JP7091756B2 - 車両用シートベルト装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両用シートベルト装置に関し、車両の乗員保護技術の分野に属する。

自動車等の車両には、シートに着座した乗員をベルトによって拘束する車両用シートベルト装置が設けられる。車両の急減速時および衝突時などの緊急時には、前方への乗員の移動が車両用シートベルト装置によって抑制されることで、乗員の保護が図られる。

この種の車両用シートベルト装置において、ベルトの一端は、アンカ部材等を介して車体フロアに固定され、ベルトの他端は、リトラクタによって巻き取り可能に支持される。リトラクタは、緊急時にベルトを瞬時に巻き取ってベルトの弛みを除去するプリテンショナ機構と、緊急時にスプールからのベルトの引き出しを規制するロック機構と、ロック機構が作動した状態においてベルトによる拘束荷重を所定荷重以下に維持するロードリミッタ機構とを備えることがある。

緊急時には、リトラクタのプリテンショナ機構とロック機構とが作動することで、慣性による乗員の前方への移動がベルトによって抑制され、これにより、シートへの乗員の拘束が実現される。また、ロック機構が作動した状態でベルトの張力が所定値に達すると、乗員の身体にかかる拘束荷重が所定荷重以下に維持されるようにロードリミッタ機構が作動する。

特許文献１に開示されているように、リトラクタのロードリミッタ機構としては、トーションバーを備えたものが知られている。トーションバーの一端は、ロック機構によってロックされる被ロック部に固定され、トーションバーの他端は、スプールに固定されている。この種のロードリミッタ機構では、ロック機構が作動した状態でベルトの張力が所定値まで上昇すると、トーションバーが捩り変形することで、スプールの所定量の回転が許容される。これにより、ベルトの所定量の引き出しが許容されて、乗員の身体にかかる拘束荷重が所定荷重以下に緩和される。

また、特許文献２に開示されているように、２本のトーションバーを備えたロードリミッタ機構も知られている。この種のロードリミッタ機構では、一方のトーションバーのみを作動させる第１の作動態様と、両方のトーションバーを作動させる第２の作動態様とを選択的に実行可能となっている。そのため、乗員の体格および緊急時の減速度等の状況に応じて、第１の作動態様または第２の作動態様が選択的に実行されることで、状況に応じたより適切な拘束荷重が得られる。

特開２０１５－１２８９２５号公報 特開２０１５－０５４６４７号公報

しかしながら、特許文献１に記載されているように１本のトーションバーを備えたリトラクタでは、トーションバーが一度組み付けられると拘束荷重が一様に決まってしまい、乗員の体格および緊急時の状況に応じた拘束荷重が得られないことがある。例えば、乗員が小柄である場合、及び、衝突速度が比較的低い場合に、必要以上の拘束荷重が乗員の身体に作用したり、乗員が大柄である場合、及び、衝突速度が比較的高い場合に、拘束荷重が最適値よりも低くなったりすることがある。

また、特許文献２に記載されているように２本のトーションバーを備えたリトラクタでは、作動態様を切り換えるための構造が複雑になるとともに、リトラクタ全体が大型化しやすくなる。また、リトラクタの大型化に伴って、リトラクタ及びその周辺部のレイアウト自由度が低下する。

そこで、本発明は、リトラクタの構造の複雑化および大型化を抑制しつつ、乗員の体格および緊急時の状況に応じた拘束荷重の適正化を実現しやすい車両用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、本発明に係る車両用シートベルト装置は、次のように構成したことを特徴とする。

まず、請求項１に記載の発明は、
所定の経路に沿って配置され、乗員を拘束するベルトと、
前記ベルトの一端を巻き取り可能に支持するリトラクタとを備えた車両用シートベルト装置であって、
前記ベルトとの間に摩擦力を発生可能なように前記経路上に設けられた摩擦力付与部と、
前記摩擦力を変化させるように前記摩擦力付与部を駆動するモータを備えた駆動手段と、
車両に所定以上の衝撃荷重が入力されたときの車速、および、前記乗員の体格の少なくとも一方を検出する検出手段と、
前記検出手段による検出結果に応じた拘束荷重を得るために摩擦力を前記ベルトと前記摩擦力付与部との間に作用させるように前記駆動手段を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記検出手段によって検出された前記車速、および、前記体格の少なくとも一方に基づいて追加すべき前記拘束荷重を算出し、前記拘束荷重と前記モータの回転角度との所定の関係に基づいて前記拘束荷重に応じた回転角度を算出し、前記モータを算出された前記回転角度で駆動することを特徴とする。

なお、ここでいう摩擦力の「変化」には、摩擦力が発生していない状態から発生した状態に変化すること、及び、摩擦力が発生している状態から発生しない状態に変化することが含まれるものとする。

請求項２に記載の発明は、前記請求項１に記載の発明において、
前記リトラクタは、前記ベルトが巻き付けられるスプールと、前記ベルトを繰り出す方向の前記スプールの回転を規制するロック機構と、前記ロック機構の作動中に前記ベルトによる前記乗員の拘束荷重を所定値以下に維持するロードリミッタとを備えたことを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、前記請求項１または請求項２に記載の発明において、
前記摩擦力付与部は、前記ベルトの一方の面に接触可能に配置された第１接触部と、前記ベルトの他方の面に接触可能に配置された第２接触部とを備えていることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、前記請求項３に記載の発明において、
前記摩擦力付与部は、前記第１接触部および前記第２接触部を支持する支持部を備え、
前記駆動手段は、前記第１接触部および前記第２接触部と前記ベルトとの間に第１摩擦力を生じさせる第１回転位置と、前記第１接触部および前記第２接触部と前記ベルトとの間に第１摩擦力よりも強い第２摩擦力を生じさせる第２回転位置との間で前記支持部を回転駆動するものであることを特徴とする。

なお、ここでいう「第１摩擦力」及び「第２摩擦力」は、それぞれ、第１接触部とベルトとの間に生じる摩擦力と、第２接触部とベルトとの間に生じる摩擦力とを合わせたものである。また、ここでいう「第１摩擦力」の大きさは、ゼロであってもよい。

請求項５に記載の発明は、前記請求項３または請求項４に記載の発明において、
前記第１接触部と前記第２接触部とは、断面円形のシャフト形状で、それぞれ前記ベルトを挟んで対向配置されていることを特徴とする。

まず、請求項１に記載の発明によれば、衝突時などの緊急時において、シートベルトを装着した乗員の身体が前方へ移動しようとするとき、駆動手段によって摩擦力付与部が駆動されることで、ベルトと摩擦力付与部との間に摩擦力を発生させたり、摩擦力を変化させたりすることができる。これにより、リトラクタのスプールからの引き出し方向のベルトの移動速度が調整されることで、例えば乗員の体格及び衝突速度などに応じて、ベルトによる乗員の拘束荷重を適正化できる。そのため、過剰な拘束荷重が乗員にかかることの抑制と、効果的な乗員の拘束との両立を実現しやすくなり、これにより、乗員の保護効果の向上を図ることができる。

また、本発明によれば、ベルトの経路上においてリトラクタとは異なる任意の位置に摩擦力付与部を配置できる。そのため、リトラクタ及びその周辺部の構造が複雑化したり、リトラクタ周辺のレイアウト自由度が低下したりすることを抑制しつつ、摩擦力付与部による上述の拘束荷重調整機能を果たすことができる。
また、衝突時などの緊急時において、車速および乗員の体格の少なくとも一方に応じた拘束荷重を得ることができ、これにより、乗員の保護を効果的に図ることができる。

また、請求項２に記載の発明によれば、緊急時に乗員の身体が前方へ移動しようとするとき、リトラクタのロードリミッタによる拘束荷重の制限と、摩擦力付与部による拘束荷重の調整とが適宜組み合わせて行われることで、乗員にかかる拘束荷重をより効果的に適正化できる。

例えば、乗員が小柄である場合、及び、衝突速度が比較的低い場合には、ベルトから摩擦力付与部を離間させておくか、又は、ベルトと摩擦力付与部との間に比較的低い摩擦力を作用させればよい。この場合、ロック機構が作動した状態でのスプールからのベルトの繰り出しが促進されることで、ロードリミッタによる拘束荷重の制限が促進され、これにより、乗員の体格または衝突速度等に応じた比較的低い拘束荷重を得ることができる。

また、例えば、乗員が大柄である場合、及び、衝突速度が比較的高い場合には、ベルトと摩擦力付与部との間に摩擦力を発生させたり、摩擦力を強めたりすればよい。この場合、ロック機構が作動した状態でのスプールからのベルトの繰り出しが制限されることで、ロードリミッタによる拘束荷重の制限が抑制され、これにより、乗員の体格または衝突速度等に応じた比較的高い拘束荷重を得ることができる。

さらに、駆動手段による摩擦力付与部の駆動は、リトラクタのロック機構及びロードリミッタの作動とは個別に制御できる。そのため、緊急時の状況が検出されたタイミングで、その状況に応じた拘束荷重が得られるように摩擦力付与部を駆動することができる。

また、請求項３に記載の発明によれば、摩擦力付与部の作動時において、第１接触部および第２接触部がベルトに接触することで、ベルトの両面に摩擦力を作用させることができる。これにより、摩擦力の付与による拘束荷重の調整を確実に実現できる。

また、請求項４に記載の発明によれば、第１接触部と第２接触部を支持する支持部を、第１回転位置と第２回転位置との間で回転させるという簡素な構成によって、ベルトに作用させる摩擦力を変化させることができる。

本発明の第１実施形態に係る車両用シートベルト装置の概略構成図である。 図１におけるＡ－Ａ断面の模式図である。 リトラクタの模式図である。 第１実施形態における拘束荷重付加装置の模式図である。 図４におけるＢ矢視図である。 第１実施形態における拘束荷重付加装置の作動時の説明図である。 図６におけるＣ矢視図である。 車両用シートベルト装置のシステム図である。 第１実施形態における車両用シートベルト装置の制御の流れを示すフローチャートである。 拘束荷重判定制御の流れを示すフローチャートである。 衝突速度を判定するためのグラフである。 拘束荷重付加装置の作動判定のための表である。 本発明の第２実施形態に係る車両用シートベルト装置における拘束荷重付加装置の模式図である。 第２実施形態における拘束荷重付加装置の作動時の説明図である。 第２実施形態における車両用シートベルト装置の制御の流れを示すフローチャートである。 第２実施形態における摩擦力付与部の回転角度に対するベルトの拘束荷重の関係を示すグラフである。

以下、本発明に係る車両用シートベルト装置の実施形態について説明する。

［第１実施形態］
図１に示すように、シートベルト装置１は、車両の前席に設けられた所謂三点式のシートベルトである。シートベルト装置１は、ベルト２と、リトラクタ３と、アッパーアンカ４と、ロアアンカ５と、バックル６と、タングプレート７とを備えている。

リトラクタ３は、センタピラー８０の下端近傍に配置されている。アッパーアンカ４は、センタピラー８０の上端近傍に配置されている。アッパーアンカ４には、Ｄリング４１が取り付けられている。ロアアンカ５は、シート８３の車体幅方向外側に隣接して配置されている。バックル６は、シート８３の車体幅方向内側に隣接して配置されている。

ベルト２の一端部２１は、リトラクタ３のスプール３１（図３参照）に巻き取り可能に支持されており、ベルト２の他端部２２は、車体フロアにロアアンカ５等を介して固定されている。ベルト２には、リトラクタ３とロアアンカ５との間で、Ｄリング４１と、タングプレート７とに挿通されている。

シート８３に着座した乗員は、リトラクタ３からベルト２を引き出しながら、タングプレート７をバックル６に係合させることによって、ベルト２を装着する。これにより、乗員の胸部および腰部が、ベルト２によってシート８３に拘束される。

図２に示すように、リトラクタ３は、センタピラー８０を構成するセンタピラーアウタ８１と、該センタピラーアウタ８１の車室内側に配置されるトリム部材８２との間に配置されている。また、Ｄリング４１は、トリム部材８２の車室内側表面に沿って配置されている。これにより、ベルト２は、リトラクタ３とＤリング４１との間の部分において、センタピラーアウタ８１とトリム部材８２との間に位置する所定の経路Ｒに沿って配置される。

図３に示すように、リトラクタ３は、ベルト２の一端部２１を巻き取り可能に支持するスプール３１と、衝突時等の緊急時にスプール３１にベルト２を巻き取らせてベルト２の弛みを除去するプリテンショナ機構３２と、緊急時にスプール３１からのベルト２の引き出しを規制するロック機構３３と、ロック機構３３が作動したときの拘束荷重を制限するロードリミッタ機構３４とを備えている。

プリテンショナ機構３２は、車両の衝突時のように車両に大きな衝撃が入力されたときに乗員を瞬時にシート８３に拘束するための公知の機構を有する。プリテンショナ機構３２は、例えば、ガスジェネレータ３２ａの推力によってスプール３１を回転させることにより、ベルト２をリトラクタ３内に引き込む。なお、プリテンショナ機構３２のガスジェネレータ３２ａの作動は、後述するコントロールユニット１００によって制御される。

ロック機構３３は、リトラクタ３のケース（図示せず）等を介して車体に固定されているロック部３３ａと、リトラクタ３のスプール３１に連結されている被ロック部３３ｂとを有する。緊急時においてロック機構３３が作動すると、ロック部３３ａが、被ロック部３３ｂの回転を阻止することで、スプール３１からのベルト２の引き出しが規制される。

ロック機構３３としては、種々の公知の機構を採用し得る。すなわち、ロック機構３３は、ベルト２が所定速度以上で引き出されたときに機械的に作動するように構成されてもよいし、後述のコントロールユニット１００からの制御信号に応じて作動するように構成されてもよい。

ロードリミッタ機構３４は、ロック機構３３が作動した状態でベルト２の張力が所定荷重値に達すると、乗員の身体にかかる拘束荷重を所定荷重以下に維持させるものである。ロードリミッタ機構３４は、スプール３１の内部に挿通されたトーションバー３５を備えている。トーションバー３５は、一端部３５ａがスプール３１に固定され、他端部３５ｂが被ロック部３３ｂに固定されている。ロック機構３３が作動した状態でベルト２の張力が所定値まで上昇すると、トーションバー３５が捩り変形することで、スプール３１の所定量の回転が許容される。これにより、スプール３１からのベルト２の繰り出しが所定量許容されて、乗員の身体にかかる拘束荷重が所定荷重以下に緩和される。

なお、本実施形態におけるロードリミッタ機構３４の性能において、上記の所定荷重は、衝突時の車両速度が所定速度以下の中低速状態で小柄な乗員が拘束される場合に適した荷重値とする。

図２に示すように、上述したベルト２の経路Ｒ上には、ベルト２によって乗員をシート８３に拘束するための拘束荷重を追加する拘束荷重付加装置９が設けられている。拘束荷重付加装置９は、センタピラーアウタ８１とトリム部材８２との間に配置されている。拘束荷重付加装置９は、例えばブラケット（図示せず）を介してセンタピラー８０に取り付けられている。

図４および図５を用いて、拘束荷重付加装置９について詳しく説明する。

拘束荷重付加装置９は、ベルト２に対して摩擦力を付与する摩擦力付与部９１と、該摩擦力付与部９１を駆動する駆動手段としての駆動機構９６とを備えている。

摩擦力付与部９１は、作動時にベルト２の車体幅方向内側の面２ａに接触する第１接触部としての第１シャフト９２と、作動時にベルト２の車体幅方向外側の面２ｂに接触する第２接触部としての第２シャフト９３と、両シャフト９２、９３を支持する支持部としての一対の支持部材９４、９５とを備えている。

一対の支持部材９４、９５は、ベルト２を挟んで、車体前方側に配置された前側支持部材９４と、車体後方側に配置された後側支持部材９５とで構成されている。前側支持部材９４と後側支持部材９５とは、ベルト２を挟んで互いに対向配置されている。前側支持部材９４と、後側支持部材９５とは、例えば、円盤状のプレート部材で形成されている。

第１シャフト９２および第２シャフト９３は、一対の支持部材９４、９５の間に架設されている。第１シャフト９２は、ベルト２を挟んで車体幅方向内側に配置され、第２シャフト９３は、ベルト２を挟んで車体幅方向外側に配置されている。第１シャフト９２と第２シャフト９３は、互いに平行に配置されている。第１シャフト９２および第２シャフト９３の車体前側の端部９２ａ、９３ａは、前側支持部材９４に、第１シャフト９２および第２シャフト９３の車体後側の端部９２ｂ、９３ｂは、後側支持部材９５に、溶接等によってそれぞれ固定されている。

駆動機構９６は、例えば、摩擦力付与部９１の後側支持部材９５よりも車体幅方向外側に配置されている。駆動機構９６は、有底筒体で形成されたシリンダ９６ａと、このシリンダ９６ａ内で摺動可能に配置されたピストン９６ｂと、シリンダ９６ａとピストン９６ｂとで区画される空間にガスを発生させるマイクロガスジェネレータ９６ｃとを備えている。

また、駆動機構９６は、一端においてピストン９６ｂに固定され、シリンダ９６ａの外側に露出するように配置されたラックギヤ部９６ｄと、摩擦力付与部９１の後側支持部材９５における反シャフト９２、９３側の面９５ａに固定され、ラックギヤ部９６ｄに噛み合うピニオンギヤ部９６ｅとを備えている。

なお、ラックギヤ部９６ｄは、ピストン９６ｂと一体に設けられてもよく、ピニオンギヤ部９６ｅは、後側支持部材９５と一体に設けられてもよい。

ピニオンギヤ部９６ｅの軸心は、第１シャフト９２及び第２シャフト９３と平行に配置されている。軸方向から見て、ピニオンギヤ部９６ｅの軸心は、例えば、第１シャフト９２の軸心と第２シャフト９３の軸心とを結ぶ仮想線分の中央に配置されている。

図６および図７を用いて、拘束荷重付加装置９の動作について説明する。

衝突時等の緊急時において、後述のコントロールユニット１００からの制御信号に基づいて、マイクロガスジェネレータ９６ｃが作動されると、駆動機構９６のシリンダ９６ａ内で発生するガス圧によってピストン９６ｂ及びラックギヤ部９６ｄが図６及び図７の矢印Ｄ１方向にスライド移動される。
これに伴って、ラックギヤ部９６ｄに噛み合っているピニオンギヤ部９６ｅは、図７の矢印Ｄ２方向に回転する。

これにより、後側支持部材９５は、ピニオンギヤ部９６ｅとともにピニオンギヤ部９６ｅの軸心周りに矢印Ｄ２方向に回転駆動される。

図５に示すように、拘束荷重付加装置９が作動されていない初期状態において、摩擦力付与部９１は、第１シャフト９２および第２シャフト９３をそれぞれベルト２から離間させる第１回転位置Ｐ１に配置される。この第１回転位置Ｐ１において、第１シャフト９２及び第２シャフト９３は、略同じ上下方向位置において車体幅方向に並べて配置されている。

一方、図７に示すように、拘束荷重付加装置９の作動が完了した状態において、摩擦力付与部９１は、第１シャフト９２及び第２シャフト９３をベルト２に接触させる第２回転位置Ｐ２に配置される。この第２回転位置Ｐ２において、第１シャフト９２及び第２シャフト９３は、車体幅方向にオーバラップするように車体上下方向にずらして配置されている。

このとき、第１シャフト９２は、ベルト２の車体内側の面２ａに接触し、第２シャフト９３は車体外側の面２ｂに接触することで、第１シャフト９２および第２シャフト９３と、ベルト２との間に摩擦力が生じることになる。

なお、本実施形態の第１回転位置Ｐ１においては、両シャフト９２、９３がベルト２から離間した状態であるので、両シャフト９２、９３とベルト２との間の摩擦力はゼロであるが、第１回転位置Ｐ１において、両シャフト９２、９３とベルト２との間に、ゼロよりも大きな第１摩擦力Ｎ１を発生させるようにしてもよい。この場合、第２回転位置Ｐ２においては、両シャフト９２、９３とベルト２との間に、第１摩擦力Ｎ１よりも大きな第２摩擦力Ｎ２を発生させるようにすればよい。

図８に示すように、本実施形態のシートベルト装置１は、拘束荷重付加装置９及びプリテンショナ機構３２を制御するためのコントロールユニット１００が備えられている。コントロールユニット１００は、例えば、加速度センサ１０１およびシートウェイトセンサ１１０からの各出力信号に基づいて、緊急時の状態に応じて、プリテンショナ機構３２を作動させるガスジェネレータ３２ａおよび拘束荷重付加装置９を作動させるマイクロガスジェネレータ９６ｃの作動を制御する。

加速度センサ１０１の検出値は、衝突の有無、及び、衝突速度の各判定に用いられる。ただし、これらの判定には、加速度センサ１０１に加えて或いは代えて、車速センサ１０２、フロントカメラ１０３、フロントレーダ１０４を用いてもよい。シートウェイトセンサ１１０の検出値は、乗員の体格の判定に用いられる。ただし、この判定には、シートウェイトセンサ１１０に加えて或いは代えて、インナカメラ１１１を用いてもよい。

次に、主として図９のフローチャートを参照しながら、シートベルト装置１の制御動作の一例を説明する。

ステップＳ１において、各種情報が読み込まれる。ステップＳ１で読み込まれる情報には、加速度センサ１０１の検出値、及びシートウェイトセンサ１１０の検出値が含まれる。

続くステップＳ２において、ステップＳ１で読み込んだ加速度センサ１０１の値に基づいて、車両衝突があったか否かを判定する。ステップＳ２において、車両が衝突していないと判定された場合は、処理を終了する。

一方、ステップＳ２において車両が衝突したと判定された場合は、ステップＳ３において、プリテンショナ機構３２のガスジェネレータ３２ａが作動される。これにより、ベルト２が瞬時に巻き取られることで、ベルト２の弛みが除去される。その後、ステップＳ４で、ロック機構３３が作動し、リトラクタ３からのベルト２の繰り出しが制限され、慣性による乗員の前方移動が抑制される。

なお、ロック機構３３が、コントロールユニット１００からの制御信号に基づいて作動するタイプのものでなく、ベルト２の引き出し速度等に応じて機械的に作動するタイプのものであれば、ステップＳ４の制御動作は省略される。いずれにしても、プリテンショナ機構３２が作動した直後に、ロック機構３３が作動する。

図９に示すメインフローにおけるステップＳ５以降の各処理は、図１０のサブフローに示す拘束荷重判定制御の結果に応じて行われる。図１０のサブフロー及び図９のメインフローにおけるステップＳ５以降の処理については、後に説明する。

ところで、衝突時に乗員が必要とするベルト２の拘束荷重は、特に、乗員の体格（大柄か否か）と、衝突速度（高速衝突か否か）とによって異なる。そこで、本実施形態では、ロードリミッタ機構３４による拘束荷重の制限は、乗員の体格および衝突速度に関係なく行われ、拘束荷重付加装置９による拘束荷重の追加が、乗員の体格及び衝突速度に応じて適宜行われるようになっている。

乗員の体格は、例えば、シートウェイトセンサ１１０によって検出された乗員の重量に基づいて判定される。具体的には、シートウェイトセンサ１１０の検出値が所定値以上の場合は大柄乗員、所定値未満の場合は小柄乗員と判定される。

衝突速度は、例えば、図１１に示すような制御マップを用いて判定される。図１１に示す制御マップは、衝突開始時点ｔ０からの経過時間Ｔと、車両の減速度の積分値Ｘとの関係を示すものである。図１１に示す制御マップには、閾値Ａ１が予め設定されており、該閾値Ａ１と実際の車両の減速度の積分値Ｘとの関係に基づいて、高速衝突か、或いは中低速衝突かが判定される。

具体的には、図１１の符号Ｘ１で示すように、経過時間Ｔが所定時間ｔ１に至るまでの間に、車両の減速度の積分値Ｘが閾値Ａ１以上に達した場合は、高速衝突であると判定される。一方、符号Ｘ２で示すように、経過時間Ｔが所定時間ｔ１に至るまでの間に、車両の減速度の積分値Ｘが閾値Ａ１未満である場合は、中低速衝突であると判定される。

図１２に示すように、乗員の体格と、衝突速度との組み合わせによって、拘束荷重付加装置９による拘束荷重の追加の要否が決定される。

本実施形態においては、前述したように、ロードリミッタ機構３４による乗員の拘束荷重は、乗員が小柄かつ中低速衝突である場合に最適とされている。そこで、乗員が大柄である場合は、衝突速度に関わらず、拘束荷重の追加が必要と判定される。また、乗員が小柄であるとともに高速衝突である場合も、拘束荷重の追加が必要と判定される。一方、乗員が小柄であるとともに中低速衝突である場合は、拘束荷重の追加は不要と判定される。

図１０のフローチャートを参照しながら、拘束荷重判定制御（図９のステップＳ５）の流れを説明する。

まず、ステップＳ２１において、乗員が大柄か否かを判定する。例えば、シートウェイトセンサ１１０による検出値が予め定められた所定値以上であるか否かに基づいて、乗員の体格が判定される。乗員が大柄であると判定された場合は、ステップＳ２２において、荷重の追加が必要と判定されて、図９のメインフローに戻る。

一方、ステップＳ２１において、乗員が大柄ではないと判定された場合は、ステップＳ２３において、車両の減速度の積分値Ｘが算出される。続くステップＳ２４において、減速度の積分値Ｘが閾値Ａ１以上であるか否かが判定される。算出された減速度Ｘが閾値Ａ１以上である場合は、ステップＳ２２に進み、荷重の追加が必要と判定されて、図９のメインフローに戻る。

ステップＳ２４において、減速度の積分値Ｘが閾値Ａ１未満の場合は、ステップＳ２５に進み、衝突が発生した時点ｔ０からの経過時間Ｔが、所定時間ｔ１以上であるか否かが判定される。経過時間Ｔが、所定時間ｔ１以上の場合、ステップＳ２６に進み、荷重の追加が不要と判定されて、図９のメインフローに戻る。

一方、ステップＳ２５において、経過時間Ｔが、所定時間ｔ１に至っていない場合、ステップＳ２３に戻って、減速度の積分値Ｘが再び算出される。以後、ステップＳ２４において減速度の積分値Ｘが閾値Ａ１以上に達するか、あるいは、ステップＳ２５において経過時間Ｔが所定時間ｔ１に至るまで、ステップＳ２３～Ｓ２５の処理が繰り返される。

図９のメインフローに戻って、ステップＳ５以降の処理について説明する。ステップＳ５では、上記のように拘束荷重判定制御が行われる（図１０参照）。次のステップＳ６において、拘束荷重判定制御の結果（図１０のステップＳ２２、ステップＳ２６）に基づいて、拘束荷重の追加が必要か否かが判定される。
ステップＳ６の判定の結果、拘束荷重の追加が必要な場合は、ステップＳ７で、拘束荷重付加装置９が作動されて、フローが終了する。

一方、ステップＳ６の判定の結果、拘束荷重の追加が必要ない場合は、ステップＳ８で、拘束荷重付加装置９が非作動状態に維持されて、フローが終了する。

以上のように、本実施形態によれば、ロードリミッタ機構３４による拘束荷重の制限と、拘束荷重付加装置９による拘束荷重の追加とが適宜組み合わせて行われることで、ベルト２によって乗員にかかる拘束荷重を適正化できる。

具体的には、乗員が小柄であり、且つ、衝突速度が比較的低い場合には、ベルト２から摩擦力付与部９１の第１および第２シャフト９２、９３が離間した状態に維持されるため、ベルト２と第１および第２シャフト９２、９３との間に摩擦力が生じない（図５参照）。そのため、ロック機構３３が作動した状態でのスプール３１からのベルト２の繰り出しが促進されることで、ロードリミッタ機構３４による拘束荷重の制限が促進され、これにより、乗員の体格および衝突速度に応じた比較的低い拘束荷重を得ることができる。

また、乗員が大柄である場合、及び、衝突速度が比較的高い場合には、ベルト２と第１および第２シャフト９２、９３との間に摩擦力が発生する（図７参照）。そのため、ロック機構３３が作動した状態でのスプール３１からのベルト２の繰り出しが制限されることで、ロードリミッタ機構３４による拘束荷重の制限が抑制され、これにより、乗員の体格または衝突速度に応じた比較的高い拘束荷重を得ることができる。

さらに、駆動機構９６による摩擦力付与部９１の駆動は、リトラクタ３のロック機構３３およびロードリミッタ機構３４の作動とは個別に制御される。そのため、緊急時の状況が検出されたタイミングで、その状況に応じた拘束荷重が得られるように摩擦力付与部９１を駆動することができる。

例えば、図１１の符号Ｘ１に示すように高速衝突が発生した場合、衝突発生時点ｔ０から高速衝突が判定されるまでに要する時間Ｔが比較的短くて済む。この場合、高速衝突が判定されたタイミングで、直ちに拘束荷重付加装置９が作動することで、拘束荷重付加装置９による拘束荷重の追加が遅れることなく実行される。

また、乗員が大柄であることが予め検出されている場合は、衝突が発生した時点で直ちに拘束荷重付加装置９が作動するため、必要な拘束荷重を直ちに得ることができる。

一方、図１１の符号Ｘ２に示すように、中低速衝突の判定には、衝突発生時点ｔ０から所定時間ｔ１経過するまでの時間を要する。しかし、中低速衝突である場合、乗員が小柄であれば、拘束荷重付加装置９を作動させなくても適切な拘束荷重が得られ、乗員が大柄であれば上記のように拘束荷重付加装置９が直ちに作動する。したがって、中低速衝突の場合にも、拘束荷重を遅れることなく最適化できる。

また、本実施形態によれば、上述したベルト２の経路Ｒ（図２参照）上の任意の位置に、摩擦力付与部９１をリトラクタ３から離して配置できる。そのため、リトラクタ３及びその周辺部の構造が複雑化したり、リトラクタ３周辺のレイアウト自由度が低下したりすることを抑制しつつ、摩擦力付与部９１による上述の拘束荷重調整機能を果たすことができる。

［第２実施形態］
次に、図１３～図１６を参照しながら、第２実施形態に係る車両用シートベルト装置について説明する。なお、第２実施形態において、第１実施形態と同様の構成については、図１３および図１４において同一の符号を用いるとともに、説明を省略する。

図１３に示すように、第２実施形態では、車両用シートベルト装置における拘束荷重付加装置９が、第１実施形態の駆動機構９６とは異なる駆動機構２００を備えている。具体的には、第２実施形態の駆動機構２００は、駆動源としてのモータ２９６を備えている。モータ２９６の作動は、上述のコントロールユニット１００（図８参照）からの制御信号に基づいて制御される。

第２実施形態の駆動機構２００は、更に、モータ２９６の出力軸２９７に固定された駆動ギヤ２９８と、該駆動ギヤ２９８に噛み合う中間ギヤ２９９と、後側支持部材９５に固定され、中間ギヤ２９９に噛み合う従動ギヤ３００とを備えている。

なお、駆動機構２００において、中間ギヤ２９９は省略されてもよく、従動ギヤ３００に駆動ギヤ２９８が直接噛み合わされてもよい。

図１３及び図１４を参照しながら、拘束荷重付加装置９の動作について説明する。

衝突時等の緊急時において、モータ２９６が作動すると、駆動ギヤ２９８が矢印Ｄ３方向に回転する。駆動ギヤ２９８の回転は、中間ギヤ２９９を介して従動ギヤ３００に伝達される。これにより、従動ギヤ３００は、矢印Ｄ４方向に回転する。

このとき、摩擦力付与部９１は、従動ギヤ３００と共に、従動ギヤ３００の軸心周りに矢印Ｄ４方向に回転駆動される。第１実施形態と同様に、摩擦力付与部９１の回転位置は、第１シャフト９２および第２シャフト９３をそれぞれベルト２から離間させる第１回転位置Ｐ１と、第１シャフト９２及び第２シャフト９３をベルト２に接触させる第２回転位置Ｐ２との間で切換可能となっている。

なお、第２実施形態においても、第１回転位置Ｐ１で第１及び第２シャフト９２、９３とベルト２との間に、ゼロよりも大きな第１摩擦力Ｎ１を発生させるように、ベルト２に対して第１及び第２シャフト９２、９３を接触させるようにしてもよい。この場合、第２回転位置Ｐ２では、第１摩擦力Ｎ１よりも大きな第２摩擦力Ｎ２を、第１及び第２シャフト９２，９３とベルト２との間に発生させるようにすればよい。

また、第２実施形態においては、モータ２９６の回転角度を制御することで、第１回転位置Ｐ１及び第２回転位置Ｐ２を位置調整できる。そのため、モータ２９６の回転角度の制御によって、「第１摩擦力Ｎ１」および「第２摩擦力Ｎ２」の大きさを調整することができ、これにより、第１回転位置Ｐ１及び第２回転位置Ｐ２のそれぞれにおいて、ベルト２の張力を調整できる。したがって、乗員及び衝突速度に応じてモータ２９６の回転角度を適宜調整することで、ベルト２による乗員の拘束荷重をより効果的に最適化できる。

次に、図１５に示すフローチャートを参照しながら、第２実施形態におけるシートベルト装置の制御動作の一例を説明する。

第２実施形態の制御動作においても、ステップＳ１～ステップＳ６の各処理は、図９に示す第１実施形態の制御動作と同様に行われる。すなわち、車両が衝突した場合には、プリテンショナ機構３２の作動（ステップＳ３）、ロック機構３３の作動（ステップＳ４）、及び拘束荷重判定制御（ステップＳ５）が行われる。

拘束荷重判定制御は、第１実施形態と同様、例えば、図１０に示すサブフローに従って行われる。第１実施形態と同様、ステップＳ６では、ステップＳ５の拘束荷重判定制御の結果に基づいて、拘束荷重の追加が必要か否かが判定される。ステップＳ６の判定の結果、拘束荷重の追加が必要ない場合は、第１実施形態と同様、拘束荷重付加装置９が作動されることはない（ステップＳ８）。

一方、ステップＳ６の判定の結果、拘束荷重の追加が必要な場合は、ステップＳ１７において、拘束荷重付加装置９によって追加すべき拘束荷重（以下、「追加荷重」という）が算出される。ステップＳ１７において、追加荷重は、例えば、乗員の体格の大きさ、及び、衝突速度の大きさの少なくとも一方に基づいて算出される。具体的に、追加荷重を算出するための演算式は、例えば、シートウェイトセンサ１１０の検出値が大きいほど追加荷重が大きくなり、且つ／又は、加速度センサ１０１によって検出される車両の減速度の積分値Ｘが閾値Ａ１に達するまでに要する時間が短いほど追加荷重が大きくなるように構成されてもよい。

次のステップＳ１８では、ステップＳ１７で算出された追加荷重を付加するために必要なモータ２９６の回転角度が算出される。

なお、コントロールユニット１００には、例えば図１６に示すように、追加荷重とモータ２９６の回転角度との関係を示すマップが予め記憶されており、このマップに基づいて、ステップＳ１８の演算が行われる。

ステップＳ１９では、ステップＳ１８で算出された回転角度でモータ２９６が駆動されるように、拘束荷重付加装置９が作動されて、フローが終了する。

以上より、第２実施形態によれば、第１実施形態と同様に、ベルト２による乗員への拘束荷重は、ロードリミッタ機構３４による拘束荷重の制限と、拘束荷重付加装置９による拘束荷重の追加とが適宜組み合わせて行われることで、乗員にかかる拘束荷重を適正化できる。

さらに、第２実施形態では、モータ２９６の回転角度が適宜制御されることで、拘束荷重を最適化することができる。そのため、拘束荷重付加装置９による追加荷重の大きさは、乗員が大柄または小柄のいずれであるかという二段階のみの体格に対応したものではなく、乗員の重量等に対応した無段階の体格に対応したものとしたり、高速衝突または中低速衝突のいずれであるかという二段階のみの衝突速度に対応したものではなく、無段階の衝突速度に対応したものとしたりすることができる。

また、第２実施形態によれば、多重衝突が発生した場合、２回目以降の衝突時に、その衝突速度に応じた追加荷重を拘束荷重付加装置９によって発生させることが可能になる。

以上、本発明に係る車両用シートベルト装置について、第１実施形態および第２実施形態を例に挙げて説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されるものでなく、種々の変更が可能である。

例えば、上記の実施形態において、衝突の判定は、加速度センサ１０１を用いたが、加速度センサ１０１に代えて、車速センサ１０２を用いてもよい。この場合、車速センサ１０２の値から、車速の減速度を算出するとともに、この減速度が所定の閾値を超えた場合に、衝突を判定してもよい。また、加速度センサ１０１や車速センサ１０２に加え、フロントカメラ１０３或いはフロントレーダ１０４等を用いて、自車両の周辺の環境、例えば、先行車両や障害物等と自車両との距離および自車両との相対速度から、衝突までの時間を予測し、この予測時間が所定の時間以下となる場合に衝突と判定してもよい。

また、上記の実施形態において、乗員の体格の判定には、シートウェイトセンサ１１０を用いたが、シートウェイトセンサ１１０に代えて、インナカメラ１１１を用いてもよい。この場合、インナカメラ１１１により、乗員を撮像するとともに、この撮像された画像データから乗員の体格を判定してもよい。

さらに、上記の実施形態では、車両の前席に設けられた所謂三点式シートベルトを例に挙げて説明したが、本発明はこの種のシートベルト装置に限られるものではなく、例えば、車両の二列目以降の座席に設けられるシートベルト装置、及び、所謂二点式シートベルトに適用されてもよい。

また、上記の実施形態においては、リトラクタにロック機構が備えられているが、ロック機構によるロック機能は、拘束荷重付加装置９に担わせることも可能である。この場合、衝突時等にプリテンショナ機構３２が作動した直後に所定条件が成立したときに、ベルト２の引き出しをロックし得る程度の摩擦力が摩擦力付与部９１とベルト２との間に作用するように、摩擦力付与部９１を回転させればよい。また、第２実施形態のようにモータ２９６によって摩擦力付与部９１が回転される構成においては、上記のような拘束荷重付加装置９によるロックの後に、モータ２９６の回転角度を変更することで、拘束荷重を制限したり、追加したりすることが可能である。したがって、本発明は、リトラクタがロック機構およびロードリミッタ機構を備えていない場合にも適用可能である。

本発明は、車両に備えられる乗員保護用のシートベルト装置において好適に利用可能である。

１ 車両用シートベルト装置
２ ベルト
３ リトラクタ
２１ ベルトの一端
２２ ベルトの他端
３１ スプール
３２ プリテンショナ機構
３３ ロック機構
３４ ロードリミッタ機構
９１ 摩擦力付与部
９２ 第１シャフト（第１接触部）
９３ 第２シャフト（第２接触部）
９４、９５ 前側支持部材、後側支持部材（支持部）
９６、２００ 駆動機構（駆動手段）
９６ｃ マイクロガスジェネレータ
１００ コントロールユニット（制御手段）
１０１、１１０ 加速度センサ、シートウェイトセンサ（検出手段）
２９６ モータ
Ｒ 所定の経路

Claims (5)

1. 所定の経路に沿って配置され、乗員を拘束するベルトと、
   前記ベルトの一端を巻き取り可能に支持するリトラクタとを備えた車両用シートベルト装置であって、
   前記ベルトとの間に摩擦力を発生可能なように前記経路上に設けられた摩擦力付与部と、
   前記摩擦力を変化させるように前記摩擦力付与部を駆動するモータを備えた駆動手段と、
   車両に所定以上の衝撃荷重が入力されたときの車速、および、前記乗員の体格の少なくとも一方を検出する検出手段と、
   前記検出手段による検出結果に応じた拘束荷重を得るために摩擦力を前記ベルトと前記摩擦力付与部との間に作用させるように前記駆動手段を制御する制御手段とを備え、
   前記制御手段は、前記検出手段によって検出された前記車速、および、前記体格の少なくとも一方に基づいて追加すべき前記拘束荷重を算出し、前記拘束荷重と前記モータの回転角度との所定の関係に基づいて前記拘束荷重に応じた回転角度を算出し、前記モータを算出された前記回転角度で駆動することを特徴とする車両用シートベルト装置。
2. 前記リトラクタは、前記ベルトが巻き付けられるスプールと、前記ベルトを繰り出す方向の前記スプールの回転を規制するロック機構と、前記ロック機構の作動中に前記ベルトによる前記乗員の拘束荷重を所定値以下に維持するロードリミッタとを備えたことを特徴とする請求項１に記載の車両用シートベルト装置。
3. 前記摩擦力付与部は、前記ベルトの一方の面に接触可能に配置された第１接触部と、前記ベルトの他方の面に接触可能に配置された第２接触部とを備えていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両用シートベルト装置。
4. 前記摩擦力付与部は、前記第１接触部および前記第２接触部を支持する支持部を備え、
   前記駆動手段は、前記第１接触部および前記第２接触部と前記ベルトとの間に第１摩擦力を生じさせる第１回転位置と、前記第１接触部および前記第２接触部と前記ベルトとの間に第１摩擦力よりも強い第２摩擦力を生じさせる第２回転位置との間で前記支持部を回転駆動するものであることを特徴とする請求項３に記載の車両用シートベルト装置。
5. 前記第１接触部と前記第２接触部とは、断面円形のシャフト形状で、それぞれ前記ベルトを挟んで対向配置されていることを特徴とする請求項３または請求項４に記載の車両用シートベルト装置。

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