(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
乗員を拘束し保護するシートベルトの巻き取り及び引き出しをモータにより行う電動リトラクタを備えた車両用乗員拘束保護装置において、
第１の条件及び方法に基づいて前記乗員に快適性を付与する第１付与手段と、第２の条件及び方法に基づいて前記乗員に安全性を付与する第２付与手段と、前記乗員のシートベルトの引き出し速度及びシートベルトの引き出しからシートベルト装着までの時間、シートベルト装着中の引き出し頻度、シートベルト装着中に乗員が遭遇した危険回数、シートベルト装着中の装着継続時間又はシートベルトの累積装着回数に応じて、前記第１及び第２の条件及び方法のうち少なくとも１つを変更する変更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。
【請求項２】
前記第１の条件及び方法は、前記シートベルトの弛み量、張力及び巻き取り力の少なくとも１つであり、前記第２の条件及び方法は、前記シートベルトの弛み量、張力、巻き取り力及び前記シートベルトの振動による警報でのシートベルトの振動パターンの少なくとも１つであ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。
【請求項３】
前記変更手段による変更内容を調整するための調整手段をさらに備えていることを特徴とする請求項１又は２記載の車両用乗員拘束保護装置。
【請求項４】
前記乗員が、使用者として自分自身を選択して予め乗員毎に設定されている所定値を自分自身の設定値として設定し直す使用者選択スイッチを備えていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の車両用乗員拘束保護装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、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、従来より知られており、この車両用乗員拘束保護装置では、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を制御するシートベルト装着補助制御や、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を制御するシートベルト圧迫除去制御や、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を制御する移動制御や、車両の衝突の危険を検知すると、シートベルトを巻き取ると共に乗員に対し警報を発する衝突危険制御等が行われていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の各制御は、乗員個々人のシートベルトの使用状態によらず一律に行われていたため、必ずしも乗員個々人にとって最適な制御ではなかった。よって、従来の車両用乗員拘束保護装置では、快適なシートベルト装着環境を提供できないおそれがあり、また適切に乗員を拘束し保護できないおそれもあった。
【０００４】
本発明は、上記点に着目してなされたものであり、快適なシートベルト装着環境を提供すると共に適切に乗員を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。
【０００５】
【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、乗員を拘束し保護するシートベルトの巻き取り及び引き出しをモータにより行う電動リトラクタを備えた車両用乗員拘束保護装置において、第１の条件及び方法に基づいて前記乗員に快適性を付与する第１付与手段と、第２の条件及び方法に基づいて前記乗員に安全性を付与する第２付与手段と、前記乗員のシートベルトの使用状態に応じて、前記第１及び第２の条件及び方法のうち少なくとも１つを変更する変更手段とを備えることを特徴とする。
【０００６】
本発明の構成によれば、乗員のシートベルトの使用状態に応じて、乗員に快適性を付与する第１付与手段の基になる第１の条件及び方法、及び乗員に安全性を付与する第２付与手段の基になる第２の条件及び方法のうち少なくとも１つが変更されるので、快適なシートベルト装着環境を提供すると共に適切に乗員を拘束し保護することができる。
【０００７】
請求項２記載の車両用乗員拘束保護装置は、請求項１記載の車両用乗員拘束保護装置において、前記第１の条件及び方法は、前記シートベルトの弛み量、張力及び巻き取り力の少なくとも１つであり、前記第２の条件及び方法は、前記シートベルトの弛み量、張力、巻き取り力及び前記シートベルトの振動による警報でのシートベルトの振動パターンの少なくとも１つであることを特徴とする。
【０００８】
この構成によれば、乗員のシートベルトの使用状態に応じて、前記シートベルトの弛み量、張力、巻き取り力及び前記シートベルトの振動による警報でのシートベルトの振動パターンの少なくとも１つが変更されるので、快適なシートベルト装着環境を提供すると共に適切に乗員を拘束し保護することができる。
【０００９】
請求項３記載の車両用乗員拘束保護装置は、請求項１又は２記載の車両用乗員拘束保護装置において、前記変更手段による変更内容を調整するための調整手段をさらに備えていることを特徴とする。
【００１０】
この構成によれば、変更手段による変更内容が乗員に合わない場合が生じても、調整手段で変更内容を調整でき、常に乗員個々人に最適なシートベルト装着環境を提供すると共に適切に乗員を拘束し保護することができる。
また、請求項４記載の車両用乗員拘束保護装置は、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の車両用乗員拘束保護装置において、前記乗員が、使用者として自分自身を選択して予め乗員毎に設定されている所定値を自分自身の設定値として設定し直す使用者選択スイッチを備えていることを特徴とする。
【００１１】
【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。
【００１２】
（１）第１の実施の形態
図１は、本発明の第１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。
【００１３】
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。
【００１４】
次いで、リールシャフト３の中心軸３ａはリールシャフト用プーリ５の中心軸に連結されており、この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に接続されている。
【００１５】
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の内歯とはそれぞれ過不足なくかみ合っている。
【００１６】
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ー用プーリ６を介してリールシャフト３に伝達される。
【００１７】
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からの制御信号に基づいて直流モータ１０の回転を制御する。
【００１８】
図２は直流モータ駆動部１１の回路図である。図２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２中の電圧Ｖｂは直流モータ１０に供給され、図２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。
【００１９】
図２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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
図１に戻り、ＭＰＵ１４は、時間を計るタイマ１７及び不揮発性メモリ２１を備えており、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１６及び運転中の車両の走行状態を検出する運転走行状態検出部２０に備えられているＭＰＵ１５にそれぞれ接続されている。
【００２３】
ＭＰＵ１５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１２及びステアリングの操舵角を検出する操舵角センサ１３にそれぞれ接続されている。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
次に、車両用乗員拘束保護装置を構成している各構成部の制御信号の流れを説明する。
【００２７】
距離センサ１２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ＭＰＵ１５に出力する。ＭＰＵ１５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１２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。ＭＰＵ１４は、この衝突危険警報を示す制御信号が送られてきた回数を不揮発性メモリ２１に記憶した後、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。この制御により、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、ＭＰＵ１５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１２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１２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。この制御により、乗員は衝突時に適切に保護される。
【００２８】
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１３はステアリングの操舵角に対応した制御信号をＭＰＵ１５に出力し、ＭＰＵ１５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。ＭＰＵ１４は、この居眠り警報を示す制御信号が送られてきた回数を不揮発性メモリ２１に記憶した後、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。この制御により、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。
【００２９】
バックル接続有無検出部１６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、それに対応した制御信号をＭＰＵ１４に出力する。直流モータ駆動部１１はＭＰＵ１４からの制御信号に基づいて直流モータ１０の回転を制御する。
【００３０】
図３はＭＰＵ１４で実行される制御プログラムの一例を示す図である。
【００３１】
ＭＰＵ１４で実行される制御プログラムには、警報閾値設定プログラム３０、引き出し速度検出プログラム３１、シートベルト装着までの時間検出プログラム３２、シートベルト装着中の引き出し頻度検出プログラム３３、危険遭遇頻度検出プログラム３４、使用時間頻出プログラム３５及び装着回数検出プログラム３６が含まれている。
【００３２】
警報閾値設定プログラム３０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シートベルトの振動による警報を行うか否かの警報閾値を設定するプログラムであり、警報閾値を下げるとシートベルトの振動による警報を行い易くし、警報閾値を上げるシートベルトの振動による警報を行い難くする。例えば、シートベルトを長時間装着している場合は、長時間運転による疲労で注意力が低下するため、警報閾値を下げてシートベルトの振動による警報をし易くする。
【００３３】
引き出し速度検出プログラム３１はシートベルト非装着時に乗員がシートベルトを装着しようとしてシートベルトを引き出すときの速度を検出するプログラムであり、具体的には、直流モータ１０の端子間電圧の大きさに基づいてシートベルトを引き出すときの速度を検出する。
【００３４】
シートベルト装着までの時間検出プログラム３２はシートベルト非装着時に乗員がシートベルトを装着しようとしてシートベルトを引き出し、その後引き出しが停止した後からシートベルトが装着されるまでの時間を検出するプログラムである。具体的には、シートベルトの引き出し停止は直流モータ１０の端子間電圧により判定し、シートベルトの装着の有無はバックル装着有無検出手段１６からの制御信号により検出する。そして、シートベルトの引き出しが停止した後からシートベルトが装着されるまでの時間をタイマ１７で計時し、検出する。
【００３５】
ＭＰＵ１４は、引き出し速度検出プログラム３１で検出された引き出し速度が速く、かつ、シートベルト装着までの時間検出プログラム３２で検出された装着までの時間が短い場合には、乗員の運転能力が高いと判断し、警報閾値設定プログラム３０で警報閾値を上げて警報をし難くする。
【００３６】
シートベルト装着中の引き出し頻度検出プログラム３３は、シートベルト装着中に乗員によリシートベルトが引き出された頻度を検出するプログラムである。具体的には、シートベルトの引き出しが行われその後引き出し停止が検出されるまでを１回とし、シートベルト装着中に継続してこのシートベルト引き出し回数を計数し、シートベルト非装着状態になるまで行う。そして、シートベルト装着中の装着継続時間をタイマ１７で検出し、この検出された装着継続時間で計数されたシートベルト引き出し回数を除して引き出し頻度を検出し、この引き出し頻度を不揮発性メモリ２１に記憶する。
【００３７】
ＭＰＵ１４は、シートベルト装着中の引き出し頻度検出プログラム３３で検出された引き出し頻度が高い場合に、危険に遭遇する確立が高いと判断し、警報閾値設定プログラム３０で警報閾値を下げて警報をし易くする。
【００３８】
危険遭遇頻度検出プログラム３４は、シートベルト装着中に乗員が遭遇した危険回数を計数し、シートベルト装着中の装着継続時間で除して危険遭遇頻度を検出するプログラムである。尚、シートベルト装着中に乗員が遭遇した危険回数は不揮発性メモリ２１に記憶された衝突危険警報を示す制御信号が送られてきた回数及び居眠り警報を示す制御信号が送られてきた回数の合計値である。検出された危険遭遇頻度は不揮発性メモリ２１に記憶される。
【００３９】
ＭＰＵ１４は、危険遭遇頻度が高い場合はシートベルト装着中に付与されるシートベルト弛み量を通常よりも小さくし又はシートベルトの張力を大きくし、より拘束性を良くする。さらに、ＭＰＵ１４は、危険遭遇時にシートベルトの巻き取り力を増大させると共にシートベルトの振動による警報でのシートベルトの振動周期を速くするように直流モータ１０の駆動を制御する。尚、直流モータ１０の駆動の制御はＭＰＵ１４から直流モータ駆動部１１に入力されるＰＷＭ信号のデューティー比の変更で行われる。
【００４０】
装着継続時間検出プログラム３５は、タイマ１７で計時されたシートベルト装着中の装着継続時間を検出するプログラムである。このプログラムでは、シートベルト非装着状態からシートベルト装着状態になるまでの経過時間が所定値以下ならば、前回のシートベルト装着中の装着継続時間に累積して時間を計時するようにしてもよい。
【００４１】
ＭＰＵ１４は、シートベルト装着中の装着継続時間が長くなると長時間運転による疲労により乗員の注意力が低下するため、警報閾値設定プログラム３０で警報閾値を下げて警報をし易くする。
【００４２】
装着回数検出プログラム３６はシートベルト装着状態からシートベルト非装着状態になる回数をバックル接続有無検出部１６から出力される制御信号に基づいて検出するプログラムである。このプログラムで検出された回数は前回までの回数に累積加算されて不揮発性メモリ２１に記憶される。
【００４３】
ＭＰＵ１４は、不揮発性メモリ２１に記憶される回数が徐々に大きくなるにつれてシートベルトの劣化等でシートベルトが巻き取りにくくなるため、シートベルトの巻き取り力を増大させるように直流モータ１０の駆動を制御する。尚、直流モータ１０の駆動の制御はＭＰＵ１４から直流モータ駆動部１１に入力されるＰＷＭ信号のデューティー比の変更で行われる。
【００４４】
上述したように、本実施の形態によれば、警報閾値設定プログラム３０、引き出し速度検出プログラム３１、シートベルト装着までの時間検出プログラム３２、シートベルト装着中の引き出し頻度検出プログラム３３、危険遭遇頻度検出プログラム３４、使用時間頻出プログラム３５及び装着回数検出プログラム３６のそれぞれで検出された結果に基づき、シートベルト弛み量を通常よりも小さくする、シートベルトの張力を大きくする、シートベルトの巻き取り力を増大させる、シートベルトの振動による警報でのシートベルトの振動周期を速くする、警報閾値を下げ警報をし易くする又は警報閾値を上げ警報をし難くする等の直流モータ１０の駆動の制御及び警報閾値の制御を行うので、快適なシートベルト装着環境を提供すると共に適切に乗員を拘束し保護することができる。
【００４５】
（２）第２の実施の形態
図４は、本発明の第２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２００の構成を示す図である。
【００４６】
電動リトラクタ２００は、図１の電動リトラクタ１００のＭＰＵ１４に後述する使用者選択部４１、警報閾値設定部４２、弛み量設定部４３、振動パターン設定部４４及び巻き取り力設定部４５を接続させたものである。従って、使用者選択部４１、警報閾値設定部４２、弛み量設定部４３、振動パターン設定部４４及び巻き取り力設定部４５以外の電動リトラクタ２００の構成は、電動リトラクタ１００の構成と同様なので、その説明を省略する。
【００４７】
使用者選択部４１には、使用者選択スイッチがあり、乗員がこの使用者選択スイッチにより自身を選択すると、予め乗員毎に設定されている各種所定値を自身の設定値にして不揮発性メモリ２１に設定し直す。各種所定値とは、警報闘値、シートベルト弛み量、シートベルトの振動による警報でのシートベルトの振動パターン及びシートベルト巻き取り力である。
【００４８】
警報闘値設定部４２では、警報闘値を乗員が自由に設定することができる。但し、警報闘値は所定の範囲内で設定可能である。
【００４９】
弛み量設定部４３では、シートベルト装着後のシートベルト弛み量を乗員が自由に設定することができる。但し、シートベルト弛み量は所定の範囲内で設定可能である。
【００５０】
振動パターン設定部４４では、シートベルトの振動による警報でのシートベルトの振動パターンを乗員が自由に設定することができる。但し、選択可能な振動パターンは危険遭遇頻度が高くなるにつれて振動周期が早くなるもの、振動が強くなるもの、振動デューティが大きくなるもの（即ち、一周期あたりの巻き取り時間が長くなる）の３種類である。
【００５１】
巻き取り力設定部４５はシートベルト巻き取り力を乗員が自由に設定することができる。但し、設定可能なシートベルト巻き取り力は所定の範囲内である。
【００５２】
上述したように、本実施の形態によれば、使用者選択部４１、警報閾値設定部４２、弛み量設定部４３、振動パターン設定部４４及び巻き取り力設定部４５で自身に最適な警報闘値、シートベルト弛み量、シートベルトの振動による警報でのシートベルトの振動パターン及びシートベルト巻き取り力を設定できるので、快適なシートベルト装着環境を提供すると共に適切に乗員を拘束し保護することができる。
【００５３】
【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、乗員のシートベルトの使用状態に応じて、乗員に快適性を付与する第１付与手段の基になる第１の条件及び方法、及び乗員に安全性を付与する第２付与手段の基になる第２の条件及び方法のうち少なくとも１つが変更されるので、快適なシートベルト装着環境を提供すると共に適切に乗員を拘束し保護することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１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】直流モータ駆動部１１の回路図である。
【図３】ＭＰＵ１４で実行される制御プログラムの一例を示す図である。
【図４】本発明の第２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２００の構成を示す図である。
【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
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
１０  直流モータ（第１付与手段、第２付与手段）
１１  直流モータ駆動部
１４  ＭＰＵ（変更手段、第１付与手段、第２付与手段）
１６  バックル接続有無検出部
２０  運転走行状態検出部
４１  使用者選択部（調整手段）
４２  警報閾値設定部（調整手段）
４３  弛み量設定部（調整手段）
４４  振動パターン設定部（調整手段）
４５  巻き取り力設定部（調整手段）
１００，２００  電動リトラクタ
【図１】
0004056025.tif 000002
【図２】
0004056025.tif 000003
【図３】
0004056025.tif 000004
【図４】
0004056025.tif 000005