JP2004262256A - 車両用シートベルト装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】シートベルト装置は、シートベルト12を巻き取る電動モータ20と、電動モータ20を制御するマイクロコンピュータ30とを備えている。マイクロコンピュータ30は、距離センサ41および車速センサ42による検出距離および検出車速を用いて衝突を予知すると、第1上昇勾配で第1巻き取り荷重まで上昇する巻き取り荷重でシートベルト12を巻き取るように電動モータ20を制御する。また、マイクロコンピュータ30は、ブレーキスイッチ43からの検出信号により急ブレーキ操作を検出すると、第1上昇勾配よりも大きな第2上昇勾配で、第1巻き取り荷重よりも大きな第2巻き取り荷重まで上昇する巻き取り荷重でシートベルト12を巻き取るように電動モータ20を制御する。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、シートベルトを巻き取る巻き取り器を備えた車両用シートベルト装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、この種の装置は、例えば下記特許文献1に示されているように、衝突対象物との衝突を予測するとともに同衝突を検出し、衝突の予測時には第1巻き取り荷重でシートベルトを巻き取り、衝突の検出時には第1巻き取り荷重よりも大きな第2巻き取り荷重でシートベルトを巻き取るようにしている。
【0003】
【特許文献1】
特開平6−286581号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上記特許文献1のように、衝突の予測時および衝突時にシートベルトを巻き取ることにより乗員は保護される反面、このシートベルトの巻き取りは乗員を拘束することになり、このシートベルトの拘束力が大きすぎると、乗員は不快感を覚える。したがって、従来から、乗員がなるべく不快感を覚えず、かつ乗員が保護されるようなシートベルトの巻き取り態様および巻き取り荷重を設定することが望まれている。
【0005】
【発明の概要】
本発明は、上記問題に対処するためになされたもので、その目的は、乗員がなるべく不快感を覚えず、かつ乗員が保護されるような巻き取り態様および巻き取り荷重でシートベルトを巻き取るようにした車両用シートベルト装置を提供することにある。
【0006】
上記目的を達成するために、本発明の特徴は、シートベルトを巻き取る巻き取り器を備えた車両用シートベルト装置において、衝突対象物との衝突を予知する衝突予知手段と、衝突予知手段によって衝突が予知されたとき第1巻き取り荷重でシートベルトを巻き取るように前記巻き取り器を制御する第1巻き取り制御手段とを備えたことにある。この場合、第1巻き取り荷重を、例えば、80N以上120N以下に設定するとよい。
【0007】
また、本発明の特徴は、衝突対象物との衝突を予知する衝突予知手段と、衝突予知手段によって衝突が予知された時点から、第1上昇勾配でシートベルトの巻き取り荷重を上昇させながらシートベルトを巻き取るように巻き取り器を制御する第1巻き取り制御手段とを備えたことにもある。この場合、第1上昇勾配を、100N/180ms以上100N/100ms未満に設定するとよい。また、この第1巻き取り制御手段によって上昇するシートベルトの巻き取り荷重は、前記第1巻き取り荷重までとするとよい。
【0008】
これらの本発明の特徴においては、衝突予知手段を、例えば、ミリ波、超音波を用いたレーダ装置、カメラなどを備え、衝突対象物(例えば、前方車両)までの距離を測定し、この測定距離に自車両の車速などを考慮して衝突を予知するように構成することができる。このように構成した本発明によれば、衝突の予知時には、シートベルトによる拘束力および拘束力の変化が抑制され、シートベルトの拘束力による乗員の不快感を軽減できる。
【0009】
また、本発明の他の特徴は、前記衝突予知手段および第1巻き取り制御手段を備えた車両用シートベルト装置において、さらに、緊急ブレーキ状態であることを検出する緊急ブレーキ検出手段と、緊急ブレーキ検出手段によって緊急ブレーキ状態が検出されたとき第1巻き取り荷重よりも大きな第2巻き取り荷重でシートベルトを巻き取るように巻き取り器を制御する第2巻き取り制御手段とを備えたことにある。この場合、第2巻き取り荷重を、例えば、150N以上に設定するとよい。
【0010】
また、本発明の他の特徴は、前記衝突予知手段および第1巻き取り制御手段を備えた車両用シートベルト装置において、さらに、緊急ブレーキ状態であることを検出する緊急ブレーキ検出手段と、緊急ブレーキ検出手段によって緊急ブレーキ状態が検出された時点から、第1上昇勾配よりも大きな第2上昇勾配でシートベルトの巻き取り荷重を上昇させながらシートベルトを巻き取るように巻き取り器を制御する第2巻き取り制御手段とを備えたことにもある。この場合、第2上昇勾配を、例えば、100N/100ms以上に設定するとよい。また、この第2巻き取り制御手段によって上昇するシートベルトの巻き取り荷重は、前記第2巻き取り荷重までとするとよい。
【0011】
これらの本発明の他の特徴において、緊急ブレーキ検出手段を、例えば、ブレーキペダルの踏み込み量、踏み込み速度、踏み込み力、ブレーキ油圧などを検出して、同検出値が所定値以上であるとき、緊急ブレーキ状態を検出するように構成できる。
【0012】
これらの本発明の他の特徴における緊急ブレーキ状態は、乗員の意思に基づくものであるので、シートベルトの巻き取り荷重および巻き取り荷重の上昇勾配を幾分大きくしても、乗員はそれほど不快感を覚えない。したがって、前述の第1巻き取り制御に加えて、この第2巻き取り制御を行うことにより、乗員はあまり大きな不快感を覚えず、確実に保護されることになる。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について図面を用いて説明すると、図1は同実施形態に係る車両用シートベルト装置を概略的に示している。この車両用シートベルト装置は、シートベルト機構SBおよび電気制御装置ELを備えている。
【0014】
シートベルト機構SBは、シート11に着座した乗員をシート11上に拘束して保護するシートベルト12を備えている。シートベルト12は、シート11の一方の側に設けたリトラクタ装置13から引き出されて、その中間部位にてショルダーベルトアンカ14によって摺動可能に支持され、その他端にてシート11の一方の側に固定されている。このシートベルト12の中間部にはタングプレート15が移動可能に組み付けられている。タングプレート15は、シート11の他方の側に固定されたバックル16に脱着可能に勘合されるようになっている。リトラクタ装置13は、緊急時にシートベルト12を巻き取るための電動モータ20、および巻き取ったシートベルト12の引き出しを禁止する機構を備えている。
【0015】
電制御装置ELは、CPU、ROM、RAM、タイマなどからなるマイクロコンピュータ30を備えている。マイクロコンピュータ30は、図2の巻き取り制御プログラムを所定の短時間ごとに繰返し実行することにより、駆動回路31を介して電動モータ20に流す電流量を制御する。これにより、電動モータ20によるシートベルト12の巻き取り荷重および巻き取り荷重の上昇勾配が制御される。マイクロコンピュータ30には、距離センサ41、車速センサ42およびブレーキスイッチ43が接続されている。
【0016】
距離センサ41は、車両の前端部に取り付けられたミリ波、超音波などを利用したレーダ装置によって構成されて、車両の前端から前方物体(主に、前方車両)までの距離Lxを検出する。車速センサ42は、変速機の出力軸の回転数を計測することにより、車速Vを検出する。ブレーキスイッチ43は、乗員による急ブレーキ操作を検出するもので、常時オフ状態にあってブレーキペダルの深い踏み込み時にオン状態に切り替わる。
【0017】
次に、上記のように構成した実施形態の動作を説明する。イグニッションスイッチの投入により、マイクロコンピュータ30は、図2の巻き取り制御プログラムを所定の短時間ごとに繰返し実行し始める。巻き取り制御プログラムの実行はステップ100にて開始され、ステップ102にてブレーキスイッチ43の状態を表す信号を入力して、同スイッチ43がオン状態にあるかによって、急ブレーキ操作がなされているかを判定する。
【0018】
まず、急ブレーキ操作がなされていない場合について説明する。この場合、ステップ102にて「No」と判定して、ステップ104以降に進む。ステップ104においては、車速センサ42によって検出された車速Vを入力して、同車速Vが所定の小さな車速Vo(例えば、時速5Km/h)以上であるかを判定することにより,車両が走行状態にあるか否かを判定する。車両がほぼ停止状態にあって、車速Vが所定の小さな車速Vo未満であれば、ステップ104にて「No」と判定して、ステップ122に進む。ステップ122においては、後述するステップ118,120によるシートベルト12の巻き取り制御中であるかを判定する。シートベルト12の巻き取り制御中でなければ、ステップ122にて「No」と判定してステップ128にてこの巻き取り制御プログラムの実行を一旦終了する。
【0019】
一方、車両が走行を開始して、ステップ104にて「Yes」すなわち車速Vが所定の小さな車速Vo以上であると判定されると、マイクロコンピュータ30はステップ106以降の処理を実行する。ステップ106においては、距離センサ41によって検出された車両前端から前方物体までの距離Lxを入力して、今回のプログラムの実行による入力距離を表す今回距離Lnewとして設定する。次に、ステップ108にて、前回のプログラムの実行時に入力した距離Lx(以降、前回距離Loldという)から今回距離Lnewを減算した減算値Lold−Lnewを、この巻き取り制御プログラムの実行時間間隔Δtで除算することにより、前方物体との相対速度Vab(=(Lold−Lnew)/Δt)を計算する。なお、前回距離Loldは、図示しない初期設定処理によって「0」に設定されている。この場合、初回に計算される相対速度Vabは負になり、後述するステップ112にて「No」と判定されてステップ122に進むので、初回に計算される相対速度Vabが不適切であっても、この点が問題になることはない。
【0020】
前記相対速度Vabの計算後、ステップ110にて、次回の相対速度Vabの計算のために、前回距離Loldを今回距離Lnewに更新しておく。次に、ステップ112にて同相対速度Vabが正であるかを判定する。相対速度Vabが正でなければ、前述のように、ステップ112にて「No」と判定して、ステップ122に進む。これは、相対速度Vabが正でないことは車両の前端部から前方物体までの距離Lxが変化しないまたは増加していることを意味し、この場合には車両が前方物体に衝突する可能性がないからである。
【0021】
一方、相対速度Vabが正であれば、ステップ112にて「Yes」と判定して、ステップ114に進む。ステップ114においては、今回距離Lnewを相対速度Vabで除算することにより、現在の相対速度Vabで走行し続ければ、車両の前端部が前方物体に衝突するまでの時間Ts(=Lnew/Vab)を計算する。以下、この時間Tsを衝突時間という。次に、ステップ116にて、この衝突時間Tsが所定時間Tso以下であるかを判定する。この場合、衝突時間Tsは、運転者がブレーキペダルの踏み込み、操舵ハンドルの操作などの衝突回避操作を早急に行わなければ、車両の前端部が前方物体に衝突するであろうと予測される時間、例えば、0.5秒程度の値に設定されている。
【0022】
衝突時間Tsが所定時間Tsoよりも大きければ、ステップ116にて「No」と判定して、ステップ122に進む。一方、衝突時間Tsが所定時間Tso以下になると、ステップ116にて「Yes」すなわち衝突予知と判定し、ステップ118にて第1巻き取り制御処理を実行する。
【0023】
この第1巻き取り制御処理においては、ステップ116による衝突予知の時点から、シートベルト12の巻き取り荷重が所定の第1上昇勾配(例えば、100N/140ms)で連続して上昇していき、かつ所定の第1巻き取り荷重(例えば、100N)に達した時点で同第1巻き取り荷重が維持されるように電動モータ20に流れる電流量を制御する(図3の太い実線参照)。この電動モータ20の制御により、シートベルト12はリトラクタ装置13内に巻き取られて、乗員はシートベルト12によって拘束される。
【0024】
これらの第1上昇勾配および第1巻き取り荷重に関しては、本発明者等は次のような実験結果を得ている。第1上昇勾配が100N/180ms以上100N/100ms未満の範囲(図3の領域A)内であれば、過半数以上の人間がシートベルト12による拘束を許容できる。これに対し、第1上昇勾配が100N/100ms以上であれば、過半数以上の人間がシートベルト12による拘束に対して、許容の限界または許容できないと感じる。なお、第1上昇勾配の下限値100N/180msは乗員保護の観点から決定された値である。
【0025】
また、第1巻き取り荷重に関しては、80N以上120N以下の範囲(図3の領域A)内であれば、過半数以上の人間がシートベルト12による拘束を許容できる。これに対して、第1巻き取り荷重が120N以上であれば、過半数以上の人間がシートベルト12による拘束に対して許容の限界または許容できないと感じる。なお、第1巻き取り荷重の下限値80Nは乗員保護の観点から決定された値である。
【0026】
次に、衝突を回避するために急ブレーキ操作をした場合について説明する。この場合、前述したステップ102にて「Yes」すなわちブレーキスイッチ43はオン状態であると判定して、ステップ120にて第2巻き取り制御処理を実行する。
【0027】
この第2巻き取り制御処理においては、ステップ102による急ブレーキ操作の検出時点から、シートベルト12の巻き取り荷重が所定の第2上昇勾配(例えば、100N/90ms)で連続して上昇していき、かつ所定の第2巻き取り荷重(例えば、160N)に達した時点で同第2巻き取り荷重が維持されるように電動モータ20に流れる電流量を制御する(図3の太い破線参照)。この電動モータ20の制御により、シートベルト12はリトラクタ装置13内に巻き取られて、乗員は前記第1巻き取り制御の場合よりも大きな拘束力でシートベルト12によって拘束される。
【0028】
これらの第2上昇勾配および第2巻き取り荷重に関しては、乗員の保護の観点から大きな値に設定されている。ただし、この場合には、乗員(運転者)は自らブレーキ操作をしているので、第2上昇勾配が100N/100ms以上であっても、第2巻き取り荷重が150N以上であっても、多くの人間が不快感を覚えないという実験結果を得ている。
【0029】
なお、この第2巻き取り制御が開始される時点で、第1巻き取り制御が開始されている場合もある。この場合には、現在制御中であるシートベルト12の巻き取り荷重から、第2上昇勾配で、第2巻取り荷重までシートベルト12の巻き取り荷重を上昇させるように、電動モータ20に流れる電流量を制御する。
【0030】
このように、本実施形態によるシートベルト装置によれば、ステップ104〜116の処理によって衝突が予知されると、ステップ118の第1巻き取り制御処理により、乗員は、ある程度小さな上昇勾配で上昇し、かつある程度小さなシートベルト12の巻き取り荷重で拘束される。したがって、乗員はあまり不快感を覚えないで、車両が衝突した場合でも保護される。また、急ブレーキ操作がされた場合には、ステップ102の処理によって急ブレーキ操作が検出されて、ステップ120の第2巻き取り制御処理により、前記第1巻き取り制御よりも大きな上昇勾配で上昇し、かつ同第1巻き取り制御よりも大きな巻き取り荷重で、乗員は拘束される。この場合、乗員は、急ブレーキ操作を意識しているので、ある程度大きな上昇勾配および巻き取り荷重でも、それほど不快感を覚えない。そして、車両が衝突した場合でも、乗員は確実に保護される。
【0031】
このようなシートベルト12の第1または第2巻き取り制御が実行された場合には、ステップ122にて「Yes」すなわち巻き取り制御中であると判定されて、ステップ124に進む。ステップ124においては、巻き取り制御の解除条件が成立しているか否かを判定する。このシートベルト12の巻き取り制御の解除は、乗員の運転操作によって衝突が回避されたり、たとえ衝突があったとしても車両停止後には乗員をシートベルト12の拘束から開放することが望ましいからである。
【0032】
したがって、このステップ124の解除条件の判定処理においては、前記ステップ102と同様な処理による急ブレーキ操作が解除されていること、ステップ104〜116と同様な処理による衝突が予知されないこと、車両が停止中であること、前記第1または第2巻き取り制御の開始から所定時間以上が経過していることなどが判定される。これらの解除条件が成立していなければ、ステップ124にて「No」と判定して、ステップ128にて巻き取り制御プログラムの実行を一旦終了する。そして、この場合には、第1または第2巻き取り制御処理が継続する。
【0033】
一方、前記解除条件が成立すると、ステップ124にて「Yes」と判定して、ステップ126にて電動モータ20の作動制御を停止する巻き取り制御解除処理を実行して、ステップ128にてこの巻き取り制御プログラムの実行を一旦終了する。これにより、シートベルト12の巻き取り荷重が減少制御され、乗員は自由にシートベルト12を引き出せるようになる。なお、リトラクタ装置13のロック機能などにより、シートベルト12の巻き取り制御を終了しても、シートベルト12の引き出しが不能な場合に、前記ロック機能を解除する処理も行う必要がある。
【0034】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明の実施にあたっては、上記各実施形態およびその変形例に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。
【0035】
例えば、上記実施形態では、急ブレーキ操作をブレーキスイッチ43により検出するようにしたが、この急ブレーキ操作に関しては種々の方法が考えられる。図1に破線で示すように、ブレーキペダルの踏み込み量を検出するブレーキペダル踏み込み量センサ44を設け、同センサ44によって検出されるブレーキペダルの踏み込み量または同検出踏み込み量から算出したブレーキペダルの踏み込み速度が所定値以上であることを条件に急ブレーキ操作を検出するようにしてもよい。
【0036】
また、ブレーキペダルの踏み込み力を検出するブレーキペダル踏力センサ45を設け、同センサ45によって検出されるブレーキペダルの踏み込み力または同検出踏み込み力から算出したブレーキペダルの踏み込み力の変化速度が所定値以上であることを条件に急ブレーキ操作を検出するようにしてもよい。さらに、ブレーキ油の経路(例えば、ブレーキ用のマスタシリンダの出力側)における油圧を検出するブレーキ油圧センサ46を設け、同センサ46によって検出されるブレーキ油圧または同検出ブレーキ油圧から算出したブレーキ油圧の変化速度が所定値以上であることを条件に急ブレーキ操作を検出するようにしてもよい。
【0037】
上記実施形態では、ミリ波、超音波を利用したレーダ装置によって前方物体との距離Lxを検出するようにしたが、車両の前部にカメラを設置して、同カメラによって前方物体の存在および前方物体との距離Lxを測定するようにしてもよい。
【0038】
また、上記実施形態では、衝突の予知をステップ104〜116の処理により車速Vおよび衝突時間Tsを用いて行うようにした。しかし、これに代え、またはこれに加えて、自車両の車速と前方物体までの距離、前方物体までの相対速度の変化状態などにより、衝突を予知するようにしてもよい。
【0039】
さらに、上記実施形態では、シートベルト12の巻き取りを電動モータ20の回転により行うようにしたが、シートベルト12の巻き取りを可能とするものであれば、電動モータ以外の手段を用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係るシートベルト装置の全体概略図である。
【図2】図1のマイクロコンピュータによって実行される巻き取り制御プログラムのフローチャートである。
【図3】図2の巻き取り制御プログラムの第1および第2巻き取り制御処理によってシートベルトが巻き取られる際の第1および第2巻き取り荷重の時間変化を示すグラフである。
【符号の説明】
SB…シートベルト機構、EL…電気制御装置、12…シートベルト、13…リトラクタ装置、20…電動モータ、30…マイクロコンピュータ、41…距離センサ、42…車速センサ、43…ブレーキスイッチ。
Claims (10)
- シートベルトを巻き取る巻き取り器を備えた車両用シートベルト装置において、
衝突対象物との衝突を予知する衝突予知手段と、
前記衝突予知手段によって衝突が予知されたとき第1巻き取り荷重でシートベルトを巻き取るように前記巻き取り器を制御する第1巻き取り制御手段と、
緊急ブレーキ状態であることを検出する緊急ブレーキ検出手段と、
前記緊急ブレーキ検出手段によって緊急ブレーキ状態が検出されたとき前記第1巻き取り荷重よりも大きな第2巻き取り荷重でシートベルトを巻き取るように前記巻き取り器を制御する第2巻き取り制御手段と
を備えたことを特徴とする車両用シートベルト装置。 - 請求項1に記載した車両用シートベルト装置において、
前記第1巻き取り制御手段を、前記衝突予知手段によって衝突が予知された時点から、第1上昇勾配で前記第1巻き取り荷重まで前記巻き取り器によるシートベルトの巻き取り荷重を上昇させるように構成し、かつ
前記第2巻き取り制御手段を、前記緊急ブレーキ検出手段によって緊急ブレーキ状態が検出された時点から、前記第1上昇勾配よりも大きな第2上昇勾配で前記第2巻き取り荷重まで前記巻き取り器によるシートベルトの巻き取り荷重を上昇させるように構成したことを特徴とする車両用シートベルト装置。 - 前記第2巻き取り荷重を、150N以上に設定した請求項1または2に記載した車両用シートベルト装置。
- 前記第1巻き取り荷重を、80N以上120N以下に設定した請求項1ないし3のうちのいずれか一つに記載した車両用シートベルト装置。
- シートベルトを巻き取る巻き取り器を備えた車両用シートベルト装置において、
衝突対象物との衝突を予知する衝突予知手段と、
前記衝突予知手段によって衝突が予知された時点から、第1上昇勾配でシートベルトの巻き取り荷重を上昇させながらシートベルトを巻き取るように前記巻き取り器を制御する第1巻き取り制御手段と、
緊急ブレーキ状態であることを検出する緊急ブレーキ検出手段と、
前記緊急ブレーキ検出手段によって緊急ブレーキ状態が検出された時点から、前記第1上昇勾配よりも大きな第2上昇勾配でシートベルトの巻き取り荷重を上昇させながらシートベルトを巻き取るように前記巻き取り器を制御する第2巻き取り制御手段と
を備えたことを特徴とする車両用シートベルト装置。 - 前記第2上昇勾配を、100N/100ms以上に設定した請求項2または5に記載した車両用シートベルト装置。
- 前記第1上昇勾配を、100N/180ms以上100N/100ms未満に設定した請求項2、5および6のうちのいずれか一つに記載した車両用シートベルト装置。
- シートベルトを巻き取る巻き取り器を備えた車両用シートベルト装置において、
衝突対象物との衝突を予知する衝突予知手段と、
前記衝突予知手段によって衝突が予知されたとき80N以上120N以下の所定巻き取り荷重でシートベルトを巻き取るように前記巻き取り器を制御する巻き取り制御手段と
を備えたことを特徴とする車両用シートベルト装置。 - 請求項8に記載した車両用シートベルト装置において、
前記巻き取り制御手段を、前記衝突予知手段によって衝突が予知された時点から、100N/180ms以上100N/100ms未満の所定上昇勾配で前記所定巻き取り荷重まで前記巻き取り器によるシートベルトの巻き取り荷重を上昇させるように構成した車両用シートベルト装置。 - シートベルトを巻き取る巻き取り器を備えた車両用シートベルト装置において、
衝突対象物との衝突を予知する衝突予知手段と、
前記衝突予知手段によって衝突が予知された時点から、100N/180ms以上100N/100ms未満の所定上昇勾配でシートベルトの巻き取り荷重を上昇させながらシートベルトを巻き取るように前記巻き取り器を制御する巻き取り制御手段と
を備えたことを特徴とする車両用シートベルト装置。
Priority Applications (7)
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