JP2008535723A - シートベルトプリテンショナ装置 - Google Patents

Abstract

シートベルトプリテンショナ装置はプリテンショナ（７）と制御系（３〜６）とを含み、シートベルトに加えられる張力をプリテンショナ（７）によって制御する。制御系（３〜６）は操舵角の少なくとも増減率（δ’）に対応してプリテンショナ（７）を制御する。第１のプロセッサ（４）は、操舵角と車両の速度とから決定される、シートベルトに加えられる張力の所望のレベルを示す出力を行う。第２のプロセッサ（５）は、操舵角の増減率（δ’）と車両の速度（ｖ_ｘ）とから決定され、所望の張力レベルを示す、同様の出力を行う。セレクタ（６）は２つの張力レベルのうち、最も高いものを選択し、プリテンショナ（７）に適切な信号を送る。

Description

本発明はシートベルトプリテンショナ装置に関し、より具体的には、張力をシートベルトに加えて事故時における座席乗員の傷害のリスクを減らす、自動車などの車両用のシートベルトプリテンショナ装置に関するものである。

従来、事故が発生するとシートベルトに張力を与えるシートベルトプリテンショナが提案されている。このタイプのプリテンショナの多くは爆薬装填により作動し、これはガスを発生させてシリンダ内のピストンを動かし、ピストンはワイヤに張力を与え、ワイヤはシートベルトリトラクタのスピンドル周りに巻かれることによってシートベルトをリトラクタへ巻き込み、シートベルトを着用する人の膝と胸を横切るシートベルトを締める。他のプリテンショナの場合、リトラクタ全体をその取付台に対して動かし、あるいは、シートベルトの端部またはシートベルトが通過するガイドを動かし、あるいは、シートベルトバックルを取付台に対して動かしてもよい。プリテンショナの作用は、シートベルトに確実に最適拘束効果を発揮させ、これにより、事故状態の間、シートのシートベルトを着用する人を効果的に拘束し、シートベルトを着用する人がそのシート位置から動いたり、ハンドルまたはダッシュボードなどの車両の一部に激突したりする危険を最小化することである。

上述のタイプのプリテンショナは、衝撃を検知するセンサと連動している。また、事故が起こる時点を予測するよう設置されたセンサとも連動している。

事故が起こり得る時点を予測するように設計されたセンサと連動しているシートベルトプリテンショナ装置は、様々な異なるタイプのセンサと連動している。例えば、米国特許第６，３９４，４９５にはシートベルトプリテンショナ装置が開示されていて、これによれば、センサは、車両のブレーキ、ヨー角速度やヨー角加速度や横加速度などの車両の動的状態、および、車両の加速度を検知するよう設けられている。上記の装置では、過度なヨー角速度スピードまたはヨー角加速度が生じると、シートベルトに初期の、すなわち「軽度の」張力を与え、関連する閾値を他の表示信号が超えると、より高い牽引力による「重度の」拘束特性を達成可能である。

従来提案された装置は回避行動に対して十分に敏感でないことが分かっている。この種の回避行動は、一般に、事故時に先行する短い時間に行われる。本発明は、自動車の回避行動に対応してシートベルトに予め張力を与えることが可能なシートベルトプリテンショナ装置を提供することを目的とする。

本発明によれば、プリテンショナと制御系とを含むシートベルトプリテンショナ装置が提供される。制御系は、車両の操舵角に関する測定パラメータに対応して出力を行い、少なくとも操舵角の増減率に対応してプリテンショナを制御するよう構成されている。制御系は、操舵角の増減率が第１の閾値を超過するとその増減率に対応してプリテンショナにシートベルトの張力を増大させるよう構成され、操舵角の増減率の第１の閾値は、車両の縦速度が増大するとともに減少する閾値である。

本発明の１つの実施形態では、制御系は、操舵角の増減率の増加に対応して、プリテンショナにシートベルトの張力を増大させるよう構成される。したがって、ある装置では、操舵角の増減率が増大すると、これによってシートベルトの張力が増大し、操舵角の増減率が非常に大きいときには、その結果として、シートベルトの張力も非常に大きくなる。

本発明の他の実施形態では、操舵角の増減率が第１の閾値を超えるまで、シートベルトの張力は一切増加しない。

便利なことに、制御系はさらに、操舵角が所定の第２の閾値を超過するとその操舵角に対応してプリテンショナを作動させるよう構成される。

有利なことに、制御系は、操舵角の第２の閾値が、車両の縦速度が増大するとともに減少する閾値となるよう構成される。

好ましくは、操舵角センサと車両の縦速度センサとから入力信号を受信する第１のプロセッサが設けられ、操舵角センサからの信号を時間で微分する微分器と縦速度センサとから入力信号を受信する第２のプロセッサが設けられ、各プロセッサは、上記の入力信号に対応して、所望のシートベルト張力をそれぞれ表す複数の出力のいずれかを生成し、各出力信号は、順次設けられた所定の閾値が超過されると生成され、各プロセッサの出力は、各プロセッサからの２つの出力信号のうち大きい出力信号を選択するセレクタに送られ、セレクタは、選択した出力信号に対応してプリテンショナを制御し、安全ベルトに所望の程度の張力を与える。

１つの実施形態では、プリテンショナは、シートベルトの一部が巻かれるリトラクタと、張力をシートベルトに加える機構とを含む。この機構は可逆モータとしてもよい。その他のタイプのプリテンショナを用いてもよい。

便利なことに、セレクタは、両方のプロセッサの出力がいずれの閾値も超えないレベルまで低下してから所定の期間が経過するまで、プリテンショナを制御して、選択された最も高い張力レベルを維持するよう構成される。

本発明をより容易に理解し、その更なる特徴を認識するため、以下、添付図面を参照し、実施形態により本発明を説明する。

まず添付図面のうち図１を参照して、シートベルトプリテンショナ装置の概略を説明する。

第１のセンサ１は、自動車の操舵角δを検知する。自動車の操舵角は車両の前輪の回転方向と車両の長手軸とがなす角度である。車両がまっすぐに運転されている時には操舵角は０であるが、車両のハンドルが回され、車両がコーナーを曲がる方向に前の駆動輪が姿勢を変えると、操舵角は増大する。第２のセンサ２は車両の縦速度ｖ_ｘを検知する。第２のセンサ２は、したがって、車両のスピードメータと結合してもよい。

微分器３は、操舵角センサの出力を時間で微分する。この微分器の出力δ'＝ｄδ／ｄｔは、このように、操舵角の時間に対する増減率、すなわち操舵角の「加速度」を示している。微分器の出力が大きければ、車両のハンドルは迅速に回転しているが、出力が小さければ、ハンドルは安定的に保たれている。微分器は、ある実施形態では、操舵角の増加のみに反応させ、操舵角のいかなる減少も無視させてよい。

δ’を算出する微分器に代えて、δ’を直接測定する角速度センサを用いてもよい。

制御系は２つのプロセッサ４および５を含む。第１のプロセッサ４は、操舵角センサ１と速度センサ２とに接続されてこれらから入力を受ける。第２のプロセッサ５は、微分器３と速度センサ２とに接続されてこれらから入力を受ける。

第１のプロセッサ４は、後に詳述するように、入力信号の値に応じて出力を行うよう構成される。それと同様に、プロセッサ５も入力信号に応じた出力を行う。以下の説明から明らかなように、出力は、いずれのプロセッサの場合も、所望のシートベルト張力を示すものである。２つのプロセッサ４および５の出力端子はさらにプロセッサ６に接続され、これは、２つの所望のシートベルト張力のうち大きいものを選択し、選択したものに対応する出力信号を張力モータ７へ送るように構成される。張力モータ７は安全ベルトリトラクタ８に連動していて、これにより、張力モータを制御してリトラクタ８のスピンドルを巻き、リトラクタに巻き取られる安全ベルトに所定の張力を与える。安全ベルトの張力は、このように、２つのプロセッサ４、５の出力のうち大きいものに応じて決定される。

プロセッサ４は、４つの可能な出力を行うよう、構成されている。低速度においては出力は全くなされず、比較的高い速度にあっても、車両の操舵角が小さければ、出力は行われない。しかし操舵角が第１の所定の限界値を超えると、プロセッサ４のライン１に示すように、車両が動いていれば、第１の比較的小さいシートベルト張力に対応する第１のレベルの出力信号が生成される。この出力信号は、比較的大きな操舵角が低速度において検出された場合や、比較的小さな操舵角が高速度において検出された場合に生成される。これは、車両の速度が増大するとともに減少する閾値を定めるライン１に示す通りである。

仮に、いかなる特定の速度においても、プロセッサ４のライン２に示す閾値を超えるほどに操舵角が増大する場合、第２のレベルの出力信号が生成され、これは、２番目に大きなシートベルト張力を示すものである。プロセッサ４のライン２は第２の閾値を定めていて、これも、車両の速度が増大するとともに減少する。第２の閾値２は、いかなる具体的な車両速度においても、第１の閾値より高い。これと同様に、仮に、いかなる特定の速度においても、ライン３に示す閾値を超えるほどに操舵角がさらに増大する場合、より大きな所望のシートベルト張力を表す第３のレベルの出力信号が生成される。ライン３は第３の閾値を決定し、これは、第１および第２の閾値に類似しているものの、それらより大きい。このように所望の張力は、いかなる具体的な速度ｖ_ｘにおいても、操舵角δに依存して決定される。

第２のプロセッサ５もプロセッサ４と同様の方法で動作するが、ここでは操舵角の増減率と車両の速度とがともに処理される。したがって、特定の速度における所定の増減率を操舵角の増減率が超えると、すなわち、プロセッサ５のライン１で示す閾値を超過すると、所望のシートベルト張力を示す出力が生成される。そして、プロセッサ４に関して説明したのと同様に、仮に、いかなる特定の速度においても、ライン２または３に示す第２または第３の閾値を超えるほどに操舵角の増減率が増大する場合、プロセッサ５によって、所望のシートベルト張力を示す適切な信号が生成される。第２のプロセッサ５の各閾値は、全体として、第１のプロセッサ４の各閾値と同様であり、車両の速度が増大するとともに減少する。このように所望の張力は、いかなる具体的な速度ｖ_ｘにおいても、微分値すなわち操舵角の増減率δ’に依存して決定される。

セレクタ６は、プロセッサ４および５から受信した２つの所望のシートベルト張力を表す信号のうち、より高い方を選択し、適切な制御信号を張力モータ７に伝える。

事故が起こり得る典型的な状況では、ハンドルは、最初、非常に迅速に始動し、したがって操舵角に非常に高い増減率を与える可能性があるが、操舵角自体は大幅には変動しない。これは図２のグラフの上部に示す通りであり、当初、操舵角の増減率δ'は、第１の閾値を超えるまで非常に急激に増大する。増減率δ’が第１の閾値を超過すると、プロセッサ５は第１のレベルの出力信号を生成し、この出力信号は張力モータに伝達され、張力モータは図２の下部に示すようにシートベルトに張力を与える。操舵角自体は、ゆっくりと増大し、それが第１の閾値を超過すると、プロセッサ４は第１のレベル出力を行うが、セレクタ６はこれにより２つの第１のレベルの出力信号を受信するため、図２の下部に例示するように、シートベルトに加えられる張力は増大しない。

この後、ハンドルが穏やかに回され、操舵角の増減率が小さくなっても、それにかかわらず、操舵角は、操舵角自体が第２の閾値を超過するまで増加し続ける。これは、プロセッサ４が第２のレベルの信号を生成してセレクタに渡す期間のグラフに示す通りである。そしてセレクタは、この第２のレベルの信号を、プロセッサ５から受ける第１のレベルの信号より優先して選択する。その結果、モータ７が加える張力は、図２の下部に示すように、増大する。その後、車両のハンドルは「まっすぐに直されて」操舵角はゼロに戻る。この段階で、操舵角は再び第１の閾値を下回り、操舵角の増減率も、第１の閾値の下にある。このようにして、プロセッサ４および５の出力の両方がゼロに戻ると、セレクタは、図２に矢印９で示す所定の遅延時間の後に、張力モータに提供されている制御信号を停止する。

プロセッサ４および５からの信号に対応して、所望のシートベルト張力レベルのうち、より高い方をセレクタ６が選択することが理解される。またセレクタ６は、操舵角および操舵角の増減率についての、速度に応じて調節される閾値を有するセレクタへ与えられる入力信号が両方ともそれぞれの第１の閾値を下回った後に所定時間が経過するまで、選択された最も高い張力レベルを維持する。

したがって、本発明の実施形態では、ベルトテンショナは、閾値を超過した操舵角の増減率にだけ対応して作動させてもよく、閾値は速度に応じて調節され、車両の速度が高い場合には比較的低くし、車両の速度が低い場合には高くしてよい。

本発明のある実施形態では、シートベルトの使用中、常に、張力モータが所定の張力をシートベルトに加えるよう作動させて、確実に座席乗員を車両座席に拘束してよいことが考察される。シートベルトの張力は、既に上述した方法のように、操舵角の増減率に対応してプリテンショナによって増加させてよい。

本発明は、プリテンショナとリトラクタとが統合されている実施形態を用いて説明したが、他のタイプのプリテンショナを用いてもよい。

本明細書および特許請求の範囲において「含む」「含んでいる」およびこれらを変形した用語を用いるときは、特定の特徴、工程または数値を包含することを意味する。これらの用語によって、他の特徴、工程または構成部材の存在が除外されると解されるものではない。

各センサ、各プロセッサおよびシートベルトリトラクタを示すブロック図である。 説明用のグラフである。

Claims (8)

1. プリテンショナ（７）と制御系（３〜６）とを含み、該制御系（３〜６）は、車両の操舵角（δ）に関する測定パラメータに対応して出力を行い、少なくとも前記操舵角の増減率（δ’）に対応して前記プリテンショナを制御するシートベルトプリテンショナ装置において、前記制御系（３〜６）は、前記操舵角の増減率（δ’）が第１の閾値を超過すると該増減率に対応して前記プリテンショナ（７）にシートベルトの張力を増大させるよう構成され、前記操舵角の増減率（δ’）の第１の閾値は、前記車両の縦速度（ｖ_ｘ）が増大するとともに減少する閾値であることを特徴とするシートベルトプリテンショナ装置。
2. 前記制御系（３〜６）は、前記操舵角の増減率（δ’）の増加に対応して、前記プリテンショナにシートベルトの張力を増大させるよう構成される、請求項１に記載の装置。
3. 前記制御系（３〜６）はさらに、前記操舵角（δ）が所定の第２の閾値を超過すると該操舵角に対応して前記プリテンショナ（７）を作動させるよう構成される、請求項１または２に記載の装置。
4. 前記制御系（３〜６）は、前記操舵角（δ）の第２の閾値が、前記車両の縦速度（ｖ_ｘ）が増大するとともに減少する閾値となるよう構成される、請求項３に記載の装置。
5. 操舵角センサ（１）と車両の縦速度センサ（２）とから入力信号を受信する第１のプロセッサ（４）が設けられ、前記操舵角センサ（１）からの信号を時間で微分する微分器（３）と前記縦速度センサ（２）とから入力信号を受信する第２のプロセッサ（５）が設けられ、各プロセッサ（４、５）は、前記入力信号に対応して、所望のシートベルト張力をそれぞれ表す複数の出力のいずれかを生成し、各出力信号は、順次設けられた所定の閾値が超過されると生成され、各プロセッサ（４、５）の出力は、各プロセッサ（４、５）からの２つの出力信号のうち大きい出力信号を選択するセレクタ（６）に送られ、該セレクタ（６）は、該選択した出力信号に対応して前記プリテンショナ（７）を制御し、安全ベルトに所望の程度の張力を与える、請求項１〜４のいずれか１つに記載の装置。
6. 前記セレクタ（６）は、両方のプロセッサ（４、５）の出力がいずれの閾値も超えないレベルまで低下してから所定の期間が経過するまで、前記プリテンショナ（７）を制御して、選択された最も高い張力レベルを維持するよう構成される、請求項５に記載の装置。
7. 前記プリテンショナ（７）は、シートベルトの一部が巻かれるリトラクタ（８）と、張力を前記シートベルトに加える機構とを含む、請求項１〜６のいずれか１つに記載の装置。
8. プリテンショナ（７）と制御系（３〜６）とを含み、該制御系（３〜６）は、操舵角センサ（１）と車両の縦速度センサ（２）とから入力信号を受信する第１のプロセッサ（４）と、前記操舵角センサ（１）からの信号を時間で微分する微分器（３）と縦速度センサ（２）とからの入力信号を受信する第２のプロセッサ（５）とを有し、各プロセッサ（４、５）は、前記入力信号に対応して、所望のシートベルト張力をそれぞれ表す複数の出力のいずれかを生成し、各出力信号は、順次設けられた所定の閾値が超過されると生成され、各プロセッサ（４、５）の出力は、各プロセッサ（４、５）からの２つの出力信号のうち大きい出力信号を選択するセレクタ（６）に送られ、該セレクタ（６）は、該選択した出力信号に対応して前記プリテンショナ（７）を制御し、安全ベルトに所望の程度の張力を与える、シートベルトプリテンショナ装置。

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