JP2007145265A - 乗員拘束装置及び乗員拘束方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 ロール角が大きくなった場合にも乗員の上体と車体との相対移動量を十分に抑制することができる乗員拘束装置を提供すること。
【解決手段】 車両のロール角を検出するロール角センサ３０と、シートクッションの座面後部の剛性を変更するシートパン５、昇降アクチュエータ６、電動式モータ６ａ、減速機６と、車両のロール角に応じて、シートクッション３の座面後部の剛性を高くした後に、シートクッション３の座面後部の剛性を低くするコントローラ４０とを設けた。
【選択図】 図１

Description

本発明は、車両が横転するときに、乗員の頭頚部と車体との接触を防止するとともに、衝撃の緩和する乗員拘束装置に関する。

この種の技術としては、特許文献１に記載の技術が開示されている。この公報には、ロールオーバ発生判定時にシートクッションの前部を硬化するために設けたバックの展開力を制御するものが開示されている。
特開２００２−０１９５５５号公報

しかしながら、上記従来技術では、一義的にシートクッションの前部を硬化させただけであるため、ロールオーバのようにロール角が大きくなった場合に乗員の上体と車体との相対移動を十分に抑えることができなかった。

本発明は、上記問題に着目してなされたもので、その目的とするところは、ロール角が大きくなった場合にも乗員の上体と車体との相対移動量を十分に抑制することができる乗員拘束装置を提供することである。

上記目的を達成するため、本発明では、車両のロール角を検出するロール角検出手段と、シートクッションの座面後部の剛性を変更するクッション剛性変更手段と、車両のロール角に応じて、シートクッションの座面後部の剛性を高くした後に、シートクッションの座面後部の剛性を低くする制御手段と、を設けた。

本発明の乗員拘束装置によれば、シートクッションの座面後部の剛性を変更ことにより、乗員の上体と車体との相対移動量を十分に抑制することができる。

以下、本発明の乗員拘束装置を実現する最良の形態を、実施例１および実施例２に基づいて説明する。

図１は、本発明の乗員拘束装置５０の全体システム図である。乗員拘束装置５０は、乗員が着座するシート１と、乗員をシート１に拘束するシートベルト装置１０と、車体から乗員への衝撃を緩和するエアバック２０〜２３と、車両のロール角を検出するロール角センサ３０と、ロール角センサ３０の検出値に応じてシート１およびシートベルト装置１０のアクチュエータやエアバック２０〜２３を展開するためのインフレータ等を制御するコントローラ４０を有する。

図２（ａ）はシート１の斜視図であり、シート内部のフレーム等を示した図である。また、図２（ｂ）はシート１の側面図である。

シート１は、シートバック２とシートクッション３とから成る。シートバック２の内部には、シートバックフレーム４を有する。シートクッション３は、シートクッション３のサイドに設けられたシートサイドフレーム７と、シートクッション３の前端部および後端部付近に車幅方向に設けられ、左右のシートサイドフレーム７と接続するシートクッションフレーム８と、シートクッション３の底面に設けられたシートパン５を有する。

シートパン５は、昇降アクチュエータ６に設けられた電動式モータ６ａと、減速機６ｂを介して接続され、シートクッションフレーム８の前方シートクッションフレーム８ａを中心に上下方向に回動可能に構成される。シートパン５を下方から上方に回動させると、シートクッション３の座面後部、すなわち乗員がシート１に着座した際に乗員の臀部とシートクッション３が接する位置は、シートパン５が上方に回動させる前と比べて剛性が高くなる。また、シートパン５を上方から下方に回動させると、シートクッション３の座面後部が下方に回動させる前と比べて軟化する。なお、このシートパン５、昇降アクチュエータ６、電動式モータ６ａ、減速機６ｂは本発明のクッション剛性変更手段に相当する。

図１に戻り、シートベルト装置１０について説明する。

シートベルト装置１０は、ショルダベルト１１およびラップベルト１２からなる３点式シートベルトを構成し、ショルダベルト１１の上端部はショルダベルトアンカ１３で折り返されて下方に案内され、その先端部をショルダベルトリトラクタ１５に巻き取られている。

また、ショルダベルト１１の下端部は、シートクッション３の車幅方向内方側部に設けられたインナバックル１４に係脱可能な図示しないタングに挿通されて、ラップベルト１２へと連なる。ラップベルト１２の先端部は、シートクッション３の車幅方向外方側部に設けられた図示しないラップベルトアンカに固定される。ラップベルトアンカには、ラップベルト１２を巻き取るラップベルトリトラクタ１６が設けられる。このラップベルトリトラクタ１６は、本発明の腰部拘束力調整手段に相当する。

ショルダベルトリトラクタ１５およびラップベルトリトラクタ１６は、車両の衝突発生時等には、内部に設けたガスを利用した巻き取り器によって、ショルダベルト１１およびラップベルト１２を巻き取って、張力を増加する構成となっている。

エアバックは、フロントエアバック２０、カーテンエアバック２１、ルーフエアバック２２、サイドエアバック２３から成る。エアバックはいずれも、コントローラ４０からの指令により図示しないインフレータが作動して、エアバック内にガスが充填されることで展開し、展開後はエアバック内のガスを排出されるでエアバックから乗員に入力する衝撃を緩和する構成となっている。

ロール角センサ３０は、車両の横回転姿勢変化を検出できるものであって、ロール角速度センサ、横加速度センサ、上下加速度センサ、衝突感知センサ等のうち１つ又は２つ以上を組み合わせたものを用いて、ロール角を演算するようにしても良い。なお、このロール角センサ３０は、本発明のロール角検出手段に相当する。

コントローラ４０は、ロール角センサ３０と、昇降アクチュエータ６と、ショルダベルトリトラクタ１５と、ラップベルトリトラクタ１６と、エアバック２０〜２３と接続し、ロール角センサ３０から入力したロール角情報に応じて、各装置を制御する。このコントローラ４０は、本発明の制御手段に相当する。

次に作用を説明する。

［乗員拘束処理］
図３はコントローラ４０において行われる乗員拘束処理の流れを示すフローチャートである。

ステップＳ１では、ロール角センサ３０からロール角信号を入力する。

ステップＳ２では、車体のロール状況を演算する。本実施例では車体のロール状況を次の３つの状態に分けて、それぞれの状態に応じて各処理を行う。

この３つの状態とは、第１に全ての車輪が設置した状態で車両がロールしているロール状態、第２に車両の横回転角が大きくなって旋回方向と逆側の車輪が浮いて不安定な状況となる横回転状態、最後に全ての車輪が地面に接地している安定した状態へ復帰不可能な横転状態である。本実施例では車両のロール角が第１設定値以上である場合にロール状態、車両のロール角が第２設定値以上である場合に横回転状態、車両のロール角が第３設定値以上の場合に横転状態と判断する。これらロール状態、横回転状態、横転状態は車両や車載荷重等によって異なり実験によって求める。

ステップＳ３では、車両がロール状態か否かを判断する。車両がロール状態であればステップＳ４へ移行し、車両がロール状態でなければステップＳ６へ移行してシートクッション３の剛性を下降させる指令を出力し、再度この乗員拘束処理を実行する。

ステップＳ４では、車両が横回転状態か否かを判断する。車両が横回転状態であればステップＳ５へ移行し、横回転状態でなければステップＳ７へ移行する。

ステップＳ５では、車両が横転状態か否かを判断する。車両が横転状態であればステップＳ１２へ移行し、横転状態でなければステップＳ９へ移行する。

ステップＳ７では、シートクッション３の剛性を上昇させる指令を出力して、ステップＳ８へ移行する。

ステップＳ８では、車両のロール角に応じてシートクッション３の剛性を上昇させる指令を逐次出力して、この乗員拘束処理を先頭から繰り返す。

ステップＳ９では、シートクッション３の剛性を下降させる指令を出力して、ステップＳ１０へ移行する。

ステップＳ１０では、ラップベルトリトラクタ１６によってラップベルト１２を巻き取り、張力を増加する乗員の腰部の拘束を指令する。

ステップＳ１１では、インフレータを作動してエアバック内部にガスを充填するエアバック展開指令を出力して、この乗員拘束処理を先頭から繰り返す。

ステップＳ１２では、エアバック排気指令を出力し、この乗員拘束処理を終了する。

［乗員拘束処理制御動作］

車両にロールが生じていない場合、つまり車両停止中、または直進走行中には、図３のフローチャートにおいて、ステップＳ１→ステップＳ２→ステップＳ３→ステップＳ６→RETURNへと進む流れが繰り返される。ステップＳ６において、シートパン５が最下方位置まで降下する。そのため、車両にロールが生じていない場合には、シートクッション３は通常の剛性となる。

車両がロール状態である場合には、ステップＳ１→ステップＳ２→ステップＳ３→ステップＳ４→ステップＳ７→ステップＳ８→RETURNへと進む流れが繰り返される。ステップＳ７およびステップＳ８においてシートパン５を上昇させるので、シートクッション３の剛性が高まる。

車両が横回転状態である場合には、ステップＳ１→ステップＳ２→ステップＳ３→ステップＳ４→ステップＳ５→ステップＳ９→ステップＳ１０→ステップＳ１１→RETURNへと進む流れが繰り返される。ステップＳ９においてシートパン５は下降するので、シートクッション３の剛性は低くなり、ステップＳ１０において、ラップベルト１２を巻き取って乗員の腰部を拘束する拘束力が強まるようにする。また、ステップＳ１１においてエアバック２０〜２３を展開する。

車両が横転状態である場合には、ステップＳ１→ステップＳ２→ステップＳ３→ステップＳ４→ステップＳ５→ステップＳ１２→ENDと進み処理を終了する。ステップＳ１２において、エアバック２０〜２３に充填したガスを排気することによって、乗員への衝撃を緩和する。

［乗員拘束処理制御作用］
次に、本発明の主要構成要素であるクッション剛性変更手段および制御手段の作用について説明する。

図４および図５は車両６０が横転する様子と、横転時の乗員７０、７１の挙動の様子を示す模式図である。

例えば、図４に示すように車両６０の前方から見て右側に横滑りが発生し縁石などにタイヤ６１が接触すると、図５に示すように、このタイヤ６１を中心に右回転方向にロール角度が急増する。ロール状態、横回転状態、横転状態とロール角度が増加する間に、乗員７０、７１には車両６０の横滑りなどに伴う加速度８０が作用しているので、車両と乗員との間に回転差が生じてしまう。そのため、乗員７０、７１は腰部の左側はシートクッション３に沈み込みつつ、腰部の右側はシートクッション３から浮いた状態になる。そのため、乗員７０、７１の上体は腰部を中心に移動し、車体に対する相対移動量が大きくなる。

図６および図７は、数値解析によって、車両に付加ロール角速度を与えた場合の人体の頭部と腰部のシートクッションに対する車両６０のロール角に応じた移動量を示すグラフであり、図６は車両６０の上下方向の移動量を示し、図７は車両６０の左右方向の移動量を示す。また、ロール角が0度のときの人体の頭部と腰部の位置をゼロとして表現している。

図６に示すように、数値解析上でロール角速度（一点鎖線で示す）を車体に付加した場合に、主にシートクッションを介して車体と接している腰部の車体上下方向の移動量（実線で示す）は車体の回転に遅れて増加し、シートクッションから浮き上がる。一方、脊椎を介して腰部に支えられている頭部（点線で示す）は、車両のロール角が45度付近までシートクッションに対して沈み込むように移動し、45度付近から130度付近までは反対に浮き上がりに転じ、130度付近以降再び沈み込むように移動する。このとき図７において頭部の左右方向の移動量（点線で示す）に着目すると、腰部の移動量（実線で示す）に対して大きく振れている。頭部と腰部の挙動の違いは、上体と車体との間に回転差によって生じている。

図８は、ショルダベルト１１およびラップベルト１２のバックル部分とアンカ部分の張力を数値解析によって求めたグラフである。実線はショルダベルトの上部アンカ部の張力、点線はショルダベルトの下部バックル部の張力、一点鎖線はラップベルトの内側バックル部の張力、二点鎖線はラップベルトの外側アンカ部の張力を示す。ラップベルト１２およびショルダベルト１１は、乗員の移動に伴って張力が上昇し乗員を拘束しようと作用するが、ラップベルト１２による腰部拘束力が十分に作用していないことがわかる。これは、乗員とラップベルト１２との間の瞬間的な摩擦により、ショルダベルト１１の下部とラップベルトとの張力がショルダベルト１１の上部に対して低くなることによる。

これらの数値解析結果からも、ロール状態、横回転状態、横転状態とロール角度が増加する間に乗員上体、特に胸部の側方への振れが発生することが確認できた。

そこで本実施例では、図３に示すフローチャートのステップＳ７とステップＳ８において、シートパン５を上昇させるようにした。シートパン５が下方から上方に回動すると、シートクッション３の座面後部、すなわち乗員がシート１に着座した際に、乗員の臀部とシートクッション３が接する位置が、シートパン５が上方に回動する前と比べて硬化する。

そのため、乗員の腰部と車体との相対移動を抑制することが可能となり、ショルダベルト１１の抜けや、頭部の横方向への傾きに伴う車外放出、車体ルーフおよびルーフサイドへ接触等を回避することができる。

図９は、横転時にシートクッション３を硬化したときの乗員７０、７１の挙動の様子を示す模式図である。車体のロール角がロール状態のときにシートクッション３の座面後部の剛性が高く変化し、乗員７０、７１の腰部と車体との相対移動を抑制することで、乗員７０、７１の上体と車体６０との相対移動も抑制される。そのため、乗員の上体が車幅方向横向きに過度に移動することによるシートベルト装置１０の拘束力低下を抑制することができる。

図１０は、本発明の乗員拘束装置を用いたときの、車体フロアに対する人体の上下方向の挙動を頭部および脊椎に注目して示した模式図である。

ロール状態になると、図３に示すフローチャートのステップＳ７とステップＳ８とによってシートパン５を上昇させる。このとき、その場に留まろうとする頭部７３ａと上昇するシートパン５によって、脊椎７２ａは荷重入力前に比べて屈曲する。

横回転状態に入ると、車両のロール回転による車両上方向への遠心力と、通常の姿勢に復帰しようとする脊椎とによって、頭部７３ｂは荷重入力前の頭部７３の位置よりも車両上方向に移動する。

そこで本実施例では、図３に示すフローチャートのステップＳ９においてシートパン５を下降させるとともに、ステップＳ１０でラップベルトリトラクタ１６によってラップベルト１２を巻き取り、張力を増加するようにした。この作用によって、人体の腰部をシートパン５の下降に追従させるとともに、シートクッション３に乗員７０、７１の臀部が沈み込むようにして、頭部７３ｃと車体ルーフおよびルーフサイドとの空間を確保する。

そのため、頭部７３ｂと車両上部との空間が狭くなり、頭部７３ｂと車体ルーフおよびルーフサイドとの接触を防ぐことができる。

なお、図３に示すフローチャートのステップＳ９は、例えばシートバック２の上部の剛性を低くすることができるようなシート１を用いる場合には、シートバック２の上部の剛性を低くするようにしても良い。シートバック２の上部の剛性を低くすることで、乗員の上体が後方へ倒れ、東部７３ｃと車体ルーフ及びルーフサイドとの空間を確保することができる。

上記の作用によって頭部７３と車体ルーフおよびルーフサイドとの接触を抑制すると共に、エアバック２０〜２３によって接触時の衝撃を緩和する。

図１１は、車両のロール角度に応じた各デバイスの作動量を示すグラフである。実線はシートパン５、一点鎖線はラップベルトリトラクタ１６の作動量を示す。なお、図１１は各デバイスの作動量を模式的に示したのみであって実際の作動量を示すものではない。

シートパン５は、車両ロール角が増加しロール状態になると上昇し、横回転状態になると下降して、横転状態では初期の状態に戻る。

ラップベルトリトラクタ１６は横回転状態で作動し、横転状態では設定された作動量に達する。

図１２は、車両のロール角がそれぞれの状態となったときに制御すべき乗員の挙動と、その乗員挙動の制御を実現するための各デバイスによる役割を表わした図である。

ロール状態では、乗員が車外放出されること、シートベルト装置１０等の拘束装置から乗員が抜けてしまうことを回避するために、車体に対する乗員の相対移動を抑制する。この乗員挙動を実現するためには、シートクッション３の硬化が最も有効である。

また、横回転状態では加害部位への接触を回避するために、乗員を車体、つまりシートに拘束する。このためには、エアバック２０〜２３とシートベルト装置１０による拘束とシートクッション３の硬化が有効である。

また、横転状態では乗員の2次衝突の回避を徹底する。このためには展開したエアバック２０〜２３からガスを排出することで衝撃吸収を行うことが有効となる。

図１２に示すように各デバイスの役割によって、図１３に示すような乗員挙動を実現できる。すなわち、ロールオーバ初期（例えば、車両ロール角が60度未満）では乗員腰部の拘束と、車体に対する乗員の相対移動を抑制するように乗員回転の促進を実現する。また、ロールオーバ中期（例えば、車両ロール角が60度以上）以降では、乗員腰部及び胸部の拘束、車体と乗員頭部との間の空間の確保を実現する。

図１４は各デバイスの効果と、各デバイスを複合的に用いたときの効果を示すイメージ図である。シートベルト装置１０による拘束ではロールオーバ中期において効果を得ることができる。また、エアバック２０〜２３による拘束によって、ロールオーバ中期以降において効果を得ることができる。また、シートクッション３の剛性を高めることで、ロールオーバ初期において効果を得ることができる。これらの各デバイスを複合的に用いることによって、車両のロール角の増加ととも大きくなる乗員の受傷リスクに対して、十分な効果代を確保することができる。

次に効果について述べる。

（１）車両のロール角を検出するロール角センサ３０（本発明のロール角検出手段に相当）と、シートクッションの座面後部の剛性を変更するシートパン５、昇降アクチュエータ６、電動式モータ６ａ、減速機６（本発明のクッション剛性変更手段に相当）と、車両のロール角に応じて、シートクッション３の座面後部の剛性を高くした後に、シートクッション３の座面後部の剛性を低くするコントローラ４０（本発明の制御手段に相当）とを設けた。

よって、車両のロール角に応じて、シートクッション３の座面後部の剛性を高くした後に、シートクッション３の座面後部の剛性を低くすることにより、乗員の腰部と車体との相対移動を抑制するとともに、乗員の頭部の上昇を抑制することが可能となる。そのため、車体のロール角が大きくなった場合にも、乗員の上体と車体との相対移動量を抑制し、ショルダベルト１１の抜けを防止して、シートベルト装置１０により乗員の姿勢の拘束することや、エアバック等の展開によって適切に乗員を拘束することにより乗員への衝撃を緩和することができる。また、乗員の頭部と車体ルーフおよびルーフサイドへの接触を防止することができる。

（２）シートベルト装置１０によって乗員の腰部の拘束力を調節するラップベルトリトラクタ１６（本発明の腰部拘束力調整手段に相当する）を有し、コントローラ４０（本発明の制御手段に相当する）は、シートクッション３の座面後部の剛性を低くするとともに、乗員の腰部の拘束力を高めるようにした。

そのため、シートクッション３の座面後部の剛性が低くなるに伴い乗員の腰部をシートクッション３の座面に引きつけることが可能となる。よって、乗員の腰部がシートクッション３に引きつけられることによって、頭部もシートクッション３側に移動し、頭部と車体ルーフおよびルーフサイドとの空間を確保することができる。

（３）車両のロール角が増大する場合に、車体に対する乗員の上体の相対移動を抑制するようにシートクッションの座面後部の剛性を制御するようにした。

よって、シートクッションの座面後部の剛性を変更ことにより、乗員の腰部と車体との相対移動を抑制することが可能となる。そのため、車体のロール角が大きくなった場合にも、乗員の上体と車体との相対移動量を十分に抑制して、ショルダベルト１１の抜けを防止し、シートベルト装置１０により乗員の姿勢の拘束することや、エアバック等の展開によって適切に乗員を拘束することができ、乗員への衝撃を緩和することができる。

（４）乗員拘束方法として、車両のロール角を検出し、車体のロール角が増大したと判断したときに、車体に対する乗員の上体の相対移動を抑制するようシートクッションの座面後部の剛性を高くすることを特徴とするようにした。

よって、シートクッションの座面後部の剛性を変更ことにより、乗員の腰部と車体との相対移動を抑制することが可能となる。そのため、車体のロール角が大きくなった場合にも、乗員の上体と車体との相対移動量を十分に抑制して、ショルダベルト１１の抜けを防止し、シートベルト装置１０により乗員の姿勢の拘束することや、エアバック等の展開によって適切に乗員を拘束することができ、乗員への衝撃を緩和することができる。

実施例２につき図１５および図１９に基づき説明する。基本構成は実施例１と同様であるため異なる点についてのみ説明する。実施例１ではシートクッション３の剛性を高くして、車両と乗員との相対移動を抑制するようにしたが、本実施例ではさらにシートサイド２ａの剛性も高くするようにした点で異なる。

図１５は、本実施例における乗員拘束装置５０の全体システム図、図１６はシートバックフレーム４の斜視図、図１７はシートサイドプレート９４の動作を示す図である。本実施例では本発明のサイド剛性変更手段として、前後方向に移動するシートサイドプレート９４と、電動式モータ９５とが備えられている。シートサイドプレート９４は、シートバック２の乗員の胸部にあたる位置にシートバックフレーム４に取り付けられている。また、シートバックフレーム４に上部を中心に車両前後方向に回動可能に取り付けられおり、電動式モータ９５により回動されるように形成されている。電動式モータ９５によって、シートサイドプレート９４が前方に回動すると、シートサイドプレート９４が前方に回動する前に比べてシートサイド２ａの乗員の胸部にあたる位置の剛性が高くなる。

次に作用について述べる。

［乗員拘束処理］
図１８は、コントローラ４０において行われる乗員拘束処理の流れを示すフローチャートである。図３の実施例１におけるフローチャートにステップＳ１３とステップＳ１４とが追加されている。

ステップＳ１では、ロール角センサ３０からロール角信号を入力する。

ステップＳ２では、車体のロール状況を演算する。本実施例では車体のロール状況をロール状態、横回転状態、横転状態の３つの状態に分けて、それぞれの状態に応じて各処理を行う。

ステップＳ３では、車両がロール状態か否かを判断する。車両がロール状態であればステップＳ４へ移行し、車両がロール状態でなければステップＳ６及びステップＳ１３へ移行する。

ステップＳ６では、シートクッション３の剛性を下降させる指令を出力し、ステップＳ１３では、シートサイド２ａの剛性を書こう下降させる指令を出力し、再度この乗員拘束処理を実行する。

ステップＳ４では、車両が横回転状態か否かを判断する。車両が横回転状態であればステップＳ５へ移行し、横回転状態でなければステップＳ７及びステップＳ１４へ移行する。

ステップＳ５では、車両が横転状態か否かを判断する。車両が横転状態であればステップＳ１２へ移行し、横転状態でなければステップＳ９へ移行する。

ステップＳ７では、シートクッション３の剛性を上昇させる指令を出力して、ステップＳ８へ移行する。

ステップＳ８では、車両のロール角に応じてシートクッション３の剛性を上昇させる指令を逐次出力して、この乗員拘束処理を先頭から繰り返す。

また、ステップＳ１４では、シートサイド２ａの合成を上昇させる指令を出力して、この乗員拘束処理を先頭から繰り返す。

ステップＳ９では、シートクッション３の剛性を下降させる指令を出力して、ステップＳ１０へ移行する。

ステップＳ１０では、ラップベルトリトラクタ１６によってラップベルト１２を巻き取り、張力を増加する乗員の腰部の拘束を指令する。

ステップＳ１１では、インフレータを作動してエアバック内部にガスを充填するエアバック展開指令を出力して、この乗員拘束処理を先頭から繰り返す。

ステップＳ１２では、エアバック排気指令を出力し、この乗員拘束処理を終了する。

［乗員拘束処理制御動作］

車両にロールが生じていない場合、つまり車両停止中、または直進走行中には、図３のフローチャートにおいて、ステップＳ１→ステップＳ２→ステップＳ３→ステップＳ６・ステップＳ１３→RETURNへと進む流れが繰り返される。ステップＳ１３において、シートサイドプレート９３が後方に稼動する。そのため、車両にロールが生じていない場合には、シートサイド２ａは通常の剛性となる。

車両がロール状態である場合には、ステップＳ１→ステップＳ２→ステップＳ３→ステップＳ４→ステップＳ７・ステップＳ１４→ステップＳ８→RETURNへと進む流れが繰り返される。ステップＳ１４において、シートサイドプレート９３を前方に回動させるので、シートサイド２ａの剛性が高まる。

車両が横回転状態である場合には、ステップＳ１→ステップＳ２→ステップＳ３→ステップＳ４→ステップＳ５→ステップＳ９→ステップＳ１０→ステップＳ１１→RETURNへと進む流れが繰り返される。

車両が横転状態である場合には、ステップＳ１→ステップＳ２→ステップＳ３→ステップＳ４→ステップＳ５→ステップＳ１２→ENDと進み処理を終了する。

図１９は、車両のロール角度に応じた各デバイスの作動量を示すグラフである。実線はシートパン５、点線はシートサイドプレート９４、一点鎖線はラップベルトリトラクタ１６、点線はシートサイドプレート９４の作動量を示す。なお、図１９は各デバイスの作動量を模式的に示したのみであって実際の作動量を示すものではない。

シートパン５は、車両ロール角が増加しロール状態になると上昇し、横回転状態になると下降して横転状態では初期の状態に戻る。

シートサイドプレート９４は、車両ロール角が増加しロール状態になると車両前方に回動し横転状態では設定された作動量に達する。

ラップベルトリトラクタ１６は横回転状態で作動し横転状態では設定された作動量に達する。

次に本実施例の効果について述べる。

（１）シートバック２のシートサイド２ａの剛性を変更するシートサイドプレート９４、電動式モータ９５（本発明のサイド剛性変更手段に相当する）を設け、コントローラ４０（本発明の制御手段に相当する）は、車両のロール角に応じてシートバック２のシートサイド２ａの剛性を高くするようにした。

そのため、シートサイド２ａにより乗員の上体の動きを直接拘束して、車体と乗員の上体との相対移動を抑制することが可能となる。よって、車体のロール角が大きくなった場合にも、乗員の上体と車体との相対移動量も十分に抑制し、ショルダベルト１１の抜けを防止し、シートベルト装置１０により乗員の姿勢の拘束することができる。また、エアバック等の展開によって十分な効果を得ることができる。また、車体ルーフおよびルーフサイドへの接触や車外放出を防止できる。

（２）本発明のサイド剛性変更手段として、シートバック内部のシートフレーム側面に、前方向及び後方向に可動するシートサイドプレート９４と、シートサイドプレート９４を駆動して、シートバック２のシートサイド２ａの剛性を変更する電動式モータ９５（本発明のアクチュエータに相当）とを設けた。

そのため、シートサイド２ａにより乗員の上体の動きを直接拘束して、車体と乗員の上体との相対移動を抑制することが可能となる。よって、適切に乗員を拘束することができ、乗員への衝撃を緩和することができる。

（他の実施例）
以上、本発明の乗員拘束装置を実施例１および実施例２に基づき説明してきたが、具体的な構成については、この実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加は許容される。

実施例１では、シートクッション３の剛性を変化させる機構として、シートパン５を上昇させるようにした。この構成を、例えば、図２０に示すようにシートクッション３内部にエアバック９０と、このエアバック９０に送る空気を蓄圧するエアタンク９１と、電動またはエンジン駆動により圧空気を生成するコンプレッサ９２と、充填量調整弁（充填量調整部）９３とを備えた機構としても良い。この場合、充填量調整弁９３によって、エアタンク９１からエアバック９０に送る空気の圧力を調節することで、シートクッション３の剛性を変化させるようにする。

上記の作用によって、次の効果を得ることができる。

（１）クッション剛性変更手段として、シートクッションの座面後部に内装されたエアバック９０と、エアバック９０の空気充填量を調節してシートクッションの剛性を変更する充填量調整弁９３（本発明の充填量調整部に相当）とを設けた。

充填量調整弁９３によって、エアバック９０内の空気の圧力を調節することで、シートクッション３の剛性を可逆的に変化させることが可能となる。よって、シートクッション３から乗員へ与える圧力変化により、乗員へ車両姿勢の変化を報知することができる。

また実施例２では、シートサイド２ａの剛性を高くする手段として、シートサイドプレート９４を用いた。この構成を例えば、図２１に示すようにシートバック２の内部にエアバック９６と、このエアバック９６に送る空気を蓄圧するエアタンク９７と、電動またはエンジン駆動により圧空気を生成するコンプレッサ９８と、充填量調整弁（充填量調整部）９９とを備えた機構としても良い。この場合、充填量調整弁９９によって、エアタンク９７からエアバック９６に送る空気の圧力を調節することで、シートサイド２ａの剛性を変化させるようにする。

上記の作用によって、次の効果を得ることができる。

（１）本発明のサイド剛性変更手段として、シートバック２のシートサイド２ａに内装されたエアバック９５と、エアバック９５の空気充填量を調節してシートバック２の剛性を変更する充填量調整弁９９（本発明の充填量調整部に相当）とを備えた。

充填量調整弁９９により、エアバック９６内の空気の圧力を調節することで、シートサイド２ａの剛性を可逆的に変化させることが可能となる。よって、シートサイド２ａから乗員へ与える圧力変化により、乗員へ車両姿勢の変化を報知することができる。

また実施例１および実施例２では、ラップベルトリトラクタ１６は、車両の衝突発生時等には、内部に設けたガスを利用した巻き取り器によって、ラップベルト１２を巻き取っての張力を増加する構成となっている。この構成をラップベルトトラクタ１６は、図２２に示すように内部に電動式モータ１６ａが設けられ、ラップベルト１２の巻き取り量を可逆的に調節できるようにしても良い。この場合には、シートパン５が上昇しても乗員の拘束力を一定に保つように、図２３に示すように、ステップＳ７−１においてシートパン５の上昇とともに、ラップベルト１２の巻き取り量を調節する。

図２４は、ラップベルトトラクタ１６に電動式モータ１６ａが設けられた場合の車両のロール角度に応じた各デバイスの作動量を示すグラフである。実線はシートパン５、一点鎖線は電動式モータ等を利用した巻き取り機器を用いた可逆式のラップベルトリトラクタ１６、点線はシートサイドプレート９４の作動量を示す。可逆式のラップベルトリトラクタ１６の場合はロール状態から作動し始め、車両ロール角に応じて作動量が増加する。なお、図２４は各デバイスの作動量を模式的に示したのみであって実際の作動量を示すものではない。

上記の作用によって、次の効果を得ることができる。

（１）ラップベルトリトラクタ１６（本発明の腰部拘束力調整手段に相当）は、シートベルト装置１０のアンカに設けたラップシートベルト１２を巻き取る電動式モータ１６ａを有し、コントローラ４０（本発明の制御手段に相当）は、シートクッション３の座面後部の剛性に応じて、シートベルトの巻き取り量を制御するようにした。

ラップベルトリトラクタ１６がラップベルト１２の巻き取りを可逆的にできる電動式モータで構成されているので、車両が横転するまでの過程における前半部分であるロール状態のときにシートクッション３の座面の剛性を高くするとともに、ラップベルト１２巻き取ることが可能となる。そのため、シートクッション３の座面の剛性を高くする場合にも、乗員の腰部をシートクッション３に引きつけ、シートパン５の上昇によって乗員の腰部と車体との相対速度を抑制するように制御できる。

実施例１に係る、乗員拘束装置の構造を示す図である。 実施例１に係る、シートの斜視図および側面図である。 実施例１に係る、コントローラにおいて行われる乗員拘束処理の流れを示すフローチャートである。 実施例１に係る、車両が横転する様子と横転時の乗員の挙動の様子を示す模式図である。 実施例１に係る、車両が横転する様子と横転時の乗員の挙動の様子を示す模式図である。 実施例１に係る、数値解析によって求めた人体の頭部と腰部のシートクッションに対する車両のロール角に応じた移動量を示すグラフである。 実施例１に係る、数値解析によって求めた人体の頭部と腰部のシートクッションに対する車両のロール角に応じた移動量を示すグラフである。 実施例１に係る、ショルダベルトおよびラップベルトのバックル部分とアンカ部分の張力を数値解析によって求めたグラフである。 実施例１に係る、横転時にシートクッションを硬化したときの乗員の挙動の様子を示す模式図である。 実施例１に係る、本発明の乗員拘束装置を用いたときの、車体フロアに対する人体の上下方向の挙動を頭部および脊椎に注目してみた模式図である。 実施例１に係る、車両のロール角度に応じた各デバイスの作動量を示すグラフである。 実施例１に係る、車両のロール角がそれぞれの状態となったときに制御すべき乗員の挙動と、その乗員挙動の制御を実現するための各デバイスによる役割を表わした図である。 実施例１に係る、本発明の乗員拘束装置を用いたときに実現できる乗員挙動を示す図である。 実施例１に係る、各デバイスの効果と、各デバイスを複合的に用いたときの効果を示すイメージ図である。 実施例２に係る、乗員拘束装置の構造を示す図である。 実施例２に係る、シートバックフレームの斜視図である。 実施例２に係る、シートサイドプレートの動作を示す図である。 実施例２に係る、コントローラにおいて行われる乗員拘束処理の流れを示すフローチャートである。 実施例２に係る、車両のロール角度に応じた各デバイスの作動量を示すグラフである。 他の実施例に係る、シートクッション内部にエアバックを設けた例を示す図である。 他の実施例に係る、シートバック内部にエアバックを設けた例を示す図である。 他の実施例に係る、ラップベルトリトラクタを電動式モータによって構成した場合の乗員拘束装置の構造を示す図である。 他の実施例に係る、ラップベルトリトラクタを電動式モータによって構成した場合に、コントローラにおいて行われる乗員拘束処理の流れを示すフローチャートである。 その他の実施例に係る、車両のロール角度に応じた各デバイスの作動量を示すグラフである。

符号の説明

２ シートバック
５ シートパン
６ 昇降アクチュエータ
６ａ 電動式モータ
６ｂ 減速機
１６ ラップベルトリトラクタ
１６ａ 電動式モータ
３０ ロール角センサ
４０ コントローラ
９０ エアバック
９３ 充填量調整弁
９４ シートサイドプレート
９５ 電動式モータ
９６ エアバック
９９ 充填量調整弁

Claims (9)

1. 車両のロール角を検出するロール角検出手段と、
   シートクッションの座面後部の剛性を変更するクッション剛性変更手段と、
   前記車両のロール角に応じて、前記シートクッションの座面後部の剛性を高くした後に、前記シートクッションの座面後部の剛性を低くする制御手段と、
   を設けたことを特徴とする乗員拘束装置。
2. 請求項１に記載の乗員拘束装置において、
   シートベルトによって乗員の腰部の拘束力を調節する腰部拘束力調整手段を有し、
   前記制御手段は、前記シートクッションの座面後部の剛性を低くするとともに、前記乗員の腰部の拘束力を高めることを特徴とする乗員拘束装置。
3. 請求項２に記載の乗員拘束装置において、
   前記腰部拘束力調整手段は、前記シートベルトのアンカ部に設けた前記シートベルトを巻き取る電動式モータを有し、
   前記制御手段は、前記シートクッションの座面後部の剛性に応じて、前記シートベルトの巻き取り量を制御することを特徴とする乗員拘束装置。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の乗員拘束装置において、
   前記クッション剛性変更手段は、
   前記シートクッションの座面後部に内装されたエアバックと、
   該エアバックの空気充填量を調節して前記シートクッションの座面後部の剛性を変更する充填量調整部と、
   を有することを特徴とする乗員拘束装置。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の乗員拘束装置において、
   シートバックのサイドの剛性を変更するサイド剛性変更手段を設け、
   前記制御手段は、前記車両のロール角に応じて前記シートバックのサイドの剛性を高くすることを特徴とする乗員拘束装置。
6. 請求項５に記載の乗員拘束装置において、
   前記サイド剛性変更手段は、
   前記シートバック内部のシートフレーム側面に、前方向及び後方向に可動するシートサイドプレートと、
   前記シートサイドプレートを駆動して、前記シートバックのサイドの剛性を変更するアクチュエータと、
   を有することを特徴とする乗員拘束装置。
7. 請求項６に記載の乗員拘束装置において、
   前記サイド剛性変更手段は、
   前記シートバックのサイドに内装されたエアバックと、
   該エアバックの空気充填量を調節して前記シートバックの剛性を変更する充填量調整部と、
   を有することを特徴とする乗員拘束装置。
8. 車両のロール角が増大する場合に、車体に対する乗員の上体の相対移動を抑制するようにシートクッションの座面後部の剛性を制御することを特徴とする乗員拘束装置。
9. 車両のロール角を検出し、前記車体のロール角が増大したと判断したときに、車体に対する乗員の上体の相対移動を抑制するようシートクッションの座面後部の剛性を高くすることを特徴とする乗員拘束方法。

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