JP2000095064A - 車両用乗員拘束保護装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 乗員を確実に拘束し保護することができる車
両用乗員拘束保護装置を提供する。 【解決手段】 車両の衝突前に衝突不可避であると判別
された場合には、ＭＰＵ１４が直流モータ１０の駆動力
を大きくし、シートベルトを巻き取り、（ステップＳ５
２）、シートベルトの張力を大きくする。さらに、車両
の衝突を検知した場合には、プリテンショナ機構４がガ
ス発生装置２０から発生したガスの力によりシートベル
トを急速に巻き取り（ステップＳ５４）、シートベルト
の張力を大きくする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車等の車両に
装備される車両用乗員拘束保護装置に関し、特に、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を用いた車両用乗員拘束保護装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】シートベルトの巻き取り及び引き出しを
行うリトラクタを備えた車両用乗員拘束保護装置は、従
来より知られている。例えば、特開平９−１３２１１３
号公報に記載されている車両の乗員拘束保護システム
は、自車と物体との間の状況および／または自車の状況
を加味してシートベルトリトラクタを制御するもので、
特に距離センサにより自車の衝突を予知し、衝突不可避
の状態ではシートベルトテンション（シートベルト張
力）を大きくするものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記車
両の乗員拘束保護システムは、距離センサにより自車の
衝突を予知するため、見通しの良い道路環境では信頼性
の高い予知が可能であるが、見通しの悪い道路では正確
な予知ができず、衝突するにもかかわらず、衝突すると
判断しないおそれがあった。

【０００４】この場合、衝突してもシートベルト張力を
上げようとしないため、衝突時にシートベルトを巻き取
らないことになり、乗員を充分に安全に拘束できないお
それがあった。

【０００５】本発明は、上記点に着目してなされたもの
であり、乗員を確実に拘束し保護することができる車両
用乗員拘束保護装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１の車両用乗員拘束保護装置は、シートベル
トの巻き取りを行うためリールシャフトを回転駆動させ
る第１駆動手段及び第２駆動手段と、車両の衝突を予知
する衝突予知手段と、車両の衝突を検知する衝突検知手
段とを備える車両用乗員拘束保護装置において、前記衝
突予知手段により車両の衝突が予知された場合には、前
記第１駆動手段を駆動させ、前記衝突検知手段により車
両の衝突が検知された場合には、前記第２駆動手段を駆
動させることを特徴とする。

【０００７】本発明の構成によれば、衝突予知手段によ
り車両の衝突が予知された場合には、第１駆動手段を駆
動させ、衝突検知手段により車両の衝突が検知された場
合には、第２駆動手段を駆動させるので、車両の衝突前
に第１駆動手段によりシートベルトの弛みを取り去りシ
ートベルトの張力が大きくなり、衝突後にさらに第２駆
動手段により該張力が大きくなる。よって、乗員は確実
に拘束され保護される。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。

【０００９】図１は、本発明の実施の形態に係る車両用
乗員拘束保護装置が備えている電動リトラクタ１００の
構成を示す図である。

【００１０】電動リトラクタ１００はフレーム１を備え
ている。このフレーム１にはシートベルトを巻き取るリ
ールシャフト３が回転自在に設置され、車両に所定の減
速度が作用したとき又はシートベルトが所定の加速度で
引き出されたときにシートベルトの引き出しをロックす
る公知のシートベルトロック機構２が固定されている。

【００１１】次いで、リールシャフト３の中心軸３ａは
プリテンショナ機構４の中心軸及びリールシャフト用プ
ーリ５の中心軸に連結されており、プリテンショナ機構
４には車両の衝突を検知する衝突検知部８が接続されて
いる。

【００１２】図２はプリテンショナ機構４の構成図であ
る。プリテンショナ機構４は、例えば火薬式プリテンシ
ョナであり、ガス発生装置２０から発生したガスを封入
するガス室２１と、リールシャフト３の中心軸３ａに連
結されており、所定数の外歯が外周に形成されているピ
ニオン２３と、この所定数の外歯にかみ合うように一端
に内歯が構成されており、他端でガス室２１に封入され
たガスを密封するラック２２とを備えている。

【００１３】衝突検知部８で自車両の衝突が検知され、
プリテンショナ機構４に起動信号が入力されると、ガス
発生装置２０からガスが発生しガス室２１に封入され
る。このガスはラック２２により密封されているため、
ガス室２１の圧力が上がり、ラック２２が押し下げられ
る。ラック２２が押し下げられると、ラック２２の移動
に連動してピニオン２３が回転し、ピニオン２３と連結
されたリールシャフト３がシートベルトの巻き取り側に
回転する。これにより、車両の衝突時にシートベルトが
急速に巻き取られる。尚、プリテンショナ機構４が作動
しない場合には、リールシャフト３の回転を妨げない構
成になっている。

【００１４】図３は衝突検知部８の構成を示すブロック
図である。

【００１５】衝突検知部８は車両の加速度を検出する加
速度センサ３１を備えている。加速度センサ３１から得
られた加速度信号はバッファアンプ３２により所定レベ
ルに増幅される。増幅された加速度信号には、ハイパス
フィルタ３３により不要な周波数成分を減衰させること
により低速衝突の後半に見られる加速度信号の立ち上が
りによる誤判断の可能性を減少させる。尚、ハイパスフ
ィルタ３３は抵抗及びコンデンサを用いた、いわゆるＣ
Ｒ形のハイパスフィルタである。ハイパスフィルタ３３
の出力信号はまずローパスフィルタ３４により１階積分
されて「速度」の次元に変換され、次いでローパスフィ
ルタ３５によりさらに１階積分されて「変位」の次元と
される。ローパスフィルタ３４，３５は抵抗及びコンデ
ンサを用いて構成され、乗員の変化量の推定演算を行っ
ている。求められた変位相当量は比較器３６において予
め定められたしきい値Ｖrefと比較される。比較の結果
は衝突判定出力Ｖoutとして出力され、この衝突判定出
力Ｖoutはプリテンショナ機構４の起動信号として用い
られる。

【００１６】図１に戻り、リールシャフト用プーリ５は
動力伝達ベルト７を介して直流モータ用プーリ６に連結
している。

【００１７】リールシャフト用プーリ５及び直流モータ
用プーリ６の外周にはそれぞれ所定数の外歯が形成さ
れ、また動力伝達ベルト７の内周にも所定数の内歯が形
成されており、リールシャフト用プーリ５及び直流モー
タ用プーリ６の外歯と動力伝達ベルト７の内歯とは過不
足なくかみ合っている。

【００１８】直流モータ用プーリ６の中心軸は直流モー
タ１０に連結されている。従って、直流モータ１０の回
転は直流モータ用プーリ６を介してリールシャフト３に
伝達される。

【００１９】直流モータ１０は、フレーム１に少なくと
も２点以上で固定されており、また直流モータ駆動部１
１を介してＭＰＵ（Micro Processing Unit）１４に接
続されている。直流モータ駆動部１１はＭＰＵ１４から
のＰＷＭ（パルス幅変調）信号に基づいて直流モータ１
０の回転を制御する。

【００２０】図４は直流モータ駆動部１１の回路図であ
る。図４中の端子Ｐ１及び端子Ｐ２はＭＰＵ１４から出
力されるＰＷＭ（パルス幅変調）信号の入力端子であ
り、端子Ｐ１及び端子Ｐ２には、例えば、２０ｋＨｚの
ＰＷＭ信号が入力される。端子Ｐ３及び端子Ｐ４は電流
検出用の出力端子であり、端子Ｐ５及び端子Ｐ６は電圧
検出用の出力端子であり、端子Ｐ１〜端子Ｐ６はそれぞ
れＭＰＵ１４に接続されている。また、図４中の電圧Ｖ
ｂは直流モータ１０に供給され、図４中の複数のトラン
ジスタ及びＦＥＴ等は、ＭＰＵ１４からのＰＷＭ信号に
より直流モータ１０の回転を正転又は反転駆動させるた
めのものである。

【００２１】図４中の回路Ｃ１は、抵抗ｒ１に流れる電
流から直流モータ１０に流れる電流ｉを検出する電流検
出回路であり、ＰＷＭ信号の影響による電流の変動を取
り除くためのインターフェイス回路（以下、ＩＦとい
う）１及びＩＦ２を備えている。ＭＰＵ１４は、ＩＦ１
及びＩＦ２からそれぞれ電圧信号を受信し、この電圧信
号に基づいて直流モータ１０に流れる電流ｉを検出す
る。

【００２２】回路Ｃ２は直流モータ１０にかかる端子間
電圧を測定する電圧測定回路であり、ＰＷＭ信号の影響
による端子間電圧の変動を取り除くため、ＩＦ３及びＩ
Ｆ４を備えている。ＭＰＵ１４は、ＩＦ３及びＩＦ４か
らそれぞれ電圧信号を受信し、この電圧信号に基づいて
直流モータ１０にかかる端子間電圧を測定する。

【００２３】ＩＦ１〜ＩＦ４は、例えば抵抗ｒ２、抵抗
ｒ２より小さい抵抗値の抵抗ｒ３及びコンデンサｃ３か
らなるローパスフィルタ構成となっており、カットオフ
周波数を、例えば、２０Ｈｚに設定している。これによ
り、電流検出回路Ｃ１及び電圧測定回路Ｃ２でＭＰＵ１
４に出力されるＰＷＭ信号の影響は、−６０ｄＢに低減
され、本来電流検出回路Ｃ１で検出しようとしている電
流や電圧測定回路Ｃ２で測定しようとしている端子間電
圧にほとんど影響を与えなくなる。

【００２４】図１に戻り、ＭＰＵ１４は、時間を計測す
るタイマ１５を備え、シートベルトのタングがバックル
に装着されたか否かを検出する及びシートベルトのタン
グがバックルから解除されたか否かを検出するバックル
接続有無検出部１３と、自車両の衝突を予知する衝突予
知部１６とにそれぞれ接続されている。

【００２５】ＭＰＵ１４は直流モータ１０の端子間電圧
の極性によりシートベルトが引き出されたか否かを判断
し、直流モータ１０に流れる電流ｉからシートベルトの
巻き取りが終了したか否かを判断する。

【００２６】尚、ＭＰＵ１４は、シートベルトを装着す
るときに乗員によるシートベルトの引き出しを検知する
と、シートベルトを引き出しやすいように直流モータ１
０を制御するシートベルト装着補助制御と、シートベル
トのタングをバックルに装着した後にシートベルトを巻
き取り、乗員の体にシートベルトがフィットし、シート
ベルトの巻き取りが限界に到達した後に、乗員に所定の
弛みを与えるように直流モータ１０を制御するシートベ
ルト圧迫除去制御と、シートベルトの装着後に乗員が移
動しようとしてシートベルトを引き出そうとしたとき
に、シートベルトを引き出しやすくするように直流モー
タ１０を制御する移動制御と、シートベルトを引き出し
たが装着しない場合又はシートベルトのタングをバック
ルから解除した場合にシートベルトを格納するように直
流モータ１０を制御する格納制御とを実行する。

【００２７】次に、バックル接続有無検出部１３はシー
トベルトのタングがバックルに装着されたか否かを検出
し又はシートベルトのタングがバックルから解除された
か否かを検出し、それに対応した制御信号をＭＰＵ１４
に出力する。

【００２８】衝突予知部１６は自車両と自車両の前方の
物体との間の距離を測定する距離センサ１７、ステアリ
ングの操舵角を検出する操舵角センサ１８、及び距離セ
ンサ１７と操舵角センサ１８とを制御するＭＰＵ１９を
備えている。

【００２９】距離センサ１７は自車両と自車両の前方の
物体との間の距離の測定結果を示す制御信号をＭＰＵ１
９に出力する。ＭＰＵ１９は、下記の式（１）から求ま
る安全車間距離dsを計算し、この安全車間距離dsが距離
センサ１７から出力された値よりも大きいときには、衝
突危険警報を示す制御信号をＭＰＵ１４に出力する。こ
の時、ＭＰＵ１４は、シートベルトの引き出し及び巻き
取りを交互に繰り返す衝突危険警報制御を行う。これに
より、乗員は衝突危険の状況にあることを認識すること
ができる。さらに、ＭＰＵ１９は、下記の式（２）から
求まる衝突不可避距離ddを計算し、この衝突不可避距離
ddが距離センサ１７から出力された値よりも大きいとき
には、衝突不可避を示す制御信号をＭＰＵ１４に出力す
る。この時、ＭＰＵ１４は、距離センサ１７から出力さ
れた値に応じてシートベルトの巻き取り力を変更して、
シートベルトの巻き取りを行う衝突不可避制御を行う。
これにより、乗員は衝突時に適切に保護される。

【００３０】 ds＝Vr×(td＋β) ……（１） dd＝Vr×td ……（２） ds：安全車間距離（単位：ｍ） dd：衝突不可避距離（単位：ｍ） Vr：相対速度（単位：ｍ／ｓ） td：運転者の応答遅れ（例０．５〜２秒） β：車両の制動特性から決まる値（例０．５〜２秒） また、操舵角センサ１８はステアリングの操舵角に対応
した制御信号をＭＰＵ１９に出力し、ＭＰＵ１９は、規
定時間（例えば２秒）内の操舵角の変化量の最大値が規
定値（例えば８度）以内である場合に、居眠りの兆候が
あると判断して居眠り警報を示す制御信号をＭＰＵ１４
に出力する。この時、ＭＰＵ１４は、シートベルトの引
き出し及び巻き取りを交互に繰り返す居眠り運転防止制
御を行う。これにより、乗員は居眠り運転の状況にある
ことを認識することができる。

【００３１】図５は車両の衝突前後に電動リトラクタ１
００で行われる制御を示すフローチャートである。

【００３２】まず、車両の衝突前に衝突予知部１１のＭ
ＰＵ１９が衝突不可避であるか否かを判別し（ステップ
Ｓ５１）、衝突不可避でない場合には、後述するステッ
プＳ５３に進む一方、衝突不可避である場合には、ＭＰ
Ｕ１９よりＭＰＵ１４へ衝突不可避を示す制御信号が送
られて、ＭＰＵ１４が直流モータ１０の駆動力を大きく
し、シートベルトを巻き取る（ステップＳ５２）。これ
により、シートベルトの張力は大きくなる。ここで、直
流モータ１０の駆動力を大きくするのは、直流モータ駆
動部１１に入力するＰＷＭ信号のデューティー比を変更
することにより行う。

【００３３】次に、衝突検知部８が車両の衝突を検知し
たか否かを判別し（ステップＳ５３）、車両の衝突を検
知していない場合には、ステップＳ５１に戻る一方、車
両の衝突を検知した場合には、衝突検知部８からプリテ
ンショナ機構４に起動信号が入力され、プリテンショナ
機構４がガス発生装置２０から発生したガスの力により
シートベルトを急速に巻き取り（ステップＳ５４）、本
制御が終了する。ステップＳ５４のシートベルトの巻き
取りによっても、シートベルトの張力は大きくなる。

【００３４】上述したように、本実施の形態によれば、
車両の衝突前に衝突不可避であると判別された場合に
は、ＭＰＵ１４が直流モータ１０の駆動力を大きくし、
シートベルトを巻き取り（ステップＳ５２）、シートベ
ルトの張力を大きくする。さらに、車両の衝突を検知し
た場合には、プリテンショナ機構４がガス発生装置２０
から発生したガスの力によりシートベルトを急速に巻き
取り（ステップＳ５４）、シートベルトの張力を大きく
するので、衝突前にシートベルトの弛みを取り去りシー
トベルトの張力を大きくし、衝突後にさらに該張力を大
きくするので、乗員は確実に拘束され保護される。

【００３５】また、例えば、現実に衝突不可避であるに
も拘わらず、衝突予知部１１で衝突不可避でないと予知
された場合には、衝突直後にプリテンショナ機構４によ
るシートベルトの巻き取りによりシートベルトの張力を
大きくするので、乗員を確実に拘束し保護することがで
きる。

【００３６】また、例えば、自車両の衝突部位等により
正常なタイミングでプリテンショナ機構４によるシート
ベルトの巻き取りが行われない場合でも、予め車両の衝
突前に、ＭＰＵ１４が直流モータ１０の駆動力を大きく
し、シートベルトを巻き取り（ステップＳ５２）、シー
トベルトの張力を大きくするので、乗員を確実に拘束し
保護することができる。従って、衝突のみを検知して、
乗員を拘束し保護するものに比べて、より乗員を適切に
拘束し保護することができる。

【００３７】尚、本実施の形態では、直流モータ１０の
駆動力及びプリテンショナ機構４によるシートベルトの
巻き取りが行われたが、プリテンショナ機構４を別途直
流モータに置き換えて、衝突前に直流モータ１０を駆動
させ、衝突直後に置き換えられた直流モータを駆動させ
るように構成しても、本発明と同様の効果を奏すること
ができる。

【００３８】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、請求項１の
車両用乗員拘束保護装置によれば、衝突予知手段により
車両の衝突が予知された場合には、第１駆動手段を駆動
させ、衝突検知手段により車両の衝突が検知された場合
には、第２駆動手段を駆動させるので、車両の衝突前に
第１駆動手段によりシートベルトの弛みを取り去りシー
トベルトの張力が大きくなり、衝突後にさらに第２駆動
手段により該張力が大きくなる。よって、乗員は確実に
拘束され保護される。

【００３９】例えば、現実に衝突不可避であるにも拘わ
らず、衝突予知手段で衝突不可避でないと予知された場
合にも、衝突直後に第２駆動手段が駆動するので、乗員
を確実に拘束し保護することができる。

【００４０】また、例えば、正常なタイミングで衝突直
後に第２駆動手段が駆動しなくても、予め衝突前に第１
駆動手段が駆動するので、乗員を確実に拘束し保護する
ことができる。従って、衝突のみを検知して、乗員を拘
束し保護するものに比べて、より乗員を適切に拘束し保
護することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る車両用乗員拘束保護
装置が備えている電動リトラクタ１００の構成を示す図
である。

【図２】プリテンショナ機構４の構成図である。

【図３】衝突検知部８の構成を示すブロック図である。

【図４】直流モータ駆動部１１の回路図である。

【図５】車両の衝突前後に電動リトラクタ１００で行わ
れる制御を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１ フレーム ２ シートベルトロック機構 ３ リールシャフト ４ プリテンショナ機構（第２駆動手段） ５ リールシャフト用プーリ ６ 直流モータ用プーリ ７ 動力伝達ベルト ８ 衝突検知部（衝突検知手段） １０ 直流モータ（第１駆動手段） １１ 直流モータ駆動部 １３ 衝突予知部（衝突予知手段） １４ ＭＰＵ １００ 電動リトラクタ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シートベルトの巻き取りを行うためリー
   ルシャフトを回転駆動させる第１駆動手段及び第２駆動
   手段と、車両の衝突を予知する衝突予知手段と、車両の
   衝突を検知する衝突検知手段とを備える車両用乗員拘束
   保護装置において、 前記衝突予知手段により車両の衝突が予知された場合に
   は、前記第１駆動手段を駆動させ、前記衝突検知手段に
   より車両の衝突が検知された場合には、前記第２駆動手
   段を駆動させることを特徴とする車両用乗員拘束保護装
   置。