JP4455485B2 - 車両用シートベルト装置 - Google Patents

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Description

本発明は、車両のシートに着座した乗員をシートベルトで拘束する、車両用シートベルト装置の改良技術に関する。
近年、車両の乗員を保護するために、シートベルトを装備した車両の開発が進められている。車両用シートベルト装置としては、車両に対する前方からの衝撃を検知したときに、シートベルトの緩み部分をプリテンショナで迅速に巻き取る構成のものが多用されている。さらに、このような車両用シートベルト装置の中には、乗員の保護性能を高める観点から、シートベルトにおけるショルダベルト部及びラップベルト部の各緩み部分(弛み部分)を、適宜巻き取るようにした技術が知られている(例えば、特許文献1参照。)。
特開2001−287622公報
特許文献1による従来の車両用シートベルト装置を、次の図5に基づいて説明する。図5は従来の車両用シートベルト装置の模式図である。
従来の車両用シートベルト装置200は、シート201に着座した乗員を拘束するシートベルト202をアッパアンカ203、センタアンカ204及びロアアンカ205の3点で支持するようにした3点支持式の構成である。更にこの車両用シートベルト装置200は、車両が正面衝突したときにシートベルト202のうち、先にショルダベルト部206の緩み部分をショルダベルト用プリテンショナ207で巻き取り、次いで、ラップベルト部208の緩み部分をラップベルト用プリテンショナ209で巻き取るようにしたというものである。
ところで、従来の車両用シートベルト装置200は、車両が正面衝突した場合にのみシートベルト202の緩み部分を巻き取るものであって、車両が側面衝突した場合について考慮したものではない。これに対して、このような車両用シートベルト装置200において、側面衝突した場合であっても、正面衝突の場合と同様に作動させることが考えられる。
しかしながら、乗員の保護性能をより一層高める観点からは、側面衝突した場合について考慮した、更なる改良の余地がある。
本発明は、車両が正面衝突した場合における乗員の保護性能を確保するとともに、側面衝突した場合においても、乗員の保護性能をより一層高めることができる技術を、提供することを課題とする。
請求項1に係る発明では、車両のシートに着座した乗員を拘束するシートベルトと、このシートベルトにおけるショルダベルト部の緩み部分を緊急時に巻き取るプリテンショナのショルダベルト用モータと、シートベルトにおけるラップベルト部の緩み部分を緊急時に巻き取るプリテンショナのラップベルト用モータと、これらのモータを駆動制御する制御部とを備えた車両用シートベルト装置において、
制御部は、車両に対する前方からの衝撃を検知したという条件を満足したときには、ショルダベルト部及びラップベルト部の各緩み部分を巻き取るようにショルダベルト用モータ及びラップベルト用モータの両方を駆動制御し、また、車両に対する側方からの衝撃を検知したという条件を満足したときには、ショルダベルト部の緩み部分を巻き取るようにショルダベルト用モータのみを駆動制御する構成であることを特徴とする。
請求項2に係る発明では、前記車両用シートベルト装置は、タイマを有し、
前記制御部は、前記車両に対する前方からの衝突を検出したという条件を満足したとき、前記ショルダーベルト部の緩み部分を巻き取るように前記ショルダーベルト用モータを駆動制御させると共に前記タイマを作動させ、このタイマの時間が所定時間経過後に、前記ラップベルト部の緩み部分を巻き取るように前記ラップベルト用モータを駆動制御させることを特徴とする。
請求項1に係る発明では、車両に対する前方からの衝撃を検知したという条件を満足したときには、ショルダベルト部及びラップベルト部の各緩み部分を巻き取ることによって、シートベルトで乗員の上半身(肩部や胸部)と腰部との両方を、迅速に且つ確実に拘束することができる。上半身と腰部との両方の前方移動を確実に規制することにより、正面衝突時の乗員の保護性能を確保することができる。
また、車両に対する側方からの衝撃を検知したという条件を満足したときには、ショルダベルト部の緩み部分を巻き取ることによって、ショルダベルト部で乗員の上半身(肩部や胸部)を確実に拘束することができる。
この場合には、ラップベルト用モータが停止状態を維持しているので、ラップベルト部の緩み部分は、ショルダベルト部を介してショルダベルト用モータで巻き取られるだけである。このため、ラップベルト部の緩み部分は、ショルダベルト部の緩み部分よりも若干遅れて巻き取られる。側面衝突が発生したときであっても、ラップベルト部の緩み部分の巻き取りが完了するまでは、乗員の腰部は車幅方向へ若干移動することが可能である。
ところで、車両に対する側方からの衝撃に備えて車体(ドアを含む)に衝撃吸収体を有している場合には、側面衝突の発生によって、車体の内壁は車室内へ変形する。その変形量によっては、衝撃吸収体は乗員の腰部に当たることがあり得る。このとき、衝撃吸収体は変形しつつ乗員の腰部を車幅中央方向へ押す。この押し込む力によって、乗員の腰部をラップベルト部の緩み分だけ、車幅方向へ移動させることができる。
このように、側面衝突が発生したときには、衝撃吸収体の変形による衝撃吸収と、乗員の腰部の移動との、総合的な作用によって、乗員の保護性能をより一層高めることができる。さらには、乗員の腰部が車幅中央へ移動可能な分だけ、衝撃吸収体の厚みを低減させることもできる。その場合には、ドアの厚みを低減させることができる。
以上の説明のように、車両が正面衝突した場合における乗員の保護性能を確保するとともに、側面衝突した場合においても、乗員の保護性能をより一層高めることができる。
本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。
図1は本発明に係る車両をセンタピラーの部分で破断して正面から見た模式図である。図1に示すように車両10は、シート20及び車両用シートベルト装置30を設置したものである。シート20は、シートクッション21と、シートクッション21に起倒可能に設けたシートバック22とからなる。
車両用シートベルト装置30は、シート20に着座した乗員Ma、例えば運転席20に着座した運転者Maをシートベルト31で拘束するとともに、拘束しないときにはシートベルト31をリトラクタ41(ベルト巻取り器41)で巻き取る乗員保護装置である。この車両用シートベルト装置30は、例えば、シートベルト31を車体11の側部上部のアッパアンカ51、シート20に対しアッパアンカ51とは反対側の下部のセンタアンカ52、アッパアンカ51側の下部のロアアンカ53の、3点で支持するようにした3点式支持構成である。
センタアンカ52は、車体11側のバックル55に対してベルト31側のタング56を取外し可能にワンタッチで装着する、掛け止め機構からなる。
シートベルト31は、乗員Maの一方の肩部や胸部を拘束するショルダベルト部32及び腰部を拘束するラップベルト部33とからなる。
ショルダベルト部32は、リトラクタ41に巻き取り可能に連結した一端から延びて、アッパアンカ51のスリット(溝)内を経由し、タング56のスリット内を摺動自在に貫通するベルトである。ラップベルト部33は、一端をショルダベルト部32の他端に一体に連ね、ロアアンカ53に内蔵されたプリテンショナ61(以下、「ラップベルト用プリテンショナ61」と言う。)に他端を巻き取り可能に連結したベルトである。
リトラクタ41はプリテンショナ42(以下、「ショルダベルト用プリテンショナ42」と言う。)を備える。このショルダベルト用プリテンショナ42は、車両10の緊急時、例えば衝突時等に電動モータ43(以下、「ショルダベルト用モータ43」と言う。)が発生した駆動トルクにより、ショルダベルト部32に拘束力を付加することによって、ショルダベルト部32の緩み部分を巻き取る、電動式プリテンショナである。
ラップベルト用プリテンショナ61は、車両10の緊急時、例えば衝突時等に電動モータ62(以下、「ラップベルト用モータ62」と言う。)が発生した駆動トルクにより、ラップベルト部33に拘束力を付加することによって、ラップベルト部33の緩み部分を巻き取る、電動式プリテンショナである。
これらのモータ43,62については、制御部101で制御することになる。
以上の説明から明らかな如く、車両用シートベルト装置30は、車両10のシート20に着座した乗員Maを拘束するシートベルト31と、このシートベルト31におけるショルダベルト部32の緩み部分を緊急時に巻き取るプリテンショナ42のショルダベルト用モータ43と、シートベルト31におけるラップベルト部33の緩み部分を緊急時に巻き取るプリテンショナ61のラップベルト用モータ62と、これらのモータ43,62を駆動制御する制御部101とを備える。
図2は本発明に係る車両をフロントドアの部分で破断して正面から見た模式図である。図2に示すように、車両10のドア70は、車両10に対する側方からの衝撃に備えて、衝撃吸収体75を有している。詳しく述べると、ドア70は外側のドアアウタパネル71と内側のドアインナパネル72とドアインナパネル72の室内側に設けたドアトリム73(内装材73)とからなり、サイドガラス74を昇降可能に設けた一般的な構成である。
このようなドア70は、衝撃吸収体75を図示のようにドアトリム73の内側に設ける、又はドアトリム73に対して車室12側に設けることにより、車両10に対する側方からの衝撃に対して乗員Maを保護することができる。衝撃吸収体75は、例えばポリウレタン樹脂等の弾性材からなる。
さらに車両10は、図2に示すように(1)車両10に対する前方からの衝撃を検知したときに、乗員Maにおける上半身の前部を保護する前部保護用エアバッグ装置80と、(2)車両10に対する側方からの衝撃を検知したときに、乗員Maにおける上半身の側部を保護する側部保護用エアバッグ装置90とを設置したものである。
前部保護用エアバッグ装置80は、例えばステアリングハンドルやインストルメントパネル等の車体11前部にインフレータ81及びフロントエアバッグ82を配置し、衝突時等にインフレータ81が発生するガスによってフロントエアバッグ82を膨張させて展開させる、一般的な構成である。
側部保護用エアバッグ装置90は、車体11のルーフコーナ部にインフレータ91及びサイドカーテンエアバッグ92を配置し、衝突時等にインフレータ91が発生するガスによってサイドカーテンエアバッグ92を膨張させて、サイドガラス74に沿って車室12側にカーテン状に展開させる、一般的な構成である。
図3は本発明に係る車両用乗員保護システムの回路図であり、車両用シートベルト装置30、前部保護用エアバッグ装置80及び側部保護用エアバッグ装置90の総合的な回路構成、すなわち車両用乗員保護システム100の回路構成を表したものである。
図3に示すように車両用乗員保護システム100は、検出部群110によって検出した各種の検出信号を受けた制御部101が、(1)ドライバ回路102を介してショルダベルト用モータ43を制御し、(2)ドライバ回路103を介してラップベルト用モータ62を制御し、(3)フロントエアバッグ82用のインフレータ81を制御し、(4)サイドカーテンエアバッグ92用のインフレータ91を制御するようにした構成である。
検出部群110は正面衝突用加速度センサ111、側面衝突用加速度センサ112、横転検出センサ113、ショルダベルト用ベルト張力センサ114、ラップベルト用ベルト張力センサ115等の各種検出手段からなる。
正面衝突用加速度センサ111は、車両10(図1参照)に対して前方から加わる加速度を検出する検出手段である。側面衝突用加速度センサ112は、車両10に対して側方から加わる加速度を検出する検出手段である。横転検出センサ113は、車両10の横転又は横転の可能性を検出する検出手段であり、例えば図示せぬヨーレイトセンサ及びロール角センサで検出された検出値が過大である場合に、車両10の急激な姿勢変化を伴う過激な運転等による、横転の可能性ありと判断して横転検出信号を発する。
ショルダベルト用ベルト張力センサ114は、ショルダベルト部32に(図1参照)に加わるベルト張力を検出する検出手段である。ラップベルト用ベルト張力センサ115は、ラップベルト部33に(図1参照)に加わるベルト張力を検出する検出手段である。これらのベルト張力センサ114,115は、例えばシートベルト31に埋め込まれた歪みセンサ、又は各モータ43,62に流れる電流値を検出する電流センサからなる。
次に、上記図3に示す制御部101をマイクロコンピュータとした場合の制御フローについて、図4に基づき説明する。この制御フローは、例えばイグニッションスイッチ(図示せず)をオンにしたときに制御を開始し、イグニッションスイッチをオフにしたときに制御を終了する。図中、ST××はステップ番号を示す。特に説明がないステップ番号については、番号順に進行する。以下、図1〜図3を参照しつつ説明する。
図4は本発明に係る制御部の制御フローチャートである。
ST01;ショルダベルト用モータ43及びラップベルト用モータ62を停止させる又は停止状態を維持させる。
ST02;各種検出部111〜115の検出信号を読み込む。
ST03;正面衝突又は横転が発生したか否かを調べ、YESならST04に進み、NOならST11に進む。例えば、正面衝突用加速度センサ111によって検出された検出値が、予め設定されている一定の正面衝突基準値に達したときには、車両10に対する前方からの衝撃を検知したという条件を満足するので、YESの判断になる。また、横転検出センサ113によって検出された検出値が、予め設定されている一定の横転基準値に達したときに、車両10の横転又は横転の可能性があるという条件を満足するので、YESの判断になる。
ST04;ショルダベルト用モータ43を始動させる。この結果、ショルダベルト用プリテンショナ42はショルダベルト部32の緩み部分の巻き取りを開始する。
ST05;制御部101に内蔵されているタイマをスタートさせる。
ST06;タイマのカウント時間が、予め設定されている一定の基準時間を経過、すなわち若干の一定時間(例えば5〜20msec)が経過したか否かを調べ、YESならST07に進み、NOならYESになるまでこのST06を繰り返す。
ST07;ラップベルト用モータ62を始動させる。この結果、ラップベルト用プリテンショナ61はラップベルト部33の緩み部分の巻き取りを開始する。
ST08;インフレータ81を点火させてガスを発生させる。この結果、フロントエアバッグ82は膨張して車室12内に展開する。
ST09;ショルダベルト部32のベルト張力及びラップベルト部33のベルト張力が、予め設定されている一定の張力基準値(一定値)に達したか否かを調べ、YESならST10に進み、NOならYESになるまでこのST09を繰り返す。ショルダベルト部32のベルト張力については、ショルダベルト用ベルト張力センサ114で検出すればよい。ラップベルト部33のベルト張力については、ラップベルト用ベルト張力センサ115で検出すればよい。
ST10;ショルダベルト用モータ43及びラップベルト用モータ62を停止させた後に、この制御フローによる制御を終了する。この結果、ショルダベルト用プリテンショナ42はショルダベルト部32の緩み部分の巻き取り作動を終了する。また、ラップベルト用プリテンショナ61はラップベルト部33の緩み部分の巻き取り作動を終了する。
ST11;側面衝突が発生したか否かを調べ、YESならST12に進み、NOならST01に戻る。例えば、側面衝突用加速度センサ112によって検出された検出値が、予め設定されている一定の側面衝突基準値に達したときには、車両10に対する側方からの衝撃を検知したという条件を満足したので、YESの判断になる。
一方、NOの判断の場合は、正面衝突、横転、側面衝突のいずれも全く発生していない通常状態なので、ST01に戻ることになる。
ST12;ラップベルト用モータ62の停止状態を維持させる。従って、ラップベルト用プリテンショナ61がラップベルト部33の緩み部分を巻き取ることはない(巻き取り禁止)。
ST13;ショルダベルト用モータ43を始動させる。この結果、ショルダベルト用プリテンショナ42はショルダベルト部32の緩み部分を巻き取る。
ST14;インフレータ91を点火させてガスを発生させる。この結果、サイドカーテンエアバッグ92は膨張して車室12内に展開する。
ST15;ショルダベルト部32のベルト張力が、予め設定されている一定の張力基準値(一定値)に達したか否かを調べ、YESならST16に進み、NOならYESになるまでこのST15を繰り返す。ショルダベルト部32のベルト張力については、ショルダベルト用ベルト張力センサ114で検出すればよい。
ST16;ショルダベルト用モータ43を停止させた後に、この制御フローによる制御を終了する。この結果、ショルダベルト用プリテンショナ42はショルダベルト部32の緩み部分の巻き取り作動を終了する。
以上の説明から明らかなように、ST03は、(1)車両10に対する前方からの衝撃を検知したという条件を満足したか否かを判断する正面衝突判断手段に相当するとともに、(2)車両10の横転又は横転の可能性があるという条件を満足したか否かを判断する横転判断手段に相当する。
ST04〜ST07の集合体は、ショルダベルト部32及びラップベルト部33の両方の緩み部分を巻き取る、両ベルト部巻取り制御手段に相当する。
ST11は、車両10に対する側方からの衝撃を検知したという条件を満足したか否かを判断する側面衝突判断手段に相当する。
ST12は、ラップベルト部33の巻き取りを禁止するラップベルト部巻取り禁止手段に相当する。
ST13は、ショルダベルト部32の緩み部分を巻き取る、ショルダベルト部巻取り制御手段に相当する。
以上の説明をまとめると、図1及び図4に示すように制御部101は、車両10に対する前方からの衝撃を検知したという条件を満足したときには(図4のST03)、ショルダベルト部32及びラップベルト部33の各緩み部分を巻き取るようにショルダベルト用モータ43及びラップベルト用モータ62の両方を駆動制御し(図4のST04〜ST07)、また、車両10に対する側方からの衝撃を検知したという条件を満足したときには(図4のST11)、ショルダベルト部32の緩み部分のみを巻き取るようにショルダベルト用モータ43を駆動制御する(図4のST12〜ST13)構成である。
次に、上記構成の車両用シートベルト装置30、前部保護用エアバッグ装置80及び側部保護用エアバッグ装置90の作用を図1〜図3に基づき説明する。
正面衝突用加速度センサ111が車両10に対する前方からの衝撃を検知したとき、すなわち正面衝突が発生したときには、制御部101はショルダベルト用モータ43及びラップベルト用モータ62を、若干のタイミングをおいて2段階に作動させる。各モータ43,62を動力源として、プリテンショナ42,61はショルダベルト部32及びラップベルト部33の各緩み部分を、それぞれ迅速に巻き取る。この結果、シートベルト31で乗員Maの上半身(肩部や胸部)と腰部との両方を、迅速に且つ確実に拘束することができる。上半身と腰部との両方の前方移動を確実に規制することにより、正面衝突時の乗員Maの保護性能を確保することができる。
さらに制御部101は、モータ43,62の作動と同時に又はほぼ同時にインフレータ81を点火させてガスを発生させる。この結果、フロントエアバッグ82は膨張して車室12内に展開する。このようにして、乗員Maを確実に保護することができる。
また、側面衝突用加速度センサ112が車両10に対する側方からの衝撃を検知したとき、すなわち側面衝突が発生したときには、制御部101はショルダベルト用モータ43のみを作動させる。このモータ43を動力源として、ショルダベルト用プリテンショナ42はショルダベルト部32の緩み部分を巻き取る。この結果、ショルダベルト部32で乗員Maの上半身(肩部や胸部等)を確実に拘束することができる。
さらに制御部101は、ショルダベルト用モータ43の作動と同時に又はほぼ同時にインフレータ91を点火させてガスを発生させる。この結果、サイドカーテンエアバッグ92は膨張して車室12内に展開する。
乗員Maの上半身をショルダベルト部32によって確実に拘束しているので、展開されたサイドカーテンエアバッグ92に対する上半身の相対的な位置ずれを規制することができる。従って、側面衝突時に、サイドカーテンエアバッグ92によって上半身を確実に保護することができる。
ところで、側面衝突が発生したときには、ラップベルト用モータ62が停止状態を維持しているので、ラップベルト部33の緩み部分は、ショルダベルト部32を介してショルダベルト用モータ43で巻き取られるだけである。このため、ラップベルト部33の緩み部分は、ショルダベルト部32の緩み部分よりも若干遅れて巻き取られる。
側面衝突が発生したときであっても、ラップベルト部33の緩み部分の巻き取りが完了するまでは、乗員Maの腰部は車幅方向へ若干移動することが可能である。つまり、シート20に対して、乗員Maの下半身は車幅方向へ相対的に移動可能である。
車両10に側方から作用する衝突エネルギーEn(図2参照)によって、ドア70は車室12内へ変形する。その変形量によっては、衝撃吸収体75はドアトリム73を介して乗員Maの腰部に当たることがあり得る。このとき、衝撃吸収体75は変形しつつ、ドアトリム73を介して乗員Maの腰部を車幅中央方向へ押す。この押し込む力によって、乗員Maの腰部をラップベルト部33の緩み分だけ、車幅方向へ移動させることができる。
このように、側面衝突が発生したときには、衝撃吸収体75の変形による衝撃吸収と、乗員Maの腰部の移動との、総合的な作用によって、乗員Maの保護性能をより一層高めることができる。さらには、乗員Maの腰部が車幅中央へ移動可能な分だけ、衝撃吸収体75の厚みを低減させることもできる。その場合には、ドアの厚みを低減させることができる。
なお、本発明の実施の形態において、図1に示す車両用シートベルト装置30は、例えば運転席のみに備える、運転席と助手席のみに備える、又は更に後部席にも備えることができる。
また、図1に示すラップベルト用プリテンショナ61はセンタアンカ52に内蔵した構成であってもよい。その場合であっても、車両10の緊急時、例えば衝突時等にラップベルト用モータ62によって、ラップベルト部33の緩み部分を巻き取ることができる。
また、図2に示す衝撃吸収体75は、ドア70に備える構成に限定されるものではなく、車両10に対する側方からの衝撃に対して乗員Maを保護するように、車体11のうち車室12に臨む部分に配置した構成であればよい。つまり、車体11の側壁(ドア70やセンタピラーの側壁等)に衝撃吸収体75を設ける構成であればよい。
また、図4に示すステップST03においては、正面衝突が発生したか否かについてだけを判断する構成であってもよい。
また、図4に示すステップST05〜ST06の有無については任意である。ST05〜ST06を廃止することによって、各モータ43,62を同時に始動させることができる。
また、図4に示すステップST8は、ST04と同時又はST03とST04の間で実行するように構成してもよい。同様に、図4に示すステップST14は、ST13と同時又はST11とST13の間で実行するように構成してもよい。
また、図4に示すステップST12の有無については任意である。ステップST01があるので、これでステップST12を兼ねることができる。
本発明の車両用シートベルト装置30は、シートベルト31のショルダベルト部32及びラップベルト部33の緩み部分を緊急時に巻き取る2つのモータ43,62を備えた装置に好適である。
本発明に係る車両をセンタピラーの部分で破断して正面から見た模式図である。 本発明に係る車両をフロントドアの部分で破断して正面から見た模式図である。 本発明に係る車両用乗員保護システムの回路図である。 本発明に係る制御部の制御フローチャートである。 従来の車両用シートベルト装置の模式図である。
符号の説明
10…車両、20…シート、30…車両用シートベルト装置、31…シートベルト、32…ショルダベルト部、33…ラップベルト部、42…プリテンショナ、43…ショルダベルト用モータ、61…プリテンショナ、62…ラップベルト用モータ、101…制御部、Ma…乗員。

Claims (2)

  1. 車両のシートに着座した乗員を拘束するシートベルトと、このシートベルトにおけるショルダベルト部の緩み部分を緊急時に巻き取るプリテンショナのショルダベルト用モータと、前記シートベルトにおけるラップベルト部の緩み部分を緊急時に巻き取るプリテンショナのラップベルト用モータと、これらのモータを駆動制御する制御部とを備えた車両用シートベルト装置において、
    前記制御部は、前記車両に対する前方からの衝撃を検知したという条件を満足したときには、前記ショルダベルト部及び前記ラップベルト部の各緩み部分を巻き取るように前記ショルダベルト用モータ及び前記ラップベルト用モータの両方を駆動制御し、また、前記車両に対する側方からの衝撃を検知したという条件を満足したときには、前記ショルダベルト部の緩み部分を巻き取るように前記ショルダベルト用モータのみを駆動制御する構成であることを特徴とした車両用シートベルト装置。
  2. 前記車両用シートベルト装置は、タイマを有し、
    前記制御部は、前記車両に対する前方からの衝突を検出したという条件を満足したとき、前記ショルダーベルト部の緩み部分を巻き取るように前記ショルダーベルト用モータを駆動制御させると共に前記タイマを作動させ、このタイマの時間が所定時間経過後に、前記ラップベルト部の緩み部分を巻き取るように前記ラップベルト用モータを駆動制御させることを特徴とする請求項1記載の車両用シートベルト装置。
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