JP4856486B2 - 車両のシートベルト装置 - Google Patents

Description

本発明は車両のシートベルト装置に関し、特に、運転情報などに基づいて乗員に運転状況などを認知させる機能を備えた車両のシートベルト装置に関する。

車両のシートベルト装置として、緊急時や走行状態の不安定時に、ベルトによる乗員の拘束を行うものが実用に供されている。
近年、車両のシートベルト装置では、運転情報などに基づいて乗員に運転状況などを認知させる試みがなされている。

このような車両のシートベルト装置として、緊急時や走行状態の不安定時以外にベルトを制御して乗員に通知・警告を与えるものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００４−２７６８９６公報（第１２頁、図１）

特許文献１の技術を説明する。
図６は従来の基本構成を説明する図であり、車両のシートベルト装置２００は、車両用シート２０１に乗員２０２を拘束するシートベルト２０３と、このシートベルト２０３を巻取る電動モータ２０４と、外部情報を受けて電動モータ２０４を制御する制御部２０５とからなる装置であって、制御部２０５で電動モータ２０４の正転及び逆転を交互に繰り返すように制御し、シートベルト２０３で乗員２０２に何らかの通知・警告をできるようにしたものである。

しかし、車両のシートベルト装置２００では、正転及び逆転を交互に繰り返すように駆動することによって乗員に通知・警告をするものなので、シートベルト２０３が本来必要とするとき以外で乗員２０２にシートベルト２０３のテンションが加わることがある。従って、報知（通知・警告）内容が軽微の場合には乗員２０２が不快に感じることがあった。
また、車両のシートベルト装置２００では、正転及び逆転を交互に繰り返すように駆動し、シートベルト２０３によって乗員に通知・警告を発するものなので、伝えられる情報が限られるということもある。

すなわち、乗員ができるだけ自然に報知（通知・警告）内容を認知することができるとともに、乗員に多様な情報を伝えることができる車両のシートベルト装置が望まれる。

本発明は、乗員に報知（通知・警告）をするときに乗員が不自然に感ずる点を解決し、乗員ができるだけ自然に報知を認知することができる車両のシートベルト装置を提供するとともに、乗員に伝えられる情報が限られる点を解決し、乗員に多様な情報を伝えることができる車両のシートベルト装置を提供することを課題とする。

請求項１に係る発明は、ベルトを巻回したベルトリールと、ベルトリールを駆動してベルトの巻取りを行うモータと、モータの動力をベルトリールに伝達する動力伝達機構と、車両の運転状態を検出する検出手段と、報知音を発生を発生させる若しくは視覚的に報知し、乗員に対して所定の運転状態を報知する報知手段と、モータへの通電を制御し、ベルトの巻取り動作を制御する制御部と、を備えた車両のシートベルト装置において、制御部が、運転状況によっては検出手段からの信号に基づいて、モータの正転及び逆転を行うことにより、ベルトの張力変化を生じさせて乗員に運転状況を伝えるように制御し、若しくはモータへ所定周期で短時間通電することにより、ベルトの張力変化を伴わずに、動力伝達機構の廻りに所定の作動音のみを発生させ、乗員に運転状況を伝えるように制御することを特徴とする。

例えば、軽微な不具合を乗員に知らせるために、ベルトの張力を変化させて乗員の体感に訴えるものではないので、乗員に不自然な感じを与えることはない。ここで、作動音とはモータの回転に起因するベルトリール廻りに発生する所定の周波数を有する振動音である。

請求項２に係る発明は、制御部が、作動音の周波数が高いとき及び作動音の周波数が低いときで、作動音の大きさが略同レベルで聞き取り可能なように、周波数が短いほど通電する電流を増大するように制御することを特徴とする。

請求項３に係る発明は、報知手段が、乗員に音声案内するためのスピーカを備え、このスピーカから報知音を発生するとともに、所定の作動音の周波数と同調させることを特徴とする。

請求項４に係る発明は、報知手段が、スピーカから報知音を発生するとともに、作動音による報知と報知音による報知とを連動させたことを特徴とする。

請求項５に係る発明は、制御部で、作動音の発生とベルトによる直接的な報知とを連動させることを特徴とする。

請求項１に係る発明では、車両のシートベルト装置に、ベルトを巻回したベルトリールと、ベルトリールを駆動してベルトの巻取りを行うモータと、モータの動力をベルトリールに伝達する動力伝達機構と、車両の運転状態を検出する検出手段と、報知音を発生を発生させる若しくは視覚的に報知し、乗員に対して所定の運転状態を報知する報知手段と、モータへの通電を制御し、ベルトの巻取り動作を制御する制御部と、を備える。制御部が、運転状況によっては検出手段からの信号に基づいて、モータの正転及び逆転を行うことにより、ベルトの張力変化を生じさせて乗員に運転状況を伝えるように制御し、若しくはモータへ所定周期で短時間通電することにより、ベルトの張力変化を伴わずに、動力伝達機構の廻りに所定の作動音のみを発生させ、乗員に運転状況を伝えるように制御するので、乗員に自然な感じで運転状態を知ることができる。この結果、快適な運転環境を保つことができるという利点がある。

請求項２に係る発明では、制御部が、作動音の周波数が高いとき及び作動音の周波数が低いときで、作動音の大きさが略同レベルで聞き取り可能なように、周波数が短いほど通電する電流を増大するように制御するようにしたので、周波数の高い作動音も、周期の長い作動音とほぼ同レベルで聞き取ることができるという利点がある。

請求項３に係る発明では、報知手段が、乗員に音声案内するためのスピーカを備え、このスピーカから報知音を発生するとともに、所定の作動音の周波数と同調させたので、乗員により自然な感じで通知・警告を伝えることができるという利点がある。

請求項４に係る発明では、報知手段が、スピーカから報知音を発生するとともに、作動音による報知と報知音による報知とを連動させるものとした。従って、作動音と報知音とを、同時に発生させたり、交互に発生させたりすることができる。これにより、乗員に伝える通知・警告に多様性を持たせることができるという利点がある。

請求項５に係る発明では、作動音の発生とベルトによる直接的な報知とを連動させたので、乗員に状況の認識を迅速に促すことができる。

以下に、本発明の好適な実施形態（実施例）を添付図面に基づいて説明する。
図１は本発明に係る車両のシートベルト装置の装着状態を示す側面図である。図２は図１に示したシートベルト装置のリトラクタの要部構成及び制御部を示す図である。

図１において、車両のシートベルト装置１０は、乗員１１の身体を座席（車両用シート）１２に拘束するベルト（ウェビング）１３を備える。ベルト１３は、乗員１１の上体を拘束するベルト部分１３ａと、乗員１１の腰部を拘束するベルト部分１３ｂとからなる。ベルト部分１３ｂの一端はアンカープレート１４により車室下部の車体部分に固定されている。ベルト部分１３ａは、乗員１１の肩近傍の箇所に設けられたスルーアンカー１５で折り返され、その端部はリトラクタ１６のベルトリールに連結されている。ベルト１３の他方の共通端部にはタングプレート１７が取り付けられている。このタングプレート１７は、座席１２の下側縁部に固定されたバックル１８に着脱自在である。バックル１８には、タングプレート１７の連結を検出するバックルスイッチ１９が設けられている。バックルスイッチ１９がオン状態になると、タングプレート１７がバックル１８に連結して係止され、ベルト１３が乗員１１に装着されたと判定される。

また上記の座席１２は、車室内にて前後方向（図１中左右方向）に移動自在にかつ、移動許容範囲内の任意の位置で固定することができる構造を有している。

図２に、シートベルト用のリトラクタ１６の要部構成を示す。リトラクタ１６は、ハウジング２１内に回転自在に設けられたベルトリール（スピンドル）２２と、ベルトリール２２を回転駆動するモータ２３とを備えている。ベルトリール２２にはベルト１３の上記ベルト部分１３ａの端部が結合され、ベルト部分１３ａはベルトリール２２に巻回され、巻き取られる。ベルトリール２２の軸２２ａは動力伝達機構（ギヤ機構）２４を介してモータ２３の駆動軸２３ａに接続される。ベルトリール２２は、動力伝達機構２４を経由してモータ２３で回転駆動される。またリトラクタ１６は、ベルトリール２２の軸２２ａに接続された回転検知部２５を備える。

回転検知部２５は、好ましくは、回転角センサを利用して構成される。回転角センサには、例えば、磁気ディスクと２個のホールＩＣとを組み合わせて成る磁気センサが利用される。この回転角センサの最小分解角度は例えば４°であり、ベルトの長さに換算すると１．３〜１．６ｍｍ程度である。

回転検知部２５からは、磁気センサの構造・作用に基づいて位相的に所定量だけずれた２つの相のパルス信号（Ｐ１，Ｐ２）を出力する。２つのパルス信号は、そのパルスの生じる位相的関係に基づいてベルトリール２２の軸２２ａの回転方向（巻取り方向または引出し方向）を検知することが可能となる。さらに２つのパルス信号のいずれかを用いて、発生したパルス数を計数することによりベルトリール２２の軸２２ａの回転動作で生じた回転角（回転量）を検知することが可能となる。この回転角は、回転方向に応じて巻取り量または引出し量になる。

回転検知部２５から出力される２つのパルス信号Ｐ１，Ｐ２は、図２に示されるごとく制御部（制御装置）２６に入力される。制御部２６では、２つのパルス信号Ｐ１，Ｐ２を利用してベルトリール２２によるベルト巻取り位置、巻取り量、引出し量等を求めることが可能となる。

本実施形態に係るシートベルト装置１０では、回転検知部２５は特にベルト引出し量を求めるためのベルト引出し量検知手段の基礎要素として用いられる。

また、制御部２６は、前述したバックルスイッチ１９と、乗員センサ、重量センサ、シートポジショニングセンサ、リクライニングセンサなどからなる座席状態を検知する座席状態検知部３２と、加速度センサ、車速センサ、ロールオーバセンサ（ローリングセンサ）、ヨーレートセンサなどからなる車両状態を検知する車両状態検知部３３と、ＮＡＶＩ（ナビゲーションシステム）、レーダ、ＶＩＣＳ（ビークル インフォメーション アンド コミュニケーション システム）、ナイトビジョンなどからなる走行路の情報を検知する走行路情報検知部３４と、乗員１１に対して所定の運転状態を報知する報知手段３６と、が車内ネットワーク（ＣＡＮ）３７を介して接続され、信号の授受が行われる。

ここで、ＶＩＣＳは、車内にいながらリアルタイムで渋滞情報や規制情報といった道路情報を知ることができるシステムである。
ナイトビジョンは、夜間走行において走行路を遠赤外線カメラなどで写し出し、走行路中の障害物などを検知し、乗員１１に知らせるシステムである。

検出手段（検知手段）３１は、バックルスイッチ１９、座席状態検知部３２、車両状態検知部３３、走行路情報検知部３４から構成される。
報知手段３６は、乗員１１に音声にて報知するスピーカ４２と、乗員１１に視覚的に報知する表示灯４１及び液晶画面４３と、を備える。

制御部２６は、回転角検知手段や回転角変化検知手段等の機能手段を有する。回転角変化検知手段から得られる回転角変化に係る信号は、例えば、シートベルト装着時におけるベルト１３の移動、あるいはベルトリール２２によるベルト引出し量の変化を検知する情報として用いられる。また回転角変化検知手段から得られる回転角変化に係る信号に基づき、ベルトリール２２によるベルト巻取り位置を求めることができる。通常、リトラクタ１６のベルト巻取り動作は、ベルト巻取り位置の検知情報に基づいて、制御部２６によって制御される。

制御部２６は、電源２７からモータ２３へ供給される駆動電流Ｉ１の通電量を通電量調整部２８で制御することにより、リトラクタ１６のベルト巻取り動作を制御する。制御部２６により制御されるリトラクタ１６は、乗員１１の位置および姿勢を保持するための電気式プリテンショナとして構成されている。すなわち、ベルトリール２２、モータ２３及び動力伝達機構２４で電気式プリテンショナが構成される。

通電調整部２８は、制御部２６により運転状況によってはモータ２３の正転及び逆転を繰返してベルト１３の張力変化で乗員に運転状況を報知することができ、運転状況によってはモータ２３をベルト１３巻き取り方向へ断続的に駆動してベルト１３に振動を与えて乗員に運転状況を報知することもでき、また、運転状況によってはモータ２３へ所定周期で短時間通電することにより、ベルトリール２２や動力伝達機構２４の廻りに所定の作動音を発生させて乗員に運転状況を報知することができるように構成される。ここで、作動音とはモータ２３の回転に起因するベルトリール２２や動力伝達機構２４の廻りに発生する所定の周波数を有する振動音（機械音）である。

上記のシートベルト装置１０およびこれに含まれるリトラクタ１６等は、運転席側の装置であったが、助手席側にも同様なシートベルト装置およびリトラクタ等が装備されている。

図３（ａ）〜（ｃ）は図２に示したベルトリールや動力伝達機構の廻りに作動音を発生させるための電流を説明するグラフである（符号は図１及び図２参照）、
（ａ）において、横軸に時間、縦軸に電流を表示し、パルス幅をＢ１、パルス間隔をＣ、電流値をＡ１、所定時間をｔ１とするときに、パルス幅Ｂ１、パルス間隔Ｃで電流値Ａ１を所定時間ｔ１加えることで、ベルトリール２２や動力伝達機構２４の廻りに所定の作動音を発生させる。シートベルト装置１０の系全体には摩擦力が存在するので、上記パルス幅Ｂ１、パルス間隔Ｃ、電流値Ａ１の電流ではベルト１３の巻取りは行われず、作動音のみを発生させる電流値に設定する。

（ｂ）において、横軸に時間、縦軸に電流を表示し、パルス幅をＢ２、パルス間隔をＣ、電流値をＡ２、所定時間をｔ２とするときに、パルス幅Ｂ２、パルス間隔Ｃで電流値Ａ２を所定時間ｔ２加えることで、ベルトリール２２や動力伝達機構２４の廻りに所定の作動音を発生させる。シートベルト装置１０の系全体には摩擦力が存在するので、上記パルス幅Ｂ２、パルス間隔Ｃ、電流値Ａ２の電流ではベルトの巻取りは行われず、作動音のみを発生させる電流値に設定する。

（ａ），（ｂ）を比較すると、パルス幅Ｂ２はパルス幅Ｂ１よりも大きい。従って、（ｂ）は（ａ）に比べ低い周波数の作動音を発生することができる。
電流値Ａ２は電流値Ａ１よりも小さい。一般的に、周期が短いほど高音を発生し、周期が長いほど低音を発生する。

ある限られた周波数帯域の音では、低い周波数の音は大きく聞こえ、高い周波数の音は小さく聞こえるので、同じ音圧レベルで聞き取り可能なように、低い周波数の作動音を発生させる（ｂ）では高い周波数の音を発生させる（ａ）よりも電流値を小さく設定する。

（ｃ）において、横軸に単位時間当りのパルス数、縦軸に電流を表すときに、単位時間当りのパルス数の増加（高音になる）にともなって電流を増加することで、同一レベルの音圧が得られる。

（ａ）〜（ｃ）から、制御部２６は、周期が短いほど通電する電流を増大するように制御することで、周波数の高い作動音も、周期の長い作動音とほぼ同レベルで聞き取れるようにした。

図４（ａ），（ｂ）は図１に示したシートベルト装置による比較的軽微な場合の報知の例示を示す説明図である。
例えば、乗員１１に報知する（通知・警告を伝える）ときに乗員１１が不自然に感ずることがなければ、快適な運転環境を保つことができるので好都合であり、乗員１１に多様な情報を伝えることができるとすれば、車両のシートベルト装置の有用性を増すことができるので好ましいことである。

（ａ）において、制御部２６でバックルスイッチ１９の情報から、車両が走行状態で且つバックル１８（図１参照）が非係合状態にあると判断したときは、ベルト１３の状態の異常、バックルスイッチ１９の故障などが考えられる。このような場合において、実際にベルト１３が装着状態にない場合、即ちベルト１３が収納状態にある場合にテンションを加えることは適切ではなく、また、ベルト１３が装着状態にある場合であっても比較的軽微な不具合であるため乗員１１が不快に感じることがあり得る。
そこで、制御部２６でベルトリール２２や動力伝達機構２４の廻りの作動音を発生させるとともに、表示灯４１を点灯させ、視覚的な報知を同時に行うようにした。

すなわち、シートベルト装置１０は、車両の運転状態を検出する検出手段３１と、乗員１１に対して所定の運転状態を報知する報知手段３６と、モータ２３への通電を制御する制御部２６とを備え、制御部２６が、検出手段３１からの信号を受けモータ２３へ所定周期で短時間通電することによりベルトリール２２や動力伝達機構２４の廻りに所定の作動音を発生させることで、例えば、軽微な不具合の場合に、乗員１１に自然な感じで運転状態を知らせることができる。この結果、快適な運転環境を保つことができる。

（ｂ）において、走行路情報検知部３４、例えば、ナビゲーションシステム、ＶＩＣＳ等の交通システムからの入力に基づいて、制御部２６が、カーブへの侵入、料金所・交差点等の接近を判断した時に、制御部２６でベルトリール２２や動力伝達機構２４の廻りの作動音を発生させるとともに、スピーカ４２から報知音を発生させ、聴覚的な報知を同時に行う。この時に、報知手段３６は、所定の作動音の周波数と同調させた報知音を発生する。若しくは、所定の作動音による報知と報知音による報知とを連動させる。

なお、カーブへの侵入、料金所・交差点等の接近も、例えば、ベルト１３にテンションを加え、乗員１１に報知するほどの緊急性はないと考えられる。

スピーカ４２からの報知音を、所定の作動音と同じ周波数若しくは和音を形成する周波数に設定することで、乗員１１により自然な感じで通知・警告を伝えることができる。また、スピーカ４２からの報知音を、所定の作動音とで不協和音を形成する周波数に設定することで、状況の悪化等を乗員１１に自然な感じで通知・警告を伝えることができる。特に、スピーカ４２からの報知音で状況の悪化等を乗員に伝える場合にはベルトリールや動力伝達機構２４の廻りから発生させる作動音は、状況認識のための有効な伝達手段となりうる。

そこで、報知手段３６は、乗員１１に音声案内するためのスピーカ４２を備え、このスピーカ４２から報知音を発生するとともに、所定の作動音の周波数と同調させる。これにより、乗員１１により自然な感じで通知・警告を伝えることができる。

また、作動音による報知と報知音による報知とを連動させるようにしてもよい。スピーカ４２から報知音を発生するとともに、作動音による報知と報知音による報知とを連動させることで、例えば、作動音と報知音とを、同時に発生させたり、交互に発生させたりすることができる。これにより、乗員１１に伝える通知・警告に多様性を持たせることができる。

図５（ａ），（ｂ）は図１に示したシートベルト装置による比較的重大な場合の報知の例示を示す説明図である。
（ａ）において、走行路情報検知部３４、例えば、レーダからの情報で前方に別車両を検知した場合、若しくは車両状態検知部３３、例えば、加速度センサからの情報でやや大きな横加速度を検知した（車両に横滑りがあった）場合には、制御部２６でモータ２３をベルト１３巻き取り方向へ断続的に駆動してベルト１３に振動を与える動作と、ベルトリール２２や動力伝達機構２４の廻りに所定の作動音を発生させる動作を交互に繰返し行う。

レーダからの情報で前方に車両を検知した場合や加速度センサからの情報でやや大きな横加速度を検知した場合などは、中程度の緊急性をともなう運転操作が必要となるので、乗員の体感に訴える報知を実行したとしても、乗員１１が不快に感じることはない。これに作動音を交えることで一層効果的な報知となる。

すなわち、作動音の発生とベルト１３による直接的な報知とを連動させることで、乗員１１に状況の認識を迅速に促すことができる。

（ｂ）において、走行路情報検知部３４、例えば、レーダから車両の接近を検知したとき、若しくは過大な横加速度を検知したときなどは、緊急性があり、乗員１１の拘束を含む強い報知が必要である。そこで、モータ２３の正転及び逆転を繰返してベルト１３の張力変化で乗員に運転状況を報知するようにした。これにより、乗員に緊急性を体感で伝えることができる。

尚、本発明に係る車両のシートベルト装置は、図４（ａ）に示すように、表示灯４１を点灯させたが、これに限るものではなく、同時に液晶画面４３に報知内容を説明するものであってもよい。

本発明に係る車両のシートベルト装置は、図４（ｂ）に示すように、作動音の周波数を基準にスピーカ４２から発生させる報知音を変化させたが、これに限るものではなく、スピーカ４２から発生する報知音を基準として、作動音の周波数を変化させるものであってもよい。

本発明に係る車両のシートベルト装置は、図５（ａ）に示すように、作動音の発生とベルト１３による直接的な報知とを連動させたが、これに限るものではなく、表示灯４１、スピーカ４２若しくは液晶画面４３を使った報知を組合わせたものであってもよい。、

本発明に係る車両のシートベルト装置は、図５（ｂ）に示すように、ベルト１３の張力変化で乗員に運転状況を報知するようにしたが、これに限るものではなく、作動音による報知、表示灯４１、スピーカ４２若しくは液晶画面４３を使った報知を組合わせたものであってもよい。

本発明に係る車両のシートベルト装置は、セダンやワゴンなどの乗用車に採用するのに好適である。

本発明に係る車両のシートベルト装置の装着状態を示す側面図である。 図１に示したシートベルト装置のリトラクタの要部構成及び制御部を示す図である。 図２に示したベルトリールや動力伝達機構の廻りに作動音を発生させるための電流を説明するグラフである。 図１に示したシートベルト装置による比較的軽微な場合の報知の例示を示す説明図である。 図１に示したシートベルト装置による比較的重大な場合の報知の例示を示す説明図である。 従来の基本構成を説明する図である。

符号の説明

１０…車両のシートベルト装置、１１…乗員、１３…ベルト、２２…ベルトリール、２３…モータ、２６…制御部、３１…検出手段、３６…報知手段、４２…スピーカ。

Claims (5)

1. ベルトを巻回したベルトリールと、前記ベルトリールを駆動して前記ベルトの巻取りを行うモータと、前記モータの動力を前記ベルトリールに伝達する動力伝達機構と、車両の運転状態を検出する検出手段と、報知音を発生を発生させる若しくは視覚的に報知し、乗員に対して所定の運転状態を報知する報知手段と、前記モータへの通電を制御し、前記ベルトの巻取り動作を制御する制御部と、を備えた車両のシートベルト装置において、
   前記制御部は、運転状況によっては前記検出手段からの信号に基づいて、前記モータの正転及び逆転を行うことにより、前記ベルトの張力変化を生じさせて乗員に運転状況を伝えるように制御し、若しくは前記モータへ所定周期で短時間通電することにより、前記ベルトの張力変化を伴わずに、前記動力伝達機構の廻りに所定の作動音のみを発生させ、乗員に運転状況を伝えるように制御することを特徴とする車両のシートベルト装置。
2. 前記制御部は、前記作動音の周波数が高いとき及び前記作動音の周波数が低いときで、前記作動音の大きさが略同レベルで聞き取り可能なように、前記周波数が短いほど通電する電流を増大するように制御することを特徴とする請求項１記載の車両のシートベルト装置。
3. 前記報知手段は、乗員に音声案内するためのスピーカを備え、このスピーカから報知音を発生するとともに、前記所定の作動音の周波数と同調させることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の車両のシートベルト装置。
4. 前記報知手段は、前記スピーカから報知音を発生するとともに、前記作動音による報知と前記報知音による報知とを連動させたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の車両のシートベルト装置。
5. 前記制御部は、前記作動音の発生と前記ベルトによる直接的な報知とを連動させることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の車両のシートベルト装置。

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