专利名称：限制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及限制装置，更详细地讲，涉及用于限制乘员的限制装置。
背景技术：
在以车辆为代表的交通工具中安装有座椅安全带，以保护乘员免受紧急停止或碰撞等意外事故的伤害。作为该种座椅安全带，经常使用容易佩戴、且可发挥比较高的限制力的三点式座椅安全带。三点式座椅安全带具备卷绕用于限制乘员的安全带的卷收器。在该卷收器上有时设有用于根据作用于乘员的力来调整安全带张力的电动机。电动机在调整安全带的张力时·与用于卷绕安全带的卷轴进行机械连接。而且，在车辆停止时等不需要限制乘员时，与卷轴分离。电动机与卷轴一般通过多个齿轮与离合器而以机械方式进行连接。而且，当电动机与卷轴连接时或解除该连接时，电动机被以一定程度的较大的力进行驱动。因此，有时会因电动机产生的声音或离合器的动作声而使乘员产生不适感。因此，提出了各种用于降低因离合器的动作而产生的声音的技术。根据日本特开2008-30668号公报所记载的装置，当使离合器进行动作而解除电动机与卷轴的连接时，向该电动机供给电动机所容许的最大电流。由此，可缩短离合器进行动作所需的时间，从而可缩短离合器产生动作声的时间。根据日本特开2005-28970号公报所记载的装置，向该电动机供给比为使卷轴旋转而向电动机供给的电流值小的电流，由此使离合器进行动作。由此，当使离合器进行动作时，电动机的转速不会急剧上升，结果离合器的动作声减小。一般而言，电动机在起动时需要较大的电力，但一旦开始动作之后，则不再需要那么大的电力。因此，如上述日本特开2008-30668号公报及日本特开2005-28970号公报所记载的装置那样地，当为使电动机动作而将电动机中流动的电流的值维持成恒定时，有时电动机的旋转会不必要地上升。此时，会持续地从电动机产生比较大的声音。
发明内容
本发明是根据上述的情况而作出的，其目的在于，使离合器准确地进行动作，并降低因离合器的动作而产生的声音。为了达到上述目的，本发明的限制装置是用于限制坐在座椅上的乘员的限制装置，并具备卷轴，卷绕用于限制乘员的安全带；电动机，使上述卷轴旋转；齿轮单元，将上述电动机的输出传递至上述卷轴；离合器，通过上述电动机的旋转来机械连接上述电动机与上述齿轮单元；及供给单元，当解除上述离合器对上述电动机与上述齿轮单元的连接时，向上述电动机供给电力，使得在上述电动机起动时供给的第一电力大于在上述电动机起动之后供给的第二电力上述供给单兀可以向上述电动机供给电力，使得供给上述第一电力时的输出电压的平均值大于供给上述第二电力时的输出电压的平均值。上述供给单元可以向上述电动机供给电力，使得在上述电动机起动时供给的电流在大于上述电动机起动之后供给的电流。上述供给单元可以进行PWM控制。上述供给单元可以以预先设定的时间来供给上述第一电力。 本发明的限制装置具备检测上述电动机的起动的第一检测系统， 上述供给单元可以供给上述第一电力，直至上述第一检测系统检测出上述电动机的起动。本发明的限制装置具备检测上述电动机与上述齿轮单元未连接的第二检测系统，当上述第二检测系统检测出上述电动机与上述齿轮单元未连接时，上述供给单元可以停止上述电力的供给。本发明的限制装置具备检测上述电动机与上述齿轮单元未连接的第二检测系统，当上述第二检测系统检测出上述电动机与上述齿轮单元未连接时，上述供给单元可以向上述电动机供给电力，使得供给上述第一电力时的输出电压的平均值大于供给上述第二电力时的输出电压的平均值。本发明的限制装置，上述卷轴配置于上述座椅的一侧，上述限制装置具备固定部件，配置于上述座椅的一侧，固定从上述卷收器拉出的上述安全带的一端;支撑部件，支撑上述卷轴与上述固定部件之间的上述安全带；带扣，配置于上述座椅的另一侧；及锁舌，设置于上述安全带，能够与上述带扣自如地扣合或分离。根据本发明，当解除卷绕安全带的卷轴与用于驱动该卷轴的电动机之间的连接时，在电动机起动时供给比较大的第一电力。由此，能够使离合器准确地进行动作。另外，在电动机起动后，供给比第一电力小的第二电力。由此，电动机的转速不会不必要地上升，能够降低因离合器进行动作而产生的声音。
图I是本实施方式的限制装置的框图。图2是表示限制装置的图。图3是示意地表示卷收器的结构的图。图4是表示齿轮单元的图。图5是表示齿轮单元的一部分的图。图6是表示电压信号的图。图7是表示电动机中流动的驱动电流的推移的图。
图8是用于说明限制装置的变形例的图。
具体实施例方式以下，参照附图来说明本发明的一个实施方式。图I是本实施方式的限制装置10的框图。该限制装置10是根据车辆的前进方向及与前进方向正交的方向上的加速度来适当地保持乘员的装置。以下，为便于说明，将车辆的前进方向设为X轴方向，将与该前进方向正交的方向设为Y轴方向。如图I所示，限制装置10具有限制单元30，用于限制乘员；控制装置20，基于来自车辆通信网络11或带扣传感器44a的输出来检测车辆的行驶状态；及驱动装置22，基于控制装置20的指示来驱动限制单元30的卷收器50。车辆通信网络11例如是CAN (Controller Area Network :控制器局域网络)、LIN(Local Interconnect Network :本地互联网)或K-LINE等车载网络。车辆的控制单元等能够通过与该车辆通信网络11进行通信来取得例如与车辆的速度、车辆的X轴方向(前进方向)的加速度、车辆的Y轴方向(与前进方向垂直的方向)的加速度有关的信息。
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图2是表示用于限制就座于座椅100的乘员120的限制单元30的图。如图2所示，限制单元30是三点式座椅安全带。该限制单元30具有对乘员120进行限制的安全带40及配置于座椅100的右侧方以卷绕安全带40而进行收容的卷收器50。构成限制装置30的安全带40通常大部分被卷绕于卷收器50。而且，从卷收器50拉出的安全带40的前端经由固定于车辆的B柱的导向件41而被拉绕至座椅100的就座面右侧，并固定于固定器43。当设置于位于导向件41与固定器43之间的安全带40上的锁舌42由乘员120安装于带扣44中时，成为通过限制单元30来限制乘员的状态。通过图I所示的带扣传感器44a来检测锁舌42是否已安装到带扣44上。带扣传感器44a是具有例如在锁舌42安装到带扣44上时接通的接触点的限位开关。图3是示意地表示卷收器50的结构的图。如图3所示，卷收器50具有用于卷绕安全带40的卷轴53、用于使卷轴53旋转的电动机51及将电动机51的输出向卷轴53传递的齿轮单元60。卷轴53是圆筒状的部件。该卷轴53经由齿轮单元60而与电动机51进行机械连接。电动机51例如是额定电压为12V的直流电动机。该电动机51在由控制装置20供给电力时使构成齿轮单元60的齿轮进行旋转。图4是表示齿轮单元60的图。参照该图4及图3可知，齿轮单元60包括卷轴驱动系统7广74，由太阳轮72、三个行星齿轮74、内齿轮73及与太阳轮72连接的从动齿轮71构成；第一驱动齿轮61,固定于电动机51的旋转轴51a ;传递系统62 65，由第一中间齿轮62、第二中间齿轮63、第三中间齿轮64及经由旋转轴65a而与第三中间齿轮64连接的第二驱动齿轮65构成；离合器76，用于对驱动系统与传递系统进行机械连接；及收容上述各部分的未图不的外壳。第一驱动齿轮61固定于电动机51的旋转轴51a。第一驱动齿轮61在电动机51正转时向箭头所示的方向旋转。第一中间齿轮62是与第一驱动齿轮61哨合的齿轮。该第一中间齿轮62随着第一驱动齿轮61的旋转而进行旋转。而且，第一中间齿轮62在电动机51正转时向箭头所示的方向旋转。第二中间齿轮63是与第一中间齿轮62啮合的齿轮。该第二中间齿轮63随着第一中间齿轮62的旋转而进行旋转。而且，第二中间齿轮63在电动机51正转时向箭头所示的方向旋转。第三中间齿轮64是与第二中间齿轮63啮合的齿轮。该第三中间齿轮64随着第二中间齿轮63的旋转而进行旋转。而且，第三中间齿轮64在电动机51正转时向箭头所示的方向旋转。第二驱动齿轮65通过旋转轴65a与第三中间齿轮64连接，由此与第三中间齿轮64 一体化。该第二驱动齿轮65与第三中间齿轮64形成为一体，并以旋转轴65a为中心进行旋转。
从动齿轮71是与第二驱动齿轮65啮合的齿轮。该从动齿轮71随着第二驱动齿轮65的旋转而进行旋转。而且，从动齿轮71在电动机51正转时向箭头所示的方向旋转。参照图3可知，太阳轮72通过旋转轴72a与从动齿轮71连接，由此与从动齿轮71一体化。该太阳轮72与从动齿轮71形成为一体，并以旋转轴72a为中心进行旋转。而且，如图4所示,太阳轮72在电动机51正转时向箭头所示的方向旋转。三个行星齿轮741、742、743是与太阳轮啮合的齿轮。这些行星齿轮74在电动机51正转时在太阳轮72的周围向白色箭头所示的方向进行相对旋转。参照图3可知，这三个行星齿轮74通过行星架75相互连接。内齿轮73是在内侧形成有与行星齿轮74啮合的内齿的环状齿轮。在该内齿轮73的外缘形成有用于抑制图4中的顺时针旋转的棘齿。离合器76由棘爪76a及金属丝76b构成。棘爪76a由例如未图不的外壳或支撑部件以一端能够以旋转轴77为中心转动的方式进行支撑。金属丝76b的一端卷绕于第三中间齿轮64与第二驱动齿轮65的旋转轴65a。而且，另一端插入到设置于棘爪76a的长孔中。该金属丝76b在电动机51正转时以旋转轴65a为中心顺时针旋转，使棘爪76a逆时针旋转。另外，金属丝76b在电动机反转时以旋转轴65a为中心逆时针旋转，使棘爪76a顺时针旋转。参照图3及图4可知，在上述结构的齿轮单元60中，当电动机51正转时，第一驱动齿轮61进行旋转。而且，电动机51的旋转力依次向第一中间齿轮62、第二中间齿轮63及第三中间齿轮64传递，旋转轴65a向箭头所示的方向进行旋转。由此，如图4所示，棘爪76a与内齿轮73的棘齿卡合，从而限制了内齿轮73的顺时针旋转。当在棘爪76a与内齿轮73的棘齿卡合的状态下电动机51持续正转时，行星齿轮74向白色箭头所示的方向进行旋转。由此，参照图3可知，行星架75旋转，从而卷轴53旋转。其结果是，安全带40被卷绕于卷轴53。另外，当电动机51反转而使旋转轴65a向与箭头所示的方向相反的方向旋转时，如图4所示，与内齿轮73的棘齿卡合的棘爪76a旋转至图5所示的位置。由此，内齿轮73的旋转限制被解除，内齿轮73成为被释放的状态。在内齿轮73被释放的状态下，即使电动机51进行旋转，连接于行星架75的卷轴53也不会旋转。因此，卷轴53能够独立于电动机51地进行旋转。
S卩，通过离合器76的棘爪76a与内齿轮73的棘齿进行卡合，电动机51与卷轴53成为机械连接的状态。另外，当离合器76的棘爪76a离开内齿轮73的棘齿而使内齿轮73被释放时，电动机51与卷轴53成为机械分离的状态。以下，为便于说明，将离合器76的棘爪76a与内齿轮73的棘齿卡合的状态简称为离合器76接通的状态。而且,将离合器76的棘爪76a离开内齿轮73的棘齿的状态简称为离合器76断开的状态。控制装置20是具有例如CPU、用作CPU的作业区域的主存储部和存储CPU所执行的程序及各种参数的辅助存储部的计算机。该控制装置20通过与车辆通信网络11进行通信来取得车辆速度、加速度等车辆信息。另外，控制装置20通过带扣传感器44a来判断乘员120是否由安全带40限制在座椅100上。而且，在例如车辆停止时等不需要限制乘员120的情况下，控制装置20指示驱动装置执行用于解除对乘员120的限制的动作(解除动作)。
驱动装置22构成为，包括用于进行电动机51的PWM (Pulse Width Modulation 脉冲宽度调制)控制的开关元件。该驱动装置22生成与由控制装置20通知的行驶状态相对应的占空比的电压信号V，并向电动机51供给。例如，该电压信号V是用于在调整安全带40的张力时或使离合器76进行动作时驱动电动机51的信号。当进行用于使离合器76断开的解除动作时，驱动装置22将图6所示的波形的电压信号V向电动机51供给。该电压信号V的最大电压为Vh，周期为T5。而且，对电压信号V的占空比T6/T5、T7/T5进行调整，使得在从时刻h至时刻t2，电压信号V以时间T6而周期性地成为高电平，并且，在从时刻t2至时刻t3，电压信号V以时间T7而周期性地成为高电平。另外，时刻h是解除动作开始的时刻。另外，时刻t2是从时刻h起经过了时间T2的时刻。另外，时刻t3是从时刻t2起经过了时间T3的时刻。具体而言，占空比T6/T5设定成，使得通过对最大电压Vh乘以占空比T6/T5而计算出的电压成为VAvei。该电压VAV(；1是充分大于电动机51的最低动作电压的电压。另外，占空比T7/T5设定成，使得通过对最大电压Vh乘以占空比T7/T5而计算出的电压成为Vatc2。该电压是小于电动机51的最低动作电压的电压。图7表示在供给图6所示的电压信号V时电动机51中流动的驱动电流Im的推移的曲线。另外，对于电流的极性，在使离合器76断开时将电动机中流动的电流的方向设为正(+ )。驱动电流Im在解除动作开始的时刻h开始上升，从时刻h到经过了时间T2的时刻t2，值维持在Ip在时刻t2以后，该值成为比值I1小的值12。而且，从时刻t2到经过了时间T3的时刻t3，值几乎为零。进行上述的解除动作所需的时间T1大约为200msec。另外，时间T2、T3分别为75msec、125msec左右。上述时间T2是在从开始向电动机51供给电力之后直至离合器断开为止所需的平均时间T4加上余量而得到的时间。而且，例如，时间T4大约为20msec。因此，通常，从动作开始的时刻h直至经过75msec (=时间T2),离合器断开。另外，时间！^、!^是根据电动机51或离合器76的规格而规定的。另外，值I1是在对电动机施加最低动作电压时比电动机中流动的电流的值大的值。而且，值12在施加驱动电动机所需要的最低限度的电压(Vatc2)时电动机中流动的电流。根据以上说明，在本实施方式中，当解除电动机51与卷轴53的连接时，在电动机51起动时，对该电动机51施加值在最低动作电压以上的电压。而且，在经过离合器进行动作所需的平均时间之后，对电动机51施加维持旋转轴51a的旋转所需的最低限度大小的电压。因此，电动机51的旋转轴51a的转速不会不必要地上升，能够降低由电动机产生的声
曰 在本实施方式中，在电动机51起动时，对电动机51施加比最低动作电压高的电压。因此，即使因电动机51的老化而导致最低动作电压的值增大，也能够通过使离合器76进行动作来切实地解除电动机51与卷轴53的连接。另外，电压信号V的最大电压根据车辆的周围环境、电池的充电状况、老化程度及个体差异等而发生变动。此时，驱动装置22也可以进行考虑了电压信号V的最大电压变动的PWM控制。具体而言，驱动装置22是对作为标准的最大电压Vh与当前的电压Vk进行比较。其次，驱动装置22使用以下(I)式来求算将电压信号设为高电平的时间Tx。而且，驱 动装置22对施加于电动机51的电压进行控制，使得电压信号V的占空比成为Tx/T5。Tx=T6 (VH/VE)…(I)由此，即使电池的电压降低，也能够通过使离合器76进行动作来切实地解除电动机51与卷轴53的连接。以上，对于本发明的实施方式进行了说明，但本发明并不限定于上述实施方式。例如，离合器76也可以具有用于使棘爪76a离开内齿轮73的弹簧。在上述实施方式中，参照图6可知，以如下的方式确定电压信号V的占空比从对电动机51开始通电直至经过时间T2,占空比成为T6/T5 ;经过时间T2之后，占空比成为T7/T50不限于此，例如，也可以使用图8所示的编码器56来直接监视电动机51的旋转轴51a的旋转，当旋转轴51a旋转了使离合器76断开所需的角度时，电压信号V的占空比从T6/%变更为T7/T5。在上述实施方式中，参照图6可知，以如下的方式确定电压信号V的占空比从对电动机51开始通电直至经过时间T2,占空比成为T6/T5 ;经过时间T2之后，占空比成为T7/T50不限于此，也可以由控制装置20来检测棘爪76a的位置，当检测出棘爪76a旋转到离开了内齿轮73的位置时，判断为离合器76断开，电压信号V的占空比从T6/T5变更为T7/T5。能够使用限位开关或非接触式开关等检测系统来检测棘爪76a的位置。另外，也可以取代将电压信号V的占空比从T6/T5变更为T7/T5，停止向电动机供给电力。上述实施方式的控制装置20可以由硬件构成，也可以是计算机或微型计算机。本申请基于2011年8月25日所提出的日本专利申请2011-183413号来主张优先权，本申请的说明书参考并引入了日本专利申请2011-183413号的说明书、权利要求书及附图的内容。本发明能够在不脱离本发明的广义精神与范围的情况下进行各种的实施方式及变形。另外，上述实施方式仅用于说明本发明，而并未限定本发明的范围。
权利要求
1.一种限制装置，用于限制就座于座椅上的乘员，其特征在于， 具备 卷轴，卷绕用于限制乘员的安全带； 电动机，使所述卷轴旋转； 齿轮单元，将所述电动机的输出传递至所述卷轴； 离合器，通过所述电动机的旋转来机械连接所述电动机与所述齿轮单元；及供给单元，当解除所述离合器对所述电动机与所述齿轮单元的连接时，向所述电动机供给电力，使得在所述电动机起动时供给的第一电力大于在所述电动机起动之后供给的第二电力。
2.根据权利要求I所述的限制装置，其中， 所述供给单元向所述电动机供给电力，使得供给所述第一电力时的输出电压的平均值大于供给所述第二电力时的输出电压的平均值。
3.根据权利要求I或2所述的限制装置，其中， 所述供给单元向所述电动机供给电力，使得在所述电动机起动时供给的电流大于在所述电动机起动之后供给的电流。
4.根据权利要求I或2所述的限制装置，其中， 所述供给单元进行PWM控制。
5.根据权利要求I或2所述的限制装置，其中， 所述供给单元以预先设定的时间来供给所述第一电力。
6.根据权利要求I或2所述的限制装置，其中， 所述限制装置具备检测所述电动机的起动的第一检测系统， 所述供给单元供给所述第一电力，直至所述第一检测系统检测出所述电动机的起动。
7.根据权利要求I或2所述的限制装置，其中， 所述限制装置具备检测所述电动机与所述齿轮单元未连接的第二检测系统， 当所述第二检测系统检测出所述电动机与所述齿轮单元未连接时，所述供给单元停止所述电力的供给。
8.根据权利要求I或2所述的限制装置，其中， 所述限制装置具备检测所述电动机与所述齿轮单元未连接的第二检测系统， 当所述第二检测系统检测出所述电动机与所述齿轮单元未连接时，所述供给单元向所述电动机供给电力，使得供给所述第一电力时的输出电压的平均值大于供给所述第二电力时的输出电压的平均值。
9.根据权利要求I或2所述的限制装置，其中， 所述卷轴配置于所述座椅的一侧， 所述限制装置还具备 固定部件，配置于所述座椅的一侧，固定从所述卷收器拉出的所述安全带的一端； 支撑部件，支撑所述卷轴与所述固定部件之间的所述安全带； 带扣，配置于所述座椅的另一侧；及 锁舌，设置于所述安全带，能够与所述带扣自如地扣合或分离。
全文摘要
本发明涉及一种限制装置。当解除电动机与卷轴的连接时，在电动机起动时增大驱动电压的值。而且，在电动机的旋转轴开始旋转之后，将驱动电压的值设为维持旋转轴的旋转所需的最低限度的大小。由此，电动机的旋转轴的转速不会不必要地上升，可降低电动机产生的声音。
文档编号B60R22/46GK102951114SQ201210307119
公开日2013年3月6日 申请日期2012年8月24日 优先权日2011年8月25日
发明者富部秀之 申请人:高田株式会社