JP4602159B2 - シートベルト装置 - Google Patents

Description

この発明は、車両のシートに着座した乗員をウェビングによって拘束するシートベルト装置に関し、特に、車両の衝突可能性が高まったときに乗員に警告を与える機能を備えたシートベルト装置に関するものである。

車両の衝突安全装置として、レーダ等によって車両の前方状況を検出し、衝突（この明細書において、「衝突」とは対物衝突に限らず自車の転倒や横転等も含むものとする。）の可能性が有ることが判断されたときに、ブレーキの制動力やシートベルト装置の引き込みを制御するものが開発されている。ここで用いられるシートベルト装置は、ウェビングを引き込むためのモータを備え、衝突可能性判定手段が衝突の可能性有りと判定したときに、前記モータを駆動させてウェビングの引き込みを行うようになっている。

また、この種のシートベルト装置として、衝突の可能性を判定した初期にウェビングの引き込みと解放を短周期で繰り返す警告作動を行い、それによって衝突の可能性を乗員に知らせるものも案出されている（例えば、特許文献１，２参照）。
特開平９−１７５３２７号公報 特開平１１−３４８７３０号公報

しかし、この従来のシートベルト装置は、衝突可能性判定手段が一度衝突の可能性有りと判定すると、その直後に衝突の可能性が解消されても警告作動であるウェビングの引き込みと解放が設定回数だけ繰り返されるため、不要な警告作動の継続によって乗員に違和感を与えることが懸念される。

そこでこの発明は、警告作動が一度開始された後に衝突可能性がなしに切り換わった場合に、乗員に違和感を与えることなく速やかにかつ確実に警告作動を解除することのできるシートベルト装置を提供しようとするものである。

上記の課題を解決するための手段として、請求項１に記載の発明は、シート（例えば、後述の実施形態におけるシート２）に着座した乗員を拘束するウェビング（例えば、後述の実施形態におけるウェビング５）と、車両の衝突可能性を判定する衝突可能性判定手段（例えば、後述の実施形態における衝突可能性判定手段３８）と、この衝突可能性判定手段が衝突の可能性有りと判定したときに、ウェビングを張力付与状態に維持する張力付与工程と、ウェビングの張力を解放する解放工程を交互に繰り返す警告作動制御を行うシートベルト制御手段（例えば、後述の実施形態におけるシートベルト制御手段４０）と、を備えたシートベルト装置において、前記シートベルト制御手段の警告作動制御の開始後に、前記衝突可能性判定手段が衝突の可能性なしと判定したときに、シートベルト制御手段に警告作動制御の解除指令を発する警告作動解除手段（例えば、後述の実施形態における警告作動解除手段４１）と、張力付与工程のタイミングで前記警告作動解除手段から解除指令を受けた場合に、直ち解放工程に移行し、解放工程の終了後にそれ以降の警告作動を中止する一の解除制御を選択し、解放工程のタイミングで前記警告作動解除手段から解除指令を受けた場合に、ウェビングの張力を解放した状態で警告作動を中止する他の解除制御を選択する解除制御選択部（例えば、後述の実施形態における解除モード選択部４２）と、を設けるようにした。

この発明の場合、車両の走行中に衝突可能性判定手段が衝突の可能性有りと判定すると、シートベルト制御手段が警告作動制御を開始し、途中で警告作動解除手段からシートベルト制御手段に解除指令が発されなければ、ウェビングの引き込みと解放を設定回数繰り返して衝突の可能性を乗員に警告する。また、警告作動制御中に衝突可能性判定手段が衝突の可能性なしと判定し、警告作動解除手段からシートベルト制御手段に解除指令が発されると、解除制御選択部がその解除指令を受けたタイミングに応じて解除制御を選択し、その選択された最適な解除制御で警告作動を解除する。

また、請求項２に記載のように、前記シートベルト制御手段の警告作動制御の開始直後に前記解除指令を受けた場合には、一周期分の警告作動を行った後に警告作動を中止するようにしても良い。

この発明によれば、警告作動が一度開始された後に衝突可能性がなしに切り換わった場合に、その切り換わったタイミングに適した解除制御で警告作動を解除することができるため、乗員に違和感を与えることなく速やかにかつ確実に警告作動を解除することが可能になる。

以下、この発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、この発明にかかるシートベルト装置１の全体概略構成を示すものであり、同図中２は、乗員３の着座するシートである。この実施形態のシートベルト装置１は、いわゆる三点式のシートベルト装置であり、図示しないセンタピラーに取り付けられたリトラクタ４からウェビング５が上方に引き出され、そのウェビング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の間にはタングプレート８が挿通されており、そのタングプレート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、初期状態でリトラクタ４に巻き取られており、乗員３が手で引き出してタングプレート８をバックル９に固定することにより、乗員３の主に胸部と腹部をシート２に対して拘束する。このシートベルト装置１の場合、衝突時におけるウェビング５の引き込みが電動式のモータ１０によって行われ、このモータ１０がプリテンション機構を構成するようになっている。

リトラクタ４は、図２〜図４に示すようにケーシング１１に回転可能に支持されたリール１２にウェビング５が巻回されるとともに、ケーシング１１の一端側に突出したリール１２の軸１２ａに遊星歯車式の減速機構１３が係合され、その減速機構１３が複数の歯車群から成るモータ側動力伝達系２２を介してモータ１０の回転軸１０ａに連係されている。

減速機構１３は、サンギヤ１４が駆動入力用の外歯１５に一体に結合されるとともに、複数のプラネタリギヤ１６を支持するキャリア１７がリール１２の軸１２ａに結合されている。そして、プラネタリギヤ１６に噛合したリングギヤ１８の外周側には複数のラチェット歯１９が形成され、このラチェット歯１９が後述するクラッチ２０の一部を構成するようになっている。このクラッチ２０は、コントローラ２１による制御によってモータ１０とリール１２の間の動力伝達系を適宜断接する。

モータ側動力伝達系２２は、サンギヤ１４と一体の外歯１５に常時噛合される小径の第１コネクトギヤ２３と、この第１コネクトギヤ２３と同軸にかつ一体に回転し得るように設けられた大径の第２コネクトギヤ２４と、この第２コネクトギヤ２４とモータギヤ２５（モータ１０の回転軸１０ａと一体）の間にあって動力伝達可能に常時噛合される第１，第２アイドラギヤ２６，２７と、を備えている。モータ１０の正転方向の駆動力は、図３中の実線矢印で示すように各ギヤ２５，２７，２６を通して第２，第１コネクトギヤ２４，２３へと伝達され、さらに外歯１５を介してサンギヤ１４に伝達された後にプラネタリギヤ１６とキャリア１７を介してリール１２に伝達される。このモータ１０の正転方向の駆動力は、ウェビング５を引き込む方向にリール１２を回転させる。ただし、サンギヤ１４からプラネタリギヤ１６に伝達された駆動力は、リングギヤ１８が固定されているときに前記のようにすべてキャリア１７側に伝達されるが、リングギヤ１８の回転が自由な状態においては、プラネタリギヤ１６の自転によってリングギヤ１８を空転させる。クラッチ２０は、リングギヤ１８の回転のロックとロック解除を制御することによって、リール１２（キャリア１７）に対するモータ駆動力の伝達をオン・オフ操作する。

ここで、クラッチ２０について図３，図４を参照して説明する。
クラッチ２０は、図示しないケーシングに回動可能に支持され、先端部に係止爪２８を有するパウル２９と、このパウル２９を操作するクラッチスプリング３０と、パウル２９の係止爪２８に係合可能な前記リングギヤ１８のラチェット歯１９と、を備え、係止爪２８は、パウル２９がラチェット歯１９方向に操作されたときに、ラチェット歯１９の傾斜面とほぼ直交する面に突き当たり、リングギヤ１８の一方向の回転をロックするようになっている。

また、クラッチスプリング３０は付根部側が円弧状に湾曲し、その湾曲部３１が第１コネクトギヤ２３の軸部の外周に巻き付いた状態で係止されている。そして、クラッチスプリング３０の先端部はパウル２９方向に延出し、パウル２９の操作窓３２に係合するようになっている。なお、クラッチスプリング３０の湾曲部３１は摩擦によって第１コネクトギヤ２３の軸部に係合しており、第１コネクトギヤ２３との間に設定値以上のトルクが作用すると、そのトルクによって第１コネクトギヤ２３との間で滑りを生じる。

したがって、このクラッチ２０は、モータ１０が正転方向（図３中の実線矢印参照。）に回転すると、クラッチスプリング３０が、図４の実線で示す姿勢から鎖線で示す姿勢に変化し、これによってパウル２９の係止爪２８が図３に示すようにラチェット歯１９に噛合してリングギヤ１８の回転をロックする。なお、このときラチェット歯１９は一方の回転方向に傾斜しているため、リングギヤ１８の一方向の回転を確実にロックすることができるが、リングギヤ１８が逆方向に回転しようとしたときにも、ラチェット歯１９が係止爪２８を押し上げるためにある程度以上の力が必要となる。このため、クラッチスプリング３０は、リングギヤ１８の逆方向の回転に対してもある程度以上の抵抗力を付与する。
このようにリングギヤ１８の回転がロックされると、前述のようにサンギヤ１４に伝達された回転力がすべてキャリア１７の回転となってリール１２に伝達されるようになる（クラッチオン状態）。

一方、このクラッチオン状態からモータ１０が逆転すると、第１コネクトギヤ２３が、図３中の点線矢印で示すように回転して、クラッチスプリング３０を図４中の実線で示すように回動させる。これにより、パウル２９の係止爪２８がラチェット歯１９から引き離され、リングギヤ１８のロックが解除される。
このようにリングギヤ１８のロックが解除されると、前述のようにサンギヤ１４に伝達された回転力がプラネタリギヤ１６を自転させ、このときリングギヤ１８を空転させてキャリア１７（リール１２）側に動力が伝達されないようにする（クラッチオフ状態）。

また、リトラクタ４には、図１，図２に示すように、車両に設定値以上の減速度が作用したときにウェビング５の引き出しを機械的にロックする周知の緊急ロック機構３３が設けられている。

ところで、車両には、図１に示すように、前方の静止物体や走行車両等を検出するレーダ３５（前方状況検出手段）が備えられ、このレーダ３５がコントローラ２１に接続されている。コントローラ２１には、レーダ３５の検出信号を基にして衝突の可能性の有無を判定する衝突可能性判定手段３８と、この衝突可能性判定手段３８が衝突可能性有りと判定したときにモータ１０の制御による警告作動と緊急引き込み作動を行うシートベルト制御手段４０と、シートベルト制御手段４０が警告作動制御を開始した後に衝突可能性判定手段３８が衝突の可能性なしと判定したときに、シートベルト制御手段４０に警告作動制御を解除すべき信号（指令）を出力する警告作動解除手段４１と、を備えている。

なお、この実施形態では、バイワイヤ方式によるブレーキ装置（図示せず。）とブザー等の警告音発生装置（図示せず。）が車両に搭載されており、衝突可能性判定手段３８が衝突可能性有りと判定したときには、コントローラ２１がブレーキ装置に対して車両状態に応じた制動制御を行うとともに、前記の警告作動（ウェビング５による警告作動）の前段階として警告音発生装置によって警告音を発するようになっている。

図５（Ａ）は、この実施形態の装置を搭載した車両（以下、「運転車両」と呼ぶ。）５０が前方車両５１に接近したときにおける警告音発生装置とシートベルト装置とブレーキ装置の作動状況を示したものである。同図に示すように、運転車両５０が前方車両５１に対して設定距離の範囲ａに近づいたときは、警告音発生装置によって警告音が発され、この状態から範囲ｂに近づくと、ブレーキ装置による比較的弱い制動とウェビング５による警告作動が行われ、さらに近接した範囲ｃに近づくと、ブレーキ装置による強い制動とウェビング５による緊急引き込みが行われる。

ここで、前記のコントローラ２１（シートベルト制御手段４０）による警告作動制御は、ウェビング５の引き込みと解放を短周期で設定回数（例えば、３回）繰り返すようにモータ１０を制御する制御であり、図５（Ａ）中におけるｂの範囲で実行される。そして、警告作動制御が行われると、ウェビング５を通して乗員３に周期的な引き込み方向の振動が加えられ、それによって乗員３に衝突の可能性が高いことを知らせることが可能になる。

ウェビング５による警告作動についてさらに詳細に説明すると、この警告作動は、例えば、図５（Ｂ）に示すようなステージ１〜１５の１５の工程から成り、ステージ１〜５、ステージ６〜１０、ステージ１１〜１５では同パターンの制御が繰り返される。以下、この同パターンの制御について、ステージ１〜５を例に説明する。

＜ステージ１＞ …張力付与工程
モータ１０を正転駆動してウェビング５に対する張力付与を開始する工程であり、この工程の間に、ウェビング５の弛みと動力伝達系の各ギヤの遊びが解消される。
＜ステージ２＞ …張力付与工程
ステージ１と同様にモータ１０を正転駆動する工程であり、この工程の間に、ウェビング５を通して乗員３に安定した引き込み力が作用するようになる。
＜ステージ３＞ …張力付与工程
ステージ２の正転駆動状態のモータ１０を一時停止させる工程であり、この工程の間、ウェビング５の張力は保持される。つまり、このときクラッチ２０はオン状態に維持され、モータ側動力伝達系２２の回転抵抗が減速機構１３を通してウェビング５に引き出しを阻止する抗力として作用する。
＜ステージ４＞ …解放工程
ステージ３で一時停止させたモータ１０を逆転駆動する工程であり、この工程の間に、クラッチ２０をオフ状態にしてウェビング５を解放する。
＜ステージ５＞ …解放工程
クラッチ２０オフ状態のままモータ１０を停止させるインターバル工程である。

なお、ステージ１〜３は、ウェビング５を張力付与状態に維持する張力付与工程に当たり、ステージ４，５は、ウェビング５の引き込みを解放する解放工程に夫々当たる。

また、図１に示すコントローラ２１は、警告作動解除手段４１からシートベルト制御手段４０に解除信号が入力されたときに、複数の警告作動解除モード（複数の解除制御）のうちから最適なモード（解除制御）を選択する解除モード選択部４２（解除制御選択部）を備え、解除信号を受けたタイミングに応じて最適な警告作動解除モード（解除制御）で警告作動を解除するようになっている。以下、各警告作動解除モードについて説明する。

（１）第１の解除モード（一の解除制御）
張力付与工程（ステージ１〜３）のタイミングで解除信号が入力された場合に、直ちにウェビング５に対する張力付与を中断して解放工程（ステージ４）に移行し、解放工程の終了後にそれ以降の警告作動を中止する解除モード。なお、解放工程に移行したときには、ウェビング５の累積引き込み量を加味してモータ１０を逆転駆動することにより、クラッチ２０を迅速かつ確実にオフ状態にすることができる。
（２）第２の解除モード（他の解除制御）
解放工程（ステージ４）のタイミングで解除信号が入力された場合に、解放工程の終了後にそれ以降の警告作動を中止する解除モード。
（３）第３の解除モード（他の解除制御）
解放工程の終了直後（ステージ５）のタイミングで解除信号を受けた場合に、直ちに以降の警告作動を中止するモード。

なお、衝突可能性判定手段３８が衝突可能性有りと判定した後に、判定が衝突可能性なしに変わる状況とは、例えば、運転車両５０の走行中に前方車両５１が左折する場合において、前方車両５１との一時的な接近を最初に衝突可能性有りと判定し、その後に前方車両５１の左折によって衝突可能性が無くなるようなときである。

以下、警告作動開始後におけるコントローラ２１による制御の概略を図６のフローチャートを参照して説明する。
衝突可能性判定手段３８が衝突可能性有りと判定して、Ｓ１０１において、警告作動制御が開始されると、次に、Ｓ１０２において、警告作動解除手段から解除信号（指令）の入力があったかどうかを判定する。ここで解除指令の入力があった場合には、Ｓ１０３に進み、解除信号の入力が無かった場合には、Ｓ１０４に進んで警告作動を継続する。
Ｓ１０３においては、解除信号の入力が有ったタイミングがステージ１〜３、または、６〜８であるかどうかを判定し、このいずれかのステージである場合には、Ｓ１０５に進んでモータ１０を逆転駆動させた後にＳ１０６でモータ１０の制御を停止し、前記のいずれのステージでもない場合、つまり、ステージ４，５または９，１０である場合には、Ｓ１０６に進み、ウェビング５の張力を解放した状態でモータ１０の制御を停止する。

即ち、このＳ１０３以下では、現在、張力付与工程にあるかどうかを判定し、張力付与工程であるステージ１〜３，６〜８のタイミングのときには、即時にクラッチ２０を解除してウェビング５の張力を解放した後にモータ１０の制御を停止し、一方、解放工程であるステージ４，５，９，１０のタイミングのときには、ウェビング５の張力を解放した状態においてモータ１０の制御を停止する。

以上のようにこのシートベルト装置１は、衝突可能性判定手段３８によって衝突可能性有りと判定され、シートベルト制御手段４０による警告作動制御が開始した後に、衝突可能性判定手段３８によって衝突なしの判定が為されると、そのとき警告作動の実行されているタイミングに応じた解除モードで速やかにかつ確実に警告作動を解除することができる。したがって、警告作動中に衝突の可能性が無くなったときには不要な警告作動を速やかに停止し、乗員に違和感を与える不具合を無くすことができる。特に、警告作動の実行されているタイミングに応じて適切な解除作動モードが選択されるため、ウェビング５が張力付与状態のままモータ制御が停止する等の不具合は生じない。

なお、この発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が可能である。例えば、上記の実施形態においては、車両の前方状況を検出する手段としてレーダ３５を用いているが、レーダ３５に代えて赤外線による検出装置を用いることも可能である。

また、以上の実施形態では、すべての解除作動モードにおいて最小限の解除工程を経て警告を解除するようにしているが、警告作動の開始直後のタイミングで警告を解除する場合等には、一周期分警告動作を行った後に警告作動を解除するようにしても良い。この場合には，乗員に対する警告効果を高めることができる。

この発明の一実施形態のシートベルト装置を示す全体概略構成図。 同実施形態のシートベルト装置を側面側から見た概略構成図。 同実施形態のシートベルト装置の動力伝達系を正面側から見た概略構成図。 同実施形態の動力伝達系の一部の拡大部。 同実施形態を示すものであり、運転車両が前方車両に接近したときにおける警告音発生装置とシートベルト装置とブレーキ装置の作動状況を示した図（Ａ）と、図（Ａ）中のａの範囲でのシートベルト装置の作動状況を詳細に示した図（Ｂ）を併せて記載した図。 同実施形態のシートベルト装置の制御の流れを示すフローチャート。

符号の説明

１…シートベルト装置
２…シート
５…ウェビング
３８…衝突可能性判定手段
４０…シートベルト制御手段
４１…警告作動解除手段
４２…解除モード選択部

Claims (2)

1. シートに着座した乗員を拘束するウェビングと、
   車両の衝突可能性を判定する衝突可能性判定手段と、
   この衝突可能性判定手段が衝突の可能性有りと判定したときに、ウェビングを張力付与状態に維持する張力付与工程と、ウェビングの張力を解放する解放工程を交互に繰り返す警告作動制御を行うシートベルト制御手段と、
   を備えたシートベルト装置において、
   前記シートベルト制御手段の警告作動制御の開始後に、前記衝突可能性判定手段が衝突の可能性なしと判定したときに、シートベルト制御手段に警告作動制御の解除指令を発する警告作動解除手段と、
   張力付与工程のタイミングで前記警告作動解除手段から解除指令を受けた場合に、直ち解放工程に移行し、解放工程の終了後にそれ以降の警告作動を中止する一の解除制御を選択し、解放工程のタイミングで前記警告作動解除手段から解除指令を受けた場合に、ウェビングの張力を解放した状態で警告作動を中止する他の解除制御を選択する解除制御選択部と、
   を設けたことを特徴とするシートベルト装置。
2. 前記シートベルト制御手段の警告作動制御の開始直後に前記解除指令を受けた場合には、一周期分の警告作動を行った後に警告作動を中止することを特徴とする請求項１に記載のシートベルト装置。

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