JP4050599B2 - シートベルト装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シートベルト装置に関し、特にシートベルト巻取装置（リトラクタ）を備えたシートベルト装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、車両の急停止等で乗員が前方に移動することによる車両内装材等への衝突を防いで乗員を保護するために、シートベルト巻取装置を備えたシートベルト装置が知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、乗員を保護するためのシートベルトの巻き取り及び引き出しを行う電動リトラクタ（シートベルト巻取装置）を用いた車両用乗員拘束保護装置（シートベルト装置）に関する技術が記載されている。特許文献１の技術においては、シートベルト巻取装置の駆動の一つとして、車両に備えられたブレーキペダルの踏力に応じて、シートベルトの巻き取り力を変更し、シートベルトの張力を変更している。
【０００４】
一方、特許文献２には、車両の前方にある前方車両等の障害物と衝突するのを回避するための衝突予知部を備えるシートベルト巻取装置を用いたシートベルト装置に関する技術が記載されている。特許文献２の技術においては、レーザレーダ等の非接触型距離センサによって、自車車両と障害物との距離等を計算することにより、衝突の可能性がある場合に衝突予知信号を出力して、モータを駆動させてシートベルト巻取装置によるシートベルトの巻き取りを行っている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−５２９２５号公報（図１、段落００４０、００４１、００４８、００４９）
【特許文献２】
特開２００１−１６３１８５号公報（図４、図６、段落００２８、００４１〜００４３）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の技術で想定している急停止の場合と反対の車両挙動が発生した場合、即ち急加速等の場合（例えば、渋滞中に、運転者がブレーキペダルと間違えてアクセルペダルを踏み込んでしまい、急速に車が発進した場合）にも、直ぐ前方の車等の障害物に車両が衝突してしまう可能性がある。
【０００７】
このような場合、即ち、急停止と反対の車両挙動である急加速等の場合には、従来のシートベルト巻取装置では、シートベルト張力を変更しないため、車両の乗員をシートベルトで十分に拘束することができなかった。また、衝突予知部によっても、前方車両との距離を基に判断するため、シートベルト巻取装置によりシートベルト張力を増大するまでに時間がかかっていた。
【０００８】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、車両が急加速により衝突した場合においても乗員の安全をより確保することができる、シートベルト装置を提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１のシートベルト装置は、モータの駆動によりシートベルトの張力を変更することができる張力変更手段を少なくとも備えるシートベルト装置において、車両の前方進行時に発生する加速度合いを検出する加速度合い検出手段と、前記加速度合い検出手段で検出した加速度合いに応じて、前記張力変更手段によりシートベルトの張力を増大させる制御手段とを備え、当該制御手段は、前記加速度合い検出手段で検出された加速度合いが第一の所定値より小さい場合、前記張力変更手段を駆動させないように制御し、前記加速度合い検出手段で検出された加速度合いが第一の所定値以上である場合、前記張力変更手段によりシートベルトの張力を増大させるように制御し前記加速度合い検出手段で検出された加速度合いが前記第一の所定値よりも大きい値である第二の所定値以上である場合、前記張力変更手段によるシートベルトの張力の増大を停止させるように制御することを特徴とする。
【００１０】
請求項１によると、車両の前方進行時の加速度合いが第一の所定値（０．１〜０．３Ｇ）以下である場合は、緊急状態でなく通常の運転状態として、シートベルトの張力が変更されない。従って、車両の前方進行への加速度合いが第一の所定値以下である通常の運転状態において、車両の乗員に対してシートベルトによる拘束が行われず、必要以上に乗員を拘束することがない。また、車両の前方進行時の加速度合いが第一の所定値以上である場合、即ち、車両を前方進行方向に急加速させた場合に、予め、シートベルトの張力を増大させて車両の乗員を拘束しておく。従って、車両を急停止ではなく、前方進行方向に急加速させて衝突した際であっても、衝突時には車両の乗員に対してシートベルトにより十分な拘束が行うことができ、乗員が前方に移動することによる車両内装材等への衝突を防ぎ、乗員の安全性を確保することができる。更に、車両の前方進行時の加速度合いが第一の所定値以上である場合は、緊急状態として、シートベルトの張力が増大されるが、第二の所定値（０．７〜１．２Ｇ）以上となった場合に、シートベルトの張力をそれ以上増大させないようにする。従って、急な加速度合いにより、乗員に対してシートベルトによる過度な拘束を与えることがない。
【００１１】
請求項２のシートベルト装置は、請求項１に記載のシートベルト装置であって、前記加速度合い検出手段は、前記加速度合いとして、前記車両に備えられたアクセルペダルの踏み込み速度または踏み込み力を検出することを特徴とする。
【００１２】
請求項２によると、加速度合いとして、車両に備えられたアクセルペダルの踏み込み速度または踏み込み力を検出する。従って、運転者の加速意志に基づいて加速度合いを判断して、瞬時に制御を行うことができる。
【００１３】
請求項３のシートベルト装置は、請求項１に記載のシートベルト装置であって、前記加速度合い検出手段は、前記加速度合いとして、前記車両の前方進行方向の加速度を検出することを特徴とする。
【００１４】
請求項３によると、加速度合いとして、車両の前方進行方向の加速度を検出する。従って、実際の車両の加速度に基づいて加速度合いを判断して、正確且つ迅速に制御を行うことができる。また、Ｇ（加速度）センサ等、既に車両に設置されている設備を使用することができ有効である。
【００１５】
請求項４のシートベルト装置は、請求項１に記載のシートベルト装置であって、前記加速度合い検出手段は、前記加速度合いとして、前記車両に備えられたエンジンの回転速度を検出することを特徴とする。
【００１６】
請求項４によると、加速度合いとして、車両に備えられたエンジンの回転速度を検出する。従って、実際の車両の速度から計算された加速度に基づいて加速度合いを判断して、正確に制御を行うことができる。また、エンジンメータ等、既に車両に標準設置されている設備を使用することができ有効である。
【００１７】
請求項５のシートベルト装置は、請求項１〜４のいずれか１項に記載のシートベルト装置であって、前記制御手段は、前記張力変更手段により増大させる張力と、前記加速度合い検出手段で検出された加速度合いとの関係が、比例関係又は上に凸の曲線関係となるように制御することを特徴とする。
【００１８】
請求項５によると、加速度が大きいほどシートベルトの張力が大きくなるように制御される。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ、本発明の好適な実施の形態を説明する。
【００２２】
まず、本実施形態に係るシートベルト装置について、図１に基づいて説明する。図１は、本実施形態に係るシートベルト装置の一例を示す概略図である。
【００２３】
図１に示すように、シートベルト装置１００は、シートベルト１０２と、スルーアンカ１０３と、バックル１０４と、タングプレート１０５と、アンカー１０６と、バックルスイッチ１０７と、電動ベルト巻取装置（張力変更手段）２００と、制御部（制御手段）３００と、を備えている。尚、本実施形態では、座席１０１（図１では運転者の席が示されている。）に備わっているシートベルト装置１００を例に説明する。
【００２４】
シートベルト１０２は、乗員６００を座席１０１に拘束するベルトである。スルーアンカ１０３は、シートベルト１０２を乗員６００の肩近傍で折り返すものである。バックル１０４は、乗員６００の腰部に配置され、シートベルト１０２を挿通するものである。タングプレート１０５は、バックル１０４と係合するものである。アンカー１０６は、シートベルト１０２の端部を車体（車両）４００に固定するものである。バックルスイッチ１０７は、バックルに内蔵されてシートベルト１０２の装着を検出するものである。電動ベルト巻取装置２００は、シートベルト１０２を巻き取るものである。制御部３００は、電動ベルト巻取装置２００のモータを制御するものである。また、車体４００に設けられたハンドル４０１の中央部に、エアバッグ装置５０３が設けられている。図１には示していないが、助手席のダッシュボード部やドアにもエアバッグ装置が設けられている。尚、エアバッグ装置５０３は、エアバッグ用スクイブを備えており、例えば、ガス発生器から発生したガスによりエアバッグが展開されるように構成される。
【００２５】
次に、本実施形態に係る電動ベルト巻取装置２００について、図２及び図３に基づいて説明する。図２は、本実施形態に係る電動ベルト巻取装置２００の構成を示す概略図である。図３は、ポテンショメータの一例を示す概略構成図である。
【００２６】
図２に示すように、電動ベルト巻取装置２００は、フレーム２０１と、シートベルトロック機構２０２と、リール２０３と、プリテンショナ２０４と、プーリ２０５、２０６と、動力伝達用ベルト２０７と、直流モータ（モータ）２０８と、ポテンショメータ２０９と、シートベルト巻取バネ２１０と、電磁的アクチュエータ２１１と、を備えている。尚、図２に示すように、電動ベルト巻取装置２００は、制御部３００に接続されている。
【００２７】
フレーム２０１には、リール２０３及びリールシャフト２０３ａが設けられている。リール２０３は、シートベルト１０２を巻回するものである。リールシャフト２０３ａは、リール回転の中心軸となるものであり、左端側でリール２０３と結合し、右端側で後述するシートベルトロック機構２０２と結合する。また、このリールシャフト２０３ａは、ねじれ軸であり、エネルギ吸収手段となる。即ち、シートベルトロック機構２０２によりリールシャフト２０３ａの右端がロックされた状態でシートベルト１０２が強い力で引き出されてリール２０３が回転すると、リールシャフト２０３ａ自身が軸回りにねじれて塑性変形する。そして、シートベルト１０２が引き出され乗員の身体に作用する衝撃エネルギがシートベルト１０２により吸収される。
【００２８】
シートベルトロック機構２０２は、シートベルト１０２の引き出しをロックするものであり、車両に所定の減速度が作用したときシートベルト１０２の引き出しをロックするＶＳＩ動作と、シートベルト１０２が所定の加速度で引き出されたときにシートベルト１０２の引き出しをロックするＷＳＩ動作とを備えている。また、このシートベルトロック機構２０２には、後述する電磁アクチュエータ２１１が備えられている。尚、シートベルトロック機構２０２は、シートベルト１０２の引き出しがロック状態であっても、後述する直流モータ２０８によるシートベルト１０２の巻取りが可能となるように構成されている。
【００２９】
プリテンショナ２０４は、後述する衝突検出部５０２の出力によって制御部３００を介して作動し、リールシャフト２０３ａをシートベルト１０２の巻取り方向に回転させ、シートベルト１０２を強制的に巻き取って乗員を座席に拘束するものである。プリテンショナ２０４は、火薬式プリテンショナ等、プリテンショナ用スクイブを備えており、例えば、ガス発生器から発生したガスを封止するシリンダ内のガス圧によって移動するピストンを、クラッチ機構を介してリールシャフト２０３ａの回転運動に変換する伝達機構等によって構成される。
【００３０】
プーリ２０５は、リールシャフト２０３ａに固定され、プーリ２０６は、後述する直流モータ２０８の軸に固定されている。動力伝達用ベルト２０７は、プーリ２０５及びプーリ２０６を連結するものである。プーリ２０５、プーリ２０６の外周にはそれぞれ所定数の外歯が形成され、動力伝達用ベルト２０７の内周にも所定数の内歯が形成され、プーリ２０５、プーリ２０６、動力伝達用ベルト２０７の各歯山は過不足なく噛み合っている。
【００３１】
直流モータ２０８は、フレーム２０１に少なくとも２点以上で固定されており、制御部３００の出力により動作するものである。直流モータ２０８の回転は、プーリ２０６、動力伝達用ベルト２０７、プーリ２０５を介して、リールシャフト２０３ａに伝達される。そして、直流モータ２０８を正転させることによりシートベルト１０２が巻き取られ、直流モータ２０８を反転させることによりシートベルト１０２が引き出されるように構成されている。また、直流モータ２０８の回転数は直流モータ２０８に供給される電流に比例し、直流モータ２０８を正転させた場合においては直流モータ２０８に供給される電流はシートベルト１０２の張力に比例する。
【００３２】
ポテンショメータ２０９は、リールシャフト２０３ａの最左端に設けられ、図３に示すように、両端に電圧が印加される抵抗体と、リールシャフト２０３ａの回転に連動する摺動子と、によって構成される。そして、リールシャフト２０３ａの基準位置からの回転量に対応した電圧値を後述する制御部３００に出力し、例えば、シートベルト１０２の引き出し量やシートベルト１０２の弛み量を推定する。
【００３３】
シートベルト巻取バネ２１０は、バネの力により、シートベルト１０２の非装着の場合に、シートベルト１０２を電動ベルト巻取装置２００内に格納するものである。
【００３４】
電磁的アクチュエータ２１１は、例えば、ソレノイドであり、シートベルトロック機構２０２を指令信号に応答して、シートベルトロック機構２０２を強制的に作動させるものである。この電磁的アクチュエータ２１１は、後述する制御部３００の出力により作動が制御される。
【００３５】
次に、本実施形態に係る制御部３００について、図４及び図５に基づいて説明する。図４は、本実施形態に係る制御部の構成を示す概略図である。図５は、本実施形態に係るアクセルペダルの構成を示す概略図である。
【００３６】
図４に示すように、制御部３００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）３０１と、ＲＯＭ（Read Only Memory）３０２と、ＲＡＭ（Random Access Memory）３０３と、入力インタフェース３０４と、出力インタフェース３０５と、モータ駆動回路３０６と、パワー増幅器３０７と、プリテンショナ用スクイブ駆動回路３０８と、エアバッグ用スクイブ駆動回路３０９と、を備えている。
【００３７】
ＣＰＵ３０１は、ＲＯＭ３０２に保持される制御プログラムやデータをＲＡＭ３０３のワークエリアにロードして直流モータ２０８及びシートベルトロック機構２０２を強制的に作動させる電磁気アクチュエータ２１１の動作等を制御するものである。入力インタフェース３０４は、バックルスイッチ１０７、加速度合い検出部（加速度合い検出手段）５０１、衝突検出部５０２に接続されている。出力インタフェース３０５は、モータ駆動回路３０６、パワー増幅器３０７、プリテンショナ用スクイブ駆動回路３０８、エアバッグ用スクイブ駆動回路３０９に接続されている。
【００３８】
バックルスイッチ１０７は、シートベルト１０２の装着を検出し、入力インタフェース３０４を介して、ＲＡＭ３０３内に設けられたフラグ領域のベルトの装着の有無に対応したフラグの設定を行う。
【００３９】
加速度合い検出部５０１は、車両４００の前方進行方向に発生する加速度合いを検出し、加速度合いが所定値以上であるか判別する。加速度合いは、下記のいずれかの値が考えられる。
▲１▼加速度：例えば、Ｇ（加速度）センサによって加速度を検出する。
▲２▼アクセルペダル踏み速度：例えば、図５に示すように、車両４００のアクセルペダル４０２において、アーム支持部４０４に設けられたポテンショメータ（図示せず）によって検出されるアーム支持部４０４の回転角の時間的変化から求めた回転角速度をアクセルペダル踏み速度として検出する。
▲３▼アクセルペダル踏み力：例えば、図５に示すように、車両４００のアクセルペダル４０２において、バネ部４０５に設けられたひずみゲージ（図示せず）によってアーム４０３の歪みをアクセルペダル踏み力として検出する。
▲４▼エンジンの回転速度：例えば、エンジンメータによってエンジンの回転速度を検出して、その時間的変化から求めた加速度を求める。
加速度合いが予め設定した第一の所定値以上である場合は、急加速信号を出力し、入力インタフェース３０４を介して、ＲＡＭ３０３内に設けられたフラグ領域の急加速フラグをオンに設定する。また、加速度合いが予め設定した第二の所定値以上である場合は、中止信号を出力し、入力インタフェース３０４を介して、ＲＡＭ３０３内に設けられたフラグ領域の中止フラグをオンに設定する。尚、第二の所定値は、第一の所定値よりも大きい値である。
【００４０】
衝突検出部５０２は、衝突時に車体に発生する衝撃をＧ（加速度）センサによって検出し、加速度信号を信号処理して大きさや立ち上がり波形に基づいて衝突の検出を行い、入力インタフェース３０４を介して、ＲＡＭ３０３内に設けられたフラグ領域の衝突検出フラグをオンに設定する。尚、これにより、ＣＰＵ３０１に割り込み処理を開始させる。
【００４１】
尚、ポテンショメータ２０９の出力電圧は、入力インタフェース３０４において所定周期でＡ／Ｄ変換される。一方、入力インタフェース３０４はＣＰＵを内蔵しており、変換された出力電圧データを監視しており、例えば、出力電圧データの前回の値が今回の値と相違することにより、リールシャフト２０３ａの回転状態を判別したり、出力電圧データの前回の値と今回の値との差の正または負であるか判断することにより、シートベルト１０２の引き出しフラグあるいは巻取りフラグをＲＡＭ３０３のフラグ領域に設定したりする。また、ＤＭＡ動作によって出力電圧データをＲＡＭ３０３の回転量エリアに書き込む。また、シートベルト１０２を巻き取った状態の出力電圧データから引き出し方向への変化分を、シートベルト１０２の歪み量としてＲＡＭ３０３のベルト歪み量エリアに書き込む。
【００４２】
また、直流モータ２０８に流れる電流値は、後述するモータ駆動回路３０６に設けられた電流検出器ＣＴにより電流に対応した電圧値として検出され、入力インタフェース３０４において所定周期でＡ／Ｄ変換され、ＤＭＡ動作によってＲＡＭ３０３内のモータ電流領域に書き込まれる。直流モータ２０８の電流は直流モータ２０８の回転トルクに関係することから、負荷電流値により回転トルク、即ち、シートベルト１０２の張力を推定することができる。
【００４３】
モータ駆動回路３０６は、出力インタフェース３０５から供給されたゲート信号Ｇ１、Ｇ２に基づいて、直流モータ２０８を駆動させるものである。出力インタフェース３０５においては、制御プログラムに設定された所定の条件が満たされると、ＣＰＵ３０１から直流モータ２０８の正転指令、逆転指令、駆動停止指令等の命令が与えられ、これらの命令に対応してゲート信号Ｇ１、Ｇ２を発生させる。尚、正転指令に対しては、Ｇ１をＨ、Ｇ２をＬに設定する。逆転信号に対しては、Ｇ１をＬ、Ｇ２をＨに設定する。駆動停止指令に対しては、Ｇ１をＬ、Ｇ２をＬに設定する。
【００４４】
パワー増幅器３０７は、出力インタフェース３０５から供給されたソレノイドの作動指令を論理レベルの信号からソレノイドを駆動できるレベルにパワー増幅し、電磁的アクチュエータ２１１に与えるものである。出力インタフェース３０５においては、シートベルトロック機構２０２の強制ロックを作動させる条件が満たされると、ＣＰＵ３０１からロック指令信号（ソレノイドの作動信号）が与えられ、このソレノイドの作動信号をフラグレジスタに設定する。
【００４５】
プリテンショナ用スクイブ駆動回路３０８は、出力インタフェース３０５から供給されたプリテンショナ用スクイブ駆動信号に基づいて、プリテンショナ２０４に設けられたプリテンショナ用スクイブを駆動させるものである。出力インタフェース３０５においては、プリテンショナ２０４に設けられたプリテンショナ用スクイブによるシートベルト１０２の強制巻取りを作動させる条件が満たされると、ＣＰＵ３０１からプリテンショナ用スクイブ駆動信号が与えられ、このプリテンショナ用スクイブ駆動信号をフラグレジスタに設定する。尚、プリテンショナ２０４に設けられたプリテンショナ用スクイブによるシートベルト１０２の強制巻取りを作動させる条件は、衝突検出部５０２により衝突を検知され、衝突検出フラグがオンとなることである。
【００４６】
エアバッグ用スクイブ駆動回路３０９は、出力インタフェース３０５から供給されたエアバッグ用スクイブ駆動信号に基づいて、エアバッグに設けられたエアバッグ用スクイブ５０３を駆動させるものである。出力インタフェース３０５においては、エアバッグ５０３に設けられたエアバッグ用スクイブを作動させる条件が満たされると、ＣＰＵ３０１からエアバッグ用スクイブ駆動信号が与えられ、このエアバッグ用スクイブ駆動信号をフラグレジスタに設定する。尚、エアバッグ５０３に設けられたエアバッグ用スクイブを作動させる条件は、衝突検出部５０２により衝突を検知され、衝突検出フラグがオンとなることである。
【００４７】
ここで、モータ駆動回路３０６について、図６に基づいてより詳細に説明する。図６は、モータ駆動回路の一例を示す回路図である。
【００４８】
モータ駆動回路３０６として、ＰＮＰトランジスタＱ１、Ｑ２、ＮＰＮトランジスタＱ３、Ｑ４の４つのトランジスタにより、トランジスタブリッジ回路が構成される。トランジスタＱ１、Ｑ２のエミッタ同士は接続され、接続点に電源Ｖcが供給される。トランジスタＱ３、Ｑ４のエミッタ同士も接続され、接続点に接地電位が供給される。そして、トランジスタＱ１のコレクタとトランジスタＱ３のコレクタとはダイオードＤ１を介して接続される。トランジスタＱ２のコレクタとトランジスタＱ４のコレクタとはダイオードＤ２を介して接続される。トランジスタＱ１のベースとトランジスタＱ４のコレクタとはバイアス抵抗Ｒ１を介して接続される。トランジスタＱ２のベースとトランジスタＱ３のコレクタとはバイアス抵抗Ｒ２を介して接続される。トランジスタＱ１及びＱ２の各コレクタ相互間に直流電動モータＭが接続される。
【００４９】
上述の構成において、トランジスタＱ３、Ｑ４の各ゲートに正転指令信号（Ｇ１＝Ｈ、Ｇ２＝Ｌ）が出力インタフェース３０５から供給されると、トランジスタＱ３は導通、トランジスタＱ４は非導通となる。トランジスタＱ３のコレクタは導通によって接地レベルとなり、抵抗Ｒ２を介してトランジスタＱ２のベースを低レベル（略接地レベル）にバイアスし、トランジスタＱ２を導通させる。トランジスタＱ４のコレクタは略電源Ｖcレベルとなり、抵抗Ｒ１を介してトランジスタＱ２のベースを高レベルにバイアスし、トランジスタＱ１を非導通にさせる。この結果、電源Ｖc、トランジスタＱ２、モータＭ、ダイオードＤ１、トランジスタＱ３、接地の経路で順方向の電流路が形成され、モータＭはシートベルトを巻取る方向に回転する。
【００５０】
上述の構成において、トランジスタＱ３、Ｑ４の各ゲートに逆転指令信号（Ｇ１＝Ｌ、Ｇ２＝Ｈ）が出力インタフェース３０５から供給されると、トランジスタＱ３は非導通、トランジスタＱ４は導通となる。トランジスタＱ４のコレクタは接地レベルとなり、抵抗Ｒ１を介してトランジスタＱ１のベースを低レベルにバイアスし、トランジスタＱ１を導通させる。トランジスタＱ３のコレクタは略電源Ｖcレベルとなり、抵抗Ｒ２を介してトランジスタＱ２のベースを高レベルにバイアスし、トランジスタＱ２を非導通にさせる。この結果、電源Ｖc、トランジスタＱ１、モータＭ、ダイオードＤ２、トランジスタＱ３、接地の経路で逆方向の電流路が形成され、モータＭはシートベルトを引出す方向に回転する。
【００５１】
上述の構成において、トランジスタＱ３、Ｑ４の各ゲートに駆動停止指令信号（Ｇ１＝Ｌ、Ｇ２＝Ｌ）が出力インタフェース３０５から供給されると、ＮＰＮタイプのトランジスタＱ３、Ｑ４は共に非導通となる。トランジスタＱ３が導通状態から非導通となった場合、トランジスタＱ３のコレクタは、接地レベルから略電源レベルに上昇し、トランジスタＱ２のベースを高電位にバイアスしてトランジスタＱ２をも遮断する。同様に、トランジスタＱ４が導通状態から非導通となった場合、トランジスタＱ４のコレクタは、接地レベルから略電源レベルに上昇し、トランジスタＱ１のベースを高電位にバイアスしてトランジスタＱ１をも遮断する。このようにして、駆動停止指令が発令されると、ブリッジを構成する各トランジスタが非導通となり、モータＭは停止する。
【００５２】
次に、本実施形態に係る加速度合い検出部５０１に関する制御部３００の制御プログラムについて、図７に基づいて説明する。図７は、本実施形態に係る加速度合い検出部に関する制御プログラムの手順を示すフローチャートである。尚、本実施形態では、Ｇ（加速度）センサによって検出される加速度を加速度合いとしている。
【００５３】
まず、周期的に、ＣＰＵ３０１により制御プログラムが実行され、シートベルト１０２が装着されているかどうかを判断する（ステップＳ１０１）。ここで、シートベルト１０２の装着の有無は、バックルスイッチ１０７から入力インタフェース３０４を介して入力された着用フラグのオン／オフにより判断する。
【００５４】
着用フラグがオンの場合（ステップＳ１０１：ＹＥＳ）、加速度が予め設定した第一の所定値以上であるかどうかを判断する（ステップＳ１０２）。ここで、加速度が予め設定した第一の所定値以上かどうかは、加速度合い検出部５０１から入力インタフェース３０４を介して入力された急加速フラグのオン／オフにより判断する。
【００５５】
急加速フラグがオンの場合（ステップＳ１０２：ＹＥＳ）、乗員６００をシートベルト１０２で拘束するため、出力インタフェース３０５を介して、電磁的アクチュエータ２１１、即ち、シートベルトロック機構２０２を作動させる。尚、シートベルトロック機構２０２は、巻き取ったシートベルト１０２の引き出しを阻止してシートベルト１０２の弛みを防止するが、シートベルト１０２の巻取りは許容する。そして、出力インタフェース３０５を介して、モータ駆動回路３０６を作動させ、直流モータ２０８をシートベルト１２０の巻取り方向に回転駆動させてシートベルト１０２の巻取りを開始する（ステップＳ１０４）。ここで、モータ駆動回路３０６は、加速度が大きいほど直流モータ２０８に供給する電流を増大させて、シートベルト１０２の張力が大きくなるように制御される。尚、加速度に対する供給電流の関係は、比例関係であっても良いし、上に凸の曲線関係であっても良い。
【００５６】
次に、周期的に、加速度が予め設定した第二の所定値以上であるかどうかを判断する（ステップＳ１０５）。ここで、加速度が予め設定した第二の所定値以上かどうかは、加速度合い検出部５０１から入力インタフェース３０４を介して入力された中止フラグのオン／オフにより判断する。中止フラグがオンの場合（ステップＳ１０５：ＹＥＳ）、出力インタフェース３０５を介して、直流モータ２０８に対する供給電流の増大を停止するようにモータ駆動回路３０６を制御する（ステップＳ１０６）。ここで、モータ駆動回路３０６は、直流モータ２０８に対する供給電流を一定として、それ以上シートベルト１０２の張力が大きくならないように制御される。一方、中止フラグがオフの場合（ステップＳ１０５：ＮＯ）、引き続き、出力インタフェース３０５を介して、モータ駆動回路３０６を作動させ、直流モータ２０８をシートベルト１２０の巻取り方向に回転駆動させてシートベルト１０２の巻取りを行い、制御プログラムを終了する。
【００５７】
また、着用フラグがオフの場合（ステップＳ１０１：ＮＯ）、及び、急加速フラグがオフの場合（ステップＳ１０２：ＮＯ）、乗員６００をシートベルト１０２で拘束する必要がないため、出力インタフェース３０５を介して、電磁的アクチュエータ２１１、即ちシートベルトロック機構２０２の作動を解除させ（ステップＳ１０７）、モータ駆動回路３０６の作動を停止させ（ステップＳ１０８）、シートベルト１０２の引き出しを可能とし、制御プログラムを終了する。
【００５８】
このように、本実施形態のシートベルト装置１００によれば、車両を前方進行方向に急加速させた場合に、制御部３００の制御により電動シートベルト巻取り装置２００のシートベルトロック機構２０２及び直流モータ２０８が駆動され、予め、シートベルト１０２の張力を増大させて車両の乗員を拘束しておく（図７のステップＳ１０１〜Ｓ１０４）。従って、車両を前方進行方向に急加速させた場合に、予め、シートベルトの張力を増大させて車両の乗員を拘束しておく。従って、車両を急停止ではなく、前方進行方向に急加速させて衝突した際であっても、衝突時には車両の乗員に対してシートベルトにより十分な拘束が行うことができ、乗員が前方に移動することによる車両内装材等への衝突を防ぎ、乗員の安全性を確保することができる。
【００５９】
また、加速度合い検出部５０１において検出された車両の前方進行時の加速度が第一の所定値（０．１〜０．３Ｇ）より小さい場合は、制御部３００の制御により電動シートベルト巻取り装置２００のシートベルトロック機構２０２及び直流モータ２０８の駆動が解除／停止され、緊急状態でなく通常の運転状態として、シートベルト１０２の張力が変更されない（図７のステップＳ１０２、Ｓ１０７、Ｓ１０８）。従って、車両の前方進行への加速度が第一の所定値より小さい通常の運転状態において、車両の乗員に対してシートベルト１０２による拘束が行われず、必要以上に乗員を拘束することがない。
【００６０】
また、加速度合い検出部５０１において検出された車両の前方進行時の加速度が第一の所定値以上である場合は、制御部３００の制御により電動シートベルト巻取り装置２００のシートベルトロック機構２０２及び直流モータ２０８が駆動され、緊急状態として、シートベルト１０２の張力が変更されるが、第二の所定値（０．７〜１．２Ｇ）以上となった場合に、制御部３００の制御により電動シートベルト巻取り装置２００の直流モータ２０８に対する供給電流の増大が停止され、シートベルト１０２の張力をそれ以上増大させないようにする（図７のステップＳ１０５、Ｓ１０６）。従って、急な加速度合いにより、乗員に対してシートベルトによる過度な拘束を与えることがない。
【００６１】
更に、加速度合い検出部５０１において、加速度合いとして、車両の前方進行方向の加速度を検出する。従って、実際の車両の加速度に基づいて加速度合いを判断して、正確且つ迅速に制御を行うことができる。また、Ｇ（加速度）センサ等、既に車両に設置されている設備を使用することができ有効である。
【００６２】
以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は、前記実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいてさまざまな変更が可能なものである。
【００６３】
上述の本実施形態に係る加速度合い検出部５０１に関する制御部３００の制御プログラムでは、Ｇ（加速度）センサによって検出される加速度を加速度合いとして説明しているが、それに限られない。例えば、アクセルペダル踏み速度またはアクセルペダル踏み力を加速度合いとした場合、図７のステップＳ１０２において、アクセルペダル踏み速度またはアクセルペダル踏み力が予め設定した第一の所定値以上であるかどうかを判断する。また、図７のステップＳ１０５において、アクセルペダル踏み速度またはアクセルペダル踏み力が予め設定した第二の所定値以上であるかどうかを判断する。尚、直流モータ２０８によるシートベルト１０２の巻取りは、アクセルペダル踏み速度またはアクセルペダル踏み力が大きいほど直流モータ２０８に供給する電流を増大させて、シートベルト１０２の張力を大きくする。
この場合、運転者の加速意志に基づいて加速度合いを判断して、瞬時に制御を行うことができる。
【００６４】
更に、エンジンの回転速度を加速度合いとした場合、図７のステップＳ１０２において、エンジン回転数の時間的変化が予め設定した第一の所定値以上であるかどうかを判断する。また、図７のステップＳ１０５において、アクセルペダル踏み速度またはエンジン回転数の時間的変化が予め設定した第二の所定値以上であるかどうかを判断する。尚、直流モータ２０８によるシートベルト１０２の巻取りは、エンジン回転数の時間的変化が大きいほど直流モータ２０８に供給する電流を増大させて、シートベルト１０２の張力を大きくする。
この場合、実際の車両の速度から計算された加速度に基づいて加速度合いを判断して、正確に制御を行うことができる。また、エンジンメータ等、既に車両に標準設置されている設備を使用することができ有効である。
【００６５】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明の請求項１に係るシートベルト装置によると、車両の前方進行時の加速度合いが第一の所定値（０．１〜０．３Ｇ）以下である場合は、緊急状態でなく通常の運転状態として、シートベルトの張力が変更されない。従って、車両の前方進行への加速度合いが第一の所定値以下である通常の運転状態において、車両の乗員に対してシートベルトによる拘束が行われず、必要以上に乗員を拘束することがない。また、車両の前方進行時の加速度合いが第一の所定値以上である場合、即ち、車両を前方進行方向に急加速させた場合に、予め、シートベルトの張力を増大させて車両の乗員を拘束しておく。従って、車両を急停止ではなく、前方進行方向に急加速させて衝突した際であっても、衝突時には車両の乗員に対してシートベルトにより十分な拘束が行うことができ、乗員が前方に移動することによる車両内装材等への衝突を防ぎ、乗員の安全性を確保することができる。更に、車両の前方進行時の加速度合いが第一の所定値以上である場合は、緊急状態として、シートベルトの張力が増大されるが、第二の所定値（０．７〜１．２Ｇ）以上となった場合に、シートベルトの張力をそれ以上増大させないようにする。従って、急な加速度合いにより、乗員に対してシートベルトによる過度な拘束を与えることがない。
【００６６】
請求項２に係るシートベルト装置によると、加速度合いとして、車両に備えられたアクセルペダルの踏み込み速度または踏み込み力を検出する。従って、運転者の加速意志に基づいて加速度合いを判断して、瞬時に制御を行うことができる。
【００６７】
請求項３に係るシートベルト装置によると、加速度合いとして、車両の前方進行方向の加速度を検出する。従って、実際の車両の加速度に基づいて加速度合いを判断して、正確且つ迅速に制御を行うことができる。また、Ｇ（加速度）センサ等、既に車両に設置されている設備を使用することができ有効である。
【００６８】
請求項４に係るシートベルト装置によると、加速度合いとして、車両に備えられたエンジンの回転速度を検出する。従って、実際の車両の速度から計算された加速度に基づいて加速度合いを判断して、正確に制御を行うことができる。また、エンジンメータ等、既に車両に標準設置されている設備を使用することができ有効である。
【００６９】
請求項５に係るシートベルト装置によると、加速度が大きいほどシートベルトの張力が大きくなるように制御される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態に係るシートベルト装置の一例を示す概略図である。
【図２】本実施形態に係る電動ベルト巻取装置の構成を示す概略図である。
【図３】ポテンショメータの一例を示す概略構成図である。
【図４】本実施形態に係る制御部の構成を示す概略図である。
【図５】本実施形態に係るアクセルペダルの構成を示す概略図である。
【図６】モータ駆動回路の一例を示す回路図である。
【図７】本実施形態に係る加速度合い検出部に関する制御プログラムの手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１００ シートベルト装置
１０２ シートベルト
２０８ 直流モータ（モータ）
２００ 電動ベルト巻取装置（張力変更手段）
３００ 制御部（制御手段）
４００ 車両
４０２ アクセルペダル
５０１ 加速度合い検出部（加速度合い検出手段）
【発明の属する技術分野】
本発明は、シートベルト装置に関し、特にシートベルト巻取装置（リトラクタ）を備えたシートベルト装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、車両の急停止等で乗員が前方に移動することによる車両内装材等への衝突を防いで乗員を保護するために、シートベルト巻取装置を備えたシートベルト装置が知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、乗員を保護するためのシートベルトの巻き取り及び引き出しを行う電動リトラクタ（シートベルト巻取装置）を用いた車両用乗員拘束保護装置（シートベルト装置）に関する技術が記載されている。特許文献１の技術においては、シートベルト巻取装置の駆動の一つとして、車両に備えられたブレーキペダルの踏力に応じて、シートベルトの巻き取り力を変更し、シートベルトの張力を変更している。
【０００４】
一方、特許文献２には、車両の前方にある前方車両等の障害物と衝突するのを回避するための衝突予知部を備えるシートベルト巻取装置を用いたシートベルト装置に関する技術が記載されている。特許文献２の技術においては、レーザレーダ等の非接触型距離センサによって、自車車両と障害物との距離等を計算することにより、衝突の可能性がある場合に衝突予知信号を出力して、モータを駆動させてシートベルト巻取装置によるシートベルトの巻き取りを行っている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−５２９２５号公報（図１、段落００４０、００４１、００４８、００４９）
【特許文献２】
特開２００１−１６３１８５号公報（図４、図６、段落００２８、００４１〜００４３）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の技術で想定している急停止の場合と反対の車両挙動が発生した場合、即ち急加速等の場合（例えば、渋滞中に、運転者がブレーキペダルと間違えてアクセルペダルを踏み込んでしまい、急速に車が発進した場合）にも、直ぐ前方の車等の障害物に車両が衝突してしまう可能性がある。
【０００７】
このような場合、即ち、急停止と反対の車両挙動である急加速等の場合には、従来のシートベルト巻取装置では、シートベルト張力を変更しないため、車両の乗員をシートベルトで十分に拘束することができなかった。また、衝突予知部によっても、前方車両との距離を基に判断するため、シートベルト巻取装置によりシートベルト張力を増大するまでに時間がかかっていた。
【０００８】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、車両が急加速により衝突した場合においても乗員の安全をより確保することができる、シートベルト装置を提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１のシートベルト装置は、モータの駆動によりシートベルトの張力を変更することができる張力変更手段を少なくとも備えるシートベルト装置において、車両の前方進行時に発生する加速度合いを検出する加速度合い検出手段と、前記加速度合い検出手段で検出した加速度合いに応じて、前記張力変更手段によりシートベルトの張力を増大させる制御手段とを備え、当該制御手段は、前記加速度合い検出手段で検出された加速度合いが第一の所定値より小さい場合、前記張力変更手段を駆動させないように制御し、前記加速度合い検出手段で検出された加速度合いが第一の所定値以上である場合、前記張力変更手段によりシートベルトの張力を増大させるように制御し前記加速度合い検出手段で検出された加速度合いが前記第一の所定値よりも大きい値である第二の所定値以上である場合、前記張力変更手段によるシートベルトの張力の増大を停止させるように制御することを特徴とする。
【００１０】
請求項１によると、車両の前方進行時の加速度合いが第一の所定値（０．１〜０．３Ｇ）以下である場合は、緊急状態でなく通常の運転状態として、シートベルトの張力が変更されない。従って、車両の前方進行への加速度合いが第一の所定値以下である通常の運転状態において、車両の乗員に対してシートベルトによる拘束が行われず、必要以上に乗員を拘束することがない。また、車両の前方進行時の加速度合いが第一の所定値以上である場合、即ち、車両を前方進行方向に急加速させた場合に、予め、シートベルトの張力を増大させて車両の乗員を拘束しておく。従って、車両を急停止ではなく、前方進行方向に急加速させて衝突した際であっても、衝突時には車両の乗員に対してシートベルトにより十分な拘束が行うことができ、乗員が前方に移動することによる車両内装材等への衝突を防ぎ、乗員の安全性を確保することができる。更に、車両の前方進行時の加速度合いが第一の所定値以上である場合は、緊急状態として、シートベルトの張力が増大されるが、第二の所定値（０．７〜１．２Ｇ）以上となった場合に、シートベルトの張力をそれ以上増大させないようにする。従って、急な加速度合いにより、乗員に対してシートベルトによる過度な拘束を与えることがない。
【００１１】
請求項２のシートベルト装置は、請求項１に記載のシートベルト装置であって、前記加速度合い検出手段は、前記加速度合いとして、前記車両に備えられたアクセルペダルの踏み込み速度または踏み込み力を検出することを特徴とする。
【００１２】
請求項２によると、加速度合いとして、車両に備えられたアクセルペダルの踏み込み速度または踏み込み力を検出する。従って、運転者の加速意志に基づいて加速度合いを判断して、瞬時に制御を行うことができる。
【００１３】
請求項３のシートベルト装置は、請求項１に記載のシートベルト装置であって、前記加速度合い検出手段は、前記加速度合いとして、前記車両の前方進行方向の加速度を検出することを特徴とする。
【００１４】
請求項３によると、加速度合いとして、車両の前方進行方向の加速度を検出する。従って、実際の車両の加速度に基づいて加速度合いを判断して、正確且つ迅速に制御を行うことができる。また、Ｇ（加速度）センサ等、既に車両に設置されている設備を使用することができ有効である。
【００１５】
請求項４のシートベルト装置は、請求項１に記載のシートベルト装置であって、前記加速度合い検出手段は、前記加速度合いとして、前記車両に備えられたエンジンの回転速度を検出することを特徴とする。
【００１６】
請求項４によると、加速度合いとして、車両に備えられたエンジンの回転速度を検出する。従って、実際の車両の速度から計算された加速度に基づいて加速度合いを判断して、正確に制御を行うことができる。また、エンジンメータ等、既に車両に標準設置されている設備を使用することができ有効である。
【００１７】
請求項５のシートベルト装置は、請求項１〜４のいずれか１項に記載のシートベルト装置であって、前記制御手段は、前記張力変更手段により増大させる張力と、前記加速度合い検出手段で検出された加速度合いとの関係が、比例関係又は上に凸の曲線関係となるように制御することを特徴とする。
【００１８】
請求項５によると、加速度が大きいほどシートベルトの張力が大きくなるように制御される。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ、本発明の好適な実施の形態を説明する。
【００２２】
まず、本実施形態に係るシートベルト装置について、図１に基づいて説明する。図１は、本実施形態に係るシートベルト装置の一例を示す概略図である。
【００２３】
図１に示すように、シートベルト装置１００は、シートベルト１０２と、スルーアンカ１０３と、バックル１０４と、タングプレート１０５と、アンカー１０６と、バックルスイッチ１０７と、電動ベルト巻取装置（張力変更手段）２００と、制御部（制御手段）３００と、を備えている。尚、本実施形態では、座席１０１（図１では運転者の席が示されている。）に備わっているシートベルト装置１００を例に説明する。
【００２４】
シートベルト１０２は、乗員６００を座席１０１に拘束するベルトである。スルーアンカ１０３は、シートベルト１０２を乗員６００の肩近傍で折り返すものである。バックル１０４は、乗員６００の腰部に配置され、シートベルト１０２を挿通するものである。タングプレート１０５は、バックル１０４と係合するものである。アンカー１０６は、シートベルト１０２の端部を車体（車両）４００に固定するものである。バックルスイッチ１０７は、バックルに内蔵されてシートベルト１０２の装着を検出するものである。電動ベルト巻取装置２００は、シートベルト１０２を巻き取るものである。制御部３００は、電動ベルト巻取装置２００のモータを制御するものである。また、車体４００に設けられたハンドル４０１の中央部に、エアバッグ装置５０３が設けられている。図１には示していないが、助手席のダッシュボード部やドアにもエアバッグ装置が設けられている。尚、エアバッグ装置５０３は、エアバッグ用スクイブを備えており、例えば、ガス発生器から発生したガスによりエアバッグが展開されるように構成される。
【００２５】
次に、本実施形態に係る電動ベルト巻取装置２００について、図２及び図３に基づいて説明する。図２は、本実施形態に係る電動ベルト巻取装置２００の構成を示す概略図である。図３は、ポテンショメータの一例を示す概略構成図である。
【００２６】
図２に示すように、電動ベルト巻取装置２００は、フレーム２０１と、シートベルトロック機構２０２と、リール２０３と、プリテンショナ２０４と、プーリ２０５、２０６と、動力伝達用ベルト２０７と、直流モータ（モータ）２０８と、ポテンショメータ２０９と、シートベルト巻取バネ２１０と、電磁的アクチュエータ２１１と、を備えている。尚、図２に示すように、電動ベルト巻取装置２００は、制御部３００に接続されている。
【００２７】
フレーム２０１には、リール２０３及びリールシャフト２０３ａが設けられている。リール２０３は、シートベルト１０２を巻回するものである。リールシャフト２０３ａは、リール回転の中心軸となるものであり、左端側でリール２０３と結合し、右端側で後述するシートベルトロック機構２０２と結合する。また、このリールシャフト２０３ａは、ねじれ軸であり、エネルギ吸収手段となる。即ち、シートベルトロック機構２０２によりリールシャフト２０３ａの右端がロックされた状態でシートベルト１０２が強い力で引き出されてリール２０３が回転すると、リールシャフト２０３ａ自身が軸回りにねじれて塑性変形する。そして、シートベルト１０２が引き出され乗員の身体に作用する衝撃エネルギがシートベルト１０２により吸収される。
【００２８】
シートベルトロック機構２０２は、シートベルト１０２の引き出しをロックするものであり、車両に所定の減速度が作用したときシートベルト１０２の引き出しをロックするＶＳＩ動作と、シートベルト１０２が所定の加速度で引き出されたときにシートベルト１０２の引き出しをロックするＷＳＩ動作とを備えている。また、このシートベルトロック機構２０２には、後述する電磁アクチュエータ２１１が備えられている。尚、シートベルトロック機構２０２は、シートベルト１０２の引き出しがロック状態であっても、後述する直流モータ２０８によるシートベルト１０２の巻取りが可能となるように構成されている。
【００２９】
プリテンショナ２０４は、後述する衝突検出部５０２の出力によって制御部３００を介して作動し、リールシャフト２０３ａをシートベルト１０２の巻取り方向に回転させ、シートベルト１０２を強制的に巻き取って乗員を座席に拘束するものである。プリテンショナ２０４は、火薬式プリテンショナ等、プリテンショナ用スクイブを備えており、例えば、ガス発生器から発生したガスを封止するシリンダ内のガス圧によって移動するピストンを、クラッチ機構を介してリールシャフト２０３ａの回転運動に変換する伝達機構等によって構成される。
【００３０】
プーリ２０５は、リールシャフト２０３ａに固定され、プーリ２０６は、後述する直流モータ２０８の軸に固定されている。動力伝達用ベルト２０７は、プーリ２０５及びプーリ２０６を連結するものである。プーリ２０５、プーリ２０６の外周にはそれぞれ所定数の外歯が形成され、動力伝達用ベルト２０７の内周にも所定数の内歯が形成され、プーリ２０５、プーリ２０６、動力伝達用ベルト２０７の各歯山は過不足なく噛み合っている。
【００３１】
直流モータ２０８は、フレーム２０１に少なくとも２点以上で固定されており、制御部３００の出力により動作するものである。直流モータ２０８の回転は、プーリ２０６、動力伝達用ベルト２０７、プーリ２０５を介して、リールシャフト２０３ａに伝達される。そして、直流モータ２０８を正転させることによりシートベルト１０２が巻き取られ、直流モータ２０８を反転させることによりシートベルト１０２が引き出されるように構成されている。また、直流モータ２０８の回転数は直流モータ２０８に供給される電流に比例し、直流モータ２０８を正転させた場合においては直流モータ２０８に供給される電流はシートベルト１０２の張力に比例する。
【００３２】
ポテンショメータ２０９は、リールシャフト２０３ａの最左端に設けられ、図３に示すように、両端に電圧が印加される抵抗体と、リールシャフト２０３ａの回転に連動する摺動子と、によって構成される。そして、リールシャフト２０３ａの基準位置からの回転量に対応した電圧値を後述する制御部３００に出力し、例えば、シートベルト１０２の引き出し量やシートベルト１０２の弛み量を推定する。
【００３３】
シートベルト巻取バネ２１０は、バネの力により、シートベルト１０２の非装着の場合に、シートベルト１０２を電動ベルト巻取装置２００内に格納するものである。
【００３４】
電磁的アクチュエータ２１１は、例えば、ソレノイドであり、シートベルトロック機構２０２を指令信号に応答して、シートベルトロック機構２０２を強制的に作動させるものである。この電磁的アクチュエータ２１１は、後述する制御部３００の出力により作動が制御される。
【００３５】
次に、本実施形態に係る制御部３００について、図４及び図５に基づいて説明する。図４は、本実施形態に係る制御部の構成を示す概略図である。図５は、本実施形態に係るアクセルペダルの構成を示す概略図である。
【００３６】
図４に示すように、制御部３００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）３０１と、ＲＯＭ（Read Only Memory）３０２と、ＲＡＭ（Random Access Memory）３０３と、入力インタフェース３０４と、出力インタフェース３０５と、モータ駆動回路３０６と、パワー増幅器３０７と、プリテンショナ用スクイブ駆動回路３０８と、エアバッグ用スクイブ駆動回路３０９と、を備えている。
【００３７】
ＣＰＵ３０１は、ＲＯＭ３０２に保持される制御プログラムやデータをＲＡＭ３０３のワークエリアにロードして直流モータ２０８及びシートベルトロック機構２０２を強制的に作動させる電磁気アクチュエータ２１１の動作等を制御するものである。入力インタフェース３０４は、バックルスイッチ１０７、加速度合い検出部（加速度合い検出手段）５０１、衝突検出部５０２に接続されている。出力インタフェース３０５は、モータ駆動回路３０６、パワー増幅器３０７、プリテンショナ用スクイブ駆動回路３０８、エアバッグ用スクイブ駆動回路３０９に接続されている。
【００３８】
バックルスイッチ１０７は、シートベルト１０２の装着を検出し、入力インタフェース３０４を介して、ＲＡＭ３０３内に設けられたフラグ領域のベルトの装着の有無に対応したフラグの設定を行う。
【００３９】
加速度合い検出部５０１は、車両４００の前方進行方向に発生する加速度合いを検出し、加速度合いが所定値以上であるか判別する。加速度合いは、下記のいずれかの値が考えられる。
▲１▼加速度：例えば、Ｇ（加速度）センサによって加速度を検出する。
▲２▼アクセルペダル踏み速度：例えば、図５に示すように、車両４００のアクセルペダル４０２において、アーム支持部４０４に設けられたポテンショメータ（図示せず）によって検出されるアーム支持部４０４の回転角の時間的変化から求めた回転角速度をアクセルペダル踏み速度として検出する。
▲３▼アクセルペダル踏み力：例えば、図５に示すように、車両４００のアクセルペダル４０２において、バネ部４０５に設けられたひずみゲージ（図示せず）によってアーム４０３の歪みをアクセルペダル踏み力として検出する。
▲４▼エンジンの回転速度：例えば、エンジンメータによってエンジンの回転速度を検出して、その時間的変化から求めた加速度を求める。
加速度合いが予め設定した第一の所定値以上である場合は、急加速信号を出力し、入力インタフェース３０４を介して、ＲＡＭ３０３内に設けられたフラグ領域の急加速フラグをオンに設定する。また、加速度合いが予め設定した第二の所定値以上である場合は、中止信号を出力し、入力インタフェース３０４を介して、ＲＡＭ３０３内に設けられたフラグ領域の中止フラグをオンに設定する。尚、第二の所定値は、第一の所定値よりも大きい値である。
【００４０】
衝突検出部５０２は、衝突時に車体に発生する衝撃をＧ（加速度）センサによって検出し、加速度信号を信号処理して大きさや立ち上がり波形に基づいて衝突の検出を行い、入力インタフェース３０４を介して、ＲＡＭ３０３内に設けられたフラグ領域の衝突検出フラグをオンに設定する。尚、これにより、ＣＰＵ３０１に割り込み処理を開始させる。
【００４１】
尚、ポテンショメータ２０９の出力電圧は、入力インタフェース３０４において所定周期でＡ／Ｄ変換される。一方、入力インタフェース３０４はＣＰＵを内蔵しており、変換された出力電圧データを監視しており、例えば、出力電圧データの前回の値が今回の値と相違することにより、リールシャフト２０３ａの回転状態を判別したり、出力電圧データの前回の値と今回の値との差の正または負であるか判断することにより、シートベルト１０２の引き出しフラグあるいは巻取りフラグをＲＡＭ３０３のフラグ領域に設定したりする。また、ＤＭＡ動作によって出力電圧データをＲＡＭ３０３の回転量エリアに書き込む。また、シートベルト１０２を巻き取った状態の出力電圧データから引き出し方向への変化分を、シートベルト１０２の歪み量としてＲＡＭ３０３のベルト歪み量エリアに書き込む。
【００４２】
また、直流モータ２０８に流れる電流値は、後述するモータ駆動回路３０６に設けられた電流検出器ＣＴにより電流に対応した電圧値として検出され、入力インタフェース３０４において所定周期でＡ／Ｄ変換され、ＤＭＡ動作によってＲＡＭ３０３内のモータ電流領域に書き込まれる。直流モータ２０８の電流は直流モータ２０８の回転トルクに関係することから、負荷電流値により回転トルク、即ち、シートベルト１０２の張力を推定することができる。
【００４３】
モータ駆動回路３０６は、出力インタフェース３０５から供給されたゲート信号Ｇ１、Ｇ２に基づいて、直流モータ２０８を駆動させるものである。出力インタフェース３０５においては、制御プログラムに設定された所定の条件が満たされると、ＣＰＵ３０１から直流モータ２０８の正転指令、逆転指令、駆動停止指令等の命令が与えられ、これらの命令に対応してゲート信号Ｇ１、Ｇ２を発生させる。尚、正転指令に対しては、Ｇ１をＨ、Ｇ２をＬに設定する。逆転信号に対しては、Ｇ１をＬ、Ｇ２をＨに設定する。駆動停止指令に対しては、Ｇ１をＬ、Ｇ２をＬに設定する。
【００４４】
パワー増幅器３０７は、出力インタフェース３０５から供給されたソレノイドの作動指令を論理レベルの信号からソレノイドを駆動できるレベルにパワー増幅し、電磁的アクチュエータ２１１に与えるものである。出力インタフェース３０５においては、シートベルトロック機構２０２の強制ロックを作動させる条件が満たされると、ＣＰＵ３０１からロック指令信号（ソレノイドの作動信号）が与えられ、このソレノイドの作動信号をフラグレジスタに設定する。
【００４５】
プリテンショナ用スクイブ駆動回路３０８は、出力インタフェース３０５から供給されたプリテンショナ用スクイブ駆動信号に基づいて、プリテンショナ２０４に設けられたプリテンショナ用スクイブを駆動させるものである。出力インタフェース３０５においては、プリテンショナ２０４に設けられたプリテンショナ用スクイブによるシートベルト１０２の強制巻取りを作動させる条件が満たされると、ＣＰＵ３０１からプリテンショナ用スクイブ駆動信号が与えられ、このプリテンショナ用スクイブ駆動信号をフラグレジスタに設定する。尚、プリテンショナ２０４に設けられたプリテンショナ用スクイブによるシートベルト１０２の強制巻取りを作動させる条件は、衝突検出部５０２により衝突を検知され、衝突検出フラグがオンとなることである。
【００４６】
エアバッグ用スクイブ駆動回路３０９は、出力インタフェース３０５から供給されたエアバッグ用スクイブ駆動信号に基づいて、エアバッグに設けられたエアバッグ用スクイブ５０３を駆動させるものである。出力インタフェース３０５においては、エアバッグ５０３に設けられたエアバッグ用スクイブを作動させる条件が満たされると、ＣＰＵ３０１からエアバッグ用スクイブ駆動信号が与えられ、このエアバッグ用スクイブ駆動信号をフラグレジスタに設定する。尚、エアバッグ５０３に設けられたエアバッグ用スクイブを作動させる条件は、衝突検出部５０２により衝突を検知され、衝突検出フラグがオンとなることである。
【００４７】
ここで、モータ駆動回路３０６について、図６に基づいてより詳細に説明する。図６は、モータ駆動回路の一例を示す回路図である。
【００４８】
モータ駆動回路３０６として、ＰＮＰトランジスタＱ１、Ｑ２、ＮＰＮトランジスタＱ３、Ｑ４の４つのトランジスタにより、トランジスタブリッジ回路が構成される。トランジスタＱ１、Ｑ２のエミッタ同士は接続され、接続点に電源Ｖcが供給される。トランジスタＱ３、Ｑ４のエミッタ同士も接続され、接続点に接地電位が供給される。そして、トランジスタＱ１のコレクタとトランジスタＱ３のコレクタとはダイオードＤ１を介して接続される。トランジスタＱ２のコレクタとトランジスタＱ４のコレクタとはダイオードＤ２を介して接続される。トランジスタＱ１のベースとトランジスタＱ４のコレクタとはバイアス抵抗Ｒ１を介して接続される。トランジスタＱ２のベースとトランジスタＱ３のコレクタとはバイアス抵抗Ｒ２を介して接続される。トランジスタＱ１及びＱ２の各コレクタ相互間に直流電動モータＭが接続される。
【００４９】
上述の構成において、トランジスタＱ３、Ｑ４の各ゲートに正転指令信号（Ｇ１＝Ｈ、Ｇ２＝Ｌ）が出力インタフェース３０５から供給されると、トランジスタＱ３は導通、トランジスタＱ４は非導通となる。トランジスタＱ３のコレクタは導通によって接地レベルとなり、抵抗Ｒ２を介してトランジスタＱ２のベースを低レベル（略接地レベル）にバイアスし、トランジスタＱ２を導通させる。トランジスタＱ４のコレクタは略電源Ｖcレベルとなり、抵抗Ｒ１を介してトランジスタＱ２のベースを高レベルにバイアスし、トランジスタＱ１を非導通にさせる。この結果、電源Ｖc、トランジスタＱ２、モータＭ、ダイオードＤ１、トランジスタＱ３、接地の経路で順方向の電流路が形成され、モータＭはシートベルトを巻取る方向に回転する。
【００５０】
上述の構成において、トランジスタＱ３、Ｑ４の各ゲートに逆転指令信号（Ｇ１＝Ｌ、Ｇ２＝Ｈ）が出力インタフェース３０５から供給されると、トランジスタＱ３は非導通、トランジスタＱ４は導通となる。トランジスタＱ４のコレクタは接地レベルとなり、抵抗Ｒ１を介してトランジスタＱ１のベースを低レベルにバイアスし、トランジスタＱ１を導通させる。トランジスタＱ３のコレクタは略電源Ｖcレベルとなり、抵抗Ｒ２を介してトランジスタＱ２のベースを高レベルにバイアスし、トランジスタＱ２を非導通にさせる。この結果、電源Ｖc、トランジスタＱ１、モータＭ、ダイオードＤ２、トランジスタＱ３、接地の経路で逆方向の電流路が形成され、モータＭはシートベルトを引出す方向に回転する。
【００５１】
上述の構成において、トランジスタＱ３、Ｑ４の各ゲートに駆動停止指令信号（Ｇ１＝Ｌ、Ｇ２＝Ｌ）が出力インタフェース３０５から供給されると、ＮＰＮタイプのトランジスタＱ３、Ｑ４は共に非導通となる。トランジスタＱ３が導通状態から非導通となった場合、トランジスタＱ３のコレクタは、接地レベルから略電源レベルに上昇し、トランジスタＱ２のベースを高電位にバイアスしてトランジスタＱ２をも遮断する。同様に、トランジスタＱ４が導通状態から非導通となった場合、トランジスタＱ４のコレクタは、接地レベルから略電源レベルに上昇し、トランジスタＱ１のベースを高電位にバイアスしてトランジスタＱ１をも遮断する。このようにして、駆動停止指令が発令されると、ブリッジを構成する各トランジスタが非導通となり、モータＭは停止する。
【００５２】
次に、本実施形態に係る加速度合い検出部５０１に関する制御部３００の制御プログラムについて、図７に基づいて説明する。図７は、本実施形態に係る加速度合い検出部に関する制御プログラムの手順を示すフローチャートである。尚、本実施形態では、Ｇ（加速度）センサによって検出される加速度を加速度合いとしている。
【００５３】
まず、周期的に、ＣＰＵ３０１により制御プログラムが実行され、シートベルト１０２が装着されているかどうかを判断する（ステップＳ１０１）。ここで、シートベルト１０２の装着の有無は、バックルスイッチ１０７から入力インタフェース３０４を介して入力された着用フラグのオン／オフにより判断する。
【００５４】
着用フラグがオンの場合（ステップＳ１０１：ＹＥＳ）、加速度が予め設定した第一の所定値以上であるかどうかを判断する（ステップＳ１０２）。ここで、加速度が予め設定した第一の所定値以上かどうかは、加速度合い検出部５０１から入力インタフェース３０４を介して入力された急加速フラグのオン／オフにより判断する。
【００５５】
急加速フラグがオンの場合（ステップＳ１０２：ＹＥＳ）、乗員６００をシートベルト１０２で拘束するため、出力インタフェース３０５を介して、電磁的アクチュエータ２１１、即ち、シートベルトロック機構２０２を作動させる。尚、シートベルトロック機構２０２は、巻き取ったシートベルト１０２の引き出しを阻止してシートベルト１０２の弛みを防止するが、シートベルト１０２の巻取りは許容する。そして、出力インタフェース３０５を介して、モータ駆動回路３０６を作動させ、直流モータ２０８をシートベルト１２０の巻取り方向に回転駆動させてシートベルト１０２の巻取りを開始する（ステップＳ１０４）。ここで、モータ駆動回路３０６は、加速度が大きいほど直流モータ２０８に供給する電流を増大させて、シートベルト１０２の張力が大きくなるように制御される。尚、加速度に対する供給電流の関係は、比例関係であっても良いし、上に凸の曲線関係であっても良い。
【００５６】
次に、周期的に、加速度が予め設定した第二の所定値以上であるかどうかを判断する（ステップＳ１０５）。ここで、加速度が予め設定した第二の所定値以上かどうかは、加速度合い検出部５０１から入力インタフェース３０４を介して入力された中止フラグのオン／オフにより判断する。中止フラグがオンの場合（ステップＳ１０５：ＹＥＳ）、出力インタフェース３０５を介して、直流モータ２０８に対する供給電流の増大を停止するようにモータ駆動回路３０６を制御する（ステップＳ１０６）。ここで、モータ駆動回路３０６は、直流モータ２０８に対する供給電流を一定として、それ以上シートベルト１０２の張力が大きくならないように制御される。一方、中止フラグがオフの場合（ステップＳ１０５：ＮＯ）、引き続き、出力インタフェース３０５を介して、モータ駆動回路３０６を作動させ、直流モータ２０８をシートベルト１２０の巻取り方向に回転駆動させてシートベルト１０２の巻取りを行い、制御プログラムを終了する。
【００５７】
また、着用フラグがオフの場合（ステップＳ１０１：ＮＯ）、及び、急加速フラグがオフの場合（ステップＳ１０２：ＮＯ）、乗員６００をシートベルト１０２で拘束する必要がないため、出力インタフェース３０５を介して、電磁的アクチュエータ２１１、即ちシートベルトロック機構２０２の作動を解除させ（ステップＳ１０７）、モータ駆動回路３０６の作動を停止させ（ステップＳ１０８）、シートベルト１０２の引き出しを可能とし、制御プログラムを終了する。
【００５８】
このように、本実施形態のシートベルト装置１００によれば、車両を前方進行方向に急加速させた場合に、制御部３００の制御により電動シートベルト巻取り装置２００のシートベルトロック機構２０２及び直流モータ２０８が駆動され、予め、シートベルト１０２の張力を増大させて車両の乗員を拘束しておく（図７のステップＳ１０１〜Ｓ１０４）。従って、車両を前方進行方向に急加速させた場合に、予め、シートベルトの張力を増大させて車両の乗員を拘束しておく。従って、車両を急停止ではなく、前方進行方向に急加速させて衝突した際であっても、衝突時には車両の乗員に対してシートベルトにより十分な拘束が行うことができ、乗員が前方に移動することによる車両内装材等への衝突を防ぎ、乗員の安全性を確保することができる。
【００５９】
また、加速度合い検出部５０１において検出された車両の前方進行時の加速度が第一の所定値（０．１〜０．３Ｇ）より小さい場合は、制御部３００の制御により電動シートベルト巻取り装置２００のシートベルトロック機構２０２及び直流モータ２０８の駆動が解除／停止され、緊急状態でなく通常の運転状態として、シートベルト１０２の張力が変更されない（図７のステップＳ１０２、Ｓ１０７、Ｓ１０８）。従って、車両の前方進行への加速度が第一の所定値より小さい通常の運転状態において、車両の乗員に対してシートベルト１０２による拘束が行われず、必要以上に乗員を拘束することがない。
【００６０】
また、加速度合い検出部５０１において検出された車両の前方進行時の加速度が第一の所定値以上である場合は、制御部３００の制御により電動シートベルト巻取り装置２００のシートベルトロック機構２０２及び直流モータ２０８が駆動され、緊急状態として、シートベルト１０２の張力が変更されるが、第二の所定値（０．７〜１．２Ｇ）以上となった場合に、制御部３００の制御により電動シートベルト巻取り装置２００の直流モータ２０８に対する供給電流の増大が停止され、シートベルト１０２の張力をそれ以上増大させないようにする（図７のステップＳ１０５、Ｓ１０６）。従って、急な加速度合いにより、乗員に対してシートベルトによる過度な拘束を与えることがない。
【００６１】
更に、加速度合い検出部５０１において、加速度合いとして、車両の前方進行方向の加速度を検出する。従って、実際の車両の加速度に基づいて加速度合いを判断して、正確且つ迅速に制御を行うことができる。また、Ｇ（加速度）センサ等、既に車両に設置されている設備を使用することができ有効である。
【００６２】
以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は、前記実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいてさまざまな変更が可能なものである。
【００６３】
上述の本実施形態に係る加速度合い検出部５０１に関する制御部３００の制御プログラムでは、Ｇ（加速度）センサによって検出される加速度を加速度合いとして説明しているが、それに限られない。例えば、アクセルペダル踏み速度またはアクセルペダル踏み力を加速度合いとした場合、図７のステップＳ１０２において、アクセルペダル踏み速度またはアクセルペダル踏み力が予め設定した第一の所定値以上であるかどうかを判断する。また、図７のステップＳ１０５において、アクセルペダル踏み速度またはアクセルペダル踏み力が予め設定した第二の所定値以上であるかどうかを判断する。尚、直流モータ２０８によるシートベルト１０２の巻取りは、アクセルペダル踏み速度またはアクセルペダル踏み力が大きいほど直流モータ２０８に供給する電流を増大させて、シートベルト１０２の張力を大きくする。
この場合、運転者の加速意志に基づいて加速度合いを判断して、瞬時に制御を行うことができる。
【００６４】
更に、エンジンの回転速度を加速度合いとした場合、図７のステップＳ１０２において、エンジン回転数の時間的変化が予め設定した第一の所定値以上であるかどうかを判断する。また、図７のステップＳ１０５において、アクセルペダル踏み速度またはエンジン回転数の時間的変化が予め設定した第二の所定値以上であるかどうかを判断する。尚、直流モータ２０８によるシートベルト１０２の巻取りは、エンジン回転数の時間的変化が大きいほど直流モータ２０８に供給する電流を増大させて、シートベルト１０２の張力を大きくする。
この場合、実際の車両の速度から計算された加速度に基づいて加速度合いを判断して、正確に制御を行うことができる。また、エンジンメータ等、既に車両に標準設置されている設備を使用することができ有効である。
【００６５】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明の請求項１に係るシートベルト装置によると、車両の前方進行時の加速度合いが第一の所定値（０．１〜０．３Ｇ）以下である場合は、緊急状態でなく通常の運転状態として、シートベルトの張力が変更されない。従って、車両の前方進行への加速度合いが第一の所定値以下である通常の運転状態において、車両の乗員に対してシートベルトによる拘束が行われず、必要以上に乗員を拘束することがない。また、車両の前方進行時の加速度合いが第一の所定値以上である場合、即ち、車両を前方進行方向に急加速させた場合に、予め、シートベルトの張力を増大させて車両の乗員を拘束しておく。従って、車両を急停止ではなく、前方進行方向に急加速させて衝突した際であっても、衝突時には車両の乗員に対してシートベルトにより十分な拘束が行うことができ、乗員が前方に移動することによる車両内装材等への衝突を防ぎ、乗員の安全性を確保することができる。更に、車両の前方進行時の加速度合いが第一の所定値以上である場合は、緊急状態として、シートベルトの張力が増大されるが、第二の所定値（０．７〜１．２Ｇ）以上となった場合に、シートベルトの張力をそれ以上増大させないようにする。従って、急な加速度合いにより、乗員に対してシートベルトによる過度な拘束を与えることがない。
【００６６】
請求項２に係るシートベルト装置によると、加速度合いとして、車両に備えられたアクセルペダルの踏み込み速度または踏み込み力を検出する。従って、運転者の加速意志に基づいて加速度合いを判断して、瞬時に制御を行うことができる。
【００６７】
請求項３に係るシートベルト装置によると、加速度合いとして、車両の前方進行方向の加速度を検出する。従って、実際の車両の加速度に基づいて加速度合いを判断して、正確且つ迅速に制御を行うことができる。また、Ｇ（加速度）センサ等、既に車両に設置されている設備を使用することができ有効である。
【００６８】
請求項４に係るシートベルト装置によると、加速度合いとして、車両に備えられたエンジンの回転速度を検出する。従って、実際の車両の速度から計算された加速度に基づいて加速度合いを判断して、正確に制御を行うことができる。また、エンジンメータ等、既に車両に標準設置されている設備を使用することができ有効である。
【００６９】
請求項５に係るシートベルト装置によると、加速度が大きいほどシートベルトの張力が大きくなるように制御される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態に係るシートベルト装置の一例を示す概略図である。
【図２】本実施形態に係る電動ベルト巻取装置の構成を示す概略図である。
【図３】ポテンショメータの一例を示す概略構成図である。
【図４】本実施形態に係る制御部の構成を示す概略図である。
【図５】本実施形態に係るアクセルペダルの構成を示す概略図である。
【図６】モータ駆動回路の一例を示す回路図である。
【図７】本実施形態に係る加速度合い検出部に関する制御プログラムの手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１００ シートベルト装置
１０２ シートベルト
２０８ 直流モータ（モータ）
２００ 電動ベルト巻取装置（張力変更手段）
３００ 制御部（制御手段）
４００ 車両
４０２ アクセルペダル
５０１ 加速度合い検出部（加速度合い検出手段）
Claims (5)
- モータの駆動によりシートベルトの張力を変更することができる張力変更手段を少なくとも備えるシートベルト装置において、
車両の前方進行時に発生する加速度合いを検出する加速度合い検出手段と、
前記加速度合い検出手段で検出した加速度合いに応じて、前記張力変更手段によりシートベルトの張力を増大させる制御手段とを備え、
当該制御手段は、
前記加速度合い検出手段で検出された加速度合いが第一の所定値より小さい場合、前記張力変更手段を駆動させないように制御し、
前記加速度合い検出手段で検出された加速度合いが第一の所定値以上である場合、
前記張力変更手段によりシートベルトの張力を増大させるように制御し、
前記加速度合い検出手段で検出された加速度合いが前記第一の所定値よりも大きい値である第二の所定値以上である場合、前記張力変更手段によるシートベルトの張力の増大を停止させるように制御することを特徴とするシートベルト装置。 - 前記加速度合い検出手段は、前記加速度合いとして、前記車両に備えられたアクセルペダルの踏み込み速度または踏み込み力を検出することを特徴とする請求項１に記載のシートベルト装置。
- 前記加速度合い検出手段は、前記加速度合いとして、前記車両の前方進行方向の加速度を検出することを特徴とする請求項１に記載のシートベルト装置。
- 前記加速度合い検出手段は、前記加速度合いとして、前記車両に備えられたエンジンの回転速度を検出することを特徴とする請求項１に記載のシートベルト装置。
- 前記制御手段は、
前記張力変更手段により増大させる張力と、前記加速度合い検出手段で検出された加速度合いとの関係が、比例関係又は上に凸の曲線関係となるように制御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シートベルト装置。
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