JP2007536142A - 自動車の可逆ベルトプリテンショナの作動を制御する方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、加速度センサによって起動される、自動車に設けられた拘束ベルトのベルト繰り出しロックを解除するために可逆ベルトプリテンショナの作動を制御する方法に関する。このベルトプリテンショナが危険な状況に反応して始動され、前記危険な状況が終了したと認識されると、ベルト繰り出しロックを解除し、ベルト繰り出しロックをロック状態から快適状態に切り替えるために、ベルトプリテンショナの作動が、解除時間に解除信号によって制御される。本発明は、この解除時間が、加速度センサのモデルに基づくセンサモデルアルゴリズムによって、車両運動の特性を示す少なくとも１つの変数から決定されることを特徴とする。

Description

本発明は、請求項１の前段に記載の、自動車の拘束ベルトのベルト繰り出しロックを解除するために可逆ベルトプリテンショナの作動を制御する方法に関する。

自動車の従来の拘束ベルトシステムは、緩んだベルトストラップをベルトリールの周りに自動的に巻き取るための巻取り機構を備えている。この自動的な巻取りによって得られる効果は、ベルトが、着用時には緩く快適に乗員の身体に当接し、シートベルトを使用していないときにはベルトリールの周りに巻き取られることである（快適状態）。ベルトを着用した際に、乗員にかなりの運動自由度を与えるために、快適状態におけるベルトの繰り出しは容易に行うことができる。この場合、巻取りばねによって、繰り出し方向と逆向きの小さなトルクが発生する。

特に、この種のベルトシステムが衝突時に乗員を拘束できるように、さらにベルト繰り出しロックが存在している。このベルト繰り出しロックは、繰り出し方向においてベルトリールが所定の加速度を超えた場合、及び／又は車両が所定の加速度を超えた場合、ベルトストラップの繰り出しを防ぐ。このため、一般にベルトシステムの一部であるベルトストラップ感応式センサ及び車両感応式センサが設けられる。車両の加速度がしきい値を超えることによって、これらの２つのセンサのうちの１つ、たとえば車両感応式加速度センサが反応して、ベルトストラップの繰り出しを防ぐ。ベルトストラップ感応式センサの例は、ベルトリールに連結された機械式遠心力センサ、電気機械式遠心力センサ、又はベルトストラップの繰り出し速度すなわちベルトストラップの加速度を検出する電子式ベルト繰り出しセンサである。

また、拘束ベルトシステムによっては、事故の際に、緩んだベルトストラップを短縮し、及び／又はシートの背もたれの方に向かって損傷の危険の少ない位置まで乗員を引き寄せるように、作動を制御できるベルトプリテンショナを備えているものもある。

また、車両によっては、反復的に、また高速連続で始動できる可逆ベルトプリテンショナを用いるものもある。これらの可逆ベルトプリテンショナは、様々な駆動装置を備え得る。たとえば、ある可逆ベルトプリテンショナは、継続的に又はクラッチを介して制御可能にベルトリールに作用する電動機によって駆動できる。他の可逆ベルトプリテンショナは、圧力アキュムレータからの圧縮空気によって、又は引張ばねによって駆動され、該圧力アキュムレータは走行動作中に再充填でき、該引張ばねは走行動作中に再度張力をかけることができる。この種の可逆ベルトプリテンショナによって、所定の強度、所定の速度における、所定の期間にわたるシートベルトの引き締めが可能になる。特に、可逆ベルトプリテンショナを反復的に始動できることによって、可逆ベルトプリテンショナの予防的始動が可能になる。予防的始動とは、たとえば、車両運動に関連したセンサ又は車両の周囲環境に関連したセンサによって決定されるか、あるいはブレーキペダルの作動、かじ取り角又は運転者の観察を評価することによって推定される安全上重大な走行状況においてベルトプリテンショナが始動されることを意味している。可逆ベルトプリテンショナはまた、この予防的始動に加えて、安全上重大な状況にある運転者への触覚による警告に用いることもできる。

衝突が検出される前にベルトプリテンショナが予防的に始動する場合、又は警告目的にベルトプリテンショナが始動する場合、引き締めが行われてから、危険な状況が終了した後、通常の走行動作が保証された際に、ベルトが緩み、再び緩く快適に乗員に当接することが望ましい。制御装置又は危機分析コンピュータによる状況評価が、安全上重大な状況が存在することを示していない場合、あるいはベルトプリテンショナを始動するのに必要な条件がもはや満たされていない場合、通常の走行動作が保証される。かかる条件は、データバス又はデータライン上の特定の信号の有無であってもよい。

シートベルトの引き締めがベルトプリテンショナによって行われ、その後危険な状況が終了したことが危険分析コンピュータによって認識された後、一般にベルト繰り出しロックに機械的に連結されるベルトストラップ感応式センサ又は車両感応式センサによって、ベルトストラップの所望の繰り出し、したがって快適状態への復帰が妨げられるという状況が生じることがある。

特に、ベルトの引き締めの後、引張荷重下にある引き締められたベルトが緩められると、ベルトストラップ感応式センサが反応し得る。ベルトストラップの繰り出しが過度に速く行われると、ベルトストラップ感応式センサが反応して、ベルト繰り出しロックの作動が、一般に、機械的にかつ有効に制御される。

また、たとえばブレーキ操作又はかじ取り操作の際、車両の激しい揺れの際あるいは速いコーナリングの際の車両の動きによって車両感応式加速度センサが反応すると、ベルト繰り出しロックが有効になる。ベルト繰り出しロックが有効になると、引き締められたベルトストラップの繰り出しはもはや不可能になり、乗員の運動自由度が極めて制限される。このため、シートベルトはできる限り速く快適状態に移行することになっている。このことはまた、ベルトの可逆的な引き締めの後、ベルトプリテンショナの始動の原因がもはや存在せず、通常の走行状態が保証されると、適用される。たとえば、通常自動車にあるロック装置の場合、ベルトストラップを再び緩めるために、爪がロック用歯部から外される必要がある。このことは、車両感応式センサもベルトストラップ感応式センサもベルト繰り出しロックを起動していない場合に限り可能となる。

ロック装置を備えたベルトプリテンショナの作動を制御する方法は、特許文献１に記載されている。この文献では、ベルトプリテンショナが、特に、ベルト繰り出しロックを解除するための解除装置として働く。このベルト繰り出しロックは、ベルト繰り出しロックのロック状態においてはベルトリールに巻き取られたベルトストラップの繰り出しが妨げられ、快適状態においてのみベルトストラップの繰り出しが可能となるように、ベルトリールに作用する。ベルト繰り出しロックは、車両感応式加速度センサが加速度しきい値を超える加速度を検出しない場合に限り、ロック状態から快適状態に変わることができる。ベルト繰り出しロックが有効になると、ベルト繰り出しロックをロック状態から快適状態に変更するために、ベルトプリテンショナの作動が、解除時間に解除信号によって制御される。

一般的な種類を示す特許文献２には、自動車の拘束ベルトのベルト繰り出しロックを解除するために可逆ベルトプリテンショナの作動を制御する方法が開示されている。検出された危険な状況が終了したと認識されると、ベルト繰り出しロックを解除し、ベルト繰り出しロックをロック状態から快適状態に切り替えるために、ベルトプリテンショナの作動が、解除時間に解除信号によって制御される。車両運動の特性を示す変数を検出して解除時間を決定するのに用いることができる。

国際公開第０２／４６００５号パンフレット 国際公開第０２／４７０４９号パンフレット

本発明の目的は、可逆ベルトプリテンショナを備えた拘束ベルトシステムの安全性、信頼性、及び快適性を向上させることである。この目的は請求項１の特徴によって達成される。

自動車の可逆ベルトプリテンショナは、危険な状況が検出された結果始動され、その際ベルトシステムの拘束ベルトが引き締められる。このベルトシステムはベルト繰り出しロックを備えており、該ベルト繰り出しロックは、加速度センサによって起動でき、起動された状態では、拘束ベルトがベルトリールから繰り出されることができないという効果をもたらす。加速度センサのモデルに基づく、かつ車両運動の特性を示す少なくとも１つの変数に基づくアルゴリズムによって、ベルト繰り出しロックをロック状態から快適状態に切り替えるためにベルト繰り出しロックを解除するための解除時間が決定される。危険な状況が終了したことが決定されると、ベルトストラップが自由に繰り出されるのを可能にして、適切な場合、ベルト繰り出しロックを解除するために、ベルトプリテンショナの動作が、決定された解除時間に解除信号によって制御される。

本発明によって目的を達成することの利点は、加速度信号のモデルに基づくアルゴリズムによって、加速度センサの実際の状態についての信頼性の高い情報を簡単な方法で用いて解除時間を決定することである。加速度センサの実際の状態についてのこの信頼性の高い情報によって、所定の高い確率で、加速度センサがベルト繰り出しロックを有効にさせないように、すなわち、解除時間に可逆ベルトプリテンショナの作動を制御した後、所定の高い確率で、ベルトストラップが緩められて繰り出せるように、解除時間を定義できる。

可逆ベルトシステムの代替的な実施形態では、ベルトシステムは、上述した第１のベルト繰り出しロックに加えて、保持力のより小さな第２のベルト繰り出しロックを備えている。この第２のベルト繰り出しロックは、たとえば乗員の習慣的な動作の際には、可逆的に引き締められたベルトストラップが簡単に繰り出されるのを防ぐ働きをする。しかし、この第２のベルト繰り出しロックは、事故の際には、ベルトストラップに作用する力の吸収及びベルトの拘束に適していない。第２のベルト繰り出しロックは、たとえば、ウォーム機構の形態のセルフロッキング機構として設計されていてもよい。ベルトの可逆的な引き締めの後、この第２のベルト繰り出しロックは、たとえば車両の衝突などのさらなる重大な影響がない場合、保持力が高くより強い第１のベルト繰り出しロックが有効になるのを防ぐ。この種のベルトシステムの場合も、第２のベルト繰り出しロックは同様に、ベルトプリテンショナの作動を決定された解除時間に制御することによって解除される。この種のベルトプリテンショナの作動は、ベルト繰り出しロックに合わせた方法で、たとえば、ウォーム機構を備えたベルト繰り出しロックの場合には、このセルフロッキング機構が、繰り出し方向に回転されるように制御される。しかし、本発明による解除時間の決定については、この種の第２のベルト繰り出しロックのないベルトプリテンショナの場合と同じである。

解除パルスは、一般に、可逆的に引き締められたベルトを緩めるためにベルトシステムの作動を制御する働きをする。これは、図示していない他のベルトシステムの場合、図示した方法とは異なる方法で行われることがあるが、このことは、本発明による解除時間の決定の基本的利点に関しては重要でない。

可逆ベルトプリテンショナの作動を制御する方法の改良形態では、解除時間は、センサモデルが、加速度センサによって検出された加速度が所定の加速度しきい値未満であることをまさに示した時間であるものとして決定される。これにより、解除時間に加速度センサによって検出された加速度によって、ベルト繰り出しロックが有効になるのを特に確実に防ぐ。

別の有利な改良形態では、解除時間は、センサモデルが、加速度センサによって検出された加速度が少なくとも所定の期間にわたって所定の加速度しきい値を下回っているか又は既に下回ったことを示した時間であるものとして決定される。このようにして、ベルトプリテンショナの作動が解除時間に制御された後、ベルトストラップを緩めることがさらに高い信頼性で達成できる。所定の期間は、好ましくは加速度の変化に応じて決まり、好ましくは車種、負荷、タイヤ又は走行状況を示す他の変数にも依存する。

加速度センサは、好ましくは機械式センサであり、センサモデルは、機械式センサの数学的モデルである。この代わりに、このセンサはまた、電気機械式センサ、電子式センサ、又はセンサアルゴリズムであってもよい。

本発明の改良形態では、解除時間を決定するために、横加速度、前後加速度、車輪速度、ヨーレート、又はヨー加速度を利用する。特に、解除時間を決定するために、これらの変数の２つ以上を利用する。これらの変数によって、車両の全体的な加速度を決定できる。ベルトシステムの加速度センサが、車両の平面において等方向に働くボールセンサである場合、すなわち、車両の平面において優先的な方向がない場合、特に車両の加速度が平面において決定される。また、車両の平面に対して垂直方向の加速度を、解除時間の決定の際の考慮に入れてもよい。

可逆ベルトプリテンショナの作動を制御する方法の簡単な改良形態では、解除時間は、複数の変数、すなわち横加速度、ヨーレート、ヨー加速度、車輪速度、及び前後加速度がしきい値を下回った時間であるものとして決定され、このしきい値は特定の変数、所定の期間について規定できる。

図１は、加速度センサによって起動可能な、拘束ベルトのベルト繰り出しロックを解除するために可逆ベルトプリテンショナの作動を制御する方法の有利な実施形態のフローチャートを示している。この作動は、車輪速度、横加速度、及びヨー加速度を用いて決定された解除時間に制御される。代わりとして又は追加して、解除時間を決定するのに他の変数を利用してもよい。

ステップ１では、１つの車輪速度、又は好ましくは複数の車輪速度が検出され、この検出された車輪速度から車両の前後加速度が決定される。代わりとして、前後加速度はまた、別の方法で決定されてもよく、又はセンサによって直接検出されてもよい。決定された前後加速度は、ステップ２における後続の処理に利用される。ステップ２では、前後加速度が所定の加速度しきい値を下回っているかどうかが問い合わせられる。

ステップ３では、車両の垂直軸を中心とした車両の回転加速度が、センサによって検出されるか又は補助変数によって決定され、ステップ４における後続の処理に利用される。ステップ４では、ヨーレート、ヨー加速度、又はこれらの２つの変数を考慮に入れた補助変数が所定のしきい値を下回っているかどうかがさらに問い合わせられ得る。

ステップ５では、車両の横加速度が検出されるか又は補助変数によって決定され、ステップ６における後続の処理に利用される。ステップ６では、横加速度が所定のしきい値を下回っているかどうかが問い合わせられる。

ステップ２、４及び６の問い合わせの結果はステップ７において照合される。前後加速度、横加速度、及びヨー加速度の監視された変数がそれぞれの所定のしきい値を下回った時間が決定される。この決定された時間が解除時間として定義される。

特別な特に有利な実施形態では、ステップ７においてボールセンサ内のボールの挙動が、監視された変数からシミュレートされる。このため、ボールセンサのモデルがアルゴリズムで示され、監視された変数が、モデルの入力変数として用いられる。

ステップ１、３及び５で決定されるか又は検出された変数に基づいて、現在と将来の時間の両方を、解除時間として決定できる。

ステップ８では、ベルト繰り出しロックを解除するためにベルトプリテンショナの作動を制御するための満たすべきさらなる基準が問い合わせられる。たとえば、危険な状況がもはや存在せず、すなわち、ベルトプリテンショナの最初の始動の原因となる危険な状況が終了したことが規定される。さらに、ステップ９では、他の危機的な状況があるかどうかが検査され、かかる状況が存在しない場合に限り、ベルト繰り出しロックを解除して、それによってベルトシステムをロック状態から快適状態に移行させるために、決定された解除時間に、又は決定した解除時間後の所定の期間内に、可逆ベルトプリテンショナの作動が制御される。また、代替的な改良形態では、ステップ８において行われた問い合わせは、異なる時間、たとえばステップ１の前に行われてもよい。

加速度センサによって起動可能な、拘束ベルトのベルト繰り出しロックを解除するために、可逆ベルトプリテンショナの作動を制御する方法の有利な実施形態のフローチャートを示す図である。

Claims (6)

1. 加速度センサによって起動可能な、ベルト繰り出しロックを解除するために、可逆ベルトプリテンショナの作動を制御する方法であって、
   前記ベルトプリテンショナが、危険な状況が検出されて始動した後、該危険な状況の終了が認識されると、前記ベルト繰り出しロックを解除し、前記ベルト繰り出しロックをロック状態から快適状態に切り替えるために、前記ベルトプリテンショナの作動が、解除時間に解除信号によって制御され、
   前記解除時間は、前記加速度センサのモデルに基づくセンサモデルアルゴリズムによって、車両運動の特性を示す少なくとも１つの変数を用いて決定されることを特徴とする方法。
2. 前記解除時間は、前記センサモデルアルゴリズムが、前記加速度センサによって検出された加速度が所定の加速度しきい値未満であることを示した時間として決定されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記解除時間は、前記センサモデルが、前記加速度センサによって検出された加速度が少なくとも所定の期間にわたって所定の加速度しきい値を下回ったことを示した時間として決定されることを特徴とする請求項２に記載の方法。
4. 前記加速度センサは機械式センサであり、前記センサモデルは前記機械式センサの数学的モデルであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
5. 前記解除時間を決定するために、車両の横加速度、車輪速度、又はヨー加速度を利用することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
6. 前記解除時間を決定するために、車両の横加速度、及び車輪速度、及びヨー加速度を利用することを特徴とする請求項５に記載の方法。

Images