JP2009502637A - シートベルトプリテンショナーの制御方法及びシートベルトプリテンショナーを備える安全構造 - Google Patents

Abstract

本発明は、車両内のリバーシブルシートベルトプリテンショナーの制御方法であって、車両の速度及び操舵角を検知するステップ（Ｓ１）と、速度及び操舵角から車両の垂直軸を中心とした予測旋回量を計算すると共に、当該予測旋回量を用いて旋回量上限値及び旋回量下限値を計算するステップ（Ｓ２）と、車両の垂直軸を中心とした実際の旋回量を検知するステップ（Ｓ３）と、車両の実際の旋回量が旋回量上限値よりも大きいか又は旋回量下限値よりも小さい場合、車両のリバーシブルシートベルトプリテンショナーを起動するステップ（Ｓ５、Ｓ７）と、を含む車両内のリバーシブルシートベルトプリテンショナーの制御方法に関する。本発明はまた、本発明による方法を実施する安全構造に関する。

Description

［説明］
本発明は、車両内のリバーシブル(reversible)シートベルトプリテンショナーの制御方法に関する。本発明はまた、リバーシブルシートベルトプリテンショナーを備える車両用の安全構造に関する。

車両用の種々の安全構造が従来技術において既知である。これらの構造は通常、シートベルトをベルトリールの周りに自動的に巻き取る巻き取り機構を備える。自動巻き取り動作により、装着されたシートベルトが乗員の体に対して緩く快適に留まり、シートベルトは使用されないときはベルトリールの周りに巻き取られることが確実になる。シートベルトは、装着するときは容易に巻き出され、それにより車内での乗員の自由な動きが確保される。

さらに、いわゆるシートベルトプリテンショナーが既知の安全構造には設けられている。シートベルトプリテンショナーの効果は、乗員を車両シートの背もたれに対して引き寄せる（pull）ためにシートベルトを締め付け、それにより、車両と、別の車両又は交通障害物との衝突の際に負傷の危険を低減することである。既知のシートベルトプリテンショナーは、イルリバーシブル（irreversible）シートベルトプリテンショナー又はリバーシブルシートベルトプリテンショナーとして分類することができる。イルリバーシブルシートベルトプリテンショナーは、事故、例えば別の車両との衝突が既に起きた場合にのみ起動される。衝突センサが衝突を検知し、対応する起動信号をイルリバーシブルシートベルトプリテンショナーに送信する。イルリバーシブルシートベルトプリテンショナーは、事故が間違いなく起こっているため、一回のみ起動又は解除されることができる。他方で、リバーシブルシートベルトプリテンショナーは、差し迫った衝突の可能性を示す信号に基づいて、連続してより迅速に数回起動されることができるようになっている。換言すると、リバーシブルシートベルトプリテンショナーは、衝突の可能性があるか又は衝突が起こりそうであるが、実際にはまだ起こっていないか、又は検知されていない場合に常に起動されることができるようになっている。

リバーシブルシートベルトプリテンショナーの場合、危機的な運転状況は、衝突が実際に起こった場合にその衝突を判定するに過ぎない衝突センサによっては判断されず、車両のその時点の動作状態に関する情報を提供するドライビングダイナミクスセンサによって判断される。例えば、これは車両の縦方向、横方向及び垂直方向の加速度の判断を含む。これらの測定値が限界値を超える場合、リバーシブルシートベルトプリテンショナーが予防的に起動される。測定値が限界値を再び下回り、実際に衝突が起こらなかった場合、乗員がより自由に動くことができる通常位置にシートベルトが戻ることができるように、リバーシブルシートベルトプリテンショナーは再び停止される。次に起こる危機的な運転状況の際にはリバーシブルシートベルトプリテンショナーを再起動することが可能である。

ドイツ特許第１９９ ６１ ７９９号（Ｂ４）は、リバーシブルシートベルトプリテンショナーを有するシートベルトシステムを記載している。既知のリバーシブルシートベルトプリテンショナーは、センサ信号に由来する事故状況の可能性に応じてシートベルトを中間の安全位置にするように特有の引張り力でリバーシブル的にプリテンションをかける、電動駆動部を有する。衝突前センサ技術（詳細には説明しない）により検知され、且つシートベルトプリテンショナーの起動に至る危機的な運転状況は、例えば、スキッド、緊急ブレーキ等であり得る。

ドイツ公開特許第１０３ ４５ ７２６号（Ａ１）は、車内で乗員を後方に保持する拘束システムを記載している。既知の拘束システムは制御装置により作動されるリバーシブルシートベルトプリテンショナーを有する。制御装置は、例えば車両の横方向の加速等の車両状況データを動的に検知する車両状況検知装置、且つ例えば乗員の重量等の乗員パラメータデータを動的に検知する乗員パラメータ検知装置に接続される。シートベルトプリテンショナーは、求められた車両状況データ及び乗員パラメータデータに応じて制御される。

ドイツ公開特許第１０２ ３０ ４８３号（Ａ１）は、２段階式イルリバーシブルシートベルトプリテンショナーを起動する方法を記載している。既知の方法では、車両の縦方向の加速度が検知されて積分され、それにより加速度の積分がトリッピングしきい値（tripping threshold）と比較される。このトリッピングしきい値を上回る場合、イルリバーシブルシートベルトプリテンショナーが起動される。

ドイツ公開特許第１０３ ３２ ０２４号（Ａ１）は、加速度センサによって起動され得る、車両内の拘束ベルトのベルト繰り出しストップ（pull-out stop）を解除するために、リバーシブルシートベルトプリテンショナーを起動する方法を記載している。ベルト繰り出しストップの解除時間は、検知された加速度が加速度しきい値を下回る時間として設定される。

リバーシブルシートベルトプリテンショナーを制御する既知の方法は時間をかけて証明されているが、危険な操舵操作の際のリバーシブルシートベルトプリテンショナーの適切な起動は証明されておらず、よって危険な操舵操作の際の乗員の安全性は改善に値する。

したがって、危険な操舵操作の際にシートベルトプリテンショナーの適切な起動を可能にし、それにより車両乗員の安全性を高めることができる、車両内のリバーシブルシートベルトプリテンショナーの制御方法を提供することが本発明の目的である。本発明による方法を実施することができるリバーシブルシートベルトプリテンショナーを備える安全構造を提供することが本発明のさらなる目的である。

この目的は、請求項１及び８に記載の特徴によって達成される。本発明の有利な実施の形態は従属請求項に記載される。

車両内のリバーシブルシートベルトプリテンショナーを制御する本発明による方法は、以下の方法ステップを有する。まず、車両の速度及び車両の操舵角が検知される。次に、検知された速度及び操舵角を用いて、車両の垂直軸を中心にした予測旋回量（turning rate）を計算する。その際、開始点は、例えばオーバーステアリング又はアンダーステアリングを生じることなく、操舵角が所望の湾曲経路に正確に転換される理想的な状況であり得る。予測旋回量は、例えば垂直軸を中心とした一回転に基づく角速度であり得る。次に、旋回量上限値及び旋回量下限値が、計算された予測旋回量を用いて計算される。これは、例えば旋回量上限値及び旋回量下限値それぞれの許容係数（tolerance factor）を用いて達成され得る。その後、車両の実際の旋回量が車両の垂直軸を中心にして検知される。次に、実際の旋回量と旋回量上限値又は旋回量下限値とがそれぞれ比較される。車両の実際の旋回量が旋回量上限値よりも大きいか又は旋回量下限値よりも小さい場合、シートベルトプリテンショナーが起動される。

本発明による方法は、危険な操舵操作の際のシートベルトプリテンショナーの、状況に適した起動につながる。したがって、旋回量上限値若しくは旋回量下限値を上回るか又は下回ることによる車両のオーバーステアリング又はアンダーステアリングが確実に検知され、その結果、シートベルトプリテンショナーが起動される。

本発明による方法の好適な実施の形態では、シートベルトプリテンショナーはさらに、車両の実際の旋回量がそれぞれ、所定期間の間、旋回量上限値よりも大きいか又は旋回量下限値よりも小さい場合にのみ起動される。このように、シートベルトは実際に危険な操舵操作の場合にのみ締め付けられることが確実になる。旋回量限界値を短時間上回るか又は下回るだけである場合には、このタイプの危険な操舵操作は通常存在しない。

本発明による方法の有利な実施の形態では、所定期間は車両の速度に応じて設定される。この措置により、危険な操舵操作が実際に存在するか否かに関するさらなる事前選択を行うことが可能になる。

本発明による方法の特に有利な実施の形態では、車両の速度が速くなるほど所定期間は短くなる。これは、車両が高速時の短期間のオーバーステアリング又はアンダーステアリングは、低速時の短期間のオーバーステアリング又はアンダーステアリングよりも危険であることを考慮する。所定期間は、速度の増加に伴って、例えば直線的又は段階的に減少し得る。

車両が低速時のオーバーステアリング又はアンダーステアリングは、通常は危険な状況にはならないため、本発明の方法の特に好適な実施の形態では、シートベルトプリテンショナーはさらに、車両速度が所定の速度限界値よりも速い場合にのみ起動される。これは、例えば４０ｋｍ／時に設定され得る。

本発明による方法の特に好適な実施の形態では、旋回量上限値又は旋回量下限値は、予測旋回量と第１の許容係数又は第２の許容係数それぞれとを乗算することによって計算され、第１の許容係数は１よりも大きく、第２の許容係数は１よりも小さい。したがって、第１の許容係数は例えば１．６に設定されることができ、第２の許容係数は例えば０．７５に設定することができる。

本発明による方法の有利な実施の形態では、車両の実際の旋回量が再び旋回量上限値よりも小さくなり、且つ旋回量下限値よりも大きくなる場合に、起動されたシートベルトプリテンショナーを停止するさらなる方法ステップが提供される。

本発明による安全構造を以下で説明し、本発明の方法によって得られる利点に関する本発明の方法の上記説明を参照する。

本発明による車両用の安全構造は、シートベルトと、リバーシブルシートベルトプリテンショナーと、車両の速度、操舵角及び実際の旋回量を検知する検知装置と、シートベルトプリテンショナーを起動及び停止することができる制御装置とを備える。シートベルトプリテンショナーの起動及び停止は、すなわちトリガ動作及び当該トリガ動作の解除を意味するものと理解されるべきである。さらに、速度及び操舵角からの車両の垂直軸を中心にした予測旋回量、並びに当該予測旋回量を用いて旋回量上限値及び旋回量下限値を計算するのに用いられる計算装置が提供される。制御装置は、車両の実際の旋回量が旋回量上限値よりも大きいか又は旋回量下限値よりも小さい場合にシートベルトプリテンショナーが起動されるようにシートベルトプリテンショナーと協働する。

本発明による安全構造の好適な実施の形態では、制御装置は、シートベルトプリテンショナーがさらに、車両の実際の旋回量が所定期間の間、それぞれ旋回量上限値よりも大きいか又は旋回量下限値よりも小さい場合にのみ起動されるようにシートベルトプリテンショナーと協働する。

本発明による安全構造のさらに好適な実施の形態では、所定期間は車両速度に応じて
変更することができる。

本発明による安全構造の有利な実施の形態では、所定期間は車両速度を上げることにより短くすることができる。

本発明による安全構造のさらに有利な実施の形態では、制御装置は、シートベルトプリテンショナーがさらに、車両速度が所定の速度限界値よりも速い場合にのみ起動されるようにシートベルトプリテンショナーと協働する。

本発明による安全構造の好適な実施の形態では、計算装置を用いて、予測旋回量と第１の許容係数及び第２の許容係数それぞれとを乗算することによって旋回量上限値及び旋回量下限値をそれぞれ計算し、第１の許容係数は１よりも大きく、第２の許容係数は１よりも小さい。

本発明による安全構造のさらに有利な実施の形態では、車両の実際の旋回量が再び、旋回量上限値よりも小さく、且つ旋回量下限値よりも大きくなると、起動されたシートベルトプリテンショナーを停止することができる。

本発明を、各図面を参照しながら例示的な実施形態を用いて以下でより詳細に説明する。

図１は、本発明による安全構造２の実施形態の概略図である。安全構造２は、詳細には示さないシートベルトを備える。シートベルトは、リバーシブルシートベルトプリテンショナー４によって締め付けることができる。リバーシブルシートベルトプリテンショナー４は制御装置６に動作可能に（actively）接続され、リバーシブルシートベルトプリテンショナー４が当該制御装置６によって起動及び停止されることができるようにする。

安全構造２は、車両の速度、操舵角及び実際の旋回量を検知する検知装置８も備える。このため、検知装置８は、車両の速度を検知するための速度センサ１０と、車両の操舵角を検知するための操舵角センサ１２と、車両の実際の旋回量を検知するための旋回量センサ１４とに接続される。車両に常設される速度センサを速度センサ１０として使用してもよい。操舵角センサ１２は、例えば、ステアリングホイールの位置又は車両ホイールの位置を検知することができる。

さらに、検知された、速度、操舵角及び実際の旋回量を与えられることができる計算装置１６が提供される。一方では、計算装置１６は検知された操舵角及び車両速度に基づいて車両の予測旋回量を計算することができる。他方では、計算装置１６は予測旋回量を用いて旋回量上限値及び旋回量下限値を計算することができる。その際、計算装置１６はいわゆる許容係数を用いる。

次に、検知され計算されたデータを、該データが評価される制御装置６に送信することができる。シートベルトプリテンショナー４は、車両速度が所定の速度限界値よりも速いときであって、車両の実際の旋回量が旋回量上限値よりも大きいか又は旋回量下限値よりも小さい場合に、そして、車両の実際の旋回量が、所定期間の間、旋回量上限値よりも大きいか又は旋回量下限値よりも小さい場合にのみ制御装置６によって起動される。車両速度が速いほど所定期間は短くなる。

既に説明した安全構造２の基礎となる本発明の方法は、図２を参照して以下で説明する。

第１の方法ステップＳ１では、検知装置８が、速度センサ１０及び操舵角センサ１２によって車両の速度及び操舵角を検知する。

続くステップＳ２では、計算装置１６が車両の垂直軸を中心とした予測旋回量を計算する。これは、単に検知された操舵角及び検知された車両速度に基づくこともあり得る。したがって、予測旋回量の計算は理想的な状況、すなわち車両が、オーバーステアリング又はアンダーステアリングすることなく望ましい操舵方向に追従する状況から開始する。次に、計算された予測旋回量を用いて旋回量上限値及び旋回量下限値が求められる。旋回量上限値は、予測旋回量と第１の許容係数１．６とを乗算することによって計算され、旋回量下限値は、予測旋回量と第２の許容係数０．７５とを乗算することによって計算される。このように、包絡線が予測旋回量についてやがて生成され、これは図３を参照してより詳細に後述する。

次のステップＳ３では、検知装置８が旋回量センサ１４によって車両の実際の旋回量を検知する。車両の操舵角及び速度と同様に実際の旋回量が、これから上述した対応する値を計算するために、連続的に検知されることに留意されたい。

ステップＳ４では、検知された車両の速度が所定の速度限界値（本例では４０ｋｍ／時に設定した）を上回るか否かについての問合せが行われる。所定の速度限界値を上回らない場合、このシーケンスはステップＳ１から再び開始する。しかし、検知された速度が速度限界値を上回る場合、この手順はステップＳ５に続く。

ステップＳ５では、車両の実際の旋回量が旋回量上限値よりも大きいか又は旋回量下限値よりも小さいかについての問合せが行われる。そうでない場合、ステップＳ１で再び手順が開始する。さもなければ、この手順はステップＳ６に続く。

ステップＳ６において、ここでも再び問合せが行われ、車両の実際の旋回量が既に、所定期間に渡って、旋回量上限値よりも大きくなっているか又は旋回量下限値よりも小さくなっているかについて、より詳細にチェックされる。そうでない場合、再び時間が経過した後にステップＳ６において再チェックするために、次いでステップＳ１〜ステップＳ５が最初から繰り返される。ステップＳ６では、再び時間が経過する間に、所定期間を超過したか否かをチェックする。所定期間に達していたか又は過ぎていた場合、手順はステップＳ７に続く。

ステップＳ７において、制御装置６は、信号によって起動されるシートベルトプリテンショナー４に、シートベルトが締め付けられるように対応する信号を送信する。ステップＳ８において、再び、車両の実際の旋回量が旋回量上限値を下回り且つ旋回量下限値を上回るか否かを確かめるチェックが行われる。そうでない場合、シートベルトプリテンショナー４は起動されたままであり、さもなければ、手順がステップＳ１において再開される前に、ステップＳ９において停止される。

図１に示す安全構造の動作モード及び図２に示す方法の動作モードは、典型的な運転状況を用いて図３を参照しながら以下で説明する。

図３では、Ｘ軸上にプロットされたものは運転時間を示し、Ｙ_１軸上にプロットされたものは実際の旋回量、並びに旋回量上限値、旋回量下限値及び予測旋回量を示し、Ｙ_２軸上にプロットされたものは操舵角を示し、参照符号１８は実際の旋回量の軌道を示し、参照符号２０は予測旋回量の軌道を示し、参照符号２２又は２４は旋回量上限値又は旋回量下限値の軌道を示し、参照符号２６は操舵角の軌道を示す。時間全体にわたって、車両は所定の速度限界値を上回る速さで移動していると仮定する。

期間ｔ_０〜ｔ_１では、車両はドライバーが操舵操作することなく移動している。時間ｔ_２では、時間ｔ_３において所望の操舵位置に達するまで、ドライバーがステアリングホイールを回転させ始める。図３から分かり得るように、車両の予測旋回量２０もそれに従って増加し、予測旋回量２０の曲線は旋回量上限値２２及び旋回量下限値２４から構成される包絡線によって連続的に囲まれる。時間ｔ_３〜ｔ_４の間に、例えば路面でスリップしている回転したホイールによって車両は大幅にアンダーステア状態となり、それにより実際の旋回量１８が旋回量下限値２４を下回る。しかし、時間ｔ_３〜ｔ_４の間の持続期間は所定期間よりも短いため、シートベルトプリテンショナー４は起動されない。時間ｔ_５〜ｔ_６の間には、ドライバーはステアリングホイールを回転した位置から元の位置に戻し、ステアリングホイールをロックすることなく時間ｔ_７まで直進運転するのみである。

時間ｔ_７〜ｔ_１３の間には、ドライバーは時間ｔ_１〜ｔ_６の間と同様の操舵動作を行う。しかし、このときは路面状態等により、車両はその後端が外方に振られるオーバーステア状態になる。したがって、これは、時間ｔ_９〜ｔ_１１の間の実際の旋回量１８が旋回量上限値２２よりも大きいことを意味する。時間ｔ_１０において、所定期間（この間、実際の旋回量が旋回量上限値よりも大きくなっている）を超える、すなわちシートベルトプリテンショナー４が時間ｔ_１０において起動される。

同様に、この場合では時間ｔ_１１において実際の旋回量１８が再び旋回量上限値２２よりも小さくなると、シートベルトプリテンショナーは再び停止される。

本発明による安全構造の実施形態の概略図である。 本発明による方法の実施形態を説明するフローチャートである。 特定の運転状況での、本発明による方法を説明するグラフ図である。

符号の説明

２ 安全構造
４ シートベルトプリテンショナー
６ 制御装置
８ 検知装置
１０ 速度センサ
１２ 操舵角センサ
１４ 旋回量センサ
１６ 計算装置
１８ 実際の旋回量
２０ 予測旋回量
２２ 旋回量上限値
２４ 旋回量下限値
２６ 操舵角
ｔ_１〜ｔ_１３ 時間

Claims (14)

1. 車両内のリバーシブルシートベルトプリテンショナーの制御方法であって、
   前記車両の速度及び操舵角を検知するステップと、
   前記速度及び前記操舵角から前記車両の垂直軸を中心とした予測旋回量を計算するステップと、
   前記予測旋回量を用いて旋回量上限値及び旋回量下限値を計算するステップと、
   前記車両の垂直軸を中心とした実際の旋回量を検知するステップと、
   前記車両の前記実際の旋回量が前記旋回量上限値よりも大きいか又は前記旋回量下限値よりも小さい場合に、前記車両の前記シートベルトプリテンショナーを起動するステップと、を含む制御方法。
2. 前記シートベルトプリテンショナーはさらに、前記車両の前記実際の旋回量が、所定期間の間、前記旋回量上限値よりも大きいか又は前記旋回量下限値よりも小さい場合にのみ起動されることを特徴とする請求項１に記載の制御方法。
3. 前記所定期間は、前記車両の前記速度に応じて設定されることを特徴とする請求項２に記載の制御方法。
4. 前記車両の前記速度が速いほど前記所定期間は短くなることを特徴とする請求項３に記載の制御方法。
5. 前記シートベルトプリテンショナーはさらに、前記車両の前記速度が所定の速度限界値を上回る場合にのみ起動されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の制御方法。
6. 前記旋回量上限値又は前記旋回量下限値は、前記予測旋回量を、第１の許容係数又は第２の許容係数と乗算することによって計算され、
   前記第１の許容係数は１よりも大きく、前記第２の許容係数は１よりも小さいことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の制御方法。
7. 前記車両の前記実際の旋回量が再び前記旋回量上限値よりも小さくなり且つ前記旋回量下限値よりも大きくなるときに、起動された前記シートベルトプリテンショナーを停止するステップをさらに含む請求項１〜６のいずれか１項に記載の制御方法。
8. シートベルトと、
   リバーシブルシートベルトプリテンショナー（４）と、
   車両の速度、操舵角（２６）及び実際の旋回量（１８）を検知する検知装置（８）と、
   前記シートベルトプリテンショナー（４）を起動及び停止することができる制御装置（６）と、を備える車両用の安全装置であって、
   前記速度及び前記操舵角（２６）から、前記車両の垂直軸を中心とした予測旋回量（２０）を計算することができ、該予測旋回量（２０）を用いて旋回量上限値（２２）及び旋回量下限値（２４）を計算することができる計算装置（１６）が設けられ、
   前記車両の前記実際の旋回量（１８）が前記旋回量上限値（２２）よりも大きいか又は前記旋回量下限値（２４）よりも小さい場合に、前記シートベルトプリテンショナー（４）を起動することができるように、前記制御装置（６）が該シートベルトプリテンショナー（４）と協働することを特徴とする安全構造。
9. さらに、前記車両の前記実際の旋回量（１８）が、所定期間の間、前記旋回量上限値（２２）よりも大きいか又は前記旋回量下限値（２４）よりも小さい場合にのみ、前記シートベルトプリテンショナー（４）を起動することができることを特徴とする請求項８に記載の安全構造。
10. 前記所定期間は、前記車両の前記速度に応じて可変であり得ることを特徴とする請求項９に記載の安全構造。
11. 前記所定期間は、前記車両の前記速度の増加によって縮められ得ることを特徴とする請求項１０に記載の安全構造。
12. さらに、前記車両の前記速度が所定の速度限界値を上回る場合にのみ、前記シートベルトプリテンショナー（４）を起動することができることを特徴とする請求項８〜１１のいずれか１項に記載の安全構造。
13. 前記予測旋回量（２０）を、第１の許容係数又は第２の許容係数と乗算することによって、前記旋回量上限値（２２）又は前記旋回量下限値（２４）を計算することができ、
    前記第１の許容係数は１よりも大きく、前記第２の許容係数は１よりも小さいことを特徴とする請求項８〜１２のいずれか１項に記載の安全構造。
14. 前記車両の前記実際の旋回量（１８）が再び前記旋回量上限値（２２）よりも小さくなり且つ前記旋回量下限値（２４）よりも大きくなるときに、起動された前記シートベルトプリテンショナー（４）を停止することができることを特徴とする請求項８〜１３のいずれか１項に記載の安全構造。

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