JP4861091B2 - 車両のシートベルト装置 - Google Patents

Description

本発明は車両のシートベルト装置に関し、特に、装置の状態検知系の故障時に代替手段を用意することで機能を維持するようにした車両のシートベルト装置に関する。

車両の座席において乗員を保護するために装備されたシートベルト装置について、近年、緊急時や走行状態の不安定時に、ベルトによる乗員の拘束を行うことにより、姿勢変化を抑止する技術が実用に供されている。

シートベルト装置を開示する先行技術としては、下記の特許文献１に記載されたシステムがある。特許文献１は、自車の状況を加味して制御を行い、乗員の拘束保護をいっそう効率よく行う乗員拘束保護システムを開示している。
特開２００４−２９１９６７号公報

車両のシートベルト装置によれば、通常、ベルトの引き込みや送出しを行うリトラクタの回転動作を行わせるモータへの通電量を制御することでモータ駆動量を制御し、乗員に対して所定の姿勢保持の拘束を与える。このため、車両のシートベルト装置では、電源からモータへの通電量を検知するモータ電流センサが設けられ、モータ電流センサで検出されたモータ通電量は、モータ駆動量制御を実行させる制御装置に提供される。

上記においてモータ電流センサが故障したときには、モータ通電量の検出値が不正確になり、モータ駆動量の評価が不正確になる。モータ駆動量が過小評価されると、モータ通電量が大きめになって乗員に過剰な拘束を与え、またモータ駆動量が過大評価されると、乗員の拘束力が不足するという問題が提起される。

本発明の目的は、上記の課題に鑑み、ベルトの引き込み・送出しをベルトリールに行わせるモータの駆動制御に関してモータ駆動量を評価する状態検知系で故障が生じてもシートベルトによる乗員保持制御の機能低下を防止し、乗員保持制御を維持できる車両のシートベルト装置を提供することにある。

本発明に係る車両のシートベルト装置は、上記目的を達成するために、次のように構成される。

第１の車両のシートベルト装置（請求項１に対応）は、ベルトを巻き取るベルトリールと、このベルトリールを駆動してベルトを引き込むモータとから構成される電気式プリテンショナを備え、さらに、ベルトリールの巻取り位置を検出する巻取り位置検知手段と、モータへの通電量を検出するモータ電流検知手段と、モータへの通電量を制御してモータの駆動を制御する制御手段と、巻取り位置検知手段の故障を検知する第１の故障検知手段とを備える。制御手段は、巻取り位置検知手段の検出値に基づいて通電量を制御する第１の制御モード（回転角制御）と、モータ電流検知手段の検出値に基づいて通電量を制御する第２の制御モード（電流制御）を備えている。第１の故障検知手段は、巻取り位置検知手段の故障を検知したとき、第１の制御モードを無効とする。

上記の車両のシートベルト装置では、ベルトの引き込み・送出しをベルトリールに行わせるモータの駆動制御に関して、モータ駆動量を評価する状態検知系を、巻取り位置検出手段とモータ電流検知手段の２系統設け、いずれか一方の状態検知系が故障したとしても残りの状態検知系を使用できるようにした。制御手段は、モータの制御モードとして、巻取り位置検知手段を利用する第１の制御モードと、モータ電流検知手段を利用する第２の制御モードを有し、状況に応じていずれか一方または両方の制御モードを用いる。状態検知系について代替制御手段を設けるようにしたため、仮にいずれかの状態検知系で故障が生じても、残りの状態検知系を用いることで、シートベルトによる乗員保持制御の機能低下を防止し、乗員保持制御を維持することが可能となる。

第２の車両のシートベルト装置（請求項２に対応）は、上記の構成において、好ましくは、モータ電流検知手段の故障を検知する第２の故障検知手段を備え、第２の故障検知手段がモータ電流検知手段の故障を検知したとき、前２の制御モードを無効とすることを特徴とする。

本発明によれば、車両のシートベルト装置で、ベルトの引き込み・送出しをベルトリールに行わせるモータの駆動制御について、モータ駆動量を評価する状態検知系を巻取り位置検出手段とモータ電流検知手段の２系統設け、制御手段は巻取り位置検知手段を利用する第１の制御モードと、モータ電流検知手段を利用する第２の制御モードを有するようにし、状態検知系について代替制御手段を設けるようにしたため、いずれか一方の状態検知系で故障が生じても、残りの状態検知系を用いることで、シートベルトによる乗員保持制御の機能低下を防止することができ、乗員保持制御を維持することができる。

以下に、本発明の好適な実施形態（実施例）を添付図面に基づいて説明する。

図１は一例として運転席におけるシートベルト装置の装備状態を示し、図２はシートベルト用のリトラクタの構成を示し、図３は車両のシートベルト装置の制御システムの全体的な構成を示す。

図１において、シートベルト装置１０は、乗員１１の身体を座席１２に拘束するベルト（ウェビング）１３を備える。ベルト１３は、乗員１１の上体を拘束するベルト部分１３ａと、乗員１１の腰部を拘束するベルト部分１３ｂとから成る。ベルト部分１３ｂの一端はアンカープレート１４により車室下部の車体部分に固定されている。ベルト部分１３ａは、乗員１１の肩近傍の箇所に設けられたスルーアンカー１５で折り返され、その端部はリトラクタ１６のベルトリールに連結されている。ベルト１３の他方の共通端部にはタングプレート１７が取り付けられている。このタングプレート１７は、座席１２の下側縁部に固定されたバックル１８に着脱自在である。バックル１８には、タングプレート１７の連結を検出するバックルスイッチ１９が設けられている。

図２に、シートベルト用のリトラクタ１６の要部構成を示す。リトラクタ１６は、ハウジング２１内に回転自在に設けられたベルトリール（スピンドル）２２と、ベルトリール２２を回転駆動するモータ２３とを備えている。ベルトリール２２にはベルト１３の上記ベルト部分１３ａの端部が結合され、ベルト部分１３ａはベルトリール２２で巻き取られる。ベルトリール２２の軸２２ａは動力伝達機構（ギヤ機構）２４を介してモータ２３の駆動軸２３ａに接続される。ベルトリール２２は、動力伝達機構２４を経由してモータ２３で回転駆動される。またリトラクタ１６は、ベルトリール２２の軸２２ａに接続された巻取り位置検知部２５を備える。

上記においてモータ２３が正転すると、ベルト１３（ベルト部分１３ａ）を引き込み、ベルトリール２２に巻き取らせる。モータ２３が逆転すると、ベルトリール２２はベルト１３（ベルト部分１３ａ）を送り出すように回転する。ベルトリール２２の回転でベルト１３を引き込むことにより、ベルト張力を高め、乗員１１の拘束を高める。ベルトリール２２の回転でベルト１３を送り出すことにより、ベルト張力を低下し、乗員１１の拘束を緩和する。このようにして、座席１２における乗員１１の位置と姿勢の保持制御が行われる。

また巻取り位置検知部２５は、好ましくは、回転角センサを利用して構成される。回転角センサには、例えば、磁気ディスクと２個のホールＩＣとを組み合わせて成る磁気センサが利用される。この回転角センサの最小分解角度は例えば４°であり、ベルトの長さに換算すると１．３〜１．６ｍｍ程度である。なお巻取り位置検知部２５としては、回転角センサの代わりに、ベルト長センサを用いることもできる。

巻取り位置検知部２５によれば、内蔵された回転角センサによってベルトリール２２の回転角を検出することにより、ベルトリール２２によるベルト巻取り位置を検知することが可能となる。巻取り位置検知部２５から出力される検知信号は制御装置２６に入力される。リトラクタ１６におけるベルトリール２２の回転動作は、制御装置２６によって制御される。制御装置２６は、電源２７からモータ２３へ供給される駆動電流Ｉ１の通電量を通電量調整部２８で所定値に制御することにより、リトラクタ１６によるベルト巻取り動作を制御する。制御装置２６により制御されるリトラクタ１６は、乗員１１の位置および姿勢を保持するための電気式プリテンショナとして構成されている。

また電源２７から通電量調整部２８を経由してモータ２３に電流を供給する通電ルートにモータ電流センサ２９が配置される。モータ電流センサ２９で検出されたモータ通電量Ｉ１は制御装置２６に入力される。制御装置２６は、モータ電流センサ２９から供給されるモータ通電量Ｉ１の検出信号に基づいてモータ通電量が所定値であるか否かを判定する。

上記の構成において、制御装置２６では、モータ２３の動作制御について、巻取り位置検知部２５の検出値に基づいてモータ２３への通電量を制御する第１の制御モードと、モータ電流センサ２９の検出値に基づいてモータ２３への通電量を制御する第２の制御モードを備えている。この点については後で詳述される。

上記のシートベルト装置１０およびこれに含まれるリトラクタ１６等は、運転席側の装置であったが、助手席側にも同様なシートベルト装置およびリトラクタ等が装備されている。以下において「Ｒ側」は運転席側、「Ｌ側」は助手席側とする。

図３のブロック図を参照して、シートベルト装置１０等の制御システムをハードウェアの観点から説明する。

図３において、前述した制御装置２６はＣＰＵで構成されている。制御装置２６を含むブロック３０は、シートベルトによって乗員１１の位置・姿勢を保持するための電気式プリテンショナユニットを示している。ブロック３０では、制御装置（ＣＰＵ）２６の入力側に電源部３１、車内ネットワーク（ＣＡＮ）通信部３２、回転角インターフェース（回転角Ｉ／Ｆ）部３３、通信部３４を備え、その出力側にＲ側モータ駆動制御部３５、Ｌ側モータ駆動制御部３６、記録部３７を備えている。記録部３７はデータや制御用プログラムを格納するメモリである。

さらにブロック３０の入力側には、シートベルト用リトラクタの一例として上記のリトラクタ１６を示すブロックが設けられている。リトラクタ１６は、前述した巻取り位置検知部２５から出力される検知信号を制御装置２６に送信するための回転角インターフェース（回転角Ｉ／Ｆ）部４１を含む。回転角インターフェース部４１は、ブロック３０内の上記回転角インターフェース部３３に接続され、回転角インターフェース部３３に対して検知信号を送る。上記のリトラクタ１６は、運転席側および助手席側等のそれぞれについて設けられている。

ブロック３０の入力側には、さらに、例えばＡＣＣ（Adaptive Cruise Control）ユニット（障害物検知装置等の制御ユニット）４２、ＶＳＡ（Vehicle Stability Assist）ユニット（車両挙動安定化制御ユニット）４３、ＦＩ／ＡＴ（Fuel Injection / Automatic Transmission）ユニット４４、ＳＲＳ（Supplement Restraint System）ユニット（補助拘束装置ユニット）４５等が設けられている。これらの入力側要素の中には、車速センサ等の車両走行状態検出ユニットも含まれる。ＡＣＣユニット４２、ＶＳＡユニット４３、ＦＩ／ＡＴユニット４４等は車内ネットワーク４６を介してそれらの出力信号を車内ネットワーク通信部３２に供給する。ＳＲＳユニット４５は、Ｒ側バックル４７ＲおよびＬ側バックル４７Ｌからの各信号を受けるＳＲＳ制御部４５ａと、通信部４５ｂとを有している。ここでＲ側バックル４７Ｒは運転席側の上記バックル１７に相当し、Ｌ側バックル４７Ｌは助手席側に装備されたシートベルト装置のバックルである。Ｒ側バックル４７ＲおよびＬ側バックル４７Ｌから出力される各信号は、内蔵されるバックルスイッチの検知信号である。ＳＲＳ制御部４５ａは、Ｒ側バックル４７ＲまたはＬ側バックル４７Ｌからの信号を受けると、通信部４５ｂを介してその信号をブロック３０の通信部３２に送信する。またＳＲＳユニット４５は、車両走行時にシートベルトが正規に使用されていない場合には、警告灯４８に対して警告信号を供給する。

ブロック３０の出力側には、Ｒ側モータ５１とＬ側モータ５２が設けられる。Ｒ側モータ５１は、運転席側のシートベルト装置１０の駆動用モータであり、Ｒ側モータ駆動制御部３５に対応して配置されている。Ｒ側モータ５１は前述のモータ２３に対応している。Ｒ側モータ駆動制御部３５は、制御装置２６からの制御指令信号に基づいて上記の電源（＋Ｖ）２７からの通電量を制御してＲ側モータ５１に対して駆動電流を供給する。Ｒ側モータ駆動制御部３５では、図２で説明した通り、通電量調整部２８が含まれている。なおブロック５３は接地部である。

またＬ側モータ５２は、助手席のシートベルト装置１０の駆動用モータであり、Ｌ側モータ駆動制御部３６に対応して配置されている。Ｌ側モータ駆動制御部３６は、制御装置２６からの制御指令信号に基づいて電源（＋Ｖ）５４からの通電量を制御してＬ側モータ５２に対して駆動電流を供給する。またブロック５５は接地部である。上記の接地部５３，５５は、車体の一部をなす接地端子である。

上記において、Ｒ側モータ５１のモータ電流の通電路にはモータ電流センサ２９が配置されており、その検出信号は、Ｒ側モータ駆動制御部３５を経由して制御装置２６に供給される。Ｌ側モータ５２についても、同様に、モータ電流センサ２９が配置されており、その検出信号は、Ｌ側モータ駆動制御部３６を経由して制御装置２６に供給される。

上記の構成において、制御装置２６では、記録部３７に格納された制御プログラムによって、前述の通り、巻取り位置検知部２５の検出値に基づいてモータ２３への通電量を制御する第１の制御モードと、モータ電流センサ２９の検出値に基づいてモータ２３への通電量を制御する第２の制御モードとが実施される。第１の制御モードと第２の制御モードは好ましくは選択的に実施される。

第１の制御モードは、巻取り位置検知部２５を利用するものであり、ベルトリール２２の回転角を利用した回転角制御のモードである。また第２の制御モードは、モータ電流センサ２９を利用するものであり、モータ通電量を利用した電流制御のモードである。

上記の第１の制御モード（回転角制御）では、前述の通り、巻取り位置検知部２５から検知される巻取り位置（回転角）に基づいて、ベルトリール２２の回転角が目標回転角になるようにモータ通電量を制御する。第１の制御モードは、乗員１１に対するベルトの位置を確保することを目的にする制御である。

また上記の第２の制御モード（電流制御）では、モータ電流センサ２９から検知されるモータ通電量に基づいて、ベルトリール２２の回転状態で所定のベルト張力が生じるように、モータ２３への通電量が目標電流値になるように制御する。第２の制御モードは、乗員１１に作用する拘束力を確保することを目的とする制御である。

図４は、本実施形態に係るシートベルト装置１０の制御システムの基本的な構成を概念的に示した機能ブロック図である。この制御システムは、前述した巻取り位置検知部２５と、モータ電流センサ２９と、車両走行状態検知部６１と、車両走行状態判定部６２と、シートベルト装置制御部６３と、ベルト駆動部６４とから構成されている。

車両走行状態検知部６１としては、車体前後方向加速度センサ、車体左右方向（横方向）加速度センサ、車速センサ、舵角センサ、車輪速センサ、ロール角センサ、旋回方向センサなどの複数の各種センサのうちの少なくともいずれか１つが用いられる。

車両走行状態判定部６２は、前述の制御装置（ＣＰＵ）２６の演算処理機能により実現され、車両走行状態検知部６１から供給される検知信号を、予め用意された基準値と比較することにより自車の走行状態についての判定処理を行う。

シートベルト装置制御部６３は、前述した制御装置（ＣＰＵ）２６の演算処理機能と、Ｒ側モータ駆動制御部３５およびＬ側モータ駆動制御部３６とから構成されるものである。またベルト駆動部６４は、前述のリトラクタ１６であり、より詳しくは前述のＲ側モータ５１とＬ側モータ５２である。

次に、図５に示したフローチャートを参照して、図２〜図４に示された制御システムの構成に基づき、シートベルト装置制御部６４によって実施されるシートベルト装置１０の動作制御の例を説明する。図５のフローチャートは、乗員１１が座席１２に座り、ベルト１３を自身の体に装着してタングプレート１７をバックル１８に接続し、バックルスイッチ１９がオンした以後の制御動作の流れを示している。なおこの例では、Ｒ側モータ５１の例で説明する。

乗員１１が座席１２に座り、ベルト１３を体に巻き付け、タングプレート１７をバックル１８（Ｒ側バックル４７Ｒ）に結合すると、ベルト１３が乗員１１の体に装着される。このとき、バックルスイッチ１９がオンする（ステップＳ１１）。

乗員１１の体にベルトが装着されたシートベルト装置１０では、基本的な動作として、乗員１１の個人的な情報と設定情報とが取得される。乗員情報と設定情報は事前に用意されており、図３に示した記録部３７に保持されているものとする。乗員情報としては、性別情報、体格情報等である。設定情報としては、乗員１１の意思により好みとして設定された情報である。

次に、取得した乗員情報および設定情報に基づいて、Ｒ側モータ５１を動作させ、ベルトリール２２によるベルト巻取り作動を行い、シートベルト装着のフィット状態が良好になるまで調整が行われる。

以上の基本的な動作を前提として、本発明の特徴的な動作が図５に示すごとく実施される。

座席１２に搭乗した乗員１１は、シートベルト装置１０によってその位置・姿勢の保持の制御が行われる。この保持制御のためのベルト巻取り作動は、前述の通り、好ましくは、第１の制御モード（回転角制御）による場合と第２の制御モード（電流制御）による場合のいずれかが選択されて行われている。

そこで最初のステップＳ１１では、回転角制御（第１の制御モード）であるか、または電流制御（第２の制御モード）であるかが判断される。回転角制御である場合にはステップＳ１２に移行し、電流制御である場合にはステップＳ１３に移行する。

ステップＳ１２では、巻取り位置検知部２５が異常であるか否かが判断される。ステップＳ１２で、ＮＯ（正常）である場合にはステップＳ１５で回転角制御が継続され、ＹＥＳ（異常）である場合にはステップＳ１４で電流制御に切り替えられる。

またステップＳ１３では、モータ電流センサ２９が異常であるか否かが判断される。ステップＳ１３で、ＮＯ（正常）である場合にはステップＳ１７で電流制御が継続され、ＹＥＳ（異常）である場合にはステップＳ１６で回転角制御に切り替えられる。

上記のステップＳ１４〜Ｓ１７のいずれかが実行された後には、上記の処理手順が繰り返される。

なお図４に示された、車両走行状態検知部６１と車両走行状態判定部６２は、走行中の車両において緊急動作時または挙動不安定時が発生した場合には、これを検知・判定する。シートベルト装置制御部６３は、好ましくは、緊急動作または挙動不安定に応じて、回転角制御または電流制御を選択する。挙動不安定の場合には緊急性が低いので、回転角制御が選択される。通常的には、シートベルト装置１０の動作制御は第１の制御モードすなわち回転角制御が実行されている。従って図５に示された制御フローによれば、ステップＳ１１、ステップＳ１２、ステップＳ１４またはステップＳ１５の手順が制御の主流となる。

以上の実施形態で説明された構成、形状、大きさおよび配置関係については本発明が理解・実施できる程度に概略的に示したものにすぎない。従って本発明は、説明された実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示される技術的思想の範囲を逸脱しない限り様々な形態に変更することができる。

本発明は、ベルトの引き込み・送出しのためのモータの駆動制御についてモータ駆動量を評価する状態検知系を、巻取り位置検出手段とモータ電流検知手段の２系統設け、いずれかの状態検知系で故障が生じても乗員保持制御を維持するのに利用される。

車両におけるシートベルト装置の装着状態を示す側面図である。 本発明の実施形態に係るシートベルト装置のリトラクタの要部構成を示す図である。 本実施形態に係るシートベルト装置の制御システムの全体構成を示すブロック図である。 本実施形態に係るシートベルト装置の制御システムの要部構成を示すブロック図である。 本実施形態に係るシートベルト装置の基本的な動作制御を示すフローチャートである。

符号の説明

１０ シートベルト装置
１１ 乗員
１２ 座席
１３ ベルト
１６ リトラクタ
２２ ベルトリール
２３ モータ
２５ 巻取り位置検知部
２６ 制御装置（ＣＰＵ）
２８ 通電量調整部
２９ モータ電流センサ
６１ 車両走行状態検知部
６２ 車両走行状態判定部
６３ シートベルト装置制御部

Claims (2)

1. ベルトを巻き取るベルトリールと、このベルトリールを駆動して前記ベルトを引き込むモータとから構成される電気式プリテンショナを備えた車両のシートベルト装置において、
   前記ベルトリールの巻取り位置を検出する巻取り位置検知手段と、
   前記モータへの通電量を検出するモータ電流検知手段と、
   前記モータへの通電量を制御して前記モータの駆動を制御する制御手段と、
   前記巻取り位置検知手段の故障を検知する第１の故障検知手段とを備え、
   前記制御手段は、前記巻取り位置検知手段の検出値に基づいて前記通電量を制御する第１の制御モードと、前記モータ電流検知手段の検出値に基づいて前記通電量を制御する第２の制御モードを備え、
   前記第１の故障検知手段は、
   前記巻取り位置検知手段の故障を検知したとき、前記第１の制御モードを無効とすることを特徴とする車両のシートベルト装置。
2. 前記モータ電流検知手段の故障を検知する第２の故障検知手段を備え、前記第２の故障検知手段が前記モータ電流検知手段の故障を検知したとき、前記第２の制御モードを無効とすることを特徴とする請求項１記載の車両のシートベルト装置。

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