JP4984698B2 - 車両のシートベルト制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両のシートベルト制御装置、特に、車両の衝突が予知されたときにウエビングを巻き取って乗員を所定の張力で拘束するように構成された車両のシートベルト制御装置に関する。

一般に、自動車等の車両には、シートに着座した乗員を拘束するためのシートベルト装置が備えられているが、車両の衝突が予知されたときに、このシートベルト装置のウエビングを巻き取って、乗員を所定の張力で拘束（プリテンション）するように構成されたシートベルト制御装置が知られている。例えば、特許文献１には、シートベルト装置のウエビングを巻き取るためのモータを備え、車両の衝突が予知されたときは、このモータを巻取方向に駆動することが記載されている。
特開２０００−９５０６４（図５、段落００３２）

ところで、前記モータの駆動中は、モータへの通電電流が、ウエビングで乗員を拘束するときの張力（乗員拘束力）に応じた目標電流に収束するように、モータ駆動信号のデューティ値（デューティ値が大きくなるほどモータへの通電電流が大きくなる）を制御することが行われるが、その場合に、次のような不具合が生じることがある。すなわち、まず、モータが停止している状態で電流を通電するとモータが回転を始めるが、モータの回転初期は、シートベルト装置のウエビングに弛みが有り、ウエビングの張力がまだ小さいので、モータの回転負荷は小さい状態にある。そのため、モータへの通電電流が小さく、目標電流に到達しないので、それを修正しようとして（通電電流を大きくしようとして）、モータ駆動信号のデューティ値が制御サイクル毎に繰り返し大きくされる。そして、ウエビングの弛みが巻き取られた時点で、モータの回転負荷が突如として大きくなり、そのときデューティ値がかなりの程度増大されているから、モータへの通電電流が急増して目標電流を大きく超えてしまう。その結果、次にデューティ値を小さくしてモータへの通電電流を小さくしようとしても、通電電流を目標電流に収束させるのに長い時間がかかり、乗員拘束力（ウエビングの張力）が過大な状態が長く続いたり、所定時間以内に（予知された衝突が起きるまでに）目標とする乗員拘束力が得られない、というような問題が生じる。

本発明は、車両の衝突が予知されたときにモータを駆動してシートベルト装置のウエビングを巻き取り、乗員を所定の張力で拘束（プリテンション）するように構成されたシートベルト制御装置における前記のような不具合に対処するもので、たとえウエビングの弛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の急増が抑制されるシートベルト制御装置の提供を課題とする。

前記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、シートに着座した乗員を拘束するためのシートベルト装置と、このシートベルト装置のウエビングを巻き取るためのモータと、車両の衝突を予知する衝突予知手段と、この衝突予知手段で車両の衝突が予知されたとき、前記モータを駆動して乗員を所定の張力で拘束するプリテンショナ制御手段とを有する車両のシートベルト制御装置であって、前記プリテンショナ制御手段による前記モータの駆動中、前記モータへの通電電流を検出する通電電流検出手段と、この通電電流検出手段で検出された通電電流が所定の目標電流に収束するようにモータ駆動信号のデューティ値を制御するデューティ値制御手段と、前記通電電流検出手段で検出された通電電流が前記目標電流より小さいとき、前記デューティ値制御手段で制御された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デューティ値規制手段とが備えられていることを特徴とする。

次に、本願の請求項２に記載の発明は、前記請求項１に記載の車両のシートベルト制御装置であって、前記デューティ値の上限値は、前記モータへの通電電流が所定時間以内に前記目標電流に収束する値に設定されていることを特徴とする。

次に、本願の請求項３に記載の発明は、前記請求項１又は２に記載の車両のシートベルト制御装置であって、前記衝突予知手段で予知された車両の衝突が回避されたことを検出する衝突回避検出手段と、この衝突回避検出手段で車両の衝突回避が検出されたとき、前記プリテンショナ制御手段による乗員の拘束を解除する拘束解除手段とが備えられていることを特徴とする。

次に、本願の請求項４に記載の発明は、前記請求項３に記載の車両のシートベルト制御装置であって、前記拘束解除手段は、シートベルト装置のウエビングが引き出されるように前記モータに電流を供給するものであることを特徴とする。

まず、請求項１に記載の発明によれば、シートに着座した乗員を拘束するためのシートベルト装置と、このシートベルト装置のウエビングを巻き取るためのモータとを備え、車両の衝突が予知されたときは、前記モータを駆動して乗員を所定の張力で拘束（プリテンション）するように構成された車両のシートベルト制御装置において、前記モータの駆動中は、前記モータへの通電電流を検出し、この検出された通電電流が所定の目標電流に収束するようにモータ駆動信号のデューティ値を制御すると共に、検出された通電電流が前記目標電流より小さいときには、モータ駆動信号の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ようにしたから、たとえウエビングの弛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、通電電流が目標電流より小さいうちは、デューティ値が上限値に規制されることにより、モータへの通電電流の急増が抑制されることになる。その結果、モータへの通電電流が目標電流を大きく超えてしまうことがなくなり、速やかに通電電流を目標電流に収束させることができて、乗員拘束力が過大な状態が長く続いたり、所定時間以内に目標とする乗員拘束力が得られない、というような問題が回避される。

その場合に、請求項２に記載の発明によれば、前記デューティ値の上限値は、モータへの通電電流が所定時間以内に目標電流に収束する値に設定されているから、乗員は、例えば予知された衝突が起きるまでの所定時間以内に、確実に、目標とする拘束力で拘束されることになる。

一方、請求項３に記載の発明によれば、車両の衝突回避が検出されたときには、乗員の拘束（プリテンション）を解除するようにしたから、乗員は、車両の衝突が回避されたときに、いつまでも不必要に拘束されることがなくなる。

その場合に、請求項４に記載の発明によれば、乗員の拘束を解除するときには、シートベルト装置のウエビングが引き出されるようにモータが駆動されるから、ウエビングが弛み、ウエビングの張力が小さくなって、乗員は、確実に拘束から解除されることになる。なお、ウエビングが引き出されるようにモータを駆動（電流を供給）とは、必ずしも、ウエビングを巻き取るときと反対方向にモータを駆動することには限られない。ウエビングを巻き取るときと同方向にいったんモータを駆動してラチェット爪を外し、これによりウエビングがフリーの状態になって引き出し可能となる場合があるからである。以下、発明の最良の実施形態を通して本発明をさらに詳しく説明する。

本実施形態においては、本発明は、図１に示す車両１に適用されている。この車両１は、フロントシート２ｘ（図例は運転席）に着座した乗員を拘束するためのシートベルト装置２を備えている。シートベルト装置２は、ウエビング２ａと、このウエビング２ａを巻き取るドラム（図示せず）を有するリトラクタ２ｂとを含んでいる。シートベルト装置２は、プリテンショナ機構４５を具備し、このプリテンショナ機構４５に、前記ウエビング２ａを巻き取り又は引き出すようにリトラクタ２ｂを駆動するためのＤＣモータ４６が備えられている。

車両１には、その他、車速センサ２１、車両１の前方の障害物を検知する障害物検知センサ２２、フロントシート２ｘの前方に配設されたメータユニット２３及び警報ブザー２４、ブレーキペダル（図示せず）の踏込みを検知するブレーキペダルスイッチ３１、車輪３に制動力を付与するブレーキ装置３２等が備えられている。ここで、前記障害物検知センサ２２としては、例えば、ミリ波レーダ等の各種レーダ装置や、ＣＣＤカメラ等の各種撮像装置等が使用可能である。

図２に示すように、この車両１のコントロールユニット１０は、ＰＣＳ（ｐｒｅｃｒａｓｈ ｓａｆｅｔｙ ｓｙｓｔｅｍ）コントローラ２０と、ＤＳＣ（ｄｙｎａｍｉｃ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｃｏｔｒｏｌ）コントローラ３０と、プリテンショナコントローラ４０とを含んでいる。ＰＣＳコントローラ２０は、車速センサ２１からの信号や障害物検知センサ２２からの信号等を入力し、これらの信号に基いて、車両１が前方障害物と衝突するか否かを判定し、車両１の衝突を予知したときには、メータユニット２３及び警報ブザー２４を作動させると共に、ＤＳＣコントローラ３０とプリテンショナコントローラ４０とに衝突予知信号を出力する。ここで、ＰＣＳコントローラ２０は、特許請求の範囲でいう「衝突予知手段」を構成する。

一方、ＤＳＣコントローラ３０は、前記ＰＣＳコントローラ２０からの信号やブレーキペダルスイッチ３１からの信号をはじめとして、図示しない舵角センサ、ヨーレートセンサ、横加速度センサ、スロットル開度センサ、車輪速センサからの信号等を入力し、これらの信号に基いて、車両１の横滑りを抑制し、走行姿勢を安定化させるように、ブレーキ装置３２を作動させると共に、プリテンショナコントローラ４０と図示しないエンジンコントローラとにＤＳＣ作動信号を出力する。

そして、プリテンショナコントローラ４０は、前記ＰＣＳコントローラ２０からの衝突予知信号や前記ＤＳＣコントローラ３０からのＤＳＣ作動信号等を入力し、これらの信号に基いて、前記プリテンショナ機構４５のＤＣモータ４６を作動させるか否かを判定し、作動させるときには、駆動部４１を介して、ＤＣ電源４３の電気エネルギーをＤＣモータ４６へ供給する（つまり通電する）と共に、制御部４２を介して、前記駆動部４１にデューティ値を調整したＰＷＭ（ｐｕｌｓｅ ｗｉｄｔｈ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号（モータ駆動信号）を出力する。

その場合に、プリテンショナコントローラ４０の前記駆動部４１とモータ４６との間に、モータ４６への通電電流を検出する電流センサ４４が設けられ、この電流センサ４４の検出信号がプリテンショナコントローラ４０の前記制御部４２に入力（フィードバック）されるようになっている。そして、プリテンショナコントローラ４０は、車両１の衝突が予知されたときは、乗員を所定の張力で拘束（プリテンション）するようにモータ４６を駆動し、その場合に、モータ４６への通電電流が、ウエビング２ａで乗員を拘束するときの張力（乗員拘束力）に応じた所定の目標電流に収束するように、ＰＷＭ信号のデューティ値を制御するのである。ここで、プリテンショナコントローラ４０、制御部４２及び電流センサ４４は、それぞれ、特許請求の範囲でいう「プリテンショナ制御手段」、「デューティ値制御手段」及び「通電電流検出手段」を構成する。

図３は、車両１の衝突が予知されて、モータ４６への通電が開始されてからの、通電電流の時間変化とデューティ値の時間変化とを示すタイムチャートである。周知のように、デューティ値（デューティ比）は、単位時間当りのオンとオフとの比率であり、特に、本実施形態では、単位時間当りのオンの比率であって、デューティ値が大きくなるほどモータ４６への通電電流が大きくなる。図３は、通電初期からウエビング２ａに弛みが無く、通電の開始時にモータ４６の回転負荷が小さくならなかった場合のものである。モータ４６が停止している状態で電流を通電すると、最初に突入電流が入って、モータ４６が回転を始め、その後、デューティ値がフィードバック制御されることにより、通電電流が目標電流を大きく超える（オーバーシュートする）ことなく、比較的短時間のうちに目標電流に収束する。また、デューティ値は、収束値に落ち着く。

これに対し、図４は、同じく車両１の衝突が予知されて、モータ４６への通電が開始されてからの、通電電流の時間変化とデューティ値の時間変化とを示すタイムチャートであるが、通電初期にウエビング２ａに弛みが有り、通電の開始時にモータ４６の回転負荷が小さくなった場合のものである。この場合も、モータ４６が停止している状態で電流を通電すると、最初に突入電流が入って、モータ４６が回転を始め、その後、デューティ値がフィードバック制御されることになるが、モータ４６の回転初期は、シートベルト装置２のウエビング２ａに弛みが有り、ウエビング２ａの張力がまだ小さいので、モータ４６の回転負荷は小さい状態にある。そのため、モータ４６への通電電流が小さく（矢印ア）、目標電流に到達しないので、それを修正しようとして（通電電流を大きくしようとして）、ＰＷＭ信号のデューティ値が制御サイクル毎に繰り返し大きくされる（矢印イ）。そして、ウエビング２ａの弛みが巻き取られた時点で、モータ４６の回転負荷が突如として大きくなり、そのときデューティ値がかなりの程度増大されているから（矢印イ）、モータ４６への通電電流が急増して目標電流を大きく超えてしまう（オーバーシュート：矢印ウ）。その結果、次にデューティ値を小さくしてモータ４６への通電電流を小さくしようとしても、通電電流を目標電流に収束させるのに長い時間がかかり、乗員拘束力（ウエビング２ａの張力）が過大な状態が長く続いたり、所定時間以内に（例えば、通電開始から通電終了までの時間内に、又は予知された衝突が起きるまでに）目標とする乗員拘束力が得られない、というような問題が生じる。

そこで、本実施形態においては、図５に示すように、デューティ値の上限値を設けたのである。つまり、モータ４６への通電電流が目標電流より小さいときは（矢印ア）、ＰＷＭ信号のデューティ値は、前記制御部４２によって、通電電流が大きくなるように大きくされるが、その場合に、デューティ値の上限値を設け、前記制御部４２で調整されたデューティ値が、この上限値を超えないように規制するのである（矢印エ）［請求項１の構成に相当］。その結果、たとえウエビング２ａの弛みが巻き取られた瞬間にモータ４６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４６への通電電流が急増することが抑制されることになる（矢印オ）。その結果、モータ４６への通電電流が目標電流を大きく超えてしまうことがなくなり、速やかに通電電流を目標電流に収束させることができて、乗員拘束力が過大な状態が長く続いたり、所定時間以内に（例えば、通電開始から通電終了までの時間内に、又は予知された衝突が起きるまでに）目標とする乗員拘束力が得られない、というような問題が回避されることになる。ここで、制御部４２は、特許請求の範囲でいう「デューティ値規制手段」を構成する。

図６は、図５の作用を得るためにプリテンショナコントローラ４０が行う具体的制御動作の１例を示すフローチャートである。まず、ステップＳ１で、車両１の衝突が予知されたか否かを判定する（例えば、ＰＣＳコントローラ２０からプリテンショナコントローラ４０への衝突予知信号が有るとき、ＤＳＣコントローラ３０からプリテンショナコントローラ４０へのＤＳＣ作動信号が有るとき、ブレーキペダルスイッチ３１からのブレーキペダルの急激な踏込み信号が有るとき、等に車両１の衝突が予知されたと判定する）。その結果、車両１の衝突が予知されたときは、ステップＳ２で、モータ４６への通電を開始する。次いで、ステップＳ３で、モータ４６への通電電流が目標電流より小さいか否かを判定する。その結果、モータ４６への通電電流が目標電流より小さいときは、ステップＳ４で、ＰＷＭ信号のデューティ値を大きくする。次いで、ステップＳ５で、その大きくしたデューティ値が上限値より大きいか否かを判定する。その結果、デューティ値が上限値より大きいときは、ステップＳ６で、デューティ値を上限値とする（上限値を超えないように規制する）。一方、ステップＳ５でデューティ値が上限値より大きくないときは、ステップＳ６をスキップする。ここで、ステップＳ５，Ｓ６におけるデューティ値の上限値は、モータ４６への通電電流が所定時間以内に目標電流に収束する値（図３〜図５に「収束値」と表示した値）に設定されている［請求項２の構成に相当］。

これらに対し、前記ステップＳ３でモータ４６への通電電流が目標電流より小さくないときは、ステップＳ７で、モータ４６への通電電流が目標電流より大きいか否かを判定する。その結果、モータ４６への通電電流が目標電流より大きいときは、ステップＳ８で、ＰＷＭ信号のデューティ値を小さくする。一方、ステップＳ７でモータ４６への通電電流が目標電流より大きくないとき（つまりモータ４６への通電電流が目標電流に収束しているとき）は、ステップＳ８をスキップする。

次いで、ステップＳ９で、通電時間（ステップＳ２の通電開始からの経過時間）が所定時間（例えば２秒：図５参照）より長いか否かを判定する。その結果、長くないときは、ステップＳ３に戻る一方で、長いときは、ステップＳ１０で、モータ４６への通電を終了する。次いで、ステップＳ１１で、車両１の衝突が回避されたか否かを判定する（例えば、ＰＣＳコントローラ２０からプリテンショナコントローラ４０への衝突予知信号が無くなったとき、ＤＳＣコントローラ３０からプリテンショナコントローラ４０へのＤＳＣ作動信号が無くなったとき、ブレーキペダルスイッチ３１からのブレーキペダルの急激な踏込み信号が無くなったとき、等に車両１の衝突が回避されたと判定する：衝突回避検出手段）。その結果、車両１の衝突が回避されたときは、ステップＳ１２で、乗員の拘束、すなわちプリテンションを解除する（拘束解除手段）［請求項３の構成に相当］。そしてエンドとなる。一方、ステップＳ１１で車両１の衝突が回避されていないときは、ステップＳ１２をスキップする。そしてエンドとなる。ここで、ステップＳ１２におけるプリテンションの解除は、シートベルト装置２のウエビング２ａが引き出されるようにモータ４６に電流を供給することにより行われる［請求項４の構成に相当］。

以上のように、本実施形態によれば、シート２ｘに着座した乗員を拘束するためのシートベルト装置２と、このシートベルト装置２のウエビング２ａを巻き取るためのモータ４６とを備え、車両１の衝突が予知されたときは（ステップＳ１でＹＥＳ）、前記モータ４６を駆動して乗員を所定の張力で拘束（プリテンション）するように構成された（ステップＳ２〜ステップＳ１０）車両１において、前記モータ４６の駆動中（ステップＳ２〜ステップＳ１０）は、前記モータ４６への通電電流を検出し、この検出された通電電流が所定の目標電流に収束するようにＰＷＭ信号のデューティ値を制御する（ステップＳ３〜ステップＳ８）と共に、検出された通電電流が前記目標電流より小さいときには（ステップＳ３でＹＥＳ）、ＰＷＭ信号の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ようにしたから（ステップＳ６）、たとえウエビング２ａの弛みが巻き取られた瞬間にモータ４６の回転負荷が小さい状態から大きい状態に急変しても、通電電流が目標電流より小さいうちは（ステップＳ３でＹＥＳ）、デューティ値が上限値に規制されることにより（ステップＳ６）、モータ４６への通電電流の急増が抑制されることになる。その結果、モータ４６への通電電流が目標電流を大きく超えてしまうことがなくなり、速やかに通電電流を目標電流に収束させることができて、乗員拘束力が過大な状態が長く続いたり、所定時間以内に（例えば、通電開始から通電終了までの時間内に、又は予知された衝突が起きるまでに）目標とする乗員拘束力が得られない、というような問題が回避される。

その場合に、前記デューティ値の上限値は、モータ４６への通電電流が所定時間以内に（例えば、通電開始から通電終了までの時間内に、又は予知された衝突が起きるまでに）目標電流に収束する値に設定されているから（ステップＳ６）、乗員は、例えば予知された衝突が起きるまでの所定時間以内に、確実に、目標とする拘束力で拘束されることになる。

また、車両１の衝突回避が検出されたときには（ステップＳ１１でＹＥＳ）、乗員の拘束（プリテンション）を解除するようにしたから（ステップＳ１２）、乗員は、車両１の衝突が回避されたときに、いつまでも不必要に拘束されることがなくなる。

その場合に、乗員の拘束を解除するときには、シートベルト装置２のウエビング２ａが引き出されるようにモータ４６が駆動されるから、ウエビング２ａが弛み、ウエビング２ａの張力が小さくなって、乗員は、確実に拘束から解除されることになる。なお、ウエビング２ａが引き出されるようにモータ４６を駆動（電流を供給）とは、必ずしも、ウエビング２ａを巻き取るときと反対方向にモータ４６を駆動することには限られない。ウエビング２ａを巻き取るときと同方向にいったんモータ４６を駆動してプリテンショナ機構４５のラチェット爪（図示せず）を外し、これによりウエビング２ａがフリーの状態になって引き出し可能となる場合があるからである。

なお、前記実施形態は、本発明の最良の実施形態ではあるが、特許請求の範囲を逸脱しない限り、種々の修正や変更を施してよいことはいうまでもない。

以上、具体例を挙げて詳しく説明したように、本発明は、車両の衝突が予知されたときにモータを駆動してシートベルト装置のウエビングを巻き取り、乗員を所定の張力で拘束するように構成されたシートベルト制御装置において、たとえウエビングの弛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の急増を抑制することが可能な技術であるから、車両のシートベルト制御装置の技術分野において広範な産業上の利用可能性が期待される。

本発明の最良の実施の形態に係る車両の概略要部側面図である。 前記車両の制御システム図である。 前記車両のプリテンショナ機構のＤＣモータへの通電電流の時間変化とデューティ値の時間変化とを示すタイムチャートであって、通電初期からウエビングに弛みが無く、モータの回転負荷が小さくならなかった場合のものである。 同じくタイムチャートであって、通電初期にウエビングに弛みが有り、モータの回転負荷が小さくなった場合のものである。 同じくタイムチャートであって、通電初期にウエビングに弛みが有り、モータの回転負荷が小さくなったが、デューティ値に上限値を設けた場合のものである。 図５の作用を得ることのできる具体的制御動作の１例を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 車両
２ シートベルト装置
２ａ ウエビング
１０ コントロールユニット
２０ ＰＣＳコントローラ（衝突予知手段）
２２ 障害物検知センサ
３０ ＤＳＣコントローラ
４０ プリテンショナコントローラ（プリテンショナ制御手段、衝突回避検出手段、拘束解除手段）
４１ モータ駆動部
４２ モータ制御部（デューティ値制御手段、デューティ値規制手段）
４４ 電流センサ（通電電流検出手段）
４５ プリテンショナ機構
４６ ＤＣモータ

Claims (4)

1. シートに着座した乗員を拘束するためのシートベルト装置と、このシートベルト装置のウエビングを巻き取るためのモータと、車両の衝突を予知する衝突予知手段と、この衝突予知手段で車両の衝突が予知されたとき、前記モータを駆動して乗員を所定の張力で拘束するプリテンショナ制御手段とを有する車両のシートベルト制御装置であって、
   前記プリテンショナ制御手段による前記モータの駆動中、前記モータへの通電電流を検出する通電電流検出手段と、
   この通電電流検出手段で検出された通電電流が所定の目標電流に収束するようにモータ駆動信号のデューティ値を制御するデューティ値制御手段と、
   前記通電電流検出手段で検出された通電電流が前記目標電流より小さいとき、前記デューティ値制御手段で制御された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デューティ値規制手段とが備えられていることを特徴とする車両のシートベルト制御装置。
2. 前記請求項１に記載の車両のシートベルト制御装置であって、
   前記デューティ値の上限値は、前記モータへの通電電流が所定時間以内に前記目標電流に収束する値に設定されていることを特徴とする車両のシートベルト制御装置。
3. 前記請求項１又は２に記載の車両のシートベルト制御装置であって、
   前記衝突予知手段で予知された車両の衝突が回避されたことを検出する衝突回避検出手段と、
   この衝突回避検出手段で車両の衝突回避が検出されたとき、前記プリテンショナ制御手段による乗員の拘束を解除する拘束解除手段とが備えられていることを特徴とする車両のシートベルト制御装置。
4. 前記請求項３に記載の車両のシートベルト制御装置であって、
   前記拘束解除手段は、シートベルト装置のウエビングが引き出されるように前記モータに電流を供給するものであることを特徴とする車両のシートベルト制御装置。

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