JP4979747B2 - シートベルト装置 - Google Patents

Description

本発明は、乗員をシートに拘束するウエビングを巻き付けたウエビングリールと、前記ウエビングリールに動力伝達機構を介して接続されたモータと、前記動力伝達機構上に配置されたクラッチ機構と、前記モータの駆動を制御する制御手段とを備えるシートベルト装置に関する。

車両の衝突が予測されたときに、モータを駆動してシートベルト装置のリトラクタにウエビングを巻き取り、乗員をシートに拘束するプリテンショナ制御を行うものにおいて、モータへの通電電流が目標電流に収束するようにデューティ値を制御するとともに、モータへの通電電流が目標電流よりも小さいときは、デューティ値が所定の上限値を超えないように規制することで、ウエビングの緩みが巻き取られた瞬間にモータの回転負荷が小さい状態から大きい状態に急変しても、モータへの通電電流が急増しないようにするものが、下記特許文献１により公知である。

特開２００８−１８８４３号公報

しかしながら上記従来のものは、車両の衝突が予測されたときにモータを駆動してシートベルト装置のリトラクタにウエビングを巻き取るものであり、そのときの乗員の前後方向位置が全く考慮されていないため、乗員が身体を前方に大きく乗り出した状態ではプリテンショナ制御を行っても乗員を正しい着座姿勢に戻すことができず、車両の衝突時にエアバッグ装置の機能を充分に活かせない可能性があった。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、車両の通常の走行時においても、シートベルト装置のリトラクタにより乗員の位置を違和感なく調整してエアバッグ装置の機能を充分に活かせるようにすることを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、乗員をシートに拘束するウエビングを巻き付けたウエビングリールと、前記ウエビングリールに動力伝達機構を介して接続されたモータと、前記動力伝達機構上に配置されたクラッチ機構と、前記モータの駆動を制御する制御手段とを備えるシートベルト装置において、乗員の前後方向位置を検出する乗員位置センサを備え、前記制御手段は、前記乗員位置センサで検出した乗員の位置が基準着座位置から所定距離前方に離れた第１の所定範囲内に移動したとき、前記モータを前記ウエビングの巻き取り方向に駆動して前記クラッチ機構を係合状態にした後に、前記モータを前記ウエビングの引き出し方向に駆動する電流を、前記第１の所定範囲における乗員の位置が前方に移動するのに応じて減少させることを特徴とするシートベルト装置が提案される。

また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記制御手段は、前記第１の所定範囲における乗員の位置が後方に移動したとき、前記モータの駆動を停止することを特徴とするシートベルト装置が提案される。

また請求項３に記載された発明によれば、請求項１または請求項２の構成に加えて、前記制御手段は、乗員の位置が前記第１の所定範囲よりも前方の第２の所定範囲内に移動したとき、前記モータを前記ウエビングの巻き取り方向に駆動して前記クラッチ機構を係合状態にした後に、前記モータの駆動を停止することを特徴とするシートベルト装置が提案される。

尚、実施の形態の電子制御ユニット４１は本発明の制御手段に対応し、実施の形態の中間領域は本発明の第１の所定範囲に対応し、実施の形態の移動規制領域は本発明の第２の所定範囲に対応する。

請求項１の構成によれば、乗員位置センサで乗員の前後位置を検出し、乗員の位置が基準着座位置から所定距離前方に離れた第１の所定範囲内に移動したとき、ウエビングリールに接続されたモータをウエビングの巻き取り方向に駆動してクラッチ機構を係合状態にするので、第１の所定範囲においてモータおよび動力伝達機構の摩擦抵抗でウエビングリールからのウエビングの引き出しに抵抗を与え、乗員の身体が前方に移動し難いように規制することができる。このとき、前記摩擦抵抗を相殺すべくモータをウエビングの引き出し方向に駆動し、かつその電流を乗員の位置が前方に移動するのに応じて減少させるので、クラッチ機構の係合による前記摩擦抵抗の急増を防止して乗員の違和感を解消するとともに、乗員の位置が前方に移動するのに応じて前記摩擦抵抗を次第に増加させて乗員がエアバッグ装置に近づき過ぎるのを確実に防止することができる。リトラクタの上記制御は、車両の通常の走行時に乗員が自己の意思で身体を前方に移動させた場合に行われるので、乗員が前方に移動し過ぎないようにしてエアバッグ装置の機能を充分に活かすことができる。

また請求項２の構成によれば、第１の所定範囲における乗員の位置が後方に移動したとき、制御手段がモータの駆動を停止するので、乗員の位置がそれ以上前方に移動する虞がなくなったときにモータが無駄な電力を消費するのを防止することができる。

また請求項３の構成によれば、乗員の位置が第１の所定範囲よりも前方の第２の所定範囲内に移動したとき、制御手段はモータをウエビングの巻き取り方向に駆動してクラッチ機構を係合状態にした後にモータの駆動を停止するので、ウエビングの引き出しを強く抑制して乗員がそれ以上前方に移動するのを防止することができる。しかも緊急時にはモータをウエビングの巻き取り方向に駆動するだけで、応答性良くプリテンショナ機能を発揮させることができる。

シートベルト装置の全体斜視図。 リトラクタの概略構造を示す図。 クラッチ機構が係合解除したリトラクタの動力伝達機構を示す図。 クラッチ機構が係合した動力伝達機構のリトラクタを示す図。 シートに着座した乗員の位置の三つの領域を示す図。 リトラクタによる乗員の移動規制機能を説明するフローチャート。 中間領域におけるモータの駆動電流を示す図。

以下、図１〜図７に基づいて本発明の実施の形態を説明する。

図１に示すように、車両用のシートベルト装置１１は乗員をシート１２に拘束するウエビング１３を備えており、ウエビング１３の一端側はセンターピラー１４の上部に設けたスルーアンカー１５を摺動自在に経由してセンターピラー１４の下部に設けたリトラクタ１６に巻き取られ、またウエビング１３の他端側に設けたアンカープレート１７が、シート１２の一側において車体フレームに固定される。ウエビング１３の中間部が摺動可能に貫通するタング１８は、シート１２の他側に設けられたバックル１９に着脱自在に結合される。

図２および図３に示すように、リトラクタ１６は、ウエビング１３が巻き付けられたウエビングリール２１と、ウエビングリール２１を回転駆動するモータ２２と、モータ２２の回転軸２２ａおよびウエビングリール２１の回転軸２１ａの一端側を接続する動力伝達機構２３とを備える。動力伝達機構２３は、モータ２２の回転軸２２ａに固定された第１ギヤ２４と、第１ギヤ２４の回転を順次伝達する第２ギヤ２５、第３ギヤ２６、第４ギヤ２７、第５ギヤ２８および第６ギヤ２９と、第６ギヤ２９およびウエビングリール２１の回転軸２１ａ間に設けられた遊星歯車機構３０とを備える。ウエビングリール２１は、弱いリターンスプリング（不図示）でウエビング１３を巻き取る方向に回転するように付勢される。

遊星歯車機構３０は、第６ギヤ２９に同軸かつ相対回転自在に支持されたリングギヤ３１と、ウエビングリール２１の回転軸２１ａに固定されたサンギヤ３２と、キャリアとして機能する第６ギヤ２９に回転自在に支持されて前記リングギヤ３１および前記サンギヤ３２に同時に噛合する複数のピニオン３３…とで構成されており、第６ギヤ２９およびリングギヤ３１はクラッチ機構３４を介して係脱自在である。

クラッチ機構３４は、リングギヤ３１の外周に３６０°に亙って形成された多数のラチェット歯よりなるラチェットホイール３５と、第６ギヤ２９にピン３６で枢支されてラチェットホイール３５に係合可能なラチェットポール３７と、ラチェットポール３７をラチェットホイール３５から離脱する方向に付勢する付勢スプリング３８と、基端側が第５ギヤ２８の軸部外周に摺動自在に巻き付けられて先端側がラチェットポール３７に当接するレバースプリング３９とで構成される。クラッチ機構３４により第６ギヤ２９とラチェットホイール３５とを一体化すると、遊星歯車機構３０のキャリヤ（第６ギヤ２９）とリングギヤ３１（ラチェットホイール３５）とが一体化され、遊星歯車機構３０がロック状態になって第６ギヤ２９がウエビングリール２１に結合される。

モータ２２が作動しないときは、付勢スプリング３８でラチェットポール３７がラチェットホイール３５から離脱する方向に、つまりクラッチ機構３４が係合解除する方向に付勢されている。付勢スプリング３８によってクラッチ機構３４が係合解除しているとき、ウエビングリール２１とモータ２２との連結が解除されるため、ウエビング１３を小さい荷重で引くだけでリターンスプリングの弾発力に抗してウエビングリール２１を回転させることが可能であり、シートベルト装置１１を装着した乗員は自由に身体を移動させることができる。

この状態からモータ２２を正転方向（実線矢印）方向に駆動すると、第１ギヤ２４の回転が第２ギヤ２５、第３ギヤ２６、第４ギヤ２７および第５ギヤ２８を介して第６ギヤ２９に伝達される。その過程で第５ギヤ２８が実線矢印方向に回転すると、第５ギヤ２８の軸部外周に巻き付けられたレバースプリング３９が摩擦力で時計方向に回転し、付勢スプリング３８の弾発力に打ち勝ってラチェットポール３７がラチェットホイール３５に係合することで、クラッチ機構３４が係合する（図４参照）。従って、モータ２２を正転駆動するとクラッチ機構３４が係合してウエビングリール２１が正転し、ウエビングリール２１にウエビング１３を巻き取って乗員をシート１２に拘束することができる。

クラッチ機構３４が一旦係合すると、ラチェットポール３７およびラチェットホイール３５は相互の当接部の摩擦力で係合状態に保持される。シートベルト装置１１を装着した乗員が身体を動かしてウエビング１３をウエビングリール２１から引き出すとき、動力伝達機構２３の摩擦力やモータ２２の摩擦力でウエビング１３を引き出すのが重くなるのを防止すべく、モータ２２を逆転方向（破線参照）に駆動することでウエビングリール２１を逆転方向に付勢してウエビング１３の引き出しが軽くなるようにアシストすることができる。

このとき、乗員がウエビング１３を引き出す速度よりも、モータ２２により逆転駆動されるウエビングリール２１がウエビング１３を送り出す速度が低い限り、クラッチ機構３４は係合状態に維持されてモータ２２の駆動力がウエビングリール２１に伝達される。一方、乗員がウエビング１３を引き出す速度よりも、モータ２２により逆転駆動されるウエビングリール２１がウエビング１３を送り出す速度が高くなると、クラッチ機構３４は係合解除してモータ２２がウエビングリール２１から切り離される。つまりクラッチ機構３４が一旦係合すると、ウエビング１３に張力が作用している限り係合状態が維持され、ウエビング１３に作用する張力が消滅すると係合状態が解除される。

ウエビングリール２１の回転軸２１ａの他端側（動力伝達機構２３とは反対側）に、ロック機構４０が設けられる。ロック機構４０は、車両の衝突時の加速度による慣性力で作動してウエビングリール２１の回転軸２１ａを機械的に拘束するもので、ウエビング１３をウエビングリール２１から引き出し不能にして乗員をシート１２に拘束するものである。

モータ２２の作動を制御する電子制御ユニット４１には、シートベルト装置１１のタング１８がバックル１９に結合されたことを検出するシートベルト装着センサＳａと、ウエビングリール２１の回転軸２１ａの回転角（つまりウエビング１３の引き出し量）から乗員の位置を推定する乗員位置センサＳｂと、テレビカメラやレーダー装置で障害物を検出する障害物センサＳｃと、自車の車速を検出する車速センサＳｄと、自車の操舵角を検出する操舵角センサＳｅとが接続される。

次に、シートベルト装置１１のリトラクタ１６の制御について説明する。

先ず、緊急時におけるリトラクタ１６のプリテンショナ機能について説明する。乗員がシートベルト装置１１を装着して車両が走行しているとき、障害物センサＳｃ、車速センサＳｄ、操舵角センサＳｅからの信号が入力された電子制御ユニット４１が、自車が障害物に衝突することが避けられないと判断すると、リトラクタ１６のモータ２２を正転駆動する。その結果、図４に示すように、クラッチ機構３４が係合してモータ２２の駆動力でウエビングリール２１が正転し、ウエビングリール２１にウエビング１３が巻き取られることで乗員がシート１２に正しい姿勢で拘束される。

その後に車両が衝突すると、リトラクタ１６のロック機構４０が作動してウエビングリール２１の回転をロックすることで、ウエビング１３を引き出し不能にして乗員を二次衝突の被害から保護することができる。このとき、衝突に先立って前記プリテンショナ機能により乗員がシート１２に正しい姿勢で拘束されているため、エアバッグ装置との協働によりシートベルト装置１１の効果が有効に発揮される。

次に、通常時におけるリトラクタ１６によるウエビング１３の張力調整機能について説明する。

図５に示すように、乗員がシート１２に着座したときの位置は、快適性領域、中間領域および移動規制領域に分けられる。快適性領域は、乗員がシート１２に正しく着座してる領域であり、このときウエビングリール２１はモータ２２から切り離されて軽い力で回転できるため、乗員は自由に身体を動かすことが可能になって快適性が高められる。移動規制領域は、乗員がシート１２から前方に身体を大きく乗り出す領域であり、この状態で車両が衝突するとエアバッグ装置が正しく機能を発揮できないため、リトラクタ１６がウエビング１３の張力を大きく増加させて引き出しを規制することで、乗員の身体がそれ以上前進できないように強く拘束する。中間領域は前記快適性領域および前記移動規制領域の中間の領域であり、その領域ではリトラクタ１６が乗員の位置に応じてウエビング１３の張力を増加させることで、乗員の身体の前進を抑制する。

上記作用を図６のフローチャートに基づいて更に説明すると、ステップＳ１でシートベルト装着センサＳａにより乗員がシートベルト装置１１を装着していることが検出されたとき、ステップＳ２で乗員位置センサＳｂにより乗員の位置を検出する。ステップＳ３で乗員の位置が快適性領域であれば、リトラクタ１６のモータ２２の駆動は行わない。その結果、クラッチ機構３４が係合解除状態に維持されてリトラクタ１６からウエビング１３を軽い力で引き出すことが可能となり、乗員の身体の移動を可能にして快適性を高めることができる。

前記ステップＳ３で快適性領域ではなく、かつステップＳ４で乗員位置センサＳｂにより乗員が前方に移動したことが検出された場合、ステップＳ５で乗員の位置が中間領域であれば、ステップＳ６で微小時間だけモータ２２を正転方向に駆動してクラッチ機構３４を係合し、モータ２２とウエビングリール２１とを連結した後、ステップＳ７でウエビング１３の引き出し量に反比例した電流でモータ２２を逆転方向に駆動する。

即ち、クラッチ機構３４が係合すると、動力伝達機構２３の摩擦力やモータ２２の摩擦力でウエビング１３を引き出すのが重くなるが、この摩擦力を打ち消す方向にモータ２２を正転駆動してウエビング１３の引き出し荷重を低減する。このとき、ウエビング１３の引き出し量が小さい初期にはモータ２２を逆転方向に駆動する電流を大きくしてウエビング１３の引き出しを強くアシストすることで、ウエビング１３を小さい荷重で引き出し可能にする。そしてウエビング１３の引き出し量が大きい末期にはモータ２２を逆転方向に駆動する電流を小さくしてウエビング１３の引き出しを弱くアシストすることで、ウエビング１３を大きい荷重でなければ引き出せなくする（図７参照）。これにより、中間領域では、快適性領域から移動規制領域に近づくにつれて、ウエビング１３の引き出しに要する荷重を次第に増加させることができる。

その間にステップＳ８で乗員位置センサＳｂがウエビング１３の巻き取りを検知しなければ、つまり乗員がシート１２側に移動したことを検知しなければ、前記ステップＳ５〜Ｓ７を繰り返し、前記ステップＳ８で乗員位置センサＳｂがウエビング１３の巻き取りを検知すれば、ウエビング１３を引き出し難くする必要が無くなったと判断し、ステップＳ９でモータ２２への通電を停止する。モータ２２への通電を停止したときには、乗員がシート１２側に移動してウエビング１３の張力が消滅しているため、クラッチ機構３４は自動的に係合解除する。このように、乗員の位置が後方に移動するとモータ２２への通電を停止するので、モータ２２が無駄な電力を消費するのを防止することができる。

尚、中間領域でモータ２２を逆転駆動するとき、逆転方向の駆動速度がウエビング１３の引き出し速度を上回ると、ウエビング１３の張力が消滅してクラッチ機構３４が係合解除してしまうため、モータ２２の逆転方向の駆動電流をウエビング１３の張力が消滅しない範囲で制御する必要がある。

前記ステップＳ５で中間領域でなく、ステップＳ１０で移動規制領域であれば、ステップＳ１１で微小時間だけモータ２２を正転方向に駆動してクラッチ機構３４を係合した後、ステップＳ９でモータ２２への通電を停止する。その結果、ウエビングリール２１を動力伝達機構２３を介してモータ２２に連結し、それらの摩擦力でウエビング１３を引き出し難くして乗員の前方への移動を強く規制することができる。モータ２２への通電を停止した後、乗員がシート１２側に移動してウエビング１３の張力が消滅すると、クラッチ機構３４は自動的に係合解除する。このように、乗員の位置が移動規制領域に入るとクラッチ機構３４を係合するので、その状態で車両の衝突が避けられないと判断されたときに、モータ２２を正転方向に駆動するだけで直ちにウエビングリール２１を回転させてウエビング１３を巻き取ることが可能となり、プリテンショナ機能の制御応答性を高めることができる。

以上のように本実施の形態によれば、衝突が予知されない通常時においても、乗員の身体が前方に移動するとモータ２２の駆動力でウエビングリール２１からのウエビング１３の引き出しを抑制するので、エアバッグ装置に乗員が接近し過ぎて充分な効果が発揮されない事態を回避することができる。しかもウエビングリール２１からのウエビング１３の引き出しに要する荷重は、快適性領域から中間領域を経て移動規制領域に至るまでの間、急変することなく次第に増加するので、乗員に違和感を与えたり乗員の快適性を損なったりすることがない。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。

例えば、実施の形態ではウエビングリール２１の回転軸２１ａの回転角（つまりウエビング１３の引き出し量）から乗員の位置を検出しているが、テレビカメラ等で撮像した乗員の映像から乗員の位置を検出しても良い。

１２ シート
１３ ウエビング
２１ ウエビングリール
２２ モータ
２３ 動力伝達機構
３４ クラッチ機構
４１ 電子制御ユニット（制御手段）
Ｓｂ 乗員位置センサ

Claims (3)

1. 乗員をシート（１２）に拘束するウエビング（１３）を巻き付けたウエビングリール（２１）と、前記ウエビングリール（２１）に動力伝達機構（２３）を介して接続されたモータ（２２）と、前記動力伝達機構（２３）上に配置されたクラッチ機構（３４）と、前記モータ（２２）の駆動を制御する制御手段（４１）とを備えるシートベルト装置において、
   乗員の前後方向位置を検出する乗員位置センサ（Ｓｂ）を備え、
   前記制御手段（４１）は、
   前記する乗員位置センサ（Ｓｂ）で検出した乗員の位置が基準着座位置から所定距離前方に離れた第１の所定範囲内に移動したとき、前記モータ（２２）を前記ウエビング（１３）の巻き取り方向に駆動して前記クラッチ機構（３４）を係合状態にした後に、前記モータ（２２）を前記ウエビング（１３）の引き出し方向に駆動する電流を、前記第１の所定範囲における乗員の位置が前方に移動するのに応じて減少させることを特徴とするシートベルト装置。
2. 前記制御手段（４１）は、
   前記第１の所定範囲における乗員の位置が後方に移動したとき、前記モータ（２２）の駆動を停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。
3. 前記制御手段（４１）は、
   乗員の位置が前記第１の所定範囲よりも前方の第２の所定範囲内に移動したとき、前記モータ（２２）を前記ウエビング（１３）の巻き取り方向に駆動して前記クラッチ機構（３４）を係合状態にした後に、前記モータ（２２）の駆動を停止することを特徴とする、請求項１または請求項２に記載のシートベルト装置。

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