JP2010155540A - 車両用乗員保護装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両の後面衝突の際に乗員の頚部に作用する荷重を軽減することができる車両用乗員保護装置を得る。
【解決手段】車両用乗員保護装置１０は、車両の後面衝突を予知するための後突センサ４２と、作動されることでショルダウエビング２０Ｂによる乗員の腰部の拘束力を増大させるラッププリテンショナ装置２２と、作動されることで着座乗員Ｐの腕Ｂを車両前方に移動させる腕跳ね上げ機構３４と、後突センサ４２によって車両の後面衝突が予知された場合にラッププリテンショナ装置２２及び腕跳ね上げ機構３４を作動させるＥＣＵ４０とを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、シートに着座した乗員を拘束するための車両用乗員保護装置に関する。

車両の後面衝突の際に、着座乗員の腰部から大腿部の間の少なくとも一部を拘束する下半身用ベルトに張力を付与することで、乗員の後方移動を抑える技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００６−８８７１４号公報 特開２００４−１４８９６９号公報 特開２００５−１９３８４６号公報

しかしながら、上記の如き従来の技術では、後突用エアバッグの展開空間の確保のための技術であり、後突時の乗員の鞭打ち軽減について改善の余地がある。

本発明は、車両の後面衝突の際に乗員の頚部に作用する荷重を軽減することができる車両用乗員保護装置を得ることが目的である。

請求項１記載の発明に係る車両用乗員保護装置は、車両の後面衝突を予知するための後突予知手段と、作動されることで着座乗員の腕を車両前方に移動させる腕駆動装置と、前記後突予知手段によって車両の後面衝突が予知された場合に、前記腕駆動手段を作動させる制御装置と、を備えている。

請求項１記載の車両用乗員保護装置では、後突予知手段によって車両の後面衝突が予知されると、制御装置は、腕駆動装置を作動させる。すると、着座乗員の腕が該着座乗員の上体に対車両前方に移動され（シートバックから離間され）、後面衝突に伴い乗員の上体がシートバックに押し付けられる際の荷重が低減される。このため、本車両用乗員保護装置では、車両の後面衝突の際に着座乗員の頚部に作用する荷重が軽減される。

このように、請求項１記載の車両用乗員保護装置では、車両の後面衝突の際に乗員の頚部に作用する荷重を軽減することができる。

請求項２記載の発明に係る車両用乗員保護装置は、請求項１記載の車両用乗員保護装置において、前記腕駆動手段は、シートバックのサイドサポート部に設けられている。

請求項２記載の車両用乗員保護装置では、シートバックのサイドサポート部によって着座乗員の腕を車両前向きに押すことで、乗員の腕を車両前方に移動（回動）させることができる。

請求項３記載の発明に係る車両用乗員保護装置は、請求項１記載の車両用乗員保護装置において、前記腕駆動手段は、アームレスト部に設けられている。

請求項３記載の車両用乗員保護装置では、アームレスト部によって着座乗員の腕を車両前方及び上方の少なくとも一方に押すことで、乗員の腕を車両前方に移動（回動）させることができる。

請求項４記載の発明に係る車両用乗員保護装置は、請求項１〜請求項３の何れか１項記載の車両用乗員保護装置において、前記乗員の腰部を拘束するラップベルトを少なくとも含むシートベルト装置と、作動されることで前記ラップベルトによる乗員の腰部の拘束力を増大させる拘束力増大装置とをさらに備え、前記制御装置は、前記後突予知手段によって車両の後面衝突が予知された場合に、前記拘束力増大装置を作動させると共に、前記腕駆動手段を作動させる。

請求項４記載の車両用乗員保護装置では、後突予知手段によって車両の後面衝突が予知されると、制御装置は、拘束力増大装置及び腕駆動装置を作動させる。すると、着座乗員の腰部がしっかりとシートに拘束され、かつ着座乗員の腕が該着座乗員の上体に対車両前方に移動され、後面衝突に伴い着座乗員の上体がシートバックに押し付けられる際の荷重が一層低減される。これにより、本車両用乗員保護装置では、車両の後面衝突の際に乗員の頚部に作用する荷重が一層軽減される。

以上説明したように本発明に係る車両用乗員保護装置は、車両の後面衝突の際に乗員の頚部に作用する荷重を軽減することができるという優れた効果を有する。

本発明の第１の実施形態に係る車両用乗員保護装置１０について、図１〜図６に基づいて説明する。なお、各図に適宜記す矢印ＦＲ、矢印ＵＰ、矢印Ｗは、それぞれ車両用乗員保護装置１０が適用された車両としての自動車Ａの前（走行）方向、上方向、シート幅方向に略一致する車幅方向を示している。

図２には、車両用乗員保護装置１０が適用された車両用シート１１を搭載する自動車Ａが模式的な側面図にて示されている。また、図１には、車両用シート１１の側面図が示されている。これらの図に示される如く、車両用シート１１は、シートクッション１２と、車両上下方向の下端においてシートクッション１２の車両後端側に連結されたシートバック１４と、シートバック１４の車両上端に設けられ着座乗員Ｐの頭部Ｈを車両後方から支持するためヘッドレスト１５とを備えて構成されている。車両用乗員保護装置１０は、この車両用シート１１の着座乗員Ｐを該車両用シート１１に拘束するためのシートベルト装置１６を含んで構成されている。

シートベルト装置１６は、一端が図示しないリトラクタに引き出し可能に巻き取られると共に、他端がシートクッション１２の後側方に配置されたアンカ１８に連結されたウエビング２０を有する。ウエビング２０の中間部には図示しないタングプレートがスライド可能に設けられており、シートクッション１２を挟んでアンカ１８とはシート幅方向の反対側には、タングプレートの結合、離脱可能なバックルが設けられている。

シートベルト装置１６では、タングプレートがバックルに結合されることで、ウエビング２０が車両用シート１１の着座乗員Ｐに装着されるようになっている。この実施形態では、アンカ１８からバックルにかけてのラップベルトとしてのラップウエビング２０Ａが着座乗員Ｐの腰部に装着され、シートバック１４の肩部からバックルにかけてのショルダウエビング２０Ｂが着座乗員Ｐの上体に装着されるようになっている。

また、車両用乗員保護装置１０は、作動されることでラップウエビング２０Ａに張力を付与する拘束力増大装置としてのラッププリテンショナ２２を備えている。ラッププリテンショナ２２は、各種構成をとり得るが、この実施形態では、ワイヤ２４を介してアンカ１８を引張ることで、該アンカ１８に連結されたショルダウエビング２０Ｂに張力を付与する（張力を増大させる）ようになっている。具体的には、この実施形態におけるラッププリテンショナ２２は、一端がアンカ１８に連結されたワイヤ２４の他端が固定されたピストン２６と、ピストン２６がスライド可能に挿入されたシリンダ２８と、シリンダの一端が和からガスを供給するマイクロガスジェネレータ（ＭＧＧ）３０とを主要部として構成されている。

したがって、シートベルト装置１６は、マイクロガスジェネレータ３０を作動させることで、ワイヤ２４がガス圧によって駆動され、ワイヤ２４を介してアンカ１８が引張られるようになっている。また、この実施形態では、ワイヤ２４が巻き掛けられて張力方向を変換するための巻き掛け部３２が設けられている。

さらに、車両用乗員保護装置１０は、作動させることで車両用シート１１の着座乗員Ｐの腕Ｂを肩Ｓ廻りに回転させる腕駆動装置としての腕跳ね上げ機構３４を備えている。この実施形態では、腕跳ね上げ機構３４は、シートバック１４におけるバックレストの左右両側に設けられたサイドサポート１４Ａに設けられ、該サイドサポート１４Ａを車両前方側に突出させることで、着座乗員Ｐの腕Ｂを車両前方に押し出すことで、腕Ｂを肩Ｓ廻りに回転させるようになっている。

具体的には、図１に示される如く、サイドサポート１４Ａの内部には、折り畳み状態のエアバッグ３６と、エアバッグ３６にガスを供給するためのインフレータ３８とが配設されている。腕跳ね上げ機構３４では、インフレータ３８が作動されると該インフレータ３８からガス供給を受けたエアバッグ３６が所定の形状に膨張、展開されるようになっている。そして、腕跳ね上げ機構３４では、このエアバッグ３６の所定形状への展開によってサイドサポート１４Ａが車両前方に膨出（突出）され、着座乗員Ｐの腕Ｂ（肩Ｓから離間した部分）を車両前方に押し出す構成とされている。

さらに、図２に示される如く、車両用乗員保護装置１０は、ラッププリテンショナ２２（マイクロガスジェネレータ３０）、腕跳ね上げ機構３４（インフレータ３８）の作動を制御する制御装置としてのＥＣＵ４０を備えている。ＥＣＵ４０は、マイクロガスジェネレータ３０、インフレータ３８のそれぞれと電気的に接続されている。

また、ＥＣＵ４０は、自動車Ａの後面衝突を予知するための後突予知手段としての後突センサ４２に電気的に接続されている。後突センサ４２は、例えばミリ波レーダ等の距離センサを含んで構成されており、ＥＣＵ４０は、後突センサ４２からの信号に基づいて自動車Ａの後面衝突（の不可避）を予知した場合、又は後突センサ４２から自動車Ａの後面衝突（の不可避）を予知した旨の信号が入力されたことを条件に、マイクロガスジェネレータ３０、インフレータ３８を作動させるようになっている。

この実施形態では、ＥＣＵ４０は、バックルに対するタングプレートの結合（着座乗員Ｐによるウエビング２０の装着）の有無に応じた信号（以下、「ＯＮ信号」という）を出力するバックルスイッチ４４にも電気的に接続されており、該バックルスイッチ４４からＯＮ信号が入力されたことを上記した衝突予知とのアンド条件として、マイクロガスジェネレータ３０、インフレータ３８を作動させるようになっている。

なお、この実施形態では、ＥＣＵ４０は、マイクロガスジェネレータ３０を先行して作動させ、次いで、インフレータ３８を作動させるようになっている。より具体的には、後面衝突による車体（車両用シート１１が支持されたフロア）の加速度が大きくなる前に着座乗員Ｐの腰部を車両用シート１１に拘束するべく、ＥＣＵ４０は、後突センサ４２によって後面衝突が予知されてから短時間（最短時間）でマイクロガスジェネレータ３０をさせる設定とされている。

一方、ＥＣＵ４０は、後面衝突によって着座乗員Ｐの上体がシートバック１４（のバックレスト）に押し付けられる際に、該着座乗員Ｐの腕Ｂが上体（シートバック１４）に対し車両前方に位置しているように、換言すれば、シートバック１４に腕Ｂの支持荷重が作用しないように、インフレータ３８を作動させるべきタイミングが設定されている。このタイミングは、例えば後突センサ４２によって付随的に予測される衝突速度などに応じて変化される（結果として、インフレータ３８がマイクロガスジェネレータ３０に先行して作動される場合がある）設定であっても良い。

次に、第１の実施形態の作用について、図３に示すＥＣＵ４０の制御フローチャートを参照しつつ説明する。

上記構成の車両用乗員保護装置１０が適用された車両用シート１１の着座乗員Ｐは、ウエビング２０をリトラクタから引き出しつつタングプレートをバックルに結合する。すると、シートベルト装置１６は、ラップウエビング２０Ａが着座乗員Ｐの腰部に該腰部を拘束可能に装着され、ショルダウエビング２０Ｂが着座乗員Ｐの上体に該上体を拘束可能に装着される。この状態で、例えば自動車Ａは走行される。

ＥＣＵ４０は、ステップＳ１０で、バックルスイッチ４４からの信号に基づいて、タングプレートがバックルに結合されているか否かを判断する。タングプレートがバックルに結合されていない場合は、ステップＳ１０に戻る。一方、タングプレートがバックルに結合されていると判断した場合、すなわち、車両用シート１１に乗員Ｐが着座しており、かつ該着座乗員Ｐがウエビング２０を装着している場合に、ＥＣＵ４０は、ステップＳ１２に進む。

ステップＳ１２でＥＣＵ４０は、後突センサ４２からに信号に基づいて自動車Ａの後面衝突が予知された（予知される）か否かを破断する。自動車Ａの後面衝突が予知されない場合、ステップＳ１０に戻る。一方、自動車Ａの後面衝突が予知されたと判断した場合、ＥＣＵ４０は、ステップＳ１４に進み、ラッププリテンショナ２２のマイクロガスジェネレータ３０を作動させる。次いで、ＥＣＵ４０は、ステップＳ１６に進み、所要のタイミングで腕跳ね上げ機構３４のインフレータ３８を作動させる。

以上により、車両用乗員保護装置１０では、先ず、図４（Ａ）に示される如く作動されたラッププリテンショナ２２にてラップウエビング２０Ａに張力が付与され、該ラップウエビング２０Ａによる着座乗員Ｐの腰部の拘束力が増大される。次いで、車両用乗員保護装置１０では、図４（Ｂ）に示される如く着座乗員Ｐの腕Ｂが作動された腕跳ね上げ機構３４によって車両前方に押し出され、肩Ｓ廻りに回動される（跳ね上げられる）。

ここで、車両用乗員保護装置１０では、自動車Ａの後面衝突が予知されるとラッププリテンショナ２２が作動されるため、後面衝突の発生前（又は発生直後）の車体加速度が小さい時期に、ラップウエビング２０Ａによって車両用シート１１の着座乗員Ｐの腰部を該車両用シート１１にしっかりと拘束させることができる。このように着座乗員Ｐの腰部がしっかりと拘束されることで、後面衝突後に着座乗員Ｐの上体（背中）がシートバック１４に押し付けられる荷重（局部荷重）が緩和される。

この点を、図６に示す解析結果を参照しつつ補足する。図６（Ａ）は、後面衝突前にラッププリテンショナ２２を作動させた車両用乗員保護装置１０におけるシートバック１４の応力分布を模式化して示しており、図６（Ｂ）は後面衝突前にラッププリテンショナ２２を作動させない比較例に係るシートバック１４の応力分布を模式化して示している。これらの図の比較から、ラッププリテンショナ２２を後面衝突前に作動させることで、腰部での応力が増えて上体（胸部）での応力が減じられることが判る。

このように、車両用乗員保護装置１０では、比較例との比較で、後面衝突の際に着座乗員Ｐの頚部Ｎに近い胸部におけるシートバック１４への押し付け荷重が小さく抑えられることから、頚部Ｎに作用する荷重も減じられる。

そして、車両用乗員保護装置１０では、後面衝突が予知された場合に腕跳ね上げ機構３４を作動させて着座乗員Ｐの腕Ｂを車両前上方に跳ね上げるため、着座乗員Ｐの上体がシートバック１４に押し付けられる際の荷重がさらに減じられる。すなわち、着座乗員Ｐの上体がシートバック１４に押し付けられる際に、該着座乗員Ｐの腕Ｂが空中で非支持（フリー）状態とされているので、該腕Ｂの質量に基づく慣性分の荷重が軽減される。特に、着座乗員Ｐの上体がシートバック１４に押し付けられる際に、腕Ｂがシートバック１４に対し車両前上方に移動中とするタイミングで腕跳ね上げ機構３４（インフレータ３８）を作動させれば、着座乗員Ｐの上体がシートバック１４に押し付けられる際の荷重がより一層減じられる。

これらにより、車両用乗員保護装置１０では、自動車Ａの後面衝突の際に車両用シート１１の着座乗員Ｐの頚部Ｎに作用する荷重が大幅に減じられ、該着座乗員Ｐの鞭打ちが緩和される。

この点を、図５に示す解析結果を参照しつつ補足する。図５は、後面衝突発生からの経過時間と発生加速度（シートバック１４に作用する荷重）との関係を示す線図であって、太い実線が本実施形態（ラッププリテンショナ２２、腕跳ね上げ機構３４共に作動）、細い実線が第１比較例（ラッププリテンショナ２２、腕跳ね上げ機構３４共に作動なし）、破線が第２比較例（ラッププリテンショナ２２のみ作動）の各解析結果を示している。

この図から、本実施形態では、加速度のピークＰ０ が、第１比較例における加速度のピークＰ１に対し略３分の１、第２比較例の加速度のピークＰ２に対し略半分まで減じられることが確かめられている。また、この解析結果に基づいて、鞭打ちによる傷害値について、第１比較例との比較で略半減できることが確認されている。

このように、第１の実施形態に係る車両用乗員保護装置１０では、自動車Ａの後面衝突の際に車両用シート１１の着座乗員Ｐの頚部Ｎに作用する荷重を軽減することができる。

なお、第１の実施形態では、サイドサポート１４Ａ内に設けたエアバッグ３６を膨張、展開させることで車両前方に膨出されたサイドサポート１４Ａによって、着座乗員Ｐの腕Ｂを車両前方に押し出す例を示したが、本発明はこれに限定されず、各種変形して構成することができる。したがって、例えば、サイドサポート１４Ａから突出されたエアバッグや押圧部材によって着座乗員Ｐの腕Ｂを車両前方に押し出す構成としたり、サイドサポート１４Ａ（の前面側の一部）自体が車両前方に移動又は前上方に回動して着座乗員Ｐの腕Ｂを車両前方に押し出す構成としたりしても良い。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について図７に基づいて説明する。なお、上記第１の実施形態と基本的に同一の部品・部分については、上記第１の実施形態と同一の符号を付して説明を省略する。図７には、第２の実施形態に係る車両用乗員保護装置５０が側面図にて示されている。この図に示される如く、車両用乗員保護装置５０は、サイドサポート１４Ａに設けられた腕跳ね上げ機構３４に代えて、アームレスト６２を利用した腕跳ね上げ機構６４を備える点で、第１の実施形態に係る車両用乗員保護装置１０とは異なる。

アームレスト６２は、シートバック１４に対しシート幅方向に沿った回動軸６６廻りに回動可能に支持されている。腕跳ね上げ機構６４は、アームレスト６２を回動軸６６廻りに駆動するためのアクチュエータ６８を備えている。このアクチュエータ６８の作動によってアームレスト６２は、車両前後方向に沿って延在し着座乗員Ｐが肘Ｅを載せる使用位置から、該使用位置に対し前端６２Ａを上方に移動させる方向（矢印Ｒ参照）に回動されるようになっている（図７の想像線参照）。

これにより、腕跳ね上げ機構６４では、矢印Ｒ方向に回動されるアームレスト６２によって着座乗員Ｐの肘Ｅが車両上方に持ち上げられることで、該着座乗員Ｐの腕Ｂが跳ね上げられる構成である。図示は省略するが、アクチュエータ６８は、ＥＣＵ４０に電気的に接続され、上記したインフレータ３８と同様のタイミングでＥＣＵ４０によって作動されるようになっている。車両用乗員保護装置５０の他の構成は、車両用乗員保護装置１０の対応する構成と同じである。

したがって、第２の実施形態に係る車両用乗員保護装置５０によっても、基本的に第１の実施形態に係る１０と同様の作用によって同様の効果を得ることができる。すなわち、第２の実施形態に係る車両用乗員保護装置５０では、自動車Ａの後面衝突の際に車両用シート１１の着座乗員Ｐの頚部Ｎに作用する荷重を軽減することができる。

なお、第２の実施形態では、車両後端側が回動軸６６にて回動可能に支持されたアームレスト６２を利用して着座乗員Ｐの肘Ｅを上方に押し出す腕跳ね上げ機構６４を構成した例を示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、車両前端側が回動軸６６にて回動可能に支持されたアームレストによって、着座乗員Ｐの肘Ｅを前上方に押し出す構成としても良い。

また、上記した各実施形態では、不可逆的に作動されるマイクロガスジェネレータ３０を動力源とするラッププリテンショナ２２を備えた例を示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、ウエビング２０をモータにて巻き取り可能なリトラクタをアンカ１８に代えてラップウエビング２０Ａ側に設け、後面衝突の予知の際にウエビング２０を可逆的に巻き取ることでラップウエビング２０Ａに張力を付与する構成としても良い。この構成では、ウエビング２０を可逆的に巻き取ることでラップウエビング２０Ａに張力を付与するため、回避し得る後面衝突の予知段階でラップウエビング２０Ａの拘束力を増大させることができ、後面衝突の発生前に確実に（より短時間で）着座乗員Ｐの腰部を車両用シート１１に拘束させることができる。なお、後面衝突の発生前には、前面衝突の場合のように乗員に車両前方に向かう加速度が生じないので、モータの駆動力程度で乗員を効果的に拘束することが可能である。

さらに、拘束力増大装置としてのラッププリテンショナ装置２２に代えて、ラップウエビング２０Ａに設けた膨張部を膨張させることで、ラップウエビング２０Ａによる着座乗員Ｐの拘束力を増大させる構成を採用しても良い。特に、膨張により長さが短縮されるエアベルトを左右に分離されたラップウエビング２０Ａの間に設けた構成とすれば、該エアベルトを含む２０Ａによる着座乗員Ｐ腰部の拘束性能が向上する。

またさらに、上記した各実施形態では、車両用乗員保護装置１０、５０が３点式のシートベルト装置１６を備えた例を示したが、本発明はこれに限定されず、ラッププリテンショナ機能が適用されるシートベルト装置であれば採用することができる。したがって例えば、シートベルト装置１６に代えて、４点式のシートベルト装置を備えた構成としても良い。

本発明の第１の実施形態に係る車両用乗員保護装置の概略構成を示す側面図である。 本発明の第１の実施形態に係る車両用乗員保護装置が適用された自動車を模式的に示す側面図である。 本発明の第１の実施形態に係る車両用乗員保護装置を構成するＥＣＵによる制御フローを示すフローチャートである。 本発明の第１の実施形態に係る車両用乗員保護装置の動作を示す図であって、（Ａ）はラッププリテンショナの作動状態を示す側面図、（Ｂ）は腕跳ね上げ機構の作動状態を示す側面図である。 本発明の第１の実施形態に係る車両用乗員保護装置による乗員保護効果を比較例と比較して示す解析結果である。 本発明の第１の実施形態に係る車両用乗員保護装置によるラッププリテンショナによる荷重低減効果を説明するための図であって、（Ａ）は本実施形態の解析結果を示すシートバックの応力分布図、（Ｂ）は比較例の解析結果を示すシートバックの応力分布図である。 本発明の第２の実施形態に係る車両用乗員保護装置の概略構成を示す側面図である。

符号の説明

１０ 車両用乗員保護装置
１４ シートバック
１４Ａ サイドサポート
１６ シートベルト装置
２０Ａ ラップウエビング（ラップベルト）
２２ ラッププリテンショナ（拘束力増大装置）
３４ 腕跳ね上げ機構（腕駆動装置）
４０ ＥＣＵ（制御装置）
４２ 後突センサ（後突予知手段）
５０ 車両用乗員保護装置
６２ アームレスト
６４ 腕跳ね上げ機構
Ａ 自動車（車両）

Claims (4)

1. 車両の後面衝突を予知するための後突予知手段と、
   作動されることで着座乗員の腕を車両前方に移動させる腕駆動装置と、
   前記後突予知手段によって車両の後面衝突が予知された場合に、前記腕駆動手段を作動させる制御装置と、
   を備えた車両用乗員保護装置。
2. 前記腕駆動手段は、シートバックのサイドサポート部に設けられている請求項１記載の車両用乗員保護装置。
3. 前記腕駆動手段は、アームレスト部に設けられている請求項１記載の車両用乗員保護装置。
4. 前記乗員の腰部を拘束するラップベルトを少なくとも含むシートベルト装置と、
   作動されることで前記ラップベルトによる乗員の腰部の拘束力を増大させる拘束力増大装置とをさらに備え、
   前記制御装置は、前記後突予知手段によって車両の後面衝突が予知された場合に、前記拘束力増大装置を作動させると共に、前記腕駆動手段を作動させる請求項１〜請求項３の何れか１項記載の車両用乗員保護装置。

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