JP2006298187A - シートベルト装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 乗員に違和感を与えることなく、乗員の姿勢変化に応じて速やかに乗員に拘束力を作用させることのできるシートベルト装置を提供する。
【解決手段】 ウェビング５を巻回するリール１２と駆動用のモータ１０の間に減速機構とクラッチを介装する。コントローラ２１には、車両挙動判断手段３８と、車両挙動判断手段３８の判断結果に基づいてモータ１０とクラッチを制御するシートベルト制御手段４０を設ける。車両挙動判断手段３８が不安定挙動を判断したときには、シートベルト制御手段４０がクラッチを接続状態にしてモータ側動力伝達系の回転抵抗をリール１２に負荷として作用させる
【選択図】 図１

Description

この発明は、車両のシートに着座した乗員をウェビングによって拘束するシートベルト装置に関し、特に、車両の衝突時等にウェビングをモータの動力で引き込むシートベルト装置に関するものである。

車両に装備されるシートベルト装置は乗員拘束用のウェビングがリトラクタ内のリールに巻回され、装着時にリトラクタから引き出されるようになっている。近年、車両の衝突（この明細書において、「衝突」とは車両の転倒等の対物衝突以外の衝撃入力等も含むものとする。）を検出するセンサを設け、そのセンサが衝突を検出したときに、ウェビングをモータによって引き込むようにしたシートベルト装置が開発されている（特許文献１，２参照）。
特開２００４−２２４２６３号公報 特開平９−１３２１１３号公報

しかし、この従来のシートベルト装置においては、センサが衝突を検出した後にウェビングの引き込みが開始されるため、ウェビングの弛みが取れて実際に乗員に拘束力（張力）が作用し始めるまでに時間がかかることがある。また、衝突予兆を示す車両の不安定挙動をセンサによって検出し、その段階でウェビングの引き込みを制御することも検討されているが、この場合には、乗員の移動とウェビングの張力の発生にずれが生じ易く、このずれが乗員に違和感を与えることが懸念される。

そこでこの発明は、乗員に違和感を与えることなく、乗員の姿勢変化に応じて速やかに乗員に拘束力を作用させることのできるシートベルト装置を提供しようとするものである。

上記の課題を解決するための手段として、この発明は、シート（例えば、後述の実施形態におけるシート２）に着座した乗員を拘束するウェビング（例えば、後述の実施形態におけるウェビング５）が巻回されるリール（例えば、後述の実施形態におけるリール１２）と、このリールを回転駆動してウェビングを引き込むモータ（例えば、後述の実施形態におけるモータ１０）を備えたシートベルト装置において、前記モータとリールの間に介装された減速機構（例えば、後述の実施形態における減速機構１３）と、前記モータとリールの間に介装されて両者間の動力伝達系を断接するクラッチ（例えば、後述の実施形態におけるクラッチ２０）と、車両の不安定挙動を判断する車両挙動判断手段（例えば、後述の実施形態における車両挙動判断手段３８）と、前記車両挙動判断手段の判断結果に基づいて前記モータとクラッチを制御するシートベルト制御手段（例えば、後述の実施形態におけるシートベルト制御手段４０）と、を備え、前記車両挙動判断手段が不安定挙動を判断したときに、前記シートベルト制御手段がクラッチを接続状態にしてモータ側動力伝達系（例えば、後述の実施形態におけるモータ側動力伝達系２２）の回転抵抗を前記リールに負荷として作用させるようにした。
この発明の場合、車両の挙動が不安定になると、車両挙動判断手段が車両の不安定挙動を判断し、シートベルト制御手段がクラッチを接続状態にする。これにより、モータ側動力伝達系の回転抵抗が減速機構を介してリールに作用し、ウェビングには乗員の移動に応じた負荷が張力として働く。この結果、車両がそのまま衝突に移行する場合には、ウェビングに弛みのない状態からウェビングの引き込みが行われるようになる。

この発明によれば、車両の不安定挙動が判断された段階でクラッチを接続状態にしてモータ側動力伝達系の回転抵抗による張力をウェビングに作用させることができるため、急激な車両の姿勢変化によって発生する乗員の移動を、それに伴って発生するウェビングの引き出し抗力によって規制して、乗員に違和感を与えることなく確実な拘束力を付与することができる。
特に、この発明においては、クラッチ接続時にモータ側動力伝達系の回転抵抗による静止トルクを減速機構によって増幅することができるため、乗員の移動に応じた大きな張力をウェビングに確実に作用させて、乗員の移動量を抑制することができるとともに、それによって発生するウェビングの弛みを軽減することができる。
加えて、衝突時等にウェビングの引き込みに連続して移行する場合には、弛みが解消されるまでの時間を短縮し、より速やかに乗員に拘束力を作用させることができる。

以下、この発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、この発明にかかるシートベルト装置１の全体概略構成を示すものであり、同図中２は、乗員３の着座するシートである。この実施形態のシートベルト装置１は、いわゆる三点式のシートベルト装置であり、図示しないセンタピラーに取り付けられたリトラクタ４からウェビング５が上方に引き出され、そのウェビング５がセンタピラーの上部側に支持されたスルーアンカ６に挿通されるとともに、ウェビング５の先端がシート２の車室外側寄りのアウタアンカ７を介して車体フロアに固定されている。そして、ウェビング５のスルーアンカ６とアウタアンカ７の間にはタングプレート８が挿通されており、そのタングプレート８は、シート２の車体内側寄りの車体フロアに固定されたバックル９に対して脱着可能となっている。
ウェビング５は、初期状態でリトラクタ４に巻き取られており、乗員３が手で引き出してタングプレート８をバックル９に固定することにより、乗員３の主に胸部と腹部をシート２に対して拘束する。このシートベルト装置１の場合、衝突時におけるウェビング５の引き込みは電動式のモータ１０によって行うようになっている。

リトラクタ４は、図２〜図５に示すようにケーシング１１に回転可能に支持されたリール１２にウェビング５が巻回されるとともに、ケーシング１１の一端側に突出したリール１２の軸１２ａに遊星歯車式の減速機構１３が係合され、その減速機構１３が複数の歯車群から成るモータ側動力伝達系２２を介してモータ１０の回転軸１０ａに連係されている。また、減速機構１３はモータ１０の回転を減速してリール１２に伝達するものであるが、リール１２の回転は増速された形でモータ側に伝達される。

減速機構１３は、サンギヤ１４が駆動入力用の外歯１５に一体に結合されるとともに、複数のプラネタリギヤ１６を支持するキャリア１７がリール１２の軸１２ａに結合されている。そして、プラネタリギヤ１６に噛合したリングギヤ１８の外周側には複数のラチェット歯１９が形成され、このラチェット歯１９が後述するクラッチ２０の一部を構成するようになっている。このクラッチ２０は、コントローラ２１による制御によってモータ１０とリール１２の間の動力伝達系を適宜断接する。

モータ側動力伝達系２２は、サンギヤ１４と一体の外歯１５に常時噛合される小径の第１コネクトギヤ２３と、この第１コネクトギヤ２３と同軸にかつ一体に回転し得るように設けられた大径の第２コネクトギヤ２４と、この第２コネクトギヤ２４とモータギヤ２５（モータ１０の回転軸１０ａと一体。）の間にあって動力伝達可能に常時噛合される第１，第２アイドラギヤ２６，２７と、を備えている。モータ１０の正転方向の駆動力は、図３中の実線矢印で示すように各ギヤ２５，２７，２６を通して第１，第２コネクトギヤ２３，２４に伝達され、さらに外歯１５を介してサンギヤ１４に伝達された後にプラネタリギヤ１６とキャリア１７を介してリール１２に伝達される。このモータ１０の正転方向の駆動力は、ウェビング５を引き込む方向にリール１２を回転させる。ただし、サンギヤ１４からプラネタリギヤ１６に伝達された駆動力は、リングギヤ１８が固定されているときに前記のようにすべてキャリア１７側に伝達されるが、リングギヤ１４の回転が自由な状態においては、プラネタリギヤ１６の自転によってリングギヤ１８を空転させる。後述するクラッチ２０は、リングギヤ１４の回転のロックとロック解除を制御することによって、リール１２（キャリア１７）に対するモータ駆動力の伝達をオン・オフ操作する。

ここで、クラッチ２０について説明する。
クラッチ２０は、図示しないケーシングに回動可能に支持され、先端部に係止爪２８を有するパウル２９と、このパウル２９を操作するクラッチスプリング３０と、パウル２９の係止爪２８に係合可能な前記リングギヤ１４のラチェット歯１９と、を備え、係止爪２８は、パウル２９がラチェット歯１９方向に操作されたときに、ラチェット歯１９の傾斜面とほぼ直交する面に突き当たり、リングギヤ１４の一方向の回転をロックするようになっている。

また、クラッチスプリング３０は付根部側が円弧状に湾曲し、その湾曲部３１が第１コネクトギヤ２３の軸部の外周に巻き付いた状態で係止されている。そして、クラッチスプリング３０の先端部はパウル２９方向に延出し、パウル２９の操作窓３２に係合するようになっている。なお、クラッチスプリング３０の湾曲部３１は摩擦によって第１コネクトギヤ２３の軸部に係合しており、第１コネクトギヤ２３との間に設定値以上のトルクが作用すると、そのトルクによって第１コネクトギヤ２３との間で滑りを生じる。

したがって、このクラッチ２０は、モータ１０が正転方向（図３中の実線矢印参照。）に回転すると、クラッチスプリング３０が、図４の実線で示す姿勢から鎖線で示す姿勢に変化し、これによってパウル２９の係止爪２８が図３に示すようにラチェット歯１９に噛合してリングギヤ１８の回転をロックする。なお、このときラチェット歯１９は一方の回転方向に傾斜しているため、リングギヤ１８の一方向の回転を確実にロックすることができるが、リングギヤ１８が逆方向に回転しようとしたときにも、ラチェット歯１９が係止爪２８を押し上げるためにある程度以上の力が必要となる。このため、クラッチスプリング３０は、リングギヤ１８の逆方向の回転に対してもある程度以上の抵抗力を付与する。
このようにリングギヤ１８の回転がロックされると、前述のようにサンギヤ１４に伝達された回転力がすべてキャリア１７の回転となってリール１２に伝達されるようになる（クラッチオン状態）。

一方、このクラッチオン状態からモータ１０が逆転すると、第１コネクトギヤ２３が、図３中の点線矢印で示すように回転して、クラッチスプリング３０を図４中の実線で示すように回動させる。これにより、パウル２９の係止爪２８がラチェット歯１９から引き離され、図５に示すようにリングギヤ１７のロックが解除される。
このようにリングギヤ１８のロックが解除されると、前述のようにサンギヤ１４に伝達された回転力がプラネタリギヤ１６を自転させ、このときリングギヤ１８を空転させてキャリア１７（リール１２）側に動力が伝達されないようにする（クラッチオフ状態）。

また、リトラクタ４のケーシング１１の他端側には、図２に示すように、ウェビング５が設定速度以上の速度で引き出されたときに、若しくは、車両に設定値以上の減速度が作用したときにウェビング５の引き出しを機械的にロックする周知の緊急ロック機構３３とウェビング５を巻き取る巻取りばね設けられている。

ところで、車両には、図１に示すように、前方の静止物体や走行車両等を検出するレーダ３５と、車両の減速度を検出するための加速度センサ３６と、車両の回転方向の角速度を検出するジャイロ等の角速度センサ３７が設けられ、これらがコントローラ２１に接続されている。コントローラ２１には、加速度センサ３６と角速度センサ３７の検出信号を基にして車両の不安定挙動を判断する車両挙動判断手段３８と、加速度センサ３６の検出信号を基にして車両の衝突（車両の転倒等も含む。）の有無を判断し、レーダ３５の検出信号を基にして衝突可能性の大小を判断する衝突判断手段３９と、車両挙動判断手段３８と衝突判断手段３９の判断結果に基づいてモータ１０とクラッチ２０を制御するシートベルト制御手段４０と、を備えている。ただし、この実施形態では、前述のクラッチ２０の構成と相俟ってモータ１０の制御のみによってクラッチ２０の作動も同時に制御し得るようになっている。

即ち、クラッチ２０には第１コネクトギヤ２３の軸に摩擦係合するクラッチスプリング３０が設けられているため、モータ１０の正転駆動が開始されると、クラッチ２０のパウル２９がクラッスプリング３０によってリングギヤ１８をロック（クラッチオン）する方向に操作され、モータ１０が逆転方向に駆動されると、クラッチスプリング３０によって逆にリングギヤ１８のロックを解除（クラッチオフ）する方向に操作される。また、シートベルト制御手段４０によってモータ１０が瞬時（設定短時間）正転方向に駆動されると、モータ１０の駆動力伝達が停止した後にクラッチ２０のみオン状態（リングギヤ１８をロックした状態）とされる。

なお、クラッチ２０をオフにしたままモータ１０が停止している場合には、クラッチ２０によってリール１２とモータ側動力伝達系２２が切断されているため、この状態においては、ウェビング５の自由な引き出しと、巻取りばねによるウェビング５の巻き取りが許容されている。

また、車両には、バイワイヤ方式によるブレーキ装置（図示せず。）が搭載され、車両挙動判断手段３８が車両の不安定挙動を判断したときには、コントローラ２１がブレーキ装置に対して車両状態に応じた制動制御を行うようになっている。

以下、コントローラ２１による制御を図６のフローチャートを参照して説明する。
まず、Ｓ１０１では、衝突判断手段３９が加速度センサ３６の検出信号を受けて衝突の有無を判断し、ここで衝突なしと判断したときには、Ｓ１０２に進み、衝突有りと判断したときには、Ｓ１０３に進んでモータ１０を正転方向に連続作動させる。このとき、モータ１０が正転方向に駆動回転すると、クラッチ２０がオンになり、リングギヤ１８がロックされて図３の実線矢印で示すように駆動力がリール１２に伝達され、その結果、ウェビング５が引き込まれて乗員をシート２に強固に拘束する。

Ｓ１０１で衝突なしと判断してＳ１０２に進んだ場合には、車両挙動判断手段３８が加速度センサ３６と角加速度センサ３７の検出信号を受けて車両の挙動を判断し、ここで車両の不安定な挙動がないと判断したときには処理を抜け（ＲＥＴＵＲＮ）、不安定な挙動が有ると判断したときには、Ｓ１０４へと進む。Ｓ１０４に進んだ場合には、モータ１０を瞬時正転方向に作動させてクラッチ２０をオン状態にする。

こうしてクラッチ２０がオン状態になると、モータ１０が停止した状態でモータ側動力伝達系２２が減速機構１３を介してリール１２に接続されることになり、この結果、リール１２には、モータ側動力伝達系２２の回転抵抗がウェビング５の引き出しを阻止する負荷として作用するようになる。したがって、衝突の予兆時等に車両の挙動が不安定になると、乗員の移動に応じた大きな抗力がウェビング５に作用する。

この後に、車両の不安定挙動が解消されると、処理がＳ１０２に達したときに、Ｓ１０４に進まずにそのまま処理を抜け、クラッチ２０をオフにして初期状態に戻される。また、車両の不安定挙動が解消されずに、Ｓ１０１において、車両の衝突が判断されると、ウェビング５は弛みのない状態からモータ１０の動力によって即時に引き込まれる。よって、このシートベルト装置においては、ウェビング５の引き込みによる乗員拘束の開始を早めることができる。

図７は、このシートベルト装置１を採用したときの、車両衝突時のウェビング張力と乗員移動量を示す特性図であり、図８は、車両衝突の検出直後にクラッチとモータを作動させる従来のシートベルト装置を採用したときの同様の特性図である。この二つの特性図を比較して明らかなように、この発明にかかるシートベルト装置１を採用した場合には、衝突の初期段階からウェビング５の大きな張力が作用するため、従来のものに比較して乗員の実移動量を確実に小さく抑えることができる。

また、図９は、このシートベルト装置１を採用したとき、車両挙動が一旦不安定になった後に衝突に至らずに安定状態に戻った場合のウェビング張力と乗員移動量を示す特性図である。この図から明らかなように、衝突に至らないときにあっても、このシートベルト装置１の場合、車両の不安定挙動が検出されてクラッチ２０がオンになった時点で即時にウェビング張力が立ち上がり、それによって乗員移動量が小さく抑えられる。

このシートベルト装置１の場合、不安定挙動が検出された時点でモータ側動力伝達系２２の慣性質量をリール１２に付加するかたちとなるため、この時点でウェビング５に作用する張力は、乗員を移動させようとする力に応じたものとなり、実際の乗員移動と発生張力にずれを生じることがない。したがって、乗員に違和感を与える不具合も生じない。

また、この実施形態のシートベルト装置１の場合、モータ１０とリール１２の間に、モータ１０側の回転を減速してリール１２に伝達する減速機構１３が介装されているため、車両の不安定挙動が検出されてクラッチ２０がオンになったときにおけるモータ側動力伝達系２２の回転抵抗による静止トルクを減速機構１３によって増幅することができる。したがって、車両の衝突前に乗員の移動に応じた大きな張力をウェビング５に確実に作用させることができる。

なお、この発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が可能である。例えば、上記の実施形態ではクラッチ２０をモータ１０の動作によって操作するようにしているが、クラッチ２０は電磁バルブ等によってモータ１０と独立して制御することも可能である。

この発明の一実施形態のシートベルト装置を示す全体概略構成図。 同実施形態を示すシートベルト装置の概略断面図。 同実施形態を示すシートベルト装置の動力伝達系の概略構成図。 同実施形態を示す図３の部分拡大図。 同実施形態を示すシートベルト装置の動力伝達系の概略構成図。 同実施形態のシートベルト装置の制御の流れを示すフローチャート。 同実施形態のシートベルト装置を採用したときの衝突時のウェビング張力と乗員移動量を示す特性図。 従来のシートベルト装置を採用したときの衝突時のウェビング張力と乗員移動量を示す特性図。 第１の実施形態を採用したとき、一旦不安定になった後に衝突に至らずに安定状態に戻った場合のウェビング張力と乗員移動量を示す特性図。

符号の説明

１…シートベルト装置
２…シート
５…ウェビング
１０…モータ
１２…リール
１３…減速機構
２０…クラッチ
２２…モータ側動力伝達系
３８…車両挙動判断手段
４０…シートベルト制御手段

Claims (1)

1. シートに着座した乗員を拘束するウェビングが巻回されるリールと、このリールを回転駆動してウェビングを引き込むモータを備えたシートベルト装置において、
   前記モータとリールの間に介装された減速機構と、
   前記モータとリールの間に介装されて両者間の動力伝達系を断接するクラッチと、
   車両の不安定挙動を判断する車両挙動判断手段と、
   前記車両挙動判断手段の判断結果に基づいて前記モータとクラッチを制御するシートベルト制御手段と、
   を備え、
   前記車両挙動判断手段が不安定挙動を判断したときに、前記シートベルト制御手段がクラッチを接続状態にしてモータ側動力伝達系の回転抵抗を前記リールに負荷として作用させることを特徴とするシートベルト装置。
   
   

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