JP2010208468A - 車両用シートベルト装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両の乗員がシートベルトの動作に違和感を感じてしまうことを防止する。
【解決手段】車両用シートベルト装置１は、ウェビング５を巻回したベルトリール１４と、ベルトリール１４の回転位置を検知して検知結果の信号を出力する回転センサ２４と、ベルトリール１４に駆動力を伝達することにより回転駆動するモータ１０と、モータ１０への通電量を制御する処理装置４６とを備え、処理装置４６は、ウェビング５の装着状態においてウェビング５の巻き取り位置を演算して演算結果の信号を出力する巻き取り位置演算部５１と、巻き取り位置演算部５１から出力される信号を周期的に取得して、該信号に基づきウェビング５の装着状態における基準位置を周期的に算定するフィルタ部５２とを備え、フィルタ部５２により算定された基準位置に基づきモータ１０への通電時における制御目標を設定する。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両用シートベルト装置に関する。

従来、例えば乗員によるベルト装着時に巻き締めを行ない、この後、車速の変化に応じて再度巻き締めを行なうシートベルト装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
また、従来、例えば乗員によるベルト装着時にベルトの張力が所定張力に到達するまで巻き締めを行ない、この巻き締めの停止後、乗員の姿勢の変化に応じて所定量以上のベルトの引き出しが生じた場合に、再度巻き締めを行なうことに加え、車両の加速度に応じてベルトの張力を制御するシートベルト装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。

特公平３−２３３８６号公報 特開２００７−８４０６９号公報

ところで、上記従来技術に係るシートベルト装置においては、乗員によるベルト装着時の巻き締めによってベルトに所定張力が付与された状態を、いわば基準状態として、この基準状態からベルトの引き出し量や車両の走行状態などに応じて再度の巻き締めを行なうだけである。このため、例えばベルト装着時の巻き締めの実行時に、乗員の姿勢が不安定であったり、乗員の姿勢が通常とは異なる姿勢であった場合には、不適切な基準状態が設定されてしまうと共に、乗員がベルトの装着状態に違和感を感じてしまうという問題が生じる。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、車両の乗員がシートベルト装置の動作に違和感を感じてしまうことを防止することが可能な車両用シートベルト装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決して係る目的を達成するために、本発明の第１態様に係る車両用シートベルト装置は、ベルト（例えば、実施の形態でのウェビング５）を巻回したベルトリール（例えば、実施の形態でのベルトリール１４）と、前記ベルトリールの回転位置を検知して検知結果の信号を出力する位置検知手段（例えば、実施の形態での回転センサ２４）と、前記ベルトリールに駆動力を伝達することにより前記ベルトリールを回転駆動するモータ（例えば、実施の形態でのモータ１０）と、前記モータへの通電量を制御する制御手段（例えば、実施の形態での処理装置４６）とを備える車両用シートベルト装置であって、前記制御手段は、前記ベルトの装着状態において前記位置検知手段から出力される信号に基づき前記ベルトの巻き取り位置を演算して演算結果の信号を出力する位置演算手段（例えば、実施の形態での巻き取り位置演算部５１）と、前記位置演算手段から出力される信号を周期的に取得して、該信号に基づき前記ベルトの装着状態における基準位置を周期的に算定するフィルタ手段（例えば、実施の形態でのフィルタ部５２）とを備え、前記フィルタ手段により算定された前記基準位置に基づき前記モータへの通電時における制御目標を設定する。

さらに、本発明の第２態様に係る車両用シートベルト装置では、前記フィルタ手段は、移動平均により平均値を演算する移動平均演算手段（例えば、実施の形態でのフィルタ部５２が兼ねる）を備える。
さらに、本発明の第３態様に係る車両用シートベルト装置では、前記フィルタ手段は、ローパスフィルタ（例えば、実施の形態でのフィルタ部５２が兼ねる）を備える。
さらに、本発明の第４態様に係る車両用シートベルト装置では、前記制御手段は、前記制御目標を前記基準位置よりも巻き取り側にずれた位置に応じた値とする。

さらに、本発明の第５態様に係る車両用シートベルト装置では、前記制御手段は、複数の前記基準位置を記憶する記憶手段（例えば、実施の形態での基準位置記憶部５３）を備え、該記憶手段に記憶された複数の前記基準位置に応じて、前記制御目標の設定に用いる前記基準位置を算定する。

本発明の第１態様に係る車両用シートベルト装置によれば、周期的に取得するベルトの巻き取り位置に基づき基準位置を周期的に算定することから、車両の走行状態の変動（例えば、信号機による停止および発進など）または乗員の姿勢の変化（例えば、物を取る動作および置く動作など）に応じて、基準位置が不適正に変化してしまうことを防止することができる。これにより、基準位置を適切に安定化させることができ、モータへの通電時にはベルトの弛みを迅速に除去して所望の拘束状態を速やかに発生させることができ、不必要に過大な張力によって過剰な拘束が行なわれることを防止することができる。

本発明の第２態様に係る車両用シートベルト装置によれば、車両の走行状態の一時的な変動や車体振動あるいは乗員の姿勢の一時的な変化に応じて、基準位置が不適正に変化してしまうことを防止することができる。
本発明の第３態様に係る車両用シートベルト装置によれば、車両の走行状態または乗員の姿勢が急激に変化した場合に、基準位置が不適正に変化してしまうことを防止することができる。

本発明の第４態様に係る車両用シートベルト装置によれば、車両の走行状態の変動または乗員の姿勢の変化によらずに安定的に乗員に適度な拘束感を知覚させることができ、安心感および快適感を感じさせることができる。
本発明の第５態様に係る車両用シートベルト装置によれば、車両の走行状態が異なる走行状態へと遷移する際の時間依存性を低減して、基準位置が不適正に変化してしまうことを、より一層、防止することができることに加えて、乗員により姿勢状態が徐々に修正されることに追従して、適度な拘束力を作用させることができる。

本発明の実施形態に係る車両用シートベルト装置の構成図である。 本発明の実施形態に係る車両用シートベルト装置の処理装置の構成図である。 本発明の実施形態に係る巻き取り位置の時間変化の一例を示す図である。 本発明の実施形態に係る巻き取り位置の時間変化の一例を示す図である。 本発明の実施形態に係る乗員の位置の変化の例を示す図である。車両用シートベルト装置の道路形状認識装置の動作を示すフローチャートである。 本発明の実施形態に係る巻き取り位置の時間変化の一例を示す図である。

以下、本発明の車両用シートベルト装置の一実施形態について添付図面を参照しながら説明する。
本実施の形態による車両用シートベルト装置１は、例えば図１に示すように、シート２に着座する乗員３を拘束可能な所謂三点式のシートベルト装置であり、センタピラー（図示略）に取付けられたリトラクタ４からウェビング５が略鉛直方向上方に引き出され、このウェビング５がセンタピラーの上部側に支持されたスルーアンカ６に挿通されるとともに、ウェビング５の先端がシート２の車室外側寄りのアウタアンカ７を介して車体フロアに固定されている。そして、ウェビング５のスルーアンカ６とアウタアンカ７との間にはタングプレート８が挿通されており、このタングプレート８は、シート２の車体内側寄りの車体フロアに固定されたバックル９に対して脱着可能となっている。

ウェビング５は、初期状態（例えば、未装着状態）ではリトラクタ４に巻き取られており、乗員３によってベルトリール１４から引き出されて、タングプレート８がバックル９に装着固定されることにより、乗員３の身体（例えば、胸部および腰部など）をシート２に対して拘束する。
この車両用シートベルト装置１では、例えば緊急時や車両挙動の変化時などにおいて、ベルトリール１４に回転力を付与するモータ１０の駆動力などによってウェビング５の巻き取りが行なわれる。

リトラクタ４では、例えば図２に示すように、ウェビング５が巻回されたベルトリール１４がリトラクタフレーム（図示略）に回転可能に支持され、ベルトリール１４の軸１４ａがリトラクタフレームの一端側から外部に向かい突出している。ベルトリール１４の軸１４ａは、動力断接用のクラッチおよびギヤ機構（図示略）を具備する動力伝達機構１８を介してモータ１０の回転軸１０ａに連動可能に接続されている。

動力伝達機構１８内のクラッチは、モータ１０の回転状態に応じて、モータ１０とベルトリール１４との接続を遮断可能である。リトラクタ４には、ベルトリール１４をウェビング５の巻き取り方向に付勢する巻き取りばね（図示略）が設けられ、ベルトリール１４とモータ１０がクラッチによって切り離された状態において、巻き取りばねによる張力がウェビング５に作用するようになっている。なお、クラッチは、モータ１０の正転方向（ウェビング５の巻き取り方向）の回転と、逆転方向（ウェビング５の引き出し方向）の回転とに対応して、接続状態と遮断状態とに切り替え操作されるようになっている。
なお、リトラクタ４は、例えば車両に所定値を超える減速度が作用した場合などに、ウェビング５の送り出しを機械的にロックする緊急ロック機構２０を備えている。

リトラクタ４には、ベルトリール１４の回転位置を検出する回転センサ２４が備えられている。回転センサ２４は、例えば、円周方向に沿って異磁極が交互に現れるように着磁され、ベルトリール１４と一体に回転する磁性回転子２１と、この磁性回転子２１の外周縁部に非接触状態で近接配置された一対のホール素子２３Ａ，２３Ｂと、一対のホール素子２３Ａ，２３Ｂの検出信号を処理するセンサ回路４５とを備えて構成されている。

ベルトリール１４の回転に応じてセンサ回路４５から処理装置４６に入力されたパルス信号は、ベルトリール１４の回転量、回転速度、回転方向などを検出するのに用いられる。つまり、処理装置４６は、パルス信号を計数することによってベルトリール１４の回転量（つまり、ウェビング５の引き出し量）を検出し、パルス信号の変化速度（周波数）を演算することによってベルトリール１４の回転速度（つまり、ウェビング５の巻き取り速度または引き出し速度）を算出し、さらに、両パルス信号の波形の立ち上がりの比較によってベルトリール１４の回転方向を検出する。

この車両用シートベルト装置１では、乗員に対するウェビング５の装着状態において、ベルトリール１４によるウェビング５の巻き取りに対する基準位置が周期的に算定され、この基準位置に基づく制御目標によってモータ１０の駆動制御が実行され、モータ１０の駆動力によってウェビング５の巻き取りが行われる。

処理装置４６は、例えば、巻き取り位置演算部５１と、フィルタ部５２と、基準位置記憶部５３と、制御目標設定部５４と、モータ制御部５５とを備えて構成されている。
そして、処理装置４６には、例えば、バックル９に対するタングプレート８の装着固定の有無を検出するバックルスイッチ（バックルＳＷ）６１から出力される検出信号と、車両の外界に存在する物体を検知するレーダやカメラからなる外界センサ６２から出力される検出信号と、車体の加速度および減速度を検出する加速度センサ６３から出力される検出信号と、車体のヨーレートを検出するヨーレートセンサ６４から出力される検出信号と、車両の速度を検出する速度センサ６５から出力される検出信号と、処理装置４６の基板（図示略）に配置されて温度を検出する温度センサ６６から出力される検出信号と、モータ１０に通電される電流を検出する電流センサ６７から出力される検出信号と、一対のホール素子２３Ａ，２３Ｂから出力されてセンサ回路４５で所定処理が行われたパルス信号とが入力されている。

巻き取り位置演算部５１は、一対のホール素子２３Ａ，２３Ｂから出力される各パルス信号からベルトリール１２の回転位置を算出し、この回転位置を巻き取り位置として出力する。

フィルタ部５２は、巻き取り位置演算部５１から出力される巻き取り位置の信号を周期的に取得して、所定期間での複数の巻き取り位置の信号に基づき基準位置を周期的に算定する。
例えば、フィルタ部５２は、周期的に取得した巻き取り位置の信号に対する移動平均、または、周期的に取得した巻き取り位置の信号に低域通過濾波処理（つまり、変化の大きい信号を除去する処理）を行なって得た値、あるいは、周期的に取得した巻き取り位置の信号に対して移動平均と低域通過濾波処理とを組み合わせて行なって得た値などを、基準位置として設定する。

移動平均の処理は、例えば図３に示すように、所定の自然数ｎおよび任意の自然数ｐにより、周期的にｎ個の巻き取り位置Ｘ（１），…，Ｘ（ｎ）を取得可能な所定期間の区間Ｎ（ｐ）に対して実行され、この移動平均による平均値Ｘ_ａｖｅ（ｐ）は、例えば下記数式（１）に示すように記述される。

なお、移動平均は、例えば新たなデータほど重みが大きくなる加重移動平均や指数加重平均などであってもよく、加重移動平均による平均値Ｘ_ｗａｖｅ（ｐ）は、例えば下記数式（２）に示すように記述される。

また、移動平均の処理で用いられるｎ個の巻き取り位置Ｘ（１），…，Ｘ（ｎ）は、単に、所定期間の区間Ｎ（ｐ）にて周期的に巻き取り位置演算部５１から取得した巻き取り位置であってもよいし、分散σ（Ｘ）に応じて適宜に設定される値であってもよい。
例えば下記数式（３）に示すように、任意の自然数ｋにより、適宜のタイミングでの巻き取り位置Ｘ（ｋ）は、分散σ（Ｘ）が所定閾分散σｔｈ未満である場合には、巻き取り位置演算部５１から今回取得した巻き取り位置Ｘ（ｋ）とされ、分散σ（Ｘ）が所定閾分散σｔｈ以上である場合には、巻き取り位置演算部５１から前回取得した巻き取り位置Ｘ（ｋ−１）とされてもよい。

なお、分散σ（Ｘ）は、例えば下記数式（４）に示すように、前回の移動平均の処理にて算定された平均値Ｘ_ａｖｅ（ｐ−１）によって算出されてもよいし、あるいは、例えば今回の区間Ｎ（ｐ）にて前回までに取得した巻き取り位置Ｘ（１），…，Ｘ（ｋ−１）の平均値などによって算出されてもよい。
また、下記数式（４）において、べき乗の処理は省略されてもよい。

また、分散σ（Ｘ）は、例えば下記数式（５）に示すように、今回取得した巻き取り位置Ｘ（ｋ）に対する微分値ΔＸの絶対値｜ΔＸ｜が所定閾値σｔｈ’未満であれば、この絶対値｜ΔＸ｜であってもよい。

また、移動平均の処理は、複数の区間で移動平均による平均値を算出した後に、これらの複数の平均値に基づき、基準位置を設定してもよい。
この場合、フィルタ部５２は、各区間毎に算出した移動平均による平均値を基準位置として基準位置記憶部５３に記憶し、所定のタイミングで基準位置記憶部５３から複数の基準位置を取得して、これら複数の基準位置に基づき、新たに、後述する制御目標設定部５４での制御目標の設定に用いられる基準位置を設定する。
例えば図４に示す複数（例えば、４つ）の区間Ｎ（ｐ−３），…，Ｎ（ｐ）のそれぞれにおいて算出された移動平均による平均値Ｘ_ａｖｅ（ｐ−３），…，Ｘ_ａｖｅＮ（ｐ）に対して、例えば下記数式（６）に示す平均値Ｘ_ａｖｅ（４）、あるいは、例えば下記数式（７）に示す最小値Ｘ_ａｖｅ（４）、あるいは、例えば下記数式（８）に示す加重平均値Ｘ_ａｖｅ（４）などを、基準位置として設定してもよい。

制御目標設定部５４は、フィルタ部５２により設定された基準位置に基づき、モータ１０への通電時における制御目標を設定する。
例えば、制御目標設定部５４は、フィルタ部５２により設定された基準位置よりも巻き取り側にずれた位置に対応する制御目標を設定する。

モータ制御部５５は、制御目標設定部５４により設定された制御目標に応じて、モータ１０の駆動時の目標電流を設定してモータ１０への通電を制御する。

上述したように、本発明の実施形態による車両用シートベルト装置１によれば、処理装置４６のフィルタ部５２は、巻き取り位置演算部５１から出力される巻き取り位置の信号を周期的に取得して、所定期間での複数の巻き取り位置の信号に基づき、移動平均の処理あるいは低域通過濾波処理によって基準位置を周期的に算定する。
このため、例えば図５（Ａ）、（Ｂ）および図６に示すように、ウェビング５の装着状態において車両の走行状態の一時的な急激な変化（例えば、信号待ちなど）あるいは乗員の姿勢状態の一時的な急激な変化（例えば、物取りなど）が生じたことに伴い、巻き取り位置演算部５１により演算される巻き取り位置が変動する場合であっても、基準位置が過剰に変動してしまうことを防止することができる。また、路面状態などに応じて発生する車体振動に起因して基準位置が変動してしまうことを防止することができる。
しかも、モータ１０への通電時の制御目標は、基準位置よりも巻き取り側にずれた位置に対応して設定されることから、走行状態の変化や乗員の姿勢状態の変化にかかわらずに、例えば通常走行時に加えてワインディング走行やスポーツ走行時においても、乗員に適度な拘束感を知覚させることができ、安心感および快適感を感じさせることができる。

また、移動平均の処理において、複数の区間で移動平均による平均値を算出した後に、さらに、これらの複数の平均値に基づき、基準位置を設定する場合には、車両の走行状態が異なる走行状態へと遷移する際の時間依存性を低減して、基準位置が不適正に変化してしまうことを、より一層、防止することができることに加えて、例えば図５（Ｃ）に示すように、ウェビング５の装着状態において乗員の姿勢状態が徐々に修正されることに追従して、適度な拘束力を作用させることができる。
つまり、車両の走行状態や乗員の姿勢状態の変化に対して、相対的に短い時間での変化については、各区間での移動平均の処理により対応し、相対的に長い時間での変化については、複数の区間の平均値に基づく演算処理により対応して、適切な基準位置を設定することができる。
また、ウェビング５の装着状態において乗員に適度な拘束力を作用させることができることから、基準位置を適切に安定化させることができ、モータ１０への通電時にはウェビング５の弛みを迅速に除去して所望の拘束状態を速やかに発生させることができ、不必要に過大な張力によって過剰な拘束が行なわれることを防止することができる。

１ 車両用シートベルト装置
５ ウェビング（ベルト）
１０ モータ
１４ ベルトリール
２４ 回転センサ
４６ 処理装置（制御手段）
５１ 巻き取り位置演算部（位置演算手段）
５２ フィルタ部（フィル手段、移動平均演算手段、ローパスフィルタ）
５３ 基準位置記憶部（記憶手段）

Claims (5)

1. ベルトを巻回したベルトリールと、
   前記ベルトリールの回転位置を検知して検知結果の信号を出力する位置検知手段と、
   前記ベルトリールに駆動力を伝達することにより前記ベルトリールを回転駆動するモータと、
   前記モータへの通電量を制御する制御手段とを備える車両用シートベルト装置であって、
   前記制御手段は、
   前記ベルトの装着状態において前記位置検知手段から出力される信号に基づき前記ベルトの巻き取り位置を演算して演算結果の信号を出力する位置演算手段と、
   前記位置演算手段から出力される信号を周期的に取得して、該信号に基づき前記ベルトの装着状態における基準位置を周期的に算定するフィルタ手段とを備え、
   前記フィルタ手段により算定された前記基準位置に基づき前記モータへの通電時における制御目標を設定することを特徴とする車両用シートベルト装置。
2. 前記フィルタ手段は、移動平均により平均値を演算する移動平均演算手段を備え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。
3. 前記フィルタ手段は、ローパスフィルタを備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両用シートベルト装置。
4. 前記制御手段は、前記制御目標を前記基準位置よりも巻き取り側にずれた位置に応じて設定することを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１つに記載の車両用シートベルト装置。
5. 前記制御手段は、複数の前記基準位置を記憶する記憶手段を備え、
   前記フィルタ手段は、前記記憶手段に記憶された複数の前記基準位置に応じて、前記制御手段による前記制御目標の設定に用いられる前記基準位置を算定することを特徴とする請求項１から請求項４の何れか１つに記載の車両用シートベルト装置。

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