JP4313774B2 - 車両の乗員拘束保護システム - Google Patents

Description

本発明は、自動車等の車両に装備され、乗員を保護するためのシートベルト装置を用いた乗員拘束保護システムに関し、特に車両の前後方向および左右側方等の車両の周囲の物体を検知し、あるいはロールオーバ、急ブレーキあるいは急旋回等の車両の走行状況を検知して、その車両と物体との間の状況あるいは車両の状況に応じてシートベルトのベルトテンションを調整することにより、乗員を確実に拘束保護する乗員拘束保護システムに関するものである。

従来から自動車等の車両に装備されているシートベルト装置は、衝突時等の車両に大きな減速度が作用した場合のような緊急時に、シートベルトで乗員を拘束することにより乗員のシートからの飛び出しを阻止して、乗員を保護している。

このようなシートベルト装置においては、シートベルトを巻き取るシートベルトリトラクタが設けられている。このシートベルトリトラクタは、シートベルトを巻き取るリールシャフトを常時巻取り方向に付勢するうず巻きばね等の付勢力付与手段を備えている。この付勢力付与手段の付勢力により、シートベルトは非装着時にはリールシャフトに巻き取られている。また、シートベルトは装着時には付勢力付与手段の付勢力に抗して引き出されて、乗員を拘束するようになっている。その場合、乗員が通常装着時にシートベルトのベルトテンションにより圧迫感を抱かないようにするとともにシートベルトが容易に引き出されることにより乗員が動きやすいようにするために、シートベルトを巻き取る付勢力付与手段の付勢力は小さく設定されている。

またシートベルトリトラクタは、前述のような緊急時に作動してリールシャフトの引出し方向の回動を阻止するロック手段を備えている。したがって、このロック手段が緊急時に作動することにより、シートベルトの伸び出しが阻止される。これにより、緊急時にシートベルトは乗員を確実に拘束し、保護するようになる。

ところで、このような従来からのシートベルト装置においては、シートベルト装着時には付勢力付与手段の付勢力によるほぼ一定のベルトテンションがシートベルトに加えられている。このため、シートベルトリトラクタは自車と自車周囲の物体との間の状況やロールーオーバ、急ブレーキあるいは急旋回等の自車の状況に関係なくほぼ同じ態様で作動するようになっている。したがって、従来のシートベルト装置は前述のように緊急時に乗員を確実に拘束し保護することができるが、前述のような緊急時以外のときに乗員に対してより快適なシートベルト装置が望まれている。

そこで、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ことにより、乗員の拘束保護をより一層効率よくかつ乗員に対してより一層快適に行うようにすることが望ましい。特に、車両と車両前後方の物体との間の状況、車両と車両左右側方の物体との間の状況あるいは自車の状況のうち、同時期に複数の状況が発生した場合にも、乗員の拘束をより効率よく行うことが望ましい。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、シートベルトリトラクタを自車と物体との間の状況および／または自車の状況のうち、同時期に複数の状況が発生した場合にシートベルトリトラクタを同時期に発生した複数の状況を加味して制御することにより、乗員の拘束保護をより一層効率よくかつ乗員に対してより一層快適に行うことのできる乗員拘束保護システムを提供することである。

前述の課題を解決するために、請求項１の発明は、シートベルトを巻取るリールシャフトと、該リールシャフトの両端を回動自在に支持するフレームと、該フレームおよびリールシャフト間に配設されて通常時リールシャフトの回動を許容し必要時に作動してリール
シャフトのシートベルト引出し方向の回動を阻止するロック手段とを備えているシートベルトリトラクタが用いられて、前記必要時に前記シートベルトの引出しを阻止して乗員を拘束保護する車両の乗員拘束保護システムにおいて、更に、前記リールシャフトを回動するベルトテンション制御機構と、前記車両の前方の物体を検出する前方物体検出手段と、前記車両の後方の物体を検出する後方物体検出手段と、前記前記車両の左側方の物体を検出する左側方物体検出手段と、前記車両と前記車両の右側方の物体を検出する右側方物体検出手段と、前記車両のロールオーバ、急ブレーキあるいは急旋回等の前記車両自体の状況を検出する車両状況検出手段と、前記前方物体検出手段からの物体検出信号に基づいて、前記車両と前記車両前方の物体との相対速度、前記車両と前記車両前方の物体との相対距離、および前記車両と前記車両前方の物体との間の安全車間距離を求め、求めた前記相対速度、前記相対距離、および前記安全車間距離に基づいて前記車両前方の物体が静止物であるのかあるいは移動する物体であるのか、前記車両前方の物体が移動物体である場合は前記移動物体が追従車両であるのかあるいは対向車両であるのか、および前記車両と前記車両前方の物体との衝突のおそれがあるのか否か、前記車両と前記車両前方の物体との衝突が回避できるのか否か等の前記車両と前記車両前方の物体との間の状況を判断し、前記後方物体検出手段からの物体検出信号に基づいて、前記車両と前記車両後方の物体との相対速度、前記車両と前記車両後方の物体との相対距離、および前記車両と前記車両後方の物体との間の安全車間距離を求め、求めた前記相対速度、前記相対距離、および前記安全車間距離に基づいて前記車両後方の物体が静止物であるのかあるいは移動する物体であるのか、前記車両後方の物体が移動物体である場合は前記移動物体が追従車両であるのかあるいは対向車両であるのか、および前記車両と前記車両後方の物体との衝突のおそれがあるのか否か、前記車両と前記車両後方の物体との衝突が回避できるのか否か等の前記車両と前記車両後方の物体との間の状況を判断し、前記左側方物体検出手段からの物体検出信号に基づいて、前記車両と前記車両左側方の物体との相対速度、前記車両と前記車両左側方の物体との相対距離、および前記車両と前記車両左側方の物体との間の安全車間距離を求め、求めた前記相対速度、前記相対距離、および前記安全車間距離に基づいて前記車両左側方の物体が静止物であるのかあるいは移動する物体であるのか、前記車両左側方の物体が移動物体である場合は前記移動物体が追従車両であるのかあるいは対向車両であるのか、および前記車両と前記車両左側方の物体との衝突のおそれがあるのか否か、前記車両と前記車両左側方の物体との衝突が回避できるのか否か等の前記車両と前記車両左側方物体との間の状況を判断し、前記右側方物体検出手段からの物体検出信号に基づいて、前記車両と前記車両右側方の物体との相対速度、前記車両と前記車両右側方の物体との相対距離、および前記車両と前記車両右側方の物体との間の安全車間距離を求め、求めた前記相対速度、前記相対距離、および前記安全車間距離に基づいて前記車両右側方の物体が静止物であるのかあるいは移動する物体であるのか、前記車両右側方の物体が移動物体である場合は前記移動物体が追従車両であるのかあるいは対向車両であるのか、および前記車両と前記車両右側方の物体との衝突のおそれがあるのか否か、前記車両と前記車両右側方の物体との衝突が回避できるのか否か等の前記車両と前記車両右側方物体との間の状況を判断し、それらの判断結果に基づいて前記ベルトテンション制御機構を制御する中央処理装置とを備えており、前記車両と前記車両前方の物体との間の状況、前記車両と前記車両後方の物体との間の状況、前記車両と前記車両の左側方の物体との間の状況、前記車両と前記車両の右側方の物体との間の状況、および前記車両自体の状況に応じた所定数のモードが設定されているとともに、これらのモード毎に前記各状況に応じた前記ベルトテンションの設定値が設定されており、前記各状況のうち任意の複数の状況を組み合わせるとともに同時期に設定された前記複数の状況に応じた前記複数のモードが異なる場合には、前記ベルトテンションの設定値が大きな方のモードを選択し、前記シートベルトのベルトテンションを選択したモードの設定値に制御することを特徴としている。

また、請求項２の発明は、前記所定数のモードとして、前記ベルトテンションの前記設定値が０に設定されるコンフォートモードと、前記ベルトテンションの前記設定値が第１の所定値に設定される警戒モードと、前記ベルトテンションの前記設定値が前記第１の所定値より大きな第２の所定値に設定される警報モードと、前記ベルトテンションの前記設定値が前記第２の所定値より大きな第３の所定値に設定される緊急モードとの４つのモードが設定されていることを特徴としている。

更に、請求項３の発明は、前記ベルトテンション制御機構は、前記中央処理装置によって制御されるモータと、該モータの駆動力を前記リールシャフトに伝達する歯車伝達機構とから構成されていることを特徴としている。

更に、請求項４の発明は、前記ベルトテンション制御機構が、前記中央処理装置によって制御され、非通電時には停止して前記リールシャフトに所定値以下の回転力が加えられても前記リールシャフトの回転を阻止するとともに通電時には回動して前記リールシャフトを回転するような、超音波モータ等のモータから構成されていることを特徴としている。

このような構成をした本発明に係る車両の乗員拘束保護システムにおいては、前方物体検出手段が車両の前方にある物体を検知し、また後方物体検出手段が車両の後方にある物体を検知し、更に左側方物体検出手段が車両の左側方にある物体を検知し、更に右側方物体検出手段が車両の右側方にある物体を検知して物体検出信号を中央処理装置に出力する。中央処理装置は、これらの物体検出信号に基づいて例えば自車と物体との相対速度、相対距離および安全車間距離等を求める。更に中央処理装置は、これらの値から物体が静止物であるのかあるいは移動する物体であるのか、移動物体であるとすれば、追従車両であるのかあるいは対向車両であるのか、および自車と物体との衝突のおそれがあるのか否か、自車と物体との衝突が回避できるのか否か等の自車と物体との間の状況を判断する。

また、車両状況検出手段がロールオーバ、急ブレーキあるいは急旋回等の車両自体の状況を検知して車両状況検出信号を中央処理装置に出力する。中央処理装置は、この車両状況検出信号に基づいて自車の状況を判断する。
その場合、車両と車両の前後方の物体との間の状況、車両と車両の左右側方の物体との間の状況、および車両自体の状況に応じた所定数のモードが設定されているとともに、これらのモード毎に各状況に応じたベルトテンションの設定値が設定されている。そして、各状況のうち任意の複数の状況を組み合わせるとともに、同時期に設定された複数の状況に応じた複数のモードが異なる場合には、ベルトテンションの設定値が大きな方のモードを選択し、シートベルトのベルトテンションが選択したモードの設定値になるようにベルトテンション制御機構が作動される。これにより、乗員の拘束保護が緊急時には効率よくかつ緊急時以外においてはより一層快適に行われるようになる。

このような構成をした本発明の乗員拘束保護システムによれば、車両と車両の前後方の物体との間の状況、車両と車両の左右側方の物体との間の状況、および車両自体の状況に応じて設定された所定数のモード毎に、各状況に応じたベルトテンションの設定値を設定するとともに、各状況のうち任意の複数の状況を組み合わせ、同時期に設定された複数の状況に応じた複数のモードが異なる場合には、ベルトテンションの設定値が大きな方のモードを選択し、シートベルトのベルトテンションを、選択したモードの設定値に制御しているので、異なる複数の状況が発生した場合に、緊急時の乗員の拘束保護を効率よく、よりきめ細かくかつより簡単に行うことができるとともに、緊急時以外の乗員の拘束保護をより一層快適に行うことができる、

以下、図面を用いて本発明を実施するための最良の形態について説明する。
図１は本発明に係る乗員拘束保護システムの一実施例に用いられるシートベルトリトラクタの一例を示す断面図、図２はシートベルトロック作動手段が組み込まれる前の図１の右側面図、図３はシートベルトロック作動手段の一部の構成要素が組み込まれた図１の右側面図、図４はシートベルトロック作動手段の更に他の一部の構成要素および減速度感知手段がそれぞれ組み込まれた図１の右側面図、図５は図１の左側面図である。

図１に示すように、このシートベルトリトラクタ１は左右側壁２ａ,２ｂを有するコ字形に形成されたフレーム２を備えている。このフレーム２の右、左側壁２ａ，２ｂ間にシートベルト３を巻き取るリールシャフト４が配設されている。また右側壁２ａには、シートベルトロック作動手段５が取り付けられているとともに、車両に所定の減速度が作用したとき、その減速度を感知してシートベルトロック作動手段５を動作させる減速度感知手段６（図４に図示）が設けられている。更に、左側壁２ｂには、ベルトテンション制御機構７が取り付けられているとともに、リールシャフト４にシートベルト３の巻取り力を付与する付勢力付与手段８が取り付けられている。

図１および図２に示すように、リールシャフト４は従来公知のものであり、その右端側にラチェットホイール９が形成されているとともに、このラチェットホイール９は右側壁２ａの外側に位置されている。また、右側壁２ａの左下部にはパウル１０がピン１１によって揺動可能に取り付けられている。このパウル１０の先端には係止爪１０ａが形成されており、この係止爪１０ａがラチェットホイール９の外歯９ａに対して係脱可能とされている。ラチェットホイール９の外歯９ａは所定数形成されているとともに、シートベルト３の引出し方向αに対向する面が比較的緩やかな傾斜面にまたシートベルト３の巻取り方向βに対向する面がほぼ垂直面にそれぞれ形成されている。更にパウル１０の先端寄りには突起状のカムフォロワ１０ｂが形成されている。そして、ラチェットホイール９とパウル１０とにより、本発明のロック手段が構成されている。

図１および図３に示すように、ピン１１を支持するタイプレート１２が設けられており、このタイプレート１２はリールシャフト４のラチェットホイール９より更に右側の右端部４ａにも嵌合されている。

シートベルトロック作動手段５も従来公知のものであり、図１、図３および図４に示すようにこのシートベルトロック作動手段５は、リールシャフト４の右端部４ａに回動可能に嵌合されているロックリング１３、右端部４ａに固定されているリテーナ１４、このリテーナ１４に対して径方向のうち一方向（図３において上下方向）のみ相対移動可能にリテーナ１４に組み付けられているキャリヤ１５、リテーナ１４とキャリヤ１５との間に縮設されているコイルスプリング１６、リテーナ１４の軸部に相対回動可能に支持されているディスク部材１７、このディスク部材１７の外周にディスク部材１７に対して相対回動可能に設けられているリング部材１８およびディスク部材１７とリング部材１８との間に配設されているリング状スプリング１９からなっている。

ロックリング１３の内周面には所定数の内歯１３ａ,１３ａ,…が形成されている。この内歯１３ａは、シートベルト３の引出し方向αに対向する面がほぼ垂直面にまたシートベルト３の巻取り方向βに対向する面が比較的緩やかな傾斜面にそれぞれ形成されている。またロックリング１３には、カム孔１３ｂが穿設されており、このカム孔１３ｂにパウル１０のカムフォロワ１０ｂが嵌入されている。これにより、ロックリング１３がシートベルト引出し方向αに回動したとき、カムフォロワ１０ｂがカム孔１３ｂに案内されて図３に示すカム孔１３ｂの一端から他端に向かって移動する。その結果、パウル１０は図３に示す係止爪１０ａがラチェットホイール９の外歯９ａと離れた非係止位置から回動して係止爪１０ａが外歯９ａに係止する係止位置に回動するようになる。リテーナ１４には、ガイドピン１４ａ,１４ｂおよびコイルスプリング１６の一端を支持するスプリング受け１４ｃがそれぞれ立設されている。

キャリヤ１５には、径方向に穿設されている孔１５ａ、中央に穿設されている比較的大きな開口１５ｂ、この開口１５ｂに同一直径上に位置して径方向に形成されている溝１５ｃ、コイルスプリング１６の他端を支持するスプリング受け１５ｄ、キャリヤ１５の外周に形成されロックリング１３の内歯１３ａに係止可能な係止爪１５ｅおよび突起状ピン１５ｆがそれぞれ設けられている。ガイド１４ａは孔１５ａに嵌入されているとともに、ガイド１４ｂは溝１５ｃに嵌入されている。キャリヤ１５は、これらのガイド１４ａ,１４ｂにより案内されて、前述のように径方向のなかの一方向（図３において上下方向）のみにリテーナ１４およびロックリング１３に対して相対移動するようになる。そしてキャリヤ１５は、通常時にはコイルスプリング１６の付勢力により図３に示す係止爪１５ｅが内歯１３ａから離れた非係止位置に保持されるとともに、ロックリング１３に対して相対移動したとき、係止爪１５ｅが内歯１３ａに係止する係止位置となる。

ディスク部材１７には、ガイド１４ａ,１４ｂがそれぞれ嵌入される周方向の長孔１７ａ,１７ｂが穿設されているとともに、ピン１５ｆが嵌入される円孔１７ｃが穿設されている。
リング部材１８の外周には、所定数の外歯１８ａ,１８ａ,…が形成されているとともに、これらの外歯１８ａは、シートベルト３の引出し方向αに対向する面が比較的緩やかな傾斜面にまたシートベルト３の巻取り方向βに対向する面がほぼ垂直面にそれぞれ形成されている。

ディスク部材１７とリング部材１８とは通常時にはリング状スプリング１９により一体に回動し、これらに互いに逆方向の一定以上の大きさのモーメントが加えられたとき互いに相対移動するようになっている。ディスク部材１７およびリング部材１８により慣性部材が構成されている。そして、シートベルトロック作動手段５を構成する各部材は、右端部４ａに嵌入係止されているキャップ２０により抜け止めされている。

減速度感知手段６も従来公知のものであり、図４に示すようにこの減速度感知手段６は、右側壁２ａに取り付けられるケース本体２１、このケース本体２１内に収容され車両に一定以上の減速度が作用したとき、前方（図４において左方）傾動する慣性体２２およびケース本体２１に揺動可能に設けられている係止レバー２３からなっている。係止レバー２３の先端には、リング部材１８の外歯１８ａに係合可能な係止爪２３ａが形成されている。そして、通常時には図４に示すように慣性体２２は直立状態に保持されかつ係止レバー２３は係止爪２３ａが外歯１８ａから離れた非係止位置に保持されている。また係止レバー２３は、車両に一定以上の減速度が作用すると慣性体２２が前方に傾動するので、リング部材１８の方へ揺動して、係止爪２３ａが外歯１８ａに係止する係止位置にされる。
図１に示すように、駆動軸２４がリールシャフト４の左端部４ｂにスプライン嵌合されていて、リールシャフト４と一体に回動するようになっている。

図１、図５および図６に示すように、ベルトテンション制御機構７は、左側壁２ｂに取り付けられるケース２５、このケース２５内で駆動軸２４に嵌合固定され外周に所定数の係合歯２６ａ,２６ａ,…を有するギヤホールド２６、ケース２５に一端側の回動軸２７ａを中心に回動可能に取り付けられる摩擦レバー２７、摩擦レバー２７の他端側の支持軸２７ｂに一端が回動可能に取り付けられる摩擦プレート２８、ケース２５に回動可能に支持された回動軸２９、回動軸２９に軸方向に相対移動可能にかつ相対回動不能に支持されている駆動側ギヤクラッチ３０、回動軸２９に相対回動不能に支持されている従動側ギヤクラッチ３２、回動軸２９に軸方向に相対移動可能にかつ相対回動不能に支持されているクラッチプレート３３、従動側ギヤクラッチ３２とクラッチプレート３３との間に縮設されているクラッチスプリング３４、このクラッチプレート３３の外周に相対回動可能に支持されているレバー部材３５、クラッチプレート３３とレバー部材３５との間に介設されているリング状のスプリングクラッチ３６、レバー部材３５と摩擦レバー２７との間にＵ字状スプリング３７、後述する電動モータ４０と駆動側ギヤクラッチ３０とを連結している第１歯車伝達機構３８、従動側ギヤクラッチ３２とギヤホールド２６とを連結している第２歯車伝達機構３９および電動モータ４０からなっている。

後述する図９（ａ）に示すように、摩擦レバー２７とケース２５との間にリターンスプリング５４が縮設されており、したがって摩擦レバー２７はこのリターンスプリング５４の小さなばね力により図９（ａ）において反時計方向に常時付勢されている。

図５に示すように、摩擦プレート２８は概略扇状に形成され、その先端には円弧状部分２８ａと径方向突起２８ｂとが形成されている。これら円弧状部分２８ａおよび径方向突起２８ｂの一面側は、駆動軸２４の大径部２４ａに当接可能になっている。図９（ａ）に示すように、摩擦プレート２８とケース２５との間にリターンスプリング５５が縮設されている。したがって、摩擦プレート２８はこのリターンスプリング５５の小さなばね力により図９（ａ）において反時計方向に常時付勢されている。これにより、通常時は径方向突起２８ｂの一面側が大径部２４ａに当接した状態に保持されている。そして、駆動軸２４の大径部２４ａと摩擦プレート２８とはベルトテンション検知手段を構成している。なお、この摩擦プレート２８は摩擦レバー２７を介してリターンスプリング５４の小さなばね力により図９（ａ）において下方にも常時付勢されている。

図６に詳細に示すように、駆動側ギヤクラッチ３０の外周には所定数の歯３０ａが形成されており、これらの歯３０ａは第１歯車動力伝達機構３８の最終の歯車の歯と噛み合わされている。したがって、駆動側ギヤクラッチ３０には電動モータ４０の回転駆動力が伝達されるようになっている。また、従動側ギヤクラッチ３２の外周には所定数の歯３２ａが形成されており、これらの歯３２ａは第２歯車動力伝達機構３９の最初の歯車の歯と噛み合わされている。したがって、従動側ギヤクラッチ３２の回転駆動力がギヤホールド２６に伝達されるようになっている。

更に、従動側ギヤクラッチ３２とクラッチプレート３３との互いの対向面にそれぞれクラッチ歯３２ｂ,３３ａが形成されている。これらのクラッチ歯３２ｂ,３３ａはクラッチプレート３３が従動側ギヤクラッチ３２の方に移動したとき互いに噛み合い、これによりクラッチプレート３３の回転駆動力が従動側ギヤクラッチ３２の方に伝達するようになっている。

更に、回動軸２９および駆動側ギヤクラッチ３０のクラッチプレート３３との対向端面には、偏心したほぼ円錐状の凹曲面からなるカム面２９ａ,３０ｂが形成されている。一方、クラッチプレート３３の駆動側ギヤクラッチ３０との対向端面には、円弧状の膨出部３３ｂが形成されている。そして、クラッチプレート３３がクラッチスプリング３４のばね力によって駆動側ギヤクラッチ３０の方へ付勢されることにより、膨出部３３ｂがカム面３０ｂに常時当接されている。カム面３０ｂは、通常時には図６に示すようにクラッチプレート３３をクラッチスプリング３４のばね力により従動側ギヤクラッチ３２から最も離れた状態にして、両クラッチ歯３２ｂ,３３ａが互いに離れた非噛み合い位置に設定するようになっている。またカム面３０ｂは、駆動側ギヤクラッチ３０がクラッチプレート３３に対してシートベルト３の引出し方向に相対回動したとき、クラッチプレート３３を従動側ギヤクラッチ３２の方へ移動して両クラッチ歯３２ｂ,３３ａが互いに噛み合う噛み合い位置に設定するようになっている。更にカム面３０ｂは、駆動側ギヤクラッチ３０のシートベルト３の引出し方向の回転をクラッチプレート３３に伝達して、このクラッチプレート３３を同方向に回転するようになっている。

図５に示すようにレバー部材３５には腕部３５ａが形成されている。この腕部３５ａは、レバー部材３５がシートベルト３の引出し方向に回動したとき、摩擦レバー２７の支持軸２７ｂに当接するようになっている。また、腕部３５ａの先端には係止爪３５ｂが形成されており、この係止爪３５ｂはギヤホールド２６の歯２６ａに係止可能となっている。更に、腕部３５ａの係止爪３５ｂ近傍にはスプリング支持突起３５ｃが形成されている。そして、クラッチプレート３３とレバー部材３５とは、スプリングクラッチ３６により通常時は一緒に回転するが、クラッチプレート３３とレバー部材３５とに互いに逆方向の一定以上の大きさの回転モーメントが加えられたときは互いに相対回動するようになっている。

Ｕ字状スプリング３７は、その一端がレバー部材３５のスプリング支持突起３５ｃに支持されているとともに他端が摩擦レバー２７の回動軸２７ａに支持されている。そして、このＵ字状スプリング３７はレバー部材３５の腕部３５ａのふらつきを防止する。またＵ字状スプリング３７は、後述する図９（ａ）に示すように腕部３５ａのスプリング支持突起３５ｃがレバー部材３５の回動軸の中心と摩擦レバー２７の回動軸２７ａの中心とを結ぶ線γに関してギヤホールド２６と反対側にあるときは腕部３５ａをギヤホールド２６から離れる方向に付勢し、図１０（ａ）および図１１（ａ）に示すようにスプリング支持突起３５ｃが線γに関してギヤホールド２６側にあるときは腕部３５ａをギヤホールド２６の方向に付勢するようになっている。

なお、図９（ａ）に示すように腕部３５ａはストッパ５３によりギヤホールド２６から離れる方向の回動が制限されている。したがって、スプリング支持突起３５ｃが線γに関してギヤホールド２６と反対側にあって、腕部３５ａがＵ字状スプリング３７によりギヤホールド２６から離れる方向に付勢されても、腕部３５ａはストッパ５３によりギヤホールド２６から離れる方向のそれ以上の回動が阻止される。

更にベルトテンション制御機構７の電動モータ４０はフレーム２に取り付けられている。この電動モータ４０の回転駆動力は第１歯車伝達機構３８を介して駆動側ギヤクラッチ３０に伝達されるようになっている。更に電動モータ４０の回転駆動力は、従動側ギヤクラッチ３２の歯３２ｂとクラッチプレート３３の歯３３ａとが噛み合うことにより、クラッチプレート３３、従動側ギヤクラッチ３２および第２歯車動力伝達機構３９を介してギヤホールド２６に伝達されるようになっている。

付勢力付与手段８も従来公知のものであり、図１に示すように渦巻きばね４１により駆動軸２４を介してリールシャフト４をシートベルト３の巻取り方向に常時付勢している。

更に、図１に示すように電動モータ４０にはマイクロコンピュータ等からなる中央処理装置（以下、ＣＰＵともいう）４２が接続されている。このＣＰＵ４２には、前方物体検出センサ４３、ベルトテンション検知センサ６７、バックルスイッチ６９、車速センサ７０がそれぞれ接続されている。

図７に示すように、前方物体検出センサ４３は、例えばバックミラー４４の近傍、インストルメントパネル４５の近傍あるいはワイパの払拭領域に対応する位置等のフロントウィンドシールド４６の車室側の所定位置に取り付けられる。本実施例の場合、前方物体検出センサ４３は光学系センサで構成されている。図８（ａ）および（ｂ）に示すように、この前方物体検出センサ４３はフロントウィンドシールド４６に接着剤４７により密着されたセンサケース４８に、光を車両前方に発する発光部と、発光部からの光が物体に当たって反射した反射光を受ける受光部とを備えている。発光部は、光を発するランプ（LEDまたはLD）４９と、ランプ４９の光を集めて車両前方に照射するレンズ５０とを備えている。また受光部は、物体からの反射光が入射されるレンズ５１と、レンズ５１からの反射光を受けて電気信号に変えてＣＰＵ４２に送給する光学センサ（PSD）５２とを備えている。この前方物体検出センサ４３は車両前方にある物体を検出して物体検出信号をＣＰＵ４２に送出する。

また、ベルトテンション検知センサ６７はシートベルト装着時にシートベルト３に加えられるベルトテンションを検知してその検知信号をＣＰＵ４２に送出する。更に、バックルスイッチ６９はシートベルトの装着すなわちバックルとタングとの連結を検知してその検知信号をＣＰＵ４２に送出する。更に、車速センサ７０は自車の走行速度を検知してその検知信号をＣＰＵ４２に送出する。

なお、前方物体検出センサ４３はこのような光学系センサに限定されるものではなく、例えばミリ波等の電波、超音波あるいは画像認識等の他の物体検出手段を用いることもできる。また、前方物体検出センサ４３は複数個設けるようにしてもよいし、前方物体検出センサ４３を左右上下方向にスキャンするように構成してもよい。

次に、このように構成されたシートベルトリトラクタ１の作動について説明する。
I. ベルトテンション制御機構７の作動
前方物体検出センサ４３からの物体検出信号により、ＣＰＵ４２がベルトテンション制御機構７の作動条件が成立する状態となったと判断すると、電動モータ４０をその作動条件に応じて引出し方向αおよび巻取り方向βのいずれかの方向に回転駆動する。

電動モータ４０の引出し方向αの回転駆動時には、第１歯車動力伝達機構３８を介して駆動側ギヤクラッチ３０およびクラッチプレート３３が図９（ａ）および（ｂ）に示す状態から同方向αに回動する。このクラッチプレート３３の回動により、レバー部材３５がクラッチプレート３３と同方向αに回動する。すると、図１０（ａ）に示すようにレバー部材３５の腕部３５ａが摩擦レバー２７の支持軸２７ｂに当接する。このとき、スプリング支持突起３５ｃは線γを超えてギヤホールド２６側に移動しているので、腕部３５ａはＵ字状スプリング３７の付勢力によっても同方向αに付勢されている。

レバー部材３５の腕部３５ａが更に引出し方向αに回動することにより、摩擦レバー２７が回動軸２７ａを中心に引出し方向αにリターンスプリング５４のばね力に抗して回動する。摩擦レバー２７の引出し方向αの回動により、支持軸２７ｂも同方向αに回動する。これにより、摩擦プレート２８が図１０（ａ）において上方へ移動し、摩擦プレート２８の円弧状部分２８ａが駆動軸２４の大径部２４ａに当接する。このため、レバー部材３５およびクラッチプレート３３の回動がともに停止する。

しかし、クラッチプレート３３の回動が停止しても、駆動側ギヤクラッチ３０が更に引出し方向αに回動するようになるので、駆動側ギヤクラッチ３０のカム面３０ｂおよび回動軸のカム面２９ａが回動軸２９およびクラッチプレート３３の膨出部３３ｂを従動側ギヤクラッチ３２の方向へ押圧する。したがって、回動軸２９およびクラッチプレート３３がともに従動側ギヤクラッチ３２の方向へ移動し、クラッチプレート３３の歯３３ａが従動側ギヤクラッチ３２の歯３２ｂに噛み合い係合する。これにより、クラッチプレート３３と従動側ギヤクラッチ３２とが連結する。

電動モータ４０の回転駆動力がスプリングクラッチ３６によるクラッチプレート３３の回動抵抗力より大きくなると、クラッチプレート３３と従動側ギヤクラッチ３２との連結により、電動モータ４０の回転駆動力がクラッチプレート３３を介して従動側ギヤクラッチ３２に伝達される。更にこの回転駆動力は第２歯車動力伝達機構３９を介してギヤホールド２６に伝達される。その結果、ギヤホールド２６が引出し方向αに回動し、これにより駆動軸２４およびリールシャフト４が同方向αに回動する。したがって、シートベルト３が引き出される。

駆動軸２４の大径部２４ａの引出し方向αへの回動により、図１１（ａ）に示すように摩擦プレート２８が大径部２４ａと円弧状部分２８ａとの間の摩擦で時計方向にリターンスプリング５５のばね力に抗して回動する。すると、円弧状部分２８ａが大径部２４ａから外れるので、摩擦プレート２８は図１１（ａ）において更に上方へ移動可能な状態なる。このため、レバー部材３５も更に同方向αに回動し、腕部３５ａの係止爪３５ｂがギヤホールド２６の歯２６ａに噛み込み、係合する。タイマーあるいはベルトテンション検知センサ６７等により、電動モータ４０の回転が停止されると、リールシャフト４の引出し方向αの回動も停止する。したがって、シートベルト３の引出しが停止する。

このようにシートベルト３の引出しが停止した状態では、電動モータ４０の回転駆動が停止しているので、レバー部材３５に電動モータ４０の回転駆動力が伝達されない。しかしこの状態では、腕部３５ａは、係止爪３５ｂがＵ字状スプリング３７の付勢力により歯２６ａに噛み合う方向に付勢されているので、係止爪３５ｂと歯２６ａとの噛み合い係合が保持される。

またこの状態では、リールシャフト４の引出し方向αおよび巻取り方向βのいずれの方向の回動も阻止されるので、付勢力付与手段８の付勢力はシートベルト３に伝達されない。したがって、シートベルト３は何らのテンションも加えられないテンションレス状態が保持される。

係止爪３５ｂと歯２６ａとの噛み合い係合を解除するにあたり、ＣＰＵ４２は電動モータ４０を巻取り方向βに回転駆動させる。これにより、駆動側ギヤクラッチ３０が巻取り方向βに回動するので、クラッチプレート３３の膨出部３３ｂがカム面３０ｂに案内され、クラッチプレート３３は軸方向に移動する。その結果、歯３３ａと歯３２ｂとの噛み合い係合が解除してクラッチプレート３３と従動側ギヤクラッチ３２との連結が解除される。したがって、駆動側ギヤクラッチ３０、従動側ギヤクラッチ３２およびクラッチプレート３３は、図９（ｂ）に示された状態と同じ状態となる。

更に、電動モータ４０の更なる巻取り方向βの回転駆動により、駆動側ギヤクラッチ３０が同方向βに回動する。これにより、クラッチプレート３３が同方向βに回動するので、レバー部材３５はその腕部３５ａがギヤホールド２６から離れる方向に回動する。その結果、係止爪３５ｂが歯２６ａから外れて、ギヤホールド２６は回動自由状態となる。したがって、付勢力付与手段８の付勢力がリールシャフト４を介してシートベルト３に伝達されるようになる。

レバー部材３５が更に同方向に回動して、腕部３５ａがストッパ５３に当接すると、電動モータ４０の回転駆動が停止する。この状態では、スプリング支持突起３５ｃが線γに関しギヤホールド２６と反対側に位置しているので、腕部３５ａはＵ字状スプリング３７の付勢力によりストッパ５３に当接した状態に保持される。こうして、ベルトテンション制御機構７は図９（ａ）に示す初期状態となる。

一方、図９（ａ）および（ｂ）に示すシートベルトリトラクタ１の状態から、電動モータ４０が巻取り方向βに回転駆動すると、第１歯車動力伝達機構３８を介して駆動側ギヤクラッチ３０およびクラッチプレート３３が図９（ａ）および（ｂ）に示す状態から同方向βに回動しようとする。しかし、レバー部材３５の腕部３５ａがストッパ５３に当接しているため、クラッチプレート３３およびレバー部材３５は同方向βには回動しない。

クラッチプレート３３が同方向βに回動しなくても、駆動側ギヤクラッチ３０が更に巻取り方向βに回動するようになるので、駆動側ギヤクラッチ３０のカム面３０ｂおよび回動軸のカム面２９ａが回動軸２９およびクラッチプレート３３の膨出部３３ｂを従動側ギヤクラッチ３２の方向へ押圧する。したがって、回動軸２９およびクラッチプレート３３がともに従動側ギヤクラッチ３２の方向へ移動し、クラッチプレート３３の歯３３ａが従動側ギヤクラッチ３２の歯３２ｂに噛み合い係合する。これにより、クラッチプレート３３と従動側ギヤクラッチ３２とが連結する。

電動モータ４０の回転駆動力がスプリングクラッチ３６によるクラッチプレート３３の回動抵抗力より大きくなると、クラッチプレート３３と従動側ギヤクラッチ３２との連結により、電動モータ４０の回転駆動力がクラッチプレート３３を介して従動側ギヤクラッチ３２に伝達される。更に、この回転駆動力は第２歯車動力伝達機構３９を介してギヤホールド２６に伝達される。その結果、ギヤホールド２６が巻取り方向βに回動し、これにより駆動軸２４およびリールシャフト４が同方向βに回動する。したがって、シートベルト３が巻き取られる。これにより、電動モータ４０の回転駆動力による巻取り力でシートベルト３にはベルトテンションが加えられた状態となる。このベルトテンションが所定の大きさになると、ＣＰＵ４２は電動モータ４０の回転駆動を停止する。

電動モータ４０が停止すると、電動モータ４０からリールシャフト４へ至る動力伝達系に電動モータ４０の回転駆動力による巻取り力がなくなるとともに、引出し方向αに対する抵抗がないので、リールシャフト４は付勢力付与手段８の付勢力により徐々に引出し方向αに回動する。このため、シートベルト３に加えられているベルトテンションが所定の大きさから徐々に小さくなる。最終的には、シートベルト３のベルトテンションは付勢力付与手段８の付勢力による大きさとなる。

II. ベルトテンション制御機構７がリールシャフトを引出し方向αに回動させるように作動していないとき
このときは、摩擦レバー２７、摩擦プレート２８およびレバー部材３５は、それぞれ図９（ａ）に示す位置となっている。したがって、摩擦プレート２８の円弧状部分２８ａが駆動軸２４の大径部２４ａから離れているとともに、摩擦プレート２８の径方向突起２８ｂの側面が大径部２４ａに接触している。更に、レバー部材３５の係止爪３５ｂはギヤホールド２６の歯２６ａから離れた非係合位置となっている。これにより、ギヤホールド２６は回動自由となっている。更に、腕部３５ａはストッパ５３当接していてギヤホールド２６から離れる方向のそれ以上の回動が阻止されている。したがって、このときは従来のシートベルトリトラクタと同様に通常の作動が行われる。

(i) 車両に所定値以上の減速度が作用しない通常状態
この状態では減速度感知手段６が動作しなく、シートベルトリトラクタ１は、図１ないし図４に示す状態にある。この状態では、係止レバー２３の係止爪２３ａはリング部材１８の歯１８ａに係合しない位置に設定されるとともに、パウル１０の係止爪１０ａがラチェットホイール９の歯９ａに係合しない位置に設定される。したがって、この状態ではリールシャフト４が自由に回動可能状態となっており、シートベルト３は付勢力付与手段８により駆動軸２４を介して巻取り方向βに付勢されている。

（シートベルト３の非装着状態）
この状態では、シートベルト３に取り付けられているタング（不図示）とバックル部材（不図示）とが離れている。したがって、シートベルト３は付勢力付与手段８の付勢力によりリールシャフト４に巻き取られている。

（シートベルト３を引き出すときの状態）
シートベルト３を装着するために乗員がシートベルト３を引き出すと、これにともないリールシャフト４が引出し方向αへ付勢力付与手段８の付勢力に抗して回転する。これにより、シートベルト３が自由に引き出される。

（タングとバックル部材との結合後、シートベルト３から手を離したときの状 態）
乗員がタングとバックル部材とを結合した時点では、シートベルト３は正規の装着状態のときの引出し長さよりも余分に引き出された状態となっている。したがって、乗員が結合操作後にシートベルト３を離すと、付勢力付与手段８の付勢力により、シートベルト３が乗員の体にフィットするまで巻き取られる。このとき、シートベルト３には付勢力付与手段８の付勢力のみによるベルトテンションが加えられる。しかし、後述するように車両が発進して設定速度（１０〜２０km/h）になると、ベルトテンション制御機構７が作動し、シートベルト３はシートベルト３にベルトテンションが加えられないテンションレス状態が保持される（ただし、後述するコンフォートモードの場合）。

（タングとバックル部材との結合を解除した後のシートベルト３の非装着状態）
シートベルト３を解放するため、乗員がタングとバックル部材との結合を解除すると、バックルスイッチ６９からのタングとバックル部材との結合解除検知信号により、ベルトテンション制御機構７の作動が解除する。また、前述のシートベルトの非装着状態の場合と同様に、シートベルト３は付勢力付与手段８の付勢力によりリールシャフト４に巻き取られる。

(ii) 車両に所定値以上の減速度が作用したときの状態
シートベルト３の装着状態での車両走行中に急ブレーキ等により車両に所定値以上の減速度が作用すると、シートベルトロック作動手段５が動作する。まず第１段階として減速度感知手段６の慣性体２２がこの減速度により前方に傾動するので、係止レバー２３がリング部材の方向に回動する。このため、係止レバー２３の係止爪２ａがリング部材１８の歯１８ａに係合する位置に設定される。一方、この所定値以上の減速度により乗員が前方へ移動しようとするため、シートベルト３が引き出される。このシートベルト３の引出しにより、リールシャフト４、ラチェットホイール９、リテーナ１４、キャリヤ１５、ディスク部材１７およびリング部材１８がともに引出し方向αへ回動する。これにより、リング部材１８の歯１８ａがすぐに係止爪２３ａに係合するので、ディスク部材１７およびリング部材１８の引出し方向αへの回動が停止する。

乗員が更に前方へ移動しようとするため、シートベルト３が更に引き出され、リールシャフト４、ラチェットホイール９、ロックリング１３およびリテーナ１４はともに更に引出し方向αへ回動する。このため、リテーナ１４とディスク部材１７との間に相対回動が生じ、この相対回動によりキャリヤ１５はガイド１４ａ,１４ｂに案内される径方向（図３において上方向）に移動する。このキャリヤ１５の移動により、キャリヤ１５の係止爪１５ｅがロックリング１３の内歯１３ａに係合する位置に設定される。シートベルト３の更なる引出しにより、ディスク部材１７に加えられる引出し方向αのモーメントがリング状スプリング１９の付勢力より大きくなると、キャリヤ１５およびディスク部材１７も同引出し方向αに回動する。

このキャリヤ１５の引出し方向αの回動により、係止爪１５ｅが内歯１３ａに係合するとともに、ロックリング１３を引出し方向αへ回動させる。このロックリング１３の引出し方向αの回動により、回動するカム孔１３ｂに案内されてパウル１０のカムフォロワ１０ｂが移動する。このカムフォロワ１０ｂの移動により、パウル１０がラチェットホイール９方向へ回動し、パウル１０の係止爪１０ａがラチェットホイール９の外歯９ａに係合する位置に設定される。更に、シートベルト３が引き出されようとすると、リールシャフト４およびラチェットホイール９の引出し方向αの回動により、係止爪１０ａが外歯９ａに係合する。その結果、リールシャフト４およびラチェットホイール９の回動が停止し、シートベルト３の引出しが阻止される。これにより、乗員はシートベルト３により確実に拘束されて保護されるようになる。

iii. シートベルトが急速に引き出されたときの状態
シートベルト３が通常の引出し速度に比べてきわめて急速に引き出されると、リールシャフト４、ラチェットホイール９およびリテーナ１４がともに急速に引出し方向αへ回動する。しかし、ディスク部材１７とリング部材１８とからなる慣性部材はこの急速な回動に追従しなく、作動遅れを生じる。この作動遅れにより、リテーナ１４とディスク部材１７との間に相対回動が生じる。前述の急減速の場合と同様に、この相対回動によりキャリヤ１５が径方向に移動してその係止爪１５ａがロックリング１３の内歯１３ａに係合する。そして、ロックリング１４がリテーナ１４とともに引出し方向αに回動し、パウル１０の係止爪１０ａがラチェットホイール９の歯９ａに係合する。これにより、リールシャフト４の回動が停止し、シートベルト３の引出しが阻止される。

なお、ベルトテンション制御機構７が作動していないときは、リールシャフト４の引出し方向αおよび巻取り方向βのいずれの方向の回動においても、第２歯車動力伝達機構３９の各歯車および従動側ギヤクラッチ３２までは、リールシャフト４の回動とともに回動する。しかし、クラッチ歯３２ｂとクラッチ歯３３ａとが噛み合っていないので、駆動側ギヤクラッチ３２、クラッチプレート３３、第１歯車動力伝達機構３８の各歯車および電動モータ４０は、リールシャフト４の回動とともに回動することはない。
III. ベルトテンション制御機構７がリールシャフトを引出し方向αに回動させるように作動しているとき

このときは、図１１（ａ）に示すようにギヤホールド２６がホールドされているので、リールシャフト４は引出し方向αおよび巻取り方向βのいずれにも回動しない。このため、減速度感知手段６の作動に関係なく、シートベルト３は引き出されない。したがって、減速度感知手段６が作動するような大きさの減速度が車両に加えられても、乗員はシートベルト３により確実に拘束保護される。

ところで、本実施例の乗員拘束保護システムにおいては、シートベルト３の巻取り・引出し制御に関して４つのモードを設けている。図１２に示すように、これらの４つのモードは、コンフォートモード、警戒モード、警報モードおよび緊急モードである。
コンフォートモードではシステムの動作においてシートベルト３の巻取り力を０kgfに設定している。これは、電動モータ４０をシートベルト３の引出し方向αに回転駆動させて、付勢力付与手段８の付勢力によるシートベルト３の巻取り力を排除した状態となるようにしている。すなわち、ベルトテンションを除去してシートベルト３をテンションレス状態に設定する。乗員拘束保護システムをこのコンフォートモードに動作させる条件として、本実施例では、１. 検出物体がないとき、２. 検出物体が近づいてこないとき、３. 検出物体が近づきつつあっても乗員の回避動作に充分余裕があるとき、またはすでに減速等の回避動作を行っているとき、の３つの条件が設定されている。

そして、コンフォートモードの条件の一つが成立しているか否かを実際に判断するにあたっては、前方物体検出センサ４３からの物体検出信号がないこと、前方物体検出センサ４３からの物体検出信号があったとき、自車の速度と物体の速度との差、すなわち自車と物体との相対速度が、相対速度≦０であること、あるいは他のモードが成立されていないことをＣＰＵ４２が判断することにより、コンフォートモードの条件が成立していると判断する。これらの条件の一つが成立していると判断されてから所定時間（例えば、３〜５sec等）経過後に、コンフォートモードとなるように乗員拘束保護システムを作動するようにしている。

乗員拘束保護システムをコンフォートモードに設定するには、まず始めに乗員が車両のシートに正姿勢で着座してシートベルト３を装着した状態で、自車の車速が設定速度を超えてから所定時間経過後に、ＣＰＵ４２が電動モータ４０を一旦ベルト巻取り方向にゆっくりと回動させる。この電動モータ４０の回動により、一旦シートベルト３を着座した乗員にフィットした状態となるまで巻き込む。この状態で、ＣＰＵ４２は乗員拘束保護システムが正常であるか否かを判断するとともに、乗員の正姿勢の着座状態をチェックして初期条件を設定する。その後で、電動モータ４０をベルト引出し方向にゆっくりと回動させて、付勢力付与手段８による巻取り力を排除してシートベルト３をテンションレス状態にすることにより、コンフォートモードに設定する。

また、コンフォートモード以外の他のモードに設定されている乗員拘束保護システムを、コンフォートモードに設定するには、コンフォートモードの条件の一つが成立されてから所定時間経過後に、前述と同様に一旦シートベルト３を巻き取り、その後にコンフォートモードに設定する。

更にシステムがコンフォートモードに設定されている状態で、乗員が若干動いてシートベルト３を引き出した場合には、シートベルト３にギヤホールド２６に内蔵されているメモリスプリングの付勢力が加えられるようにしている。この付勢力は０.５kgf以下に設定されている。そして、乗員が元の正姿勢に戻ったとき、メモリスプリングの付勢力を排除してシートベルト３をテンションレス状態にするようにしている。

警戒モードではシステムの動作においてシートベルト３のベルトテンションを付勢力付与手段８の付勢力による巻取り力（例えば０.５０kgf等）のみによるベルトテンションに設定している。これは電動モータ４０の回転駆動力による巻取り力がベルトテンションに寄与しないようにしている。システムをこの警戒モードに動作させる条件として、１. シートベルト３を装着、離脱するとき、２. 自車が速度１０〜２０km/h以上で走行中に、検出物体が近づきつつあって、乗員の回避動作に余裕がないとき、の２つの条件が設定されている。

警戒モードの動作条件の一つが成立しているか否かを実際に判断するにあたっては、まず１の条件はタングとバックルとの連結、分離を検出して判断する。すなわち、タングとバックルとの少なくとも一方に検知センサを設けて、この検知センサからの出力信号によりバックルとの連結、分離を判断する。

また２の条件の成立判断は、まず自車走行速度V_sが１０〜２０km/h以上（V_s≧１０〜２０km/h）であるか否かを判断する。そして、自車走行速度V_sが１０〜２０km/h以上であると判断したとき、前方物体検出センサ４３からの物体検出信号により自車と物体との前後方向の相対距離D_rおよび相対速度V_rを求める。自車走行速度V_sが相対速度V_rより大きくかつ相対速度V_rが正（V_s＞V_r≧０）であるとき、(1) 先にある物体が自車と同方向に走行している先行車でありかつこの先行車との相対距離が縮まる追従走行であると判断する。また自車走行速度V_sが相対速度V_r以下であるとき、(2) 先にある物体が静止物または対向車であると判断する。

(1)の追従走行の場合
まず、自車を同じ設定減速度ｄ（例.４〜６m/sec²）で減速したときの安全車間距離D_sを次の数式１により求める。

次に、相対距離D_rが求めた安全車間距離D_s以下（D_r≦D_s）のとき、２の条件が成立していると判断する。
(2)の静止物または対向車の場合
まず、自車を同じ設定減速度ｄで減速したときの安全車間距離D_sを数式２により求める。

次に、相対距離D_rが求めた安全車間距離D_s以下（D_r≦D_s）のとき、２の条件が成立していると判断する。
警戒モードの条件が成立していると判断されると、この警戒モードとなるように乗員拘束保護システムを作動するようにしている。

乗員拘束保護システムを警戒モードに設定するには、警戒モードの条件が成立していると判断したとき、所定時間経過後に電動モータ４０をベルト巻取り方向にゆっくりと回動させる。これにより、シートベルト３に付勢力付与手段８による巻取り力のみが加えられた状態に設定した後、電動モータ４０を停止する。こうして、乗員拘束保護システムを警戒モードに設定する。

警報モードでは、システムの動作において電動モータ４０の回転駆動力により一旦シートベルト３を巻き込むことにより、シートベルト３に第１設定ベルトテンション（例えば２〜３kgf等）を加えるようにしている。この第１設定ベルトテンションは乗員がシートベルト３を引いたと感じる大きさの荷重であり、乗員の前かがみの姿勢をある程度引き起こすことができる大きさとされている。このように乗員の体を起こすことにより、眠気を防止する作用が行われるようになっている。しかも、乗員がシートベルト３を引いたと感じることにより、乗員は次に述べる警報音や警報ランプ等の通常の警報手段以外に体感でも警報を知ることができるようになっている。

更に警報モードでは、ドライバーの注意を促すために警報音を発するか、警報ランプを点灯するか、あるいはこれらの両方を行うかするようにしている。乗員拘束保護システムをこの警戒モードに動作させる条件として、１. 検出物体が近づきつつあって、ただちに乗員の回避動作が必要なとき、の条件が設定されている。

警報モードの動作条件が成立しているか否かを実際に判断する方法は、前述の警戒モードとほとんど同じであり、安全車間距離D_sを数式１および２で求め、安全車間距離D_sが相対距離D_r以上であるとき、１の条件が成立していると判断する。ただこの警報モードでは、警戒モードにおいて求めた安全車間距離D_sの第１設定余裕距離（例 ５ｍ）より短い第２設定余裕距離（例 ２ｍ）を数式１および２の第１設定余裕距離に代えて安全車間距離D_sを求める。警報モードの条件が成立されていると判断されると、警報モードとなるように乗員拘束保護システムを作動するようにしている。

乗員拘束保護システムを警報モードに設定するには、警報モードの条件が成立していると判断したとき、警報音をならすかおよび／または警報ランプを点灯するかした後に電動モータ４０をベルト巻取り方向に警戒モードの場合と同様にゆっくりと回動させる。これにより、シートベルト３に電動モータ４０の回転駆動力による第１設定ベルトテンションを付与した状態に設定した後、電動モータ４０を停止する。こうして、乗員拘束保護システムを警報モードに設定する。

緊急モードでは、システムの動作において電動モータ４０の回転駆動力により一旦シートベルト３を巻き込むことにより、シートベルト３に前述の第１設定ベルトテンションより大きな第２設定ベルトテンション（例えば５kgf以上等）を加えるようにしている。この第２設定ベルトテンションは乗員がかなりきつく感じる大きさの荷重であり、シートベルト装置のラップベルトもある程度巻き取ることのできる大きさとされている。また、この緊急モードでは警報音を発するか、警報ランプを点灯するか、あるいはこれらの両方を行うかするようにしている。

乗員拘束保護システムをこの緊急モードに動作させる条件として、１. 自車が速度１０〜２０km/h以上で走行中に、ドライバーの回避動作では検出物体との衝突が回避できないとき、の条件が設定されている。

緊急モードの動作条件が成立しているか否かを実際に判断するにあたっては、まず、自車走行速度V_sが１０〜２０km/h以上であるか否かを判断する。そして、自車走行速度V_sが１０〜２０km/h以上（V_s≧１０〜２０km/h）であると判断したとき、前方物体検出センサ４３からの物体検出信号により自車と物体との相対速度V_rおよび相対距離D_rを求める。一方、予め設定されているシステムの作動完了時間T_s（例 ０.３sec）を相対速度V_rに基づいて換算した距離（V_r・T_s）を求める。また、第３設定余裕距離D_e′（例えば２m等）を設定しておき、求めたシステムの作動完了時間T_sの換算距離（V_r・T_s）と第３設定余裕距離D_e′との和（V_r・T_s + D_e′）を求める。そして、追従走行であるか否かにかかわらず、相対速度V_rがこの和（V_r・T_s + D_e′）以下（V_r≦ V_r・T_s + D_e′）であるとき、緊急モードの条件が成立していると判断する。緊急モードの条件が成立していると判断されると、この緊急モードとなるように乗員拘束保護システムを作動するようにしている。

乗員拘束保護システムを緊急モードに設定するには、緊急モードの条件が成立していると判断したとき、警報音をならすかおよび／または警報ランプを点灯するかした後に一旦電動モータ４０をベルト巻取り方向に急速に回動させてシートベルト３をすばやく巻き取る。この巻取り速度は、シートベルト装置の一般的なプリテンショナーによるシートベルト引込み速度より小さく設定されている。これにより、シートベルト３に電動モータ４０の回転駆動力による第２設定ベルトテンションを付与した状態に設定した後、電動モータ４０を停止する。こうして、乗員拘束保護システムを緊急モードに設定する。

図１３は、本実施例におけるベルトテンション制御機構７の制御ブロック図である。
図１３に示すように、ベルトテンション制御機構７の制御ブロックは、大きく分けて、センサユニット５６、入力演算処理部５７、制御部５８および制御対象およびセンサ５９の４つブロックから構成されている。

センサユニット５６は、複数個の前方物体検出センサ４３のランプ（LEDまたはLD）４９および光学センサ（PSD）５２、発光側展開ロジック回路６０、および受光側プリアンプ６１からなっている。そして、入力演算処理部５７からの点灯クロックからなる制御信号によりランプ（LEDまたはLD）４９が点灯して自車の前方にある物体を照射する。次にランプ４９の光が物体に当たって反射した反射光を光学センサ（PSD）５２で受光する。光学センサ５２は受光した反射光を電気信号に変え、この電気信号がプリアンプ６１によって増幅されて入力演算処理部５７に送出される。このセンサユニット５６により、物体検出が行われる。

そして、センサユニット５６は、物体までの測定距離が３０〜５０ｍに、検出角度が±３０度に、およびランプ４９からの発光ビームが複数固定またはスキャン可能にそれぞれ設定されている。なお、これらの値は設定値に限定されるものではなく、種々の設定値が可能である。

入力演算処理部５７は、タイミングコントローラ６２、オートゲインコントロール手段６３、アナログ・デジタル変換器（Ａ／Ｄ）６４および演算部６５からなっている。そして、タイミングコントローラ６２は制御部５８からの制御信号を受けてセンサユニット５６にランプ４９の点灯制御信号を送出する。またセンサユニット５６から送られてくる反射光の電気信号のゲインがオートゲインコントロール手段６３により調整されるとともにＡ／Ｄ６４によりデジタル信号に変換される。演算部６５は、デジタル信号に変換された反射光の電気信号に基づいて物体の位置および速度のベクトル量を求めるとともに、このベクトル量により相対速度、相対距離、安全車間距離およびシステム作動完了時間の換算距離を求めて制御部５８に送出する。

制御部５８はＣＰＵ制御部６６からなっている。ＣＰＵ制御部６６は、格納されている物体検出アルゴリズムにより物体検出を行うための制御信号をタイミングコントローラ６２および演算部６５に送出する。また物体検出アルゴリズムにより、演算部６５から送られてくる物体の各データ値、シートベルト装着信号および自車走行速度信号に基づいて、自車と物体との関係がどのモードにあるのかを判断する。そして、ＣＰＵ制御部６６は、制御対象およびセンサ５９からのベルトテンション信号を見ながら、判断したモードとなるように制御対象およびセンサ５９に制御信号を送出する。

制御対象およびセンサ５９は、ベルトテンション検知センサ６７、電動モータ４０を含むシートベルトリトラクタ機構部６８、バックルスイッチ６９および車速センサ７０からなっている。ベルトテンション検知センサ６７はシートベルト３のベルトテンションを検知して、その検知信号を制御部５８に送出する。またシートベルトリトラクタ機構部６８は制御部５８からの制御信号により作動して、シートベルト３のベルトテンションを制御する。更に、バックルスイッチ６９はタングとバックルとが連結されてシートベルト３が装着されたときにシートベルト装着信号を制御部５８に送出する。更に車速センサ７０は自車の走行速度を検知して自車走行速度信号を制御部５８に送出する。

図１４は、乗員拘束保護システムの動作タイミングを示す図である。
図１４において、まず乗員が車両に乗車しシートに正姿勢で着座した後、タングをバックルに連結してシートベルト３を装着すると、バックルスイッチ６９がオンする。この状態では、ベルトテンションは付勢力付与手段８によって決定される大きさの０.５kgfとなる。自車が発進して走行速度が１０ｋｍ／ｈになると、車速センサ７０がオンする。

車速センサ７０がオンしてから所定時間経過後に、電動モータ４０が一旦巻取り方向βにゆっくり回転駆動する。これにより、シートベルト３が一旦巻き取られる。ベルトテンションが約２〜３kgfになると、電動モータ４０が停止する。このため、ベルトテンションは徐々に低下していく。電動モータ４０が停止してから若干の時間の経過後、電動モータ４０が引出し方向αにゆっくり回転駆動する。これにより、ベルトテンションが比較的速く低下していき、付勢力付与手段８の付勢力が排除されて０kgfとなり、シートベルト３はテンションレス状態となる。シートベルト３がテンションレス状態になると、電動モータ４０が停止する。こうして、コンフォートモードが設定される。コンフォートモードでは、ギヤホールド２６がホールドされるので、シートベルト３のテンションレス状態が保持される。そして、通常走行での乗車時には、このコンフォートモードが保持される。

コンフォートモード中に、乗員が動いてシートベルト３を引き出したときは、ギヤホールド２６に内蔵されているメモリスプリングの付勢力がシートベルト３に加えられる。この付勢力は０.５kgf以下に設定されている。乗員が静止すると、シートベルト３は付勢力付与手段８によりその付勢力が０kgfとなるまで巻き取られ、再びテンションレス状態となる。

警戒モードの動作条件が成立すると、所定時間経過後に電動モータ４０が巻取り方向βにゆっくりと回転駆動する。その場合、電動モータ４０の若干の回転でギヤホールド２６のホールドが解除し、リールシャフト４には付勢力付与手段８の付勢力が加えられる。これにより、コンフォートモードが解除される。ギヤホールド２６のホールドが解除すると、電動モータ４０が停止する。これにより、シートベルト３には付勢力付与手段８の付勢力のみによるベルトテンションが付与される。こうして、警戒モードが設定される。この警戒モードでは、ベルトテンションは付勢力付与手段８の付勢力のみによるものであるので、電動モータ４０が停止してもこの付勢力のみによるベルトテンションに保持される。

警報モードの動作条件が成立すると、所定時間経過後に電動モータ４０が巻取り方向βにゆっくりと回転駆動する。これにより、シートベルト３には電動モータ４０の回転駆動力によるベルトテンションも加えられるようになる。そして、ベルトテンションが第１設定ベルトテンション（２〜３kgf）になると、電動モータ４０が停止する。こうして、警報モードが設定される。この警報モードでは、電動モータ４０が停止しているとともに、ギヤホールド２６がホールドされていないので、ベルトテンションは徐々に低下していく。そして、最終的にはベルトテンションは付勢力付与手段８の付勢力のみによるベルトテンションとなる。

緊急モードの動作条件が成立すると、所定時間経過後に電動モータ４０が巻取り方向βに急速に回転駆動する。これにより、シートベルト３には電動モータ４０の回転駆動力によるベルトテンションも加えられるようになる。そして、ベルトテンションが第２設定ベルトテンション（５kgf以上）になると、電動モータ４０が停止する。こうして、緊急モードが設定される。この緊急モードでは、前述の警報モードと同様に電動モータ４０が停止しているとともに、ギヤホールド２６がホールドされていないので、ベルトテンションは徐々に低下していく。そして、最終的にはベルトテンションは付勢力付与手段８の付勢力のみによるベルトテンションとなる。
コンフォートモード以外のモードの状態から、衝突のおそれ等がなくなって再びコンフォートモードの動作条件となると、前述と同様にしてコンフォートモードが設定される。

コンフォートモードから警報モードの動作条件となったとき、コンフォートモードから緊急モードの動作条件となったとき、あるいは警戒モードから緊急モードの動作条件となったときは、電動モータ４０が更に巻取り方向βに回転駆動され、前述と同様にそれぞれ警報モードあるいは緊急モードが設定される。

警報モードまたは緊急モードから警戒モードの動作条件となったときは、警報モードまたは緊急モードにおいてモータ停止により、ベルトテンションが警戒モードのときと同様の、付勢力付与手段８の付勢力のみによるベルトテンションとなっているので、電動モータ４０が回転駆動することなく、警戒モードが設定される。

また、緊急モードから警報モードの動作条件となったときは、緊急モードにおいてベルトテンションが付勢力付与手段８の付勢力のみによるベルトテンションとなっているので、電動モータ４０が巻取り方向βに回転駆動する。そして、前述の警報モード設定の場合と同様に、ベルトテンションが第１設定ベルトテンションになったとき、電動モータ４０が停止する。

降車のため自車が停止してバックルとタングとの連結が解除すると、警戒モードの動作条件が成立する。したがって、前述の警戒モードの動作条件成立の場合と同様に、所定時間経過後に電動モータ４０が巻取り方向βにゆっくりとわずかの時間だけ回転駆動してギヤホールド２６のホールドが解除する。このため、リールシャフト４には付勢力付与手段８の付勢力のみが加えられ、この付勢力によりシートベルト３が巻き取られる。電動モータ４０の停止後、所定時間（数秒）経過後に再び電動モータ４０が巻取り方向βにゆっくりとわずかの時間だけ回転駆動する。これにより、シートベルト３がリールシャフト４に完全に巻き取られるようになる。

ところで、乗員拘束保護システムがコンフォートモードはもちろん、他の各モードに設定されている最中でも、前述の従来のシートベルトリトラクタと同様の作動、すなわちシートベルトロック作動手段５、減速度感知手段６およびパウル１０の各作動が行われる。

なお前述の実施例では、警報モードまたは緊急モードにおいてベルトテンションが一旦第１または第２設定ベルトテンションになった後、徐々に低下するようにしているが、本発明は、警報モードまたは緊急モード中、ベルトテンションを第１または第２設定ベルトテンションにそれぞれ保持するようにすることもできる。この場合には、警報モードまたは緊急モード中、電動モータ４０の回転駆動を例えばパルス制御等により適宜制御するようにすればよい。

また前述の実施例では、乗員拘束保護システムに４つのモードを設定しているが、必ずしもこれに限定されるものではなく、例えば警戒モードと警報モードとを一つのモードにまとめて全体として３つのモードに設定することもでき、また、他の所定数のモードに設定することもできる。

図１５は、本発明の他の実施例を示し、（ａ）は自動車の左側部を概略的にかつ部分的に示す図、（ｂ）は（ａ）におけるXVB-XVB線に沿う断面図である。なお、前述の実施例と同じ構成要素には同じ符号を付すことにより、その詳細な説明は省略する。

この実施例の車両の乗員拘束保護システムは、自車と自車の左右側方にある物体との間の状況に応じてシートベルトリトラクタを制御するシステムである。すなわち、図１５（ａ）および（ｂ）に示すように自動車の左右側フロントドア７１,７２の窓開口部の位置で窓ガラス７３,７４より車室内側に左右側方物体検知センサ７５,７６がそれぞれ設けられている。この左側方物体検知センサ７５は自動車の左側方にある物体を検知するとともに、右側方物体検知センサ７６は自動車の右側方にある物体を検知するようになっている。なお、左右側方物体検知センサ７５,７６は、自動車の左右側方の物体を検知できるように設けさえすれば、左右側フロントドア７１,７２の窓開口部以外の自動車の他の任意の部位に設けることができる。

これらの左右側方物体検知センサ７５,７６は、図７および図８に示す車両前方の物体を検出する前方物体検出センサ４３と同じもので構成することができる。したがって、以下光学センサを使用して説明するが、左右側方物体検知センサ７５,７６として、例えばミリ波等の電波、超音波あるいは画像認識等の他の物体検出手段を用いることもできることは、言うまでもない。

図示しないがそれらの発光部のランプおよび受光部の光学センサは、前方物体検出センサ４３の発光部のランプ４９および受光部の光学センサ５２と同様にＣＰＵ４２に接続されていて、ＣＰＵ４２からの制御信号によりランプの点灯、消灯が制御されるとともに、光学センサからの物体検知信号がＣＰＵ４２に供給されるようになっている。

本実施例の乗員拘束保護システムにおいては、シートベルト３の巻取り・引出し制御に関して３つのモード、すなわちコンフォートモード、警報モードおよび緊急モードが設定されている。本実施例のこれらのコンフォートモード、警報モードおよび緊急モードにおける各ベルト巻取り力は、前述の図１２に示す前方の物体に対するシートベルトの制御のモードにおけるそれらのベルト巻取り力と同じに設定されている。
乗員拘束保護システムをこれらの各モードに設定するための条件として、本実施例では、次の表１に示すように各モードの設定条件を決めている。

すなわち、自車と自車の側方にある物体との間の状況に応じて決定される衝突余裕時間Ｓ_srの大きさに基づいて、衝突余裕時間Ｓ_srが第１設定値δsec（例、０.２sec）以下のとき、緊急モードが設定され、衝突余裕時間Ｓ_srが第１設定値δより大きく第２設定値εsecより小さいとき、警報モードが設定され、衝突余裕時間Ｓ_srが第２設定値εsec（ε＞δ；例、０.５sec）以上のとき、緊急モードが設定される。

この衝突余裕時間Ｓ_srを求めるにあたっては、まず自車の側方に物体が検出されたとき、自車と側方の検出物体との間の側方相対距離Ｄ_srと側方相対速度Ｖ_srとを求める。次に、これらの値Ｄ_sr,Ｖ_srを用いて、次の数式３により衝突余裕時間Ｓ_srを求める。

また、本実施例においては左右側方物体検知センサ７５,７６の両方の物体検知信号がＣＰＵ４２に供給されるようになっているが、左右側方物体検知センサ７５,７６の各物体検知信号のＯＲの論理でシートベルトの各モードが設定されるようにしている。すなわち、自車の左右の両側方で物体が検知された場合はもちろん、自車の左右のいずれか一側方で物体が検知された場合には、この物体検知信号に基づいて各モードが設定されるようにしている。その場合、自車の左右両側方で物体が検知された場合には、自車と左右側方のいずれか一方の側方の物体との間の状況により決定したモードがコンフォートモードであり、自車と左右側方のいずれか他方の側方の物体との間の状況により決定したモードが警報モードまたは緊急モードである場合には、乗員拘束保護システムは警報モードまたは緊急モードに設定される。また、自車と左右側方のいずれか一方の側方の物体との間の状況により決定したモードが警報モードであり、自車と左右側方のいずれか他方の側方の物体との間の状況により決定したモードが緊急モードである場合には、乗員拘束保護システムは緊急モードに設定される。すなわち、左右側方で決定されたモードが異なるときは、乗員拘束保護システムはシートベルトのベルト力が大きい方のモードに設定されるようになっている。

また、自車の左右のいずれの側方にも物体が検出されない場合には、側方相対距離Ｄ_srおよび側方相対速度Ｖ_srがともに０となる。このため、数式３により衝突余裕時間Ｓ_srを求めることができない。そこで、本実施例においては、左右のいずれの側方にも物体が検出されない場合には、乗員拘束保護システムはコンフォートモードに設定されるようにしている。すなわち、側方相対距離Ｄ_srおよび側方相対速度Ｖ_srがともに０のときは、衝突余裕時間Ｓ_srを第２設定値ε以上の任意に定めた所定値γsec（例、εが０.５secのとき、例えば１.０sec）に予め設定している。

更に、物体が自車に対して斜め側方から接近するような場合には、側方相対距離Ｄ_srおよび側方相対速度Ｖ_srとして自車の左右側方向の成分を用いて、衝突余裕時間Ｓ_srを数式３により求める。そして、求めた衝突余裕時間Ｓ_srを用い、前述の自車の左右側方向の場合と同様に表１に示すモード設定条件に基づいて乗員拘束保護システムのモードが設定されるようにしている。

更に、例えば自車が道路のカーブ部分の外側を旋回走行中に、対向車がこのカーブ部分の内側を旋回走行してくる場合には、前述の物体が自車に斜め側方から接近する場合と同様に、側方相対距離Ｄ_srおよび側方相対速度Ｖ_srとして自車の左右側方向の成分を用いて衝突余裕時間Ｓ_srを求める。そして、このカーブ走行時には他車が自車にきわめて接近してくるとともに、他車の走行速度が高くカーブをまがりきれないでセンターラインをオーバーしてくるおそれが考えられるので、このカーブ旋回走行の場合にはコンフォートモードと緊急モードとの２つのモードが設定されている。すなわち乗員拘束保護システムは、衝突余裕時間Ｓ_srが第２設定値ε以上のときコンフォートモードに、また衝突余裕時間Ｓ_srが第２設定値εより小さいとき緊急モードに設定されるようになっている。その場合、カーブ旋回走行中であることを検知する方法としては、例えばハンドルの操舵角を舵角センサにより検知することによりカーブ旋回走行を検知する方法等がある。

更に、道路直線部の走行中の自車と対向車との単純なすれ違いの場合は、側方相対速度Ｖ_srが０となる。したがって、数式３により、衝突余裕時間Ｓ_srが第２設定値ε以上となるので、乗員拘束保護システムはコンフォートモードに設定されるようになっている。
本実施例における他の構成、ベルトテンション制御方法、制御ブロック、制御タイミングは前述の実施例と同じであるので、それぞれそれらの説明は省略する。

図１６は、本発明の更に他の実施例を部分的に示す斜視図である。なお、前述の各実施例と同じ構成要素には同じ符号を付すことにより、その詳細な説明は省略する。
この実施例の車両の乗員拘束保護システムは、自車と自車の後方にある物体との間の状況に応じてシートベルトリトラクタを制御するシステムである。すなわち、図１６に示すように自動車の後部の例えばリヤパッケージトレイパネル７７の上でリヤウィンドシールド７８より車室内側に、後方物体検知センサ７９が設けられている。この後方物体検知センサ７９は自動車の後方にある物体を検知するようになっている。なお、後方物体検知センサ７９は、自動車の後方の物体を検知できるように設けさえすれば、このリヤパッケージトレイパネル７７以外の自動車の他の任意の部位に設けることができる。

この後方物体検知センサ７９は、前述の図７および図８に示す車両前方の物体を検出する前方物体検出センサ４３と同じもので構成することができる。したがって、以下光学センサを使用して説明するが、後方物体検知センサ７９として、例えばミリ波等の電波、超音波あるいは画像認識等の他の物体検出手段を用いることもできることは、言うまでもない。

図示しないがそれらの発光部のランプおよび受光部の光学センサは、前方物体検出センサ４３の発光部のランプ４９および受光部の光学センサ５２と同様にＣＰＵ４２に接続されていて、ＣＰＵ４２からの制御信号によりランプの点灯、消灯が制御されるとともに、光学センサからの物体検知信号がＣＰＵ４２に供給されるようになっている。
本実施例の乗員拘束保護システムにおいては、前述の図１２に示す車両の前方の物体に対するシートベルト３の巻取り・引出し制御の場合と同様に、コンフォートモード、警戒モード、警報モードおよび緊急モードの４つのモードが設定されているとともに、各モードにおけるベルト巻取り力も図１２に示す実施例と同じに設定されている。

図１７に示すように、乗員拘束保護システムをコンフォートモードに動作させる条件として、本実施例では、１. 検出物体がないとき、２. 検出物体が近づいてこないとき、３. 検出物体が近づきつつあっても乗員の回避動作に充分余裕があるとき、またはすでに加速等の回避動作を行っているとき、の３つの条件が設定されている。

そして、コンフォートモードの条件の一つが成立しているか否かを実際に判断するにあたっては、後方物体検出センサ７９からの物体検出信号がないこと、後方物体検出センサ７９からの物体検出信号があったとき、自車の速度と物体の速度との差、すなわち自車と物体との相対速度が、相対速度≧０であること、あるいは他のモードが成立されていないことをＣＰＵ４２が判断することにより、コンフォートモードの条件が成立していると判断する。

乗員拘束保護システムを警戒モードに動作させる条件として、１. シートベルト３を装着、離脱するとき、２. 自車が速度１０〜２０km/h以下で走行中に、検出物体が近づきつつあって、乗員の回避動作に余裕がないとき、の２つの条件が設定されている。
警戒モードの動作条件の一つが成立しているか否かを実際に判断するにあたっては、まず１の条件はタングとバックルとの連結、分離を検出して判断する。すなわち、タングとバックルとの少なくとも一方に検知センサを設けて、この検知センサからの出力信号によりバックルとの連結、分離を判断する。

また２の条件の成立判断は、まず自車走行速度V_sが１０〜２０km/h以下（V_s≦１０〜２０km/h）であるか否かを判断する。そして、自車走行速度V_sが１０〜２０km/h以下であると判断したとき、後方物体検出センサ７９からの物体検出信号により自車と物体との前後方向の相対距離D_rおよび相対速度V_rを求める。自車走行速度V_sが相対速度V_rより大きくかつ相対速度V_rが正（V_s＞V_r≧０）であるとき、(1) 後方にある物体が自車と同方向に走行している後続車でありかつこの後続車との相対距離が縮まる追従走行であると判断する。また自車走行速度V_sが相対速度V_r以下であるとき、(2) 後方にある物体が静止物または対向車であると判断する。

(1)の追従走行の場合
まず、自車を同じ設定加速度ａ（例.４〜６m/sec²）で加速したときの安全車間距離D_sを次の数式４により求める。

次に、求めた相対距離D_rが安全車間距離D_s以下（D_r≦D_s）のとき、２の条件が成立していると判断する。
(2)の静止物または対向車の場合
まず、自車を同じ設定加速度ａで加速したときの安全車間距離D_sを数式５により求める。

次に、相対距離D_rが求めた安全車間距離D_s以下（D_r≦D_s）のとき、２の条件が成立していると判断する。
更に乗員拘束保護システムを警戒モードに動作させる条件として、１. 検出物体が近づきつつあって、ただちに乗員の回避動作が必要なとき、の条件が設定されている。

警報モードの動作条件が成立しているか否かを実際に判断する方法は、前述の警戒モードとほとんど同じであり、安全車間距離D_sを数式４および５で求め、相対距離D_rが安全車間距離D_s以下であるとき、１の条件が成立していると判断する。ただこの警報モードでは、警戒モードにおいて求めた安全車間距離D_sの第１設定余裕距離Ｄ_e（例 ５ｍ）より短い第２設定余裕距離（例 ２ｍ）を数式４および５の第１設定余裕距離Ｄ_eに代えて安全車間距離D_sを求める。

乗員拘束保護システムを緊急モードに動作させる条件として、１. 自車が速度１０〜２０km/h以下で走行中に、ドライバーの回避動作では検出物体との衝突が回避できないとき、の条件が設定されている。

緊急モードの動作条件が成立しているか否かを実際に判断するにあたっては、まず、自車走行速度V_sが１０〜２０km/h以下であるか否かを判断する。そして、自車走行速度V_sが１０〜２０km/h以下（V_s≦１０〜２０km/h）であると判断したとき、後方物体検出センサ７９からの物体検出信号により自車と物体との相対速度V_rおよび相対距離D_rを求める。一方、予め設定されているシステムの作動完了時間T_s（例 ０.３sec）を相対速度V_rに基づいて換算した距離（V_r・T_s）を求める。また、第３設定余裕距離D_e′（例えば２m等）を設定しておき、求めたシステムの作動完了時間T_sの換算距離（V_r・T_s）と第３設定余裕距離D_e′との和（V_r・T_s + D_e′）を求める。そして、追従走行であるか否かにかかわらず、相対速度V_rがこの和（V_r・T_s + D_e′）以下（V_r≦ V_r・T_s + D_e′）であるとき、緊急モードの条件が成立していると判断する。

なお、本実施例における乗員拘束保護システムを実際に各モードにそれぞれ設定するには、前述の車両前方の物体の場合の各モード設定と同じであり、また本実施例における他の構成、ベルトテンション制御方法、制御ブロック、制御タイミングは前述の各実施例と同じであるので、それぞれそれらの説明は省略する。

図１８は、本発明の更に他の実施例を部分的に切り欠いて示す斜視図、図１９はこの実施例の作動を説明する図である。なお、前述の各実施例と同じ構成要素には同じ符号を付すことにより、その詳細な説明は省略する。
この実施例の車両の乗員拘束保護システムは、車両がロールオーバをしたときにシートベルトリトラクタを制御するシステムである。すなわち、図１８に示すようなロールオーバ検知センサ８０（本発明の車両状況検出手段に相当）が例えばシートベルトリトラクタあるいはＣＰＵ４２に内蔵されて設けられている。このロールオーバ検知センサ８０は自動車のロールオーバ、すなわち転回を検知するようになっている。なお、ロールオーバ検知センサ８０は、自動車のロールオーバを検知できるように設けさえすれば、シートベルトリトラクタあるいはＣＰＵ４２以外の自動車の他の任意の部位に設けることができる。

図１８に示すように、このロールオーバ検知センサ８０は、ケース８１内に、中心に軸方向の貫通孔８２を有するスタンディングウェイト８３と、このスタンディングウェイト８３の正立時に貫通孔８２を透過する光（例、赤外光）を発する発光器８４と、スタンディングウェイト８３の正立時に貫通孔８２を透過してくる透過光を受光可能な受光器８５とを備えている。

スタンディングウェイト８３は、断面円形の大径部８３ａと断面円形の小径部８３ｂとから構成されており、大径部８３ａが上にかつ小径部８３ｂが下になるようにしてケース８１内に立てられて設けられている。また発光器８４および受光器８５はともにＣＰＵ４２に接続されていて、ＣＰＵ４２からの制御信号により発光器８４の発光が制御されるとともに、受光器８５で受光した光を電気信号に変えてＣＰＵ４２に供給するようになっている。

スタンディングウェイト８３は、自動車がロールオーバしていない通常時は図１９（ａ）に示すように正立した状態にセットされる。スタンディングウェイト８３のこの正立状態では、発光器８４の光軸、ケース８１の孔（符号なし）の中心軸、スタンディングウェイト８３の貫通孔８２の中心軸、および受光器８５の光軸が同一軸線上に位置するようになっている。したがって、この状態では発光器８４から発光された光は、ケース８１の孔およびスタンディングウェイト８３の貫通孔８２を透過して受光器８５によって受光される。すなわち、受光器８５によって発光器８４からの光が受光されているときは、自動車がロールオーバしていない状態であり、ロールオーバ検知センサ８０は自動車のこの非ロールオーバ状態を検知する。

スタンディングウェイト８３は、自動車の車体が所定角以上に傾斜したロールオーバ時は図１９（ｂ）に示すようにスタンディングウェイト８３の大径部８３ａがケース８１に当接するまで更に大きく傾動する。スタンディングウェイト８３のこの傾動状態では、スタンディングウェイト８３の貫通孔８２の中心軸が、発光器８４の光軸、ケース８１の孔（符号なし）の中心軸および受光器８５の光軸からずれて同一軸線上に位置しないようになっている。したがって、この状態では発光器８４から発光された光は、ケース８１の孔を透過した後スタンディングウェイト８３の貫通孔８２に沿って透過するようになるので受光器８５の光軸からずれてしまい、受光器８５によって受光されなくなる。すなわち、発光器８４からの光が受光器８５に対して遮蔽されてこの受光器８５によって受光されないときは、自動車がロールオーバした状態であり、ロールオーバ検知センサ８０は自動車のこのロールオーバ状態を検知する。

また本実施例においては、図２０に示すように自動車のロールオーバ以外においても、道路のカーブ部での急旋回時の遠心力が所定値以上であるとき、あるいは走行中の急ブレーキ時の慣性力が所定値以上であるとき、あるいはいずれの方向から自車への衝突時等の衝撃力が所定値以上であるときにも、スタンディングウェイト８３が傾動して、発光器８４からの光が受光器８５により受光されないようにしている。

本実施例の乗員拘束保護システムにおいては、コンフォートモードと緊急モードとの２つのモードが設定されているとともに、各モードにおけるベルト巻取り力が図１２に示す実施例の対応するモードと同じ値に設定されている。そして、スタンディングウェイト８３が正立状態にあって、発光器８４からの光が受光器８５によって受光されるときは、乗員拘束保護システムはコンフォートモードに設定され、また発光器８４からの光が受光器８５によって受光されないときは、乗員拘束保護システムは緊急モードに設定されるようにしている。
本実施例における他の構成、ベルトテンション制御方法、制御ブロック、制御タイミングは前述の各実施例と同じであるので、それぞれそれらの説明は省略する。

なお、本実施例においては、急傾斜の坂道における登坂時や降坂時あるいはカントの大きな曲線路での走行時に車体が大きく傾動しても、スタンディングウェイト８３が傾動しないように設定して、乗員拘束保護システムが不要に緊急モードに設定されないようにしている。しかし、このような車体の大傾動時にも、スタンディングウェイト８３が傾動するように設定することもできる。この場合には、車体の大傾動時にも乗員拘束保護システムが緊急モードに設定されることになり、シートベルトにより乗員をより一層確実に拘束することができるようになる。

また、本実施例ではスタンディングウェイト８３の小径部８３ｂは断面が円形に形成されているが、少なくとも小径部８３ｂを例えば長円形、楕円形、正方形、長方形、多角形等の他の種々の断面形状に形成することもできる。その場合、小径部８３ｂをスタンディングウェイト８３が所定の方向に傾動し易いような断面形状にすれば、ロールオーバ検知センサ８０の特定の方向の検知感度を高くすることができる。これにより、乗員拘束保護システムのモードを車両の方向によって異ならせることができ、よりきめ細かい制御が可能となる。

更に前述の各実施例では、車両と車両前後方の物体との間の状況、車両と車両左右側方の物体との間の状況あるいは自車の状況のうち１つの状況に応じたベルトテンション制御しか行わないようになっているが、本発明は、これらの各状況のうち任意の複数の状況を組み合わせてベルトテンションの制御を行うようにすることもできる。その場合には、複数の状況に基づいて設定された複数のモードの「ＯＲ」の論理でベルトテンション制御を行うようにする。しかも、同じ時期に設定された複数のモードが異なる場合には、ベルトテンションの大きな方のモードを選択し、ベルトテンション制御を行うようにする。

更に、前述の各実施例におけるシートベルトリトラクタに用いられている、従来公知のリールシャフト４、シートベルトロック作動手段５、減速度感知手段６および付勢力付与手段８は、それぞれ従来公知の他のタイプのものを使用することもできる。また電動モータ４０、中央処理装置４２、物体検出手段等によりリールシャフト４の通常のウェビング巻き取りや自車の減速度を測定してリールシャフト４を制御することにより、シートベルトロック作動手段５、減速度感知手段６および付勢力付与手段８を省略することもできる。

更に、前述の各実施例では、ベルトテンション制御機構７を電動モータ４０、第１歯車伝達機構３８、駆動側ギヤクラッチ３０、従動側ギヤクラッチ３２、および第２歯車伝達機構３９とから構成するものとしているが、本発明これに限定されるものではなく、ＣＰＵ４２によって制御され、非通電時には停止してリールシャフト４に所定値以下の回転力が加えられてもリールシャフト４の回転を阻止するとともに通電時には回動してリールシャフト４を直接回転するような、例えば特開昭５９ー１２２３８５号公報に開示されている超音波モータ等のモータから構成することもできる。このようなモータを用いることにより、シートベルトロック作動手段５、減速度感知手段６、付勢力付与手段８および歯車伝達機構を省略することもできる。

本発明の乗員拘束保護システムは、車両の前後方向および左右側方等の車両の周囲の物体を検知し、あるいはロールオーバ、急ブレーキあるいは急旋回等の車両の走行状況を検知して、その車両と物体との間の状況あるいは車両の状況に応じてシートベルトのベルトテンションを調整することにより、乗員を確実に拘束保護する乗員拘束保護システムに好適に利用することができる。

本発明に係る乗員拘束保護システムの各実施例に用いられるシートベルトリトラクタの一例を示す断面図である。 シートベルトロック作動手段が組み込まれる前の図１の右側面図である。 シートベルトロック作動手段の一部の構成要素が組み込まれた図１の右側面図である。 シートベルトロック作動手段の更に他の一部の構成要素および減速度感知手段がそれぞれ組み込まれた図１の右側面図である。 図１の左側面図である。 図５のVI-VI線に沿う断面に相当し、従動側ギヤの歯とクラッチプレートの歯とが噛み合っていない状態を示す断面図である。 前方物体検出センサの取付位置を説明する図である。 前方物体検出センサをフロントウィンドシールドに密着した状態を概略的に示し、（ａ）はその発光部の断面図、（ｂ）はその受光部の断面図である。 ベルトテンション制御機構の非作動状態を概略的に示し、（ａ）はその平面図、（ｂ）は従動側ギヤの歯とクラッチプレートの歯とが噛み合っていない状態を示す、図６に相当する断面図である。 ベルトテンション制御機構の作動状態の一部を概略的に示し、（ａ）はその平面図、（ｂ）は従動側ギヤの歯とクラッチプレートの歯とが噛み合った状態を示す、図６に相当する断面図である。 ベルトテンション制御機構の作動状態の更に他の一部を概略的に示し、（ａ）はその平面図、（ｂ）は従動側ギヤの歯とクラッチプレートの歯とが噛み合った状態を示す、図６に相当する断面図である。 乗員拘束保護システムのモードを説明する図である。 乗員拘束保護システムの制御ブロックを概略的に示す図である。 乗員拘束保護システムの作動タイミングを示す図である。 本発明の他の実施例に用いられる左右側方物体検知センサの取付位置を説明し、（ａ）は車両の左側面を部分的に示す図、（ｂ）は（ａ）におけるXVB-XVB線に沿う断面図である。 本発明の更に他の実施例に用いられる後方物体検知センサの取付位置を説明する斜視図である。 後方物体に対する乗員拘束保護システムのモードを説明する図である。 本発明の更に他の実施例に用いられるロールオーバ検知センサを部分的に切り欠いて示す斜視図である。 図１８に示すロールオーバ検知センサの作動を説明し、（ａ）は非作動状態を示す図、（ｂ）は作動状態を示す図である。 ロールオーバ検知センサの他の作動を説明する図である。

符号の説明

１…シートベルトリトラクタ、２…フレーム、２ａ…右側壁、２ｂ…左側壁、３…シートベルト、４…リールシャフト、５…シートベルトロック作動手段、６…減速度感知手段、７…ベルトテンション制御機構、８…付勢力付与手段、９…ラチェットホイール、１０…パウル、２４…駆動軸、２５…ケース本体、２６…ギヤホールド、２７…摩擦レバー、２８…摩擦プレート、２９…回動軸、３０…駆動側ギヤクラッチ、２９ａ,３０ｂ…カム面、３２…従動側ギヤクラッチ、３３…クラッチプレート、３３ｂ…膨出部、３４…クラッチスプリング、３５…レバー部材、３６…スプリングクラッチ、３７…Ｕ字状スプリング、３８…第１歯車動力伝達機構、３９…第２歯車動力伝達機構、４０…電動モータ、４１…うず巻きばね、４２…中央処理装置（ＣＰＵ）、４３…前方物体検出センサ、４９…ランプ（LEDまたはLD）、５２…光学センサ（PSD）、５６…センサユニット、５７…入力演算処理部、５８…制御部、５９…制御対象およびセンサ、６０…発光側展開ロジック回路、６１…受光側プリアンプ、６２…タイミングコントローラ、６３…オートゲインコントロール手段、６４…アナログ・デジタル変換器（Ａ／Ｄ）、６５…演算部、６６…ＣＰＵ制御部、６７…ベルトテンション検知センサ、６８…シートベルトリトラクタ機構部、６９…バックルスイッチ、７０…車速センサ、７５…左側方物体検知センサ、７６…右側方物体検知センサ、７９…後方物体検知センサ、８０…ロールオーバ検知センサ、８１…ケース、８２…貫通孔、８３…スタンディングウェイト、８４…発光器、８５…受光器

Claims (4)

1. シートベルトを巻取るリールシャフトと、該リールシャフトの両端を回動自在に支持するフレームと、該フレームおよびリールシャフト間に配設されて通常時リールシャフトの回動を許容し必要時に作動してリールシャフトのシートベルト引出し方向の回動を阻止するロック手段とを備えているシートベルトリトラクタが用いられて、前記必要時に前記シートベルトの引出しを阻止して乗員を拘束保護する車両の乗員拘束保護システムにおいて、
   更に、前記リールシャフトを回動するベルトテンション制御機構と、前記車両の前方の物体を検出する前方物体検出手段と、前記車両の後方の物体を検出する後方物体検出手段と、前記前記車両の左側方の物体を検出する左側方物体検出手段と、前記車両と前記車両の右側方の物体を検出する右側方物体検出手段と、前記車両のロールオーバ、急ブレーキあるいは急旋回等の前記車両自体の状況を検出する車両状況検出手段と、
   前記前方物体検出手段からの物体検出信号に基づいて、前記車両と前記車両前方の物体との相対速度、前記車両と前記車両前方の物体との相対距離、および前記車両と前記車両前方の物体との間の安全車間距離を求め、求めた前記相対速度、前記相対距離、および前記安全車間距離に基づいて前記車両前方の物体が静止物であるのかあるいは移動する物体であるのか、前記車両前方の物体が移動物体である場合は前記移動物体が追従車両であるのかあるいは対向車両であるのか、および前記車両と前記車両前方の物体との衝突のおそれがあるのか否か、前記車両と前記車両前方の物体との衝突が回避できるのか否か等の前記車両と前記車両前方の物体との間の状況を判断し、前記後方物体検出手段からの物体検出信号に基づいて、前記車両と前記車両後方の物体との相対速度、前記車両と前記車両後方の物体との相対距離、および前記車両と前記車両後方の物体との間の安全車間距離を求め、求めた前記相対速度、前記相対距離、および前記安全車間距離に基づいて前記車両後方の物体が静止物であるのかあるいは移動する物体であるのか、前記車両後方の物体が移動物体である場合は前記移動物体が追従車両であるのかあるいは対向車両であるのか、および前記車両と前記車両後方の物体との衝突のおそれがあるのか否か、前記車両と前記車両後方の物体との衝突が回避できるのか否か等の前記車両と前記車両後方の物体との間の状況を判断し、前記左側方物体検出手段からの物体検出信号に基づいて、前記車両と前記車両左側方の物体との相対速度、前記車両と前記車両左側方の物体との相対距離、および
   前記車両と前記車両左側方の物体との間の安全車間距離を求め、求めた前記相対速度、前記相対距離、および前記安全車間距離に基づいて前記車両左側方の物体が静止物であるのかあるいは移動する物体であるのか、前記車両左側方の物体が移動物体である場合は前記移動物体が追従車両であるのかあるいは対向車両であるのか、および前記車両と前記車両左側方の物体との衝突のおそれがあるのか否か、前記車両と前記車両左側方の物体との衝突が回避できるのか否か等の前記車両と前記車両左側方物体との間の状況を判断し、前記右側方物体検出手段からの物体検出信号に基づいて、前記車両と前記車両右側方の物体との相対速度、前記車両と前記車両右側方の物体との相対距離、および前記車両と前記車両右側方の物体との間の安全車間距離を求め、求めた前記相対速度、前記相対距離、および前記安全車間距離に基づいて前記車両右側方の物体が静止物であるのかあるいは移動する物体であるのか、前記車両右側方の物体が移動物体である場合は前記移動物体が追従車両であるのかあるいは対向車両であるのか、および前記車両と前記車両右側方の物体との衝突のおそれがあるのか否か、前記車両と前記車両右側方の物体との衝突が回避できるのか否か等の前記車両と前記車両右側方物体との間の状況を判断し、それらの判断結果に基づいて前記ベルトテンション制御機構を制御する中央処理装置とを備えており、
   前記車両と前記車両前方の物体との間の状況、前記車両と前記車両後方の物体との間の状況、前記車両と前記車両の左側方の物体との間の状況、前記車両と前記車両の右側方の物体との間の状況、および前記車両自体の状況に応じた所定数のモードが設定されているとともに、これらのモード毎に前記各状況に応じた前記ベルトテンションの設定値が設定されており、前記各状況のうち任意の複数の状況を組み合わせるとともに同時期に設定された前記複数の状況に応じた前記複数のモードが異なる場合には、前記ベルトテンションの設定値が大きな方のモードを選択し、前記シートベルトのベルトテンションを選択したモードの設定値に制御することを特徴とする車両の乗員拘束保護システム。
2. 前記所定数のモードとして、前記ベルトテンションの前記設定値が０に設定されるコンフォートモードと、前記ベルトテンションの前記設定値が第１の所定値に設定される警戒モードと、前記ベルトテンションの前記設定値が前記第１の所定値より大きな第２の所定値に設定される警報モードと、前記ベルトテンションの前記設定値が前記第２の所定値より大きな第３の所定値に設定される緊急モードとの４つのモードが設定されていることを特徴とする請求項１記載の車両の乗員拘束保護システム。
3. 前記ベルトテンション制御機構は、前記中央処理装置によって制御されるモータと、該モータの駆動力を前記リールシャフトに伝達する歯車伝達機構とから構成されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１記載の車両の乗員拘束保護システム。
4. 前記ベルトテンション制御機構は、前記中央処理装置によって制御され、非通電時には停止して前記リールシャフトに所定値以下の回転力が加えられても前記リールシャフトの回転を阻止するとともに通電時には回動して前記リールシャフトを回転するような、超音波モータ等のモータから構成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１記載の車両の乗員拘束保護システム。

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