JP2008155660A - 乗員状態判定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】乗員の状態を精密に判定することができると共に、複雑な信号処理能力を必要としない。
【解決手段】乗員状態判定装置１０では、発信機が命令パルス波を発信すると、ウエビング１６の長手方向に沿って設けられた複数のＩＣタグ４０がそれぞれ個別の応答パルス波を発信する。これら個別の応答パルス波は、車両１２の異なる位置に配設された３台の受信機によって受信される。そして、３台の受信機が受信する個別の応答パルス波に基づいて、演算装置が各ＩＣタグ４０の車両１２に対する３次元的な相対位置を絶対値にてタイムリーに算出する。これにより、ウエビング１６の車両１２に対する３次元的な相対位置を精密に判定することができるので、ウエビング１６を装着する乗員３８の状態（体格、姿勢、位置、挙動など）や乗員３８の車両に対する移動速度を精密に判定することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、乗員状態判定装置に関する。

従来、撮像装置により得られた画像データを画像処理することで、車両乗員のシートベルト装着状態を判別するシートベルト緊張装置が考案されている（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、このシートベルト緊張装置では、乗員のシートベルト装着状態を判別するためには、得られた画像データに詳細な画像処理を行う必要がある。このため、画像処理（信号処理）を行うマイクロコンピュータシステムに複雑な処理能力が求められる。

一方、シートベルト（ウエビング）内にワイヤを設け、このワイヤの湾曲形状に基づいてワイヤの電気的特性が変化することを利用し、乗員の存在や大きさを検知する乗員センサが考案されている（例えば、特許文献２参照）。

しかしながら、この乗員センサでは、上述の如く単にワイヤの電気的特性が変化することを利用しているにすぎないため、ワイヤ（ウエビング）の車両に対する相対位置を精密に判定することはできない。このため、乗員の状態（体格、姿勢、位置など）を精密に判定することは困難である。
特開２０００−２１１４７５号公報 特開２００１−１９１８９４号公報

本発明は上記事実を考慮し、乗員の状態を精密に判定することができると共に、複雑な信号処理能力を必要としない乗員状態判定装置を得ることが目的である。

請求項１に記載の発明に係る乗員状態判定装置は、乗員装着用のウエビングと、前記ウエビングの長手方向に沿って複数設けられ、各々が個別の信号を発信する信号発信手段と、各々が車両の異なる位置に配設されると共に前記個別の信号を受信する複数の受信機と、前記複数の受信機が受信する前記個別の信号に基づいて前記複数の信号発信手段の車両に対する相対位置を個別に判定する判定手段と、を有することを特徴としている。

なお、請求項１に記載の「複数の受信機」は、車両に対して相対移動不能に固定されることが好ましいが、車両に対して相対移動可能に取り付けられる座席等に取り付けられる構成にしてもよい。

請求項１に記載の乗員状態判定装置では、ウエビングの長手方向に沿って複数設けられる信号発信手段が発信する個別の信号を、車両の異なる位置に配設される複数の受信機が受信する。そして、複数の受信機が受信する個別の信号に基づいて、判定手段が複数の信号発信手段の車両に対する相対位置を個別に判定する。これにより、ウエビングの車両に対する相対位置を絶対値にてタイムリーに判定することができるので、ウエビングを装着する乗員の状態（例えば、体格、姿勢、位置、挙動、移動速度など）を精密に判定することができる。

しかも、判定手段は、例えば各信号発信手段と受信機との間の距離を判定するだけで、複数の信号発信手段の車両に対する相対位置を個別に判定することができるので、複雑な信号処理能力を必要としない。

請求項２に記載の発明に係る乗員状態判定装置は、請求項１に記載の乗員状態判定装置において、３台の前記受信機を有することを特徴としている。

請求項２に記載の乗員状態判定装置では、３台の受信機が受信する信号に基づいて、判定手段が複数の信号発信手段の車両に対する相対位置を個別に判定する。このため、ウエビングの車両に対する３次元的な相対位置を判定することができる。

請求項３に記載の発明に係る乗員状態判定装置は、請求項２に記載の乗員状態判定装置において、前記信号発信手段は、前記ウエビングの幅方向に沿って複数設けられることを特徴としている。

請求項３に記載の乗員状態判定装置では、信号発信手段がウエビングの幅方向に沿って複数設けられるので、判定手段によってウエビングの３次元的な捩れを検知することができる。

以上説明したように、本発明の請求項１に係る乗員状態判定装置では、乗員の状態を精密に判定することができると共に、複雑な信号処理能力を必要としない。

本発明の請求項２に係る乗員状態判定装置では、ウエビングの車両に対する３次元的な相対位置を判定することができる。

本発明の請求項３に係る乗員状態判定装置では、ウエビングの捩れを検知することができる。

図１には、本発明の実施形態に係る乗員状態判定装置１０が搭載された車両１２の部分的な構成が縦断面図にて示されている。また、図２には、この車両１２の模式図が示されている。なお、図中矢印ＦＲは車両前方向を示し、矢印ＵＰは車両上方向を示し、矢印Ｗは車幅方向を示している。

図１に示されるように、本発明の実施形態に係る乗員状態判定装置１０は、シートベルト装置１４を有している。このシートベルト装置１４は、所謂３点式シートベルト装置であり、長尺帯状に形成された乗員装着用のウエビング１６を備えている。

ウエビング１６は、長手方向一端部が車両１２のセンターピラー１８の下端部近傍に固定されたアンカプレート２０に係止されると共に、長手方向中間部がセンターピラー１８の上部に設けられたショルダアンカ２２に挿通されて折り返されている。

また、ウエビング１６の長手方向他端部は、センターピラー１８の下端部に固定されたウエビング巻取装置２４の巻取軸（図示省略）に係止されており、巻取軸はぜんまいばね（図示省略）の付勢力によって常にウエビング１６の巻取回転方向に付勢されている。

なお、このウエビング巻取装置２４は、巻取軸をウエビング巻取方向へ回転させる電動モータ２６を備えると共に、火薬の爆発力などを利用して巻取軸を強制的にウエビング巻取方向へ回転させるプリテンショナ機構２８を備えている。また、このウエビング巻取装置２４は、巻取軸の回転をロックしてウエビングの引き出しを阻止した際に、ウエビングの引き出しを所定量だけ許容してエネルギーの吸収を図る所謂フォースリミッタ機構（図示省略）を備えている。

一方、シートベルト装置１４は、座席３０を介してウエビング巻取装置２４と反対側に設けられたバックル装置３２を備えている。バックル装置３２は、帯状に形成されたステー３４の先端部に取り付けられており、ステー３４の基端部は支軸によってシートフレーム３６の車幅方向内側端部に車体前後方向へ回動可能に取り付けられている。

さらに、シートベルト装置１４は、ウエビング１６の長手方向中間部に取り付けられたタングプレート３１（図示省略）を備えており、座席３０に着座した乗員３８がこのタングプレート３１をバックル装置３２に連結させると、ウエビング１６の長手方向中間部がシートフレーム３６を介して車体に係止され、乗員３８がウエビング１６を装着した状態になる（図１図示状態）。

ここで、本乗員状態判定装置１０では、上述のウエビング１６には、図３に示されるように、信号発信手段としてのＩＣタグ４０（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎの一種である情報チップ）が複数埋め込まれている。すなわち、図４に示されるように、上述のウエビング１６は、一対の長尺帯状の表皮４２と、複数のＩＣタグ４０が埋め込まれた長尺帯状の樹脂フィルム４４とを有しており、一対の表皮４２が樹脂フィルム４４を介して張り合わされた構成になっている（樹脂フィルム４４が一対の表皮４２に挟み込まれた構成になっている）。

樹脂フィルム４４に埋め込まれた複数のＩＣタグ４０は、ウエビング１６の幅方向（図３の矢印Ａ方向）に２列に並んで配置されると共に、ウエビング１６の長手方向（図３の矢印Ｂ方向）に沿って略等間隔に配置されており、ウエビング１６の長手方向の略全域にわたって設けられている。

これら複数のＩＣタグ４０は、車両に搭載された発信機４６から発信される電波を受信することで自ら発電して作動すると共に、上記発信機４６から発信される命令パルス波を受信することで応答パルス波（信号）を発信するようになっている。しかも、これら複数のＩＣタグ４０は、各々が間隔（ピッチ）の異なる個別の応答パルス波を発信する。

そして、複数のＩＣタグ４０から発信される個別の応答パルス波は、車両１２に搭載された３台の受信機４８、５０、５２によって受信されるようになっている。これら３台の受信機４８、５０、５２は、それぞれ車両１２の異なる位置に配設されており、車両１２に対して相対移動不能に固定されている。

３台の受信機４８、５０、５２には、図示しない配線を介して判定手段としての演算装置５４が接続されている。この演算装置５４は、複数のＩＣタグ４０から発信された個別のパルス波が３台の受信機４８、５０、５２に到達するまでの時間に基づいて、各ＩＣタグ４０の車両１２に対する相対位置を個別に判定（算出）するようになっている。

すなわち、受信機４８、５０、５２の車両１２に対する位置座標をそれぞれ、（ｘ４８、ｙ４８、ｚ４８）、（ｘ５０、ｙ５０、ｚ５０）、（ｘ５２、ｙ５２、ｚ５２）とし、各ＩＣタグ４０の車両に対する位置座標を、ｎ（ｘｎ、ｙｎ、ｚｎ）とするとき（なお、ｎは複数のＩＣタグ４０の番号）、演算装置５４は、各ＩＣタグ４０と各受信機４８、５０、５２との間の距離を、以下の（１）〜（３）式を用いて算出する。

ＩＣタグ４０ｎ〜受信機４８＝応答パルス波の伝達速度×ｔ１・・・（１）
ＩＣタグ４０ｎ〜受信機５０＝応答パルス波の伝達速度×ｔ２・・・（２）
ＩＣタグ４０ｎ〜受信機５２＝応答パルス波の伝達速度×ｔ３・・・（３）

そして、演算装置５４は、各時間において上記（１）〜（３）式の計算を行い、ある時間ｔｘにおける各ＩＣタグ４０の位置座標と、時間ｔｘ＋１における各ＩＣタグ４０の位置座標とを求め、各ＩＣタグ４０の移動距離及びベクトル方向を算出することで、各ＩＣタグ４０の位置変化すなわちウエビング１６の位置変化を絶対値にてタイムリーに算出するようになっている。しかも、演算装置５４は、上述のようにして算出したウエビング１６の位置変化に基づいて、ウエビング１６の移動速度（すなわちウエビング１６を装着する乗員３８の移動速度）を算出（判定）するようになっている。なお、演算装置５４は、車両１２のイグニッションスイッチ（図示省略）がＯＮに操作された状態では、常に上述の如き演算を実施する。

さらに、上述の演算装置５４には、車両１２に搭載された制御装置５６が電気的に接続されている。この制御装置５６は、ＥＣＵ及びドライバ等を含んで構成されている。この制御装置５６には、前述したウエビング巻取装置２４の電動モータ２６及びプリテンショナ機構２８が電気的に接続されると共に、車両１２に搭載されたエアバック装置５８、車両１２と前方車両との距離を検出する距離センサ６０（例えば、ミリ波レーダなど）、及び車両１２の加速度を検出する衝突Ｇセンサ６２などが電気的に接続されている。

制御装置５６は、距離センサ６０の検出結果に基づいて車両１２の前面衝突を予知すると共に、衝突Ｇセンサ６２の検出結果に基づいて車両１２の衝突状態（前面衝突、後面衝突、及び側面衝突）を検知する。そして、制御装置５６は、上記予知結果又は上記検知結果に基づいて、電動モータ２６、プリテンショナ機構２８、及びエアバック装置５８を作動させるようになっている。

しかもこの場合、制御装置５６は、演算装置５４が算出するウエビング１６の位置変化に基づいて、乗員３８の状態（体格、姿勢、位置、挙動など）や乗員３８の車両１２に対する移動速度を検知し、電動モータ２６の作動によるウエビング１６の巻取量を乗員３８の状態・移動速度に応じた適量に調節すると共に、プリテンショナ機構２８及びエアバック装置５８を乗員３８の状態・移動速度に応じた適切なタイミングで作動させるようになっている。

次に、本実施形態の作用について説明する。

上記構成の乗員状態判定装置１０では、発信機４６が命令パルス波を発信すると、ウエビング１６の長手方向に沿って設けられた複数のＩＣタグ４０がそれぞれ個別の応答パルス波を発信する。これら個別の応答パルス波は、車両１２の異なる位置に配設された３台の受信機４８、５０、５２によって受信される。そして、３台の受信機４８、５０、５２が受信する個別の応答パルス波に基づいて、演算装置５４が各ＩＣタグ４０の車両１２に対する３次元的な相対位置を絶対値にてタイムリーに算出する。これにより、ウエビング１６の車両１２に対する３次元的な相対位置を精密に判定することができるので、ウエビング１６を装着する乗員３８の状態（体格、姿勢、位置、挙動など）を精密に判定することができる。

しかも、演算装置５４は、単に各ＩＣタグ４０と受信機４８、５０、５２との間の距離を算出するだけで、各ＩＣタグ４０の車両１２に対する相対位置を個別に判定することができるので、複雑な信号処理能力を必要としない。したがって、演算装置５４を簡単な構成にすることができる。

また、この乗員状態判定装置１０では、複数のＩＣタグ４０がウエビング１６の幅方向に２列に並んで配置されている。このため、演算装置５４は、３台の受信機４８、５０、５２が受信する上記個別の応答パルス波に基づいて、ウエビング１６の３次元的な捩れを精密に検知することができ、乗員３８のウエビング装着状態を精密に判定することができる。

さらに、この乗員状態判定装置１０では、パルス波（電波）による高速な信号処理によって演算装置５４がウエビング１６の車両１２に対する相対位置をタイムリーに判定するので、車両１２に生じる加速度により乗員３８が車両１２に対して相対移動する際の乗員３８の移動速度も演算装置５４によって判定することができる。

またさらに、本実施形態では、乗員３８の状態や移動速度を判定可能な演算装置５４が制御装置５６に接続されており、この制御装置５６は、衝突Ｇセンサ６２及び距離センサ６０の検出結果に基づいてウエビング巻取装置２４の電動モータ２６及びプリテンショナ機構２８、並びにエアバック装置５８の作動を制御する。このため、衝突Ｇセンサ６２及び距離センサ６０が車両１２の緊急状態を検出した際には、乗員３８の状態や乗員３８の移動速度に応じて、電動モータ２６、プリテンショナ機構２８、及びエアバック装置５８の作動を適切に制御することが可能である。

すなわち、例えば距離センサ６０が車両１２の前面衝突の可能性を検出した際には、制御装置５６が演算装置５４の算出結果を考慮してウエビング巻取装置２４の電動モータ２６を作動させることで、電動モータ２６の作動によるウエビング１６の巻取量を乗員３８の状態に応じた適切な量に調節することができる。

したがって、車両１２が前面衝突する前に乗員３８をウエビング１６によって適切に拘束できると共に、エアバック装置５８等の他の乗員拘束装置によって乗員３８を最適に保護できる状態へと乗員３８の着座姿勢を安定させることができる。

また、衝突Ｇセンサ６２が車両１２の前面衝突又は側面衝突を検出した際には、制御装置５６が演算装置５４の算出結果を考慮してウエビング巻取装置２４の電動モータ２６を作動させることで、電動モータ２６の作動によるウエビング１６の巻取量を乗員３８の状態に応じた適切な量に調節することができる。したがって、ウエビング１６による効果的な乗員拘束が可能になる。

しかもこのように、ウエビング１６による効果的な乗員拘束が可能になるので、ウエビング巻取装置２４に設けられたフォースリミッタ機構等の他の乗員拘束装置を効果的に作動させることができる。

さらに、衝突Ｇセンサ６２が車両１２の前面衝突又は側面衝突を検出した際には、当該衝突により車両１２に対して相対移動する乗員の移動速度を演算装置５４が判定することで、制御装置５６はエアバック装置５８を作動させるタイミング（エアバックを展開させるタイミング）を、乗員３８の移動速度に応じた適切なタイミングに制御することができる。

一方、車両１２が後面衝突をした際（衝突Ｇセンサ６２が車両１２の後面衝突を検出した際）には、車両１２は後面衝突の衝撃力によって前方へ押し出されるが（図６（Ａ）の矢印Ｃ参照）、乗員３８は慣性によって元の状態に留まろうとする（図６（Ｂ）の矢印Ｄ参照）。このため、乗員３８は座席３０のシートバック３０Ａに押し付けられた後に、図６（Ｂ）に示されるようにシートバック３０Ａの反力によって車両前方へと押し出されるが、本乗員状態判定装置１０では、上述のような乗員３８の挙動を演算装置５４の算出結果に基づいて把握することができる。したがって、制御装置５６が演算装置５４の算出結果に基づいて適切なタイミングでプリテンショナ機構２８を作動させれば、ウエビング１６がウエビング巻取装置２４に強制的に巻き取られるため、上述の如き乗員３８の車両前方への押し出しを抑制することができる（図６（Ｂ）の二点鎖線参照）。

さらに、本乗員状態判定装置１０では、上述の如く乗員３８の車両前方への押し出しが抑制された後においても、演算装置５４の算出結果に基づいて乗員３８の位置や移動速度を把握することができる。したがって、このときの乗員３８の位置及び移動速度、並びに車両１２の後面衝突前に算出された乗員３８の体格などに基づいて、制御装置５６が電動モータ２６を作動させれば、ウエビング１６がこのときの状況に応じて適切に巻き取られるので、乗員３８を再び座席３０に適切に拘束することができる。

なお、上記実施形態に係る乗員状態判定装置１０では、演算装置５４は、複数のＩＣタグ４０から発信された個別のパルス波が３台の受信機４８、５０、５２に到達するまでの時間に基づいて、各ＩＣタグ４０と受信機４８、５０、５２との間の距離を算出し、これにより、各ＩＣタグ４０の車両１２に対する相対位置を個別に判定する構成としたが、本発明はこれに限らず、例えば、演算装置５４（判定手段）は、上記到達時間と予め自らが記憶した比較データ（各ＩＣタグ４０の車両１２に対する相対位置に関するデータ）とを比較することで、各ＩＣタグ４０の車両１２に対する相対位置を個別に判定する構成にしてもよい。

また、上記実施形態に係る乗員状態判定装置１０では、複数のＩＣタグ４０がウエビング１６の幅方向に２列（複数列）に並んで配置された構成としたが、本発明はこれに限らず、複数のＩＣタグ４０がウエビング１６の幅方向に１列だけ配置された構成にしてもよい。

さらに、上記実施形態に係る乗員状態判定装置１０は、３台の受信機４８、５０、５２を備えた構成としたが、本発明はこれに限らず、受信機が２台であってもよい。この場合、複数のＩＣタグ４０の車両１２に対する２次元的な相対位置を個別に判定することができる。

またさらに、上記実施形態に係る乗員状態判定装置１０では、信号発信手段として、発電用電波及び命令パルス波を無線通信で供給されることで応答パルス波を発信するＩＣタグ４０を適用したが、本発明はこれに限らず、信号発信手段は、電力及び命令パルス波を有線で供給されることで応答パルス波を発信するものでもよい。

また、上記実施形態に係る乗員状態判定装置１０では、信号発信手段としてのＩＣタグ４０が、信号としての応答パルス波（電波）を発信する構成としたが、これに限らず、信号発信手段が発信する信号は、電磁波や光であってもよい。

本発明の実施形態に係る乗員状態判定装置が搭載された車両の部分的な構成を示す縦断面図である。 本発明の実施形態に係る乗員状態判定装置が搭載された車両の模式図である。 本発明の実施形態に係る乗員状態判定装置を構成するウエビングの部分的な構成を示す平面図である。 図３の４−４線断面図である。 本発明の実施形態に係る乗員状態判定装置の主要部の構成を示す概念図である。 本発明の実施形態に係る車両の座席周辺の構成を示し、（Ａ）は車両が後面衝突したときの衝撃によって乗員が座席のシートバックに押し付けられている状態を示す側面図であり、（Ｂ）はシートバックの反力によって乗員が車両前方へ押し出された状態を示す側面図である。

符号の説明

１０ 乗員状態判定装置
１２ 車両
１６ ウエビング
４０ ＩＣタグ（信号発信手段）
４８、５０、５２ 受信機

Claims (3)

1. 乗員装着用のウエビングと、
   前記ウエビングの長手方向に沿って複数設けられ、各々が個別の信号を発信する信号発信手段と、
   各々が車両の異なる位置に配設されると共に前記個別の信号を受信する複数の受信機と、
   前記複数の受信機が受信する前記個別の信号に基づいて前記複数の信号発信手段の車両に対する相対位置を個別に判定する判定手段と、
   を有する乗員状態判定装置。
2. ３台の前記受信機を有することを特徴とする請求項１に記載の乗員状態判定装置。
3. 前記信号発信手段は、前記ウエビングの幅方向に沿って複数設けられることを特徴とする請求項２に記載の乗員状態判定装置。

Images