JP4299331B2 - 車両のシートベルト装置 - Google Patents

Description

本発明は車両のシートベルト装置に関し、特に、ＶＳＡ（Vehicle Stability Assist）の挙動安定化動作や舵角センサからの急転舵信号をトリガーとして作動しベルト引き込み量を最適化する車両のシートベルト装置に関する。

車両の座席において乗員を保護するために装備されたシートベルト装置について、近年、緊急時や走行状態の不安定時に、シートベルトによる乗員の拘束を行うことにより、姿勢変化を抑止する技術が実用に供されている。このシートベルト装置では、適時に電気式プリテンショナでモータを駆動し、ベルトリールを回転させ、シートベルトの引き込みを行うことにより、乗員の保護拘束および姿勢変化の抑制を行う。

さらに近年、車両ではＶＳＡ（Vehicle Stability Assist：車両挙動安定化制御システム）が提案されている。ＶＳＡは、ＡＢＳ（四輪アンチロックブレーキシステム）とＴＣＳ（トラクションコントロールシステム）に、さらに車両の横すべり抑制を加えた車両挙動安定化制御システムである。ここで「車両の横すべり」とは、旋回中の車両が車輪の旋回性能を超えた走行状態であり、例えば車両の旋回走行中に起きるオーバーステアやアンダーステアの現象である。

ＶＳＡは、車両の旋回走行においてオーバーステアが起きる場合には、横加速度、舵角、車速から運転者が意図する目標ヨーレートを算出し、ヨーレートセンサで検知された実際のヨーレートが目標ヨーレートよりも大きいので、実際のヨーレートを減少させるように外側前輪にブレーキをかけるオーバーステア制御を行う。またＶＳＡは、車両の旋回走行において加速によりアンダーステアが起きる場合には、舵角、車速から運転者が意図する目標ヨーレートを算出し、実際のヨーレートが目標ヨーレートよりも小さいので、実際のヨーレートを増大させるようにエンジン出力を低減すると共に、必要に応じて内側前輪にブレーキをかけるアンダーステア制御を行う。

車両のシートベルト装置と車両の旋回走行中での横すべり等とを関係づけた従来技術として、特許文献１に記載された乗員拘束保護システムが存在する。特許文献１に開示される乗員拘束保護システムでは、車両の旋回走行時において車体の横すべり等が生じた場合に、舵角センサで得られる舵角情報、ヨーレートセンサで得られるヨーレート情報等を用いてシートベルトを巻き取る電気式プリテンショナを動作させ、シートベルトを引き、乗員の有効な保護拘束を実現している。
特開２００１−１２２０８１号公報

特許文献１に記載された乗員拘束保護システムでは、車体の横すべりが発生したときには、これを検知し、車両のシートベルト装置の電気式プリテンショナの動作でシートベルトを単に引くだけであった。このため、状況によっては、車両のシートベルト装置の動作に関してベルトに拘束される乗員は違和感を感じることがあった。

車両の旋回走行等の際、車両の挙動に異常（オーバーステア、アンダーステア等）が生じる場合、ＶＳＡを装備した車両ではＶＳＡによる制御に基づいて車両の挙動を安定化させる。そこで、車両のシートベルト装置での電気式プリテンショナによるベルトの巻取り動作は、ＶＳＡをトリガー手段として、ＶＳＡの挙動安定化制御動作に関連させて、ベルト拘束力の違和感を与えることなく、かつ乗員の操舵行為に支障をあたえることがないような最適な乗員拘束を行うことが望まれる。

さらに運転者がハンドルの操舵で急ハンドルを切る場合には、ステアリング装置に付設された舵角センサからの信号に基づき、急転舵が判定される。このような場合にも、ＶＳＡによって車両の挙動の異常に対応する場合と同様に、車両のシートベルト装置での電気式プリテンショナによるベルトの巻取り動作は、急転舵に係る信号をトリガーとして最適な乗員拘束を行うことが望まれる。

本発明の目的は、上記の課題に鑑み、ＶＳＡの挙動安定化制御動作や舵角センサからの急転舵情報をトリガーとして利用し、ベルトによる乗員の拘束力が最適になるようにベルト保持力あるいはベルト巻取り量を制御し、乗員に違和感や不快感を生じさせることがない車両のシートベルト装置を提供することにある。

本発明に係る車両のシートベルト装置は、上記目的を達成するために、次のように構成される。

本発明に係る車両のシートベルト装置は、ベルトを巻回したベルトリールを駆動するモータと、車両の走行状態の変化を検知してモータの作動を指示する作動信号を出力するトリガー手段と、車両に作用する横加速度を検知する横加速度検知手段と、車両のスリップ状態量を検知するスリップ状態検知手段と、トリガー手段が出力した上記作動信号を受けたとき、横加速度検知手段が出力する横加速度に係る信号、およびスリップ状態検知手段が出力するスリップ状態量に係る信号に基づいてモータを作動させる通電量を制御する制御手段と、から構成される。

上記構成を有するシートベルト装置では、急転舵に対応する制御動作またはＶＳＡによる車両挙動安定化制御に対応してシートベルトの緊急巻取りを行うことを可能にし、さらに横加速度および／またはスリップ状態量（ヨーレート偏差、ヨーレート、スリップ角、スリップ角速度等を含む概念）の情報を利用してベルト保持力を決定することで乗員に違和感や不快感を生じさせない最適な拘束を行うことが可能となる。

さらに、上記制御手段は、横加速度検知手段の出力信号で得られる横加速度に基づいて決定される第１の電流量と、スリップ状態検知手段の出力信号で得られるスリップ状態量に基づいて決定される第２の電流量とを求め、第１と第２の電流量を比較することによりモータを作動させる通電量を決定する。

さらに、上記制御手段は、モータへの通電量の変化幅に上限値を設定する。

さらに、上記制御手段は、第１および第２の電流量のうち小さい値の電流量を選択する。
例えば、横加速度が大きいものの、ヨーレート偏差等が小さい場合には、操舵によって運転者の意思に沿った制御が行われていることを意味し、保持力を高めなくてもよい。逆に、横加速度が小さく、ヨーレート偏差等が大きい場合には、スリップ状態にあり、乗員に作用する慣性が小さいため、保持力を高めなくてもよい。従って、この構成によれば、過剰に拘束力を高めることがないので、拘束による不快感を低減できる。

上記の構成を有する車両のシートベルト装置において、好ましくは、上記ベルトリールは、車両の左右の側部に設けられた複数の座席に対して個別に設けられた複数であり、上記モータは、複数のベルトリールを個別に駆動するように複数であり、上記制御手段は、上記複数のモータへの通電量をそれぞれ独立に制御する。
例えば同じ加速度およびヨーレート偏差等が車体に作用している場合においても、座席の車内上の配置によって個々の座席に着座した乗員に作用する慣性力が異なる。従って、この構成によれば、その違いを考慮することでより最適な保持力を作用させることができる。一例として、車体の重心から遠いほど、モータ通電量を多くなるように構成する。

上記の構成を有する車両のシートベルト装置において、好ましくは、上記制御手段は、車両の舵角に応じてモータへの通電量を補正する。
例えば、ショルダーベルトが右肩から左腰脇に掛け渡され、肩側を巻き取るような場合においては、乗員が右側に振られる左旋回時に対して、右旋回時の姿勢保持効果が弱くなるため、右旋回時の通電量を左旋回時のそれと比べて高くするように制御する。これにより、乗員保護のためのベルト保持力が最適になり、保持効果が向上する。

本発明によれば、車両のシートベルト装置において電気式プリテンショナでモータを駆動しベルトリールに巻取り動作させてシートベルトを巻き取る場合に、ＶＳＡの挙動安定化制御動作あるいは急転舵に係る信号をトリガーとして、横加速度およびスリップ状態量に基づきモータへの通電量を制御するようにしたため、車両の旋回走行中においてベルト保持力あるいはベルト巻取り量を最適にし、ベルト作動の違和感を軽減し、ベルトによる保護者拘束を最適にし、乗員の姿勢を適切に保持することができる。さらに車両の旋回走行において運転者の保持姿勢を最適にすることにより、運転操作に支障を生じることなく運転を継続することができる。

以下に、本発明の好適な実施形態（実施例）を添付図面に基づいて説明する。

図１は一例として運転席におけるシートベルト装置の装備状態を示し、図２はシートベルト用のリトラクタの構成を示し、図３は車両のシートベルト装置の制御システムの全体的な構成を示す。

図１において、シートベルト装置１０は、乗員１１の身体を座席１２に拘束するベルト（ウェビング）１３を備える。ベルト１３は、乗員１１の上体を拘束するベルト部分１３ａと、乗員１１の腰部を拘束するベルト部分１３ｂとから成る。ベルト部分１３ｂの一端はアンカープレート１４により車室下部の車体部分に固定されている。ベルト部分１３ａは、乗員１１の肩近傍の箇所に設けられたスルーアンカー１５で折り返され、その端部はリトラクタ１６のベルトリールに連結されている。ベルト１３の他方の共通端部にはタングプレート１７が取り付けられている。このタングプレート１７は、座席１２の下側縁部に固定されたバックル１８に着脱自在である。バックル１８には、タングプレート１７の連結を検出するバックルスイッチ１９が設けられている。

図２に、シートベルト用のリトラクタ１６の要部構成を示す。リトラクタ１６は、ハウジング２１内に回転自在に設けられたベルトリール（スピンドル）２２と、ベルトリール２２を回転駆動するモータ２３とを備えている。ベルトリール２２にはベルト１３の上記ベルト部分１３ａの端部が結合され、ベルト部分１３ａはベルトリール２２で巻き取られる。ベルトリール２２の軸２２ａは動力伝達機構（ギヤ機構）２４を介してモータ２３の駆動軸２３ａに接続される。ベルトリール２２は、動力伝達機構２４を経由してモータ２３で回転駆動される。またリトラクタ１６は、ベルトリール２２の軸２２ａに接続された巻取り位置検知部２５を備える。

巻取り位置検知部２５は、好ましくは、回転角センサを利用して構成される。回転角センサには、例えば、磁気ディスクと２個のホールＩＣとを組み合わせて成る磁気センサが利用される。この回転角センサの最小分解角度は例えば４°であり、ベルトの長さに換算すると１．３〜１．６ｍｍ程度である。従って巻取り位置検知部２５は、ベルトリール２２の回転状態（回転方向、回転角、回転量）を検知する手段である。なお巻取り位置検知部２５としては、回転角センサの代わりに、ベルト長センサを用いることもできる。

巻取り位置検知部２５によれば、内蔵された回転角センサによってベルトリール２２の回転角を検出することにより、ベルトリール２２によるベルト巻取り位置を検知することが可能となる。巻取り位置検知部２５から出力される検知信号は制御装置２６に入力される。リトラクタ１６の動作は、制御装置２６によって制御される。制御装置２６は、電源２７からモータ２３へ供給される駆動電流Ｉ１の通電量を通電量調整部２８で制御することにより、リトラクタ１６によるベルト巻取り動作を制御する。制御装置２６により制御されるリトラクタ１６は、乗員１１の位置および姿勢を保持するための電気式プリテンショナとして構成されている。

上記のシートベルト装置１０およびこれに含まれるリトラクタ１６等は、運転席側の装置であったが、助手席側にも同様なシートベルト装置およびリトラクタ等が装備されている。以下において「Ｒ側」は運転席側、「Ｌ側」は助手席側とする。

図３のブロック図を参照して、シートベルト装置１０等の制御システムをハードウェアの観点から説明する。図３の制御システムは、車両に搭載されたコンピュータユニットで実現されるものである。この制御システムは、上記の制御装置２６を含んでいる。図３において、制御装置２６はＣＰＵにより構成され、車載コンピュータユニットのメインコンピュータとして位置づけられる。制御装置２６は、車両のシートベルト装置１０の制御機能以外の他の装置の制御機能も有している。

図３において、制御装置２６を含むブロック３０は、車両のシートベルト装置１０の制御手段という観点から、シートベルトによって乗員１１の位置・姿勢を保持するための電気式プリテンショナユニットを示している。ただし、制御装置２６はシートベル装置１０以外の制御機能も併せ持っている。

ブロック３０では、制御装置（ＣＰＵ）２６の入力側に電源部３１、車内ネットワーク（ＣＡＮ）通信部３２、回転角インターフェース（回転角Ｉ／Ｆ）部３３、通信部３４を備え、その出力側にＲ側モータ駆動制御部３５、Ｌ側モータ駆動制御部３６、記録部３７を備えている。記録部３７はメモリである。

さらにブロック３０の入力側には、シートベルト用リトラクタの一例として上記のリトラクタ１６を示すブロックが設けられている。リトラクタ１６は、前述した巻取り位置検知部２５から出力される検知信号を制御装置２６に送信するための回転角インターフェース（回転角Ｉ／Ｆ）部４１を含む。回転角インターフェース部４１は、ブロック３０内の上記回転角インターフェース部３３に接続され、回転角インターフェース部３３に対して検知信号を送る。上記のリトラクタ１６は、運転席側および助手席側等のそれぞれについて設けられている。

ブロック３０の入力側には、さらに、ＡＣＣ（Adaptive Cruise Control）ユニット（障害物検知装置等の制御ユニット）４２、ＶＳＡ（Vehicle Stability Assist）ユニット（車両挙動安定化制御ユニット）４３、ＦＩ／ＡＴ（Fuel Injection / Automatic Transmission）ユニット４４、ＳＲＳ（Supplement Restraint System）ユニット（補助拘束装置ユニット）４５等が設けられている。

ブロック３０の入力側要素の中にはさらに車両走行状態検知ユニット６０も含まれている。車両走行状態検知ユニット６０は、図４に示すように、車速センサ６１、左右の前輪および左右の後輪の各々についての４つの車輪速センサ６２、横加速度センサ（横Ｇセンサ）６３、ヨーレートセンサ６４、ステアリング装置に付加された舵角センサ（絶対舵角センサ）６５、ブレーキセンサ６６、スロットル開度センサ６７等を含んでいる。さらに車両走行状態検知ユニット６０は、必要に応じて、車体前後方向加速度センサ、ロール角センサ、旋回方向センサ等を含む。車両走行状態検知ユニット６０に含まれる各種のセンサ（検知手段）は、上記ＶＳＡユニットの作動による挙動安定化制御機能、急転舵判定機能、横すべり判定機能等で利用されると共に、本実施形態に係る車両のシートベルト装置１０によるシートベルト緊急巻取り機能での緊急ベルト巻取り量の制御で利用される。

ＡＣＣユニット４２、ＶＳＡユニット４３、ＦＩ／ＡＴユニット４４、車両走行状態検知ユニット６０等は、車内ネットワーク４６を介して、それらの出力信号を車内ネットワーク通信部３２に供給する。車両走行状態検知ユニット６０に含まれる上記複数の各種センサの各々から出力される検知信号は車内ネットワーク４６および車内ネットワーク通信部３２を経由して制御装置２６に供給される。

ＳＲＳユニット４５は、Ｒ側バックル４７ＲおよびＬ側バックル４７Ｌからの各信号を受けるＳＲＳ制御部４５ａと、通信部４５ｂとを有している。ここでＲ側バックル４７Ｒは運転席側の上記バックル１７に相当し、Ｌ側バックル４７Ｌは助手席側に装備されたシートベルト装置のバックルである。Ｒ側バックル４７ＲおよびＬ側バックル４７Ｌから出力される各信号は、内蔵されるバックルスイッチの検知信号である。ＳＲＳ制御部４５ａは、Ｒ側バックル４７ＲまたはＬ側バックル４７Ｌからの信号を受けると、通信部４５ｂを介してその信号をブロック３０の通信部３２に送信する。またＳＲＳユニット４５は、車両走行時にシートベルトが正規に使用されていない場合には、警告灯４８に対して警告信号を供給する。

ブロック３０の出力側には、Ｒ側モータ５１とＬ側モータ５２が設けられる。Ｒ側モータ５１は、運転席側のシートベルト装置１０の駆動用モータであり、Ｒ側モータ駆動制御部３５に対応して配置されている。Ｒ側モータ駆動制御部３５は、制御装置２６からの制御指令信号に基づいて上記の電源（＋Ｖ）２７からの通電量を制御してＲ側モータ５１に対して駆動電流を供給する。なおブロック５３は接地部である。またＬ側モータ５２は、助手席のシートベルト装置１０の駆動用モータであり、Ｌ側モータ駆動制御部３６に対応して配置されている。Ｌ側モータ駆動制御部３６は、制御装置２６からの制御指令信号に基づいて電源（＋Ｖ）５４からの通電量を制御してＬ側モータ５２に対して駆動電流を供給する。またブロック５５は接地部である。上記の接地部５３，５５は、車体の一部をなす接地端子である。

図５は、本実施形態に係るシートベルト装置１０の制御システムの基本的な構成を概念的に示した機能ブロック図である。この制御システムは、主要素として、前述した巻取り位置検知部２５と、ＶＳＡユニット４３と、車両走行状態検知ユニット６０と、急転舵判定部７１と、横すべり判定部７２と、シートベルト装置制御部７３と、ベルト駆動部７４とから構成されている。これらの要素は、信号ライン（バス等）７５で接続されており、信号ライン７５を経由してデータの送受が行われる。

上記の車両走行状態検知ユニット６０は、前述の通り、車速センサ６１、横加速度センサ６３、ヨーレートセンサ６４、舵角センサ６５を含んでいる。

また横すべり判定部７２は、通常的にはＶＳＡユニット４３の一部を構成しているものであるが、制御装置（ＣＰＵ）２６の演算処理機能により実現されるものであるので、別ブロックで示される。

急転舵判定部７１の急転舵判定機能と横すべり判定部７２の横すべり判定機能は、制御装置（ＣＰＵ）２６の演算処理機能（演算アルゴリズム）により実現される。またシートベルト装置制御部７３は、前述した制御装置（ＣＰＵ）２６の演算処理機能と、Ｒ側モータ駆動制御部３５およびＬ側モータ駆動制御部３６とから構成される。なお、シートベルト装置制御部７３は、巻取り位置検知部２５から与えられる信号に基づいてベルトリール２２の回転角速度を得る検出手段７３ａ、およびベルトリール２２の回転量（巻取り量）を得る検出手段７３ｂを備えている。またベルト駆動部７４は、前述のリトラクタ１６であり、より詳しくは前述のＲ側モータ５１とＬ側モータ５２である。

図６に、上記の急転舵判定部７１の構成を示す。急転舵判定部７１では、車速センサ６１から与えられる車速信号を車速ＬＰＦ（Low Pass Filter）８１に通すことにより車速情報を取り出す。また舵角センサ６５から与えられる舵角信号を舵角ＬＰＦ（Low Pass Filter）８２に通すことにより舵角情報を取り出す。次に、舵角ＬＰＦ８２で取り出された舵角情報に基づいて第１の差分演算部８３で差分演算を行うことによって舵角速度情報を算出する。さらに、舵角速度情報に基づいて次の第２の差分演算部８４で差分演算を行うことによって舵角加速度情報を算出する。得られた上記の車速情報、舵角速度情報、舵角加速度情報に基づいて、判定部８５は、車両の走行状態が急転舵状態であるか否かを判定する。判定部８５は、算出された舵角速度および舵角加速度の各情報と、車速に応じた規定の閾値とを比較することにより、急転舵状態であるか否かを判定する。判定部８５が急転舵状態であると判定した場合には、急転舵信号を出力する。急転舵判定部７１による急転舵判定機能のアルゴリズムは例えば１０ミリ秒のループタイムで実行される。なお、舵角加速度を用いずに、舵角および舵角速度のみを用いて急転舵を判定するように構成することもできる。

急転舵判定部７１から急転舵信号が出力されると、この急転舵信号をベルト巻取りモータの作動信号を発生するためのトリガーとして用いて、後述のごとく、シートベルト装置制御部７３の制御機能に基づいて、シートベルト装置１０ではベルト１３の緊急巻取り動作が実行される。

次に図７に、上記の横すべり判定部７２の構成の一例を示す。横すべり判定部７２では、車速センサ６１から与えられる車速信号を車速ＬＰＦ（Low Pass Filter）８１に通すことにより車速情報を取り出す。また舵角センサ６５から与えられる舵角信号を舵角ＬＰＦ（Low Pass Filter）８２に通すことにより舵角情報を取り出す。さらにヨーレートセンサ６４から与えられる実際のヨーレート信号（実ヨーレート信号）をヨーレートＬＰＦ（Low Pass Filter）９１を通すことによりヨーレート情報を取り出す。車速ＬＰＦ８１で取り出された車速情報と舵角ＬＰＦ８２で取り出された舵角情報とに基づいて規範ヨーレート演算部９２は規範ヨーレートを計算する。規範ヨーレート演算部９２で算出された規範ヨーレートの値と、ヨーレートＬＰＦ９１で取り出された実ヨーレートの値は偏差演算部９３に入力され、両者の値の偏差が計算される。偏差演算部９３で計算された値が「０」である場合には横すべりが生じていない状態であると判定される。偏差演算部９３で計算された値が「０」ではなく、所定レベル以上の「ヨーレート偏差信号」として出力される場合には、横すべりが生じている場合と判定される。横すべり判定部７２による横すべり判定機能のアルゴリズムは例えば１０ミリ秒のループタイムで実行される。なお、上記の説明によれば、横すべり判定部７２は、ヨーレートセンサ６４からの実ヨーレート信号を用いてヨーレート偏差信号を求めることにより横すべり状態の有無を判定するようにした。しかし、一般的には、ヨーレートそのもの、スリップ角（速度ベクトルと車体の姿勢方向とのずれ）、またはスリップ角速度を求めることによって、横すべり状態の有無を判定することもできる。

偏差演算部９３からヨーレート偏差信号が出力される場合には、このヨーレート偏差信号をベルト巻取りモータの作動信号を発生するためのトリガーとして用いて、後述のごとく、シートベルト装置制御部７３の制御機能に基づいて、シートベルト装置１０ではベルト１３の緊急巻取り動作が実行される。この場合において、前述した電気式プリテンショナユニット３０を動作させてモータ（２３）を駆動し、ベルトリール２２でベルト１３を巻き取るが、その巻取り量を決めるモータ制御量は、実ヨーレート値またはヨーレート偏差値と、横加速度センサ６３で検知される横加速度値の最小値とを適宜に組み合せることに基づいて計算される。また、周知のごとくＶＳＡの挙動安定化動作が上記のような所定横すべり状態が発生した際に行われることから、前述のＶＳＡユニット４３の動作情報そのものをトリガーとして用いてもよい。さらに、同様に、ＡＢＳ等の他の周知のデバイスの作動信号と、上記横加速度等の信号とを適宜に組み合せることにより、トリガーとして用いてもよい。

また車両の走行状態（挙動状態）に変化が生じて、シートベルト装置制御部７３の制御機能に基づきシートベルト装置１０でベルト１３の緊急巻取り動作が実行される際、そのトリガー信号としては、上記の急転舵信号とヨーレート偏差信号等のうちのいずれを優先させてもよいし、両信号を適宜に論理的に組み合せて使用することもできる。

次に図８に示したフローチャートを参照して、図５に示された制御システムの構成に基づき、シートベルト装置制御部７３によって実施されるシートベルト装置１０の動作制御の第１の例を説明する。この動作制御は、急転舵判定または横すべり判定に基づくベルト１３の巻取り動作である。

図８に示したフローチャートは、乗員１１が座席１２に座り、ベルト１３を自身の体に装着してタングプレート１７をバックル１８に接続し、バックルスイッチ１９がオンした以後、車両を走行させ、ステアリング装置のハンドル操作で生じる急転舵、または横すべり状態、すなわちＶＳＡユニット４３によって実施される車両挙動安定化制御動作を、引き金条件（トリガー）として実行される制御動作の流れを示している。

なお、図８に示されたフローチャートの説明では、Ｒ側モータ５１（または前述したモータ２１）の例に基づいて説明する。

判定ステップＳ１１では、前述した通りのトリガー信号としての急転舵信号またはヨーレート偏差信号が発生しているか否かが判定される。判定ステップＳ１１でＮＯである場合には、一定の時間間隔で判定ステップＳ１１による判定動作が繰返される。判定ステップＳ１１でＹＥＳである場合には、次の判定ステップＳ１２に移行する。

次の判定ステップＳ１２では、ＶＳＡの作動状態を知らせるためのＶＳＡ作動タイマがＯＮ状態であるか否かが判定される。判定ステップＳ１２がＮＯである場合には、前述と同様にステップＳ１１，Ｓ１２が反復され、判定ステップＳ１２がＹＥＳになると、次の処理ステップＳ１３が実行される。なお、上記のＶＳＡ作動タイマはＶＳＡの作動状態がＯＮ状態となってから所定時間有効になるように構成してもよい。それにより、制御の中断を抑制することができる。

処理ステップＳ１３では、３つの変数「ａ」，「ｂ」，「Ｉ_ｍ」が設定される。変数ａには横加速度センサ６３での検知で取得された横加速度値が代入される。変数ｂには車速センサ６１、ヨーレートセンサ６４、および舵角センサ６５により検知された信号に基づき周知の方法により求められたヨーレート、ヨーレート偏差、スリップ角、またはスリップ角速度等の車両のスリップ状態量が代入される。変数Ｉ_ｍ はモータ通電制御量の変数として定義される。その後、次の処理ステップＳ１４に移行する。

処理ステップＳ１４では、好ましくは、３つの計算式に基づいて通電制御量算出の計算が実行される。第１の式は「Ｉ_ｍａ＝Ｋ_１ａ」である。ここで、Ｋ_１ は所定の比例係数である。第１の式によって横加速度値（変数ａ）に比例した通電制御量「Ｉ_ｍａ」が求められる。また第２の式は「Ｉ_ｍｂ＝Ｋ_２ｂ」である。ここで、Ｋ_２ は所定の比例係数である。第２の式によってスリップ状態量（変数ｂ）に比例した通電制御量「Ｉ_ｍｂ」が求められる。さらに第３の式は「Ｉ_ｍｃ＝Ｍｉｎ（Ｉ_ｍａ，Ｉ_ｍｂ）」である。「Ｍｉｎ」は、２つの通電制御量Ｉ_ｍａと通電制御量Ｉ_ｍｂのうちいずれか小さい値の方を選択する関数を意味している。この第３の式によって、横加速度値（変数ａ）に比例した通電制御量とスリップ状態量（変数ｂ）に比例した通電制御量のうち、いずれか小さい値を有する通電制御量が通電制御量「Ｉ_ｍｃ」として求められる。

上記により、横加速度またはスリップ状態量が増加するに従って、通電制御量を増加させることが可能になり、走行状態に応じたベルト巻取り量を設定することができる。

上記の３つの計算式はいずれか１つを実行してもよいし、すべてを行ってもよい。処理ステップＳ１４では、こうして求められた通電制御量「Ｉ_ｍａ」，「Ｉ_ｍｂ」，「Ｉ_ｍｃ」のいずれかの値が最終的に上記の通電制御量に係る変数Ｉ_ｍに代入される。その後、次の判定ステップＳ１５に移行する。判定ステップＳ１５では、以上の計算が終了したか否かを判定する。判定ステップＳ１５でＮＯである場合には、上記のステップＳ１３，Ｓ１４を繰り返す。これは、車両の走行状態の変化に応じて継続して通電制御量の計算が行われることを意味する。判定ステップＳ１５でＹＥＳである場合には、計算を終了し、次の判定ステップＳ１６に移行する。

判定ステップＳ１６では、最終的に求められた通電制御量Ｉ_ｍが上限値（Ｉ_Ｕ）と下限値（Ｉ_Ｌ）で決まる範囲に含まれているか否かを判定する。判定ステップＳ１６でＹＥＳの場合には、処理ステップＳ１７において、通電制御量Ｉ_ｍでモータ通電量Ｉ１を決定する処理を行う。すなわちモータ通電量Ｉ_ｍを用いてモータ（２３，５１）を駆動制御する。判定ステップＳ１６でＮＯである場合には、ステップＳ１８で通電制御量Ｉ_ｍ を調整し、当該通電制御量が判定ステップＳ１６で設定された範囲に含まれるようにする。判定ステップＳ１６での条件を満たすように調整された後には、上記のごとく、処理ステップＳ１７が実行され、モータの駆動制御が行われ、最適なベルト保持力でモータ駆動が実行される。

上記の判定ステップＳ１６において、上限値と下限値については、いずれか一方が設定される場合であってもよい。

次に、図９に示したフローチャートを参照して、シートベルト装置１０の動作制御の第２の例を説明する。この動作制御も、急転舵判定または横すべり判定に基づくベルト１３の巻取り動作である。図８で説明した同一の内容については同一の符号を付し、その説明を省略すると共に、動作制御の特徴的内容のみを説明する。従ってステップＳ１１，Ｓ１２，Ｓ１５の内容は前述した通りであり、ステップＳ２１〜Ｓ２５が特徴的な内容になる。ただし図９に示したフローチャートの手順の流れは、図８に示したフローチャートと同じである。第２の例による制御動作では、制御対象が、モータ通電量ではなく、ベルト巻取り位置である点に特徴がある。

第２の例による制御動作においてステップＳ１１，Ｓ１２は前述した通りである。次のステップＳ２１では、３つの変数「ａ」，「ｂ」，「Ｘ_ｍ」が設定される。変数ａには横加速度値が代入され、変数ｂには車速センサ６１、ヨーレートセンサ６４、および舵角センサ６５により検知された信号に基づき周知の方法により求められたヨーレート、ヨーレート偏差、スリップ角、またはスリップ角速度等の車両のスリップ状態量が代入される。変数Ｘ_ｍ はベルト巻取り位置の変数として定義される。

処理ステップＳ２２では３つの計算式に基づいて巻取り位置制御量算出の計算が実行される。第１の式は「Ｘ_ｍａ＝Ｋ_１ａ」であり、これにより横加速度値（変数ａ）に比例した巻取り位置制御量「Ｘ_ｍａ」が求められる。また第２の式は「Ｘ_ｍｂ＝Ｋ_２ｂ」であり、これによりスリップ状態量（変数ｂ）に比例した巻取り位置制御量「Ｘ_ｍｂ」が求められる。さらに第３の式は「Ｘ_ｍｃ＝Ｍｉｎ（Ｘ_ｍａ，Ｘ_ｍｂ）」である。「Ｍｉｎ」は、２つの巻取り位置制御量Ｘ_ｍａ，Ｘ_ｍｂのうちいずれか小さい値の方を選択する関数を意味している。この第３の式によって、横加速度値（変数ａ）に比例したベルト位置制御量とスリップ状態量（変数ｂ）に比例したベルト位置制御量のうち、いずれか小さい値を有する巻取り位置制御量が制御量「Ｘ_ｍｃ」として求められる。

上記により、横加速度またはスリップ状態量が増加するに従って、ベルト巻取り位置制御量を増加させることが可能になり、走行状態に応じた適切なベルト巻取り位置を設定することができる。

上記の３つの計算式はいずれか１つを実行してもよいし、すべてを行ってもよい。処理ステップＳ２２では、こうして求められた制御量「Ｘ_ｍａ」，「Ｘ_ｍｂ」，「Ｘ_ｍｃ」のいずれかの値が最終的に上記のベルト巻取り位置制御量に係る変数Ｘ_ｍに代入される。その後、次の判定ステップＳ１５が前述の通り実行される。

後段の判定ステップＳ２３では、最終的に求められたベルト巻取り位置制御量Ｘ_ｍが上限値（Ｘ_Ｕ）と下限値（Ｘ_Ｌ）で決まる範囲に含まれているか否かを判定する。判定ステップＳ２３でＹＥＳの場合には、処理ステップＳ２４において、巻取り位置制御量Ｘ_ｍでベルト巻取り位置を決定する処理を行う。すなわち巻取り位置制御量Ｘ_ｍを用いてモータ（２３，５１）を駆動制御する。判定ステップＳ２３でＮＯである場合には、ステップＳ２５で制御量Ｘ_ｍ を調整し、当該ベルト巻取り位置制御量が判定ステップＳ２３で設定された範囲に含まれるようにする。判定ステップＳ２３での条件を満たすように調整された後には、上記のごとく処理ステップＳ２４が実行され、モータの駆動制御が行われ、ベルト巻取り位置が適切になるようモータ駆動が実行される。なお上記の判定ステップＳ２３において、上限値と下限値については、いずれか一方が設定される場合であってもよい。

次に、図１０に示したフローチャートを参照して、シートベルト装置１０の動作制御の第３の例を説明する。この動作制御も、急転舵判定または横すべり判定に基づくベルト１３の巻取り動作である。図１０において、図８で説明した同一の内容については同一の符号を付し、その説明を省略すると共に、動作制御の特徴的内容のみを説明する。従ってステップＳ１１，Ｓ１２，Ｓ１５の内容は前述した通りであり、ステップＳ３１〜Ｓ３５が特徴的な内容になる。

処理ステップＳ３１では、４つの変数「ａ」，「ｂ」，「Ｉ_ｍａ」，「Ｉ_ｍｂ」が設定される。前述の通り、変数ａには横加速度センサ６３での検知で取得された横加速度値が代入され、変数ｂには車速センサ６１、ヨーレートセンサ６４、および舵角センサ６５により検知された信号に基づき周知の方法により求められたヨーレート、ヨーレート偏差、スリップ角、またはスリップ角速度等の車両のスリップ状態量が代入される。さらに２つの変数Ｉ_ｍａ，Ｉ_ｍｂ はモータ通電制御量の変数として定義される。その後、次の処理ステップＳ３２に移行する。

処理ステップＳ３２では、２つの計算式に基づいて、それぞれ通電制御量算出の計算が実行される。第１の式は「Ｉ_ｍａ＝Ｋ_１ａ」である。ここで、Ｋ_１ は所定の比例係数である。第１の式によって横加速度値（変数ａ）に比例した通電制御量「Ｉ_ｍａ」が求められる。また第２の式は「Ｉ_ｍｂ＝Ｋ_２ｂ」である。ここで、Ｋ_２ は所定の比例係数である。第２の式によってスリップ状態量（変数ｂ）に比例した通電制御量「Ｉ_ｍｂ」が求められる。その後、次の判定ステップＳ１５を経由した後に、さらに判定ステップＳ３３に移る.

判定ステップＳ３３では、上記の２つの通電量制御量「Ｉ_ｍａ」と「Ｉ_ｍｂ」とが比較され、これらのうちのいずれかが適宜な基準に基づいて選択され、それぞれ選択された側でステップＳ３４またはステップＳ３５が実行される。すなわち、「Ｉ_ｍａ」または「Ｉ_ｍｂ」によってモータ通電量Ｉ１が決定され、モータ駆動制御が実行される。

次に図１１を参照してシートベルト装置１０における動作制御での補正制御の例を説明する。この補正制御は、舵角センサ６５で検知される舵角（Ａ）の情報に基づいて、モータ駆動用通電量を決める目標電流（ベルト巻取り位置）を補正するための制御である。これは、上記の電気式プリテンショナユニット３０によりベルト１３を引き込んだりまたは保持したりする制御に関して、例えば運転席の場合、ハンドルの操舵角で可変制御するものである。

最初のステップＳ４１では、目標となるモータ通電量Ｉ_{ｔａｒｇｅｔ}（またはベルト巻取り位置Ｘ_{ｔａｒｇｅｔ}）が決定される。

上記の舵角Ａが下限設定値Ａ１よりも大きく（判定ステップＳ４２でＹＥＳ）かつ上限設定値Ａ２よりも小さい（判定ステップＳ４３でＹＥＳ）の場合には、予め用意された変数であるＢ（補正係数）について計算が行われる（ステップＳ４４）。ステップＳ４４では、計算式「Ｂ＝Ｃ１＊ＡーＣ２」（Ｃ１，Ｃ２：演算定数、「＊」：積演算）に基づいて補正係数Ｂが算出される。また、判定ステップＳ４２で舵角Ａが下限設定値Ａ１以下である場合には、変数ＢにおいてＢ０の値が代入されて補正係数として使用される（ステップＳ４５）。さらに、判定ステップＳ４３で舵角Ａが上限設定値Ａ２以上である場合には、変数ＢにおいてＢ１の値が代入されて補正係数として使用される（ステップＳ４６）。

上記のステップＳ４４，Ｓ４５，Ｓ４６のいずれかで求められた補正係数Ｂを用いることにより次のステップＳ４７が実行される。ステップＳ４７では、得られた補正係数Ｂを用いて「Ｂ＊Ｉ_{ｔａｒｇｅｔ}」を補正計算を行い、これによって得られた計算値を、目標となるモータ通電量Ｉ_{ｔａｒｇｅｔ}に設定する。上記において、右ハンドル車両では、図１２に示すごとく、補正係数Ｂは、Ｂ０は例えば１．２であり、Ｂ１は例えば１である。

上記では、運転席のシートベルト装置１０の例で説明したが、運転席以外の席のシートベルト装置であっても、肩ベルトの構成上、横方向の拘束においてベルト張力が同等であると、内側方向の拘束が外側方向の拘束に対して劣る。そのため、左右同等の拘束性能を得るために、座席の位置方向と反対方向（外側方向）の旋回時に比べて、同方向の旋回時にはベルト張力を上げるように制御することが望ましい。

次に、図１３〜図１５を参照して、上記のごとく決定した目標となるモータ通電量、すなわち目標電流（Ｉ_{ｔａｒｇｅｔ}）に基づいて、その後におけるシートベルトの引き量の決め方を説明する。

最初にトリガー（急転舵状態またはスリップ状態）が有効であるか否かが判定される（ステップＳ５１）。判定ステップＳ５１でＮＯである場合には直ぐに終了し、ＹＥＳである場合にはステップ（定義済み処理ステップ）Ｓ５２が実行される。このステップＳ５２は、図８〜図１０のいずれかで説明されたフローチャートの内容を実行するものであり、ベルト駆動用モータの目標電流（Ｉ_{ｔａｒｇｅｔ}）を決定する制御ステップである。

なおステップＳ５２において、目標電流（Ｉ_{ｔａｒｇｅｔ}）を決定する代わりに、目標となるベルト巻取り位置（Ｘ_{ｔａｒｇｅｔ}）を決定することもできる。

ステップＳ５２が終了すると、次の判定ステップＳ５３が実行される。判定ステップＳ５３では、ステップＳ５２で今回決定された目標電流（Ｉ_{ｔａｒｇｅｔ}）が、前回に決定された旧目標電流（Ｉ_{ｔａｒｇｅｔ＿ｏｌｄ}）よりも大きいときには次のステップＳ５５に移行し、前回に決定された旧目標電流（Ｉ_{ｔａｒｇｅｔ＿ｏｌｄ}）よりも小さいときにはステップＳ５４を経由してステップＳ５５に移行する。ステップＳ５４によれば、目標電流（Ｉ_{ｔａｒｇｅｔ}）の値が旧目標電流の値に置き替えられる。ステップＳ５３，Ｓ５４によれば、目標電流の値は下方修正されないように設定されている。この制御構成によれば、ベルトの保持力が低下するのを防ぐことができる。また、不要な張力変化を抑制することができるので、拘束時の違和感が軽減できる。

ステップＳ５５は、通電量変化量の上限値ΔＩを設定するための処理ステップであり、定義済み処理ステップである。ステップＳ５５の具体的内容は、図１４または図１５のフローチャートに示されている。ステップＳ５５の具体的な内容は後述する。ここでは、通電量変化量の上限値ΔＩが設定されたものとして、以下に説明を続ける。

次の処理ステップＳ５６では保持電流制御が開始される。保持電流制御は、Ｒ側モータ５１（またはモータ２３）に供給されるモータ通電量を目標電流（Ｉ_{ｔａｒｇｅｔ}）に保持するための制御である。次の判定ステップＳ５７で、通電量センサで検出されるモータ通電量（Ｉ）が目標電流（Ｉ_{ｔａｒｇｅｔ}）に等しいときには、電流調整の制御プロセスは終了し、判定ステップＳ６１に移行する。モータ通電量（Ｉ）が目標電流（Ｉ_{ｔａｒｇｅｔ}）に等しくないときには、次の判定ステップＳ５８で、モータ通電量（Ｉ）と目標電流（Ｉ_{ｔａｒｇｅｔ}）との大小関係を比較する。この比較においてモータ通電量（Ｉ）が目標電流（Ｉ_{ｔａｒｇｅｔ}）よりも小さいときには、次の判定ステップＳ５９で、（Ｉ＋ΔＩ）がモータ通電量上限値（Ｉ_{ｕｐｒ ｌｉｍｉｔ}）よりも小さいときにはモータ通電量（Ｉ）にΔＩが加算された（ステップＳ６０）後に判定ステップＳ６１に移行し、大きいときにはステップＳ６０を通過せず、判定ステップＳ６１に移行する。また上記の比較においてモータ通電量（Ｉ）が目標電流（Ｉ_{ｔａｒｇｅｔ}）よりも大きいときには、次の判定ステップＳ６２で、（Ｉ−ΔＩ）がモータ通電量下限値（Ｉ_{ｌｏｗｅｒ ｌｉｍｉｔ}）よりも大きいときにはモータ通電量（Ｉ）からΔＩが減算された（ステップＳ６３）後に判定ステップＳ６１に移行し、小さいときにはステップＳ６３を通過せず、判定ステップＳ６１に移行する。

判定ステップＳ６１においては、車両の走行状態が安定しているか否かが判定される。判定ステップＳ６１で走行状態が安定していると判断された場合には制御は終了する。判定ステップＳ６１で制御が不安定であると判定された場合には上記の処理ステップ５２まで戻り、その後の上記の各ステップを、走行状態が安定であると判断されるまで繰り返す。

以上のごとくしてステップＳ５２で決定された目標電流（Ｉ_{ｔａｒｇｅｔ}）に基づいてモータ通電量の保持電流制御が開始され（ステップＳ５６）、モータ通電量（Ｉ）が調整され、ベルトの引出し量が適切に調整される。

上記のステップＳ５８〜Ｓ６０，Ｓ６２，Ｓ６３の制御フローについては、目標電流（Ｉ_{ｔａｒｇｅｔ}）を用いる代わりに目標ベルト巻取り位置（Ｘ_{ｔａｒｇｅｔ}）を用いた場合にも同様に実行される。

次に、図１４と図１５を参照して上記の処理ステップＳ５５について説明する。図１４に示した処理方式は、走行状態量に基づいて通電量変化量の上限値ΔＩを設定する方法である。走行状態量は、例えば車速、横加速度、ヨーレート、ヨーレート偏差、またはスリップ角等である。走行状態量は任意に選択され、ここでは走行状態量を「Ｙ」とする。

図１４に示す上限値設定法では、走行状態量Ｙを一例として４段階に設定する。すなわち、走行状態量として、まず３つの値Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３（Ｙ１＜Ｙ２＜Ｙ３）が定められる。走行状態量ＹがＹ１よりも小さいときには（ステップＳ７１）、上限値ΔＩはΔＩ０として設定される（ステップＳ７２）。走行状態量ＹがＹ１以上でかつＹ２よりも小さいときには（ステップＳ７１，Ｓ７３）、上限値ΔＩはΔＩ１として設定される（ステップＳ７４）。さらに走行状態量ＹがＹ２以上でかつＹ３よりも小さいときには（ステップＳ７３，Ｓ７５）、上限値ΔＩはΔＩ２として設定される（ステップＳ７６）。走行状態量ＹがＹ３以上であるときには（ステップＳ７５）、上限値ΔＩはΔＩｍａｘとして設定される（ステップＳ７７）。

以上のごとく、モータ通電量の変化量の上限値ΔＩは、例えば４段階の区分けで、条件に応じてΔＩ０，ΔＩ１，ΔＩ２，ΔＩｍａｘのうちのいずれかに設定される。上記の例では４段階で分けたが、これに限定されない。またモータ通電量の変化量の上限値ΔＩは連続的な量として変化させることもできる。

図１５に示した処理方式は、モータ通電量が目標電流まで一定時間で到達するように上限値ΔＩを設定する方法である。この処理方式は、通常、目標電流が或る一定値を超えない緩やかな変化の場合に適用される。

図１５のフローチャートにおいて、判定ステップＳ８１では目標電流Ｉ_{ｔａｒｇｅｔ} が閾値Ｉth以下であるか否かが判断される。目標電流Ｉ_{ｔａｒｇｅｔ} が閾値Ｉth以下である場合には上限値ΔＩは（Ｉ_{ｔａｒｇｅｔ}／ｄｔ）として設定され（ステップＳ８２）、目標電流Ｉ_{ｔａｒｇｅｔ} が閾値Ｉthよりも大きい場合には上限値ΔＩはΔＩｍａｘとして設定される（ステップＳ８３）。

図１５に示した処理方式によれば、目標電流Ｉ_{ｔａｒｇｅｔ} が予め設定された目標電流量、すなわち閾値Ｉthを超えないことを条件に、上限値ΔＩを所定の時間割合（Ｉ_{ｔａｒｇｅｔ}／ｄｔ）で設定し、モータ通電量を目標電流まで一定時間で到達させることができる。

以上の実施形態で説明された構成、形状、大きさおよび配置関係については本発明が理解・実施できる程度に概略的に示したものにすぎない。従って本発明は、説明された実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示される技術的思想の範囲を逸脱しない限り様々な形態に変更することができる。

本発明は、横加速度やＶＳＡ作動時に乗員に対して過度のベルト張力が生じることがないようにベルト巻取り量を最適化し、車両走行中に乗員を座席に最適な保持力で拘束するのに利用される。

車両におけるシートベルト装置の装着状態を示す側面図である。 本発明の実施形態に係るシートベルト装置のリトラクタの要部構成を示す図である。 本実施形態に係るシートベルト装置の制御システムの全体構成を示すブロック図である。 車両走行状態検知ユニットの内部構成を示すブロック図である。 本実施形態に係るシートベルト装置の制御システムの要部構成を示すブロック図である。 急転舵判定部の内部構成を示すブロック図である。 横すべり判定部の内部構成を示すブロック図である。 本実施形態に係るシートベルト装置の動作制御の第１の例を示すフローチャートである。 本実施形態に係るシートベルト装置の動作制御の第２の例を示すフローチャートである。 本実施形態に係るシートベルト装置の動作制御の第３の例を示すフローチャートである。 本実施形態におけるシートベルト装置１０の動作制御での補正制御の実施例を説明する。 目標ベルト引き込み量の補正係数の値の変化を示すグラフである。 決定された目標電流（Ｉ_{ｔａｒｇｅｔ}）に基づきその後のシートベルトの引き量の決め方を説明するためのフローチャートである。 モータ通電量における変化量の上限値を決める第１の例を示すフローチャートである。 モータ通電量における変化量の上限値を決める第２の例を示すフローチャートである。

符号の説明

１０ シートベルト装置
１１ 乗員
１２ 座席
１３ ベルト
１６ リトラクタ
２２ ベルトリール
２３ モータ
２５ 巻取り位置検知部
２６ 制御装置（ＣＰＵ）
６０ 車両走行状態検知ユニット
７１ 急転舵判定部
７２ 横すべり判定部
７３ シートベルト装置制御部
７３ａ 回転角速度検出手段
７３ｂ 回転量検出手段

Claims (4)

1. ベルトを巻回したベルトリールを駆動するモータと、
   車両の走行状態の変化を検知して前記モータの作動を指示する作動信号を出力するトリガー手段と、
   前記車両に作用する横加速度を検知する横加速度検知手段と、
   前記車両のスリップ状態量を検知するスリップ状態検知手段と、
   前記トリガー手段が出力した前記作動信号を受けたとき、前記横加速度検知手段が出力する前記横加速度に係る信号、および前記スリップ状態検知手段が出力する前記スリップ状態量に係る信号に基づいて前記モータを作動させる通電量を制御する制御手段と、
   を備え、
   前記制御手段は、前記横加速度検知手段の出力信号で得られる前記横加速度に基づいて決定される第１の電流量と、前記スリップ状態検知手段の出力信号で得られる前記スリップ状態量に基づいて決定される第２の電流量とを求め、前記の第１と第２の電流量を比較して前記の第１と第２の電流量のうち小さい値の電流量を選択することにより前記モータを作動させる前記通電量を決定することを特徴とする車両のシートベルト装置。
2. 前記制御手段は、前記モータへの前記通電量の変化幅に上限値を設定することを特徴とする請求項１に記載の車両のシートベルト装置。
3. 前記ベルトリールは、前記車両の左右の側部に設けられた複数の座席に対して個別に設けられた複数であり、
   前記モータは、前記複数のベルトリールを個別に駆動するように複数であり、
   前記制御手段は、前記複数のモータへの通電量をそれぞれ独立に制御することを特徴とする請求項１または２に記載の車両のシートベルト装置。
4. 前記制御手段は、前記車両の舵角に応じて前記モータへの通電量を補正することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の車両のシートベルト装置。

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