JP4682351B2 - 車両乗員用の拘束装置 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の前段に記載の車両乗員用の拘束装置に関する。

現行技術において、特許文献１が車両に取り付けられたシートと共に使用する乗員拘束ベルトシステムを開示している。

このシステムは、シート上の着座位置で乗員を固定するためのシートベルトと、制御信号に反応して乗員をシートに拘束するシートベルトテンショナーと、対象物と車両との間の距離及び対象物に対する車両の速度を計測するための装置及び車両が対象物に衝突するまでの予想時間を算出する装置と、車両の衝突が予測される場合に適時にシートベルトテンショナーの力を強める制御信号を生成すると共に車両の衝突が予測されなくなるとシートベルトテンショナーの力を弱める別の制御信号を生成する制御ユニットとを備える。ここでは制御可能なシートベルトテンショナーが車両の衝突前に所定の予備締付け力をもたらすまで作動するだけのプリローダーとして具現化されており、車両の衝突が検出された場合に作動する更なるシートベルトテンショナーも実現されている。合力によってベルトラッチ機構を巻き取ると、ベルトが堅く締められる。このプロセスを図１に示す。その際、ベルトラッチ機構はベルトを２つの部分に分割し、この２つの部分では締付け分力がベルトに対して互いに相反する方向に作用し、いずれの分力も合力より小さいものとなる。これにより、かろうじて感知できるわずかな圧力が乗員の上体に作用する。

危険が迫っている場合、この乗員拘束ベルトシステムは乗員のシートベルトのたるみを取り除くが、乗員に何らかの指示を与えるようには働かない。

独国特許発明第４４ １１ １８４ Ｃ２号明細書

本発明の目的は、車両乗員のシートベルトのたるみを取り除くための改良された簡単な拘束装置を特定することである。

本発明によれば、この目的は請求項１に特定された特徴を有する拘束装置により達成される。

有利な実施形態が従属請求項の主題を形成している。

本発明に係る車両乗員用の拘束装置は、ロック可能なリトラクターによって引き出したり巻き取ったりすることが可能なベルトと、可逆的なシートベルトテンショナーとを備える。可逆的なシートベルトテンショナーは、差し迫っているがまだ回避できる第１の事象の場合には、自動的に第１の締付け力をベルトに作用させて維持し、及び／又は第１の事象がもはや差し迫った状態でなくなった場合に第１の締付け力を弱める。可逆的なシートベルトテンショナーは、もはや回避不可能な差し迫った第２の事象の場合には、第１の締付け力より大きな第２の締付け力をベルトに自動的に作用させる。第１の締付け力と第２の締付け力は、巻き取り方向に常に作用する。

この拘束装置は、車両乗員のベルトのたるみを取り除き、差し迫っているがまだ回避可能な第１の事象の危険を、触知できる警告の形式で車両乗員に示すという目的を達成する。ベルトに対する一方向への締付けは、締付け力の大きさがベルトの全領域において等しく、乗員によってはっきりと知覚されることを意味している。

事象の１つが発生した場合、乗員はいかなる加速度に対しても適切に保護される。第３の事象が検出された場合、シートベルトテンショナーは自動的に、第２の締付け力より大きい第３の締付け力をベルトに作用させる。第３の締付け力は、巻取り方向だけに作用することが好ましい。第３の締付け力の場合も、結果としてベルトの全領域で同等の力が作用する。第３の締付け力は、装薬を起爆することにより作用させることが好ましい。

言い換えると、第１、第２、及び第３の事象は、差し迫っている事故の危険の深刻度を示している。事故の危険が増すにつれて、ベルトに作用する力は、関連付けられた第１及び第２の締付け力の形式で着実に増大し、事故が識別されると、第３の締付け力の形式で爆発的に増大する。

可能な一実施形態では、差し迫っているが回避可能な第１の事象の場合、シートベルトテンショナーは、第１の締付け力の作用後に始まる第１の遅延期間の後及び第２の締付け力の作用前に、第４の締付け力を作用させ、その大きさが第１の締付け力と第２の締付け力との間に存在する。第４の事象は、第４の締付け力と関連付けられる。それは、第２の事象に先立つ時点として、且つ第１の締付け力の作用に続く遅延期間が経過した後の時点として定義される。

他の実施形態では、第１の事象の場合にシートベルトテンショナーは、第４の締付け力を作用させる。第４の締付け力の作用の直後は第２の締付け力の作用までの遅延期間となり、第４の締付け力の大きさは第１の締付け力と第２の締付け力との間に存在する。

このような断続的な締付けの変形例は両方とも、乗員に与えられる指示をより知覚しやすいものとする。第２の事象の出現までに十分な時間がある場合は、第４の締付け力の作用が繰り返され、更なる遅延期間後に第４の締付け力が増大する。

この場合、第４の締付け力は巻取り方向にのみ作用する。第４の締付け力の場合も、結果としてベルトの全領域で同等の力が作用する。

好適な実施形態では、リトラクターの領域にシートベルトテンショナーが配置される。これにより、巻取り方向への締付けが容易になる。これは特に、シートベルトテンショナーが締付け力を使用してリトラクターを変位させる場合に、ほとんど費用をかけずに実現可能である。

有利な実施形態では、締付け力の作用前にリトラクターが自動的にロックされ、この締付け力の低下前にリトラクターのロックが自動的に解除される。このような方法で必要な締付け距離が可能な限り縮小される。更に、関連する事象又は後続の事象の危険が消滅するとすぐに締付けは解除される。この結果、乗員はより自由に動けるようになる。

可能な変形例では、シートベルトテンショナーは締付け力を使ってベルトをリトラクターに引き込む。回転運動を採用しているため、この変形例は変位運動の場合に比べて占有スペースが少ない。

ベルトは３点式ベルトとして適切に具現化され、これにより、簡単で信頼性の高い拘束手段が実現する。

有利な実施形態では、少なくとも１つのレーダー距離測定装置を使用して差し迫った事象を検出する。これにより距離及び相対速度の正確且つ迅速な計算が可能になるので、拘束装置の反応時間を短縮することができる。

好適な実施形態では、拘束装置が車両内の運転席に配置される。差し迫った事象が検出されると、その結果として運転者は適宜それに反応するように指示される。例えば、ブレーキをかける又はもっと急激にブレーキをかけることを指示されたり、回避的な操車を開始するよう指示されたりする。

以下に、例示された実施形態を参照しながら本発明を説明する。

一致する部品には全ての図において同じ参照番号が付けられている。

図１は、現行技術において、ベルトラッチ機構２を巻き取ることによるベルト１の締付けの概略を示す図である。合力Ｆ_ｇｅｓは２つの分力Ｆ_ａとＦ_ｂとからなり、この分力はいずれも合力Ｆ_ｇｅｓより小さい。

図２は、本発明に係る拘束装置Ｒのベルト１の締付けの原理を示す。ここで張力又は締付け力Ｆ_Ｓはベルト１に沿って巻取り方向に作用する。図示した例では、ベルト１が巻き取られ、締付けが行われている。締付け力Ｆ_Ｓの大きさは、ベルト１に沿ったどの場所でも同じである。ベルトラッチ機構２をさらに巻き取って、締め付けを強化することが可能である。この場合は、異なる力がベルト１に沿って作用する。

図３は車両（図示せず）の拘束装置Ｒを示している。この拘束装置Ｒは、３点式ベルトとして具現化されるベルト１、ベルトラッチ機構２、及びリトラクター３を備えている。ベルト１はある程度リトラクター３に引き込むことが可能であり、引き込まれたベルトはリール（図示せず）に巻き付けられる。これに対して、リトラクター３からベルト１をある程度繰り出すことが可能であり、繰り出されるベルトはリール（図示せず）から巻き戻される。可逆的なシートベルトテンショナー４は、リトラクター３に組み込まれている。拘束装置Ｒは、運転席５に配置されている。リトラクター３とベルト１の一端は、車両の中柱７に固定されている。ベルトラッチ機構２は、運転席５に固定されている。

車両は更にレーダー装置として、例えば前方を走行している車両又は障害物との相対的な速度及び距離を測定するためのドップラーレーダーセンサ（図示せず）を備えている。プロセッサユニットはシートベルトテンショナー４の内部に配置されており、距離及び相対速度の測定による測定データ（将来に推定される）を使用して、予想される事象Ｅ１からＥ４までの予想時間を求める。この場合、該事象Ｅ１〜Ｅ４は、前方を走行中の車両又は障害物による衝撃である。その他の場合、事象Ｅ１〜Ｅ４がコーナーリング時の車輪の摩擦抵抗の低下とも考えられ、絶対速度のような追加の測定データが必要となる。

事象Ｅ１〜Ｅ４の何れか１つの発生が差し迫っているものの運転者側の対応する反応によって関連する事象Ｅ１〜Ｅ４（特に第１の事象Ｅ１）をまだ回避できることが、推定された測定データから明らかである場合、シートベルトテンショナー４は、自動的に、第１の締付け力Ｆ_Ｓ１をベルト１にその巻取り方向に張力Ｆ_Ｓとして作用させ、例えば第１の事象Ｅ１が差し迫った状態でなくなるまで、その力を維持する。この警告的な締付け、特に運転者の肩のベルト１の圧力によって、運転者は危険な状況に注意を向ける。第１の事象Ｅ１の発生の可能性がなくなったことが検出された場合、第１の締付け力Ｆ_Ｓ１が取り払われ、これによりベルト１はゆるんでその前の位置まで戻れるようになる。

時間が進み、期間Ｔ_１になるとシートベルトテンショナー４は、第４の締付け力Ｆ_Ｓ４をベルト１にその巻取り方向に沿って作用させる。期間Ｔ_１の間に増大したベルト１の張力は、遅延期間Ｔ_２の間、一定に保たれる。この断続的な締付けは、増大しつつある危険が存在することを運転者に示すものである。依然回避可能な第１の事象Ｅ１の発生がもはや制動によって防止不可能となり、その結果として回避不可能な第２の事象Ｅ２に転じるというレベルまで事態が進行すると、シートベルトテンショナー４は自動的に、第１の締付け力Ｆ_Ｓ１より大きな第２の締付け力Ｆ_Ｓ２をベルト１に対してその巻取り方向に生成する。この第２の締付け力Ｆ_Ｓ２は運転者を運転席５に固定する。これにより、負傷を最小限にとどめるように運転者は衝撃から保護される。

リトラクター３の巻取り／繰出し機構が自動的にロックされると、第１、第２、第４の締付け力Ｆ_Ｓ１、Ｆ_Ｓ２、及びＦ_Ｓ４を生成するために、シートベルトテンショナー４はリトラクター３を直下方向に対応する距離だけ変位させる。第１の事象Ｅ１又は残りの事象の何れかを回避できる場合、ロックは解除され、ベルト１をゆるめるためにリトラクター３の変位が逆転される。従って、シートベルトテンショナー４は、可逆的であるといえる。

第３の事象Ｅ３の発生時に、シートベルトテンショナーは、装薬（図示せず）を起爆することにより、自動的に第３の強烈な締付け力Ｆ_Ｓ３をベルト１にその巻取り方向に生成する。第３の締付け力Ｆ_Ｓ３は第２の締付け力Ｆ_Ｓ２よりも非常に大きく、より急激に作用する。この締付けは、車両に対して発生し得る運転者の体の加速を減少させるので、特にエアバッグとの組合せにより衝突時の負傷の危険を軽減する。第２の締付け力Ｆ_Ｓ２まで予備締付けを行えば、時間的に非常に有利である。最大の力レベルに適時に到達するので、ライドダウン効果を最小限に抑えることができる。

図４は、図３の例示的実施形態において任意の時間にベルト１に作用する締付け力Ｆ_Ｓの大きさを時間ｔの関数として示したものである。時間Ｋで危険な事態が検出される。期間Ｔ_１でベルト１が着実に締め付けられる。期間Ｔ_１の間に増大した締付け力Ｆ_Ｓは、遅延期間Ｔ_２の間、一定となる。

図５は、図３及び図４の例示的な実施形態の変形例を示している。図５の例では、第４の締付け力Ｆ_Ｓ４は作用しない。更に中間的なステージを設けるには、事象Ｅ発生までの時間が十分でないといったことがその理由である。更に、はっきりと知覚できる方法で差し迫った事象Ｅを運転者に気づかせるために、警告的な締付けの過程では、遅延期間Ｔ_２がより短くなり、締付け力がより急激に増大する。

現行技術におけるベルト締付けの原理を示す。 本発明に係るベルト締付けの原理を示す。 拘束装置の側面図を示す。 ベルトに作用する力の時間曲線を示す。 別の実施形態でのベルトに作用する力の時間曲線を示す。

符号の説明

Ｒ 拘束装置
Ｅ 事象
１ ベルト
２ ベルトラッチ機構
３ リトラクター
４ シートベルトテンショナー
５ 運転席
Ｆ_ａ、Ｆ_ｂ 分力
Ｆ_ｇｅｓ 合力
Ｆ_Ｓ 張力
Ｆ_Ｓ１ 第１の締付け力
Ｆ_Ｓ２ 第２の締付け力
Ｆ_Ｓ３ 第３の締付け力
Ｆ_Ｓ４ 第４の締付け力
Ｔ_１ 期間
Ｔ_２ 遅延期間
ｔ 時間

Claims (13)

1. ロック可能なリトラクター（３）によって引出し又は巻取り可能なベルト（１）と、可逆的なシートベルトテンショナー（４）とを有する車両の乗員用の拘束装置（Ｒ）であって、前記可逆的なシートベルトテンショナー（４）が、
   差し迫っているがまだ回避可能な第１の事象（Ｅ１）の場合には、第１の締付け力（Ｆ_Ｓ１）を前記ベルト（１）に自動的に作用させて維持し、及び前記第１の事象（Ｅ１）がもはや差し迫った状態にない場合には、前記第１の締付け力（Ｆ_Ｓ１）を弱め、
   差し迫った回避不可能な第２の事象（Ｅ２）の場合には、前記第１の締付け力（Ｆ_Ｓ１）よりも大きな第２の締付け力（Ｆ_Ｓ２）を前記ベルト（１）に自動的に作用させる拘束装置（Ｒ）において、
   前記第１の事象（Ｅ１）の場合に、前記シートベルトテンショナー（４）が、前記第１の締付け力（Ｆ _Ｓ１ ）の作用後に始まる第１の遅延期間（Ｔ _２ ）の後かつ前記第２の締付け力（Ｆ _Ｓ２ ）の作用前に、第４の締付け力（Ｆ _Ｓ４ ）を作用させ、前記第４の締付け力（Ｆ _Ｓ４ ）の大きさが前記第１の締付け力（Ｆ _Ｓ１ ）と前記第２の締付け力（Ｆ _Ｓ２ ）との間にあること、および
   前記第１の締付け力（Ｆ_Ｓ１）と前記第２の締付け力（Ｆ_Ｓ２）と前記第４の締付け力（Ｆ _Ｓ４ ）が巻取り方向に常に作用することを特徴とする拘束装置（Ｒ）。
2. 事故が識別される第３の事象（Ｅ３）の場合に、前記シートベルトテンショナー（４）が前記第２の締付け力（Ｆ_Ｓ２）よりも大きな第３の締付け力（Ｆ_Ｓ３）を前記ベルト（１）に自動的に作用させることを特徴とする請求項１に記載の拘束装置（Ｒ）。
3. 前記第３の締付け力（Ｆ_Ｓ３）が常に巻取り方向に作用することを特徴とする請求項２に記載の拘束装置（Ｒ）。
4. 装薬を起爆することによって前記第３の締付け力（Ｆ_Ｓ３）が作用することを特徴とする請求項２又は３に記載の拘束装置（Ｒ）。
5. 前記第４の締付け力（Ｆ_Ｓ４）の作用が、前記第２の締付け力（Ｆ_Ｓ２）の作用前までの遅延期間（Ｔ_２）の間続くことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の拘束装置（Ｒ）。
6. 前記シートベルトテンショナー（４）がリトラクター（３）の領域に配置されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の拘束装置（Ｒ）。
7. 前記シートベルトテンショナー（４）が少なくとも１つの前記締付け力（Ｆ_Ｓ１、Ｆ_Ｓ２、Ｆ_Ｓ３、Ｆ_Ｓ４）によってリトラクター（３）を変位させることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の拘束装置（Ｒ）。
8. 前記締付け力（Ｆ_Ｓ１、Ｆ_Ｓ２、Ｆ_Ｓ３、Ｆ_Ｓ４）の少なくとも１つの作用前に前記リトラクター（３）が自動的にロックされ、該当する前記締付け力（Ｆ_Ｓ１、Ｆ_Ｓ２、Ｆ_Ｓ３、Ｆ_Ｓ４）の低下前に前記リトラクター（３）が自動的にロック解除されることを特徴とする請求項１に記載の拘束装置（Ｒ）。
9. 前記シートベルトテンショナー（４）が前記締付け力（Ｆ_Ｓ１、Ｆ_Ｓ２、Ｆ_Ｓ３、Ｆ_Ｓ４）の少なくとも１つによって前記ベルト（１）を巻き取ることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の拘束装置（Ｒ）。
10. 前記ベルト（１）が３点式ベルトとして具現化されることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の拘束装置（Ｒ）。
11. 前記第２の事象（Ｅ２）が車両の衝突であることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の拘束装置（Ｒ）。
12. 少なくとも１つ以上の前記事象（Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３）の発生が差し迫っていることを検出するために、少なくとも１つのレーダー距離測定装置が提供されることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載の拘束装置（Ｒ）。
13. 車両の運転席（５）に配置されることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一項に記載の拘束装置（Ｒ）。

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