JP2009096368A - シートベルト装置 - Google Patents

Abstract

【課題】緊急時にシートベルトの張力調整を行い、乗員の身体を効果的に拘束するシートベルト装置を提供する。
【解決手段】ウエビング巻取り装置３から繰り出しまたは巻取られるウエビング４と、バックル部７とウエビング４に摺動可能に支持され、かつバックル部７に係合されるタングプレート６０とを有し、タング部６は、ウエビング４を挟んで回転駆動するための従動ローラ１０、駆動ローラ２０および回転モータ３０を有し、所定条件成立時に、乗員を拘束するウエビング４のラップ部の張力を高めるとともに、ウエビング４のショルダ部の張力を緩和するよう、回転モータ３０を駆動する。
【選択図】図１

Description

本発明は、シートベルト装置に関し、特に、拘束性を向上させたシートベルト装置に関する。

自動車車両にはシートベルト装置が装備され、ウエビングの巻き取りや繰り出し調整が可能なウエビング巻取装置を備えているものがある。このウエビング巻取装置は、ウエビング装着時の過度な圧迫感を軽減又は解消するためのいわゆるテンションリデューサ機構や、車両急減速状態等に一定量ウエビングベルトを巻取軸に巻き取らせることで不要な緩みを解消すると共にウエビングベルトによる乗員の身体の拘束力を増加させ、より一層確実に乗員の身体を保持するプリテンショナー機構を設けたものがある。また、これらの各機能をプリテンショナー機構とは別の張力調整装置として設けたものが知られている（例えば、特許文献１）。
特開平６−２７０７６１号公報

しかし、例えば、特許文献１に記載の張力調整装置は、乗員の身体を拘束するシートベルトの張力調整を行なうが、拘束性を考慮した張力調整を行なうものではない。乗員が座席シートに浅く着席している場合や、背もたれ部を後方に倒して着席している場合等には、急減速時に有効に乗員の身体を拘束することができない場合がある。特に、上記のような姿勢で乗員が座席シートに着席している場合は、シートベルトの下を潜り抜けるようなサブマリン現象と言われる現象が発生する場合がある。

本発明の目的は、緊急時にシートベルトの張力調整を行い、乗員の身体を効果的に拘束するシートベルト装置を提供することにある。

［１］本発明は、上記の目的を達成するため、一端が車両または座席下側に固定され、座席を挟んで反対側に固定されたバックルに係合するタングとの間のウエビングのラップ部にて少なくとも乗員を拘束するシートベルト装置であって、前記タングは、前記ウエビングを挿通する穴を有し、その穴近傍で前記ウエビングを送るための回転体を有し、所定条件成立時に前記ウエビングのラップ部の張力を高めるように前記回転体を回転させる回転動力部を有することを特徴とするシートベルト装置を提供する。

［２］本発明は、上記の目的を達成するため、ウエビング巻取装置と、前記ウエビング巻取り装置からショルダアンカ及びタングに挿通され、前記タングをバックルに係合させることで、乗員を拘束するショルダ部とラップ部からなるウエビングを含むシートベルト装置であって、前記タングは、前記ウエビングを挿通する穴を有し、その穴近傍で前記ウエビングを送るための回転体を有し、所定条件成立時に前記ウエビングのラップ部をショルダ部側に送るために前記回転体を回転させる回転動力部を有することを特徴とするシートベルト装置を提供する。

［３］前記所定条件は、車両衝突予知、または、衝突を検知した時である上記［１］または［２］に記載のシートベルト装置であってもよい。

本発明によれば、緊急時にシートベルトの張力調整を行い、乗員の身体を効果的に拘束するシートベルト装置を提供することができる。

図１はシートベルト装置の全体を示す斜視図、図２はタング部の詳細を示す（ａ）平面図および（ｂ）側面図、図３はシートベルト装置の動作制御の状態を説明するための構成ブロック図である。尚、図２の（ｂ）側面図においては、説明のために一部について断面することにより内部構造を分かり易く図示している。

図１に示すように、車両に固定されたウエビング巻取装置３から繰り出されるウエビング４（シートベルト）は、座席シート２より上部に位置するショルダアンカ５を経由してタング部６をバックル部７に装着することにより固定されると共に、タング部６の挿通穴６０ｂを通されたウエビング４はバックル部７と座席シート２を挟んで反対側の固定部８に固定されている。一方、バックル部７は、上記示した固定部８と座席シート２を挟んで反対側に位置するバックル固定部９に固定されている。

本発明の実施の形態に係るシートベルト装置１は、少なくとも、車両の急減速を検知する減速度検知部（衝突センサ１０１）と、車両に固定されたウエビング巻取装置３から繰り出し又は巻き取られるウエビング４を車両の他の側へ固定するためのバックル部７と、ウエビング４をバックル部７へ保持するためバックル部７へ挿入されるタングプレート６０、ウエビング４に対してウエビング巻取装置３からの繰り出し又は巻き取り動作とは別にウエビング送りを行なうウエビング送り機構１６０とを有するタング部６、を有して構成されている。この構成によれば、乗員が座席シート２に座った状態で、タング部６をバックル部７に装着することによりウエビング４を乗員が装着すると、図１に示したウエビング４のショルダ部４ａは主に乗員の肩から腹部に接して乗員を拘束し、ウエビング４のラップ部４ｂは主に乗員の腹部から腰部に接して乗員を拘束する。尚、衝突センサ１０１は、サテライトセンサ等の公知の加速度センサが使用できる。

（座席シート２）
乗員が着席する座席シート２は、背もたれ部２Ａが座部２Ｂに対して傾斜可能な構成とされ、この背もたれ部２Ａの傾斜角度は、背もたれ部２Ａと座部２Ｂとの間の回転支持部に設けられた回転角度センサ１０２で検知され、回転角度センサ１０２の出力信号はＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）１００に出力される。回転角度センサ１０２としては、ポテンショメータや光学式または磁気式エンコーダ等の公知の回転角度センサが使用可能である。また、座部２Ｂには、感圧センサ１０３が設けられ、乗員の着席位置（座席シート２の前後方向の位置）を検知することができ、感圧センサ１０３の出力信号はＥＣＵ１００に出力される。感圧センサ１０３としては、公知の体重検知センサを座席シート２の前後方向に配置したものが使用できる。

（ウエビング巻取装置３）
ウエビング巻取装置３は、公知のリターンスプリングによりウエビング４をウエビング巻取装置３内部のドラムに巻き取り、あるいは、外部からのウエビング繰り出し操作によりウエビング４をウエビング巻取装置３の外に引き出すことができる。また、緊急時には、ウエビング４の繰り出しをロックして、乗員の拘束状態を保持することを可能とすることができる。

（タング部６とバックル部７の構成）
タング部６は、タングプレート６０、ウエビング送り機構１６０、カバー部６１から大略構成されている。尚、ウエビング送り機構１６０は、主に、後述する従動ローラ１０、駆動ローラ２０、回転モータ３０等から構成される。

タングプレート６０は、金属性の板状部材であって、タングプレート６０の先端部に形成された穴部６０ａを有し、タングプレート６０がバックル部７に挿入され、この穴部６０ａがバックル部７の係合片（図示省略）と係合することにより、タング部６がバックル部７に装着ロックされてシートベルト装置として機能する。尚、バックル部７には、タング部６の装着状態を検出するバックルスイッチ７１が内蔵されており、装着状態の検出信号がＥＣＵ１００に出力される。また、タングプレート６０には、ウエビング４が挿通可能な挿通穴６０ｂが形成されている。

タングプレート６０の上には、従動ローラ１０を両端で回転可能に支持してタングプレート６０の所定位置に固定する従動ローラ支持部材１２が取り付けられている。また、ウエビング４を送り動作させるための駆動ローラ２０を両端で回転可能に支持し、回転モータ３０の回転により中間ギア４０を介してスライド部材５０が従動ローラ１０の方向にスライド可能に取り付けられている。

このスライド部材５０のタングプレート６０上でのスライド方向は、図示したＡ方向であって、従動ローラ１０に対してウエビング４を挟んで駆動ローラ２０を押し付けまたは後退可能としている。スライド部材５０には長穴部５０ａがスライド方向に２箇所形成され、この長穴部５０ａにはタングプレート６０上に立設されたピン６２がスライド可能に嵌合されている。また、バネ７０の一端がスライド部材５０に係止されると共にバネ７０の他端はタングプレート６０に係止され、バネ７０は伸張された状態で取り付けられている。従って、スライド部材５０は、タングプレート６０上で従動ローラ１０から離間する方向に付勢された状態で所定位置に配置されている。

従動ローラ１０は、従動ローラ軸１１を中心に有し、従動ローラ軸１１の両端部が従動ローラ支持部材１２に両持ち支持され、両方向に回転可能とされている。従動ローラ１０の円筒部１０ａは、金属、樹脂等の剛体により形成されていてもよく、また、ゴム、ポリマー等の弾性体により形成されていてもよい。尚、円筒部１０ａの両端には、ウエビング４の横方向位置を規制するガイド部１０ｂが形成されている。

駆動ローラ２０は、駆動ローラ軸２１を中心に有し、駆動ローラ軸２１の両端部がスライド部材５０に両持ち支持され、両方向に回転可能とされている。駆動ローラ２０の円筒部２０ａはウエビング４と接する部分であって、摩擦力を増大させるためにギア形状、波形状等とされているが、平坦または粗面状であってもよい。駆動ローラ２０の円筒部２０ａは、金属、樹脂等の剛体により形成されていてもよく、また、ゴム、ポリマー等の弾性体により形成されていてもよい。また、駆動ローラ軸２１の一端には、中間ギア４０に歯合する駆動ローラギア２２が取り付けられている。

回転モータ３０は、タングプレート６０上に支持固定され、一端に中間ギア４０に歯合するモータギア３２が取り付けられている。回転モータ３０は、回転制御可能なものであれば、直流、交流、ステッピングモータ等種々のモータが使用でき、図３において、図示しないハーネスによりコネクタ８０を介してバックル部７のコネクタ８１に接続され、制御信号および駆動電流が供給される。また、回転モータ３０の他端側には、回転モータ３０の回転量を方向を含めて出力するエンコーダ３１が取り付けられており、エンコーダ出力３１ＡがＥＣＵ１００に出力される。

中間ギア４０は、回転モータ３０を中心として公転できるように、摩擦により回転モータ３０の回転により首振り動作可能とされる揺動アーム３３に取り付けられ、モータギア３２および駆動ローラギア２２と歯合し、モータギア３２からの回転駆動力を駆動ローラギア２２に伝達する。

上記説明したように、スライド部材５０上には、駆動ローラ２０が搭載され、従動ローラ１０に対して押し付けまたは後退可能となるように一体的にスライド可能とされている。

回転モータ３０が図２（ｂ）において時計方向に回転すると回転トルクにより中間ギア４０が上方へ移動しながら駆動ローラ２０を左方向へ押すため、スライド部材５０全体が左方へ移動し、駆動ローラ２０は、ウエビング４を挟んで従動ローラ１０に押圧される。これにより、回転モータ３０の回転駆動によりウエビング４を送り動作させることが可能となる。尚、図２に示すように、ウエビング４は、タングプレート６０の挿通穴６０ｂとカバー部６１の穴部６１ａを通り、従動ローラ１０と駆動ローラ２０との間に挟まれる構成とされている。また、図２の駆動ローラ２０から右側の機構はバックル部７と固定された構成でもよい。

図３は、シートベルト装置の動作制御を説明するための構成ブロック図であって、ＥＣＵ１００には、バックル部７に内蔵されタング部６の装着状態を検出するバックルスイッチ７１、車両の減速度を検出して衝突と判断する衝突センサ１０１、背もたれ部２Ａの傾斜角度を検知する回転角度センサ１０２、乗員の着席位置を検知する感圧センサ１０３からの制御信号が入力される。また、駆動ローラ２０を駆動してウエビング４の送り動作を行なう回転モータ３０に対して、制御信号が出力される。尚、回転モータ３０は、図示しない制御ドライバ装置等を介して回転駆動される。

（シートベルト装着）
乗員がウエビング４をウエビング巻取装置３から引き出して身体に掛けまわし、タング部６をバックル部７に装着ロックすることにより、シートベルト装着が行なわれる。シートベルト装着完了により、タング部６のバックルスイッチ７１から、装着状態の検出信号がＥＣＵ１００に出力される。このバックルスイッチ７１のＯＮ信号により、以下に説明するような、ウエビング送り機構１６０によるウエビング４の送り動作が行なわれる。

回転モータ３０が回転すると、図２（ｂ）に示すスライド部材５０の立部５０ｂがバックル部７により従動ローラ１０方向に押され、これにより駆動ローラ２０がウエビング４を挟み込んだ状態で従動ローラ１０に圧着される。この状態で回転モータ３０を所定の回転量だけ回転させ、ウエビング４を駆動ローラ２０により従動ローラ１０と共に駆動することにより、ウエビング４の送り動作が可能となる。この動作は、回転モータ３０のエンコーダ３１からＥＣＵ１００に入力されるエンコーダ出力３１Ａをフィードバックすることにより制御される。

（第１の実施の形態）
図４は、車両が緊急減速した場合の、第１の実施の形態によるサブマリン現象の抑制動作を示すフローチャートである。

（ステップ１（Ｓ１））
車両が急ブレーキあるいは衝突等で緊急減速すると、衝突センサ１０１からの制御信号がＥＣＵ１００に入力される。この衝突センサ１０１の検出値が所定の閾値を越えた場合、タング部６のウエビング送り機構１６０によりウエビングのラップ部をショルダ部側に送る（図２（ｂ）の矢印Ｂ方向）ことでウエビングのラップ部のベルト拘束強化の動作が行なわれる。所定の閾値以下であれば、ラップ部のベルト拘束強化の動作は行なわれない。

（ステップ２（Ｓ２））
タング部６のウエビング送り機構１６０によりウエビング４の送り動作が行なわれ、サブマリン現象の抑制動作が行なわれる。この動作は、ラップ部４ｂの張力を増加させると共にショルダ部４ａの張力を緩和させる方向に回転モータ３０および駆動ローラ２０を駆動することにより行なわれる。

（ステップ３（Ｓ３））
ウエビング４が所定量送り動作されたか判断し、所定の送り量となるまで、回転モータ３０のエンコーダ３１からＥＣＵ１００に入力されるエンコーダ出力３１Ａをフィードバックすることによりウエビング４の送り動作が制御される。

本発明の第１の実施の形態に係るシートベルト装置１によれば、次のような効果を有する。
（１）タング部６にウエビング送り機構１６０を内蔵しているので、ウエビング４の送り動作により、衝突時等の急減速時のサブマリン現象を抑制することが可能となる。

ステップ３によるサブマリン現象の抑制動作が行なわれた場合には、図５（ａ）で示すように、ウエビング４が矢印Ｂ方向に送り動作されるので、ラップ部４ｂの張力が増加すると共にショルダ部４ａの張力が緩和される。これにより、乗員の腹部あるいは腰部はラップ部４ｂにより強く拘束され、一方、乗員の上半身は矢印Ｃ方向に大きな慣性力を受けるので、サブマリン現象を効果的に抑制することが可能となる。

（２）上記示した動作は、ウエビング巻取装置３からの繰り出し又は巻き取り動作と連動して行なうようにすることができる。また、ウエビング巻取装置３からの繰り出し又は巻き取り動作と連動させずに、タング部６のみによるベルト拘束緩和または強化動作として行なうことも可能である。

（３）ウエビング４は、乗員の身体の肩部から腹部および腰部までを拘束するので、ウエビング４と衣服との摩擦等により容易にシートベルトの張力調整を行なうのは従来のシートベルト装置では困難である。しかし、本発明の実施の形態では、タング部６にウエビング送り機構１６０を内蔵し、ウエビング４の送り動作を乗員の腹部あるいは腰部の近くで行なうことが可能となる。従って、タング部６に内蔵したウエビング送り機構１６０により、乗員の腹部または腰部付近のウエビング４（図１に示すショルダ部４ａ、ラップ部４ｂ）を緩めたり、たるみを除去したりすることが容易になり、極めて効果的なサブマリン現象の抑制動作が可能となる。さらに、上記の動作をウエビング巻取装置３からの繰り出し又は巻き取り動作と連動して行なうようにすることで、さらに効果的なサブマリン現象の抑制動作とすることが可能となる。

（第２の実施の形態）
図６は、車両が緊急減速した場合の、第２の実施の形態によるサブマリン現象の抑制動作を示すフローチャートである。

（ステップ１０（Ｓ１０））
車両が急ブレーキあるいは衝突等で緊急減速すると、衝突センサ１０１からの制御信号がＥＣＵ１００に入力される。この衝突センサ１０１の検出値が所定の閾値を越えた場合、タング部６のウエビング送り機構１６０によりウエビングのラップ部をショルダ部側に送る（図２（ｂ）の矢印Ｂ方向）ことでウエビングのラップ部のベルト拘束強化の動作が行なわれる。所定の閾値以下であれば、ラップ部のベルト拘束強化の動作は行なわれない。

（ステップ１１（Ｓ１１））
回転角度センサ１０２の検出値により背もたれ部２Ａの傾斜角度が所定の角度より後方に倒された位置にある場合、または、感圧センサ１０３の検出値により乗員の臀部が座席シート２の前後方向において所定の位置より前方にある場合には、次のステップに進みサブマリン現象の抑制動作が行なわれる。回転角度センサ１０２の検出値または感圧センサ１０３の検出値が所定の閾値以下であれば、サブマリン現象の抑制動作は行なわれない。尚、回転角度センサ１０２の検出値または感圧センサ１０３の検出値を判断する閾値は、種々の条件により適宜変更して設定することができる。

（ステップ１２（Ｓ１２））
タング部６のウエビング送り機構１６０によりウエビング４の送り動作が行なわれ、サブマリン現象の抑制動作が行なわれる。この動作は、ラップ部４ｂの張力を増加させると共にショルダ部４ａの張力を緩和させる方向に回転モータ３０および駆動ローラ２０を駆動することにより行なわれる。

（ステップ１３（Ｓ１３））
ウエビング４が所定量送り動作されたか判断し、所定の送り量となるまで、回転モータ３０のエンコーダ３１からＥＣＵ１００に入力されるエンコーダ出力３１Ａをフィードバックすることによりウエビング４の送り動作が制御される。

本発明の第２の実施の形態に係るシートベルト装置１によれば、第１の実施の形態による効果に加えて次のような効果を有する。すなわち、回転角度センサ１０２の検出値または感圧センサ１０３の検出値により乗員の着席姿勢を判断してサブマリン現象の抑制動作を行なうので、腹部あるいは腰部への不要な拘束強化を抑制できる。尚、衝突を検知する衝突センサ１０１の代わりに車両レーダー等を用いて衝突前にウエビング送り機構１６０を制御してもよい。

図１はシートベルト装置の全体を示す斜視図である。 図２はタング部の詳細を示す（ａ）平面図および（ｂ）側面図である。 図３はシートベルト装置の動作制御を説明するための構成ブロック図である。 図４は、車両が緊急減速した場合の、第１の実施の形態によるサブマリン現象の抑制動作を示すフローチャートである。 図５（ａ）は、ステップ３によるサブマリン現象の抑制動作が行なわれない場合、図５（ｂ）は、ステップ３によるサブマリン現象の抑制動作が行なわれた場合、乗員にどのような力が作用するかを説明するための斜視図である。 図６は、車両が緊急減速した場合の、第２の実施の形態によるサブマリン現象の抑制動作を示すフローチャートである。

符号の説明

１ シートベルト装置
２ 座席シート
３ ウエビング巻取装置
４ ウエビング
５ ショルダアンカ
６ タング部
７ バックル部
８ 固定部
９ バックル固定部
１０ 従動ローラ
１１ 従動ローラ軸
１２ 従動ローラ支持部材
２０ 駆動ローラ
２１ 駆動ローラ軸
２２ 駆動ローラギア
３０ 回転モータ
３１ エンコーダ
３２ モータギア
３３ 揺動アーム
４０ 中間ギア
４１ 中間ギア軸
５０ スライド部材
６０ タングプレート
６１ カバー部
７１ バックルスイッチ
８０、８１ コネクタ
１００ ＥＣＵ
１０１ 衝突センサ
１０２ 回転角度センサ
１０３ 感圧センサ
１６０ ウエビング送り機構

Claims (3)

1. 一端が車両または座席下側に固定され、座席を挟んで反対側に固定されたバックルに係合するタングとの間のウエビングのラップ部にて少なくとも乗員を拘束するシートベルト装置であって、
   前記タングは、前記ウエビングを挿通する穴を有し、その穴近傍で前記ウエビングを送るための回転体を有し、所定条件成立時に前記ウエビングのラップ部の張力を高めるように前記回転体を回転させる回転動力部を有することを特徴とするシートベルト装置。
2. ウエビング巻取り装置と、前記ウエビング巻取装置からショルダアンカ及びタングに挿通され、前記タングをバックルに係合させることで、乗員を拘束するショルダ部とラップ部からなるウエビングを含むシートベルト装置であって、
   前記タングは、前記ウエビングを挿通する穴を有し、その穴近傍で前記ウエビングを送るための回転体を有し、所定条件成立時に前記ウエビングのラップ部をショルダ部側に送るために前記回転体を回転させる回転動力部を有することを特徴とするシートベルト装置。
3. 前記所定条件は、車両衝突予知、または、衝突を検知した時である請求項１または２に記載のシートベルト装置。

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