JP2007001423A

JP2007001423A - 車両用乗員拘束制御装置

Info

Publication number: JP2007001423A
Application number: JP2005183666A
Authority: JP
Inventors: Keimei Nagase; 啓明長瀬
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2005-06-23
Filing date: 2005-06-23
Publication date: 2007-01-11

Abstract

【課題】乗員の拘束力を的確に調整して乗員の運転姿勢の安定性を向上すると共に、乗員の拘束性能を向上する。
【解決手段】車輪速センサ、前後加速度センサ、横加速度センサ、ヨーレートセンサ、及びステアリングセンサの検出値に基づいて、運転者が要求する車両状態を推定し、現在の車両状態との偏差をステアリングの操舵角に換算した値を車両横滑り状態量として算出すると共に、車両横滑り頻度及び車両横滑り状態量の平均値を演算する。横滑り状態量が予め定めた閾値以上の場合に、横滑り状態量に応じてシートベルト張力の調整を行うと共に、横滑り状態量に応じてサイドサポートの調整を行う。また、横滑り状態量が閾値より小さく、かつ横滑り頻度及び平均値が予め定めた閾値以上の場合に、横滑り頻度及び平均値に応じてシートベルト張力の調整を行うと共に、横滑り頻度及び平均値に応じてサイドサポートの調整を行う。
【選択図】図３

Description

本発明は、車両用乗員拘束制御装置にかかり、特に、シートベルトの張力を調整するプリテンショナや車両用シートのサイドサポートを調整するシートサポート調整装置等の車両用乗員拘束装置を制御する車両用乗員拘束制御装置に関する。

シートベルトや車両用シートのサイドサポート等の乗員拘束装置は、乗員を拘束して運転姿勢を安定させる。また、近年では、車両の走行状況に応じてこれらの乗員拘束装置を制御することが提案されている。

例えば、特許文献１に記載の技術では、車両に搭載されるＶＤＣ（Vehicle Dynamics Control）の作動時に、ウェビングを巻き取ると共に、ＶＤＣで検出された旋回方向とは反対側の車両用シートのサイドサポートの反力を強めるように制御することが提案されており、このように制御することによって乗員の運転姿勢を安定させることができる。
特開２００４−３２２６９１号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、ＶＤＣ作動時の運転姿勢を安定させることができるが、ＶＤＣ作動時間に応じて乗員の拘束力を変更するようにしており、車両の横滑りや横滑り頻度に応じた乗員の拘束力の変更は行っていないので、改善の余地がある。

本発明は、上記事実を考慮して成されたもので、乗員の拘束力を的確に調整して乗員の運転姿勢の安定性を向上すると共に、乗員の拘束性能を向上することを目的とする。

上記目的を達成するために請求項１に記載の発明は、走行状態を検出する検出手段の検出結果に基づいて、運転者が要求する車両状態を推定し、推定した車両状態と現在の車両状態との偏差を表す車両横滑り状態量を算出する算出手段と、前記算出手段の算出結果に基づいて車両横滑り頻度及び前記車両横滑り状態量の平均値の少なくとも一方を演算する演算手段と、前記算出手段の算出結果及び前記演算手段の演算結果に基づいて、乗員の拘束力を高めるように、シートベルトの張力を調整するシートベルト調整手段及び車両用シートのサイドサポートの拘束力を調整するシート調整手段の少なくとも一方を制御する制御手段と、を備えたことを特徴としている。

請求項１に記載の発明によれば、算出手段では、走行状態を検出する検出手段の検出結果に基づいて、運転者が要求する車両状態が推定され、推定された車両状態と現在の車両状態との偏差を表す車両横滑り状態量が算出される。

また、演算手段では、算出手段の算出結果に基づいて車両横滑り頻度、及び車両横滑り状態量の平均値の少なくとも一方が演算される。なお、車両横滑り頻度は、例えば、所定値以上の車両横滑り量が発生した回数等を演算し、車両横滑り状態量の平均値は、所定値以上の車両横滑り量の発生時における車両横滑り状態量の平均値等を演算する。

そして、制御手段では、算出手段の算出結果及び演算手段の演算結果に基づいて、乗員の拘束力を高めるように、シートベルト調整手段及びシート調整手段の少なくとも一方が制御される。例えば、シートベルト調整手段は、シートベルトを構成するウェビングを巻き取る巻取り装置等によってウェビングの巻取りを調整することによってシートベルトの張力を調整し、シート調整手段は、シート調整手段によってサイドサポートを狭めたり広げたりすることによってサイドサポートの拘束力を調整する。

すなわち、車両横滑り状態量と、車両横滑り頻度及び車両横滑り状態量の平均値の少なくとも一方とに基づいてシートベルト調整手段及びシート調整手段の少なくとも一方が制御されるので、車両横滑り状態量、車両横滑り頻度、及び車両横滑り状態量の平均値のそれぞれに応じて乗員の拘束力を的確に調整して乗員の運転姿勢の安定性を向上することができると共に、乗員の拘束性能を向上することができる。

制御手段は、例えば、請求項２に記載の発明のように、算出手段によって算出された車両横滑り状態量が予め定めた値以上の場合には、算出手段によって算出された車両横滑り状態量に応じてシートベルト調整手段及びシート調整手段の少なくとも一方を制御し、算出手段によって算出された車両横滑り状態量が予め定めた値より小さく、かつ演算手段によって演算された車両横滑り頻度及び車両横滑り状態量の平均値の少なくとも一方が予め定めた値以上の場合には、演算手段によって演算された車両横滑り頻度及び車両横滑り状態量の平均値の少なくとも一方に応じてシートベルト調整手段及びシート調整手段の少なくとも一方を制御するようにしてもよい。このように制御することによって、車両の横滑り状態に応じて乗員を的確に拘束して安全性を確保しつつ乗員の着座姿勢を安定させると共に車両が連続して横滑り状態となる可能性がある場合にも事前に乗員を的確な拘束力で拘束して乗員の安全性を確保しつつ乗員の着座姿勢を安定させることができる。

また、算出手段は、請求項３に記載の発明のように、推定した車両状態と現在の車両状態の偏差をステアリングの操舵角に換算した値を車両横滑り状態量として検出することができる。さらに、算出手段は、請求項４に記載の発明のように、各車輪の車輪速を検出する車輪速センサ、車両前後方向の加速度を検出する前後加速度センサ、車両横方向の加速度を検出する横加速度センサ、ヨーレートを検出するヨーレートセンサ、及びステアリングの操舵角度を検出するステアリングセンサの各検出値に基づいて、車両横滑り状態量を算出するようにしてもよい。

例えば、車輪速センサ、前後加速度センサ、横加速度センサ、及びステアリングセンサの検出値を用いて車両を前後２輪としてタイヤ特性を線形と仮定した車両２輪モデルから定常円旋回中のヨーレートを推定して、推定したヨーレートとヨーレートセンサによって検出した実ヨーレートとの偏差を操舵角に換算した値を横滑り状態量として算出することができる。

以上説明したように本発明によれば、走行状態に基づいて運転者が要求する車両状態を推定し、現在の車両状態との偏差を表す車両横滑り状態量を算出すると共に、車両横滑りの頻度及び横滑り状態量の平均値の少なくとも一方を演算して、算出した車両横滑り状態量並びに演算した車両横滑り頻度及び横滑り状態量の平均値の少なくとも一方に基づいて、乗員の拘束力を高めるように、シートベルトの張力及び車両用シートのサイドサポートの拘束力の少なくとも一方を制御することで、乗員の拘束力を的確に調整して乗員の運転姿勢の安定性を向上すると共に、乗員の拘束性能を向上することができる、という効果がある。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態の一例を詳細に説明する。

本実施の形態は、自動車に設けられた、シートベルトを構成するウェビングを巻き取る巻取装置や車両用シートのサイドサポートを調整するシート調整装置等の乗員拘束装置を制御する車両用乗員拘束制御装置に本発明を適用したものである。

本実施の形態では、乗員拘束装置としてシートベルトプリテンショナ駆動装置、及びシートサポート調整装置が自動車に設けられており、乗員拘束制御装置は、これらの各装置を制御するものとして説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係わる車両用乗員拘束制御装置における乗員拘束装置の一例を示す図である。

シートベルトプリテンショナ駆動装置は、シートベルトを構成するウィビング１２を巻き取る巻取装置１４を駆動することによってシートベルトの張力を調整し、乗員の前後方向への拘束力を調整するようになっている。

また、シートサポート調整装置は、車両用シート１６のサイドサポート１８を図１矢印Ａ方向に調整して、乗員の車両横方向への動きを抑制するようになっている。

図２は、本発明の実施の形態に係わる車両用乗員拘束制御装置の構成を示すブロック図である。

車両用乗員拘束制御装置１０は、シートベルトプリテンショナ駆動装置２２及びシートサポート調整装置２４を制御する制御装置２０を備えており、シートベルトプリテンショナ駆動装置２２及びシートサポート調整装置２４が制御装置２０に接続されている。なお、シートベルトプリテンショナ駆動装置２２及びシートサポート調整装置２４は、詳細な構成を言及しないが、種々の公知の技術を適用することができる。

制御装置２０には、自動車の各車輪の速度を検出する車輪速センサ２６、車両前後方向の加速度を検出する前後加速度センサ２８、車両の横方向の加速度を検出する横加速度センサ３０、車両のヨーレートを検出するヨーレートセンサ３２、及びステアリングの操舵角度を検出するステアリングセンサ３４が接続されている。

制御装置２０は、車輪速センサ２６、前後加速度センサ２８、横加速度センサ３０、ヨーレートセンサ３２、及びステアリングセンサ３４の検出値に基づいて、運転者が要求する車両状態を推定し、推定した車両状態と現在の車両状態との偏差をステアリングの操作角に換算した値を車両横滑り状態量として算出すると共に、車両横滑りの頻度や車両横滑り状態量の平均値を算出する。

また、制御装置２０には、車両横滑り状態量、車両横滑り頻度及び車両横滑り状態量の平均値に対する予め定めた各閾値が記憶されており、検出した車両横滑り状態量、車両横滑り頻度及び車両横滑り状態量の平均値に基づいてシートベルトプリテンショナ駆動装置２２及びシートサポート調整装置２４を制御するようになっている。

続いて、本発明の実施の形態に係わる車両乗員拘束制御装置２０の制御装置で行われる処理について説明する。図３は、本発明の実施の形態に係わる車両乗員拘束制御装置２０の制御装置２０で行われる処理の流れの一例を示すフローチャートである。

まず、イグニッションスイッチ等がオンされると、制御装置２０では、図３に示す制御ルーチンが開始され、ステップ１００では、各センサの出力信号を読み取ることにより、各センサの検出値の入力処理がなされる。ここでは、車輪速センサ２６、前後加速度センサ２８、横加速度センサ３０、ヨーレートセンサ３２、及びステアリングセンサ３４からの信号が制御装置２０に入力される。

次に、ステップ１０２では、各センサの検出値に基づいて、車両横滑り状態量が算出されて、ステップ１０４へ移行する。車両横滑り状態量は、運転者が要求する車両状態を推定し、現在の車両状態との偏差をステアリングの操舵角に換算した値を車両横滑り状態量として算出する。

車両横滑り状態量の検出は、既知の技術を用いて算出することができるが、例えば、以下のようにして車両横滑り状態量を算出する。

車両の２輪モデル（車輪を前後２輪として、タイヤの特性を線形と仮定したモデル）から定常円旋回中のヨーレートＹｒは、以下の式で表すことができる。

なお、δｆは前輪舵角、Ｙｒはヨーレート［ｒａｄ／ｓ］、Ｖは車速［ｍ／ｓ］、Ｌｆは重心から前輪車軸までの距離［ｍ］、Ｌｒは重心から後輪車軸までの距離［ｍ］、Ｌは（Ｌｆ＋Ｌｒ）でホイールベース［ｍ］、Ｃｆはフロントタイヤのコーナリングパワー［Ｎ／ｒａｄ］、Ｃｒはリアタイヤのコーナリングパワー［Ｎ／ｒａｄ］、Ｍは車両重量［ｋｇ］である。

ここで、目標ヨーレートＹ^*ｒを上記の（１）式のＹｒとして、目標ヨーレートとヨーレートセンサ３２によって検出された実ヨーレートＹ＾ｒとの偏差ΔＹｒは、以下に示す式で表すことができる。

なお、ΔＹｒはヨーレート偏差［ｒａｄ／ｓ］、Ｙ^*ｒは目標ヨーレート［ｒａｄ／ｓ］、Ｙ＾ｒは実ヨーレート（推定ヨーレート）［ｒａｄ／ｓ］である。

また、ヨーレート偏差ΔＹｒを舵角換算した値をＤとすると、舵角換算した値Ｄは、以下に示す式で表すことができる。

なお、ΔＹｒはヨーレート偏差［ｒａｄ／ｓ］、Ｌはホイールベース［ｍ］、Ｖは車速［ｍ／ｓ］、Ｄは横滑り状態量［ｒａｄ］である。

すなわち、ステアリングセンサ３４によって検出された検出値から前輪舵角δｆを検出し、車輪速センサ２６によって検出された検出値から車速Ｖを検出し、前後加速度センサ２８及び横加速度センサ３０の検出値に基づいて、フロントタイヤのコーナリングパワーＣｆ及びリアタイヤのコーナリングパワーＣｒを算出すれば、ホイールベースＬ、重心から前輪車軸までの距離Ｌｆ、重心から後輪車軸までの距離Ｌｒ、及び車両重量Ｍが車両毎に予め分かっているので、目標ヨーレートＹ^*ｒを算出することができる。そして、ヨーレートセンサ３２の検出値から実ヨーレートＹ＾ｒを得ることができるので、横滑り状態量Ｄを算出することができる。

このように、横滑り状態量Ｄは、横滑りを操舵角に換算した状態量となり、横滑り状態量Ｄの値が大きくなると、車両の横滑り状態が大きくなったことを示し、０であれば、横滑りが起きていないことを示す。

次にステップ１０４では、車両横滑り頻度及び横滑り状態量の平均が演算される。車両横滑り頻度は、例えば、横滑り状態量が所定値以上となった発生回数などを車両横滑り頻度として演算し、横滑り状態量の平均値は、例えば、所定値以上の横滑り状態量が検出された時の１回の横滑り中の横滑り状態量の平均値を演算する。

続いて、ステップ１０６では、横滑り状態量が予め記憶された閾値以上か否か判定され、該判定が肯定された場合にはステップ１０８へ移行する。

ステップ１０８では、横滑り状態量に応じてシートベルトプリテンショナ駆動装置２２が駆動制御されて、横滑り状態量に応じたシートベルト張力の調整が行われ、ステップ１１０へ移行して、横滑り状態量に応じてシートサポート調整装置２４が制御されて、横滑り状態量に応じたサイドサポート１８の調整が行われてステップ１１８へ移行する。

例えば、横滑り状態量に応じたシートベルトプリテンショナ駆動装置２２の駆動制御は、横滑り状態量に対するシートベルト張力の値をマップとして予め作成しておき、横滑り状態量に対応するシートベルトの張力を読み出してシートベルト張力を調整し、横滑り状態量に応じたシートサポート調整装置２４の制御は、横滑り状態量に対するサイドサポート１８の調整量をマップとして予め作成しておき、横滑り状態量に対応するサイドサポート１８の調整量を読み出してサイドサポート１８を調整する。

このように横滑り状態量が予め定めた閾値以上の場合には、横滑り状態量に応じたシートベルト張力の調整が行われると共に、横滑り状態量に応じたシートサポートの調整が行われるので、乗員の車両前後左右方向の拘束力を的確に調整して乗員の運転姿勢の安定性を向上させることができると共に、乗員の拘束性能を向上させることができる。

一方、ステップ１０６の判定が否定された場合にはステップ１１２へ移行して、車両横滑り頻度及び車両横滑り状態量の平均値が予め記憶された閾値以上か否か判定され、該判定が否定された場合には、ステップ１１８へ移行し、肯定された場合には、ステップ１１４へ移行する。

ステップ１１４では、車両横滑り頻度及び車両横滑り状態量の平均値に応じてシートベルトプリテンショナ駆動装置２２が駆動制御されて、車両横滑り頻度及び車両横滑り状態量の平均値に応じたシートベルト張力の調整が行われ、ステップ１１６へ移行し、車両横滑り頻度及び車両横滑り状態量の平均値に応じてシートサポート調整装置２４が制御されて、車両横滑り頻度及び車両横滑り状態量の平均値に応じたサイドサポート１８の調整が行われてステップ１１８へ移行する。

例えば、車両横滑り頻度及び車両横滑り状態量の平均値に応じたシートベルトプリテンショナ駆動装置２２の駆動制御は、車両横滑り頻度及び車両横滑り状態量の平均値に対するシートベルト張力の値をマップとして予め作成しておき、車両横滑り頻度及び車両横滑り状態量の平均値に対応するシートベルトの張力を読み出してシートベルト張力を調整し、車両横滑り頻度及び車両横滑り状態量の平均値に応じたシートサポート調整装置２４の制御は、車両横滑り頻度及び車両横滑り状態量の平均値に対するサイドサポート１８の調整量をマップとして予め作成しておき、車両横滑り頻度及び車両横滑り状態量の平均値に対応するサイドサポート１８の調整量を読み出してサイドサポート１８を調整する。

このように車両横滑り頻度及び車両横滑り状態量の平均値に応じたシートベルト張力の調整が行われると共に、車両横滑り頻度及び車両横滑り状態量の平均値に応じたシートサポートの調整が行われるので、車両の横滑り状態に応じて乗員を的確に拘束して安全性を確保しつつ乗員の着座姿勢を安定させると共に、車両が連続して横滑り状態となる可能性がある時にも、事前に乗員を的確な拘束力で拘束して乗員の安全性を確保しつつ乗員の着座姿勢を安定させることができる。

そして、ステップ１１８では、イグニッションスイッチ（ＩＧ）がオフか否か判定され、該判定が否定された場合にはステップ１００に戻って上述の処理が繰り返され、ステップ１１８の判定が肯定されたところで一連の処理を終了する。

すなわち、上述のようにシートベルトプリテンショナ駆動装置２２及びシートサポート調整装置２４を制御することによって、乗員の車両前後左右方向の拘束力を的確に調整して乗員の運転姿勢の安定性を向上すると共に、乗員の拘束性能を向上することができる。例えば、横加速度センサ３０及びヨーレートセンサ３２の検出値に基づいて車両の横滑りを判断してシートベルトプリテンショナ駆動装置２２及びシートサポート調整装置２４を制御した場合には、路面摩擦係数が低いところでは、横加速度センサ３０の検出値が小さく、ヨーレートセンサ３２の検出値が小さくても車両が横滑りしていることがあり、逆に乾燥アスファルト路面では横加速度センサ３０の検出値及びヨーレートセンサ３２の値が大きくても横滑りしていないことがあるので、乗員の拘束力を的確に制御することができないが、上述のように、運転者が要求する車両状態量と現在の車両状態との偏差から車両横滑り状態量を算出するので、路面状況、運転者の意志を考慮した横滑り状態量を算出することができ、横滑りの検出精度を向上させることができると共に、これにより制御することで乗員の拘束力を的確に調整することができるようになる。さらに、車両横滑り頻度や車両横滑り状態量の平均値を用いて制御することで、横滑りを頻繁に行うような走行状況において横滑りが始まる前に乗員を的確に拘束することができる。

なお、上記の実施の形態では、車両横滑り状態量が閾値より小さい時に車両横滑り頻度及び車両横滑り状態量の平均値が予め記憶された閾値以上か否かを判定するようにしたが、これに限るものではなく、例えば、車両横滑り頻度と車両横滑り状態量の平均値のどちらか一方のみが予め記憶された閾値以上か否か判定するようにして、車両横滑り頻度又は車両横滑り状態量の平均値に応じてシートベルト張力とシートサポートの調整を行うようにしてもよい。

また、上記の実施の形態では、車両横滑り状態量が予め記憶した閾値より小さい場合に、車両横滑り頻度及び車両横滑り状態量の平均値が予め記憶した閾値以上か否かを判定するようにしたが、当該判定を省略するようにしてもよい。この場合には、シートベル張力の調整やサイドサポート１８の調整を行うマップにおいて、車両横滑り頻度及び横滑り状態量の平均値が予め定めた閾値より小さくなる部分を不感帯として調整量を０とすれば、上記と同様に制御することができる。

さらに、上記の実施の形態では、シートベルト張力の調整と車両用シート１６のサイドサポートの調整を共に行うようにしたが、これに限るものではなく、例えば、どちらか一方のみの調整を行うようにしてもよい。

本発明の実施の形態に係わる車両用乗員拘束制御装置における乗員拘束装置の一例を示す図である。本発明の実施の形態に係わる車両用乗員拘束制御装置の構成を示すブロック図である。本発明の実施の形態に係わる車両用乗員拘束制御装置の制御装置で行われる処理の流れの一例を示すフローチャートである。

符号の説明

１０車両用乗員拘束装置
１２ウェビング
１４巻取装置
１６車両用シート
１８サイドサポート
２０制御装置
２２シートベルトプリテンショナ駆動装置
２４シートサポート調整装置
２６車速センサ
２８前後加速度センサ
３０横加速度センサ
３２ヨーレートセンサ
３４ステアリングセンサ

Claims

走行状態を検出する検出手段の検出結果に基づいて、運転者が要求する車両状態を推定し、推定した車両状態と現在の車両状態との偏差を表す車両横滑り状態量を算出する算出手段と、
前記算出手段の算出結果に基づいて車両横滑り頻度及び前記車両横滑り状態量の平均値の少なくとも一方を演算する演算手段と、
前記算出手段の算出結果及び前記演算手段の演算結果に基づいて、乗員の拘束力を高めるように、シートベルトの張力を調整するシートベルト調整手段及び車両用シートのサイドサポートの拘束力を調整するシート調整手段の少なくとも一方を制御する制御手段と、
を備えた車両用乗員拘束制御装置。
前記制御手段は、前記算出手段によって算出された前記車両横滑り状態量が予め定めた値以上の場合には、前記算出手段によって算出された前記車両横滑り状態量に応じて前記シートベルト調整手段及び前記シート調整手段の少なくとも一方を制御し、前記算出手段によって算出された前記車両横滑り状態量が予め定めた値より小さく、かつ前記演算手段によって演算された前記横滑り頻度及び前記平均値の少なくとも一方が予め定めた値以上の場合に、前記演算手段によって演算された前記横滑り頻度及び前記平均値の少なくとも一方に応じて前記シートベルト調整手段及び前記シート調整手段の少なくとも一方を制御することを特徴とする請求項１に記載の車両用乗員拘束制御装置。
前記算出手段は、推定した車両状態と現在の車両状態との偏差をステアリングの操作角に換算した値を前記車両横滑り量として算出する請求項１又は請求項２に記載の車両用乗員拘束制御装置。
前記算出手段は、各車輪の車輪速を検出する車輪速センサ、車両前後方向の加速度を検出する前後加速度センサ、車両横方向の加速度を検出する横加速度センサ、ヨーレートを検出するヨーレートセンサ、及びステアリングの操舵角度を検出するステアリングセンサの各検出値に基づいて、前記横滑り状態量を算出することを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の車両用乗員拘束制御装置。