JP4222222B2 - シートベルトのプリテンショナ装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両において乗員を座席に拘束するシートベルトのたるみを、車両の衝突時等に除くプリテンショナ装置に関する。

車両のシートベルト装置において、衝突予測時や急ブレーキ時の慣性力により乗員は急激に前方に移動する。この移動によりシートベルトが急激に引き出され、リトラクタが瞬時に検知して引出しをロックする。乗員に作用する慣性力を小さくするためには、リトラクタのロックをなるべく早くすることが重要である。

このためには、シートベルトを弛みが生じない状態で装着することが望ましいが、装着時の引出しの都合を考えると限界がある。弛みを小さくしてリトラクタのロックが早いタイミングで動作し、乗員が前方に移動する前に座席に拘束するプリテンショナ装置が提案されている。プリテンショナ装置はガス作動式のものが多いが、モータ駆動式のものも知られている。

図６に示すモータ駆動式のプリテンショナ装置は、シートベルト７１がリールシャフト７２に巻かれ、巻取り及び引出し可能となっている。リールシャフト７２は動力伝達機（クラッチ機構）７３を介してモータ７４のロータに接続されている。クラッチ機構７３はＣＰＵ７６に制御され、モータ７４の回転駆動をリールシャフト７１に伝達する状態と、遮断する状態とに切換え可能である。伝達状態ではモータ７４の駆動力をリールシャフト７１に伝達し、故障判定するときは遮断する。

モータ７４の駆動は駆動回路７７により制御され、駆動回路７７と電源７８との間に設けた電源電流検出用の抵抗７９の両端の電流を電流検出回路８１が検出している。電流検出回路８１は検出した電流波形をＣＰＵ７６に供給している。車両のイグニッション８２がオンされたとき、ＣＰＵ７６がモータ７４や駆動回路７７の故障を判定する。
特開２００３−１６００２４号公報

図７（ａ）及び（ｂ）に示すように、加速度センサやミリ波レーダが車両の衝突の危険を検知すると、シートベルト７２のたるみをとるためにモータ７４がリールシャフト７１を回転させる。そのために、駆動回路７７が所定時間Δｔ１（たとえば数秒間）モータ７３に所定電流（たとえば１０から２０Ａ）を流す。しかし、所定時間のうち初期におけるリールシャフト７１の回転により実質的にシートベルト７２のたるみは除かれると考えられ、中期以降の供給は電力の無駄となっている。のみならず、モータ７４に所定時間Δｔ１電流が流れることを前提として選定する制御素子が大きくなり、コストが上昇する。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、シートベルトのたるみを除くたるみ除去部材を作動させるモータの消費電力が低減され、コストの上昇が防止されたプリテンショナ装置を提供することを目的とする。

本願の発明者は、モータへはシートベルトの張力が所定値に達するまで、即ちたるみが除去されるまでの短時間のみ電力を供給することを思い付いて本発明を完成した。

本発明によるシートベルトのプリテンショナ装置は、請求項１に記載したように、シートベルトのたるみを除くためにシートベルトの一部に結合された引張り部材を回転により巻き取り、該一部を下方に引っ張る巻取り部材から成るたるみ除去部材と；加速度センサにより車両の衝突が検知されたとき、前記たるみ除去部材を駆動するモータと；モータを駆動するときシートベルトの張力を検知する張力検知手段と；前記モータへの電力供給を停止したとき、該モータ又は前記たるみ除去部材の回転を機械的にロックするロック手段と；から成る。

そして、前記張力検知手段により検知されるシートベルトの張力が所定値になったとき、ＥＣＵが前記モータへの電力供給を停止するとともに、前記ロック手段は、前記モータへの電力供給の停止時の直前に、前記モータ又は前記たるみ除去部材をロックする。

請求項２のプリテンショナ装置は、請求項１において、前記ロック手段は、それが前記モータをロックするものであるとき、前記モータのハウジングに軸方向に取り付けられ、前進時に前記モータのロータの一部に係合可能なロックピンから成る。

本発明にかかるシートベルトのプリテンショナ装置によれば、シートベルトの張力が所定値に達した時点で、たるみ除去部材を作動させるモータへの電力供給を停止する。換言すれば、電力は張力が所定値に達するまでしか供給しない。こうして張力が所定値に達した後の時間における電力供給が不要となる結果、電力が節約でき、コストが低減できる。

また、このプリテンショナ装置は、たるみ除去部材をモータにより回転される巻取り部材で構成でき、部品点数の増加やコストの上昇が抑制される。さらに、このプリテンショナ装置は、モータへの電力供給の停止後は、ロック手段がモータ又はたるみ除去部材をモータへの電力の供給停止の直前に確実にロックするので、乗員の慣性力でモータが逆転してシートベルトが緩む心配はない。

請求項２のプリテンショナ装置によれば、ＥＣＵにより作動される簡単な構成のロックピンがモータの逆転を確実に防止できる。

＜シートベルト装置、エアバッグ装置＞
車両の正面衝突及び／又は側面衝突を検知するために、車両の前部及び／又は側部には加速度センサが装備されている。加速度センサのタイプに特別の制約はない。加速度センサの検知信号に基づき、ＥＣＵが衝突の危険性を判定する。ＥＣＵは衝突の危険が高いと判定したときは、エアバッグ装置、シートベルト装置及びプリテンショナ装置に駆動信号を送る。エアバッグ装置及びシートベルト装置としては公知のものが使用できる。
＜プリテンショナ装置＞
プリテンショナ装置（「プリクラッシュ装置」と言うこともある）は、車両の衝突危険時にシートベルトのたるみを除くものであり、少なくとも除去部材、モータ及び張力検知手段を含み、更にロック手段を含むことができる。
（イ）たるみ除去部材は乗員が装着したシートベルトのたるみを除去するもので、シートベルトの先端部（アンカに相当する部分）／又はシートベルトの中間部（スルータング又はバックルに相当する部分）に下向きの引っ張り力を加える。例えば、車両に回転可能に取り付けられた巻取り部材から成り、先端部から延びた一方引張り部材及び中間部から延びた他方引張り部材をこの巻取り部材に巻き取れば良い。
（ロ）モータはたるみ除去部材を正方向及び逆方向に駆動するもので、その作動は加速度センサから衝突信号を入力されるＥＣＵにより制御される。衝突信号の発生と同時又はその後速やかに回転し、たるみ除去部材を正転させ、たるみを除去してシートベルトを乗員に密着させる。
（ハ）張力検知手段は、モータの正転時即ちたるみ除去時に、シートベルトの張力（テンション）を検知するもので、例えばシートベルトに貼り付けたセンサから成る。検知される張力が所定値に達したときその旨がＥＣＵに知らされ、これに基づきＥＣＵはモータへの電力供給を停止する。
（ニ）更に、モータへの電力供給停止時、モータ又はたるみ除去部材の逆転を阻止するロック部材を含むことができる。ロック部材は例えば、モータのハウジングに軸方向に取り付けられ、前進したときロータの一部に係合可能とすれば良い。張力が所定値に達したとき、ＥＣＵからの指令により作動しロック装置に至り、所定時間経過後非ロック位置に戻る。

以下、本発明の実施例を添付図面を参照しつつ説明する。
（構成）
（イ）システム全体
図１に車両の乗員保護システム全体を示す。乗員保護システムはエアバッグ装置、シートベルト装置及びプリテンショナ装置を含む。これらを作動させるために、車両の前部左側に加速度センサ１０Ｌが、前部右側に加速度センサ１０Ｒがそれぞれ配置されている。運転席Ａの前方のハンドル内に左側フロントエアバッグ１２Ｌが配置され、助手席Ｂの前方のインパネに右側フロントエアバッグ１２Ｒが配置されている。

左側ルーフに左サイドエアバッグ１４Ｌが収容され、左側ドアに左側加速度センサ１６Ｌが配置されている。右側ルーフに右サイドエアバッグ１４Ｒが収容され、右側ドアに右側加速度１６Ｒが配置されている。さらに左側シートベルト３０Ｌ及び左側プリテンショナ装置４５Ｌと、右側シートベルト３０Ｒ及び右側プリテンショナ装置４５Ｒとが設けられている。

車両の中央部にセンタ加速度センサ（不図示）を含むエアバッグＥＣＵ２０が配置され、上記加速度センサ１０Ｌ及び１０Ｒ、並びに左側加速度センサ１６Ｌ及び右側加速度センサ１６Ｒからの情報が入力されている。
（ロ）シートベルト装置
シートＳの前面視である図２に示すように、シートベルト装置３０Ｌは、シートベルト（ウェビング）３１、リトラクタ３３、アンカ３５、スルータング３６及びバックル３７を含む。このうちリトラクタ３３はシートベルト３１を引き込むとともに、車体が衝撃を受けたとき引出しをロックするもので、アンカ３５はシートベルト３１の先端を支持するものである。スルータング３６は、シートベルト３１の途中に摺動自在に挿通されて肩ベルト部３２ａと腰ベルト部３２ｂとに分け、バックル３７に着脱可能となっている。シートベルト３１の上にセンサ４０取り付けられ、その張力を検知している。
（ハ）プリテンショナ装置
シートＳの背面視である図３に示すように、プリテンショナ装置４５Ｌはセンサ４０と、第１組の案内部材４６、移動部材４７及びベルト４８と、第２組の案内部材５１、移動部材５２及びベルト５３と、巻取り部材５５と、モータ５７とを含む。詳述すると、シートベルト３１に取り付けられたセンサ４０が張力を検知して、検知結果をＥＣＵ２０に送る。シートＳの一側において、円筒状の案内部材が４７、ブラケット４９により車体に固定され、案内部材４７内に移動部材４６が挿入されている。移動部材４６の上端にバックル３７が結合され、下端に引張りベルト４８の一端部が結合されている。

同様に、シートＳの他側に円筒状の案内部材５２がブラケット５４により車体に固定され、案内部材５２内に移動部材５１が挿入されている。移動部材５１の上端にアンカ３５が結合され、下端に引張りベルト５３の一端部が結合されている。

シートＳの下方に円柱状の巻取り部材５５が回転可能に取り付けられ、モータ５７で一方向及び他方向に駆動される。上記一方の引張りベルト４８の他端部及び他方の引張りベルト５３の他端部がそれぞれ巻取り部材５５に結合され、正転するとき両方の引張りベルト４８及び５３が巻取り部材５５に巻き取られる。これにより、移動部材４７及び５２を介してバックル３７及びアンカ３５を下方に引っ張るようになっている。

図４に示すように、モータ５７はハウジング６１、ハウジング６１に固定されたステータ６２、及びハウジング６１により回転可能に支持されステータ６２と対向するロータ６３を含む。上記ＥＣＵ２０からの指令信号によりロータ６３がステータ６２に対して正方向又は逆方向に回転駆動される。

ハウジング６１の一部に磁気プランジャ６５が軸方向に取り付けられ、そのロックピン６６が軸方向に進退可能となっている。ロックピン６５は、ロータ６３が回転しているときは後退した非係合位置（実線で図示）にある。一方、ロータ６３が停止しているときは係合位置（破線で図示）へ前進してその一部に係合し、ロータ６３の回転を機械的に阻止する。
（作用）
次に、この実施例の作用を説明する。
（イ）衝突の検知
図２においてシートＳに座った乗員はシートベルト３１を装着しており、その肩ベルト部３２ａ及び腰ベルト部３２ｂが乗員Ｍの肩、胸及び腰をシートに拘束している。この状態で、車両がＸ方向（図１参照）に衝突し、図５（ａ）に示すように、加速度センサ１０Ｌ及び１６Ｌ等が車両の衝突の危険を検知したときは、その旨の信号をＥＣＵ２０に送り、ＥＣＵ２０からエアバッグ１４Ｌ及びプリテンショナ装置４５Ｌにその旨の信号が送られる。エアバッグ１４Ｌはスクイブにより展開される。
（ロ）プリテンショナ装置の作動
図５（ｂ）に示すように、加速度センサ１０Ｌ及び１６Ｌ等が衝突を検知すると同時に、プリテンショナ装置４５Ｌのモータ５７が巻取り部材５５を一方向に回転させ、引張りベルト４８及び５３を巻き取る。このときロックピン６６は非係合位置にありモータ５７の回転を妨げない。巻取り部材５５の回転により、移動部材４６及び５１を介してバックル３７及びアンカ３５が下方へ引き込まれる。

その結果、腰ベルト部３２ｂは両端部が下方、又は斜め下方に引き込まれ、乗員Ｍの腰部をシートＳに速やかに、かつしっかりと拘束する。また、スルータング３６を通して連続する肩ベルト部３２ａにもある程度の緊張力が作用し、乗員の上体を拘束する。

張力検知用センサ４０はシートベルト３１の張力が所定値（図５（ｅ）のＹ参照）に達したとき、その旨の信号をＥＣＵ２０に送る。すると、図５（ｂ）に示すように、電流が流れなくなりモータ５７は回転を停止する。図５（ｄ）から分かるように、モータ５７の回転数はＥＣＵ２０による衝突判定から次第に上昇し、センサ４０から張力が所定値Ｙに達したことの信号が入力されると、停止する。

図５（ｃ）に示すように、モータ５７への電力供給が停止する直前に、磁気プランジャ６５によりロックピン６６が係合位置に前進されて、ロータ６３に係合して逆転を防止する。図５（ｅ）から分かるように、シートベルト３１に加わる張力はモータ５７の回転初期に次第に上昇し、所定値Ｙに達する。上述したように、この所定値をセンサ４０が検知すると、モータ５７への電力供給が停止して、ロックピン６６がロータ６３の回転を阻止する。よって、それ以後張力は一定値に保たれる。

なお、衝突事故が終了又は回避された場合は、モータ５７は他方向に回転し又は停止する。これにより、腰ベルト部３２ｂ及び肩ベルト部３２ａの引込みが解除されるとともに、バックル３７及びアンカ３５を介して移動部材４６及び５１が案内部材４７及び５２内で上昇して止まる。
（効果）
この実施例によれば、以下の効果が得られる。 第１に、衝突の危険があるときはプリテンショナ装置４５Ｌがシートベルト３１のたるみを除き、乗員ＭはシートＳにしっかり拘束される。即ち、シートＳの両側において、シートベルト３１に結合された移動部材４６及び５１が案内部材４７及び５２内を移動し、シートベルト３１が乗員Ｍに密着する。その結果、乗員ＭはしっかりシートＳに拘束され、前方への移動が阻止され、重大事故から保護される。

第２に、プリテンショナ装置４５Ｌの作動が確実で、しかも構成が簡単である。作動が確実なのは、シートベルト３１の二箇所を移動部材４６及び５１により下方に引っ張っているからである。構成が簡単にできたのは、一つの巻取り部材５５で両方の移動部材４６及び５１を移動させているからである。

第３に、プリテンショナ装置４５Ｌ、特にそのモータ５７における消費電力が低減できる。図５（ａ）（ｂ）及び（ｃ）から分かるように、モータ５７への通電時間Δｔ２を、ＥＣＵ２０での衝突判定に必要な最低限の時間長さを基準として決めていることによる。つまり、電力供給の停止からロックピン６６の後退までの時間もプリテンショナ装置４５Ｌは作動し、シートベルト３１には所定の張力が作用し乗員をシートＳに拘束している。しかし、この間はモータ５７に電力を供給しない。その代わり、ロックピン６６でモータ５７の逆転を阻止しているので、この時期にシートベルト３１の張力即ち乗員Ｍの拘束力が解放される心配はない。

車両の乗員保護システム全体を示す平面説明図である。 シートベルト装置の構成を示す説明図である。 プリテンショナ装置の構成を示す説明図である。 モータの詳細を示す説明図である。 （ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）及び（ｅ）は実施例の作動説明図である。 従来例の構成を示す説明図である。 （ａ）及び（ｂ）は従来例の作動説明図である。

符号の説明

１０Ｌ、１０Ｒ、１６Ｌ、１６Ｒ：加速度センサ
１５：ＥＣＵ ３０：シートベルト装置
３１：シートベルト ３５：アンカ
３６：スルータング ４０：センサ
４６，５１：移動部材 ４８，５３：引張り部材
５５：たるみ除去部材 ５７：モータ
６３：ロータ ６６：ロックピン

Claims (2)

1. シートベルトのたるみを除くためにシートベルトの一部に結合された引張り部材を回転により巻き取り、該一部を下方に引っ張る巻取り部材から成るたるみ除去部材と、
   加速度センサにより車両の衝突が検知されたとき、前記たるみ除去部材を駆動するモータと、
   前記モータを駆動するときシートベルトの張力を検知する張力検知手段と、
   前記モータへの電力供給を停止したとき、該モータ又は前記たるみ除去部材の回転を機械的にロックするロック手段と、
   から成り、前記張力検知手段により検知されるシートベルトの張力が所定値になったとき、ＥＣＵが前記モータへの電力供給を停止するとともに、前記ロック手段は、前記モータへの電力供給の停止時の直前に、前記モータ又は前記たるみ除去部材をロックすることを特徴とするシートベルトのプリテンショナ装置。
2. 前記ロック手段は、それが前記モータをロックするものであるとき、前記モータのハウジングに軸方向に取り付けられ、前進時に前記モータのロータの一部に係合可能なロックピンから成る請求項１に記載のプリテンショナ装置。

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