JP3562519B2

JP3562519B2 - 車両用シートベルト装置

Info

Publication number: JP3562519B2
Application number: JP2002286402A
Authority: JP
Inventors: 秀夫戸畑
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2002-09-30
Filing date: 2002-09-30
Publication date: 2004-09-08
Anticipated expiration: 2022-09-30
Also published as: US7028802B2; DE10345448A1; JP2004122834A; DE10345448B4; US20040060762A1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用シートベルト装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の車両用シートベルト装置としては、例えば、衝突等を予測した段階で、モータによりウェビング（シートベルト）を巻取って乗員を拘束することで、通常拘束時のウェビングによる拘束力を弱くできるようにしたものがある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−２４５０号公報（第６頁、第１図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、かかる従来の車両用シートベルト装置では、車体の走行加速度計が大きな減速状態を検出することにより衝突を予測する場合が挙げられているが、このように大きな減速状態を検出した時点では乗員の身体が前方に移動開始しているため、ウェビングの巻取り開始タイミングに遅れが生じてしまう。
【０００５】
そこで、本発明は車両の減速状態の検出値を補正してウェビングの巻取り開始タイミングを早めることにより、通常時のベルト拘束力を不必要に高めることなく、緊急時には確実に乗員を拘束することができる車両用シートベルト装置を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明にあっては、第１のプリテンショナーによって、乗員を拘束するウェビングをリトラクタに巻取り駆動し、またはリトラクタから巻戻し駆動するとともに、第２のプリテンショナーによって、緊急時にウェビングに張力を付与して乗員を最終的に拘束する構成としてあり、また、車両の減速状態を検出する減速検知センサーと、減速検知センサーの検出値に応じて第１および第２のプリテンショナーを制御するコントローラと、を備えていて、このコントローラに、減速検知センサーの検出値から将来を予測してその値を補正し、前記第１のプリテンショナーによるウェビングの巻取り作動タイミングを早めるように調整する補正手段を設けている。
【０００７】
【発明の効果】
本発明によれば、減速検知センサーの検出値から将来を予測してその値を補正することにより、緊急性の判断タイミングを早くして第１のプリテンショナーの作動タイミングが早まることにより、ウェビングの拘束力を不必要に高めることなく緊急時には乗員の身体を確実に拘束することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面と共に詳述する。
【０００９】
図１〜図１２は本発明にかかる車両用シートベルト装置を示し、図１は車両に搭載したシートベルト装置の概略構成図、図２はコントローラの構成図、図３はシートベルト装置の制御ブロック図、図４はコントローラの制御を実行するフローチャートのメインルーチンを示す説明図、図５は緊急制動判断のサブルーチンを示す説明図、図６は緊急回避判断のサブルーチンを示す説明図、図７は緊急度判定のサブルーチンを示す説明図、図８は出力デューティ算出のサブルーチンを示す説明図、図９はブレーキペダルストロークと運転者が期待する減速Ｇの関係を示すマップ、図１０は制動操作時の減速Ｇの期待値の時間変化を（ａ）に、減速Ｇの期待値に対する減速Ｇの立ち上り期待値を（ｂ）にそれぞれ示す特性図、図１１は制動操作時の減速Ｇの期待値に対する減速Ｇの立ち上り期待値のしきい値を示す特性図、図１２は減速Ｇ期待値（ａ）、減速Ｇ立ち上り期待値（ｂ）、減速Ｇ予測値（ｃ）、減速Ｇ実測値（ｄ）の相関関係を示すタイミングチャートである。
【００１０】
この第１実施形態の車両用シートベルト装置（以下、シートベルト装置と称する）１０は、図１に示すように３点式パッシブシートベルトに例をとって示し、シートＳに着座した乗員Ｈを拘束するウェビング１１と、このウェビング１１の一端側を巻回するリトラクタ１２とを備え、ウェビング１１の他端部はシートＳのドア側に配置したアンカーを介して車体に固定してあるとともに、ウェビング１１の中間部に移動自在に挿通したタング１３を、シートＳの車体中央側で車体に固定したバックル１４に着脱自在に係合し、このバックル１４と前記リトラクタ１２との間でウェビング１１をセンターピラーＰｃの上部のスルーリング１５を介して移動自在に支持するようになっている。
【００１１】
リトラクタ１２は、ウェビング１１をリトラクタ１２に巻取り駆動し、またはリトラクタから巻戻し駆動する第１のプリテンショナー１６と、緊急時にウェビング１１に張力を付与し乗員Ｈを最終的に拘束する第２のプリテンショナー１７と、を設けてある。
【００１２】
第１のプリテンショナー１６は、モータＭと減速ギア機構１６ａとによって構成し、モータＭの回転数を減速してトルクをリトラクタ１２に設けたウェビング１１を巻回するリールに伝達するようになっている。
【００１３】
第２のプリテンショナー１７は、この実施形態では火薬式として構成され、衝突検知によって火薬の爆発力でウェビング１１を瞬時にリトラクタ１２に巻取るようになっている。
【００１４】
尚、第２のプリテンショナー１７は火薬式に限ることなく、ウェビング１１を迅速に巻取ることができる限りにおいてモータ等を用いることができる。
【００１５】
また、前記リトラクタ１２には、衝突時に巻取ったウェビング１１の張力が所定値以上に上昇して乗員Ｈに大きな負担を掛けるのを防止するための張力制限手段、およびウェビング１１の急激な引き出しを感知してこのウェビング１１の引き出しをロックするロック手段を設けてある。
【００１６】
ここで、このように構成されたシートベルト装置１０にあって、この実施形態では図１に示すように、車両の減速状態を検出する減速検知センサーとしてのブレーキペダルストロークセンサー２０を設け、このブレーキペダルストロークセンサー２０からのブレーキストローク信号および車速センサー２１および図外の加速度センサー等の検出信号を入力して、第１および第２のプリテンショナー１６，１７を制御するコントローラ３０を設けてある。
【００１７】
図２はコントローラ３０の構成を示すが、同図では第１のプリテンショナー１６のモータＭを２個設けてあり、一方は運転席用のシートベルト装置１０のものであり、他方は助手席用のシートベルト装置１０のものとなっている。
【００１８】
前記コントローラ３０は図２に示すようにＣＰＵ３１を備え、このＣＰＵ３１にバッテリーからフューズ２２を介して電源を入力する電源回路３２、イグニッション信号を入力するＩＧＮ（イグニッション）入力回路３３、車速センサー２１の車速信号を入力するＣＡＮ（ＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ）・Ｉ／Ｆ（インターフェース）３４、ブレーキペダルストロークセンサー２０のブレーキストローク信号を入力するＡｎａｌｏｇ・Ｉ／Ｆ３５とを備えている。
【００１９】
尚、前記電源回路３２を通した電源は、ＣＰＵ３１の駆動源として用いる以外に、センサー電源回路３２ａを介して前記ブレーキペダルストロークセンサー２０に導入するようになっている。
【００２０】
ＣＰＵ３５の制御電流は、駆動回路３６を介してリレー３７に出力する一方、運転席用および助手席用のモータＭに設けた回転方向切換え用回路であるＨ−Ｂｒｉｄｇｅ（Ｈブリッジ）３８，３８ａに出力するようになっている。
【００２１】
前記Ｈ−Ｂｒｉｄｇｅ３８，３８ａには、リレー３７を介して前記フューズ２２から電源回路３１に出力する電源が入力され、かつ、各モータＭはＨ−Ｂｒｉｄｇｅ３８，３８ａにより回転方向が制御されるとともに、これらモータＭの回転速度はＣＰＵ３５で演算したデューティ比（以下、デューティと称す）によって制御されるようになっている。
【００２２】
即ち、ブレーキペダルストロークセンサー２０は、運転者の制動操作によるブレーキペダルの踏込み量をポテンショメータの回転角で検出するようになっており、このブレーキペダルストロークセンサー２０は、センサー電源回路３２ａから供給される電源を、ブレーキペダルの踏込み量に応じた電圧をＡｎａｌｏｇ・Ｉ／Ｆ３５を介してＣＰＵ３１に出力するようになっている。
【００２３】
車速センサー２１で検出した車速データは、車両のＣＡＮ・Ｉ／Ｆ３４を経由してＣＰＵ３１に出力するが、この場合、ＣＡＮ・Ｉ／Ｆ３４を経由することなく、車速センサー２１から車速に応じた周期のパルスを出力して、このパルス周期から車速を検出するようにしてもよい。
【００２４】
ＣＰＵ３１は、ブレーキストロークによって緊急制動か否かを判断するとともに、緊急制動であれば衝突回避動作であると判断して、Ｈ−Ｂｒｉｄｇｅ３８，３８ａに電流指令値をデューティ出力し、モータＭの回転数を制御してウェビング１１の巻取りを早める。
【００２５】
前記コントローラ３０は、図３に示すようにブレーキペダルストローク信号を回路ａによって信号処理し、この処理信号を補正手段としての回路ｂに直接出力する一方、回路ｃで微分して回路ｂに出力することにより減速Ｇ予測値を演算し、この減速Ｇ予測値を回路ｄに出力するようになっている。
【００２６】
一方、車速を回路ｅによって車速処理した後、この処理信号を前記回路ｄに出力して、前記減速Ｇ予測値との関係から緊急制動判断し、また、回路ｅの処理信号を回路ｆに出力するとともに、回路ｇにより車速変化を算出した後に回路ｆに出力して緊急回避判断する。
【００２７】
次に、回路ｄおよび回路ｆの判断信号を回路ｈに出力して緊急度判定するとともに、この判定信号を回路ｉに出力して電流デューティおよび電流印加時間を算出した後、ブロックｊおよびブロックｋに出力して、ブロックｊで運転席側のシートベルト装置１０を作動判断して運転席側のモータＭを駆動するとともに、ブロックｋで助手席側のシートベルト装置１０を作動判断して助手席側のモータＭを駆動するようになっている。
【００２８】
ところで、前記コントローラ３０では、ブレーキペダルストローク信号や車速信号を回路ｍに入力してフェールセーフ判断するようになっており、ブレーキペダルストロークセンサー２０や車速センサー２１が故障した場合に、フェールセーフロジックに従ってモータＭへの出力を停止するようになっている。
【００２９】
即ち、前記コントローラ３０では、衝突等の緊急時にシートベルト装置１０により乗員Ｈを確実に拘束するようにしたもので、運転者が運転中に前方に障害物を発見したときや、障害物が急に現れたり、障害物の発見が遅れた場合等には、衝突を回避するために急制動を行うことになり、この急制動をもって緊急状態を判断するようになっている。
【００３０】
このとき、検出したブレーキペダルストロークを信号処理して運転者が期待する減速Ｇの大きさ（減速Ｇの検出値Ｘ）、つまり減速Ｇ期待値を検出するようになっている。
【００３１】
減速Ｇ期待値（Ｘ）は、乾燥路における制動時のブレーキペダルストロークと減速Ｇの大きさを測定して図９に示すマップを予め作成しておき、このマップに従って、ブレーキストロークから運転者が期待する減速Ｇの大きさを求めるようになっている。
【００３２】
また、前記減速Ｇ期待値（Ｘ）は、次の簡単な式（１）によっても求めることができる。
【００３３】
つまり、通常の制動においては０．５Ｇを越えることはないので、緊急制動を判定するのに必要な０．５Ｇ以上の領域で、ブレーキペダルストロークと減速Ｇ期待値が線形近似するならば、
減速Ｇ期待値（Ｘ）＝ブレーキペダルストローク×Ｋ＋Ａ ……（１）
として表すことができ、これにより緊急制動か否かを判断することができる。この場合、Ｋ，Ａはそれぞれ定数として与えられる。
【００３４】
緊急制動時には、運転者は可能な限り早く減速させようとするので、どうしてもブレーキペダルの踏込み速度が速くなる傾向にあり、このため、ブレーキペダルストロークにより求めた前記減速Ｇ期待値（Ｘ）のみでなく、運転者が期待する減速Ｇの立ち上りによっても緊急制動か否かを判断することができる。
【００３５】
図１０（ａ）に制動操作時のブレーキペダルストロークを、図９のマップで換算した減速Ｇ期待値（Ｘ）の時間変化を示し、図１０（ｂ）に制動操作時の減速Ｇ期待値（Ｘ）と、この減速Ｇ期待値を微分して求めた減速Ｇの立ち上り期待値（Ｘ′）を示す。
【００３６】
尚、図１０では、▲１▼は減速Ｇ立ち上り期待値（Ｘ′）が上昇しつつ減速Ｇ期待値（Ｘ）が増加する場合、▲２▼は減速Ｇ立ち上り期待値（Ｘ′）が一定で減速Ｇ期待値（Ｘ）が増加する場合、▲３▼は減速Ｇ立ち上り期待値（Ｘ′）が低下しつつ減速Ｇ期待値（Ｘ）が増加する場合、▲４▼は減速Ｇ立ち上り期待値（Ｘ′）が０となり減速Ｇ期待値（Ｘ）が一定値に達する場合をそれぞれ示す。
【００３７】
図１０（ａ）における▲３▼の状態が、同図（ｂ）のグラフにおいて右上にあればある程、より急制動であると判断することができるため、図１１中の点線に示すように、減速Ｇ期待値（Ｘ）と減速Ｇ立ち上り期待値（Ｘ′）のグラフにおいて、図１０における▲３▼の状態と平行に近くなるような右下がりの線Ｌ１をしきい値として設け、この線Ｌ１よりも右上にあるか否かで緊急制動か否かを判断することができる。
【００３８】
つまり、ブレーキペダルストロークセンサー２０の検出値から将来を予測してその値を補正し、前記第１のプリテンショナー１６の巻取り作動タイミングを早めるように減速Ｇ予測値演算手段（図３中のｂ）によって補正するようになっている。
【００３９】
減速Ｇ予測値演算手段は、ブレーキペダルストロークの検出値となる減速Ｇ期待値（Ｘ）、およびこの減速Ｇ期待値（Ｘ）の微分値となる減速Ｇ立ち上り期待値（Ｘ′）に対して、求めようとする補正した減速Ｇ予測値（Ｘ⁻）は、次の（２）式によって得ることができる。
【００４０】
減速Ｇ予測値（Ｘ⁻）＝減速Ｇ期待値（Ｘ）＋減速Ｇ立ち上り期待値（Ｘ′）×Δｔ ……（２）
この場合、（２）式中、ｔは時間であり、この実施形態ではΔｔを固定値として特定するようになっている。
【００４１】
図１１に示す点線Ｌ１は、この（２）式で得られる減速Ｇ予測値（Ｘ⁻）が一定値となる線を表している。
【００４２】
従って、減速Ｇ予測値（Ｘ⁻）が所定のしきい値を越えるか否かで緊急制動か否かを判断できるようになっており、この減速Ｇ予測値（Ｘ⁻）は、その時点での減速Ｇ期待値（Ｘ）と減速Ｇ立ち上り期待値（Ｘ′）からΔｔ後の減速Ｇ期待値（Ｘ）を予測した値となっている。
【００４３】
減速Ｇが立ち上がっていく過程において、減速Ｇ期待値（Ｘ）に対して減速Ｇ予測値（Ｘ⁻）が大きな値となるように補正されるとともに、減速Ｇの立ち上り終了値は減速Ｇ期待値（Ｘ）の立ち上がり終了値と略一致している。
【００４４】
従って、減速Ｇ予測値（Ｘ⁻）は減速Ｇ期待値（Ｘ）を早いタイミングで精度良く予測できるようになる。
【００４５】
前記コントローラ３０による制御は図４に示すフローチャートに従って実行されるようになっており、ステップＳ１でブレーキペダルストロークを読み込んで、ノイズ除去のためのフィルターリングを行った後、ステップＳ２で減速Ｇ期待値（Ｘ）を図９のマップから求め、次のステップＳ３で減速Ｇ期待値（Ｘ）を微分して減速Ｇ立ち上り期待値（Ｘ′）を求める。
【００４６】
ここで、微分演算としては、カットオフ周波数が２０Ｈｚ付近に設定されたＨＰＦ（ハイ・パフォーマンス・フォートラン）を使用するようになっているが、これに限ることなく緊急制動時のブレーキ操作量（ここでは、ペダルストロークやこれから推定できる減速Ｇ期待値）の時間当たりの変化が分布する周波数領域において、位相およびゲインが微分動作と等価な要素であればよい。
【００４７】
そして、ステップＳ４では、減速Ｇ期待値（Ｘ）と減速Ｇ立ち上がり期待値（Ｘ′）から減速Ｇ予測値（Ｘ⁻）を前記（２）式により算出する。
【００４８】
ここで、（２）式中のΔｔは、例えば０．１ｓｅｃ以下の微少な時間として設定される。
【００４９】
次のステップＳ５でＣＡＮから車速データまたは信号を読み込んで処理し、ステップＳ６では減速Ｇ予測値と車速値から図５のサブルーチンに従って緊急制動かどうかを判断する。
【００５０】
図５のサブルーチンによる緊急制動判断は、まず、ステップＳ６０１で車速が２５ｋｍ／ｈ以上かどうかを調べ、２５ｋｍ／ｈより低速である場合は、衝突した場合の衝突エネルギーは小さいので、シートベルト装置１０は通常のウェビング１１拘束力をもって乗員Ｈを拘束すればよい。
【００５１】
従って、そのような低速状態では、不必要に電力を消費することを避けるために緊急制動判断は行わずに、ステップＳ６０２に進んで緊急度を０にセットする。
【００５２】
次に、車速が２５ｋｍ／ｈ以上の中，高速時では、ステップＳ６０３で減速Ｇ予測値（Ｘ⁻）を０．７Ｇと比較し、０．７Ｇよりも大きい場合は緊急制動であると判断して、ステップＳ６０４に進んで救急度を２にセットする。
【００５３】
ステップＳ６０３で減速Ｇ予測値（Ｘ⁻）が０．７Ｇよりも小さい場合は、ステップＳ６０５でこの減速Ｇ予測値（Ｘ⁻）が０．５５Ｇと比較し、この０．５５Ｇよりも大きい場合は緊急制動の可能性があると判断して、ステップＳ６０６で緊急度を１にセットする一方、減速Ｇ予測値（Ｘ⁻）が０．５５Ｇよりも小さい場合には緊急制動ではないと判断して、前記ステップＳ６０２に進んで緊急度を０にセットして図４のメインルーチンに戻る。
【００５４】
次いで、図４のメインルーチンではステップＳ７で車速値の時間当たりの変化を求めた後、ステップＳ８では図６のサブルーチンに従って緊急回避判断を行う。
【００５５】
図６のサブルーチンによる緊急回避判断は、図５のサブルーチンで求めた緊急度が０であるかどうかをステップＳ８０１で比較し、緊急度が０でない場合は継続して緊急制動を行っていると判断して、ステップＳ８０２でタイマーの値を０にセットする。
【００５６】
緊急度が０である場合は、ステップＳ８０３で車速が５ｋｍ／ｈよりも小さいかどうかを判断し、５ｋｍ／ｈよりも小さい場合は、停止しているかどうかを判断するための時間をカウントするタイマーの値を、ステップＳ８０４で１だけ増加する。
【００５７】
ステップＳ８０３で車速が５ｋｍ／ｈよりも大きい場合は、ステップＳ８０５で車速の時間当たりの変化が−０．１Ｇ以上かどうかを調べ、−０．１Ｇ以上であれば、ステップＳ８０６で前記タイマーの値を１だけ増加する一方、−０．１Ｇより小さい場合は前記ステップＳ８０２に進んでタイマーの値を０にセットする。
【００５８】
そして、ステップＳ８０２，ステップＳ８０４，ステップＳ８０６でタイマーの値を決定した後、ステップＳ８０７に進んでタイマーの値が０．５ｓｅｃより大きいかどうかを判断する。
【００５９】
タイマーの値が０．５ｓｅｃよりも小さい場合は、減速途中であると判断してステップＳ８０８でフラグを０にセットする一方、タイマーの値が０．５ｓｅｃよりも大きい場合は、車両停止または減速終了と判断してステップＳ８０９でフラグを１にセットして図４のメインルーチンに戻る。
【００６０】
尚、図６のサブルーチンでは停止判断の車速を５ｋｍ／ｈとし、減速終了判断のしきい値を−０．１Ｇとし、判断時間を０．５ｓｅｃとしたが、これらの数値は一例としてあげた値であり、実際の数値はこれらの値に限るものでは無く、車速センサーの分解能や車両の特性などによって決定することができる。
【００６１】
次に、図４のメインルーチンでは、ステップＳ６の緊急制動判断とステップＳ８の緊急回避の結果から、ステップＳ９では図７のサブルーチンに従って緊急度を判定する。
【００６２】
図７のサブルーチンによる緊急度判定は、まず、ステップＳ９０１では図５のサブルーチンの緊急制動判断で求めた緊急度が、前回の緊急度よりも小さいかどうかを判定し、前回の緊急度よりも小さい場合にはステップＳ９０２で前回の緊急度を保持してステップＳ９０３に進む。
【００６３】
緊急度が前回の緊急度より小さい場合に、ステップＳ９０２で前回の緊急度を保持するのは、一旦、緊急制動と判断されたら制動力や減速度が低下しても、制動が続いている間は緊急制動の状態が継続していると見なすようにしているからであり、緊急制動状態から緊急度が０にセットされるためには緊急回避判断の結果のみによる。
【００６４】
また、ステップＳ９０１で前回の緊急度よりも小さくないと判断した場合はそのままステップＳ９０３に進み、このステップＳ９０３では図６の緊急回避判断で求めたフラグが１であるかどうかを判断し、フラグが１である場合にはステップＳ９０４で緊急度を０にセットするとともに、ステップＳ９０３でフラグが１でない場合はそのまま図４のメインルーチンに戻る。
【００６５】
次に、図４のメインルーチンでは、前のステップＳ９で求めた緊急度に応じて、ステップＳ１０では図８のサブルーチンに従ってモータＭに出力する電流デューティの算出、つまり、モータＭの回転速度を決定する。
【００６６】
図８のサブルーチンによる出力デューティ算出は、まず、ステップＳ１００１で緊急度が０であると判断し、かつ、ステップＳ１００２で前回の緊急度が０でないと判断した場合には、ステップＳ１００３でタイマーの値を０に初期化した後、ステップＳ１００４でデューティを−５０％にセットして逆転指令を出力し、ウェビング１１の巻取り動作による拘束力を解除した後、ステップＳ１００５でタイマーの値を１だけ増加する。
【００６７】
ステップＳ１００２で前回の緊急度が０であると判断し、ステップＳ１００６でタイマーの値が５ｍｓを越えていない場合は、ステップＳ１００４およびステップＳ１００５へと進んで、デューティを−５０％として逆転指令を出力するとともに、タイマーの値を１だけ増加する一方、ステップＳ１００６でタイマーの値が５ｍｓを越えていれば、ステップＳ１００７でデューティを０％にセットしてウェビング１１の張力を解除する動作を終了する。
【００６８】
次に、ステップＳ１００８で緊急度が１であると判断した場合には、ステップＳ１００９でデューティを１０％にセットして、ウェビング１１を強く引き込むことはしないが、ウェビング１１が引き出されないでその位置を保持するようにする。
【００６９】
更に、ステップＳ１０１０で緊急度が２であると判断し、ステップＳ１０１１で前回の緊急度が２でないと判断した場合に、ステップＳ１０１２でタイマーの値を０に初期化した後、ステップＳ１０１３でデューティをウェビング１１の巻取り方向に１００％にセットしてウェビング１１の巻取りを開始し、ステップＳ１０１４でタイマーを１だけ増加する。
【００７０】
ステップＳ１０１１で前回の緊急度が２であると判断し、ステップＳ１０１５でタイマーの値が５０ｍｓを越えていない場合は、ステップＳ１０１３およびステップＳ１０１４に進んで、ウェビング１１を巻取り方向にデューティを１００％としてウェビング１１の巻取りを継続するとともに、タイマーの値を１だけ増加する。
【００７１】
ステップＳ１０１５で５０ｍｓを越えていると判断した場合は、ステップＳ１０１６でデューティを１０％にセットしてウェビング１１の巻取り動作を終了し、ウェビング１１をその位置で保持する。
【００７２】
また、ステップＳ１０１０で緊張度が２でないと判断した場合は、ステップＳ１０１７でデューティを０％にセットする。
【００７３】
尚、図８のサブルーチンではデューティ制御を、逆転方向には５０％（ステップＳ１００４）、巻取り方向には１００％（ステップＳ１０１３）および１０％（ステップＳ１００９，Ｓ１０１６）とし、また、デューティを保持する時間を５ｍｓ（ステップＳ１００６）および５０ｍｓ（ステップＳ１０１５）とした場合をそれぞれ示したが、これらの数値は一例として挙げたものであり、実際の数値はこれらの数値に限るものではなく、車両の特性によって決定することができる。
【００７４】
図８のサブルーチンによる出力デューティ算出が終了した後、図４のメインルーチンに戻り、ステップＳ１１で各センサーや各信号の作動判断した後、異常がある場合はステップＳ１２でフェールセーフの処置を実行した後にステップＳ１にリターンする。
【００７５】
以上の構成により本実施形態のシートベルト装置１０にあっては、ウェビング１１による乗員Ｈの拘束は、第１のプリテンショナー１６を構成したモータＭにより行われ、衝突時には最終的に第２のプリテンショナー１７によって乗員Ｈを確実に拘束するようになっており、通常走行状態を含む衝突前のリトラクタ１２によるウェビング１１の巻取りおよび巻戻しは、減速検知センサーとしてのブレーキペダルストロークセンサー２０による減速信号および車速信号に基づいて、コントローラ３０がモータＭの回転方向および回転速度を制御することにより行われる。
【００７６】
ここで、この実施形態では、衝突以前の緊急回避段階でブレーキペダルストロークセンサー２０の検出値から将来を予測してその値を補正することにより、緊急性の判断タイミングを早くしてモータＭの作動タイミングを早めることができるため、ウェビング１１の拘束力を不必要に高めることなく緊急時には乗員Ｈの身体を確実に拘束することができる。
【００７７】
また、補正手段は、減速検知センサーの検出値を、車両に実際に発生する減速度、またはこの減速度と相関関係にある値よりも大きな値となるように補正したので、この補正した減速度に基づいてしきい値を決定して、緊急制動か否かを容易に判断できるので、緊急回避時のシートベルト装置１０の巻取り制御を迅速かつ正確に行うことができる。
【００７８】
更に、補正手段は、減速検知センサーの検出値である減速Ｇ期待値（Ｘ）と、この減速Ｇ期待値（Ｘ）を微分した減速Ｇ立ち上り期待値（Ｘ′）とから、求めようとする補正した減速Ｇ予測値（Ｘ⁻）を次の（２）式によって得るようになっている。
【００７９】
減速Ｇ予測値（Ｘ⁻）＝減速Ｇ期待値（Ｘ）＋減速Ｇ立ち上り期待値（Ｘ′）×Δｔ ……（２）
このため、Δｔ（ｓｅｃ）後の車両の減速状態の予測値（Ｘ⁻）を精度良く得ることができるため、緊急制動か否かによって衝突の危険を判断するタイミングのしきい値を精度良く設定し、緊急回避時のシートベルト装置１０の巻取り制御を適正に行うことができる。
【００８０】
更にまた、前記減速検知センサーを、ブレーキペダルの踏込みストロークを検出するブレーキペダルストロークセンサー２０としたので、既存のブレーキペダルを利用して本発明によるシートベルト装置１０の巻取り制御を行うことができる。
【００８１】
また、前記（２）式において、Δｔを０．１秒未満としたので、Δｔ秒後の減速状態の予測値を精度良く求めることができる。
【００８２】
更に、Δｔを固定値としたことにより、制御ロジックの構築が容易になる。
【００８３】
図１３は本発明の第２実施形態を示し、第１実施形態と同一構成部分に同一符号を付して重複する説明を省略して述べる。
【００８４】
図１３は車両に搭載したシートベルト装置の概略構成図で、この第２実施形態のシートベルト装置１０ａは、減速検知センサーとして車両の減速度を検出する前後Ｇセンサー４０を用いている。
【００８５】
この第２実施形態では前後Ｇセンサー４０によって直接に車両の減速度を検出することができるようになっており、第１実施形態では緊急制動判断を、（２）式に示したように、減速Ｇ期待値（Ｘ）と、それを微分した減速Ｇ立ち上がり期待値（Ｘ′）とにより、減速Ｇ予測値（Ｘ⁻）を算出するようになっているが、この第２実施形態では前後Ｇセンサー４０によって直接求めた前後ＧをＸとするとともに、これを微分して得られる減速Ｇ立ち上がりをＸ′として、求めようとする補正した減速Ｇ予測値をＸ⁻とすると、この減速Ｇ予測値は、
減速Ｇ予測値（Ｘ⁻）＝減速Ｇ（Ｘ）＋減速Ｇ立ち上がり（Ｘ′）＋Δｔ ……（３）
によって求めることができる。
【００８６】
この（３）式は第１実施形態の（２）式に対応するもので、この（３）式によって減速度の大きさをしきい値として、緊急制動か否かによって緊急回避の判断をするタイミングを早めることができる。
【００８７】
従って、この第２実施形態のシートベルト装置１０ａにあっては、前後Ｇセンサー４０により車両の減速度を直接検出できるため、緊急制動判断をより精度良く行ってシートベルト装置１０ａのウェビング１１巻取り制御を的確に行うことができる。
【００８８】
図１４，図１５は本発明の第３実施形態を示し、第１実施形態と同一構成部分に同一符号を付して重複する説明を省略して述べる。
【００８９】
図１４は車両に搭載したシートベルト装置の概略構成図、図１５はブレーキ油圧と運転者が期待する減速Ｇの関係を示すマップで、この第３実施形態のシートベルト装置１０ｂは、減速検知センサーとしてブレーキペダルの踏込み力を検出するブレーキ踏力センサー４１を用いている。
【００９０】
ところで、第１実施形態が減速Ｇ期待値（Ｘ）と、その微分値である減速Ｇ立ち上がり期待値（Ｘ′）と、により減速Ｇ予測値（Ｘ⁻）を算出して緊急制動判断を行っていたが、この第３実施形態では、図１５に示すようにブレーキ油圧を減速Ｇの期待値に変換するマップを作成しておき、このマップに基づいて減速Ｇ期待値（Ｘ）を求め、この減速Ｇ期待値（Ｘ）から第１実施形態に示した（２）式を用いて減速Ｇ予測値（Ｘ⁻）を算出することができる。
【００９１】
従って、この第３実施形態のシートベルト装置１０ｂにあっては、減速検知センサーとしてブレーキ踏力センサー４１を用いて、ブレーキペダルの踏込み力の検出信号を減速Ｇ期待値（Ｘ）としたので、急制動時にブレーキペダルの踏込み力が増大することを利用して、ブレーキの踏込み開始時点から緊急回避判断を行うことができ、余裕をもって正確な制御が可能となる。
【００９２】
図１６は本発明の第４実施形態を示し、第１実施形態の（２）式に示したΔｔをブレーキペダルストローク（ブレーキ操作量）に応じて変化させたものである。
【００９３】
図１６はブレーキストロークとΔｔとの関係を示すマップで、ブレーキペダルストロークが小さいときはΔｔを大きくし、ブレーキペダルストロークが大きくなるに連れてΔｔを小さくするようになっている。
【００９４】
従って、この第４実施形態ではブレーキ操作量が小さいうちは減速検知センサーからの値を大きく補正するので、緊急制動の判断を行うタイミングがより早くなり、かつ、ブレーキ操作量が大きくなるとΔｔが小さくなるので、減速Ｇ予測値（Ｘ⁻）が減速Ｇ期待値（Ｘ）や実際の減速Ｇ（Ｘ）を大きく越えるのを防止できる。
【００９５】
このため、ブレーキペダルストロークに応じて最適なΔｔを設定することができ、緊急制動のタイミングを早めることができるとともに、緊急制動判断の精度を向上させることができる。
【００９６】
図１７は本発明の第５実施形態を示し、前記Δｔを車速に応じて変化させたものである。
【００９７】
図１７は車速とΔｔとの関係を示すマップで、低速時にはΔｔを小さくし、中速から高速へと速度が高くなるに連れてΔｔを大きくするようになっている。
【００９８】
従って、この第５実施形態では、車速が低いときには街中を走行している可能性が高く、車速が高いときには郊外を走行している可能性が高いので、車速が低い場合の方が高い場合に比較してブレーキペダルの踏込み速度も速くなることが予測できる。
【００９９】
このため、車速に応じて最適なΔｔを設定することができ、緊急制動のタイミングを早めることができるとともに、緊急制動判断の精度を向上させることができる。
【０１００】
前記第４実施形態および前記第５実施形態では、前記Δｔをブレーキ操作量および車速の条件に応じて変化させる場合を示したが、これら条件以外にも車体重量、走行場所、天候、時間帯、減速度等の各条件のうち、少なくともいずれか１つの条件に応じて変化させることができる。
【０１０１】
即ち、乗員数や積載重量によって変化する車体重量に応じて前記Δｔを変化させることが望ましく、車体重量が重いときには同じ減速Ｇを得るのにブレーキペダルストロークが大きくなるため、車体重量が軽い時にはΔｔを大きくし、車体重量が重いときにはΔｔを小さくする。
【０１０２】
また、街中、郊外、高速道路等の走行場所に応じて前記Δｔを変化させることが望ましく、ナビゲーション装置を利用して詳細な走行場所を受信して、街中ではΔｔを小さくし、郊外ではΔｔを中程度にし、高速道路ではΔｔを大きくする。
【０１０３】
更に、天候に応じて前記Δｔを変化させることが望ましく、晴天時に比較して雨天時は路面の摩擦係数が低下するため、同じブレーキペダルストロークに対して得られる減速Ｇは小さくなり、この場合はワイパー作動信号を入力してワイパー作動時にはΔｔを大きくする。尚、この場合のΔｔは、ワイパーの掃拭スピードに応じて変化させることが好ましい。
【０１０４】
更にまた、時間帯に応じて前記Δｔを変化させることが望ましく、昼間に比較して夜間は視認性が低下するため障害物の発見が遅れる傾向にあり、ヘッドライトスイッチをＯＮしたときにはΔｔを小さくする。尚、この場合、スモールライトスイッチのみをＯＮした状態では、Δｔの値を、ヘッドライトスイッチをＯＮしたときのΔｔと、ＯＦＦしたときのΔｔとの間の値とすることが好ましい。
【０１０５】
また、前記Δｔは車両の減速度（減速Ｇ）に応じて変化させることが好ましい。
【０１０６】
従って、このように第４，第５実施形態のブレーキ操作量、車速を含めて、車体重量、走行場所、天候、時間帯、減速度等の各条件のうち、少なくともいずれか１つの条件に応じて変化させることにより、車両の状態や走行状況に応じて最適なΔｔを設定することができ、緊急制動判断のタイミングを早めることができるとともに、緊急制動判断の精度を向上させることができる。
【０１０７】
また、図１８はブレーキペダル踏込み量とブレーキペダル踏込み速度との関係を示すマップで、これら両者の関係からしきい値Ｌ２を設定して緊急制動領域を設け、このマップによって緊急制動判断を行うことができる。
【０１０８】
ところで、本発明の車両用シートベルト装置は前記各実施形態に例をとって説明したが、これら各実施形態に限ることなく本発明の要旨を逸脱しない範囲内でその他の各種実施形態を採ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態における車両に搭載したシートベルト装置の概略構成図。
【図２】本発明の第１実施形態におけるコントローラの構成図。
【図３】本発明の第１実施形態におけるシートベルト装置の制御ブロック図。
【図４】本発明の第１実施形態におけるコントローラの制御を実行するフローチャートのメインルーチンを示す説明図。
【図５】本発明の第１実施形態における緊急制動判断のサブルーチンを示す説明図。
【図６】本発明の第１実施形態における緊急回避判断のサブルーチンを示す説明図。
【図７】本発明の第１実施形態における緊急度判定のサブルーチンを示す説明図。
【図８】本発明の第１実施形態における出力デューティ算出のサブルーチンを示す説明図。
【図９】本発明の第１実施形態におけるブレーキペダルストロークと運転者が期待する減速Ｇの関係を示すマップ。
【図１０】本発明の第１実施形態における制動操作時の減速Ｇの期待値の時間変化を（ａ）に、減速Ｇの期待値に対する減速Ｇの立ち上り期待値を（ｂ）にそれぞれ示す特性図。
【図１１】本発明の第１実施形態における制動操作時の減速Ｇの期待値に対する減速Ｇの立ち上り期待値のしきい値を示す特性図。
【図１２】本発明の第１実施形態における減速Ｇ期待値（ａ）、減速Ｇ立ち上り期待値（ｂ）、減速Ｇ予測値（ｃ）、減速Ｇ実測値（ｄ）の相関関係を示すタイミングチャート。
【図１３】本発明の第２実施形態における車両に搭載したシートベルト装置の概略構成図。
【図１４】本発明の第３実施形態における車両に搭載したシートベルト装置の概略構成図。
【図１５】本発明の第３実施形態におけるブレーキ油圧と運転者が期待する減速Ｇの関係を示すマップ。
【図１６】本発明の第４実施形態におけるブレーキストロークとΔｔとの関係を示すマップ。
【図１７】本発明の第５実施形態における車速とΔｔとの関係を示すマップ。
【図１８】本発明の他の実施形態におけるブレーキペダル踏込み量とブレーキペダル踏込み速度との関係を示すマップ。
【符号の説明】
１０，１０ａ，１０ｂ車両用シートベルト装置
１１ウェビング
１２リトラクタ
１６第１のプリテンショナー
１７第２のプリテンショナー
２０ブレーキペダルストロークセンサー（減速検知センサー）
２１車速センサー
３０コントローラ
４０前後Ｇセンサー（減速検知センサー）
４１ブレーキ踏力センサー（減速検知センサー）
Ｈ乗員
Ｍモータ
ｂ減速Ｇ予測値演算手段（補正手段）

Claims

シートに着座した乗員を拘束するウェビングと、このウェビングを巻取り，巻戻しするリトラクタを備えた車両用シートベルト装置において、
ウェビングをリトラクタに巻取り駆動し、またはリトラクタから巻戻し駆動する第１のプリテンショナーと、
緊急時にウェビングに張力を付与し乗員を最終的に拘束する第２のプリテンショナーと、
車両の減速状態を検出する減速検知センサーと、
減速検知センサーの検出値に応じて第１および第２のプリテンショナーを制御するコントローラと、を備え、
前記コントローラに、減速検知センサーの検出値から将来を予測してその値を補正し、前記第１のプリテンショナーによるウェビングの巻取り作動タイミングを早めるように調整する補正手段を設けたことを特徴とする車両用シートベルト装置。
補正手段は、減速検知センサーの検出値を、車両に実際に発生する減速度、またはこの減速度と相関関係にある値よりも大きな値となるように補正す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。
補正手段は、減速検知センサーの検出値をＸ、この検出値Ｘの微分値をＸ′、補正した値をＸ⁻、ｔを時間とすると、
Ｘ⁻＝Ｘ＋Ｘ′×Δｔ
であることを特徴とする請求項２に記載の車両用シートベルト装置。
減速検知センサーは、ブレーキペダルの踏込みストロークを検出するセンサーであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の車両用シートベルト装置。
減速検知センサーは、車両の減速度を検出するセンサーであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の車両用シートベルト装置。
減速検知センサーは、ブレーキペダルの踏込み力を検出するセンサーであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の車両用シートベルト装置。
Δｔは、０．１秒未満であることを特徴とする請求項３〜６のいずれかに記載の車両用シートベルト装置。
Δｔは、固定値であることを特徴とする請求項３〜６のいずれかに記載の車両用シートベルト装置。
Δｔは、ブレーキ操作量、車速、車体重量、走行場所、天候、時間帯、減速度等の各条件うち、少なくともいずれか１つの条件に応じて変化させたことを特徴とする請求項３〜６のいずれかに記載の車両用シートベルト装置。