JP5215549B2 - シートベルト巻き取り装置 - Google Patents

Description

本発明は、モータによりシートベルトを巻き取る機能を有するシートベルト巻き取り装置に関する。

自動車等の車両に装備されているシートベルト装置は、車両衝突時等の緊急時に、シートベルトで乗員を拘束することにより乗員がシートから飛び出すのを防止する。シートベルト装置においては、シートベルトを巻き取るシートベルト巻き取り装置を備えている。このシートベルト巻き取り装置では、シートベルトは非装着時にはスプールに巻き取られているが、装着時には引き出されて乗員に装着される。そして、車両衝突時等にシートベルト巻き取り装置のロック手段が作動してスプールのベルト引出方向の回転を阻止することにより、シートベルトの引出しが阻止される。これにより、緊急時にシートベルトは乗員を拘束する。

シートベルト巻き取り装置においては、余分に引き出されたシートベルトを、人間の体にフィットするまで確実に巻き取ることが必要である。人間が装着しない場合においては、引き出されたシートベルトを確実に収納部に収納するまで巻き取ることが望ましい。また、正常に装着した状態で乗員の胸部等に不必要な圧追感を与えないようにすることが望ましい。

しかしながら、単一のリターンスプリングの付勢力を利用したシートベルト巻き取り装置においては、装着時における乗員の胸部への圧迫感を小さくするために付勢カの弱いスプリングを使用すると、ベルト巻き取り時（収容時）の巻込み力が弱くなり、操作性、格納性が低下する。反対に、巻き取り時に充分な巻き取り力を発揮するために付勢力の強いスプリングを使用すると、正常装着時における乗員の胸部への圧追感が大きくなってしまうという問題があった。

このような問題点を解決する方法として、リターンスプリングによる巻き取り力に加え、モータによりシートベルトを巻き取るシートベルト巻き取り装置の技術が、例えば、特許文献１又は特許文献２に記載されている。

特許文献３には、シートベルト巻き取り時に、シートベルトが何かに引っかかった場合にも、シートベルトの全量巻き取りが可能なシートベルトの巻き取り方法の技術が記載されている。特許文献３の技術は、シートベルトのバックルとタングの係合が外れて、モータが巻き取りを開始してから最初に停止するまでの時間が第１の所定値以上であれば、巻き取りを停止した状態を維持し、モータが巻き取りを開始してから最初に停止するまでの時間が第１の所定値未満であるときには、モータが巻き取り動作を行った総時間が第２の所定値以上となるまで、巻き取り動作が停止する毎に巻き取り動作を再開する。
特開平３−５５２号公報 特開２００１−２２５７２０号公報 特開２００６−８８８６８号公報

特許文献３のように、巻き取り開始からの時間によって、段階的に巻き取り速度を変化させて、シートベルトの収納を行う方法では、巻き取り開始からの時間で巻き取り速度を制御しているので、乗員の体格の違いによって、シートベルトの引出量が異なる場合に対応できない。例えば、標準的に設定された巻き取り時間に対して、体格が小さく引出量が小さい場合は、巻き取り完了が近いにもかかわらず巻き取り速度が速いため、シートベルトタングがピラー等に強く当たる可能性がある。体格が大きく引出量が大きい場合は、途中で巻き取り速度が遅くなるので、巻き取り時間が長くかかることになる。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、乗員の体格の差に拘わらず、シートベルトを素早く格納するとともに、シートベルト固定具がピラー等に強く当たるのを防止するシートベルト巻き取り装置を提供することである。

上記目的を達成するため、本発明の第１の観点に係るシートベルト巻き取り装置は、乗員の体格を表す指標を検出する体格指標検出手段と、前記体格指標検出手段で検出した指標に基づいて、前記乗員が装着するシートベルトを、前記シートベルトのバックルとタングの係合が解除された場合に巻き取るための第１の制御量と、前記シートベルトを前記バックルとタングの係合が解除された場合に巻き取るときに前記第１の制御量を超えた後に到る第２の制御量と、を設定する制御量設定手段と、前記シートベルトを巻き取る速度が、速い速度と遅い速度の少なくとも２段階の巻き取り速度を有する駆動手段と、前記シートベルトのバックルとタングの係合が解除された場合に、前記駆動手段が前記シートベルトの巻き取りを開始してから、前記第１の制御量になるまで、前記駆動手段の巻き取り速度を前記速い速度に設定し、前記第１の制御量を超えたときに、前記駆動手段の巻き取り速度を前記遅い速度に設定し、前記第２の制御量を超えたのち前記シートベルトの巻き取り動作を停止する巻き取り速度調節手段と、を備えることを特徴とする。

好ましくは、前記体格指標検出手段は、前記シートベルトの引出量を検出する引出量検出手段であり、前記制御量設定手段は、前記シートベルトのバックルとタングの係合が解除された場合に巻き取るための第１のシートベルト引出量と、前記シートベルトを前記バックルとタングの係合が解除された場合に巻き取るときに、前記第１のシートベルト引出量を超えた後に到る第２のシートベルト引出量と、を設定し、前記巻き取り速度調節手段は、前記シートベルトのバックルとタングの係合が解除された場合に、前記シートベルトの巻き取りを開始してから、前記シートベルトの引出量が前記第１のシートベルト引出量以下になるまで、前記駆動手段の巻き取り速度を前記速い速度に設定し、前記引出量が前記第１のシートベルト引出量以下になったときに、前記駆動手段の巻き取り速度を前記遅い速度に設定し、前記引出量が前記第２のシートベルト引出量以下になったときに、前記シートベルトの巻き取り動作を停止する、ことを特徴とする。

さらに、前記引出量検知手段は、前記シートベルトの引出量を、前記第１のシートベルト引出量と前記第２のシートベルト引出量の少なくとも２段階で検知することを特徴とする。

前記引出量検知手段は、前記シートベルトの引出量を、引出量に比例して連続的に検知してもよい。

好ましくは、前記駆動手段は、連続的に可変の巻き取り速度を有し、前記巻き取り速度調節手段は、前記シートベルトの引出量が前記所定の第１の長さ以下になった場合に、シートベルト引出量に比例して連続的に巻き取り速度を遅くすることを特徴とする。

なお、前記体格指標検出手段は、乗員の重量もしくはシート位置、または乗員の重量およびシート位置を検出し、前記制御量設定手段は、前記乗員の重量もしくはシート位置、または前記乗員の重量およびシート位置から算出されるシートベルト引出量に基づいて、前記シートベルトのバックルとタングの係合が解除された場合に巻き取るための第１の巻き取り時間と、前記シートベルトを前記バックルとタングの係合が解除された場合に巻き取るときに前記第１の巻き取り時間を超えた後に到る第２の巻き取り時間と、を設定し、前記巻き取り速度調節手段は、前記シートベルトのバックルとタングの係合が解除された場合に、前記駆動手段が前記シートベルトの巻き取りを開始してから、前記第１の巻き取り時間になるまで、前記駆動手段の巻き取り速度を前記速い速度に設定し、前記第１の巻き取り時間を超えたときに、前記駆動手段の巻き取り速度を前記遅い速度に設定し、前記第２の巻き取り時間を超えたのち前記シートベルトの巻き取り動作を停止する構成としてもよい。

本発明のシートベルト巻き取り装置によれば、乗員の体格の差に拘わらず、シートベルトを素早く格納するとともに、シートベルト固定具がピラー等に強く当たるのを防止することができる。

以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付し、その説明は繰り返さない。

図１は、本発明の実施の形態に係るシートベルト装置１９の構成を示す模式図である。図１に示すように、シートベルト装置１９は、シートベルト巻き取り装置１、シートベルト３、ベルトアンカー３ａ、ガイドアンカー１６、タング１７及びバックル１８から構成される。以下、シートベルト巻き取り装置１を、リトラクタ１と称することがある。

シートベルト３は、ベルトアンカー３ａが先端に形成され、ベルトアンカー３ａが車体の床あるいは車両シート１５に固定される。ガイドアンカー１６は、リトラクタ１から引き出されたシートベルト３を乗員の一方の肩の上ヘガイドする。シートベルト３は、装着していないときには、リトラクタ１に巻き取られ、ベルトアンカー３ａからガイドアンカー１６までと、ガイドアンカー１６からリトラクタ１までの長さだけ、リトラクタ１から引き出されている。

タング１７は、ガイドアンカー１６からガイドされてきたシートベルト３に摺動自在に支持される。バックル１８は、車両シート１５を挟んでベルトアンカー３ａと反対側の車体の床あるいは車両シート１５に固定される。バックル１８にはタング１７が係脱可能に挿入係合される。乗員がシートベルト３を装着したときは、シートベルト３は、ベルトアンカー３ａ、ガイドアンカー１６及びバックル１８の３点で支持される。

車両シート１５は、シートセンサ２１と、シート位置センサ２２を備えていてもよい。シートセンサ２１は車両シート１５にかかる重量を計測する。シート位置センサ２２は、乗員の体格に合わせて運転姿勢を調節したときの車両シート１５の位置を計測する。シート位置としては、前後のスライド位置だけでなく、車両シート１５の上下高さ、背もたれの角度及びヘッドレストの高さなどを検出できるようにしてもよい。

図２は、本発明にかかるシートベルト巻き取り装置１の一例を模式的に示す図である。シートベルト巻き取り装置１は、コ宇状のフレーム２、シートベルト３、スプール４、スプリング５、電動モータ６、伝達機構７、回転センサ８及びコントローラ９から構成される。

スプール４は、フレーム２に回転自在に支持されてシートベルト３を巻き取る。スプリング５は、フレーム２に支持されてスプール４を常時巻取り方向に付勢する。電動モータ６はフレーム２に支持され、伝達機構７を介してスプール４を回転するための駆動手段である。伝達機構７は、フレーム２に支持されて電動モータ６の動力を変速してスプール４に伝達する。回転センサ８は、フレーム２に支持されてスプール４の回転量を検出する。スプール４の回転量によって、シートベルト３の引出量がわかる。コントローラ９は、回転センサ８から入力される回転量検出信号に基づいて電動モータ６を制御する。

（実施の形態１）
図３は、実施の形態１に係るコントローラ９の構成を示すブロック図である。コントローラ９に回転センサ８が接続されている。コントローラ９は、制御部２０と、モータ駆動部２３、及び電流計２４から構成される。制御部２０はＣＰＵ（Central Processing Unit）と記憶部等から構成され、記憶部に記憶されているプログラムに従って、後述するシートベルト３の巻き取り処理を実行する。

モータ駆動部２３は、制御部２０の指令から電動モータ６を駆動する電圧などを発生し、電動モータ６を駆動する。例えば、制御部２０は電動モータ６の回転速度を信号のパルス幅で制御し、モータ駆動部２３は、制御部２０から指令された信号のパルス幅をモータ駆動電圧に変換する。

電流計２４は、電動モータ６に流れる電流の値を検出し、制御部２０に入力する。制御部２０は、電動モータ６に流れる電流の値を用いてフィードバック制御することができる。また、シートベルト３の巻き取りが障害物によって停止した場合、電動モータ６の電流が大きくなるので、制御部２０はシートベルト３が停止したことを判定できる。

図４は、回転センサ８の構成の一例を示す模式図である。図４の回転センサ８は、減速機構２７と、カム２６と、スイッチ２５Ａ、２５Ｂから構成される。減速機構２７は、スプール４の回転を減速して、減速機構２７の先に取り付けられたカム２６に伝達する。スイッチ２５Ａ、２５Ｂは、カム２６の回転に従ってオン・オフする。理解を容易にするために、減速機構２７のギアは一点鎖線で表されている。減速機構２７は、シートベルト３を収納した状態から最大に引き出した状態までのスプール４の回転が、カム２６の１回転以下になるように減速する。

図４は、シートベルト３が収納された状態を示す。シートベルト３が引き出されるときに、スプール４は図４で時計回りに回転し、そのときカム２６も時計回りに回転すると、まず、スイッチ２５Ｂがオンになり、次にスイッチ２５Ａがオンになる。スイッチ２５Ｂがオンになる位置と、スイッチ２５Ａがオンになる位置の２段階で、引出量を検出できる。さらにシートベルト３が引き出された場合に、スイッチ２５Ｂがオフになるように構成してもよい。スイッチ２５Ａとスイッチ２５Ｂの状態の組み合わせによって、シートベルト３の引出量がどの範囲にあるかを判断できる。

引出量を検出するスイッチとして、光の透過又は反射によってオン・オフする光センサを用いてもよい。また、スイッチをさらに増やして、引出量の検知を多段階にすることができる。概して、体格の大きい乗員の場合はシートベルト３の引出量が長く、体格の小さい乗員の場合は引出量が短い。その意味で、シートベルト引出量の段階が乗員の体格を表す指標になっている。

図５は、シートベルト３の巻き取り動作における、回転センサ８の状態と巻き取り速度（電動モータ６の回転速度）を示すグラフである。横軸はシートベルト３の引出量であり、図５のグラフは右が収納位置Ｔを表し、左にいくほど引出量が長い。各スイッチのグラフは上がオン（１）、下がオフ（０）の状態を表す。巻き取り速度のグラフの左の立ち上がり点が、巻き取りを開始したときのシートベルト３の引出量、すなわち装着していたときのシートベルト引出量を示す。

図５では、スイッチ２５Ａとスイッチ２５Ｂがオンの状態から巻き取りを開始している。さらにシートベルト３が引き出されて、スイッチ２５Ａ＝オン、スイッチ２５Ｂ＝オフの状態から開始する場合もある。また、スイッチを３個以上設置して多段階にしていてもよい。スイッチ２５Ａがオンの状態が高速巻き取り領域である。スイッチ２５Ａがオフでスイッチ２５Ｂがオンの状態は、減速領域である。スイッチ２５Ａ及びスイッチ２５Ｂがオフの領域は、収納位置Ｔに近い低速領域である。

図５の場合、巻き取り開始点Ｓはスイッチ２５Ａがオンで、シートベルト引出量が減速領域より長く高速巻き取り領域にあるので、高速で巻き取り動作を開始する。例えば、制御部２０はモータ駆動部２３へデューティ比の大きい（パルス幅の大きい）パルスを出力し、電動モータ６の駆動電圧を高くして高速で駆動する。

巻き取り動作を行って、スイッチ２５Ａがオフになったところで、巻き取り動作を遅くする。例えば、制御部２０はモータ駆動部２３へ出力するパルスのデューティ比を中程度にして、電動モータ６を減速する。さらに、スイッチ２５Ｂがオフになったところで、巻き取り動作を微速度に減速する。例えば、制御部２０はモータ駆動部２３へ出力するパルスのデューティ比を小さくして、電動モータ６を微速度で駆動する。

スイッチ２５Ｂがオフになったのち、シートベルト３がスプール４に巻き取られて、電動モータ６の回転が止まると、電動モータ６に流れる電流が大きくなるので、電動モータ６の駆動を停止する。例えば、制御部２０は、モータ駆動部２３へのパルス出力を停止する。

スイッチ２５Ａがオンになる点からシートベルト３の装着位置（巻き取り開始点Ｓ）までは、乗員の体格によって差があるが、例えば、５０〜８０ｃｍ程度である。スイッチ２５Ｂがオンになる点からスイッチ２５Ａがオンになる点まで（減速領域）のシートベルト引出量は、高速で動作していた電動モータ６が充分減速できる長さに設定する。例えば、減速領域を３０〜５０ｃｍの範囲で設定する。

シートベルト３の引出量とスイッチの設定は、シートベルト装置１９が装備される車両によって異なる。特に、ガイドアンカー１６の位置（高さ）を調節できる車両では、シートベルト収納位置Ｔがガイドアンカー１６の位置によって変わるので、その変動を含めてスイッチ２５Ｂのシートベルト引出量を設定する。すなわち、ガイドアンカー１６が調節範囲のどこにあっても、図５でシートベルト収納位置Ｔがスイッチ２５Ｂの動作点の右になるように、スイッチ２５Ｂの位置を設定する。収納位置Ｔからスイッチ２５Ｂがオンになる点までのシートベルト引出量を、例えば、３〜１５ｃｍ程度に設定する。

実施の形態１では、引出量検出手段としての回転センサ８が、乗員の体格を表す指標を検出する体格指標検出手段であり、同時に、巻き取り動作のための制御量（この場合は、シートベルト引出量）を設定する制御量設定手段でもある。

次に、シートベルト巻き取り装置１の動作について説明する。図６は、シートベルト巻き取り装置１の動作の一例を示すフローチャートである。シートベルト３のバックル１８とタング１７の係合が解除されて、巻き取り動作が開始されると、まず、高速（巻き取り速度＝大）で巻き取りを開始する（ステップＡ１）。

制御部２０は電動モータ６の電流と回転センサ８のスイッチを監視し、モータ電流が増大して停止したと判断される場合は（ステップＡ２；Ｙｅｓ）、電動モータ６を一定時間停止したのち巻き取りを再開する（ステップＡ３）。

電動モータ６が停止せずに（ステップＡ２；Ｎｏ）、スイッチ２５Ａがオフになるまで、すなわちシートベルト３の引出量が、スイッチ２５Ａのオンになる長さ（第１の長さ）より長い間（ステップＡ４；Ｙｅｓ）、高速で巻き取り動作を継続する。

シートベルト３の引出量が第１の長さ以下になったときに（ステップＡ４；Ｎｏ）、巻き取り速度を減速（巻き取り速度＝中）にする（ステップＡ５）。高速巻き取り動作と同じく、制御部２０は電動モータ６の電流と回転センサ８のスイッチを監視し、モータ電流が増大して停止したと判断される場合は（ステップＡ６；Ｙｅｓ）、一定時間電動モータ６を停止したのち巻き取りを再開する（ステップＡ７）。

電動モータ６が停止せずに（ステップＡ６；Ｎｏ）、スイッチ２５Ｂがオフになるまで、すなわちシートベルト３の引出量が、スイッチ２５Ｂのオンになる長さ（第２の長さ）より長い間（ステップＡ８；Ｙｅｓ）、巻き取り速度＝中で巻き取り動作を継続する。

シートベルト３の引出量が第２の長さ以下になったときに（ステップＡ８；Ｎｏ）、巻き取り動作の停止処理を行う（ステップＡ９）。すなわち、電動モータ６を微速度で駆動して電動モータ６の電流を監視し、モータ電流が増大したところで巻き取り動作を停止する。なお、減速領域で巻き取り動作を開始した場合は、ステップＡ２、Ａ４を経由して直ちにステップＡ５の減速動作に移行する。

上述のとおり、シートベルト巻き取り装置１は、減速領域に到るまでは高速で巻き取り、一定の範囲（減速領域）で減速し、低速の状態で停止動作に到る。その結果、シートベルト３を装着する乗員の体格によらず、シートベルト３を素早く格納するとともに、シートベルト固定具がピラー等に強く当たるのを防止することができる。

（実施の形態２）
図７は、実施の形態２に係るシートベルト巻き取り装置１の一例を模式的に示す図である。実施の形態２では、回転センサ８以外のリトラクタ１の構成は、実施の形態１と同じである。

実施の形態２における回転センサ８は、回転円板１０、ホール素子１２及びカバー１３から構成されている。回転円板１０は、スプール４と一体回転可能に支持される。磁気検出手段であるホール素子１２は、フレーム２にブラケット１１により支持される。カバー１３は、回転円板１０およびホール素子１２を覆っている。ホール素子１２はコントローラ９に電気的に接続されている。なお、ホール素子１２はカバー１３に支持することもできる。

図８は、図７の回転センサ８の構造の一例を示す。図８（ａ）および（ｂ）に示すように、回転円板１０の表面の一面側には、多数の磁石１４が回転円板１０の外周縁部に沿って回転円板１０と同心の円環状に配設されている。これらの磁石１４は、Ｎ極磁石１４ＮとＳ極磁石１４Ｓとから構成され、いずれの磁石１４Ｎ、１４Ｓも円周方向に所定角度の周方向幅で形成されている。そして、各磁石１４Ｎ、１４Ｓがそれぞれ交互に隙間なく配置されている。したがって、各磁石１４Ｎ、１４Ｓはそれぞれ周方向幅と同じ所定間隔をおいて配設されている。その場合、磁石１４は、Ｎ極およびＳ極を周方向に交互にかつ隙間なく着磁したプラスチック磁石（フェライト磁石や希土類磁石の粉末をプラスチックに混ぜて成形した磁石）を回転円板１０に貼付することにより構成されている。なお、回転円板１０と磁石１４とは一体成形で形成することもできる。

また、図８（ｃ）および（ｄ）に示すように、ホール素子１２は第１ホール素子１２ａと第２ホール素子１２ｂの２個、それぞれ所定位置に来た対応する磁石１４に対向するように円環状の磁石１４の円周方向に沿って所定間隔を置いてブラケット１１に取り付けられている。その場合、２個の第１および第２ホール素子１２ａ、１２ｂの円周方向の間隔は、隣接する２つの磁石１４Ｎ、１４Ｓの円周方向の間隔（２つの磁石１４の周方向中心間の距離）の［奇数＋（１／２）］倍（図示例では、３．５倍であるが、これに限定されない）に設定されている。

なお、第１および第２ホール素子１２ａ、１２ｂの円周方向の間隔は、２つの磁石１４Ｎ、１４Ｓの円周方向の間隔の［偶数＋（１／２）］倍に設定することもできる。つまり、第１および第２ホール素子１２ａ、１２ｂの円周方向の間隔は、２つの磁石１４Ｎ、１４Ｓの円周方向の間隔の［自然数＋（１／２）］倍に設定することもできる。以下の説明では、図８（ｃ）に示すように第１および第２ホール素子１２ａ、１２ｂの円周方向の間隔が、２つの磁石１４Ｎ、１４Ｓの円周方向の間隔の［奇数＋（１／２）］倍に設定するものとして説明する。
また、第１および第２ホール素子１２ａ、１２ｂと回転円板１０上の磁石１４との間には所定のギャップＧが形成されて配置されている。

実施の形態１と同様に（図３参照）、回転センサ８の第１および第２ホール素子１２ａ、１２ｂはいずれもコントローラ９に電気的に接続されている。このように構成されたこの例の回転センサ８においては、スプール４がベルト引出し方向αに回転すると、第１ホール素子１２ａがＮ極磁石１４ＮおよびＳ極磁石１４Ｓのいずれか一方の磁石１４を検出するので、第１ホール素子１２ａがオンになって所定値以上の大きさの電流による検出信号をコントローラ９に出力する。その後、スプール４がベルト引出し方向αに更に４°回転すると、第２ホール素子１２ｂがＮ極磁石１４ＮおよびＳ極磁石１４Ｓのいずれか一方の磁石１４を検出し、同様にして第２ホール素子１２ｂがオンになって電流による検出信号をコントローラ９に出力する。

スプール４がベルト引出し方向αに更に回転すると、第１ホール素子１２ａはこの一方の磁石１４を検出しなくなりオフとなった後、続いてＮ極磁石１４ＮおよびＳ極磁石１４Ｓのいずれか他方の磁石１４を検出するので、第１ホール素子１２ａがオンになって前述と逆極性の所定値以上の大きさの電流による検出信号をコントローラ９に出力する。すなわち、第１ホール素子１２ａからの検出信号の電流の極性が切り替わる。その後、スプール４がベルト引出し方向αに更に４°回転すると、第２ホール素子１２ｂがＮ極磁石１４ＮおよびＳ極磁石１４Ｓのいずれか他方の磁石１４を検出し、同様にして第２ホール素子１２ｂがオンになって前述と逆極性の電流による検出信号をコントローラ９に出力する。すなわち、第２ホール素子１２ａからの検出信号の電流の極性が切り替わる。

そして、コントローラ９は、第１および第２ホール素子１２ａ、１２ｂからの検出信号の電流の極性の切り替え回数をカウントすることで、スプール４の回転量を検出する。また、スプール４がベルト引出し方向αに回転するときは、第１ホール素子１２ａからの検出信号の位相が第２ホール素子１２ｂからの検出信号の位相より４°先に進んでいる。したがって、コントローラ９は、第１ホール素子１２ａの磁石１４の検出がＮ極磁石１４ＮおよびＳ極磁石１４Ｓのいずれか一方から他方へ切り替わるときに、第２ホール素子１２ｂがＮ極磁石１４ＮおよびＳ極磁石１４Ｓのいずれか一方を検出していると判断したときは、スプール４の回転方向がベルト引出し方向αであると判断する。

また、スプール４がベルト巻取り方向βに回転するときは、第２ホール素子１２ｂからの検出信号の位相が第１ホール素子１２ａからの検出信号の位相より４°先に進んでいる。したがって、コントローラ９は、第１ホール素子１２ａの磁石１４の検出がＮ極磁石１４ＮおよびＳ極磁石１４Ｓのいずれか一方から他方へ切り替わるときに、第２ホール素子１２ｂがＮ極磁石１４ＮおよびＳ極磁石１４Ｓのいずれか他方を検出していると判断したときは、スプール４の回転方向がベルト巻取り方向βであると判断する。

なお、この例では、各磁石１４Ｎ、１４Ｓの周方向幅が４°であるとしているが、２つの第１および第２ホール素子１２ａ、１２ｂによるスプール４の回転方向の検出は、各磁石１４Ｎ、１４Ｓの周方向幅を前述の４°の半分の２°程度まで小さく設定し、この２°の角度を第１および第２ホール素子１２ａ、１２ｂで検出して、それらの検出値の差から演算して求めることもできる。

コントローラ９は、シートベルト収納位置Ｔからホール素子１２の出力パルスをカウントすることによって、シートベルト３の引出量を知ることができる。シートベルト３の長さに対して磁石１４の間隔を充分小さくすることによって、シートベルト引出量の検出を連続的とみなすことができる。

回転センサ８として、図４の減速機構２７に付けたカム２６の代わりにロータリエンコーダを用いて、シートベルト３の引出量を連続的に検出してもよい。なお、例えば図４の回転センサ８のスイッチ２５Ｂのように、スプール４の絶対的な回転位置を検出するデバイスをホール素子１２による検出と組み合わせて用いることによって、原点となる位置を認識するようにしてもよい。

図９は、実施の形態２に係るシートベルト３の巻き取り動作における、シートベルト引出量と巻き取り速度（電動モータ６の回転速度）を示すグラフである。横軸はシートベルト３の引出量であり、図９のグラフは右が収納状態を表し、左にいくほど引出量が長い。図９の上のグラフは、収納位置Ｔからの回転センサ８のパルス数を表す。巻き取り速度のグラフの左の立ち上がり点が、巻き取りを開始したときのシートベルト３の引出量、すなわち装着していたときのシートベルト引出量を示す。

実施の形態２では、回転センサ８の所定のパルス数の引出量で、巻き取り速度を制御する。例えば図９では、点Ｕのパルス数を第１の長さ、点Ｖのパルス数を第２の長さと設定する。点Ｕより長い引出量の領域を高速巻き取り領域とする。点Ｕから点Ｖまでの領域を減速領域とする。点Ｖより短い長さの領域を低速領域とする。

高速領域での動作は、実施の形態１（図５参照）と同様である。図９の場合、巻き取り開始点Ｓは高速巻き取り領域にあるので、高速で巻き取り動作を開始する。例えば、制御部２０はモータ駆動部２３へデューティ比の大きい（パルス幅の大きい）パルスを出力し、電動モータ６の駆動電圧を高くして高速で駆動する。

巻き取り動作を行って、シートベルト引出量が点Ｕになったところで、巻き取り速度を引出量に比例して減速させる。例えば、制御部２０はモータ駆動部２３へ出力するパルスのデューティ比を引出量に比例して小さくして、電動モータ６を減速する。減速する比例係数は、点Ｖで所定の巻き取り速度になるように設定する。シートベルト引出量が点Ｖになったところで、巻き取り動作を微速度に保持する。例えば、制御部２０はモータ駆動部２３へ出力するパルスのデューティ比を小さくして、電動モータ６を微速度で駆動する。

回転センサ８のパルス数のカウントが点Ｖになったのち、シートベルト３がスプール４に巻き取られて、電動モータ６の回転が止まると、電動モータ６に流れる電流が大きくなるので、電動モータ６の駆動を停止する。例えば、制御部２０は、モータ駆動部２３へのパルス出力を停止する。

点Ｕと点Ｖのシートベルト引出量はそれぞれ、実施の形態１のスイッチ２５Ａとスイッチ２５Ｂの動作点の引出量と同様に設定する。シートベルト装置１９を車両に取り付けて、シートベルト３を完全に収納した状態を原点として、スプール４が停止したところのパルス数のカウントを不揮発性メモリに記憶しておくことによって、シートベルト引出量を認識することができる。また、例えば図４の回転センサ８のスイッチ２５Ｂと組み合わせて、原点となる位置を認識するようにしてもよい。

次に、リトラクタ１の動作について説明する。図１０は、実施の形態２に係るリトラクタ１の動作の一例を示すフローチャートである。コントローラ９は回転センサ８のパルス数を常時カウントしていて、現在のシートベルト引出量を認識している。シートベルト３のバックル１８とタング１７の係合が解除されて、巻き取り動作が開始されると、まず、高速（巻き取り速度＝大）で巻き取りを開始する（ステップＢ１）。

制御部２０は電動モータ６の電流と回転センサ８のスイッチを監視し、モータ電流が増大して停止したと判断される場合は（ステップＢ２；Ｙｅｓ）、一定時間電動モータ６を停止したのち巻き取りを再開する（ステップＢ３）。電動モータ６が停止せずに（ステップＢ２；Ｎｏ）、シートベルト３の引出量が、第１の長さより長い間（ステップＢ４；Ｙｅｓ）、高速で巻き取り動作を継続する。

シートベルト３の引出量が第１の長さ以下になったときに（ステップＢ４；Ｎｏ）、巻き取り速度をシートベルト引出量に比例して減速する（ステップＢ５）。例えば、高速巻き取り動作の速度をＶ0、シートベルト引出量をＬ、比例定数をｃとして、
巻き取り速度＝Ｖ0−ｃＬ
の巻き取り速度とする。比例定数ｃは、前述のとおり、点Ｖの長さで所定の巻き取り速度になるように設定する。

高速巻き取り動作と同じく、制御部２０は電動モータ６の電流と回転センサ８のスイッチを監視し、モータ電流が増大して停止したと判断される場合は（ステップＢ６；Ｙｅｓ）、一定時間電動モータ６を停止したのち巻き取りを再開する（ステップＢ７）。

電動モータ６が停止せずに（ステップＢ６；Ｎｏ）、シートベルト３の引出量が第２の長さより長い間（ステップＢ８；Ｙｅｓ）、シートベルト引出量に比例した減速度で巻き取り動作を継続する。

シートベルト３の引出量が第２の長さ以下になったときに（ステップＢ８；Ｎｏ）、巻き取り動作の停止処理を行う（ステップＢ９）。すなわち、電動モータ６を微速度で駆動して電動モータ６の電流を監視し、モータ電流が増大したところで巻き取り動作を停止する。なお、減速領域で巻き取り動作を開始した場合は、ステップＢ２、Ｂ４を経由して直ちにステップＢ５の減速動作に移行する。

上述のとおり、シートベルト巻き取り装置１は、減速領域に到るまでは高速で巻き取り、一定の範囲（減速領域）で減速し、低速の状態で停止動作に到る。その結果、シートベルト３を装着する乗員の体格によらず、シートベルト３を素早く格納するとともに、シートベルト固定具がピラー等に強く当たるのを防止することができる。さらに、減速領域でシートベルト引出量に比例して減速するので、巻き取り動作が滑らかである。

（実施の形態３）
実施の形態３では、シートベルト引出量以外の、乗員の体格を表す指標を用いる。再び図１を参照して、リトラクタ１は、シートセンサ２１又はシート位置センサ２２を含む。図１１は、実施の形態３に係るコントローラ９の構成を示すブロック図である。制御部２０に、回転センサ８の代わりにシートセンサ２１及びシート位置センサ２２が接続されている。その他の構成は実施の形態１と同様である。

シートセンサ２１は車両シート１５にかかる重量を検出する。シート位置センサ２２は、乗員の体格に合わせて運転姿勢を調節したときの車両シート１５の位置を検出する。シート位置としては、前後のスライド位置だけでなく、車両シート１５の上下高さ、背もたれの角度及びヘッドレストの高さなどを検出できるようにしてもよい。

制御部２０は、シートセンサ２１から車両シート１５にかかる重量を入力する。乗員は通常、足を床につけているので、シートセンサ２１で検出する重量は乗員の体重とは異なるが、乗員の体格を表す指標となっている。また、コントローラ９は、シート位置センサ２２から車両シート１５の位置を入力する。運転するときは乗員の体格に合わせてシート位置を設定するので、シート位置は乗員の体格を表す指標となっている。乗員がシートベルト３を装着したときのシートベルト引出量は、乗員の重量又はシート位置と相関関係があり、統計的に重量又はシート位置に対する最小のシートベルト引出量を推定することができる。

乗員の体格を表す指標としては、車両シート１５にかかる重量又はシート位置のいずれか一方のみでもよい。助手席では、乗員の体格に関係なくシート位置が設定される場合があり、後部座席ではシート位置が固定である場合が多い。それらの場合に、乗員の体格を表す指標としてシートセンサ２１による重量のみを用いてもよい。

制御部２０は、統計的に求めた表又は関係式を用いて、車両シート１５にかかる重量もしくはシート位置、または車両シート１５にかかる重量およびシート位置からシートベルト引出量を算出する。そのシートベルト引出量に対して、シートベルト３を巻き取るときの巻き取り開始から減速領域になるまでの時間（第１の時間）と、低速領域になるまでの時間（第２の時間）を設定する。

制御部２０は、巻き取りを開始してから第１の時間が経過するまでは、高速で巻き取り動作を行う。制御部２０は第１の時間が経過したときに巻き取り動作を遅くする。例えば、制御部２０はモータ駆動部２３へ出力するパルスのデューティ比を中程度にして、電動モータ６を減速する。さらに、第２の時間が経過したときに、巻き取り動作を微速度に減速する。例えば、制御部２０はモータ駆動部２３へ出力するパルスのデューティ比を小さくして、電動モータ６を微速度で駆動する。

第２の時間が経過して巻き取り動作を微速度にしたのち、シートベルト３がスプール４に巻き取られて、電動モータ６の回転が止まると、電動モータ６に流れる電流が大きくなるので、電動モータ６の駆動を停止する。例えば、制御部２０は、モータ駆動部２３へのパルス出力を停止する。

シートベルト引出量を、重量又はシート位置に対する統計的に求めた最小の値とすれば、そのシートベルト引出量に対応して第１の時間と第２の時間を設定するので、高速巻き取り動作でタング１７がピラーなどに当たることを防止できる。また、乗員の体格に応じてシートベルト引出量が算出され、シートベルト引出量に応じて第１の時間が設定されるので、乗員の体格が大きい場合に巻き取り動作が遅くなりすぎることがない。

図１２は、実施の形態３に係るリトラクタ１の動作の一例を示すフローチャートである。制御部２０は、予め、車両シート１５に係る重量又は車両シート１５の位置から、シートベルト引出量を算出し、第１の時間と第２の時間を設定する。シートベルト３のバックル１８とタング１７の係合が解除されて、巻き取り動作が開始されると、まず、高速（巻き取り速度＝大）で巻き取りを開始する（ステップＣ１）。

制御部２０は電動モータ６の電流と回転センサ８のスイッチを監視し、モータ電流が増大して停止したと判断される場合は（ステップＣ２；Ｙｅｓ）、一定時間電動モータ６を停止したのち巻き取りを再開する（ステップＣ３）。停止している時間は、巻き取り時間に算入しない。電動モータ６が停止せずに（ステップＣ２；Ｎｏ）、第１の時間が経過するまで（ステップＣ４；Ｙｅｓ）、高速で巻き取り動作を継続する。

第１の時間が経過したときに（ステップＣ４；Ｎｏ）、巻き取り速度を減速（巻き取り速度＝中）にする（ステップＣ５）。高速巻き取り動作と同じく、制御部２０は電動モータ６の電流と回転センサ８のスイッチを監視し、モータ電流が増大して停止したと判断される場合は（ステップＣ６；Ｙｅｓ）、一定時間電動モータ６を停止したのち巻き取りを再開する（ステップＣ７）。停止している時間は、巻き取り時間に算入しない。電動モータ６が停止せずに（ステップＣ６；Ｎｏ）、第２の時間が経過するまで（ステップＣ８；Ｙｅｓ）、巻き取り速度＝中で巻き取り動作を継続する。

第２の時間が経過したときに（ステップＣ８；Ｎｏ）、巻き取り動作の停止処理を行う（ステップＣ９）。すなわち、電動モータ６を微速度で駆動して電動モータ６の電流を監視し、モータ電流が増大したところで巻き取り動作を停止する。

上述のとおり、シートベルト巻き取り装置１は、第１の時間が経過するまでは高速で巻き取り、第１の時間から第２の時間で減速し、低速の状態で停止動作に到る。第１の時間及び第２の時間は乗員の体格を表す指標に基づいて設定される。その結果、シートベルト３を装着する乗員の体格によらず、シートベルト３を素早く格納するとともに、シートベルト固定具がピラー等に強く当たるのを防止することができる。

なお、各実施の形態で説明したシートベルト巻き取り装置１の構成と、動作のフローチャートは一例であり、任意に変更及び修正が可能である。乗員の体格を表す指標を検出する回転センサ８、シートセンサ２１及びシート位置センサ２２は、実施の形態で示したものがすべてではなく、これらに限定されるものではない。

本発明の実施の形態に係るシートベルト装置の構成を示す模式図である。 本発明にかかるシートベルト巻き取り装置の一例を模式的に示す図である。 実施の形態１に係るコントローラの構成を示すブロック図である。 回転センサの構成の一例を示す模式図である。 シートベルトの巻き取り動作における、回転センサの状態と巻き取り速度を示すグラフである。 シートベルト巻き取り装置の動作の一例を示すフローチャートである。 実施の形態２に係るシートベルト巻き取り装置の一例を模式的に示す図である。 図７の回転センサの構造の一例を示す図である。 実施の形態２に係るシートベルトの巻き取り動作における、シートベルト引出量と巻き取り速度を示すグラフである。 実施の形態２に係るシートベルト巻き取り装置の動作の一例を示すフローチャートである。 実施の形態３に係るコントローラの構成を示すブロック図である。 実施の形態３に係るシートベルト巻き取り装置の動作の一例を示すフローチャートである。

符号の説明

１ シートベルト巻き取り装置（リトラクタ）
３ シートベルト
４ スプール
６ 電動モータ（駆動手段）
８ 回転センサ（体格指標検出手段、制御量設定手段、引出量検出手段）
９ コントローラ
１０ 回転円板
１７ タング
１８ バックル
１９ シートベルト装置
２０ 制御部（制御量設定手段、巻き取り速度調節手段）
２１ シートセンサ（体格指標検出手段）
２２ シート位置センサ（体格指標検出手段）
２３ モータ駆動部（駆動手段）

Claims (6)

1. 乗員の体格を表す指標を検出する体格指標検出手段と、
   前記体格指標検出手段で検出した指標に基づいて、前記乗員が装着するシートベルトを、前記シートベルトのバックルとタングの係合が解除された場合に巻き取るための第１の制御量と、前記シートベルトを前記バックルとタングの係合が解除された場合に巻き取るときに前記第１の制御量を超えた後に到る第２の制御量と、を設定する制御量設定手段と、
   前記シートベルトを巻き取る速度が、速い速度と遅い速度の少なくとも２段階の巻き取り速度を有する駆動手段と、
   前記シートベルトのバックルとタングの係合が解除された場合に、前記駆動手段が前記シートベルトの巻き取りを開始してから、前記第１の制御量になるまで、前記駆動手段の巻き取り速度を前記速い速度に設定し、前記第１の制御量を超えたときに、前記駆動手段の巻き取り速度を前記遅い速度に設定し、前記第２の制御量を超えたのち前記シートベルトの巻き取り動作を停止する巻き取り速度調節手段と、
   を備えることを特徴とするシートベルト巻き取り装置。
2. 前記体格指標検出手段は、前記シートベルトの引出量を検出する引出量検出手段であり、
   前記制御量設定手段は、前記シートベルトのバックルとタングの係合が解除された場合に巻き取るための第１のシートベルト引出量と、前記シートベルトを前記バックルとタングの係合が解除された場合に巻き取るときに、前記第１のシートベルト引出量を超えた後に到る第２のシートベルト引出量と、を設定し、
   前記巻き取り速度調節手段は、前記シートベルトのバックルとタングの係合が解除された場合に、前記シートベルトの巻き取りを開始してから、前記シートベルトの引出量が前記第１のシートベルト引出量以下になるまで、前記駆動手段の巻き取り速度を前記速い速度に設定し、前記引出量が前記第１のシートベルト引出量以下になったときに、前記駆動手段の巻き取り速度を前記遅い速度に設定し、前記引出量が前記第２のシートベルト引出量以下になったときに、前記シートベルトの巻き取り動作を停止する、
   ことを特徴とする請求項１に記載のシートベルト巻き取り装置。
3. 前記引出量検知手段は、前記シートベルトの引出量を、前記第１のシートベルト引出量と前記第２のシートベルト引出量の少なくとも２段階で検知することを特徴とする請求項２に記載のシートベルト巻き取り装置。
4. 前記引出量検知手段は、前記シートベルトの引出量を、引出量に比例して連続的に検知することを特徴とする請求項２に記載のシートベルト巻き取り装置。
5. 前記駆動手段は、連続的に可変の巻き取り速度を有し、
   前記巻き取り速度調節手段は、前記シートベルトの引出量が前記第１のシートベルト引出量以下になった場合に、シートベルト引出量に比例して連続的に巻き取り速度を遅くする、
   ことを特徴とする請求項４に記載のシートベルト巻き取り装置。
6. 前記体格指標検出手段は、乗員の重量もしくはシート位置、または乗員の重量およびシート位置を検出し、
   前記制御量設定手段は、前記乗員の重量もしくはシート位置、または前記乗員の重量およびシート位置から算出されるシートベルト引出量に基づいて、前記シートベルトのバックルとタングの係合が解除された場合に巻き取るための第１の巻き取り時間と、前記シートベルトを前記バックルとタングの係合が解除された場合に巻き取るときに前記第１の巻き取り時間を超えた後に到る第２の巻き取り時間と、を設定し、
   前記巻き取り速度調節手段は、前記シートベルトのバックルとタングの係合が解除された場合に、前記駆動手段が前記シートベルトの巻き取りを開始してから、前記第１の巻き取り時間になるまで、前記駆動手段の巻き取り速度を前記速い速度に設定し、前記第１の巻き取り時間を超えたときに、前記駆動手段の巻き取り速度を前記遅い速度に設定し、前記第２の巻き取り時間を超えたのち前記シートベルトの巻き取り動作を停止する、
   ことを特徴とする請求項１に記載のシートベルト巻き取り装置。