JP4023411B2 - 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する。

従来の車両用シートベルト装置としては、例えば特開２０００−１７７５３５号公報に記載されたものがある。これは、シートベルトを装着したときには、ばねによって一定のベルト張力が与えられ、緊急時にはベルトの引き出しをメカニカル機構でロックすることにより、乗員を確実に拘束保護するとともに、緊急時以外においても、車両及び周囲の状態に応じて、モータによりベルト張力を制御するようにしている。
特開２０００−１７７５３５号公報

しかしながら、ロック手段が作動した状態で、モータによるベルト巻き取り動作が行われると、ベルト巻き取りによりベルト張力が上昇する。次いで、モータによるベルト巻き取りを止めても、ロック手段によりベルト張力はそのままの状態が維持される。その後、減速及び旋回が終了してロックが不要となっても、ベルト張力によりメカニカルロック手段の係止爪とロックギアの歯との間に係合力が生じてしまう。

上記目的を達成するため、本発明は、シートベルトを巻き取るリールと、このリールを回転させて前記シートベルトのベルト張力を制御するモータと、通常時は前記リールの回転を許容し、必要時に作動して前記リールのベルト引き出し方向の回転を阻止するロック手段と、前記モータによるベルト張力の制御時に、前記ロック手段のロック動作を制限するロック動作制限手段とを備えると共に、前記ロック動作制限手段は、前記モータへ供給する電流値を制御する手段を備え、該電流値を制御する手段は、車両の衝突発生の恐れを検知したときに、前記モータへ供給する電流値を制御して、前記ベルトを所定時間巻き取り、その後、所定時間が経過した際に、前記モータへの電流供給を停止し、更に、前記電流値を制御する手段は、前記モータへの電流供給を停止するまでの所定時間を、供給電流の大きさに応じて変化させることを特徴とする。

本発明に係る車両用シートベルト装置によれば、ロック動作制限手段を、ベルト巻き取り方向へ回転させる手段から構成したので、ベルト巻き取り機構を使用することができ、新たなロック動作制限手段を設ける必要がない。

図１は、この発明の第１の実施形態に係わる車両用シートベルト装置を示す分解斜視図、図２は同装置の組立状態の縦断面図である。

図１に示すように、このシートベルト装置は、大きく分けてフレーム１と、シートベルト３を巻き取るリール５と、フレーム１の片側（図１において手前側）に配設され、作動時にリール５のベルト引き出し方向αの回転を阻止するロック機構７と、このロック機構７を必要時に作動させるロック作動機構９と、車両加減速時や左右旋回時の加速度を検知する加速度検知機構１１と、車両衝突時などの大減速時にロック機構７の作動によりシートベルト３の引き出しが阻止されたとき、シートベルト３に掛かる荷重を制限するフォースリミッタ機構（以下、ＥＡ機構ともいう）１３と、フレーム１のもう一方側（図１において奥側）に配設され、ベルト巻取りトルクを発生するモータ１５と、モータ１５のトルクを減速してリール５に伝達する減速ギア１７及び遊星歯車機構１９とから構成されている。

フレーム１は互いに平行な一対の側壁２１，２３と、この各側壁２１，２３相互を連結する背板２５を備えている。このフレーム１内の両側壁２１，２３相互間に前記したリール５が収容されている。

リール５は、その中央に軸方向に貫通する貫通孔５ａが設けられている。この貫通孔５ａは、側壁２３側の端部に、トーションバー２９の一端が嵌合する後述するシャフトギア２７の断面正６角形の筒状の軸部２７ａが嵌合可能で、かつリール５とシャフトギア２７と後述するトーションバー２９の一端とが一体回転可能になる断面正６角形状の孔に形成され、また側壁２１側の端部に、トーションバー２９の他端部が嵌合する後述するストッパ３１が嵌合可能でかつリール５とストッパ３１とが一体回転可能になる断面形状の孔に形成されている。

ロック機構７は、図３に拡大して示すように、ロッキングベース３３とパウル３５とを備えている。ロッキングベース３３は、パウル３５を回転可能に支持するとともに、その支持点を中心とする円弧状の荷重被伝達部３３ａが形成されており、パウル３５からの荷重を荷重伝達部３５ａを介して受けるようになっている。

パウル３５の図中で下部側の先端には係止爪３５ｂが形成されるとともに、突出軸からなるカムフォロワ３５ｃが設けられている。係止爪３５ｂは、パウル３５の回転に伴って、フレーム１の内歯１ａに係合・離脱動作を行い、係合した場合には、パウル３５の反力をロッキングベース３３の荷重被伝達部３３ａで支持するようになっている。

ロック作動機構９は、図４に拡大して示した斜視図及び、図５に示した図４の右側からの組付状態の構成図のように、ロックギア３７，フライホイール３９，リテーナ４１を備えている。ロックギア３７には円弧状のカム孔３７ａが設けられ、このカム孔３７ａには、パウル３５のカムフォロワ３５ｃが挿入される。

従って、ロックギア３７がロッキングベース３３に対して相対回転すると、カムフォロワ３５ｃがカム孔３７ａにガイドされて、パウル３５が回転する。

また、ロックギア３７は、フライホイール３９を回転可能に支持している。フライホイール３９には、先端に係止爪３９ａが形成され、フライホイール３９の回転に伴って、リテーナ４１の内歯４１ａに係合・離脱動作する。更に、ロックギア３７の外周面には所定数のラチェット歯状の外歯３７ｂが形成されている。このラチェット歯状の外歯３７ｂには、図３に示してある加速度検知機構１１のアクチュエータ４３が係合し、ロックギア３７のベルト引き出しし方向の回転をロックする。

図１及び図４中に示してある符号４５は、ロッキングベース３３とロックギア３７との間に縮設されるパウルスプリングで、ロックギア３７をロッキングベース３３に対してベルト引き出し方向αに常時付勢している。また符号４７は、ロックギア３７とフライホイール３９との間に縮設されるフライホイールスプリングで、フライホイール３９をロックギア３７に対してベルト引き出し方向αに常時付勢している。

加速度検知機構１１は、図３に示すように、フレーム１の側壁２１に取り付けられるハウジング４９と、このハウジング４９に取り付けられるセンサケース５１と、このセンサケース５１に搭載される慣性質量５３と、この慣性質量５３により作動される前記したアクチュエータ４３とを備えている。

ハウジング４９は、センサケース５１を支持して、フレーム１の側壁２１に嵌合されて取り付けられる。センサケース５１は、慣性質量５３が搭載されると共に、アクチュエータ４３を回転可能に支持する。慣性質量５３は、通常時は図６（ａ）のように直立しているが、車両に所定値以上の加減速度や求心加速度が作用したときに、図６（ｂ）のように傾動して、アクチュエータ４３を回転させるようになっている。

更に、アクチュエータ４３は、慣性質量５３によって押圧される被押圧部５５と、回転軸部５７と反対側に設けられ、ロックギア３７に係止可能な係止爪５９とからなっている。そして、このアクチュエータ４３は、慣性質量５３が直立状態のときは、最下位置にあって、係止爪５９がロックギア３７に係合しない非係合位置となり、慣性質量５３が傾動したときは上方へ回転して、係止爪５９がロックギア３７の外歯３７ｂに係合する位置となるようにされている。

上記した、ロックギア３７と係止爪５９とでロック手段を構成している。

車両に所定の減速度が作用すると、加速度検知機構１１の慣性質量５３が車両前方へ傾動してアクチュエータ４３が回動し、係止爪５９がロックギア３７の外歯３７ｂに係合する位置になる。しかし、このとき減速による慣性力で乗員が前方移動し、シートベルト３が引き出されようとする。すると、リール５、トーションバー２９、ロッキングベース３３及びロックギア３７がともにベルト引き出し方向α（図１参照）に回転しようとするが、係止爪５９が外歯３７ｂに係合してロック作動機構９のロックギア３７のベルト引き出し方向αの回転が阻止されるので、リール５、トーションバー２９及びロッキングベース３３のみが同方向αに回転する。

このため、ロッキングベース３３とロックギア３７との間で相対回転が生じ、ロック機構７のパウル３５が回動し、このパウル３５の係止爪３５ｂがフレーム１の内歯１ａに係合する。これにより、リール５のベルト引き出し方向αの回転が停止されてシートベルト３の引き出しが阻止される。更にシートベルト３が引き出されようとすると、トーションバー２９がねじれて、リール５のみが所定量ベルト引き出し方向αに回転する。

また、シートベルト３が通常の速度で引き出された場合は、リール５、トーションバー２９、ロッキングベース３３及びロックギア３７がともにベルト引き出し方向αに回転し、フライホイール３９もロックギア３７と一緒に回転し、ロックギア３７はフライホイール３９に対して相対回転しない。

しかし、シートベルト３が急激に引き出された場合は、フライホイール３９がロックギア３７の回転に遅れを生じ、ロックギア３７に対して相対回転する。このため、フライホイール３９の係止爪３９ａがリテーナ４１の内歯４１ａに係合する位置となり、それ以上のロックギア３７のベルト引き出し方向αの回転が阻止される。ロックギア３７のベルト引き出し方向αの回転が阻止されると、前述と同様にリール５のベルト引き出し方向αの回転も阻止される。

なお、図４中で符号６１は、トーションバー２９の回転、つまりリール５の回転量を絶対値で検出し、これを電気信号に変換するリール回転ボリューム検出機構であり、符号６３はリール回転ボリューム検出機構６１を覆うカバーである。また、図１中で符号６４は、フレーム１の側壁２３側を覆うカバーである。

ＥＡ機構１３は、トーションバー２９と、ロッキングベース３３のねじ軸部３３ｂに螺合される筒状のストッパ３１とを備えている。トーションバー２９の一端側のトルク伝達部２９ａは、ロッキングベース３３の断面正６角形状孔３３ｃに、ロッキングベース３３と相対回転不能に嵌合し、他端側のトルク伝達部２９ｂはシャフトギア２７に嵌合する。

筒状のストッパ３１は、内周に雌ねじ３１ａが形成されており、ロッキングベース３３のねじ軸部３３ｂに螺合している。また、ストッパ３１の外周には２つの凸部３１ｂが設けられ、リール５の回転トルクが伝達される。これらの凸部３１ｂにより、ストッパ３１はリール５と一体に回転するとともに、リール５に対して軸方向に相対的に移動可能となっている。

従って、ストッパ３１がロッキングベース３３に対してベルト引き出し方向αに回転するような回転差が生じる。換言すれば、リール５がロッキングベース３３に対してベルト引き出し方向αに回転するような回転差が生じると、ストッパ３１は軸方向に移動してロッキングベース３３のディスク部３３ｄに当接するようになっている。更に、ストッパ３１がロッキングベース３３に当接すると、ストッパ３１は軸方向移動が停止し、ロッキングベース３３と一体回転するようになる。

従って、ストッパ３１とロッキングベース３３との間に回転差が生じている間は、トーションバー２９がねじられるので、ＥＡ機構１３は車両衝突時のベルト荷重を制限するＥＡ機能を発揮するようになり、ストッパ３１がロッキングベース３３に当接すると、ＥＡ機能が終了する。このように、ストッパ３１及びその雌ねじ３１ａとロッキングベース３３及びそのねじ軸部３３ｂとにより、ＥＡ機能を行う範囲が規定されている。

モータ１５は、図１に示すように、モータブラケット６７を介して、フレーム１に取り付けられるようになっている。モータトルクは、図７に示すように、減速ギア１７と遊星歯車機構１９によって、リール５に伝達される。図７（ａ）は正面図、図７（ｂ）は図７（ａ）の平面図である。

減速ギア１７によって減速されたモータ１５の回転は、遊星歯車機構１９のサンギア６９に入力され、４つの遊星ギア７１に伝達される。ここで、リングギア７３の回転が固定されていれば、回転が遊星ギア７１を支持するキャリア７５に伝達され、シャフトギア２７を駆動し、リール５を回転させ、シートベルト３を巻き取る。

減速ギア１７には、アーム７７の一端が、図８に拡大して示すように、フランジ７９との間の軸部８１に揺動自在に巻き付けてあり、もう一端がロックキー８３と係合されている。モータ１５をシートベルト３を巻き取る方向に駆動すると、図９のように、減速ギア１７の回転に伴うアーム７７の動きによってロックキー８３が移動し、リングギア７３の外周のラチェット７３ａと係合する。ロックキー７７とリングギア７３のラチェット７３ａとの係合により、リングギア７３の回転が固定されるので、モータ１５の回転がリール５に伝達されて、シートベルト３が巻き取られ、ベルト張力が上昇する。

一方、モータ１５を逆方向に回転すると、図１０のように、アーム７７がロックキー８３を元に戻す方向に動かそうとする。しかし、ベルト張力がかかっていると、図１１（ａ）のように、リングギア７３の外周のラチェット７３ａとロックキー８３との間に摩擦力が作用するため、ロックキー８３が元に戻ってこない。更に、モータ１５を逆方向に回転させると、シートベルト３が引き出されてベルト張力が低下し、図１１（ｂ）のように、リングギア７３の外周のラチェット７３ｂとロックキー８３との間の摩擦力が低下し、ロックキー８３が元の位置に戻ってくる。

リングギア７３に対するロックキー８３のロックが外れ、リングギア７３がフリーに回転できるようになると、モータ１５とリール５との間でトルク伝達がされなくなり、ベルト張力が下がる。

また、ベルト張力を保持する場合には、その間、モータ１５に通電し続けなければならないが、保持時間が長くなると、モータ１５は過熱する恐れがある。そのような場合に備えて、ベルト張力を保持するためのベルト張力保持手段を備えている。

ベルト張力保持手段は、ベルト巻き取り動作とは別に、シートベルトの張力を保持するためにモータ１５を制御する機能（張力保持用のモータ制御モード）を備えている。即ち、モータ１５への通電電流をベルト巻き取り動作よりも小さい電流値になるように制御して、ベルト張力を保持する。

図１２（ａ）は、本発明の第１の実施形態に係る車両用シートベルト装置の、モータ駆動制御の手順を示すフローチャートである。図示のように、モータ１５の正転が開始すると、ベルトの巻き取りが開始され（ステップＳ１）、巻き取りが終了すると、電流制御が開始されてベルトの張力が制御される（ステップＳ２）、その後、張力保持が終了すると（ステップＳ３）、モータ１５の正転がオフとなる（ステップＳ４）。

ここで、モータ１５によりベルト張力を上昇させた後、張力保持用のモータ制御モードで作動させると、シートベルトに伝達されるモータトルクは、モータ、ギア、リトラクタの機構部分の摩擦及びベルトとスルーリングとの摩擦、ベルトと乗員の衣服の摩擦によって、ベルト巻き取り速度が大幅に低下する、或いは、ベルトを巻き取らなくなる。

この状態でベルトを引き出すためには、各部の摩擦とモータトルクに打ち勝つ力で引き出さなくてはならず、減速によって乗員が前方に移動しようとする力に対しては、シートベルトをロックできるだけ抵抗力となり、ベルト張力が維持できる。また、モータ１５に通電する電流は、ベルトを巻き取る場合の電流よりも大幅に低下させることができるので、モータ１５が過熱する怖れが小さくなり、長い時間にわたって、ベルト張力を維持できるようになる。

即ち、図１２（ｂ）に示すように、ベルト巻き取り時には、モータ１５には大電流が流れるものの、張力保持時には、電流値が著しく低下するので、モータ１５が加熱するというトラブルを回避することができる。

モータ１５によるベルト張力制御の制御系のブロック図を図１３に示す。車両には前後及び左右の加速度をそれぞれ検知する、前後加速度センサ９９及び左右加速度センサ１０１が取り付けられており、車両の減速度及び旋回時の求心加速度に応じた電圧を出力する。この電圧信号はコントローラ１０３に入力される。コントローラ１０３では、それぞれの加速度センサ９９，１０１からの入力電圧がＩ／Ｆ回路１０５，１０７でデジタル値に変換され、ＣＰＵ１０９へと渡される。ＣＰＵ１０９は、メモリ１１１に格納されたプログラムを読み出して、プログラムに従って動作する。また、演算過程におけるデータを一時メモリ１１１に格納する。

ＣＰＵ１０９内部で、加速度センサ９９，１０１の値に応じて、モータ１５への通電のＯＮ／ＯＦＦを判断する。この判断結果に基づき、ドライバ回路（ロック動作制限手段）１１３を駆動する。

ここで、ＣＰＵ１０９にて実行される、ベルト張力の制御プログラムとしては、例えば、図１４のフローチャートに示すようなものがある。即ち、減速度が所定のしきい値Ｇ１よりも大きい場合には（ステップＳ１１）、モータ１５を正転方向に通電して（ステップＳ１２）、シートベルト３を巻き取る。シートベルト３を所定時間巻き取ることにより（ステップＳ１３）、ベルト張力が上昇する。

その後、張力保持動作に移行する（ステップＳ１４）。モータ１５の電流は、シートベルトの張力がごく弱くなるように設定される。これにより、シートベルトがそれ以上巻き取られず、かつ、シートベルトの引き出しにはロックと同じ状態を作ることができ、ベルト張力が上昇した状態が保持される。張力保持動作では、ベルト巻き取り時よりも、モータ１５へ通電する電流が低いので、モータ１５の過熱を防止することができる。

ベルト張力を上昇させた状態で、減速度が所定のしきい値Ｇ２を下回ったら（ステップＳ１５）、モータ１５を逆転させる（ステップＳ１６）。このときには、減速度が低下しているので、慣性質量５３は直立状態に戻っている。ベルトを巻き取った状態でベルトをロックしていたため、アクチュエータ４３の係止爪５９はロックギア３７に係合しない位置にあり、慣性質量５３の直立とともに、アクチュエータ４３は下りてくる。モータ１５の逆転により、シートベルトが引き出し方向へ駆動され、シートベルト張力が解除される。モータ１５の逆転は、シートベルト張力が解除できるだけの短時間でよく、その後モータ１５への通電を停止する（ステップＳ１７）。

このように、ベルト巻き取り後も、モータ１５に正転方向への電流を通電することにより、係止爪５９の外歯３７ｂに対する係合を防ぐ。解除時には、一瞬逆転させて、ベルト張力を低下させる。

ここでは、減速度に応じてのみ、制御するプログラムとしたが、左右加速度に応じて制御を行うことも、また、減速度と左右加速度を組み合わせることも、もちろん可能である。また、自車両の周囲の状態を検知するセンサを用いて、周囲の状態に応じて、例えば、自車両前方の障害物を検知して、障害物までの距離と相対速度に応じて制御することができる。

ここで、減速を行った場合を考える。まず、あるしきい値以上の減速度の減速を行うと、慣性質量５３が傾き、アクチュエータ４３を押し上げ、係止爪５９がロックギア３７の外歯３７ｂに当たる。一方、前後加速度センサ９９が減速度に応じた信号を出力し、コントローラ１０３に入力される。コントローラ１０３は減速度に応じた力でシートベルト３を巻き取るよう、モータ電流指令値を出力し、モータ１５が駆動される。アクチュエータ４３の係止爪５９とロックギア３７の外歯３７ｂは、ベルト引き出し方向に回転するとロックするが、ベルト巻き取り方向には回転するようになっている。従って、減速中は、シートベルト３が巻き取られ、ベルト張力が上昇する。

ベルトを巻き取った後、張力保持動作を行うため、モータに弱い電流を通電する。このときの電流は、シートベルトの張力が１００Ｎ以下となるような電流値とする。これにより、シートベルトの巻き取りは行わないが、シートベルトを引き出そうとする力に対して充分対抗でき、シートベルトの引き出しをロックした状態となる。

この状態では、減速中で慣性質量５３が傾き、アクチュエータ４３を押し上げていても、ベルトが引き出されないので、アクチュエータ４３の係止爪５９とロックギア３７の外歯３７ｂは噛合わない。ここで、減速が終了すると、慣性質量５３は直立状態に戻る。アクチュエータ４３の係止爪５９とロックギア３７の外歯３７ｂは噛合っていないので、アクチュエータが下りてくる。

コントローラ１０３は、減速終了判断をすると、モータ１５への通電を一旦停止した後、逆方向に通電して、ベルト引出し方向に回転させ、リングギア７３に対するロックキー８３のロックが外れ、リングギア７３がフリーに回転できるようになると、モータ１５とリール５との間でトルク伝達がされなくなる。

慣性質量５３は直立状態に戻っており、アクチュエータ４３も下りているので、ロックギア３７はフリーに回転できるようになり、ベルト張力が解放される。

上記した第１の実施形態によれば、モータ１５を駆動してシートベルト張力を上昇させた後、モータ１５に弱い電流を継続して通電することにより、シートベルトを巻き取った状態で保持する、張力保持動作を行う。リトラクタのロック動作は、加減速や旋回などの加速度が作用した状態で、シートベルトを引き出すことによって、ロックがかかるが、張力保持動作時は、シートベルトを巻き取った状態で保持し、ベルトを引き出せなくするので、加速度が作用していても、リトラクタのロック動作が働かない。

加減速や旋回が終了してから、モータを逆転させて、モータとシートベルトの動力伝達を切断すれば、ベルト張力は元通りに解放される。即ち、モータ１５へ弱い電流を継続して通電することにより、リトラクタのロック動作を制限することができ、且つ、リトラクタのロック動作を制限するための新たな機構を必要としない。

上記の第１の実施形態は、制動時に過大な加速度が発生した時に、シートベルトを巻き取り、巻き取り後、ベルト巻き取り方向に回転させる手段により、リトラクタのロック動作が作用しないようにした。更に、ベルト巻き取り方向に回転させる手段は、モータ１５を用い、モータ１５の電流を制御することによって行った。モータ１５の電流は、シートベルトの張力が１００Ｎ以下となるような、一定の電流値である。電流の制御は、衝突の恐れがなくなるまで継続した。

電流の制御は、電流を直接制御する代わりに、電圧を制御することでも実施することができる。即ち、モータ１５に印加される実効電圧は、デューティ比を可変にすることで、制御できる。モータ電流は、モータ１５に印加される電圧をモータ１５の巻き線抵抗で除した値となるから、電圧を制御することで、電流の制御が可能である。

この実施形態では、ロック動作制限のためにベルト巻き取り方向に回転させるためのモータの電流を一定値に制御するためには、モータ１５へ印加する電圧を一定に制御、即ち、デューティを一定にしてモータ１５へ出力すれば簡単に行うことができる。これは、ロック動作制限時にはモータ１５はほとんど回転しない状態であるので、モータ１５の巻き線抵抗もほぼ一定だからである。或いは、より一層精度よく電流値を一定に制御するために、モータ電流を電流センサで測定して、目標の電流と一致するように、制御を行ってもよい。

このようにして、本発明の第１の実施形態に係る車両用シートベルト装置では、ロック動作制限手段を、ベルト巻き取り方向へ回転させる手段から構成したので、ベルト巻き取り機構を使用することができ、新たなロック動作制限手段を設ける必要がない。

また、ベルト張力を、制動時、旋回時など過大な加速度が発生した時に制御するようにしたので、過大な加速度発生時に乗員を確実に拘束することができる。

更に、ロック動作制限手段は、モータへ供給する電流値を制御する手段から構成したので、ロック動作制限をきめ細かく制御することができる。

また、モータ電流値を、シートベルト張力が１００Ｎ以下となるような電流としたので、ベルトの引き出しを防止しつつ、電流消費を抑制することができる。

更に、モータへの電流供給を衝突の恐れなくなるまで（減速度がＧ２未満となるまで）継続したので、衝突発生の恐れがある状態にある間は、乗員を確実に拘束できる。

また、モータ１５に流す電流が一定値となるように制御することにより、張力を一定に保持することができる。

更に、モータ１５に印加する電圧が一定値となるように制御することにより、制御が簡単になる。

次に、本発明の第２の実施形態について説明する。第２の実施形態では、上述した第１の実施形態と比較して、ロック動作を制限するための、モータへの通電時間が所定時間以上となった場合には、通電を停止させるようにしたものである。シートベルト装置の他の構成は第１の実施形態と同一であるので、ここでは、第１の実施形態とは相違する、モータ電流の制御についてのみ説明する。

図１５（ａ）は、本発明の第２の実施形態に係る車両用シートベルト装置の、モータ駆動制御の手順を示すフローチャートである。図示のように、モータ１５の正転が開始すると（ステップＳ２１）、シートベルトの巻き取りが行われる。次いで、電流制御が開始されてベルトの張力が制御される（ステップＳ２２）、その後、張力保持が終了すると（ステップＳ２３）、モータの正転がオフとなる（ステップＳ２５）。また、張力保持が終了しなくても、後述するように、所定時間が経過した場合には（ステップＳ２４）、モータの正転がオフとなる。

このような制御により、図１５（ｂ）に示すように、ベルト巻き取り時には、大電流が流れるものの、張力保持時には、電流値が著しく低下するので、モータ１５が加熱するというトラブルを回避することができる。

更に、本実施形態では、シートベルトを巻き取った状態で、張力を保持するときに、張力を保持する時間の最大値を設定しておき、その時間を越えた場合は、モータ通電を停止する。この場合、張力を保持する時間の最大値としては、例えば１００ｋｍ／ｈから、３ｍ／ｓで減速して停止するには９．３ｓｅｃかかるので、１０ｓｅｃと設定する。或いは、余裕を考えて２０ｓｅｃと設定する。このような値であれば、通常の急ブレーキ操作時間をほとんどカバーできる。また、最大時間を設定することによって、モータ１５、駆動回路の仕様を限定できるので、設計が容易になる。

図１６は、第２の実施形態に係る車両用シートベルト装置の、張力保持時の処理動作を示すフローチャートである。本実施形態では、第１の実施形態と比較して、ステップＳ１５に示す減速度が所定のしきい値Ｇ２を下回らない状態が継続し、所定時間経過した場合に、モータ１５への通電を停止する部分を追加した。

つまり、減速度がしきい値Ｇ２を下回らない場合でも、ステップＳ３１で、所定時間が経過した場合には、ステップＳ３２にて、モータ１５の通電が停止するように動作する。

このようにして、第２の実施形態によれば、モータ１５の通電終了条件に、通電時間の所定時間経過を加えたことにより、減速度が所定のしきい値Ｇ２を下回らない状態が長時間（例えば１０秒以上）続くような場合でも、モータ１５の通電を途中で停止することができるので、モータ１５、或いはその駆動回路を構成する回路の過熱を確実に防止することができる。

即ち、モータ１５への電流供給を所定時間経過した時点で停止させるので、消費電流が過大になることを防止することができる。

次に、本発明の第３の実施形態について説明する。第３の実施形態は、上述した第２の実施形態と比較して、ロック動作を制限するための、モータ通電時間を、張力保持状態での電流値に応じて変化させるようにしたものである。その他の部分の構成は、第１、第２の実施形態と同様であるので、ここでは、第１，第２の実施形態と相違する部分についてのみ説明する。

図１７（ａ）は、第３の実施形態に係る車両用シートベルト装置の、モータ駆動制御の手順を示すフローチャートである。図示のように、モータ１５の正転が開始すると（ステップＳ４１）、電流制御が開始されてベルトの張力が制御される（ステップＳ４２）。その後、張力保持が終了すると（ステップＳ４３）、モータ１５の正転がオフとなる（ステップＳ４４）。また、張力保持が終了しなくても、後述するように、張力保持時に流れる電流値の大きさに応じて設定される所定時間が経過した場合には（ステップＳ４４）、モータ１５の正転がオフとなる。

このような制御により、ベルト巻き取り時には、大電流が流れるものの、張力保持時には、電流値が著しく低下するので、モータ１５が加熱するというトラブルを回避することができる。

そして、モータ１５への通電制御を一定電流ではなく、他条件で可変にした場合に、コントローラ１０３より出力される電流値のデータを記憶しておく。或いは、モータ電流をモニタする電流センサにて検出される電流値をコントローラ１０３へ入力する。これにより、モータ１５への通電電流が大きい場合には、モータ通電を停止するまでの時間を初期値より短くする。或いは、モータへの通電電流が小さい場合には、モータ通電を停止するまでの時間を初期値より長くする。

その結果、図１７（ｂ）に示すように、張力保持時における通電電流が大きい場合には、同図のＰ２に示すように、張力保持時間が短い時間Ｔ２に設定され、張力保持時における通電電流が小さい場合には、同図のＰ１に示すように、張力保持時間が長い時間Ｔ１に設定される。

図１８は、第３の実施形態に係る車両用シートベルト装置の、張力保持時の処理動作を示すフローチャートである。図示のように、減速度が所定のしきい値Ｇ１より大きいときには（ステップＳ５１）、モータ１５を正転させてベルトを所定時間巻き取る（ステップＳ５２）。そして、所定時間経過した場合には（ステップＳ５３）、張力保持動作に移る（ステップＳ５４）。そして、張力保持動作でのモータ電流値を、初期的に設定する（ステップＳ５５）。

ここで、モータ電流値は、例えば、車両の減速度で変更する。即ち、乗員を拘束している状態でベルトにかかる張力は、減速度によって変化するので、モータ１５の電流消費と確実な拘束を両立させるために、保持動作時のモータ電流を、車両の減速度に応じて変化させる。或いは、車両の旋回加速度、乗員体格によっても、乗員拘束時のベルト張力は変化してくるので、これらによって、張力保持動作時の電流を変化させてもよい。

張力保持動作時の電流が設定されると、その電流値まで、電流を低下させる。次いで、モータ１５に通電する電流が、所定のしきい値より大きいか否かを判断する（ステップＳ５６）。所定のしきい値より大きい場合には、電流通電時間の最大値を短い値に補正する（ステップＳ５７）。

そして、張力保持動作中に、減速度が所定のしきい値Ｇ２を下回った場合には、モータ１５を逆転させて、張力を解除する（ステップＳ６１）。減速度が所定のしきい値Ｇ２を下回らない状態が継続し、所定の時間経過したら（ステップＳ５９）、モータの通電を停止する（ステップＳ６０）。その後、減速度が所定のしきい値Ｇ２を下回ったら、モータを逆転させる。

このようにして、第３の実施形態に係るシートベルト装置では、張力保持時に流れるモータ電流の大きさに応じて、モータ１５をオフとするまでの所定時間を適宜変更することができるので、電流値に応じた適切な張力保持動作が可能となる。即ち、張力保持時に流れるモータ電流値が小さい場合には、張力保持の継続時間を長く設定することにより、シートベルトの張力により、確実に乗員を拘束することができる。他方、張力保持時に流れる電流値が大きい場合には、張力保持の継続時間を短く設定することにより、モータ１５或いはドライバ１１３の構成回路の加熱を防止することができる。

即ち、モータ１５への電流供給を停止するまでの時間を、通電電流に応じて変化させたので、消費電流とロック動作制限を両立させることができる。

次に、本発明の第４の実施形態について説明する。この実施形態では、上述した第１の実施形態と比較し、ロック動作を制限するための、モータへの通電を、モータ１５、駆動回路の温度が所定値を越えた場合に停止するようにしたものである。シートベルト装置の他の構成は前述した第１の実施形態と同一である。図１９は、第４の実施形態に係るシートベルト装置の、張力保持の処理動作を示すフローチャートであり、同図において、ステップＳ１１〜Ｓ１７の処理は、図１４に示したフローチャートと同一であり、ステップＳ７１，Ｓ７２の処理のみが相違している。

即ち、第４の実施形態では、モータ１５、及びその駆動回路（ドライバ回路１１３等）に温度センサを取り付け、温度センサにより検出される温度出力が、所定値を越えた場合には（ステップＳ７１）、モータへの通電を停止するようにしている（ステップＳ７２）。

そして、このような構成によれば、張力保持時にモータ１５、或いは駆動回路の温度が上昇した場合にのみ、モータ１５の張力保持が停止され、モータ１５が逆転されるので、モータ１５、或いは駆動回路の異常な温度上昇を防止することができるようになる。

即ち、モータ１５への電流供給を停止するタイミングを、モータ１５、及びその駆動回路の温度で判断するようにしたので、電流供給を止めるタイミングを正確に判断することができる。

次に、本発明の第５の実施形態について説明する。本実施形態は、上記した第１の実施形態と比較し、ロック動作を制限するためのモータ通電電流を、車両の運動状態に応じて変更するようにしたものである。車両の運動状態としては、車両の加速度状態、旋回状態等が挙げられ、これらは、前後加速度センサ、左右加速度センサ、ヨーレートセンサ、ブレーキ操作、ハンドル操作等により検出する。

そして、張力保持動作時の電流値を、減速度、旋回加速度に応じて設定する。更に、張力保持動作中に減速度、旋回加速度が増加した場合には、これに対応させて、張力保持動作の電流値を上昇させる。反対に、張力保持動作中に減速度、旋回加速度が減少した場合には、張力保持動作の電流を下降させる。

但し、このときの電流値の上限は、シートベルトの張力で１００Ｎを超えない範囲である。また、電流値の下限は、モータ１５がモータ１５本体、減速ギア１７、等の機構部分の摩擦に打ち勝って、ロックキー８３をリングギア７３の外周のラチェット７３ａと勘合する位置に保持しておくだけのトルクをモータ１５が発生する電流値である。

図２０は、第５の実施形態に係るシートベルト装置の、張力保持の処理動作を示すフローチャートである。同図は、図１４に示したフローチャートと比較し、ステップＳ１３とＳ１４との間に車両の運動状態を検知するステップＳ８１、及び張力保持動作のモータ電流設定を行うステップＳ８２の処理が追加されている点で相違している。

以下、図２０のフローチャートに沿って、第５の実施形態に係る張力保持の処理動作を具体的に説明する。まず、減速度が所定のしきい値Ｇ１よりも大きい場合には（ステップＳ１１）、モータ１５を正転方向に通電して（ステップＳ１２）、シートベルト３を巻き取る。シートベルト３を所定時間巻き取ることにより（ステップＳ１３）、ベルト張力が上昇する。

この際、上述した手法により、車両の運転状態を検知する（ステップＳ８１）。次いで、この運転状態に応じた張力保持動作のモータ電流を設定する（ステップＳ８２）。

その後、張力保持動作に移行する（ステップＳ１４）。そして、ベルト張力を上昇させた状態で、減速度が所定のしきい値Ｇ２を下回ったら（ステップＳ１５）、モータ１５を逆転させ（ステップＳ１６）、モータ１５への通電を停止する（ステップＳ１７）。

このようにして、第５の実施形態に係る車両用シートベルト装置では、車両の運転状態を検出し、この検出結果に応じて、シートベルトに与える張力保持時の電流値を設定するので、減速度、旋回加速度が増加した場合には、張力保持動作の電流値を上昇させ、減速度、旋回加速度が減少した場合には、張力保持動作の電流を下降させる、といった運転状況に適した張力保持制御が可能となるので、乗員の拘束性を向上させることができ、且つモータ１５或いは駆動回路の加熱を防止することができる。

即ち、車両の運動状態に応じて電流値を上昇させたので、車両の加速度が過大になっても、確実に乗員を拘束することができる。また、車両の運動状態に応じて電流値を下降させたので、車両の加速度が減少しても、乗員に過大な拘束力を感じさせない。更に、車両の運動状態は、加減速、旋回を検知するようにしたので、車両の運動に伴う乗員の移動を確実に抑制することができる。

次に、本発明の第６に実施形態について説明する。第６の実施形態では、上述した第１の実施形態と比較し、ロック動作を制限するための、モータ通電電流を乗員の状態に応じて変更するようにしたものである。乗員の状態として、乗員の着座位置、乗員の姿勢、乗員の体格を検出する。

乗員の体格が大きく体重が重い場合には、車両の運動変化によって乗員が動こうとする力に対抗して、ベルトをロックするためには、より大きな力が必要となる。従って、このような場合には、張力保持動作時の電流値を大きく設定する。更に、張力保持動作中の乗員位置、姿勢を検知し、乗員位置が前方に移動するにつれて、張力保持動作時の電流値を上昇させる。これとは反対に、乗員位置、乗員姿勢が後方に移動するにつれて、張力保持動作時の電流値を下降させる。

図２１は、第６の実施形態に係る車両用シートベルト装置の、張力保持動作の処理手順を示すフローチャートである。図示のように、この処理手順は、図１４のフローチャートに示した手順と比較して、ステップＳ９１，Ｓ９２が追加されている点で相違している。

即ち、モータ１５の正転が開始されてから所定時間が経過した場合には（ステップＳ１３）、上述の手法により乗員の状態を検知し（ステップＳ９１）、この検知結果に基づいて、張力保持動作のモータ電流を設定する（ステップＳ９２）。そして、この電流値となるように、張力保持時のモータ１５の通電電流を制御する。

このようにして、第６の実施形態に係る車両用シートベルト装置では、車両の乗員の状態を検出し、この検出結果に応じて、シートベルトに与える張力保持時の電流値を設定するので、乗員の体格や、前方、或いは後方への移動に応じて、適切な張力制御を行うことができ、乗員の拘束性を向上させることができる。また、モータ１５或いは駆動回路の加熱を防止することができる。

即ち、乗員の状態に応じて、電流値を上昇させたので、乗員がより拘束性の低下した状況に陥ることを防ぐことができる。また、乗員の状態に応じて、電流値を下降させたので、乗員がより安定な状態に移動したときには、乗員に過大な拘束力を感じさせない。更に、乗員の状態を、乗員の着座位置、姿勢、体格で検知するようにしたので、個々の乗員にきめ細かく対応することができる。

次に、本発明の第７の実施形態について説明する。第７の実施形態では、上記した第１の実施形態と比較し、ロック動作を制限するためのモータ通電電流を、車両の周辺状態に応じて変更するようにしたものである。車両の周辺状態としては、障害物の位置、その種類、路面状態等が挙げられる。

障害物の位置が近ければ近いほど、より強い制動力が予想される。従って、乗員の体を保持する場合には、より強い力が必要となる。従って、障害物の位置が近ければ近いほど、或いは障害物に近づくに従い、張力保持動作時の電流値を上昇させる。また、これとは反対に、障害物の位置が遠いほど、或いは障害物から遠ざかるにつれて、張力保持動作時の電流値を下降させる。

また、路面の摩擦係数を検出し、摩擦係数が低い場合には、張力保持動作時の電流値を小さく設定する。これは、路面の摩擦係数が低い場合には、発生する減速度は小さくなるので、乗員の体が前方に移動しようとする勢いが弱くなる。従って、この場合には、張力保持動作時の電流値を小さくすることができる。

図２２は、第７の実施形態に係る車両用シートベルト装置の、張力保持動作の処理手順を示すフローチャートである。図示のように、この処理手順は、図１４のフローチャートに示した手順と比較して、ステップＳ９５，Ｓ９６が追加されている点で相違している。

即ち、モータ１５の正転が開始されてから所定時間が経過した場合には（ステップＳ１３）、上述の手法により車両の周辺状態を検知し（ステップＳ９５）、この検知結果に基づいて、張力保持動作のモータ電流を設定する（ステップＳ９６）。そして、この電流値となるように、張力保持時のモータ１５の通電電流を制御する。

このようにして、第７の実施形態に係る車両用シートベルト装置では、車両の周辺状態を検出し、この検出結果に応じて、シートベルトに与える張力保持時の電流値を設定するので、障害物の位置、或いは障害物への接近状態、走行路の路面の摩擦係数の大きさ等の各種の車両の周辺状態に応じて、適切な張力制御を行うことができ、乗員の拘束性を向上させることができる。また、モータ１５或いは駆動回路の加熱を防止することができる。

即ち、車両の周辺状態に応じて、電流値を上昇させたので、より拘束性の悪い状態では、確実にロックすることができる。また、車両の周辺状態に応じて、電流値を下降させたので、安定した状態になったときには、乗員に対する拘束力を低減して、乗員に負荷を与えない。また、車両の周辺状態の検出は、障害物の位置、種類、路面状態としたので、リスク度を確実に判断することができる。

本発明の実施形態に係る車両用シートベルト装置を示す分解斜視図である。 図１に示すシートベルト装置の組立状態の縦断面図である。 図１に示すシートベルト装置のロック機構を示す分解斜視図である。 図１に示すシートベルト装置のロック作動機構を示す分解斜視図である。 図４に示す分解斜視図の、右側からの組付状態の構成図である。 図１に示すシートベルト装置の加速度検知機構を示す動作説明図で、（ａ）は通常時、（ｂ）は加減速・旋回時でのものである。 （ａ）は図１のシートベルト装置におけるモータの回転力伝達機構部の構成を示す正面図、（ｂ）は（ａ）の平面図である。 図７に示すアーム取付部の詳細を示す拡大図である。 図７に示すモータ駆動によるベルト巻き取り動作を示す説明図である。 図７に示すモータ駆動によるベルト張力解放動作を示す説明図である。 ベルト巻き取り、巻き戻し時の動作を示す説明図で、（ａ）はリングギアとロックキーとの間に摩擦力が作用している状態、（ｂ）は同摩擦力が低下した状態を示す。 第１の実施形態に係り、（ａ）はモータの駆動制御の手順を示すフローチャート、（ｂ）は、ベルト巻き取り時、及び張力保持時の電流値を示す特性図である。 図１に示すシートベルト装置の制御系のブロック図である。 第１の実施形態に係わる車両用シートベルト装置の、張力保持動作の処理手順を示すフローチャートである。 第２の実施形態に係り、（ａ）はモータの駆動制御の手順を示すフローチャート、（ｂ）は、ベルト巻き取り時、及び張力保持時の電流値を示す特性図である。 第２の実施形態に係る車両用シートベルト装置の、張力保持の処理手順を示すフローチャートである。 第３の実施形態に係り、（ａ）はモータの駆動制御の手順を示すフローチャート、（ｂ）は、ベルト巻き取り時、及び張力保持時の電流値を示す特性図である。 第３の実施形態に係る車両用シートベルト装置の、張力保持の処理手順を示すフローチャートである。 第４の実施形態に係る車両用シートベルト装置の、張力保持の処理手順を示すフローチャートである。 第５の実施形態に係る車両用シートベルト装置の、張力保持の処理手順を示すフローチャートである。 第６の実施形態に係る車両用シートベルト装置の、張力保持の処理手順を示すフローチャートである。 第７の実施形態に係る車両用シートベルト装置の、張力保持の処理手順を示すフローチャートである。

符号の説明

３ シートベルト
５ リール
１５ モータ
３７ ロックギア（ロック手段）
５３ 慣性質量
５９ 係止爪（ロック手段）
１０３ コントローラ
１０９ ＣＰＵ
１１１ メモリ
１１３ ドライバ（ベルト張力保持手段）

Claims (10)

1. シートベルトを巻き取るリールと、
   このリールを回転させて前記シートベルトのベルト張力を制御するモータと、
   通常時は前記リールの回転を許容し、必要時に作動して前記リールのベルト引き出し方向の回転を阻止するロック手段と、
   前記モータによるベルト張力の制御時に、前記ロック手段のロック動作を制限するロック動作制限手段とを備えると共に、
   前記ロック動作制限手段は、前記モータへ供給する電流値を制御する手段を備え、該電流値を制御する手段は、車両の衝突発生の恐れを検知したときに、前記モータへ供給する電流値を制御して、前記ベルトを所定時間巻き取り、その後、所定時間が経過した際に、前記モータへの電流供給を停止し、更に、
   前記電流値を制御する手段は、前記モータへの電流供給を停止するまでの所定時間を、供給電流の大きさに応じて変化させることを特徴とする車両用シートベルト装置。
2. 前記電流値を制御する手段は、車両の運動状態を検出するセンサの検出信号に基づいて、前記モータに流す電流値を上昇させるべく制御する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. 前記電流値を制御する手段は、車両の運動状態を検出するセンサの検出信号に基づいて、前記モータに流す電流値を下降させるべく制御する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。
4. 前記車両の運動状態を検出するセンサは、車両の加減速状態、車両の旋回状態の少なくとも一つを検出することを特徴とする請求項２または請求項３のいずれかに記載の車両用シートベルト装置。
5. 前記電流値を制御する手段は、乗員の状態を検出するセンサの検出信号に基づいて、前記モータに流す電流値を上昇させるべく制御する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。
6. 前記電流値を制御する手段は、乗員の状態を検出するセンサの検出信号に基づいて、前記モータに流す電流値を下降させるべく制御する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。
7. 前記乗員の状態を検出するセンサは、乗員の着座位置、乗員の姿勢、乗員の体格のうちの少なくとも一つを検出することを特徴とする請求項５または請求項６のいずれかに記載の車両用シートベルト装置。
8. 前記電流値を制御する手段は、車両の周辺状態を検出するセンサの検出信号に基づいて、前記モータに流す電流値を上昇させるべく制御する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。
9. 前記電流値を制御する手段は、車両の周辺状態を検出するセンサの検出信号に基づいて、前記モータに流す電流値を下降させるべく制御する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。
10. 前記車両の周辺状態を検出するセンサは、車両周辺の障害物の位置、障害物の種類、路面状態のうちの少なくとも一つを検出することを特徴とする請求項８または請求項９のいずれかに記載の車両用シートベルト装置。

Images