JP2006306377A - 車両横転時の乗員保護装置および乗員保護方法 - Google Patents

Abstract

【課題】車両の横転時に頭部障害発生を抑制しつつ、頚部損傷の発生をも効果的に抑えるようにした車両横転時の乗員保護装置を提供する。
【解決手段】車両２の横転に至る車体ロールの検知によって、乗員Ｃ直上部のヘッドライニング３に沿って展開するルーフエアバッグ１０を車幅方向の外側から内側に向かって展開させるとともに、そのルーフエアバッグ１０の下面１０ａを、その展開方向先端部から基端部に向かって車両下方に傾斜させ、そのルーフエアバッグ１０を全体として車両前後方向視で略くさび状に形成することにより、横転により頭部Ｃｈがヘッドライニング３に干渉する前に、ルーフエアバッグ１０の傾斜面によって頭部Ｃｈを車幅方向内方に傾けておくことができるので、ルーフエアバッグ１０の緩衝作用により頭部障害発生を抑制しつつ、頚部Ｃｎ損傷の発生をも効果的に抑えることできる。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両横転時に乗員頭部が天井に干渉する際の乗員保護装置および乗員保護方法に関する。

従来、車両がロールオーバーした際に、車室内の側部にてエアバッグをカーテン状に膨張・展開させて乗員の頭側部を保護するサイドエアバッグを設けた頭部保護エアバッグ装置が提案されており（例えば、特許文献１参照）、また、これに加えて天井との間で乗員の頭頂部を保護するルーフエアバッグを設けた乗員安全装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

従って、このようにサイドエアバッグおよびルーフエアバッグを設けることにより、車両のロール角が過度になり乗員頭部がピラーやドアガラスなどの車室内側壁部の方向に移動した際には、サイドエアバッグが展開してその車室内側壁部から乗員の頭側部に受ける衝撃荷重を緩和する。

更に、車両がロールオーバーが進行して車体が略反転状態となってルーフパネルが設置する場合には、ルーフエアバッグによって天井（ヘッドライニング）から乗員の頭頂部に受ける衝撃荷重を緩和することができる。
特開２００１−３２８５３号公報（第３頁、第１図） 特開平１１−３２１５３８号公報（第３頁、第２図）

しかしながら、かかる従来の車両横転時の乗員保護装置にあっては、ルーフエアバッグによって乗員頭部が天井から受ける衝撃荷重を緩和することにより、乗員の頚部損傷も抑制できると考えられているが、実際上、頚部を圧縮する荷重と、これに複合して発生する頚部曲げモードとの兼ね合いで頚部損傷の確率が決定される。

このため、単に入力荷重値を低減し、若しくは頭部を保持して衝撃荷重を低減した場合には、逆に頚部の曲げモーメントを増加させてしまうことがある。

そこで、本発明は車両の横転時に頭部障害発生を抑制しつつ、頚部損傷の発生をも効果的に抑えることができる車両横転時の乗員保護装置および乗員保護方法を提供するものである。

本発明の車両横転時の乗員保護装置は、車両の横転に至る車体ロールの検知によって、乗員直上部の天井面に沿って展開するルーフエアバッグを備えた乗員保護装置において、ルーフエアバッグを車幅方向の外側から内側に向かって展開させるとともに、ルーフエアバッグの下面を、その展開方向先端部から基端部に向かって車両下方に傾斜させ、該ルーフエアバッグを全体として車両前後方向視で略くさび状に形成したことを最も主要な特徴とする。

また、本発明の車両横転時の乗員保護方法は、車両の横転に至る車体ロールの検知によって、乗員直上部の天井面に沿ってルーフエアバッグを車幅方向外方から内方に向かって展開し、その展開するルーフエアバッグによって乗員頭部を、天井から荷重を受ける前に予め車幅方向内方に所定角度だけ傾けておくことを特徴とする。

本発明の車両横転時の乗員保護装置によれば、ルーフエアバッグが展開する際に、その下面が展開方向先端部から基端部に向かって車両下方に傾斜しているので、横転により乗員頭部が天井面に干渉する前に、前記ルーフエアバッグの傾斜面によって乗員頭部を車幅方向内方に傾けておくことができる。

従って、乗員頭部が天井面から反力を受ける際にも、直接に頚部の圧縮荷重を増大させること無く、かつ、頭部と天井面の更なる接近に際しても頚部を固定しないので、頚部曲げモーメントの増加を抑制することができ、ルーフエアバッグの緩衝作用により頭部障害発生を抑制しつつ、頚部損傷の発生をも効果的に抑えることできる。

また、本発明の車両横転時の乗員保護方法によれば、展開するルーフエアバッグによって乗員頭部を、天井から荷重を受ける前に予め車幅方向内方に所定角度だけ傾けておくようにしたので、乗員頭部が天井面から反力を受ける際にも、直接に頚部の圧縮荷重を増大させること無く、かつ、頭部と天井面の更なる接近に際しても頚部を固定しないので、頚部曲げモーメントの増加を抑制することができ、ルーフエアバッグの緩衝作用により頭部障害発生を抑制しつつ、頚部損傷の発生をも効果的に抑えることできる。

以下、本発明の実施形態を図面と共に詳述する。

図１〜図８は本発明にかかる車両横転時の乗員保護装置および乗員保護方法の第１実施形態を示し、図１はサイドエアバッグおよびルーフエアバッグの展開状態を示す正面図、図２は乗員保護装置の概略構成図、図３は乗員保護装置の制御を実行するフローチャートの説明図であり、図４は頚部圧縮荷重と頚部曲げモーメントとの関係で表す障害低減の有効領域の説明図である。

また、図５は乗員頭部がルーフエアバッグに干渉した際の挙動を示す説明図、図６は車両のロールオーバー挙動を（ａ）〜（ｄ）によって順を追って示す正面図、図７は乗員頭部が天井面に干渉した際に作用する荷重を示す説明図、図８は乗員の頚部曲げ状態を示す説明図である。

本実施形態の乗員保護装置１を適用する車両２は、図１に示すように車室Ｒの上面が天井面となるヘッドライニング３と、車室Ｒの側面がドアガラスやピラー部材などからなる車体側壁４と、によって構成され、車両２の横転に至る車体ロールの検知によって、乗員Ｃ直上部のヘッドライニング３に沿って展開するルーフエアバッグ１０を設けてある。

前記ルーフエアバッグ１０は、ルーフパネル５の車幅方向両側に設けられるルーフサイドレール６の車室Ｒ内側を覆う図外のルーフサイドレールガーニッシュ内に、通常時は折り畳んで収納され、ロールオーバーを検知した緊急時にインフレータ１１から供給される気体圧を導入して膨張・展開するようになっている。

ルーフエアバッグ１０には、前記インフレータ１１に繋がる圧力導入路１２を介して気体圧が導入されるようになっており、その圧力導入により車幅方向の外側（図中左方）から内側（図中右方）に向かって展開させるようにしてある。

また、本実施形態の乗員保護装置１では、前記ルーフエアバッグ１０の配設位置に対応した前記車体側壁４に、ルーフエアバッグ１０に先行して展開するサイドエアバッグ２０を設けてある。

前記サイドエアバッグ２０は、前記ルーフエアバッグ１０と同様に通常時はルーフサイドレールガーニッシュ内に折り畳んで収納され、ロールオーバーを検知した緊急時にインフレータ２１から供給される気体圧を導入して膨張・展開するようになっており、本実施形態ではそのサイドエアバッグ２０の形状および構造を特に限定するものではなく、例えば、カーテン状に展開するものや枕状に展開するものであってもよく、要するに乗員Ｃの頭側部を車体側壁４との干渉から保護できる形状・構造であればよい。

前記乗員保護装置１は、その全体構成は図２に示すように前記ルーフエアバッグ１０および前記サイドエアバッグ２０の展開を制御コンピュータ３０で管理するようになっており、この制御コンピュータ３０は、車体２に設置されたロール角速度センサ３１の検出信号を入力して、サイドエアバッグ２０のインフレータ２１の作動タイミングと、ルーフエアバッグ１０のインフレータ１１の作動タイミングと、を制御するようになっている。

図３は前記制御コンピュータ３０の制御を実行するためのフローチャートで、イグニッションのＯＮによりスタートすると、まず、ステップＳ１でロール角速度センサ３１の検出信号を基にロール角速度を検出して、次のステップＳ２でロール角を演算し、ステップＳ３では演算したそのロール角が予め設定した第１の基準値と比較して過度であるかどうかを判断し、過度であると判断した場合（ＹＥＳ）にステップＳ４によってインフレータ２１を作動してサイドエアバッグ２０を展開する。

また、ステップＳ３でロール角が第１の基準値以下であると判断した場合（ＮＯ）はステップＳ１にリターンされる。

前記ステップＳ４でサイドエアバッグ２０を展開した後は、ステップＳ５に進んで現時点でのロール角速度を検出するとともに、ステップＳ６でロール角を演算し、次のステップＳ７では演算したそのロール角が予め設定した第２の基準値と比較して車両１を横転させる恐れがあるかどうかを判断し、横転の危険性があると判断した場合（ＹＥＳ）はステップＳ８によってインフレータ１１を作動してルーフエアバッグ１０を展開する。

また、ステップＳ７でロール角が第２の基準値以下であると判断した場合（ＮＯ）はステップＳ５にリターンされる。

車体１がロールオーバーする態様としては、図６（ａ）に示すように車両１が横滑りを起こし、ヨー回転を伴うなどして１つまたは片側の前後両輪が縁石７や土手などに引っ掛かり、その車輪を支点とするロールモーメントの発生によってロール角速度が発生し、そのロール角速度が増加すると図６（ｂ）に示すようにトリップオーバーと称されるロールオーバー（横転）に至る。

そのときに、前記ロール角速度センサ３１によって車両１のロール角やロール角速度などの状態を検知して制御コンピュータ３０が横転に至ると判断した場合に、乗員Ｃの頭部Ｃｈを車体側壁４に直接衝突することから保護するために前記サイドエアバッグ２０を展開する。

そして、図６（ｃ）に示すように車両１が完全に横転（１／４回転）し、更に図６（ｄ）に示すようにルーフパネル５が設置するような場合には、前記ルーフエアバッグ１０を展開して、乗員Ｃの頭部Ｃｈが天井のヘッドライニング３に直接接触して、上部から頭部Ｃｈに入力される衝撃荷重を緩和し、これによって頭部傷害発生を低減するとともに、乗員Ｃの頚部Ｃｎに入力される荷重も低減して頚部損傷の発止を抑制できる。

つまり、頚部損傷は図７に示すように頚部Ｃｎを圧縮する荷重Ｆｎと、これに複合して発生する乗員前後および左右方向への頚部曲げモーメントＭｎと、の人体許容値に対する割合のみならず、これら圧縮と曲げ負荷の兼ね合いで頚部損傷の受傷確率が決定される。

従って、頭部Ｃｈから頚部Ｃｎに入力される負荷を低減することにより、頚部傷害の受傷確率を低減する方向に誘導することができる。

ここで、本実施形態の乗員保護装置１にあっては、ルーフエアバッグ１０を車幅方向の外側から内側に向かって展開させたうえで、前記ルーフエアバッグ１０の下面１０ａを、その展開方向（図中左方）先端部から基端部、つまり圧力導入路１２側に向かって車両下方に傾斜させ、図１に示すようにそのルーフエアバッグ１０を全体として車両前後方向視で略くさび状に形成してある。

また、本実施形態の乗員保護方法にあっては、車両１の横転に至る車体ロールの検知によって、乗員直上部のヘッドライニング３に沿ってルーフエアバッグ１０を車幅方向外方から内方に向かって展開し、その展開するルーフエアバッグ１０によって乗員頭部Ｃｈを、ヘッドライニング３から荷重を受ける前に予め車幅方向内方に所定角度だけ傾けておくようにしてある。

つまり、本実施形態では図７に示したように頭部Ｃｈがヘッドライニング３に衝突した後に頚部Ｃｎに作用する圧縮荷重Ｆｎと頚部曲げモーメントＭｎとの負荷が乗員Ｃの許容値に可能な限り入るように、圧縮荷重Ｆｎを４ｋＮ以下に保つとともに、頚部曲げモーメントＭｎを２００Ｎｍ以下に保ちつつ、更にそれぞれの分担を頚部Ｃｎの傷害が発生しないように図４に示す負荷分担許容領域Ｐ内に留めるために、図８に示すように乗員Ｃの頭部中心と頸椎とを結ぶ線分Ｌ１と、乗員脊椎中心線Ｌ２と、で形成される頭部Ｃｈの傾き角度θを、頭部Ｃｈとヘッドライニング３の干渉前に予め車体左右中心側にほぼ１５度程度傾けて、衝突後には更にその角度が自由に大きくなるようにしつつ、結果、頚部曲げモーメントＭｎの増加を抑制するようになっている。

前記図４に示す負荷分担許容領域Ｐは、図５に示すように頭部Ｃｈと頚部Ｃｎの落下試験の結果に基づいて作成したもので、同図中斜線部分が損傷無し領域となる。

以上の構成により本実施形態の車両横転時の乗員保護装置１によれば、ルーフエアバッグ１０が展開する際に、その下面１０ａが展開方向先端部から基端部に向かって車両下方に傾斜しているので、横転により乗員頭部Ｃｈがヘッドライニング３に干渉する前に、前記ルーフエアバッグ１０の傾斜面によって乗員頭部Ｃｈを所定角度だけ車幅方向内方に傾けておくことができる。

つまり、展開したルーフエアバッグ１０の傾斜した下面１０ａに乗員頭部Ｃｈが接近して接触した際には、乗員頭部Ｃｈの上下方向のみならず、左右方向にも荷重が入力されて、頭部Ｃｈは傾き、結果として頚部Ｃｎは頭部Ｃｈの傾き角度が保持されること無く滑らかに曲げられることになる。

その結果、頭部Ｃｈから頚部Ｃｎに直接入力する荷重は増大させること無く、頚部Ｃｎの曲げモーメントＭｎと圧縮荷重Ｆｎの成分へと分解され、そのバランスを傷害低減有効領域Ｐへと到達させることができる。

従って、乗員頭部Ｃｈがヘッドライニング３から反力を受ける際にも、直接に頚部Ｃｎの圧縮荷重Ｆｎを増大させること無く、かつ、頭部Ｃｈとヘッドライニング３の更なる接近に際しても頚部Ｃｎを固定しないので、頚部曲げモーメントＭｎの増加を抑制することができ、ルーフエアバッグ１０の緩衝作用により頭部障害発生を抑制しつつ、頚部Ｃｎ損傷の発生をも効果的に抑えることできる。

また、本発明の車両横転時の乗員保護方法によれば、展開するルーフエアバッグ１０によって乗員頭部Ｃｈを、ヘッドライニング３から荷重を受ける前に予め車幅方向内方に所定角度だけ傾けておくようにしたので、前記乗員保護装置１と同様に、乗員頭部Ｃｈがヘッドライニング３から反力を受ける際にも、直接に頚部Ｃｎの圧縮荷重Ｆｎを増大させること無く、かつ、頭部Ｃｈとヘッドライニング３の更なる接近に際しても頚部Ｃｎを固定しないので、頚部曲げモーメントＭｎの増加を抑制することができ、ルーフエアバッグ１０の緩衝作用により頭部障害発生を抑制しつつ、頚部損傷の発生をも効果的に抑えることできる。

更に、本実施形態の乗員保護装置１では、前記ルーフエアバッグ１０の配設位置に対応した前記車体側壁４に、ルーフエアバッグ１０に先行して展開するサイドエアバッグ２０を設けてあるので、車体１のロールオーバー時には、まず、サイドエアバッグ２０で乗員Ｃの頭側部を保護した後、前記ルーフエアバッグ１０による頭頂部および頚部Ｃｎを保護することができる。

ところで、図９は前記第１実施形態の変形例を示すルーフエアバッグの展開タイミングを異ならせた場合の作動を（ａ）〜（ｃ）に順を追って示す正面図で、第１実施形態の乗員保護装置１では、展開状態にあるルーフエアバッグ１０の傾斜した下面１０ａによって乗員頭部Ｃｈを傾斜させるようにしたが、本変形例では図９に示すように、ルーフエアバッグ１０の展開タイミングを制御コンピュータ３０で制御して遅れ気味とし、ルーフエアバッグ１０のインフレータ１１による空気流入の展開エネルギーを直接に乗員頭部Ｃｈに作用させることができる。

このようにルーフエアバッグ１０の展開エネルギーで乗員頭部Ｃｈを傾けることにより、頚部曲げモーメントＭｎの成分をより精度良く調整して図４の負荷分担許容領域Ｐ内に収めることができるようになる。

また、図１０は前記第１実施形態の更なる変形例を示すルーフエアバッグの正面図で、ルーフエアバッグ１０の下面１０ａを傾斜させるにあたって、図１０に示すようにその車幅方向の内側（展開方向先端部）の傾斜角α１よりも外側（基端部）の傾斜角α２で大きくなる非線形の傾斜面に形成することができる。

従って、このようにルーフエアバッグ１０の下面１０ａを非線形の傾斜面とすることにより、乗員頭部Ｃｈをルーフエアバッグ１０の傾斜角α２が大きくなった基端部側で確実に捉えることができるため、頭部Ｃｈを確実に傾けることができる。

図１１〜図１３は本発明の第２実施形態を示し、前記第１実施形態と同一構成部分に同一符号を付して重複する説明を省略して述べるものとし、図１１はサイドエアバッグおよびルーフエアバッグの展開状態を示す正面図、図１２はルーフエアバッグを展開する挙動の説明図、図１３はルーフエアバッグが展開する作動を（ａ）〜（ｃ）に順を追って示す正面図である。

本実施形態の乗員保護装置１Ａのルーフエアバッグ１０Ａは、図１１に示すように基本的に第１実施形態のルーフエアバッグ１０と同様に、車幅方向の外側から内側に向かって展開させるようになっており、そのルーフエアバッグ１０Ａの下面１０ａを、その展開方向（図中左方）先端部から基端部に向かって車両下方に傾斜させ、全体として車両前後方向視で略くさび状に形成してある。

そして、特に本実施形態では乗員頭部Ｃｈに直接接触する車両上下方向下部に補助圧力室１３を隔成し、この補助圧力室１３に導入する圧力を、乗員頭部Ｃｈとの接触面、つまり下面１０ａによれの発生を許容するようにルーフエアバッグ１０Ａの主圧力室１４よりも低圧に設定してある。

前記補助圧力室１３と前記主圧力室１４とは、主圧力室１４から補助圧力室１３に圧力を供給する流入圧力制御弁１５を複数設けた隔膜１６を介して隔成してある。

従って、本実施形態によればルーフエアバッグ１０Ａを補助圧力室１３と主圧力室１４との二重構造とし、補助圧力室１３に導入する圧力を主圧力室１４よりも低圧に設定して、乗員頭部Ｃｈが下面１０ａに接触した際によれの発生を許容するようにしたので、図１３（ａ）に示すようにルーフエアバッグ１０Ａが展開し、図１３（ｂ）に示すようにその展開途中でその下面１０ａに乗員頭部Ｃｈが接触した際に、図１３（ｃ）に示すように下面１０ａによれを発生しつつ乗員頭部Ｃｈと一緒に移動し、頭部Ｃｈを傾けることができる。

このように、本実施形態ではルーフエアバッグ１０Ａの下面１０ａによれを発生することができるので、頭部Ｃｈとルーフエアバッグ１０Ａとの間の滑り摩擦を低減して、頭部Ｃｈの傾きを制御し易くなる。

また、前記補助圧力室１３と前記主圧力室１４とを、流入圧力制御弁１５を複数設けた隔膜１６を介して隔成したので、ルーフエアバッグ１０Ａの柔軟性を確保して折り畳み状態での収納が容易になり、展開時には図１２に示すように補助圧力室１３の低圧状態を維持しつつ膨張することができ、補助圧力室１３の圧力低下構造を簡素化することができる。

図１４，図１５は本発明の第３実施形態を示し、前記第１実施形態と同一構成部分に同一符号を付して重複する説明を省略して述べるものとし、図１４はサイドエアバッグおよびルーフエアバッグの展開状態を示す正面図、図１５はルーフエアバッグが展開する作動を（ａ）〜（ｃ）に順を追って示す正面図である。

本実施形態の乗員保護装置１Ｂのルーフエアバッグ１０Ｂは、図１４に示すように基本的に第１実施形態のルーフエアバッグ１０と同様に、車幅方向の外側から内側に向かって展開させるようになっている。

そして、特に本実施形態ではルーフエアバッグ１０Ｂの乗員頭部Ｃｈに直接接触する下面１０ａに、ルーフエアバッグ１０ｂの展開状態で乗員頭部Ｃｈを受容する凹部１７を形成する一方、ルーフエアバッグ１０Ｂの展開完了時にそのルーフエアバッグ１０Ｂを車幅方向内方に所定量変位させるルーフエアバッグ移動手段１８を設けてある。

前記ルーフエアバッグ移動手段１８は、ルーフエアバッグ１０Ｂの基端側に設けた圧力導入路１２を、ルーフエアバッグ１０Ｂの展開完了時の圧力で伸長する伸縮構造に形成するとともに、その圧力導入路１２の出口側１２ａにルーフエアバッグ１０Ｂの展開完了時に閉弁する逆止弁１９を設けて構成してある。

従って、本実施形態によればルーフエアバッグ１０Ｂの下面１０ａに乗員頭部Ｃｈを受容する凹部１７を形成したので、図１５（ａ）に示すようにルーフエアバッグ１０Ｂが展開し、図１５（ｂ）に示すようにルーフエアバッグ１０Ｂがほぼ展開した段階で前記凹部１７に頭部Ｃｈが係合し、そして、図１５（ｃ）に示すようにルーフエアバッグ１０Ｂが展開完了した時点で、ルーフエアバッグ移動手段１８がルーフエアバッグ１０Ｂを車幅方向内方に所定量変位させるので、乗員頭部Ｃｈを凹部１７に係合した状態で移動することができ、これによって頭部Ｃｈを傾けることができる。

また、乗員頭部Ｃｈの傾斜量は、ルーフエアバッグ１０Ｂの凹部１７に係合してからルーフエアバッグ移動手段１８の変位量によって決定することができるため、その頭部Ｃｈを精度良く傾けることができる。

更に、前記ルーフエアバッグ移動手段１８は、ルーフエアバッグ１０Ｂの基端側に設けた圧力導入路１２を、ルーフエアバッグ１０Ｂの展開完了時の圧力で伸長する伸縮構造に形成するとともに、その圧力導入路１２の出口側１２ａにルーフエアバッグ１０Ｂの展開完了時に閉弁する逆止弁１９を設けて構成したので、ルーフエアバッグ１０Ｂの展開完了時には簡素な構成をもって確実にそのルーフエアバッグ１０Ｂを変位させることができる。

尚、本実施形態ではルーフエアバッグ１０Ｂの下面１０ａはくさび状に傾斜させることが望ましいが、特にその必要はなく、本実施形態ではそのルーフエアバッグ１０Ｂを全体的にほぼ同一断面となる枕状に形成してある。

図１６〜図２５は本発明の第４実施形態を示し、図１６は乗員胸部保持手段、頭頂部保持手段および頭側部保持手段の作動状態を示す正面図、図１７は乗員胸部保持手段、頭頂部保持手段および頭側部保持手段の作動状態を示す側面図であり、図１８は乗員姿勢の検出を示す説明図である。

図１９は乗員保護装置の制御系構成を示すブロック図、図２０は取得した画像から乗員姿勢を判断するアルゴリズムを示す説明図であり、図２１は制御手段による乗員胸部保持手段、頭頂部保持手段および頭側部保持手段の作動を制御するフローチャートを示す説明図である。

図２２は車両ロールオーバー時の横転状態を（ａ）〜（ｅ）に順を追って示す説明図、図２３は車両ロールオーバー時の乗員の挙動を（ａ）〜（ｅ）に順を追って示す説明図であり、図２４は乗員の頚部傾斜角に対する頚部曲げモーメントの変化を（ａ）におよび頚部圧縮荷重変化を（ｂ）に示すグラフ、図２５は車両ロールオーバー時の乗員の胸部変位、頭部変位、車両の横加速度と上下加速度の出力、制御手段からの制御出力、頭部入力荷重変化、頚部入力モーメント変化を（ａ）〜（ｆ）にそれぞれタイムチャートで示す説明図である。

本実施形態の乗員保護装置１Ｃは、図１６，図１７に示すように車体ロールを検出する車両横転検出手段１００と、座席９に着座した乗員Ｃの横移動や頚部Ｃｎ（図１８参照）の曲がり具合を検出する乗員姿勢検出手段１１０と、乗員Ｃの胸部Ｃｔ（図１８参照）の車両左右方向側を保護する乗員胸部保持手段１２０と、乗員直上部の天井面に沿って展開して乗員頭頂部Ｃｈ（図１８参照）を保護する頭頂部保持手段１３０と、頭頂部保持手段１３０の基端部１３０ａから車体側壁４に沿って垂下して乗員頭側部Ｃｈｓ（図１８参照）を保護する頭側部保持手段１３１と、車両横転開始状態で乗員Ｃの姿勢変化を入力して乗員頭部Ｃｈを車幅方向内方に傾けるように乗員胸部保持手段１２０、頭頂部保持手段１３０および頭側部保持手段１３１を作動する制御手段としての制御コンピュータ１４０と、を備えている。

尚、前記座席９にはショルダーベルト１５１およびラップベルト１５２を備えた３点式のシートベルト装置１５０が設けられ、乗員Ｃはこのシートベルト装置１５０によって座席９に拘束される。

制御コンピュータ１４０は、車両横転開始状態かつ乗員Ｃの側方移動量が規定値に達した時に胸部保護手段１２０を作動し、車両横転が更に進行して乗員頭部Ｃｈの車両外方への曲がりが規定値に達した時に頭側部保持手段１３１を作動し、車両横転が更に進行して車体が略反転（天地逆）状態に至る場合に頭頂部保持手段１３０を作動する指令を出力するようになっている。

前記車両横転検出手段１００は、図１９に示すように対重力方向ロール角を検出するロール角速度センサ１０１と、対地ロール角を検出する車輪接地荷重センサ１０２と、車両左右方向および／または車両上下方向の加速度を検出する車両横加速度センサ１０３および車両上下加速度センサ１０４と、を備えている。

尚、この場合、ロール角速度センサ１０１、車輪接地荷重センサ１０２または車両横加速度センサ１０３および車両上下加速度センサ１０４のいずれか１つによっても、精度は低下するが車両横転の検出が可能となる。

前記乗員姿勢検出手段１１０は、乗員Ｃの画像イメージを取得して図１８に示すように乗員Ｃの胸部中心Ｏthoraxおよび頭部中心Ｏheadを求め、これら両中心Ｏthorax，Ｏhead位置から乗員Ｃの横移動や頚部Ｃｎの曲がり具合を判定するようになっている。

即ち、乗員Ｃの画像は図１７に示すようにインストルメントパネル８の上面に搭載したカメラ１１１で取得するようになっており、前記乗員姿勢検出手段１１０は、図１９に示すように上記カメラ１１１と、図１７に示すように座席９シートクッション９ａに設けられて乗員Ｃの荷重を検出するシート荷重センサ１１２と、によって構成される。

前記乗員胸部保持手段１２０は、図１６，図１７に示すようにシートバック９ｂのサイドフレーム９ｂｆの乗員胸部対応位置に前後回動可能に取り付けられ、通常時は図１７中一点鎖線に示すようにシートバック９ｂの側面投影面内に収納されるとともに、作動時に回動して同図中実線に示すようにシートバック９ｂの側面から前方に突出するサイドサポート１２１によって構成してある。

尚、サイドサポート１２１はシートバック９ｂの左右両側に設けられ、制御コンピュータ１４０からの指令により駆動されるモータ等の駆動手段１２２によって回動される。

前記頭頂部保持手段１３０および頭側部保持手段１３１は、図１６に示すように通常時はヘッドライニング３内に折り畳まれて収納され、作動時にヘッドライニング３を押し出しつつ膨張展開する袋体としてのルーフエアバッグ１３２およびカーテンエアバッグ１３３によって構成してある。

ルーフエアバッグ１３２およびカーテンエアバッグ１３３は、通常のエアバッグと同様に、インフレータが制御コンピュータ１４０からの指令により作動された際に発生するガスが導入されることにより膨張展開される。また、ルーフエアバッグ１３２はルーフサイドから車室内方に向かって車体上下方向の厚さが薄くなるとともに、カーテンエアバッグ１３３はルーフサイドから車体側壁４の内面に沿って下方に展開する。

前記ルーフエアバッグ１３２と前記カーテンエアバッグ１３３とは、作動タイミングや各室の内圧を調整可能な圧力制御弁１３４を設けた隔膜１３５で画成してある。

また、前記ルーフエアバッグ１３２および前記カーテンエアバッグ１３３を覆うヘッドライニング３は、図１６，図１７に示すようにこれらルーフエアバッグ１３２およびカーテンエアバッグ１３３の膨張展開に伴ってそれらの下側を覆うように分離され、その分離された分離ライニング３ａの車幅方向外側部分３ｂは車両上下方向に対して上方が車室内方に傾斜して乗員頭側部Ｃｈｓ（図１８参照）に接触する急傾斜部分となる一方、車幅方向内側部分３ｃはその傾斜が緩やかとなって乗員頭頂部Ｃｈｔ（図１８参照）に接触する緩傾斜部分となっている。

即ち、前記ヘッドライニング３は、前記ルーフエアバッグ１３２および前記カーテンエアバッグ１３３の膨張展開部分を開口しておく一方、前記分離ライニング３ａを折り板状に形成して、上記開口部分を分離ライニング３ｃで覆っておき、ルーフエアバッグ１３２およびカーテンエアバッグ１３３の膨張展開に伴ってこの分離ライニング３ａがヘッドライニング３から分離するとともに、この分離ライニング３ａがルーフエアバッグ１３２とカーテンエアバッグ１３３との境界部分から折れるようにして展開される。

また、本実施形態の乗員保護装置１Ｃの制御系の構成は、図１９に示すように入力部２００と、車両横転状態検出演算部２０１と、出力部２０２と、乗員姿勢検出演算部２０３と、制御部２０４と、乗員姿勢保持部２０５と、を備えている。

前記入力部２００には、前記ロール角速度センサ１０１、前記車輪接地荷重センサ１０２、前記車両横加速度センサ１０３および前記車両上下加速度センサ１０４から車両横転情報が入力されるとともに、前記カメラ１１１および前記シート荷重センサ１１２から乗員画像イメージおよび乗員荷重が入力される。

前記車両横転状態検出演算部２０１は、車輪接地荷重センサ１０２からの信号を入力して車両定常時の重力方向を求める車両定常時重力方向演算部２０６と、車両横加速度センサ１０３および車両上下加速度センサ１０４からの信号を入力して車両左右速度変化を求める車両左右速度変化演算部２０７と、ロール角速度センサ１０１からの信号を入力して車両ロール角を求める車両ロール角演算部２０８と、を備えるとともに、これら車両定常時重力方向演算部２０６、車両左右速度変化演算部２０７、車両ロール角演算部２０８からの演算結果を入力して車両横転状態を判定する車両横転状態判定部２０９が設けられる。

前記出力部２０２は、車両横転状態判定部２０９からの車両横転情報を入力して車両重心加速度を求める車両重心加速度演算部２１０と、水平面に対する車両のロール角を求める車両対水平面ロール角演算部２１１と、が設けられる。

前記乗員姿勢検出演算部２０３は、前記カメラ１１１の画像イメージとシート荷重センサ１１２の乗員荷重情報と、前記車両重心加速度演算部２１０の重心加速度情報と、車両対水平面ロール角演算部２１１のロール角情報と、を入力して乗員胸部中心Ｏthorax変位および頭部中心Ｏhead変位を求める乗員胸部中心変位・頭部中心変位演算部２１２が設けられるとともに、この乗員胸部中心変位・頭部中心変位演算部２１２の情報を入力するとともに、前記車両横転状態判定部２０９からの情報を入力して乗員Ｃの姿勢を判定する乗員姿勢判定部２１３が設けられる。

ここで、カメラ１１１で取得した乗員画像イメージから乗員Ｃの姿勢を求める手法としては、図２０に示すようにステップＳ１で画像の２値化を表示した後、ステップＳ２で画像ノイズの消去処理を行い、次にステップＳ３で画像輪郭を認識する。この画像輪郭からステップＳ４で胸部中心Ｏthoraxの相当位置を認識するとともに、ステップＳ５で頭部中心Ｏheadの相当位置を認識し、ステップＳ６ではそれぞれ認識した頭部位置および胸部位置を記憶する。

次に、ステップＳ７では記憶した頭部位置および胸部位置から車両低加速度下での平均値を求めてこれを定常位置として認識し、ステップＳ８，Ｓ９では定常位置と比較することにより胸部中心Ｏthoraxおよび頭部中心Ｏheadのそれぞれ変位を演算し、ステップＳ１０でこれら胸部中心Ｏthoraxおよび頭部中心Ｏheadの変位から乗員姿勢を求めて出力するようになっている。

前記制御部２０４は、前記乗員姿勢判定部２１３で判定した乗員姿勢情報を入力して乗員胸部保持手段１２０に出力する作動信号を制御する乗員胸部保持手段制御部２１４と、頭側部保持手段１３０に出力する作動信号を制御する乗員頭側部保持手段制御部２１５と、頭頂部保持手段１３１に出力する作動信号を制御する頭頂部保持手段制御部２１６と、が設けられる。

前記乗員姿勢保持部２０５には、前記乗員胸部保持手段１２０と、前記頭側部保持手段１３０と、前記頭頂部保持手段１３１と、が設けられている。

そして、前記構成に基づいて制御コンピュータ１４０は図２１のフローチャートに従って車両オーバーロール時に各乗員保持手段１２０，１３０，１３１、つまり、サイドサポート１２１、ルーフエアバッグ１３２およびカーテンエアバッグ１３３を作動制御するようになっている。

即ち、図２２には車両のロールオーバー時の挙動を（ａ）の横転開始から（ｅ）の車体２が略反転状態となるまでを段階的に示しており、このとき、図２３に示すように乗員Ｃは横転時の慣性力により横移動が発生し、このときの乗員Ｃの挙動を前記サイドサポート１２１、前記ルーフエアバッグ１３２および前記カーテンエアバッグ１３３で規制するようになっている。このとき、車体２が横転する際の対水平車両ロール角θは、図２２（ｂ）に示すように路面Ｌと車体２のフロアとの間に形成される角度であり、また、乗員Ｃが横移動する際の対車両傾斜角φは、図２３（ａ）に示すように乗員Ｃの胸部中心Ｏthoraxと頭部中心Ｏheadとを結ぶ線分Ｋ１が車両鉛直線Ｋ２と成す角度であり、対車両傾斜角φが負の場合は車幅方向外方に乗員頭部Ｃｈが振られている状態を示し、対車両傾斜角φが正の場合は車室内方に傾いている状態を示すものとする。

前記対水平車両ロール角θは、車体２の反転に繋がる傾き変化をロール角速度として検知し、これを制御コンピュータ１４０に入力した後、車体車輪接地荷重などを検知して地面傾斜角を補正しつつ即座に累積ロール角を演算して得られる。

前記フローチャートによる制御は、通常制御ロジックと、乗員姿勢制御ロジックと、乗員頭部横揺れ制御ロジックと、乗員上方移動制御ロジックと、が実行されるようになっており、まず、イグニッションのＯＮにより制御がスタートした時点から、車両状態および乗員姿勢の監視を始め、各状況を判断する制御部へと情報を送る。基本的には車両横転状態を対水平面車両ロール角θで監視し、乗員姿勢の定常時からの変化が見られたときに、それぞれ必要な制御、つまり各乗員保持手段１２０，１３０，１３１を作動させるようになっている。

即ち、制御がスタートすると、通常制御ロジックによってステップＳ２０で対水平線車両ロール角θを検出するとともに、ステップＳ２１では胸部中心Ｏthoraxの変位δthorと頭部中心Ｏheadの変位δheadとの差から乗員Ｃの対車両傾斜角φを検出する。

その後、乗員姿勢制御ロジックに進み、ステップＳ２２で前記ロール角θがθ０（θ０は非ロール状態）よりも大きくなったと判断（ＹＥＳ）すると、ステップＳ２３で胸部中心Ｏthoraxの変位δthorが規定値δx1以上であると判断（ＹＥＳ）した場合は、ステップＳ２４で胸部保持手段（ＴＲＭ）１２０を作動して、サイドサポート１２１を回動してシートバック９ｂの両側から車両前方に突出させる（図２３（ａ）参照）。

そして、胸部保持手段１２０を作動した後、またはステップＳ２３で胸部中心Ｏthoraxの変位δthorが規定値δx1未満であると判断（ＮＯ）した場合は、乗員頭部横揺れ制御ロジックに進み、ステップＳ２５で前記ロール角θと車体２の横転開始時期を判断する規定のロール角θ１（図２２（ａ）参照）とを比較する。θがθ１よりも大きい（ＹＥＳ）場合は、ステップＳ２６によって前記乗員Ｃの対車両傾斜角φが負であると判断（ＹＥＳ）し、かつ、ステップＳ２７で頭側部保持手段（ＨＳＲＭ）１３１が作動中でない（ＮＯ）と判断した場合は、ステップＳ２８で頭側部保持手段１３１を作動してカーテンエアバッグ１３３を膨張展開する（図２３（ｂ），（ｃ）参照）。

ここで、前記ロール角θ１は、車両横転開始時期として、例えば水平面に対して車輪片輪が浮き上がる角度として規定できる。

従って、頭側部保持手段１３１が作動することによって、乗員頭部Ｃｈはカーテンエアバッグ１３３によって頭側部Ｃｈｓが車室内方に押されて対車両傾斜角φが正方向に傾く。また、ステップＳ２７で頭側部保持手段１３１が作動中であると判断（ＹＥＳ）した場合は、ステップＳ２９でカーテンエアバグ１３３を更に膨張させる等して再調整する。

ステップＳ２８およびステップＳ２９で頭側部保持手段１３１を作動または再調整した後、若しくはステップＳ２６で対車両傾斜角φが乗員頭部Ｃｈが正方向（車室内方）に傾いていると判断した場合は乗員上方移動制御ロジックに進み、ステップＳ３０でロール角θと最大安定ロール角θ２（図２２（ｂ）参照）とを比較し、θがθ２よりも大きい（ＹＥＳ）と判断し、かつ、ステップＳ３１で乗員Ｃの対車両傾斜角φが、頚部Ｃｎ傾斜角に影響を受ける発生曲げモーメントの低減が見込める傾斜角φ１（図２４参照）よりも小さいと判断（ＹＥＳ）した場合、ステップＳ３２で頭頂部保持手段（ＨＴＲＭ）１３０が作動していないと判断（ＮＯ）した場合に、ステップＳ３３で頭頂部保持手段１３０を作動してルーフエアバッグ１３２を膨張展開する。尚、図２４（ａ），（ｂ）の斜線部分が、頚部曲げモーメントおよび頚部圧縮荷重の低減領域となる。

従って、頭頂部保持手段１３０が作動することによって、ルーフエアバッグ１３２が乗員Ｃの頭頂部Ｃｈｔと天井との間に緩衝材として介在する。また、ステップＳ３２で頭頂部保持手段１３０が作動中であると判断（ＹＥＳ）した場合は、ステップＳ３４でルーフエアバグ１３２を更に膨張させる等して再調整する。

そして、ステップＳ３３およびステップＳ３４で頭頂部保持手段１３０を作動または再調整した後、若しくはステップＳ３１で対車両傾斜角φがφ１よりも大きい、つまり、乗員頭部Ｃｈが車室内方に大きく傾いていると判断（ＮＯ）した後は、ステップＳ３５でロール角θが１８０度以上、つまり車体２が反転状態を超えた（図２２（ｅ）参照）と判断（ＹＥＳ）した場合に制御を終了する。

一方、前記乗員姿勢制御ロジックでは、ステップＳ２２でロール角θがθ０以下、つまり車両ロールが発生していないと判断（ＮＯ）した場合は、ステップＳ３６，３７で胸部保持手段（ＴＲＭ）１２０が作動中である場合は解除し、次のステップＳ３８，Ｓ３９で頭側部保持手段（ＨＳＲＭ）１３１が作動中である場合は解除して通常制御ロジックに戻り、ステップＳ４０，Ｓ４１で頭頂部保持手段（ＨＴＲＭ）１３０が作動中である場合は解除した後、ステップＳ２０にリターンされる。

即ち、本実施形態の乗員保護装置１Ｃでは、車体２の対水平ロール角θを検出することにより、車体２の反転に繋がる傾き変化をロール角速度として検知し、これを制御コンピュータ１４０に入力した後、車体車輪接地荷重等を検知して地面傾斜角を補正しつつ即座に累積ロール角を演算して、規定のロール角θ１を越えて車両横転が開始されたと判断した場合に、乗員胸部保持手段１２０、頭側部保持手段１３１および頭頂部保持手段１３０等の各アクチュエータを作動させる。

ただし、車体ロール角θの既定値θ１を超えたときに、乗員姿勢検出手段１１０において乗員Ｃの胸部中心Ｏthorax位置および頭部中心Ｏhead位置を制御コンピュータ１４０によって演算し、乗員Ｃの胸部Ｃｔおよび頭部Ｃｈの過度なずれを判断して、単に車体傾斜のみで横転に至らない場合には前記各アクチュエータを作動させないようにする。

更に、車両のロール角度θが増大し、車両のロール回転が不可避の状態になる場合には、 カーテンエアバッグ１３３を膨張展開し、乗員頭部Ｃｈのずれを胸部中心Ｏthoraxと頭部中心Ｏheadとを結ぶ線分Ｋ１が車両鉛直線Ｋ２と成す角度φ、つまり乗員頚部Ｃｎの曲がりとして判断して、少なくともその角度φを車体外方に傾斜した状態からゼロ（車両鉛直線Ｋ２上）に近づけ、更に車体内側方向に頭部Ｃｈを傾斜させるように前記カーテンエアバッグ１３３の膨張を更に増大する。尚、前記車両横転不可避状態としては、対水平面車両ロール角θが最大安定傾斜角θ２を超えたときと考えることができる。

そして、車体横転が更に増大して車体横転に至る車体ロール角θを検知した際、つまり、耐水平面車両ロール角度が１８０度を超える状況になった際に、ルーフエアバッグ１３２を膨張展開する。

また、前記カーテンエアバッグ１３３は、乗員頭部Ｃｈを車室内方に押しやるのみならず、乗員頭側部Ｃｈｓが車体側壁４、つまりサイドウインドウやルーフサイドおよびピラーガーニッシュ等に干渉する際の衝撃エネルギーを吸収するとともに、前記ルーフエアバッグ１３２は、主として乗員Ｃの頭頂部Ｃｈｔが天井に干渉する際の衝撃エネルギーを吸収する。

従って、本実施形態の乗員保護装置１Ｃでは、前記フローチャート（図２１）に沿ってサイドサポート１２１、ルーフエアバッグ１３２およびカーテンエアバッグ１３３を作動制御する際に、図２５のタイムチャートに示すように、（ａ）乗員胸部中心Ｏthoraxの左右変位、（ｂ）乗員頭部中心Ｏheadの左右変位、（ｃ）車両横加速度と車両上下加速度の各センサ出力、（ｄ）制御コンピュータ１４０から各アクチュエータ（ＴＲＭ，ＨＳＲＭ，ＨＴＲＭ）に出力する制御出力、（ｅ）乗員Ｃの頭部Ｃｈへの入力荷重、（ｆ）乗員Ｃの頚部Ｃｎへの入力モーメント、がそれぞれ変化する。

以上の構成により本実施形態の乗員保護装置１Ｃによれば、車両横転検出手段１００によって車体ロールを検出するとともに、乗員姿勢検出手段１１０によって座席９に着座した乗員Ｃの横移動や頚部Ｃｎの曲がり具合を検出し、これらの検出情報を基に車両横転時に、制御コンピュータ１４０によって乗員Ｃの胸部Ｃｔの車両左右方向側を保護する乗員胸部保持手段１２０と、乗員直上部の天井面に沿って展開して乗員頭頂部Ｃｈを保護する頭頂部保持手段１３０と、頭頂部保持手段１３０の基端部１３０ａから車体側壁４に沿って垂下して乗員頭側部Ｃｈｓを保護する頭側部保持手段１３１と、を制御するようにしたので、乗員胸部保持手段１２０と頭頂部保持手段１３０と頭側部保持手段１３１との共働により、車両ロールオーバー時に乗員Ｃが車体側壁４に衝突した際の衝撃や天井に衝突した際の衝撃を緩和しつつ、頭部障害発生を抑制して頚部損傷を抑えることができる。

また、制御コンピュータ１４０は、車両横転開始状態かつ乗員Ｃの側方移動量が規定値に達した時に胸部保護手段１２０を作動し、車両横転が更に進行して乗員頭部Ｃｈの車両外方への曲がりが規定値に達した時に頭側部保持手段１３１を作動し、車両横転が更に進行して車体が略反転状態に至る場合に頭頂部保持手段１３０を作動する指令を出力するようにしたので、車両の横転が進行するに従って胸部保護手段１２０、頭側部保持手段１３１、そして頭頂部保持手段１３０へと順次作動でき、胸部保護手段１２０の作動によって乗員Ｃの側方移動を拘束しつつ、頭側部保持手段１３１の作動によって乗員Ｃの頭部Ｃｈを車室内方に押しやって頚部Ｃｎを車室内方に傾斜させた状態で、頭頂部Ｃｈｔに天井からの荷重が入力するようにできるので、頚部Ｃｎに作用する曲げモーメントを低減して損傷を効果的に抑えることができる。

更に、前記車両横転検出手段１００は、対重力方向ロール角を検出するロール角速度センサ１０１と、対地ロール角を検出する車輪接地荷重センサ１０２と、車両左右方向および／または車両上下方向の加速度を検出する車両横加速度センサ１０３および車両上下加速度センサ１０４と、を備えているので、ロール角速度センサ１０１の情報から車両ロール角を検知でき、車輪接地荷重センサ１０２の情報から地面傾斜角を補正しつつ即座に累積ロール角を演算でき、車両横加速度センサ１０３および車両上下加速度センサ１０４の情報から車両左右速度変化を求めることができるので、車両の横転挙動を精度良く検知し、ひいては、制御コンピュータ１４０により制御精度をより高めることができる。

更にまた、乗員姿勢検出手段１１０は、乗員Ｃの画像イメージを取得して乗員Ｃの胸部中心Ｏthoraxおよび頭部中心Ｏheadを求め、それら両中心Ｏthorax，Ｏhead位置から乗員Ｃの横移動や頚部Ｃｎの曲がり具合を判定するようにしたので、車両のロールオーバー時における乗員Ｃの着座姿勢を精度良く検知することができ、ひいては、制御コンピュータ１４０により制御精度をより高めることができる。

また、乗員胸部保持手段１２０は、シートバック９ｂのサイドフレーム９ｂｆの乗員胸部対応位置に前後回動可能に取り付けられるサイドサポート１２１によって構成したので、車両のロールオーバー時にサイドサポート１２１を回動して車両前方に突出させることにより、乗員Ｃの横移動をサイドサポート１２１の剛性により確実に阻止することができる。

更に、頭頂部保持手段１３０および頭側部保持手段１３１は、通常時はヘッドライニング３内に折り畳まれて収納され、作動時にヘッドライニング３を押し出しつつ膨張展開する袋体としてのルーフエアバッグ１３２およびカーテンエアバッグ１３３によって構成したので、これらルーフエアバッグ１３２およびカーテンエアバッグ１３３は乗員Ｃの頭頂部Ｃｈｔや頭側部Ｃｈｓの移動を阻止するのみならず、エアクッションによる緩衝機能によって衝撃エネルギーを吸収して頭部損傷を低減することができる。

更にまた、ルーフエアバッグ１３２とカーテンエアバッグ１３３とは、作動タイミングや各室の内圧を調整可能な圧力制御弁１３４を設けた隔膜１３５で画成したので、その圧力制御弁１３４によりルーフエアバッグ１３２とカーテンエアバッグ１３３との膨張展開タイミングを自動的に設定できるため制御を簡素化できる。

また、ルーフエアバッグ１３２およびカーテンエアバッグ１３３を覆う部分のヘッドライニング３を分離して分離ライニング３ａとし、ルーフエアバッグ１３２およびカーテンエアバッグ１３３の膨張展開に伴って分離ライニング３ａがヘッドライニング３から分離してそれらの下側を覆い、その分離された分離ライニング３ａの車幅方向外側部分３ｂは車両上下方向に対して上方が車室内方に傾斜する急傾斜部分となり、分離ライニング３ａの車幅方向内側部分３ｃは緩傾斜部分となっているので、乗員Ｃの頭側部Ｃｈｓを前記急傾斜部分で押し出しつつ頭頂部Ｃｈｔが緩傾斜部分に接触する際に、分離ライニング３ａは摩擦係数が小さくなっているので、乗員Ｃの頭部Ｃｈは引っ掛かることなく滑らかに移動して頭部Ｃｈを円滑に車室内方に傾けることができる。

図２６は第４実施形態の第１変形例における乗員姿勢の検出を示す説明図で、乗員姿勢検出手段１１０は、車両の左右・上下加速度を検出する加速度検出センサ１０３，１０４と、着座乗員Ｃの加速度および有効質量を検出する乗員荷重センサとしてのシート荷重センサ１１２と、を備え、車両横転検出手段１００に基づいて判定される車両状態に応じて乗員Ｃの胸部中心Ｏthoraxおよび頭部中心Ｏheadの変位量を予測し、これら変位量から乗員Ｃの横移動や頚部の曲がり具合を判定する構成となっている。

即ち、この第１変形例の乗員姿勢検出手段１１０は、車両状態を計測するセンサ入力および車両横転状態判断結果より得られる車両ロール角θ、あるいは車両上下・左右加速度情報等とともに、乗員質量をシートクッション９ａ部において計測することにより、図１９中乗員姿勢検出演算部２０３内の破線で囲った演算部２０３ａで示すような流れで構築するようになっている。

つまり、この第１変形例で実行される乗員姿勢検出演算は、
まず、胸部有効質量≒着座質量／３ …（１）
頭部有効質量≒着座質量／６ …（２）
を求め、次いで、
胸部戻り反力＝係数１×側方（上方）胸部変位 …（３）
頭部戻り反力＝係数２×側方（上方）頭部変位 …（４）
を求める。

そして、前記(１)〜(４)を用いて、胸部加速度Ｇthoraxおよび頭部加速度Ｇheadを求め、これらの値から胸部変位および頭部変位を算出することができる。

即ち、 Ｇthorax＝車両加速度−上体戻り反力／胸部有効質量 …(５)
(５)から 胸部変位＝∫∫胸部加速度 …（６）
また、 Ｇhead＝胸部加速度−頭部戻り反力／頭部有効質量 …(７)
(７)から 頭部変位＝∫∫頭部加速度 …(８)
従って、(６)，(８)の胸部変位および頭部変位から乗員Ｃの横移動や頚部Ｃｎの曲がり具合を判定することができる。

従って、この第１変形例によれば、車両横転検出手段１００は加速度検出センサ１０３，１０４によって構成することができるため、加速度検出センサ１０３，１０４およびシート荷重センサ１１２を設けることにより、高価なカメラ１１１（図１７参照）を用いること無く、乗員Ｃの横移動や頚部Ｃｎの曲がり具合を判定することができるため、安価かつ簡素な構成とすることができる。

図２７は第４実施形態の第２変形例における乗員胸部保持手段の作動状態を示す平面図を示し、乗員胸部保持手段１２０を、シートバック９ｂの乗員胸部Ｃｔ対応位置の内部に折り畳まれて収納され、作動時に膨張展開して乗員胸部Ｃｔの側方を拘束する袋体としての胸部エアバッグ１２３によって構成してある。

前記胸部エアバッグ１２３は、図２７に示すように乗員胸部Ｃｔの対応位置でシートバック９ｂの左右両側に配置されるサイド部分１２３ａ，１２３ｂと、それら両サイド部分１２３ａ，１２３ｂをシートバック９ｂの背面を廻り込んで連結するバック部分１２３ｃと、によって全体的に略コ字状に膨張展開される。

従って、この第２変形例によれば、車両のロールオーバー時に胸部エアバッグ１２３を膨張展開することにより、乗員Ｃの横移動をサイド部分１２３ａ，１２３ｂで阻止しつつエアクッション機能により乗員Ｃが干渉した際の衝撃を緩和することができる。また、通常時は胸部エアバッグ１２３をシートバック３ｂ内に格納しておくことができるので、座席９周りから乗員胸部保持手段１２０が突出するのを防止できる。

ところで、本発明は前記第１〜第４実施形態に例をとって説明したが、これら実施形態に限ることなく本発明の要旨を逸脱しない範囲で他の実施形態を各種採用することができる。

本発明の第１実施形態におけるサイドエアバッグおよびルーフエアバッグの展開状態を示す正面図である。 本発明の第１実施形態における乗員保護装置の概略構成図である。 本発明の第１実施形態における乗員保護装置の制御を実行するフローチャートの説明図である。 本発明の第１実施形態における頚部圧縮荷重と頚部曲げモーメントとの関係で表す障害低減の有効領域の説明図である。 本発明の第１実施形態における乗員頭部がルーフエアバッグに干渉した際の挙動を示す説明図である。 本発明の第１実施形態における車両のロールオーバー挙動を（ａ）〜（ｄ）によって順を追って示す正面図である。 本発明の第１実施形態における乗員頭部が天井面に干渉した際に作用する荷重を示す説明図である。 本発明の第１実施形態における乗員の頚部曲げ状態を示す説明図である。 本発明の第１実施形態の変形例を示すルーフエアバッグの展開タイミングを異ならせた場合の作動を（ａ）〜（ｃ）に順を追って示す正面図である。 本発明の第１実施形態の他の変形例を示すルーフエアバッグの正面図である。 本発明の第２実施形態におけるサイドエアバッグおよびルーフエアバッグの展開状態を示す正面図である。 本発明の第２実施形態におけるルーフエアバッグを展開する挙動の説明図である。 本発明の第２実施形態におけるルーフエアバッグが展開する作動を（ａ）〜（ｃ）に順を追って示す正面図である。 本発明の第３実施形態におけるサイドエアバッグおよびルーフエアバッグの展開状態を示す正面図である。 本発明の第３実施形態におけるルーフエアバッグが展開する作動を（ａ）〜（ｃ）に順を追って示す正面図である。 本発明の第４実施形態における乗員胸部保持手段、頭頂部保持手段および頭側部保持手段の作動状態を示す正面図である。 本発明の第４実施形態における乗員胸部保持手段、頭頂部保持手段および頭側部保持手段の作動状態を示す側面図である。 本発明の第４実施形態における乗員姿勢の検出を示す説明図である。 本発明の第４実施形態における乗員保護装置の制御系構成を示すブロック図である。 本発明の第４実施形態における取得した画像から乗員姿勢を判断するアルゴリズムを示す説明図である。 本発明の第４実施形態における制御手段による乗員胸部保持手段、頭頂部保持手段および頭側部保持手段の作動を制御するフローチャートを示す説明図である。 本発明の第４実施形態における車両ロールオーバー時の横転状態を（ａ）〜（ｅ）に順を追って示す説明図である。 本発明の第４実施形態における車両ロールオーバー時の乗員の挙動を（ａ）〜（ｅ）に順を追って示す説明図である。 本発明の第４実施形態における乗員の頚部傾斜角に対する頚部曲げモーメントの変化を（ａ）におよび頚部圧縮荷重変化を（ｂ）に示すグラフである。 本発明の第４実施形態における車両ロールオーバー時の乗員の胸部変位、頭部変位、車両の横加速度と上下加速度の出力、制御手段からの制御出力、頭部入力荷重変化、頚部入力モーメント変化を（ａ）〜（ｆ）にそれぞれタイムチャートで示す説明図である。 本発明の第４実施形態の第１変形例における乗員姿勢の検出を示す説明図である。 本発明の第４実施形態の第２変形例における乗員胸部保持手段の作動状態を示す平面図である。

符号の説明

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ 乗員保護装置
２ 車両
３ ヘッドライニング（天井面）
３ａ 分離ライニング
３ｂ 車幅方向外側部分
３ｃ 車幅方向内側部分
４ 車体側壁
９ 座席
９ａ シートクッション
９ｂ シートバック
１０，１０Ａ，１０Ｂ ルーフエアバッグ
１０ａ ルーフエアバッグの下面
１１ インフレータ
１２ 圧力導入路
１３ 補助圧力室
１４ 主圧力室
１５ 流入圧力制御弁
１６ 隔膜
１７ 凹部
１８ ルーフエアバッグ移動手段
１９ 逆止弁
２０ サイドエアバッグ
１００ 車両横転検出手段
１０１ ロール角速度センサ
１０２ 車輪接地荷重センサ
１０３ 車両横加速度センサ
１０４ 車両上下加速度センサ
１１２ シート荷重センサ（乗員荷重センサ）
１１０ 乗員姿勢検出手段
１２０ 乗員胸部保持手段
１２１ サイドサポート
１２３ 胸部エアバッグ（袋体）
１３０ 頭頂部保持手段
１３１ 頭側部保持手段
１３２ ルーフエアバッグ（袋体）
１３３ カーテンエアバッグ（袋体）
１３４ 圧力制御弁
１３５ 隔膜
１４０ 制御コンピュータ（制御手段）
Ｒ 車室
Ｃ 乗員
Ｃｈ 頭部
Ｃｎ 頚部
Ｃｔ 胸部
Ｃｈｓ 頭側部
Ｃｈｔ 頭頂部
Ｏthorax 胸部中心
Ｏhead 頭部中心

Claims (18)

1. 車両の横転に至る車体ロールの検知によって、乗員直上部の天井面に沿って展開するルーフエアバッグを備えた乗員保護装置において、
   ルーフエアバッグを車幅方向の外側から内側に向かって展開させるとともに、ルーフエアバッグの下面を、その展開方向先端部から基端部に向かって車両下方に傾斜させ、該ルーフエアバッグを全体として車両前後方向視で略くさび状に形成したことを特徴とする車両横転時の乗員保護装置。
2. ルーフエアバッグの配設位置に対応した車体側壁に、ルーフエアバッグに先行して展開するサイドエアバッグを設けたことを特徴とする請求項１に記載の車両横転時の乗員保護装置。
3. ルーフエアバッグは、乗員頭部に直接接触する車両上下方向下部に補助圧力室を隔成し、この補助圧力室に導入する圧力を、乗員頭部との接触面によれの発生を許容するようにルーフエアバッグの主圧力室よりも低圧に設定したことを特徴とする請求項１または２に記載の車両横転時の乗員保護装置。
4. 補助圧力室と主圧力室とを、主圧力室から補助圧力室に圧力を供給する流入圧力制御弁を設けた隔膜を介して隔成したことを特徴とする請求項３に記載の車両横転時の乗員保護装置。
5. ルーフエアバッグの乗員頭部に直接接触する下面に、ルーフエアバッグの展開状態で乗員頭部を受容する凹部を形成する一方、ルーフエアバッグの展開完了時にそのルーフエアバッグを車幅方向内方に所定量変位させるルーフエアバッグ移動手段を設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の車両横転時の乗員保護装置。
6. ルーフエアバッグ移動手段は、ルーフエアバッグの基端側に設けた圧力導入路を、ルーフエアバッグの展開完了時の圧力で伸長する伸縮構造に形成するとともに、その圧力導入路の出口側にルーフエアバッグの展開完了時に閉弁する逆止弁を設けて構成したことを特徴とする請求項５に記載の車両横転時の乗員保護装置。
7. ルーフエアバッグの下面を、その傾斜角が車幅方向の内側よりも外側で大きくなる非線形の傾斜面に形成したことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の車両横転時の乗員保護装置。
8. 車体ロールを検出する車両横転検出手段と、
   乗員の横移動や頚部の曲がり具合を検出する乗員姿勢検出手段と、
   乗員の胸部の車両左右方向側を保護する乗員胸部保持手段と、
   乗員直上部の天井面に沿って展開して乗員頭頂部を保護する頭頂部保持手段と、
   頭頂部保持手段の基端部から車体側壁に沿って垂下して乗員頭側部を保護する頭側部保持手段と、
   車両横転開始状態で乗員の姿勢変化を入力して乗員頭部を車幅方向内方に傾けるように乗員胸部保持手段、頭頂部保持手段および頭側部保持手段を作動する制御手段と、を備えたことを特徴とする車両横転時の乗員保護装置。
9. 制御手段は、車両横転開始状態かつ乗員の側方移動量が規定値に達した時に胸部保護手段を作動し、車両横転が更に進行して乗員頭部の車両外方への曲がりが規定値に達した時に頭側部保持手段を作動し、車両横転が更に進行して車体が略反転状態に至る場合に頭頂部保持手段を作動する指令を出力することを特徴とする請求項８に記載の車両横転時の乗員保護装置。
10. 車両横転検出手段は、対重力方向ロール角を検出するロール角速度センサと、対地ロール角を検出する車輪接地荷重センサと、車両左右方向および／または車両上下方向の加速度を検出する左右・上下加速度センサと、の少なくともいずれか１つを備えたことを特徴とする請求項８または９に記載の車両横転時の乗員保護装置。
11. 乗員姿勢検出手段は、乗員の画像イメージを取得して乗員の胸部中心および頭部中心を求め、それら両中心位置から乗員の横移動や頚部の曲がり具合を判定することを特徴とする請求項８〜１０のいずれか１つに記載の車両横転時の乗員保護装置。
12. 乗員姿勢検出手段は、車両の左右・上下加速度を検出する加速度検出センサと、着座乗員の加速度および有効質量を検出する乗員荷重センサと、を備え、車両横転検出手段に基づいて判定される車両状態に応じて乗員の胸部中心および頭部中心の変位量を予測し、それら変位量から乗員Ｃの横移動や頚部の曲がり具合を判定することを特徴とする請求項８〜１０のいずれか１つに記載の車両横転時の乗員保護装置。
13. 乗員胸部保持手段は、シートバックのサイドフレームの乗員胸部対応位置に前後回動可能に取り付けられ、通常時はシートバックの側面投影面内に収納されるとともに、作動時に回動してシートバックの側面から前方に突出するサイドサポートであることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１つに記載の車両横転時の乗員保護装置。
14. 乗員胸部保持手段は、シートバックの乗員胸部対応位置の内部に折り畳まれて収納され、作動時に膨張展開して乗員胸部の側方を拘束する袋体であることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１つに記載の車両横転時の乗員保護装置。
15. 頭頂部保持手段および頭側部保持手段は、通常時はヘッドライニング内に折り畳まれて収納され、作動時にヘッドライニングを押し出しつつ膨張展開する袋体であることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１つに記載の車両横転時の乗員保護装置。
16. 頭頂部保持手段の袋体と頭側部保持手段の袋体とは、作動タイミングや各室の内圧を調整可能な圧力制御弁を設けた隔膜で画成したことを特徴とする請求項１５に記載の車両横転時の乗員保護装置。
17. 頭頂部保持手段および頭側部保持手段を成す袋体を覆うヘッドライニングは、袋体の膨張展開に伴って袋体の下側を覆うように分離され、その車幅方向外側部分は車両上下方向に対して上方が車室内方に傾斜して乗員頭側部に接触する急傾斜部分となる一方、車幅方向内側部分はその傾斜が緩やかとなって乗員頭頂部に接触する緩傾斜部分となることを特徴とする請求項１５または１６に記載の車両横転時の乗員保護装置。
18. 車両の横転に至る車体ロールの検知によって、乗員直上部の天井面に沿ってルーフエアバッグを車幅方向外方から内方に向かって展開し、その展開するルーフエアバッグによって乗員頭部を、天井から荷重を受ける前に予め車幅方向内方に所定角度だけ傾けておくことを特徴とする車両横転時の乗員保護方法。

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