JP2002137761A - 乗り物の安全装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 どのような形態の衝突においても、乗員を安
全に保護できるよう改良を加えた乗り物の安全装置を提
供する。 【解決手段】 乗り物の安全装置１は、急激に剛性を変
えることのできる部材（剛性可変部材）を備える構造体
（フロントフレーム７）と、乗り物に関する物理量を検
知するセンサ３と、センサ３からの信号を受ける制御部
９とから主に構成される。制御部９は、センサ３の信号
から車両の状態を判定するとともに、状態の進行に伴う
構造体の変形を最適化するために剛性可変部材に付与す
べき剛性の程度を算出して、部材に剛性変更信号を発
し、さらに、剛性可変部材の作動と関連付けてシートベ
ルトやエアバッグ等の乗員拘束装置５の作動を制御す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車等の乗り物
の安全装置に関する。特には、車両の衝突時に乗員をよ
り安全に保護することのできるよう改良を加えた乗り物
の安全装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】走行中の車両が物体に衝突すると、車両
には大きな減速度がかかり、乗員も同等の減速度を受け
ることになる。この減速度が大きいほど乗員に障害を与
え易くなる。衝突時に乗員に与える障害を軽減するため
に、車両には、クラッシャブルボディ及びレストレイン
ト・システムの機能が付与されている。

【０００３】クラッシャブルボディとは、乗員に与える
衝撃を和らげるために、車両の前部を潰すことで衝撃を
吸収し、減速度を低下させるように構成された車体であ
る。レストレイント・システムとは、乗員が衝撃により
車両のシートから飛び出さないように適用されるシステ
ムで、シートベルトやエアバッグ等の拘束装置である。
なお、このようなクラッシャブルボディ及びレストレイ
ント・システムを有する車両においては、衝突時にも乗
員を保護しておく空間を確保しておく必要がある。すな
わち、衝突しても、乗員が座っている空間（生存空間）
を形成している車室フレームが壊れないことが必要な条
件であり、車室は堅牢に造られている。

【０００４】走行中の車両の衝突の形態には、車両が正
面であまりズレないで衝突するフルラップ衝突と、正面
から左右にずれて衝突するオフセット衝突とがある。一
般に、オフセット衝突の方がフルラップ衝突よりも車両
にとって条件は厳しくなる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】より厳しいオフセット
衝突の場合に対して、生存空間を確保すべくフロントサ
イドフレームに剛性をもたせると、フルラップ衝突の場
合に、フロントサイドフレームが衝撃を吸収しにくく、
車室に衝撃が伝わり、乗員の受ける減速度が低減されに
くい。

【０００６】本発明は、上記の問題点に鑑みてなされた
ものであって、どのような形態の衝突においても、乗員
を安全に保護できるよう改良を加えた乗り物の安全装置
を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明の乗り物の安全装置は、 乗り物の構造体に
取り付けられた、急激に剛性を変えることのできる部材
（剛性可変部材）と、該乗り物に関する物理量を検知す
るセンサと、 該センサからの信号を受けて前記乗り物
の状態を判定するとともに、該状態の進行に伴う前記構
造体の変形を最適化するために前記剛性可変部材に付与
すべき剛性の程度を算出し、該部材に剛性変更信号を発
する制御部と、を具備することを特徴とする。衝突した
乗り物の状態をセンサによって判定するため、衝突の形
態に合わせて構造体に取り付けられた剛性可変部材の剛
性を変更することができる。このため、衝突の形態によ
って、構造体を潰して衝突の衝撃を構造体に吸収させた
り、または、構造体の潰れを防ぐことで構造体に最適な
状態をとらせ、衝突時に乗員の生存空間を確保しつつ乗
員にかかる減速度（Ｇ）を低減することができる。

【０００８】本発明においては、さらに、シートベルト
やエアバッグ等の乗員拘束装置を具備し、前記制御部
が、前記剛性可変部材の作動と関連付けて前記乗員拘束
装置の作動を制御することが好ましい。衝突の形態に合
わせて剛性可変部材の剛性を変更することにより、構造
体を最適な状態にして減速度を低下させ、この減速度に
応じて乗員拘束装置を作動させる。このため、衝突時に
乗員の生存空間を確保するとともに、乗員の飛び出しを
防ぎ、より安全性を与えることができる。

【０００９】本発明においては、前記剛性可変部材が、
閉塞された室を有する構造部材と、該室の圧力を急激に
上昇させるガス発生器と、を有することとする。ガス発
生器から、剛性可変部材の閉塞された室に発せられるガ
スの圧力によって、構造体の剛性を変更することができ
る。

【００１０】本発明においては、前記剛性可変部材を乗
り物の前部に左右２個有し、前方衝突の形態に合わせて
該２個の剛性可変部材の剛性を変えることにより、車両
の持つ衝突時のエネルギ吸収特性を変えることとする。
乗り物の前部の左右に剛性可変部材を備えたことによ
り、左右どちらの方向からのオフセット衝突及びフルラ
ップ衝突のいずれの衝突の形態にも対応することができ
る。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ説明す
る。図１は、本発明の実施の形態に係る乗り物の安全装
置の全体構成を示すブロック部である。安全装置１は、
主に、乗り物の状態を検知するセンサ３、シートベルト
やエアバッグ、プリテンショナ等の乗員拘束装置５、剛
性可変部材である車体のフロントフレーム７（詳細後
述）、及び、各部を制御する制御部９から構成される。
乗り物の状態を検知するセンサ３の出力が制御部９に入
力されて、制御部９で衝突の形態や大きさが判断され
る。そして、制御部９はその形態や大きさに基づいてフ
ロントフレーム７や乗員拘束装置５に、剛性や拘束度合
いを変化させるよう制御する。

【００１２】図２は、図１の乗り物の安全装置の一部で
あるフロントフレーム部分（剛性可変部材）を模式的に
示す図であり、図２（Ａ）は車体前部の斜視図、図２
（Ｂ）は一方のフロントサイドフレームの拡大図であ
る。車体のフロントフレーム７は、バルクヘッド１１
と、このバルクヘッド１１の左右から前方に伸びるフロ
ントサイドフレーム１３Ｒ、１３Ｌから主に構成され
る。バルクヘッド１１はエンジンルームと車室を隔して
いる。左右のフロントサイドフレーム１３はエンジンル
ーム内に伸びている。

【００１３】左右のフロントサイドフレーム１３は、中
空の円筒状で、この例ではアルミニウムの押し出し成形
により作製される。フロントサイドフレーム１３の内空
間は、図２（Ａ）に示すように、長手方向に伸びる隔壁
１４によって６つの部屋１５に均等に分割されている。
左右フロントサイドフレーム１３の先端及び基端は閉じ
られており、基端はベース１７の先端に接続している。
ベース１７は中空円錐台形で、基端はバルクヘッド１１
に接続している。

【００１４】左右フロントサイドフレーム１３には、各
部屋１５毎にインフレータ１９が備えられている。イン
フレータ１９は、ガス噴出口がフロントサイドフレーム
１３の部屋１５内に位置するように、基端の壁から各部
屋に挿入されている。インフレータ１９の点火部はベー
ス１７内に位置し、制御部９からの命令により点火され
る。インフレータ１９が点火されて各部屋１５にガスが
噴出されると、各部屋１５にはガスが充填されて部屋内
の圧力が上昇し、フロントサイドフレーム１３の剛性が
上がる。さらに、インフレータ１９を点火する部屋１５
の数を選択することによって、フロントサイドフレーム
１３全体の剛性を段階的に変えることができる。インフ
レータ１９の選択は制御部９で行われる。

【００１５】左右のフロントサイドフレーム１３Ｒ、１
３Ｌの先端付近にはサテライトセンサ２１Ｒ、２１Ｌが
取り付けられている。サテライトセンサ２１は、フロン
トサイドフレーム１３に衝撃が加えられたときに信号を
出力するもので、静電容量もしくは歪みを利用した加速
度センサが使用される。片方のサテライトセンサ２１の
信号が出力されればオフセット衝突で、両方のサテライ
トセンサ２１の信号が出力されればフルラップ衝突であ
ることが分かる。

【００１６】車両には、乗り物の状態を検知するセンサ
３として、上述のサテライトセンサ２１の他に、速度セ
ンサ、加速度センサ、ヨーセンサ、ステアリング角度セ
ンサ等のセンサが備えられている。サテライトセンサ２
１は、上述のようにオフセット衝突かフルラップ衝突
か、オフセット衝突の場合は左右どちらの側に衝撃を受
けたかを検知する。すなわち、片方のみのセンサから出
力があればオフセット衝突であって、出力されたサテラ
イトセンサ２１が備えられているフロントフレーム１３
側が衝突側となる。一方、両方のセンサから出力があれ
ばフルラップ衝突である。他の速度センサ、加速度セン
サ、ヨーセンサ、ステアリング角度センサは、衝突の度
合いや衝突が近いことを判断する。特に、各センサの出
力値の変化が大きければ衝突の度合いが大きいこととな
る。各センサの出力は制御部９に送られる。

【００１７】シートベルトやエアバッグ、プリテンショ
ナ等の乗員拘束装置５は、衝撃の度合いによって、異な
る力で作用する。すなわち、乗り物の状態を検知するセ
ンサ３で検知された値から推定された衝撃の度合いによ
って作用力を変える。衝撃の度合いが大きいほどエアバ
ッグの展開ガス量は多く、プリテンショナの張力は強と
なってシートベルトの拘束力は強となる。各装置の作動
は制御部９で制御される。

【００１８】図３は、図１の安全装置の作動の一例を示
すフローチャートである。まず、Ｓ１で、どのサテライ
トセンサ２１が作動したかを確認する。一方のサテライ
トセンサ２１のみが作動していれば、Ｓ２に進んでオフ
セット衝突と判断する。そしてＳ３に進み、加速度セン
サの出力変化を確認する。加速度センサの出力変化が所
定量よりも大きければ、Ｓ４で高速での衝突と判断し、
Ｓ５で高速のオフセット衝突時の仕様Ａ（詳細後述）で
安全装置を作動させる。Ｓ３で、加速度センサの出力変
化が所定量より小さければ、Ｓ６で低速での衝突と判断
し、Ｓ７で低速のオフセット衝突時の仕様Ｂ（詳細後
述）で安全装置を作動させる。

【００１９】Ｓ１で両方のサテライトセンサ２１が作動
していれば、Ｓ８でフルラップ衝突と判断する。そして
Ｓ９に進み、加速度センサの出力変化を確認する。加速
度センサの出力変化が所定量よりも大きければ、Ｓ１０
で高速での衝突と判断し、Ｓ１１で高速のオフセット衝
突時の仕様Ｃ（詳細後述）で安全装置を作動させる。Ｓ
９で、加速度センサの出力変化が所定量より小さけれ
ば、Ｓ１２で低速での衝突と判断し、Ｓ１３で低速のオ
フセットの仕様Ｄ（詳細後述）で安全装置を作衝突時動
させる。

【００２０】図４は、上述のいろいろな衝突形態の場合
のフロントフレームのインフレータ及び乗員拘束装置
（エアバッグ、シートベルトのプリテンショナ及びシー
トベルトのエネルギ吸収（ＥＡ）装置）の作動状態を説
明する表である。衝突状態に応じて、フロントフレーム
１３のインフレータ１９は、片方のフロントフレーム１
３のインフレータ１９のみが作動する場合と両方が作動
する場合がある。また、エアバッグに吹き込まれるガス
量は多目と少な目に調整されて、エアバッグの展開度合
いを変える。具体的には、作動させるインフレータの本
数を１本あるいは２本に変更する等の方法を用いる。ま
た、シートベルトにはプリテンションが強くかけられる
場合と弱くかけられる場合がある。具体的には、ＥＬＲ
（Ｅｍｅｒｇｅｎｃｙ ｌｏｃｋｉｎｇ ｒｅｔｒａｃ
ｔｏｒ）のプリテンショナとバックルのプリテンショナ
を使用し、両方又はどちらか一方を作動させる等の方法
を用いる。さらに、シートベルトのＥＡ量は多い場合と
少ない場合がある。具体的には、トーションバーを２本
使用し、両方又はどちらか一方を作動させる等の方法を
用いる。

【００２１】仕様Ａの場合は、オフセット高速衝突の場
合であり、一方のフロントサイドフレーム１３のインフ
レータ１９が作動し、エアバッグのガス量は多く、シー
トベルトのプリテンションは強くかけられる。すなわ
ち、一方のフロントサイドフレーム１３のインフレータ
１９が作動することにより、オフセット衝突した側のフ
ロントサイドフレーム１３に剛性を付与し、車体の過度
な潰れを防ぐ。ここで、過度な潰れとは、サイドフレー
ムが潰れきって、車室空間を潰してしまうことを示す。
そしてエアバッグは多くのガス量が吹き込まれて最大に
膨張展開し、さらに、シートベルトのプリテンションが
強くかけられるとともに、ＥＡ作動量を多くして乗員の
飛び出しを防いでシートにきつく拘束する。

【００２２】仕様Ｂの場合は、オフセット低速衝突の場
合であり、フロントサイドフレーム１３のインフレータ
１９は作動せず、エアバッグのガス量は少なく、シート
ベルトにはプリテンションは弱くかけられる。すなわ
ち、フロントサイドフレーム１３のインフレータ１９は
作動せずに、フロントサイドフレーム１３に剛性を与え
ずに同フロントサイドフレーム１３を潰しやすくして衝
撃を吸収させる。そして、エアバッグのガス量は少なく
して膨張展開度合いを小さく、また、シートベルトのプ
リテンションを弱くかけるとともに、ＥＡ作動量を少な
くして乗員をシートに緩く拘束する。

【００２３】仕様Ｃの場合は、フルラップ高速衝突の場
合であり、両方のフロントサイドフレーム１３のインフ
レータ１９は作動し、エアバッグのガス量は多く、シー
トベルトにはテンションが強くかけられる。すなわち、
左右のフロントサイドフレーム１３のインフレータ１９
を作動させ、左右のフロントサイドフレーム１３に剛性
を付与し、車体の過度な潰れを防ぐ。ここで過度な潰れ
とは、サイドフレームが潰れきって、車室空間を潰して
しまうことを示す。これにより、車室空間を確保するこ
とができる。そしてエアバッグは多くのガス量が吹き込
まれて最大に膨張展開し、さらに、シートベルトのプリ
テンションが強くかけられるとともにＥＡ作動量を多く
して、乗員の飛び出しを防いでシートにきつく拘束す
る。

【００２４】仕様Ｄの場合は、フルラップ低速衝突の場
合であり、左右のフロントサイドフレーム１３のインフ
レータ１９は両方とも作動せず、エアバッグのガス量は
少なく、シートベルトにはプリテンションが弱くかけら
れる。すなわち、インフレータ１９は作動せずに、左右
のフロントサイドフレーム１３に剛性を与えずに同フロ
ントサイドフレームを潰しやすくして衝撃を吸収させ
る。そして、エアバッグのガス量は少なくして膨張展開
度合いを小さく、また、シートベルトのプリテンション
が弱くかけられるとともにＥＡ作動量を少なくして、乗
員をシートに緩く拘束する。

【００２５】上述の例においては、フロントサイドフレ
ームのインフレータを作動させる場合または作動させな
い場合の二つの場合としたが、衝突の度合いによって
は、多段階に作動させてもよい。すなわち、速度センサ
や加速度センサの出力の変化から衝撃の度合いを推定
し、その度合いによってインフレータを多段階に作動さ
せて、フロントサイドフレームの剛性を変化させてもよ
い。

【００２６】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、どのような形態の衝突においても、乗員をよ
り安全に保護できるよう改良を加えた乗り物の安全装置
を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る乗り物の安全装置の
全体構成を示すブロック部である。

【図２】図１の乗り物の安全装置の一部であるフロント
フレーム部分（剛性可変部材）を模式的に示す図であ
り、図２（Ａ）は車体前部の斜視図、図２（Ｂ）は一方
のフロントサイドフレームの拡大図である。

【図３】図１の安全装置の作動の一例を示すフローチャ
ートである。

【図４】上述のいろいろな衝突形態の場合のフロントフ
レームのインフレータ及び乗員拘束装置（エアバッグ及
びシートベルトのプリテンショナ）の作動状態を説明す
る表である。

【符号の説明】

１ 安全装置 ３ センサ ５ 乗員拘束装置 ７ フロントフ
レーム ９ 制御部 １１ バルクヘッ
ド １３ フロントサイドフレーム １４ 隔壁 １５ 部屋 １７ ベース １９ インフレータ ２１ サテライ
トセンサ

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ６２Ｄ 25/20 Ｂ６２Ｄ 25/20 Ｃ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 乗り物の構造体に取り付けられた、急激
   に剛性を変えることのできる部材（剛性可変部材）と、 該乗り物に関する物理量を検知するセンサと、 該センサからの信号を受けて前記乗り物の状態を判定す
   るとともに、該状態の進行に伴う前記構造体の変形を最
   適化するために前記剛性可変部材に付与すべき剛性の程
   度を算出し、該部材に剛性変更信号を発する制御部と、
   を具備することを特徴とする乗り物の安全装置。
2. 【請求項２】 さらに、シートベルトやエアバッグ等の
   乗員拘束装置を具備し、 前記制御部が、前記剛性可変部材の作動と関連付けて前
   記乗員拘束装置の作動を制御することを特徴とする請求
   項１記載の乗り物の安全装置。
3. 【請求項３】 前記剛性可変部材が、閉塞された室を有
   する構造部材と、該室の圧力を急激に上昇させるガス発
   生器と、を有することを特徴とする請求項１又は２記載
   の乗り物の安全装置。
4. 【請求項４】 前記剛性可変部材を乗り物の前部に左右
   ２個有し、前方衝突の形態に合わせて該２個の剛性可変
   部材の剛性を変えることにより、車両の持つ衝突時のエ
   ネルギ吸収特性を変化させることを特徴とする請求項１
   又は２記載の乗り物の安全装置。