專利名稱：座椅安全帶牽引器的故障診斷系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于診斷設(shè)在汽車等中的座椅安全帶牽引器(seatbelt retractor)的故障的診斷裝置，特別是涉及一種設(shè)有電動機的類型的座椅安全帶牽引器的故障診斷裝置，該電動機旋轉(zhuǎn)驅(qū)動卷帶用卷軸(spool)。
通過電動機驅(qū)動該卷帶用卷軸的電動式座椅安全帶牽引器有各種類型，例如有通過電動機進行安全帶拉出、卷繞等所有動作的類型，以及僅通過電動機進行預拉伸(pretensioning)動作(在撞車或預測將要撞車時拉緊松弛的安全帶的動作)。本發(fā)明可以適用于任何一種類型的座椅安全帶牽引器。
本發(fā)明的座椅安全帶牽引器的故障診斷裝置，用于診斷具有旋轉(zhuǎn)驅(qū)動卷帶用卷軸的電動機的座椅安全帶牽引器的故障，設(shè)有以下部分在規(guī)定的短時間內(nèi)向電動機供給驅(qū)動電流或電壓的驅(qū)動電力供給裝置；檢測上述電動機的繞線的電流或電壓的裝置；以及根據(jù)上述電流或電壓來判定故障的裝置。
上述本發(fā)明的故障診斷裝置僅在短時間(優(yōu)選小于100mSec的時間)內(nèi)驅(qū)動電動機，并檢測電流或電壓，據(jù)此診斷故障，所以伴隨該診斷時的電動機驅(qū)動的安全帶卷繞量或拉出量小，即使乘客安裝了座椅安全帶，也幾乎不會感覺到安全帶張力的變化，從而防止了產(chǎn)生不舒適感。
在本發(fā)明中，由于是通過對電動機進行短時間通電來進行故障診斷的，所以在車輛達到規(guī)定的使用狀態(tài)時隨時都可以進行，從而可以早期或事先發(fā)現(xiàn)故障。
作為上述“規(guī)定的使用狀態(tài)”，可以列舉點火開關(guān)的導通操作、舌片插入帶扣的操作或舌片從帶扣中拔出的操作。
本發(fā)明的故障診斷裝置在帶扣安裝狀態(tài)下，可以使診斷動作處于禁止狀態(tài)。在具有上述構(gòu)成時，當安全帶纏繞在身體上時不進行診斷動作，從而不會給乘客以不舒適感。
在本發(fā)明中，當進行故障診斷時，可以使電動機向使安全帶拉出的方向旋轉(zhuǎn)。由此，在診斷時安全帶稍有松弛，所以不會給乘客帶來不舒適感。
在本發(fā)明中，可以在診斷結(jié)束之后使電動機的端子間導通，從而對電動機進行制動。由此，可以防止在故障診斷時安全帶過度松弛或過度緊固身體。
在本發(fā)明中，可以在診斷結(jié)束之后使上述電動機反轉(zhuǎn)，從而使安全帶卷繞量恢復診斷前的狀態(tài)。由此，可以使安全帶恢復乘客感覺舒適的長度。
在本發(fā)明中，當最初的診斷結(jié)果為非正常時，上述故障診斷裝置可以重新進行規(guī)定次數(shù)的診斷。由此，可以提高故障診斷的精度。在進行上述重新診斷時，可以改變來自驅(qū)動電力供給裝置的電力供給條件，以增大電動機驅(qū)動力。由此，例如可以進行這樣的故障診斷動作，即在第一次診斷時以小扭矩使電動機旋轉(zhuǎn)，在第二次以后逐漸增大扭矩。
此外，通過向電動機供給小的電流/電壓，可以減弱診斷時的電動機驅(qū)動力，并降低電動機的工作速度，從而可以減小在電動機或動力傳遞部分產(chǎn)生的工作噪音。由此，乘客不會感覺到噪音，從而防止產(chǎn)生不舒適感。
在本發(fā)明中，電動機旋轉(zhuǎn)檢測裝置可以由與電動機驅(qū)動控制裝置連動，在以低阻抗通電驅(qū)動電動機繞線之后，檢測使電動機繞線暫時為高阻抗的時序，以及與該時序同步的電動機繞線的感應(yīng)電壓(感應(yīng)電流)的裝置構(gòu)成。根據(jù)感應(yīng)電壓的大小和極性來判斷電動機有無旋轉(zhuǎn)、旋轉(zhuǎn)的極性以及旋轉(zhuǎn)速度。由于感應(yīng)電壓(電流)與轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度成比例增大，所以通過使其為高阻抗，產(chǎn)生較大的電壓，從而可以容易地進行檢測。
電動機旋轉(zhuǎn)檢測裝置可以由與電動機驅(qū)動控制裝置連動，在以低阻抗通電驅(qū)動電動機繞線的同時，檢測流過電動機繞線的電流(或短時間內(nèi)的平均電流)的時間變化的裝置構(gòu)成。根據(jù)驅(qū)動電流的大小和極性來判斷電動機有無旋轉(zhuǎn)、旋轉(zhuǎn)的極性和旋轉(zhuǎn)速度。如果轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，則電流變小，從而可以一邊進行驅(qū)動一邊進行旋轉(zhuǎn)檢測。
故障判定裝置可以使轉(zhuǎn)子振蕩而進行診斷(在極短的時間內(nèi)使轉(zhuǎn)子正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn))，而不是使其向一個方向旋轉(zhuǎn)。在這種情況下，通過在較小的周期內(nèi)反復進行反轉(zhuǎn)驅(qū)動、旋轉(zhuǎn)檢測、正轉(zhuǎn)驅(qū)動的循環(huán)，可以增大擺動振幅，提高旋轉(zhuǎn)檢測的可靠性。
圖2是本發(fā)明實施方式的座椅安全帶牽引器的故障診斷裝置的電路圖。
圖3是本發(fā)明實施方式的座椅安全帶牽引器的故障診斷裝置的時序圖。
圖4是電動機的動作說明圖。
圖5是感應(yīng)電壓波形圖。
圖6是表示控制動作實例的流程圖。
圖7是表示另一個診斷實例的電流波形圖。
如

圖1所示，電動機3通過離合器機構(gòu)2與座椅安全帶牽引器的卷帶用卷軸1連接。在該實施方式中，電動機3是預拉伸專用的電動機，但如上所述，本發(fā)明不限于此。
離合器機構(gòu)2由齒輪構(gòu)成，該齒輪在電動機3旋轉(zhuǎn)(正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn))時借助于電動機3的驅(qū)動力而嚙合。這樣的齒輪式離合器機構(gòu)如特開2001-347922號、特開2001-347923號、特開2002-104135號公報中有所記載，是公知的。
電動機3通過輸入輸出端口6，由被輸入動作請求或診斷請求的電動機驅(qū)動控制單元4驅(qū)動。
當驅(qū)動停止之后，電動機3中感應(yīng)產(chǎn)生的電流或電壓由電動機旋轉(zhuǎn)檢測單元5檢測出來，該檢測數(shù)據(jù)被供給故障判定單元7進行故障診斷，然后故障診斷結(jié)果通過輸入輸出端口6被輸出。
該電動機驅(qū)動控制單元4、電動機旋轉(zhuǎn)檢測單元5和故障判定單元7的電路構(gòu)成參照圖2和圖3進行說明。
診斷請求信號作為觸發(fā)信號從輸入輸出端口6被輸入單觸發(fā)(oneshot)發(fā)生電路T1，其輸出信號T1為規(guī)定時間(例如20mSec)1。隨著該單觸發(fā)發(fā)生電路的信號T1的下降(1→0)，單觸發(fā)發(fā)生電路T2的輸出變?yōu)橐?guī)定時間(例如5mSec)1，隨著該信號T2的下降，單觸發(fā)發(fā)生電路T3的輸出變?yōu)橐?guī)定時間(例如15mSec)1。
信號T1、T3的邏輯“和”通過OR門11被輸入占空比控制器(dutycontroller)12。該占空比控制器12根據(jù)被輸入的占空比設(shè)定信號，以一定頻率輸出規(guī)定占空比的脈沖信號。通過調(diào)整診斷動作的占空比，可以減弱診斷時的驅(qū)動力。占空比控制器12的輸出和信號T1的邏輯“積”從AND門21被輸入EXNOR門24，并且信號T2的反轉(zhuǎn)信號通過反相器23也被輸入EXNOR門24，它們的邏輯“異”成為電動機驅(qū)動信號L-。
此外，占空比控制器12的輸出和信號T3的邏輯“積”從AND門22被輸入EXNOR門25，同時信號T2的反轉(zhuǎn)信號也被輸入EXNOR門25，它們的邏輯“異”成為電動機驅(qū)動信號L+。
信號L-和L+通過反相器26、27后的反轉(zhuǎn)信號分別被輸入EXOR門31，其輸出分別被輸入AND門34和35。反相器26的輸出信號被輸入增強型FET43的柵極，同時通過反相器32被輸入上述AND門34。反相器27的輸出信號被輸入增強型FET44的柵極，同時通過反相器33被輸入上述AND門35。
AND門34的輸出被輸入增強型FET41的柵極，AND門35的輸出被輸入增強型FET42的柵極。
FET41、42的漏極與電源線+12V連接。FET41的源極與電動機3的負端子和FET43的漏極連接。FET42的源極與電動機3的正端子和FET44的漏極連接。FET43、44的源極通過電阻R3接地。
電動機3的兩個端子通過電阻R1、R2連接，并且電阻R1、R2的連接點與偏壓線+5V連接。電動機3的兩個端子間的電位差由運算放大器50放大，然后通過濾波器51，由比較器52與閾值電壓Vth進行比較，該比較器52的輸出被輸入D觸發(fā)器(flip flop)53的D端子。上述觸發(fā)信號被輸入D觸發(fā)器53的R端子，上述信號T2被輸入時鐘端子CK，D觸發(fā)器53的反轉(zhuǎn)輸出作為診斷輸出被輸出給輸入輸出端口。
如圖2、圖4所示，當L+為1、L-為0時，F(xiàn)ET42、43導通，F(xiàn)ET41、44截止，電動機正轉(zhuǎn)，安全帶被稍拉出。相反，當L+為0、L-為1時，F(xiàn)ET42、43截止，F(xiàn)ET41、44導通，電動機3反轉(zhuǎn)。
當L+和L-均為1時，F(xiàn)ET41～44截止。以下將這種狀態(tài)稱為高阻抗狀態(tài)。當L+和L-均為0時，只有FET43、44導通，電動機3的兩個端子變?yōu)閷顟B(tài)(以下稱為低阻抗狀態(tài))。
如圖3所示，當觸發(fā)信號被輸入時，信號T1變?yōu)橐?guī)定時間(在該實施方式中為20mSec)1，在該期間，脈沖狀的L+信號按照由占空比控制器12設(shè)定的占空比被輸出，從而電動機的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。當經(jīng)過20mSec，T1變?yōu)?、T2變?yōu)?時，F(xiàn)ET41～44截止，從而變?yōu)楦咦杩範顟B(tài)。在這期間，電動機3的轉(zhuǎn)子由于慣性而繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，從而在電動機3中產(chǎn)生感應(yīng)電壓。其電位差被運算放大器50放大，然后通過比較器52與閾值進行比較。如果電動機3正常，則如圖5所示，運算放大器50輸出的電壓比閾值電壓高，比較器52的輸出變?yōu)?，從D觸發(fā)器53的反轉(zhuǎn)輸出端子輸出信號0(正常信號)。
當電動機3發(fā)生故障時，例如當電動機3的電氣配線(harness)短路，或電動機3的軸被固定而使轉(zhuǎn)子不能旋轉(zhuǎn)時，在停止向電動機3通電之后的高阻抗期間的電壓變小，比較器52的輸出變?yōu)?，D觸發(fā)器53的反轉(zhuǎn)輸出端子的輸出為表示故障的信號1。
如圖3所示，該高阻抗狀態(tài)隨著T2的下降而結(jié)束，與此同時，T3上升為1，在15mSec期間保持該狀態(tài)(L+為1、L-為1)，電動機3在此期間反轉(zhuǎn)，從而卷繞安全帶。
然后，T3下降，變?yōu)槌跏紶顟B(tài)。
在本發(fā)明中，當通過圖1的診斷而判定為故障時，可以進行一次或反復進行多次該故障診斷動作。圖6示出了該控制實例。
如圖6所示，當來自外部控制器的診斷指示信號被輸入時，在將由占空比控制器12設(shè)定的占空比設(shè)定為最小之后，輸入動作觸發(fā)信號，進行上述判定。如果判定結(jié)果為不正常，則診斷只進行一次就結(jié)束(但在該情況下也可以重新診斷多次)。如果判定結(jié)果為故障，則增大占空比，從而提高電動機扭矩而重新進行診斷。如果重新診斷了多次，占空比達到規(guī)定的上限仍為故障，則最終判定為故障。當然，當重新診斷而判定為正常時，則判定電動機正常，而不進行之后的重新診斷。
因此，如果減小第一次的占空比，則安全帶的卷繞或拉出量變小，并且動作聲音變小，所以能在不給乘客造成不舒適感的情況下進行診斷。代替改變占空比，可以改變電動機驅(qū)動電流或電壓。
上述故障診斷從例如點火(ignition)起動開始，可以在10秒之內(nèi)進行。此外，可以在帶扣(buckle)被鎖緊時進行。相反，也可以在座椅安全帶處于安裝狀態(tài)時不進行診斷，而在其它時間例如帶扣脫鎖時進行。
診斷時的電動機旋轉(zhuǎn)方向如上述實施方式所述，可以是安全帶拉出方向，相反也可以是卷繞方向。當為拉出方向時，安全帶由于拉出而只是稍微地松弛，所以乘客不會有不舒適感。
為了診斷而使電動機旋轉(zhuǎn)的時間為施加相當于使電動機轉(zhuǎn)子的1極以上(如果是5極的電動機，則為1/5以上)旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動力的時間100mSec，優(yōu)選為1～10mSec的范圍。優(yōu)選診斷時的電動機轉(zhuǎn)數(shù)為0.1～2轉(zhuǎn)左右，但不限定于此。
當向使安全帶拉出的方向旋轉(zhuǎn)時，由于安全帶張力不增大，優(yōu)選電動機的轉(zhuǎn)數(shù)為1～20轉(zhuǎn)。還可以兼具這樣的功能，即當由于電動機3的旋轉(zhuǎn)而使卷軸的離合器機構(gòu)連接時，使電動機旋轉(zhuǎn)驅(qū)動1～5轉(zhuǎn)，以解除離合器機構(gòu)，與電動機的診斷同時使離合器恢復初始狀態(tài)。
在本發(fā)明中，即使是離合器機構(gòu)工作的旋轉(zhuǎn)方向，也可以使電動機在不傳遞動力狀態(tài)下的范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)0.1～2轉(zhuǎn)左右，由此可以在不使卷軸旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)下進行電動機的診斷。
在診斷動作時的電動機旋轉(zhuǎn)檢測結(jié)束之后，可以使電動機處于FET43、44變?yōu)榻刂沟牡妥杩範顟B(tài)。由此，可以對電動機進行制動。
在上述實施方式中，可以使用一般的DC電動機，但不限于此，也可以使用DC無刷電動機(brushless motor)或步進電機(step motor)。
在本發(fā)明中，可以在停止電力供給之后或正在供給動力時進行診斷。在這種情況下，如圖2所示，通過差動放電器50A、濾波器51A，由比較器52A比較電阻R3兩端的電壓，然后從觸發(fā)器53A進行診斷輸出。R3優(yōu)選0.1～0.01Ω左右的電阻。圖7示出了在正在供給電力時的診斷動作實例。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，可以提供一種能可靠地診斷座椅安全帶牽引器的電動機故障且不會或幾乎不會給乘客帶來不舒適感的座椅安全帶牽引器的故障診斷裝置。
權(quán)利要求
1.一種座椅安全帶牽引器的故障診斷裝置，用于診斷具有旋轉(zhuǎn)驅(qū)動卷帶用卷軸的電動機的座椅安全帶牽引器的故障，其特征在于，設(shè)有以下部分僅在規(guī)定的短時間內(nèi)向電動機供給驅(qū)動電流或電壓的驅(qū)動電力供給裝置；檢測上述電動機的繞線的電流或電壓的裝置；以及根據(jù)上述電流或電壓來判定故障的裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的座椅安全帶牽引器的故障診斷裝置，其特征在于，設(shè)有以下部分檢測車輛的規(guī)定使用狀態(tài)的裝置；以及根據(jù)來自上述裝置的信號而使診斷動作開始的裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的座椅安全帶牽引器的故障診斷裝置，其特征在于，上述使用狀態(tài)是點火開關(guān)的導通操作、舌片插入帶扣的操作或舌片從帶扣中拔出的操作。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的座椅安全帶牽引器的故障診斷裝置，其特征在于，在帶扣安裝狀態(tài)下，使上述診斷動作開始的裝置處于禁止診斷動作的狀態(tài)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任意一項所述的座椅安全帶牽引器的故障診斷裝置，其特征在于，上述驅(qū)動電力供給裝置供給驅(qū)動電流或電壓，使電動機向使安全帶從卷軸上拉出的方向旋轉(zhuǎn)驅(qū)動。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5任意一項所述的座椅安全帶牽引器的故障診斷裝置，其特征在于，向上述驅(qū)動電力供給裝置的驅(qū)動電力供給持續(xù)時間為100mSec以下。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6任意一項所述的座椅安全帶牽引器的故障診斷裝置，其特征在于，上述故障診斷裝置在診斷結(jié)束之后使電動機的端子間導通，從而對電動機進行制動。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7任意一項所述的座椅安全帶牽引器的故障診斷裝置，其特征在于，上述故障診斷裝置在診斷結(jié)束之后使上述電動機反轉(zhuǎn)，從而使安全帶卷繞量恢復診斷前的狀態(tài)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8任意一項所述的座椅安全帶牽引器的故障診斷裝置，其特征在于，當最初的診斷結(jié)果為非正常時，上述故障診斷裝置重新進行規(guī)定次數(shù)的診斷。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的座椅安全帶牽引器的故障診斷裝置，其特征在于，上述故障診斷裝置在重新診斷時改變來自驅(qū)動電力供給裝置的電力供給條件，以增大電動機驅(qū)動力。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的座椅安全帶牽引器的故障診斷裝置，其特征在于，從上述驅(qū)動電力供給裝置供給的驅(qū)動電流或電壓比使卷帶用卷軸旋轉(zhuǎn)驅(qū)動的通常電流或電壓小。
全文摘要
本發(fā)明提供一種能可靠地診斷座椅安全帶牽引器的電動機故障且不會或幾乎不會給乘客帶來不舒適感的故障診斷裝置。該故障診斷裝置用于診斷具有旋轉(zhuǎn)驅(qū)動卷帶用卷軸1的電動機3的座椅安全帶牽引器的故障，僅在規(guī)定的短時間內(nèi)向電動機3供給驅(qū)動電力，在該驅(qū)動電力供給停止之后檢測上述電動機3的繞線的感應(yīng)電流或電壓，然后根據(jù)該感應(yīng)電流或電壓來判定故障。
文檔編號B60R21/01GK1478682SQ03137039
公開日2004年3月3日 申請日期2003年6月3日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月5日
發(fā)明者青木洋, 北沢賢次, 次 申請人:高田株式會社