专利名称：座椅安全带牵引器的故障诊断系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于诊断设在汽车等中的座椅安全带牵引器(seatbelt retractor)的故障的诊断装置，特别是涉及一种设有电动机的类型的座椅安全带牵引器的故障诊断装置，该电动机旋转驱动卷带用卷轴(spool)。
通过电动机驱动该卷带用卷轴的电动式座椅安全带牵引器有各种类型，例如有通过电动机进行安全带拉出、卷绕等所有动作的类型，以及仅通过电动机进行预拉伸(pretensioning)动作(在撞车或预测将要撞车时拉紧松弛的安全带的动作)。本发明可以适用于任何一种类型的座椅安全带牵引器。
本发明的座椅安全带牵引器的故障诊断装置，用于诊断具有旋转驱动卷带用卷轴的电动机的座椅安全带牵引器的故障，设有以下部分在规定的短时间内向电动机供给驱动电流或电压的驱动电力供给装置；检测上述电动机的绕线的电流或电压的装置；以及根据上述电流或电压来判定故障的装置。
上述本发明的故障诊断装置仅在短时间(优选小于100mSec的时间)内驱动电动机，并检测电流或电压，据此诊断故障，所以伴随该诊断时的电动机驱动的安全带卷绕量或拉出量小，即使乘客安装了座椅安全带，也几乎不会感觉到安全带张力的变化，从而防止了产生不舒适感。
在本发明中，由于是通过对电动机进行短时间通电来进行故障诊断的，所以在车辆达到规定的使用状态时随时都可以进行，从而可以早期或事先发现故障。
作为上述“规定的使用状态”，可以列举点火开关的导通操作、舌片插入带扣的操作或舌片从带扣中拔出的操作。
本发明的故障诊断装置在带扣安装状态下，可以使诊断动作处于禁止状态。在具有上述构成时，当安全带缠绕在身体上时不进行诊断动作，从而不会给乘客以不舒适感。
在本发明中，当进行故障诊断时，可以使电动机向使安全带拉出的方向旋转。由此，在诊断时安全带稍有松弛，所以不会给乘客带来不舒适感。
在本发明中，可以在诊断结束之后使电动机的端子间导通，从而对电动机进行制动。由此，可以防止在故障诊断时安全带过度松弛或过度紧固身体。
在本发明中，可以在诊断结束之后使上述电动机反转，从而使安全带卷绕量恢复诊断前的状态。由此，可以使安全带恢复乘客感觉舒适的长度。
在本发明中，当最初的诊断结果为非正常时，上述故障诊断装置可以重新进行规定次数的诊断。由此，可以提高故障诊断的精度。在进行上述重新诊断时，可以改变来自驱动电力供给装置的电力供给条件，以增大电动机驱动力。由此，例如可以进行这样的故障诊断动作，即在第一次诊断时以小扭矩使电动机旋转，在第二次以后逐渐增大扭矩。
此外，通过向电动机供给小的电流/电压，可以减弱诊断时的电动机驱动力，并降低电动机的工作速度，从而可以减小在电动机或动力传递部分产生的工作噪音。由此，乘客不会感觉到噪音，从而防止产生不舒适感。
在本发明中，电动机旋转检测装置可以由与电动机驱动控制装置连动，在以低阻抗通电驱动电动机绕线之后，检测使电动机绕线暂时为高阻抗的时序，以及与该时序同步的电动机绕线的感应电压(感应电流)的装置构成。根据感应电压的大小和极性来判断电动机有无旋转、旋转的极性以及旋转速度。由于感应电压(电流)与转子的旋转速度成比例增大，所以通过使其为高阻抗，产生较大的电压，从而可以容易地进行检测。
电动机旋转检测装置可以由与电动机驱动控制装置连动，在以低阻抗通电驱动电动机绕线的同时，检测流过电动机绕线的电流(或短时间内的平均电流)的时间变化的装置构成。根据驱动电流的大小和极性来判断电动机有无旋转、旋转的极性和旋转速度。如果转子旋转，则电流变小，从而可以一边进行驱动一边进行旋转检测。
故障判定装置可以使转子振荡而进行诊断(在极短的时间内使转子正转和反转)，而不是使其向一个方向旋转。在这种情况下，通过在较小的周期内反复进行反转驱动、旋转检测、正转驱动的循环，可以增大摆动振幅，提高旋转检测的可靠性。
图2是本发明实施方式的座椅安全带牵引器的故障诊断装置的电路图。
图3是本发明实施方式的座椅安全带牵引器的故障诊断装置的时序图。
图4是电动机的动作说明图。
图5是感应电压波形图。
图6是表示控制动作实例的流程图。
图7是表示另一个诊断实例的电流波形图。
如
图1所示，电动机3通过离合器机构2与座椅安全带牵引器的卷带用卷轴1连接。在该实施方式中，电动机3是预拉伸专用的电动机，但如上所述，本发明不限于此。
离合器机构2由齿轮构成，该齿轮在电动机3旋转(正转或反转)时借助于电动机3的驱动力而啮合。这样的齿轮式离合器机构如特开2001-347922号、特开2001-347923号、特开2002-104135号公报中有所记载，是公知的。
电动机3通过输入输出端口6，由被输入动作请求或诊断请求的电动机驱动控制单元4驱动。
当驱动停止之后，电动机3中感应产生的电流或电压由电动机旋转检测单元5检测出来，该检测数据被供给故障判定单元7进行故障诊断，然后故障诊断结果通过输入输出端口6被输出。
该电动机驱动控制单元4、电动机旋转检测单元5和故障判定单元7的电路构成参照图2和图3进行说明。
诊断请求信号作为触发信号从输入输出端口6被输入单触发(oneshot)发生电路T1，其输出信号T1为规定时间(例如20mSec)1。随着该单触发发生电路的信号T1的下降(1→0)，单触发发生电路T2的输出变为规定时间(例如5mSec)1，随着该信号T2的下降，单触发发生电路T3的输出变为规定时间(例如15mSec)1。
信号T1、T3的逻辑“和”通过OR门11被输入占空比控制器(dutycontroller)12。该占空比控制器12根据被输入的占空比设定信号，以一定频率输出规定占空比的脉冲信号。通过调整诊断动作的占空比，可以减弱诊断时的驱动力。占空比控制器12的输出和信号T1的逻辑“积”从AND门21被输入EXNOR门24，并且信号T2的反转信号通过反相器23也被输入EXNOR门24，它们的逻辑“异”成为电动机驱动信号L-。
此外，占空比控制器12的输出和信号T3的逻辑“积”从AND门22被输入EXNOR门25，同时信号T2的反转信号也被输入EXNOR门25，它们的逻辑“异”成为电动机驱动信号L+。
信号L-和L+通过反相器26、27后的反转信号分别被输入EXOR门31，其输出分别被输入AND门34和35。反相器26的输出信号被输入增强型FET43的栅极，同时通过反相器32被输入上述AND门34。反相器27的输出信号被输入增强型FET44的栅极，同时通过反相器33被输入上述AND门35。
AND门34的输出被输入增强型FET41的栅极，AND门35的输出被输入增强型FET42的栅极。
FET41、42的漏极与电源线+12V连接。FET41的源极与电动机3的负端子和FET43的漏极连接。FET42的源极与电动机3的正端子和FET44的漏极连接。FET43、44的源极通过电阻R3接地。
电动机3的两个端子通过电阻R1、R2连接，并且电阻R1、R2的连接点与偏压线+5V连接。电动机3的两个端子间的电位差由运算放大器50放大，然后通过滤波器51，由比较器52与阈值电压Vth进行比较，该比较器52的输出被输入D触发器(flip flop)53的D端子。上述触发信号被输入D触发器53的R端子，上述信号T2被输入时钟端子CK，D触发器53的反转输出作为诊断输出被输出给输入输出端口。
如图2、图4所示，当L+为1、L-为0时，FET42、43导通，FET41、44截止，电动机正转，安全带被稍拉出。相反，当L+为0、L-为1时，FET42、43截止，FET41、44导通，电动机3反转。
当L+和L-均为1时，FET41～44截止。以下将这种状态称为高阻抗状态。当L+和L-均为0时，只有FET43、44导通，电动机3的两个端子变为导通状态(以下称为低阻抗状态)。
如图3所示，当触发信号被输入时，信号T1变为规定时间(在该实施方式中为20mSec)1，在该期间，脉冲状的L+信号按照由占空比控制器12设定的占空比被输出，从而电动机的转子旋转。当经过20mSec，T1变为0、T2变为1时，FET41～44截止，从而变为高阻抗状态。在这期间，电动机3的转子由于惯性而继续旋转，从而在电动机3中产生感应电压。其电位差被运算放大器50放大，然后通过比较器52与阈值进行比较。如果电动机3正常，则如图5所示，运算放大器50输出的电压比阈值电压高，比较器52的输出变为1，从D触发器53的反转输出端子输出信号0(正常信号)。
当电动机3发生故障时，例如当电动机3的电气配线(harness)短路，或电动机3的轴被固定而使转子不能旋转时，在停止向电动机3通电之后的高阻抗期间的电压变小，比较器52的输出变为0，D触发器53的反转输出端子的输出为表示故障的信号1。
如图3所示，该高阻抗状态随着T2的下降而结束，与此同时，T3上升为1，在15mSec期间保持该状态(L+为1、L-为1)，电动机3在此期间反转，从而卷绕安全带。
然后，T3下降，变为初始状态。
在本发明中，当通过图1的诊断而判定为故障时，可以进行一次或反复进行多次该故障诊断动作。图6示出了该控制实例。
如图6所示，当来自外部控制器的诊断指示信号被输入时，在将由占空比控制器12设定的占空比设定为最小之后，输入动作触发信号，进行上述判定。如果判定结果为不正常，则诊断只进行一次就结束(但在该情况下也可以重新诊断多次)。如果判定结果为故障，则增大占空比，从而提高电动机扭矩而重新进行诊断。如果重新诊断了多次，占空比达到规定的上限仍为故障，则最终判定为故障。当然，当重新诊断而判定为正常时，则判定电动机正常，而不进行之后的重新诊断。
因此，如果减小第一次的占空比，则安全带的卷绕或拉出量变小，并且动作声音变小，所以能在不给乘客造成不舒适感的情况下进行诊断。代替改变占空比，可以改变电动机驱动电流或电压。
上述故障诊断从例如点火(ignition)起动开始，可以在10秒之内进行。此外，可以在带扣(buckle)被锁紧时进行。相反，也可以在座椅安全带处于安装状态时不进行诊断，而在其它时间例如带扣脱锁时进行。
诊断时的电动机旋转方向如上述实施方式所述，可以是安全带拉出方向，相反也可以是卷绕方向。当为拉出方向时，安全带由于拉出而只是稍微地松弛，所以乘客不会有不舒适感。
为了诊断而使电动机旋转的时间为施加相当于使电动机转子的1极以上(如果是5极的电动机，则为1/5以上)旋转的驱动力的时间100mSec，优选为1～10mSec的范围。优选诊断时的电动机转数为0.1～2转左右，但不限定于此。
当向使安全带拉出的方向旋转时，由于安全带张力不增大，优选电动机的转数为1～20转。还可以兼具这样的功能，即当由于电动机3的旋转而使卷轴的离合器机构连接时，使电动机旋转驱动1～5转，以解除离合器机构，与电动机的诊断同时使离合器恢复初始状态。
在本发明中，即使是离合器机构工作的旋转方向，也可以使电动机在不传递动力状态下的范围内旋转0.1～2转左右，由此可以在不使卷轴旋转的状态下进行电动机的诊断。
在诊断动作时的电动机旋转检测结束之后，可以使电动机处于FET43、44变为截止的低阻抗状态。由此，可以对电动机进行制动。
在上述实施方式中，可以使用一般的DC电动机，但不限于此，也可以使用DC无刷电动机(brushless motor)或步进电机(step motor)。
在本发明中，可以在停止电力供给之后或正在供给动力时进行诊断。在这种情况下，如图2所示，通过差动放电器50A、滤波器51A，由比较器52A比较电阻R3两端的电压，然后从触发器53A进行诊断输出。R3优选0.1～0.01Ω左右的电阻。图7示出了在正在供给电力时的诊断动作实例。
如上所述，根据本发明，可以提供一种能可靠地诊断座椅安全带牵引器的电动机故障且不会或几乎不会给乘客带来不舒适感的座椅安全带牵引器的故障诊断装置。
权利要求
1.一种座椅安全带牵引器的故障诊断装置，用于诊断具有旋转驱动卷带用卷轴的电动机的座椅安全带牵引器的故障，其特征在于，设有以下部分仅在规定的短时间内向电动机供给驱动电流或电压的驱动电力供给装置；检测上述电动机的绕线的电流或电压的装置；以及根据上述电流或电压来判定故障的装置。
2.根据权利要求1所述的座椅安全带牵引器的故障诊断装置，其特征在于，设有以下部分检测车辆的规定使用状态的装置；以及根据来自上述装置的信号而使诊断动作开始的装置。
3.根据权利要求2所述的座椅安全带牵引器的故障诊断装置，其特征在于，上述使用状态是点火开关的导通操作、舌片插入带扣的操作或舌片从带扣中拔出的操作。
4.根据权利要求2所述的座椅安全带牵引器的故障诊断装置，其特征在于，在带扣安装状态下，使上述诊断动作开始的装置处于禁止诊断动作的状态。
5.根据权利要求1至4任意一项所述的座椅安全带牵引器的故障诊断装置，其特征在于，上述驱动电力供给装置供给驱动电流或电压，使电动机向使安全带从卷轴上拉出的方向旋转驱动。
6.根据权利要求1至5任意一项所述的座椅安全带牵引器的故障诊断装置，其特征在于，向上述驱动电力供给装置的驱动电力供给持续时间为100mSec以下。
7.根据权利要求1至6任意一项所述的座椅安全带牵引器的故障诊断装置，其特征在于，上述故障诊断装置在诊断结束之后使电动机的端子间导通，从而对电动机进行制动。
8.根据权利要求1至7任意一项所述的座椅安全带牵引器的故障诊断装置，其特征在于，上述故障诊断装置在诊断结束之后使上述电动机反转，从而使安全带卷绕量恢复诊断前的状态。
9.根据权利要求1至8任意一项所述的座椅安全带牵引器的故障诊断装置，其特征在于，当最初的诊断结果为非正常时，上述故障诊断装置重新进行规定次数的诊断。
10.根据权利要求9所述的座椅安全带牵引器的故障诊断装置，其特征在于，上述故障诊断装置在重新诊断时改变来自驱动电力供给装置的电力供给条件，以增大电动机驱动力。
11.根据权利要求1所述的座椅安全带牵引器的故障诊断装置，其特征在于，从上述驱动电力供给装置供给的驱动电流或电压比使卷带用卷轴旋转驱动的通常电流或电压小。
全文摘要
本发明提供一种能可靠地诊断座椅安全带牵引器的电动机故障且不会或几乎不会给乘客带来不舒适感的故障诊断装置。该故障诊断装置用于诊断具有旋转驱动卷带用卷轴1的电动机3的座椅安全带牵引器的故障，仅在规定的短时间内向电动机3供给驱动电力，在该驱动电力供给停止之后检测上述电动机3的绕线的感应电流或电压，然后根据该感应电流或电压来判定故障。
文档编号B60R21/01GK1478682SQ03137039
公开日2004年3月3日 申请日期2003年6月3日 优先权日2002年6月5日
发明者青木洋, 北沢贤次, 次 申请人:高田株式会社