【手続補正書】
【提出日】平成16年1月22日(2004.1.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の名称】乗員拘束装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】車両の衝突時に乗員を拘束する乗員拘束装置であって、シートに着座する乗員の体格を検出する乗員センサーと、シートベルトに取り付けられ、一定値（第１閾値）以上のテンションがシートベルトにかかったとき第１の状態となり、それ以外のとき第２の状態となるテンションスイッチとを有してなり、乗員センサーとテンションスイッチの作動状況に応じて、作動モードが可変とされていることを特徴とする乗員拘束装置。
【請求項２】請求項１に記載の乗員拘束装置あって、テンションスイッチが第１の状態であるときは、作動モードを定常の作動モードとは異なった作動モードとし、テンションスイッチが第２の状態であるときは、乗員センサーの出力に応じて、作動モードを定常の作動モードとは異なった作動モードとするようにされていることを特徴とする乗員拘束装置。
【請求項３】請求項１又は請求項２に記載の乗員拘束装置であって、第１閾値が３〜１５kgfの範囲にあることを特徴とする乗員拘束装置。
【請求項４】請求項１から請求項３のうちいずれか１項に記載の乗員拘束装置であって、乗員センサーがシートに加わる荷重を検出する重量センサーであることを特徴とする乗員拘束装置。
【請求項５】請求項４に記載の乗員拘束装置であって、テンションスイッチが第１の状態であるときは、作動モードを定常の作動モードとは異なった作動モードとし、テンションスイッチが第２の状態であるときは、荷重センサーの検出荷重が一定値（第２閾値）以下のとき、作動モードを定常の作動モードとは異なった作動モードとするようにされていることを特徴とする乗員拘束装置。
【請求項６】請求項５に記載の乗員拘束装置であって、シート荷重変換係数をα、第１閾値をＸ、シートベルトを用いないときに乗員拘束装置の作動モードを変更すべき、シートに印加される荷重をＹとするとき、第２閾値Ｗが、Ｗ＝αＸ＋Ｙで決定されることを特徴とする乗員拘束装置。
【請求項７】請求項２から請求項６にのうちいずれか１項に記載の、乗員拘束装置における、テンションスイッチが第１の状態であるときは、作動モードを定常の作動モードとは異なった作動モードとすることに代えて、テンションスイッチが第１の状態であるときは、テンションスイッチが第２の状態にあるときと異なった条件で、乗員センサーの出力に応じて、作動モードを定常の作動モードとは異なった作動モードとするようにされていることを特徴とする乗員拘束装置。
【請求項８】請求項７に記載の乗員拘束装置であって、作動モードを定常の作動モードとは異なった作動モードとする条件が、シートベルトを用いないときに乗員拘束装置の作動モードを変更すべき、シートに印加される荷重をＹとするとき、重量センサーの検出荷重が、このＹに所定値Ｚを加えた荷重以下であることを特徴とする乗員拘束装置。
【請求項９】請求項２から請求項８のうちいずれか１項に記載の乗員拘束装置における、シートベルトに取り付けられ、一定値（第１閾値）以上のテンションがシートベルトにかかったとき第１の状態となり、それ以外のとき第２の状態となるテンションスイッチに代えて、シートベルトに取り付けられ、一定値（第１閾値）以上のテンションが、所定時間連続してシートベルトにかかっているとき第１の状態となり、それ以外のとき第２の状態となるテンションスイッチを有してなることを特徴とする乗員拘束装置。
【請求項１０】請求項２から請求項８のうちいずれか１項に記載の乗員拘束装置における、シートベルトに取り付けられ、一定値（第１閾値）以上のテンションがシートベルトにかかったとき第１の状態となり、それ以外のとき第２の状態となるテンションスイッチに代えて、シートベルトに取り付けられ、シートベルトに一定値（第１閾値）以上のテンションがかかっていない状態が、所定時間連続しているとき第２の状態となり、それ以外のとき第１の状態となるテンションスイッチを有してなることを特徴とする乗員拘束装置。
【請求項１１】請求項２から請求項１０のうちいずれか１項に記載の乗員拘束装置であって、シートバックルスイッチが、シートベルトが固定されていないことを検出しているとき、テンションスイッチが第２の状態であるとみなして作動モードを決定することを特徴とする乗員拘束装置。
【請求項１２】請求項６から請求項１０のうちいずれか１項に記載の乗員拘束装置であって、シートバックルスイッチが、シートベルトが固定されていないことを検出しているとき、テンションスイッチが第２の状態であるとみなした上で、前記αＸ＝０とする機能を付加したことを特徴とする乗員拘束装置。
【請求項１３】請求項１１又は請求項１２に記載の乗員拘束装置であって、シートバックルスイッチが、シートベルトが固定されていないことを検出しており、テンションスイッチが第１の状態であるとき、警報信号を発する警報発生部が設けられていることを特徴とする乗員拘束装置。
【請求項１４】請求項２から請求項１３のうちいずれか１項に記載の乗員拘束装置であって、テンションスイッチへの配線のショート・断線を検出するショート・断線検出装置が設けられ、ショート・断線検出装置がショートや断線を検出しているとき、テンションスイッチが第２の状態であるとみなして作動モードを決定することを特徴とする乗員拘束装置。
【請求項１５】請求項１４に記載の乗員拘束装置であって、ショート・断線検出装置が配線のショートや断線を検出たとき、警報信号を発する警報発生部が設けられていることを特徴とする乗員拘束装置。
【請求項１６】請求項１から請求項１５のうちいずれか１項に記載の乗員拘束装置であって、テンションスイッチが、シートベルトからの力を受けるバックル又はリトラクタの機構部分にかかるベルトテンションに相関する荷重により作動するものであることを特徴とする乗員拘束装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エアバッグ等、車両の衝突時に乗員を拘束し、安全性を確保する乗員拘束装置に関するものであり、さらに詳しくは、シートに着座する人間の種類に応じて作動モードを変更することが可能な乗員拘束装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
車両の衝突時に乗員を保護するため、エアバッグ等の乗員拘束装置が装備されるようになってきており、米国においては法律で設置を義務付ける方向で検討がなされている。エアバッグを例にとると、衝突時に大きな加速度が作用した場合、インフレーターが作動し、バッグを膨らませ、膨らんだバッグにより乗員を拘束して車体にぶつかったり車体内から外に飛び出したりするのを防止する。このように、乗員拘束装置は、車両の衝突の際、人体を拘束することにより、その安全性を確保するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、乗員が子供である場合、通常のモードでエアバッグを展開させると、子供の身体を傷つけるおそれがある。このため、シートに着座している乗員の体格を検出し、乗員が子供であると判定された場合には、通常のモードと異なる条件でエアバッグを展開させる（展開させない場合を含む）必要がある。ところが、このような動作を実現する手段は、従来実現されていなかった。
【０００４】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、乗員が子供である場合には、エアバッグの作動モードを適当なものに変更することができる乗員拘束装置を提供することを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するための第１の手段は、車両の衝突時に乗員を拘束する乗員拘束装置であって、シートに着座する乗員の体格を検出する乗員センサーと、シートベルトに取り付けられ、一定値（第１閾値）以上のテンションがシートベルトにかかったとき第１の状態となり、それ以外のとき第２の状態となるテンションスイッチとを有してなり、乗員センサーとテンションスイッチの作動状況に応じて、作動モードが可変とされていることを特徴とする乗員拘束装置（請求項１）である。
【０００６】
本手段においては、シートに着座する乗員の体格を検出する乗員センサーとシートベルトに設けられたテンションスイッチとの状態により、シートに着座している人間が大人か子供かを判断する。これにより、チャイルドシートが積載されている場合にも、確実に乗員が子供であることを検出することができ、作動モードを変更することができる。
【０００７】
前記課題を解決するための第２の手段は、前記第１の手段であって、テンションスイッチが第１の状態であるときは、作動モードを定常の作動モードとは異なった作動モードとし、テンションスイッチが第２の状態であるときは、乗員センサーの出力に応じて、作動モードを定常の作動モードとは異なった作動モードとするようにされていることを特徴とするもの（請求項２）である。
【０００８】
本手段においては、テンションスイッチにかかる荷重が第１閾値以上であれば、人間が着座しているのではなく、チャイルドシートが積載されてシートベルトで固定されているものと判断して、無条件に乗員は子供と判断し、作動モードを定常の作動モードとは異なった作動モードとする。テンションスイッチにかかる荷重が第１閾値未満であれば、人間が着座しているものと判断し、乗員センサーの出力を利用して、乗員が大人か子供かを判断し、乗員が子供である場合には、作動モードを定常の作動モードとは異なった作動モードとする。これにより、チャイルドシートが積載されている場合でも、確実に乗員が大人か子供かを検知し、それに対応する作動モードとすることができる。
【０００９】
なお、定常の作動モードとは、大人が乗っているときの作動モードであり、それと異なった作動モードとは、展開力を減じた展開のさせ方をする、２段階に分けた展開のさせ方をする等の他、エアバッグを展開させないことも含むものであり、このことは各請求項にかかる手段において同じである。
【００１０】
前記課題を解決するための第３の手段は、前記第１の手段又は第２の手段であって、第１閾値が３〜１２kgfの範囲にあることを特徴とするもの（請求項３）である。
【００１１】
通常、乗員がシートベルトを装着している場合、シートベルトの平均的テンションが安定して３kgfを超えることは、リトラクターの性能上からも、乗員の忍耐限度からも、あり得ない。よって、第１閾値の下限は３kgfとする。また、チャイルドシートを固定するためのシートベルトテンションは、通常１０kgf程度であるが、１５kgfを超えるとシート重量計測に大きな誤差を与えるので、第１閾値の上限は、大きくても１５kgfとする。
【００１２】
前記課題を解決するための第４の手段は、前記第１の手段から第３の手段のいずれかであって、乗員センサーがシートに加わる荷重を検出する重量センサーであることを特徴とするもの（請求項４）である。
【００１３】
重量センサーを乗員センサーとして使用することにより、乗員が大人か子供かを確実に検出することができる。
【００１４】
前記課題を解決するための第５の手段は、前記第４の手段であって、テンションスイッチが第１の状態であるときは、作動モードを定常の作動モードとは異なった作動モードとし、テンションスイッチが第２の状態であるときは、重量センサーの検出荷重が一定値（第２閾値）以下のとき、作動モードを定常の作動モードとは異なった作動モードとするようにされていることを特徴とするもの（請求項５）である。
【００１５】
前記第２の手段で説明したように、テンションスイッチにかかる荷重が第１閾値以上であれば、人間が着座しているのではなく、チャイルドシートが積載されてシートベルトで固定されているものと判断して、無条件に乗員は子供とし、作動モードを定常の作動モードとは異なった作動モードとする。テンションスイッチにかかる荷重が第１閾値未満であれば、人間が着座しているものと判断し、重量センサーの検出荷重が一定値（第２閾値）を超えるときは、大人が着座しているものと判断して作動モードを定常モードとする。重量センサーの検出荷重が一定値（第２閾値）以下のときは、子供が着座しているものと判断して作動モードを定常の作動モードとは異なった作動モードとする。これにより、ボルスターシートが積載されている場合でも、確実に乗員が大人か子供かを検知し、それに対応する作動モードとすることができる。
【００１６】
前記課題を解決するための第６の手段は、前記第５の手段であって、シート荷重変換係数をα、第１閾値をＸ、シートベルトを用いないときに乗員拘束装置の作動モードを変更すべき、シートに印加される荷重をＹとするとき、第２閾値Ｗが、Ｗ＝αＸ＋Ｙで決定されることを特徴とする（請求項６）である。
【００１７】
ここで、乗員拘束装置の作動モードを変更すべき、シートに印加される荷重Ｙとは、乗員が子供か大人かを判別する荷重のことであり、前記第５の手段においては、本来第２閾値とされるべき値である。しかしながら、乗員がシートベルトを装着した場合、シートベルトのテンションが重量センサーの検出値に影響を与える。すなわち、乗員がシートベルトをしているときのテンションは、前述のようにＸ以下であるが、これに所定の影響係数αをかけたものが重量センサーの検出値に加算される。よって、第２閾値としては、本来第２閾値とされるべき値Ｙに、乗員がシートベルトをしているときに加わる最大荷重αＸを加えたものとすることが好ましい。なお、αの値はシートベルトの形式や、シートベルトのシートへの取り付け方等により異なるので、各形式や取り付け方に応じて実験的に定める必要がある。なお、第２閾値に、αＸを加える変わりに、重量センサーからαＸを引いたものをＹと比較することもできるが、このようなものが、本手段と均等なものであることはいうまでもない。
本手段によれば、シートベルトテンションの影響を考慮して第２閾値を定めているので、子供と大人の区別を正確に行うことができる。
【００１８】
前記課題を解決するための第７の手段は、前記第２の手段から第６の手段における、テンションスイッチが第１の状態であるときは、作動モードを定常の作動モードとは異なった作動モードとすることに代えて、テンションスイッチが第１の状態であるときは、テンションスイッチが第２の状態にあるときと異なった条件で、乗員センサーの出力に応じて、作動モードを定常の作動モードとは異なった作動モードとするようにされていることを特徴とする乗員拘束装置（請求項７）である。
【００１９】
前記第２の手段から第６の手段においては、テンションスイッチが第１の状態であるときは、直ちに、作動モードを定常の作動モードとは異なった作動モードとしていたが、本手段においては、この場合にも乗員センサーの出力に応じて、作動モードを定常の作動モードとは異なった作動モードとするようにしている。ただし、その条件は、テンションスイッチが第２の条件にあるときと異なった条件とする。本手段においては、テンションスイッチが第１の状態であるときにも、乗員センサーの出力を判定条件に加えているので、より正確な判断ができる。
【００２０】
前記課題を解決するための第８の手段は、前記第７の手段であって、作動モードを定常の作動モードとは異なった作動モードとする条件が、シートベルトを用いないときに乗員拘束装置の作動モードを変更すべき、シートに印加される荷重をＹとするとき、重量センサーの検出荷重が、このＹに所定値Ｚを加えた荷重以下であることを特徴とするもの（請求項８）である。
【００２１】
本手段においては、テンションセンサーが第１の状態であるときは、乗員センサーである重量センサーの検出荷重が（Ｙ＋Ｚ）以下になったときに、初めて、作動モードを定常の作動モードとは異なった作動モードとするようにしている。このＹは、前記第６の手段の説明で述べたＹと同じものである。よって、シートに人間が着座していないことをより正確に検出することができる。なお、重量センサーの検出荷重が（Ｙ＋Ｚ）以下になったことを検出する代わりに、重量センサーの検出荷重からＺを引き、これがＹ以下になったことを検出する方法も考えられるが、このような方法が、本手段と均等であることはいうまでもない。
【００２２】
前記課題を解決するための第９の手段は、前記第２の手段から第８の手段のいずれかにおける、シートベルトに取り付けられ、一定値（第１閾値）以上のテンションがシートベルトにかかったとき第１の状態となり、それ以外のとき第２の状態となるテンションスイッチに代えて、シートベルトに取り付けられ、一定値（第１閾値）以上のテンションが、所定時間連続してシートベルトにかかっているとき第１の状態となり、それ以外のとき第２の状態となるテンションスイッチを有してなることを特徴とするもの（請求項９）である。
【００２３】
テンションスイッチは、自動車がブレーキをかけたとき、乗員の挙動により一次的に第１の状態となることがある。このような状態が発生すると、大人が乗っているにもかかわらず、チャイルドシートが積載されていると誤判断するおそれがある。そこで、本手段においては、一定値（第１閾値）以上のテンションが、所定時間連続してシートベルトにかかっているとき第１の状態となり、それ以外のとき第２の状態となるテンションスイッチを使用している。前記のような状態は長時間続かないので、このようなテンションスイッチを使用することにより、誤作動を防止することができる。
【００２４】
なお、「一定値（第１閾値）以上のテンションが、所定時間連続してシートベルトにかかっているとき第１の状態となり、それ以外のとき第２の状態となるテンションスイッチ」とは、スイッチそのものがこのような機能を有しているもののみでなく、スイッチとその制御回路（ソフトウエアで実現されている場合をも含む）全体としてこのような機能を有しているものをも含むものである。たとえば、スイッチにオンディレータイマーをつないで、その出力をテンションスイッチの出力としたり、スイッチの出力にローパスフィルターを接続して、その出力をテンションスイッチの出力としたり、スイッチの出力をマイクロコンピュータで監視し、一定時間以上第１の状態が続いたとき、初めてテンションスイッチの出力が第１の状態となったと判断することもできる。
【００２５】
前記課題を解決するための第１０の手段は、前記第２の手段から第８の手段のいずれかであって、シートベルトに取り付けられ、一定値（第１閾値）以上のテンションがシートベルトにかかったとき第１の状態となり、それ以外のとき第２の状態となるテンションスイッチに代えて、シートベルトに取り付けられ、シートベルトに一定値（第１閾値）以上のテンションがかかっていない状態が、所定時間連続しているとき第２の状態となり、それ以外のとき第１の状態となるテンションスイッチを有してなることを特徴とするもの（請求項１０）である。
【００２６】
本手段においては、前記チャタリングが発生した場合に、第９の手段とは逆に、テンションスイッチの出力が第２の状態になるようにする。よって、乗員が子供か大人かの判断は、乗員センサーの出力に応じて行われることになる。よって、ある程度の信頼性のある判定ができる。
【００２７】
なお、「シートベルトに一定値（第１閾値）以上のテンションがかかっていない状態が、所定時間連続しているとき第２の状態となり、それ以外のとき第１の状態となるテンションスイッチ」とは、スイッチそのものがこのような機能を有しているもののみでなく、スイッチとその制御回路（ソフトウエアで実現されている場合をも含む）全体としてこのような機能を有しているものをも含むものである。たとえば、スイッチにオフディレータイマーをつないで、その出力をテンションスイッチの出力としたり、スイッチの出力にローパスフィルターを接続して、その出力をテンションスイッチの出力としたり、スイッチの出力をマイクロコンピュータで監視し、一定時間以上第２の状態が続いたとき、初めてテンションスイッチの出力が第２の状態となったと判断することもできる。
【００２８】
前記課題を解決するための第１１の手段は、前記第２の手段から第１０の手段のいずれかであって、シートバックルスイッチが、シートベルトが固定されていないことを検出しているとき、テンションスイッチが第２の状態であるとみなして作動モードを決定することを特徴とするもの（請求項１１）である。
【００２９】
本手段においては、シートバックルスイッチが、シートベルトが固定されていないことを検出しているとき、シートベルトが使用されていないものと考え、乗員が子供か大人化の判定を乗員センサーのみで行う。よって、ある程度の信頼性のある判定ができる。
【００３０】
前記課題を解決するための第１２の手段は、前記第６の手段から第１０の手段のいずれかであって、シートバックルスイッチが、シートベルトが固定されていないことを検出しているとき、テンションスイッチが第２の状態であるとみなした上で、αＸ＝０とする機能を付加したことを特徴とするもの（請求項１２）である。
【００３１】
シートベルトが固定されていないとき、シートベルトのテンションは０であるはずである。よって、本手段においては、このような場合には、テンションスイッチが第２の状態であるとみなした上で、前記第６の手段における計算式のうち、αＸを強制的に０とし、重量センサの値のみによって判断を行う。よって、シートベルトが固定されていないときでも、正確な判断が可能となる。
【００３２】
前記課題を解決するための第１３の手段は、前記第１１の手段又は第１２の手段であって、シートバックルスイッチが、シートベルトが固定されていないことを検出しており、テンションスイッチの信号が第１の状態であるとき、警報信号を発する警報発生部が設けられていることを特徴とするもの（請求項１３）である。
【００３３】
シートバックルスイッチが、シートベルトが固定されていないことを検出しているときは、テンションスイッチは第２の状態になっているはずである。よって、本手段においては、このようなときにテンションスイッチが第１の状態になっている場合には警報を発する。よって、テンションスイッチの異常を乗員に報知することができる。
【００３４】
前記課題を解決するための第１４の手段は、前記第２の手段から第１３の手段のいずれかであって、テンションスイッチへの配線のショート・断線を検出するショート・断線検出装置が設けられ、ショート・断線検出装置がショートや断線を検出しているとき、テンションスイッチが第２の状態であるとみなして作動モードを決定することを特徴とするもの（請求項１４）である。
【００３５】
本手段においては、ショートや断線が発生した場合に、テンションスイッチが第２の状態であるとみなして作動モードを決定する。よって、乗員が子供か大人かの判断は、乗員センサーによって行われることになり、ある程度の信頼性のある判断が可能となる。なお、ショート・断線検出装置は、ショートと断線の両方を検出するものである必要はなく、少なくとも一方を検出するものでもよい。
【００３６】
前記課題を解決するための第１５の手段は、前記第１４の手段であって、ショート・断線検出装置が断線を検出たとき、警報信号を発する警報発生部が設けられていることを特徴とするもの（請求項１５）である。
【００３７】
本手段によれば、テンションスイッチの異常を、乗員に報知することができる。
【００３８】
前記課題を解決するための第１６の手段は、前記第１の手段から第１５の手段のいずれかであって、テンションスイッチが、シートベルトからの力を受けるバックル又はリトラクタの機構部分にかかるベルトテンションに相関する荷重により作動するものであることを特徴とするもの（請求項１６）である。
【００３９】
本手段によれば、シートベルトにかかるテンションと関係のある荷重を検出し、それに基づいてスイッチの状態を決めているので、作動を正確にできる他、スイッチの状態の変化点を容易に変更することが可能である。
【００４０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態の例を、図を用いて説明する。図１は、人間が助手席のシート上に乗っている４つの状態を示す図である。図１において、１はシート、２ａはラップベルト、２ｂはショルダーベルト、３はテンションスイッチ、４はインファントシート、５は乳児、６はチャイルドシート、７幼児、８はボルスターシート、９は子供、１０は成人である。
【００４１】
図１（Ａ）は、シート１にインファントシート（ＲＩＦＳ：後ろ向き幼児シート）４がラップベルト２ａで固定され、その上に生後１２ヶ月程度の乳児５が乗せられている状態を示す。この場合、シート１に加わる正味荷重は約15kgf程度、ラップベルトにかかるテンションは約10kgf程度である。図１（Ｂ）は、シート１にチャイルドシート６がラップベルト２ａで固定され、その上に３歳程度の幼児が乗っている状態を示す。この場合、シート１に加わる正味荷重は約23kgf、ラップベルトにかかるテンションは約10kgf程度である。図１（Ｃ）は、シート１上にボルスターシート８が乗せられ、その上に６歳程度の子供がラップベルト２ａとショルダーベルト２ｂを締めて乗っている状態を示す。この場合、シートに加わる正味荷重は約25kgf、ラップベルト２ａにかかるテンションは約２kgf程度である。図１（Ｄ）は、小柄な成人１０がシート１上に座っている状態を示す。この場合、シートにかかる正味荷重は約40kgf、ラップベルト２ａにかかるテンションは約２kgf程度である。
【００４２】
図１のように、ラップベルト２ａが床に固定されている場合には、インファントシート４、チャイルドシート６をラップベルトで固定したり、人間がシートベルトを装着したりすると、ラップベルト２ａにかかるテンションの一部が、荷重となって上記正味荷重に加わってくる。このようにラップベルト２ａから加わる荷重は、（Ａ）、（Ｂ）の場合には約７kgf、（Ｃ）の場合には約２kgf、（Ｄ）の場合には、０〜２kgf程度である。よって、シート１に加わる全荷重は、（Ａ）の場合は約22kgf、（Ｂ）の場合は約30kgf、（Ｃ）の場合は約27kgf、（Ｄ）の場合は約40〜42kgfとなる。
【００４３】
このようなことから、30〜35kgfを閾値として、シート荷重を判別すれば、一応はシート１に乗っているのが大人か子供かを判定することができる。しかしながら、インファントシート４、チャイルドシート６を固定するテンションは、シートの形状や装着者の手加減によっても変わり、10kgfを超えるテンションで固定されることもある。そのため、チャイルドシート６が装着される場合、シート１に加わる全荷重が30kgfを超えることもある。また、走行中の振動によってもテンションは変化する。よって、シート１に加わる荷重のみで、乗っているのが大人か子供かを区別するのは、ある程度の信頼性はあるものの、完全なものではない。よって、本発明においては、ラップベルト２ａ（場合によってはショルダーベルト２ｂ）にテンションスイッチ３を設け、シートにかかる荷重と、テンションスイッチの状態に応じて、乗っているのが大人か子供かを区別するようにしている。
【００４４】
図２に、テンションスイッチ３の１例の機械構成と電気回路構成の概要を示す。図２において、１１はバックル本体、１２はラッチ、１３はタングプレート、１４は歪みゲージ、１５は回路基板、１６は差動増幅器、１７はコンパレーター、１８は可変抵抗器、１９は抵抗器、２０は出力トランジスターである。
【００４５】
図２（Ａ）は、テンションスイッチ３の機械的構成を示すもので、床またはシートに固定されている帯の端部に設けられているバックル本体１１とラッチ１２の間に、ラッチ１２を付勢しているバネ（図示せず）力に逆らって、シートベルトが通されているタングプレート１３が挿入され、ラッチ１２とタングプレート１３の係合部が係合して、両者が固定されるようになっている。シートベルトにテンションが加わると、ラッチ１２がバックル本体の溝部に押しつけられて弾性変形する。ラッチ１２には、歪みゲージ１４が張り付けられており、この弾性変形量に応じた電圧を発生する。よって、この歪みゲージ１４の出力をバックル本体１１に設けた回路基板１５内の回路で増幅することにより、シートベルトに加わるテンションを検出し、それを基準値と比較して、その高低に応じたオンオフ出力を得ることができる。
【００４６】
図２（Ｂ）は、テンションスイッチの電気回路の概要を示す図である。歪みゲージ１４の抵抗ブリッジには、定電圧＋Ｅが加えられており、加えられる歪みにより各辺を構成する抵抗体の抵抗値が変わると、抵抗ブリッジのバランスが崩れ、歪みゲージ１４から出力電圧が発生する。この電圧を差動増幅器１６で増幅し、コンパレーター１７で、可変抵抗器１８から与えられる基準電圧と比較する。歪みゲージ１４の出力電圧が基準電圧を超えると、コンパレーター１７の出力は正となり、出力トランジスター２０はオンとなる。よって、この回路には、抵抗１９を介して流れ込む電流が発生するので、流れる電流が多くなる。歪みゲージ１４の出力電圧が基準電圧より小さい場合は、コンパレーター１７の出力は負となり、出力トランジスター２０はオフとなる。よって、抵抗１９を介して流れる電流がなくなり、この回路に流れ込む電流が少なくなる。従って、テンションスイッチに流れる電流の大小により、シートベルトにかかるテンションが所定値を超えたかどうかを判別することができる。また、当該所定値は、可変抵抗器１８により任意に設定することができる。
【００４７】
なお、ハードウエアの構成をより簡単にするためには、歪みゲージ１４のみを設け、他の回路は別の場所に設けるようにしてもよいし、さらに、コンパレーター等はソフトウエアで実現するようにしてもよい。このようにすれば、歪みゲージ１４への配線が４本必要となるという不利な面はあるが、回路基板１５をバックル本体１１部に設ける必要はなくなる。
【００４８】
図３に、本発明の実施の形態の１例である乗員拘束装置のブロック図を示す。緊急状態検出装置は、自動車の衝突等の緊急状態の発生を検出するものであり、エアバッグシステムにおいては周知のものである。乗員状態判断部は、本発明の中核部をなすものであり、実際にはマイクロコンピュータで構成されている。このマイクロコンピュータは単独のものを用いてもよいが、他の制御機能を行うマイクロコンピュータと共用してもよい。
【００４９】
乗員状態判断部には、重量センサー、テンションスイッチ、バックルスイッチからの入力信号が与えられ、その内部にある重量判断部、チャタ防止部、乗員状況判定部、故障判断部により処理を行う。これらの処理は、実際にはソフトウェアによって実施される。緊急状態検出装置の出力と乗員状態判断部の出力はＡＮＤ回路に入力され、両者の信号がオン（ハイレベル）となったときにエアバッグのインフレーターが作動し、点火が行われるようになっている。すなわち、乗員状態判断部からの信号がオンとなっていない場合は、緊急状態検出装置の出力がオンになった場合でも、インフレーターが作動しないようになっている。なお、この例では、乗員状態判断部からの信号がオンとなっていない場合は、インフレーターが作動しないようにしているが、乗員状態判断部からの信号がオンとなっていない場合は、エアバッグの展開力を減じるようにしたり、２段展開を行うようにするようにしてもよい。
【００５０】
重量判断部は、重量センサーからのシートに加わる荷重の値が、所定の閾値Ｙ以上であるかどうかを判断する。これは、シートに着座している人間が大人か子供かをシートに加わる荷重により判断するもので、前記所定の閾値は、30〜35kgfに設定される。この閾値Ｙは、シートやシートベルトの設置状況に応じて適当な値に設定される。
【００５１】
シートに加わる荷重は、人間やチャイルドシート等の荷重の他に、シートベルトのテンションによっても影響を受ける。よって、大人か子供かを判断する閾値は、この影響を考慮して決定するのがより好ましい。すなわち、通常の状態で考えられるシートベルトのテンションの最大値をＸとし、そのα倍がシート荷重に変換されるとすると（αをシート荷重変換係数という）、大人か子供かを判断する閾値を前記Ｙではなく、Ｗ＝αＸ＋Ｙで計算されるＷとする。これにより、シートベルトのテンションによって加わるシート荷重により、重量判定部が誤動作するのが防止できる。Ｙを超えるテンションが加わった場合は、重量判定部が誤動作する可能性があるが、本発明においては、後に説明するように、このような場合には、テンションスイッチの作動状態のみで乗員が子供であることが判定されるようになっているので、このことが問題になることはない。
【００５２】
荷重変換係数αは、シートやシートベルトの形態によって変わる。図４に、シートとシートベルトの相対関係を示す。図４において、２はシートベルト、２１は重量センサー、２２はラップアウター、ａ〜ｄは、テンションスイッチの設置可能位置である。この例においては、シートベルト２は、ラップベルトとショルダーベルトが一体となって構成されている。図４（Ａ）は、シートベルト２の一端がラップアウター２２を介して床に固定され、中間部がバックル本体１１、タングプレート１３を介して、シート１に固定されている場合である。図４（Ｂ）は、シートベルト２の一端がラップアウター２２を介して床に固定され、中間部がバックル本体１１、タングプレート１３を介して、床に固定されている場合である。いずれの場合にも、シート１の４隅は、重量センサ２１を介して床に固定されており、４つの重量センサ２１の出力の和からシート荷重（風袋）を差し引いたものが、シート荷重として出力される。
【００５３】
図４（Ａ）の場合、下向き方向の荷重に転換されたシートベルトのテンションは、その半分がシート１で受けられているので、重量センサ２１で検出されるのは半分であり、荷重変換係数αは、0.2〜0.9の範囲にある。図４（Ｂ）の場合には、下向き方向の荷重に転換されたシートベルトのテンションの全部が重量センサ２１で検出されるので、荷重変換係数αは、0.4〜1.8の範囲になる（この場合は、第２閾値の範囲は30〜38kgfの間の値となる）。このように、荷重変換係数αの変化範囲は大きいが、シートとシートベルトの形式、及びそれらの相対位置関係等が定まれば、ほぼ決まった値となり、これらの範囲の中から適当な数値を選定することができる。
なお、図４（Ａ）においては、テンションスイッチの設置可能位置が示されている。テンションスイッチは、ａ〜ｄのどの位置に設置してもよい。
【００５４】
図３における乗員状況判定部は、重量判定部の判定結果とテンションスイッチのオンオフ状況を総合して、最終的に乗員が大人か子供かを判定する。判定においては、テンションスイッチのオンオフを優先して判定を行う。すなわち、テンションスイッチが、所定値以上のテンションを検出しているとき（オン状態のとき）は、それだけで乗員は子供であると判断し、乗員状態判断部の出力をオフ（ローレベル）とする。テンションスイッチが、所定値以上のテンションを検出していないときは、重量判定部の判定結果が、重量センサーの検出荷重が閾値を超えていないというものであるとき（オフ状態のとき）、乗員は子供であると判断して乗員状態判断部の出力をオフ（ローレベル）とする。荷重センサーの荷重が閾値を超えているとき（オン状態のとき）、乗員は大人であると判断して乗員状態判断部の出力をオン（ハイレベル）とする。
【００５５】
以上が乗員状況判定部の基本的な動作であるが、これに、バックルスイッチからの信号を加えて判断することにより、テンションスイッチの動作が不良な場合でも誤判断を避けるようにすることができる。すなわち、バックルスイッチがオフ状態、すなわち、バックルが結合されていないという信号を出しているときは、乗員が搭乗していないものと判断して、直ちに、乗員状態判断部の出力信号をオフとする。これにより、テンションスイッチが不良となった場合に、乗員状態判断部が判断異常を起こすのを防ぐことができる。
【００５６】
また、このような判断を行わう代わりに、テンションスイッチの状況を判断に使用するのをやめ、重量センサーの信号のみを使って判断し、その際、荷重による判断の閾値をテンションによる影響係数を用いて補正している場合は、前記αＸの値を０とするようにすることもできる。
【００５７】
さらに、チャタ防止部を設けることにより、テンションスイッチのチャタリングにより発生する乗員状態判断部の誤判断を未然に防ぐことができる。すなわち、テンションスイッチには、自動車がブレーキをかけたとき、乗員の挙動により一時的に閾値以上のテンションがかかることがある。このような状態が発生すると、テンションスイッチがオンとなり大人が乗っているにもかかわらず、チャイルドシートが積載されていると誤判断するおそれがある。チャタ防止部は、テンションスイッチからの信号を受け、オン状態が所定時間連続しているとき、初めてテンションスイッチがオンとなっていると判断し、その信号を乗員状況判定部に与える。すなわち、オンディレータイマーを結合したのと同じ動作を行う。乗員状況判定部は、テンションスイッチの信号を直接使用せず、チャタ防止部から与えられるこの信号を使用して判断を行う。これにより、前記のような誤判断の発生が防止される。
【００５８】
また、これとは逆に、一時的にテンションが閾値未満となっても、テンションスイッチをオフとしないようにすることもできる。たとえば、チャイルドシートがシートベルトで固定されている場合でも、悪路による車体の振動等により、テンションスイッチが一時的にオフとなる場合があり、大人が乗っていると判断される可能性がある。このようなことを防ぐために、オフ状態が所定時間連続しているとき、初めてテンションスイッチがオフとなっていると判断し、その信号を乗員状況判定部に与える。すなわち、オフディレータイマーを結合したのと同じ動作を行う。乗員状況判定部は、テンションスイッチの信号を直接使用せず、チャタ防止部から与えられるこの信号を使用して判断を行う。これにより、前記のような誤判断の発生が防止される。
【００５９】
さらに、乗員状態判断部に故障判断部を設けることにより、故障の発生を検出して、乗員に報知することができる。たとえば、バックルスイッチがオフの状態であるのにテンションスイッチがオンの状態であれば、テンションスイッチが異常であるとして、乗員に警報を出す。また、テンションスイッチへ供給される電流をモニターし、これが０となったとき断線が発生したものとして乗員に警報を発する。逆に、電流が流れすぎるときは、配線がショートしているものとして乗員に警報を出すこともできる。そして、このような事態が発生したとき、乗員状態判断部の出力をオフとしたり、重量センサーの出力のみで判断を行うこともできる。
【００６０】
以下、乗員状態判断部の動作の典型的な例を、フローチャートを用いて説明する。
図５は、乗員状態判断部の動作の１例を示すフローチャートである。このルーチンは、一定時間間隔で起動されている。まず、ステップＳ１１でバックルスイッチのオンオフを調べる。そして、バックルスイッチがオフの（バックルが離れている）とき、ステップＳ１４にジャンプして、シート荷重での判断を行う。
【００６１】
バックルスイッチがオンのとき、ステップＳ１２に進み、テンションスイッチのオンオフを判定する。テンションスイッチがオン（閾値荷重以上）のとき、ステップＳ１３でそれが一定時間以上継続しているのかを判断する。一定時間以上継続していれば、チャタリングでないと判断してステップＳ１６にジャンプし、出力をオフとする。一定時間以上継続していなければ、チャタリングと判断してステップＳ１４に進む。
【００６２】
なお、ステップＳ１３でチャタリングでないと判断したとき、直接ステップＳ１６にジャンプするのでなく、前記Ｙ（又はαＸ＋Ｙ）の値に、所定値Ｚを加えた値と、重量センサが検出した値を比較し、後者が前者以下となったときに、人間が搭乗していないと判断してステップＳ１６にジャンプし、後者が前者の値を超えている場合には、ステップＳ１４（又はステップＳ１５）に進むようにしてもよい。
【００６３】
ステップＳ１４では、シート荷重により搭乗者が大人か子供かの判断を行う。すなわち重量センサーから入力されたシート荷重が、閾値以上であるかどうか判断する。この閾値は、小柄な大人が乗ったときのシート荷重と、チャイルドシート等の補助具上に子供が乗せられたときの最大荷重の間の適当な荷重Ｙにセットされ、シートとシートベルトの形式により異なるが、おおむね30kgf〜35kgf（または30kgf〜38kgf）の間の値である。なお、前述のように、これにテンションスイッチの閾値（第１閾値）Ｘに荷重変換係数αを掛けたものを加え、αＸ＋Ｙを閾値（第２閾値）とすることもできる。シート荷重が閾値以下であるとき、乗っているのは子供であるとしてステップＳ１６に進み出力をオフとする。閾値を超えるときは乗っているのは大人であるとして、ステップＳ１５に進み出力をオンとする。
【００６４】
図６は、乗員状態判断部の動作の他の例を示すフローチャートである。このルーチンは、一定時間間隔で起動されている。まず、ステップＳ２１でバックルスイッチのオンオフを調べる。そして、バックルスイッチがオフの（バックルが離れている）とき、テンションスイッチの作動を無視してステップＳ２４に進み、シート荷重の閾値を変更する。すなわち、前述のように閾値がＷ＝αＸ＋Ｙとされているときは、Ｗ＝Ｙに切り替えた上で、ステップＳ２５に進む。もともと、このようなαＸの補正がなされていないときは、何も行わないで次に進む。
【００６５】
バックルスイッチがオンのとき、ステップＳ２２に進み、テンションスイッチのオンオフを判定する。テンションスイッチがオン（閾値荷重以上）のとき、ステップＳ２３でそれが一定時間以上継続しているのかを判断する。一定時間以上継続していれば、チャタリングでないと判断してステップＳ２７にジャンプし、出力をオフとする。一定時間以上継続していなければ、チャタリングと判断してステップＳ２５に進む。
【００６６】
ステップＳ２５では、シート荷重により搭乗者が大人か子供かの判断を行う。すなわち荷重センサーから入力されたシート荷重が、閾値以上であるかどうか判断する。シート荷重が閾値以下であるとき、乗っているのは子供であるとしてステップＳ２７に進み出力をオフとする。閾値を超えるときは乗っているのは大人であるとして、ステップＳ２６に進み出力をオンとする。
【００６７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明における請求項１に係る発明、請求項２に係る発明においては、チャイルドシートが積載されている場合にも、確実に乗員が子供であることを検出することができ、作動モードを変更することができる。
【００６８】
請求項３に係る発明においては、テンションスイッチが作動するテンションを適当な値にセットすることができる。
【００６９】
請求項４に係る発明においては、重量センサーを乗員センサーとして使用しているので、乗員が大人か子供かを確実に検出することができる。
【００７０】
請求項５に係る発明においては、チャイルドシートが積載されている場合でも、確実に乗員が大人か子供かを検知し、それに対応する作動モードとすることができる。
【００７１】
請求項６に係る発明においては、シートベルトテンションの重量センサへの影響を考慮しているので、より正確な判断ができる。
【００７２】
請求項７に係る発明においては、テンションスイッチが第１の状態であるときにも、乗員センサーの出力を判定条件に加えているので、より正確な判断ができる。
【００７３】
請求項８に係る発明においては、テンションセンサーが第１の状態であるときは、乗員センサーである重量センサーの検出荷重が（Ｙ＋Ｚ）以下になったときに、初めて、作動モードを定常の作動モードとは異なった作動モードとするようにしているので、シートに人間が着座していないことをより正確に検出することができる。
【００７４】
請求項９に係る発明においては、チャタリングによる誤検出を防止できるので、テンションスイッチがチャタリングしている場合にも、正確な判断ができる。
【００７５】
請求項１０にかかる発明においては、チャタリングが発生した場合は、乗員センサーの出力で乗員の判断ができるので、このような場合でもある程度の信頼性のある判断が可能である。
【００７６】
請求項１１にかかる発明においては、シートバックルスイッチが、シートベルトが固定されていないことを検出しているとき、シートベルトが使用されていないものと考え、乗員が子供か大人化の判定を乗員センサーのみで行うので、ある程度の信頼性のある判定ができる。
【００７７】
請求項１２に係る発明においては、シートバッグルスイッチがオフのとき、テンションスイッチが第２の状態であるとみなした上で、請求項６に記載の計算式のうち、αＸを強制的に０とし、重量センサの値のみによって判断を行うので、シートベルトが固定されていないときでも、正確な判断が可能となる。
【００７８】
請求項１３に係る発明においては、テンションスイッチの異常を乗員に報知することができる。
【００７９】
請求項１４にかかる発明においては、テンションスイッチの配線がショートしたり断線したりしているとき、乗員が子供か大人かの判定を乗員センサーのみで行うので、ある程度の信頼性のある判定ができる。
【００８０】
請求項１５に係る発明においては、テンションスイッチの異常を、乗員に報知することができる。
【００８１】
請求項１６に係る発明においては、シートベルトにかかるテンションと関係のある荷重を検出し、それに基づいてスイッチの状態を決めているので、作動を正確にできる他、スイッチの状態の変化点を容易に変更することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】人間が助手席のシート上に乗っている４つの状態を示す図である。
【図２】テンションスイッチの１例の機械構成と電気回路構成の概要である。
【図３】本発明の実施の形態の１例である乗員拘束装置のブロック図である。
【図４】シートとシートベルトの相対関係を示す図である。
【図５】乗員状態判断部の動作の１例を示すフローチャートである。
【図６】乗員状態判断部の動作の他の例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１…シート、２…シートベルト、２ａ…ラップベルト、２ｂ…ショルダーベルト、３…テンションスイッチ、４…インファントシート、５…乳児、６…チャイルドシート、７幼児、８…ボルスターシート、９…子供、１０…成人、１１…バックル本体、１２…ラッチ、１３…タングプレート、１４…歪みゲージ、１５…回路基板、１６…差動増幅器、１７…コンパレーター、１８…可変抵抗器、１９…抵抗器、２０…出力トランジスター、２１…重量センサー、２２…ラップアウター、ａ〜ｄ…テンションスイッチの設置可能位置