JP2010155602A - 車両のシートベルト制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】車両旋回時におけるシートベルトの張力調整を早期に開始することが可能な車両のシートベルト制御システムを得る。
【解決手段】シートベルト制御システム１０では、ＥＣＵ３６は、ＣＣＤカメラ３８によって撮像された画像に基づいて運転者３０Ｒの頭部４０の垂直軸周りの回転角θを検知すると共に、当該回転角θを時間微分することにより頭部４０の垂直軸周りの回転角加速度θ_ＡＣＣを算出する。そして、ＥＣＵ３６は、車速センサ４８が検出した車速Ｖが所定の閾値α以上で、かつ、頭部４０の回転角加速度θ_ＡＣＣの絶対値が所定の閾値β以上になると、リトラクタ２０Ｒ、２０Ｌのモータ３２Ｒ、３２Ｌを作動させるための制御信号をドライバ３４Ｒ、３４Ｌに出力する。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両のシートベルトを制御するシートベルト制御システムに関する。

従来、車両の左右の加速度（横加速度）を検出する左右加速度センサの検出結果を利用してシートベルトの張力を調整することにより、車両旋回時における乗員の姿勢保持効果を向上させるようにした車両用シートベルト装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許第３５７５４７５号公報

しかしながら、車両の横加速度の絶対値は、車両が旋回状態に突入した後で緩やかに増加し始めるため、車両の横加速度をセンシングトリガとしてシートベルトの張力を調整したのでは、時間的な遅れが生じてしまい、十分な乗員姿勢保持効果を得ることができない可能性がある。

本発明は上記事実を考慮し、車両旋回時におけるシートベルトの張力調整を早期に開始することが可能な車両のシートベルト制御システムを得ることを目的としている。

請求項１に記載の発明に係る車両のシートベルト制御システムは、車両の乗員を拘束するシートベルトの張力を調整可能な張力調整手段と、車両の運転者の頭部の垂直軸周りの回転に応じて出力信号を変化させる信号出力手段と、前記信号出力手段の出力信号に基づいて前記頭部の垂直軸周りの回転角加速度を算出すると共に、当該算出結果に基づいて前記張力調整手段の作動を制御する制御手段と、を備えたことを特徴としている。

請求項１に記載の車両のシートベルト制御システムでは、車両の運転者が頭部を垂直軸周りに回転させると、信号出力手段の出力信号が変化する。そして、制御手段が信号出力手段の出力信号に基づいて運転者の頭部の垂直軸周りの回転角加速度を算出し、当該算出結果に基づいて張力調整手段を作動させる。これにより、張力調整手段が乗員拘束用のシートベルトの張力を調整する。ここで、車両が旋回する際には、基本的に、運転者の頭部の垂直軸周りの回転角加速度→ステアリングホイールの操舵角→車両のヨー角→車両の横加速度の順に発生するため、制御手段が運転者の頭部の垂直軸周りの回転角加速度に基づいて張力調整手段を作動させることで、シートベルトの張力調整を早期に開始することが可能になる。

請求項２に記載の発明に係る車両のシートベルト制御システムは、請求項１に記載のシートベルト制御システムにおいて、前記信号出力手段は、車両に取り付けられ、前記頭部の画像を撮像する撮像装置を有することを特徴としている。

請求項２に記載の車両のシートベルト制御システムでは、車両に取り付けられた撮像装置が運転者の頭部の画像を撮像し、制御手段が撮像装置の出力信号に基づいて運転者の頭部の垂直軸周りの回転角加速度を算出する。

請求項３に記載の発明に係る車両のシートベルト制御システムは、請求項１に記載のシートベルト制御システムにおいて、前記信号出力手段は、車両に取り付けられ、前記頭部までの距離を各々が測定する複数の側距センサを有することを特徴としている。

請求項３に記載の車両のシートベルト制御システムでは、車両に取り付けられた複数の側距センサが、運転者の頭部までの距離を測定し、制御手段がそれらの側距センサの出力信号に基づいて運転者の頭部の垂直軸周りの回転角加速度を算出する。

請求項４に記載の発明に係る車両のシートベルト制御システムは、請求項１に記載のシートベルト制御システムにおいて、前記信号出力手段は、前記頭部に取り付けられ、前記頭部の回転角速度を検出するヨーレートセンサを有することを特徴としている。

請求項４に記載の車両のシートベルト制御システムでは、運転者の頭部に取り付けられたヨーレートセンサが頭部の回転角速度を検出し、制御手段がヨーレートセンサの出力信号に基づいて運転者の頭部の垂直軸周りの回転角加速度を算出する。

請求項５に記載の発明に係る車両のシートベルト制御システムは、請求項４に記載のシートベルト制御システムにおいて、前記制御手段は、車両に取り付けられた受信機を有し、前記ヨーレートセンサは、自らの出力信号を無線通信又は人体通信により前記受信機へ送信する送信機能を備えていることを特徴としている。

請求項５に記載の車両のシートベルト制御システムでは、運転者の頭部に取り付けられたヨーレートセンサが、自らの出力信号を無線通信又は人体通信により、車両に取り付けられた制御手段の受信機へ送信する。したがって、ヨーレートセンサと制御手段との間で通信を行うための配線などを省略することができる。

請求項６に記載の発明に係る車両のシートベルト制御システムは、請求項１〜請求項５の何れか１項に記載の車両のシートベルト制御システムにおいて、車両のステアリングホイールの操舵方向又は車両の旋回方向を検出する方向検出手段を有し、前記制御手段は、前記信号出力手段の出力信号に基づいて前記頭部の回転方向を検知すると共に、前記回転方向と前記操舵方向又は前記旋回方向とが車幅方向の同じ側である場合に前記張力調整手段を作動させることを特徴としている。

請求項６に記載の車両のシートベルト制御システムでは、制御手段は、信号出力手段の出力信号に基づいて検知した運転者の頭部の回転方向と、方向検出手段によって検出されたステアリングホイールの操舵方向又は車両の旋回方向とが、車幅方向の同じ側（右又は左）である場合に張力調整手段を作動させる。このため、車両を旋回させる目的以外で運転者が左右を確認しなければならないときなどに、張力調整手段が不要に作動することを防止することができる。

以上説明したように、本発明に係る車両のシートベルト制御システムでは、車両旋回時におけるシートベルトの張力調整を早期に開始することが可能である。

本発明の第１の実施形態に係る車両のシートベルト制御システムの構成を示す概略図である。 本発明の第１の実施形態に係る車両のシートベルト制御システムの制御手順を示すフローチャートである。 車両のスラローム走行時における運転者の頭部の垂直軸周りの回転角加速度と車両のヨー角加速度と車両の横加速度との関係を示す線図である。 本発明の第２の実施形態に係る車両のシートベルト制御システムの構成を示す概略図である。 本発明の第２の実施形態に係る車両のシートベルト制御システムの制御手順を示すフローチャートである。 本発明の第３の実施形態に係る車両のシートベルト制御システムの構成を示す概略図である。 本発明の第３の実施形態に係る車両のシートベルト制御システムの制御手順を示すフローチャートである。 本発明の第４の実施形態に係る車両のシートベルト制御システムの一部の構成を示す概略図である。 本発明の第４の実施形態に係るＣＣＤカメラによって撮像される運転者の頭部の画像を示す概略図であり、（Ａ）は運転者が車両前方を見ている状態の図であり、（Ｂ）は運転者が車両右斜め前方を見ている状態の図である。 運転者の鼻先の移動量を説明するための図である。 運転者の鼻先の移動量と頭部の回転角との関係を説明するための図である。 本発明の第５の実施形態に係る車両のシートベルト制御システムの一部の構成を示す概略図である。 本発明の第５の実施形態に係る赤外線センサによる距離の測定について説明するための概略図であり、（Ａ）は運転者が車両前方を見ている状態の図であり、（Ｂ）は運転者が車両右斜め前方を見ている状態の図である。 本発明の第６の実施形態に係る車両のシートベルト制御システムの一部の構成を示す概略図である。 本発明の第６の実施形態に係るヨーレートセンサ及びヘルメットを示す概略図である。

＜第１の実施形態＞
図１には、本発明の第１の実施形態に係る車両のシートベルト制御システム１０が概略図にて示されている。なお、図１において矢印ＵＰは車両上方向を示し、矢印ＩＮは車幅内側方向を示している。

本第１の実施形態に係るシートベルト制御システム１０は、所謂３点式のシートベルト装置１２Ｒ、１２Ｌを備えている。一方のシートベルト装置１２Ｒは車両１１の運転席１４Ｒに設けられ、他方のシートベルト装置１２Ｌは車両１１の助手席１４Ｌに設けられている。これらのシートベルト装置１２Ｒ、１２Ｌは、乗員拘束用のシートベルト１６Ｒ、１６Ｌ（ウエビング）を備えている。

シートベルト１６Ｒ、１６Ｌは、長手方向一端部が車両１１のセンターピラーの下端部に固定されたリトラクタ２０Ｒ、２０Ｌ（張力調整手段）の図示しない巻取軸に係止されている。これらのリトラクタ２０Ｒ、２０Ｌはモータ３２Ｒ、３２Ｌを備えており、これらのモータ３２Ｒ、３２Ｌの駆動力によって巻取軸を回転させることによりシートベルト１６Ｒ、１６Ｌを巻き取る構成になっている。これらのモータ３２Ｒ、３２Ｌは、ドライバ３４Ｒ、３４Ｌを介して、車両１１に搭載されたＥＣＵ３６（制御手段）に電気的に接続されている。

一方、シートベルト１６Ｒ、１６Ｌの長手方向中間部は、センターピラーの上部に設けられたスリップジョイント２２Ｒ、２２Ｌに巻き掛けられており、シートベルト１６Ｒ、１６Ｌの長手方向他端部は、センターピラーの下端部付近に設けられたアンカ部材２４Ｒ、２４Ｌに係止されている。また、シートベルト１６Ｒ、１６Ｌの長手方向中間部には、スリップジョイント２２Ｒ、２２Ｌとアンカ部材２４Ｒ、２４Ｌとの間において、タングプレート２６Ｒ、２６Ｌが摺動可能に取り付けられている。

タングプレート２６Ｒ、２６Ｌは、運転席１４Ｒ及び助手席１４Ｌの車幅方向内側に設けられたバックル装置２８Ｒ、２８Ｌに連結されるようになっている。これにより、運転席１４Ｒに着座した乗員３０Ｒがシートベルト１６Ｒによって拘束されると共に、助手席１４Ｌに着座した乗員３０Ｌがシートベルト１６Ｌによって拘束される。

一方、車両１１の車室の天井には、撮像装置としてのＣＣＤカメラ３８が取り付けられている。このＣＣＤカメラ３８は、運転席１４Ｒに着座した運転者３０Ｒ（乗員）の上方に配置されており、運転者３０Ｒの頭部４０の画像を撮像可能とされている。このＣＣＤカメラ３８には、ＥＣＵ３６に設けられた画像処理部４２が電気的に接続されており、ＣＣＤカメラ３８は、撮像した画像データの信号を画像処理部４２へ出力する。

画像処理部４２は、ＣＣＤカメラ３８の出力信号の変化に基づいて、運転者３０Ｒの頭部４０の垂直軸周りの回転角θを検出する。すなわち、画像処理部４２は、ＣＣＤカメラ３８の出力信号（画像データ）に対して画像処理を施し、例えば運転者３０Ｒの頭部４０の前端部に相当する部位（例えば運転者の鼻）を検出すると共に、当該部位の移動量に基づいて頭部４０の回転角θを検出する。

この画像処理部４２には、ＥＣＵ３６に設けられた回転角加速度演算部４４が接続されており、画像処理部４２による上記検出結果は回転角加速度演算部４４に入力される。回転角加速度演算部４４は、入力された回転角θを時間微分することにより、頭部４０の回転角速度θ_Ｖを算出すると共に、当該算出された回転角速度θ_Ｖを時間微分することにより頭部４０の回転角加速度θ_ＡＣＣを算出する。

回転角加速度演算部４４によって算出された回転角加速度θ_ＡＣＣは、ＥＣＵ３６に設けられた判定部４６に入力される。この判定部４６には、車両１１の速度を検出する車速センサ４８が電気的に接続されており、判定部４６は、車両１１の速度Ｖが予め設定された閾値α以上で、かつ、頭部４０の回転角加速度θ_ＡＣＣの絶対値が予め設定された閾値β以上になると、モータ３２Ｒ、３２Ｌを作動させるための制御信号をドライバ３４Ｒ、３４Ｌに出力する。これにより、車両１１に搭載されたバッテリー５０の電力がドライバ３４Ｒ、３４Ｌを介してモータ３２Ｒ、３２Ｌに供給され、モータ３２Ｒ、３２Ｌが作動する構成になっている。

なお、図１には図示されていないが、ＥＣＵ３６には、車両１１のイグニッションスイッチ、バックル装置２８Ｒ、２８Ｌに設けられたバックルスイッチ、車両１１のシフトレバー装置に設けられたシフト検出センサが電気的に接続されており、ＥＣＵ３６はイグニッションスイッチ及びバックルスイッチがＯＮ状態とされると共に、シフト検出センサによってシフトレバーがドライブレンジに配置されたことが検出されると、タイマーを作動させると共に上述の如きモータ３２Ｒ、３２Ｌの作動制御を開始する構成になっている。また、本第１の実施形態では、ＥＣＵ３６は、上述した各種のセンサ・スイッチ及びリトラクタ２０Ｒ、２０Ｌとの間で所謂コントローラエリアネットワーク（ＣＡＮ）により通信を行う構成になっている。

以下、ＥＣＵ３６によるモータ３２Ｒ、３２Ｌの作動制御について、図２に示されるフローチャートに従って説明する。

ステップＳＴ１では、ＥＣＵ３６の判定部４６が車速センサ４８によって検出された車速Ｖを読み込んで、ステップＳＴ２に移行する。

ステップＳＴ２では、ＥＣＵ３６の画像処理部４２がＣＣＤカメラ３８によって撮像された画像（出力信号）を読み込み、当該画像から運転者３０Ｒの頭部４０の垂直軸周りの回転角θを検出すると共に、当該検出結果を回転角加速度演算部４４に出力する。このステップＳＴ２での処理が終了すると、次のステップＳＴ３に移行する。

ステップＳＴ３では、回転角加速度演算部４４が画像処理部４２から出力された回転角θに基づいて運転者３０Ｒの頭部４０の回転角加速度θ_ＡＣＣを演算し、ステップＳＴ４に移行する。

ステップＳＴ４では、ＥＣＵ３６の判定部４６が車速センサ４８によって検出された車速Ｖが所定の閾値α以上か否かを判定する。この判定が否定された場合には、ステップＳＴ５に移行する。

ステップＳＴ５では、ＥＣＵ３６の判定部４６は、ステップＳＴ４において車速Ｖが所定の閾値α未満である（低速である）と判定したため、ドライバ３４Ｒ、３４Ｌへの制御信号を出力せず、モータ３２Ｒ、３２Ｌの停止状態を維持する。このステップＳＴ５での処理が終了すると、前述したステップＳＴ１に戻って前述の如き処理を繰り返す。

一方、ステップＳＴ４での判定が肯定された場合には、ステップＳＴ６に移行する。ステップＳＴ６では、ＥＣＵ３６の判定部４６が回転角加速度演算部４４によって算出された回転角加速度θ_ＡＣＣの絶対値が所定の閾値β以上か否か（運転者３０Ｒの頭部４０が所定値以上の回転角加速度で回転したか否か）を判定する。この判定が否定された場合には、ステップＳＴ５に移行し、モータ３２Ｒ、３２Ｌの停止状態が維持されたままステップＳＴ１に戻って前述の如き処理が繰り返される。

一方、ステップＳＴ６での判定が肯定された場合には、ステップＳＴ７に移行する。ステップＳＴ７では、ＥＣＵ３６の判定部４６は、ステップＳＴ６において運転者３０Ｒの頭部４０が所定値以上の回転角加速度で回転した（運転者３０Ｒが車両１１を旋回させるために顔を旋回方向へ向けた）と判定したため、バッテリー５０の電力をドライバ３４Ｒ、３４Ｌを介してリトラクタ２０Ｒ、２０Ｌのモータ３２Ｒ、３２Ｌに供給し、モータ３２Ｒ、３２Ｌを作動させる。このため、シートベルト１６Ｒ、１６Ｌがリトラクタ２０Ｒ、２０Ｌに巻き取られ、シートベルト１６Ｒ、１６Ｌによる乗員３０Ｒ、３０Ｌの拘束力が増加する。これにより、車両旋回時の横加速度によって乗員３０Ｒ、３０Ｌが横ずれすることを抑制できる。

ここで、車両が旋回する際には、基本的に、運転者の頭部の垂直軸周りの回転角加速度→ステアリングホイールの操舵角→車両のヨー角→車両の横加速度の順に発生する（自動車技術会 ２００８年春季大会学術講演会前刷集 Ｎｏ．２−０８ Ｎｏ．２００８５３１３ 「旋回ロール時のドライバ挙動の解析と考察」参照）。その結果、図３に示されるように、運転者の頭部の垂直軸周りの回転角加速度θ_ＡＣＣは、車両のヨー角加速度Ｙ_ＡＣＣや車両の横加速度Ｇよりも早期に立ち上がる。このため、本第１の実施形態のようにＥＣＵ３６が運転者３０Ｒの頭部４０の垂直軸周りの回転角加速度θ_ＡＣＣに基づいてリトラクタ２０Ｒ、２０Ｌのモータ３２Ｒ、３２Ｌを作動させる場合、車両１１が旋回状態に突入するよりも十分に手前でシートベルト１６Ｒ、１６Ｌの張力調整を開始することができる。これにより、車両旋回時における乗員３０Ｒ、３０Ｌの姿勢保持効果を向上させることができる。

しかも、本第１の実施形態では、運転者３０Ｒの頭部４０の回転角加速度θ_ＡＣＣに基づいてリトラクタ２０Ｒ、２０Ｌの作動制御が行われるため、運転者３０Ｒが脇見をした場合には、シートベルト１６Ｒ、１６Ｌの張力調整によって警告を行うことができると共に、運転者３０Ｒを早期に安定した運転姿勢に保持することができる。

また、本第１の実施形態では、ＥＣＵ３６の回転角加速度演算部４４による簡単な計算（頭部４０の回転角θの時間微分）によってリトラクタ２０Ｒ、２０Ｌの作動／非作動の判定ができるため、シンプルなソフトウエアをＥＣＵ３６に追加するだけで対応することができる。

さらに、回転角加速度θ_ＡＣＣの値は、他のセンサの出力信号に比べて比較的大きな値が得られるため、分解能が大きく、リトラクタ２０Ｒ、２０Ｌの作動／非作動の閾値の設定などのチューニングがしやすいという利点もある。

また、本第１の実施形態では、少ない数のセンサやカメラ（車速センサ４８及びＣＣＤカメラ３８）によってシートベルト１６Ｒ、１６Ｌの張力調整を行うことができるので、構成の簡素化及び低コスト化を図ることができる。

なお、上記第１の実施形態では、左右のリトラクタ２０Ｒ、２０Ｌが同一の作動制御をされる構成としたが、本発明はこれに限るものではない。例えば、ＣＣＤカメラ３８によって撮像された画像から、運転者３０Ｒが車両左側へ顔を向けたことが検出された場合（車両１１の左旋回により車両右向きの横加速度Ｇが発生することが予測された場合）は、車両左側のリトラクタ２０Ｌのみを作動させ、運転者３０Ｒが車両右側へ顔を向けたことが検出された場合（車両１１の右旋回により車両左向きの横加速度Ｇが発生することが予測された場合）は、車両右側のリトラクタ２０Ｒのみを作動させる構成にしてもよい。

すなわち、３点式シートベルト装置１２Ｒ、１２Ｌにおいては、乗員３０Ｒ、３０Ｌが車幅内側方向に横ずれした場合、シートベルト１６Ｒ、１６Ｌが乗員３０Ｒ、３０Ｌの肩部から外れやすくなる。このため、車幅内側方向へ横ずれしようとする乗員３０のシートベルト１６の張力を優先的に増加させることが好ましいが、上述の如き作動制御によりこれを達成することができる。またこの場合、不必要なリトラクタ２０Ｒ、２０Ｌの作動を低減できるため、リトラクタ２０Ｒ、２０Ｌの耐久性を向上させることもできる。

また、上記第１の実施形態において、カーナビゲーションシステムや所謂レーンキープアシストシステムなどにより、車両１１の前方にカーブがあることが検出されたり、或いはターンシグナルスイッチによって車両の進行方向が変更されることが予測された場合にのみ、ＥＣＵ３６が上述の如きリトラクタ２０Ｒ、２０Ｌの作動制御を行う構成にしてもよい。なお、レーンキープアシストシステムなどの前方監視システムやターンシグナルスイッチなどにより車両の進行方向が変更されることを予測することによって、直線路におけるレーンチェンジやスラローム走行の際のリトラクタ２０Ｒ、２０Ｌの作動判断が可能になる。

次に、本発明の他の実施形態について説明する。なお、前記第１の実施形態と基本的に同様の構成・作用については、前記第１の実施形態と同符号を付与し、その説明を省略する。
＜第２の実施形態＞
図４には、本発明の第２の実施形態に係る車両のシートベルト制御システム６０が概略図にて示されている。この実施形態は、前記第１の実施形態と基本的に同様の構成とされているが、ＥＣＵ３６の判定部４６には、車両１１の横加速度を検出する横加速度センサ６２が電気的に接続されており、判定部４６は横加速度センサ６２が出力するセンサ信号から車両１１の横加速度Ｇを検知する。

以下、本第２の実施形態におけるＥＣＵ３６のモータ作動制御について、図５に示されるフローチャートに従って説明する。

図５に示されるように、本第２の実施形態では、ＥＣＵ３６はステップＳＴ１〜ステップＳＴ７において前記第１の実施形態と同様の処理を行うが、ステップＳＴ７での処理が終了すると、ステップＳＴ８に移行する。

ステップＳＴ８では、ＥＣＵ３６の判定部４６が横加速度センサ６２によって検出された横加速度Ｇを読み込んで、ステップＳＴ９に移行する。

ステップＳＴ９では、ＥＣＵ３６の判定部４６が横加速度センサ６２によって検出された横加速度Ｇの絶対値が所定の閾値γ以上か否か（車両１１が旋回中か否か）を判定する。この判定が肯定された場合には、ステップＳＴ８に戻って前述の如き処理を繰り返す。

一方、ステップＳＴ９での判定が否定された場合、すなわち車両１１の旋回が終了したと判定された場合には、ステップＳＴ５に移行し、ＥＣＵ３６の判定部４６がモータ３２Ｒ、３２Ｌの作動を停止させる。これにより、リトラクタ２０Ｒ、２０Ｌによるシートベルト１６Ｒ、１６Ｌの張力調整が終了する。

このように、この実施形態では、ＥＣＵ３６の判定部４６が横加速度センサ６２の検出結果に基づいてモータ３２Ｒ、３２Ｌの作動を停止させるため、車両１１の実際の走行状態に応じたタイミングでシートベルト１６Ｒ、１６Ｌの張力調整を終了することができる。
＜第３の実施形態＞
図６には、本発明の第３の実施形態に係る車両のシートベルト制御システム７０が概略図にて示されている。この実施形態は、前記第１の実施形態と基本的に同様の構成とされているが、ＥＣＵ３６の判定部４６には、車両１１のステアリングホイールの操舵角φを検出する舵角センサ７２（方向検出手段）が電気的に接続されており、判定部４６は舵角センサ７２が出力するセンサ信号から車両１１の操舵方向を検知する。また、ＥＣＵ３６の判定部４６は、回転角加速度演算部４４から出力された回転角加速度θ_ＡＣＣの正負に基づいて運転者３０Ｒの頭部４０の回転方向（右回り又は左回り）を検知するようになっている。

以下、本第３の実施形態におけるＥＣＵ３６のモータ作動制御について、図７に示されるフローチャートに従って説明する。

図７に示されるように、本第３の実施形態では、ＥＣＵ３６はステップＳＴ１〜ステップＳＴ６において前記第１の実施形態と同様の処理を行うが、ステップＳＴ６とステップＳＴ７との間には、ステップＳＴ１０及びステップＳＴ１１が追加されている。

ステップＳＴ１０では、ＥＣＵ３６の判定部４６が舵角センサ７２によって検出された操舵角φを読み込んで、ステップＳＴ１１に移行する。

ステップＳＴ１１では、ＥＣＵ３６の判定部４６が舵角センサ７２によって検出された操舵角φに基づいて車両１１のステアリングホイール（図示省略）の操舵方向（右回り又は左回り）を検知すると共に、当該操舵方向と運転者３０Ｒの頭部４０の回転方向とが車幅方向の同じ側か否かを判定する。この判定が否定された場合には、ステップＳＴ５に移行してモータ３２Ｒ、３２Ｌの停止状態が維持される。

一方、ステップＳＴ１１での判定が肯定された場合には、ステップＳＴ７へ移行し、ＥＣＵ３６の判定部４６がモータ３２Ｒ、３２Ｌを作動させる。これにより、シートベルト１６Ｒ、１６Ｌがリトラクタ２０Ｒ、２０Ｌに巻き取られ、シートベルト１６Ｒ、１６Ｌによる乗員３０Ｒ、３０Ｌの拘束力が増加する。

このように、この実施形態では、運転者３０Ｒの頭部４０の回転方向と、ステアリングホイールの操舵方向とが車幅方向の同じ側の場合にのみリトラクタ２０Ｒ、２０Ｌが作動するため、車両１１を旋回させる目的以外で運転者３０Ｒが左右を確認しなければならないときなどに、リトラクタ２０Ｒ、２０Ｌが不要に作動することを防止することができる。

なお、上述した第３の実施形態では、車両１１のステアリングホイールの操舵角を検出する舵角センサ７２が方向検出手段として用いられた構成にしたが、本発明はこれに限らず、車両１１の旋回方向を検出するセンサ（例えば、車両１１のヨーレートを検出するヨーレートセンサ）が方向検出手段として用いられた構成にしてもよい。この場合、車両の旋回方向と頭部４０の回転方向とが車幅方向の同じ側の場合にのみリトラクタ２０Ｒ、２０Ｌが作動する構成になる。
＜第４の実施形態＞
本発明の第４の実施形態は、前記第１の実施形態と基本的に同様の構成とされているが、この実施形態では、図８に示されるように、ＣＣＤカメラ３８が運転者３０Ｒの頭部４０の車両前方側（矢印ＦＲ方向側）に配置されており、車両１１のインストルメントパネル１３の上部に取り付けられている（なお、図８では、シートベルト装置１２Ｒ等の図示を省略してある）。

このＣＣＤカメラ３８によって撮像される画像は、運転者３０Ｒが車両前方を見ているときは、図９（Ａ）に示されるような画像になり、運転者３０Ｒが車両右斜め前方を見ているときは、図９（Ｂ）に示されるような画像になる。

ここで、本実施形態では、ＥＣＵ３６は、図１０に示されるように、ＣＣＤカメラ３８の画像データから運転者３０Ｒの鼻先４０Ａの位置をトレースし、鼻先４０Ａの車幅方向の移動量ｄを検出すると共に、当該移動量ｄに基づいて頭部４０の垂直軸周りの回転角加速度θ_ＡＣＣを算出する。

すなわち、図１１に示されるように、頭部４０の垂直軸周りの回転中心から鼻先４０Ａまでの距離Ｌは一定値であるため、頭部４０の垂直軸周りの回転角度をθとすると、以下の関係式（１）が得られる。

ＥＣＵ３６は、上記（１）式を用いて頭部４０の垂直軸周りの回転角度θを求めると共に、求めたθと、計測した時間ｔとから、以下の関係式（２）を用いて頭部４０の垂直軸周りの回転角加速度θ_ＡＣＣを算出する。

そして、ＥＣＵ３６は、算出した回転角加速度θ_ＡＣＣに基づいてリトラクタ２０Ｒ、２０Ｌのモータ３２Ｒ、３２Ｌの作動を制御する。これにより、前記第１実施形態と基本的に同様の作用効果を奏する。

なお、上記第２実施形態では、ＣＣＤカメラ３８がインストルメントパネル１３の上部に取り付けられた構成にしたが、これに限らず、ＣＣＤカメラ３８の取付位置は適宜変更することができる。また、ＣＣＤカメラ３８が運転者３０Ｒの頭部４０の側方（車両右側又は車両左側）に配置された構成にしてもよい。この場合、例えば、運転者３０Ｒの耳の車両前後方向の移動量に基づいて頭部４０の垂直軸周りの回転角加速度θ_ＡＣＣを算出することができる。
＜第５の実施形態＞
本発明の第５の実施形態は、前記第１の実施形態と基本的に同様の構成とされているが、この実施形態では、ＣＣＤカメラ３８の代わりに、距離計測器８０（図１２参照）を備えている。距離計測器８０は、インストルメントパネル１３の上部に取り付けられており、図１３（Ａ）及び図１３（Ｂ）に示されるように複数の赤外線センサ８２（側距センサ）を有している。これらの赤外線センサ８２は、マトリクス状に配置されており、各々が運転者３０Ｒの頭部４０へ向けて赤外線を照射すると共に、頭部４０で反射した赤外線が戻るまでの時間に基づいて頭部４０までの距離を測定する。これらの赤外線センサ８２は、ＥＣＵ３６に電気的に接続されており、ＥＣＵ３６は、各赤外線センサ８２の出力信号に基づいて、頭部４０の動き（垂直軸周りの回転）を検出する。

すなわち、図１３（Ａ）及び図１３（Ｂ）に示されるように、運転者３０Ｒの頭部４０が垂直軸周りに回転すると、各赤外線センサ８２が測定する距離が変化し、各赤外線センサ８２の出力信号が変化する。ＥＣＵ３６は、単位時間毎に各赤外線センサ８２の出力信号の変化をモニタし、これにより、例えば運転者３０Ｒの鼻先４０Ａの車幅方向の移動量を検出する。そして、ＥＣＵ３６は、前記第４実施形態と同様に、検出した鼻先４０Ａの移動量に基づいて頭部４０の垂直軸周りの回転角加速度θ_ＡＣＣを算出すると共に、算出した回転角加速度θ_ＡＣＣに基づいてリトラクタ２０Ｒ、２０Ｌのモータ３２Ｒ、３２Ｌの作動を制御する。これにより、前記第４実施形態と基本的に同様の作用効果を奏する。

なお、上記第５実施形態では、側距センサとして赤外線センサ８２を適用した構成にしたが、本発明はこれに限らず、側距センサとしては、レーザ距離センサや超音波距離センサなどの他の種類のセンサを用いることもできる。
＜第６の実施形態＞
本発明の第６の実施形態は、前記第１の実施形態と基本的に同様の構成とされているが、この実施形態では、ＣＣＤカメラ３８の代わりに、送信機能を備えたヨーレートセンサ９０（図１４参照）が設けられている。このヨーレートセンサ９０は、運転者３０Ｒの頭部４０に装着されるヘルメット９２（図１５参照）の上部に取り付けられており、頭部４０の垂直軸周りの回転角速度θ_Ｖを検出可能とされている。

また、この実施形態では、ＥＣＵ３６には、ヨーレートセンサ９０との間で通信可能な受信機９４が電気的に接続されている。この受信機９４は、ＥＣＵ３６と共に制御手段を構成しており、この受信機９４には、運転者３０Ｒの頭部４０の上方で車室の天井に取り付けられた電極９６が配線９８を介して接続されている。また、この受信機９４には、車両のステアリングホイール１５に設けられたタッチ電極１００が配線１０２を介して接続されている。

この実施形態では、運転者３０Ｒの手がステアリングホイール１５のタッチ電極１００に触れた状態で、ヨーレートセンサ９０が出力信号を送信すると、頭部４０の上方に設けられた電極９６と、ヨーレートセンサ９０に設けられた電極との間で静電結合が起こり、電極９６とタッチ電極１００とが運転者３０Ｒの身体を介してつながる。これにより、ヨーレートセンサ９０と運転者３０Ｒの身体と受信機９４とによって通信回路が構成され、ヨーレートセンサ９０の出力信号が受信機９４を介してＥＣＵ３６に転送される（図１４の点線Ｔ参照）。すなわち、この実施形態では、ヨーレートセンサ９０の出力信号が人体通信によってＥＣＵ３６に転送される。

ＥＣＵ３６は、ヨーレートセンサ９０の出力信号の変化を単位時間毎にモニタし、これにより、運転者３０Ｒの頭部４０の回転角速度θ_Ｖをリアルタイムで検知する。そして、ＥＣＵ３６は、検知した回転角速度θ_Ｖを時間微分することにより、頭部４０の垂直軸周りの回転角加速度θ_ＡＣＣを算出し、算出した回転角加速度θ_ＡＣＣに基づいてリトラクタ２０Ｒ、２０Ｌのモータ３２Ｒ、３２Ｌの作動を制御する。これにより、前記第１実施形態と基本的に同様の作用効果を奏する。

なお、上記第６の実施形態では、送信機能を有するヨーレートセンサ９０が、自らの出力信号を人体通信によって受信機９４へ送信する構成にしたが、本発明はこれに限らず、ヨーレートセンサ９０が、自らの出力信号を無線通信によって受信機９４へ送信する構成にしてもよい。また、ヨーレートセンサ９０とＥＣＵ３６とが配線を介して接続される構成にしてもよい。

また、上記各実施形態においては、張力調整手段としてリトラクタ２０Ｒ、２０Ｌが適用された構成にしたが、本発明はこれに限らず、張力調整手段は乗員３０Ｒ、３０Ｌが装着しているシートベルト１６Ｒ、１６Ｌの張力調整を行うことができるものであればよく、例えば、バックル装置２８Ｒ、２８Ｌを駆動源によって車両上下方向に駆動する構成のものでもよい。

１０ シートベルト制御システム
１６Ｒ、１６Ｌ シートベルト
２０Ｒ、２０Ｌ リトラクタ（張力調整手段）
３６ ＥＣＵ（制御手段）
３８ ＣＣＤカメラ（撮像装置、信号出力手段）
６０ シートベルト制御システム
７０ シートベルト制御システム
７２ 舵角センサ（方向検出手段）
８２ 赤外線センサ（側距センサ、信号出力手段）
９０ ヨーレートセンサ（信号出力手段）
９４ 受信機（制御手段）

Claims (6)

1. 車両の乗員を拘束するシートベルトの張力を調整可能な張力調整手段と、
   車両の運転者の頭部の垂直軸周りの回転に応じて出力信号を変化させる信号出力手段と、
   前記信号出力手段の出力信号に基づいて前記頭部の垂直軸周りの回転角加速度を算出すると共に、当該算出結果に基づいて前記張力調整手段の作動を制御する制御手段と、
   を備えた車両のシートベルト制御システム。
2. 前記信号出力手段は、車両に取り付けられ、前記頭部の画像を撮像する撮像装置を有することを特徴とする請求項１に記載の車両のシートベルト制御システム。
3. 前記信号出力手段は、車両に取り付けられ、前記頭部までの距離を各々が測定する複数の側距センサを有することを特徴とする請求項１に記載の車両のシートベルト制御システム。
4. 前記信号出力手段は、前記頭部に取り付けられ、前記頭部の回転角速度を検出するヨーレートセンサを有することを特徴とする請求項１に記載の車両のシートベルト制御システム。
5. 前記制御手段は、車両に取り付けられた受信機を有し、前記ヨーレートセンサは、自らの出力信号を無線通信又は人体通信により前記受信機へ送信する送信機能を備えていることを特徴とする請求項４に記載の車両のシートベルト制御システム。
6. 車両のステアリングホイールの操舵方向又は車両の旋回方向を検出する方向検出手段を有し、前記制御手段は、前記信号出力手段の出力信号に基づいて前記頭部の回転方向を検知すると共に、前記回転方向と前記操舵方向又は前記旋回方向とが車幅方向の同じ側である場合に前記張力調整手段を作動させることを特徴とする請求項１〜請求項５の何れか１項に記載の車両のシートベルト制御システム。
   

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