JP4174108B2

JP4174108B2 - 車両用乗員拘束保護装置

Info

Publication number: JP4174108B2
Application number: JP26781698A
Authority: JP
Inventors: 隆有馬; 幸則緑川
Original assignee: オートリブディベロップメントエービー
Priority date: 1998-09-22
Filing date: 1998-09-22
Publication date: 2008-10-29
Anticipated expiration: 2018-09-22
Also published as: JP2000095064A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車等の車両に装備される車両用乗員拘束保護装置に関し、特に、乗員を保護するためのシートベルトの巻き取り及び引き出しを行う電動リトラクタを用いた車両用乗員拘束保護装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
シートベルトの巻き取り及び引き出しを行うリトラクタを備えた車両用乗員拘束保護装置は、従来より知られている。例えば、特開平９−１３２１１３号公報に記載されている車両の乗員拘束保護システムは、自車と物体との間の状況および／または自車の状況を加味してシートベルトリトラクタを制御するもので、特に距離センサにより自車の衝突を予知し、衝突不可避の状態ではシートベルトテンション（シートベルト張力）を大きくするものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記車両の乗員拘束保護システムは、距離センサにより自車の衝突を予知するため、見通しの良い道路環境では信頼性の高い予知が可能であるが、見通しの悪い道路では正確な予知ができず、衝突するにもかかわらず、衝突すると判断しないおそれがあった。
【０００４】
この場合、衝突してもシートベルト張力を上げようとしないため、衝突時にシートベルトを巻き取らないことになり、乗員を充分に安全に拘束できないおそれがあった。
【０００５】
本発明は、上記点に着目してなされたものであり、乗員を確実に拘束し保護することができる車両用乗員拘束保護装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１の車両用乗員拘束保護装置は、ＰＷＭ信号で制御されるモータの回転力で、シートベルトの巻き取りを行うためのリールシャフトを回転駆動させる第１駆動手段と、火薬の燃焼により発生するガスの力で、シートベルトの巻き取りを行うためのリールシャフトを回転駆動させる第２駆動手段と、車両の衝突を予知する衝突予知手段と、車両の衝突を検知する衝突検知手段と、前記衝突予知手段により車両の衝突が予知された場合には、前記第１駆動手段を駆動させ、その後、前記衝突検知手段により車両の衝突が検知された場合には、前記第２駆動手段を駆動させると共に、前記衝突予知手段により車両の衝突が予知されない場合であっても前記衝突検知手段により車両の衝突の有無を判別し、車両の衝突が検知された場合には、前記第２駆動手段を駆動させる制御手段とを備えることを特徴とする。
【０００７】
本発明の構成によれば、衝突予知手段により車両の衝突が予知された場合には、第１駆動手段を駆動させ、その後、衝突検知手段により車両の衝突が検知された場合には、第２駆動手段を駆動させるので、車両の衝突前に第１駆動手段によりシートベルトの弛みを取り去りシートベルトの張力が大きくなり、衝突後にさらに第２駆動手段により該張力が大きくなる。また、衝突予知手段により車両の衝突が予知されない場合であっても衝突検知手段により車両の衝突の有無を判別し、車両の衝突が検知された場合には、第２駆動手段を駆動させるので、現実に衝突不可避であるにも拘わらず、衝突予知手段で衝突不可避でないと予知された場合であっても、衝突直後に第２駆動手段が駆動する。よって、乗員は確実に拘束され保護される。
また、前記衝突予知手段は、自車両と自車両の前方の物体との間の距離を測定する距離測定手段を備え、前記制御手段は、前記距離測定手段による測定結果に応じて、前記第１駆動手段によるリールシャフトの回転駆動力を変更することを特徴とする。これにより、衝突前にシートベルトの張力を大きくすることができ、乗員は衝突時に適切に保護される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【０００９】
図１は、本発明の実施の形態に係る車両用乗員拘束保護装置が備えている電動リトラクタ１００の構成を示す図である。
【００１０】
電動リトラクタ１００はフレーム１を備えている。このフレーム１にはシートベルトを巻き取るリールシャフト３が回転自在に設置され、車両に所定の減速度が作用したとき又はシートベルトが所定の加速度で引き出されたときにシートベルトの引き出しをロックする公知のシートベルトロック機構２が固定されている。
【００１１】
次いで、リールシャフト３の中心軸３ａはプリテンショナ機構４の中心軸及びリールシャフト用プーリ５の中心軸に連結されており、プリテンショナ機構４には車両の衝突を検知する衝突検知部８が接続されている。
【００１２】
図２はプリテンショナ機構４の構成図である。プリテンショナ機構４は、例えば火薬式プリテンショナであり、ガス発生装置２０から発生したガスを封入するガス室２１と、リールシャフト３の中心軸３ａに連結されており、所定数の外歯が外周に形成されているピニオン２３と、この所定数の外歯にかみ合うように一端に内歯が構成されており、他端でガス室２１に封入されたガスを密封するラック２２とを備えている。
【００１３】
衝突検知部８で自車両の衝突が検知され、プリテンショナ機構４に起動信号が入力されると、ガス発生装置２０からガスが発生しガス室２１に封入される。このガスはラック２２により密封されているため、ガス室２１の圧力が上がり、ラック２２が押し下げられる。ラック２２が押し下げられると、ラック２２の移動に連動してピニオン２３が回転し、ピニオン２３と連結されたリールシャフト３がシートベルトの巻き取り側に回転する。これにより、車両の衝突時にシートベルトが急速に巻き取られる。尚、プリテンショナ機構４が作動しない場合には、リールシャフト３の回転を妨げない構成になっている。
【００１４】
図３は衝突検知部８の構成を示すブロック図である。
【００１５】
衝突検知部８は車両の加速度を検出する加速度センサ３１を備えている。加速度センサ３１から得られた加速度信号はバッファアンプ３２により所定レベルに増幅される。増幅された加速度信号には、ハイパスフィルタ３３により不要な周波数成分を減衰させることにより低速衝突の後半に見られる加速度信号の立ち上がりによる誤判断の可能性を減少させる。尚、ハイパスフィルタ３３は抵抗及びコンデンサを用いた、いわゆるＣＲ形のハイパスフィルタである。ハイパスフィルタ３３の出力信号はまずローパスフィルタ３４により１階積分されて「速度」の次元に変換され、次いでローパスフィルタ３５によりさらに１階積分されて「変位」の次元とされる。ローパスフィルタ３４，３５は抵抗及びコンデンサを用いて構成され、乗員の変化量の推定演算を行っている。求められた変位相当量は比較器３６において予め定められたしきい値Ｖrefと比較される。比較の結果は衝突判定出力Ｖoutとして出力され、この衝突判定出力Ｖoutはプリテンショナ機構４の起動信号として用いられる。
【００１６】
図１に戻り、リールシャフト用プーリ５は動力伝達ベルト７を介して直流モータ用プーリ６に連結している。
【００１７】
リールシャフト用プーリ５及び直流モータ用プーリ６の外周にはそれぞれ所定数の外歯が形成され、また動力伝達ベルト７の内周にも所定数の内歯が形成されており、リールシャフト用プーリ５及び直流モータ用プーリ６の外歯と動力伝達ベルト７の内歯とは過不足なくかみ合っている。
【００１８】
直流モータ用プーリ６の中心軸は直流モータ１０に連結されている。従って、直流モータ１０の回転は直流モータ用プーリ６を介してリールシャフト３に伝達される。
【００１９】
直流モータ１０は、フレーム１に少なくとも２点以上で固定されており、また直流モータ駆動部１１を介してＭＰＵ（Micro Processing Unit）１４に接続されている。直流モータ駆動部１１はＭＰＵ１４からのＰＷＭ（パルス幅変調）信号に基づいて直流モータ１０の回転を制御する。
【００２０】
図４は直流モータ駆動部１１の回路図である。図４中の端子Ｐ１及び端子Ｐ２はＭＰＵ１４から出力されるＰＷＭ（パルス幅変調）信号の入力端子であり、端子Ｐ１及び端子Ｐ２には、例えば、２０ｋＨｚのＰＷＭ信号が入力される。端子Ｐ３及び端子Ｐ４は電流検出用の出力端子であり、端子Ｐ５及び端子Ｐ６は電圧検出用の出力端子であり、端子Ｐ１〜端子Ｐ６はそれぞれＭＰＵ１４に接続されている。また、図４中の電圧Ｖｂは直流モータ１０に供給され、図４中の複数のトランジスタ及びＦＥＴ等は、ＭＰＵ１４からのＰＷＭ信号により直流モータ１０の回転を正転又は反転駆動させるためのものである。
【００２１】
図４中の回路Ｃ１は、抵抗ｒ１に流れる電流から直流モータ１０に流れる電流ｉを検出する電流検出回路であり、ＰＷＭ信号の影響による電流の変動を取り除くためのインターフェイス回路（以下、ＩＦという）１及びＩＦ２を備えている。ＭＰＵ１４は、ＩＦ１及びＩＦ２からそれぞれ電圧信号を受信し、この電圧信号に基づいて直流モータ１０に流れる電流ｉを検出する。
【００２２】
回路Ｃ２は直流モータ１０にかかる端子間電圧を測定する電圧測定回路であり、ＰＷＭ信号の影響による端子間電圧の変動を取り除くため、ＩＦ３及びＩＦ４を備えている。ＭＰＵ１４は、ＩＦ３及びＩＦ４からそれぞれ電圧信号を受信し、この電圧信号に基づいて直流モータ１０にかかる端子間電圧を測定する。
【００２３】
ＩＦ１〜ＩＦ４は、例えば抵抗ｒ２、抵抗ｒ２より小さい抵抗値の抵抗ｒ３及びコンデンサｃ３からなるローパスフィルタ構成となっており、カットオフ周波数を、例えば、２０Ｈｚに設定している。これにより、電流検出回路Ｃ１及び電圧測定回路Ｃ２でＭＰＵ１４に出力されるＰＷＭ信号の影響は、−６０ｄＢに低減され、本来電流検出回路Ｃ１で検出しようとしている電流や電圧測定回路Ｃ２で測定しようとしている端子間電圧にほとんど影響を与えなくなる。
【００２４】
図１に戻り、ＭＰＵ１４は、時間を計測するタイマ１５を備え、シートベルトのタングがバックルに装着されたか否かを検出する及びシートベルトのタングがバックルから解除されたか否かを検出するバックル接続有無検出部１３と、自車両の衝突を予知する衝突予知部１６とにそれぞれ接続されている。
【００２５】
ＭＰＵ１４は直流モータ１０の端子間電圧の極性によりシートベルトが引き出されたか否かを判断し、直流モータ１０に流れる電流ｉからシートベルトの巻き取りが終了したか否かを判断する。
【００２６】
尚、ＭＰＵ１４は、シートベルトを装着するときに乗員によるシートベルトの引き出しを検知すると、シートベルトを引き出しやすいように直流モータ１０を制御するシートベルト装着補助制御と、シートベルトのタングをバックルに装着した後にシートベルトを巻き取り、乗員の体にシートベルトがフィットし、シートベルトの巻き取りが限界に到達した後に、乗員に所定の弛みを与えるように直流モータ１０を制御するシートベルト圧迫除去制御と、シートベルトの装着後に乗員が移動しようとしてシートベルトを引き出そうとしたときに、シートベルトを引き出しやすくするように直流モータ１０を制御する移動制御と、シートベルトを引き出したが装着しない場合又はシートベルトのタングをバックルから解除した場合にシートベルトを格納するように直流モータ１０を制御する格納制御とを実行する。
【００２７】
次に、バックル接続有無検出部１３はシートベルトのタングがバックルに装着されたか否かを検出し又はシートベルトのタングがバックルから解除されたか否かを検出し、それに対応した制御信号をＭＰＵ１４に出力する。
【００２８】
衝突予知部１６は自車両と自車両の前方の物体との間の距離を測定する距離センサ１７、ステアリングの操舵角を検出する操舵角センサ１８、及び距離センサ１７と操舵角センサ１８とを制御するＭＰＵ１９を備えている。
【００２９】
距離センサ１７は自車両と自車両の前方の物体との間の距離の測定結果を示す制御信号をＭＰＵ１９に出力する。ＭＰＵ１９は、下記の式（１）から求まる安全車間距離dsを計算し、この安全車間距離dsが距離センサ１７から出力された値よりも大きいときには、衝突危険警報を示す制御信号をＭＰＵ１４に出力する。この時、ＭＰＵ１４は、シートベルトの引き出し及び巻き取りを交互に繰り返す衝突危険警報制御を行う。これにより、乗員は衝突危険の状況にあることを認識することができる。さらに、ＭＰＵ１９は、下記の式（２）から求まる衝突不可避距離ddを計算し、この衝突不可避距離ddが距離センサ１７から出力された値よりも大きいときには、衝突不可避を示す制御信号をＭＰＵ１４に出力する。この時、ＭＰＵ１４は、距離センサ１７から出力された値に応じてシートベルトの巻き取り力を変更して、シートベルトの巻き取りを行う衝突不可避制御を行う。これにより、乗員は衝突時に適切に保護される。
【００３０】
ds＝Vr×(td＋β) ……（１）
dd＝Vr×td ……（２）
ds：安全車間距離（単位：ｍ）
dd：衝突不可避距離（単位：ｍ）
Vr：相対速度（単位：ｍ／ｓ）
td：運転者の応答遅れ（例０．５〜２秒）
β：車両の制動特性から決まる値（例０．５〜２秒）
また、操舵角センサ１８はステアリングの操舵角に対応した制御信号をＭＰＵ１９に出力し、ＭＰＵ１９は、規定時間（例えば２秒）内の操舵角の変化量の最大値が規定値（例えば８度）以内である場合に、居眠りの兆候があると判断して居眠り警報を示す制御信号をＭＰＵ１４に出力する。この時、ＭＰＵ１４は、シートベルトの引き出し及び巻き取りを交互に繰り返す居眠り運転防止制御を行う。これにより、乗員は居眠り運転の状況にあることを認識することができる。
【００３１】
図５は車両の衝突前後に電動リトラクタ１００で行われる制御を示すフローチャートである。
【００３２】
まず、車両の衝突前に衝突予知部１１のＭＰＵ１９が衝突不可避であるか否かを判別し（ステップＳ５１）、衝突不可避でない場合には、後述するステップＳ５３に進む一方、衝突不可避である場合には、ＭＰＵ１９よりＭＰＵ１４へ衝突不可避を示す制御信号が送られて、ＭＰＵ１４が直流モータ１０の駆動力を大きくし、シートベルトを巻き取る（ステップＳ５２）。これにより、シートベルトの張力は大きくなる。ここで、直流モータ１０の駆動力を大きくするのは、直流モータ駆動部１１に入力するＰＷＭ信号のデューティー比を変更することにより行う。
【００３３】
次に、衝突検知部８が車両の衝突を検知したか否かを判別し（ステップＳ５３）、車両の衝突を検知していない場合には、ステップＳ５１に戻る一方、車両の衝突を検知した場合には、衝突検知部８からプリテンショナ機構４に起動信号が入力され、プリテンショナ機構４がガス発生装置２０から発生したガスの力によりシートベルトを急速に巻き取り（ステップＳ５４）、本制御が終了する。ステップＳ５４のシートベルトの巻き取りによっても、シートベルトの張力は大きくなる。
【００３４】
上述したように、本実施の形態によれば、車両の衝突前に衝突不可避であると判別された場合には、ＭＰＵ１４が直流モータ１０の駆動力を大きくし、シートベルトを巻き取り（ステップＳ５２）、シートベルトの張力を大きくする。さらに、車両の衝突を検知した場合には、プリテンショナ機構４がガス発生装置２０から発生したガスの力によりシートベルトを急速に巻き取り（ステップＳ５４）、シートベルトの張力を大きくするので、衝突前にシートベルトの弛みを取り去りシートベルトの張力を大きくし、衝突後にさらに該張力を大きくするので、乗員は確実に拘束され保護される。
【００３５】
また、例えば、現実に衝突不可避であるにも拘わらず、衝突予知部１１で衝突不可避でないと予知された場合には、衝突直後にプリテンショナ機構４によるシートベルトの巻き取りによりシートベルトの張力を大きくするので、乗員を確実に拘束し保護することができる。
【００３６】
また、例えば、自車両の衝突部位等により正常なタイミングでプリテンショナ機構４によるシートベルトの巻き取りが行われない場合でも、予め車両の衝突前に、ＭＰＵ１４が直流モータ１０の駆動力を大きくし、シートベルトを巻き取り（ステップＳ５２）、シートベルトの張力を大きくするので、乗員を確実に拘束し保護することができる。従って、衝突のみを検知して、乗員を拘束し保護するものに比べて、より乗員を適切に拘束し保護することができる。
【００３７】
尚、本実施の形態では、直流モータ１０の駆動力及びプリテンショナ機構４によるシートベルトの巻き取りが行われたが、プリテンショナ機構４を別途直流モータに置き換えて、衝突前に直流モータ１０を駆動させ、衝突直後に置き換えられた直流モータを駆動させるように構成しても、本発明と同様の効果を奏することができる。
【００３８】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、請求項１の車両用乗員拘束保護装置によれば、衝突予知手段により車両の衝突が予知された場合には、第１駆動手段を駆動させ、衝突検知手段により車両の衝突が検知された場合には、第２駆動手段を駆動させるので、車両の衝突前に第１駆動手段によりシートベルトの弛みを取り去りシートベルトの張力が大きくなり、衝突後にさらに第２駆動手段により該張力が大きくなる。よって、乗員は確実に拘束され保護される。
【００３９】
例えば、現実に衝突不可避であるにも拘わらず、衝突予知手段で衝突不可避でないと予知された場合にも、衝突直後に第２駆動手段が駆動するので、乗員を確実に拘束し保護することができる。
【００４０】
また、例えば、正常なタイミングで衝突直後に第２駆動手段が駆動しなくても、予め衝突前に第１駆動手段が駆動するので、乗員を確実に拘束し保護することができる。従って、衝突のみを検知して、乗員を拘束し保護するものに比べて、より乗員を適切に拘束し保護することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る車両用乗員拘束保護装置が備えている電動リトラクタ１００の構成を示す図である。
【図２】プリテンショナ機構４の構成図である。
【図３】衝突検知部８の構成を示すブロック図である。
【図４】直流モータ駆動部１１の回路図である。
【図５】車両の衝突前後に電動リトラクタ１００で行われる制御を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１フレーム
２シートベルトロック機構
３リールシャフト
４プリテンショナ機構（第２駆動手段）
５リールシャフト用プーリ
６直流モータ用プーリ
７動力伝達ベルト
８衝突検知部（衝突検知手段）
１０直流モータ（第１駆動手段）
１１直流モータ駆動部
１３衝突予知部（衝突予知手段）
１４ＭＰＵ
１００電動リトラクタ

Claims

ＰＷＭ信号で制御されるモータの回転力で、シートベルトの巻き取りを行うためのリールシャフトを回転駆動させる第１駆動手段と、
火薬の燃焼により発生するガスの力で、シートベルトの巻き取りを行うためのリールシャフトを回転駆動させる第２駆動手段と、
車両の衝突を予知する衝突予知手段と、
車両の衝突を検知する衝突検知手段と、
前記衝突予知手段により車両の衝突が予知された場合には、前記第１駆動手段を駆動させ、その後、前記衝突検知手段により車両の衝突が検知された場合には、前記第２駆動手段を駆動させると共に、前記衝突予知手段により車両の衝突が予知されない場合であっても前記衝突検知手段により車両の衝突の有無を判別し、車両の衝突が検知された場合には、前記第２駆動手段を駆動させる制御手段と
を備えることを特徴とする車両用乗員拘束保護装置。
前記衝突予知手段は、自車両と自車両の前方の物体との間の距離を測定する距離測定手段を備え、
前記制御手段は、前記距離測定手段による測定結果に応じて、前記第１駆動手段によるリールシャフトの回転駆動力を変更することを特徴とする請求項１記載の車両用乗員拘束保護装置。