JP2004149058A - 車両用シートベルト装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】乗員を適切に拘束し、且つ乗員に与える不快感の軽減を図ることが可能な車両用シートベルト装置を提供する。
【解決手段】第１プリテンショナー１６が、シートＳに着座した乗員Ｈを拘束するウェビング１１を巻取ることで、ウェビング１１に張力を付与し、第１コントローラ３０が、車両の緊急制動を検知したときに、第１プリテンショナー１６の巻取制御を行う構成としてあり、この第１コントローラ３０は、第１プリテンショナー１６の巻取制御を行う場合、第１プリテンショナー１６がウェビング１１を巻取るタイミングをブレーキ操作に基づいて制御し、第１プリテンショナー１６がウェビング１１に付与する張力を車両の減速度に基づいて制御する。
【選択図】 図１
【解決手段】第１プリテンショナー１６が、シートＳに着座した乗員Ｈを拘束するウェビング１１を巻取ることで、ウェビング１１に張力を付与し、第１コントローラ３０が、車両の緊急制動を検知したときに、第１プリテンショナー１６の巻取制御を行う構成としてあり、この第１コントローラ３０は、第１プリテンショナー１６の巻取制御を行う場合、第１プリテンショナー１６がウェビング１１を巻取るタイミングをブレーキ操作に基づいて制御し、第１プリテンショナー１６がウェビング１１に付与する張力を車両の減速度に基づいて制御する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用シートベルト装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の車両用シートベルト装置としては、例えば、緊急制動の発生が検知された段階で、モータによりウェビング（シートベルト）を巻取って乗員を拘束することで、通常拘束時のウェビングによる拘束力を小さくできるようにしたものがある。（例えば特許文献１参照）
また、従来の車両用シートベルト装置としては、例えば、緊急制動を検知し、緊急度が高いと判断された場合に乗員を強固に拘束し、緊急度が低いと判断された場合に緊急度が高いときよりも小さな張力で乗員を拘束するものも知られている。（例えば特許文献２参照）
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−２４５０号公報（第６頁、図１）
【０００４】
【特許文献２】
特開２０００−１７７５３５号公報（第１４頁、図１０，１１）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、かかる従来の車両用シートベルト装置では、緊急制動時においては、乗員の前方への移動量に違いが生じる可能性があり、ウェビングに付与すべき適切な張力が異なってくると、ウェビングに不必要な張力を付与する可能性があり、その場合には乗員に不要な拘束感を与えてしまうこととなってしまう。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明では、車両の乗員を保護するシートベルト装置において、シートに着座した乗員を拘束するウェビングと、前記ウェビングを巻取ることで、前記ウェビングに張力を付与するプリテンショナーと、前記車両の減速度を検出する減速度センサと、前記減速度センサにより検出された減速度に基づいて前記車両の緊急制動を検知すると共に、緊急制動を検知したときに前記プリテンショナーの巻取制御を行うコントローラと、を備え、前記コントローラは、前記プリテンショナーの巻取制御を行う場合、前記プリテンショナーが前記ウェビングを巻取るタイミングをブレーキ操作に基づいて制御し、前記プリテンショナーが前記ウェビングに付与する張力を前記車両の減速度に基づいて制御する。
【０００７】
【発明の効果】
本発明によれば、タイミングとベルト張力をそれぞれ最適に制御できるようになり、乗員に不必要に拘束感を与えることなく、かつ、乗員の前方への移動を効果的に抑制できる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。なお、図面の説明において同一または相当する要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【０００９】
図１は、第１実施形態に係る車両用シートベルト装置の概略構成図である。第１実施形態の車両用シートベルト装置（以下、シートベルト装置と称す）１は、車両の乗員Ｈを保護するものであって、好適には図１に示すように３点式パッシブシートベルトである。
【００１０】
シートベルト装置１は、シートＳに着座した乗員Ｈを拘束するウェビング１１と、このウェビング１１の一端側を巻回するリトラクタ１２とを備え、ウェビング１１の他端部はシートＳのドア側に配置したアンカーを介して車体に固定してあるとともに、ウェビング１１の中間部に移動自在に挿通したタング１３を、シートＳの車体中央側で車体に固定したバックル１４に着脱自在に係合し、このバックル１４と前記リトラクタ１２との間でウェビング１１をセンターピラーＰｃの上部のスルーリング１５を介して移動自在に支持するようになっている。
【００１１】
リトラクタ１２は、ウェビング１１を巻取ることで、ウェビング１１に張力を付与する第１プリテンショナー１６と、衝突時にウェビング１１に張力を付与し乗員Ｈを最終的に拘束する第２プリテンショナー１７とを有している。
【００１２】
第１プリテンショナー１６は、モータＭと減速ギア機構１６ａとによって構成され、リトラクタ１２に設けられウェビング１１を巻回するリールに、モータＭの回転数を減速してトルクを伝達するようになっている。
【００１３】
第２プリテンショナー１７は、本実施形態では火薬式として構成され、衝突検知によって火薬の爆発力でウェビング１１を瞬時にリトラクタ１２に巻取るようになっている。なお、第２プリテンショナー１７は火薬式に限ることなく、ウェビング１１を迅速に巻取ることができる限りにおいてモータ等を用いることができる。
【００１４】
また、前記リトラクタ１２には、衝突時に巻取ったウェビング１１の張力が上昇し過ぎて乗員Ｈに大きな負担を掛けるのを防止するための張力制限手段、およびウェビング１１の急激な引き出しを感知してこのウェビング１１の引き出しをロックするロック手段を設けてある。
【００１５】
ここで、このように構成されたシートベルト装置１にあっては、図１に示すように、車両の加速度（減速方向の加速度、すなわち減速度を含む）を検出する前後Ｇセンサ２０と、ブレーキペダルの踏み込み量（ストローク）を検出するブレーキペダルストロークセンサ２１と、車速センサ２２とが設けられている。
【００１６】
また、前後Ｇセンサ２０からの加速度信号、ブレーキペダルストロークセンサ２１からのブレーキストローク信号および車速センサ２２からの車速信号を入力して、第１プリテンショナー１６を制御する第１コントローラ３０が設けられている。この第１コントローラ３０は、前後Ｇセンサ２０からの減速度を検出して車両の緊急制動を検知すると共に、緊急制動を検知したときに第１プリテンショナー１６の巻取制御を行うものである。
【００１７】
ここで、緊急制動とは、乗員Ｈが素早くブレーキペダルを操作した状態（後述するパターン値が２である状態）と、乗員Ｈが比較的緩やかにブレーキペダルを操作した状態（後述するパターン値が１の状態）との双方を含むものとする。なお、比較的緩やかにブレーキを操作した状態とは、シートベルト装置によって乗員を保護する必要がある程度の減速状態であって、一般にスムーズに停車した場合を除くものとする。
【００１８】
さらに、シートベルト装置１にあっては、衝突を検知する衝突検知センサ４１から信号を入力し、衝突が検知された際に第２プリテンショナーを制御する第２コントローラ４０が設けられている。
【００１９】
図２は、図１に示した第１コントローラ３０の構成図である。同図では第１プリテンショナー１６のモータＭを２個設けてあり、一方は運転席用のシートベルト装置１のものであり、他方は助手席用のシートベルト装置１のものとなっている。
【００２０】
前記第１コントローラ３０は図２に示すようにＣＰＵ３１を備え、このＣＰＵ３１にバッテリーからフューズ２３を介して電源を入力する電源回路３２と、イグニッション信号を入力するＩＧＮ（イグニッション）入力回路３３と、車速センサ２２の車速信号を入力するＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）・Ｉ／Ｆ（インターフェース）３４と、前後Ｇセンサ２０からの加速度信号およびブレーキペダルストロークセンサ２１のブレーキストローク信号を入力するＡｎａｌｏｇ・Ｉ／Ｆ３５とが接続されている。
【００２１】
なお、前記電源回路３２を通した電源は、ＣＰＵ３１の駆動源として用いる以外に、センサ電源回路３２ａを介して前後Ｇセンサ２０およびブレーキペダルストロークセンサ２１に導入するようになっている。
【００２２】
ＣＰＵ３１の制御電流は、駆動回路３６を介してリレー３７に出力される一方、運転席用および助手席用のモータＭに接続されモータＭの回転方向を切換るモータ駆動回路３８，３８ａに出力されるようになっている。
【００２３】
前記モータ駆動回路３８，３８ａには、前記フューズ２３から電源回路３２へ出力する電源がリレー３７を介して入力され、各モータＭは、モータ駆動回路３８，３８ａにより回転方向が制御されるとともに、これらモータＭの回転速度は、ＣＰＵ３１で演算したデューティ比によって制御されるようになっている。
【００２４】
また、前後Ｇセンサ２０は、センサ電源回路３２ａから供給される電源を、検出される加速度に応じた電圧としてＡｎａｌｏｇ・Ｉ／Ｆ３５を介してＣＰＵ３１に出力するようになっている。また、ブレーキペダルストロークセンサ２１は、運転者の制動操作によるブレーキペダルの踏み込み量をポテンショメータの回転角で検出するようになっており、センサ電源回路３２ａから供給される電源を、ブレーキペダルストロークに応じた電圧をＡｎａｌｏｇ・Ｉ／Ｆ３５を介してＣＰＵ３１に出力するようになっている。
【００２５】
ＣＰＵ３１は、ブレーキペダルストロークによって緊急制動か否かを判断するとともに、緊急制動であれば衝突回避動作であると判断して、モータ駆動回路３８，３８ａに電流指令値をデューティ出力し、モータＭの回転数を制御する。
【００２６】
なお、ＣＰＵ３１は、車速センサ２２で検出した車速データを、車両のＣＡＮ・Ｉ／Ｆ３４を経由して入力するが、ＣＡＮ・Ｉ／Ｆ３４を経由することなく、車速センサ２２から車速に応じた周期のパルスを入力して、このパルス周期から車速を検出するようにしてもよい。
【００２７】
前記第１コントローラ３０による制御は図３に示すフローチャートに従って実行されるようになっている。図３は、図１に示した第１コントローラ３０の制御フローチャートである。まず、第１コントローラ３０は、ステップＳ１でブレーキペダルストロークを読み込んで、ノイズ除去のためのフィルタリングを行った後、ステップＳ２でブレーキペダルストロークを微分してブレーキの踏み込み速度を求める。
【００２８】
ここで、微分演算としては、カットオフ周波数が２０Ｈｚ付近に設定されたＨＰＦ（ハイ・パフォーマンス・フォートラン）を使用するようになっているが、これに限ることなく緊急制動時のブレーキ踏み込み量の時間当たりの変化が分布する周波数領域において、位相およびゲインが微分動作と等価な要素であればよい。
【００２９】
ステップＳ２の後、第１コントローラ３０は、ステップＳ３でＣＡＮ・Ｉ／Ｆ３４から車速データを読み込んで処理し、ステップＳ４ではブレーキの踏み込み速度と車速値から図４のサブルーチンに従って緊急制動かどうかを判断する。
【００３０】
図４は、図３に示した緊急制動判断（ステップＳ４）の詳細を示すフローチャートである。図４のサブルーチンによる緊急制動判断は、まず、ステップＳ４０１で車速が３０ｋｍ／ｈ以上かどうかを調べ、３０ｋｍ／ｈより低速である場合は、緊急制動時に乗員Ｈが前方に移動する割合も少ないので、シートベルト装置１は通常のウェビング１１拘束力をもって乗員Ｈを拘束すればよい。
【００３１】
従って、そのような低速状態では、不必要に電力を消費することを避けるために緊急制動判断は行わずに、ステップＳ４０２に進んでパターン値を０にセットする。
【００３２】
次に、車速が３０ｋｍ／ｈ以上の中，高速時では、ステップＳ４０３でブレーキ踏み込み速度Ｂ１を０．３ｍ／ｓｅｃおよび１．０ｍ／ｓｅｃと比較し、０．３ｍ／ｓｅｃ以下である場合にはステップＳ４０２に進んでパターン値を０にセットする。
【００３３】
ステップＳ４０３でブレーキ踏み込み速度Ｂ１が０．３〜１．０ｍ／ｓｅｃである場合には、ステップＳ４０４でパターン値を１にセットする。また、ステップＳ４０３でブレーキ踏み込み速度Ｂ１が１．０ｍ／ｓｅｃ以上である場合には、ステップＳ４０５に進んでパターン値を２にセットする。そして図３のメインルーチンに戻る。
【００３４】
なお、パターン値は、ブレーキ踏み込み速度により決定されているが、特にブレーキ踏み込み速度に限らず、他のファクター、例えば乗員Ｈの状態（居眠りの状態であるか否かなど）により決定するようにしてもよい。
【００３５】
次いで、図３のメインルーチンではステップＳ５で車速値の時間当たりの変化を求めた後、ステップＳ６では図５のサブルーチンに従って緊急回避判断を行う。
【００３６】
図５は、図３に示した緊急回避判断（ステップＳ６）の詳細を示すフローチャートである。図５のサブルーチンによる緊急回避判断は、ステップＳ６０１で車速が５ｋｍ／ｈよりも小さいかどうかを判断し、５ｋｍ／ｈよりも小さい場合は、停止しているかどうかを判断するための時間をカウントするタイマーの値を、ステップＳ６０２で１だけ増加する。
【００３７】
ステップＳ６０１で車速が５ｋｍ／ｈ以上である場合は、ステップＳ６０３で車速の時間当たりの変化が−０．２Ｇ以上かどうかを調べ、−０．２Ｇ以上であれば、ステップＳ６０４で前記タイマーの値を１だけ増加する一方、−０．２Ｇより小さい場合は前記ステップＳ６０５に進んでタイマーの値を０にセットする。
【００３８】
そして、ステップＳ６０２，ステップＳ６０４，ステップＳ６０５でタイマーの値を決定した後、ステップＳ６０６に進んでタイマーの値が１．０ｓｅｃより大きいかどうかを判断する。
【００３９】
タイマーの値が１．０ｓｅｃ以下である場合は、ステップＳ６０７で終了不成立（減速途中）と判断し、一方、タイマーの値が１．０ｓｅｃよりも大きい場合は、終了成立（車両停止または減速終了）であると判断して図３のメインルーチンに戻る。
【００４０】
なお、図５のサブルーチンでは停止判断の車速を５ｋｍ／ｈとし、減速終了判断のしきい値を−０．２Ｇとし、判断時間を１．０ｓｅｃとしたが、これらの数値は一例としてあげた値であり、実際の数値はこれらの値に限るものではなく、車速センサ２２の分解能や車両の特性などによって決定することができる。
【００４１】
次に、図３のメインルーチンでは、ステップＳ４の緊急制動判断とステップＳ６の緊急回避判断との結果から、図６のサブルーチンに従ってウェビング１１の巻取りタイミングを判定する。
【００４２】
図６は、図３に示したタイミング判定（ステップＳ７）の詳細を示すフローチャートである。図６のサブルーチンによるタイミング判定は、まず、ステップＳ７０１において、図４のサブルーチンの緊急制動判断で求めたパターン値が、前回のパターン値よりも小さいかどうかを判定し、前回のパターン値よりも小さい場合にはステップＳ７０２で前回のパターン値を保持してステップＳ７０３に進む。
【００４３】
ここで、ステップＳ７０２で前回のパターン値を保持するのは、一旦、緊急制動と判断された後に制動力や減速度が低下したとしても、制動が続いている間は緊急制動の状態が継続していると見なすようにしているからである。
【００４４】
また、ステップＳ７０１で前回の緊急度よりも小さくないと判断した場合はそのままステップＳ７０３に進み、このステップＳ７０３では図５の緊急回避判断で終了成立とされたか否かを判断し、終了成立である場合にはステップＳ７０４でパターン値を０にセットするとともに、ステップＳ７０３でパターン値が１でない場合はそのまま図３のメインルーチンに戻る。
【００４５】
次に、図３のメインルーチンでは、前のステップＳ７で求めたタイミングに従い、ステップＳ８で直ちに制動が必要か、すなわちパターン値が２か判断し、直ちに制動が必要な場合はステップＳ１０に進み、しばらく制動が必要でない場合はＳ９に進み、ステップＳ９で制動要か、すなわちパターン値が１か判断する。そして、制動要でない場合には処理はステップＳ１にリターンし、制動要である場合は所定時間待機後にステップＳ１０に進む。
【００４６】
その後、第１コントローラ３０は、ステップＳ１０で減速度を読み込んで、ノイズ除去のためのフィルタリングを行った後、ステップＳ１１で減速度に応じた張力を算出し、図７のサブルーチンに従ってモータＭに出力する電流デューティの算出、つまり、モータＭの回転速度を決定する。
【００４７】
図７は、図３に示した出力デューティ算出（ステップＳ１２）の詳細を示すフローチャートである。図７のサブルーチンによる出力デューティ算出は、まず、ステップＳ１２０１でパターン値が０であると判断し、且つ、ステップＳ１２０２で前回のパターン値が０でないと判断した場合には、ステップＳ１２０３でタイマーの値を初期化した後、ステップＳ１２０４でデューティ比をＤ０にセットして逆転指令を出力し、ウェビング１１の巻取動作による拘束力を解除した後、ステップＳ１２０５でタイマーの値を１だけ増加する。
【００４８】
ステップＳ１２０２で前回のパターン値が０であると判断し、ステップＳ１００６でタイマーの値がＴ０を越えていない場合は、ステップＳ１２０４およびステップＳ１２０５へと進んで、デューティ比をＤ０として逆転指令を出力するとともに、タイマーの値を１だけ増加する一方、ステップＳ１２０６でタイマーの値がＴ０を越えていれば、ステップＳ１２０７でデューティ比を０にセットしてウェビング１１の張力を解除する動作を終了する。
【００４９】
すなわち、パターン値が０である限りにおいて、デューティ比は、図８（ａ）に示すように、時刻Ｔ０を超えるまでＤ０を維持し、その後０となる。
【００５０】
次に、ステップＳ１２０８でパターン値が１であると判断し、且つ、ステップＳ１２０９で前回のパターン値が１でないと判断した場合には、ステップＳ１２１０でタイマーの値を初期化した後、ステップＳ１２１１でデューティ比をＤ１にセットしてウェビング１１の巻取りを開始し、ステップＳ１２１２でタイマーを１だけ増加する。
【００５１】
ステップＳ１２０９で前回のパターン値が１であると判断し、ステップＳ１２１３でタイマーの値がＴ１を越えていない場合は、ステップＳ１２１１およびステップＳ１２１２に進んで、ウェビング１１を巻取り方向にデューティ比をＤ１としてウェビング１１の巻取りを継続するとともに、タイマーの値を１だけ増加する。
【００５２】
ステップＳ１２１３でＴ１を越えていると判断した場合は、ステップＳ１２１４でデューティ比をＤ１にセットしてウェビング１１の巻取動作を終了し、ウェビング１１をその位置で保持する。
【００５３】
すなわち、パターン値が１である限りにおいて、デューティ比は、図８（ｂ）に示すように、時刻Ｔ１を超えるまでＤ１を維持し、その後Ｄ２となる。
【００５４】
さらに、ステップＳ１２１５で前回のパターン値が２でないと判断した場合に、ステップＳ１２１６でタイマーの値を初期化した後、ステップＳ１２１７でデューティ比をウェビング１１の巻取り方向にＤ３にセットしてウェビング１１の巻取りを開始し、ステップＳ１２１７でタイマーを１だけ増加する。
【００５５】
ステップＳ１２１５で前回のパターン値が２であると判断し、ステップＳ１２１９でタイマーの値がＴ１を越えていない場合は、ステップＳ１２１７およびステップＳ１２１８に進んで、ウェビング１１を巻取り方向にデューティ比をＤ３としてウェビング１１の巻取りを継続するとともに、タイマーの値を１だけ増加する。
【００５６】
ステップＳ１２１８でＴ１を越えていると判断した場合は、ステップＳ１２２０でデューティ比をＤ２にセットしてウェビング１１の巻取動作を終了し、ウェビング１１をその位置で保持する。
【００５７】
すなわち、パターン値が２である限りにおいて、デューティ比は、図８（ｂ）に示すように、時刻Ｔ１を超えるまでＤ３を維持し、その後Ｄ２となる。
【００５８】
図７のサブルーチンによる出力デューティ算出が終了した後、図３のメインルーチンに戻り、モータ等に異常がある場合はステップＳ１３でフェールセーフの処置を実行し、ステップＳ１２で求められたデューティ比に従い、ステップＳ１４において作動出力を行った後、ステップＳ１にリターンする。
【００５９】
なお、図７，８に示したデューティ比Ｄ１，３は、まず、ウェビング１１に付与する目標張力が決定され、その後、その目標張力をウェビング１１に付与するように決定される。
【００６０】
すなわち、デューティ比Ｄ１，３は、目標張力に応じて決定されることとなる。次に、目標張力について説明する。図９は、ウェビング１１に付与する張力の目標値（目標張力）を示す説明図である。
【００６１】
図９に示すように、減速度が小さい状態（図中の▲１▼の状態）では、目標張力も小さい。そして、減速度が或る値Ａを超えると（図中の▲２▼の状態）、減速度の上昇に伴い目標張力もほぼ比例的に増加する。さらに、減速度が上昇して或る値Ｂを超えると（図中の▲３▼の状態）、目標張力はほぼ一定となる。
【００６２】
なお、図１〜９の説明により明らかなように、ウェビング１１の巻取りタイミングは、ウェビング１１に付与する張力に基づかず、ウェビング１１に付与する張力は、ウェビング１１の巻取りタイミングに基づいていない。このため、タイミングと張力とは、それぞれ独立して制御されていることとなる。
【００６３】
以上の構成により本実施形態のシートベルト装置１にあっては、ウェビング１１の巻取りタイミングをブレーキ操作に基づいて決定している。すなわち、実際に乗員Ｈにより操作された内容や乗員Ｈの状態に基づき、巻取りタイミングを制御していることとなる。このため、路面の摩擦係数などの外的要因に影響を受けず、例えば、乗員Ｈが素早くブレーキを踏んだ場合には即座にウェビング１１を即座に巻取り、乗員Ｈが比較的緩やかにブレーキを踏んだ場合にはしばらく待ってからウェビング１１を巻取るなどの制御をすることが可能となる。
【００６４】
また、ウェビング１１に付与する張力を車両の減速度に基づいて決定しているので、例えば、減速度が高い場合には乗員の前方への移動量や移動速度が大きい可能性が高く、ウェビング１１の張力を高く設定し、減速度が比較的小さい場合には、乗員の前方への移動量や移動速度は小さい可能性が高く、ウェビング１１の張力を小さく設定することが可能となる。
【００６５】
このように、本実施形態では、ウェビング１１の巻取りタイミングとウェビング１１に付与する張力とを適切に設定することが可能となっており、乗員Ｈを適切に拘束し、且つ乗員Ｈに与える不快感の軽減することができる。
【００６６】
また、乗員Ｈのブレーキの踏み込み速度により、ウェビング１１の巻取りタイミングを制御するので、ブレーキ操作の絶対量が小さい時点においても、緊急制動を判断できることとなり、ウェビング１１の巻取りタイミングを早めることができる。
【００６７】
また、ウェビング１１の巻取りタイミングとウェビング１１に付与する張力とをそれぞれ独立に制御しているので、一方に対し他方が影響を受けることがなくなり、それぞれを適切に設定しておくことで、あらゆる状況において、乗員Ｈを適切に拘束し、且つ乗員Ｈに与える不快感の軽減することが可能となる。
【００６８】
また、第１のプリテンショナー１６の引き込みタイミングとベルト張力の少なくとも２つを制御し、タイミングはブレーキ操作状態を検出するセンサー値に基づいて制御し、ベルト張力は減速度に基づいて制御することにしたので、タイミングとベルト張力をそれぞれ最適に制御できるようになり、乗員に不必要に拘束感を与えることなく、かつ、乗員の前方への移動を効果的に抑制できる。
【００６９】
また、ブレーキ操作状態を検出するセンサーとして、ブレーキの操作速度を用いたので、ブレーキ操作の絶対量が小さい時点においても、緊急制動を判断でき、引き込みタイミングを早めることができる。
【００７０】
また、減速度を検出するセンサーとして、ブレーキ操作量を用い、ブレーキ操作量と減速度の関係から、減速度を推定するようにしたので、減速度センサーを追加することなく、ベルト張力の制御ができる。
【００７１】
また、ベルト引き込みタイミングとベルト張力とをそれぞれ独立して制御したので、ベルト引き込みタイミングとベルト張力を独立に、適切に設定することにより、いかなる車両状態においても、ベルト引き込み制御できる。
【００７２】
次に、本発明の第２実施形態を説明する。図１０は、第２実施形態に係る車両用シートベルト装置の概略構成図である。第２実施形態に係るシートベルト装置２は、第１実施形態に係るシートベルト装置１とほぼ同様であるが、前後Ｇセンサ２０を有していない点で第１実施形態と異なっている。また、第２実施形態に係るシートベルト装置２は、第１コントローラ３０がＡＢＳ信号を受信するようになっている。次に、本実施形態に係るシートベルト装置２の動作について説明する。
【００７３】
図１１は、図１０に示した第１コントローラ３０の制御フローチャートである。図１１に示すステップＳ２１〜Ｓ２９は、図３に示したステップＳ１〜Ｓ９と同様であるため説明を省略する。
【００７４】
本実施形態では、第１実施形態のように前後Ｇセンサ２０を有していないため、Ｓ３０において第１コントローラ３０は、減速度を読み込まず、代わりに減速度を推定するようにしている。この推定は、Ｓ２１で読み込んだブレーキペダルストロークに基づいて行われる。
【００７５】
図１２は、ブレーキペダルストロークと減速度との関係を示す説明図である。同図に示すように、乾燥舗装路面におけるブレーキ踏み込み時の減速度と、ブレーキペダルストロークとには、所定の相関関係が成立している。このため、ブレーキペダルストロークを検出することにより、車両の減速度を求めることが可能となる。
【００７６】
さらに、本実施形態では、運転時など路面の状況に応じて摩擦係数μを求めることができるように、ＡＢＳ作動信号を入力し、ＡＢＳ作動時の単位時間当たりの車速変化割合を算出することによって、路面摩擦係数μを正確に求め、車両の減速度を推定している。また、この他に、路面摩擦係数μを測定するセンサを車両に設けたり、天気に関する情報を受信したり、ワイパの使用状態を検出したり等することによって、路面摩擦係数μを推定し、精度よく減速度を求めることも可能である。
【００７７】
このように、図１１のステップＳ３０で減速度の推定が行われた後は、ステップＳ３１〜Ｓ３４の処理が実行される。この処理は、図３に示したステップＳ１１〜Ｓ１４と同様である。
【００７８】
なお、本実施形態においては、第１コントローラ３０内のＣＰＵ３１の構成は次のようになっている。図１３は、図１０に示した第１コントローラ３０内のＣＰＵ３１の詳細を示す制御ブロック図である。ＣＰＵ３１は、同図に示すようにブレーキペダルストローク信号を信号処理部３１ａによって信号処理し、微分部３１ｂで微分してブレーキの踏み込み速度を算出する。そして、ＣＰＵ３１は、これをタイミング判定部３１ｃに出力する。また、ＣＰＵ３１は、信号処理部３１ａからの信号を張力算出部３１ｆによって処理し、目標張力を求め、この目標張力を出力部３１ｇに出力する。
【００７９】
さらに、ＣＰＵ３１は、車速信号を車速処理部３１ｄによって車速処理した後、この処理信号をタイミング判定部３１ｃに出力し、タイミング判定部３１ｃにおいてブレーキの踏み込み速度と車速との関係から緊急制動判断する。また、車速処理部３１ｄからの処理信号を車速変化算出部３１ｅに出力するとともに、車速変化算出部３１ｅにより車速変化を算出した後にタイミング判定部３１ｃに出力して、タイミング判定部３１ｃにおいて車速変化と車速との関係から緊急回避判断する。
【００８０】
そして、ＣＰＵ３１は、これらの判断結果からタイミング判定部３１ｃにおいてタイミング判定するとともに、この判定信号を出力部３１ｇに出力して、判定内容と目標張力とに基づいて、運転席作動判断部３１ｈおよび助手席作動判断部３１ｉにデューティ出力し、運転席作動判断部３１ｈで運転席側のシートベルト装置３を作動判断して運転席側のモータＭを駆動するとともに、助手席作動判断部３１ｉで助手席側のシートベルト装置３を作動判断して助手席側のモータＭを駆動する。
【００８１】
ところで、ＣＰＵ３１は、ブレーキペダルストローク信号や車速信号をフェールセーフ部３１ｊに入力してフェールセーフ判断するようになっており、ブレーキペダルストロークセンサ２１や車速センサ２２が故障した場合に、フェールセーフロジックに従ってモータＭへの出力を停止するようになっている。
【００８２】
以上の構成により本実施形態のシートベルト装置２にあっては、ウェビング１１の巻取りタイミングをブレーキ操作に基づいて決定している。すなわち、実際に乗員Ｈにより操作された内容や乗員Ｈの状態に基づき、巻取りタイミングを制御していることとなる。このため、路面の摩擦係数などの外的要因に影響を受けず、例えば、乗員Ｈが素早くブレーキを踏んだ場合には即座にウェビング１１を即座に巻取り、乗員Ｈが比較的緩やかにブレーキを踏んだ場合にはしばらく待ってからウェビング１１を巻取るなどの制御をすることが可能となる。
【００８３】
また、ウェビング１１に付与する張力を車両の減速度に基づいて決定しているので、例えば、減速度が高い場合には乗員の前方への移動量や移動速度が大きい可能性が高く、ウェビング１１の張力を高く設定し、減速度が比較的小さい場合には、乗員の前方への移動量や移動速度は小さい可能性が高く、ウェビング１１の張力を小さく設定することが可能となる。
【００８４】
このように、本実施形態では、ウェビング１１の巻取りタイミングとウェビング１１に付与する張力とを適切に設定することが可能となっており、乗員Ｈを適切に拘束し、且つ乗員Ｈに与える不快感の軽減することができる。
【００８５】
また、乗員Ｈのブレーキの踏み込み速度により、ウェビング１１の巻取りタイミングを制御するので、ブレーキ操作の絶対量が小さい時点においても、緊急制動を判断できることとなり、ウェビング１１の巻取りタイミングを早めることができる。
【００８６】
また、減速度がブレーキペダルの踏み込み量から求められるので、減速度を測定するセンサ等を追加することなく、ウェビング１１に付与する張力を求めることが可能となり、構成の簡素化を図ることができる。
【００８７】
また、ウェビング１１の巻取りタイミングとウェビング１１に付与する張力とをそれぞれ独立に制御しているので、一方に対し他方が影響を受けることがなくなり、それぞれを適切に設定しておくことで、あらゆる状況において、乗員Ｈを適切に拘束し、且つ乗員Ｈに与える不快感の軽減することが可能となる。
【００８８】
また、減速度を検出するセンサーとして、ブレーキ操作量を用い、ブレーキ操作量と減速度の関係から、減速度を推定するようにしたので、減速度センサーを追加することなく、ベルト張力の制御ができる。
【００８９】
また、ベルト引き込みタイミングとベルト張力とをそれぞれ独立して制御したので、ベルト引き込みタイミングとベルト張力を独立に、適切に設定することにより、いかなる車両状態においても、ベルト引き込み制御できる。
【００９０】
次に、本発明の第３実施形態を説明する。第３実施形態に係るシートベルト装置３は、第１実施形態に係るシートベルト装置１とほぼ同様であるが、ウェビング１１に付与する張力を、ウェビング１１の巻取りタイミングに基づいて調整する点で第１実施形態と異なっている。
【００９１】
まず、本実施形態の構成等を説明する前に、乗員Ｈの身体が前方に移動しているときのエネルギーを説明する。
【００９２】
乗員Ｈの身体が前方に移動しているときのエネルギーは、
【数１】
（エネルギー）＝Ｇ×Ｍ×Ｌ＋（１／２）×Ｍ×Ｖ２ （１）
により、表される。但し、Ｇは減速度であり、Ｍは乗員Ｈの上体の等価質量であり、Ｌは乗員Ｈの前方移動距離であり、Ｖは乗員Ｈの前方移動速度である。
【００９３】
右辺の第１項は、乗員Ｈの前方移動を抑制するために必要な張力に相当するエネルギーである。このエネルギーは、減速度に比例するようになっている。右辺の第２項は、乗員Ｈの前方移動により生じるエネルギーである。ここで、前方移動速度Ｖは減速開始からの時間に伴って増加するようになっている。このため、このエネルギーは、減速開始からの時間に伴って増加すると言える。
【００９４】
このように、右辺の第１項は減速度に依存し、右辺の第２項は減速開始からの時間に依存する。このため、緊急制動時の減速度が同じであっても、減速開始からの時間によっては、ウェビング１１に付与すべき張力が異なってくる。
【００９５】
図１４は、第３実施形態に係る第１コントローラ３０内のＣＰＵ３１の詳細を示す制御ブロック図である。ここでは、図１３との相違点のみを説明する。
【００９６】
本実施形態は、第２実施形態と異なり、前後Ｇセンサ２０を有しているため、張力算出部３１ｆは信号処理部３１ａからの処理信号を入力する必要がない。また、本実施形態のＣＰＵ３１内には、図１３に示す要素に加え、減速度処理部３１ｋ、制動開始判断部３１ｌ、およびタイミング算出部３１ｍが追加されている。
【００９７】
減速度処理部３１ｋは、入力した減速度の信号を信号処理し、張力算出部３１ｆおよび制動開始判断部３１ｌに出力するようになっている。制動開始判断部３１ｌは、減速度処理部３１ｋからの処理信号を読み込んで緊急制動の開始を判断すると共に、判断結果をタイミング算出部３１ｍに出力する。タイミング算出部３１ｍは、入力した判断結果に基づいてウェビング１１の巻取りタイミングを算出すると共に、その結果を張力算出部３１ｆに出力する。そして、張力算出部３１ｆは、減速度の処理信号と、算出されたタイミングとに基づいてウェビング１１に付与する張力を求めることとなる。
【００９８】
図１５および図１６を参照してさらに説明する。図１５は、図１４に示した制動開始判断部３１ｌおよびタイミング算出部３１ｍの処理内容の説明図である。
【００９９】
制動開始判断部３１ｌは、減速度が制動開始判断のしきい値を超えたことにより、緊急制動開始と判断する。例えば、図１５では点Ｃの時点において、制動開始判断部３１ｌは緊急制動開始と判断する。
【０１００】
そして、タイミング算出部３１ｍは、減速度が制動開始判断のしきい値を超えてから、巻取り開始するまでの時間（図１５では所要時間）を求め、巻取り開始タイミングを求める。その後、張力算出部３１ｆは、減速度とタイミングに基づいて張力を算出する。
【０１０１】
図１６は、図１４に示した張力算出部３１ｆの処理内容の説明図である。なお、ウェビング１１に付与する張力は、モータＭのデューティ比に依存するため、図１６では、縦軸として張力の代わりにデューティ比を示している。また、タイミングに応じて張力を何ら調整しない場合を張力関数１０１で示し、タイミングに応じて張力を調整する場合であって、タイミングが遅い場合を張力関数１０２に示し、タイミングが早い場合を張力関数１０３に示す。
【０１０２】
張力算出部３１ｆは、通常、張力関数１０１に基づいて張力を求めるようにしている。
【０１０３】
ここで、タイミングが遅い場合、式（１）の右辺第２項が時間の経過に伴って増加して、全体のエネルギーが増加することとなる。故に、ウェビング１１に付与する張力を大きくする必要がある。このため、張力関数１０２を選択し、張力関数１０２に基づいて張力を算出する。なお、張力算出部３１ｆが、張力関数１０１しか記憶していない場合、張力関数１０１に所定の係数（１を超える）を掛けて、その所定の係数を掛けた張力関数に基づいて張力を算出する。
【０１０４】
一方、タイミングが早い場合には、式（１）の右辺第２項が小さくなり、全体のエネルギーも小さくなる。故に、ウェビング１１に付与する張力を小さくし、乗員Ｈに不要な不快感を与えないようにする必要がある。このため、張力算出部３１ｆは、張力関数１０３を選択し、張力関数１０３に基づいて張力を算出する。なお、張力算出部３１ｆが、張力関数１０１しか記憶していない場合、張力関数１０１に所定の係数（１未満）を掛けて、その所定の係数を掛けた張力関数に基づいて張力を算出する。
【０１０５】
なお、第３実施形態では、上記のような構成としたため、制御方法が第１の実施形態と多少異なる。図１７は、第３実施形態における出力デューティ算出（ステップＳ１２）の詳細を示すフローチャートである。
【０１０６】
同図に示すように、第３実施形態では、図７に示す制御内容に加え、張力関数判定（ステップＳ１２２１）およびモード調整出力（ステップＳ１２２２）が追加されている。
【０１０７】
すなわち、ステップＳ１２０１〜Ｓ１２２０までの処理を経た後、ステップＳ１２２１において張力算出部３１ｆは張力関数を求める。張力算出部３１ｆは、タイミング算出部３１ｍにより求められたタイミングに従って、張力関数１０１〜１０３のうち、どの関数が適切であるかを判定し選択する。また、張力関数１０１しか記憶されていない場合、張力関数１０１に対し所定の係数を掛け、張力関数を求める。
【０１０８】
そして、張力算出部３１ｆは、求められた張力関数および減速度に基づいて張力を決定し、出力部３１ｇは、決定された張力に基づくデューティ比の信号をステップＳ１２２２で出力する。
【０１０９】
なお、図１４〜図１７から明らかなように、ウェビング１１に付与する張力は、巻取りタイミングに基づいたものとなっている。このため、両者は協調して制御されていることとなる。
【０１１０】
以上の構成により本実施形態のシートベルト装置３にあっては、ウェビング１１の巻取りタイミングをブレーキ操作に基づいて決定している。すなわち、実際に乗員Ｈにより操作された内容や乗員Ｈの状態に基づき、巻取りタイミングを制御していることとなる。このため、路面の摩擦係数などの外的要因に影響を受けず、例えば、乗員Ｈが素早くブレーキを踏んだ場合には即座にウェビング１１を即座に巻取り、乗員Ｈが比較的緩やかにブレーキを踏んだ場合にはしばらく待ってからウェビング１１を巻取るなどの制御をすることが可能となる。
【０１１１】
また、ウェビング１１に付与する張力を車両の減速度に基づいて決定しているので、例えば、減速度が高い場合には乗員の前方への移動量や移動速度が大きい可能性が高く、ウェビング１１の張力を高く設定し、減速度が比較的小さい場合には、乗員の前方への移動量や移動速度は小さい可能性が高く、ウェビング１１の張力を小さく設定することが可能となる。
【０１１２】
このように、本実施形態では、ウェビング１１の巻取りタイミングとウェビング１１に付与する張力とを適切に設定することが可能となっており、乗員Ｈを適切に拘束し、且つ乗員Ｈに与える不快感の軽減することができる。
【０１１３】
また、乗員Ｈのブレーキの踏み込み速度により、ウェビング１１の巻取りタイミングを制御するので、ブレーキ操作の絶対量が小さい時点においても、緊急制動を判断できることとなり、ウェビング１１の巻取りタイミングを早めることができる。
【０１１４】
また、ウェビング１１の巻取りタイミングとウェビング１１に付与する張力とを協調して制御しているので、例えば、エラーなどにより巻取りタイミングの制御にズレが発生した場合でも、ズレに応じて張力も変更されるため、タイミングと張力とを独立して制御する場合に比して、エラー等に対する影響を軽減することが可能となる。
【０１１５】
また、ウェビング１１に付与する張力を、ウェビング１１の巻取りタイミングが早くなるに従って小さくなるように設定しているので、乗員Ｈの前方移動に応じた適切な張力をウェビング１１に付与することが可能となり、乗員に与える不快感を軽減することが可能となる。さらに、張力を不必要に大きくすることが少なくなるため、従来と同じモータを使用した場合にはモータに使用される電力の消費量を抑制することもできる。
【０１１６】
なお、本実施形態では、ウェビング１１に付与する張力を巻取りタイミングに基づいて制御しているが、逆に張力に基づいて巻取りタイミングを制御するようにしてもよい。また、ベルト引き込みタイミングとベルト張力とを協調して制御したので、ベルト引き込みタイミングのずれが発生した場合にも、ベルト張力の変更を行うことにより、タイミングのずれによる影響を小さく抑えることができる。また、ベルト引き込みタイミングが早くなるのにしたがって、ベルト張力を小さくするよう補正し、ベルト引き込みタイミングが遅くなるにしたがって、ベルト張力を大きくするよう補正するようにしたので、乗員に不必要な拘束感を与えることがなくなるとともに、ベルト引き込みに要する電力消費量の増大を抑制することができる。
【０１１７】
次に、本発明の第４実施形態を説明する。第４実施形態に係るシートベルト装置４は、第３実施形態に係るシートベルト装置３とほぼ同様であるが、ウェビング１１の巻取り量を制御した点で第１実施形態と異なっている。
【０１１８】
図１８は、第４実施形態に係る第１コントローラ３０内のＣＰＵ３１の詳細を示す制御ブロック図である。図１４との相違点のみを説明する。
【０１１９】
本実施形態では、第３実施形態のタイミング算出部３１ｍに変えて、ＣＰＵ３１内に前方移動量推定部３１ｎを備えている。
【０１２０】
前方移動量推定部３１ｎは、タイミング判定部３１ｃにおいて判定されたタイミングの情報を入力すると共に、制動開始判断部３１ｌからの制動開始情報を入力して、乗員Ｈの前方移動量を推定するようになっている。そして、この前方移動量を出力部３１ｇに出力するようになっており、出力部３１ｇは、前方移動量に応じてモータＭの通電時間を変更するようになっている。
【０１２１】
図１９は、図１８に示した前方移動量推定部３１ｎが推定する前方移動量の算出処理の説明図である。前方移動量推定部３１ｎによる乗員Ｈの前方移動量は、同図に示すように、制動開始判断のしきい値と、緊急制動開始時刻（図１９では点Ｄの時刻）と、巻取り開始時刻（図１９では点Ｅの時刻）と、図１５に示した減速度を時間積分して得られる移動速度関数とによって推定することができる。
【０１２２】
具体的に、乗員Ｈの前方移動量ｘ（ｔ）は、
【数２】
ｘ（ｔ）＝∫Ｖ（ｔ）ｄｔ （２）
により、表わすことができ、この式（２）に点Ｄおよび点Ｅの値（時刻）を用い、定積分することにより、前方移動量推定部３１ｎは、移動量ｘ（ｔ）を値として得ることとなる。但し、Ｖ（ｔ）は、移動速度関数である。
【０１２３】
図２０は、モータ通電時間と前方移動量との関係を示す説明図である。ウェビング１１の巻取り量を制御するためには、モータ通電時間を制御する必要がある。 モータ通電時間は、乗員Ｈの前方移動量に従って求められる。すなわち、図２０に示すように、モータ通電時間は、前方移動量の推定値の増加に応じてほぼ比例的に大きくなるようにされており、このマップに従って設定されることにより適切なものとされる。
【０１２４】
ところで、モータ通電時間は、前方移動量の推定値が第１所定値α１を下回る場合、第１の所定時間Ｔ１とされている。これは、推定値が第１所定値α１を下回る場合、乗員Ｈが殆ど移動しておらず、ウェビング１１の巻取り量に差がないためである。また、モータ通電時間は、前方移動量の推定値が第２所定値α２以上である場合、第２の所定時間Ｔ２とされている。これは、推定値が第２所定値α２以上である場合、ウェビング１１の巻取り量が上限に達してしまうためである。
【０１２５】
なお、第４実施形態では、上記のような構成としたため、制御方法が第３の実施形態と多少異なる。図２１は、第４実施形態における出力デューティ算出（ステップＳ１２）の詳細を示すフローチャートである。
【０１２６】
同図に示すように、第４実施形態では、図１７に示す張力関数判定（ステップＳ１２２１）に代えて、巻取量関数判定（ステップＳ１２２３）が行われている。
【０１２７】
すなわち、ステップＳ１２０１〜Ｓ１２２０までの処理を経た後、ステップＳ１２２３において出力部３１ｇは巻取量関数判定を行う。この巻取量関数判定とは、出力部３１ｇが図２０に示したマップに従ってモータ通電時間を決定する処理である。そして、Ｓ１２２３終了後、出力部３１ｇは、ステップＳ１２２２で決定されたモータ通電時間中モータＭの巻取制御を行う。
【０１２８】
以上の構成により本実施形態のシートベルト装置４にあっては、ウェビング１１の巻取りタイミングをブレーキ操作に基づいて決定している。すなわち、実際に乗員Ｈにより操作された内容や乗員Ｈの状態に基づき、巻取りタイミングを制御していることとなる。このため、路面の摩擦係数などの外的要因に影響を受けず、例えば、乗員Ｈが素早くブレーキを踏んだ場合には即座にウェビング１１を即座に巻取り、乗員Ｈが比較的緩やかにブレーキを踏んだ場合にはしばらく待ってからウェビング１１を巻取るなどの制御をすることが可能となる。
【０１２９】
また、ウェビング１１に付与する張力を車両の減速度に基づいて決定しているので、例えば、減速度が高い場合には乗員の前方への移動量や移動速度が大きい可能性が高く、ウェビング１１の張力を高く設定し、減速度が比較的小さい場合には、乗員の前方への移動量や移動速度は小さい可能性が高く、ウェビング１１の張力を小さく設定することが可能となる。
【０１３０】
このように、本実施形態では、ウェビング１１の巻取りタイミングとウェビング１１に付与する張力とを適切に設定することが可能となっており、乗員Ｈを適切に拘束し、且つ乗員Ｈに与える不快感の軽減することができる。
【０１３１】
また、乗員Ｈのブレーキの踏み込み速度により、ウェビング１１の巻取りタイミングを制御するので、ブレーキ操作の絶対量が小さい時点においても、緊急制動を判断できることとなり、ウェビング１１の巻取りタイミングを早めることができる。
【０１３２】
また、ウェビング１１の巻取りタイミングとウェビング１１に付与する張力とを協調して制御しているので、例えば、エラーなどにより巻取りタイミングの制御にズレが発生した場合でも、ズレに応じて張力も変更されるため、タイミングと張力とを独立して制御する場合に比して、エラー等に対する影響を軽減することが可能となる。
【０１３３】
また、ウェビング１１の巻取り量を制御しているので、巻取り量を適切に設定することにより、例えば、前方移動量に応じた乗員Ｈの拘束が可能となり、過度に乗員Ｈを締め付けることがなくなり、乗員Ｈに与える不快感の軽減を図ることができる。また、第１のプリテンショナー１６は、ベルト引き込みタイミング、ベルト張力に加え、減速状態に応じて、ベルト引き込み量を制御するようにしたので、ベルト張力による減速中の拘束感と、ベルト引き込み量によるベルト引き込み終了時の拘束感のギャップを小さくすることができる。
【０１３４】
次に、本発明の第５実施形態を説明する。第５実施形態に係るシートベルト装置５は、第４実施形態に係るシートベルト装置４とほぼ同様であるが、ウェビング１１の巻取り量を制御するのに代えて、ウェビング１１の巻取り速度を制御するようにした点で第４実施形態と異なっている。
【０１３５】
図２２は、第５実施形態に係る第１コントローラ３０の詳細を示す制御ブロック図である。同図に示すように、第５実施形態に係るシートベルト装置５の第１コントローラ３０は、第４実施形態の前方移動量推定部３１ｎに代えて、前方移動速度推定部３１ｏを備えている。
【０１３６】
前方移動量推定部３１ｎは、乗員Ｈの前方への移動速度を推定すると共に、この移動速度の信号を出力部３１ｇに出力するようになっている。そして、出力部３１ｇは、移動速度に応じてモータＭを制御するようになっている。
【０１３７】
図２３は、図２２に示した前方移動速度推定部３１ｏが推定する移動速度の算出処理の説明図である。前方移動速度推定部３１ｏによる乗員Ｈの移動速度は、同図に示すように、制動開始判断のしきい値と、緊急制動開始時刻（図２３では点Ｆの時刻）と、巻取り開始時刻（図２３では点Ｇの時刻）と、減速度の変化を示す関数とによって推定することができる。
【０１３８】
具体的に、乗員Ｈの移動速度ｖ（ｔ）は、
【数３】
ｖ（ｔ）＝∫ｇ（ｔ）ｄｔ （３）
により、表わすことができ、この式（３）に点Ｆおよび点Ｇの値（時刻）を用い、定積分することにより、前方移動速度推定部３１ｏは、移動速度ｖ（ｔ）を値として得ることとなる。但し、ｇ（ｔ）は、減速度の変化を示す関数である。この減速度の変化を示す関数は、緊急制動時に得られる減速度を予め測定しておいてもよいし、前後Ｇセンサ２０により測定された実測値であってもよい。
【０１３９】
図２４は、移動速度と電流デューティおよび巻取り量との関係を示す説明図であり、（ａ）は移動速度と電流デューティとの関係を示し、（ｂ）は移動速度と巻取り量との関係を示している。
【０１４０】
ウェビング１１の巻取り速度を変更するためには、電流デューティを制御する必要がある。すなわち、図２４（ａ）に示すように、第１コントローラ３０は、乗員Ｈの前方への移動速度が大きくなると、通常時（図２４（ａ）の符号２０１）よりも、電流デューティの立ち上がりを早くする（図２４（ａ）の符号２０２）。逆に、乗員Ｈの前方への移動速度が小さくなると、通常時（図２４（ａ）の符号２０１）よりも、立ち上がりを遅くする（図２４（ａ）の符号２０３）。
【０１４１】
なお、電流デューティの立ち上がりを早くすると、通常時（図２４（ｂ）の符号２０４）よりも、巻取り量の立ち上がりが早くなり（図２４（ｂ）の符号２０５）、電流デューティの立ち上がりを遅くすると、通常時（図２４（ｂ）の符号２０４）よりも、巻取り量の立ち上がりが遅くなる（図２４（ｂ）の符号２０６）。
【０１４２】
以上の構成により本実施形態のシートベルト装置５にあっては、ウェビング１１の巻取りタイミングをブレーキ操作に基づいて決定している。すなわち、実際に乗員Ｈにより操作された内容や乗員Ｈの状態に基づき、巻取りタイミングを制御していることとなる。このため、路面の摩擦係数などの外的要因に影響を受けず、例えば、乗員Ｈが素早くブレーキを踏んだ場合には即座にウェビング１１を即座に巻取り、乗員Ｈが比較的緩やかにブレーキを踏んだ場合にはしばらく待ってからウェビング１１を巻取るなどの制御をすることが可能となる。
【０１４３】
また、ウェビング１１に付与する張力を車両の減速度に基づいて決定しているので、例えば、減速度が高い場合には乗員の前方への移動量や移動速度が大きい可能性が高く、ウェビング１１の張力を高く設定し、減速度が比較的小さい場合には、乗員の前方への移動量や移動速度は小さい可能性が高く、ウェビング１１の張力を小さく設定することが可能となる。
【０１４４】
このように、本実施形態では、ウェビング１１の巻取りタイミングとウェビング１１に付与する張力とを適切に設定することが可能となっており、乗員Ｈを適切に拘束し、且つ乗員Ｈに与える不快感の軽減することができる。
【０１４５】
また、乗員Ｈのブレーキの踏み込み速度により、ウェビング１１の巻取りタイミングを制御するので、ブレーキ操作の絶対量が小さい時点においても、緊急制動を判断できることとなり、ウェビング１１の巻取りタイミングを早めることができる。
【０１４６】
また、ウェビング１１の巻取りタイミングとウェビング１１に付与する張力とを協調して制御しているので、例えば、エラーなどにより巻取りタイミングの制御にズレが発生した場合でも、ズレに応じて張力も変更されるため、タイミングと張力とを独立して制御する場合に比して、エラーに対する影響を軽減することが可能となる。
【０１４７】
また、ウェビング１１の巻取り速度を制御しているので、例えば、乗員Ｈの前方移動速度に応じて巻取り速度を大きくしたり小さくしたりすることが可能となる。従って、ウェビング１１の巻取りに際して、乗員Ｈに与える違和感を軽減させることが可能となる。また、第１のプリテンショナー１６は、ベルト引き込みタイミング、ベルト張力に加え、減速状態に応じて、ベルト引き込み速度を制御するようにしたので、減速度の立ち上がりが急な場合と穏やかな場合とで、ベルト引き込み速度を変えることにより、違和感のないベルト引き込みができる。
【０１４８】
ところで、本発明の車両用シートベルト装置は前記各実施形態に例をとって説明したが、これら各実施形態に限ることなく各実施形態の機能を組み合わせるようにしてもよいし、他に本発明の要旨を逸脱しない範囲内で変更してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る車両用シートベルト装置の概略構成図である。
【図２】図１に示した第１コントローラの構成図である。
【図３】図１に示した第１コントローラの制御フローチャートである。
【図４】図３に示した緊急制動判断（ステップＳ４）の詳細を示すフローチャートである。
【図５】図３に示した緊急回避判断（ステップＳ６）の詳細を示すフローチャートである。
【図６】図３に示したタイミング判定（ステップＳ７）の詳細を示すフローチャートである。
【図７】図３に示した出力デューティ算出（ステップＳ１２）の詳細を示すフローチャートである。
【図８】図３に示した出力デューティ算出（ステップＳ１２）により求められたデューティ比の変化の様子の一例を示す説明図であり、（ａ）はパターン値が０の場合を示し、（ｂ）はパターン値が１および２の場合を示している。
【図９】ウェビングに付与する張力の目標値（目標張力）を示す説明図である。
【図１０】本発明の第２実施形態に係る車両用シートベルト装置の概略構成図である。
【図１１】図１０に示した第１コントローラの制御フローチャートである。
【図１２】ブレーキペダルストロークと減速度との関係を示す説明図である。
【図１３】図１０に示した第１コントローラ内のＣＰＵの詳細を示す制御ブロック図である。
【図１４】本発明の第３実施形態に係る第１コントローラ内のＣＰＵの詳細を示す制御ブロック図である。
【図１５】図１４に示した制動開始判断部およびタイミング算出部の処理内容の説明図である。
【図１６】図１４に示した張力算出部の処理内容の説明図である。
【図１７】第３実施形態における出力デューティ算出（ステップＳ１２）の詳細を示すフローチャートである。
【図１８】本発明の第４実施形態に係る第１コントローラ内のＣＰＵの詳細を示す制御ブロック図である。
【図１９】図１８に示した前方移動量推定部が推定する前方移動量の算出処理の説明図である。
【図２０】モータ通電時間と前方移動量との関係を示す説明図である。
【図２１】第４実施形態における出力デューティ算出（ステップＳ１２）の詳細を示すフローチャートである。
【図２２】本発明の第５実施形態に係る第１コントローラの詳細を示す制御ブロック図である。
【図２３】図２２に示した前方移動速度推定部が推定する移動速度の算出処理の説明図である。
【図２４】移動速度と電流デューティおよび巻取り量との関係を示す説明図であり、（ａ）は移動速度と電流デューティとの関係を示し、（ｂ）は移動速度と巻取り量との関係を示している。
【符号の説明】
１１ ウェビング
１６ 第１プリテンショナー（プリテンショナー）
３０ 第１コントローラ（コントローラ）
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用シートベルト装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の車両用シートベルト装置としては、例えば、緊急制動の発生が検知された段階で、モータによりウェビング（シートベルト）を巻取って乗員を拘束することで、通常拘束時のウェビングによる拘束力を小さくできるようにしたものがある。（例えば特許文献１参照）
また、従来の車両用シートベルト装置としては、例えば、緊急制動を検知し、緊急度が高いと判断された場合に乗員を強固に拘束し、緊急度が低いと判断された場合に緊急度が高いときよりも小さな張力で乗員を拘束するものも知られている。（例えば特許文献２参照）
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−２４５０号公報（第６頁、図１）
【０００４】
【特許文献２】
特開２０００−１７７５３５号公報（第１４頁、図１０，１１）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、かかる従来の車両用シートベルト装置では、緊急制動時においては、乗員の前方への移動量に違いが生じる可能性があり、ウェビングに付与すべき適切な張力が異なってくると、ウェビングに不必要な張力を付与する可能性があり、その場合には乗員に不要な拘束感を与えてしまうこととなってしまう。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明では、車両の乗員を保護するシートベルト装置において、シートに着座した乗員を拘束するウェビングと、前記ウェビングを巻取ることで、前記ウェビングに張力を付与するプリテンショナーと、前記車両の減速度を検出する減速度センサと、前記減速度センサにより検出された減速度に基づいて前記車両の緊急制動を検知すると共に、緊急制動を検知したときに前記プリテンショナーの巻取制御を行うコントローラと、を備え、前記コントローラは、前記プリテンショナーの巻取制御を行う場合、前記プリテンショナーが前記ウェビングを巻取るタイミングをブレーキ操作に基づいて制御し、前記プリテンショナーが前記ウェビングに付与する張力を前記車両の減速度に基づいて制御する。
【０００７】
【発明の効果】
本発明によれば、タイミングとベルト張力をそれぞれ最適に制御できるようになり、乗員に不必要に拘束感を与えることなく、かつ、乗員の前方への移動を効果的に抑制できる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。なお、図面の説明において同一または相当する要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【０００９】
図１は、第１実施形態に係る車両用シートベルト装置の概略構成図である。第１実施形態の車両用シートベルト装置（以下、シートベルト装置と称す）１は、車両の乗員Ｈを保護するものであって、好適には図１に示すように３点式パッシブシートベルトである。
【００１０】
シートベルト装置１は、シートＳに着座した乗員Ｈを拘束するウェビング１１と、このウェビング１１の一端側を巻回するリトラクタ１２とを備え、ウェビング１１の他端部はシートＳのドア側に配置したアンカーを介して車体に固定してあるとともに、ウェビング１１の中間部に移動自在に挿通したタング１３を、シートＳの車体中央側で車体に固定したバックル１４に着脱自在に係合し、このバックル１４と前記リトラクタ１２との間でウェビング１１をセンターピラーＰｃの上部のスルーリング１５を介して移動自在に支持するようになっている。
【００１１】
リトラクタ１２は、ウェビング１１を巻取ることで、ウェビング１１に張力を付与する第１プリテンショナー１６と、衝突時にウェビング１１に張力を付与し乗員Ｈを最終的に拘束する第２プリテンショナー１７とを有している。
【００１２】
第１プリテンショナー１６は、モータＭと減速ギア機構１６ａとによって構成され、リトラクタ１２に設けられウェビング１１を巻回するリールに、モータＭの回転数を減速してトルクを伝達するようになっている。
【００１３】
第２プリテンショナー１７は、本実施形態では火薬式として構成され、衝突検知によって火薬の爆発力でウェビング１１を瞬時にリトラクタ１２に巻取るようになっている。なお、第２プリテンショナー１７は火薬式に限ることなく、ウェビング１１を迅速に巻取ることができる限りにおいてモータ等を用いることができる。
【００１４】
また、前記リトラクタ１２には、衝突時に巻取ったウェビング１１の張力が上昇し過ぎて乗員Ｈに大きな負担を掛けるのを防止するための張力制限手段、およびウェビング１１の急激な引き出しを感知してこのウェビング１１の引き出しをロックするロック手段を設けてある。
【００１５】
ここで、このように構成されたシートベルト装置１にあっては、図１に示すように、車両の加速度（減速方向の加速度、すなわち減速度を含む）を検出する前後Ｇセンサ２０と、ブレーキペダルの踏み込み量（ストローク）を検出するブレーキペダルストロークセンサ２１と、車速センサ２２とが設けられている。
【００１６】
また、前後Ｇセンサ２０からの加速度信号、ブレーキペダルストロークセンサ２１からのブレーキストローク信号および車速センサ２２からの車速信号を入力して、第１プリテンショナー１６を制御する第１コントローラ３０が設けられている。この第１コントローラ３０は、前後Ｇセンサ２０からの減速度を検出して車両の緊急制動を検知すると共に、緊急制動を検知したときに第１プリテンショナー１６の巻取制御を行うものである。
【００１７】
ここで、緊急制動とは、乗員Ｈが素早くブレーキペダルを操作した状態（後述するパターン値が２である状態）と、乗員Ｈが比較的緩やかにブレーキペダルを操作した状態（後述するパターン値が１の状態）との双方を含むものとする。なお、比較的緩やかにブレーキを操作した状態とは、シートベルト装置によって乗員を保護する必要がある程度の減速状態であって、一般にスムーズに停車した場合を除くものとする。
【００１８】
さらに、シートベルト装置１にあっては、衝突を検知する衝突検知センサ４１から信号を入力し、衝突が検知された際に第２プリテンショナーを制御する第２コントローラ４０が設けられている。
【００１９】
図２は、図１に示した第１コントローラ３０の構成図である。同図では第１プリテンショナー１６のモータＭを２個設けてあり、一方は運転席用のシートベルト装置１のものであり、他方は助手席用のシートベルト装置１のものとなっている。
【００２０】
前記第１コントローラ３０は図２に示すようにＣＰＵ３１を備え、このＣＰＵ３１にバッテリーからフューズ２３を介して電源を入力する電源回路３２と、イグニッション信号を入力するＩＧＮ（イグニッション）入力回路３３と、車速センサ２２の車速信号を入力するＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）・Ｉ／Ｆ（インターフェース）３４と、前後Ｇセンサ２０からの加速度信号およびブレーキペダルストロークセンサ２１のブレーキストローク信号を入力するＡｎａｌｏｇ・Ｉ／Ｆ３５とが接続されている。
【００２１】
なお、前記電源回路３２を通した電源は、ＣＰＵ３１の駆動源として用いる以外に、センサ電源回路３２ａを介して前後Ｇセンサ２０およびブレーキペダルストロークセンサ２１に導入するようになっている。
【００２２】
ＣＰＵ３１の制御電流は、駆動回路３６を介してリレー３７に出力される一方、運転席用および助手席用のモータＭに接続されモータＭの回転方向を切換るモータ駆動回路３８，３８ａに出力されるようになっている。
【００２３】
前記モータ駆動回路３８，３８ａには、前記フューズ２３から電源回路３２へ出力する電源がリレー３７を介して入力され、各モータＭは、モータ駆動回路３８，３８ａにより回転方向が制御されるとともに、これらモータＭの回転速度は、ＣＰＵ３１で演算したデューティ比によって制御されるようになっている。
【００２４】
また、前後Ｇセンサ２０は、センサ電源回路３２ａから供給される電源を、検出される加速度に応じた電圧としてＡｎａｌｏｇ・Ｉ／Ｆ３５を介してＣＰＵ３１に出力するようになっている。また、ブレーキペダルストロークセンサ２１は、運転者の制動操作によるブレーキペダルの踏み込み量をポテンショメータの回転角で検出するようになっており、センサ電源回路３２ａから供給される電源を、ブレーキペダルストロークに応じた電圧をＡｎａｌｏｇ・Ｉ／Ｆ３５を介してＣＰＵ３１に出力するようになっている。
【００２５】
ＣＰＵ３１は、ブレーキペダルストロークによって緊急制動か否かを判断するとともに、緊急制動であれば衝突回避動作であると判断して、モータ駆動回路３８，３８ａに電流指令値をデューティ出力し、モータＭの回転数を制御する。
【００２６】
なお、ＣＰＵ３１は、車速センサ２２で検出した車速データを、車両のＣＡＮ・Ｉ／Ｆ３４を経由して入力するが、ＣＡＮ・Ｉ／Ｆ３４を経由することなく、車速センサ２２から車速に応じた周期のパルスを入力して、このパルス周期から車速を検出するようにしてもよい。
【００２７】
前記第１コントローラ３０による制御は図３に示すフローチャートに従って実行されるようになっている。図３は、図１に示した第１コントローラ３０の制御フローチャートである。まず、第１コントローラ３０は、ステップＳ１でブレーキペダルストロークを読み込んで、ノイズ除去のためのフィルタリングを行った後、ステップＳ２でブレーキペダルストロークを微分してブレーキの踏み込み速度を求める。
【００２８】
ここで、微分演算としては、カットオフ周波数が２０Ｈｚ付近に設定されたＨＰＦ（ハイ・パフォーマンス・フォートラン）を使用するようになっているが、これに限ることなく緊急制動時のブレーキ踏み込み量の時間当たりの変化が分布する周波数領域において、位相およびゲインが微分動作と等価な要素であればよい。
【００２９】
ステップＳ２の後、第１コントローラ３０は、ステップＳ３でＣＡＮ・Ｉ／Ｆ３４から車速データを読み込んで処理し、ステップＳ４ではブレーキの踏み込み速度と車速値から図４のサブルーチンに従って緊急制動かどうかを判断する。
【００３０】
図４は、図３に示した緊急制動判断（ステップＳ４）の詳細を示すフローチャートである。図４のサブルーチンによる緊急制動判断は、まず、ステップＳ４０１で車速が３０ｋｍ／ｈ以上かどうかを調べ、３０ｋｍ／ｈより低速である場合は、緊急制動時に乗員Ｈが前方に移動する割合も少ないので、シートベルト装置１は通常のウェビング１１拘束力をもって乗員Ｈを拘束すればよい。
【００３１】
従って、そのような低速状態では、不必要に電力を消費することを避けるために緊急制動判断は行わずに、ステップＳ４０２に進んでパターン値を０にセットする。
【００３２】
次に、車速が３０ｋｍ／ｈ以上の中，高速時では、ステップＳ４０３でブレーキ踏み込み速度Ｂ１を０．３ｍ／ｓｅｃおよび１．０ｍ／ｓｅｃと比較し、０．３ｍ／ｓｅｃ以下である場合にはステップＳ４０２に進んでパターン値を０にセットする。
【００３３】
ステップＳ４０３でブレーキ踏み込み速度Ｂ１が０．３〜１．０ｍ／ｓｅｃである場合には、ステップＳ４０４でパターン値を１にセットする。また、ステップＳ４０３でブレーキ踏み込み速度Ｂ１が１．０ｍ／ｓｅｃ以上である場合には、ステップＳ４０５に進んでパターン値を２にセットする。そして図３のメインルーチンに戻る。
【００３４】
なお、パターン値は、ブレーキ踏み込み速度により決定されているが、特にブレーキ踏み込み速度に限らず、他のファクター、例えば乗員Ｈの状態（居眠りの状態であるか否かなど）により決定するようにしてもよい。
【００３５】
次いで、図３のメインルーチンではステップＳ５で車速値の時間当たりの変化を求めた後、ステップＳ６では図５のサブルーチンに従って緊急回避判断を行う。
【００３６】
図５は、図３に示した緊急回避判断（ステップＳ６）の詳細を示すフローチャートである。図５のサブルーチンによる緊急回避判断は、ステップＳ６０１で車速が５ｋｍ／ｈよりも小さいかどうかを判断し、５ｋｍ／ｈよりも小さい場合は、停止しているかどうかを判断するための時間をカウントするタイマーの値を、ステップＳ６０２で１だけ増加する。
【００３７】
ステップＳ６０１で車速が５ｋｍ／ｈ以上である場合は、ステップＳ６０３で車速の時間当たりの変化が−０．２Ｇ以上かどうかを調べ、−０．２Ｇ以上であれば、ステップＳ６０４で前記タイマーの値を１だけ増加する一方、−０．２Ｇより小さい場合は前記ステップＳ６０５に進んでタイマーの値を０にセットする。
【００３８】
そして、ステップＳ６０２，ステップＳ６０４，ステップＳ６０５でタイマーの値を決定した後、ステップＳ６０６に進んでタイマーの値が１．０ｓｅｃより大きいかどうかを判断する。
【００３９】
タイマーの値が１．０ｓｅｃ以下である場合は、ステップＳ６０７で終了不成立（減速途中）と判断し、一方、タイマーの値が１．０ｓｅｃよりも大きい場合は、終了成立（車両停止または減速終了）であると判断して図３のメインルーチンに戻る。
【００４０】
なお、図５のサブルーチンでは停止判断の車速を５ｋｍ／ｈとし、減速終了判断のしきい値を−０．２Ｇとし、判断時間を１．０ｓｅｃとしたが、これらの数値は一例としてあげた値であり、実際の数値はこれらの値に限るものではなく、車速センサ２２の分解能や車両の特性などによって決定することができる。
【００４１】
次に、図３のメインルーチンでは、ステップＳ４の緊急制動判断とステップＳ６の緊急回避判断との結果から、図６のサブルーチンに従ってウェビング１１の巻取りタイミングを判定する。
【００４２】
図６は、図３に示したタイミング判定（ステップＳ７）の詳細を示すフローチャートである。図６のサブルーチンによるタイミング判定は、まず、ステップＳ７０１において、図４のサブルーチンの緊急制動判断で求めたパターン値が、前回のパターン値よりも小さいかどうかを判定し、前回のパターン値よりも小さい場合にはステップＳ７０２で前回のパターン値を保持してステップＳ７０３に進む。
【００４３】
ここで、ステップＳ７０２で前回のパターン値を保持するのは、一旦、緊急制動と判断された後に制動力や減速度が低下したとしても、制動が続いている間は緊急制動の状態が継続していると見なすようにしているからである。
【００４４】
また、ステップＳ７０１で前回の緊急度よりも小さくないと判断した場合はそのままステップＳ７０３に進み、このステップＳ７０３では図５の緊急回避判断で終了成立とされたか否かを判断し、終了成立である場合にはステップＳ７０４でパターン値を０にセットするとともに、ステップＳ７０３でパターン値が１でない場合はそのまま図３のメインルーチンに戻る。
【００４５】
次に、図３のメインルーチンでは、前のステップＳ７で求めたタイミングに従い、ステップＳ８で直ちに制動が必要か、すなわちパターン値が２か判断し、直ちに制動が必要な場合はステップＳ１０に進み、しばらく制動が必要でない場合はＳ９に進み、ステップＳ９で制動要か、すなわちパターン値が１か判断する。そして、制動要でない場合には処理はステップＳ１にリターンし、制動要である場合は所定時間待機後にステップＳ１０に進む。
【００４６】
その後、第１コントローラ３０は、ステップＳ１０で減速度を読み込んで、ノイズ除去のためのフィルタリングを行った後、ステップＳ１１で減速度に応じた張力を算出し、図７のサブルーチンに従ってモータＭに出力する電流デューティの算出、つまり、モータＭの回転速度を決定する。
【００４７】
図７は、図３に示した出力デューティ算出（ステップＳ１２）の詳細を示すフローチャートである。図７のサブルーチンによる出力デューティ算出は、まず、ステップＳ１２０１でパターン値が０であると判断し、且つ、ステップＳ１２０２で前回のパターン値が０でないと判断した場合には、ステップＳ１２０３でタイマーの値を初期化した後、ステップＳ１２０４でデューティ比をＤ０にセットして逆転指令を出力し、ウェビング１１の巻取動作による拘束力を解除した後、ステップＳ１２０５でタイマーの値を１だけ増加する。
【００４８】
ステップＳ１２０２で前回のパターン値が０であると判断し、ステップＳ１００６でタイマーの値がＴ０を越えていない場合は、ステップＳ１２０４およびステップＳ１２０５へと進んで、デューティ比をＤ０として逆転指令を出力するとともに、タイマーの値を１だけ増加する一方、ステップＳ１２０６でタイマーの値がＴ０を越えていれば、ステップＳ１２０７でデューティ比を０にセットしてウェビング１１の張力を解除する動作を終了する。
【００４９】
すなわち、パターン値が０である限りにおいて、デューティ比は、図８（ａ）に示すように、時刻Ｔ０を超えるまでＤ０を維持し、その後０となる。
【００５０】
次に、ステップＳ１２０８でパターン値が１であると判断し、且つ、ステップＳ１２０９で前回のパターン値が１でないと判断した場合には、ステップＳ１２１０でタイマーの値を初期化した後、ステップＳ１２１１でデューティ比をＤ１にセットしてウェビング１１の巻取りを開始し、ステップＳ１２１２でタイマーを１だけ増加する。
【００５１】
ステップＳ１２０９で前回のパターン値が１であると判断し、ステップＳ１２１３でタイマーの値がＴ１を越えていない場合は、ステップＳ１２１１およびステップＳ１２１２に進んで、ウェビング１１を巻取り方向にデューティ比をＤ１としてウェビング１１の巻取りを継続するとともに、タイマーの値を１だけ増加する。
【００５２】
ステップＳ１２１３でＴ１を越えていると判断した場合は、ステップＳ１２１４でデューティ比をＤ１にセットしてウェビング１１の巻取動作を終了し、ウェビング１１をその位置で保持する。
【００５３】
すなわち、パターン値が１である限りにおいて、デューティ比は、図８（ｂ）に示すように、時刻Ｔ１を超えるまでＤ１を維持し、その後Ｄ２となる。
【００５４】
さらに、ステップＳ１２１５で前回のパターン値が２でないと判断した場合に、ステップＳ１２１６でタイマーの値を初期化した後、ステップＳ１２１７でデューティ比をウェビング１１の巻取り方向にＤ３にセットしてウェビング１１の巻取りを開始し、ステップＳ１２１７でタイマーを１だけ増加する。
【００５５】
ステップＳ１２１５で前回のパターン値が２であると判断し、ステップＳ１２１９でタイマーの値がＴ１を越えていない場合は、ステップＳ１２１７およびステップＳ１２１８に進んで、ウェビング１１を巻取り方向にデューティ比をＤ３としてウェビング１１の巻取りを継続するとともに、タイマーの値を１だけ増加する。
【００５６】
ステップＳ１２１８でＴ１を越えていると判断した場合は、ステップＳ１２２０でデューティ比をＤ２にセットしてウェビング１１の巻取動作を終了し、ウェビング１１をその位置で保持する。
【００５７】
すなわち、パターン値が２である限りにおいて、デューティ比は、図８（ｂ）に示すように、時刻Ｔ１を超えるまでＤ３を維持し、その後Ｄ２となる。
【００５８】
図７のサブルーチンによる出力デューティ算出が終了した後、図３のメインルーチンに戻り、モータ等に異常がある場合はステップＳ１３でフェールセーフの処置を実行し、ステップＳ１２で求められたデューティ比に従い、ステップＳ１４において作動出力を行った後、ステップＳ１にリターンする。
【００５９】
なお、図７，８に示したデューティ比Ｄ１，３は、まず、ウェビング１１に付与する目標張力が決定され、その後、その目標張力をウェビング１１に付与するように決定される。
【００６０】
すなわち、デューティ比Ｄ１，３は、目標張力に応じて決定されることとなる。次に、目標張力について説明する。図９は、ウェビング１１に付与する張力の目標値（目標張力）を示す説明図である。
【００６１】
図９に示すように、減速度が小さい状態（図中の▲１▼の状態）では、目標張力も小さい。そして、減速度が或る値Ａを超えると（図中の▲２▼の状態）、減速度の上昇に伴い目標張力もほぼ比例的に増加する。さらに、減速度が上昇して或る値Ｂを超えると（図中の▲３▼の状態）、目標張力はほぼ一定となる。
【００６２】
なお、図１〜９の説明により明らかなように、ウェビング１１の巻取りタイミングは、ウェビング１１に付与する張力に基づかず、ウェビング１１に付与する張力は、ウェビング１１の巻取りタイミングに基づいていない。このため、タイミングと張力とは、それぞれ独立して制御されていることとなる。
【００６３】
以上の構成により本実施形態のシートベルト装置１にあっては、ウェビング１１の巻取りタイミングをブレーキ操作に基づいて決定している。すなわち、実際に乗員Ｈにより操作された内容や乗員Ｈの状態に基づき、巻取りタイミングを制御していることとなる。このため、路面の摩擦係数などの外的要因に影響を受けず、例えば、乗員Ｈが素早くブレーキを踏んだ場合には即座にウェビング１１を即座に巻取り、乗員Ｈが比較的緩やかにブレーキを踏んだ場合にはしばらく待ってからウェビング１１を巻取るなどの制御をすることが可能となる。
【００６４】
また、ウェビング１１に付与する張力を車両の減速度に基づいて決定しているので、例えば、減速度が高い場合には乗員の前方への移動量や移動速度が大きい可能性が高く、ウェビング１１の張力を高く設定し、減速度が比較的小さい場合には、乗員の前方への移動量や移動速度は小さい可能性が高く、ウェビング１１の張力を小さく設定することが可能となる。
【００６５】
このように、本実施形態では、ウェビング１１の巻取りタイミングとウェビング１１に付与する張力とを適切に設定することが可能となっており、乗員Ｈを適切に拘束し、且つ乗員Ｈに与える不快感の軽減することができる。
【００６６】
また、乗員Ｈのブレーキの踏み込み速度により、ウェビング１１の巻取りタイミングを制御するので、ブレーキ操作の絶対量が小さい時点においても、緊急制動を判断できることとなり、ウェビング１１の巻取りタイミングを早めることができる。
【００６７】
また、ウェビング１１の巻取りタイミングとウェビング１１に付与する張力とをそれぞれ独立に制御しているので、一方に対し他方が影響を受けることがなくなり、それぞれを適切に設定しておくことで、あらゆる状況において、乗員Ｈを適切に拘束し、且つ乗員Ｈに与える不快感の軽減することが可能となる。
【００６８】
また、第１のプリテンショナー１６の引き込みタイミングとベルト張力の少なくとも２つを制御し、タイミングはブレーキ操作状態を検出するセンサー値に基づいて制御し、ベルト張力は減速度に基づいて制御することにしたので、タイミングとベルト張力をそれぞれ最適に制御できるようになり、乗員に不必要に拘束感を与えることなく、かつ、乗員の前方への移動を効果的に抑制できる。
【００６９】
また、ブレーキ操作状態を検出するセンサーとして、ブレーキの操作速度を用いたので、ブレーキ操作の絶対量が小さい時点においても、緊急制動を判断でき、引き込みタイミングを早めることができる。
【００７０】
また、減速度を検出するセンサーとして、ブレーキ操作量を用い、ブレーキ操作量と減速度の関係から、減速度を推定するようにしたので、減速度センサーを追加することなく、ベルト張力の制御ができる。
【００７１】
また、ベルト引き込みタイミングとベルト張力とをそれぞれ独立して制御したので、ベルト引き込みタイミングとベルト張力を独立に、適切に設定することにより、いかなる車両状態においても、ベルト引き込み制御できる。
【００７２】
次に、本発明の第２実施形態を説明する。図１０は、第２実施形態に係る車両用シートベルト装置の概略構成図である。第２実施形態に係るシートベルト装置２は、第１実施形態に係るシートベルト装置１とほぼ同様であるが、前後Ｇセンサ２０を有していない点で第１実施形態と異なっている。また、第２実施形態に係るシートベルト装置２は、第１コントローラ３０がＡＢＳ信号を受信するようになっている。次に、本実施形態に係るシートベルト装置２の動作について説明する。
【００７３】
図１１は、図１０に示した第１コントローラ３０の制御フローチャートである。図１１に示すステップＳ２１〜Ｓ２９は、図３に示したステップＳ１〜Ｓ９と同様であるため説明を省略する。
【００７４】
本実施形態では、第１実施形態のように前後Ｇセンサ２０を有していないため、Ｓ３０において第１コントローラ３０は、減速度を読み込まず、代わりに減速度を推定するようにしている。この推定は、Ｓ２１で読み込んだブレーキペダルストロークに基づいて行われる。
【００７５】
図１２は、ブレーキペダルストロークと減速度との関係を示す説明図である。同図に示すように、乾燥舗装路面におけるブレーキ踏み込み時の減速度と、ブレーキペダルストロークとには、所定の相関関係が成立している。このため、ブレーキペダルストロークを検出することにより、車両の減速度を求めることが可能となる。
【００７６】
さらに、本実施形態では、運転時など路面の状況に応じて摩擦係数μを求めることができるように、ＡＢＳ作動信号を入力し、ＡＢＳ作動時の単位時間当たりの車速変化割合を算出することによって、路面摩擦係数μを正確に求め、車両の減速度を推定している。また、この他に、路面摩擦係数μを測定するセンサを車両に設けたり、天気に関する情報を受信したり、ワイパの使用状態を検出したり等することによって、路面摩擦係数μを推定し、精度よく減速度を求めることも可能である。
【００７７】
このように、図１１のステップＳ３０で減速度の推定が行われた後は、ステップＳ３１〜Ｓ３４の処理が実行される。この処理は、図３に示したステップＳ１１〜Ｓ１４と同様である。
【００７８】
なお、本実施形態においては、第１コントローラ３０内のＣＰＵ３１の構成は次のようになっている。図１３は、図１０に示した第１コントローラ３０内のＣＰＵ３１の詳細を示す制御ブロック図である。ＣＰＵ３１は、同図に示すようにブレーキペダルストローク信号を信号処理部３１ａによって信号処理し、微分部３１ｂで微分してブレーキの踏み込み速度を算出する。そして、ＣＰＵ３１は、これをタイミング判定部３１ｃに出力する。また、ＣＰＵ３１は、信号処理部３１ａからの信号を張力算出部３１ｆによって処理し、目標張力を求め、この目標張力を出力部３１ｇに出力する。
【００７９】
さらに、ＣＰＵ３１は、車速信号を車速処理部３１ｄによって車速処理した後、この処理信号をタイミング判定部３１ｃに出力し、タイミング判定部３１ｃにおいてブレーキの踏み込み速度と車速との関係から緊急制動判断する。また、車速処理部３１ｄからの処理信号を車速変化算出部３１ｅに出力するとともに、車速変化算出部３１ｅにより車速変化を算出した後にタイミング判定部３１ｃに出力して、タイミング判定部３１ｃにおいて車速変化と車速との関係から緊急回避判断する。
【００８０】
そして、ＣＰＵ３１は、これらの判断結果からタイミング判定部３１ｃにおいてタイミング判定するとともに、この判定信号を出力部３１ｇに出力して、判定内容と目標張力とに基づいて、運転席作動判断部３１ｈおよび助手席作動判断部３１ｉにデューティ出力し、運転席作動判断部３１ｈで運転席側のシートベルト装置３を作動判断して運転席側のモータＭを駆動するとともに、助手席作動判断部３１ｉで助手席側のシートベルト装置３を作動判断して助手席側のモータＭを駆動する。
【００８１】
ところで、ＣＰＵ３１は、ブレーキペダルストローク信号や車速信号をフェールセーフ部３１ｊに入力してフェールセーフ判断するようになっており、ブレーキペダルストロークセンサ２１や車速センサ２２が故障した場合に、フェールセーフロジックに従ってモータＭへの出力を停止するようになっている。
【００８２】
以上の構成により本実施形態のシートベルト装置２にあっては、ウェビング１１の巻取りタイミングをブレーキ操作に基づいて決定している。すなわち、実際に乗員Ｈにより操作された内容や乗員Ｈの状態に基づき、巻取りタイミングを制御していることとなる。このため、路面の摩擦係数などの外的要因に影響を受けず、例えば、乗員Ｈが素早くブレーキを踏んだ場合には即座にウェビング１１を即座に巻取り、乗員Ｈが比較的緩やかにブレーキを踏んだ場合にはしばらく待ってからウェビング１１を巻取るなどの制御をすることが可能となる。
【００８３】
また、ウェビング１１に付与する張力を車両の減速度に基づいて決定しているので、例えば、減速度が高い場合には乗員の前方への移動量や移動速度が大きい可能性が高く、ウェビング１１の張力を高く設定し、減速度が比較的小さい場合には、乗員の前方への移動量や移動速度は小さい可能性が高く、ウェビング１１の張力を小さく設定することが可能となる。
【００８４】
このように、本実施形態では、ウェビング１１の巻取りタイミングとウェビング１１に付与する張力とを適切に設定することが可能となっており、乗員Ｈを適切に拘束し、且つ乗員Ｈに与える不快感の軽減することができる。
【００８５】
また、乗員Ｈのブレーキの踏み込み速度により、ウェビング１１の巻取りタイミングを制御するので、ブレーキ操作の絶対量が小さい時点においても、緊急制動を判断できることとなり、ウェビング１１の巻取りタイミングを早めることができる。
【００８６】
また、減速度がブレーキペダルの踏み込み量から求められるので、減速度を測定するセンサ等を追加することなく、ウェビング１１に付与する張力を求めることが可能となり、構成の簡素化を図ることができる。
【００８７】
また、ウェビング１１の巻取りタイミングとウェビング１１に付与する張力とをそれぞれ独立に制御しているので、一方に対し他方が影響を受けることがなくなり、それぞれを適切に設定しておくことで、あらゆる状況において、乗員Ｈを適切に拘束し、且つ乗員Ｈに与える不快感の軽減することが可能となる。
【００８８】
また、減速度を検出するセンサーとして、ブレーキ操作量を用い、ブレーキ操作量と減速度の関係から、減速度を推定するようにしたので、減速度センサーを追加することなく、ベルト張力の制御ができる。
【００８９】
また、ベルト引き込みタイミングとベルト張力とをそれぞれ独立して制御したので、ベルト引き込みタイミングとベルト張力を独立に、適切に設定することにより、いかなる車両状態においても、ベルト引き込み制御できる。
【００９０】
次に、本発明の第３実施形態を説明する。第３実施形態に係るシートベルト装置３は、第１実施形態に係るシートベルト装置１とほぼ同様であるが、ウェビング１１に付与する張力を、ウェビング１１の巻取りタイミングに基づいて調整する点で第１実施形態と異なっている。
【００９１】
まず、本実施形態の構成等を説明する前に、乗員Ｈの身体が前方に移動しているときのエネルギーを説明する。
【００９２】
乗員Ｈの身体が前方に移動しているときのエネルギーは、
【数１】
（エネルギー）＝Ｇ×Ｍ×Ｌ＋（１／２）×Ｍ×Ｖ２ （１）
により、表される。但し、Ｇは減速度であり、Ｍは乗員Ｈの上体の等価質量であり、Ｌは乗員Ｈの前方移動距離であり、Ｖは乗員Ｈの前方移動速度である。
【００９３】
右辺の第１項は、乗員Ｈの前方移動を抑制するために必要な張力に相当するエネルギーである。このエネルギーは、減速度に比例するようになっている。右辺の第２項は、乗員Ｈの前方移動により生じるエネルギーである。ここで、前方移動速度Ｖは減速開始からの時間に伴って増加するようになっている。このため、このエネルギーは、減速開始からの時間に伴って増加すると言える。
【００９４】
このように、右辺の第１項は減速度に依存し、右辺の第２項は減速開始からの時間に依存する。このため、緊急制動時の減速度が同じであっても、減速開始からの時間によっては、ウェビング１１に付与すべき張力が異なってくる。
【００９５】
図１４は、第３実施形態に係る第１コントローラ３０内のＣＰＵ３１の詳細を示す制御ブロック図である。ここでは、図１３との相違点のみを説明する。
【００９６】
本実施形態は、第２実施形態と異なり、前後Ｇセンサ２０を有しているため、張力算出部３１ｆは信号処理部３１ａからの処理信号を入力する必要がない。また、本実施形態のＣＰＵ３１内には、図１３に示す要素に加え、減速度処理部３１ｋ、制動開始判断部３１ｌ、およびタイミング算出部３１ｍが追加されている。
【００９７】
減速度処理部３１ｋは、入力した減速度の信号を信号処理し、張力算出部３１ｆおよび制動開始判断部３１ｌに出力するようになっている。制動開始判断部３１ｌは、減速度処理部３１ｋからの処理信号を読み込んで緊急制動の開始を判断すると共に、判断結果をタイミング算出部３１ｍに出力する。タイミング算出部３１ｍは、入力した判断結果に基づいてウェビング１１の巻取りタイミングを算出すると共に、その結果を張力算出部３１ｆに出力する。そして、張力算出部３１ｆは、減速度の処理信号と、算出されたタイミングとに基づいてウェビング１１に付与する張力を求めることとなる。
【００９８】
図１５および図１６を参照してさらに説明する。図１５は、図１４に示した制動開始判断部３１ｌおよびタイミング算出部３１ｍの処理内容の説明図である。
【００９９】
制動開始判断部３１ｌは、減速度が制動開始判断のしきい値を超えたことにより、緊急制動開始と判断する。例えば、図１５では点Ｃの時点において、制動開始判断部３１ｌは緊急制動開始と判断する。
【０１００】
そして、タイミング算出部３１ｍは、減速度が制動開始判断のしきい値を超えてから、巻取り開始するまでの時間（図１５では所要時間）を求め、巻取り開始タイミングを求める。その後、張力算出部３１ｆは、減速度とタイミングに基づいて張力を算出する。
【０１０１】
図１６は、図１４に示した張力算出部３１ｆの処理内容の説明図である。なお、ウェビング１１に付与する張力は、モータＭのデューティ比に依存するため、図１６では、縦軸として張力の代わりにデューティ比を示している。また、タイミングに応じて張力を何ら調整しない場合を張力関数１０１で示し、タイミングに応じて張力を調整する場合であって、タイミングが遅い場合を張力関数１０２に示し、タイミングが早い場合を張力関数１０３に示す。
【０１０２】
張力算出部３１ｆは、通常、張力関数１０１に基づいて張力を求めるようにしている。
【０１０３】
ここで、タイミングが遅い場合、式（１）の右辺第２項が時間の経過に伴って増加して、全体のエネルギーが増加することとなる。故に、ウェビング１１に付与する張力を大きくする必要がある。このため、張力関数１０２を選択し、張力関数１０２に基づいて張力を算出する。なお、張力算出部３１ｆが、張力関数１０１しか記憶していない場合、張力関数１０１に所定の係数（１を超える）を掛けて、その所定の係数を掛けた張力関数に基づいて張力を算出する。
【０１０４】
一方、タイミングが早い場合には、式（１）の右辺第２項が小さくなり、全体のエネルギーも小さくなる。故に、ウェビング１１に付与する張力を小さくし、乗員Ｈに不要な不快感を与えないようにする必要がある。このため、張力算出部３１ｆは、張力関数１０３を選択し、張力関数１０３に基づいて張力を算出する。なお、張力算出部３１ｆが、張力関数１０１しか記憶していない場合、張力関数１０１に所定の係数（１未満）を掛けて、その所定の係数を掛けた張力関数に基づいて張力を算出する。
【０１０５】
なお、第３実施形態では、上記のような構成としたため、制御方法が第１の実施形態と多少異なる。図１７は、第３実施形態における出力デューティ算出（ステップＳ１２）の詳細を示すフローチャートである。
【０１０６】
同図に示すように、第３実施形態では、図７に示す制御内容に加え、張力関数判定（ステップＳ１２２１）およびモード調整出力（ステップＳ１２２２）が追加されている。
【０１０７】
すなわち、ステップＳ１２０１〜Ｓ１２２０までの処理を経た後、ステップＳ１２２１において張力算出部３１ｆは張力関数を求める。張力算出部３１ｆは、タイミング算出部３１ｍにより求められたタイミングに従って、張力関数１０１〜１０３のうち、どの関数が適切であるかを判定し選択する。また、張力関数１０１しか記憶されていない場合、張力関数１０１に対し所定の係数を掛け、張力関数を求める。
【０１０８】
そして、張力算出部３１ｆは、求められた張力関数および減速度に基づいて張力を決定し、出力部３１ｇは、決定された張力に基づくデューティ比の信号をステップＳ１２２２で出力する。
【０１０９】
なお、図１４〜図１７から明らかなように、ウェビング１１に付与する張力は、巻取りタイミングに基づいたものとなっている。このため、両者は協調して制御されていることとなる。
【０１１０】
以上の構成により本実施形態のシートベルト装置３にあっては、ウェビング１１の巻取りタイミングをブレーキ操作に基づいて決定している。すなわち、実際に乗員Ｈにより操作された内容や乗員Ｈの状態に基づき、巻取りタイミングを制御していることとなる。このため、路面の摩擦係数などの外的要因に影響を受けず、例えば、乗員Ｈが素早くブレーキを踏んだ場合には即座にウェビング１１を即座に巻取り、乗員Ｈが比較的緩やかにブレーキを踏んだ場合にはしばらく待ってからウェビング１１を巻取るなどの制御をすることが可能となる。
【０１１１】
また、ウェビング１１に付与する張力を車両の減速度に基づいて決定しているので、例えば、減速度が高い場合には乗員の前方への移動量や移動速度が大きい可能性が高く、ウェビング１１の張力を高く設定し、減速度が比較的小さい場合には、乗員の前方への移動量や移動速度は小さい可能性が高く、ウェビング１１の張力を小さく設定することが可能となる。
【０１１２】
このように、本実施形態では、ウェビング１１の巻取りタイミングとウェビング１１に付与する張力とを適切に設定することが可能となっており、乗員Ｈを適切に拘束し、且つ乗員Ｈに与える不快感の軽減することができる。
【０１１３】
また、乗員Ｈのブレーキの踏み込み速度により、ウェビング１１の巻取りタイミングを制御するので、ブレーキ操作の絶対量が小さい時点においても、緊急制動を判断できることとなり、ウェビング１１の巻取りタイミングを早めることができる。
【０１１４】
また、ウェビング１１の巻取りタイミングとウェビング１１に付与する張力とを協調して制御しているので、例えば、エラーなどにより巻取りタイミングの制御にズレが発生した場合でも、ズレに応じて張力も変更されるため、タイミングと張力とを独立して制御する場合に比して、エラー等に対する影響を軽減することが可能となる。
【０１１５】
また、ウェビング１１に付与する張力を、ウェビング１１の巻取りタイミングが早くなるに従って小さくなるように設定しているので、乗員Ｈの前方移動に応じた適切な張力をウェビング１１に付与することが可能となり、乗員に与える不快感を軽減することが可能となる。さらに、張力を不必要に大きくすることが少なくなるため、従来と同じモータを使用した場合にはモータに使用される電力の消費量を抑制することもできる。
【０１１６】
なお、本実施形態では、ウェビング１１に付与する張力を巻取りタイミングに基づいて制御しているが、逆に張力に基づいて巻取りタイミングを制御するようにしてもよい。また、ベルト引き込みタイミングとベルト張力とを協調して制御したので、ベルト引き込みタイミングのずれが発生した場合にも、ベルト張力の変更を行うことにより、タイミングのずれによる影響を小さく抑えることができる。また、ベルト引き込みタイミングが早くなるのにしたがって、ベルト張力を小さくするよう補正し、ベルト引き込みタイミングが遅くなるにしたがって、ベルト張力を大きくするよう補正するようにしたので、乗員に不必要な拘束感を与えることがなくなるとともに、ベルト引き込みに要する電力消費量の増大を抑制することができる。
【０１１７】
次に、本発明の第４実施形態を説明する。第４実施形態に係るシートベルト装置４は、第３実施形態に係るシートベルト装置３とほぼ同様であるが、ウェビング１１の巻取り量を制御した点で第１実施形態と異なっている。
【０１１８】
図１８は、第４実施形態に係る第１コントローラ３０内のＣＰＵ３１の詳細を示す制御ブロック図である。図１４との相違点のみを説明する。
【０１１９】
本実施形態では、第３実施形態のタイミング算出部３１ｍに変えて、ＣＰＵ３１内に前方移動量推定部３１ｎを備えている。
【０１２０】
前方移動量推定部３１ｎは、タイミング判定部３１ｃにおいて判定されたタイミングの情報を入力すると共に、制動開始判断部３１ｌからの制動開始情報を入力して、乗員Ｈの前方移動量を推定するようになっている。そして、この前方移動量を出力部３１ｇに出力するようになっており、出力部３１ｇは、前方移動量に応じてモータＭの通電時間を変更するようになっている。
【０１２１】
図１９は、図１８に示した前方移動量推定部３１ｎが推定する前方移動量の算出処理の説明図である。前方移動量推定部３１ｎによる乗員Ｈの前方移動量は、同図に示すように、制動開始判断のしきい値と、緊急制動開始時刻（図１９では点Ｄの時刻）と、巻取り開始時刻（図１９では点Ｅの時刻）と、図１５に示した減速度を時間積分して得られる移動速度関数とによって推定することができる。
【０１２２】
具体的に、乗員Ｈの前方移動量ｘ（ｔ）は、
【数２】
ｘ（ｔ）＝∫Ｖ（ｔ）ｄｔ （２）
により、表わすことができ、この式（２）に点Ｄおよび点Ｅの値（時刻）を用い、定積分することにより、前方移動量推定部３１ｎは、移動量ｘ（ｔ）を値として得ることとなる。但し、Ｖ（ｔ）は、移動速度関数である。
【０１２３】
図２０は、モータ通電時間と前方移動量との関係を示す説明図である。ウェビング１１の巻取り量を制御するためには、モータ通電時間を制御する必要がある。 モータ通電時間は、乗員Ｈの前方移動量に従って求められる。すなわち、図２０に示すように、モータ通電時間は、前方移動量の推定値の増加に応じてほぼ比例的に大きくなるようにされており、このマップに従って設定されることにより適切なものとされる。
【０１２４】
ところで、モータ通電時間は、前方移動量の推定値が第１所定値α１を下回る場合、第１の所定時間Ｔ１とされている。これは、推定値が第１所定値α１を下回る場合、乗員Ｈが殆ど移動しておらず、ウェビング１１の巻取り量に差がないためである。また、モータ通電時間は、前方移動量の推定値が第２所定値α２以上である場合、第２の所定時間Ｔ２とされている。これは、推定値が第２所定値α２以上である場合、ウェビング１１の巻取り量が上限に達してしまうためである。
【０１２５】
なお、第４実施形態では、上記のような構成としたため、制御方法が第３の実施形態と多少異なる。図２１は、第４実施形態における出力デューティ算出（ステップＳ１２）の詳細を示すフローチャートである。
【０１２６】
同図に示すように、第４実施形態では、図１７に示す張力関数判定（ステップＳ１２２１）に代えて、巻取量関数判定（ステップＳ１２２３）が行われている。
【０１２７】
すなわち、ステップＳ１２０１〜Ｓ１２２０までの処理を経た後、ステップＳ１２２３において出力部３１ｇは巻取量関数判定を行う。この巻取量関数判定とは、出力部３１ｇが図２０に示したマップに従ってモータ通電時間を決定する処理である。そして、Ｓ１２２３終了後、出力部３１ｇは、ステップＳ１２２２で決定されたモータ通電時間中モータＭの巻取制御を行う。
【０１２８】
以上の構成により本実施形態のシートベルト装置４にあっては、ウェビング１１の巻取りタイミングをブレーキ操作に基づいて決定している。すなわち、実際に乗員Ｈにより操作された内容や乗員Ｈの状態に基づき、巻取りタイミングを制御していることとなる。このため、路面の摩擦係数などの外的要因に影響を受けず、例えば、乗員Ｈが素早くブレーキを踏んだ場合には即座にウェビング１１を即座に巻取り、乗員Ｈが比較的緩やかにブレーキを踏んだ場合にはしばらく待ってからウェビング１１を巻取るなどの制御をすることが可能となる。
【０１２９】
また、ウェビング１１に付与する張力を車両の減速度に基づいて決定しているので、例えば、減速度が高い場合には乗員の前方への移動量や移動速度が大きい可能性が高く、ウェビング１１の張力を高く設定し、減速度が比較的小さい場合には、乗員の前方への移動量や移動速度は小さい可能性が高く、ウェビング１１の張力を小さく設定することが可能となる。
【０１３０】
このように、本実施形態では、ウェビング１１の巻取りタイミングとウェビング１１に付与する張力とを適切に設定することが可能となっており、乗員Ｈを適切に拘束し、且つ乗員Ｈに与える不快感の軽減することができる。
【０１３１】
また、乗員Ｈのブレーキの踏み込み速度により、ウェビング１１の巻取りタイミングを制御するので、ブレーキ操作の絶対量が小さい時点においても、緊急制動を判断できることとなり、ウェビング１１の巻取りタイミングを早めることができる。
【０１３２】
また、ウェビング１１の巻取りタイミングとウェビング１１に付与する張力とを協調して制御しているので、例えば、エラーなどにより巻取りタイミングの制御にズレが発生した場合でも、ズレに応じて張力も変更されるため、タイミングと張力とを独立して制御する場合に比して、エラー等に対する影響を軽減することが可能となる。
【０１３３】
また、ウェビング１１の巻取り量を制御しているので、巻取り量を適切に設定することにより、例えば、前方移動量に応じた乗員Ｈの拘束が可能となり、過度に乗員Ｈを締め付けることがなくなり、乗員Ｈに与える不快感の軽減を図ることができる。また、第１のプリテンショナー１６は、ベルト引き込みタイミング、ベルト張力に加え、減速状態に応じて、ベルト引き込み量を制御するようにしたので、ベルト張力による減速中の拘束感と、ベルト引き込み量によるベルト引き込み終了時の拘束感のギャップを小さくすることができる。
【０１３４】
次に、本発明の第５実施形態を説明する。第５実施形態に係るシートベルト装置５は、第４実施形態に係るシートベルト装置４とほぼ同様であるが、ウェビング１１の巻取り量を制御するのに代えて、ウェビング１１の巻取り速度を制御するようにした点で第４実施形態と異なっている。
【０１３５】
図２２は、第５実施形態に係る第１コントローラ３０の詳細を示す制御ブロック図である。同図に示すように、第５実施形態に係るシートベルト装置５の第１コントローラ３０は、第４実施形態の前方移動量推定部３１ｎに代えて、前方移動速度推定部３１ｏを備えている。
【０１３６】
前方移動量推定部３１ｎは、乗員Ｈの前方への移動速度を推定すると共に、この移動速度の信号を出力部３１ｇに出力するようになっている。そして、出力部３１ｇは、移動速度に応じてモータＭを制御するようになっている。
【０１３７】
図２３は、図２２に示した前方移動速度推定部３１ｏが推定する移動速度の算出処理の説明図である。前方移動速度推定部３１ｏによる乗員Ｈの移動速度は、同図に示すように、制動開始判断のしきい値と、緊急制動開始時刻（図２３では点Ｆの時刻）と、巻取り開始時刻（図２３では点Ｇの時刻）と、減速度の変化を示す関数とによって推定することができる。
【０１３８】
具体的に、乗員Ｈの移動速度ｖ（ｔ）は、
【数３】
ｖ（ｔ）＝∫ｇ（ｔ）ｄｔ （３）
により、表わすことができ、この式（３）に点Ｆおよび点Ｇの値（時刻）を用い、定積分することにより、前方移動速度推定部３１ｏは、移動速度ｖ（ｔ）を値として得ることとなる。但し、ｇ（ｔ）は、減速度の変化を示す関数である。この減速度の変化を示す関数は、緊急制動時に得られる減速度を予め測定しておいてもよいし、前後Ｇセンサ２０により測定された実測値であってもよい。
【０１３９】
図２４は、移動速度と電流デューティおよび巻取り量との関係を示す説明図であり、（ａ）は移動速度と電流デューティとの関係を示し、（ｂ）は移動速度と巻取り量との関係を示している。
【０１４０】
ウェビング１１の巻取り速度を変更するためには、電流デューティを制御する必要がある。すなわち、図２４（ａ）に示すように、第１コントローラ３０は、乗員Ｈの前方への移動速度が大きくなると、通常時（図２４（ａ）の符号２０１）よりも、電流デューティの立ち上がりを早くする（図２４（ａ）の符号２０２）。逆に、乗員Ｈの前方への移動速度が小さくなると、通常時（図２４（ａ）の符号２０１）よりも、立ち上がりを遅くする（図２４（ａ）の符号２０３）。
【０１４１】
なお、電流デューティの立ち上がりを早くすると、通常時（図２４（ｂ）の符号２０４）よりも、巻取り量の立ち上がりが早くなり（図２４（ｂ）の符号２０５）、電流デューティの立ち上がりを遅くすると、通常時（図２４（ｂ）の符号２０４）よりも、巻取り量の立ち上がりが遅くなる（図２４（ｂ）の符号２０６）。
【０１４２】
以上の構成により本実施形態のシートベルト装置５にあっては、ウェビング１１の巻取りタイミングをブレーキ操作に基づいて決定している。すなわち、実際に乗員Ｈにより操作された内容や乗員Ｈの状態に基づき、巻取りタイミングを制御していることとなる。このため、路面の摩擦係数などの外的要因に影響を受けず、例えば、乗員Ｈが素早くブレーキを踏んだ場合には即座にウェビング１１を即座に巻取り、乗員Ｈが比較的緩やかにブレーキを踏んだ場合にはしばらく待ってからウェビング１１を巻取るなどの制御をすることが可能となる。
【０１４３】
また、ウェビング１１に付与する張力を車両の減速度に基づいて決定しているので、例えば、減速度が高い場合には乗員の前方への移動量や移動速度が大きい可能性が高く、ウェビング１１の張力を高く設定し、減速度が比較的小さい場合には、乗員の前方への移動量や移動速度は小さい可能性が高く、ウェビング１１の張力を小さく設定することが可能となる。
【０１４４】
このように、本実施形態では、ウェビング１１の巻取りタイミングとウェビング１１に付与する張力とを適切に設定することが可能となっており、乗員Ｈを適切に拘束し、且つ乗員Ｈに与える不快感の軽減することができる。
【０１４５】
また、乗員Ｈのブレーキの踏み込み速度により、ウェビング１１の巻取りタイミングを制御するので、ブレーキ操作の絶対量が小さい時点においても、緊急制動を判断できることとなり、ウェビング１１の巻取りタイミングを早めることができる。
【０１４６】
また、ウェビング１１の巻取りタイミングとウェビング１１に付与する張力とを協調して制御しているので、例えば、エラーなどにより巻取りタイミングの制御にズレが発生した場合でも、ズレに応じて張力も変更されるため、タイミングと張力とを独立して制御する場合に比して、エラーに対する影響を軽減することが可能となる。
【０１４７】
また、ウェビング１１の巻取り速度を制御しているので、例えば、乗員Ｈの前方移動速度に応じて巻取り速度を大きくしたり小さくしたりすることが可能となる。従って、ウェビング１１の巻取りに際して、乗員Ｈに与える違和感を軽減させることが可能となる。また、第１のプリテンショナー１６は、ベルト引き込みタイミング、ベルト張力に加え、減速状態に応じて、ベルト引き込み速度を制御するようにしたので、減速度の立ち上がりが急な場合と穏やかな場合とで、ベルト引き込み速度を変えることにより、違和感のないベルト引き込みができる。
【０１４８】
ところで、本発明の車両用シートベルト装置は前記各実施形態に例をとって説明したが、これら各実施形態に限ることなく各実施形態の機能を組み合わせるようにしてもよいし、他に本発明の要旨を逸脱しない範囲内で変更してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る車両用シートベルト装置の概略構成図である。
【図２】図１に示した第１コントローラの構成図である。
【図３】図１に示した第１コントローラの制御フローチャートである。
【図４】図３に示した緊急制動判断（ステップＳ４）の詳細を示すフローチャートである。
【図５】図３に示した緊急回避判断（ステップＳ６）の詳細を示すフローチャートである。
【図６】図３に示したタイミング判定（ステップＳ７）の詳細を示すフローチャートである。
【図７】図３に示した出力デューティ算出（ステップＳ１２）の詳細を示すフローチャートである。
【図８】図３に示した出力デューティ算出（ステップＳ１２）により求められたデューティ比の変化の様子の一例を示す説明図であり、（ａ）はパターン値が０の場合を示し、（ｂ）はパターン値が１および２の場合を示している。
【図９】ウェビングに付与する張力の目標値（目標張力）を示す説明図である。
【図１０】本発明の第２実施形態に係る車両用シートベルト装置の概略構成図である。
【図１１】図１０に示した第１コントローラの制御フローチャートである。
【図１２】ブレーキペダルストロークと減速度との関係を示す説明図である。
【図１３】図１０に示した第１コントローラ内のＣＰＵの詳細を示す制御ブロック図である。
【図１４】本発明の第３実施形態に係る第１コントローラ内のＣＰＵの詳細を示す制御ブロック図である。
【図１５】図１４に示した制動開始判断部およびタイミング算出部の処理内容の説明図である。
【図１６】図１４に示した張力算出部の処理内容の説明図である。
【図１７】第３実施形態における出力デューティ算出（ステップＳ１２）の詳細を示すフローチャートである。
【図１８】本発明の第４実施形態に係る第１コントローラ内のＣＰＵの詳細を示す制御ブロック図である。
【図１９】図１８に示した前方移動量推定部が推定する前方移動量の算出処理の説明図である。
【図２０】モータ通電時間と前方移動量との関係を示す説明図である。
【図２１】第４実施形態における出力デューティ算出（ステップＳ１２）の詳細を示すフローチャートである。
【図２２】本発明の第５実施形態に係る第１コントローラの詳細を示す制御ブロック図である。
【図２３】図２２に示した前方移動速度推定部が推定する移動速度の算出処理の説明図である。
【図２４】移動速度と電流デューティおよび巻取り量との関係を示す説明図であり、（ａ）は移動速度と電流デューティとの関係を示し、（ｂ）は移動速度と巻取り量との関係を示している。
【符号の説明】
１１ ウェビング
１６ 第１プリテンショナー（プリテンショナー）
３０ 第１コントローラ（コントローラ）
Claims (9)
- 車両の乗員を保護するシートベルト装置において、
シートに着座した乗員を拘束するウェビングと、
前記ウェビングを巻取ることで、前記ウェビングに張力を付与するプリテンショナーと、
前記車両の減速度を検出する減速度センサと、
前記減速度センサにより検出された減速度に基づいて前記車両の緊急制動を検知すると共に、緊急制動を検知したときに前記プリテンショナーの巻取制御を行うコントローラと、を備え、
前記コントローラは、前記プリテンショナーの巻取制御を行う場合、前記プリテンショナーが前記ウェビングを巻取るタイミングをブレーキ操作に基づいて制御し、前記プリテンショナーが前記ウェビングに付与する張力を前記車両の減速度に基づいて制御することを特徴とする車両用シートベルト装置。 - 前記減速度センサは、乗員によるブレーキの踏み込み速度を検出することを特徴とする請求項１に記載の車両用シートベルト装置。
- 前記減速度を検出するセンサー値として、ブレーキの操作量を用い、ブレーキ操作量と減速度の関係より、減速度を推定することを特徴とする請求項１に記載の車両用シートベルト装置。
- 前記減速度は、乗員によるブレーキの踏み込み量に基づいて求められることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の車両用シートベルト装置。
- 前記プリテンショナーが前記ウェビングを巻取るタイミングと、前記プリテンショナーが前記ウェビングに付与する張力とは、それぞれ独立に制御されることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の車両用シートベルト装置。
- 前記プリテンショナーが前記ウェビングを巻取るタイミングと、前記プリテンショナーが前記ウェビングに付与する張力とは、互いに協調して制御されることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の車両用シートベルト装置。
- 前記プリテンショナーが前記ウェビングに付与する張力は、前記ウェビングを巻取るタイミングが早くなるに従って小さくされることを特徴とする請求項６に記載の車両用シートベルト装置。
- 前記コントローラは、前記減速度に基づいて前記ウェビングの巻取り量を制御することを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の車両用シートベルト装置。
- 前記コントローラは、前記減速度に基づいて前記ウェビングの巻取り速度を制御することを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の車両用シートベルト装置。
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