JP5643178B2 - シートベルトの制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、モータを用いてウェビングを巻き取るシートベルトの制御装置に関する。

従来のこの種のシートベルトの制御装置として、例えば特許文献１に開示されたものが知られている。シートベルトは、ウェビングを押圧するためのロッドと、ロッドを駆動するためのモータと、モータの回転をロッドの直進運動に変換するための変換機構を有している。この制御装置では、車両の衝突時に、モータを作動させ、変換機構によってロッドをウェビングに向かって移動させ、ロッドと受け部の間にウェビングを挟み付け、ロックすることによって、乗員の前方への移動を抑制する。また、そのときのモータの駆動力は、衝突時に検出された加速度と、衝突前に検出・記憶された乗員の重量およびシートのスライド位置とに応じて設定され、それにより、乗員の移動の抑制を適切に行うようにしている。

特開２００５−１７８５１４号公報

上述したように、この従来の制御装置では、衝突時に検出された加速度と、衝突前に検出された乗員の重量およびシートのスライド位置とに応じて、衝突時にウェビングを保持するのに必要なモータの駆動力を設定する。しかし、衝突時にウェビングに作用する引張力は、衝突時における乗員の実際の状況に応じて変化し、それに伴い、必要なモータの駆動力も変化する。例えば、衝突に対して乗員が腕や脚を突っ張って身構えた場合には、衝撃が乗員によって吸収される度合が高くなり、ウェビングの引張力がより小さくなるので、必要なモータの駆動力はより小さくなる。これに対し、乗員が身構えていない場合には、衝撃があまり吸収されず、ウェビングの引張力がより大きくなるので、必要なモータの駆動力はより大きくなる。

したがって、従来の制御装置のようにモータの駆動力を設定しても、その設定を適切に行えないおそれがある。例えば、モータの駆動力が不足した場合には、ウェビングの引出量が多くなるので、乗員の移動を適切に抑制できない。また、モータの駆動力が過大な場合には、ウェビングが急激にロックされるような違和感を乗員に与えてしまう。

本発明は、以上のような課題を解決するためになされたものであり、車両の挙動が不安定状態にあるときに、乗員に違和感を与えることなく、乗員の姿勢を適切に保持することができるシートベルトの制御装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、請求項１に係る発明は、電流が供給されることにより作動し、リール８を回転させることによってリール８にウェビング５を巻き取るためのモータ９を有するシートベルトの制御装置１であって、シート（実施形態における（以下、本項において同じ）運転席ＳＥ）に作用する乗員（運転者ＤＲ）の重量（シート荷重ＷＰ）を検出する重量検出手段（ウエイトセンサ２２）と、車両Ｖの挙動が不安定状態にあるか否かを判定する挙動判定手段（ＥＣＵ２、図３のステップ３）と、車両Ｖの挙動が不安定状態にあると判定されたときに、モータ９に電流を供給し、ウェビング５をリール８に巻き取ることによって、乗員の姿勢を保持する姿勢保持制御を実行する制御手段（ＥＣＵ２、図３のステップ５）と、姿勢保持制御中に検出された乗員の重量（制御中シート荷重ＷＣＯＮ）に基づいて、モータ９に供給する電流（供給電流ＥＣＭ）を設定する供給電流設定手段（ＥＣＵ２、図３のステップ１０〜１２）と、を備え、供給電流設定手段は、姿勢保持制御中に検出された乗員の重量が、姿勢保持制御中でないときに検出された乗員の重量（基準荷重ＷＳＴＮ）に対して小さいほど、モータ９に供給する電流をより大きな値に設定する（図３のステップ１０〜１２）ことを特徴とする。

このシートベルトの制御装置によれば、車両の挙動が不安定状態にあると判定されたときに、モータに電流を供給することによって、リールにウェビングを巻き取る姿勢保持制御を実行する。この姿勢保持制御により、巻き取られたウェビングの張力が乗員に作用することによって、乗員の身体がシート側に引き戻され、乗員の姿勢が保持される。

また、車両の挙動が不安定になり、乗員の姿勢が崩れると、それに伴い、シートに作用する乗員の重量（以下「シート荷重」という）が減少する。例えば、車両の減速時や旋回時などに乗員の上体が前方や左右に傾くと、乗員の脚部で支持する重量が増加することによって、シート荷重が減少し、乗員の上体の傾きが大きいほど、シート荷重の減少度合はより大きくなる。このように、シート荷重は乗員の姿勢の崩れ度合を良好に表す。したがって、姿勢保持制御中に検出された乗員の重量に基づいて、モータに供給する電流を設定することによって、ウェビングの張力を、乗員の姿勢の崩れ度合に応じて過不足なく制御することができる。それにより、ウェビングの張力の不足により乗員の身体がシート側に引き戻されないことや、ウェビングの過大な張力により乗員に不快感を与えることがなくなり、したがって、車両の挙動が不安定状態にあるときに、乗員に違和感を与えることなく、乗員の姿勢を適切に保持することができる。

前述したように、シート荷重は乗員の姿勢の崩れ度合を良好に表す。この構成によれば、モータに供給する電流を、姿勢保持制御中に検出された乗員の重量が、姿勢保持制御中でないときに検出された乗員の重量に対して小さいほど、より大きな値に設定する。したがって、車両の挙動が安定状態にあるときを基準として、乗員の姿勢の崩れ度合が高いと推定されるほど、ウェビングの張力を大きくすることによって、乗員の身体をより強く引き戻すことができ、姿勢保持制御をより適切に行うことができる。

本実施形態によるシートベルトの制御装置を、車両の運転席や運転者とともに概略的に示す側面図である。 シートベルトやＥＣＵを概略的に示す図である。 ＥＣＵによって実行される、運転者の姿勢保持制御処理を示すフローチャートである。

以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。図１に示すシートベルト３は、いわゆる３点式のものであり、運転者ＤＲを運転席ＳＥに拘束するためのウェビング５と、ウェビング５を巻き取るためのリトラクタ６を有している。リトラクタ６は、車両Ｖの右側のセンタピラーＣＰの下部に取り付けられている。ウェビング５は、リトラクタ６から上方に延びるとともに、センタピラーＣＰの上部に取り付けられたスルーアンカＴＡに通されており、ウェビング５の先端部は、センタピラーＣＰの下部に、アウタアンカ（図示せず）を介して固定されている。ウェビング５は、運転者ＤＲに掛かっていない非装着状態では、センタピラーＣＰに沿って、上下方向に延びている。

また、ウェビング５には、スルーアンカＴＡとアウタアンカの間に、タングプレートＴＰが設けられている。このタングプレートＴＰは、ウェビング５の長さ方向にスライド自在であるとともに、バックルＢＵに着脱可能になっている。バックルＢＵは、車両ＶのフロントフロアＦＦに固定されており、運転席ＳＥ付近の助手席寄りに配置されている。以上の構成のシートベルト３では、運転席ＳＥに着座した運転者ＤＲが、ウェビング５をリトラクタ６から引き出し、タングプレートＴＰをバックルＢＵに係合させることによって、ウェビング５が運転者ＤＲに掛けられる。この装着状態では、運転者ＤＲは、ウェビング５によって運転席ＳＥに拘束される。

図２に示すように、リトラクタ６は、センタピラーＣＰに固定されたフレーム７と、ウェビング５が巻き回されたリール８と、リール８を回転駆動するためのモータ９などで構成されている。リール８は、フレーム７に回転自在に支持されており、復帰ばね（図示せず）によって、ウェビング５を巻き取る方向（以下「巻取方向」という）に付勢されている。この復帰ばねによる付勢によって、ウェビング５は、シートベルト３の装着の解除後に、リール８に巻き取られ、センタピラーＣＰ内に収納される。

また、リール８の軸部８ａは、動力伝達機構１０を介してモータ９の出力軸９ａに連結されている。モータ９は、例えばＤＣモータで構成されており、供給された電流を動力に変換して出力軸９ａから出力するものであり、動力伝達機構１０とともに、車両Ｖの衝突時にウェビング５を巻き取るための電動式プリテンショナを構成している。

さらに、動力伝達機構１０は、機械式のクラッチや遊星歯車装置（いずれも図示せず）などで構成されている。モータ９が正転したときには、このクラッチによって、モータ９の出力軸９ａがリール８の軸部８ａに接続されるとともに、遊星歯車装置によって、モータ９の動力が減速した状態でリール８に伝達される。これにより、リール８は巻取方向に回転駆動される。一方、モータ９が逆転したときには、クラッチによって、出力軸９ａと軸部８ａの間が遮断される。

以上の構成のシートベルト３では、車両Ｖの衝突時には、ＥＣＵ２による制御によって、モータ９が正転することにより、モータ９とリール８の間がクラッチで接続されるとともに、リール８が巻取方向に回転駆動される。これにより、車両Ｖの衝突時、運転者ＤＲが前方に移動し、ウェビング５が引き出されるのに対し、モータ９の動力がウェビング５に負荷（制動力）として作用することにより、衝突時の衝撃がウェビング５によって吸収される。また、後述するように、モータ９は、車両Ｖの挙動が不安定状態にあるときに、運転者ＤＲの姿勢を保持すべく、ウェビング５を巻き取るために、正転方向に駆動される。

また、リトラクタ６には、回転角センサ２１が設けられている。回転角センサ２１は、円周方向に沿って等間隔に複数の磁極が形成され、リール８と一体に回転する磁性円板（図示せず）と、磁性円板の外周縁部の付近に配置された一対のホール素子（図示せず）とを有しており、リール８の回転に伴い、所定の角度ごとに、パルス信号をＥＣＵ２に出力する。

また、運転席ＳＥの座面には、ウエイトセンサ２２が埋め込まれている。ウエイトセンサ２２は、歪みゲージなどで構成されており、運転席ＳＥの座面に作用する運転者ＤＲの重量（以下「シート荷重」という）ＷＰを検出し、その検出信号をＥＣＵ２に出力する。

また、ＥＣＵ２には、前後加速度センサ２３から、車両Ｖの前後方向の加速度Ｇｘを表す検出信号が、横加速度センサ２４から、車両Ｖの左右方向の加速度Ｇｙを表す検出信号が、それぞれ出力される。

ＥＣＵ２は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭおよびＩ／Ｏインターフェース（いずれも図示せず）などから成るマイクロコンピュータで構成されている。ＥＣＵ２は、上述した各種のセンサ２１〜２４の検出信号に応じ、ＲＯＭに記憶された制御プログラムなどに基づいて、各種の演算処理を実行する。なお、本実施形態では、ＥＣＵ２は、挙動判定手段、制御手段および供給電流設定手段に相当する。

次に、図３を参照しながら、ＥＣＵ２で実行される運転者ＤＲの姿勢保持制御処理について説明する。この制御処理は、車両Ｖの減速時や旋回時などに、ウェビング５を巻き取ることによって、前方や左右に傾いた運転者ＤＲの上体を運転席ＳＥ側に引き戻し、運転者ＤＲの姿勢を保持するものである。本処理は、所定時間ごとに実行される。

本処理ではまず、ステップ１（「Ｓ１」と図示。以下同じ）において、姿勢保持制御フラグＦ＿ＣＯＮが「１」であるか否かを判別する。この答がＮＯのときには、ステップ２において、検出された車両Ｖの前後方向および左右方向の加速度Ｇｘ，Ｇｙを用い、次式（１）によって両加速度Ｇｘ，Ｇｙを合成し、車両加速度ＧＲＥＳを算出する。

次に、ステップ３において、車両加速度ＧＲＥＳが所定の第１所定値ＧＲＥＦＨ（例えば０．３５Ｇ）よりも大きいか否かを判別する。この答がＮＯで、ＧＲＥＳ≦ＧＲＥＦＨのときには、車両Ｖの挙動が安定状態にあると判定し、ステップ４において、そのときに検出されたシート荷重ＷＰを基準荷重ＷＳＴＮとして設定し、本処理を終了する。

一方、上記ステップ３の答がＹＥＳで、ＧＲＥＳ＞ＧＲＥＦＨのときには、車両Ｖの挙動が不安定状態にあると判定し、姿勢保持制御を開始するために、姿勢保持制御フラグＦ＿ＣＯＮを「１」にセットし（ステップ５）、ステップ６に進む。

一方、前記ステップ１の答がＹＥＳで、姿勢保持制御の実行中のときには、上記ステップ３および５をスキップし、ステップ６に進む。

このステップ６では、そのときのシート荷重ＷＰを制御中シート荷重ＷＣＯＮとして設定し、ステップ７において、制御中シート荷重ＷＣＯＮと基準荷重ＷＳＴＮとの比（＝ＷＣＯＮ／ＷＳＴＮ）を、シート荷重比ＲＣＯＮとして算出する。

次に、ステップ８において、算出されたシート荷重比ＲＣＯＮが、値１．０よりも小さな所定の第１しきい値ＲＲＥＦＨ（例えば０．８）よりも大きいか否かを判別する。この答がＹＥＳで、ＲＣＯＮ＞ＲＲＥＦＨのときには、制御中シート荷重ＷＣＯＮが基準荷重ＷＳＴＮに対してあまり小さくないため、運転者ＤＲの姿勢の崩れ度合が低い第１姿勢状態にあると判定する。

そして、ステップ１０において、第１姿勢状態用の所定の第１基本電流値ＫＬ（例えば１．０Ａ）に回転角センサ２１からの出力パルス数ΔＮを乗算することによって、モータ９に供給する供給電流ＥＣＭを算出する。この出力パルス数ΔＮは、前回から今回までの処理サイクルにおいて回転角センサ２１から出力されたパルス信号の数であり、この処理サイクルにおけるウェビング５の引出量を表す。

一方、上記ステップ８の答がＮＯのときには、ステップ９において、シート荷重比ＲＣＯＮが、第１しきい値ＲＲＥＦＨよりも小さな所定の第２しきい値ＲＲＥＦＬ（例えば０．６）よりも小さいか否かを判別する。この答がＹＥＳで、ＲＣＯＮ＜ＲＲＥＦＬのときには、制御中シート荷重ＷＣＯＮが基準荷重ＷＳＴＮに対してかなり小さいため、運転者ＤＲの姿勢の崩れ度合が高い第３姿勢状態にあると判定する。そして、ステップ１２において、第１基本電流値ＫＬよりも大きな第３姿勢状態用の所定の第３基本電流値ＫＨ（例えば３．０Ａ）に、出力パルス数ΔＮを乗算することによって、モータ９への供給電流ＥＣＭを算出する。

一方、上記ステップ９の答がＮＯで、ＲＲＥＦＬ≦ＲＣＯＮ≦ＲＲＥＦＨのときには、運転者ＤＲの姿勢の崩れ度合が中程度である第２姿勢状態にあると判定する。そして、ステップ１１において、第１基本電流値ＫＬと第３基本電流値ＫＨの間の第２姿勢状態用の所定の第２基本電流値ＫＭ（例えば２．０Ａ）に、出力パルス数ΔＮを乗算することによって、モータ９への供給電流ＥＣＭを算出する。

ステップ１０、１１または１２に続くステップ１３では、車両加速度ＧＲＥＳが前記ステップ３で用いた第１所定値ＧＲＥＦＨよりも小さな所定の第２所定値ＧＲＥＦＬ（例えば０．２５Ｇ）よりも小さいか否かを判別する。この答がＮＯのときには、車両Ｖの挙動がまだ不安定状態にあると判定し、姿勢保持制御を継続する。

一方、上記ステップ１３の答がＹＥＳのときには、車両Ｖの挙動が安定状態に復帰したと判定して、姿勢保持制御を終了するものとし、姿勢保持制御フラグＦ＿ＣＯＮを「０」にリセットした（ステップ１４）後、本処理を終了する。

以上のように、本実施形態によれば、車両加速度ＧＲＥＳが第１所定値ＧＲＥＦＨよりも大きいときに、リール８にウェビング５を巻き取る姿勢保持制御を実行する（図３のステップ３）。これにより、車両Ｖの挙動が不安定状態にあるときに、前方や左右に傾いた運転者ＤＲの上体を、ウェビング５の張力で運転席ＳＥ側に引き戻すことによって、運転者ＤＲの姿勢を保持することができる。

また、姿勢保持制御中に検出された制御中シート荷重ＷＣＯＮに応じ、シート荷重比ＲＣＯＮが小さいほど、基本電流値（第１〜第３基本電流値ＫＬ，ＫＭ，ＫＨ）をより大きな値に設定することによって、モータ９への供給電流ＥＣＭをより大きな値に設定する（図３のステップ６〜１２）。これにより、ウェビング５の張力を、運転者ＤＲの姿勢の実際の崩れ度合に応じて過不足なく制御することができる。それにより、車両Ｖの挙動が不安定状態にあるときに、ウェビング５の張力の不足による運転者ＤＲの姿勢の修正不足や、ウェビング５の過大な張力による違和感が生じることなく、運転者ＤＲの姿勢を適切に保持することができる。

また、上記のシート荷重比ＲＣＯＮは、制御中シート荷重ＷＣＯＮと姿勢保持制御中でないときに検出された基準荷重ＷＳＴＮの比であるので、基準荷重ＷＳＴＮを基準として、運転者ＤＲの姿勢の崩れ度合が高いと推定されるほど、運転者ＤＲの上体をより強く引き戻すことができ、姿勢保持制御をより適切に行うことができる。

また、モータ９への供給電流ＥＣＭを、出力パルス数ΔＮに比例するように算出するので、ウェビング５の張力を、ウェビング５の実際の引出量が多いほど、より大きくすることができ、姿勢保持制御をさらに適切に行うことができる。

なお、本発明は、説明した実施形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。例えば、実施形態では、モータ９への供給電流ＥＣＭの設定を、制御中シート荷重ＷＣＯＮと基準荷重ＷＳＴＮとの比であるシート荷重比ＲＣＯＮに応じて行っているが、これに限らず、例えば、基準荷重ＷＳＴＮと制御中シート荷重ＷＣＯＮとの差（＝ＷＳＴＮ−ＷＣＯＮ）に応じて行ってもよい。その場合には、供給電流ＥＣＭは、この差が大きいほど、より大きな値に設定される。

また、実施形態では、基準荷重ＷＳＴＮとして、姿勢保持制御の開始直前のシート荷重ＷＰを用いているが、これに限らず、例えば、車両Ｖが停止状態（Ｇｘ＝Ｇｙ＝０）にあるときのシート荷重ＷＰを用いてもよい。

また、実施形態では、車両Ｖの挙動が不安定状態にあるか否かの判別を、車両Ｖの車両加速度ＧＲＥＳに基づいて行っているが、これに限らず、例えば、検出された車両Ｖのヨーレートに基づいて行ってもよい。

また、実施形態は、車両の運転席用のシートベルトの例であるが、本発明を、助手席用や後部座席用のシートベルトに適用してもよいことはもちろんである。また、本発明を、船舶や航空機などのシートベルトに適用してもよく、遊園地の遊戯設備のシートベルトに適用してもよい。その他、本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜、変更することが可能である。

Ｖ 車両
ＤＲ 運転者（乗員）
１ 制御装置
２ ＥＣＵ（挙動判定手段、制御手段、供給電流設定手段）
３ シートベルト
５ ウェビング
８ リール
９ モータ
２２ ウエイトセンサ（重量検出手段）
ＷＰ シート荷重（シートに作用する乗員の重量）
ＷＣＯＮ 制御中シート荷重（姿勢保持制御中に検出された乗員の重量）
ＷＳＴＮ 基準荷重（姿勢保持制御中でないときに検出された乗員の重量）
ＥＣＭ 供給電流（モータに供給する電流）

Claims (1)

1. 電流が供給されることにより作動し、リールを回転させることによって当該リールにウェビングを巻き取るためのモータを有するシートベルトの制御装置であって、
   シートに作用する乗員の重量を検出する重量検出手段と、
   車両の挙動が不安定状態にあるか否かを判定する挙動判定手段と、
   前記車両の挙動が不安定状態にあると判定されたときに、前記モータに電流を供給し、前記ウェビングを前記リールに巻き取ることによって、乗員の姿勢を保持する姿勢保持制御を実行する制御手段と、
   前記姿勢保持制御中に検出された乗員の重量に基づいて、前記モータに供給する電流を設定する供給電流設定手段と、を備え、
   前記供給電流設定手段は、前記姿勢保持制御中に検出された乗員の重量が、前記姿勢保持制御中でないときに検出された乗員の重量に対して小さいほど、前記モータに供給する電流をより大きな値に設定することを特徴とするシートベルトの制御装置。

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