JP2006232255A - 車両外置きエアバッグの内圧設定方法及び車両外置きエアバッグ装置 - Google Patents

車両外置きエアバッグの内圧設定方法及び車両外置きエアバッグ装置 Download PDF

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Abstract

【課題】 車両のフロントガラス等の外側面に沿わせて膨張させたエアバッグに対して二次衝突する、障害物への衝撃を十分に緩和する。
【解決手段】 エアバッグの内圧設定方法は、フロントガラス13等の外側面に沿わせて膨張したエアバッグ41の内圧Pbを設定する方法である。内圧の圧力特性は、障害物Mnを小型ダミー人形Mn1としたときに、エアバッグに小型ダミー人形の頭部が目標速度で当たった時点で、エアバッグに対する小型ダミー人形の跳ね返りを防止し、且つ、エアバッグの底41aまで小型ダミー人形の頭部が付かない圧力を最大圧力とし、最大圧力から徐々に減少する特性である。その減少率は、障害物を中型ダミー人形Mn2としたときに、エアバッグに中型ダミー人形が目標速度で当たった時点で、エアバッグに対する中型ダミー人形の跳ね返りを防止する値である。
【選択図】 図4

Description

本発明は、車両のフロントガラス等の前面に沿わせてエアバッグを膨出・展開させる車両外置きエアバッグ装置及び車両外置きエアバッグの展開方法において、エアバッグの内圧を最適な状態に設定する技術に関する。
車両の前部に歩行者等の障害物が衝突する形態は各種のものが想定され、障害物が車両のフロントバンパなどに当たった後に、車両の別の部位に再度当たることが考えられる。障害物が、フロントバンパなどの車両前部に当たる最初の衝突を「一次衝突」、次に車両の他の部位に当たる衝突を「二次衝突」と呼ぶことにする。
車両外置きエアバッグ装置及び車両外置きエアバッグの展開方法としては、一次衝突直後に、エアバッグを膨出・展開させてフロントピラーやフロントガラスなどの車両外側を覆い、障害物が車両外側に二次衝突するときの衝撃を緩和させる形式のものが提案されている(例えば、特許文献1参照。)。
特開2004−90812公報
特許文献1に示す従来の車両外置きエアバッグ装置及び車両外置きエアバッグの展開方法を、次の図13に基づいて説明する。図13(a),(b)は従来の車両外置きエアバッグ装置及び車両外置きエアバッグの展開方法の説明図であり、(a)は車両外置きエアバッグ装置110を搭載した車両100を示し、(b)は車両外置きエアバッグ装置110を側方から見た断面構成を示す。
従来の車両外置きエアバッグ装置110は、車両100のフロントガラス101及びその周辺部分の外側面に沿わせて膨張・展開する(図13(a)参照)エアバッグ111と、このエアバッグ111を膨張させるための高圧ガスを発生するインフレータ112と、折り畳んだエアバッグ111並びにインフレータ112を収納する収納ケース113とを備える。
従来の車両外置きエアバッグ装置110及び車両外置きエアバッグの展開方法は、車両100のフロントバンパ102に障害物(図示せず)が一次衝突したときに、インフレータ112からガスを発生させ、このガスによりエアバッグ111をフロントガラス101及びその周辺部分の外側面に沿わせて膨張・展開させることで、車両100の他の部位に障害物が二次衝突するときの衝撃を緩和させるようにしたというものである。
また、図13(b)に示すように、エアバッグ111はベントホール114を備える。ベントホール114は、エアバッグ111の内圧が一定圧力に達したときに、エアバッグ111内のガスを大気に逃がすバッグ圧開放機構115を備える。
例えば、膨張・展開したエアバッグ111に障害物が衝突することにより、エアバッグ111の内圧が一定圧力に達した場合に、バッグ圧開放機構115が開く。この結果、エアバッグ111内のガスはベントホール114から大気へ逃げる。
ところで、障害物が車両100の外側面に二次衝突するときの衝突形態は一定ではない。例えば、障害物の大きさ(重量を含む)や障害物が二次衝突する衝突速度によって、膨出・展開中のエアバッグ111に障害物が衝突する衝突位置や衝突タイミングは異なる。例えば、障害物として歩行者を想定した場合には、歩行者毎に身長や体重が異なる。一般に、身長の大きい歩行者が二次衝突する衝突速度は、小さい歩行者の衝突速度よりも遅いことが、知られている。身長の大きい歩行者が二次衝突する衝突タイミングは、小さい歩行者の衝突タイミングよりも遅い。
このようなことから、車両外置きエアバッグ装置及び車両外置きエアバッグの展開方法では、二次衝突する障害物の大きさや障害物の衝突速度にかかわらず、障害物への衝撃を十分に緩和できることが好ましい。
また、一般に、走行中の車両100に障害物が当たったときに、障害物が二次衝突するタイミングは車速に応じて変化することが知られている。つまり、車速が低速であるほど二次衝突するタイミングは遅れる。車両外置きエアバッグ装置110及び車両外置きエアバッグの展開方法では、車両100に障害物が当たった時点の車速にかかわらず、障害物への衝撃を十分に緩和できることが好ましい。
本発明は、車両のフロントガラス及びその周辺部分の外側面に沿わせて、膨張・展開されたエアバッグに対して二次衝突する、障害物の大きさや障害物の衝突速度にかかわらず、障害物への衝撃を十分に緩和することができる技術を提供することを課題とする。
また、本発明は、車両に障害物が当たった時点の車速にかかわらず、障害物への衝撃を十分に緩和することができる技術を提供することを課題とする。
さらに本発明は、この課題を達成するために、車両外置きエアバッグ装置及び車両外置きエアバッグの展開方法の開発段階において、エアバッグにおける内圧の設定を簡単な手順で行うことができる技術を提供することを課題とする。
請求項1に係る発明は、車両に障害物が当たったときにインフレータからガスを発生させ、このガスによりベントホール付きエアバッグを車両のフロントガラス及びその周辺部分の外側面に沿わせて膨張・展開させることで、車両に当たった障害物が次いで車両の他の部位に当たるときにエアバッグにて保護するようにした、車両外置きエアバッグの展開方法であって、膨張・展開させたエアバッグの内圧を設定するようにした車両外置きエアバッグの内圧設定方法において、
膨張・展開したエアバッグの内圧の圧力特性は、障害物を所定の小型ダミー人形としたときに、エアバッグに小型ダミー人形の頭部が予め設定された目標速度で当たった時点で、エアバッグに対する小型ダミー人形の跳ね返りを防止でき、且つ、エアバッグの底まで小型ダミー人形の頭部が付くことを防止できる圧力を最大圧力とし、その後に最大圧力から徐々に減少する特性に設定し、
この圧力が減少する減少率は、障害物を所定の中型ダミー人形としたときに、膨張・展開したエアバッグに中型ダミー人形が目標速度で当たった時点で、エアバッグに対する中型ダミー人形の跳ね返りを防止できる減少率に設定したことを特徴とする。
請求項2に係る発明は、膨張・展開したエアバッグの内圧の圧力特性は、障害物を所定の大型ダミー人形としたときに、
内圧が最大圧力から徐々に減少する途中で、且つ、エアバッグに大型ダミー人形の頭部が当たった時点以降で、予め設定された一定時間にわたり、
エアバッグに対する大型ダミー人形の跳ね返りを防止でき、且つ、エアバッグの底まで大型ダミー人形の頭部が付くことを防止できる圧力で維持した特性に設定したことを特徴とする。
請求項3に係る発明では、車両に障害物が当たったときに、制御部の点火指令によってインフレータから2段階の点火タイミングでガスを発生させ、このガスによりベントホール付きエアバッグを車両のフロントガラス及びその周辺部分の外側面に沿わせて膨張・展開させることで、車両に当たった障害物が次いで車両の他の部位に当たるときにエアバッグにて保護するようにした、車両外置きエアバッグ装置であって、
膨張・展開したエアバッグの内圧の圧力特性は、初期の第1の特性及び第1の特性に次ぐ第2の特性からなり、
第1の内圧特性は、障害物を所定の小型ダミー人形としたときに、エアバッグに小型ダミー人形の頭部が予め設定された目標速度で当たった時点で、エアバッグに対する小型ダミー人形の跳ね返りを防止でき、且つ、エアバッグの底まで小型ダミー人形の頭部が付くことを防止できる圧力を最大圧力とし、その後に最大圧力から徐々に減少する特性であり、
第2の内圧特性は、障害物を所定の大型ダミー人形としたときに、内圧が最大圧力から徐々に減少する途中で、且つ、エアバッグに大型ダミー人形の頭部が当たった時点以降で、予め設定された一定時間にわたり、エアバッグに対する大型ダミー人形の跳ね返りを防止でき、且つ、エアバッグの底まで前記大型ダミー人形の頭部が付くことを防止できる圧力で維持した特性であり、
制御部は、エアバッグを膨張・展開させて内圧が第1の内圧特性となるように最初の点火タイミングで第1の点火指令を発し、次にエアバッグの内圧が第2の内圧特性となるように、次の点火タイミングで第2の点火指令を発する構成であって、車両に障害物が当たった時点の車速が予め設定された基準速度よりも低速であるという条件を満たしているときには、条件を満たさないときに対して、第2の点火指令を発する点火タイミングを、予め設定された一定の遅延時間だけ遅延させるように制御する構成であることを特徴とする。
請求項1、請求項2及び請求項3に係る発明では、二次衝突する障害物を所定の歩行者ダミー(小型ダミー人形、中型ダミー人形、大型ダミー人形)に置き換えて考え、車両のフロントガラス及びその周辺部分の外側面に沿わせて膨張・展開されたエアバッグの内圧の圧力特性を、次のように設定したものである。
すなわち、請求項1に係る発明では、障害物を所定の小型ダミー人形としたときに、エアバッグに小型ダミー人形の頭部が予め設定された目標速度で当たった時点で、エアバッグに対する小型ダミー人形の跳ね返りを防止でき、且つ、エアバッグの底まで小型ダミー人形の頭部が付くことを防止できる圧力(エアバッグの内圧)を、最大圧力とする圧力特性に設定した。
小型ダミー人形は身長が小さく軽量であるから、その頭部が予め設定された目標速度で二次衝突することが知られている。
このような圧力特性に設定することで、エアバッグに小型ダミー人形の頭部が当たったときの内圧を、最大圧力としたので、エアバッグに当たった小型ダミー人形の衝撃を十分に緩和できる。
さらに請求項1に係る発明では、膨張・展開されたエアバッグの内圧の圧力特性を、上記最大圧力から徐々に減少する特性に設定し、この圧力が減少する減少率を、障害物を所定の中型ダミー人形としたときに、膨張・展開したエアバッグに中型ダミー人形が目標速度で当たった時点で、エアバッグに対する中型ダミー人形の跳ね返りを防止できる減少率に設定した。
中型ダミー人形は、小型ダミー人形よりも身長が大きく重い。このため、中型ダミー人形がエアバッグに当たる衝突タイミングは、小型ダミー人形が当たる衝突タイミングよりも遅れる。
これに対して、このような圧力特性に設定するとともに、中型ダミー人形がエアバッグに当たったときの内圧を最大圧力よりも低圧にしたので、エアバッグに当たった中型ダミー人形の衝撃を十分に緩和できる。
このように請求項1に係る発明では、歩行者ダミー(障害物)としての小型ダミー人形並びに中型ダミー人形の両方の衝撃を、十分に緩和できる。従って、膨張・展開されたエアバッグに対して二次衝突する障害物の大きさや障害物の衝突速度にかかわらず、障害物への衝撃を十分に緩和することができるという、特有の効果を発揮する。
さらに請求項1に係る発明では、この効果を達成するために、車両外置きエアバッグ装置及び車両外置きエアバッグの展開方法の開発段階において、エアバッグにおける内圧の設定を、簡単な手順で行うことができる。すなわち、歩行者ダミーによるテストの試行錯誤が少なく簡単に各仕様を設定することができる。
請求項2に係る発明では、障害物を所定の大型ダミー人形としたときに、内圧が上記最大圧力から徐々に減少する途中で、且つ、エアバッグに大型ダミー人形の頭部が当たった時点以降で、予め設定された一定時間にわたり、エアバッグに対する大型ダミー人形の跳ね返りを防止でき、且つ、エアバッグの底まで大型ダミー人形の頭部が付くことを防止できる圧力で維持した特性に設定した。
大型ダミー人形は、中型ダミー人形よりも身長が大きく重い。このため、大型ダミー人形がエアバッグに当たる衝突タイミングは、中型ダミー人形が当たる衝突タイミングよりも更に遅れる。
これに対して、中型ダミー人形が当たる衝突タイミングよりも遅いタイミングで、内圧を一定の低圧に維持することにより、エアバッグに当たった大型ダミー人形の衝撃を十分に緩和できる。
このように請求項2に係る発明では、歩行者ダミー(障害物)としての小型ダミー人形、中型ダミー人形並びに大型ダミー人形の全ての衝撃を、十分に緩和できる。従って、膨張・展開されたエアバッグに対して二次衝突する障害物の大きさの差が大きく、障害物の衝突速度の差が大きい場合であっても、障害物への衝撃を十分に緩和することができる。
請求項3に係る発明では、車両に障害物が当たったときに、制御部の点火指令によってインフレータから2段階の点火タイミングでガスを発生させる車両外置きエアバッグ装置であって、膨張・展開したエアバッグの内圧の圧力特性を、初期の第1の特性及び第1の特性に次ぐ第2の特性に設定するとともに、(1)制御部が最初の点火タイミングで第1の点火指令を発することで第1の内圧特性となるようにし、(2)制御部が次の点火タイミングで第2の点火指令を発することで第2の内圧特性となるようにした。
第1の特性では、障害物を所定の小型ダミー人形としたときに、エアバッグに小型ダミー人形の頭部が予め設定された目標速度で当たった時点で、エアバッグに対する小型ダミー人形の跳ね返りを防止でき、且つ、エアバッグの底まで小型ダミー人形の頭部が付くことを防止できる圧力(エアバッグの内圧)を、最大圧力とする圧力特性とし、その後に最大圧力から徐々に減少する特性に設定した。
小型ダミー人形は身長が小さく軽量であるから、その頭部が予め設定された目標速度で二次衝突することが知られている。
このような圧力特性に設定することで、エアバッグに小型ダミー人形の頭部が当たったときの内圧を、最大圧力としたので、エアバッグに当たった小型ダミー人形の衝撃を十分に緩和できる。
第2の特性では、障害物を所定の大型ダミー人形としたときに、内圧が上記最大圧力から徐々に減少する途中で、且つ、エアバッグに大型ダミー人形の頭部が当たった時点以降で、予め設定された一定時間にわたり、エアバッグに対する大型ダミー人形の跳ね返りを防止でき、且つ、エアバッグの底まで大型ダミー人形の頭部が付くことを防止できる圧力で維持した特性に設定した。
中型・大型ダミー人形は、小型ダミー人形よりも身長が大きく重い。このため、中型・大型ダミー人形がエアバッグに当たる衝突タイミングは、小型ダミー人形が当たる衝突タイミングよりも更に遅れる。
これに対して、小型ダミー人形が当たる衝突タイミングよりも遅いタイミングで、内圧を一定の低圧に維持することにより、エアバッグに当たった中型・大型ダミー人形の衝撃を十分に緩和できる。
このように請求項3に係る発明では、歩行者ダミー(障害物)としての小型ダミー人形から大型ダミー人形までの全ての衝撃を、十分に緩和できる。従って、膨張・展開されたエアバッグに対して二次衝突する障害物の大きさの差が大きく、障害物の衝突速度の差が大きい場合であっても、障害物への衝撃を十分に緩和することができる。
さらに請求項3に係る発明では、車両に障害物が当たった時点の自車の車速が、予め設定された基準速度よりも低速であるときには、高速であるときに対して、第2の点火指令を発する点火タイミングを、予め設定された一定の遅延時間だけ遅らせるようにした。
第2の点火指令を発する点火タイミングだけを、車速に応じて変化させるようにしたので、高速走行時だけではなく、低速走行時においても、車両外置きエアバッグ装置による保護性能を、より十分に確保することができる。すなわち、低速走行時においても、膨張・展開したエアバッグの内圧の圧力特性を、第2の特性で維持することができる。
一方、第1の点火指令を発する点火タイミングについては、車速に関係なく一定であるから、車両に障害物が当たった初期にエアバッグが速やかに膨張・展開して、第1の特性の内圧を確保することができる。このため、二次衝突する障害物の挙動に関係無く、車両外置きエアバッグ装置による保護性能を、より十分に確保することができる。
以上の説明から明らかなように、車両に障害物が当たった時点の車速にかかわらず、障害物への衝撃を、より十分に緩和することができる。
本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、「前」、「後」、「左」、「右」、「上」、「下」は運転者から見た方向に従う。
図1は本発明に係る車両の前半部の平面図、図2は図1の2−2線断面図である。
図1に示すように、車両10は、車体11の前部における左右のフロントピラー12,12の間にフロントガラス13を設け、フロントガラス13の下部から前方にカウルトップ14を延し、カウルトップ14の前方にフード15を配置した自動車である。
フード15は、後端部の左右を車体11に開閉可能に取付けるとともに、前部を図示せぬフードロックにて車体11にロック可能な、前開き形式のボンネットである。
図2に示すようにカウルトップ14は、車幅方向に延びるダクト状の部材であり、フロントガラス13の下端から前下方へ延びる板状の外気取入れ用グリル21と、前部のカウルトップアウタ22と、後部のカウルトップインナ23とからなる。カウルトップ14の下端から下方へ延びるダッシュボード24によって、前のエンジンルーム25と後の車室26とを仕切ることができる。
図1及び図2に示すように、このような車両10は、車体11前部(例えばフロントバンパ27)に配置した障害物衝突検出センサ31、車両10の走行速度を検出する車速センサ32並びに制御部33を備え、フード15の後部下方に配置した車両外置きエアバッグ装置40を備える。
障害物衝突検出センサ31は、例えば加速度センサである。車両外置きエアバッグ装置40は、フロントガラス13及びその周辺部分である左右のフロントピラー12,12の外側面に沿わせてエアバッグ41を膨張し且つ展開させるものである。
図2に示すように、車両外置きエアバッグ装置40は、フロントガラス13及びその周辺部分である左右のフロントピラー12,12の外側面に沿わせて膨張・展開するエアバッグ41と、このエアバッグ41を膨張させるためのガスを発生するインフレータ42と、折り畳んだ状態のエアバッグ41及びインフレータ42を収納するリテーナ43と、リテーナの上部開口を覆うカバー44とを、一体的に組込んだ構成である。
図3は本発明に係るインフレータの構成図である。図3に示すようにインフレータ42は、ケース51内を第1室52と第2室53の2室に区画し、これら第1室52並びに第2室53にそれぞれガス発生剤54,55を充填するとともに、各ガス発生剤54,55に互いに独立して点火するための2個の点火器(第1点火器56並びに第2点火器57)を備える。
車体11前部に障害物が衝突したことを障害物衝突検出センサ31が検出したときに、その検出信号に応じた制御部33は、先に第1点火器56へ点火信号を発し、予め設定された時間を経過した後に第2点火器57へ点火信号を発する。
この結果、第1点火器56は第1室52のガス発生剤54に点火する。この点火されたガス発生剤54から多量の高圧ガスを発生することで、想像線にて示すエアバッグ41は急速に膨張する。その後、第2点火器57は第2室53のガス発生剤55に点火する。この点火されたガス発生剤55から高圧ガスを発生することで、エアバッグ41は予め設定された内圧に維持する。
また車両10に障害物が当たった時点、すなわち車体11前部に障害物が衝突したことを障害物衝突検出センサ31が検出した時点の車速を、車速センサ32にて検出し、その検出信号に応じて、制御部33は、第2点火器57へ点火信号を発するタイミングを変えるように制御する構成である。
次に、上記車両外置きエアバッグ装置40を用いた車両外置きエアバッグの展開方法を図1及び図4に基づき説明する。
図4は本発明に係る車両外置きエアバッグの展開方法の説明図であり、エアバッグ41が膨張展開した状態を図2に合わせて示したものである。
車両外置きエアバッグの展開方法は、図1に示すフロントバンパ27等の車体前部に障害物(例えば、歩行者)が当たったときに、図4に示すインフレータ42からガスを発生させ、このガスによりエアバッグ41をリテーナ43から膨張し且つ展開させることで、図1の想像線で示す位置に展開させる方法である。
この結果、図1及び図4に示すようにカウルトップ14の上面、フロントガラス13の下部前面及び左右のフロントピラー12,12の全面をエアバッグ41で覆うことができる。従って、フード15上に跳ね上げられた障害物Mn(図4参照)が二次衝突するときの衝撃を緩和して、保護することができる。
ところで、図4に示すように、エアバッグ41はベントホール61を備える。ベントホール61は、エアバッグ41内のガスを大気に逃がすための、小さい通気孔である。エアバッグ41内のガスを大気に開放することで、エアバッグ41の内圧Pbを下げることができる。なお、エアバッグ41に対するベントホール61の配置、ベントホール61の寸法や個数は、後述するように最適条件に設定されることになる。
本発明の車両外置きエアバッグの展開方法及びエアバッグの内圧設定方法では、エアバッグ41に二次衝突する障害物を所定の歩行者ダミー(次の図5に示す小型ダミー人形Mn1、中型ダミー人形Mn2、大型ダミー人形Mn3)に置き換えて考え、車両10のフロントガラス13及びその周辺部分の外側面に沿わせて膨張・展開されたエアバッグ41の内圧の圧力特性を、次のように設定したものである。
図5は本発明に係る車両外置きエアバッグの内圧設定方法で採用した歩行者ダミーの模式図である。
小型ダミー人形Mn1は、エアバッグの内圧を設定するにあたって想定する、最も小さい歩行者(例えば身長St1が152cm)に相当したダミー人形である。
中型ダミー人形Mn2は、エアバッグの内圧を設定するにあたって想定する、中くらいの歩行者(例えば身長St2が176cm)に相当したダミー人形であり、小型ダミー人形Mn1よりも身長が大きく重い。
大型ダミー人形Mn3は、エアバッグの内圧を設定するにあたって想定する、最も大きい歩行者(例えば身長St3が187cm)に相当したダミー人形であり、中型ダミー人形Mn2よりも身長が大きく重い。
次に、上記車両外置きエアバッグの展開方法及びエアバッグの内圧設定方法において、エアバッグ41の内圧の変化について、図3〜図5を参照しつつ、図6に基づき説明する。
なお、本発明の車両外置きエアバッグの展開方法及びエアバッグの内圧設定方法は、車両に障害物が当たった時点の自車の車速が、予め設定された基準速度に達している(基準速度以上である)という条件の基に設定されるものである。
図6は本発明に係るエアバッグの内圧の圧力特性図であり、横軸を経過時間Ti(msec)とし、縦軸をエアバッグの内圧Pb(kPa)として、歩行者ダミーが車両の前部に衝突した時点からの経過時間に対するエアバッグの内圧の特性を、内圧特性曲線Baにて示す。ここで、内圧特性曲線Baは、本発明のエアバッグ41における実際の内圧特性を示す。経過時間0(msec)は、歩行者ダミーが車両の前部に衝突したと想定する、衝突基準タイミングT0である。以下に示す各タイミングT1〜T6は、衝突基準タイミングT0からの経過時間である。
内圧特性曲線Baによれば、衝突基準タイミングT0で衝突検出センサ31が歩行者ダミー(小型ダミー人形Mn1、中型ダミー人形Mn2又は大型ダミー人形Mn3)の衝突を検出し、その検出信号に応じて第1のタイミングT1で第1点火器56が点火することにより、インフレータ42が高圧ガスを発生し、そのガス圧によってエアバッグ41が膨張を開始し、徐々にエアバッグ41の内圧Pbが増大していくことが判る。
なお、第1のタイミングT1は、衝突検出センサ31にて衝突したことを検出してから第1点火器56を点火させるのに必要な、経過時間である。
さらに内圧特性曲線Baによれば、エアバッグ41の内圧Pbは、エアバッグ41が完全に膨張・展開した後、予め設定された第2のタイミングT2又はこれよりも前の時点で最大圧力P1に達し、その後、第2のタイミングT2よりも後の時点で最大圧力P1から徐々に減少する特性を有する。このように、内圧Pbは、少なくとも第2のタイミングT2で最大圧力P1を確保している。
ここで、最大圧力P1が概ね維持されている時間帯、すなわち、第2のタイミングT2及びその前後の時間帯のことを、「第1衝撃緩和ゾーンSm」と言うことにする。
第2のタイミングT2を経過した後の第3のタイミングT3から、その後の第4のタイミングT4までの、一定の時間帯のことを、「第2衝撃緩和ゾーンMi」と言うことにする。
第4のタイミングT4から、その後の第5のタイミングT5までの、一定の時間帯のことを、「第2点火ゾーンIg」と言うことにする。
なお、第3・第4・第5のタイミングT3,T4,T5は、予め設定された一定の時間である。
第1衝撃緩和ゾーンSmにおいては、インフレータ42で発生するガス量が、ベントホール61から大気に逃げるガス量を上回っているので、最大圧力P1を維持することができる。その後には、インフレータ42で発生するガス量が減少して、ベントホール61から大気に逃げるガス量を下回るので、内圧Pbは次第に減少する。
さらに内圧特性曲線Baによれば、エアバッグ41の内圧Pbが最大圧力P1(最大値P1)から徐々に減少するときに、第2衝撃緩和ゾーンMiにおける内圧Pbの減少度合い、すなわち、現実の減少率はRaである。減少率Raは比較的大きい。
内圧特性曲線Baのうち、第2衝撃緩和ゾーンMiにおいて減少する特性曲線のことを、特に「現実の内圧減少率線Lr」と言うことにする。現実の内圧減少率線Lrは、第2のタイミングT2において下限値Pminから上限値Pmaxまでの範囲を通り、第2衝撃緩和ゾーンMiにおいて図右下がりに傾斜しており、その傾斜の勾配は比較的大きい。減少率Raが大きいからである。
詳しく述べると、第3のタイミングT3における内圧は、最大圧力P1よりも低圧のP2である。第4のタイミングT4における内圧は、P2よりも低圧のP3である。従って、現実の減少率Raは、次式で求めることができる。
Ra=(P2−P3)/P2
第3のタイミングT3は、障害物を所定の中型ダミー人形Mn2としたときに、膨張・展開されたエアバッグ41に中型ダミー人形Mn2が、予め設定された高速目標速度で当たり、その上体が停止すると予測される時点である。第4のタイミングT4は、エアバッグ41に中型ダミー人形Mn2の頭部Hd2が当たると予測される時点である。
さらに内圧特性曲線Baによれば、エアバッグ41の内圧Pbが最大圧力P1から徐々に減少する途中の、第2点火ゾーンIgにおいて、第6のタイミングT6から少なくとも第5のタイミングT5までの時間にわたり、内圧Pbが概ね一定の圧力P4で維持した特性を有していることが判る。
第5のタイミングT5は、エアバッグ41に当たった中型ダミー人形Mn2の頭部Hd2が、最も変位したと予測される時点である。第6のタイミングT6は、第4のタイミングT4と第5のタイミングT5との間で、適宜設定される、第2点火器57の点火タイミングである。
第2点火器57を点火することによりインフレータ42が高圧ガスを発生し、そのガス圧によってエアバッグ41の内圧Pbを、予め設定された一定時間にわたり、概ね一定の圧力P4で維持することができる。第6のタイミングT6からの一定時間帯のことを、「第3衝撃緩和ゾーンHi」と言うことにする。
本発明は、膨張・展開させたエアバッグ41の内圧Pbを、次のように設定したことを特徴とする。すなわち、第1衝撃緩和ゾーンSm、第2衝撃緩和ゾーンMi及び第3衝撃緩和ゾーンHiにおける内圧Pbを最適条件に設定したものである。以下に詳しく説明する。
(1)内圧Pbのうち、第2のタイミングT2を基準にした第1衝撃緩和ゾーンSmにおける最大圧力P1を、下限値Pminから上限値Pmaxまでの範囲に設定する(Pmin≦P1≦Pmax)。
すなわち、第2のタイミングT2は、障害物を所定の小型ダミー人形Mn1としたときに、膨張・展開されたエアバッグ41に小型ダミー人形Mn1の頭部Hd1が、予め設定された高速目標速度で当たると予測される時点である。下限値Pminは、第2のタイミングT2で、エアバッグ41の底41a(図4参照)まで小型ダミー人形Mn1の頭部Hd1が付くことを防止できる圧力である。上限値Pmaxは、第2のタイミングT2で、エアバッグ41に対する小型ダミー人形Mn1の跳ね返りを防止できる圧力である。
これらの下限値Pmin及び上限値Pmaxについては、上記車両外置きエアバッグ装置40及び車両外置きエアバッグの展開方法を適用する車両10における、フロントガラス13の付近の形状や寸法等、及び、エアバッグ41の形状、寸法、変形具合等を勘案して決定される圧力である。
(2)第2衝撃緩和ゾーンMiにおける内圧Pbの、現実の減少率Raを、予め設定された基準減少率Rsを超えるように設定する。ここで、基準減少率Rsとは、第3のタイミングT3における内圧P2を基準として、予め設定された一定の減少率である。
上述のように内圧特性曲線Baは、小型ダミー人形Mn1の頭部Hd1を保護するために、第2のタイミングT2で比較的大きい最大圧力P1に設定した特性である。このため、第3のタイミングT3における内圧P2では、中型ダミー人形Mn2の頭部Hd2を保護するには、まだ大き過ぎる。従って、エアバッグ41に中型ダミー人形Mn2の頭部Hd2が当たると予測される、第4のタイミングT4までに、内圧Pbを一定以上減少させることにした。その基準となる減少率が、基準減少率Rsである。
基準減少率Rsの特性は、直線にて示す基準の内圧減少率線Lsで表すことができる。当然のことながら、現実の減少率Raが基準減少率Rsを超えるので、図6に示すように、現実の内圧減少率線Lrの勾配は、基準の内圧減少率線Lsの勾配よりも大きい。
なお、第2衝撃緩和ゾーンMiにおける下限基準の内圧減少率線Ldは、第2のタイミングT2における下限値Pminを通り、経過時間Tiとともに内圧Pbが減少する場合の基準線である。また、第2衝撃緩和ゾーンMiにおける上限基準の内圧減少率線Luは、第2のタイミングT2における上限値Pmaxを通り、経過時間とともに内圧Pbが減少する場合の基準線である。これらの基準の内圧減少率線Ld,Luで表される基準減少率もRsである。
(3)第3衝撃緩和ゾーンHiにおける内圧Pbを、概ね一定の圧力P4、すなわち後期基準最低圧P4で維持するように設定する。すなわち、第6のタイミングT6からの一定時間帯(第3衝撃緩和ゾーンHi)は、障害物を所定の大型ダミー人形Mn3としたときに、内圧Pbが最大圧力P1から徐々に減少する途中で、且つ、膨張・展開されたエアバッグ41に大型ダミー人形Mn3の頭部Hd3が、予め設定された高速目標速度で当たると予測される時点である。
後期基準最低圧P4は、エアバッグ41に対する大型ダミー人形Mn3の跳ね返りを防止でき、且つ、エアバッグ41の底41aまで大型ダミー人形Mn3の頭部Hd3が付くことを防止できる圧力である。なお、後期基準最低圧P4は、上記車両外置きエアバッグ装置40及び車両外置きエアバッグの展開方法を適用する車両10における、フロントガラス13の付近の形状や寸法等、及び、エアバッグ41の形状、寸法、変形具合等を勘案して決定されることになる。
第6のタイミングT6からの一定時間とは、エアバッグ41に対して大型ダミー人形Mn3の頭部Hd3が当たると予測される時間の範囲のことである。
以上の説明から明らかなように、本発明に係る車両外置きエアバッグの内圧設定方法では、障害物を所定の小型ダミー人形Mn1としたときに、エアバッグ41に小型ダミー人形Mn1の頭部Hd1が予め設定された高速目標速度で当たった時点T2で、エアバッグ41に対する小型ダミー人形Mn1の跳ね返りを防止でき、且つ、エアバッグ41の底41aまで小型ダミー人形Mn1の頭部Hd1が付くことを防止できる圧力(エアバッグの内圧Pb)を、最大圧力P1とする圧力特性に設定したことを特徴とする。
小型ダミー人形Mn1は身長St1が小さく軽量であるから、その頭部Hd1が予め設定された高速目標速度で二次衝突することが知られている。
このような圧力特性に設定することで、エアバッグ41に小型ダミー人形Mn1の頭部Hd1が当たったときの内圧Pbを、最大圧力P1としたので、エアバッグ41に当たった小型ダミー人形Mn1の衝撃を十分に緩和できる。
さらに本発明に係る車両外置きエアバッグの内圧設定方法では、膨張・展開されたエアバッグ41の内圧Pbの圧力特性を、上記最大圧力P1から徐々に減少する特性に設定し、この圧力P1が減少する減少率Raについては、障害物を所定の中型ダミー人形Mn2としたときに、膨張・展開したエアバッグ41に中型ダミー人形Mn2が高速目標速度で当たった時点T3で、エアバッグ41に対する中型ダミー人形Mn2の跳ね返りを防止できる減少率に設定したことを特徴とする。
中型ダミー人形Mn2は、小型ダミー人形Mn1よりも身長St2が大きく重い。このため、中型ダミー人形Mn2がエアバッグ41に当たる衝突タイミングT3は、小型ダミー人形Mn1が当たる衝突タイミングT2よりも遅れる。
これに対して、このような圧力特性に設定するとともに、中型ダミー人形Mn2がエアバッグ41に当たったときの内圧Pbを最大圧力P1よりも低圧にしたので、エアバッグ41に当たった中型ダミー人形Mn2の衝撃を十分に緩和できる。
このように本発明に係る車両外置きエアバッグの内圧設定方法では、歩行者ダミー(障害物)としての小型ダミー人形Mn1並びに中型ダミー人形Mn2の両方の衝撃を、十分に緩和できる。従って、膨張・展開されたエアバッグ41に対して二次衝突する障害物Mn1,Mn2の大きさや衝突速度にかかわらず、障害物Mn1,Mn2への衝撃を十分に緩和することができる。
さらに本発明に係る車両外置きエアバッグの内圧設定方法では、障害物を所定の大型ダミー人形Mn3としたときに、内圧Pbが上記最大圧力P1から徐々に減少する途中で、且つ、エアバッグ41に大型ダミー人形Mn3の頭部Hd3が当たった時点T6以降で、予め設定された一定時間にわたり、エアバッグ41に対する大型ダミー人形Mn3の跳ね返りを防止でき、且つ、エアバッグ41の底41aまで大型ダミー人形Mn3の頭部Hd3が付くことを防止できる圧力P4で維持した特性に設定したことを特徴とする。
大型ダミー人形Mn3は、中型ダミー人形Mn2よりも身長St3が大きく重い。このため、大型ダミー人形Mn3がエアバッグ41に当たる衝突タイミングT6は、中型ダミー人形Mn2が当たる衝突タイミングT3よりも更に遅れる。
これに対して、中型ダミー人形Mn2が当たる衝突タイミングT3〜T4よりも遅いタイミングT6で、内圧Pbを一定の低圧P4に維持することにより、エアバッグ41に当たった大型ダミー人形Mn3の衝撃を十分に緩和できる。
このように本発明に係る車両外置きエアバッグの内圧設定方法では、歩行者ダミー(障害物)としての小型ダミー人形Mn1、中型ダミー人形Mn2並びに大型ダミー人形Mn3の全ての衝撃を、十分に緩和できる。従って、膨張・展開されたエアバッグ41に対して二次衝突する障害物Mn1,Mn2,Mn3の大きさの差が大きく、衝突速度の差が大きい場合であっても、障害物Mn1,Mn2,Mn3への衝撃を十分に緩和することができる。
次に、上記車両外置きエアバッグ装置40及び車両外置きエアバッグの展開方法において、エアバッグ41の内圧を設定する手順の一例を、図7〜図10に基づき説明する。
なお、エアバッグ41の内圧を設定する手順は、車両に障害物が当たった時点の自車の車速が、予め設定された基準速度に達している(基準速度以上である)という条件の基に設定されるものである。
エアバッグ41の内圧を設定する手順としては、例えば、シミュレーションによって以下の作業を行うことで、目標となる内圧Pbを設定し、最終的には、ダミーテストによってバッグ保護性能を確認する。
なお、図7〜図10において、ST××はステップ番号を示す。特に説明がないステップ番号については、番号順に進行する。以下、図3〜図6を参照しつつ説明する。
図7は本発明に係る車両外置きエアバッグの内圧設定方法の設定手順を示すフローチャート(その1)である。
ST01;エアバッグ41に二次衝突させる3種類の歩行者ダミー(図5に示す小型ダミー人形Mn1、中型ダミー人形Mn2、大型ダミー人形Mn3)を準備する。
ST02;適用車両10におけるフロントガラス13の付近に、所定の形状並びに寸法を有するエアバッグ41(エアバッグモデル)を折り畳んでセットするとともに、エアバッグ41にインフレータ42をセットする。
ST03;第1点火器56を点火時のインフレータ42のガス発生量(流量)を仮に設定する。エアバッグ41の容量やベントホール61の数量・孔径を仮に設定する。エアバッグ41における内圧Pbの最大値P1(最大圧力P1)を、予め決められた圧力範囲Pmin〜Pmax内で仮に設定する。第2のタイミングT2(予測値)よりも前の時点で、最大圧力P1になるようにする。
ST04;衝突基準タイミングT0から経過時間T1が経過したと予測されるタイミングT1、すなわち第1のタイミングT1で第1点火器56を点火して、エアバッグ41を膨張させる。
ST05;第2のタイミングT2で、膨張・展開されたエアバッグ41に小型ダミー人形Mn1の頭部Hd1を、予め設定された高速目標速度で衝突させる。
ST06;小型ダミー人形Mn1の跳ね返りを防止でき、且つ、小型ダミー人形Mn1の頭部Hd1の底付きを防止できたか否かを調べ、NOならST07に進み、YESならST09に進む。
例えば、エアバッグ41に対する小型ダミー人形Mn1の実際の跳ね返り速度を計測し、この実際の跳ね返り速度が予め設定された基準跳ね返り速度を下回っている場合に、小型ダミー人形Mn1の跳ね返りを防止したと判断する。
また、小型ダミー人形Mn1の頭部Hd1のHIC値を調べ、HIC<1000である場合に、小型ダミー人形Mn1の頭部Hd1の底付きを防止したと判断する。ここで、「HIC値」とは、頭部障害基準値(Head Injury Criterion)の略称であり、安全性を評価する手法の1つである。HIC値は、その値が小さいほど安全性が高く、一般にHIC=1000が安全限界とされている。
ST07;エアバッグ41のエネルギー吸収性能が規定を満足していないので、エアバッグ41の容量やベントホール61の数量・孔径を変更し、また、エアバッグ41における内圧Pbの最大値P1を、圧力範囲Pmin〜Pmax内で変更する。
ST08;エアバッグ41を元に折り畳み、再び第1のタイミングT1で第1点火器56を点火して、エアバッグ41を膨張させた後に、ST05に戻る。
ST09;エアバッグ41のエネルギー吸収性能が規定を満足したと判断したので、現在のエアバッグ41の容量やベントホール61の数量・孔径で決定する。また、現在のエアバッグ41における内圧Pbの最大値P1で決定する。その後、出結合子A1に進む。
図8は本発明に係る車両外置きエアバッグの内圧設定方法の設定手順を示すフローチャート(その2)であり、上記図7の出結合子A1及び本図の入結合子A1を経てST101に進んだことを示す。
ST101;エアバッグ41を元に折り畳み、再び第1のタイミングT1で第1点火器56を点火して、エアバッグ41を膨張させる。
ST102;一定の基準減少率Rsから、基準の内圧減少率線Lsの勾配を求める。
ST103;現実の内圧減少率線Lrの勾配を求める。すなわち、現実の減少率Raを求める。現実の減少率Raは、例えば、第3のタイミングT3(予測値)における内圧P2及び第4のタイミングT4(予測値)における内圧P3を計測し、これらの計測値に基づいて現実の減少率Raを算出する。
ST104;現実の内圧減少率線Lrの勾配が、基準の内圧減少率線Lsの勾配よりも大きいか否か(すなわち、現実の減少率Raが基準減少率Rsを超えたか否か)を調べ、NOならST105に進み、YESならST106に進む。
ST105;エネルギー吸収性能が規定を満足していないと判断したので、第1点火器56を点火した場合の、インフレータ42のガス発生量(流量)を減少させるように変更した後に、ST101に戻る。
ST106;エネルギー吸収性能が規定を満足したと判断したので、現在の第1点火器56の点火によるインフレータ42のガス発生量で決定した後に、出結合子A2に進む。
図9は本発明に係る車両外置きエアバッグの内圧設定方法の設定手順を示すフローチャート(その3)であり、上記図8の出結合子A2及び本図の入結合子A2を経てST201に進んだことを示す。
ST201;第6のタイミングT6を仮に設定する。また、第2点火器57を点火した場合の、インフレータ42のガス発生量(流量)を仮に設定する。
ST202;エアバッグ41を元に折り畳み、再び第1のタイミングT1で第1点火器56を点火して、エアバッグ41を膨張させる。
ST203;第3のタイミングT3で、膨張・展開されたエアバッグ41に、今度は中型ダミー人形Mn2を上記高速目標速度で衝突させる。
ST204;第6のタイミングT6で第2点火器57を点火して、エアバッグ41の内圧Pbを後期基準最低圧P4で維持させる。
ST205;中型ダミー人形Mn2の跳ね返りを防止でき、且つ、中型ダミー人形Mn2の頭部Hd2の底付きを防止できたか否かを調べ、NOならST206に進み、YESなら出結合子A3に進む。ST06と同様の手法によって判断すればよい。
ST206;エネルギー吸収性能が規定を満足していないと判断したので、第2点火器57の点火タイミング(第6のタイミングT6)、及び第2点火器57を点火した場合の、インフレータ42のガス発生量(流量)を変更した後に、ST202に戻る。
図10は本発明に係る車両外置きエアバッグの内圧設定方法の設定手順を示すフローチャート(その4)であり、上記図9の出結合子A3及び本図の入結合子A3を経てST301に進んだことを示す。
ST301;エアバッグ41を元に折り畳み、再び第1のタイミングT1で第1点火器56を点火して、エアバッグ41を膨張させる。
ST302;第6のタイミングT6で第2点火器57を点火して、エアバッグ41の内圧Pbを後期基準最低圧P4で維持させる。
ST303;第5のタイミングT5で、膨張・展開されたエアバッグ41に、今度は大型ダミー人形Mn3の頭部Hd3を上記高速目標速度で衝突させる。
ST304;大型ダミー人形Mn3の跳ね返りを防止でき、且つ、大型ダミー人形Mn3の頭部Hd3の底付きを防止できたか否かを調べ、NOならST305に進み、YESならST306に進む。ST06と同様の手法によって判断すればよい。
ST305;エネルギー吸収性能が規定を満足していないと判断したので、第2点火器57の点火タイミングT6(第6のタイミングT6)、及び第2点火器57を点火した場合の、インフレータ42のガス発生量(流量)を変更した後に、本図の出結合子A4及び上記図9の入結合子A4を経てST202に戻る。
ST306;エネルギー吸収性能が規定を満足したと判断したので、現在の第6のタイミングT6に決定するとともに、現在の第2点火器57の点火によるインフレータ42のガス発生量で決定する。
ST307;エアバッグ41の仕様、ベントホール61の仕様、インフレータ42の仕様が決定したので、この仕様を満足するインフレータ42を選定する。
ST308;上記高速目標速度及び上記低速目標速度で、小型・中型・大型ダミー人形Mn1,Mn2,Mn3によるバッグ保護性能を最終確認して、車両外置きエアバッグの内圧設定方法の設定手順を完了する。
以上の説明から明らかなように、次の(1)〜(4)の4段階に分けて各仕様のポイントを規定したので、車両外置きエアバッグ装置40及び車両外置きエアバッグの展開方法の開発段階において、エアバッグ41における内圧Pbの設定を、簡単な手順で行うことができる。すなわち、歩行者ダミーMnによるテストの試行錯誤が少なく簡単に各仕様を設定することができる。また、目標とするバッグ内圧Pbが明確なので、インフレータ42の選択が容易である。
(1)第2のタイミングT2でのエアバッグ41における内圧Pbの最大値P1を設定する第1段階。
(2)第3タイミングT3から第4タイミングT4までにおける現実の内圧減少率線Lrの勾配を設定する第2段階。
(3)第4タイミングT4から第5タイミングT5までにおける第2点火器57の点火タイミングT6、すなわち、第6のタイミングT6を設定する第3段階。
(4)上記第3段階と連係しながら、中型・大型ダミー人形Mn2,Mn3を用いたバッグ保護性能を確認する第4段階。
次に、車両外置きエアバッグ装置40におけるエアバッグ41の内圧の圧力特性について、図3〜図5を参照しつつ、図11に基づき説明する。
図11は本発明に係る車両外置きエアバッグ装置のエアバッグの内圧の圧力特性図であり、横軸を経過時間Ti(msec)とし、縦軸をエアバッグの内圧Pb(kPa)として、歩行者ダミーが車両の前部に衝突した時点からの経過時間に対するエアバッグの内圧の特性を、内圧特性曲線Baにて示す。
ここで、図11において太い実線にて示す内圧特性曲線Baは、本発明のエアバッグ41における実際の内圧特性を示し、上記図6に示す内圧特性曲線Baと同一の特性であるので、詳細な説明については省略する。
経過時間0(msec)は、歩行者ダミーが車両の前部に衝突したと想定する、衝突基準タイミングT0である。以下に示す各タイミングT1〜T6及びT6a〜T6cは、衝突基準タイミングT0からの経過時間である。
上述したように、太い実線にて示す内圧特性曲線Baは、車両10に障害物が当たった時点の自車の車速が予め設定された基準速度以上、つまり高速走行中であるという条件下の特性である。なお、第6のタイミングT6で第2点火器57を点火しなかった場合には、内圧特性曲線Baは第6のタイミングT6以後に、細い二点鎖線にて示す曲線のように推移する。
ここで、第6のタイミングT6のことを、高速走行中に衝突したときの第6のタイミングT6(第2の点火タイミング)と言うことにする。第6のタイミングT6は第1基準時間T6aと等しい(T6=T6a)。
第6のタイミングT6における後期基準最低圧P4のことを、高速走行中に衝突したときに必要な一定の後期基準最低圧P4aと言うことにする。
内圧特性曲線Baのうち、概ね一定の後期基準最低圧P4で維持している曲線を、高速走行中に衝突したときの内圧特性線Baaと言うことにする。
第3衝撃緩和ゾーンHiのことを、高速走行中に衝突したときの第3衝撃緩和ゾーンHiaと言うことにする。
ところで上述のように、走行中の車両10に障害物Mnが当たったときに、障害物Mnが二次衝突するタイミングは車速に応じて変化する。つまり、車速が低速であるほど二次衝突するタイミングは遅れる。
このため、高速走行中に衝突したときの第3衝撃緩和ゾーンHiaのタイミングでは、大型ダミー人形Mn3の頭部Hd3が二次衝突するタイミングと合致しない心配が残る。第3衝撃緩和ゾーンHiaのタイミングに対して、実際に二次衝突するタイミングが遅れた場合であっても、大型ダミー人形Mn3への衝撃を十分に緩和するのに必要な、エアバッグの内圧Pbを確保できることが好ましい。
これに対し本発明の車両外置きエアバッグ装置40では、車両10に障害物Mnが当たった時点の自車の車速が、予め設定された基準速度よりも低速であるときには、高速であるときに対して、第2の点火指令を発する第6のタイミングT6を、予め設定された一定の遅延時間(つまり、第1遅延時間Dt1又は第2遅延時間Dt2)だけ遅らせるようにした。
具体的には、図11では図示していないが、車速Vrが第1基準速度VL1よりも低速である(Vr<VL1)場合は、低速走行中であるとする。また、車速Vrが第1基準速度VL1以上で且つ第2基準速度VL2よりも低速である(VL1≦Vr<VL2)場合は、中速走行中であるとする。車速Vrが第2基準速度VL2以上である(VL2≦Vr)場合は、高速走行中であるとする。なお、VL1<VL2の関係にある。
中速走行中の車両10に大型ダミー人形Mn3が当たったときには、第6のタイミングT6を第1基準時間T6aから第2基準時間T6bまでの第1遅延時間Dt1だけ遅らせることにした(Dt1=T6b−T6a)。
第1基準時間T6aよりも遅い第2基準時間T6bの時点で、第2点火器57を点火した場合には、内圧特性曲線Baは第2基準時間T6bの時点以後に、細い破線にて示す曲線のように、中速走行中に衝突したときの内圧特性線Babで推移する。
中速走行中に衝突したときの内圧特性線Babは、エアバッグ41の内圧Pbが一時的に上昇する概ね山形状の曲線である。この内圧特性線Babによれば、エアバッグ41の内圧Pbを、中速走行中の車両10に大型ダミー人形Mn3が当たったときに必要な一定の後期基準最低圧P4bで、予め設定された一定時間にわたり維持することができる。この一定時間帯のことを、中速走行中に衝突したときの第3衝撃緩和ゾーンHiaと言うことにする。
また、低速走行中の車両10に大型ダミー人形Mn3が当たったときには、第6のタイミングT6を第1基準時間T6aから第3基準時間T6cまでの第2遅延時間Dt2だけ遅らせることにした(Dt2=T6c−T6a)。なお、「T6b<T6c」の関係にある。
第1基準時間T6aよりも遅い第3基準時間T6cの時点で、第2点火器57を点火した場合には、内圧特性曲線Baは第3基準時間T6cの時点以後に、太い破線にて示す曲線のように、低速走行中に衝突したときの内圧特性線Bacで推移する。
低速走行中に衝突したときの内圧特性線Bacは、エアバッグ41の内圧Pbが一時的に上昇する概ね山形状の曲線である。この内圧特性線Bacによれば、エアバッグ41の内圧Pbを、低速走行中の車両10に大型ダミー人形Mn3が当たったときに必要な一定の後期基準最低圧P4cで、予め設定された一定時間にわたり維持することができる。この一定時間帯のことを、低速走行中に衝突したときの第3衝撃緩和ゾーンHicと言うことにする。
これらの後期基準最低圧P4a,P4b,P4cは、エアバッグ41に対する大型ダミー人形Mn3の跳ね返りを防止でき、且つ、エアバッグ41の底41aまで大型ダミー人形Mn3の頭部Hd3が付くことを防止できる圧力である。なお、後期基準最低圧P4a,P4b,P4cは、上記車両外置きエアバッグ装置40を適用する車両10における、フロントガラス13の付近の形状や寸法等、及び、エアバッグ41の形状、寸法、変形具合等を勘案して決定されることになる。
また、第3衝撃緩和ゾーンHib,Hicの時間帯は、第3衝撃緩和ゾーンHiaと同様に、エアバッグ41に対して大型ダミー人形Mn3の頭部Hd3が当たると予測される時間の範囲のことである。
次に、上記図3に示す制御部33をマイクロコンピュータとした場合に、上記図11の圧力特性となるように制御を実行する制御フローについて、図12に基づき説明する。この制御フローは、例えば図示せぬイグニッションスイッチをオンにしたときに制御を開始し、イグニッションスイッチをオフにしたときに制御を終了する。図中、ST××はステップ番号を示す。特に説明がないステップ番号については、番号順に進行する。以下、図3〜図5及び図11を参照しつつ説明する。
図12は本発明に係る制御部の制御フローチャートである。
ST401;車両10の車速Vrを計測する。車速Vrは車速センサ32にて計測すればよい。
ST402;障害物衝突検出センサ31の検出信号を読み込む。障害物衝突検出センサ31は、予め設定された一定の基準加速度を越えた加速度を検出したときに車体11前部に障害物Mnが衝突したとして衝突検出信号を発する。
ST403;車体11前部に障害物Mnが衝突したか否かを調べ、NOならST401に戻り、YESならST404に進む。障害物衝突検出センサ31から衝突検出信号を受けた場合にYESと判断する。
ST404;制御部33に内蔵されているタイマの経過時間(カウント時間)Tc=0にリセットして、タイマをスタートする。
ST405;第1のタイミングT1で第1点火器56を点火する。
ST406;車速Vrを予め設定された第1基準速度VL1及び第2基準速度VL2と比較する。第1基準速度VL1は基準となる低速値、第2基準速度VL2は基準となる中速値である。VL1はVL2よりも低速である(VL1<VL2)。なお、上記ST401及びST403の組合せによって求められた車速Vrは、車両10に障害物Mnが当たった時点の車速である。
車速Vrが第1基準速度VL1よりも低速である(Vr<VL1)、すなわち、低速走行中であると判断したときには、ST407に進む。
車速Vrが第1基準速度VL1以上で且つ第2基準速度VL2よりも低速である(VL1≦Vr<VL2)、すなわち、中速走行中であると判断したときには、ST408に進む。
車速Vrが第2基準速度VL2以上である(VL2≦Vr)、すなわち、高速走行中であると判断したときには、ST409に進む。
ST407;第6のタイミングT6(つまり、第2の点火タイミングT6)の値を、予め設定されている一定の第3基準時間T6cに設定する。
ST408;第6のタイミングT6の値を、予め設定されている一定の第2基準時間T6bに設定する。
ST409;第6のタイミングT6の値を、予め設定されている一定の第1基準時間T6aに設定する。
ここで、第1基準時間T6aよりも第2基準時間T6bが長時間であり(大きい)、第2基準時間T6bよりも第3基準時間T6cが長時間である(T6a<T6b<T6c)。以上の説明から明らかなように、第6のタイミングT6の値は、ST409の場合に対して、ST407の場合には「T6c−T6a」の分だけ大きく、また、ST408の場合には「T6b−T6a」の分だけ大きい。
ST410;経過時間Tcが、第6のタイミングT6(基準時間)を経過したか否かを調べ、NOならYESになるまでST410を繰り返し、YESならST411に進む。
ST411;第2点火器57を点火した後に、この制御フローによる制御を完了する。
以上の説明をまとめると、次の通りである。
図1及び図4に示すように、車両外置きエアバッグ装置40は、車両10に障害物Mn(例えば、歩行者)が当たったときに、制御部33の点火指令によってインフレータ42から2段階の点火タイミングでガスを発生させ、このガスによりベントホール61付きエアバッグ41を車両10のフロントガラス13及びその周辺部分の外側面に沿わせて膨張・展開させることで、車両10に当たった障害物Mnが次いで車両10の他の部位に当たるときにエアバッグ41にて保護するようにしたものである。
膨張・展開したエアバッグ41の内圧の圧力特性は、初期の第1の特性及び第1の特性に次ぐ第2の特性からなる。第1の特性及び第2の特性については、図6に基づいて上述したが、再度説明すると、次の通りである。
図3〜図5及び図11に示すように、「第1の特性」は、障害物を所定の小型ダミー人形Mn1としたときに、エアバッグ41に小型ダミー人形Mn1の頭部Hd1が予め設定された高速目標速度で当たった時点T2で、エアバッグ41に対する小型ダミー人形Mn1の跳ね返りを防止でき、且つ、エアバッグ41の底41aまで小型ダミー人形Mn1の頭部Hd1が付くことを防止できる圧力(エアバッグの内圧Pb)を、最大圧力P1とし、その後に最大圧力P1から徐々に減少する特性である。
小型ダミー人形Mn1は身長St1が小さく軽量であるから、その頭部Hd1が予め設定された高速目標速度で二次衝突することが知られている。
このような圧力特性に設定することで、エアバッグ41に小型ダミー人形Mn1の頭部Hd1が当たったときの内圧Pbを、最大圧力P1としたので、エアバッグ41に当たった小型ダミー人形Mn1の衝撃を十分に緩和できる。
図3〜図5及び図11に示すように、「第2の特性」は、障害物を所定の大型ダミー人形Mn3としたときに、内圧Pbが上記最大圧力P1から徐々に減少する途中で、且つ、エアバッグ41に大型ダミー人形Mn3の頭部Hd3が当たった時点T6以降で、予め設定された一定時間にわたり、エアバッグ41に対する大型ダミー人形Mn3の跳ね返りを防止でき、且つ、エアバッグ41の底41aまで大型ダミー人形Mn3の頭部Hd3が付くことを防止できる圧力P4で維持した特性である。
中型・大型ダミー人形Mn2,Mn3は、小型ダミー人形Mn1よりも身長が大きく重い。このため、中型・大型ダミー人形Mn2,Mn3がエアバッグ41に当たる衝突タイミングは、小型ダミー人形Mn1が当たる衝突タイミングよりも更に遅れる。
これに対して、小型ダミー人形Mn1が当たる衝突タイミングよりも遅いタイミングで、内圧を一定の低圧に維持することにより、エアバッグ41に当たった中型・大型ダミー人形Mn2,Mn3の衝撃を十分に緩和できる。
このように歩行者ダミー(障害物)Mnとしての小型ダミー人形Mn1から大型ダミー人形Mn3までの全ての衝撃を、十分に緩和できる。従って、膨張・展開されたエアバッグ41に対して二次衝突する障害物Mnの大きさの差が大きく、障害物Mnの衝突速度の差が大きい場合であっても、障害物Mnへの衝撃を十分に緩和することができる。
制御部33は、エアバッグ41を膨張・展開させて内圧が第1の内圧特性となるように最初の点火タイミングT1で第1の点火指令を発し、次にエアバッグ41の内圧が第2の内圧特性となるように、次の点火タイミングT6で第2の点火指令を発する構成であって、車両10に障害物Mnが当たった時点の車速Vr(図12のST401及びST403)が予め設定された基準速度VL1又はVL2よりも低速であるという条件を満たしているときには(図12のST406)、条件を満たさないときに対して、第2の点火指令を発する点火タイミングT6を、予め設定された一定の遅延時間Dt1又はDt2だけ遅延させるように制御する(図12のST407,ST408及びST410)構成であることを特徴とする。
すなわち、車両10に障害物Mnが当たった時点の自車の車速Vrが、予め設定された基準速度VL1又はVL2よりも低速であるときには、高速であるときに対して、第2の点火指令を発する点火タイミングT6を、予め設定された一定の遅延時間(つまり、第1遅延時間Dt1又は第2遅延時間Dt2)だけ遅らせるようにした。
第2の点火指令を発する点火タイミングT6だけを、車速Vrに応じて変化させるようにしたので、高速走行時だけではなく、低速走行時においても、車両外置きエアバッグ装置40による保護性能を、より十分に確保することができる。すなわち、低速走行時においても、膨張・展開したエアバッグ41の内圧Pbの圧力特性を、第2の特性で維持することができる。
一方、第1の点火指令を発する点火タイミングT1については、車速Vrに関係なく一定であるから、車両10に障害物Mnが当たった初期にエアバッグ41が速やかに膨張・展開して、第1の特性の内圧を確保することができる。このため、二次衝突する障害物Mnの挙動に関係無く、車両外置きエアバッグ装置40による保護性能を、より十分に確保することができる。
以上の説明から明らかなように、車両10に障害物Mnが当たった時点の車速Vrにかかわらず、障害物Mnへの衝撃を、より十分に緩和することができる。
なお、本発明は実施の形態では、車両外置きエアバッグ装置40は、図1に示すように、カウルトップ21の上面、フロントピラー12,12の前面及びフロントガラス13の前面をエアバッグ41にて覆う構成に限定されるものではなく、例えば、フロントピラー12,12の前面若しくはフロントガラス13を複数のエアバッグ41にて、それぞれ覆う構成であってもよい。
また、車両10に障害物Mnが当たった時点の車速Vrと対比する「基準速度」は、第1・第2基準速度VL1,VL2という2段階の値に限定されるものではなく、例えば1段階又は複数の段階の値に設定することができ、それに応じて、一定の遅延時間(第1・第2遅延時間Dt1,Dt2)の段階及び各時間も適宜設定すればよい。
また、制御部33に内蔵されたメモリに「車両10に障害物Mnが当たった時点の車速Vr」と「遅延時間」との関係のマップを予め記憶しておき、このマップを用いて、その時々の車速Vrに対する遅延時間を求める構成としてもよい。
また、本発明の請求項1〜3に係る発明において、エアバッグ41に歩行者ダミー(小型ダミー人形Mn1、中型ダミー人形Mn2、大型ダミー人形Mn3)が当たる目標速度は、上記実施の形態で説明した高速目標速度及び低速目標速度を包含する。
本発明に係る車両外置きエアバッグ装置40は、比較的フロントノーズの短いセダン若しくはワゴンなどの乗用車(車両)のフロントピラー12,12周りに採用するのに好適である。
本発明に係る車両の前半部の平面図である。 図1の2−2線断面図である。 本発明に係るインフレータの構成図である。 本発明に係る車両外置きエアバッグの展開方法の説明図である。 本発明に係る車両外置きエアバッグの内圧設定方法で採用した歩行者ダミーの模式図である。 本発明に係るエアバッグの内圧の圧力特性図である。 本発明に係る車両外置きエアバッグの内圧設定方法の設定手順を示すフローチャート(その1)である。 本発明に係る車両外置きエアバッグの内圧設定方法の設定手順を示すフローチャート(その2)である。 本発明に係る車両外置きエアバッグの内圧設定方法の設定手順を示すフローチャート(その3)である。 本発明に係る車両外置きエアバッグの内圧設定方法の設定手順を示すフローチャート(その4)である。 本発明に係る車両外置きエアバッグ装置のエアバッグの内圧の圧力特性図である。 本発明に係る制御部の制御フローチャートである。 従来の車両外置きエアバッグ装置及び車両外置きエアバッグの展開方法の説明図である。
符号の説明
10…車両、12…フロントガラスの周辺部分としてのフロントピラー、13…フロントガラス、31…障害物衝突検出センサ、32…車速センサ、33…制御部、40…車両外置きエアバッグ装置、41…エアバッグ、41a…エアバッグの底、42…インフレータ、56…第1点火器、57…第2点火器、61…ベントホール、Dt1,Dt2…一定の遅延時間(第1・第2遅延時間)、Hd1…小型ダミー人形の頭部、Hd2…中型ダミー人形の頭部、Hd3…大型ダミー人形の頭部、Mn…障害物、Mn1,Mn2,Mn3…障害物としての小型・中型・大型ダミー人形、Pb…エアバッグの内圧、P1…最大圧力、Ra…現実の減少率(圧力が減少する減少率)、T1…最初の点火タイミング(第1のタイミング)、T6…次の点火タイミング(第6のタイミング)、VL2…基準速度、Vr…車速。

Claims (3)

  1. 車両に障害物が当たったときにインフレータからガスを発生させ、このガスによりベントホール付きエアバッグを車両のフロントガラス及びその周辺部分の外側面に沿わせて膨張・展開させることで、車両に当たった障害物が次いで車両の他の部位に当たるときにエアバッグにて保護するようにした、車両外置きエアバッグの展開方法であって、前記膨張・展開させたエアバッグの内圧を設定するようにした車両外置きエアバッグの内圧設定方法において、
    前記膨張・展開したエアバッグの内圧の圧力特性は、前記障害物を所定の小型ダミー人形としたときに、前記エアバッグに前記小型ダミー人形の頭部が予め設定された目標速度で当たった時点で、前記エアバッグに対する前記小型ダミー人形の跳ね返りを防止でき、且つ、前記エアバッグの底まで前記小型ダミー人形の頭部が付くことを防止できる圧力を最大圧力とし、その後に最大圧力から徐々に減少する特性に設定し、
    この圧力が減少する減少率は、前記障害物を所定の中型ダミー人形としたときに、前記膨張・展開したエアバッグに前記中型ダミー人形が前記目標速度で当たった時点で、前記エアバッグに対する前記中型ダミー人形の跳ね返りを防止できる減少率に設定したことを特徴とする車両外置きエアバッグの内圧設定方法。
  2. 前記膨張・展開したエアバッグの内圧の圧力特性は、前記障害物を所定の大型ダミー人形としたときに、
    前記内圧が前記最大圧力から徐々に減少する途中で、且つ、前記エアバッグに前記大型ダミー人形の頭部が当たった時点以降で、予め設定された一定時間にわたり、
    前記エアバッグに対する前記大型ダミー人形の跳ね返りを防止でき、且つ、前記エアバッグの底まで前記大型ダミー人形の頭部が付くことを防止できる圧力で維持した特性に設定したことを特徴とする請求項1記載の車両外置きエアバッグの内圧設定方法。
  3. 車両に障害物が当たったときに、制御部の点火指令によってインフレータから2段階の点火タイミングでガスを発生させ、このガスによりベントホール付きエアバッグを車両のフロントガラス及びその周辺部分の外側面に沿わせて膨張・展開させることで、車両に当たった障害物が次いで車両の他の部位に当たるときにエアバッグにて保護するようにした、車両外置きエアバッグ装置であって、
    前記膨張・展開したエアバッグの内圧の圧力特性は、初期の第1の特性及び第1の特性に次ぐ第2の特性からなり、
    前記第1の内圧特性は、前記障害物を所定の小型ダミー人形としたときに、前記エアバッグに前記小型ダミー人形の頭部が予め設定された目標速度で当たった時点で、前記エアバッグに対する前記小型ダミー人形の跳ね返りを防止でき、且つ、前記エアバッグの底まで前記小型ダミー人形の頭部が付くことを防止できる圧力を最大圧力とし、その後に最大圧力から徐々に減少する特性であり、
    前記第2の内圧特性は、前記障害物を所定の大型ダミー人形としたときに、前記内圧が前記最大圧力から徐々に減少する途中で、且つ、前記エアバッグに前記大型ダミー人形の頭部が当たった時点以降で、予め設定された一定時間にわたり、前記エアバッグに対する前記大型ダミー人形の跳ね返りを防止でき、且つ、前記エアバッグの底まで前記大型ダミー人形の頭部が付くことを防止できる圧力で維持した特性であり、
    前記制御部は、前記エアバッグを膨張・展開させて内圧が前記第1の内圧特性となるように最初の点火タイミングで第1の点火指令を発し、次に前記エアバッグの内圧が前記第2の内圧特性となるように、次の点火タイミングで第2の点火指令を発する構成であって、前記車両に前記障害物が当たった時点の車速が予め設定された基準速度よりも低速であるという条件を満たしているときには、条件を満たさないときに対して、前記第2の点火指令を発する点火タイミングを、予め設定された一定の遅延時間だけ遅延させるように制御する構成であることを特徴とした車両外置きエアバッグ装置。
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