JP5228761B2 - シートベルト装置 - Google Patents

Description

本発明は、車体後面部の近傍に配設された後席シート用のシートベルト装置に関し、安全技術の技術分野に属する。

自動車には、シートに着座する乗員保護のため、シートベルト装置が設けられる。このシートベルト装置としては、２点式や３点式のものがあるが、３点式のものは、例えば、シート後方においてベルトの一端が車体側面部の上部またはその近傍の天井部にリトラクタを介して連結され、他端がシートの前記車体側面部側の側方においてシートのシートクッション又はその近傍のフロアに固定され、かつ該ベルトに設けられたタングが係合されるバックルが、車体の幅方向中央近傍においてシートクッションまたはその近傍の車体に連結された構成とされている。

ところで、自車の車体後部に後続車が衝突した場合（この衝突を、以下適宜、後突という）、シートに着座した乗員が慣性でシートバックに沿って後方上方に移動して、車体の天井部等に当接する虞があり、これを防止するため、特許文献１には、後突が発生したときにシートベルトを通常時よりも緊張させるプリテンショナ装置（ベルト緊張手段）を設け、乗員をシートに拘束するようにしたものが開示されている。

ここで、車体後面部の近傍に後席シートが配置されている車両において、前述のような後突が発生した場合には、車体後部の変形により車体後面部が後席シートのシートバック等に当接して、後席シートに着座した乗員に悪影響が生じる虞がある。これを防止するものとして、特許文献２には、後突が発生したときに、後席シートを車体後面部から退避する方向に、すなわち前方に移動させるように構成したことが開示されている。また、特許文献２には、このように後席シートを車体後面部から退避する方向に移動させた場合におけるシートベルトによる乗員の締め付けを防止するために、ベルトの張力が一定以上となったときに、リトラクタからベルトを繰り出すように構成したことが開示されている。すなわち、リトラクタにフォースリミッタ機能を設けたことが開示されている。

特開２００６−８８７１４号公報 特開平１１−２０８３３７号公報

ところで、前記特許文献１に記載のプリテンショナ装置は、後突時に乗員の上体を拘束することによりシートに着座した乗員の後方上方移動を阻止するのに有効な手段であるが、車体後面部の近傍に配設された後席シートについては、以下のような問題が生じる虞がある。すなわち、一般に車体のフロアの下方には前後に延びるフレームが設けられて、車体の下部側の剛性が上部側よりもが高くなっているので、後突により車体後部が変形をするときに、車体後面部の上部側の方が下部側よりも多く車室内部に侵入することとなり、その結果、自車の車体後面部が後席シートのシートバックに当接したときに、シートバックが前傾状態となり、このとき、乗員の上体、特に胸部が、プリテンショナ装置により緊張状態とされたシートベルトのショルダベルト部により強く締め付けられる虞がある。特に、車体下部の中でも後輪の周囲の部位は、後輪を支持するサスペンション等により剛性が特に高くなっているので、後席シートが車体前後方向において後輪が設けられている位置またはその後方に配設される場合には、前記問題の発生の虞が高くなる。

そこで、前記特許文献２に記載のフォースリミッタを適用することが考えられるが、この場合、シートベルトに一定以上の張力が発生するまでは、乗員がかなり強く拘束されることとなり、乗員にとって好ましくない。

そこで、本発明は、後席シートが車体後面部の近傍に配設されている場合に、後続車による後突時に、乗員の上体がシートベルトのショルダベルト部によって強く締め付けられるのを防止することができるシートベルト装置を提供することを課題とする。

前記課題を解決するために、本発明は、次のように構成したことを特徴とする。

まず、本願の請求項１に記載の発明は、車体後面部の近傍に配設された後席シート用として設けられ、ベルトの一端が後席シート後方において車体側面部の上部またはその近傍の天井部にリトラクタを介して連結され、他端が後席シートの前記車体側面部側の側方においてシートクッション又はその近傍の車体に固定され、かつ該ベルトに設けられたタングが係合されるバックルが、車体の幅方向中央近傍においてシートクッションまたはその近傍の車体に連結されたシートベルト装置であって、自車の車体後部への後続車の衝突を検出又は予測する後突検出手段と、該後突検出手段で後続車の衝突が検出又は予測されたときに、前記ベルトにおける前記一端とタングとの間のショルダベルト部を緊張させるベルト緊張手段と、該ベルト緊張手段でショルダベルト部が緊張された後、所定の衝突条件の成立時に該ショルダベルト部の緊張を緩和するベルト緩和手段と、自車の前走車への衝突を検出する前突検出手段とを有し、前記ベルト緩和手段がショルダベルト部の緊張を緩和する所定の衝突条件は、前記後突検出手段で車体後部への後続車の衝突が検出された後、前記前突検出手段で前走車への衝突が検出されたことであることを特徴とする。

また、請求項２に記載の発明は、前記請求項１に記載のシートベルト装置において、前記ベルト緩和手段は、前記バックルを通常装着位置から上方に変位させる変位手段により構成され、ショルダベルト部の緊張を緩和させると同時に、前記ベルトにおける前記他端とタングとの間のラップベルト部の緊張を緩和可能に構成されていることを特徴とする。

また、請求項３に記載の発明は、前記請求項１または請求項２に記載のシートベルト装置において、前記後席シートは、車体後面部の近傍で、かつ車体前後方向において後輪が設けられている位置またはその後方に配設されていることを特徴とする。

次に、本発明の効果について説明する。

まず、請求項１に記載の発明によれば、後突検出手段により自車の車体後部への後続車の衝突が検出又は予測されると、後席シート後方において車体側面部の上部またはその近傍の天井部にリトラクタを介して連結されたショルダベルト部が緊張される。したがって、乗員の上体がショルダベルト部により後席シートに拘束され、後突の衝撃により乗員が上方に浮き上がるのが防止される。そして、その後、所定の衝突条件が成立すると、ショルダベルト部の緊張が緩和される。したがって、後席シートが、車体後面部の近傍に配設されていることにより、後突時の車体後部の変形に伴ってシートバックが前傾状態となっても、ショルダベルト部により該後席シートに着座する乗員の上体、特に胸部が過度に締め付けされるのが防止されることとなる。

ここで、車体後部に後続車が衝突し、その後、自車が前走車に衝突した場合（この衝突を、以下適宜、前突という）、自車の前方への移動が前走車により阻害されるので、後突した後続車が前方に移動すると、自車の車体後部の変形度合が大きくなりやすい。すなわち、後席乗員の上体がショルダベルト部により強く締め付けられる虞が高くなる。

そこで、請求項１に記載の発明においては、後突検出手段で車体後部への後続車の衝突が検出された後、前突検出手段で自車の前走車への衝突が検出されたときに、ショルダベルト部の緊張を緩和するようにしたものであり、これによれば、前走車への衝突が検出されたときに、確実にショルダベルト部による後席乗員の上体に対する締め付けが緩められ、過度な締め付けが防止されることとなる。

また、請求項２に記載の発明によれば、前記所定の衝突条件が成立したときに、前記バックルが通常装着位置から上方に変位することにより、ショルダベルト部の緊張が緩和されると同時に、前記ベルトにおける前記他端とタングとの間のラップベルト部の緊張も緩和されることとなる。したがって、乗員の胸部の締め付けだけでなく、腰部の前方変位も許容されることとなる。

また、請求項３に記載の発明によれば、前記後席シートが、車体後面部の近傍で、かつ車体前後方向において後輪が設けられている位置またはその後方に配設されている場合に、前述の効果が得られることとなる。すなわち、車両後部には後輪も配設されており、車体における後輪が配設される部位は、車体後部の中でも特に剛性が高くなっており、その結果、前述したシートバックの後傾の問題が一層発生しやすくなるが、このような場合に、前記各請求項に記載の発明が特に有効となる。

以下、本発明の実施の形態に係るシートベルト装置について説明する。

図１に示すように、本実施の形態に係る車両１は、ハッチバックタイプの車両であり、この車両１の車室の底面を構成するフロア２の下面には略前後方向に延びる左右一対のフロアフレーム３が設けられていると共に、該フロアフレーム３の前端から連続して略前後に延びる左右一対のフロントサイドフレーム４が設けられている。また、車体の後面部には、バックドア５が設けられている。

フロア２上には、車体前側から順に、前席シート１１、中間シート１２、後席シート１３の３列のシートが配設されている。これらのシート１１，１２，１３は、左右にそれぞれ設けられている。図１は、右側の席を示している。

次に、本発明に係るシートベルト装置が適用された後席シート１３、及びシートベルト装置２０について順に説明する。図２、図３に示すように、後席シート１３は、シートクッション１３Ａとシートバック１３Ｂとを有している。シートクッション１３Ａはフロア２に固定されている。シートバック１３Ｂは、下端部を中心として回動可能にフロア２（またはシートクッション１３Ａの後端部）に支持されており、図２に示す起立状態と、シートクッション１３Ａ上に前倒させた状態とを取り得るように構成されている。なお、起立状態は、例えば、下端部の回動軸上にロック機構等を設けることにより実現され、このロック機構によるロックを解除することにより、前倒状態とすることが可能となっている。

また、後席シート１３は、図２からわかるように、バックドア５（車体後面部）の近傍で、かつ車体前後方向において後輪ＷＲが設けられている位置に配設されている。また、この後輪ＷＲが設けられている前後位置には、後輪ＷＲ用のサスペンションが取り付けられるリヤサスペンションフレーム６が設けられ、該フレーム６は前記フロアフレーム３に固定されている。

シートベルト装置２０は、３点式のものであり、図２、図３に示すように、ベルト２１の一端が後席シート１３後方において車体側面部７の上部近傍の天井部８にリトラクタ２２を介して連結され、他端が後席シート１３の前記車体側面部７側の側方においてシートクッション１３Ａ近傍のフロア２にブラケット２３を介して固定されている。また、該ベルト２１に摺動可能に設けられたタング２４が係合されるたバックル２５が、後席シート１３の車体幅方向中央側の側方においてバックルアンカ２６を介してフロア２に連結されている。そして、乗員が後席シート１３に着座した状態において、タング２４とバックル２５とを係合させることにより、ベルト２１における前記一端とタング２４との間のショルダベルト部２１ａにより乗員の上体が拘束され、前記他端とタング２４との間のラップベルト部２１ｂにより乗員の腰部が拘束されるようになっている。

リトラクタ２２は、図４に示すように、天井部８を構成するルーフパネル３１とルーフトリム３２との間の空間に配設されており、ベルト２１の一端側は、該トリム３２に形成されたスリット３２ａを介して車室内に導入される。詳しくは、リトラクタ２２は、リヤルーフヘッダ３３にボルト３４及びナット３５で固定され、図５（ギヤラックが前方へ移動した状態で示している）にもあわせて示すように、横面部４１ａの後部にベルト導入溝４１ｂが形成された断面ハット状のベースプレート４１と、該ベースプレート４１の左右の側面部４１ｃ，４１ｃに回動可能に支持され、車幅方向に延びる軸４２と、該軸４２に固定され、ベルト２１の前記一端側が巻き付けられた巻取りロール４３と、該巻取りロール４３を巻取り方向（矢印α方向）に付勢するバネ（図示せず）とを有し、乗員が後席シート１３に着座してベルト２１を装着した状態において、通常走行時における乗員の姿勢保持に必要な張力がベルト２１に付与さるようになっている。

ここで、このリトラクタ２２には、プリテンショナ機構が装備されている。すなわち、このプリテンショナ機構は、前記軸４２の一端部に固着されたピニオンギヤ４４と、該ピニオンギヤ４４の後方において前記ベースプレート４１の側面部４１ｃに固定されたラックガイド４６に車体前後方向に移動可能に支持されたラックギヤ４５とを有している。このラックガイド４６は、後端部が閉じられた有底四角筒状をしており、該ラックガイト４６の後部とラックギヤ４５とで内部にガス室４７が形成される。なお、ラックギヤ４５は、初期状態においては前端がピニオンギヤ４４よりも後方に位置して、ピニオンギヤ４４とは噛合しておらず、仮想線で示すように前方に（矢印β方向に）移動したときに、ピニオンギヤ４４に噛合するようになっている。なお、ラックガイド４６には、ラックギヤ４５を初期状態において走行時の振動程度では前後に移動しないように係止する係止部（図示せず）が設けられている。また、このプリテンショナ機構は、ベースプレート４１の側面部４１ｃに固定されて、後述するＥＣＵ６０から起爆信号が入力されたときにガスを発生させるインフレータ４８と、該インフレータ４８で発生したガスを、前記ガス室４７に導くガス導入パイプ４９とを有している。

このような構成のプリテンショナ機構によれば、ＥＣＵ６０から起爆信号が入力されると、インフレータ４８からガスが発生し、そのガスがガス導入パイプ４９を介して前記ガス室４７に導入される。そして、その結果、ラックギヤ４５が、ガス室４７に導入されたガス圧によりラックガイド４６との係止を解除させて、前方に（矢印β方向に）移動し、その結果、ピニオンギヤ４４がラックギヤ４５と噛合してα方向に回転駆動し、すなわち巻取りロール４３が巻取り方向（α方向）に回転し、ベルト２１が巻き取られる、つまりベルト２１が通常時よりも強く緊張されるようになっている。

次に、図６、図７により、バックルアンカ２６について説明すると、このバックルアンカ２６は、バックル２５を上方に変位可能に支持するバックルリリース機能を有している。すなわち、バックルアンカ２６は、バックル３４と一体で形成されてその下端から下方に延びる棒部材５１と、フロア２に固定されたブラケット５２に支持された車幅方向に延びる水平軸５３を中心として車体前後方向に揺動可能に支持され、棒部材５１をその軸線方向に沿って摺動可能に収容する外筒５４と、前記棒部材５１及び外筒５４に設けられた貫通孔５１ａ，５４ａに挿通されたロックピン５５と、棒部材５１の下端部と外筒５４の底との間に介装されて、前記棒部材５１を軸線方向上方に付勢する圧縮状態のバネ５６と、前記外筒５４に取り付けられ、後述するＥＣＵ６０から作動信号を受信したときに前記貫通孔５１ａ，５４ａに挿通されたロックピン５５を引き抜き方向に移動させるソレノイド５７とを有している。

このような構成のバックルアンカ２６によれば、ソレノイド５７に作動信号が入力されるまでの間は、図６に示すように、前記棒部材５１と外筒５４とがロックピン５５でロックされ、これにより、バックル２５は図６に示す通常装着位置で保持される。一方、ソレノイド５７に作動信号が入力されると、前記棒部材５１及び外筒５４に設けられた貫通孔５１ａ，５４ａに挿通されたロックピン５５が、図８に示すようにソレノイド５７側に引き抜かれ、その結果、バネ５６の付勢力によって棒部材５１の下端部に設けられた大径部５１ｂが外筒５４の上端壁５４ｂに当接まで移動することとなる。すなわち、バックル２５が上方に移動（変位）することとなる。なお、この移動量は、リトラクタ２２のプリテンショナ機構によりベルト２１が引き込まれ、かつ後述するようにシートバック１３ｂが前傾状態となった状態において、乗員がベルト２１のショルダベルト部２１ａにより強く締め付けられるのを防止可能なように設定されている。

図１に戻り、このシートベルト装置２０は、コントロールユニット（ＥＣＵ）６０と、車両１の前後方向の加速度を検出する加速度センサ６１とを有しており、ＥＣＵ６０は、該加速度センサ６１から入力された信号に基づいて、前記インフレータ４８及びソレノイド５７に起爆信号及び作動信号を出力するように構成されている。なお、加速度センサ６１としては乗員保護用エアバッグの展開制御用のものが利用可能である。

詳しく説明すると、ＥＣＵ６０は、加速度センサ６１で検出された加速度が、前向きの第１所定値Ａ１以上となったときは、前記インフレータ４８に起爆信号を出力して、前記リトラクタ２２のプリテンショナ機能を作動させる。なお、Ａ１は通常走行状態では発生しない程度の値に設定されている。ここで、この「加速度センサ６１で検出された加速度が前向きの第１所定値Ａ１以上となった」ことが、特許請求の範囲の請求項１における「後突検出手段で車体後部への後続車の衝突が検出された」ことに相当する。

そして、加速度がさらに第２所定値Ａ２以上まで増加した後、加速度が減少に転じたときは、前記ソレノイド５７に作動信号を出力して、前記バックルアンカ２６のベルトリリース機能を作動させる。ここで、この「加速度が減少に転じた」ことが、特許請求の範囲の請求項１における所定の衝突条件としての「前記前突検出手段で前走車への衝突が検出されたこと」に相当する。

次に、本実施の形態に係るシートベルト装置による作用、効果について説明する。

図９（ａ）に示すように、自車１の前後に前走車ＣＦ及び後続車ＣＲが存在する状態で走行しており(例えば、渋滞により、前走車ＣＦはほぼ停車または非常にゆっくりした速度で走行し、自車１は非常にゆっくりした速度で走行し、後続車ＣＲは例えば前方不注意等により通常走行程度（例えば３０〜４０ｋｍ／ｈ程度）の車速で走行しているものとする)、図９（ｂ）に示すように、自車１の車体後部に後続車ＣＲの衝突が発生すると、自車１の前方に空間が存在しているので、自車１は、急加速しつつ前方に逃げることとなり、車体後部にはまだ大きな変形は生じない。一方、このとき乗員には慣性により矢印γで示すようにシートバック１３Ｂに沿って後方上方へ移動しようとする力が働く（図１０に示すように乗員には車体に対して後向きの加速度が作用する）が、本実施の形態においては、加速度センサ６１で検出された加速度に基づいてこの衝突が検出されたときに（図１０に示すように、加速度が第１所定加速度Ａ１以上となったときに）、ベルト２１のショルダベルト部２１ａが緊張される。したがって、乗員の上体がショルダベルト部２１ａにより後席シート１３のシートバック１３Ｂに拘束され、乗員が後方上方に浮き上がるのが防止される。

そして、さらに、自車１が後続車ＣＲによって前方に押されることにより図１０に示すように加速度がさらに第２所定値Ａ２以上まで増加した後、自車１が図９（ｃ）に示すように前走車ＣＦに衝突すると、自車１は前方に逃げられなくなり、また後続車も急減速する（図１０のように後向きの加速度が発生する）。そして、この急減速時の後続車ＣＲの運動エネルギ（後続車の後向きの加速度が発生したときに生じる）が自車１の車体後部に作用し、その結果、フロアフレーム３が折曲し、バックドア５が前方に移動してシートバック１３Ｂに後方から当接する。その場合に、車体下部側の方がフロアフレーム３等により上部側よりも剛性が高くなっているので、上部側の方がより前方に変形することとなり、その結果、シートバック１３Ｂは、起立状態に保持するロック機構が変形しあるいは破損して、前傾状態となる。

その場合に、本実施の形態においては、自車１の加速度が減少に転じると（所定の衝突条件が成立すると）、バックルアンカ２６のバックルリリース機構により、バックル２５が上方に変位し、その結果、ショルダベルト部２１ａの緊張が緩和される。したがって、シートバック１３Ｂが前傾状態となっても、ショルダベルト部２１ａにより該後席シート１３に着座する乗員の上体、特に胸部が過度に締め付けられるのが確実に防止されることとなる。

また、前記所定の衝突条件が成立したときに、前記バックル２５がバックルアンカ２６により通常装着位置から上方に変位するので、ショルダベルト部２１ａの緊張が緩和されると同時に、ベルト２１のラップベルト部２１ｂの緊張も緩和されることとなる。したがって、乗員の上体、特に胸部の締め付けだけでなく、腰部の前方変位も許容されることとなる。

また、本実施の形態においては、後席シート１３が、前述のように、バックドア５（車体後面部）の近傍で、かつ車体前後方向において後輪ＷＲが設けられている位置に配設されており、車体における後輪ＷＲが配設される部位は、車体後部の中でも特に剛性が高くなっており、その結果、前述したシートバック１３Ｂの後傾の問題が一層発生しやすくなるが、このような場合に、本発明は特に有効となる。

なお、本実施の形態は一例であり、本発明は以下の場合にも適用可能である。

すなわち、本実施の形態においては、加速度センサ６１で検出された加速度が第１所定値Ａ１以上のときに、すなわち自車１の車体後部への後続車ＣＲの実衝突が検出されたときに、プリテンショナ機能を作動させるようにしたが、車体後端部（例えばリヤバンパ）に自車１の後方の障害物を検出するレーダや赤外線センサ等を設け、該レーダや赤外線センサの検出信号に基づいて自車１の車体後部への後続車ＣＲの衝突を予測し、衝突する虞があると判断したときに、すなわち実衝突が発生する前にプリテンショナ機能を作動させるようにしてもよい。こうすることにより、シートベルト２１を後突に対して遅滞なく緊張させることができる。なお、この場合においても、シートベルト２１の緩和は、前記実施の形態同様に加速度センサ６１の信号に基づいて実行すればよい。

また、本実施の形態においては、車体後面部はバックドア５により構成されているが、本発明は、開閉不能な後壁の場合にも適用可能である。

また、本実施の形態に係る車両１においては、前後に３列のシートが設けられているが、本発明は、２列シートや、４列以上のシートを有する車両にも適用可能である。

また、本発明は、ベルト２１の一端が後席シート１３後方において車体側面部７の上部にリトラクタ２２を介して連結されている場合、他端が後席シート１３の前記車体側面部７側の側方においてシートクッション１３Ａに固定されている場合、ベルト２１に摺動可能に設けられたタング２４が係合されるバックル２５が後席シート１３の車体幅方向中央側の側方においてシートクッション１３Ａに連結されている場合にも適用可能である。

本発明によれば、後席シートが車体後面部の近傍に配設されている場合に、後続車による後突時に、乗員の上体がシートベルトのショルダベルト部によって強く締め付けられるのを防止することができ、自動車産業に広く利用可能である。

本発明の実施の形態に係る車両の側面図である。 図１の後席シート部分の拡大側面図である。 後席シートの正面図である。 図２のリトラクタ部分の拡大図である。 リトラクタ部分の拡大斜視図である（ギヤラックが前方へ移動した状態で示している）。 図２のバックルアンカ部分の一部破断拡大側面図である。 バックルアンカ部分の拡大斜視図である。 バックルがリリースされた状態での図７相当の図である。 本実施の形態に係るシートベルト装置による作用、効果の説明図である（その１）。 本実施の形態に係るシートベルト装置による作用、効果の説明図である（その２）。

符号の説明

１ 車両、自車
２ フロア
７ 車体側面部
８ 天井部
１３ 後席シート
１３Ａ シートクッション
１３Ｂ シートバック
２０ シートベルト装置
２１ ベルト
２１ａ ショルダベルト部
２１ｂ ラップベルト部
２２ リトラクタ（リトラクタ、ベルト緊張手段）
２４ タング
２５ バックル
２６ バックルアンカ（ベルト緩和手段）
６０ ＥＣＵ（後突検出手段、前突検出手段、ベルト緊張手段、ベルト緩和手段）
６１ 加速度センサ（後突検出手段）

Claims (3)

1. 車体後面部の近傍に配設された後席シート用として設けられ、ベルトの一端が後席シート後方において車体側面部の上部またはその近傍の天井部にリトラクタを介して連結され、他端が後席シートの前記車体側面部側の側方においてシートクッション又はその近傍の車体に固定され、かつ該ベルトに設けられたタングが係合されるバックルが、車体の幅方向中央近傍においてシートクッションまたはその近傍の車体に連結されたシートベルト装置であって、
   自車の車体後部への後続車の衝突を検出又は予測する後突検出手段と、
   該後突検出手段で後続車の衝突が検出又は予測されたときに、前記ベルトにおける前記一端とタングとの間のショルダベルト部を緊張させるベルト緊張手段と、
   該ベルト緊張手段でショルダベルト部が緊張された後、所定の衝突条件の成立時に該ショルダベルト部の緊張を緩和するベルト緩和手段と、
   自車の前走車への衝突を検出する前突検出手段とを有し、
   前記ベルト緩和手段がショルダベルト部の緊張を緩和する所定の衝突条件は、前記後突検出手段で車体後部への後続車の衝突が検出された後、前記前突検出手段で前走車への衝突が検出されたことであることを特徴とするシートベルト装置。
2. 前記請求項１に記載のシートベルト装置において、
   前記ベルト緩和手段は、前記バックルを通常装着位置から上方に変位させる変位手段により構成され、ショルダベルト部の緊張を緩和させると同時に、前記ベルトにおける前記他端とタングとの間のラップベルト部の緊張を緩和可能に構成されていることを特徴とするシートベルト装置。
3. 前記請求項１または請求項２に記載のシートベルト装置において、
   前記後席シートは、車体後面部の近傍で、かつ車体前後方向において後輪が設けられている位置またはその後方に配設されていることを特徴とするシートベルト装置。

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