自動車用シートベルト装置
【課題】ウエビングの損傷を防止して腰部拘束性を向上することを目的とする。
【解決手段】ウエビングの引出をロックするためのロック機構、及びロック機構によってウエビングの引出がロックされた状態でウエビング荷重を予め定めた第１の荷重に制限するフォースリミッタ機構を備えてウエビングを一端側から巻き取り可能とされたシートベルトリトラクタ１２と、衝突が検知されたときに、ウエビングの他端側を引き込んでウエビングに荷重を発生させるラップアウタプリテンショナ１６と、ラップアウタプリテンショナ１６が作動してウエビングに所定の荷重が発生した場合にウエビングに対する移動を制限する制限機構を備えたタングプレート２０と、予め定めたウエビング損傷荷重よりも小さい第２の荷重で作動してエネルギを吸収するエネルギ吸収機構を備えてタングプレート２０が着脱可能に連結されるバックル２２と、を備える。
【解決手段】ウエビングの引出をロックするためのロック機構、及びロック機構によってウエビングの引出がロックされた状態でウエビング荷重を予め定めた第１の荷重に制限するフォースリミッタ機構を備えてウエビングを一端側から巻き取り可能とされたシートベルトリトラクタ１２と、衝突が検知されたときに、ウエビングの他端側を引き込んでウエビングに荷重を発生させるラップアウタプリテンショナ１６と、ラップアウタプリテンショナ１６が作動してウエビングに所定の荷重が発生した場合にウエビングに対する移動を制限する制限機構を備えたタングプレート２０と、予め定めたウエビング損傷荷重よりも小さい第２の荷重で作動してエネルギを吸収するエネルギ吸収機構を備えてタングプレート２０が着脱可能に連結されるバックル２２と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車用シートベルト装置にかかり、特に、緊急時に乗員を確実に拘束して安全を確保する自動車用シートベルト装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
シートベルト装置としては、衝突予測時にウエビングの巻き取りを行うプリテンショナなどの種々の技術が提案されている。
【０００３】
例えば、特許文献１に記載の技術では、バックル側を引き込んでウエビングの弛みを除くプリテンショナ、シートベルトリトラクタ側に設けられて所定荷重を超えるとウエビングを繰出すエネルギ吸収機構、及びウエビング締め付けタングプレートを備えている。そして、エネルギ吸収機構が作動してウエビングが繰り出されても、乗員の腰部が前方に移動することをウエビング締め付けタングプレートで防止することが提案されている。
【０００４】
また、特許文献２に記載の技術では、バックルを引き込むことによって第１の張力を発生させ、衝突回避の操作が可能な範囲で乗員を拘束する第１のプリテンショナ機構と、第１の張力の状態からシートベルトを巻き取って第２の張力を発生させて、衝突に対して乗員を拘束する第２のプリテンショナ機構と、を備えることが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−１６３１７９号公報
【特許文献２】特許第２９４６９９５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載の技術では、バックル側を引き込んでウエビングの弛みを除くと共に、ウエビング締め付けタングプレートでウエビングを締め付ける。これにより、乗員の腰部の前方への移動を防止している。また、エネルギ吸収機構によってショルダベルト荷重を吸収して一定になるようにしている。しかしながら、ウエビングを締め付けた状態で腰部が前方へ荷重移動することにより、ウエビング締め付けタングプレートを適用しない場合よりもラップベルト側の荷重が増加するため、ウエビングの損傷を防止するためにはウエビング締め付けタングプレートを適用しない場合よりも耐荷重が高いウエビングを使用する必要がある。
【０００７】
また、特許文献２に記載の技術では、第１のプリテンショナ機構によってバックルを引き込むことによってウエビングの弛みを除いた後に第２のプリテンショナ機構でウエビングを巻き取って乗員を拘束するようにしている。ウエビングがタングプレートで折り返されてショルダベルト側とラップベルト側とに分かれるので、第２のプリテンショナを作動したときに、ラップベルト側の張力よりショルダベルト側の張力の方が高くなり易くなるため、腰部拘束性を考えると改善の余地がある。
【０００８】
本発明は、上記事実を考慮して成されたもので、ウエビングの損傷を防止して腰部拘束性を向上することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために請求項１に記載の発明は、ウエビングの引出をロックするためのロック機構、及び前記ロック機構によってウエビングの引出がロックされた状態でウエビング荷重を予め定めた第１の荷重に制限するフォースリミッタ機構を備え、ウエビングを一端側から巻き取り可能とされたシートベルトリトラクタと、衝突が検知されたときに、ウエビングの他端側を引き込んでウエビングに荷重を発生させるプリテンショナ手段と、前記プリテンショナ手段が作動してウエビングに所定の荷重が発生した場合にウエビングに対する移動を制限する制限機構を備えたタングプレートと、予め定めたウエビング損傷荷重よりも小さい第２の荷重で作動してエネルギを吸収するエネルギ吸収機構を備え、前記タングプレートが着脱可能に連結されるバックルと、を備えることを特徴としている。
【００１０】
請求項１に記載の発明によれば、シートベルトリトラクタは、ウエビングの引出をロックするためのロック機構、及びロック機構によってウエビングの引出がロックされた状態でウエビング荷重を予め定めた第１の荷重に制限するフォースリミッタ機構を備えて、ウエビングの巻き取りが可能とされている。すなわち、自動車の減速等でウエビングに荷重が発生した場合に、ロック機構によってウエビングの引出がロックされ、フォースリミッタ機構によってウエビング荷重が第１の荷重に制限される。
【００１１】
プリテンショナ手段では、衝突が検知されたときに、ウエビングの他端側を引き込んでウエビングに荷重を発生させる。また、タングプレートは、プリテンショナ手段が作動してウエビングに所定の荷重が発生した場合にウエビングに対する移動を制限する制限機構を備えている。そして、バックルの他端側は、タングプレートが着脱可能に連結される。
【００１２】
すなわち、プリテンショナ手段によってウエビングの他端側を引き込んで、タングプレートの制限手段によってウエビングの移動を制限することにより、初期の腰部の拘束性を向上することができ、大腿部への負荷を低減することができる。
【００１３】
しかしながら、プリテンショナ手段とタングプレートの制限機構が共に作動することにより、ウエビングのラップベルト側の荷重が上昇してウエビングに損傷を及ぼす可能性があるが、バックルには、予め定めたウエビング損傷荷重よりも小さい第２の荷重で作動してエネルギを吸収するエネルギ吸収機構が設けられており、これによって、ウエビングの損傷を確実に防止することができる。従って、ウエビングの損傷を防止しつつ、腰部拘束性を向上することができる。
【００１４】
なお、エネルギ吸収機構は、請求項２に記載の発明のように、第２の荷重として第１の荷重よりも大きい荷重で作動するように設定するようにしてもよい。これによって、乗員を効率良く拘束することができる。
【００１５】
また、シートベルトリトラクタは、請求項３に記載の発明のように、衝突回避不可能と判定されたときに、衝突前にウエビングを巻き取るモータを更に備えるようにしてもよい。すなわち、衝突回避不可能と判定されてからモータによってウエビングを巻き取るため、作動タイミングを可能な限り遅らせて、モータの作動頻度を少なくすることができる。これによって、作動頻度が少なくなるため従来よりも強い荷重でウエビングを巻き取ることが可能となり、衝突前に乗員を確実に拘束することが可能となる。また、モータによって強い荷重でウエビングを巻き取ることが可能となるため、インフレータやマイクロガスジェネレータ（ＭＧＧ）等を用いてウエビングを巻き取る構成のプリテンショナを廃止することも可能となる。
【００１６】
さらに、エネルギ吸収機構は、請求項４に記載の発明のように、第２の荷重で塑性変形することによりエネルギを吸収する部材を有する構成を適用するようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１７】
以上説明したように本発明によれば、ウエビングの損傷を防止して腰部拘束性を向上することができる、という効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施の形態に係わる自動車用シートベルト装置の概略構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態に係わる自動車用シートベルト装置に適用可能なシートベルトリトラクタの概略構成を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態に係わる自動車用シートベルト装置に適用可能なラップアウタプリテンショナの概略構成を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態に係わる自動車用シートベルト装置に適用可能なタングプレートの概略構成を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態に係わる自動車用シートベルト装置に適用可能なバックル部分の概略構成を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態に係わる自動車用シートベルト装置の制御系の構成を示すブロック図である。
【図７】本発明の実施の形態に係わる自動車用シートベルト装置の制御系で行われる処理の流れを示すフローチャートである。
【図８】本発明の実施の形態に係わる自動車用シートベルト装置の各機構の動作順を説明するための図である。
【図９】本発明の実施の形態に係わる自動車用シートベルト装置が作動したときのショルダベルト荷重とラップベルト荷重の変化の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態の一例を詳細に説明する。図１は、本発明の実施の形態に係わる自動車用シートベルト装置の概略構成を示す図である。
【００２０】
図１に示すように、本発明の実施の形態に係わる自動車用シートベルト装置１０は、センターピラー等の車体側面内に配置されたシートベルトリトラクタ１２を備えている。シートベルトリトラクタ１２は、ウエビング１４を巻き取るためのプリテンショナ機構（詳細は後述）を備えている。
【００２１】
ウエビング１４は、一端がシートベルトリトラクタ１２によって巻き取り可能とされ、他端が後述するラップアウタプリテンショナ１６を介して車両用シート側面または車体に固定されている。
【００２２】
また、シートベルトリトラクタ１２の上方には、ショルダアンカ１８が設けられており、ウエビング１４が挿通する。
【００２３】
また、ウエビング１４には、タングプレート２０が移動可能に設けられており、タングプレート２０がバックル２２に係合されることにより、乗員が拘束される。本実施の形態では、タングプレート２０には、所定の荷重がウエビングに加わったときにタングプレート２０に対するウエビングの移動を制限するためのロック機構が設けられている（詳細は後述）。なお、ウエビング１４のタングプレート２０からショルダアンカ１８側をショルダベルトと称し、タングプレート２０からラップアウタプリテンショナ側をラップベルトと称する。
【００２４】
また、バックル２２の一端は、タングプレート２０が挿入可能とされて、タングプレート２０と連結される。一方、バックル２２の他端は、エネルギ吸収機構（詳細は後述）を介して車体またはシート側面に固定されている。
【００２５】
ここで、シートベルトリトラクタ１２の具体的な構成について説明する。図２は、本発明の実施の形態に係わる自動車用シートベルト装置１０に適用可能なシートベルトリトラクタ１２の概略構成を示す図である。
【００２６】
シートベルトリトラクタ１２には、図２に示すように、ウエビング１４を巻き取るスプール２４を備えていると共に、ウエビング１４の張力を一定に保つためのフォースリミッタ機構が設けられている。
【００２７】
スプール２４は中心部分が中空とされて、中空部分にトーションバー２６が設けられており、当該トーションバー２６がフォースリミッタ機構の主要部を構成する。トーションバー２６は、スプール２４に中央付近で連結部材２７を介してスプール２４と連結されており、スプール２４の回転軸として機能すると共に、ウエビング荷重に付加される荷重を吸収して一定荷重に保つフォースリミッタ機構として作用する。フォースリミッタ機構は、具体的には、後述するロック機構３２によってスプール２４がロックされた状態で、所定の荷重を超えた張力がウエビング１４に加わると、トーションバー２６が捩られる。これにより、トーションバー２６に連結部材２７を介して連結したスプール２４が回転してウエビング１４が引き出されて、ウエビング１４の張力を一定に保つようになっている。
【００２８】
また、トーションバー２６の一端には、プリテンショナ機構２８が設けられており、他端には、バネ機構３０が設けられている。
【００２９】
バネ機構３０は、スプール２４を巻き取る方向に付勢するように作用し、バネ機構３０によってウエビング１４がスプール２４に巻き取られるようになっている。
【００３０】
また、プリテンショナ機構２８は、ウエビング１４の引出をロックするためのロック機構３２を含んで構成されている。ロック機構３２は、スプール２４の回転軸に設けられている。ロック機構３２は、所定の条件（スプールに所定荷重が加わった場合や、自動車に所定加速度が加わった場合など）が満たされた場合に、スプール２４の回転をロックするようになっており、既知の種々の技術を適用できるため詳細な説明は省略する。
【００３１】
プリテンショナ機構２８は、プリテンショナモータ３４及び各種ギヤによって構成されている。本実施の形態では、図２に示すように、ロック機構３２と結合した伝達ギヤ３６が、減速ギヤ３８を介して、プリテンショナモータ３４の回転軸に接続されたピニオンギヤ４０と噛み合うようになっている。すなわち、プリテンショナモータ３４を駆動することによって、ウエビング１４のスプール２４への巻き取りが可能とされている。なお、伝達ギヤ３６としては、複数のギヤで構成された遊星ギヤ等を適用するようにしてもよい。
【００３２】
次に、ラップアウタプリテンショナ１６の具体的な構成について説明する。図３は、本発明の実施の形態に係わる自動車用シートベルト装置１０に適用可能なラップアウタプリテンショナ１６の概略構成を示す図である。
【００３３】
ラップアウタプリテンショナ１６は、各種構成を適用することができるが、本実施の形態では、ワイヤ４２を介してジョイントアンカ４４を引っ張ることで、該ジョイントアンカ４４に連結されたウエビング１４に張力を付与する構成を一例として説明する。
【００３４】
具体的には、ラップアウタプリテンショナ１６は、一端がジョイントアンカ４４に連結されたワイヤ４２と、ワイヤ４２の他端が固定されたピストン（図示省略）と、ピストンがスライド可能に挿入されるシリンダ４６と、シリンダ４６の一端側からガスを供給するマイクロガスジェネレータ（ＭＧＧ）４８とを備えている。
【００３５】
すなわち、ＭＧＧ４８を作動することによってシリンダ４６の一端側からガスが発生し、当該ガスの圧力によってピストンをシリンダ４６内で移動させることにより、ワイヤ４２が図３矢印方向へ駆動される。これによってワイヤ４２に連結されたジョイントアンカ４４が引っ張られることにより、ウエビングに張力が付与されるようになっている。
【００３６】
続いて、ロック機構を備えたタングプレート２０の具体的な構成について説明する。図４は、本発明の実施の形態に係わる自動車用シートベルト装置１０に適用可能なタングプレート２０の概略構成を示す図である。なお、図４（Ｂ）、（Ｃ）は、図４（Ａ）のＡ−Ａ’断面図を示す。
【００３７】
タングプレート２０は、バックル２２に挿入することによってバックルと連結されるタング部５０と、ウエビング１４が挿通される挿通穴５２が設けられた本体部５４と、を有する。
【００３８】
また、本実施の形態に係わるタングプレート２０の本体部５４には、図４（Ｂ）に示すように、ウエビング１４が挿通する挿通穴５２内にカム５６が回転可能に設けられている。このカム５６の回転によってタングプレート２０に対するウエビング１４の移動が制限可能とされている。すなわち、カム５６が図４（Ｂ）に示す位置の場合には、ウエビング１４の移動が可能とされ、図４（Ｃ）に示すように、ウエビング１４がラップベルト側へ所定の荷重で引っ張られた場合には、カム５６が回転して、ショルダベルト側の挿通穴５２とカム５６との間にウエビング１４が挟まることにより、ウエビング１４の移動が制限されてロック状態となる。なお、ウエビング１４の移動を制限するロック機構としては他の構成を採用するようにしてもよい。
【００３９】
次に、バックル２２に設けられたエネルギ吸収機構について説明する。図５は、本発明の実施の形態に係わる自動車用シートベルト装置１０に適用可能なバックル部分の概略構成を示す図である。
【００４０】
バックル２２には、エネルギ吸収機構が設けられているが、該エネルギ吸収機構５８は、ジグザグ状に形成された金属プレートからなり、該金属部レートの一端がタングプレート２０と連結されるバックル２２に接続される。他端は車体またはシート側面に固定されている。
【００４１】
本実施の形態では、図５（Ａ）に示すように、バックル２２にタングプレート２０が挿入されて連結されることで乗員が拘束される。この状態でウエビング１４の荷重が増加して所定の荷重以上になったときには、図５（Ｂ）に示すように、エネルギ吸収機構５８を構成する金属プレートのジグザグ状の部分が伸びて塑性変形する。この金属プレートの塑性変形によりエネルギを吸収するようになっている。
【００４２】
本実施の形態では、エネルギ吸収機構５８は、ウエビング損傷荷重より十分小さい荷重で金属プレートが塑性変形するように設定されている。また、エネルギ吸収機構５８の作動荷重は、上述のフォースリミッタ機構によるウエビングの張力を開放する荷重よりも大きい値に設定されている。すなわち、フォースリミッタ機構が先に作動した後に、ウエビング荷重が更に上昇したところでエネルギ吸収機構５８が作動して、タングプレート２０に対するウエビング１４の移動が制限されて荷重が増加することによるウエビング１４の損傷を防止するようになっている。
【００４３】
図６は、本発明の実施の形態に係わる自動車用シートベルト装置１０の制御系の構成を示すブロック図である。
【００４４】
本実施の形態では、自動車の衝突を予測するプリクラッシュシステム６０と、自動車の衝突を検知する衝突検知システム６２を備えている。
【００４５】
プリクラッシュシステム６０は、自動車の衝突を予測するための演算等を行うプリクラッシュＥＣＵ６４を備えている。
【００４６】
プリクラッシュＥＣＵ６４には、自動車の衝突を予測するための各種センサが接続されており、本実施の形態では、レーダー６６、車速センサ６８、加速度センサ７０、及びカメラ７２が接続されている。
【００４７】
レーダー６６は、例えば、ミリ波を周囲に出射して対象物から反射してきた電波を受信し、伝搬時間やドップラー効果によって生じる周波数差などを基に対象物までの距離や自車との相対速度等を測定するものを適用することができる。そしてレーダー６６の測定結果をプリクラッシュＥＣＵ６４に出力するようになっている。
【００４８】
車速センサ６８は、トランスミッションやハブ等の回転部分に設けられ、自動車の速度を検出するものを適用することができ、検出結果をプリクラッシュＥＣＵ６４に出力するようになっている。
【００４９】
加速度センサ７０は、加速、減速、或いは衝突等によって発生する加速度を検出し、検出結果をプリクラッシュＥＣＵ６４に出力する。
【００５０】
また、カメラ７２は、自動車周囲を撮影して、周辺の障害物を検出すると共に、障害物までの距離を測定するために設けられており、撮影結果をプリクラッシュＥＣＵ６４に出力する。
【００５１】
そして、プリクラッシュＥＣＵ６４は、レーダー６６、車速センサ６８、及び加速度センサ７０の検出結果、並びにカメラ７２の撮影結果を取得して衝突を予測する。衝突の予測方法としては、例えば、入力される情報に基づいて障害物に衝突するまでの時間を演算し、演算した時間が車速等に応じて予め定めた時間以下になった場合に、衝突可能性があると判断することができる。
【００５２】
また、プリクラッシュＥＣＵ６４には、上述のプリテンショナモータ３４が接続されており、衝突を予測したときに、プリテンショナモータ３４の駆動を制御するようになっている。これによって、スプール２４にウエビング１４が巻き取られ、ショルダベルトによって乗員が拘束される。
【００５３】
一方、衝突検知システム６２は、衝突時に展開するエアバッグを制御するためのエアバッグＥＣＵ７４を備えている。
【００５４】
エアバッグＥＣＵ７４には、上述の加速度センサ７０及び車速センサ６８が接続されていると共に、乗員検知センサ７６、及びバックルスイッチ７８が接続されている。
【００５５】
乗員検知センサ７６は、例えば、シートクッションに加わる荷重を検出し、検出結果をエアバッグＥＣＵ７４へ出力する。
【００５６】
また、バックルスイッチ７８は、例えば、タングプレート２０が挿入されたことを検知し、検知結果をエアバッグＥＣＵ７４に出力する。
【００５７】
そして、エアバッグＥＣＵ７４は、加速度センサ７０、車速センサ６８、乗員検知センサ７６、及びバックルスイッチ７８から得られる情報に基づいて、自動車に設けられたエアバッグ装置の展開制御を行うようになっている。
【００５８】
また、エアバッグＥＣＵ７４には、上述のラップアウタプリテンショナ１６が接続されており、エアバッグＥＣＵ７４によって衝突が検知された場合に、ラップアウタプリテンショナ１６のＭＧＧ４８を点火するように制御する。これによって、ＭＧＧ４８からガスが発生し、ワイヤ４２を介してジョイントアンカ４４が引っ張られて、ラップベルトによって乗員が拘束される。
【００５９】
続いて、上述のように構成された本発明の実施の形態に係わる自動車用シートベルト装置の作用について説明する。図７は、本発明の実施の形態に係わる自動車用シートベルト装置１０の制御系で行われる処理の流れを示すフローチャートである。
【００６０】
まず、ステップ１００では、衝突が予測されたか否か判定される。該判定は、プリクラッシュシステム６０のプリクラッシュＥＣＵ６４が衝突を予測したか否か（衝突回避不可か否か）を判定し、該判定が肯定されるまで待機してステップ１０２へ移行する。
【００６１】
ステップ１０２では、プリクラッシュＥＣＵ６４がプリテンショナモータ３４を駆動することによって、ウエビング１４のスプール２４への巻き取りが行われてステップ１０４へ移行する。これによって、プリテンショナモータ３４が駆動されることにより、ショルダベルトが巻き取られて、予め定めた荷重に達したところでシートベルトリトラクタ１２のロック機構３２が作動して、ウエビングの引出が制限される。
【００６２】
ステップ１０４では、衝突が検知されたか否か判定される。該判定は、エアバッグＥＣＵ７４によって衝突が検知されたか否かを判定し、該判定が否定された場合にはステップ１０６へ移行し、肯定された場合にはステップ１１０へ移行する。
【００６３】
ステップ１０６では、衝突回避したか否か判定される。該判定は、プリクラッシュシステム６０のプリクラッシュＥＣＵ６４によって衝突の予測がなくなったか否かを判定することにより衝突を回避したか否かを判定し、該判定が否定された場合にはステップ１０４に戻り、肯定された場合にはステップ１０８へ移行する。
【００６４】
ステップ１０８では、プリクラッシュＥＣＵ６４がプリテンショナモータ３４を制御して、ウエビング１４を開放方向（スプール２４から引き出す方向）に駆動することにより、ウエビングの張力が開放されてステップ１００へ戻って上述の処理が繰り返される。なお、ステップ１０６、１０８は、万が一予測が外れた場合のフェールセーフとして設けた処理である。すなわち、本実施の形態では、基本的には、衝突回避不可である場合にプリテンショナモータ３４を作動してウエビングを巻き取るので、ステップ１０６、１０８の処理は省略してもよい。
【００６５】
一方、ステップ１１０では、エアバッグＥＣＵ７４がラップアウタプリテンショナ１６を制御して作動させることによって、ラップアウタプリテンショナ１６によってラップベルトを引っ張ることで乗員が拘束されて一連の処理を終了する。すなわち、ラップアウタプリテンショナ１６が作動することにより、図４（Ｃ）に示すように、タングプレート２０のカム５６が回転してロック作動となり、タングプレート２０に対するウエビングの移動が制限される。その後、自動車の減速に従ってショルダベルトへの荷重及びラップベルトへの荷重が上昇すると、シートベルトリトラクタ１２のフォースリミッタ機構が作動してショルダベルトの荷重が一定に保持される。また、さらに荷重が上昇してラップベルト荷重が上昇すると、エネルギ吸収機構５８が作動してラップベルト荷重が一定に保持され、ウエビングの損傷が防止される。
【００６６】
ここで、ウエビング１４の加わる荷重の推移例を参照しながら、自動車用シートベルト装置１０の具体的な動作例を説明する。図８は、本発明の実施の形態に係わる自動車用シートベルト装置１０の各機構の動作順を説明するための図である。また、図９は、本発明の実施の形態に係わる自動車用シートベルト装置１０が作動したときのショルダベルト荷重とラップベルト荷重の変化の一例を示す図である。
【００６７】
本実施の形態では、図９（Ａ）に示すように、衝突予測として衝突確定（衝突回避不可）と判断してからプリテンショナモータ３４を作動してショルダベルトの巻き取りを開始する（図９のＡ点）と、図８に示すように、ショルダベルトの巻き取りから一定荷重に達したところでシートベルトリトラクタ１２のロック機構３２が作動して（図９のＢ点）、ウエビング１４の引出が制限される。
【００６８】
従来は、ウエビングの巻き取り作動は衝突前にウエビングの弛みを除くことが目的とされているため、乗員が制動加速度等により前方へ移動する前に作動させる必要があり、衝突に至らない場合でも作動させる。従って、作動頻度が多いため乗員を引き戻す程の強い荷重で巻き取りを行うことができなかった。これに対して、本実施の形態では、上述のように衝突が確定してからプリテンショナモータ３４を作動するのでウエビング１４の巻き取りタイミングを可能な限り遅らせて、プリテンショナモータ３４の作動頻度を少なくすることができる。これによって、作動頻度が少なくなるため従来よりも強い荷重でウエビング１４を巻き取ることが可能となり、衝突前に乗員を確実に拘束することが可能となる。また、プリテンショナモータ３４によって強い荷重でウエビング１４を巻き取ることが可能となるため、インフレータやＭＧＧ等を用いたプリテンショナを廃止することも可能となる。
【００６９】
一方、エアバッグＥＣＵ７４によって衝突が検知されて、図８に示すように、ラップアウタプリテンショナ１６が作動されると（図９のＣ点）、ラップベルトの張力とショルダベルトの張力が上昇し、タングプレート２０のカム５６が回転してタングプレート２０のロック機構が作動する（図９のＤ点）。このラップアウタプリテンショナ１６の作動及びタングプレート２０のロック機構作動により、初期の腰部の拘束性を向上することができ、大腿部への負荷を低減することができる。
【００７０】
その後、更にショルダベルト荷重及びラップベルト荷重が上昇すると、図８に示すように、シートベルトリトラクタ１２のフォースリミッタ機構が作動してショルダベルト荷重が一定に保たれ（図９のＥ点）る。さらにラップベルト側の荷重が上昇すると、エネルギ吸収機構５８が作動して（図９のＦ点）、ウエビング１４の損傷が防止される。
【００７１】
すなわち、タングプレート２０のロック機構と、エネルギ吸収機構５８を組み合わせることにより、ラップベルト荷重が必要以上に上昇するのを抑えてウエビング１４の損傷を防止することができると共に、エネルギ吸収機構５８によってショルダベルト下部の張力を緩和することで胸のたわみ量の低減効果が期待できる。
【００７２】
また、本実施の形態では、エネルギ吸収機構５８が作動する荷重をウエビング１４の損傷荷重よりも十分小さく設定しているので、タングプレート２０のロック機構が作動してウエビング１４の荷重が上昇しても、ウエビング１４が損傷する前にエネルギ吸収機構５８が作動するので、ウエビング１４の損傷を確実に防止することができる。
【００７３】
さらに、シートベルトリトラクタ１２のフォースリミット機構が作動する荷重Ｘよりも、エネルギ吸収機構５８が作動する荷重Ｙを大きい値に設定しているので、始めにフォースリミッタ機構が作動することで、ショルダベルト荷重が一定に保たれて胸部への負荷を低減することができる。そして、続いてエネルギ吸収機構５８が作動することで、ラップベルト荷重が一定に保たれ、腰部の荷重の開放が最後となるので、腰部を拘束しつつ、大腿部への負荷を軽減することができる。すなわち、フォースリミッタ機構が作動する荷重Ｘよりもエネルギ吸収機構５８が作動する荷重Ｙを大きい値とすることで、乗員を効率良く拘束することができる。
【００７４】
従って、上述のような構成とすることにより、ウエビング１４の損傷を防止しつつ、腰部拘束性を向上することができる。
【００７５】
なお、上記の実施の形態では、プリクラッシュシステム６０と衝突検知システム６２を別々の構成として説明したが、これに限るものではなく、一体構成として１つのＥＣＵで衝突予測とエアバッグ制御等の各種制御を行う構成を適用するようにしてもよい。また、プリクラッシュシステム６０は必須構成ではなく、省略するようにしてもよい。
【００７６】
また、上記の実施の形態では、バックル２２に設けられたエネルギ吸収機構５８は、ジグザグ状の金属プレートの塑性変形を利用してエネルギを吸収するものを適用するようにしたが、これに限るものではない。例えば、シートベルトリトラクタ１２のフォースリミッタ機構のように、トーションバーの捩れを利用してエネルギを吸収するようにしてもよいし、他のエネルギを吸収する構成を適用するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００７７】
１０ 自動車用シートベルト装置
１２ シートベルトリトラクタ
１４ ウエビング
１６ ラップアウタプリテンショナ
２０ タングプレート
２２ バックル
２６ トーションバー
２８ プリテンショナ機構
３２ ロック機構
３４ プリテンショナモータ
４８ ＭＧＧ
５６ カム
５８ エネルギ吸収機構
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車用シートベルト装置にかかり、特に、緊急時に乗員を確実に拘束して安全を確保する自動車用シートベルト装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
シートベルト装置としては、衝突予測時にウエビングの巻き取りを行うプリテンショナなどの種々の技術が提案されている。
【０００３】
例えば、特許文献１に記載の技術では、バックル側を引き込んでウエビングの弛みを除くプリテンショナ、シートベルトリトラクタ側に設けられて所定荷重を超えるとウエビングを繰出すエネルギ吸収機構、及びウエビング締め付けタングプレートを備えている。そして、エネルギ吸収機構が作動してウエビングが繰り出されても、乗員の腰部が前方に移動することをウエビング締め付けタングプレートで防止することが提案されている。
【０００４】
また、特許文献２に記載の技術では、バックルを引き込むことによって第１の張力を発生させ、衝突回避の操作が可能な範囲で乗員を拘束する第１のプリテンショナ機構と、第１の張力の状態からシートベルトを巻き取って第２の張力を発生させて、衝突に対して乗員を拘束する第２のプリテンショナ機構と、を備えることが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−１６３１７９号公報
【特許文献２】特許第２９４６９９５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載の技術では、バックル側を引き込んでウエビングの弛みを除くと共に、ウエビング締め付けタングプレートでウエビングを締め付ける。これにより、乗員の腰部の前方への移動を防止している。また、エネルギ吸収機構によってショルダベルト荷重を吸収して一定になるようにしている。しかしながら、ウエビングを締め付けた状態で腰部が前方へ荷重移動することにより、ウエビング締め付けタングプレートを適用しない場合よりもラップベルト側の荷重が増加するため、ウエビングの損傷を防止するためにはウエビング締め付けタングプレートを適用しない場合よりも耐荷重が高いウエビングを使用する必要がある。
【０００７】
また、特許文献２に記載の技術では、第１のプリテンショナ機構によってバックルを引き込むことによってウエビングの弛みを除いた後に第２のプリテンショナ機構でウエビングを巻き取って乗員を拘束するようにしている。ウエビングがタングプレートで折り返されてショルダベルト側とラップベルト側とに分かれるので、第２のプリテンショナを作動したときに、ラップベルト側の張力よりショルダベルト側の張力の方が高くなり易くなるため、腰部拘束性を考えると改善の余地がある。
【０００８】
本発明は、上記事実を考慮して成されたもので、ウエビングの損傷を防止して腰部拘束性を向上することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために請求項１に記載の発明は、ウエビングの引出をロックするためのロック機構、及び前記ロック機構によってウエビングの引出がロックされた状態でウエビング荷重を予め定めた第１の荷重に制限するフォースリミッタ機構を備え、ウエビングを一端側から巻き取り可能とされたシートベルトリトラクタと、衝突が検知されたときに、ウエビングの他端側を引き込んでウエビングに荷重を発生させるプリテンショナ手段と、前記プリテンショナ手段が作動してウエビングに所定の荷重が発生した場合にウエビングに対する移動を制限する制限機構を備えたタングプレートと、予め定めたウエビング損傷荷重よりも小さい第２の荷重で作動してエネルギを吸収するエネルギ吸収機構を備え、前記タングプレートが着脱可能に連結されるバックルと、を備えることを特徴としている。
【００１０】
請求項１に記載の発明によれば、シートベルトリトラクタは、ウエビングの引出をロックするためのロック機構、及びロック機構によってウエビングの引出がロックされた状態でウエビング荷重を予め定めた第１の荷重に制限するフォースリミッタ機構を備えて、ウエビングの巻き取りが可能とされている。すなわち、自動車の減速等でウエビングに荷重が発生した場合に、ロック機構によってウエビングの引出がロックされ、フォースリミッタ機構によってウエビング荷重が第１の荷重に制限される。
【００１１】
プリテンショナ手段では、衝突が検知されたときに、ウエビングの他端側を引き込んでウエビングに荷重を発生させる。また、タングプレートは、プリテンショナ手段が作動してウエビングに所定の荷重が発生した場合にウエビングに対する移動を制限する制限機構を備えている。そして、バックルの他端側は、タングプレートが着脱可能に連結される。
【００１２】
すなわち、プリテンショナ手段によってウエビングの他端側を引き込んで、タングプレートの制限手段によってウエビングの移動を制限することにより、初期の腰部の拘束性を向上することができ、大腿部への負荷を低減することができる。
【００１３】
しかしながら、プリテンショナ手段とタングプレートの制限機構が共に作動することにより、ウエビングのラップベルト側の荷重が上昇してウエビングに損傷を及ぼす可能性があるが、バックルには、予め定めたウエビング損傷荷重よりも小さい第２の荷重で作動してエネルギを吸収するエネルギ吸収機構が設けられており、これによって、ウエビングの損傷を確実に防止することができる。従って、ウエビングの損傷を防止しつつ、腰部拘束性を向上することができる。
【００１４】
なお、エネルギ吸収機構は、請求項２に記載の発明のように、第２の荷重として第１の荷重よりも大きい荷重で作動するように設定するようにしてもよい。これによって、乗員を効率良く拘束することができる。
【００１５】
また、シートベルトリトラクタは、請求項３に記載の発明のように、衝突回避不可能と判定されたときに、衝突前にウエビングを巻き取るモータを更に備えるようにしてもよい。すなわち、衝突回避不可能と判定されてからモータによってウエビングを巻き取るため、作動タイミングを可能な限り遅らせて、モータの作動頻度を少なくすることができる。これによって、作動頻度が少なくなるため従来よりも強い荷重でウエビングを巻き取ることが可能となり、衝突前に乗員を確実に拘束することが可能となる。また、モータによって強い荷重でウエビングを巻き取ることが可能となるため、インフレータやマイクロガスジェネレータ（ＭＧＧ）等を用いてウエビングを巻き取る構成のプリテンショナを廃止することも可能となる。
【００１６】
さらに、エネルギ吸収機構は、請求項４に記載の発明のように、第２の荷重で塑性変形することによりエネルギを吸収する部材を有する構成を適用するようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１７】
以上説明したように本発明によれば、ウエビングの損傷を防止して腰部拘束性を向上することができる、という効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施の形態に係わる自動車用シートベルト装置の概略構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態に係わる自動車用シートベルト装置に適用可能なシートベルトリトラクタの概略構成を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態に係わる自動車用シートベルト装置に適用可能なラップアウタプリテンショナの概略構成を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態に係わる自動車用シートベルト装置に適用可能なタングプレートの概略構成を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態に係わる自動車用シートベルト装置に適用可能なバックル部分の概略構成を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態に係わる自動車用シートベルト装置の制御系の構成を示すブロック図である。
【図７】本発明の実施の形態に係わる自動車用シートベルト装置の制御系で行われる処理の流れを示すフローチャートである。
【図８】本発明の実施の形態に係わる自動車用シートベルト装置の各機構の動作順を説明するための図である。
【図９】本発明の実施の形態に係わる自動車用シートベルト装置が作動したときのショルダベルト荷重とラップベルト荷重の変化の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態の一例を詳細に説明する。図１は、本発明の実施の形態に係わる自動車用シートベルト装置の概略構成を示す図である。
【００２０】
図１に示すように、本発明の実施の形態に係わる自動車用シートベルト装置１０は、センターピラー等の車体側面内に配置されたシートベルトリトラクタ１２を備えている。シートベルトリトラクタ１２は、ウエビング１４を巻き取るためのプリテンショナ機構（詳細は後述）を備えている。
【００２１】
ウエビング１４は、一端がシートベルトリトラクタ１２によって巻き取り可能とされ、他端が後述するラップアウタプリテンショナ１６を介して車両用シート側面または車体に固定されている。
【００２２】
また、シートベルトリトラクタ１２の上方には、ショルダアンカ１８が設けられており、ウエビング１４が挿通する。
【００２３】
また、ウエビング１４には、タングプレート２０が移動可能に設けられており、タングプレート２０がバックル２２に係合されることにより、乗員が拘束される。本実施の形態では、タングプレート２０には、所定の荷重がウエビングに加わったときにタングプレート２０に対するウエビングの移動を制限するためのロック機構が設けられている（詳細は後述）。なお、ウエビング１４のタングプレート２０からショルダアンカ１８側をショルダベルトと称し、タングプレート２０からラップアウタプリテンショナ側をラップベルトと称する。
【００２４】
また、バックル２２の一端は、タングプレート２０が挿入可能とされて、タングプレート２０と連結される。一方、バックル２２の他端は、エネルギ吸収機構（詳細は後述）を介して車体またはシート側面に固定されている。
【００２５】
ここで、シートベルトリトラクタ１２の具体的な構成について説明する。図２は、本発明の実施の形態に係わる自動車用シートベルト装置１０に適用可能なシートベルトリトラクタ１２の概略構成を示す図である。
【００２６】
シートベルトリトラクタ１２には、図２に示すように、ウエビング１４を巻き取るスプール２４を備えていると共に、ウエビング１４の張力を一定に保つためのフォースリミッタ機構が設けられている。
【００２７】
スプール２４は中心部分が中空とされて、中空部分にトーションバー２６が設けられており、当該トーションバー２６がフォースリミッタ機構の主要部を構成する。トーションバー２６は、スプール２４に中央付近で連結部材２７を介してスプール２４と連結されており、スプール２４の回転軸として機能すると共に、ウエビング荷重に付加される荷重を吸収して一定荷重に保つフォースリミッタ機構として作用する。フォースリミッタ機構は、具体的には、後述するロック機構３２によってスプール２４がロックされた状態で、所定の荷重を超えた張力がウエビング１４に加わると、トーションバー２６が捩られる。これにより、トーションバー２６に連結部材２７を介して連結したスプール２４が回転してウエビング１４が引き出されて、ウエビング１４の張力を一定に保つようになっている。
【００２８】
また、トーションバー２６の一端には、プリテンショナ機構２８が設けられており、他端には、バネ機構３０が設けられている。
【００２９】
バネ機構３０は、スプール２４を巻き取る方向に付勢するように作用し、バネ機構３０によってウエビング１４がスプール２４に巻き取られるようになっている。
【００３０】
また、プリテンショナ機構２８は、ウエビング１４の引出をロックするためのロック機構３２を含んで構成されている。ロック機構３２は、スプール２４の回転軸に設けられている。ロック機構３２は、所定の条件（スプールに所定荷重が加わった場合や、自動車に所定加速度が加わった場合など）が満たされた場合に、スプール２４の回転をロックするようになっており、既知の種々の技術を適用できるため詳細な説明は省略する。
【００３１】
プリテンショナ機構２８は、プリテンショナモータ３４及び各種ギヤによって構成されている。本実施の形態では、図２に示すように、ロック機構３２と結合した伝達ギヤ３６が、減速ギヤ３８を介して、プリテンショナモータ３４の回転軸に接続されたピニオンギヤ４０と噛み合うようになっている。すなわち、プリテンショナモータ３４を駆動することによって、ウエビング１４のスプール２４への巻き取りが可能とされている。なお、伝達ギヤ３６としては、複数のギヤで構成された遊星ギヤ等を適用するようにしてもよい。
【００３２】
次に、ラップアウタプリテンショナ１６の具体的な構成について説明する。図３は、本発明の実施の形態に係わる自動車用シートベルト装置１０に適用可能なラップアウタプリテンショナ１６の概略構成を示す図である。
【００３３】
ラップアウタプリテンショナ１６は、各種構成を適用することができるが、本実施の形態では、ワイヤ４２を介してジョイントアンカ４４を引っ張ることで、該ジョイントアンカ４４に連結されたウエビング１４に張力を付与する構成を一例として説明する。
【００３４】
具体的には、ラップアウタプリテンショナ１６は、一端がジョイントアンカ４４に連結されたワイヤ４２と、ワイヤ４２の他端が固定されたピストン（図示省略）と、ピストンがスライド可能に挿入されるシリンダ４６と、シリンダ４６の一端側からガスを供給するマイクロガスジェネレータ（ＭＧＧ）４８とを備えている。
【００３５】
すなわち、ＭＧＧ４８を作動することによってシリンダ４６の一端側からガスが発生し、当該ガスの圧力によってピストンをシリンダ４６内で移動させることにより、ワイヤ４２が図３矢印方向へ駆動される。これによってワイヤ４２に連結されたジョイントアンカ４４が引っ張られることにより、ウエビングに張力が付与されるようになっている。
【００３６】
続いて、ロック機構を備えたタングプレート２０の具体的な構成について説明する。図４は、本発明の実施の形態に係わる自動車用シートベルト装置１０に適用可能なタングプレート２０の概略構成を示す図である。なお、図４（Ｂ）、（Ｃ）は、図４（Ａ）のＡ−Ａ’断面図を示す。
【００３７】
タングプレート２０は、バックル２２に挿入することによってバックルと連結されるタング部５０と、ウエビング１４が挿通される挿通穴５２が設けられた本体部５４と、を有する。
【００３８】
また、本実施の形態に係わるタングプレート２０の本体部５４には、図４（Ｂ）に示すように、ウエビング１４が挿通する挿通穴５２内にカム５６が回転可能に設けられている。このカム５６の回転によってタングプレート２０に対するウエビング１４の移動が制限可能とされている。すなわち、カム５６が図４（Ｂ）に示す位置の場合には、ウエビング１４の移動が可能とされ、図４（Ｃ）に示すように、ウエビング１４がラップベルト側へ所定の荷重で引っ張られた場合には、カム５６が回転して、ショルダベルト側の挿通穴５２とカム５６との間にウエビング１４が挟まることにより、ウエビング１４の移動が制限されてロック状態となる。なお、ウエビング１４の移動を制限するロック機構としては他の構成を採用するようにしてもよい。
【００３９】
次に、バックル２２に設けられたエネルギ吸収機構について説明する。図５は、本発明の実施の形態に係わる自動車用シートベルト装置１０に適用可能なバックル部分の概略構成を示す図である。
【００４０】
バックル２２には、エネルギ吸収機構が設けられているが、該エネルギ吸収機構５８は、ジグザグ状に形成された金属プレートからなり、該金属部レートの一端がタングプレート２０と連結されるバックル２２に接続される。他端は車体またはシート側面に固定されている。
【００４１】
本実施の形態では、図５（Ａ）に示すように、バックル２２にタングプレート２０が挿入されて連結されることで乗員が拘束される。この状態でウエビング１４の荷重が増加して所定の荷重以上になったときには、図５（Ｂ）に示すように、エネルギ吸収機構５８を構成する金属プレートのジグザグ状の部分が伸びて塑性変形する。この金属プレートの塑性変形によりエネルギを吸収するようになっている。
【００４２】
本実施の形態では、エネルギ吸収機構５８は、ウエビング損傷荷重より十分小さい荷重で金属プレートが塑性変形するように設定されている。また、エネルギ吸収機構５８の作動荷重は、上述のフォースリミッタ機構によるウエビングの張力を開放する荷重よりも大きい値に設定されている。すなわち、フォースリミッタ機構が先に作動した後に、ウエビング荷重が更に上昇したところでエネルギ吸収機構５８が作動して、タングプレート２０に対するウエビング１４の移動が制限されて荷重が増加することによるウエビング１４の損傷を防止するようになっている。
【００４３】
図６は、本発明の実施の形態に係わる自動車用シートベルト装置１０の制御系の構成を示すブロック図である。
【００４４】
本実施の形態では、自動車の衝突を予測するプリクラッシュシステム６０と、自動車の衝突を検知する衝突検知システム６２を備えている。
【００４５】
プリクラッシュシステム６０は、自動車の衝突を予測するための演算等を行うプリクラッシュＥＣＵ６４を備えている。
【００４６】
プリクラッシュＥＣＵ６４には、自動車の衝突を予測するための各種センサが接続されており、本実施の形態では、レーダー６６、車速センサ６８、加速度センサ７０、及びカメラ７２が接続されている。
【００４７】
レーダー６６は、例えば、ミリ波を周囲に出射して対象物から反射してきた電波を受信し、伝搬時間やドップラー効果によって生じる周波数差などを基に対象物までの距離や自車との相対速度等を測定するものを適用することができる。そしてレーダー６６の測定結果をプリクラッシュＥＣＵ６４に出力するようになっている。
【００４８】
車速センサ６８は、トランスミッションやハブ等の回転部分に設けられ、自動車の速度を検出するものを適用することができ、検出結果をプリクラッシュＥＣＵ６４に出力するようになっている。
【００４９】
加速度センサ７０は、加速、減速、或いは衝突等によって発生する加速度を検出し、検出結果をプリクラッシュＥＣＵ６４に出力する。
【００５０】
また、カメラ７２は、自動車周囲を撮影して、周辺の障害物を検出すると共に、障害物までの距離を測定するために設けられており、撮影結果をプリクラッシュＥＣＵ６４に出力する。
【００５１】
そして、プリクラッシュＥＣＵ６４は、レーダー６６、車速センサ６８、及び加速度センサ７０の検出結果、並びにカメラ７２の撮影結果を取得して衝突を予測する。衝突の予測方法としては、例えば、入力される情報に基づいて障害物に衝突するまでの時間を演算し、演算した時間が車速等に応じて予め定めた時間以下になった場合に、衝突可能性があると判断することができる。
【００５２】
また、プリクラッシュＥＣＵ６４には、上述のプリテンショナモータ３４が接続されており、衝突を予測したときに、プリテンショナモータ３４の駆動を制御するようになっている。これによって、スプール２４にウエビング１４が巻き取られ、ショルダベルトによって乗員が拘束される。
【００５３】
一方、衝突検知システム６２は、衝突時に展開するエアバッグを制御するためのエアバッグＥＣＵ７４を備えている。
【００５４】
エアバッグＥＣＵ７４には、上述の加速度センサ７０及び車速センサ６８が接続されていると共に、乗員検知センサ７６、及びバックルスイッチ７８が接続されている。
【００５５】
乗員検知センサ７６は、例えば、シートクッションに加わる荷重を検出し、検出結果をエアバッグＥＣＵ７４へ出力する。
【００５６】
また、バックルスイッチ７８は、例えば、タングプレート２０が挿入されたことを検知し、検知結果をエアバッグＥＣＵ７４に出力する。
【００５７】
そして、エアバッグＥＣＵ７４は、加速度センサ７０、車速センサ６８、乗員検知センサ７６、及びバックルスイッチ７８から得られる情報に基づいて、自動車に設けられたエアバッグ装置の展開制御を行うようになっている。
【００５８】
また、エアバッグＥＣＵ７４には、上述のラップアウタプリテンショナ１６が接続されており、エアバッグＥＣＵ７４によって衝突が検知された場合に、ラップアウタプリテンショナ１６のＭＧＧ４８を点火するように制御する。これによって、ＭＧＧ４８からガスが発生し、ワイヤ４２を介してジョイントアンカ４４が引っ張られて、ラップベルトによって乗員が拘束される。
【００５９】
続いて、上述のように構成された本発明の実施の形態に係わる自動車用シートベルト装置の作用について説明する。図７は、本発明の実施の形態に係わる自動車用シートベルト装置１０の制御系で行われる処理の流れを示すフローチャートである。
【００６０】
まず、ステップ１００では、衝突が予測されたか否か判定される。該判定は、プリクラッシュシステム６０のプリクラッシュＥＣＵ６４が衝突を予測したか否か（衝突回避不可か否か）を判定し、該判定が肯定されるまで待機してステップ１０２へ移行する。
【００６１】
ステップ１０２では、プリクラッシュＥＣＵ６４がプリテンショナモータ３４を駆動することによって、ウエビング１４のスプール２４への巻き取りが行われてステップ１０４へ移行する。これによって、プリテンショナモータ３４が駆動されることにより、ショルダベルトが巻き取られて、予め定めた荷重に達したところでシートベルトリトラクタ１２のロック機構３２が作動して、ウエビングの引出が制限される。
【００６２】
ステップ１０４では、衝突が検知されたか否か判定される。該判定は、エアバッグＥＣＵ７４によって衝突が検知されたか否かを判定し、該判定が否定された場合にはステップ１０６へ移行し、肯定された場合にはステップ１１０へ移行する。
【００６３】
ステップ１０６では、衝突回避したか否か判定される。該判定は、プリクラッシュシステム６０のプリクラッシュＥＣＵ６４によって衝突の予測がなくなったか否かを判定することにより衝突を回避したか否かを判定し、該判定が否定された場合にはステップ１０４に戻り、肯定された場合にはステップ１０８へ移行する。
【００６４】
ステップ１０８では、プリクラッシュＥＣＵ６４がプリテンショナモータ３４を制御して、ウエビング１４を開放方向（スプール２４から引き出す方向）に駆動することにより、ウエビングの張力が開放されてステップ１００へ戻って上述の処理が繰り返される。なお、ステップ１０６、１０８は、万が一予測が外れた場合のフェールセーフとして設けた処理である。すなわち、本実施の形態では、基本的には、衝突回避不可である場合にプリテンショナモータ３４を作動してウエビングを巻き取るので、ステップ１０６、１０８の処理は省略してもよい。
【００６５】
一方、ステップ１１０では、エアバッグＥＣＵ７４がラップアウタプリテンショナ１６を制御して作動させることによって、ラップアウタプリテンショナ１６によってラップベルトを引っ張ることで乗員が拘束されて一連の処理を終了する。すなわち、ラップアウタプリテンショナ１６が作動することにより、図４（Ｃ）に示すように、タングプレート２０のカム５６が回転してロック作動となり、タングプレート２０に対するウエビングの移動が制限される。その後、自動車の減速に従ってショルダベルトへの荷重及びラップベルトへの荷重が上昇すると、シートベルトリトラクタ１２のフォースリミッタ機構が作動してショルダベルトの荷重が一定に保持される。また、さらに荷重が上昇してラップベルト荷重が上昇すると、エネルギ吸収機構５８が作動してラップベルト荷重が一定に保持され、ウエビングの損傷が防止される。
【００６６】
ここで、ウエビング１４の加わる荷重の推移例を参照しながら、自動車用シートベルト装置１０の具体的な動作例を説明する。図８は、本発明の実施の形態に係わる自動車用シートベルト装置１０の各機構の動作順を説明するための図である。また、図９は、本発明の実施の形態に係わる自動車用シートベルト装置１０が作動したときのショルダベルト荷重とラップベルト荷重の変化の一例を示す図である。
【００６７】
本実施の形態では、図９（Ａ）に示すように、衝突予測として衝突確定（衝突回避不可）と判断してからプリテンショナモータ３４を作動してショルダベルトの巻き取りを開始する（図９のＡ点）と、図８に示すように、ショルダベルトの巻き取りから一定荷重に達したところでシートベルトリトラクタ１２のロック機構３２が作動して（図９のＢ点）、ウエビング１４の引出が制限される。
【００６８】
従来は、ウエビングの巻き取り作動は衝突前にウエビングの弛みを除くことが目的とされているため、乗員が制動加速度等により前方へ移動する前に作動させる必要があり、衝突に至らない場合でも作動させる。従って、作動頻度が多いため乗員を引き戻す程の強い荷重で巻き取りを行うことができなかった。これに対して、本実施の形態では、上述のように衝突が確定してからプリテンショナモータ３４を作動するのでウエビング１４の巻き取りタイミングを可能な限り遅らせて、プリテンショナモータ３４の作動頻度を少なくすることができる。これによって、作動頻度が少なくなるため従来よりも強い荷重でウエビング１４を巻き取ることが可能となり、衝突前に乗員を確実に拘束することが可能となる。また、プリテンショナモータ３４によって強い荷重でウエビング１４を巻き取ることが可能となるため、インフレータやＭＧＧ等を用いたプリテンショナを廃止することも可能となる。
【００６９】
一方、エアバッグＥＣＵ７４によって衝突が検知されて、図８に示すように、ラップアウタプリテンショナ１６が作動されると（図９のＣ点）、ラップベルトの張力とショルダベルトの張力が上昇し、タングプレート２０のカム５６が回転してタングプレート２０のロック機構が作動する（図９のＤ点）。このラップアウタプリテンショナ１６の作動及びタングプレート２０のロック機構作動により、初期の腰部の拘束性を向上することができ、大腿部への負荷を低減することができる。
【００７０】
その後、更にショルダベルト荷重及びラップベルト荷重が上昇すると、図８に示すように、シートベルトリトラクタ１２のフォースリミッタ機構が作動してショルダベルト荷重が一定に保たれ（図９のＥ点）る。さらにラップベルト側の荷重が上昇すると、エネルギ吸収機構５８が作動して（図９のＦ点）、ウエビング１４の損傷が防止される。
【００７１】
すなわち、タングプレート２０のロック機構と、エネルギ吸収機構５８を組み合わせることにより、ラップベルト荷重が必要以上に上昇するのを抑えてウエビング１４の損傷を防止することができると共に、エネルギ吸収機構５８によってショルダベルト下部の張力を緩和することで胸のたわみ量の低減効果が期待できる。
【００７２】
また、本実施の形態では、エネルギ吸収機構５８が作動する荷重をウエビング１４の損傷荷重よりも十分小さく設定しているので、タングプレート２０のロック機構が作動してウエビング１４の荷重が上昇しても、ウエビング１４が損傷する前にエネルギ吸収機構５８が作動するので、ウエビング１４の損傷を確実に防止することができる。
【００７３】
さらに、シートベルトリトラクタ１２のフォースリミット機構が作動する荷重Ｘよりも、エネルギ吸収機構５８が作動する荷重Ｙを大きい値に設定しているので、始めにフォースリミッタ機構が作動することで、ショルダベルト荷重が一定に保たれて胸部への負荷を低減することができる。そして、続いてエネルギ吸収機構５８が作動することで、ラップベルト荷重が一定に保たれ、腰部の荷重の開放が最後となるので、腰部を拘束しつつ、大腿部への負荷を軽減することができる。すなわち、フォースリミッタ機構が作動する荷重Ｘよりもエネルギ吸収機構５８が作動する荷重Ｙを大きい値とすることで、乗員を効率良く拘束することができる。
【００７４】
従って、上述のような構成とすることにより、ウエビング１４の損傷を防止しつつ、腰部拘束性を向上することができる。
【００７５】
なお、上記の実施の形態では、プリクラッシュシステム６０と衝突検知システム６２を別々の構成として説明したが、これに限るものではなく、一体構成として１つのＥＣＵで衝突予測とエアバッグ制御等の各種制御を行う構成を適用するようにしてもよい。また、プリクラッシュシステム６０は必須構成ではなく、省略するようにしてもよい。
【００７６】
また、上記の実施の形態では、バックル２２に設けられたエネルギ吸収機構５８は、ジグザグ状の金属プレートの塑性変形を利用してエネルギを吸収するものを適用するようにしたが、これに限るものではない。例えば、シートベルトリトラクタ１２のフォースリミッタ機構のように、トーションバーの捩れを利用してエネルギを吸収するようにしてもよいし、他のエネルギを吸収する構成を適用するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００７７】
１０ 自動車用シートベルト装置
１２ シートベルトリトラクタ
１４ ウエビング
１６ ラップアウタプリテンショナ
２０ タングプレート
２２ バックル
２６ トーションバー
２８ プリテンショナ機構
３２ ロック機構
３４ プリテンショナモータ
４８ ＭＧＧ
５６ カム
５８ エネルギ吸収機構
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウエビングの引出をロックするためのロック機構、及び前記ロック機構によってウエビングの引出がロックされた状態でウエビング荷重を予め定めた第１の荷重に制限するフォースリミッタ機構を備え、ウエビングを一端側から巻き取り可能とされたシートベルトリトラクタと、
衝突が検知されたときに、ウエビングの他端側を引き込んでウエビングに荷重を発生させるプリテンショナ手段と、
前記プリテンショナ手段が作動してウエビングに所定の荷重が発生した場合にウエビングに対する移動を制限する制限機構を備えたタングプレートと、
予め定めたウエビング損傷荷重よりも小さい第２の荷重で作動してエネルギを吸収するエネルギ吸収機構を備え、前記タングプレートが着脱可能に連結されるバックルと、
を備えた自動車用シートベルト装置。
【請求項２】
前記エネルギ吸収機構は、前記第２の荷重として前記第１の荷重よりも大きい荷重で作動するように設定された請求項１に記載の自動車用シートベルト装置。
【請求項３】
前記シートベルトリトラクタは、衝突回避不可能と判定されたときに、衝突前にウエビングを巻き取るモータを更に備えた請求項１又は請求項２に記載の自動車用シートベルト装置。
【請求項４】
前記エネルギ吸収機構は、前記第２の荷重で塑性変形することによりエネルギを吸収する部材を有する請求項１〜３の何れか１項に記載の自動車用シートベルト装置。
【請求項１】
ウエビングの引出をロックするためのロック機構、及び前記ロック機構によってウエビングの引出がロックされた状態でウエビング荷重を予め定めた第１の荷重に制限するフォースリミッタ機構を備え、ウエビングを一端側から巻き取り可能とされたシートベルトリトラクタと、
衝突が検知されたときに、ウエビングの他端側を引き込んでウエビングに荷重を発生させるプリテンショナ手段と、
前記プリテンショナ手段が作動してウエビングに所定の荷重が発生した場合にウエビングに対する移動を制限する制限機構を備えたタングプレートと、
予め定めたウエビング損傷荷重よりも小さい第２の荷重で作動してエネルギを吸収するエネルギ吸収機構を備え、前記タングプレートが着脱可能に連結されるバックルと、
を備えた自動車用シートベルト装置。
【請求項２】
前記エネルギ吸収機構は、前記第２の荷重として前記第１の荷重よりも大きい荷重で作動するように設定された請求項１に記載の自動車用シートベルト装置。
【請求項３】
前記シートベルトリトラクタは、衝突回避不可能と判定されたときに、衝突前にウエビングを巻き取るモータを更に備えた請求項１又は請求項２に記載の自動車用シートベルト装置。
【請求項４】
前記エネルギ吸収機構は、前記第２の荷重で塑性変形することによりエネルギを吸収する部材を有する請求項１〜３の何れか１項に記載の自動車用シートベルト装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１３−１８４６０（Ｐ２０１３−１８４６０Ａ）
【公開日】平成２５年１月３１日（２０１３．１．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１５５７２７（Ｐ２０１１−１５５７２７）
【出願日】平成２３年７月１４日（２０１１．７．１４）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月３１日（２０１３．１．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月１４日（２０１１．７．１４）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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