JP5236522B2 - 車両用シートベルト装置及び車両用シートベルト巻き取り方法 - Google Patents

Description

本発明は車両用シートベルト装置及びシートベルト巻き取り方法の改良技術に関する。

車両の走行状態は極めて多様なものである。例えば、下り坂、上り坂、ワインディングロード（曲がりくねった坂道、Winding Rosd）を走行する場合もある。また、運転者の意志によって、減速走行や加速走行をする場合もある。車両が道路のコーナに進入すると、車両には車幅方向に横加速度が発生する。

これに対し、車両のシートに座った乗員を保護する目的で装備された車両用シートベルト装置について、近年、緊急時や走行状態の不安定時（挙動の異常時）に、シートベルトによる乗員の拘束を行うことにより、乗員の着座姿勢の変化を抑制する技術が実用化されている。このような車両用シートベルト装置としては、例えば下記の特許文献１、特許文献２に記載された技術が知られている。

特許文献１で知られている車両用シートベルト装置は、乗員に装着されているベルトを、車両の走行状態に応じた一定の巻き取り量だけ、ベルトリールによって巻き取るというものである。
特許文献２で知られている車両用シートベルト装置は、車両の前後方向及び左右方向の加速度に基づいて、乗員を拘束するときのベルト張力を制御するというものである。

ところで、乗員の姿勢は、ベルトを装着していても、走行状態に応じて多少変化し得る。例えば、車両が下り坂を走行中や減速走行中の場合には、乗員の姿勢は多少前かがみになりやすい。乗員は、シートバックによって十分には支えられていない状態、つまり、姿勢が十分に保持されない状態となる。この状態において、車両が道路のコーナに進入すると、前かがみ姿勢の乗員に横加速度が作用する。

一方、車両が上り坂を走行中や加速走行中の場合には、乗員は重力や加速度の影響を受けて、シートバックに押し付けられた姿勢になりやすい。この結果、乗員はシートバックによって十分に支えられた状態、つまり、姿勢が保持された状態となる。その分、ベルトの弛みは通常時よりも大きくなる。この状態において、車両が道路のコーナに進入すると、シートバックによって姿勢が保持された乗員に、横加速度が作用する。

この場合において、特許文献１や特許文献２の技術を適用し、走行状態に応じた一定の巻き取り量だけ、ベルトを巻き取ることが考えられる。しかし、単に、ベルトを一定の巻き取り量だけ巻き取るというだけでは、乗員の快適性を高める上で限界がある。

特開２００９−６７４７公報 特許第３９８８６００号公報

本発明は、乗員に装着されているベルトを、車両の走行状態に応じて所定の巻き取り量だけ巻き取る車両用シートベルト装置において、乗員の快適性をより高めることができる、技術を提供することを課題とする。

請求項１に係る発明では、乗員を拘束するためのベルトを巻回するベルトリールと、このベルトリールを駆動するモータと、このモータを制御する制御部と、前記ベルトリールによる前記ベルトの巻き取り位置を検知するベルト巻取り位置検知部とを備えた車両用シートベルト装置において、
車両の前後方向の傾き状態と車速の加速・減速操作の操作状態の少なくとも一方の状態を検知する走行状態検知部と、前記車両に対して車幅方向に発生した横加速度を検知する横加速度検知部とを備え、
前記制御部は、
前記横加速度検知部により検知された前記横加速度が所定の横加速度基準値を超えたと判断した場合に、前記乗員に装着されている状態の前記ベルトを、前記ベルトリールにより所定の目標巻取り量だけ巻き取って前記乗員を保持するように前記モータを制御するための、保持制御を実行するとともに、
前記走行状態検知部により検知された検知信号に基づいて、前記車両が前下がりに傾いているという条件と、前記減速操作がされているという条件の、少なくとも一方の条件を満足したと判断した場合には、前記車両が前後に傾いておらず且つ加速・減速操作がされていないという通常走行状態の場合に比べて、前記横加速度基準値を小さい値に設定し、
更に、前記保持制御を実行するときにおいて、前記モータに供給する電流を、前記通常走行状態の場合よりも増大させるように制御する構成であることを特徴とする。

請求項２に係る発明では、前記制御部は、前記車両が前上がりに傾いているという条件と、前記加速操作がされているという条件の、少なくとも一方の条件を満足したと判断した場合には、前記横加速度基準値及び前記目標巻取り量を、前記通常走行状態の場合よりも大きい値に設定するように制御する構成であることを特徴とする。

請求項３に係る発明では、前記制御部は、前記車両が前上がりに傾いているという条件と、前記加速操作がされているという条件の、少なくとも一方の条件を満足したと判断した場合には、前記保持制御を実行するときにおいて、前記モータに供給する電流を、前記通常走行状態の場合よりも減少させるように制御する構成であることを特徴とする。

請求項１に係る発明では、制御部は、「車両が前下がり傾き状態にあるか、減速操作されている状態にある」場合の横加速度基準値を、「車両が前後に傾かない状態で、且つ加速・減速操作がされていない」通常走行状態の場合の横加速度基準値に比べて、小さい値に設定する。そして、制御部は、横加速度基準値を超えた横加速度が発生した場合には、乗員に装着されている状態のベルトを、ベルトリールによって所定の目標巻取り量だけ巻き取るように、モータを制御する。
車両が下り坂を走行している場合（車両が前下がりに傾いている場合）、又は運転者が減速操作している場合には、通常走行状態の場合に比べて、乗員の姿勢は多少前かがみになりやすい。これに対して、請求項１に係る発明では、比較的小さい横加速度が発生した場合であっても、ベルトを所定の目標巻取り量だけ巻き取る。このため、例えば、車両が低速で走行しながら、小さい半径のカーブを旋回するときであっても、ベルトによって乗員を確実に保持することができる。乗員にとって、より安心感が増すので、乗員の快適性を、より高めることができる。
また、制御部は、「車両が前下がり傾き状態にあるか、減速操作されている状態にある」場合には、小さい横加速度が発生したときにおいて、モータに供給する電流を、通常走行状態の場合よりも増大させる。このため、ベルトリールによるベルトの巻取り速度は増大する。ベルトの弛みは速やかに除去される。このため、乗員の安心感を高めることができる。

請求項２に係る発明では、制御部は、「車両が前上がりに傾いている状態にあるか、加速操作されている状態にある」場合の横加速度基準値及び目標巻取り量を、通常走行状態の場合の横加速度基準値及び目標巻取り量に比べて、大きい値に設定する。
車両が上り坂を走行している場合（車両が前上がりに傾いている場合）、又は運転者が加速操作している場合には、通常走行状態の場合に比べて、乗員はシートバックに押しつけられた姿勢になりやすい。このため、小さい横加速度が発生した場合には、ベルトによって乗員を拘束しなくても、乗員はそのままの姿勢を維持しやすい。この点を踏まえて、請求項２に係る発明では、比較的大きい横加速度が発生するまで、ベルトの巻き取りを開始しないようにした。従って、乗員はベルトによる拘束感が薄らぐ。
さらに、請求項２に係る発明では、比較的大きい横加速度が発生したときに、通常走行状態の場合よりも、ベルトを大きく巻き取ることによって、ベルトの弛みを除去することができる。このため、ベルトによって乗員を確実に保持することができる。

請求項３に係る発明では、制御部は、「車両が前上がりに傾いている状態にあるか、加速操作されている状態にある」場合には、比較的大きい横加速度が発生したときにおいて、モータに供給する電流を、通常走行状態の場合よりも減少させる。このため、ベルトリールによるベルトの巻取り速度は減少する。ベルトの弛みは緩やかに除去される。従って、乗員の快適性を、より一層高めることができる。

本発明に係る車両用シートベルト装置を備えた車両を側方から見た図である。 図１に示された車両用シートベルト装置を備えた車両を正面から見た図である。 図１に示された車両用シートベルト装置の制御回路図である。 図１に示された車両の走行状態を説明する説明図である。 図３に示された制御部によって実行されるベルト収納制御の一例の制御フローチャート（メインルーチン）である。 図５に示された横加速度対応ベルト制御処理を実行するためのサブルーチンの制御フローチャートである。 図６に示されたベルトの弛み取り制御処理を実行するためのサブルーチンの制御フローチャートである。 図６に示された乗員保持制御処理を実行するためのサブルーチンの制御フローチャートである。

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。

図１は、車両１０に備えたシート２０とシートベルト装置３０を側方から見た状態で表している。図２は、車室１１に設置されたシート２０とシートベルト装置３０を、正面から見た状態で表している。図１及び図２に示されたシート２０は、運転者Ｍｎ（乗員Ｍｎ）が座る運転席として例示されている。また、シートベルト装置３０は、運転者Ｍｎのための装置を例示している。

シート２０は、シートクッション２１とシートバック２２とヘッドレスト２３とからなる。車両用シートベルト装置３０は、シート２０に着座した乗員Ｍｎをベルト３１（シートベルト、ウェビングとも言う。）によって拘束するものであり、リトラクタ４１（ベルト巻取り器４１）を備えている。シートベルト装置３０によれば、乗員Ｍｎの一方の肩部と腰部を同時に拘束するベルト３１を、リトラクタ４１によって巻き取ることができる。

このシートベルト装置３０は、ベルト３１をアッパアンカ３２とセンタアンカ３３とロアアンカ３４の、３つのアンカによって支持する３点支持式の構成である。アッパアンカ３２は、車体１２の側部において、上部に設けられている。センタアンカ３３は、シート２０に対し、アッパアンカ３２とは反対側の下部に設けられている。ロアアンカ３４は、アッパアンカ３２側の下部に設けられている。

ベルト３１は、乗員Ｍｎの一方の肩部を拘束するショルダベルト３１ａと、乗員Ｍｎの腰部を拘束するラップベルト３１ｂとからなる。ショルダベルト３１ａとラップベルト３１ｂとの間（ベルト３１の折返し部）には、タング３５が取り付けられている。このタング３５は、センタアンカ３３に固定されたバックル３６に対して、取外し可能にワンタッチで装着される構成である。

バックル３６は、バックルスイッチ３７を内蔵している。このバックルスイッチ３７は、バックル３６にタング３５が装着されているときにオフ作動し、バックル３６からタング３５が解除されたときに、オフ状態からオン状態に反転する構成である。つまり、バックルスイッチ３７は、ベルト３１が装着状態のときにオフ（off）信号を発し、ベルト３１が非装着状態（外れた状態）のときに、オン（on）信号を発する。このようなバックルスイッチ３７は、ベルト３１の装着状態を検知するベルト装着状態検知部に相当する。

図２に示すように、リトラクタ４１は、ベルト３１を巻回するベルトリール４２と、このベルトリール４２を回転駆動する電動モータ４３（以下、単に「モータ４３」と言う）とからなる。つまり、リトラクタ４１は、車両１０の運転状態に応じて（車両１０の緊急時を含む）、モータ４３によりベルトリール４２を回転駆動することによって、ベルト３１の緩み部分を迅速に巻き取る機構、いわゆる電動式プリテンショナを有している。

ベルトリール４２は、ハウジング４４内に回転可能に収納されているとともに、ショルダベルト３１ａの一端部を結合したものである。さらに、このベルトリール４２は、ショルダベルト３１ａを巻き取る方向に、リターンスプリング４５によって付勢されている。このため、ベルトリール４２は、ベルト３１を巻き取り可能である。ベルト３１は、通常状態において、リターンスプリング４５の付勢力に抗して、ベルトリール４２から引き出し可能である。

図３はシートベルト装置３０の制御回路を示している。シートベルト装置３０の制御回路は、上記バックルスイッチ３７とイグニションスイッチ５１とドアスイッチ５２と車速センサ５３とベルト巻取り位置検知部５４とピッチ角検知部７１とアクセルセンサ７２とブレーキセンサ７３と横加速度検知部７４と電流検知部７５と制御部８１とドライバ回路８２と上記モータ４３とからなる。

イグニションスイッチ５１は、図示せぬ走行用動力源（エンジンやモータ）を始動するための周知のメインスイッチである。ドアスイッチ５２（ドア開閉状態検知部５２）は、図１に示すドア１３が閉じていることを検知したときにオフ（off）信号を発するとともに、ドア１３が開いていることを検知したときにオン（on）信号を発するものである。車速センサ５３は、車両１０の車速を検知するものである。

ベルト巻取り位置検知部５４は、ベルトリール４２によるベルト３１の巻き取り位置を検知するものである。このベルト巻取り位置検知部５４は、回転センサ５５と回転方向判断部５６と回転角判断部５７と回転角変化判断部５８とからなる。

回転センサ５５は、ベルトリール４２の回転を検知するものであり、例えば、ベルトリール４２の軸に連結された磁気ディスクと、磁気ディスクの周囲に配置された２個のホールＩＣとの、組み合わせからなる、周知の磁気センサによって構成される。磁気ディスクは、ベルトリール４２と連動して回転する。２個のホールＩＣから発せられた各々のパルス信号は、互いに所定の位相差を有する。このため、各々のパルス信号に基づいてベルトリール４２の回転方向を検出することができる。

回転方向判断部５６は、回転センサ５５が発した各パルス信号に基づいて、ベルトリール４２の回転方向を判断し、回転方向信号を発する。回転センサ５５と回転方向判断部５６の組み合わせ構造は、回転方向検知部を構成する。

回転角判断部５７は、回転センサ５５が発した各パルス信号に基づいて、ベルトリール４２の回転角を判断し、回転角信号（回転位置信号）を発する。回転センサ５５と回転角判断部５７の組み合わせ構造は、回転角検知部を構成する。

回転角変化判断部５８は、回転角判断部５７が発した回転角信号の変化状態を判断することによって、ベルトリール４２の回転角の変化を判断し、この回転角の変化に係る信号、つまり、回転角変化信号（回転速度信号）を発するものである。単位時間当たりの回転角の変化を求めることにより、ベルトリール４２の回転速度に係る信号を得ることが可能となる。回転センサ５５と回転角判断部５７と回転角変化判断部５８の組み合わせ構造は、回転角変化検知部を構成する。

これらの回転方向判断部５６、回転角判断部５７及び回転角変化判断部５８から出力された各信号は、ベルトリール４２によるベルト３１（図１参照）の巻取り位置の検知情報として用いられる。

ピッチ角検知部７１は、車両１０の前後方向の傾斜角（ピッチ角）を検知するものであり、傾斜角センサともいう。アクセルセンサ７２は、車速を加速する操作量（加速操作量）を検知するものであり、例えばアクセルペダル１６の踏み込み量や踏み込み力を検知することによって、加速操作量を検知することができる。ブレーキセンサ７３は、車速を減速する操作量（減速操作量）を検知するものであり、例えばブレーキペダル１７の踏み込み量や踏み込み力を検知することによって、減速操作量を検知することができる。横加速度検知部７４は、車両１０に対して車幅方向に発生した横加速度（横方向加速度）を検知するものである。電流検知部７５は、モータ４３に供給される電流（通電量）を検知するものである。

ピッチ角検知部７１、アクセルセンサ７２及びブレーキセンサ７３の組み合わせ構造は、走行状態検知部７６を構成する。

制御部８１は、バックルスイッチ３７とイグニションスイッチ５１とドアスイッチ５２と車速センサ５３とベルト巻取り位置検知部５４とピッチ角検知部７１とアクセルセンサ７２とブレーキセンサ７３と横加速度検知部７４と電流検知部７５とから受けた信号に基づき、ドライバ回路８２を介してモータ４３を制御するものであり、例えばマイクロコンピュータからなる。
ドライバ回路８２は、制御部８１の制御信号に応じて、モータ４３に供給される電流Ｉｂを制御するものであり、モータ駆動制御部ともいう。

ここで、ピッチ角検知部７１によって検出されるピッチ角の概念について、図４に基づき説明する。図４（ａ）は、車両１０が水平な走行路面Ｌｄを前進走行していることを示す。走行路面Ｌｄは水平線Ｈｏに合致している。

図４（ｂ）は、車両１０が上り坂の走行路面Ｌｄを前進走行していることを示す。走行路面Ｌｄは、水平線Ｈｏに対してピッチ角＋θｒだけ傾斜している。このため、車両１０はピッチ角＋θｒだけ前上がりに傾いている（車両１０の前部１０ｆが後部１０ｒよりも上がった状態である）。

図４（ｃ）は、車両１０が下り坂の走行路面Ｌｄを前進走行していることを示す。走行路面Ｌｄは、水平線Ｈｏに対してピッチ角−θｒだけ傾斜している。このため、車両１０はピッチ角−θｒだけ前下がりに傾いている（車両１０の前部１０ｆが後部１０ｒよりも下がった状態である）。

図３に示すピッチ角検知部７１は、車両１０の前後方向のピッチ角（傾斜角）＋θｒ，−θｒを検出する。詳しいことは後述するが、図３に示す制御部８１には「基準ピッチ角＋θｓ」と「基準ピッチ角−θｓ」が予め設定されている。基準ピッチ角＋θｓは、車両１０が前上がりに傾いているか否かを判断する基準となる、一定値である。基準ピッチ角−θｓは、車両１０が前下がりに傾いているか否かを判断する基準となる、一定値である。これらの基準ピッチ角＋θｓ，−θｓの値は、水平線Ｈｏに対して若干の角度（例えば数度）に設定されており、互いの絶対値は同一である（｜＋θｓ｜＝｜−θｓ｜）。制御部８１は、ピッチ角検知部７１によって検出されたピッチ角＋θｒが、基準ピッチ角＋θｓを越えた場合に、車両１０が前上がりに傾いていると判断する。また、制御部８１は、ピッチ角検知部７１によって検出されたピッチ角−θｒが、基準ピッチ角−θｓを越えた場合に、車両１０が前下がりに傾いていると判断する。

次に、制御部８１（図３参照）をマイクロコンピュータとした場合の制御フローについて、図１〜図４を参照しつつ、図５〜図８に基づき説明する。

図５は、制御部８１（図３参照）によって実行されるベルト収納制御の一例を示す制御フローチャート（メインルーチン）を示している。制御部８１は、先ず、ベルト収納制御システムが起動したか否かを判断する（ステップＳ０１）。この判断は、バックルスイッチ３７の検知信号に基づく。バックル３６にタング３５が装着されていることによって、バックルスイッチ３７のスイッチ信号がオフ（off）であるときには、ベルト収納制御システムは起動しない、いわゆるスリープ状態にある。

その後、バックル３６からタング３５が解除されることによって、バックルスイッチ３７のスイッチ信号はオフ（off）からオン（on）に反転する。この反転した信号を受けた制御部８１は、ステップＳ０１において、ベルト収納制御システムが起動した（つまり、制御部８１が起動した）と判断して、次のステップＳ０２に進む。ステップＳ０２においては初期設定をする。つまり、ベルト巻取り基準位置を設定する。次に、ステップＳ０３において、ベルト状態監視制御を実行する。ベルト状態監視制御は、主にドア１３の開閉やベルト３１の装着の有無の検知に基づき、ベルトリール４２によってベルト３１を巻き取るように、モータ４３を駆動制御するものである。

次に、ステップＳ０４及びステップＳ０５を実行する。
ステップＳ０４においては、乗員Ｍｎにベルト３１が装着された状態か否か、つまり、バックル３６にタング３５が装着されているか否かを判断する。
ステップＳ０５においては、車両１０が走行状態であるか否か、つまり、実際の車速Ｓｃが停車基準値ＳＬを下回っているか（Ｓｃ＜ＳＬ）否かを判断する。車速Ｓｃは、車速センサ５３によって検知された値である。停車基準値ＳＬは、車両１０が停止状態にあることを判断するための一定の基準値であり、予め設定されている。

乗員Ｍｎにベルト３１が装着された状態であるという条件（ステップＳ０４）と、車両１０が走行状態であるという条件（ステップＳ０５）の、２つの条件を満足した場合には、ステップＳ０６に進む。ステップＳ０６においては、横加速度対応ベルト制御を実行する。この処理については、後述するサブルーチン（図６参照）によって実行される。

次に、ステップＳ０７において、イグニションスイッチ５１がオフであるか否かを判断する。イグニションスイッチ５１がオン状態を維持している間は、ステップＳ０３〜Ｓ０６を続ける。その後、イグニションスイッチ５１がオフに切り替わったと判断したときには、次のステップＳ０８に進む。

ステップＳ０８においては、予め設定されている一定時間（経過時間）が経過したか否かを判断する。つまり、イグニションスイッチ５１がオフに切り替わったときに（ステップＳ０７）、このオフ状態が一定の経過時間にわたって持続している間（ステップＳ０８）は、ステップＳ０３〜Ｓ０６を続け、一定の経過時間が経過した後には、ステップＳ０３〜Ｓ０６を終了する。その後、ベルト収納制御システムはスリープ状態に入る。このように、ステップＳ０３〜Ｓ０６は、イグニションスイッチ５１がオン状態の間、常時実行される。

一方、ステップＳ０４において乗員Ｍｎにベルト３１が装着された状態であるという条件と、ステップＳ０５において車両１０が走行状態であるという条件の、いずれか一方の条件を満足しなかった場合には、直接にステップＳ０７に進む。

図６は、図５に示されたステップＳ０６（横加速度対応ベルト制御処理）を実行するための、サブルーチンを示している。
図６に示すサブルーチンにおいては、先ず、ステップＳ１１において、車両１０の前後方向の傾き状態の検知信号、つまりピッチ角検知部７１の検知信号を読み込む。次に、ステップＳ１２において、加速・減速操作の状態の検知信号、つまりアクセルセンサ７２の検知信号とブレーキセンサ７３の検知信号を読み込む。

次に、ステップＳ１３〜Ｓ１６を実行し、その実行結果に応じて第１走行分類、第２走行分類及び第３走行分類の、３つに分類する。つまり、ステップＳ１３とＳ１４の少なくとも一方だけを満足する場合は、第１走行分類である。ステップＳ１５とＳ１６の少なくとも一方だけを満足する場合は、第２走行分類である。ステップＳ１３〜Ｓ１６の全てを満足しない場合は、第３走行分類である。以下、詳しく説明する。

ステップＳ１３においては、車両１０が前上がりに傾いているか否かを判断する。ピッチ角検知部７１によって検出された実際のピッチ角＋θｒが、基準ピッチ角＋θｓを越えた（＋θｒ＞＋θｓ）場合には、図４（ｂ）に示すように車両１０が前上がりに傾いていると判断する。
ステップＳ１４においては、車速の加速操作がされているか否かを判断する。アクセルセンサ７２によって検知された実際の加速操作量が、予め設定されている一定の基準加速操作量を超えた場合に、車速の加速操作がされていると判断する。

ステップＳ１５においては、車両１０が前下がりに傾いているか否かを判断する。ピッチ角検知部７１によって検出された実際のピッチ角−θｒが、基準ピッチ角−θｓを越えた（−θｒ＞−θｓ）場合には、図４（ｃ）に示すように車両１０が前下がりに傾いていると判断する。
ステップＳ１６においては、車速の減速操作がされているか否かを判断する。ブレーキセンサ７３によって検知された実際の減速操作量が、予め設定されている一定の基準減速操作量を超えた場合に、車速の減速操作がされていると判断する。

車両１０が前上がりに傾いているという条件（ステップＳ１３）と、加速操作がされているという条件（ステップＳ１４）の、少なくとも一方の条件を満足したと判断した場合は、第１走行分類に該当する。この第１走行分類に該当した場合には、ステップＳ１７を実行した後にステップＳ１８を実行する。ステップＳ１７においては、ベルトの弛み取り制御を実行する。この処理については、後述するサブルーチン（図７参照）によって実行される。次のステップＳ１８においては、複数のパラメータ群の中から第１パラメータ群を選択する。

ステップＳ１３及びＳ１４を満足せず、且つ、車両１０が前下がりに傾いているという条件（ステップＳ１５）と、減速操作がされているという条件（ステップＳ１６）の、少なくとも一方の条件を満足したと判断した場合は、第２走行分類に該当する。この第２走行分類に該当した場合には、ステップＳ１９に進んで、複数のパラメータ群の中から第２パラメータ群を選択する。

ステップＳ１３〜Ｓ１６の全てを満足しない場合は、第３走行分類に該当する。この第３走行分類に該当した場合には、ステップＳ２０に進んで、複数のパラメータ群の中から第３パラメータ群を選択する。

ここで、上記ステップＳ１８、Ｓ１９又はＳ２０において選択される、複数のパラメータ群の内容を説明する。ステップＳ１８、Ｓ１９又はＳ２０において個別に選択される、第１〜第３パラメータ群は、それぞれ、「横加速度基準値αｙｓ」、「目標巻取り量Ｘｓ」、「初期目標電流Ｉｏ」、「補正電流ΔＩｏ」のパラメータの集合からなる。これらのパラメータは、予め設定されて制御部８１のメモリに記憶されている。目標巻取り量Ｘｓの値については、シート２０に着座している乗員Ｍｎの姿勢を、ベルト３１の巻き取りによって基準姿勢に戻すのに必要な、巻取り量に設定されている。

詳しく説明すると、各パラメータは次の通りである。
ステップＳ１８（車両前上がり、加速操作時）で選定される第１パラメータ群において
αｙｓ＝α１、Ｘｓ＝Ｘ１、Ｉｏ＝Ｉ１、ΔＩｏ＝ΔＩ１である。
ステップＳ１９（車両前下がり、減速操作時）で選定される第２パラメータ群において
αｙｓ＝α２、Ｘｓ＝Ｘ２、Ｉｏ＝Ｉ２、ΔＩｏ＝ΔＩ２である。
ステップＳ２０（通常時）で選定される第３パラメータ群において
αｙｓ＝α３、Ｘｓ＝Ｘ３、Ｉｏ＝Ｉ３、ΔＩｏ＝ΔＩ３である。

各パラメータの大きさは、次の関係となるように設定されている。
横加速度基準値αｙｓのパラメータは「α１＞α３＞α２」の関係である。
目標巻取り量Ｘｓのパラメータは「Ｘ２＞Ｘ１＞Ｘ３」の関係である。
初期目標電流Ｉｏのパラメータは「Ｉ２＞Ｉ３＞Ｉ１」の関係である。
補正電流ΔＩｏのパラメータは「ΔＩ２＞ΔＩ３＞ΔＩ１」の関係である。

つまり、車両１０の前上がり時や加速操作時においては、横加速度基準値αｙｓを大きい値α１に設定することにより、比較的大きい横加速度が発生したタイミングで、ベルト３１による乗員Ｍｎの姿勢保持制御を行う。
また、車両１０の前上がり時や加速操作時においては、上記ステップＳ１７で、ベルト３１の弛みが予め除かれているので、その後におけるベルト３１の目標巻取り量Ｘｓは、通常時よりも若干大きい値Ｘ１ですむ（Ｘ１＞Ｘ３）。つまり、値Ｘ１は、ベルト張力が通常時と同様になる程度に設定される。
また、この場合においては、初期目標電流Ｉｏを小さい値Ｉ１に設定するとともに、補正電流ΔＩｏを小さい値ΔＩ１に設定することにより、ベルトリール４２によるベルト３１の巻き取り速度を、通常時よりも緩やかにする。

一方、車両１０の前下がり時や減速操作時においては、横加速度基準値αｙｓを小さい値α２に設定することにより、小さい横加速度が発生した早いタイミングで、ベルト３１による乗員Ｍｎの姿勢保持制御を行う。
また、車両１０の前下がり時や減速操作時においては、乗員Ｍｎが前かがみ状態の傾向にあるので、ベルト３１の目標巻取り量Ｘｓを大きい値Ｘ２に設定する。
また、この場合においては、初期目標電流Ｉｏを大きい値Ｉ２に設定するとともに、補正電流ΔＩｏを大きい値ΔＩ２に設定することにより、ベルトリール４２によるベルト３１の巻き取り速度を、通常時よりも高める。

上記ステップＳ１８、Ｓ１９又はＳ２０を実行した後には、ステップＳ２１において、横加速度検知部７４が検知した検知信号、つまり横加速度αｙｒを読み込む。次に、ステップＳ２２において、横加速度αｙｒが所定の横加速度基準値αｙｓを超えたか（αｙｒ＞αｙｓ）否かを判断する。ステップＳ２２において、超えていない（αｙｒ≦αｙｓ）と判断した場合には、この図６に示すサブルーチンを終了して、図５に示すメインルーチンのステップＳ０６に戻る。一方、ステップＳ２２において、超えた（αｙｒ＞αｙｓ）と判断した場合には、ステップＳ２３に進む。ステップＳ２３においては、乗員保持制御を実行する。この処理については、後述するサブルーチン（図８参照）によって実行される。その後、この図６に示すサブルーチンを終了して、図５に示すメインルーチンのステップＳ０６に戻る。

図７は、図６に示されたステップＳ１７（ベルトの弛み取り制御処理）を実行するための、サブルーチンを示している。
図７に示すサブルーチンにおいては、先ず、ステップＳ１０１において、モータ４３に供給する電流Ｉｂの初期値をＩｉｎとする（Ｉｂ＝Ｉｉｎ）。この初期値Ｉｉｎは、上記図６のステップＳ１８、Ｓ１９又はＳ２０において設定された初期目標電流Ｉｏよりも小さい値である。次に、ステップＳ１０２において、モータ４３に対してベルト巻取り動作を行わせるための通電を開始する。

次に、ステップＳ１０３において、ベルトリール４２の回転角に変化があるか否かを判断する。回転角の変化の有無については、図３に示すベルト巻取り位置検知部５４の検知信号に基づいて判断する。乗員Ｍｎとベルト３１との間に隙間が無い（ベルト３１の弛みが無い）場合には、ベルトリール４２によってベルト３１を巻き取ることができない。この結果、ベルトリール４２の回転角に変化が無くなる。ベルトリール４２の回転角に変化が無いと判断した場合には、モータ４３への通電を停止する（ステップＳ１０４）。その後、この図７に示すサブルーチンを終了して、図６に示すサブルーチンのステップＳ１７に戻る。一方、ステップＳ１０３において、ベルトリール４２の回転角に変化があると判断した場合には、ベルト３１の弛みが有るので、次のステップＳ１０５に進む。

ステップＳ１０５においては、ベルトリール４２によって巻き取られるベルト３１の、実際の巻取り速度Ｖｂ（ベルト巻取り速度Ｖｂ）が基準巻取り速度Ｖｓを下回っているか（Ｖｂ＜Ｖｓ）否かを判断する。ベルト巻取り速度Ｖｂについては、例えば回転角変化判断部５８（図３参照）によって得られた、単位時間当たりのベルトリール４２の回転角の変化量（deg./msec）に基づいて求められる。つまり、巻取り速度Ｖｂは、前回変化した時点におけるベルトリール４２の回転角から、今回変化した時点におけるベルトリール４２の回転角までの、単位時間当たりの変化量を計測することによって得ることができる。基準巻取り速度Ｖｓの値は、予め設定されている一定の基準値であり、例えば、ベルト３１が巻き取られていることに、乗員Ｍｎが気づきにくい低速に設定される。

ステップＳ１０５においてベルト巻取り速度Ｖｂが基準巻取り速度Ｖｓに達したか又は越えた（Ｖｂ≧Ｖｓ）と判断した場合には、ステップＳ１０６において電流Ｉｂの値を補正電流ΔＩｉｎだけ減少させた（Ｉｂ＝Ｉｂ−ΔＩｉｎ）後に、ステップＳ１０３に戻る。つまり、ステップＳ１０５において、ベルト巻取り速度Ｖｂが基準巻取り速度Ｖｓを下回るまで（Ｖｂ＜Ｖｓ）、ステップＳ１０３，Ｓ１０５，Ｓ１０６を繰り返す。繰り返される度に、ステップＳ１０６において電流ＩｂがΔＩｉｎずつ減少する（時間が経過するにつれて電流Ｉｂが減少する）ので、最終的には、ステップＳ１０５において「Ｖｂ＜Ｖｓ」の判断になり、次のステップＳ１０７に進む。ここで、補正電流ΔＩｉｎは、上記図６のステップＳ１８、Ｓ１９又はＳ２０において設定された補正電流ΔＩｏよりも小さい値である。

ステップＳ１０７においては、モータ４３に供給された電流Ｉｂが上限基準電流Ｉｓを越えたか（Ｉｂ＞Ｉｓ）否かを判断する。なお、電流Ｉｂの値は、図３に示す電流検知部７５によって検知されている。電流Ｉｂが上限基準電流Ｉｓを越えるまで（Ｉｂ＞Ｉｓ）、ステップＳ１０３，Ｓ１０５，Ｓ１０７を繰り返す。

乗員Ｍｎとベルト３１との間に隙間が無い（ベルト３１の弛みが無い）場合には、ベルトリール４２によってベルト３１を巻き取ることができない。この結果、モータ４３を駆動するための電流Ｉｂは急増する。ステップＳ１０７において、電流Ｉｂが上限基準電流Ｉｓを越えたと判断した場合には、モータ４３への通電を停止する（ステップＳ１０８）。その後、この図７に示すサブルーチンを終了して、図６に示すサブルーチンのステップＳ１７に戻る。

このように、ベルト３１の弛みが無くなると、ベルトリール４２の回転角に変化が無いと判断（ステップＳ１０３）、又は電流Ｉｂが上限基準電流Ｉｓを越えたと判断して（ステップＳ１０７）、モータ４３を停止させる（ステップＳ１０４、Ｓ１０８）。

図８は、図６に示されたステップＳ２３（乗員保持制御処理）を実行するための、サブルーチンを示している。
図８に示すサブルーチンにおいては、先ず、ステップＳ２０１において、モータ４３に供給する電流Ｉｂを初期目標電流Ｉｏの値に設定する（Ｉｂ＝Ｉｏ）。この初期目標電流Ｉｏは、上記図６のステップＳ１８、Ｓ１９又はＳ２０において設定された「Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３」である。次に、ステップＳ２０２において、モータ４３に対してベルト巻取り動作を行わせるための通電を開始した後に、ステップＳ２０３〜Ｓ２０７を実行する。

ステップＳ２０３においては、基準巻取り量Ｘｓに対して、ベルトリール４２によるベルト３１の巻取り量Ｘｒが不一致であるか（Ｘｒ≠Ｘｓ）否かを判断する。
ステップＳ２０４においては、巻取り量Ｘｒと基準巻取り量Ｘｓとの差の絶対値が、基準ずれ量ΔＸよりも大きいか（｜Ｘｒ−Ｘｓ｜＞ΔＸ）否かを判断する。基準ずれ量ΔＸは、予め設定されている一定値である。
ステップＳ２０５においては、巻取り量Ｘｒが基準巻取り量Ｘｓよりも小さいか（Ｘｒ＜Ｘｓ）否かを判断する。

ステップＳ２０３において「Ｘｒ≠Ｘｓ」と判断し、且つステップＳ２０４において「｜Ｘｒ−Ｘｓ｜＞ΔＸ」と判断した場合は、ステップＳ２０５に進む。
次に、ステップＳ２０５において「Ｘｒ＜Ｘｓ」であると判断した場合には、ステップＳ２０６に進む。ステップＳ２０６においては、ベルトリール４２によるベルト巻取り速度を増すために、モータ４３に供給する駆動電流Ｉｂを補正電流ΔＩｏだけ増加させて（Ｉｂ＝Ｉｂ＋ΔＩｏ）、ステップＳ２０８に進む。
一方、ステップＳ２０５において「Ｘｒ≧Ｘｓ」であると判断した場合には、ステップＳ２０７に進む。ステップＳ２０７においては、ベルトリール４２によるベルト巻取り速度を減らすために、モータ４３に供給する駆動電流Ｉｂを補正電流ΔＩｏだけ減少させて（Ｉｂ＝Ｉｂ−ΔＩｏ）、ステップ２０８に進む。

上記ステップＳ２０３において「Ｘｒ＝Ｘｓ」であると判断した場合と、ステップＳ２０４において「｜Ｘｒ−Ｘｓ｜≦ΔＸ」であると判断した場合には、そのままステップＳ２０８に進む。

ステップＳ２０８においては、横加速度検知部７４によって検知された横加速度αｙｒが、所定の横加速度基準値αｙｓを下回っているか（αｙｒ＜αｙｓ）否かを判断する。横加速度αｙｒが横加速度基準値αｙｓに達した又は越えた（αｙｒ≧αｙｓ）と判断した場合には、「αｙｒ＜αｙｓ」となるまで、ステップＳ２０３〜Ｓ２０８を繰り返す。その後、ステップＳ２０８において、横加速度αｙｒが横加速度基準値αｙｓを下回った（αｙｒ＜αｙｓ）場合には、モータ４３への通電を停止する（ステップＳ２０９）。その後、この図８に示すサブルーチンを終了して、図６に示すサブルーチンのステップＳ２３に戻る。

以上の説明から明らかなように、ステップＳ２０３〜Ｓ２０８は、ステップＳ２０８において「αｙｒ＜αｙｓ」と判断されるまで繰り返される。
そして、ステップＳ２０３〜Ｓ２０８が１回繰り返される度に、「Ｘｒ＜Ｘｓ」の場合には（ステップＳ２０５）、電流Ｉｂの値が「Ｉｂ＝Ｉｂ＋ΔＩｏ」となる（ステップＳ２０６）。つまり、モータ４３に供給する電流Ｉｂは、時間の経過に応じて、補正電流ΔＩｏを加えた分ずつ増加する。
一方、ステップＳ２０３〜Ｓ２０８が１回繰り返される度に、「Ｘｒ≧Ｘｓ」の場合には（ステップＳ２０５）、電流Ｉｂの値が「Ｉｂ＝Ｉｂ−ΔＩｏ」となる（ステップＳ２０７）。つまり、モータ４３に供給する電流Ｉｂは、時間の経過に応じて、補正電流ΔＩｏを減らした分ずつ減少する。

以上の説明をまとめると、次の通りである。
本発明の車両用シートベルト巻き取り方法は、第１ステップ、第２ステップ、第３ステップ、第４ステップ及び第５ステップを有している。

第１ステップは、車両１０の前後方向の傾き状態と車速の加速・減速操作の状態との、少なくとも一方を検知する（図６のステップＳ１３〜Ｓ１６）ステップである。

第２ステップは、車両１０の傾き状態と加速・減速操作の状態との、少なくとも一方の状態に応じて（図６のステップＳ１３〜Ｓ１６）、乗員Ｍｎに装着されているベルト３１の弛みを除去するように、ベルト３１をベルトリール４２により巻き取るべくモータ４３を制御する（図６のステップＳ１７）ステップである。

第３ステップは、車両１０の傾き状態と加速・減速操作の状態との、少なくとも一方の状態に応じて、（図６のステップＳ１３〜Ｓ１６）予め設定されている複数の制御パラメータの中から、それぞれ１つを選択する（図６のステップＳ１８〜Ｓ２０）ステップである。

第４ステップは、車両１０に対して車幅方向に発生した横加速度αｙｒを検知する（図６のステップＳ２１）ステップである。

第５ステップは、横加速度αｙｒが選択された横加速度基準値αｙｓを超えた場合に（図６のステップＳ２２）、選択された制御パラメータに従ってモータ４３を制御することにより、乗員Ｍｎに装着されている状態のベルト３１を、ベルトリール４２により巻き取って乗員Ｍｎを保持する（図６のステップＳ２３）ステップである。

本発明の車両用シートベルト装置３０及び車両用シートベルト巻き取り方法によれば、車両１０の前後方向の傾き状態と、加速・減速操作の状態の、少なくとも一方の状態に応じて、必要な場合だけ適宜、モータ４３を駆動制御することができる。モータ４３の駆動によって、ベルトリール４２はベルト３１を巻き取る。ベルト３１は、巻き取られることによって、弛みが除去される（予備拘束）。

その後、さらに、車両１０の前後方向の傾き状態と、加速・減速操作の状態の、少なくとも一方の状態に応じて、複数の制御パラメータ（図６のステップＳ１８〜Ｓ２０参照）の中から、それぞれ１つが選択される。この選択された制御パラメータにおける、横加速度基準値αｙｓを横加速度αｙｒが超えた場合には、選択された制御パラメータに従って、モータ４３が駆動制御される。この結果、ベルト３１は、ベルトリール４２によって更に最適な状態に巻き取られることにより、乗員Ｍｎを保持する（乗員保持）。

このように、「乗員保持」を開始する前に、適宜「予備拘束」を行うことによって、ベルト３１の弛みを除去することができる。このため、乗員Ｍｎのベルト装着状態を最適なものにできる。その後に、横加速度基準値αｙｓを超えた横加速度αｙｒが発生したとき（例えばカーブを旋回するとき）には、ベルト３１によって乗員Ｍｎを、より速やかに且つ確実に保持することができる。しかも、乗員Ｍｎにとって違和感がなく、より安心感が増すので、乗員Ｍｎの快適性を、より高めることができる。

例えば、車両１０が上り坂を走行中や加速走行中の場合には、乗員Ｍｎは重力や加速度の影響を受けて、シートバック２２に押し付けられた姿勢になりやすい。この結果、乗員Ｍｎはシートバック２２によって十分に支えられた状態、つまり、姿勢が保持された状態となる。その分、ベルト３１の弛みは通常時よりも大きくなる。これに対して、「予備拘束」を行い、乗員Ｍｎが気づかない程度の巻取り速度によって、ベルト３１の弛みを除去すれば、乗員Ｍｎにとって違和感がない。この状態において、車両１０が道路のコーナに進入すると、シートバック２２によって姿勢が保持された乗員Ｍｎに、横加速度αｙｒが作用する。このときに、乗員保持を開始する。ベルト３１の弛みが予め除去されているので、「乗員保持」を実行したときにおける、ベルト３１の巻取り量Ｘｒを少なくすることができる。このため、乗員Ｍｎにとって違和感がない。

一方、車両１０が下り坂を走行中や減速走行中の場合には、乗員Ｍｎの姿勢は多少前かがみになりやすい。乗員Ｍｎは、シートバック２２によって十分には支えられていない状態、つまり、姿勢が十分に保持されない状態となる。この場合には、「予備拘束」を行うことなく、横加速度αｙｒが作用した時点に、巻き取り速度を速めて積極的に「乗員保持」を行うようにすればよい。このようにすることで、乗員Ｍｎにとって、より安心感が増す。

さらに、本発明では、制御部８１は、「車両１０が前下がり傾き状態にあるか、減速操作されている状態にある」場合の横加速度基準値α２（図６のステップＳ１９参照）を、「車両１０が前後に傾かない状態で、且つ加速・減速操作がされていない」通常走行状態の場合の横加速度基準値α３（図６のステップＳ２０参照）に比べて、小さい値に設定している（α２＜α３）。そして、制御部８１は、横加速度基準値α２を超えた横加速度αｙｒが発生した場合には、乗員Ｍｎに装着されている状態のベルト３１を、ベルトリール４２によって所定の目標巻取り量Ｘ２だけ巻き取るように、モータ４３を制御する。

上述のように、車両１０が下り坂を走行している場合（車両１０が前下がりに傾いている場合）、又は運転者Ｍｎが減速操作している場合には、通常走行状態の場合に比べて、乗員Ｍｎの姿勢は多少前かがみになりやすい。これに対して、本発明では、比較的小さい横加速度αｙｒが発生した場合であっても、ベルト３１を所定の目標巻取り量Ｘ２だけ巻き取る。このため、例えば、車両１０が低速で走行しながら、小さい半径のカーブを旋回するときであっても、ベルト３１によって乗員Ｍｎを確実に保持することができる。乗員Ｍｎにとって、より安心感が増すので、乗員Ｍｎの快適性を、より高めることができる。

さらに、本発明では、制御部８１は、「車両１０が前上がりに傾いている状態にあるか、加速操作されている状態にある」場合の横加速度基準値α１及び目標巻取り量Ｘ１（図６のステップＳ１８参照）を、通常走行状態の場合の横加速度基準値α３及び目標巻取り量Ｘ３（図６のステップＳ２０参照）に比べて、大きい値に設定している（α１＞α３、Ｘ１＞Ｘ３）。

車両１０が上り坂を走行している場合（車両１０が前上がりに傾いている場合）、又は運転者が加速操作している場合には、通常走行状態の場合に比べて、乗員Ｍｎはシートバック２２に押しつけられた姿勢になりやすい。このため、小さい横加速度αｙｒが発生した場合には、ベルト３１によって乗員Ｍｎを拘束しなくても、乗員Ｍｎはそのままの姿勢を維持しやすい。この点を踏まえて、本発明では、比較的大きい横加速度αｙｒが発生するまで、ベルト３１の巻き取りを開始しないようにした。従って、乗員Ｍｎはベルト３１による拘束感が薄らぐ。さらには、比較的大きい横加速度αｙｒが発生したときに、ベルト３１を大きく巻き取ることによって、ベルト３１の弛みを除去することができる。このため、ベルト３１によって乗員Ｍｎを確実に保持することができる。

さらに、本発明では、制御部８１は、「車両１０が前上がりに傾いている状態にあるか、加速操作されている状態にある」場合には、比較的大きい横加速度αｙｒが発生したときにおいて、モータ４３に供給する電流Ｉｂを、通常走行状態の場合よりも減少させる。このため、ベルトリール４２によるベルト３１の巻取り速度は減少する。ベルト３１の弛みは緩やかに除去される。従って、乗員Ｍｎの快適性を、より一層高めることができる。

さらに、本発明では、制御部８１は、「車両１０が前下がり傾き状態にあるか、減速操作されている状態にある」場合には、小さい横加速度αｙｒが発生したときにおいて、モータ４３に供給する電流Ｉｂを、通常走行状態の場合よりも増大させる。このため、ベルトリール４２によるベルト３１の巻取り速度は増大する。ベルト３１の弛みは速やかに除去される。このため、乗員Ｍｎの快適性を、より高めることができる。

なお、本発明では、シート２０及びシートベルト装置３０は、助手席、後部座席であっても同様の構成とすることができる。
また、制御部８１は、回転方向判断部５６と回転角判断部５７と回転角変化判断部５８の一部又は全部を兼ねる構成であってもよい。

また、シートベルト装置３０は、カーナビゲーション装置を設けた構成であってもよい。その場合には、車両用シートベルト巻き取り方法において、第１ステップでは、カーナビゲーション情報を取得するものを包含する。カーナビゲーション情報を取得することによって、現時点における車両１０の前後方向の傾き状態に関する情報を、リアルタイムに取得することができる。つまり、カーナビゲーション装置を設けることによって、ピッチ角検知部７１と実質的に同様の役割を果たすことができる。本発明においては、ピッチ角検知部７１に、カーナビゲーション装置を包含するものとする。

本発明の車両のシートベルト装置３０及びシートベルト巻き取り方法は、乗用車等の各種車両に搭載するのに好適である。

１０…車両、２０…シート、３０…車両用シートベルト装置、３１…ベルト、４２…ベルトリール、４３…モータ、５４…ベルト巻取り位置検知部、７１…ピッチ角検知部、７２…アクセルセンサ、７３…ブレーキセンサ、７４…横加速度検知部、７６…走行状態検知部、８１…制御部、Ｉｂ…モータに供給する電流、Ｍｎ…乗員、Ｓｃ…車速、ＳＬ…停車基準値、Ｖｂ…ベルト巻取り速度、Ｖｓ…基準巻取り速度、Ｘｒ…ベルト巻取り量、Ｘｓ…目標巻取り量、αｙｒ…横加速度、αｙｓ…横加速度基準値、＋θｒ，−θｒ…ピッチ角、＋θｓ，−θｓ…基準ピッチ角。

Claims (3)

1. 乗員を拘束するためのベルトを巻回するベルトリールと、このベルトリールを駆動するモータと、このモータを制御する制御部と、前記ベルトリールによる前記ベルトの巻き取り位置を検知するベルト巻取り位置検知部とを備えた車両用シートベルト装置において、
   車両の前後方向の傾き状態と車速の加速・減速操作の操作状態の少なくとも一方の状態を検知する走行状態検知部と、前記車両に対して車幅方向に発生した横加速度を検知する横加速度検知部とを備え、
   前記制御部は、
   前記横加速度検知部により検知された前記横加速度が所定の横加速度基準値を超えたと判断した場合に、前記乗員に装着されている状態の前記ベルトを、前記ベルトリールにより所定の目標巻取り量だけ巻き取って前記乗員を保持するように前記モータを制御するための、保持制御を実行するとともに、
   前記走行状態検知部により検知された検知信号に基づいて、前記車両が前下がりに傾いているという条件と、前記減速操作がされているという条件の、少なくとも一方の条件を満足したと判断した場合には、前記車両が前後に傾いておらず且つ加速・減速操作がされていないという通常走行状態の場合に比べて、前記横加速度基準値を小さい値に設定し、
   更に、前記保持制御を実行するときにおいて、前記モータに供給する電流を、前記通常走行状態の場合よりも増大させように制御する構成であることを特徴とした車両用シートベルト装置。
2. 前記制御部は、前記車両が前上がりに傾いているという条件と、前記加速操作がされているという条件の、少なくとも一方の条件を満足したと判断した場合には、前記横加速度基準値及び前記目標巻取り量を、前記通常走行状態の場合よりも大きい値に設定するように制御する構成であることを特徴とした請求項１記載の車両用シートベルト装置。
3. 前記制御部は、前記車両が前上がりに傾いているという条件と、前記加速操作がされているという条件の、少なくとも一方の条件を満足したと判断した場合には、前記保持制御を実行するときにおいて、前記モータに供給する電流を、前記通常走行状態の場合よりも減少させるように制御する構成であることを特徴とした請求項２記載の車両用シートベルト装置。

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