前記駆動モータ（３６）の前記抗力モーメントよりも大きいトルクで、前記ベルトスプール（１２）にベルトバンド巻取り方向に作用する巻取りばね（１６）が設けられている、ことを特徴とするベルトリトラクター。
11. 請求項１０に記載のベルトリトラクターにおいて、
    前記ベルトバンドの引出し時又は巻取り時に所定のベルトバンド力が常に作用するように、前記駆動モータ（３６）を制御する電子制御ユニット（３８）が設けられている、ことを特徴とするベルトリトラクター。
12. 請求項２乃至５のうちのいずれか一項に記載のベルトリトラクターにおいて、
    前記制御ユニットは、車輛加速度センサ（４０）から信号を受け取ることができ、所定の車輛加速度を越えたとき、駆動モータ（３６）を制御し、それによって、前記駆動ホイール（２２）を、前記係止ホイール（１８）に対し、前記係止キャッチ（４６）が前記係止歯（２０）内に係合する係止位置に移動する、ことを特徴とするベルトリトラクター。
13. 請求項２乃至５のうちのいずれか一項に記載のベルトリトラクターにおいて、
    前記制御ユニットは、ベルトスプールセンサ（４４）から信号を受け取ることができ、この信号から前記ベルトスプール（１２）の角度加速度を決定し、
    前記制御ユニット（３８）は、前記ベルトスプール（１２）の所定の角加速度を越えた場合、前記駆動ホイール（２２）を、前記係止ホイール（１８）に対し、前記係止キャッチ（４６）が前記係止歯（２０）に係合する係止位置に移動するように前記駆動モータ（３６）を制御する、ことを特徴とするベルトリトラクター。
14. 請求項１３に記載のベルトリトラクターにおいて、
    前記ベルトスプールセンサ（４４）はホールセンサである、ことを特徴とするベルトリトラクター。

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