JP2006036037A - 乗員保護装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 車室空間が狭い場合であっても、自動車の側面衝突時にドアピラーが乗員の頭部に衝突するのを有効に防止する。
【解決手段】 他車両Ｗが自車両１００に側面衝突する場合、自車両のセンターピラー３から他車両Ｗの前面への垂線Ｂを求め、垂線上に乗員の頭部Ｈがあるときは、垂線Ｂから所定距離ＳＦ、ＳＲだけ離間させた回避頭部位置ＰＦ、ＰＲをシートの前後方向スライド線上に設定して、頭部の現在位置Ｐ０から回避頭部位置ＰＦまたはＰＲまでの距離だけ、シート駆動装置によりシートを前方または後方へスライド移動させる。これにより、頭部Ｈとセンターピラー３の衝突回避に確実なスペースが確保される。
【選択図】 図５

Description

本発明は、自動車の側面衝突に対する乗員保護装置に関する。

自動車の衝突時における乗員の保護効果を高めるために、近年は、エンジンルームやトランクルームなど車室以外の部分をクラッシャブルゾーンとして、衝突荷重を吸収するように変形モードを適切に設定することにより、車室部分の加速度（減速度）を低減させるとともに車室にまで変形が及ばないようにすることが提案されている。

しかし、自動車の前後方向の衝突に対しては上記のようにエンジンルームやトランクルームなどでクラッシャブルゾーンの長さを確保することができるが、側面衝突に対してはドアの厚さだけでは十分なクラッシャブルゾーンを確保することが困難であって、ドアやドアピラーの変形が車室内に及ぶことは避けられない。
とくに、一般に乗員の頭部は閉状態のドアを保持するセンターピラー（Ｂピラー）に近いので、頭部の保護のためには、車室内に張り出すセンターピラーと突き当たらないようにすることが必要である。
そこで、例えば特開２００２−３６２２０５号公報では、側面衝突時に衝突側の乗員シートを車体中央寄りに移動させて、乗員をドア側から離間させることにより、乗員がドア等に突き当たるのを防止する技術が示されている。
特開２００２−３６２２０５号公報

しかしながら、乗員とドア等との間隔を十分に拡げるためには、シートを車室幅方向に移動させる空間の余裕が必要であるから、特開２００２−３６２２０５号公報に提案されたような技術では、車室空間が狭い場合にその効果を発揮することができないという問題がある。
したがって本発明は、上記の問題点に鑑み、車室空間が狭い場合であっても、自動車の側面衝突時にドアピラーが乗員の頭部に衝突するのは有効に防止できる乗員保護装置を提供することを目的としている。

このため本発明の乗員保護装置は、衝突検知手段で車両の側面衝突を検知すると、制御手段において、頭部位置検出手段で検出した乗員の頭部とドアピラーとの衝突を回避するためのシートの位置指令値を演算し、その位置へシートを変位させるようにシート駆動手段を制御するものとした。

本発明によれば、車両側方からの衝突時に乗員の頭部とドアピラーとの衝突を回避する位置へシートが変位されるから、障害物に押されてドアピラーが車室内に進入することがあっても、頭部損傷を防止することができる。

次に、本発明の実施の形態を実施例により説明する。
図１は、第１の実施例の構成を示すブロック図である。
乗員頭部位置制御装置３６がシート１０を車両前後方向に変位可能のシート駆動装置４０に接続されている。乗員頭部位置制御装置３６には、入力として、スライドスイッチ３７と、乗員頭部位置検出装置３２と、側面衝突検知装置３４が接続されている。
乗員頭部位置検出装置３２は、車室内のシート１０に着座した乗員を撮影する赤外線カメラ３０に接続され、赤外線カメラ３０による撮影画像データを基に画像処理演算を行なって乗員の頭部位置を検出して、乗員頭部位置制御装置３６へ出力する。

側面衝突検知装置３４は後述するレーダ３５を備え、車両の側方から接近してくる障害物の相対的な位置と速度を検出し、これらのデータを基に側面衝突のするかどうかを判断するとともに、衝突時の障害物進入位置と速度の情報を乗員頭部位置制御装置３６へ出力する。

図２は、主要装置の配置を示すレイアウト図である。
センターピラー３、３に挟まれた車室１において、シート１０（１０ａ、１０ｂ）が並列に配置されている。赤外線カメラ３０は乗員を上から撮影するように車室１の天井に配置されている。
また、レーダ３５（３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３５ｄ）は車両前部および後部の角部に配置されて、とくに右側のレーダ３５ａ、３５ｂは三角測量により車両右側方の障害物の相対的な位置と速度を計測し、左側のレーダ３５ｃ、３５ｄは同様に三角測量により車両左側方の障害物の相対的な位置と速度を計測する。

図３はシートの設置構造を示す図である。
シート１０はシートクッション１１とシートバック１２からなり、シートクッション１１にスライドユニット２０が取り付けられて、前後方向にスライド可能となっている。すなわち、スライドユニット２０は相対的にスライドするアッパレール２１とロアレール２２からなり、アッパレール２１がシートクッション１１に固定され、ロアレール２２が車室フロア２側に固定されている。

シート駆動装置４０は、電動モータ４２ａで伸縮するリニアアクチュエータ４２を備えて、スライドユニット２０に付設されている。リニアアクチュエータ４２は、スライドスイッチ３７のオン操作に基づく乗員頭部位置制御装置３６からの指令により、ロアレール２２に対してアッパレール２１を前後方向にスライドさせてシート１０を移動させるとともに、シート１０の任意位置でスライドスイッチ３７がオフされると、当該位置でアッパレール２１とロアレール２２を互いにロックさせて、シート位置を当該位置に固定可能である。

本実施例では、乗員頭部位置制御装置３６は、スライドユニット２０の位置、すなわちロアレール２２に対するアッパレール２１の位置を記憶している。スライドユニット２０の位置は、例えばアッパレール２１の前方向スライド限界点（スライドストローク範囲の前端）からの現在位置までの電動モータ４２ａの回転量データを不図示の不揮発性メモリに格納しておいて、当該データからの距離換算により得られる。

図１に戻って、乗員頭部位置制御装置３６は、乗員頭部位置検出装置３２からの乗員頭部位置情報と、側面衝突検知装置３４からの障害物進入位置および速度の情報とに基いて、乗員の頭部とセンターピラー３との衝突を回避できる回避頭部位置を求め、乗員の頭部が当該回避頭部位置になるように、シート１０の位置指令値を演算する。
シート駆動装置４０は乗員頭部位置制御装置３６からの位置指令値を受けて、シート１０を移動させる。これにより、シート１０に着座した乗員の頭部は回避頭部位置へ移動するから、センターピラー３との衝突が回避される。

側面衝突することが検知された後の、シートの位置指令値の演算要領について、図５を参照して図４のフローチャートにより説明する。
図５に示すように、障害物として他車両Ｗが自車両１００に右方から側面衝突する場合、自車両のセンターピラー３から他車両Ｗの前面へ垂線Ｂが引けるときは、他車両Ｗが衝突した後センターピラー３が当該他車両Ｗに押されて車室１内に進入してくる。そして、この垂線Ｂ上に乗員の頭部Ｈが位置するときには、車室１内に進入するセンターピラー３が乗員の頭部Ｈに衝突することになる。

そこで乗員頭部位置制御装置３６は、ステップ１０１において、まずセンターピラー３から他車両Ｗの前面への垂線Ｂを算出する。
そして、ステップ１０２で、図５に示すように、スライドユニット２０にそったシート１０ａの前後方向移動軌跡上で、乗員の頭部Ｈが垂線Ｂから前側に所定距離ＳＦだけ離間する点を前方回避頭部位置ＰＦ、後側に所定距離ＳＲだけ離間する点を後方回避頭部位置ＰＲとして演算する。ここでは、所定距離ＳＦとＳＲは同じ距離としてあるが、前後で異ならせてもよい。

つぎのステップ１０３において、現在の乗員の頭部位置Ｐ０と前方回避頭部位置ＰＦ間の距離ＬＦ、および現在の乗員の頭部位置Ｐ０と後方回避頭部位置ＰＲ間の距離ＬＲを算出する。
ステップ１０４では、現在のスライドユニット２０の位置からスライドユニットの前方向スライド限界点（スライド可能範囲の前端）までの距離を計算する。

そして、ステップ１０５において、前方向スライド限界点までの距離がステップ１０３で算出した現在の乗員の頭部位置と前方回避頭部位置間の距離ＬＦ以上であるかどうかをチェックする。前方向スライド限界点までの距離がＬＦ以上のときはステップ１０６に進み、前方向スライド限界点までの距離がＬＦより短いときはステップ１０７に進む。
ステップ１０６では、現在のシートの位置、すなわちスライドユニットの位置から上記距離ＬＦだけ前方の位置をシートの位置指令値とする。
一方、ステップ１０７では、現在のスライドユニットの位置から距離ＬＲだけ後方の位置をシートの位置指令値とする。

なお、上記回避頭部位置を定める垂線Ｂからの所定距離ＳＦ、ＳＲは、乗員頭部Ｈのセンターピラー３との衝突を避けるに必要な最小限の距離に所定の余裕を加えて設定され、現在のスライドユニット２０の位置から前方向スライド限界点までの距離が現在の乗員の頭部位置と前方回避頭部位置間の距離ＬＦより短いときには、後方向スライド限界点（スライド可能範囲の後端）までの距離は現在の乗員の頭部位置と後方回避頭部位置間の距離ＬＲより長くなるものとしている。

このようにして乗員頭部位置制御装置３６で求められた位置指令値にしたがって、シート駆動装置４０はシート１０ａを移動させる。
図６は前方回避頭部位置ＰＦに対応する位置指令値まで移動させた状態を示す平面図、図７は拡大して示す同側面図である。各図において破線は移動前の位置を示している。
なお、上の説明では、車室右側のシート１０ａについて説明したが、左側のシート１０ｂについても同様である。

乗員頭部位置制御装置３６は、スライドスイッチ３７の操作に基づいてシート１０を移動させるときは、所定の緩やかな速度で移動させるようにシート駆動装置４０を動作させ、側面衝突することを検知して位置指令値に基いてシート１０を移動させるときは、スライドスイッチ３７の操作に基づく場合よりも高い速度で移動させるようにシート駆動装置４０を動作させる。

本実施例においては、赤外線カメラ３０と乗員頭部位置検出装置３２とで発明における頭部位置検出手段を構成し、側面衝突検知装置３４が衝突検知手段を構成している。シート駆動装置４０がシート駆動手段を構成し、とくにリニアアクチュエータ４２が第１のアクチュエータに該当する。また、図４のフローチャートに示したステップ１０１〜１０７が制御手段を構成している。

本実施例は以上のように構成され、側面衝突検知装置３４により側面衝突することが検知されたとき、乗員頭部位置制御装置３６において、乗員頭部位置検出装置３２で検出された乗員の頭部Ｈとセンターピラー３との衝突を回避するためのシート１０の位置指令値を演算し、その位置へシート１０を移動させるようにシート駆動装置４０を制御するものとしたので、車両側方からの衝突時に障害物に押されてセンターピラー３が車室１内に進入することがあっても、乗員の頭部Ｈにセンターピラー３が衝突することが回避され、頭部損傷を防止することができる。

とくに、乗員の頭部Ｈとセンターピラー３との衝突を回避するためのシート１０の位置指令値はシート１０全体を車室前後方向に移動させる位置として設定しているので、スライドユニット２０に支持されたシート１０を電動モータ駆動のリニアアクチュエータ４２を備えるシート駆動装置４０によりスライドさせて、容易に乗員頭部Ｈを衝突回避位置ＰＦあるいはＰＲへ移動させることができる。

また、乗員頭部位置制御装置３６では、水平面上でセンターピラー３から側面衝突する他車両の前面に引いた垂線Ｂから、乗員頭部Ｈを所定距離ＳＦ、ＳＲだけ離間させた回避頭部位置ＰＦ、ＰＲを演算して、該回避頭部位置へのシート１０の位置指令値を設定するので、頭部Ｈとセンターピラー３の衝突回避に確実なスペースが確保される。

そしてとくに、回避頭部位置は現在の頭部位置の前後にＰＦ、ＰＲの２つを求めて、スライドユニット２０の現在の位置から前方向スライド限界点までの距離（すなわちシートの変位可能量）が、現在の頭部位置Ｐ０と前方回避頭部位置ＰＦ間の距離ＬＦ以上あるときは、当該距離ＬＦだけシートの現在位置より前方の位置をシートの位置指令値としてシート１０を前方に移動させ、そうでないときは当該現在の頭部位置Ｐ０と後方回避頭部位置ＰＲ間の距離ＬＲだけシートの現在位置より後方の位置をシートの位置指令値としてシート１０を後方に移動させるよう、乗員頭部位置制御装置３６はシート駆動装置４０を制御するので、スライドユニット２０の残りスライド可能量の制限でセンターピラー３からの乗員頭部Ｈの離間距離が不足するということがない。

次に図８は第２の実施例の構成を示すブロック図である。第２の実施例の全体構成は、図１におけるシート駆動装置がシート全体を移動させるように構成されている代わりに、シート駆動装置４０’がシート１０のシートバック１２の角度を変化させる構成とし、乗員頭部位置制御装置３６’にはさらにリクライニングスイッチ３８が接続されている。その他の構成は第１の実施例と同じである。

シート駆動装置４０’は、後掲の図１０に示すように、電動モータ４４ａで作動するリクライニングアクチュエータ４４を備えている。リクライニングアクチュエータ４４は、リクライニングスイッチ３８のオン操作に基づく乗員頭部位置制御装置３６’からの指令により、シートバック１２のシートクッション１１に対する傾斜角度を変化させるとともに、シートバック１２の任意角度位置でリクライニングスイッチ３８がオフされると、当該角度位置でシートバック１２とシートクッション１１を互いにロックさせて、シートバック１２の姿勢を固定可能である。

なお、第１の実施例と同様にリニアアクチュエータ４２を備えて、スライドスイッチ３７のオン操作に基づいてシートクッション１２を前後方向にスライドさせてシート１０を任意位置へ移動可能となっているが、図示省略している。本実施例では側面衝突時にリニアアクチュエータ４２によるシートのスライド移動は行なわず、乗員頭部位置制御装置３６’はシートバック１２の角度をシートの位置指令値とし、リクライニングアクチュエータ４４によりシートバック１２を回動させて、センターピラー３と乗員頭部Ｈの衝突を回避する。
本実施例では、乗員頭部位置制御装置３６’は、シートバック１２の角度位置を記憶する。

図９は乗員頭部位置制御装置３６’におけるシートの位置指令値の演算の流れを示すフローチャートである。
ステップ２０１において、まず先の図５を参照して、センターピラー３から他車両Ｗの前面への垂線Ｂを算出する。
ステップ２０２で、シートバック１２の回動に伴う乗員の頭部Ｈの前後方向移動軌跡上で、乗員の頭部Ｈが垂線Ｂから所定距離だけ離間する点を回避頭部位置として演算する。回避頭部位置は垂線Ｂから前方向の前方回避頭部位置ＰＦと後方向の後方回避頭部位置ＰＲの２つが求められる。
つぎのステップ２０３において、現在の乗員の頭部位置Ｐ０と前方回避頭部位置間の距離ＬＦ、および現在の乗員の頭部位置と後方回避頭部位置間の距離ＬＲを算出する。距離ＬＦ、ＬＲはいずれも水平方向での距離である。
ここまでの処理は第１の実施例の図４におけるフローのステップ１０１〜１０３と同じである。

ステップ２０４では、図１０に示すように、現在の頭部位置から水平距離ＬＦで前方回避頭部位置に、および水平距離ＬＲで後方回避頭部位置に、それぞれ乗員の頭部を移動させるためのシートバックの回動角度αＦ、αＲを算出する。この際、乗員頭部の高さ位置としては、シートバックの上部のヘッドレスト１３の高さを用いることができる。
なお、ここでは、回避頭部位置を求める際の前側所定距離ＳＦと後側所定距離ＳＲを異ならせて設定し、乗員の頭部位置から後方回避頭部位置までの距離ＬＲは前方回避頭部位置までの距離ＬＦよりも大きくなっているため、後方への回動角度αＲは前方への回動角度αＦよりも大きい。

ステップ２０５では、現在のシートバック１２の角度位置からリクライニングアクチュエータ４４の前方向回動限界点までの角度を計算する。
そして、ステップ２０６において、前方向回動限界点までの角度がステップ２０４で算出した回動角度αＦ以上であるかどうかをチェックする。前方向回動限界点までの角度がαＦ以上のときはステップ２０７に進み、前方向回動限界点までの角度がαＦより小さいときはステップ２０８に進む。
ステップ２０７では、現在のシートバック１２の角度位置から上記回動角度αＦだけ前方に回動させた角度位置をシートの位置指令値とする。
一方、ステップ２０８では、現在のシートバック１２の角度位置から回動角度αＲだけ後方に回動させた角度位置をシートの位置指令値とする。

なお、現在のシートバック１２の角度位置から前方向回動限界点までの角度が現在の頭部位置Ｐ０から前方回避頭部位置ＰＦに乗員の頭部Ｈを移動させるための回動角度αＦより小さいときには、現在のシートバック１２の角度位置から後方向回動限界点までの角度が現在の頭部位置Ｐ０から後方回避頭部位置ＰＲに乗員の頭部Ｈを移動させるための回動角度αＲより大きくなるものとしている。

このようにして乗員頭部位置制御装置３６’で求められた位置指令値にしたがって、シート駆動装置４０’はシートバック１２を回動移動させる。
図１１および図１２の（ａ）はシートバック１２を前方へ回動させて乗員頭部Ｈを前方回避頭部位置まで移動させた状態を示し、また、図１２の（ｂ）はシートバック１２を後方へ回動させて後方回避頭部位置まで移動させた状態を示している。各図において破線は移動前の位置を示している。
なお、上の説明では、車室右側のシート１０ａについて説明したが、左側のシート１０ｂについても同様である。

乗員頭部位置制御装置３６’は、リクライニングスイッチ３８の操作に基づいてシートバック１２を回動させるときは、所定の緩やかな速度で回動させるようにシート駆動装置４０’を動作させ、側面衝突することを検知して位置指令値に基いてシートバック１２を回動させるときは、リクライニングスイッチ３８の操作に基づく場合よりも高い速度で移動させるようにシート駆動装置４０’を動作させる。

本実施例においては、赤外線カメラ３０と乗員頭部位置検出装置３２とで発明における頭部位置検出手段を構成し、側面衝突検知装置３４が衝突検知手段を構成している。シート駆動装置４０’がシート駆動手段を構成し、とくにリクライニングアクチュエータ４４が第２のアクチュエータに該当する。また、図９のフローチャートに示したステップ２０１〜２０８が制御手段を構成している。

本実施例は以上のように構成され、側面衝突検知装置３４により側面衝突することが検知されたとき、乗員の頭部Ｈとセンターピラー３との衝突を回避するためのシートの位置指令値を演算し、その位置指令値はシートバック１２の回動角度位置として設定されるものとしたので、第１の実施例と同じく、車両側方からの衝突時に障害物に押されてセンターピラー３が車室内に進入することがあっても、乗員の頭部Ｈにセンターピラー３が衝突することが回避され、頭部損傷を防止することができる。
シートバック１２の回動角度は電動モータ駆動のリクライニングアクチュエータ４４により行なうので、容易に乗員頭部Ｈを衝突回避位置へ移動させることができる。

また本実施例においても、回避頭部位置は現在の頭部位置の前後に２つ求めて、シートバックの現在の角度位置から前方向回動限界点までの角度（すなわちシートバックの変位可能量）が、必要な回動角度αＦ以上あるときは、当該回動角度αＦだけシートバックを前方へ回動させ、回動角度αＲだけ後方へ回動させるよう、乗員頭部位置制御装置３６’はシート駆動装置４０’を制御するので、リクライニングアクチュエータ４４の残り回動可能量の制限でセンターピラー３からの乗員頭部Ｈの離間距離が不足するということがない。

なお、各実施例では乗員頭部Ｈとセンターピラー３との衝突回避の例について説明したが、回避対象はセンターピラーに限らず、ドア開口部の側辺を形成して側面衝突時に乗員頭部と衝突するおそれのあるすべてのドアピラーを対象とすることができる。
また、各実施例では側面衝突時に乗員頭部位置制御装置で演算した所定量だけシートをスライド移動させ、あるいはシートバックを回動させるものとしたが、上記所定量が確保される方向で一律にスライド限界点あるいは回動限界点まで移動、回動させるようにしてもよい。この場合、シートやそのシートバックを変位させる駆動源としては電動モータに限らず、スプリングや、ガス圧力利用など種々の手段を利用できる。

本発明の第１の実施例の構成を示すブロック図である。 主要装置の配置を示すレイアウト図である。 シートの設置構造を示す図である。 シートの位置指令値の演算の流れを示すフローチャートである。 側面衝突時の状態を示す説明図である。 シートを前方の位置指令値まで移動させた状態を示す平面図である。 シートを前方の位置指令値まで移動させた状態を示す拡大側面図である。 第２の実施例の構成を示すブロック図である。 シートの位置指令値の演算の流れを示すフローチャートである。 シートの位置指令値の演算要領を示す説明図である。 シートバックを前方の位置指令値まで移動させた状態を示す平面図である。 シートバックを前後の位置指令値まで移動させた状態を示す側面図である。

符号の説明

１ 車室
２ フロア
３ センターピラー
１０、１０ａ、１０ｂ シート
１１ シートクッション
１２ シートバック
２０ スライドユニット
２１ アッパレール
２２ ロアレール
３０ 赤外線カメラ
３２ 乗員頭部位置検出装置
３４ 側面衝突検知装置
３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３５ｄ レーダ
３６、３６’ 乗員頭部位置制御装置
３７ スライドスイッチ
３８ リクライニングスイッチ
４０、４０’ シート駆動装置
４２ リニアアクチュエータ
４２ａ、４４ａ 電動モータ
４４ リクライニングアクチュエータ
１００ 自車両
Ｈ 頭部
Ｐ０ 現在の乗員の頭部位置
ＰＦ 前方回避頭部位置
ＰＲ 後方回避頭部位置
Ｗ 他車両

Claims (7)

1. シートの側方にドアピラーを備えた車両において、
   車両の側面衝突を検知する衝突検知手段と、
   前記シートに着座する乗員の頭部位置を検出する頭部位置検出手段と、
   前記シートを変位させるシート駆動手段と、
   側面衝突が検知されたとき、前記乗員の頭部と前記ドアピラーとの衝突を回避する位置へ前記シートを変位させるように前記シート駆動手段を制御する制御手段とを有することを特徴とする乗員保護装置。
2. 前記シート駆動手段は、前記変位として、前記シートを車室前後方向に移動させるものであることを特徴とする請求項１記載の乗員保護装置。
3. 前記シートはスライドユニットを介して車室フロアに支持され、
   前記シート駆動手段は、第１のアクチュエータにより前記シートをスライドさせるものであることを特徴とする請求項２記載の乗員保護装置。
4. 前記シート駆動手段は、前記変位として、前記シートのシートバックを回動させるものであることを特徴とする請求項１または２記載の乗員保護装置。
5. 前記シート駆動手段は、第２のアクチュエータにより前記シートバックを回動させるものであることを特徴とする請求項４記載の乗員保護装置。
6. 前記制御手段は、水平面上で前記ドアピラーから側面衝突する障害物の前面に引いた垂線から、前記乗員の頭部を所定距離だけ離間させた回避頭部位置を演算し、該回避頭部位置に基いて、前記シートの変位位置を設定することを特徴とする請求項１から５のいずれか１に記載の乗員保護装置。
7. 前記制御手段は、シートの現在位置から前後方向のうち予め定めた１方向への前記シート駆動手段によるシートの変位可能量が、シートの現在位置から当該１方向における前記変位位置までの変位量以上のときは当該一方向における変位位置へ前記シートを変位させ、シートの現在位置から当該１方向における前記変位位置までの変位量より小さいときは他方向における変位位置へ前記シートを変位させるよう前記シート駆動手段を制御することを特徴とする請求項６記載の乗員保護装置。

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