JP2004243860A - 車両用シートベルト装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両用シートベルト装置において、検出されるシートベルト張力の精度を高くし、同検出張力に基づいてシートベルト張力を乗員に応じて適切に調節できるようにする。
【解決手段】シートベルト装置は、バックルスイッチ２１および張力センサ２２を備えている。電子制御ユニット３０は、バックルスイッチ２１がオフ状態にあることを条件に、シートベルト１１に張力が付与されていないことを判定して、基準電圧値を張力センサ２２から出力された電圧値に更新する。また、電子制御ユニット３０は、零点更新後の張力を用いて、乗員に応じて電動モータＭを制御してシートベルト１１を巻き取る。バックルスイッチ２１に加えて、リトラクタ装置１２に巻き取り量センサ２３を設けてシートベルト１１に張力が付与されていないことを検出することもできる。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シートベルトを巻き取り可能な巻き取り装置を有し、シートベルトの張力を検出して、同検出された張力に応じて巻き取り装置を制御してシートベルトの張力を調節する車両用シートベルト装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、シートベルトの張力を張力センサにより検出し、同検出した張力を用いて車両の安全装置（具体的には、エアバッグ）を制御することは知られている（下記特許文献１）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−１２７８９０号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記特許文献１には、張力センサの零点更新については言及されていない。したがって、張力センサによって検出された張力には誤差が含まれており、この張力センサによって検出されたシートベルトの張力を用いてシートベルトの張力を制御しようとすると、シートベルトの張力を高精度で制御することができないという問題がある。
【０００５】
【本発明の概要】
本発明は、上記問題に対処するためになされたものであり、その目的は、張力の検出精度を高くして、同検出張力に基づいてシートベルトの張力を適切に調節可能なシートベルト装置を提供することにある。
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の特徴は、シートベルトを巻き取り可能な巻き取り装置と、シートベルトの張力を検出する張力検出手段と、張力検出手段によって検出された張力に応じて巻き取り装置を制御してシートベルトの張力を調節する車両用シートベルト装置において、シートベルトに張力が付与されていないことを検出する非付与検出手段と、非付与検出手段によってシートベルトに張力が付与されていないことが検出されたとき、張力検出手段の零点を更新する零点更新手段とを設けたことにある。
【０００７】
この本発明の特徴によれば、非付与検出手段によってシートベルトに張力が付与されていないことが検出されたとき、零点更新手段によって張力検出手段の零点が更新される。したがって、張力検出手段によって検出されたシートベルトの張力は精度の高い値となり、この値に基づいて巻き取り装置を制御してシートベルトを適切な張力に調節することが可能である。
【０００８】
この場合、前記非付与検出手段は、タングプレートがバックルに勘合されていることを検出するバックルスイッチを有し、バックルスイッチによってタングプレートがバックルに勘合されていないことが検出されたとき、張力が付与されていないことを検出するように構成するとよい。これによれば、シートベルトに張力が付与されていないことを容易に検出することができる。
【０００９】
また、前記非付与検出手段は、シートベルトの巻き取り量を検出する巻き取り量センサを有し、巻き取り量センサによってシートベルトが全て巻き取られていることが検出されたとき、張力が付与されていないことを検出するように構成するとよい。なお、巻き取りセンサがシートベルトの巻き取り量を検出することは、シートベルトの引き出し量を検出することに相当する。これによっても、シートベルトに張力が付与されていないことを容易に検出することができる。
【００１０】
また、前記非付与検出手段は、バックルスイッチおよび巻き取り量センサを有し、バックルスイッチによって張力が付与されていないことが検出され、かつ、巻き取り量センサによって張力が付与されていないことが検出されたとき、張力が付与されていないことを検出するように構成するとよい。これによれば、一方が故障しても、他方によってシートベルトに張力が付与されていないことを検出することができるので、シートベルトに張力が付与されていないことをより高い精度で検出することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
ａ．第１実施形態
以下に、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、同第１実施形態に係る車両用シートベルト装置の概略を示していて、このシートベルト装置は、シートベルト機構ＳＢおよび電気制御装置ＥＬを備えている。
【００１２】
シートベルト機構ＳＢは、シートＳに着座した乗員をシートＳ上に拘束して保護するシートベルト１１を備えている。シートベルト１１は、シートＳの一方側に設けたリトラクタ装置１２から引き出されて、その中間部位にてショルダアンカ１３によって摺動可能に支持され、その他端にてラップアウタアンカ１４によってシートＳに回動可能に支持されている。ショルダアンカ１３とラップアウタアンカ１４との間にて、タングプレート１５がシートベルト１１にその長手方向に沿って移動可能に組み付けられている。タングプレート１５は、シートＳの他側に固定されたバックル１６に脱着可能に勘合される。
【００１３】
リトラクタ装置１２は、シートベルトを巻き取り可能な巻き取り装置として機能するものであり、緊急時にシートベルト１１を巻き取るための電動モータＭ、および巻き取ったシートベルト１１の引き出しを禁止する機構を備えている。電動モータＭは、直流モータで構成されており、その作動が電気制御装置ＥＬによって制御される。
【００１４】
バックル１６は、図２に示すように、バックル本体１６ａおよびラッチ１６ｂを備えている。ラッチ１６ｂは、バックル本体１６ａの切欠き部１６ａ１，１６ａ１にてタングプレート１５の挿入方向（図示矢印方向）に移動可能に支持されており、バックル本体１６ａの底面方向（図示下方向）およびタングプレート１５の挿入口方向（図示右上方向）へバネによって付勢されている。これにより、タングプレート１５が、バックル本体１６ａとラッチ１６ｂとの間を通して所定量挿入されると、タングプレート１５の勘合孔１５ａにてラッチ１６ｂの勘合片１６ｂ１により勘合される。
【００１５】
図１に戻って、電気制御装置ＥＬは、バックルスイッチ２１および張力センサ２２を備えている。バックルスイッチ２１は、乗員がシートベルト１１を装着してタングプレート１５がバックル１６に勘合されることによりオン状態となる常開型スイッチである。
【００１６】
張力センサ２２は、図２および図３に示すように、バックル１６内に組み付けられていて、ひずみゲージ２２ａおよび回路基板２２ｂを備えている。ひずみゲージ２２ａは、ラッチ１６ｂに貼り付けられていて、乗員がシートベルト１１を装着したときにシートベルト１１に生じた張力を、ラッチ１６ｂの弾性変形に伴うひずみとして検出するものである。ひずみゲージ２２ａは、前記ひずみによって抵抗値が変化する可変抵抗器２２ａ１〜２２ａ４を四辺とするブリッジ回路から成る。ブリッジ回路の一組の対角位置の一方の端子は回路基板２２ｂ上の電源ラインに接続され、他方の端子は回路基板２２ｂ上の接地ラインに接続されている。他の組の対角位置の一方の端子は回路基板２２ｂ上に設けたオペアンプ２２ｂ１の非反転入力に接続され、他方の端子は同オペアンプ２２ｂ１の反転入力に接続されている。そして、オペアンプ２２ｂ１は前記両入力の差に比例した電圧を出力する。
【００１７】
電気制御装置ＥＬは、電子制御ユニット３０を備えている。電子制御ユニット３０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどからなるマイクロコンピュータを主要構成部品とし、また前記オペアンプ２２ｂ１から入力されたアナログ電圧をデジタル変換してＣＰＵに出力するＡ／Ｄ変換器を有するもので、図４の零点更新プログラムおよび図５の巻き取り制御プログラムを所定の短時間毎にそれぞれ繰り返し実行する。この電子制御ユニット３０には、バックルスイッチ２１および張力センサ２２に加えて、駆動回路３１が接続されている。駆動回路３１は、電子制御ユニット３０からの制御信号に応じて電動モータＭの回転を制御してシートベルト１１の張力を調節する。
【００１８】
次に、上記のように構成した第１実施形態の作動を説明する。乗員がイグニッションキーを操作して、イグニッションスイッチがオンすると、電子制御ユニット３０は、図４の零点更新プログラムおよび図５の巻き取り制御プログラムを所定の短時間毎にそれぞれ繰り返し実行し始める。零点更新プログラムの実行はステップ１００にて開始され、電子制御ユニット３０は、ステップ１０２にて張力センサ２２からのひずみゲージ２２ａにおける抵抗値の変化に応じた電圧値（Ａ／Ｄ変換されたデジタル値）Ｖｔを入力する。
【００１９】
次に、ステップ１０４にてバックルスイッチ２１がオフ状態にあるか否かを判定する。乗員がシートベルト１１を装着していれば、バックルスイッチ２１がオン状態にあるので、ステップ１０４にて「Ｎｏ」と判定して、ステップ１１２にてこの零点更新プログラムの実行を一旦終了する。これは、乗員がシートベルト１１を装着していて、シートベルト１１に張力が付与されている状態では、後述するステップ１１０の処理により基準電圧値Ｖ０を更新しないようにするためである。なお、基準電圧値Ｖ０は、張力Ｔを算出するために用いられる基準となる電圧値である。一方、バックルスイッチ２１がオフ状態にあれば、ステップ１０６以降の処理を実行する。
【００２０】
ステップ１０６においては、入力電圧値Ｖｔから基準電圧値Ｖ０を減算した減算値（Ｖｔ−Ｖ０）に、所定の係数Ｋを乗算して張力に換算した張力Ｔが所定張力Ｔ０未満であるか否かを判定する。この所定張力Ｔ０は、張力センサ２２の零点更新に影響を及ぼさない程度の値に設定されている。バックルスイッチ２１がオフ状態にあっても、バックル１６が故障していたり、バックル１６内に異物が混入しているときには、ラッチ１６ｂのひずみに伴ってひずみゲージ２２ａの抵抗値が変化している場合もある。この場合に基準電圧値Ｖ０を更新することは妥当でないため、張力Ｔが所定張力Ｔ０以上であれば、ステップ１０６にて「Ｎｏ」と判定して、ステップ１１２にてこの零点更新プログラムの実行を一旦終了する。これにより、この場合も後述するステップ１１０の処理により基準電圧値Ｖ０を更新しないようにしている。
【００２１】
一方、張力Ｔが所定張力Ｔ０未満であれば、ステップ１０８以降の処理を実行する。ステップ１０８においては、ステップ１０６における張力Ｔが所定張力Ｔ０未満である状態が一定時間継続しているか否かを判定する。張力Ｔが所定張力Ｔ０未満であっても、一定時間継続していないような不安定な状態において基準電圧値Ｖ０を更新することは妥当でないため、この場合はステップ１０８にて「Ｎｏ」と判定して、ステップ１１２にてこの零点更新プログラムの実行を一旦終了する。一方、一定時間継続している場合は、ステップ１１０の処理を実行する。
【００２２】
ステップ１１０においては、基準電圧値Ｖ０を入力電圧値Ｖｔに更新する。すなわち、ステップ１０４〜１０８の判定処理により、シートベルト１１に張力が付与されていない状態が一定時間以上継続した場合に、基準電圧値Ｖ０を入力電圧値Ｖｔに更新する。ステップ１１０の処理後、この零点更新プログラムの実行を終了する。
【００２３】
次に、所定時間ごとに繰り返し実行される巻き取り制御プログラムによるシートベルト１１の巻き取り制御について説明する。この巻き取り制御プログラムは、図５のステップ２００にてその実行が開始され、ステップ２０２にて張力センサ２２により検出された電圧値Ｖｔを入力する。次に、ステップ２０４にて上記図４のステップ１０６の処理で張力Ｔを算出したのと同様に、入力電圧値Ｖｔから基準電圧値Ｖ０を減算した減算値（Ｖｔ−Ｖ０）に、所定の係数Ｋを乗算して張力Ｔを算出する。この場合、基準電圧値Ｖ０は、前記ステップ１１０の処理前にあっては、予め決められた初期値（例えば、電源電圧Ｖにより決まる電圧値Ｖ／２）に設定されており、前記ステップ１１０の処理が実行された後には、同ステップ１１０の更新処理に従った値に設定されている。
【００２４】
ステップ２０４の処理後、ステップ２０６にてバックルスイッチ２１がオン状態にあるか否かを判定する。乗員がシートベルト１１を装着していなければシートベルト１１を巻き取ることができないため、この場合はステップ２０６にて「Ｎｏ」と判定して、ステップ２１０にてこの巻き取り制御プログラムの実行を一旦終了する。一方、乗員がシートベルト１１を装着していればステップ２０６にて「Ｙｅｓ」と判定して、ステップ２０８の処理を実行する。
【００２５】
ステップ２０８においては、前記ステップ２０４の処理により零点補正計算したシートベルト１１の検出張力Ｔを用いてシートベルト１１を巻き取り制御する。具体的には、前記検出張力Ｔを用いて電動モータＭに所定の電流を流して、電動モータＭのトルクを制御することによりシートベルトの張力を制御する。
【００２６】
例えば、車両の緊急状態時に、乗員の体格に応じてシートベルト１１の巻き取りを制御する。ここで、車両の緊急状態とは、車両の前方物体への衝突の可能性、車両の横転の可能性、車両の急制動中などの状態を指し、これらの状態がセンサからの信号により検出される。この場合、シートＳに荷重センサを埋め込んでおき、同荷重センサによって検出された荷重が大きく、乗員の体格が大きいと判定される場合には、シートベルト１１の巻き取りトルクを大きくする。荷重センサによって検出された荷重が小さく、乗員の体格が小さいと判定される場合には、シートベルト１１の巻き取りトルクを小さくする。さらに、荷重センサによって検出された荷重が小さくてシートＳ上にチャイルドシートが置かれていると判定される場合には、前記検出された張力Ｔを用いてシートベルト１１の張力が常にある程度大きく保たれる。ステップ２０８の処理後、ステップ２１０にてこの巻き取り制御プログラムの実行を終了する。
【００２７】
上記作動説明からも理解できるように、上記第１実施形態においては、バックルスイッチ２１の検出結果を用いたステップ１０４の処理により、シートベルト１１に張力が付与されていないことが検出され、ステップ１１０の処理により、検出張力の零点が更新される。したがって、ステップ２０４の処理により算出される張力Ｔは精度の高い値となり、この張力Ｔを用いてシートベルト１１の張力を乗員等に応じて適切に調節することが可能である。
【００２８】
また、第１実施形態によれば、バックルスイッチ２１がオフ状態にある条件に加えて、ステップ１０６およびステップ１０８の処理によって検出張力Ｔが所定張力Ｔ０未満である状態が一定時間継続していることを条件に零点更新するようにしているため、シートベルト１１に張力が付与されていないことを高い精度で検出することが可能である。
【００２９】
また、第１実施形態によれば、張力センサ２２をバックル１６内に組み付けるようにしたが、ラップインナアンカに組み付けてもよいし、バックル１６とラップインナアンカ間に設けてもよい。
【００３０】
ｂ．第２実施形態
次に、本発明の第２実施形態について説明する。この第２実施形態に係るシートベルト装置においては、張力センサ２２がバックル１６内にではなく、図１に破線で示すように、ラップアウタアンカ１４に組み付けられている。また、シートベルト装置は、張力センサ２２に加えて、巻き取り量センサ２３を備えている。巻き取り量センサ２３は、リトラクタ装置１２に組み付けられていて、シートベルト１１の未装着状態にてリトラクタ装置１２内にシートベルト１１が全て収納されているときオン状態となる。また、この第２実施形態に係る電子制御ユニット３０は、上記図５の巻き取り制御プログラムを記憶するとともに、上記図４の零点更新プログラムに代えて、図６の零点更新プログラムを記憶していて同プログラムを所定の短時間毎に繰り返し実行する。他の部分に関しては、上記第１実施形態と同じである。
【００３１】
この零点更新プログラムの実行は、ステップ１５０にて開始され、電子制御ユニット３０は、上記第１実施形態と同じステップ１０２および１０４の処理を実行する。ステップ１０４にてバックルスイッチ２１がオフ状態にあれば、ステップ１０４にて「Ｙｅｓ」と判定して、ステップ１５２以降の処理を実行する。
【００３２】
ステップ１５２においては、巻き取り量センサ２３がオン状態にあるか否かを判定する。バックルスイッチ２１がオフ状態にあっても、例えばシートベルト１１がシートＳ上のチャイルドシートに引っ掛かっている場合には、シートベルト１１に張力が付与されて張力センサ２２におけるひずみゲージ２２ａの抵抗値も変化するので、この場合に基準電圧値Ｖ０を更新するのは妥当でない。この場合、シートベルト１１がリトラクタ装置１２から所定量引き出されて巻き取り量センサ２３がオフ状態にあるため、ステップ１５２にて「Ｎｏ」と判定して、ステップ１５４にてこの零点更新プログラムの実行を一旦終了する。一方、シートベルト１１がリトラクタ装置から引き出されていなければ巻き取り量センサ２３はオン状態にあり、ステップ１５２にて「Ｙｅｓ」と判定して、ステップ１０６以降の処理を実行する。
【００３３】
ステップ１０６〜１１０の処理も上記第１実施形態と同じである。なお、ステップ１０６および１０８において検出張力Ｔが所定張力Ｔ０未満である状態が一定時間継続しているか否かを判定するのは、シートベルト１１が未装着であって巻き取り量センサ２３がオン状態にあっても、乗員がシートベルト１１をリトラクタ装置１２側へ引っ張っている場合もあるからである。
【００３４】
ステップ１０６，１０８にて共に「Ｙｅｓ」と判定したとき、ステップ１１０において基準電圧値Ｖ０を入力電圧値Ｖｔに更新する。ステップ１１０の処理後、ステップ１５４にてこの零点更新プログラムの実行を終了する。
【００３５】
そして、この第２実施形態においても、第１実施形態と同様に、所定時間ごとに繰り返し実行される図５の巻き取り制御プログラムにより、零点更新後の張力Ｔを用いて電動モータＭのトルクを制御し、チャイルドシート、乗員の体格に応じてシートベルト１１の張力を制御する。
【００３６】
上記第２実施形態によれば、バックルスイッチ２１の検出結果を用いたステップ１０４の処理に加えて、巻き取り量センサ２３の検出結果を用いたステップ１５２の処理により、シートベルト１１に張力が付与されていないことが検出され、ステップ１１０の処理により、検出張力の零点が更新される。したがって、この場合も、ステップ２０４の処理により算出される張力Ｔはより精度の高い値となり、この張力Ｔを用いてシートベルト１１を乗員等に応じて適切に調節することが可能である。
【００３７】
また、第２実施形態によれば、バックルスイッチ２１がオフ状態にあり、かつ巻き取り量センサ２３がオン状態にある条件に加えて、ステップ１０６および１０８の処理によって検出張力Ｔが所定張力Ｔ０未満である状態が一定時間継続していることを条件に零点更新するようにしているため、シートベルト１１に張力が付与されていないことをさらに高い精度で検出することが可能である。
【００３８】
なお、第２実施形態によれば、張力センサ２２をラップアウタアンカ１４に組み付けるようにしたが、タングプレート１５に組み付けてもよいし、シートベルト１１に組み付けてもよい。
【００３９】
また、第２実施形態において、バックルスイッチ２１を用いないで、巻き取り量センサ２３のみによってシートベルト１１に張力が付与されていないことを検出するようにしてもよい。
【００４０】
また、張力センサ２２を第１実施形態のようにバックル１６内に組み付けるとともに、第２実施形態のようにラップアウタアンカ１４内に組み付け、更に巻き取り量センサ２３を備えるようにしてもよい。
【００４１】
また、上記実施形態においては、張力センサによって検出されたシートベルトの張力をシートベルトの張力を制御する場合にのみ用いた。しかし、この張力センサによって検出されたシートベルトの張力を用いてチャイルドシートの検出が可能な場合がある。この場合、張力センサによってシートベルトの張力が精度よく検出されれば、チャイルドシートの検出も精度よく行うことができる。すなわち、チャイルドシートの固定方法には、上述したように、予めシートベルトを用いて固定する方法（リトラクタを切り替えて固定する方法）と、ロッキングクリップを用いて固定する方法とがある。ロッキングクリップを用いて固定する場合には、チャイルドシートは荷重センサのみによって検出可能であり、この場合荷重センサによって検出される荷重は小さい値を示す。一方、シートベルトを用いて固定する場合には、シートベルトの張力が荷重センサによる検出荷重にも影響する。したがって、ロッキングクリップを用いて固定する場合には、荷重センサのみを用いてチャイルドシートを検出すればよいが、シートベルトを用いて固定する場合には、荷重センサおよび張力センサを用いてチャイルドシートを検出しなければならない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１および第２実施形態に係る車両用シートベルト装置の全体概略図である。
【図２】図１に示したタングプレートがバックルに勘合されている状態を分解して示すとともに、張力センサにおけるひずみゲージの組み付け状態を示す斜視図である。
【図３】張力センサの電気回路図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係り、図１の電子制御ユニットによって実行される零点更新プログラムのフローチャートである。
【図５】本発明の第１および第２実施形態に係り、図１の電子制御ユニットによって実行される巻き取り制御プログラムのフローチャートである。
【図６】本発明の第２実施形態に係り、図１の電子制御ユニットによって実行される零点更新プログラムのフローチャートである。
【符号の説明】
ＳＢ…シートベルト機構、ＥＬ…電気制御装置、Ｍ…電動モータ、１１…シートベルト、１２…リトラクタ装置、１４…ラップアウタアンカ、１５…タングプレート、１６…バックル、１６ａ…バックル本体、１６ｂ…ラッチ、２１…バックルスイッチ、２２…張力センサ、２２ａ…ひずみゲージ、２２ｂ…回路基板、２３…巻き取り量センサ、３０…電子制御ユニット、３１…駆動回路

Claims (4)

1. シートベルトを巻き取り可能な巻き取り装置と、シートベルトの張力を検出する張力検出手段と、前記張力検出手段によって検出された張力に応じて前記巻き取り装置を制御してシートベルトの張力を調節する車両用シートベルト装置において、
   シートベルトに張力が付与されていないことを検出する非付与検出手段と、
   前記非付与検出手段によってシートベルトに張力が付与されていないことが検出されたとき、前記張力検出手段の零点を更新する零点更新手段とを設けたことを特徴とする車両用シートベルト装置。
2. 前記非付与検出手段は、タングプレートがバックルに勘合されていることを検出するバックルスイッチを有し、同バックルスイッチによってタングプレートがバックルに勘合されていないことが検出されたとき、張力が付与されていないことを検出するものである請求項１に記載した車両用シートベルト装置。
3. 前記非付与検出手段は、シートベルトの巻き取り量を検出する巻き取り量センサを有し、同巻き取り量センサによってシートベルトが全て巻き取られていることが検出されたとき、張力が付与されていないことを検出するものである請求項１に記載した車両用シートベルト装置。
4. 前記非付与検出手段は、前記バックルスイッチおよび前記巻き取り量センサを有し、同バックルスイッチによって張力が付与されていないことが検出され、かつ、同巻き取り量センサによって張力が付与されていないことが検出されたとき、
   張力が付与されていないことを検出するものである請求項１に記載した車両用シートベルト装置。

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