JP5650624B2 - シートベルトの制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、モータを用いてウェビングを収納するシートベルトの制御装置に関する。

従来のこの種のシートベルトの制御装置として、例えば特許文献１に開示されたものが知られている。シートベルトは、ウェビングを巻き取るリールと、リールを回転駆動するモータを有している。ウェビングの一端部は、アウタアンカを介して、シートの下部に固定されている。モータの回転速度は、モータに供給される電流のデューティ比によって制御され、デューティ比が大きいほど、より高くなる。

この制御装置では、シートベルトのタングプレートがバックルから外され、シートベルトの装着が解除されたときに、モータを作動させ、ウェビングを収納する収納制御を開始する。この収納制御では、モータの作動の開始後、デューティ比を所定値に設定し、ウェビングを巻き取る。その後、ウェビングの引出量が第１所定値以下になったときに、デューティ比を減少させることによって、ウェビングの巻取速度をより小さくするとともに、ウェビングの引出量がより小さな第２所定値以下になったときに、デューティ比をさらに減少させ、ウェビングの巻取速度をさらに小さくする。そして、モータの電流が増大したときに、ウェビングの収納が完了したとして、モータを停止させ、収納制御を終了する。

特開２００８−１２６９７８号公報

上述したように、この従来の制御装置では、ウェビングの収納動作中、モータに供給される電流のデューティ比の減少により、モータの回転速度を段階的に変更するので、ウェビングの巻取速度が段階的に急激に変化し、それにより、乗員に違和感を与えるおそれがある。また、モータの回転速度を、デューティ比によってフィードフォワード的に制御するので、ウェビングの引っ掛かりなどによりモータの負荷が増加した場合には、ウェビングの実際の巻取速度が想定していた速度よりも小さくなる。例えば、この従来のシートベルトでは、ウェビングの一端部がシートに固定されているので、シートの位置によっては、ウェビングの収納動作中にタングプレートがドアの開口部の縁ゴムに接触し続けることがあり、その場合には、接触による摩擦抵抗によって巻取速度が低下する。このため、乗員が降車するまでにウェビングの収納が完了しないことがあり、車両の外にはみ出たウェビングが、ドアに挟まれるおそれがある。

本発明は、以上のような課題を解決するためになされたものであり、シートベルトの装着の解除時に、違和感を与えることなく円滑にウェビングを収納できるとともに、その収納動作を、シートの位置にかかわらず、適切なタイミングで終了させることができるシートベルトの制御装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、請求項１に係る発明は、車両Ｖ内に配置され、ウェビング５の一端部が車両Ｖのシート（実施形態における（以下、本項において同じ）運転席ＳＥ）に固定されるとともに、リール８を回転させることによってリール８にウェビング５を巻き取るためのモータ９を有し、ウェビング５が車両Ｖのドアの開口部（縁ゴムＥＲ）と接触している状態では、シート（運転席ＳＥ）の位置が車両Ｖの後ろ側になるほど、ウェビング５と開口部（縁ゴムＥＲ）との接触度合がより大きくなるように設けられたシートベルト３の制御装置１であって、シートベルト３が装着状態にあるか否かを検出する装着状態検出手段（バックルスイッチ２３）と、車両Ｖの前後方向におけるシートの位置（シートポジション値ＳＰ）を検出するシート位置検出手段（シート位置センサ２２）と、シートベルト３が装着状態から非装着状態に切り換わったときに、モータ９を駆動するモータ駆動手段（ＥＣＵ２、図５のステップ２５）と、モータ９の駆動力（供給電流ＥＣＭ）を、検出されたシートの位置が車両Ｖの後ろ側にあるほど、より大きくなるように制御する駆動力制御手段（ＥＣＵ２、図５のステップ２２〜２５）と、リール８をウェビング５の巻き取り方向に付勢する付勢手段（復帰ばね４）と、シートの位置が車両Ｖの前側にあるほど、モータ駆動手段によるモータ９の駆動をより遅いタイミングで開始する遅延手段（ＥＣＵ２、図４のステップ４，８，１０、図５のステップ２１）と、を備えることを特徴とする。

本発明のシートベルトの制御装置によれば、シートベルトが装着状態から非装着状態に切り換わったときに、すなわち、シートベルトの装着が解除されたときに、モータを駆動することによってリールを回転させ、ウェビングをリールに巻き取り、収納する収納動作を行う。

また、本発明では、シートベルトのウェビングの一端部がシートに固定されているので、シートの位置が車両の後ろ側にあるほど、収納動作中、ウェビングが車両の側方から見てより鉛直に近い角度で延びた状態になる。このため、ドアの開口部に設けられた縁ゴムなどへのウェビングの接触度合がより大きくなり、この接触によりウェビングに作用する摩擦抵抗が増大しやすい。

本発明によれば、シートの位置が車両の後ろ側にあるほど、モータの駆動力をより大きくなるように制御するので、ウェビングに生じ得るより大きな摩擦抵抗を打ち消すようなより大きな張力でウェビングを巻き取ることができる。それにより、ウェビングの巻取速度が摩擦抵抗で大きく低下することがなくなり、例えば、乗員が降車する際のウェビングのドア挟みを防止できる。以上のように、ウェビングの収納動作を、シートの位置にかかわらず、適切なタイミングで終了させることができる。

また、前述した従来の制御装置と異なり、ウェビングの巻取速度が段階的に変化することがないので、乗員に違和感を与えることなく円滑にウェビングを収納することができる。さらに、この構成によれば、シートベルトの装着が解除された後、モータを駆動するまでの間は、付勢手段によってリールを巻き取り方向に回転させ、ウェビングを収納する。また、このときのモータの駆動を、シートの位置が車両の前側にあるほど、より遅いタイミングで開始する。これにより、シートの位置が車両の前側にあることで、ウェビングの摩擦抵抗がより小さいと推定されるときには、付勢手段によるウェビングの巻取時間を長くすることによって、付勢手段の付勢力を十分に活用するとともに、モータの駆動をより遅く開始することによって、モータの消費電力を抑制することができる。一方、シートの位置が車両の後ろ側にあることで、ウェビングの摩擦抵抗がより大きいと推定されるときには、モータの駆動をより早く開始することによって、ウェビングの収納動作を遅れなく確実に行うことができる。

車両の運転席が最後部位置にある状態の側面図である。 車両の運転席が最前部位置にある状態の側面図である。 シートベルトやＥＣＵを概略的に示す図である。 ＥＣＵによって実行される、ウェビングの収納制御処理を示すフローチャートである。 モータの制御処理を示すフローチャートである。

以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。図１に示す車両Ｖは、例えば４ドアのセダンタイプのものであり、各ドアの開口部には縁ゴムＥＲが取り付けられている。縁ゴムＥＲは、車外からの雨や風などの侵入を防止するとともに、ドアを閉じる際の衝撃を吸収するなどの機能を有する。運転席ＳＥは、スライドレール（図示せず）を介して、フロントフロアＦＦに取り付けられており、車両Ｖの前後方向に、図１に示す最後部位置と図２に示す最前部位置との間で、移動可能である。

シートベルト３は、いわゆる３点式のものであり、運転者ＤＲを運転席ＳＥに拘束するためのウェビング５と、ウェビング５を巻き取るためのリトラクタ６を有している。リトラクタ６は、車両Ｖの右側のセンタピラーＣＰの下部に取り付けられている。ウェビング５は、リトラクタ６から上方に延びるとともに、センタピラーＣＰの上部に取り付けられたスルーアンカＴＡに通されており、ウェビング５の一端部は、運転席ＳＥの右下部に、アウタアンカＯＡを介して固定されている。

また、ウェビング５には、スルーアンカＴＡとアウタアンカＯＡの間に、タングプレートＴＰが設けられている。このタングプレートＴＰは、ウェビング５の長さ方向にスライド自在であるとともに、バックル（図示せず）に着脱可能になっている。バックルは、運転席ＳＥの左下部に固定されている。以上の構成のシートベルト３では、運転席ＳＥに着座した運転者ＤＲが、ウェビング５をリトラクタ６から引き出し、タングプレートＴＰをバックルに係合させることによって、ウェビング５が運転者ＤＲに掛けられる。この装着状態では、運転者ＤＲは、ウェビング５によって運転席ＳＥに拘束される。

図３に示すように、リトラクタ６は、センタピラーＣＰに固定されたフレーム７と、ウェビング５の他端部が巻き回されたリール８と、リール８を回転駆動するためのモータ９などで構成されている。リール８は、フレーム７に回転自在に支持されており、復帰ばね４によって、ウェビング５の巻取方向に付勢されている。この復帰ばね４による付勢によって、ウェビング５は、シートベルト３の装着の解除後に、リール８に巻き取られ、センタピラーＣＰ内に収納される。

また、リール８の軸部８ａは、動力伝達機構１０を介してモータ９の出力軸９ａに連結されている。モータ９は、例えばＤＣモータで構成されており、供給された電流を動力に変換して出力軸９ａから出力するものであり、動力伝達機構１０とともに、車両Ｖの衝突時にウェビング５を巻き取るための電動式プリテンショナを構成している。

さらに、動力伝達機構１０は、機械式のクラッチや遊星歯車装置（いずれも図示せず）などで構成されている。モータ９が正転したときには、このクラッチによって、モータ９の出力軸９ａがリール８の軸部８ａに接続されるとともに、遊星歯車装置によって、モータ９の動力が減速した状態でリール８に伝達される。これにより、リール８は、ウェビング５の巻取方向に回転駆動される。一方、モータ９が逆転したときには、クラッチによって、出力軸９ａと軸部８ａの間が遮断される。

以上の構成のシートベルト３では、車両Ｖの衝突時には、ＥＣＵ２による制御によって、モータ９が正転することにより、モータ９とリール８の間がクラッチで接続されるとともに、リール８が巻取方向に回転駆動される。これにより、車両Ｖの衝突時、運転者ＤＲが前方に移動し、ウェビング５が引き出されるのに対し、モータ９の動力がウェビング５に負荷（制動力）として作用することにより、衝突時の衝撃がウェビング５によって吸収される。また、後述するように、モータ９は、シートベルト３の装着の解除時に、復帰ばね４によるウェビング５の巻取・収納をアシストするために、正転方向に駆動される。

また、前述したように、ウェビング５の一端部が運転席ＳＥに固定されているので、シートベルト３の装着が解除された後、スルーアンカＴＡとアウタアンカＯＡとの間に延びるウェビング５の角度（車両Ｖの側方から見た角度）は、運転席ＳＥの位置に応じて異なる。例えば、図２に示すように、運転席ＳＥが最前部位置にあるときには、ウェビング５は、車両Ｖの側方から見て、鉛直に対してより大きな角度で、縁ゴムＥＲと交差するように延びている。このため、ウェビング５の収納動作中に、タングプレートＴＰが縁ゴムＥＲに接触する度合がより小さくなり、それにより、ウェビング５に作用する摩擦抵抗はより小さくなる。

これに対し、図１に示すように、運転席ＳＥが最後部位置にあるときには、ウェビング５は、鉛直に対してより小さな角度で、縁ゴムＥＲに沿うように延びている。このため、ウェビング５の収納動作中に、タングプレートＴＰが縁ゴムＥＲに接触する度合がより大きくなり、それにより、ウェビング５に作用する摩擦抵抗はより大きくなる。以上のように、運転席ＳＥが後ろ側に位置するほど、ウェビング５に作用する摩擦抵抗はより大きくなる。

また、リトラクタ６には、回転角センサ２１が設けられている。回転角センサ２１は、円周方向に沿って等間隔に複数の磁極が形成され、リール８と一体に回転する磁性円板（図示せず）と、磁性円板の外周縁部の付近に配置された一対のホール素子（図示せず）とを有しており、リール８の回転に伴い、所定の角度ごとに、パルス信号をＥＣＵ２に出力する。

また、車両Ｖには、シート位置センサ２２およびバックルスイッチ２３が設けられている。シート位置センサ２２は、ホール素子などで構成されており、運転席ＳＥの前後方向の位置をシートポジション値ＳＰとして検出し、その検出信号をＥＣＵ２に出力する。このシートポジション値ＳＰは、運転席ＳＥの最後部位置を基準とし、最後部位置のときに値０であるとともに、最後部位置からの距離で表され、運転席ＳＥが前側に位置するほど、より大きな値になる。

また、バックルスイッチ２３は、前述したウェビング５のタングプレートＴＰがバックルに係合しているとき、すなわちウェビング５が装着状態のときに、ＯＮ信号をＥＣＵ２に出力する一方、タングプレートＴＰがバックルに係合していないとき、すなわちウェビング５が非装着状態のときに、ＯＦＦ信号をＥＣＵ２に出力する。

ＥＣＵ２は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭおよびＩ／Ｏインターフェース（いずれも図示せず）などから成るマイクロコンピュータで構成されている。ＥＣＵ２は、上述した回転角センサ２１およびシート位置センサ２２の検出信号およびバックルスイッチ２３の出力信号などに応じ、ＲＯＭに記憶された制御プログラムなどに基づいて、各種の演算処理を実行する。

なお、本実施形態では、ＥＣＵ２は、モータ駆動手段、駆動力制御手段および遅延手段に相当する。

次に、図４を参照しながら、本発明の実施形態によるウェビング５の収納制御について説明する。この制御処理は、シートベルト３の装着の解除時に、復帰ばね４によってウェビング５を巻き取り、収納するとともに、その巻取・収納をアシストするためにモータ９を駆動するモータ制御を行うものである。本処理は、所定時間ごとに実行される。

本処理ではまず、ステップ１（「Ｓ１」と図示。以下同じ）において、前回から今回までの間にバックルスイッチ（ＢＵ・ＳＷ）２３の出力信号がＯＮからＯＦＦに切り換わったか否かを判別する。この答がＹＥＳで、シートベルト３の装着が解除された直後のときには、ウェビング５の巻取・収納をアシストするために、モータ制御を実行するものとし、ステップ２において、モータ制御フラグＦ＿ＭＯＴを「１」にセットする。

次に、ステップ３において、シートポジション値ＳＰが第１所定値ＳＰ１以上であるか否かを判別する。この答がＹＥＳのときには、運転席ＳＥが前部位置にあるとして、シートベルト３の装着が解除されてからモータ制御においてモータ９の駆動を開始するまでの待機時間ＴＲＥＦを前部位置用の所定時間ＴＦ（例えば３ｓ）に設定し（ステップ４）、モータ９の駆動を終了する際の目標となる目標電流ＥＣＭＨを前部位置用の所定値ＥＦ（例えば２Ａ）に設定した（ステップ５）後、ステップ１１に進み、モータ制御を開始する。

一方、前記ステップ３の答がＮＯのときには、ステップ６において、シートポジション値ＳＰが第１所定値ＳＰ１よりも小さな第２所定値ＳＰ２よりも小さいか否かを判別する。この答がＹＥＳのときには、運転席ＳＥが後部位置にあるとして、待機時間ＴＲＥＦを前部位置用の所定時間ＴＦよりも小さな後部位置用の所定時間ＴＲ（例えば１ｓ）に設定し（ステップ９）、目標電流ＥＣＭＨを前部位置用の所定値ＥＦよりも大きな後部位置用の所定値ＥＲ（例えば４Ａ）に設定した（ステップ１０）後、上記ステップ１１に進み、モータ制御を開始する。

一方、前記ステップ６の答がＮＯで、ＳＰ２≦ＳＰ＜ＳＰ１のときには、運転席ＳＥが前部位置と後部位置との間の中間位置にあるとして、待機時間ＴＲＥＦを上記の２つの所定時間ＴＦ，ＴＲの間の中間位置用の所定時間ＴＭ（例えば２ｓ）に設定し（ステップ７）、目標電流ＥＣＭＨを上記の２つの所定値ＥＦ，ＥＲの間の中間位置用の所定値ＥＭ（例えば３Ａ）に設定した（ステップ８）後、上記ステップ１１に進み、モータ制御を開始する。

一方、前記ステップ１の答がＮＯで、シートベルト３の装着が解除された直後でないときには、ステップ１２において、モータ制御フラグＦ＿ＭＯＴが「１」であるか否かを判別する。この答がＹＥＳで、モータ制御の実行中のときには、上記ステップ１１に進み、モータ制御を継続する。

一方、上記ステップ１２の答がＮＯで、モータ制御が実行されていないときには、ステップ１３において、アップカウント式の遅延タイマの値（以下「遅延タイマ値」という）ＴＭＯＴを０にリセットし、本処理を終了する。

次に、前記ステップ１１で実行されるモータ制御について説明する。図５はそのサブルーチンを示す。本処理ではまず、ステップ２１において、遅延タイマ値ＴＭＯＴが前記ステップ４，８または１０で設定された待機時間ＴＲＥＦ以上であるか否かを判別する。この答がＮＯのときには、本処理を終了する。このように、シートベルト３の装着が解除されてから待機時間ＴＲＥＦが経過するまでは、モータ９は駆動されず、復帰ばね４によるウェビング５の巻取・収納が行われる。

一方、上記ステップ２１の答がＹＥＳで、シートベルト３の装着が解除されてから待機時間ＴＲＥＦが経過したときには、ウェビング５の巻取速度ＷＳを算出する。この算出は、前回と今回の間に回転角センサ２１から出力されたパルス信号の数に所定の換算係数を乗算することによって行われる。

次に、ステップ２３において、ウェビング５の所定の目標速度ＷＳＣＭＤ（例えば１００ｍｍ／ｓ）と、算出された巻取速度ＷＳとの差（＝ＷＳＣＭＤ−ＷＳ）を、偏差ＤＷＳとして算出する。次に、ステップ２４において、算出した偏差ＤＷＳに基づき、所定のフィードバック制御によって、フィードバック補正項ＥＦＢを算出する。

次に、ステップ２５において、モータ９への供給電流の所定の基本値ＥＣＭｂａｓｅにフィードバック補正項ＥＦＢを加算することによって、供給電流ＥＣＭを算出する。この基本値ＥＣＭｂａｓｅは、ウェビング５が通常の摩擦状態にあるときに目標速度ＷＳＣＭＤが得られるような供給電流ＥＣＭに相当し、実験などによりあらかじめ求められる。

運転席ＳＥが後ろ側に位置するほど、タングプレートＴＰと縁ゴムＥＲの接触によりウェビング５に作用する摩擦抵抗が大きくなり、ウェビング５の巻取速度ＷＳが低下する。これに対し、上述したように、供給電流ＥＣＭは、低下した巻取速度ＷＳを回復するように増大され、それに応じてモータ９の駆動力も増大する。以上のように、運転席ＳＥが後ろ側に位置するほど、モータ９の駆動力は、より大きくなるように制御される。

上記ステップ２５に続くステップ２６では、供給電流ＥＣＭが前記ステップ５，９または１１で設定された目標電流ＥＣＭＨ以上であるか否かを判別する。この答がＮＯのときには、そのまま本処理を終了する。

一方、上記ステップ２６の答がＹＥＳで、供給電流ＥＣＭが目標電流ＥＣＭＨに達したときには、ウェビング５の収納が完了したとして、ステップ２７において、供給電流ＥＣＭを０に設定し、モータ９を停止させ、モータ制御を終了する。そして、そのことを表すために、ステップ２８において、モータ制御フラグＦ＿ＭＯＴを「０」にリセットし、本処理を終了する。

以上のように、本実施形態によれば、モータ９への供給電流ＥＣＭを、シートポジション値ＳＰが小さいほど、すなわち、運転席ＳＥが後ろ側に位置するほど、より大きな値に設定する（図５のステップ２２〜２５）ので、ウェビング５の摩擦抵抗を適切に打ち消しながら、ウェビング５の巻取速度ＷＳを目標速度ＷＳＣＭＤに制御でき、ウェビング５の収納動作を、運転席ＳＥの位置にかかわらず、適切なタイミングで終了させることができる。それにより、例えば、運転席ＳＥが後ろ側に位置するときのウェビング５のドア挟みを防止することができる。

さらに、ウェビング５の巻取速度ＷＳが目標速度ＷＳＣＭＤになるようにモータ９の供給電流ＥＣＭを制御するので、巻取速度ＷＳが段階的に変化することがなく、運転者ＤＲに違和感を与えることなく円滑にウェビング５を収納することができる。

さらに、シートベルト３の装着が解除された後、待機時間ＴＲＥＦが経過するまでの間は、モータ９を停止状態に維持し、復帰ばね４のみによってウェビング５を巻き取る。したがって、乗員によるシートベルト３の装着が解除操作が確実に終了した後に、モータ９によるウェビング５の収納動作を開始できるとともに、この装着の解除直後にウェビング５に大きな張力が作用することが回避され、運転者ＤＲに唐突感を与えることなく、ウェビング５の収納動作を円滑に開始することができる。

また、運転席ＳＥが前側に位置するほど、待機時間ＴＲＥＦをより大きな値に設定する（図４のステップ４，７，９）ので、ウェビング５に作用する摩擦抵抗がより小さいと推定されるときには、復帰ばね４の付勢力を十分に活用するともに、モータ９の駆動をより遅く開始することによって、モータ９の消費電力を抑制することができる。一方、運転席ＳＥが後ろ側に位置することで、ウェビング５に作用する摩擦抵抗がより大きいと推定されるときには、モータ９の駆動をより早く開始することによって、ウェビング５の収納動作を遅れなく確実に行うことができる。

なお、本発明は、説明した実施形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。例えば、実施形態では、モータ９への供給電流ＥＣＭを、ウェビング５の巻取速度ＷＳに応じてフィードバック制御しているが、これに限らず、例えば、シートポジション値ＳＰに応じてフィードフォワード制御してもよい。その場合には、供給電流ＥＣＭは、シートポジション値ＳＰが小さいほど、すなわち、運転席ＳＥが後ろ側に位置するほど、より大きな値に設定される。

また、実施形態では、シートベルト３の装着の解除後の待機時間ＴＲＥＦ、および供給電流ＥＣＭの目標電流ＥＣＭＨをいずれも、シートポジション値ＳＰに応じて判別された運転席ＳＥの位置（前部位置、中間位置および後部位置）に応じて、段階的に設定しているが、待機時間ＴＲＥＦおよび／または目標電流ＥＣＭＨを、シートポジション値ＳＰに応じて連続的に設定してもよい。

また、実施形態では、シートベルト３が装着状態にあるか否かの検出を、バックルスイッチ２３の出力信号に基づいて行っているが、これに限らず、例えば、ウェビング５の張力や引出量の変化を監視し、その結果に基づいて行ってもよい。

また、実施形態は、運転席用のシートベルトの例であるが、本発明を、助手席用のシートベルトに適用してもよいことはもちろんである。その他、本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜、変更することが可能である。

Ｖ 車両
ＳＥ 運転席（シート）
１ 制御装置
２ ＥＣＵ（モータ駆動手段、駆動力制御手段、遅延手段）
３ シートベルト
４ 復帰ばね（付勢手段）
５ ウェビング
８ リール
９ モータ
２２ シート位置センサ（シート位置検出手段）
２３ バックルスイッチ（装着状態検出手段）
ＳＰ シートポジション値（車両の前後方向におけるシートの位置）
ＥＣＭ 供給電流（モータの駆動力）

Claims (1)

1. 車両内に配置され、ウェビングの一端部が当該車両のシートに固定されるとともに、リールを回転させることによって当該リールに前記ウェビングを巻き取るためのモータを有し、前記ウェビングが前記車両のドアの開口部と接触している状態では、前記シートの位置が前記車両の後ろ側になるほど、前記ウェビングと前記開口部との接触度合がより大きくなるように設けられたシートベルトの制御装置であって、
   前記シートベルトが装着状態にあるか否かを検出する装着状態検出手段と、
   前記車両の前後方向における前記シートの位置を検出するシート位置検出手段と、
   前記シートベルトが装着状態から非装着状態に切り換わったときに、前記モータを駆動するモータ駆動手段と、
   前記モータの駆動力を、前記検出されたシートの位置が前記車両の後ろ側にあるほど、より大きくなるように制御する駆動力制御手段と、
   前記リールを前記ウェビングの巻き取り方向に付勢する付勢手段と、
   前記シートの位置が前記車両の前側にあるほど、前記モータ駆動手段による前記モータの駆動をより遅いタイミングで開始する遅延手段と、
   を備えることを特徴とするシートベルトの制御装置。

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