JP4886533B2

JP4886533B2 - 車両のシートベルト装置

Info

Publication number: JP4886533B2
Application number: JP2007018459A
Authority: JP
Inventors: 正太郎大舘
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2007-01-29
Filing date: 2007-01-29
Publication date: 2012-02-29
Anticipated expiration: 2027-01-29
Also published as: JP2008184007A

Description

本発明は車両のシートベルト装置に関し、特に、例えばバックル解除後等におけるベルト巻取り動作でのモータの制御モードを所定条件下で巻取り速度制御モードから定電流制御モードへ切り替え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、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。このようなシートベルト装置では、電気式プリテンショナを備える。電気式プリテンショナは、座席に装備されたベルトを巻回したベルトリールと、このベルトリールを巻取り駆動するモータと、モータへの通電量を調整して巻取り駆動力を制御しベルト張力を制御する制御部を備えている。

上記の車両のシートベルト装置に関して本発明に関係する先行技術としては、下記の特許文献１に記載された装置がある。特許文献１に記載されたシートベルト装置によれば、ベルト（ウェビング）の巻取り軸をモータで駆動してベルトを巻き取るとき、乗員の体格や着座位置に応じた適正な荷重で巻き取ることができるようにしている。そのために、特許文献１によれば、ベルト巻取り軸の駆動するモータへ供給される電流は、巻取り軸でのベルト巻取り量に相当しかつ巻取り軸の回転角を検出する回転角センサから得られる巻取り量信号の大きさに応じた大きさに設定されている。
特開２００５−１４６５８号公報

車両のシートベルト装置の電気式プリテンショナにおいて、シートベルトを巻き取るリトラクタでのベルト巻取り制御でベルト巻取り位置に基づいて制御を行う際、特に、巻取り位置の変化量に基づいて巻取り制御を行う場合には、巻取り位置の変化がごく小さいとき、位置変化が時間と共に不連続になる。すなわち、巻取り位置の変化がごく小さくなるときには巻取り速度がごく低速になり、モータのオン動作とオフ動作を頻繁に繰り返すことになる。つまり、モータの駆動が断続的に行われることになる。これによってベルトリールの回転作動が不連続になり、モータの動力を伝えるギヤ機構の作動音が騒音になり、シートベルトを装着している運転者等にとって違和感や不快感が生じることになる。

本発明の目的は、上記の課題に鑑み、シートベルトを巻取るときベルト巻取り位置またはベルト巻取り位置の変化量に基づいて巻取り制御を行う場合に、巻取り位置の変化がごく小さいときに、巻取り作動を安定化させ、作動の連続性を向上することができ、違和感や不快感を解消することができる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。

第１の車両のシートベルト装置（請求項１に対応）は、前提構成として、ベルトを巻回したベルトリールと、ベルトリールを駆動してベルトを巻取り駆動するモータと、モータへの通電量を調整してモータの巻取り駆動力を制御する制御部と、ベルトリールの回転位置を検知する回転検知部（巻取り位置検知部）とを備え、さらに、上記の制御部は、目標回転速度が所定回転速度以下でない場合、回転検知部によって検知されたベルトリールの回転位置における変化に基づくモータの回転速度を目標回転速度に制御する巻取り速度制御モードを実行し、目標回転速度が所定回転速度以下である場合、巻取り速度制御モードの途中でモータの通電量を一定の目標通電量に制御する定電流制御モードに切り替えて実行するように構成されている。

上記のシートベルト装置では、シートベルトを巻き取る動作を行うとき、初期の段階では回転検知部（巻取り位置検知部）で検知されるベルト巻取り位置に基づき巻取り速度制御モードでモータによるベルト巻取り動作を制御し、目標回転速度（目標巻取り速度）が所定の低速度状態になったときには定電流制御モードに切り替えられる。これにより、ベルト巻取りの動作制御で低速度状態になったとき、安定した低速度状態でベルト巻取りを行い、ギヤ機構の作動音を生じることもない。

第１の車両のシートベルト装置（請求項１に対応）は、上記の構成において、更に、目標回転速度は、回転検知部により得られた回転位置に基づき巻取り位置が増加するに従って次第に低下するように制御手段において決定され、制御手段は、目標回転速度が所定回転速度以下であるか否かを判定することを特徴とする。

第２の車両のシートベルト装置（請求項２に対応）は、ベルトを巻回したベルトリールと、ベルトリールを駆動して前記ベルトを巻取り駆動するモータと、モータへの通電量を調整して前記モータの巻取り駆動力を制御する制御手段と、ベルトリールの回転位置を検知する回転検知手段と、備える構成において、好ましくは、制御手段は、回転検知部により得られた回転位置変化に基づき巻取り速度が減少するに従って次第に低下する目標回転速度を決定するとともに、目標回転速度が所定回転速度以下であるか否かを判定し、目標回転速度が所定回転速度以下でない場合、回転検知手段によって検知された回転位置変化に基づくモータの回転速度を目標回転速度に制御する巻取り速度制御モードを実行し、目標回転速度が所定回転速度以下である場合、巻取り速度制御モードの途中でモータの通電量を一定の目標通電量に制御する定電流制御モードに切り替えて実行することを特徴とする。
第３の車両のシートベルト装置（請求項３に対応）は、請求項１又は２において、車両の走行状態を判定する車両走行状態判定部を備え、制御手段は、車両走行状態判定部により判定された車両の走行状態に応じて目標となるベルトリールの回転位置であるシートベルト拘束状態に対応する目標位置を設定し、シートベルト拘束状態に対応するこの目標位置は、車両走行状態判定部に判定された車両の走行状態に応じて変更されるとともに、シートベルト拘束状態に対応するこの目標位置を決める前記モータの保持電流は、制御手段により設定された目標位置と回転検知手段により検出された回転位置との大小関係に応じて変更され、前記保持電流の上限が設定されることによって前記ベルトリールの回転位置変化であるシートベルト拘束状態に対応する目標回転速度の上限が定められ、保持電流の上限が所定値以下である時にモータの保持電流は一定にされて定電流モードが実行されることを特徴とする。

本発明によれば、シートベルト装置においてモータでベルト巻取り動作を行うとき、最初に回転検知部で検知されるベルト巻取り位置に基づき巻取り速度制御モードでベルト巻取り動作を制御し、目標回転速度（目標巻取り速度）が所定の低速度状態になったときには定電流制御モードに切り替えて制御を行うようにしたため、巻取り作動を安定化させることができ、作動の連続性を向上することができ、ギヤ機構の作動音を低減して違和感や不快感を解消することができる。

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。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の回転角を検出し、これによりベルトリール２２によるベルト巻取り位置（回転角）または回転位置を検知することが可能となる。巻取り位置検知部２５で検知される回転角はベルト巻取り位置に対応する。また回転角に基づいてその変化を算出すると、回転速度が得られる。この回転速度はベルトの巻取り速度に対応する。巻取り位置検知部２５から出力されるベルト巻取り位置に係る検知信号は制御装置２６に入力される。

また電源２７からモータ２３へ供給される給電線には、通電量調整部２８と電流センサ２９が設けられている。通電量調整部２８は、制御装置２６の制御指令に従ってモータ２３の駆動電流であるモータ通電量（Ｉ１）を調整する。電流センサ２９は当該モータ通電量（Ｉ１）を検知する。電流センサ２９から出力された検知信号は制御装置２６に入力される。

本実施形態に係る制御装置２６に基づくモータ２３の駆動制御によれば、通常では巻取り位置に基づく制御を行い、所定条件下でモータ通電量に基づく制御を行う。すなわち、制御装置２６は、巻取り位置検知部２５から与えられる入力信号に基づいて目標巻取り速度（モータの目標回転速度）となるようにフィードバック制御するベルト巻取り位置に基づく制御モード（「巻取り速度制御モード」と記す）での制御機能と、電流センサ２９で得られたモータ通電量Ｉ１をモニタし、所要のモータ駆動量を発生させるため当該モータ通電量を、電流目標値算出手段等で算出して設定された一定の目標値にするようにフィードバック制御する制御モード（「定電流制御モード」と記す）での制御機能とを有している。

制御装置２６によってベルト巻取り動作等が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において、前述した制御装置２６はＣＰＵ等で構成されている。制御装置２６を含むブロック３０は、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。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は各種のデータやプログラムを格納しているメモリである。

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。これらの入力側要素の中には、車速センサ等の車両走行状態検出ユニットも含まれる。ＡＣＣユニット４２、ＶＳＡユニット４３、ＦＩ／ＡＴユニット４４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。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。

前述した電流センサ２９から出力された検知信号は、電流Ｉ／Ｆ部３８を経由してディジタル信号として制御装置２６内に供給される。

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４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および電流センサ２９と、車両走行状態検知部６１と、車両走行状態判定部６２と、シートベルト装置制御部６３と、ベルト駆動部６４とから構成されている。

車両走行状態検知部６１としては、車体前後方向加速度センサ、車体左右方向（横方向）加速度センサ、車速センサ、舵角センサ、車輪速センサ、ロール角センサ、旋回方向センサなどの複数の各種センサのうちの少なくともいずれか１つが用いられる。

車両走行状態判定部６２は、前述の制御装置２６の演算処理機能により実現され、車両走行状態検知部６１から供給される検知信号を、予め用意された基準値と比較することにより自車の走行状態についての判定処理を行う。

シートベルト装置制御部６３は、前述した制御装置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とから構成されるものである。シートベルト装置制御部６３は、主要な制御機能要素として、上記の巻取り速度制御モードを実行する手段（巻取り速度制御実行手段）６３ａと、上記の定電流制御モードを実行する手段（定電流制御実行手段）６３ｂとを有している。またベルト駆動部６４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５と図６を参照して本実施形態に係るシートベルト装置１０の基本的な動作制御を説明する。図５はシートベルト装置制御部６３によって実施される基本動作のフローチャートを示す。この基本動作は、装着状態にあったシートベルトをバックル解除を行って外し、その後にリトラクタで巻き取るときの動作である。また図６は、バックル解除で外したシートベルトをリトラクタで巻き取らせて収納動作させるときの制御モードの変化を示すグラフである。図６の座標系において、横軸は「巻取り位置」を示し、縦軸は「目標巻取り速度（モータの目標回転速度）」を示す。また図６の座標系において、横軸の原点位置に相当する箇所は制御動作上「バックル解除」を意味している。

図５において、最初の判定ステップＳ１０１ではリトラクタ１６によるベルト巻取り動作についての「作動要求」があるか否かが判定される。すなわち、装着状態のシートベルト３について「バックル解除」がなされたとき、バックルスイッチ１９のオフ状態により「作動要求」が発せられる。判定ステップＳ１０１の実行は提起的に行われる。判定ステップＳ１０１でＹＥＳのときには次の判定ステップＳ１０２に進み、ＮＯであるときには当該処理のプロセスを終了する。

次の判定ステップＳ１０２では、上記のベルト巻取り動作の作動要求について、ベルト巻取り速度につき所定の巻取り速度以下であることの制御要求があるか否かが判定される。ここで「所定の巻取り速度」としては例えば２０ｍｍ／秒である。ベルト巻取り速度については、前述した巻取り位置検知部２５で得られるベルト巻取り位置に係る検知信号に基づいて、巻取り位置の変化分としてのベルト巻取り速度に係る情報が取得される。

判定ステップ１０２で判定される「所定巻取り速度以下」の技術的な意味は、巻取り位置検知部２５で検知された巻取り位置の情報が制御装置にフィードバックされ、そのデータに基づいて算出されたベルト巻取り速度が或る低速度状態（例えば２０ｍｍ／秒）になったか否かということである。この低速度状態は、例えばベルトを収納する動作でその巻取り速度が遅くなった場合には、巻取り速度制御モードでの制御では目標巻取り速度を一定に保持することが困難になる基準となる速度状態である。従ってシートベルトの巻取り動作では、原則的に巻取り速度制御モードで制御を実行することとし、上記の低速度状態になったときには巻取り速度制御モードから定電流制御モードへ移行するように制御する。

図６に示すように、バックル解除の後、ベルトの巻取り速度は次第に低下してくる。実際上、回転角センサで構成される巻取り位置検知部２５によれば、出力される１パルスはベルトの引出し・巻取り量に換算すると１ｍｍであり、例えば、巻取り速度を２０ｍｍ／秒の一定速度で実現しようとする場合、１０００ミリ秒で２０パルスが必要となる。このため、２０ｍｍ／秒以下の低速度での巻取り速度制御モードでのフィードバック制御による巻取り動作制御では、パルス間隔が広くなり、フィードバック制御のための間隔が粗くなる。その結果巻取り速度制御モードでの巻取り動作の制御では、ベルトの目標巻取り速度を一定に保つことができなくなる。さらに、低速ではフィードバック制御が不連続になる。その理由は、モータに供給される駆動電流が小さくなると、モータに発生するトルクが小さくなり、モータの駆動力がベルトリールの回転に反映されるまでの応答性が鈍くなるからである。

そこで前述したように、ベルト巻取り動作において、所定の低速度状態（２０ｍｍ／秒）以下になったときには、巻取り動作の制御を、巻取り速度制御モードから定電流制御モードに移行させ、シートベルトの巻取り速度を一定に保持する。

上記の判定ステップＳ１０２でＮＯであるときには巻取り速度制御モードに基づく回転角フィードバック制御を実行し（ステップＳ１０３）、ＹＥＳであるときには定電流制御モードに基づく定電流フィードバック制御を実行する（ステップＳ１０４）。

ステップＳ１０３またはステップＳ１０４が実行された後、制御の継続が必要であるかが判定され（ステップＳ１０５）、ＹＥＳのときには上記の制御ステップを繰返し、ＮＯのときには駆動を停止する（ステップＳ１０６）。

図６では、範囲７１で実行される制御が巻取り速度制御モードに基づいて実行されるベルト巻取り制御である。この範囲７１は、「バックル解除」を起点（原点Ｏ）としており、ベルト巻取り動作制御での目標巻取り速度は次第に低下してくる。巻取り位置が点Ａの位置に来ると、当該点Ａは上記の低速度状態すなわち２０ｍｍ／秒に相当するものであり、ここで制御が巻取り速度制御モードから定電流制御モードへ切り替えられ、制御モードが変更される。点Ａ以降の範囲７２では定電流制御モードでの巻取り制御が実行される。点Ａに対応するベルト巻取り速度Ｖｓは上記の２０ｍｍ／秒である。

図５に示した制御手順では、巻取り位置検知部２５で検知されたベルト１３の巻取り位置（回転角）を基準（点Ａに相当）にして制御モードを切り替えるようにしていたが、切替えの基準は巻取り速度（回転速度）によって設定することもできる。

次に、図７に示したフローチャートを参照して、シートベルト装置制御部６３によって実施されるシートベルト装置１０の他の動作制御の例を説明する。図７に示した制御は、目標位置追従制御において、制御途中にベルトの巻取り速度が規定される場合の制御である。この場合においても、ベルトの巻取り動作での制御が主要な制御事項である。

図７のフローチャートでの初期の部分は、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がオンした以後の制御動作の流れを示している。なおこの例ではＲ側モータ５１の例で説明する。

乗員１１が座席１２に座り、ベルト１３を体に巻き付け、タングプレート１７をバックル１８（Ｒ側バックル４７Ｒ）に結合すると、ベルト１３が乗員１１の体に装着される。このとき、バックルスイッチ１９がオンする（ステップＳ１１）。

乗員１１の体にベルトが装着されたシートベルト装置１０では、基本的な動作として、ステップＳ１２で、乗員１１の個人的な情報と設定情報とが取得される。乗員情報と設定情報は事前に用意されており、図３に示した記録部３７に保持されているものとする。乗員情報としては、性別情報、体格情報等である。設定情報としては、乗員１１の意思により好みとして設定された情報である。

次に続くステップＳ１３，Ｓ１４では、取得した乗員情報および設定情報に基づいて、Ｒ側モータ５１を動作させ、ベルトリール２２によるベルト巻取作動を行い（ステップＳ１３）、シートベルト装着のフィット状態が良好になるまで（ステップＳ１４）調整が行われる。判定ステップＳ１４でＹＥＳと判定された場合には、基準位置が記憶される（ステップＳ１５）。当該基準位置に係るデータは上記の記録部３７に保存される。

次に、判定ステップＳ１６において、車両の走行状態について変化があるか否かが判定される。判定ステップ１６でＮＯである場合にはこの制御動作フローはすぐに終了し、ＹＥＳである場合にはステップＳ１７以降が実行される。

車両の走行状態の変化を確認する判定ステップＳ１６は、後述するように、車両走行中であってシートベルト装置１０の適正動作制御が要求されている間は、定期的に実行される。

判定ステップＳ１６による判定は、主に車両走行状態検知部６１と車両走行状態判定部６２により行われる。判定ステップＳ１６によって判定される車両走行状態の内容には種々のものが含まれる。「車両の走行状態」としては、例えば、横滑り、急減速等の緊急状態の他、やや大きな操舵操作・アクセル操作等の通常運転状態の変化が含まれる。また、乗員が左右に振られるような走行状態もある。例えば、横加速度が所定以上になった場合（かつロック機構が作動しないような値程度が好ましい）、所定以上のステアリング操作があった場合、または旋回中に車輪に空転が生じた場合等である。なお、上述のステアリング操作には、乗員によるものの他、自動操舵および外力による走向の変化も含まれる。

判定ステップＳ１６において「車両の走行状態に変化あり」と判定されたときには、当該車両の走行状態の変化に対応して予め設定されているシートベルト拘束状態に対応する目標位置の設定を行う（ステップＳ１７）。通常の場合、車両の走行状態が不安定になり緊急状態が発生するので、ベルト拘束を高める方向で目標位置が設定される。ステップＳ１７で目標位置が設定されると、当該目標位置に対応するようにＲ側モータ５１の巻取り動作を制御する上でのモータ保持電流が決定される。次のステップＳ１８では、Ｒ側モータ５１によるベルト巻取り量を変える保持電流の制御が開始される。

シートベルト装置１０の基本的な動作例として、Ｒ側モータ５１は所要の通電量で駆動され、これによりベルトリール２２がベルト１３のベルト部分１３ａを巻取り、当該ベルト部分１３ａをリトラクタ１６に引き込む。Ｒ側モータ５１の所要の通電量を保持電流として維持することにより、ベルト巻取り量が望ましい目標位置に設定される。

目標位置に設定するための保持電流の制御は、より詳しくは、図７に示すようにステップＳ１９〜Ｓ２６，Ｓ３１，Ｓ３２によって、制御対象である保持電流で決まる「現在値」が「目標位置」と安定した状態で一致するまでベルト巻取りの制御が継続される。すなわち、判定ステップＳ１９において当該現在値が目標位置と一致しないときには、次の判定ステップＳ２０で両者の差（ずれ）が所定以上であるか否かを判定する。判定ステップＳ２０でＹＥＳの場合には、判定ステップＳ２１に移行する。判定ステップＳ２０でＮＯの場合には、判定ステップＳ２２でその時点までの補正量が許容値以下であるか否かが判定される。補正量が許容値以上である場合には上記のステップＳ２１に移行する。補正量が許容値を超えない場合には、目標位置が修正される（ステップＳ２３）。目標位置が修正された後ステップＳ２１に移行する。

判定ステップＳ２１では、現在値と目標位置との大小関係が判定される。現在値が目標位置よりも小さい場合（ＹＥＳの場合）にはステップＳ３１，Ｓ３２，Ｓ３４を実行することを条件にモータ通電量を増加し（ステップＳ２４）、現在値が目標値よりも大きい場合（ＮＯの場合）には即座にモータ通電量を減少する（ステップＳ２５）。ステップＳ２４，Ｓ２５が実行された後には、判定ステップＳ２６に移行する。

通電量増加のステップＳ２４を実行するにあたっては、まずステップＳ３１で「通電量上限設定」のルーチン処理を実行する。ステップＳ３１によるルーチン処理によってモータへの通電量の上限（上限電流値）が設定される。ステップＳ３１の詳細内容は図８に示され、後述される。モータ通電量の上限が設定されると、当該上限は後のステップＳ３２，Ｓ３４等で使用される。

上記の「通電量上限設定」のルーチン処理が行われる理由は次の通りである。シートベルトの巻取り速度を規定する方法としては「通電量を規定する」という制御の方法と「巻取り速度」自体を目標として制御するという方法がある。図７に示した制御では、目標位置を基準にした制御を行うことが基本であるので、「巻取り速度」を直接に見るのではなく、通電量の上限を設定することで目標速度の上限を定めるようにしている。図８は、当該目標速度の上限を定めるためのフローチャートを示している。

「通電量上限設定」のルーチンステップＳ３１が実行された後、設定された「上限」が所定値以下であるか否かが判定され（ステップＳ３２）、所定値以下であると判定された場合（ＹＥＳ）には、所定の定電流でベルト巻取り動作制御を実行する（ステップＳ３３）。ステップＳ３３の処理の実行後には、判定ステップＳ２６に移行する。またステップ判定ステップＳ３２でＮＯであるときには、次の判定ステップＳ３４に移行する。

判定ステップＳ３４では、現在のモータ通電量と変化分（増加分）を加えた電流値が、設定されている上限（巻取り速度）を超えないか否かが判定される。判定ステップＳ３４でＹＥＳであるときには、通電量を適宜な量だけ増加させるステップＳ２４が実行される。判定ステップＳ３４でＮＯであるときには、上記の判定ステップＳ２６に移行する。こうして、判定ステップＳ３４を設けることにより、目標位置との位置ずれがあっても、モータ通電量を、設定された上限近傍で維持することによりベルトの巻取り速度を所定速度以下に維持することができる。

その後、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Ｓ２６）。走行状態が安定していない場合にはステップＳ１９に戻り、上記のステップＳ１９〜Ｓ２５，Ｓ３１〜Ｓ３４が繰り返される。走行状態が安定しない間は、現在値と目標位置を一致させる制御が行われる。

判定ステップＳ１９において現在値と目標位置とが一致したときには判定ステップＳ２６に即座に移行する。

判定ステップＳ２６において走行状態が安定であると判定された場合には、次の判定ステップＳ２７に移行する。判定ステップ２７では、シートベルト装置１０のリトラクタ１６においてロック機構（図示せず）が作動しているか否かが判定される。ロック機構が作動していない場合には判定ステップＳ２９に移行し、ロック機構が作動している場合にはロック解除制御（ステップＳ２８）を実行した後に判定ステップＳ２９に移行する。なおロック機構は図２では示さなかったが、通常、ベルトリール２２の軸２２ａに関連させて装備されている。

判定ステップＳ２９では、車両走行中であってシートベルト装置１０の適正動作制御が必要か否かを判定する。判定ステップＳ２９において、ＹＥＳの場合には車両の走行状態の変化を確認する判定ステップＳ１６に戻り、ＮＯの場合にはシートベルト装置１０のベルト巻取りに係る動作制御を終了する。

上記のごとくしてＲ側モータ５１を利用して成る電気式プリテンショナが構成され、この電気式プリテンショナによりベルト１３の巻取り動作制御を行うことにより、乗員１１の位置および姿勢は適正に保持される。この場合にも、巻取り速度が低下したときには図５と図６を参照して説明したベルト巻取りの動作制御が実行される。

図８を参照して上記の処理ステップＳ３１の内容を説明する。図８に示したフローチャートによれば、判定ステップＳ４１に示すごとく走行状態の変化量の大小に応じてまず上限値の範囲を大きく振分け、さらにその後のステップＳ４２，Ｓ４３，Ｓ４４では「目標とのずれ量」の大小に応じて上限値の範囲をさらに細かく振分けている。その結果、最終的には４つの段階で通電量の上限値が設定される。第１は通電量の上限がない場合（ステップＳ４５）、第２は通電量の上限値が大きい場合（ステップＳ４６）、第３は通電量の上限値が中程度である場合（ステップＳ４７，Ｓ４８）、第４は通電量の上限値が小程度である場合（ステップＳ４９）である。

上記において、判定ステップＳ４１では走行状態変化量ではなく、その代わりに乗員体格等で基準を決めることもできる。またステップＳ４２〜Ｓ４４での巻取り速度の基準は例えば前述した巻取り速度Ｖｓである。なおモータ通電量（ＰＷＭ duty）の上限を設定することにより巻取り速度の最大値を規定することができる。

次に図９に示したフローチャートを参照して、シートベルト装置制御部６３によって実施されるシートベルト装置１０の更なる他の動作制御の例を説明する。図９に示した制御は、最初からベルト巻取り速度に基づいて制御（目標速度追従制御）を行う場合において、目標とする巻取り速度が途中で変更され、かつ当該巻取り速度が所定値以下になる場合を示している。

図９において、最初のステップＳ５１で作動トリガが有効であるか否かが判定される。判定ステップＳ５１の「作動トリガ」はバックル１８の結合状態が解除されたことである。この作動トリガが有効であるときには、まず最初に、モータ通電量が所定電流以上になるように電流制御でベルト巻取りを行い、その後（制御の経過時間ｔがｔ２になった時）にベルト巻取り速度制御に切り替え、そこから経時的にベルト巻取り速度を低下させるように目標巻取り速度を時間変化させながらベルト巻取りを行う。

そこで、判定ステップＳ５１でＹＥＳと判定された後に、電流制御によるベルト巻取りのための「通電開始」のステップＳ５２が実行される。次のステップＳ５３でタイマをスタートさせる。このときタイマの時間（ｔ）はｔ０として設定される。さらに次のステップＳ５４ではモータの通電量（Ｉ）をＩ０として設定する。

判定ステップＳ５５では、タイマによって計時された時間（ｔ）が、予め設定された所定の時間ｔ１以上であって所定の時間ｔ２未満であるか否かが判定される。時間ｔ２は前述のごとく制御の内容を電流制御からベルト巻取り速度制御に切り替えるための経過時間を意味している。

上記の時間ｔが、時間ｔ１以上ｔ２未満であるときには、モータ通電量ＩがＩ０以上であるか否かが判定され（ステップＳ５６）、Ｉ０よりも小さいときにはモータ通電量が増加され（ステップＳ５７）、その後にステップＳ５８に移行する。ステップＳ５６で、モータ通電量Ｉが電流値Ｉ０以上であるときには、即座にステップＳ５８に移行する。また判定ステップＳ５５でＮＯである場合には、同様にステップＳ５８に移行する。

ステップＳ５８は、タイマによって計時された時間（ｔ）が時間ｔ２に等しいか否かが判定される。判定ステップＳ５８でＹＥＳであるときには、ｔ＝ｔ２の時のベルト巻取り速度（Ｖ_ｔ＝ｔ２）を目標とするベルト巻取り速度（Ｖ_{ｔａｒｇｅｔ}）とする（ステップＳ５９）。すなわち、作動トリガが有効になり、定電流によるベルト巻取り制御を開始した後、所定時間（ｔ２）が経過したら、その時点でのベルト巻取り速度を初期値とする。判定ステップＳ５８でＮＯであるときには、次の判定ステップＳ６０に移行する。

判定ステップＳ６０では、タイマによって計時された時間（ｔ）が時間ｔ２より大きいか否かが判定される。判定ステップＳ６０でＹＥＳであるときにはステップＳ６１に移行し、ＮＯであるときには判定ステップＳ６８に移行する。

ステップＳ６１では、目標とするベルト巻取り速度（Ｖ_{ｔａｒｇｅｔ}）を「Ｖ_ｔ＝ｔ２−Ｃ（ｔ−ｔ２）」という式で求めた値としている。ベルト巻取り速度（Ｖ_ｔ＝ｔ２）は前述した意味であり、項「Ｃ（ｔ−ｔ２）」はゼロに収束させるための要素である。

判定ステップＳ６２では、求めたベルト巻取り速度Ｖ_{ｔａｒｇｅｔ}が所定速度Ｖ１以下であるか否かが判定される。判定ステップＳ６２でＹＥＳである場合には、定電流制御に切り替えられ定電流制御が実行され、モータ通電量（Ｉ）は特定の電流値Ｉ１にセットされて（ステップＳ６３）、判定ステップＳ６８に移行する。判定ステップＳ６２で、ＮＯである場合には直接に次の判定ステップＳ６４に移行する。

判定ステップＳ６４の後には判定ステップＳ６５が実行される。判定ステップＳ６４ではベルト巻取り速度Ｖが目標のベルト巻取り速度Ｖ_{ｔａｒｇｅｔ}と等しいか否かが判定される。次の判定ステップＳ６５では、判定ステップＳ６４でＹＥＳである場合にベルト巻取り速度Ｖが目標のベルト巻取り速度よりも大きいか否かが判定される。判定ステップＳ６４でＮＯである場合には判定ステップＳ６５に移行する。判定ステップＳ６５でＹＥＳである場合にはモータ通電量が減少され（ステップＳ６７）、ＮＯである場合にはモータ通電量は増加させられる（ステップＳ６６）。その後、判定ステップＳ６８に移行する。

判定ステップＳ６８では、所定の時間（ｔ３）が経過したか否か、または作動トリガが無効になったか否かが判定される。判定ステップＳ６８でＹＥＳである場合には、通電停止（ステップＳ６９）を実行して制御を終了する。判定ステップＳ６８でＮＯである場合にはステップＳ５５の処まで戻ってそれ以降の上記の各ステップを繰り返す。

判定ステップＳ６９は、ベルトの弛みを取り除いた後の処理を意味している。ここでは、所定の時間経過したことにより終了するか、または作動トリガが有効の間、継続して巻取り速度がゼロになるように制御が行われる。

図９に示された上記の制御の内容によれば、バックル１８の結合状態が解除された直後のベルトの弛み取りでは、定電流制御なので、乗員が保持していたり、引っかかりがあっても急激な巻取りを行うことはない。また連続的にベルト巻取り速度を低下させることにより、収納位置の近傍での内装材への傷付けを防止することができる。

図１０に、図９に示された制御に基づく巻取り速度（Ｖ）の変化グラフを示す。図１０で横軸は経過時間（ｔ）を意味し、縦軸はベルト巻取り速度（Ｖ）を示している。変化グラフ８１において、時間領域（Ａ）はステップＳ５５〜Ｓ５７による制御で生じる変化部分であり、時点（Ｂ）はステップＳ５８，Ｓ５９による制御で生じる変化部分であり、時間領域（Ｃ）はステップＳ６０〜Ｓ６８による制御で生じる変化部分である。

図９に示されたシートベルト制御の内容に従えば、明示的に目標速度が与えられてその値に向けて速度を追従させようとする制御中に、目標速度の値が所定値よりも小さいときには「速度制御」ではなく「電流制御」とする点に特徴がある。すなわち、時刻ｔ２において目標速度が所定値以下であれば、速度に対する追従制御を中止し、Ｉ＝Ｉ１での定電流制御に切り替える。

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、車両のシートベルト装置におけるベルト巻取りのモータの動作制御において低速度状態で安定して違和感なく動作させるのに利用される。

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。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。本発明に係るシートベルト装置の基本的な動作制御例を示すフローチャートである。目標巻取り速度の変化を示すグラフである。本発明に係るシートベルト装置の他の動作制御例を示すフローチャートである。通電量の上限を設定するための処理ルーチンの具体的処理手順を示すフローチャートである。本発明に係るシートベルト装置の更なる他の動作制御例を示すフローチャートである。図９に示された動作制御に基づくベルト巻取り速度の変化特性を示すグラフである。

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）
２８通電量調整部
２９電流センサ
６１車両走行状態検知部
６２車両走行状態判定部
６３シートベルト装置制御部
６３ａ巻取り速度制御実行手段
６３ｂ定電流制御実行手段

Claims

ベルトを巻回したベルトリールと、
前記ベルトリールを駆動して前記ベルトを巻取り駆動するモータと、
前記モータへの通電量を調整して前記モータの巻取り駆動力を制御する制御手段と、
前記ベルトリールの回転位置を検知する回転検知手段と、
備える車両のシートベルト装置において、
前記制御手段は、前記回転検知手段により得られた回転位置に基づき巻取り位置が増加するに従って次第に低下する目標回転速度を決定するとともに、前記目標回転速度が所定回転速度以下であるか否かを判定し、前記目標回転速度が前記所定回転速度以下でない場合、前記回転検知手段によって検知された前記ベルトリールの前記回転位置における変化に基づく前記モータの回転速度を前記目標回転速度に制御する巻取り速度制御モードを実行し、前記目標回転速度が前記所定回転速度以下である場合、前記巻取り速度制御モードの途中で前記モータの通電量を一定の目標通電量に制御する定電流制御モードに切り替えて実行する、
ことを特徴とする車両のシートベルト装置。
ベルトを巻回したベルトリールと、
前記ベルトリールを駆動して前記ベルトを巻取り駆動するモータと、
前記モータへの通電量を調整して前記モータの巻取り駆動力を制御する制御手段と、
前記ベルトリールの回転位置を検知する回転検知手段と、
備える車両のシートベルト装置において、
前記制御手段は、前記回転検知手段により得られた回転位置変化に基づき巻取り速度が減少するに従って次第に低下する目標回転速度を決定するとともに、前記目標回転速度が所定回転速度以下であるか否かを判定し、前記目標回転速度が前記所定回転速度以下でない場合、前記回転検知手段によって検知された前記回転位置変化に基づく前記モータの回転速度を前記目標回転速度に制御する巻取り速度制御モードを実行し、前記目標回転速度が前記所定回転速度以下である場合、前記巻取り速度制御モードの途中で前記モータの通電量を一定の目標通電量に制御する定電流制御モードに切り替えて実行する、
ことを特徴とする請求項１記載の車両のシートベルト装置。
車両の走行状態を判定する車両走行状態判定部を備え、
前記制御手段は、前記車両走行状態判定部により判定された車両の走行状態に応じて目標となる前記ベルトリールの回転位置であるシートベルト拘束状態に対応する目標位置を設定し、
前記シートベルト拘束状態に対応する前記目標位置は、前記車両走行状態判定部に判定された車両の走行状態に応じて変更されるとともに、前記シートベルト拘束状態に対応する前記目標位置を決める前記モータの保持電流は、前記制御手段により設定された前記目標位置と前記回転検知手段により検出された前記回転位置との大小関係に応じて変更され、前記保持電流の上限が設定されることによって前記ベルトリールの回転位置変化であるシートベルト拘束状態に対応する目標回転速度の上限が定められ、前記保持電流の上限が所定値以下である時に前記モータの保持電流は一定にされて定電流モードが実行されることを特徴とする請求項１又は２記載の車両のシートベルト装置。