JP6958452B2

JP6958452B2 - シートベルト制御装置

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Publication number: JP6958452B2
Application number: JP2018056229A
Authority: JP
Inventors: 貴司藤波; 祐介間瀬
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2018-03-23
Filing date: 2018-03-23
Publication date: 2021-11-02
Anticipated expiration: 2038-03-23
Also published as: EP3543073B1; US20190291689A1; EP3543073A1; US10967831B2; CN110293935B; CN110293935A; JP2019166970A

Description

本発明はシートベルト制御装置に関する。

特許文献１には、車両の減速度が第１の閾値を超えてプリテンショナ機構が作動開始してから衝突を判別する時間範囲Ａ以内に車両の減速度が第２の閾値を超えたか否かに応じて、フォースリミッタ機構の荷重設定を切替える技術が提案されている。この技術では、時間範囲Ａ以内に車両の減速度が第２の閾値を超えた場合はフォースリミッタ機構を高荷重に設定し、時間範囲Ａ以内に第２の閾値を超えない場合は時間範囲Ａを経過したところでフォースリミッタ機構を低荷重に設定している。

特開２００９−１９０５９４号公報

車両が物体と衝突した際に発生する減速度の時間変化は、衝突物体の硬さや当たり方などに応じて変動する。例えば、衝突物体の先端部が柔らかく後続する部分が硬い場合、一例として図１３に示すように、衝突初期は柔らかい先端部が変形するので減速度が小さく、その後、後続する硬い部分が車両に当たると減速度が大きくなる変化を示す。先端部が柔らかく後続する部分が硬い物体の一例は車両の前部であり、前端部のバンパは柔らかく、バンパの背後に配置されたエンジンは硬い。図１３のような減速度の時間変化を示す衝突の典型例は車両同士の正面衝突である。

なお、減速度が図１３のような時間変化を示す衝突は、車両が、先端部が柔らかく後続する部分が硬い物体と衝突した場合に限られるものではない。例えば、電柱のように硬く幅が狭い物体が車両の前部の車両幅方向中央部付近に衝突した場合にも、衝突初期は車両のバンパが変形するので減速度が小さく、後続するエンジンが衝突物体に当たると減速度が大きくなる変化を示す。衝突の際に減速度が図１３のような時間変化を示した場合、衝突全体としての衝突エネルギーは比較的高い（減速度の変化を積分した値が比較的大きくなる）ので、本来はフォースリミッタ機構を高荷重に設定することが適切である。

これに対し、特許文献１に記載の技術は、衝突の際に減速度が図１３に示すように変化した場合、時間範囲Ａ以内に減速度が第２の閾値を超えないことから、フォースリミッタ機構を低荷重に設定することになる。一般に、フォースリミッタ機構を低荷重に設定することは、マイクロガスジェネレータ(ＭＧＧ)に点火することで実現されるので、フォースリミッタ機構を一旦低荷重に設定した後は、時間範囲Ａが経過した後に減速度が大きくなったとしても高荷重へ切替えることはできない。従って、特許文献１に記載の技術は、フォースリミッタ機構の荷重制御に関して改善の余地がある。

本発明は上記事実を考慮して成されたもので、衝突初期の衝撃が小さい衝突が発生した場合にフォースリミッタ部の荷重を適正に制御できるシートベルト制御装置を得ることが目的である。

請求項１記載の発明に係るシートベルト制御装置は、シートベルトを巻き取ってシートベルトの張力を高めるプリテンショナ部と、前記プリテンショナ部によって巻き取られたシートベルトの張力軽減を開始する荷重の大きさを変更可能なフォースリミッタ部と、衝突の大きさに関連する物理量を検出する第１検出部によって検出された前記物理量が第１の閾値を超えるか又は衝突予測部によって衝突が予測された場合に前記プリテンショナ部を作動させ、前記プリテンショナ部の作動後の所定期間内に、前記第１検出部によって検出された前記物理量が、第２検出部によって検出された衝突速度に応じて設定した第２の閾値を超えた場合の前記フォースリミッタ部の前記荷重を、前記所定期間内に前記物理量が前記第２の閾値を超えない場合よりも大きい荷重に制御する制御部と、を含んでいる。

請求項１記載の発明では、衝突の大きさに関連する物理量が第１の閾値を超えるか又は衝突が予測された場合にプリテンショナ部を作動させる。また、プリテンショナ部の作動後の所定期間内に、前記物理量が第２の閾値を超えた場合のフォースリミッタ部のシートベルトの張力軽減を開始する荷重を、所定期間内に前記物理量が前記第２の閾値を超えない場合よりも大きい荷重に制御する。ここで、衝突初期の衝撃が小さい衝突が発生した場合、衝突全体としての衝突エネルギー、詳しくは、所定期間経過後の前記物理量の変化の推移は、衝突速度と相関がある。このため、請求項１記載の発明では、第２検出部によって検出された衝突速度に応じて第２の閾値を設定している。

これにより、衝突全体としての衝突エネルギーと相関がある衝突速度に応じて、第２の閾値として小さい値が設定された場合、発生した衝突が衝突初期の衝撃が小さい衝突であっても、所定期間内に前記物理量が第２の閾値を超え易くなる。そして、所定期間内に前記物理量が第２の閾値を超えた場合はフォースリミッタ部の前記荷重が大きい荷重に制御される。一方、衝突全体としての衝突エネルギーと相関がある衝突速度に応じて、第２の閾値として大きい値が設定された場合は、発生した衝突が衝突初期の衝撃が小さい衝突では、所定期間内に前記物理量が第２の閾値を超え難くなる。そして、所定期間内に前記物理量が第２の閾値を超えない場合はフォースリミッタ部の前記荷重が小さい荷重に制御される。従って、請求項１記載の発明によれば、衝突初期の衝撃が小さい衝突が発生した場合にフォースリミッタ部の荷重を適正に制御することができる。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記制御部は、前記衝突速度が所定値を超えた場合の前記第２の閾値を、前記衝突速度が前記所定値を超えない場合の前記第２の閾値以下の値に設定する。

衝突全体としての衝突エネルギーと衝突速度との相関は、詳しくは、衝突速度が大きくなると衝突全体としての衝突エネルギーも大きくなる傾向にある。これに基づき、請求項２記載の発明では、衝突速度が所定値を超えた場合の第２の閾値を、衝突速度が所定値を超えない場合の第２の閾値以下の値に設定する。これにより、衝突速度が所定値を超え、衝突全体としての衝突エネルギーも大きいと推定される場合には、第２の閾値がより小さい値に設定されることで、所定期間内に前記物理量が第２の閾値を超え易くなる。従って、請求項２記載の発明によれば、衝突初期の衝撃が小さい衝突が発生した場合にフォースリミッタ部の荷重をより適正に制御することができる。

なお、請求項１又は請求項２記載の発明において、前記第２検出部は、例えば請求項３に記載したように、レーダ及びカメラの少なくとも一方であってもよい。

また、請求項１〜請求項３の何れかに記載の発明において、請求項４に記載したように、前記第１検出部は、前記物理量として減速度を検出し、前記制御部は、前記第２の閾値として、前記第１検出部によって検出された減速度の積分値に対する閾値を前記衝突速度に応じて設定し、前記プリテンショナ部の作動後の所定期間内に前記減速度の積分値が前記設定した第２の閾値を超えたか否か判定するようにしてもよい。

本発明は、衝突初期の衝撃が小さい衝突が発生した場合にフォースリミッタ部の荷重を適正に制御できる、という効果を有する。

実施形態に係る車載システムの概略ブロック図である。車両の平面図である。シートベルトリトラクタ装置の概略構成図である。フォースリミッタ用ＭＧＧの点火の有無によるシートベルト張力の相違を示す図である。第１実施形態に係るシートベルト制御処理を示すフローチャートである。第１実施形態に係る閾値設定マップの一例を示す線図である。閾値設定マップの第１の他の例を示す線図である。閾値設定マップの第２の他の例を示す線図である。シートベルト制御処理の内容を模式的に示す図である。減速度の時間変化の一例を衝突速度に応じた閾値と共に示す線図である。第１実施形態に係るシートベルト制御処理を示すフローチャートである。第２実施形態に係る閾値設定マップの一例を示す線図である。車載システムの第１の他の構成を示す概略ブロック図である。車載システムの第２の他の構成を示す概略ブロック図である。衝突初期の衝撃が小さい衝突が発生した場合の従来技術の課題を説明するための線図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態の一例を詳細に説明する。

〔第１実施形態〕
図１に示す車載システム１０はバス１２を備えており、バス１２には複数のセンサユニット及び互いに異なる制御を行う複数の電子制御ユニットが各々接続されている。なお、図１は車載システム１０の一部のみ示している。個々の電子制御ユニットは、ＣＰＵ、メモリ及び不揮発性の記憶部を含む制御ユニットであり、以下、ＥＣＵ(Electronic Control Unit)と称する。バス１２に接続されている複数のセンサユニットには、フロアセンサ１４、サテライトセンサ１６及びレーダ装置１８が含まれており、バス１２に接続されている複数のＥＣＵにはエアバッグＥＣＵ２０及びシートベルト制御ＥＣＵ２４が含まれている。

図２に示すように、フロアセンサ１４は、エアバッグＥＣＵ２０及びシートベルト制御ＥＣＵ２４と共に車両３８の車室内に配置されており、図２に矢印Ａとして示すように、車両３８の車室内における車両３８の前後方向の加速度(減速度Ｇ)を検出する。また、図２に示すように、サテライトセンサ１６は、車両３８の前端部付近の左右に各々配置されており、図２に矢印Ｂ,Ｃとして示すように、車両３８の前端部付近の左右における車両３８の前後方向の加速度(減速度Ｇs)を検出する。

レーダ装置１８は、検出範囲が互いに異なる複数のレーダ装置を含み、車両３８の前方側の検出範囲(図２にハッチングで示す)内に存在する歩行者や他車両等の物体を点情報として検出し、検出した物体と車両３８の相対位置及び相対速度を取得する。また、レーダ装置１８は周囲の物体の探知結果を処理する処理装置を内蔵している。当該処理装置は、直近の複数回の探知結果に含まれる個々の物体との相対位置や相対速度の変化等に基づき、ノイズやガードレール等の路側物等を監視対象から除外し、歩行者や他車両等の特定物体を監視対象として追従監視する。そしてレーダ装置１８は、個々の監視対象の物体との相対位置や相対速度等の情報を出力する。

エアバッグＥＣＵ２０には、エアバッグＥＣＵ２０と共にエアバッグ装置を構成するエアバッグアクチュエータ２２が接続されている。なお、以下では「アクチュエータ」を「ＡＣＴ」と略する。エアバッグＥＣＵ２０はフロアセンサ１４によって検出された減速度Ｇが閾値を超えた場合に、エアバッグＡＣＴ(インフレータ)２２によってエアバッグを展開させる。

シートベルト制御ＥＣＵ２４はＣＰＵ２６、メモリ２８及び不揮発性の記憶部３０を含んでいる。記憶部３０にはシートベルト制御プログラム３２が記憶されている。シートベルト制御ＥＣＵ２４は、シートベルト制御プログラム３２が記憶部３０から読み出されてメモリ２８に展開され、メモリ２８に展開されたシートベルト制御プログラム３２がＣＰＵ２６によって実行されることで、後述するシートベルト制御処理を行う。

シートベルト制御ＥＣＵ２４には、プリテンショナ駆動回路３４を介してプリテンショナ用インフレータ７８が接続されていると共に、フォースリミッタ駆動回路３６を介してフォースリミッタ用マイクロガスジェネレータ(ＭＧＧ)７６が接続されている。シートベルト制御ＥＣＵ２４は、フロアセンサ１４及びサテライトセンサ１６から入力される情報に基づき、プリテンショナ駆動回路３４を介してプリテンショナ用インフレータ７８の点火を制御する。また、シートベルト制御ＥＣＵ２４は、フロアセンサ１４及びレーダ装置１８から入力される情報に基づき、フォースリミッタ駆動回路３６を介してフォースリミッタ用ＭＧＧ７６の点火を制御する。

なお、第１実施形態において、フロアセンサ１４は第１検出部の一例であり、レーダ装置１８は第２検出部の一例であり、シートベルト制御ＥＣＵ２４、プリテンショナ駆動回路３４及びフォースリミッタ駆動回路３６は制御部の一例である。

図３に示すように、シートベルトリトラクタ装置５０は、シートベルト６６を巻き取るスプール５２を備えている。スプール５２は中心部が中空とされ、中空部分にトーションバー５４が設けられている。トーションバー５４は、スプール５２の軸線方向の中央部付近で連結部材５６を介してスプール５２と連結されており、スプール５２の回転軸として機能する。また、トーションバー５４は、連結部材５６を境として径が異なり、本実施形態では、後述するフォースリミッタ部６０側よりもプリテンショナ部５８側の方が大径とされている。なお、トーションバー５４は、フォースリミッタ部６０側とプリテンショナ部５８側とが一体でもよいし、フォースリミッタ部６０側とプリテンショナ部５８側とに分割され連結部材５６を介して連結された構造でもよい。

トーションバー５４の一端にはプリテンショナ部５８が設けられており、他端にはフォースリミッタ部６０が設けられている。プリテンショナ部５８はベルトロック機構６２及びプリテンショナ機構６４を含んでいる。ベルトロック機構６２は、所定の荷重が加わるとスプール５２の回転をロックする。ベルトロック機構６２としては周知の種々の構成を適用できるため詳細な説明は省略する。

プリテンショナ機構６４は、プリテンショナ用インフレータ７８、ピストンラック６８及びピニオンギヤ７０を含んでいる。プリテンショナ部５８は、プリテンショナ用インフレータ７８が点火されてガスを発生すると、ピストンラック６８のピストン６８Ａが押し出され、ピストンラック６８のラックギヤとピニオンギヤ７０によりスプール５２を回転させることで、シートベルト６６を所定量巻き取るようになっている。

一方、フォースリミッタ部６０は、ベルトロック機構６２がロックされた状態で所定の荷重を超えた張力がシートベルト６６に加わると、トーションバー５４が捻られ、トーションバー５４に連結部材５６を介して連結したスプール５２が回転してシートベルト６６が引き出されることで、シートベルト６６の張力を緩和する機構である。

詳しくは、フォースリミッタ部６０は、トーションバー５４に係合されたギヤ７２、カム７４及びフォースリミッタ用ＭＧＧ７６を含んでいる。ギヤ７２には、所定の荷重を超えた張力がシートベルト６６に加わると、カム７４に噛み合ってギヤ７２の回転を制限するロック部材が設けられている。フォースリミッタ用ＭＧＧ７６が点火された場合、ガスの圧力によってカム７４が移動されて、所定の荷重を超えた張力がシートベルト６６に加わってもカム７４とギヤ７２が噛み合わず、ロックされることが阻止される。

また、フォースリミッタ部６０の外側には、シートベルト６６を巻き取る方向にスプール５２を付勢するバネ機構７９が設けられており、シートベルト６６はバネ機構７９の付勢力によってスプール５２に巻き取られる。

本実施形態では、プリテンショナ部５８のプリテンショナ機構６４が作動することによってシートベルト６６が巻き取られ、乗員の慣性移動によってシートベルト６６が引き出されるとベルトロック機構６２がロックし、続いてフォースリミッタ部６０が作動を開始する。

フォースリミッタ部６０は、フォースリミッタ用ＭＧＧ７６が点火されない場合、ロック部材によってカム７４とギヤ７２をロックすると共に、カム７４とギヤ７２が係合した状態で所定の荷重を超える張力がシートベルト６６に加わると、トーションバー５４の全体が捻られる。これに伴い、トーションバー５４に連結部材５６を介して連結されたスプール５２が回転してシートベルト６６が引き出されることで、エネルギーを吸収しつつシートベルト６６の張力が緩和される。

また、フォースリミッタ用ＭＧＧ７６が点火された場合は、フォースリミッタ部６０のカム７４とギヤ７２の噛み合いが解除されるので、トーションバー５４は連結部材５６よりプリテンショナ部５８側のみが捻られる。これに伴い、トーションバー５４に連結部材５６を介して連結されたスプール５２が回転してシートベルト６６が引き出されることにより、シートベルト６６は、フォースリミッタ用ＭＧＧ７６が点火されない場合よりも低い張力で一定に保たれる。

すなわち、フォースリミッタ用ＭＧＧ７６が点火されない場合には、シートベルト６６の張力が図４に示す張力Ｆ１に保たれ、フォースリミッタ用ＭＧＧ７６が点火された場合には、シートベルト６６の張力が図４に示す張力Ｆ２(＜Ｆ１)に保たれる。

次に第１実施形態の作用として、車両３８のイグニッションスイッチがオンされている間、シートベルト制御ＥＣＵ２４が繰り返し実行するシートベルト制御処理について、図５を参照して説明する。シートベルト制御処理のステップ１００において、シートベルト制御ＥＣＵ２４は、フロアセンサ１４によって検出された減速度Ｇ及びサテライトセンサ１６によって検出された減速度Ｇsを含む衝突検出結果を取得する。

ステップ１０２において、シートベルト制御ＥＣＵ２４は、ステップ１００で取得した衝突検出結果に基づいて、車両３８が物体と衝突したことが検出されたか否か判定する。ステップ１０２の判定は、一例として、例えば減速度Ｇ及び減速度Ｇsの少なくとも一方が所定値(例えば後述の閾値Ｇth1よりも小さい値)を超えたか否かを判定し、判定が肯定された場合に衝突が検出されたと判断することができる。但し、これに限定されるものではなく、例えば車両３８のバンパに圧力センサを設け、バンパに圧力が加わったか否も考慮して衝突検出を判定する等、公知の種々の技術を適用可能である。ステップ１０２の判定が否定された場合はシートベルト制御処理を終了する。

また、ステップ１０２の判定が肯定された場合はステップ１０４へ移行し、ステップ１０４において、シートベルト制御ＥＣＵ２４は、ステップ１００で取得した減速度Ｇが予め設定されたプリテンショナ作動閾値Ｇth1を超えているか否か判定する。ステップ１０４の判定が否定された場合、今回の衝突はプリテンショナ部５８の作動が不要な緩やかな衝突と判断できるので、シートベルト制御処理を終了する。なお、プリテンショナ作動閾値Ｇth1は第１の閾値の一例である。

また、ステップ１０４の判定が肯定された場合、今回の衝突はプリテンショナ部５８の作動が必要と判断できるので、ステップ１０６へ移行する。そして、ステップ１０６において、シートベルト制御ＥＣＵ２４は、プリテンショナ用インフレータ点火信号をプリテンショナ駆動回路３４へ出力する。これにより、プリテンショナ駆動回路３４はプリテンショナ用インフレータ７８を点火させ、これに伴い、プリテンショナ部５８によってスプール５２が回転されてシートベルト６６が巻き取られることで、乗員が拘束される。

次のステップ１０８において、シートベルト制御ＥＣＵ２４は、車両３８と衝突した物体との相対速度(衝突速度Ｖ)をレーダ装置１８から取得する。なお、車両３８の周囲に複数の物体が存在している場合は、例えば、レーダ装置１８が各物体毎に保持している相対位置に基づき、車両３８との距離が最も小さい物体の相対速度を、衝突速度Ｖとして取得すればよい。そして、ステップ１１０において、シートベルト制御ＥＣＵ２４は、ステップ１０８で取得した衝突速度Ｖに基づいてフォースリミッタ作動判定閾値Ｇth2を設定する。なお、フォースリミッタ作動判定閾値Ｇth2は第２の閾値の一例である。

具体的には、一例として図６Ａに示すように、衝突速度Ｖとフォースリミッタ作動判定閾値Ｇth2との関係を、衝突速度Ｖが大きくなるに従ってフォースリミッタ作動判定閾値Ｇth2が小さくなるように規定する閾値設定マップを用いる。そして、ステップ１０８で取得した衝突速度Ｖに対応するフォースリミッタ作動判定閾値Ｇth2を閾値設定マップから読み出して設定する。図６Ａに示す閾値設定マップを用いることで、衝突速度Ｖが所定値を超えた場合のフォースリミッタ作動判定閾値Ｇth2は、衝突速度Ｖが前記所定値を超えない場合のフォースリミッタ作動判定閾値Ｇth2よりも小さい値に設定される。

なお、衝突速度Ｖと閾値Ｇth2との関係を、衝突速度Ｖが大きくなるとフォースリミッタ作動判定閾値Ｇth2が小さくなるように規定する閾値設定マップは、図６Ａに示す例に限定されるものではない。例えば図６Ｂに示すように、衝突速度Ｖの変化に対してフォースリミッタ作動判定閾値Ｇth2を非線形に変化させてもよいし、例えば図６Ｃに示すように、衝突速度Ｖの変化に対してフォースリミッタ作動判定閾値Ｇth2を階段状に変化させてもよい。これらの閾値設定マップを用いた場合にも、衝突速度Ｖが所定値を超えた場合のフォースリミッタ作動判定閾値Ｇth2が、衝突速度Ｖが前記所定値を超えない場合のフォースリミッタ作動判定閾値Ｇth2以下の値に設定される。また、衝突速度Ｖと閾値Ｇth2との関係は、マップに代えて関数やテーブルなどの他の形式で規定してもよい。

ステップ１１２において、シートベルト制御ＥＣＵ２４は、フォースリミッタ部６０によるシートベルト６６の張力軽減開始荷重の設定を判定するための判定時間範囲Ａの計測を開始する。本実施形態において、フォースリミッタ部６０は、フォースリミッタ用ＭＧＧ７６が未点火の状態で、シートベルト６６の張力軽減開始荷重が高荷重(図４のＦ１)に設定されている。また、プリテンショナ部５８を作動させてから、フォースリミッタ部６０の張力軽減開始荷重の判定が完了するまでには判定時間範囲Ａと同等の時間が掛かる。このため、判定時間範囲Ａの長さは、フォースリミッタ部６０の張力軽減開始荷重を低荷重に設定すべき衝突が発生した場合に、高荷重から低荷重への切替えに遅れが生じないように、予め実験等を行った結果に基づいて設定されている。

次のステップ１１４において、シートベルト制御ＥＣＵ２４は、フロアセンサ１４によって検出された減速度Ｇをフロアセンサ１４から取得する。またステップ１１６において、シートベルト制御ＥＣＵ２４は、ステップ１１４で取得した減速度Ｇが、先のステップ１１０で設定したフォースリミッタ作動判定閾値Ｇth2を超えているか否か判定する。ステップ１１６の判定が否定された場合はステップ１１８へ移行し、ステップ１１８において、シートベルト制御ＥＣＵ２４は、判定時間範囲Ａが経過したか否か判定する。ステップ１１８の判定が否定された場合はステップ１１４に戻り、ステップ１１６又はステップ１１８の判定が肯定される迄、ステップ１１４〜１１８を繰り返す。

ここで、判定時間範囲Ａ内に減速度Ｇがフォースリミッタ作動判定閾値Ｇth2を超えた場合は、ステップ１１６の判定が肯定され、ステップ１２０として示すように、フォースリミッタ駆動回路３６へ点火信号を出力することなくシートベルト制御処理を終了する。この場合、フォースリミッタ用ＭＧＧ７６が点火されることはなく、フォースリミッタ部６０によるシートベルト６６の張力軽減開始荷重は当初の高荷重(図４のＦ１)設定のまま維持される。

一方、減速度Ｇがフォースリミッタ作動判定閾値Ｇth2を超えないまま判定時間範囲Ａが経過した場合は、ステップ１１８の判定が肯定されてステップ１２２へ移行する。ステップ１２２において、シートベルト制御ＥＣＵ２４は、フォースリミッタ用ＭＧＧ点火信号をフォースリミッタ駆動回路３６へ出力し、シートベルト制御処理を終了する。これにより、フォースリミッタ駆動回路３６はフォースリミッタ用ＭＧＧ７６を点火し、フォースリミッタ用ＭＧＧ７６が発生したガスがカム７４を移動させることで、カム７４とギヤ７２の噛み合いが解除される。これに伴い、フォースリミッタ部６０によるシートベルト６６の張力軽減開始荷重は高荷重から低荷重(図４のＦ２)に切り替わる。

上述したシートベルト制御処理の内容を模式的に図７に示す。フロアセンサ１４によって検出された減速度Ｇはプリテンショナ作動判定部８０及びフォースリミッタ作動判定部８２に入力される。プリテンショナ作動判定部８０は、減速度Ｇ及びサテライトセンサ１６によって検出された減速度Ｇsを含む衝突検出の結果に基づいてプリテンショナ部５８の作動判定を行う。プリテンショナ部５８を作動させると判定した場合、プリテンショナ用インフレータ点火信号が出力されてプリテンショナ部５８が作動されると共に、判定時間範囲計測部８４により判定時間範囲Ａの計測が開始される。判定時間範囲計測部８４は判定時間範囲Ａを計測している間、出力をローレベルにする。

一方、フォースリミッタ作動判定部８２には、減速度Ｇに加えて、レーダ装置１８によって検出された衝突速度Ｖも入力される。フォースリミッタ作動判定部８２は、図７にフォースリミッタ荷重判定として示すマップに基づいて、フォースリミッタ部６０によるシートベルト６６の張力軽減開始荷重を判定する。すなわち、図７に示すマップは、衝突速度Ｖと減速度Ｇを各々座標軸とする二次元空間が高荷重設定領域と低荷重設定領域とに区分されて成り、フォースリミッタ作動判定部８２は、入力された減速度Ｇ及び衝突速度Ｖの組が何れの領域に入るかを判定する。なお、図７に示すマップにおいて、高荷重設定領域と低荷重設定領域との境界線は、衝突速度Ｖが変化したときのフォースリミッタ作動判定閾値Ｇth2の変化の軌跡に相当する。フォースリミッタ作動判定部８２は、フォースリミッタ部６０の張力軽減開始荷重を高荷重と判定した場合はローレベル、低荷重と判定した場合はハイレベルを出力する。

ＡＮＤ演算部８６には判定時間範囲計測部８４の出力とフォースリミッタ作動判定部８２の出力が入力される。ＡＮＤ演算部８６は、判定時間範囲計測部８４の計測開始から判定時間範囲Ａが経過し、判定時間範囲計測部８４の出力がハイレベルになった後に、フォースリミッタ作動判定部８２の出力もハイレベルの場合に、出力信号をハイレベルにする。ＡＮＤ演算部８６の出力はフォースリミッタ用ＭＧＧ点火信号に相当し、ＡＮＤ演算部８６の出力がハイレベルになった場合、フォースリミッタ部６０の張力軽減開始荷重は低荷重に切り替わる。一方、ＡＮＤ演算部８６の出力がローレベルのまま維持された場合は、フォースリミッタ部６０の張力軽減開始荷重も高荷重のまま維持される。

本実施形態に係るシートベルト制御処理の作用効果について、図８を参照して更に説明する。図８には、衝突初期の衝撃が小さい衝突の一例として、車両３８と先端部が柔らかい物体とが高速で衝突した場合(第１の衝突)の減速度Ｇの変化を実線９０で示し、車両３８と硬い物体とが低速で衝突した場合(第２の衝突)の減速度Ｇの変化を破線９２で示す。

実線９０で示す第１の衝突では、判定時間範囲Ａが経過した後に、柔らかい先端部に後続する硬い部分が車両３８に当たることで減速度Ｇが大きく増大しており、衝突全体としての衝突エネルギーが大きい。このため、第１の衝突ではフォースリミッタ部６０の張力軽減開始荷重としては高荷重に設定することが適切である。一方、破線９２で示す第２の衝突では、判定時間範囲Ａが経過した後で減速度Ｇが低下しており、衝突全体としての衝突エネルギーは第１の衝突より小さいので、フォースリミッタ部６０の張力軽減開始荷重としては低荷重に設定することが適切である。しかし、第１の衝突と第２の衝突は判定時間範囲Ａ内における減速度Ｇが同程度のレベルで推移しているので、判定時間範囲Ａ内における減速度Ｇを１つの閾値と比較しただけでは、フォースリミッタ部６０の張力軽減開始荷重を適正に設定できない。

これに対し、本実施形態に係るシートベルト制御処理では、判定時間範囲Ａ内における減速度Ｇと比較するフォースリミッタ作動判定閾値Ｇth2を、衝突速度Ｖが大きくなるとフォースリミッタ作動判定閾値Ｇth2が小さくなるように変化させている。これにより、衝突速度が高い第１の衝突では、例えば図８に「Ｇth2(Hi)」と表記して示すように、フォースリミッタ作動判定閾値Ｇth2が比較的小さい値に設定される。そして、第１の衝突では、判定時間範囲Ａ内における減速度Ｇが、比較的小さい値に設定したフォースリミッタ作動判定閾値Ｇth2(Hi)を超えることで、フォースリミッタ部６０の張力軽減開始荷重が高荷重に設定される。

また、衝突速度が低い第２の衝突では、例えば図８に「Ｇth2(Lo)」と表記して示すように、フォースリミッタ作動判定閾値Ｇth2が比較的大きい値に設定される。そして、第２の衝突では、判定時間範囲Ａ内における減速度Ｇが、比較的大きい値に設定したフォースリミッタ作動判定閾値Ｇth2(Lo)を超えないことで、フォースリミッタ部６０の張力軽減開始荷重が低荷重に設定される。

〔第２実施形態〕
次に本発明の第２実施形態について説明する。なお、第２実施形態は第１実施形態と同一の構成であるので、各部分に同一の符号を付して構成の説明を省略し、第２実施形態の作用について、第１実施形態と異なる部分を説明する。図９に示すように、第２実施形態に係るシートベルト制御処理は、ステップ１１０がステップ１０９,１１１に置き換わり、ステップ１１４がステップ１１５に、ステップ１１６がステップ１１７にそれぞれ置き換わっている点で第１実施形態と相違している。

第２実施形態では、減速度Ｇに代えて減速度の積分値ＩＧを用いてフォースリミッタ作動判定を行う。すなわち、ステップ１０９において、シートベルト制御ＥＣＵ２４は、減速度積分値ＩＧに対する閾値であるフォースリミッタ作動判定閾値ＩＧthを、ステップ１０８で取得した衝突速度Ｖに応じて設定する。例えば図１０に示すように、衝突速度Ｖとフォースリミッタ作動判定閾値ＩＧthとの関係を、衝突速度Ｖが大きくなるに従ってフォースリミッタ作動判定閾値ＩＧthが小さくなるように規定する閾値設定マップを用いる。そして、ステップ１０８で取得した衝突速度Ｖに対応するフォースリミッタ作動判定閾値ＩＧthを閾値設定マップから読み出して設定する。

図１０に示す閾値設定マップを用いた場合も、衝突速度Ｖが所定値を超えた場合のフォースリミッタ作動判定閾値ＩＧthが、衝突速度Ｖが前記所定値を超えない場合のフォースリミッタ作動判定閾値ＩＧthよりも小さい値に設定される。なお、フォースリミッタ作動判定閾値ＩＧthも第２の閾値の一例である。次のステップ１１１において、シートベルト制御ＥＣＵ２４は、減速度積分値ＩＧの値を例えば０に初期化する。

また、ステップ１１２で判定時間範囲Ａの計測を開始した後、ステップ１１５において、シートベルト制御ＥＣＵ２４は、減速度Ｇをフロアセンサ１４から取得し、取得した減速度Ｇを減速度積分値ＩＧに加算する。ステップ１１５は、ステップ１１７又はステップ１１８の判定が肯定される迄繰り返されるので、減速度積分値ＩＧは、減速度Ｇを判定時間範囲Ａの最初から積分した結果を表す値となる。

次のステップ１１７において、シートベルト制御ＥＣＵ２４は、ステップ１１５で演算した減速度積分値ＩＧが、先のステップ１０９で設定したフォースリミッタ作動判定閾値ＩＧthを超えているか否か判定する。ステップ１１７の判定が否定された場合はステップ１１８へ移行する。従って、ステップ１１７又はステップ１１８の判定が肯定される迄、ステップ１１５,１１７,１１８が繰り返される。

そして、判定時間範囲Ａ内に減速度積分値ＩＧがフォースリミッタ作動判定閾値ＩＧthを超えた場合は、ステップ１１７の判定が肯定され、第１実施形態と同様にステップ１２０へ移行して、フォースリミッタ部６０の張力軽減開始荷重は当初の高荷重設定のまま維持される。一方、減速度積分値ＩＧがフォースリミッタ作動判定閾値ＩＧthを超えないまま判定時間範囲Ａが経過した場合は、ステップ１１８の判定が肯定され、第１実施形態と同様にステップ１２０へ移行して、フォースリミッタ部６０の張力軽減開始荷重は高荷重から低荷重に切り替わる。

先に説明した第１実施形態では、減速度Ｇをフォースリミッタ作動判定閾値Ｇth2と比較してフォースリミッタ作動判定を行っている。このため、例えばノイズの混入などによって判定時間範囲Ａの期間内に減速度Ｇが瞬間的に変動すると、フォースリミッタ作動判定の判定結果が左右される可能性がある。これに対して第２実施形態では、減速度Ｇに代えて減速度積分値ＩＧを用いてフォースリミッタ作動判定を行っている。これにより、ノイズの混入などによって判定時間範囲Ａの期間内に減速度Ｇが瞬間的に変動したとしても、減速度積分値ＩＧでは値の変動が抑制されるので、フォースリミッタ作動判定の判定結果が影響を受けることを抑制することができる。

なお、上記では衝突速度を検出する第２検出部の一例としてレーダ装置１８を説明したが、これに限定されるものではない。例として、図１１には、第２検出部の他の例として、車両３８の周囲を複数のカメラで撮影するステレオカメラ４０を設けた構成を示している。ステレオカメラ４０は、撮影した画像内に被写体として存在する物体との距離を検出可能であり、検出した物体との距離の時間変化から物体との相対速度も検出可能であるので、第２検出部として利用することができる。また、レーダ装置１８とカメラの組み合わせを第２検出部として用いることも可能である。この場合、カメラはステレオカメラを用いてもよいし、単眼のカメラでもよい。更に、第２検出部として超音波センサやレーザレーダを用いてもよい。

また、上記では衝突の大きさに関連する物理量の一例として、フロアセンサ１４が減速度Ｇを検出する態様を説明したが、前記物理量は減速度Ｇに限られるものではない。例えば減速度Ｇの積分値や減速度Ｇの微分値、カメラが撮影した画像等から検出できる衝突物体の大きさなどを単独で用いてもよいし、これらの少なくとも１つを減速度Ｇと組み合わせて用いてもよい。

また、上記では衝突が検出された後にプリテンショナ作動判定を行い、プリテンショナ部５８を作動させた場合は、判定時間範囲Ａの計測を開始してフォースリミッタの作動判定を行う態様を説明した。しかし、これに限定されるものではなく、衝突予測部によって衝突が予測された場合に、衝突が発生する前であってもプリテンショナ部５８を作動させるようにしてもよい。衝突予測部の一例を図１２に示す。図１２において、レーダ装置１８、カメラ４２及びプリクラッシュ制御ＥＣＵ４４は衝突予測部として機能する。なお、以下では「プリクラッシュ」を「ＰＣ」と略する。

ＰＣ制御ＥＣＵ４４は、カメラ４２から入力された画像上での個々の監視対象物体の位置を、レーダ装置１８から入力された情報(例えば個々の監視対象物体との相対位置等)に基づいて検出する。また、個々の監視対象物体の特徴量を抽出し、抽出した特徴量に基づき監視対象物体の種類(歩行者か車両か等)を判別する。またＰＣ制御ＥＣＵ４４は、上記処理を繰り返すことで所定範囲内に存在する監視対象物体を追従監視し、監視対象物体毎に自車両との衝突確率を演算する。そしてＰＣ制御ＥＣＵ４４は、自車両との衝突確率が所定値以上の監視対象物体を検知すると(自車両と監視対象物体との衝突を予測すると)、シートベルト制御ＥＣＵ２４を含む車載システム１０内の特定ＥＣＵへ衝突予測信号を送信する。但し、衝突予測はレーダ装置１８及びカメラ４２から入力される情報を各々用いることに限られるものではなく、例えば、レーダ装置１８及びカメラ４２の一方から入力される情報に基づいて衝突を予測することも可能である。

上記のようにして衝突予測部で衝突が予測された場合に、衝突が発生する前にプリテンショナ部５８を作動させてもよい。この場合、フォースリミッタの作動判定のために判定時間範囲Ａの計測を開始するタイミングは、プリテンショナ部５８の作動後に衝突が検出されたタイミングとしてもよいし、プリテンショナ部５８が作動されたタイミングとしてもよい。

更に、上記ではフォースリミッタ用ＭＧＧ７６が点火されない場合はシートベルト６６の張力軽減開始荷重が高荷重のまま維持され、フォースリミッタ用ＭＧＧ７６が点火されると張力軽減開始荷重が低荷重に切り替わる構成のフォースリミッタ部６０を説明した。しかし、フォースリミッタ部は、張力軽減開始荷重を上記のように２段階に切替える構成に限られるものではなく、張力軽減開始荷重を３段階以上に変更可能な構成であってもよい。この場合、張力軽減開始荷重を３段階以上の荷重の何れに切替えるかを判定するために、互いに値の異なる複数の第２の閾値を用いることになるが、本発明を適用することは、個々の第２の閾値を衝突速度に応じて各々変更設定することで実現できる。

また、上記で説明したシートベルトリトラクタ装置５０は、通常時はバネ機構７９がシートベルト６６を巻き取り、衝突時はプリテンショナ部５８がシートベルト６６の弛みを巻き取り、フォースリミッタ部６０がシートベルト６６の張力を調整する。しかし、より高トルクのモータが開発されれば、シートベルトリトラクタ装置は、シートベルトの巻き取りや張力の調整をモータで行う構成に変わる可能性がある。この場合、プリテンショナ部としての機能及びフォースリミッタ部としての機能の少なくとも一方がモータの駆動力により実現されることになるが、本発明はこのような構成のシートベルトリトラクタ装置にも適用可能である。

１０車載システム
１４フロアセンサ（第１検出部）
１８レーダ装置（第２検出部、衝突予測部）
２４シートベルト制御ＥＣＵ（制御部）
３４プリテンショナ駆動回路
３６フォースリミッタ駆動回路（制御部）
４０ステレオカメラ（第２検出部）
４２カメラ（衝突予測部）
４４プリクラッシュ制御ＥＣＵ（衝突予測部）
５８プリテンショナ部
６０フォースリミッタ部
６６シートベルト
Ａ判定時間範囲（所定期間）

Claims

シートベルトを巻き取ってシートベルトの張力を高めるプリテンショナ部と、
前記プリテンショナ部によって巻き取られたシートベルトの張力軽減を開始する荷重の大きさを変更可能なフォースリミッタ部と、
衝突の大きさに関連する物理量を検出する第１検出部によって検出された前記物理量が第１の閾値を超えるか又は衝突予測部によって衝突が予測された場合に前記プリテンショナ部を作動させ、前記プリテンショナ部の作動後の所定期間内に、前記第１検出部によって検出された前記物理量が、第２検出部によって検出された衝突速度に応じて設定した第２の閾値を超えた場合の前記フォースリミッタ部の前記荷重を、前記所定期間内に前記物理量が前記第２の閾値を超えない場合よりも大きい荷重に制御する制御部と、
を含むシートベルト制御装置。
前記制御部は、前記衝突速度が所定値を超えた場合の前記第２の閾値を、前記衝突速度が前記所定値を超えない場合の前記第２の閾値以下の値に設定する請求項１記載のシートベルト制御装置。
前記第２検出部はレーダ及びカメラの少なくとも一方である請求項１又は請求項２記載のシートベルト制御装置。
前記第１検出部は、前記物理量として減速度を検出し、
前記制御部は、前記第２の閾値として、前記第１検出部によって検出された減速度の積分値に対する閾値を前記衝突速度に応じて設定し、前記プリテンショナ部の作動後の所定期間内に前記減速度の積分値が前記設定した第２の閾値を超えたか否か判定する請求項１〜請求項３の何れか１項記載のシートベルト制御装置。