JP5211484B2 - 車両用シートベルト制御装置、車両用シートベルト制御方法 - Google Patents

車両用シートベルト制御装置、車両用シートベルト制御方法 Download PDF

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Description

本発明は、車両に設置された運乗員席に設けられた3点式シートベルトの張力を制御する車両用シートベルト制御装置、車両用シートベルト制御方法に関する。
従来から、自動車などの車両には、衝突時などに乗員を拘束することを目的として、シートベルト装置やエアバッグ装置などが搭載されている。このうち、シートベルト装置については、衝突時を除く通常の走行時にも常に乗員を拘束するものであるため、車両の走行状態に応じて的確な拘束感を乗員に与えることが要求されている。この要求を満たす目的で、特許文献1には、運転席と運転席を除く乗員席に設けられたシートベルトの張力を独立して制御可能なシートベルト装置の一例が開示されている。
特許文献1に開示されたシートベルト装置は、車両の制動時に、運転席以外の乗員席のシートベルトに付与する張力が運転席のシートベルトに付与する張力よりも大きくなるよう制御する。また、車両の旋回時には、運転席のシートベルトに付与する張力を乗員席のシートベルトに付与する張力よりも大きくなるよう制御する。
また、特許文献1に開示されたシートベルト装置は、車両の制動時に、乗員席のシートベルトを運転席のシートベルトよりも早いタイミングで巻き取り、車両の旋回時に、運転席のシートベルトを乗員席のシートベルトよりも早いタイミングで巻き取る制御を行う。
さらに、特許文献1には、車両の旋回方向に応じて車両の右側席又は左側席のみのシートベルトを制御する制御モードを設けることや、旋回時と制動時とでシートベルトに付与する張力あるいは巻き取りタイミングを調整することなどが開示されている。
特許第3575475号
ところで、現在広く用いられている車両用のシートベルト装置は、いわゆる3点式シートベルト装置であり、着座した乗員の腰部と右肩部又は左肩部とを3点で拘束する構造となっている。具体的には、車両の右側に配置された座席には、腰部と右肩部とを中心に拘束する構造を有する右肩拘束シートベルトが用意され、車両の左側に配置された座席には、腰部と左肩部とを中心に拘束する構造を有する左肩拘束シートベルトが用意されている。
このため、右肩拘束シートベルトと左肩拘束シートベルトとの双方に対して、一律な制御を行った場合には、車両の旋回時に乗員に作用する横荷重に対して、適切な装着感を得られないおそれがある。つまり、右肩拘束シートベルトと左肩拘束シートベルトとの双方に対して、車両旋回時に一律な制御を行うと、シートベルトの巻き取りが不適切なタイミングで行われ、乗員に不快感を与える虞があるといった問題があった。
例えば、車両が右旋回する際には、乗員に対して左方向の遠心力が作用し、乗員の身体が左方向に動くことになる。したがって、この場合、右肩部を中心に拘束する右肩拘束シートベルトが用意された座席に着座した乗員に対しては適切な拘束効果を得られるが、左肩部を中心に拘束する左肩拘束シートベルトが用意された座席に着座した乗員については、一律のシートベルトの巻き取り動作を行うと乗員の左肩部から首付近にシートベルトがずれたときに、強く巻き取られたシートベルトが乗員の首に触れて、乗員に不快感を与える虞が生じる。
本発明に係る車両用シートベルト制御装置は、車両に設置されて左右の一方の肩及び左右腰部を拘束する3点式シートベルトの張力を制御するものである。この車両用シートベルト制御装置は、シートベルトの張力を調整する張力調整手段と、車両が旋回する際に当該旋回方向を検知する旋回方向検知手段と、張力調整手段を制御する制御手段とを有する。このような車両用シートベルト制御装置は、上述の課題を解決するために、制御手段により、張力調整手段を制御することによって、旋回方向が3点式シートベルトの肩拘束側である場合には、3点式シートベルトの拘束力を車両が直進する時以上の拘束力にし、旋回方向が3点式シートベルトの肩拘束側の反対側である場合には、3点式シートベルトの拘束力を車両が直進する時以上の拘束力にし、且つ、旋回方向が3点式シートベルトの肩拘束側である場合よりも3点式シートベルトの拘束力を小さくする。
本発明に係る車両用シートベルト制御装置、車両用シートベルト制御方法によれば、車両の旋回時には、車両乗員に対して旋回方向と反対側に旋回荷重が作用するが、右肩拘束シートベルトと左肩拘束シートベルト、いずれのシートベルトが用意された座席に着座した乗員に対しても、不快感を低減することが可能となる。
本発明を適用して構成された実施形態として、図1に示すシートベルト装置10について、図面を参照しながら説明する。シートベルト装置10は、自動車などの車両に搭載されることを前提とするが、搭載対象とする車両の種類や用途などについては任意であり、広く車両一般に搭載可能である。
また、以下の説明では、車両の右側に運転席が配置されたいわゆる右ハンドル車を想定して説明するが、運転席が車両の左側に配置された左ハンドル車についても同様な構成とすることができる。なお、図1は、座席の配置を車両の前方からみた状態で図示しているため、図中左側が運転席である。
図1に示すシートベルト装置10は、車両の各座席に設置されたシートベルト11,12と、各シートベルト11,12の巻き取り動作を行いシートベルトの張力を調整するためのモータ13,14と、モータ13,14の駆動を制御するコントローラ15と、各シートベルトの構造を示す拘束構造情報を記憶するメモリ16と、シートベルト11,12の先端を固定及び離脱するバックル17,18とを備えている。また、モータ13,14には、シートベルト11,12の巻き取り動作を抑止するロック13a,14a(ロック手段)が備えられている。
シートベルト11,12は、車両の各座席に設置され、着座した運転者又は乗員の腰部と肩部とを3点で拘束する3点式シートベルトである。このうち運転席に設置されたシートベルト11は、運転者の腰部と右肩部とを中心に拘束する右肩拘束シートベルトとされ、乗員席に設置されたシートベルト12は、乗員の腰部と左肩部とを中心に拘束する左肩拘束シートベルトとされている。
モータ13,14は、それぞれの回転軸がシートベルト11,12に接続されており、コントローラ15から出力される制御信号に基づいて回転駆動することにより、各シートベルト11,12の巻き取り動作及び巻き取り解除動作を行う。
なお、制御信号の形態は任意とすることができ、例えば、電流値が変動する制御信号によってモータ13,14が制御される構成としてもよいし、電圧値が変動する制御信号によってモータ13,14が制御される構成としてもよい。また、コントローラ15からモータ13,14の駆動電力を直接出力してもよい。
ロック13a,14aは、それぞれがモータ13,14の回転軸に係合するように設けられており、コントローラ15から出力される制御信号に基づいて、モータ13,14の回転軸の巻き取り方向への回転駆動を阻止、または、抑えるように回転軸をロックすることにより、各シートベルト11,12の巻き取り方向への移動を抑止する。
なお、制御信号の形態は任意とすることができ、例えば、電流値が変動する制御信号によってロック13a,14aが制御される構成としてもよいし、電圧値が変動する制御信号によってロック13a,14aが制御される構成としてもよい。また、コントローラ15からロック13a,14aの駆動電力を直接出力してもよい。
更に、モータ13,14がロック13a,14aを兼ねる構成としてもよい。すなわち、コントローラ15からの制御信号に基づいて、モータ13,14の回転軸の巻き取り方向への回転駆動を停止、または、抑えることによって、シートベルトの巻き取り方向の移動を抑止する構成としてもよい。
コントローラ15には、旋回方向検知手段として、車両の舵角を検出する舵角センサ101と、車両の速度を検出する車速センサ102とが接続されている。コントローラ15は、舵角センサ101から出力される舵角信号と、車速センサから出力される車速信号とに基づいて、車両が旋回しているか否か及び旋回方向を判定する。コントローラ15は、車両の旋回時に、メモリ16に記憶された拘束構造情報に基づき、モータ13,14に対して独立して制御信号を出力してシートベルト11,12の巻き取り動作を制御することにより、シートベルトの張力を制御でき、乗員に拘束構造に応じた拘束力を与えることができる。ここで、張力とは、シートベルト11,12の引っ張り荷重のことである。また、拘束力とは、シートベルト11,12が乗員を拘束する力のことである。
メモリ16は、予め拘束構造情報が記憶された不揮発性半導体メモリを備えている。拘束構造情報は、運転席及び乗員席に設けられたシートベルト11,12の各々について、運転者及び乗員の右肩及び左肩のうちのいずれを中心に拘束する構造であるか、すなわち右肩拘束シートベルトであるか或いは左肩拘束シートベルトであるかを示す情報である。
コントローラ15は、舵角信号及び車速信号に基づいて、車両が左方向に旋回されたことを検知すると、モータ13,14に対して制御信号を出力することにより、図2に示すように、左肩拘束シートベルト12のモータ14による巻き取り張力Slh(拘束力)を右肩拘束シートベルト11のモータ13による巻き取り張力Srh(拘束力)よりも大とする。このとき、コントローラ15は、左肩拘束シートベルト12の巻き取り張力Slhを、車両が直進する時以上の拘束力にすることが望ましい。更に、左肩拘束シートベルト12の巻き取り時間Tlhを右肩拘束シートベルト11の巻き取り時間Trhよりも短い時間となるように車両旋回中のシートベルトの巻き取り制御を行う。
また、コントローラ15は、車両が右方向に旋回されたことを検知した場合には、上述とは逆に、モータ13,14に対して制御信号を出力することにより、右肩拘束シートベルト11のモータ13による巻き取り張力Srhを左肩拘束シートベルト12のモータ14による巻き取り張力Slhよりも大とする。このとき、コントローラ15は、右肩拘束シートベルト11の巻き取り張力Srhを、車両が直進する時以上の拘束力にすることが望ましい。更に、コントローラ15は、右肩拘束シートベルト11の巻き取り時間Trhを左肩拘束シートベルト12の巻き取り時間Tlhよりも短い時間となるように車両旋回中のシートベルトの巻き取り制御を行う。
このように、コントローラ15は、モータ13,14を制御して、旋回方向が3点式のシートベルト11,12の肩拘束側の反対側である場合には、旋回方向が3点式のシートベルトの肩拘束側である場合よりも3点式シートベルトの拘束力を小さくする。
つぎに、以上のように構成されたシートベルト装置10による具体的な制御の一例について、図3に示すフローチャートを参照しながら説明する。
このシートベルト装置10は、車両が走行している時に、先ず、コントローラ15により、舵角信号及び車速信号に基づいて、車両が旋回しているか否かを判定することにより、シートベルトの巻き取り動作の制御を開始するか否かを判定する(ステップS1)。この判定の結果、巻き取り動作の制御を開始する場合には、処理をステップS2に進め、巻き取り動作の制御を開始しない場合には、処理を終了する。
なお、シートベルト装置10は、車両の走行中には図3に示す処理、すなわちステップS1からステップS12までの処理を所定の時間間隔で継続的に行うものとする。
ステップS2において、コントローラ15は、舵角信号及び車速信号を検出して、車両が右旋回をしているか否かを判定する。この判定の結果、右旋回をしている場合には処理をステップS4に進め、右旋回をしていない場合には処理をステップS3に進める。
ステップS4において、コントローラ15は、舵角信号及び車速信号に基づいて右肩拘束シートベルト11の目標巻き取り張力(目標張力)Srhを60N(ニュートン)、目標巻き取り張力に到達するまでの目標到達時間Trhを300msecとして設定する。次に、ステップS5において、コントローラ15は、舵角信号及び車速信号に基づいて左肩拘束シートベルト12の目標巻き取り張力Slhを40N、目標巻き取り張力に到達するまでの目標到達時間Tlhを700msecとして設定する。
一方、ステップS3において、コントローラ15は、舵角信号及び車速信号に基づいて、車両が左旋回をしているか否かを判定する。この判定の結果、左旋回をしている場合には処理をステップS6に進め、左旋回をしていない場合には処理をステップS8に進める。
ステップS6において、コントローラ15は、舵角信号及び車速信号に基づいて左肩拘束シートベルト12の目標巻き取り張力Slhを0N、目標巻き取り張力に到達するまでの目標到達時間Tlhを300msecとして設定する。次に、ステップS7において、コントローラ15は、舵角信号及び車速信号に基づいて右肩拘束シートベルト11の目標巻き取り張力Srhを0N、目標巻き取り張力に到達するまでの目標到達時間Trhを700msecとして設定する。
また、ステップS3における判定の結果、車両が左旋回していないと判定された場合、すなわち、車両が右旋回と左旋回とのいずれにも該当しない場合には、何らかのシステム異常が生じているものとして、右肩拘束シートベルト11及び左肩拘束シートベルト12の双方を、予め設定された初期値に基づいて制御する。
この場合、ステップS8において、コントローラ15は、左肩拘束シートベルト12の目標巻き取り張力Slhを50N、目標巻き取り張力に到達するまでの目標到達時間Tlhを500msecとして設定する。次に、ステップS9において、コントローラ15は、右肩拘束シートベルト11の目標巻き取り張力Srhを50N、目標巻き取り張力に到達するまでの目標到達時間Trhを500msecとして設定する。
上述したステップS5、ステップS7、及びステップS9におけるいずれかの処理の後に、ステップS10において、コントローラ15は、モータ13,14に制御信号を出力することにより、先の処理で設定された目標到達時間までに目標巻き取り張力に到達するようにモータ13,14を制御し、各座席に配設されたシートベルト11,12の巻き取り制御を開始する。
次に、ステップS11において、コントローラ15は、舵角信号及び車速信号に基づいて、シートベルトの巻き取り解除を行う条件が成立したか否かを判定する。この判定の結果、巻き取り解除の条件が成立していない場合にはステップS11の判定処理を継続し、巻き取り解除の条件が成立した場合には処理をステップS12に進める。なお、巻き取り解除の条件は、予め設定された所定の条件であり、例えば、車両が旋回を終了して直進走行状態となるか、或いは車両が所定の速度以下となった場合に成立するものとする。
ステップS12において、コントローラ15は、シートベルトの巻き取り動作を解除する制御信号をモータ13,14に出力し、処理を終了する。
以上で説明したように、シートベルト装置10によれば、車両に設置された座席にそれぞれ設けられた3点式シートベルト11,12の各々について、右肩及び左肩のうちのいずれを中心に拘束する構造であるか(右肩拘束シートベルトであるか左肩拘束シートベルトであるか)を示す拘束構造情報をメモリ16に記憶しておき、この拘束構造情報に基づいて、シートベルト11,12の巻き取り動作及び巻き取り解除動作を行うモータ13,14を車両の旋回時に制御することにより、右肩を中心に拘束する構造を有する右肩拘束シートベルト11と、左肩を中心に拘束する構造を有する左肩拘束シートベルト12との巻き取り動作を独立して制御する。
シートベルト装置10によれば、車両の旋回時には、夫々の座席の乗員に対して旋回方向と反対側に旋回荷重が作用するが、右肩拘束シートベルト11と左肩拘束シートベルト12とに応じた巻き取り動作を行うように制御することにより、いずれのシートベルトが用意された座席に着座した乗員に対しても適度な装着感を付与しつつ、不快感を低減することができる。
具体的には、シートベルト装置10によれば、車両の旋回時に、旋回方向が肩の拘束側と反対側であるシートベルト11,12の張力を、旋回方向が肩の拘束側であるシートベルト11,12よりも小さくしているので、よりしっかりした拘束感を必要とする旋回方向が肩の拘束側と反対側であるシートベルトを装着した乗員には、しっかりした装着感を与えつつ、旋回方向が肩の拘束側と反対側であるシートベルト11,12を装着した乗員には、その乗員の首にシートベルト11,12が触れることによって生じる不快感を低減することができる。
更に、シートベルト装置10によれば、旋回方向が肩の拘束側の反対側であるシートベルト11,12の張力も直線時のシートベルトの張力よりも大きくしているので、直線時よりもしっかりとした拘束感を与えることができる。
更に、コントローラ15は、舵角信号及び車速信号に基づいてシートベルト11,12の目標巻き取り張力を演算してシートベルト11,12を制御するので、舵角や車速に合わせた巻取り張力で巻き取ることができる。
更に、コントローラ15は、舵角信号及び車速信号に基づいてシートベルト11,12の巻取り時間を演算して、旋回方向が肩の拘束側の反対側であるシートベルト11,12のモータ13,14の作動時間を、旋回方向が肩の拘束側であるシートベルト11,12よりも長くしているので、旋回方向が肩の拘束側と反対側であるシートベルト11,12を装着した乗員には、その乗員の首にシートベルト11,12が触れることによって生じる不快感をより低減することができる。
なお、コントローラ15は、巻取り終わりが同時になるように演算して、もっともカーブの深いところで最適な拘束力が得られるようにしてもよい。
なお、本実施形態の説明においては、巻き取り張力と巻き取り時間との双方を可変制御する場合の例について説明したが、巻き取り張力及び巻き取り時間のうちのいずれか一方のみを上述と同様に制御するとしてもよい。
すなわち、コントローラ15は、シートベルト11,12の巻取り張力を一定として、舵角信号及び車速信号に基づいてシートベルトのシートベルト11,12の巻取り時間を演算して、旋回方向が肩の拘束側の反対側であるシートベルト11,12のモータ13,14の作動時間を、旋回方向が肩の拘束側であるシートベルト13,14よりも短くしてもよい。この場合、巻取り張力の演算と制御が不要になる。
また、コントローラ15は、シートベルト11,12の巻取り時間を一定として、舵角信号及び車速信号に基づいてシートベルト13,14の巻取り張力を演算してもよい。この場合、巻取り時間の演算と制御が不要になる。
更に、図1には、メモリ16がコントローラ15から独立して設けられた場合の例を図示している。これにより、肩を拘束する側が異なるシートベルト11,12が設けられた車両においてもコントローラ15を1つ設けることで制御を行うことができる。なお、拘束構造情報をコントローラ15内に用意された各種メモリに記憶させる構成としてもよい。
また、シートベルト装置10は、肩を拘束する側が同じシートベルト11,12には1つのコントローラ15を設ける構成としてもよい。この場合、同一のコントローラ15が接続されたシートベルト11,12は肩の拘束情報が同じであるので拘束情報を記憶するメモリ16を設ける必要が無い。
更に、シートベルト装置10は、旋回方向を検知するために、舵角センサと、車速センサとを用いている。このため、シートベルト装置10によれば、正確な舵角及び車速に基づいたシートベルトの張力の制御をすることができる。
更に、シートベルト装置10は、シートベルトの張力を調整するために、シートベルト11,12の巻き取り及び巻取り解除を行うモータ13,14を用いている。このため、シートベルト装置10によれば、プリテンショナー等に用いられる既知のモータを利用してシートベルト11,12の張力の制御ができるので、シートベルト11,12の制御のためのコストを削減することができる。
更に、シートベルト装置10は、シートベルト11,12の張力を調整するために、シートベルト11,12の巻き取り方向への移動を抑止するロック13a,14aを用いている。このため、シートベルト装置10によれば、シートベルト11,12を緩めたい場合などにロック13a,14aを制御するだけで、最適なシートベルトの拘束感を得ることができる。
本発明の実施形態として示すシートベルト装置を示す概略図である。 車両の左旋回時における右肩拘束シートベルト及び左肩拘束シートベルトの制御例を示す模式図である。 シートベルト装置による制御処理の一例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 右肩拘束シートベルト
12 左肩拘束シートベルト
13,14 モータ
13a,14a ロック
15 コントローラ
16 メモリ
17,18 バックル
101 舵角センサ
102 車速センサ

Claims (9)

  1. 車両に設置されて左右の一方の肩及び左右腰部を拘束する3点式シートベルトの張力を制御する車両用シートベルト制御装置は、
    前記シートベルトの張力を調整する張力調整手段と、
    前記車両が旋回する際に当該旋回方向を検知する旋回方向検知手段と、
    前記張力調整手段を制御する制御手段とを有し、
    該制御手段は、
    前記張力調整手段を制御して、前記旋回方向が前記3点式シートベルトの肩拘束側である場合には、前記3点式シートベルトの拘束力を前記車両が直進する時以上の拘束力にし、
    前記張力調整手段を制御して、前記旋回方向が前記3点式シートベルトの肩拘束側の反対側である場合には、前記3点式シートベルトの拘束力を前記車両が直進する時以上の拘束力にし、且つ、前記旋回方向が前記3点式シートベルトの肩拘束側である場合よりも前記3点式シートベルトの拘束力を小さくすること
    を特徴とする車両用シートベルト制御装置。
  2. 請求項に記載の車両用シートベルト制御装置において、
    前記制御手段は、
    前記車両の旋回時に、前記シートベルトの目標張力を演算し、演算した目標張力となるように前記張力調整手段を制御すること
    を特徴とする車両用シートベルト制御装置。
  3. 請求項1又は請求項に記載の車両用シートベルト制御装置において、
    前記制御手段は、
    前記旋回方向が前記3点式シートベルトの肩拘束側の反対側である場合には、前記旋回方向が前記3点式シートベルトの肩拘束側である場合よりも前記張力調整手段の作動時間を長くすること
    を特徴とする車両用シートベルト制御装置。
  4. 請求項1乃至請求項の何れか一項に記載の車両用シートベルト制御装置において、
    前記3点式シートベルトが、車両乗員の右肩及び左肩のうちのいずれの肩を拘束する構造であるかを示す拘束構造情報を記憶する記憶手段を有し、
    前記制御手段は、
    前記車両の旋回時に、前記拘束構造情報に基づいて前記張力調整手段を制御すること
    を特徴とする車両用シートベルト制御装置。
  5. 請求項1乃至請求項の何れか一項に記載の車両用シートベルト制御装置において、
    前記旋回方向検知手段は、前記車両の旋回時に、前記車両の舵角を検出する舵角センサと、車速センサとを備えること
    を特徴とする車両用シートベルト制御装置。
  6. 請求項1乃至請求項の何れか一項に記載の車両用シートベルト制御装置において、
    前記張力調整手段は、前記3点式シートベルトの巻き取り動作及び巻き取り解除動作を行う巻取手段を有することを特徴とする車両用シートベルト制御装置。
  7. 請求項1乃至請求項の何れか一項に記載の車両用シートベルト制御装置において、
    前記張力調整手段は、前記3点式シートベルトの巻き取り方向への移動を抑止するロック手段を有すること
    を特徴とする車両用シートベルト制御装置。
  8. 車両に設置されて乗員の肩及び左右腰部を拘束する3点式シートベルトの張力を制御する車両用シートベルト制御装置は、
    前記シートベルトの張力を調整するモータと、
    該モータを制御するコントローラと、
    前記車両の旋回時に、当該旋回方向を検知するセンサとを有し、
    前記コントローラは、
    前記モータを制御して、前記旋回方向が前記3点式シートベルトの肩拘束側である場合には、前記3点式シートベルトの拘束力を前記車両が直進する時以上の拘束力にし、
    前記モータを制御して、前記旋回方向が前記3点式シートベルトの肩拘束側の反対側である場合には、前記3点式シートベルトの拘束力を前記車両が直進する時以上の拘束力にし、且つ、前記旋回方向が前記3点式シートベルトの肩拘束側である場合よりも前記3点式シートベルトの拘束力を小さくすること
    を特徴とする車両用シートベルト制御装置。
  9. 車両に設置されて乗員の肩及び左右腰部を拘束する3点式シートベルトの張力を張力調整手段によって制御する車両用シートベルト制御方法において、
    前記3点式シートベルトの肩拘束側に旋回するときには、前記張力調整手段によって前記3点式シートベルトの拘束力を前記車両が直進する時以上の拘束力にし、
    前記3点式シートベルトの肩拘束側の反対側に旋回するときには、前記張力調整手段によって前記3点式シートベルトの拘束力を前記車両が直進する時以上の拘束力にし、且つ、肩拘束側に旋回するときよりも前記3点式シートベルトの拘束力を小さくすること
    を特徴とする車両用シートベルト制御方法。
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