JP7035948B2 - 車両用シートベルト装置 - Google Patents

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Description

本発明は車両用シートベルト装置に関する。
特許文献1には、衝撃信号が示す加速度が所定値よりも小と判定した場合に、モータを正回転させてシートベルトを巻き取ることで、多重衝突の初期段階の軽衝突時にシートベルトを巻き取ることを可能とする技術が記載されている。
特開2011-126332号公報
特許文献1に記載の技術は、衝突が発生すると直ちにシートベルトの巻き取りを行っている。しかし、衝突が発生した場合には、発生した衝突が軽度であっても、乗員に衝突加速度が加わり乗員の変位が生ずることでシートベルトの張力が増加する。このため、特許文献1に記載の技術のように、衝突発生の直後からシートベルトを巻き取るためには、モータによって高いトルクを発生させる必要があり、モータが大型化したりモータを流れる電流が大電流化することになる。
本発明は上記事実を考慮して成されたもので、軽度の衝突が発生した際に多重衝突に備えてモータの駆動力でシートベルトを巻き取る場合の、モータに対する要求トルクを抑制できる車両用シートベルト装置を得ることが目的である。
請求項1記載の発明に係る車両用シートベルト装置は、モータの駆動力でシートベルトを巻き取る巻取装置と、衝突の大きさに関連する物理量を検出する検出部によって検出された前記物理量が第1閾値以下の衝突が発生した場合に、前記物理量が前記第1閾値よりも小さい第2閾値以下に低下した後、又は、前記物理量が前記第2閾値以下に低下したと推定される所定時間が経過した後に、前記モータによってシートベルトを巻き取らせる制御部と、を含んでいる。
請求項1記載の発明では、巻取装置がモータの駆動力でシートベルトを巻き取る。また、多重衝突において、1回目の衝突と2回目の衝突との間には或る程度の時間差がある。これを利用し、制御部は、衝突の大きさに関連する物理量を検出する検出部によって検出された前記物理量が第1閾値以下の衝突が発生した場合に、前記物理量が前記第1閾値よりも小さい第2閾値以下に低下した後、又は、前記物理量が前記第2閾値以下に低下したと推定される所定時間が経過した後に、モータによってシートベルトを巻き取らせる。
衝突の大きさに関連する物理量が第2閾値以下に低下したときには、それに伴いシートベルトの張力も低下しているので、モータが低いトルクでシートベルトを巻き取ることができる。また、衝突の大きさに関連する物理量が第1閾値以下の1回目の衝突が発生した後に2回目の衝突が発生する場合にも、2回目の衝突が発生する前に乗員の変位を戻すことができる。従って、請求項1記載の発明によれば、軽度の衝突が発生した際に多重衝突に備えてモータの駆動力でシートベルトを巻き取る場合の、モータに対する要求トルクを抑制することができ、高トルクを発生させるためにモータが大型化したりモータを流れる電流が大電流化することを回避することができる。
請求項2記載の発明は、請求項1記載の発明において、前記巻取装置は、シートベルトを巻き取ってシートベルトの張力を増加させるプリテンショナを含み、前記制御部は、前記物理量が前記第1閾値を超える衝突が発生した場合に前記プリテンショナを作動させる。
請求項2記載の発明では、衝突の大きさに関連する物理量が第1閾値を超える衝突が発生した場合にプリテンショナを作動させることで、シートベルトの張力が増加されるので、前記物理量が第1閾値を超える衝突が発生した場合に乗員を確実に拘束することができる。
請求項3記載の発明は、請求項2記載の発明において、前記巻取装置は、前記プリテンショナによって巻き取られたシートベルトの張力を所定値以下に軽減するフォースリミッタを更に含み、前記制御部は、前記プリテンショナを作動させた後、前記物理量が前記第1閾値よりも小さい第2閾値以下に低下するか、又は、前記物理量が前記第2閾値以下に低下したと推定される所定時間が経過した場合に、前記モータによってシートベルトを巻き取らせる。
請求項3記載の発明のように、巻取装置がフォースリミッタを含んでいる場合、プリテンショナによって巻き取られたシートベルトの張力がフォースリミッタによって所定値以下に軽減されることで、シートベルトに弛みが生ずることがある。これに対し、請求項3記載の発明では、プリテンショナを作動させた後、前記物理量が第2閾値以下に低下するか、又は、前記物理量が第2閾値以下に低下したと推定される所定時間が経過した場合に、モータによってシートベルトを巻き取らせる。これにより、モータに対する要求トルクを抑制しつつ、フォースリミッタが作動した場合に生じるシートベルトの弛みを巻き取ることができる。
本発明は、軽度の衝突が発生した際に多重衝突に備えてモータの駆動力でシートベルトを巻き取る場合の、モータに対する要求トルクを抑制できる、という効果を有する。
実施形態に係る車載システムの概略ブロック図である。 車両の平面図である。 シートベルト巻取装置の概略構成図である。 第1実施形態に係るシートベルト制御処理を示すフローチャートである。 衝突が発生した場合の減速度の推移を示すタイミングチャートである。 第2実施形態に係るシートベルト制御処理を示すフローチャートである。
以下、図面を参照して本発明の実施形態の一例を詳細に説明する。
〔第1実施形態〕
図1に示す車載システム10はバス12を備えており、バス12には複数のセンサユニット及び互いに異なる制御を行う複数の電子制御ユニットが各々接続されている。なお、図1は車載システム10の一部のみ示している。
個々の電子制御ユニットは、CPU、メモリ及び不揮発性の記憶部を含む制御ユニットであり、以下、ECU(Electronic Control Unit)と称する。バス12に接続されている複数のセンサユニットには、フロアセンサ14、サテライトセンサ16、レーダ装置18及びカメラ42が含まれており、バス12に接続されている複数のECUにはエアバッグECU20、シートベルト制御ECU24及びプリクラッシュ制御ECU44が含まれている。なお、以下では「プリクラッシュ」を「PC」と略する。
図2に示すように、フロアセンサ14は、エアバッグECU20、シートベルト制御ECU24及びPC制御ECU44と共に車両38の車室内に配置されている。フロアセンサ14は、図2に矢印Aとして示すように、車両38の車室内における車両38の前後方向の加速度(減速度G)を検出する。また、図2に示すように、サテライトセンサ16は、車両38の前端部付近の左右に各々配置されており、図2に矢印B,Cとして示すように、車両38の前端部付近の左右における車両38の前後方向の加速度(減速度Gs)を検出する。
レーダ装置18は、検出範囲が互いに異なる複数のレーダ装置を含み、車両38の前方側の検出範囲(図2にハッチングで示す)内に存在する歩行者や他車両等の物体を点情報として検出し、検出した物体と車両38の相対位置及び相対速度を取得する。また、レーダ装置18は周囲の物体の探知結果を処理する処理装置を内蔵している。当該処理装置は、直近の複数回の探知結果に含まれる個々の物体との相対位置や相対速度の変化等に基づき、ノイズやガードレール等の路側物等を監視対象から除外し、歩行者や他車両等の特定物体を監視対象として追従監視する。そしてレーダ装置18は、個々の監視対象の物体との相対位置や相対速度等の情報を出力する。
レーダ装置18は、カメラ42及びPC制御ECU44と共に衝突予測部として機能する。カメラ42は車両38の周囲を撮影する。PC制御ECU44は、カメラ42から入力された画像上での個々の監視対象物体の位置を、レーダ装置18から入力された情報(例えば個々の監視対象物体との相対位置等)に基づいて検出する。また、個々の監視対象物体の特徴量を抽出し、抽出した特徴量に基づき監視対象物体の種類(歩行者か車両か等)を判別する。またPC制御ECU44は、上記処理を繰り返すことで所定範囲内に存在する監視対象物体を追従監視し、監視対象物体毎に車両38との衝突確率を演算する。そしてPC制御ECU44は、車両38との衝突確率が所定値以上の監視対象物体を検知すると(車両38と監視対象物体との衝突を予測すると)、シートベルト制御ECU24を含む車載システム10内の特定ECUへ衝突予測信号を送信する。
但し、衝突予測はレーダ装置18及びカメラ42から入力される情報を各々用いることに限られるものではなく、例えば、レーダ装置18及びカメラ42の一方から入力される情報に基づいて衝突を予測することも可能である。また、車両38のステアリングの舵角など、他の情報も併用して衝突を予測するようにしてもよい。
エアバッグECU20には、エアバッグECU20と共にエアバッグ装置を構成するエアバッグアクチュエータ22が接続されている。なお、以下では「アクチュエータ」を「ACT」と略する。エアバッグECU20はフロアセンサ14によって検出された減速度Gが閾値を超えた場合に、エアバッグACT(インフレータ)22によってエアバッグを展開させる。
シートベルト制御ECU24はCPU26、メモリ28及び不揮発性の記憶部30を含んでいる。記憶部30にはシートベルト制御プログラム32が記憶されている。シートベルト制御ECU24は、シートベルト制御プログラム32が記憶部30から読み出されてメモリ28に展開され、メモリ28に展開されたシートベルト制御プログラム32がCPU26によって実行されることで、後述するシートベルト制御処理を行う。
シートベルト制御ECU24には、プリテンショナ駆動回路34を介してプリテンショナ用インフレータ78が接続されていると共に、モータ駆動回路36を介してモータ76が接続されている。シートベルト制御ECU24は、フロアセンサ14及びサテライトセンサ16から入力される情報に基づき、プリテンショナ駆動回路34を介してプリテンショナ用インフレータ78の点火を制御する。また、シートベルト制御ECU24は、フロアセンサ14及びPC制御ECU44から入力される情報に基づき、モータ駆動回路36を介してモータ76の駆動を制御する。
なお、第1実施形態において、フロアセンサ14は検出部の一例であり、シートベルト制御ECU24、プリテンショナ駆動回路34及びモータ駆動回路36は制御部の一例である。
図3に示すように、シートベルト巻取装置50は、シートベルト66を巻き取るスプール52を備えている。スプール52は中心部が中空とされ、中空部分にトーションバー54が設けられている。トーションバー54は、スプール52の軸線方向の中央部よりも後述するバネ機構80側へ偏倚した位置で連結部材56を介してスプール52と連結されており、スプール52の回転軸として機能する。また、トーションバー54は、連結部材56を境として径が異なり、本実施形態では、バネ機構80側よりも後述するプリテンショナ部58側の方が大径とされている。
なお、トーションバー54は、バネ機構80側とプリテンショナ部58側とが一体でもよいし、バネ機構80側とプリテンショナ部58側とに分割され連結部材56を介して連結された構造でもよい。
トーションバー54の一端にはプリテンショナ部58が設けられており、他端にはシートベルト66を巻き取る方向にスプール52を付勢するバネ機構80が設けられている。プリテンショナ部58はベルトロック機構62及びプリテンショナ機構64を含んでいる。ベルトロック機構62は、所定の荷重が加わるとスプール52の回転をロックする。ベルトロック機構62としては周知の種々の構成を適用できるため詳細な説明は省略する。
プリテンショナ機構64は、プリテンショナ用インフレータ78、ピストンラック68及びピニオンギヤ70を含んでいる。プリテンショナ部58は、プリテンショナ用インフレータ78が点火されてガスを発生すると、ピストンラック68のピストン68Aが押し出され、ピストンラック68のラックギヤとピニオンギヤ70によりスプール52を回転させることで、シートベルト66を所定量巻き取るようになっている。
一方、プリテンショナ部58のプリテンショナ機構64が作動されることによってシートベルト66が巻き取られた場合、乗員の慣性移動によってシートベルト66が引き出されることでベルトロック機構62がロックする。その後、所定の荷重を超えた張力がシートベルト66に加わるとトーションバー54が捻られ、トーションバー54に連結部材56を介して連結したスプール52が回転してシートベルト66が引き出される。このように、トーションバー54はシートベルト66の張力を緩和するフォースリミッタとして機能する。
また、スプール52とバネ機構80との間には平歯のギア82が設けられており、ギア82はトーションバー54に取り付けられている。ギア82は平歯のギア84と噛合しており、ギア84と同軸に平歯のギア86が設けられている。ギア86はギア84と一体化され、平歯のギア88が噛合している。ギア88はモータ76の駆動軸に取り付けられている。これにより、モータ76の駆動軸が所定方向又はその反対方向に回転されると、ギア88、86、84、82及びトーションバー54を介して、シートベルト66を巻き取る方向又は引き出す方向にスプール52が回転される。
次に第1実施形態の作用として、車両38のイグニッションスイッチがオンされている間、シートベルト制御ECU24が繰り返し実行するシートベルト制御処理について、図4を参照して説明する。
シートベルト制御処理のステップ100において、シートベルト制御ECU24は、PC制御ECU44から衝突予測信号を受信したか否かに基づいて、車両38と物体との衝突が予測されたか否か判定する。PC制御ECU44から衝突予測信号を受信した場合には、ステップ100の判定が肯定されてステップ118へ移行する。そしてステップ118において、シートベルト制御ECU24は、シートベルト66を巻き取る方向へモータ76を駆動し、シートベルト制御処理を終了する。
車両38と物体との衝突が予測された段階では、車両38と物体との衝突は発生していないのでシートベルト66の張力は低い。このため、モータ76が低いトルクでシートベルト66を巻き取ることができると共に、シートベルト66の巻き取りによって乗員を予備的に拘束することができる。
また、ステップ100の判定が否定された場合はステップ102へ移行する。ステップ102において、シートベルト制御ECU24は、フロアセンサ14によって検出された減速度G及びサテライトセンサ16によって検出された減速度Gsを含む衝突検出結果を取得する。ステップ104において、シートベルト制御ECU24は、ステップ102で取得した衝突検出結果に基づいて、車両38が物体と衝突したことが検出されたか否か判定する。
ステップ104の判定は、一例として、例えば減速度G及び減速度Gsの少なくとも一方が所定値(例えば後述の第2閾値Gth2、又は第2閾値Gth2よりも小さい値)を超えたか否かを判定し、判定が肯定された場合に衝突が検出されたと判断することができる。但し、これに限定されるものではなく、例えば車両38のバンパに圧力センサを設け、バンパに圧力が加わったか否も考慮して衝突検出を判定する等、公知の種々の技術を適用可能である。ステップ104の判定が否定された場合はシートベルト制御処理を終了する。
また、ステップ104の判定が肯定された場合はステップ106へ移行し、ステップ106において、シートベルト制御ECU24は、ステップ102で取得した減速度Gが予め設定された第1閾値Gth1を超えているか否か判定する。
ステップ106の判定が否定された場合、例えば車両38がガードレールに斜めに衝突したなどのように、今回の衝突はプリテンショナ部58の作動が不要な軽度の衝突と判断できる。但し、軽度の衝突であっても乗員には衝突加速度が加わるので、エアバッグの展開範囲に対して乗員が偏倚している可能性がある。そして、例えば車両38がガードレールに斜めに衝突した後に反対車線の他車両に衝突するなどのように、今回の衝突が多重衝突のうちの1回目の衝突であったとすると、2回目の衝突が発生した際に、エアバッグの展開範囲に対して乗員が偏倚していることは乗員保護の観点から望ましくない。しかしながら、衝突が検出された直後は、軽度の衝突であっても乗員に衝突加速度が加わっていることでシートベルト66の張力が増加しており、この段階でシートベルト66を巻き取るためにはモータ76で高いトルクを発生させる必要がある。
このため、ステップ106の判定が否定された場合はステップ110へ移行し、ステップ110において、シートベルト制御ECU24は、フロアセンサ14によって検出された減速度Gを取得する。またステップ112において、シートベルト制御ECU24は、ステップ110で取得した減速度Gが予め設定された第2閾値Gth2以下になったか否か判定する。但し、第2閾値Gth2<第1閾値Gth1である。ステップ112の判定が否定された場合はステップ110に戻り、ステップ112の判定が肯定される迄、ステップ110,112を繰り返す。
図5に、軽度の衝突での減速度Gの推移の一例を示すように、減速度Gは時間経過に伴って減少して第2閾値Gth2以下になる。これにより、ステップ112の判定が肯定されてステップ118へ移行し、ステップ118において、シートベルト制御ECU24は、シートベルト66を巻き取る方向へモータ76を駆動する(図5に示す「(1)モータでベルト巻取り」も参照)。この段階ではシートベルト66の張力も減少してきており、モータ76が低いトルクでシートベルト66を巻き取ることができるので、高トルクを発生させるためにモータ76が大型化したりモータ76を流れる電流が大電流化することを回避することができる。
そして、シートベルト66が巻き取られることで、エアバッグの展開範囲に対して乗員が偏倚していたとしても、乗員の偏倚を戻すことができる。従って、今回の衝突が多重衝突のうちの1回目の衝突であったとしても、2回目の衝突が発生した際に乗員を適正に保護することができる。
また、ステップ106の判定が肯定された場合は、今回の衝突はプリテンショナ部58の作動が必要な重度の衝突と判断できるので、ステップ108へ移行する。そして、ステップ108において、シートベルト制御ECU24は、プリテンショナ用インフレータ点火信号をプリテンショナ駆動回路34へ出力する。これにより、プリテンショナ駆動回路34はプリテンショナ用インフレータ78を点火させ、これに伴い、プリテンショナ部58によってスプール52が回転されてシートベルト66が巻き取られることで、乗員が拘束される(図5に示す「プリテンショナ、フォースリミッタ作動」も参照)。
また、重度の衝突が発生してプリテンショナ部58のプリテンショナ機構64が作動されるときには、エアバッグECU20がエアバッグACT22を作動させ、エアバッグACT22によってエアバッグが展開される。
ステップ108の判定を行うとステップ110へ移行し、前述のように、減速度Gの取得(ステップ110)及び減速度Gが第2閾値Gth2以下になったか否かの判定(ステップ112)を繰り返す。そして減速度Gが時間経過に伴って第2閾値Gth2以下に減少すると、ステップ112の判定が肯定されてステップ118へ移行し、シートベルト66を巻き取る方向へモータ76が駆動される(図5に示す「(2)モータでベルト巻取り」も参照)。
プリテンショナ部58のプリテンショナ機構64が作動された場合、その後、フォースリミッタ(トーションバー54)によってシートベルト66の張力が所定値以下に軽減されることで、シートベルト66に弛みが生ずることがあるが、この弛みを巻き取ることができる。また、減速度Gが第2閾値Gth2以下になった後にシートベルト66の巻き取りを行うことで、モータ76が低いトルクでシートベルト66を巻き取ることができ、高トルクを発生させるためにモータ76が大型化したりモータ76を流れる電流が大電流化することを回避することができる。
〔第2実施形態〕
次に本発明の第2実施形態について説明する。なお、第2実施形態は第1実施形態と同一の構成であるので、各部分に同一の符号を付して構成の説明を省略する。
図6に示すように、第2実施形態に係るシートベルト制御処理は、ステップ106の判定が否定された場合にステップ114へ移行する。ステップ114において、シートベルト制御ECU24は、衝突が検出されてから(ステップ104の判定が肯定されてから)所定時間t1が経過したか否か判定し、判定が肯定される迄ステップ114を繰り返す。一例として図5に示すように、所定時間t1としては、軽度の衝突が発生してから減速度Gが第2閾値Gth2以下に減少するまでの所要時間に相当する時間が設定される。
所定時間t1が経過すると、ステップ114の判定が肯定されてステップ118へ移行し、シートベルト66を巻き取る方向へモータ76が駆動される。この段階ではシートベルト66の張力も減少しており、モータ76が低いトルクでシートベルト66を巻き取ることができるので、高トルクを発生させるためにモータ76が大型化したりモータ76を流れる電流が大電流化することを回避することができる。また、エアバッグの展開範囲に対して乗員が偏倚していたとしても、乗員の変位を戻すことができるので、今回の衝突が多重衝突のうちの1回目の衝突であったとしても、2回目の衝突が発生した際に乗員を適正に保護することができる。
また、ステップ106の判定が肯定された場合には、ステップ108でプリテンショナ部58のプリテンショナ機構64を作動させた後、ステップ116へ移行する。ステップ116において、シートベルト制御ECU24は、衝突が検出されてから(ステップ104の判定が肯定されてから)所定時間t2が経過したか否か判定し、判定が肯定される迄ステップ116を繰り返す。一例として図5に示すように、所定時間t2としては、重度の衝突が発生してから減速度Gが第2閾値Gth2以下に減少するまでの所要時間に相当する時間が設定される。
所定時間t2が経過すると、ステップ116の判定が肯定されてステップ118へ移行し、シートベルト66を巻き取る方向へモータ76が駆動される。これにより、プリテンショナ部58のプリテンショナ機構64が作動された後、フォースリミッタ(トーションバー54)によってシートベルト66の張力が所定値以下に軽減されることで、シートベルト66に生ずる弛みを巻き取ることができる。また、減速度Gが第2閾値Gth2以下になった後にシートベルト66の巻き取りを行うことで、モータ76が低いトルクでシートベルト66を巻き取ることができ、高トルクを発生させるためにモータ76が大型化したりモータ76を流れる電流が大電流化することを回避することができる。
なお、上記では衝突の大きさに関連する物理量の一例として、フロアセンサ14が減速度Gを検出する態様を説明したが、前記物理量は減速度Gに限られるものではない。例えば減速度Gの積分値や減速度Gの微分値、レーダ装置18によって検出される車両38と衝突した物体との相対速度(衝突速度V)、カメラが撮影した画像等から検出できる衝突物体の大きさなどを単独で用いてもよいし、これらの少なくとも1つを減速度Gと組み合わせて用いてもよい。
また、第2実施形態で説明した所定時間t1、t2は一定時間であってもよいが、これに限定されるものではなく、例えば減速度Gが大きくなるに従って時間が長くなるように変化させてもよい。
14 フロアセンサ(検出部)
16 サテライトセンサ(検出部)
18 レーダ装置(検出部)
24 シートベルト制御ECU(制御部)
34 プリテンショナ駆動回路(制御部)
36 モータ駆動回路(制御部)
38 車両
42 カメラ(検出部)
50 シートベルト巻取装置(巻取装置)
54 トーションバー(フォースリミッタ)
58 プリテンショナ部(プリテンショナ)
66 シートベルト
76 モータ
Gth1 第1閾値
Gth2 第2閾値
t1、t2 所定時間

Claims (3)

  1. モータの駆動力でシートベルトを巻き取る巻取装置と、
    衝突の大きさに関連する物理量を検出する検出部によって検出された前記物理量が第1閾値以下の衝突が発生した場合に、前記物理量が前記第1閾値よりも小さい第2閾値以下に低下した後、又は、前記物理量が前記第2閾値以下に低下したと推定される所定時間が経過した後に、前記モータによってシートベルトを巻き取らせる制御部と、
    を含む車両用シートベルト装置。
  2. 前記巻取装置は、シートベルトを巻き取ってシートベルトの張力を増加させるプリテンショナを含み、
    前記制御部は、前記物理量が前記第1閾値を超える衝突が発生した場合に前記プリテンショナを作動させる請求項1記載の車両用シートベルト装置。
  3. 前記巻取装置は、前記プリテンショナによって巻き取られたシートベルトの張力を所定値以下に軽減するフォースリミッタを更に含み、
    前記制御部は、前記プリテンショナを作動させた後、前記物理量が前記第2閾値以下に低下するか、又は、前記物理量が前記第2閾値以下に低下したと推定される所定時間が経過した場合に、前記モータによってシートベルトを巻き取らせる請求項2記載の車両用シートベルト装置。
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