JP2005119538A - 車両の乗員保護装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 衝突エネルギーの吸収量を変更可能であり、さらに衝突中においても衝突エネルギーの吸収量を変更可能な車両の乗員保護装置を提供すること。
【解決手段】 エネルギー吸収機構３０は送りねじ３３、ナット３４、電気モータ３５から構成されていて、モータ３５は可変抵抗器６７を有する電気回路に接続されている。そして、電気制御ユニット６６は、プログラムを実行して車両衝突を検出すると各種センサ６１，６２，６３，６４，６５により検出された検出値に基づいて、衝突が終了するまで逐次可変抵抗器６７の抵抗値Ｒｃを決定し続ける。これにより、モータ３５により発電された電気（電流）が可変抵抗器６７にて連続的に消費され、モータ３５の回動が制動されてアッパーチューブ１２の軸線方向への変位速度を減速する。これにより、衝突による衝突エネルギーを最適に吸収して運転者Ｈを保護する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、車両衝突時にステアリングコラムの変位に伴って衝突エネルギーを吸収するエネルギー吸収機構を備えた車両の乗員保護装置に関する。

従来から、例えば、下記特許文献１に示すように、衝撃吸収式ステアリングコラム装置は知られている。この衝撃吸収式ステアリングコラム装置は、衝突を予測して２次衝突（運転者とステアリングホイールとの衝突）エネルギーの吸収量を衝突前に予め変化させるようになっている。このため、車両に搭載された車速センサと、先行車両や障害物等と自車両との距離を常時計測する距離センサをと、２次衝突エネルギーの吸収量を可変可能な衝突エネルギー吸収機構とを備えている。そして、車速センサおよび距離センサからの検出信号に基づいて、ＥＣＵが自車両と障害物等との衝突を予測するとともに、２次衝突エネルギーの吸収量を設定するようになっている。

また、従来から、例えば、下記特許文献２に示すように、ステアリングホイールからステアリングシャフトに入力される２次衝突の衝撃を吸収する乗員保護装置は知られている。この乗員保護装置は、ドライバーからステアリングホイールに入力される２次衝突の荷重を吸収する衝撃吸収装置を備えている。衝撃吸収装置は、ステアリングシャフトに設けたピストンおよびシリンダを有し、シリンダ内に形成された油室から流出するオイルの流れを規制する可変絞り弁とから構成されている。そして、ドライバーの体格に応じて、可変絞り弁の開度を多段階に調整することにより、２次衝突の荷重に応じた衝撃吸収能力を発揮させるようになっている。

しかしながら、上記従来のステアリングコラム装置や乗員保護装置における衝突エネルギー吸収機構や衝撃吸収装置は、所定部材の機械的な変形やオイル流路の多段階の絞り変更によって、２次衝突に係る衝突エネルギーや衝突荷重の吸収量を設定する。このため、種々の要素（例えば、車速や減速度など）によって変化する衝突エネルギーや衝突荷重に適切に対応する吸収量を設定できない可能性がある。また、上記従来のステアリングコラム装置や乗員保護装置においては、自車両と障害物との衝突前または衝突直後に、衝突エネルギーや衝突荷重の吸収量を設定する。このため、衝突中においては、その吸収量の設定を変更することができない。

特開２００２−１１４１５７号公報 特開２００２−２２５７２７号公報

本発明は、上記した課題を解決するためになされたものであり、その目的は、衝突エネルギーの吸収量が変更可能であり、さらに衝突中においても衝突エネルギーの吸収量を変更可能な車両の乗員保護装置を提供することにある。

本発明の特徴は、車両衝突時にステアリングコラムの変位に伴って衝突エネルギーを吸収するエネルギー吸収機構を備えた車両の乗員保護装置において、前記エネルギー吸収機構は、ステアリングコラムの変位運動を回転運動に変換する運動変換手段と、前記運動変換手段によって変換した回転運動によって発電する発電手段と、前記発電手段によって発電した電気の消費量を変更する電気消費手段とを備えたことにある。

これによれば、運動変換手段によってステアリングコラムの変位運動（直線運動）を回転運動に変換し、発電手段によって電気を発電する。そして、電気消費手段によって前記発電された電気を消費する。このとき、電気消費手段による電気の消費量を連続的にまたは段階的に変更して、発電手段の回転運動に負荷を与えることにより、同回転運動を制動することができる。これにより、ステアリングコラムの変位運動も、発電手段の回動運動の制動に伴って、連続的にまたは段階的にその変位速度が減速されることにより、効果的に衝突エネルギーを吸収することができる。したがって、乗員を確実に保護することができる。

また、本発明の他の特徴は、前記電気消費手段は、車両の衝突状態を表す情報に応じて、前記発電手段によって発電した電気の消費量を決定することにもある。この場合、前記車両の衝突状態を表す情報は、車両の減速度または車両の車速のうちの少なくとも一方を含む情報であるとよい。

これによれば、電気消費手段による電気の消費量を車両の減速度または車両の車速に少なくとも基づいて決定することにより、車両の衝突中においても最適な衝突エネルギーの吸収効果を発揮することができる。すなわち、車両に衝突が発生すると、減速度は、大きな減速度から徐々に小さな減速度へと変化し、車速も、大きな車速から徐々に小さな車速へと変化する。このため、衝突中における衝突エネルギーも時々刻々と変化する。したがって、エネルギー吸収機構の衝突エネルギー吸収量を連続的にまたは段階的に変化させることにより、効率よく衝突エネルギーを吸収し、効果的に乗員を保護することができて、好適である。

また、本発明の他の特徴は、前記発電手段は、電気モータであり、前記電気消費手段は、抵抗値を変更可能な可変抵抗器であることにもある。また、本発明の他の特徴は、前記運動変換手段は、雄ねじまたは雌ねじのうちの一方が形成された第１ねじ部材と、前記雄ねじまたは雌ねじのうちの他方が形成された第２ねじ部材とから構成されており、前記第１ねじ部材と前記第２ねじ部材とが同軸的に嵌合して構成されることにもある。さらに、本発明の他の特徴は、前記運動変換手段は、ラックとピニオンギアとから構成されることにもある。

これらによれば、電気モータを発電手段とし、可変抵抗器を電気消費手段として採用することができる。また、運動変換手段を、同軸的に嵌合した第１部材（例えば、送りねじなど）と第２部材（例えば、ナットなど）から構成したり、ボールねじ機構によって構成したり、ラックとピニオンギアの組み合わせにより構成することができる。このため、特別な部材を採用する必要がなく、装置全体の製造コストを低減することができる。

以下に、本発明の一実施形態を図面を用いて説明する。図１は、同実施形態に係る車両の乗員保護装置を示している。この車両の乗員保護装置は、ステアリングホイール１１に装着したエアバック装置２０と、円筒状のアッパーチューブ１２およびロアーチューブ１３から構成されるステアリングコラムＫに組み付けられたエネルギー吸収機構３０と、シート４０と車体との間に装着したシートベルト装置５０とを備えている。

ステアリングホイール１１は、ステアリングコラムＫに軸方向移動不能かつ回転自在に組み付けたステアリングシャフト１４の後端部に一体回転可能に組み付けられていて、ステアリングホイール１１の塑性変形により運転者Ｈの衝突エネルギーを吸収するように構成されている。

ステアリングコラムＫは、図２（ａ），（ｂ）に詳細に示すように、アッパーチューブ１２がロアーチューブ１３に対して軸方向移動可能に組み付けられて構成されている。アッパーチューブ１２は、その内部にて、ベアリングを介して、ステアリングシャフト１４を軸方向変位不能かつ回転自在に保持するとともに、外周面にて、アッパーサポートブラケット１５を介して、車体ＢＤに組み付けられている。ロアーチューブ１３は、外周面の上方に設けられたロアーサポートブラケット１３ａを介して車体ＢＤに組み付けられるとともに、外周面の下方に互いに対向して設けられてエネルギー吸収機構３０を支持するための支持部１３ｂを備えている。

ステアリングシャフト１４は、図１に示すように、先端部にてステアリングリンク機構１６に連結されている。アッパーサポートブラケット１５は、車体ＢＤに組み付けられてステアリングコラムＫ（詳しくは、アッパーチューブ１２）を前方へブレイクアウェイ可能に支持するブラケットであり、ステアリングコラムＫ（詳しくは、アッパーチューブ１２）に車両前方に向けて所定の衝突エネルギーが作用したとき、ステアリングコラムＫ（詳しくは、アッパーチューブ１２）を離脱させて前方へ移動可能とするようになっている。

エアバック装置２０は、ステアリングホイール１１に折り畳んで収納されたエアバック本体（図示省略）と、このエアバック本体にガスを供給するためのインフレータを備えていて、車両の前面衝突時に、運転者Ｈとステアリングホイール１１間にて膨張展開したエアバック本体が運転者Ｈを受け止めることにより、運転者Ｈの衝突エネルギーを吸収するようになっている。

エネルギー吸収機構３０は、車両の前面衝突時にステアリングコラムＫ（詳しくは、アッパーチューブ１２）が前方へストロークすることにより運転者Ｈの衝突エネルギーを吸収するものである。そして、エネルギー吸収機構３０は、ベアリング３１，３２、第１ねじ部材としての送りねじ３３、第２ねじ部材としてのナット３４および電気モータ３５を備えている。

ベアリング３１，３２は、互いに対向するように、ロアーチューブ１３の支持部１３ｂに組み付けられている。送りねじ３３は、ベアリング３１，３２によって支持されていて、軸線回りにて自由に回動可能とされている。ナット３４は、アッパーチューブ１２の外周面に固着したブラケットを介して同チューブ１２に一体的に組み付けられるとともに、送りねじ３３に螺合している。電気モータ３５は、図示しないシャフトが送りねじ３３に連結されており、送りねじ３３の回動に伴って、シャフトが回動するようになっている。また、電気モータ３５は、後述する電気制御装置６０に接続されている。

このように構成したエネルギー吸収機構３０においては、図２（ａ）にて破線で示すように、アッパーチューブ１２が前方へ変位すると、一体的に組み付けられたナット３４も前方へ移動する。このとき、ナット３４の軸線方向への変位に伴って、ナット３４に螺合した送りねじ３３が回動するすなわち直線運動が回転運動に変換されることにより、電気モータ３５のシャフトも回動する。そして、電気モータ３５のシャフトが回動することにより、電気（電流）が発生し、同発生した電気（電流）を後述するように消費することによって、電気モータ３５のシャフトの回動が制動されて、送りねじ３３の回動も制動される。これにより、ナット３４の変位速度が減速されて、ステアリングホイール１１を介してアッパーチューブ１２に伝達された衝突エネルギーを吸収するようになっている。

シート４０は、図１に示すように、図示しない電動モータにより、シートレールに沿って前後方向に変位可能になっている。シートベルト装置５０は、シートベルト５１、タングプレート５２、バックル５３、ショルダーベルトアンカ５４を備えるとともに、プリテンショナ機構およびフォースリミッタ機構を内蔵したリトラクタ５５を備えている。プリテンショナ機構は、車両の前面衝突時の初期にシートベルト５１を瞬時に巻き取り、運転者Ｈの身体をしっかりと拘束する機構である。フォースリミッタ機構は、車両の前面衝突時に運転者Ｈが衝撃の反動で前方へ移動したときに、シートベルト５１の拘束力を少し緩めて、運転者Ｈの胸部にかかる荷重を低減可能な機構である。

次に、エアバック装置２０、エネルギー吸収機構３０およびリトラクタ５５を制御する電気制御装置６０について説明する。電気制御装置６０は、加速度センサ６１、シートベルト着用センサ６２、シート位置センサ６３、荷重センサ６４および車速センサ６５に加え、これらの各センサ６１〜６５に接続された電気制御ユニット６６を備えている。

加速度センサ６１は、車体ＢＤに組み付けられて、車両の衝突を検出するために車体ＢＤの前後方向の加速度（減速度）Ｇを検出する。シートベルト着用センサ６２は、バックル５３内に組み込まれてタングプレート５２の有無を検知するスイッチにより構成され、運転者Ｈのシートベルト着用・非着用を検出する。シート位置センサ６３は、シート４０の移動機構（図示しない）に組み込まれていて、シート４０の最後部位置を基準に前方への移動量をシート位置ＳＰとして検出する。荷重センサ６４は、シート４０内に組み込まれて運転者Ｈの体重ＷＴを検出する。車速センサ６５は、変速機（図示しない）の出力軸の回転に応じて車速Ｖを検出する。

電気制御ユニット６６は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、タイマなどからなるマイクロコンピュータを主要構成部品とするもので、図３のプログラムの実行により、エアバック装置２０、エネルギー吸収機構３０およびリトラクタ５５を制御する。また、電気制御ユニット６６は、電気モータ３５、可変抵抗器６７およびスイッチ６８によって構成される電気回路の作動を制御するようになっている。

可変抵抗器６７は、その抵抗値を連続的に変更することが可能であり、後述するプログラムの実行により決定された抵抗値Ｒｃとなるように、電気制御ユニット６６によって制御される。スイッチ６８は、常時オフ状態とされているスイッチであり、電気制御ユニット６６によってオン状態に切り替え制御される。そして、電気回路は、電気制御ユニット６６によってスイッチ６８がオン状態とされると閉回路を形成し、電気モータ３５によって発電された電気（電流）が抵抗値Ｒｃに設定された可変抵抗器６７によって、例えば熱として、消費されるようになっている。

次に、上記のように構成した実施形態の動作を説明する。車両の走行に伴い、電気制御ユニット６６は図３のプログラムをステップＳ１０にて開始する。このプログラムの実行開始後、電気制御ユニット６６は、ステップＳ１１にて、加速度センサ６１によって検出された減速度Ｇを入力して、同減速度Ｇが所定の減速度Ｇo以上であるか否かを判定する。この場合、所定の減速度Ｇoは、車両が前方物体に衝突したときに発生する大きな値に設定されており、車両が前方物体に衝突しない限り、ステップＳ１１にて「Ｎｏ」と判定してステップＳ１３に進む。

一方、車両が前方物体に衝突し、所定の減速度Ｇo以上となる減速度Ｇが検出されると、電気制御ユニット６６は「Ｙｅｓ」と判定してステップＳ１２に進む。ステップＳ１２においては、電気制御ユニット６６は、車両に衝突が発生したことを表す衝突フラグＦＲＧを“１”に設定して、ステップＳ１３に進む。

ステップＳ１３においては、衝突フラグＦＲＧが“１”であるか否かを判定する。すなわち、電気制御ユニット６６は、衝突フラグＦＲＧが“１”でなければ、「Ｎｏ」と判定して、ステップＳ１４以降の処理を実行する。一方、衝突フラグＦＲＧが“１”であれば、「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ２２以降の処理を実行する。

ステップＳ１４においては、シートベルト着用センサ６２からの検出信号を入力して、運転者Ｈがシートベルト５１を装着しているか否かを判定する。運転者Ｈがシートベルト５１を装着していれば、ステップＳ１４にて「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ１５にてＥＡ（Energy Absorption）荷重Ｆ_１を“０”に設定する。運転者Ｈがシートベルト５１を装着していなければ、ステップＳ１４にて「Ｎｏ」と判定して、ステップＳ１６にてＥＡ荷重Ｆ_１を所定値Ｆ_１０に設定する。このＥＡ荷重Ｆ_１は、後述するＥＡ荷重Ｆ_２，Ｆ_３，Ｆ_４と共に、車両衝突後においてエネルギー吸収機構３０が車両衝突による衝突エネルギーの吸収量を制御するための変数である。

前記ステップＳ１５，Ｓ１６の処理後、電気制御ユニット６６は、ステップＳ１７にて、シート位置センサ６３からの検出信号を入力するとともに、シート位置−ＥＡ荷重マップを参照して、検出されたシート位置ＳＰに対応したＥＡ荷重Ｆ_２を決定する。シート位置−ＥＡ荷重マップは、図４（ａ）に示すように、シート位置ＳＰが大きくなるに従って（シート４０が前方に位置するに従って）増加するＥＡ荷重Ｆ_２を記憶している。

次に、電気制御ユニット６６は、ステップＳ１８にて、荷重センサ６４からの検出信号を入力するとともに、体重−ＥＡ荷重マップを参照して、検出された運転者Ｈの体重ＷＴに対応したＥＡ荷重Ｆ_３を決定する。体重−ＥＡ荷重マップは、図４（ｂ）に示すように、運転者Ｈの体重ＷＴが大きくなるに従って増加するＥＡ荷重Ｆ_３を記憶している。

次に、電気制御ユニット６６は、ステップＳ１９にて、車速センサ６５からの検出信号を入力するとともに、車速−ＥＡ荷重マップを参照して、検出された車速Ｖに対応したＥＡ荷重Ｆ_４を決定する。車速−ＥＡ荷重マップは、図４（ｃ）に示すように、車速Ｖが大きくなるに従って増加するＥＡ荷重Ｆ_４を記憶している。そして、ステップＳ２０にて、前記決定したＥＡ荷重Ｆ_１，Ｆ_２，Ｆ_３，Ｆ_４を合算して、合計ＥＡ荷重Ｆを計算する。

次に、ステップＳ２１にて、抵抗値−ＥＡ荷重マップを参照して、前記合算ＥＡ荷重Ｆに対応した可変抵抗器６７の抵抗値Ｒｃを決定する。ＥＡ荷重−抵抗値マップは、図４（ｄ）に示すように、合計ＥＡ荷重Ｆに対して反比例する抵抗値Ｒｃを記憶している。これは、合計ＥＡ荷重Ｆに応じて、電気回路を構成する電気モータ３５のシャフト（詳しくは、送りねじ３３）の回動を適当に制動して、車両衝突に係る衝突エネルギーを効果的に吸収するためである。

すなわち、車両衝突による衝突エネルギーが大きい場合には、アッパーチューブ１２の変位量および変位速度が大きくなる傾向にあり、これに伴ってナット３４の変位量および変位速度も大きくなる。ナット３４は、送りねじ３３に螺合されていて、送りねじ３３を回動させながら変位するため、送りねじ３３に連結された電気モータ３５のシャフトも回動する。

ところで、電気モータ３５のシャフトが回動されると、その回動量に応じて電気モータ３５は発電し、電気回路に所定の電気（電流）を供給する。このとき、電気回路の可変抵抗器６７の抵抗値Ｒｃを小さく設定すれば、可変抵抗器６７によって例えば、熱として供給された電気が消費されても、電気モータ３５のシャフトの回動は弱く制動される。これにより、アッパーチューブ１２すなわちステアリングホイール１１の変位速度をある程度大きく保つことができ、運転者Ｈは、ステアリングホイール１１からの大きな抵抗力を抑制した状態で衝突エネルギーが吸収される。

一方、車両衝突による衝突エネルギーが小さい場合には、アッパーチューブ１２の変位量および変位速度が小さくなる傾向にある。このため、可変抵抗器６７の抵抗値Ｒｃを大きく設定すれば、電気モータ３５のシャフトの回動が強く制動される。これにより、アッパーチューブ１２すなわちステアリングホイール１１の変位速度をある程度小さく保つことができ、運転者Ｈは、膨張・展開したエアバックにより、効果的に衝突エネルギーが吸収される。

したがって、可変抵抗器６７の抵抗値Ｒｃを適当設定することにより、電気モータ３５のシャフトすなわち送りねじ３３の回動を適当に制動することができて、ナット３４すなわちアッパーチューブ１２の変位速度が適当に減速される。これにより、運転者Ｈとステアリングホイール１１との２次衝突に係る衝突エネルギーを効果的に吸収して、運転者Ｈを効果的に保護することができる。

前記ステップＳ２１の処理後、車両の衝突が検出されない限り、ステップＳ１１における「Ｎｏ」との判定のもとに、ステップＳ１１〜Ｓ２１からなる循環処理が繰り返し実行される。

一方、車両が前方物体に衝突すると、電気制御ユニット６６は、ステップＳ１１にて「Ｙｅｓ」と判定し、ステップＳ１２にて衝突フラグＦＲＧを“１”に設定する。そして、ステップＳ１３にて「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ２２以降の処理を実行する。ステップＳ２２においては、リトラクタ５５内のプリテンショナ機構およびフォースリミッタ機構を起動する。これにより、シートベルト５１がリトラクタ５５内に引き込まれて、運転者Ｈはシートベルト５１によってシート４０に固定されて、前方へ飛び出さないように保護される。次に、ステップＳ２３にて、エアバック装置２０内のインフレータを起動して、エアバックを展開・膨張させる。これにより、エアバックが運転者Ｈとステアリングホイール１１との間に介在し、運転者Ｈの胸（または顔面）がステアリングホイール１１に衝突することを回避できる。

これらステップＳ２２，Ｓ２３の処理後、電気制御ユニット６６は、ステップＳ２４にて、スイッチ６８をオン状態とするとともに、可変抵抗器６７の抵抗値を前記ステップＳ２１にて決定した抵抗値Ｒｃに設定制御する。すなわち、車両衝突による衝撃が大きく、アッパーサポートブラケット１５と車体ＢＤとの係合が解除されると、アッパーチューブ１２の軸線方法への変位が許容される。このアッパーチューブ１２の変位の許容により、アッパーチューブ１２は車両衝突の衝撃によって前方へ移動する。

この場合、エネルギー吸収機構３０においては、ナット３４が送りねじ３３を回動させながら前方へ移動することにより、電気モータ３５のシャフトが回動する。この電気モータ３５のシャフトの回動により、電気モータ３５にて発電され、同発電された電気（電流）が閉回路とされた電気回路に供給される。このとき、可変抵抗器６７の抵抗値が抵抗値Ｒｃに設定されていることにより、供給された電気が可変抵抗器６７にて消費されるとともに、電気モータ３５のシャフトの回動が制動される。したがって、抵抗値Ｒｃに設定された可変抵抗器６７による電気消費によって、アッパーチューブ１２が減速されて、運転者Ｈがステアリングホイール１１に伝達する衝突エネルギーが吸収される。

ステップＳ２５においては、電気制御ユニット６６は、加速度センサ６１によって検出された減速度Ｇを入力して、同減速度Ｇが“０”であるか否かを判定する。すなわち、減速度Ｇが“０”でなければ、未だ車両は衝突最中であるため、電気制御ユニット６６は、「Ｎｏ」と判定し、前記ステップＳ１４〜Ｓ２１間の処理を実行して、現時点における可変抵抗器６７の抵抗値Ｒｃを決定する。そして、電気制御ユニット６６は、再びステップＳ２２〜Ｓ２４の処理を実行する。

このとき、ステップＳ２２，Ｓ２３の処理は、衝突直後に一度実行すると、再び実行することが不可能である。このため、電気制御ユニット６６は、２回目以降ステップＳ２２〜Ｓ２４の処理を実行する際には、ステップＳ２２，Ｓ２３の処理を省略し、ステップＳ２４にて、抵抗値Ｒｃの設定制御処理のみを実行する。これにより、現在の車両の衝突状態に応じた適切な抵抗値Ｒｃを連続的に設定することができる。

一方、ステップＳ２５にて、加速度Ｇが“０”であれば、車両の衝突が終了しているため、電気制御ユニット６６は、「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ２６に進み、プログラムの実行を終了する。

以上の説明からも理解できるように、本実施形態によれば、送りねじ３３とナット３４から構成される運動変換手段によってステアリングコラムＫ（詳しくは、アッパーチューブ１２）の変位運動（直線運動）を回転運動に変換し、発電手段としての電気モータ３５によって電気を発電する。そして、電気消費手段としての可変抵抗器６７によって、発電された電気を消費する。このとき、可変抵抗器６７の抵抗値Ｒｃを連続的に変更して電気の消費量を変更することにより、電気モータ３５のシャフトの回転運動に所定の負荷を与えることができる。これにより、電気モータ３５のシャフトの回転運動を連続的に制動することができる。このため、ステアリングコラムＫ（詳しくは、アッパーチューブ１２）の変位速度も、電気モータ３５のシャフトの回転運動の制動に伴って、減速されることにより、運転者Ｈの衝突による衝突エネルギーを効果的に吸収することができる。したがって、乗員を確実に保護することができる。

ここで、上記実施形態においては、可変抵抗器６７の抵抗値Ｒｃを連続的に変更するようにしたが、抵抗値Ｒｃを段階的に変更しても、電気モータ３５のシャフトの回転運動に所定に負荷を与えることができる。この場合であっても、時々刻々と変化する運転者Ｈの衝突による衝突エネルギーを効果的に吸収することができて、乗員を確実に保護することができる。

また、可変抵抗器６７による電気の消費量すなわち抵抗値Ｒｃを車両の加速度（減速度）Ｇおよび車両の車速Ｖに少なくとも基づいて決定することにより、車両の衝突中においても最適な衝突エネルギーの吸収効果を発揮することができる。すなわち、車両に衝突が発生すると、加速度（減速度）Ｇは大きな減速度から徐々に小さな減速度へと変化し、車速Ｖも大きな車速から徐々に小さな車速へと変化する。このため、衝突中における衝突エネルギーも時々刻々と変化する。したがって、エネルギー吸収機構３０の衝突エネルギー吸収量を連続的に変化させることにより、効率よく衝突エネルギーを吸収し、効果的に乗員を保護することができる。

さらに、電気モータ３５を発電手段とし、可変抵抗器６７を電気消費手段として採用しまた、同軸的に嵌合した送りねじ３３とナット３４を運動変換手段として採用することができる。また、送りねじ３３とナット３４の組み合わせを変形したボールねじ機構を採用することもできる。このため、特別な部材を採用する必要がなく、装置全体の製造コストを低減することができる。

上記実施形態においては、エネルギー吸収機構３０をベアリング３１，３２、送りねじ３３、ナット３４および電気モータ３５から構成した。これに代えて、エネルギー吸収機構３０を、ラックとピニオンギアとを利用するように、変形して構成することも可能である。以下、この変形実施形態について説明する。なお、上記実施形態と同一部分には同一の符号を付して、その説明を省略する。

この変形実施形態においては、エネルギー吸収機構３０が、図５（ａ），（ｂ）に示すように、運動変換手段としてラックアンドピニオンを採用して変形される。すなわち、このエネルギー吸収機構３０は、アッパーチューブ１２の外周面上にて、軸線方向に沿って固着されたラック３６と、ラック３６に螺合するとともに電気モータ３５のシャフトに取り付けられたピニオンギア３７とを備えている。また、電気モータ３５は、ロアーチューブ１３の外周面上にて、外方に延出するブラケット１３ｃに一体的に固着されている。

このように構成された変形実施形態においては、車両衝突による衝突エネルギーによって、アッパーチューブ１２が軸線方向へ変位を開始すると、ラック３６も同様に変位を開始する。このようにラック３６がアッパーチューブ１２の軸線方向へ変位すると、ピニオンギア３７が回動することにより、電気モータ３５のシャフトが回動する。これにより、電気モータ３５は、発電して、同発電した電気（電流）を電気回路へ供給する。そして、供給された電気（電流）は、抵抗値Ｒｃに設定された可変抵抗器６７によって消費されることにより、電気モータ３５のシャフトすなわちピニオンギア３７の回動を制動する。このため、ラック３６すなわちアッパーチューブ１２の軸線方向への変位速度が減速される。

このように、この変形実施形態においても、アッパーチューブ１２の軸線方向への直線運動を、ラック３６とピニオンギア３７を利用して、電気モータ３５の回転運動に変換することができる。そして、電気モータ３５の回転運動によって発電された電気（電流）を連続的に抵抗値Ｒｃが変更される可変抵抗器６７によって消費することができる。したがって、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。また、ラック３６とピニオンギア３７の組み合わせを採用することにより、特別な部材を採用する必要がなく、装置全体の製造コストを低減することができる。

また、上記実施形態および変形実施形態においては、送りねじ３３の全体にねじが形成され、またラック３６のピニオンギア３７に対向する面全体に歯が形成されて実施するようにした。しかしながら、図６および図７に示すように、送りねじ３３およびラック３６を変形して実施することも可能である。具体的に説明すると、送りねじ３３は、図６に示すように、ねじが形成されたねじ部３３ａと、ねじが形成されていない棒部３３ｂとから構成されている。また、ラック３６は、図７に示すように、歯が形成された歯部３６ａと、歯が形成されていない平部３６ｂとから構成されている。

このように構成された送りねじ３３またはラック３６が採用されたエネルギー吸収機構３０においては、通常使用時には、送りねじ３３のねじ部３３ａとナット３４は螺合しておらず、また、ラック３６の歯部３６ａとピニオンギア３７は螺合していない。このため、例えば、車両に搭載されたテレスコピック機構を利用して、運転者Ｈがステアリングホイール１１の軸線方向位置を調整する際には、極めて容易にステアリングホイール１１の位置調整を行うことができる。

また、車両に衝突が発生した場合には、その衝突エネルギーによって、アッパーチューブ１２が軸線方向への変位を開始すると、ナット３４またはラック３６も軸線方向へ変位する。そして、その変位途中にて、ナット３４と送りねじ３３のねじ部３３ａ、または、ラック３６の歯部３６ａとピニオンギア３７とが螺合する。これにより、さらにナット３４またはラック３６が変位する場合には、送りねじ３３またはピニオンギア３７を回動させて変位することにより、電気モータ３５のシャフトが回動される。そして、電気モータ３５は、電気回路に対して発電した電気（電流）を供給し、可変抵抗器６７は、供給された電気（電流）を消費することにより、アッパーチューブ１２の変位速度を減速することができる。したがって、衝突による衝突エネルギーを効果的に吸収することができて、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。

また、上記実施形態および変形実施形態においては、ベアリング３１，３２、送りねじ３３、ナット３４および電気モータ３５をエネルギー吸収機構３０としてステアリングコラムＫに設けて実施した。しかしながら、車両に電動テレスコピック機構が採用される場合には、エネルギー吸収機構３０を利用して、電動テレスコピック機構を構成することも可能である。この変形実施形態を、図８を利用して、具体的に説明すると、電気回路は、正逆転回路６９を備えている。この正逆転回路６９は、運転者Ｈによる図示しないスイッチ操作に応じて、電気モータ３５の回転方向（正転方向または逆転方向）を制御するための回路である。そして、正逆転回路６９によって回転方向が制御されると、図示しないバッテリに接続された電気モータ３５は、同制御された方向に送りねじ３３を回動させる。これにより、送りねじ３３に螺合したナット３４が軸線方向に変位し、同ナット３４の変位に伴ってアッパーチューブ１２が軸線方向へ変位する。これによって、運転者Ｈは、スイッチ操作のみで、ステアリングホイール１１の軸線方向位置を極めて容易に設定することができる。

また、車両に衝突が発生した場合には、電気制御ユニット６６は、正逆転回路６９の制御を停止させる。これにより、電気モータ３５の回転方向制御が解除される。そして、電気制御ユニット６６が、電気回路のスイッチ６８をオン状態とし、可変抵抗器６７の抵抗値Ｒｃを設定することにより、衝突による衝突エネルギーを効果的に吸収することができる。したがって、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。

さらに、本発明の目的を逸脱しない限り、種々の変形が可能であることはいうまでもない。例えば、電気モータ３５から電気回路に供給された電気（電流）は、可変抵抗器６７によって消費するように実施した。この場合、これに加えてまたは代えて、供給された電気（電流）を利用して作動して、自車両に衝突が発生したことを車両外部に通報する通報器を電気回路内に設けたり、エアバック装置２０の起動に伴って発生する臭いを脱臭する換気ファンを設けたりすることも可能である。

これにより、衝突荷重を効果的に吸収することができるとともに、通報器に対して、例えば、光や音の発生させたり、警察や消防署へ通報させることによって、衝突を車両外部に迅速に知らせることができる。このため、運転者や乗員の救援を迅速に行うことができる。

本発明の一実施形態に係る車両の乗員保護装置の概略図である。 （ａ）は図１のエネルギー吸収機構をステアリングコラムの軸線方向にそって一部を破断して示す一部断面図であり、（ｂ）は図１のエネルギー吸収機構をステアリングコラムの軸線と直交する方向に破断した断面図である。 図１の電気制御ユニットにより実行されるプログラムのフローチャートである。 （ａ）はシート位置とＥＡ荷重との関係を示すグラフであり、（ｂ）は体重とＥＡ荷重との関係を示すグラフであり、（ｃ）は車速とＥＡ荷重との関係を示すグラフであり、（ｄ）はＥＡ荷重と抵抗値との関係を示すグラフである。 （ａ）は変形実施形態に係るエネルギー吸収機構をステアリングコラムの軸線方向にそって一部を破断して示す一部断面図であり、（ｂ）は変形実施形態に係るエネルギー吸収機構をステアリングコラムの軸線と直交する方向に破断した断面図である。 変形実施形態に係るエネルギー吸収機構をステアリングコラムの軸線方向にそって一部を破断して示す一部断面図である。 変形実施形態に係るエネルギー吸収機構をステアリングコラムの軸線方向にそって一部を破断して示す一部断面図である。 変形実施形態に係るエネルギー吸収機構をステアリングコラムの軸線方向にそって一部を破断して示す一部断面図である。

符号の説明

ＢＤ…車体、１１…ステアリングホイール、１２…アッパーチューブ、１３…ロアーチューブ、１４…ステアリングシャフト、１５…アッパーサポートブラケット、１６…ステアリングリンク機構、２０…エアバック装置、３０…エネルギー吸収機構、３３…送りねじ、３４…ナット、３５…電気モータ、４０…シート、５０…シートベルト装置、５１…シートベルト、５５…リトラクタ、６０…電気制御装置、６１…加速度センサ、６２…シートベルト着用センサ、６３…シート位置センサ、６４…荷重センサ、６５…車速センサ、６６…電気制御ユニット、６７…可変抵抗器、６８…スイッチ

Claims (6)

1. 車両衝突時にステアリングコラムの変位に伴って衝突エネルギーを吸収するエネルギー吸収機構を備えた車両の乗員保護装置において、
   前記エネルギー吸収機構は、
   ステアリングコラムの変位運動を回転運動に変換する運動変換手段と、
   前記運動変換手段によって変換した回転運動によって発電する発電手段と、
   前記発電手段によって発電した電気の消費量を変更する電気消費手段とを備えたことを特徴とする車両の乗員保護装置。
2. 前記電気消費手段は、車両の衝突状態を表す情報に応じて、前記発電手段によって発電した電気の消費量を決定する請求項１に記載した車両の乗員保護装置。
3. 前記車両の衝突状態を表す情報は、車両の減速度または車両の車速のうちの少なくとも一方を含む情報である請求項２に記載した車両の乗員保護装置。
4. 前記発電手段は、電気モータであり、前記電気消費手段は、抵抗値を変更可能な可変抵抗器である請求項１ないし請求項３のうちのいずれか一つに記載した車両の乗員保護装置。
5. 前記運動変換手段は、雄ねじまたは雌ねじのうちの一方が形成された第１ねじ部材と、前記雄ねじまたは雌ねじのうちの他方が形成された第２ねじ部材とから構成されており、前記第１ねじ部材と前記第２ねじ部材とが同軸的に嵌合して構成される請求項１ないし請求項４のうちのいずれか一つに記載した車両の乗員保護装置。
6. 前記運動変換手段は、ラックとピニオンギアとから構成されるものである請求項１ないし請求項４のうちのいずれか一つに記載した車両の乗員保護装置。
   

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