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発明の名称 車両用乗員拘束制御装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−1423(P2007−1423A)
公開日 平成19年1月11日(2007.1.11)
出願番号 特願2005−183666(P2005−183666)
出願日 平成17年6月23日(2005.6.23)
代理人 【識別番号】100079049
【弁理士】
【氏名又は名称】中島 淳
発明者 長瀬 啓明
要約 課題
乗員の拘束力を的確に調整して乗員の運転姿勢の安定性を向上すると共に、乗員の拘束性能を向上する。

解決手段
車輪速センサ、前後加速度センサ、横加速度センサ、ヨーレートセンサ、及びステアリングセンサの検出値に基づいて、運転者が要求する車両状態を推定し、現在の車両状態との偏差をステアリングの操舵角に換算した値を車両横滑り状態量として算出すると共に、車両横滑り頻度及び車両横滑り状態量の平均値を演算する。横滑り状態量が予め定めた閾値以上の場合に、横滑り状態量に応じてシートベルト張力の調整を行うと共に、横滑り状態量に応じてサイドサポートの調整を行う。また、横滑り状態量が閾値より小さく、かつ横滑り頻度及び平均値が予め定めた閾値以上の場合に、横滑り頻度及び平均値に応じてシートベルト張力の調整を行うと共に、横滑り頻度及び平均値に応じてサイドサポートの調整を行う。
特許請求の範囲
【請求項1】
走行状態を検出する検出手段の検出結果に基づいて、運転者が要求する車両状態を推定し、推定した車両状態と現在の車両状態との偏差を表す車両横滑り状態量を算出する算出手段と、
前記算出手段の算出結果に基づいて車両横滑り頻度及び前記車両横滑り状態量の平均値の少なくとも一方を演算する演算手段と、
前記算出手段の算出結果及び前記演算手段の演算結果に基づいて、乗員の拘束力を高めるように、シートベルトの張力を調整するシートベルト調整手段及び車両用シートのサイドサポートの拘束力を調整するシート調整手段の少なくとも一方を制御する制御手段と、
を備えた車両用乗員拘束制御装置。
【請求項2】
前記制御手段は、前記算出手段によって算出された前記車両横滑り状態量が予め定めた値以上の場合には、前記算出手段によって算出された前記車両横滑り状態量に応じて前記シートベルト調整手段及び前記シート調整手段の少なくとも一方を制御し、前記算出手段によって算出された前記車両横滑り状態量が予め定めた値より小さく、かつ前記演算手段によって演算された前記横滑り頻度及び前記平均値の少なくとも一方が予め定めた値以上の場合に、前記演算手段によって演算された前記横滑り頻度及び前記平均値の少なくとも一方に応じて前記シートベルト調整手段及び前記シート調整手段の少なくとも一方を制御することを特徴とする請求項1に記載の車両用乗員拘束制御装置。
【請求項3】
前記算出手段は、推定した車両状態と現在の車両状態との偏差をステアリングの操作角に換算した値を前記車両横滑り量として算出する請求項1又は請求項2に記載の車両用乗員拘束制御装置。
【請求項4】
前記算出手段は、各車輪の車輪速を検出する車輪速センサ、車両前後方向の加速度を検出する前後加速度センサ、車両横方向の加速度を検出する横加速度センサ、ヨーレートを検出するヨーレートセンサ、及びステアリングの操舵角度を検出するステアリングセンサの各検出値に基づいて、前記横滑り状態量を算出することを特徴とする請求項1乃至請求項3の何れか1項に記載の車両用乗員拘束制御装置。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、車両用乗員拘束制御装置にかかり、特に、シートベルトの張力を調整するプリテンショナや車両用シートのサイドサポートを調整するシートサポート調整装置等の車両用乗員拘束装置を制御する車両用乗員拘束制御装置に関する。
【背景技術】
【0002】
シートベルトや車両用シートのサイドサポート等の乗員拘束装置は、乗員を拘束して運転姿勢を安定させる。また、近年では、車両の走行状況に応じてこれらの乗員拘束装置を制御することが提案されている。
【0003】
例えば、特許文献1に記載の技術では、車両に搭載されるVDC(Vehicle Dynamics Control)の作動時に、ウェビングを巻き取ると共に、VDCで検出された旋回方向とは反対側の車両用シートのサイドサポートの反力を強めるように制御することが提案されており、このように制御することによって乗員の運転姿勢を安定させることができる。
【特許文献1】特開2004−322691号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、特許文献1に記載の技術では、VDC作動時の運転姿勢を安定させることができるが、VDC作動時間に応じて乗員の拘束力を変更するようにしており、車両の横滑りや横滑り頻度に応じた乗員の拘束力の変更は行っていないので、改善の余地がある。
【0005】
本発明は、上記事実を考慮して成されたもので、乗員の拘束力を的確に調整して乗員の運転姿勢の安定性を向上すると共に、乗員の拘束性能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】
【0006】
上記目的を達成するために請求項1に記載の発明は、走行状態を検出する検出手段の検出結果に基づいて、運転者が要求する車両状態を推定し、推定した車両状態と現在の車両状態との偏差を表す車両横滑り状態量を算出する算出手段と、前記算出手段の算出結果に基づいて車両横滑り頻度及び前記車両横滑り状態量の平均値の少なくとも一方を演算する演算手段と、前記算出手段の算出結果及び前記演算手段の演算結果に基づいて、乗員の拘束力を高めるように、シートベルトの張力を調整するシートベルト調整手段及び車両用シートのサイドサポートの拘束力を調整するシート調整手段の少なくとも一方を制御する制御手段と、を備えたことを特徴としている。
【0007】
請求項1に記載の発明によれば、算出手段では、走行状態を検出する検出手段の検出結果に基づいて、運転者が要求する車両状態が推定され、推定された車両状態と現在の車両状態との偏差を表す車両横滑り状態量が算出される。
【0008】
また、演算手段では、算出手段の算出結果に基づいて車両横滑り頻度、及び車両横滑り状態量の平均値の少なくとも一方が演算される。なお、車両横滑り頻度は、例えば、所定値以上の車両横滑り量が発生した回数等を演算し、車両横滑り状態量の平均値は、所定値以上の車両横滑り量の発生時における車両横滑り状態量の平均値等を演算する。
【0009】
そして、制御手段では、算出手段の算出結果及び演算手段の演算結果に基づいて、乗員の拘束力を高めるように、シートベルト調整手段及びシート調整手段の少なくとも一方が制御される。例えば、シートベルト調整手段は、シートベルトを構成するウェビングを巻き取る巻取り装置等によってウェビングの巻取りを調整することによってシートベルトの張力を調整し、シート調整手段は、シート調整手段によってサイドサポートを狭めたり広げたりすることによってサイドサポートの拘束力を調整する。
【0010】
すなわち、車両横滑り状態量と、車両横滑り頻度及び車両横滑り状態量の平均値の少なくとも一方とに基づいてシートベルト調整手段及びシート調整手段の少なくとも一方が制御されるので、車両横滑り状態量、車両横滑り頻度、及び車両横滑り状態量の平均値のそれぞれに応じて乗員の拘束力を的確に調整して乗員の運転姿勢の安定性を向上することができると共に、乗員の拘束性能を向上することができる。
【0011】
制御手段は、例えば、請求項2に記載の発明のように、算出手段によって算出された車両横滑り状態量が予め定めた値以上の場合には、算出手段によって算出された車両横滑り状態量に応じてシートベルト調整手段及びシート調整手段の少なくとも一方を制御し、算出手段によって算出された車両横滑り状態量が予め定めた値より小さく、かつ演算手段によって演算された車両横滑り頻度及び車両横滑り状態量の平均値の少なくとも一方が予め定めた値以上の場合には、演算手段によって演算された車両横滑り頻度及び車両横滑り状態量の平均値の少なくとも一方に応じてシートベルト調整手段及びシート調整手段の少なくとも一方を制御するようにしてもよい。このように制御することによって、車両の横滑り状態に応じて乗員を的確に拘束して安全性を確保しつつ乗員の着座姿勢を安定させると共に車両が連続して横滑り状態となる可能性がある場合にも事前に乗員を的確な拘束力で拘束して乗員の安全性を確保しつつ乗員の着座姿勢を安定させることができる。
【0012】
また、算出手段は、請求項3に記載の発明のように、推定した車両状態と現在の車両状態の偏差をステアリングの操舵角に換算した値を車両横滑り状態量として検出することができる。さらに、算出手段は、請求項4に記載の発明のように、各車輪の車輪速を検出する車輪速センサ、車両前後方向の加速度を検出する前後加速度センサ、車両横方向の加速度を検出する横加速度センサ、ヨーレートを検出するヨーレートセンサ、及びステアリングの操舵角度を検出するステアリングセンサの各検出値に基づいて、車両横滑り状態量を算出するようにしてもよい。
【0013】
例えば、車輪速センサ、前後加速度センサ、横加速度センサ、及びステアリングセンサの検出値を用いて車両を前後2輪としてタイヤ特性を線形と仮定した車両2輪モデルから定常円旋回中のヨーレートを推定して、推定したヨーレートとヨーレートセンサによって検出した実ヨーレートとの偏差を操舵角に換算した値を横滑り状態量として算出することができる。
【発明の効果】
【0014】
以上説明したように本発明によれば、走行状態に基づいて運転者が要求する車両状態を推定し、現在の車両状態との偏差を表す車両横滑り状態量を算出すると共に、車両横滑りの頻度及び横滑り状態量の平均値の少なくとも一方を演算して、算出した車両横滑り状態量並びに演算した車両横滑り頻度及び横滑り状態量の平均値の少なくとも一方に基づいて、乗員の拘束力を高めるように、シートベルトの張力及び車両用シートのサイドサポートの拘束力の少なくとも一方を制御することで、乗員の拘束力を的確に調整して乗員の運転姿勢の安定性を向上すると共に、乗員の拘束性能を向上することができる、という効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【0015】
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。
【0016】
本実施の形態は、自動車に設けられた、シートベルトを構成するウェビングを巻き取る巻取装置や車両用シートのサイドサポートを調整するシート調整装置等の乗員拘束装置を制御する車両用乗員拘束制御装置に本発明を適用したものである。
【0017】
本実施の形態では、乗員拘束装置としてシートベルトプリテンショナ駆動装置、及びシートサポート調整装置が自動車に設けられており、乗員拘束制御装置は、これらの各装置を制御するものとして説明する。
【0018】
図1は、本発明の実施の形態に係わる車両用乗員拘束制御装置における乗員拘束装置の一例を示す図である。
【0019】
シートベルトプリテンショナ駆動装置は、シートベルトを構成するウィビング12を巻き取る巻取装置14を駆動することによってシートベルトの張力を調整し、乗員の前後方向への拘束力を調整するようになっている。
【0020】
また、シートサポート調整装置は、車両用シート16のサイドサポート18を図1矢印A方向に調整して、乗員の車両横方向への動きを抑制するようになっている。
【0021】
図2は、本発明の実施の形態に係わる車両用乗員拘束制御装置の構成を示すブロック図である。
【0022】
車両用乗員拘束制御装置10は、シートベルトプリテンショナ駆動装置22及びシートサポート調整装置24を制御する制御装置20を備えており、シートベルトプリテンショナ駆動装置22及びシートサポート調整装置24が制御装置20に接続されている。なお、シートベルトプリテンショナ駆動装置22及びシートサポート調整装置24は、詳細な構成を言及しないが、種々の公知の技術を適用することができる。
【0023】
制御装置20には、自動車の各車輪の速度を検出する車輪速センサ26、車両前後方向の加速度を検出する前後加速度センサ28、車両の横方向の加速度を検出する横加速度センサ30、車両のヨーレートを検出するヨーレートセンサ32、及びステアリングの操舵角度を検出するステアリングセンサ34が接続されている。
【0024】
制御装置20は、車輪速センサ26、前後加速度センサ28、横加速度センサ30、ヨーレートセンサ32、及びステアリングセンサ34の検出値に基づいて、運転者が要求する車両状態を推定し、推定した車両状態と現在の車両状態との偏差をステアリングの操作角に換算した値を車両横滑り状態量として算出すると共に、車両横滑りの頻度や車両横滑り状態量の平均値を算出する。
【0025】
また、制御装置20には、車両横滑り状態量、車両横滑り頻度及び車両横滑り状態量の平均値に対する予め定めた各閾値が記憶されており、検出した車両横滑り状態量、車両横滑り頻度及び車両横滑り状態量の平均値に基づいてシートベルトプリテンショナ駆動装置22及びシートサポート調整装置24を制御するようになっている。
【0026】
続いて、本発明の実施の形態に係わる車両乗員拘束制御装置20の制御装置で行われる処理について説明する。図3は、本発明の実施の形態に係わる車両乗員拘束制御装置20の制御装置20で行われる処理の流れの一例を示すフローチャートである。
【0027】
まず、イグニッションスイッチ等がオンされると、制御装置20では、図3に示す制御ルーチンが開始され、ステップ100では、各センサの出力信号を読み取ることにより、各センサの検出値の入力処理がなされる。ここでは、車輪速センサ26、前後加速度センサ28、横加速度センサ30、ヨーレートセンサ32、及びステアリングセンサ34からの信号が制御装置20に入力される。
【0028】
次に、ステップ102では、各センサの検出値に基づいて、車両横滑り状態量が算出されて、ステップ104へ移行する。車両横滑り状態量は、運転者が要求する車両状態を推定し、現在の車両状態との偏差をステアリングの操舵角に換算した値を車両横滑り状態量として算出する。
【0029】
車両横滑り状態量の検出は、既知の技術を用いて算出することができるが、例えば、以下のようにして車両横滑り状態量を算出する。
【0030】
車両の2輪モデル(車輪を前後2輪として、タイヤの特性を線形と仮定したモデル)から定常円旋回中のヨーレートYrは、以下の式で表すことができる。
【0031】
【数1】


【0032】
なお、δfは前輪舵角、Yrはヨーレート[rad/s]、Vは車速[m/s]、Lfは重心から前輪車軸までの距離[m]、Lrは重心から後輪車軸までの距離[m]、Lは(Lf+Lr)でホイールベース[m]、Cfはフロントタイヤのコーナリングパワー[N/rad]、Crはリアタイヤのコーナリングパワー[N/rad]、Mは車両重量[kg]である。
【0033】
ここで、目標ヨーレートY*rを上記の(1)式のYrとして、目標ヨーレートとヨーレートセンサ32によって検出された実ヨーレートY^rとの偏差ΔYrは、以下に示す式で表すことができる。
【0034】
【数2】


【0035】
なお、ΔYrはヨーレート偏差[rad/s]、Y*rは目標ヨーレート[rad/s]、Y^rは実ヨーレート(推定ヨーレート)[rad/s]である。
【0036】
また、ヨーレート偏差ΔYrを舵角換算した値をDとすると、舵角換算した値Dは、以下に示す式で表すことができる。
【0037】
【数3】


【0038】
なお、ΔYrはヨーレート偏差[rad/s]、Lはホイールベース[m]、Vは車速[m/s]、Dは横滑り状態量[rad]である。
【0039】
すなわち、ステアリングセンサ34によって検出された検出値から前輪舵角δfを検出し、車輪速センサ26によって検出された検出値から車速Vを検出し、前後加速度センサ28及び横加速度センサ30の検出値に基づいて、フロントタイヤのコーナリングパワーCf及びリアタイヤのコーナリングパワーCrを算出すれば、ホイールベースL、重心から前輪車軸までの距離Lf、重心から後輪車軸までの距離Lr、及び車両重量Mが車両毎に予め分かっているので、目標ヨーレートY*rを算出することができる。そして、ヨーレートセンサ32の検出値から実ヨーレートY^rを得ることができるので、横滑り状態量Dを算出することができる。
【0040】
このように、横滑り状態量Dは、横滑りを操舵角に換算した状態量となり、横滑り状態量Dの値が大きくなると、車両の横滑り状態が大きくなったことを示し、0であれば、横滑りが起きていないことを示す。
【0041】
次にステップ104では、車両横滑り頻度及び横滑り状態量の平均が演算される。車両横滑り頻度は、例えば、横滑り状態量が所定値以上となった発生回数などを車両横滑り頻度として演算し、横滑り状態量の平均値は、例えば、所定値以上の横滑り状態量が検出された時の1回の横滑り中の横滑り状態量の平均値を演算する。
【0042】
続いて、ステップ106では、横滑り状態量が予め記憶された閾値以上か否か判定され、該判定が肯定された場合にはステップ108へ移行する。
【0043】
ステップ108では、横滑り状態量に応じてシートベルトプリテンショナ駆動装置22が駆動制御されて、横滑り状態量に応じたシートベルト張力の調整が行われ、ステップ110へ移行して、横滑り状態量に応じてシートサポート調整装置24が制御されて、横滑り状態量に応じたサイドサポート18の調整が行われてステップ118へ移行する。
【0044】
例えば、横滑り状態量に応じたシートベルトプリテンショナ駆動装置22の駆動制御は、横滑り状態量に対するシートベルト張力の値をマップとして予め作成しておき、横滑り状態量に対応するシートベルトの張力を読み出してシートベルト張力を調整し、横滑り状態量に応じたシートサポート調整装置24の制御は、横滑り状態量に対するサイドサポート18の調整量をマップとして予め作成しておき、横滑り状態量に対応するサイドサポート18の調整量を読み出してサイドサポート18を調整する。
【0045】
このように横滑り状態量が予め定めた閾値以上の場合には、横滑り状態量に応じたシートベルト張力の調整が行われると共に、横滑り状態量に応じたシートサポートの調整が行われるので、乗員の車両前後左右方向の拘束力を的確に調整して乗員の運転姿勢の安定性を向上させることができると共に、乗員の拘束性能を向上させることができる。
【0046】
一方、ステップ106の判定が否定された場合にはステップ112へ移行して、車両横滑り頻度及び車両横滑り状態量の平均値が予め記憶された閾値以上か否か判定され、該判定が否定された場合には、ステップ118へ移行し、肯定された場合には、ステップ114へ移行する。
【0047】
ステップ114では、車両横滑り頻度及び車両横滑り状態量の平均値に応じてシートベルトプリテンショナ駆動装置22が駆動制御されて、車両横滑り頻度及び車両横滑り状態量の平均値に応じたシートベルト張力の調整が行われ、ステップ116へ移行し、車両横滑り頻度及び車両横滑り状態量の平均値に応じてシートサポート調整装置24が制御されて、車両横滑り頻度及び車両横滑り状態量の平均値に応じたサイドサポート18の調整が行われてステップ118へ移行する。
【0048】
例えば、車両横滑り頻度及び車両横滑り状態量の平均値に応じたシートベルトプリテンショナ駆動装置22の駆動制御は、車両横滑り頻度及び車両横滑り状態量の平均値に対するシートベルト張力の値をマップとして予め作成しておき、車両横滑り頻度及び車両横滑り状態量の平均値に対応するシートベルトの張力を読み出してシートベルト張力を調整し、車両横滑り頻度及び車両横滑り状態量の平均値に応じたシートサポート調整装置24の制御は、車両横滑り頻度及び車両横滑り状態量の平均値に対するサイドサポート18の調整量をマップとして予め作成しておき、車両横滑り頻度及び車両横滑り状態量の平均値に対応するサイドサポート18の調整量を読み出してサイドサポート18を調整する。
【0049】
このように車両横滑り頻度及び車両横滑り状態量の平均値に応じたシートベルト張力の調整が行われると共に、車両横滑り頻度及び車両横滑り状態量の平均値に応じたシートサポートの調整が行われるので、車両の横滑り状態に応じて乗員を的確に拘束して安全性を確保しつつ乗員の着座姿勢を安定させると共に、車両が連続して横滑り状態となる可能性がある時にも、事前に乗員を的確な拘束力で拘束して乗員の安全性を確保しつつ乗員の着座姿勢を安定させることができる。
【0050】
そして、ステップ118では、イグニッションスイッチ(IG)がオフか否か判定され、該判定が否定された場合にはステップ100に戻って上述の処理が繰り返され、ステップ118の判定が肯定されたところで一連の処理を終了する。
【0051】
すなわち、上述のようにシートベルトプリテンショナ駆動装置22及びシートサポート調整装置24を制御することによって、乗員の車両前後左右方向の拘束力を的確に調整して乗員の運転姿勢の安定性を向上すると共に、乗員の拘束性能を向上することができる。例えば、横加速度センサ30及びヨーレートセンサ32の検出値に基づいて車両の横滑りを判断してシートベルトプリテンショナ駆動装置22及びシートサポート調整装置24を制御した場合には、路面摩擦係数が低いところでは、横加速度センサ30の検出値が小さく、ヨーレートセンサ32の検出値が小さくても車両が横滑りしていることがあり、逆に乾燥アスファルト路面では横加速度センサ30の検出値及びヨーレートセンサ32の値が大きくても横滑りしていないことがあるので、乗員の拘束力を的確に制御することができないが、上述のように、運転者が要求する車両状態量と現在の車両状態との偏差から車両横滑り状態量を算出するので、路面状況、運転者の意志を考慮した横滑り状態量を算出することができ、横滑りの検出精度を向上させることができると共に、これにより制御することで乗員の拘束力を的確に調整することができるようになる。さらに、車両横滑り頻度や車両横滑り状態量の平均値を用いて制御することで、横滑りを頻繁に行うような走行状況において横滑りが始まる前に乗員を的確に拘束することができる。
【0052】
なお、上記の実施の形態では、車両横滑り状態量が閾値より小さい時に車両横滑り頻度及び車両横滑り状態量の平均値が予め記憶された閾値以上か否かを判定するようにしたが、これに限るものではなく、例えば、車両横滑り頻度と車両横滑り状態量の平均値のどちらか一方のみが予め記憶された閾値以上か否か判定するようにして、車両横滑り頻度又は車両横滑り状態量の平均値に応じてシートベルト張力とシートサポートの調整を行うようにしてもよい。
【0053】
また、上記の実施の形態では、車両横滑り状態量が予め記憶した閾値より小さい場合に、車両横滑り頻度及び車両横滑り状態量の平均値が予め記憶した閾値以上か否かを判定するようにしたが、当該判定を省略するようにしてもよい。この場合には、シートベル張力の調整やサイドサポート18の調整を行うマップにおいて、車両横滑り頻度及び横滑り状態量の平均値が予め定めた閾値より小さくなる部分を不感帯として調整量を0とすれば、上記と同様に制御することができる。
【0054】
さらに、上記の実施の形態では、シートベルト張力の調整と車両用シート16のサイドサポートの調整を共に行うようにしたが、これに限るものではなく、例えば、どちらか一方のみの調整を行うようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【0055】
【図1】本発明の実施の形態に係わる車両用乗員拘束制御装置における乗員拘束装置の一例を示す図である。
【図2】本発明の実施の形態に係わる車両用乗員拘束制御装置の構成を示すブロック図である。
【図3】本発明の実施の形態に係わる車両用乗員拘束制御装置の制御装置で行われる処理の流れの一例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【0056】
10 車両用乗員拘束装置
12 ウェビング
14 巻取装置
16 車両用シート
18 サイドサポート
20 制御装置
22 シートベルトプリテンショナ駆動装置
24 シートサポート調整装置
26 車速センサ
28 前後加速度センサ
30 横加速度センサ
32 ヨーレートセンサ
34 ステアリングセンサ




 

 


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