JP2013079010A - 車両用の乗員保護装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両の衝突時、エアバッグによる乗員の慣性力の吸収効果が最適に得られるように、ウェビングを適切に引き出すことができ、それにより、乗員を適切に保護することができる車両用の乗員保護装置を提供する。
【解決手段】乗員保護装置では、検出されたシートの位置および乗員の体格に応じて、乗員とエアバッグが最大に展開したときのエアバッグとの間の前後方向の距離である第１距離が予測されるとともに、車両が物体と衝突したと判定されてからエアバッグが最大に展開するまでの期間であるエアバッグ展開期間において、予測された第１距離とエアバッグ展開期間の長さとに基づき、モータを介してウェビングの引出速度が制御される（ステップ１４）。
【選択図】図４

Description

本発明は、車両の衝突による衝撃から乗員を保護する車両用の乗員保護装置に関する。

従来、この種の乗員保護装置として、例えば特許文献１に開示されたものが知られている。この従来の乗員保護装置は、車両のシートに乗員を拘束するためのウェビングと、ウェビングが巻回されたリールと、車両の衝突時にウェビングを巻き取るためにリールを回転駆動するプリテンショナおよびモータを備えている。このプリテンショナは、火薬の発火によって発生するガスを用いてリールを回転駆動するものである。また、この従来の乗員保護装置では、乗員の体格が検出されるとともに、検出された乗員の体格に応じ、プリテンショナおよびモータを作動させることによって、乗員に対するウェビングの支持反力が制御される。

特開２０１０−１７９８２６号公報

近年、車両の衝突による衝撃から乗員を適切に保護するために、車両の衝突時に、車両のステアリングホイールやインストルメントパネルと乗員との間に展開するエアバッグが、車両に設けられている。このようなエアバッグが設けられた車両に、上述した従来の乗員保護装置を適用した場合には、次のような不具合がある。すなわち、上述したように、従来の乗員保護装置では、検出された乗員の体格に応じてウェビングの支持反力が制御されるにすぎない。このため、車両の衝突時、エアバッグが最大に展開する前に、あるいは、エアバッグがしぼみ始めた後に、乗員がエアバッグに当たる場合があり、その場合には、乗員の慣性力をエアバッグで十分に吸収できず、その結果、乗員を適切に保護することができないおそれがある。また、エアバッグが展開している途中で、乗員がエアバッグに当たった場合には、慣性力とエアバッグの展開力の双方による大きな衝撃が乗員に作用してしまい、このことによっても、乗員を適切に保護することができないおそれがある。

本発明は、以上のような課題を解決するためになされたものであり、車両の衝突時、エアバッグによる乗員の慣性力の吸収効果が最適に得られるように、ウェビングを適切に引き出すことができ、それにより、乗員を適切に保護することができる車両用の乗員保護装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、請求項１に係る発明による車両用の乗員保護装置は、車両Ｖが物体と衝突したか否かを判定する衝突判定手段（実施形態における（以下、本項において同じ）ＥＣＵ２、ステップ１２）と、車両ＶのステアリングホイールＳＷおよびインストルメントパネルの少なくとも一方に収容され、車両Ｖが物体と衝突したと判定されたときに作動し、少なくとも一方と車両Ｖの乗員（運転者ＤＲ）との間に展開するエアバッグ４ａと、車両Ｖのシート（運転席ＳＥ）に乗員を拘束するためのウェビング５が巻回されたリール８と、リール８を回転駆動するためのモータ９と、車両Ｖの前後方向におけるシートの位置を検出するシート位置検出手段（シート位置センサ２２）と、シートに着座した乗員の体格を検出する体格検出手段（回転角センサ２１、ＥＣＵ２）と、検出されたシートの位置（シート位置ＳＰ）および乗員の体格（体格パラメータＤＦ）に応じて、乗員とエアバッグ４ａが最大に展開したときのエアバッグ４ａとの間の前後方向の距離である第１距離Ｌ１を予測する距離予測手段（ＥＣＵ２、ステップ３３）と、車両Ｖが物体と衝突したと判定されてからエアバッグ４ａが最大に展開するまでの期間であるエアバッグ展開期間において、予測された第１距離Ｌ１とエアバッグ展開期間の長さ（エアバッグ展開時間ｔ１）とに基づき、モータ９を介してウェビング５の引出速度を制御する制御手段（ＥＣＵ２、ステップ３５、１４）と、を備えることを特徴とする。

この構成によれば、車両が物体と衝突したか否かが、衝突判定手段によって判定され、車両の前後方向におけるシートの位置が、シート位置検出手段によって検出されるとともに、乗員の体格が、体格検出手段によって検出される。エアバッグは、ステアリングホイールおよびインストルメントパネルの少なくとも一方と乗員との間に展開するので、乗員とエアバッグが最大に展開したときのエアバッグとの間の前後方向の距離である第１距離は、車両の前後方向におけるシートの位置および乗員の体格に応じて定まる。上述した構成によれば、距離予測手段により、この第１距離を、検出されたシートの位置および体格に応じて予測するので、この予測を精度良く行うことができる。

また、ウェビングが巻回されたリールがモータによって回転駆動されるとともに、車両が物体と衝突したと判定されたときに、エアバッグが作動し、展開する。さらに、車両が物体と衝突したと判定されてからエアバッグが最大に展開するまでの期間であるエアバッグ展開期間において、予測された第１距離とエアバッグ展開期間の長さとに基づき、ウェビングの引出速度が、モータを介して制御手段により制御される。上述したように、第１距離が、乗員と最大に展開したときのエアバッグとの間の距離であることと、エアバッグ展開期間が、車両が物体と衝突したと判定されてからエアバッグが最大に展開するまでの期間であることから、車両の衝突時、エアバッグ展開期間において、上記の制御手段によるウェビングの引出速度の制御によって、エアバッグが最大に展開したタイミングで、すなわち、エアバッグの展開力（膨張力）がほぼなくなったタイミングで、乗員がエアバッグに当たるように、ウェビングを引き出すことができる。したがって、車両の衝突時、エアバッグによる乗員の慣性力の吸収効果を最適に得ることができるとともに、慣性力とエアバッグの展開力の双方による大きな衝撃が乗員に作用するのを回避でき、乗員を適切に保護することができる。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の車両用の乗員保護装置において、距離予測手段は、最大に展開したエアバッグ４ａに乗員が当たったときのステアリングホイールＳＷおよびインストルメントパネルの少なくとも一方と乗員との間の前後方向の距離である第２距離Ｌ２をさらに予測し（ステップ３６）、制御手段は、エアバッグ４ａが最大に展開してからしぼむまでの期間であるエアバッグ収縮期間において、予測された第２距離Ｌ２とエアバッグ収縮期間の長さ（エアバッグ収縮時間ｔ２）とに基づき、モータ９を介してウェビング５の引出速度を制御する（ステップ３８、２１）ことを特徴とする。

この構成によれば、最大に展開したエアバッグに乗員が当たったときのステアリングホイールおよびインストルメントパネルの少なくとも一方（以下「少なくとも一方の収容部」という）と乗員との間の前後方向の距離である第２距離が、予測される。また、エアバッグが最大に展開してからしぼむまでの期間であるエアバッグ収縮期間において、予測された第２距離とエアバッグ収縮期間の長さとに基づいて、ウェビングの引出速度が制御される。

上述したように、第２距離が、最大に展開したエアバッグに乗員が当たったときの少なくとも一方の収容部と乗員との間の距離であることと、エアバッグがこの少なくとも一方の収容部に収容されること、エアバッグ収縮期間が、エアバッグが最大に展開してからしぼむまでの期間であることから、車両の衝突時、エアバッグ収縮期間において、上記のウェビングの引出速度の制御により、乗員がエアバッグに当たり続けるように、ウェビングを引き出すことができる。したがって、車両の衝突時、エアバッグおよびウェビングの協働による乗員の慣性力の吸収効果を最適に得ることができ、乗員をより適切に保護することができる。同じ理由から、必要最小限のウェビングの張力によって乗員をシートに拘束でき、したがって、ウェビングにより乗員が過度に締め付けられるのを防止することができる。

請求項３に係る発明は、請求項１または２に記載の車両用の乗員保護装置において、シートの位置に基づいて、エアバッグ４ａの展開開始タイミング（エアバッグ展開開始タイミングＴＳＴＡＢ）を設定する展開開始タイミング設定手段（ＥＣＵ２、ステップ３２）をさらに備えることを特徴とする。

前述したように、エアバッグは、少なくとも一方の収容部と乗員との間に展開するので、シートの位置が後ろ側であるほど、最大に展開したときのエアバッグと乗員との間の前後方向の距離である第１距離は、より大きくなる。また、請求項１に係る発明の説明で述べたように、この第１距離とエアバッグ展開期間（車両が物体と衝突したと判定されてからエアバッグが最大に展開するまでの期間）の長さに基づいて、ウェビングの引出速度を制御することによって、例えば、ウェビングの引出速度は、エアバッグが最大に展開したタイミングで乗員がエアバッグに当たるように、制御される。この場合において、例えば車両が物体と衝突したと判定されたタイミングですぐに、エアバッグを作動させたときには、第１距離が大きいほど、それに応じて、単位時間当たりのウェビングの引出量を大きくするために、ウェビングの引出速度をより高く制御しなければならず、その結果、乗員の慣性力をウェビングで十分に吸収できなくなるおそれがある。同じ理由により、エアバッグから乗員に作用する衝撃が大きくなるおそれがある。

この場合、例えば、シートの位置が後ろ側であるほど、エアバッグの展開開始タイミングを遅らせることによって、この遅らせた時間の分、ウェビングを先に引き出すことができるので、ウェビングの引出速度を低下させることが可能になり、それにより、乗員の慣性力をウェビングで十分に吸収することができるとともに、エアバッグから乗員への衝撃を抑制することができる。上述した構成によれば、エアバッグの展開開始タイミングを、検出されたシートの位置に基づき、展開開始タイミング設定手段によって設定するので、上述したウェビングによる乗員の慣性力の吸収効果と、エアバッグから乗員への衝撃の抑制効果とを適切に得ることができる。

本実施形態による乗員保護装置を、車両の運転席や運転者とともに概略的に示す側面図である。 本実施形態による乗員保護装置を、車両の運転席などとともに概略的に示す正面図である。 乗員保護装置のシートベルト装置やエアバッグ装置、ＥＣＵを概略的に示す図である。 ＥＣＵによって実行される、乗員保護制御処理を示すフローチャートである。 図４に示す処理の続きを示すフローチャートである。 図４のステップ９で実行されるパラメータ算出処理のサブルーチンを示すフローチャートである。

以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。図１〜図３に示す車両用の乗員保護装置は、シートベルト装置３およびエアバッグ装置４を備えている。これらのシートベルト装置３およびエアバッグ装置４として、車両Ｖの運転者ＤＲ用のものと、助手席（図示せず）の乗員用のものが設けられている。まず、運転者ＤＲ用のシートベルト装置３およびエアバッグ装置４について説明する。また、運転者ＤＲから見て前側を「前」、左側を「左」として説明する。

シートベルト装置３は、いわゆる３点式のものであり、運転者ＤＲを運転席ＳＥに拘束するためのウェビング５と、ウェビング５を巻き取るためのリトラクタ６を有している。リトラクタ６は、車両Ｖの右側のセンタピラーＣＰの下部に取り付けられている。ウェビング５は、リトラクタ６から上方に延びるとともに、センタピラーＣＰの上部に取り付けられたスルーアンカＴＡに通されており、ウェビング５の先端部は、センタピラーＣＰの下部に、アウタアンカＯＡを介して固定されている。ウェビング５は、運転者ＤＲに装着されていない非装着状態では、センタピラーＣＰに沿って、上下方向に延びている。

また、ウェビング５には、スルーアンカＴＡとアウタアンカＯＡの間に、タングプレートＴＰが設けられている。このタングプレートＴＰは、ウェビング５の長さ方向に移動自在であるとともに、バックルＢＵに着脱可能になっている。バックルＢＵは、車両ＶのフロントフロアＦＦに固定されており、運転席ＳＥ付近の助手席寄りに配置されている。以上の構成のシートベルト装置３では、運転席ＳＥに着座した運転者ＤＲが、ウェビング５をリトラクタ６から引き出し、タングプレートＴＰをバックルＢＵに係合させることによって、ウェビング５が運転者ＤＲに装着される。この装着状態では、運転者ＤＲは、ウェビング５によって運転席ＳＥに拘束される。

図３に示すように、リトラクタ６は、センタピラーＣＰに固定されたフレーム７と、ウェビング５が巻回されたリール８と、リール８を回転駆動するためのモータ９などで構成されている。リール８は、フレーム７に回転自在に支持されており、復帰ばね（図示せず）によって、ウェビング５を巻き取る方向（以下「巻取方向」という）に付勢されている。この復帰ばねによる付勢によって、ウェビング５は、非装着状態では、リール８に巻き取られ、リトラクタ６に部分的に収容される。

また、リール８の軸部８ａは、動力伝達機構１０を介してモータ９の出力軸９ａに連結されている。モータ９は、例えばＤＣモータで構成されており、供給された電力を動力に変換して出力軸９ａから出力するものであり、動力伝達機構１０とともに、車両Ｖの衝突時にウェビング５を巻き取るための電動式プリテンショナを構成している。モータ９の動作は、後述するＥＣＵ２によって制御される。

さらに、動力伝達機構１０は、機械式のクラッチや遊星歯車装置（いずれも図示せず）などで構成されている。モータ９が正転したときには、このクラッチによって、モータ９の出力軸９ａがリール８の軸部８ａに接続されるとともに、遊星歯車装置によって、モータ９の動力が減速した状態でリール８に伝達される。これにより、リール８は、巻取方向に回転駆動される。一方、モータ９が逆転したときには、クラッチによって、出力軸９ａと軸部８ａの間が遮断される。

以上の構成のシートベルト装置３では、車両Ｖの衝突時以外の通常時には、モータ９とリール８の間が、クラッチによって遮断されており、車両Ｖの衝突時には、ＥＣＵ２によるモータ９の制御によって、モータ９が正転し、それにより、モータ９とリール８の間がクラッチで接続されるとともに、リール８が巻取方向に回転駆動される。車両Ｖの衝突時、運転者ＤＲに前方への慣性力が作用し、それによりウェビング５が引き出されるのに対し、上述したモータ９の制御を行うことによって、モータ９の動力（以下「モータ動力」という）が、ウェビング５に負荷（制動力）として作用する。この場合、ＥＣＵ２により、モータ動力を制御することによって、ウェビング５の引出速度（以下「ウェビング引出速度」という）、すなわち単位時間当たりの引出量が制御され、その結果、運転者ＤＲの慣性力がウェビング５によって吸収される。その詳細については後述する。

また、リトラクタ６には、回転角センサ２１が設けられている。回転角センサ２１は、ホール素子などで構成されており、リール８の回転角度位置を検出し、その検出信号をＥＣＵ２に出力する。

エアバッグ装置４は、エアバッグ４ａ（図１に仮想線で図示）およびインフレータ４ｂを有している。エアバッグ４ａは、通常時には、車両ＶのステアリングホイールＳＷのパッドに、たたまれた状態で収容されており、エアバッグ４ａには、ガス排出孔が形成されている。また、インフレータ４ｂは、点火機器や、着火薬、ガス発生剤（いずれも図示せず）などで構成されており、車両Ｖの衝突時、ＥＣＵ２による制御によって、ガスを発生させるとともに、エアバッグ４ａに供給する。これにより、エアバッグ４ａは、運転者ＤＲとステアリングホイールＳＷとの間に、急速に展開する。また、エアバッグ４ａは、最大に展開し（展開しきった状態）、インフレータ４ｂからのガスの供給が終了すると、供給されたガスがガス排出孔から排出されることによって、急速にしぼむ。

また、車両Ｖには、シート位置センサ２２、加速度センサ２３およびバックルスイッチ（以下「ＢＵ・ＳＷ」という）２４が設けられている。シート位置センサ２２は、車両Ｖにおける運転席ＳＥの前後方向の位置（以下「シート位置」という）ＳＰを検出し、その検出信号をＥＣＵ２に出力する。また、加速度センサ２３は、車両Ｖの加速度および減速度（以下「車両加速度」という）ＶＧを検出し、その検出信号をＥＣＵ２に出力する。

上記のＢＵ・ＳＷ２４は、前述したウェビング５のタングプレートＴＰがバックルＢＵに係合しているとき、すなわちウェビング５が装着状態のときに、ＯＮ信号をＥＣＵ２に出力する一方、タングプレートＴＰがバックルＢＵに係合していないとき、すなわちウェビング５が非装着状態のときに、ＯＦＦ信号をＥＣＵ２に出力する。

ＥＣＵ２は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭおよびＩ／Ｏインターフェース（いずれも図示せず）などから成るマイクロコンピュータで構成されている。ＥＣＵ２は、前述した各種のセンサ２１〜２３からの検出信号およびＢＵ・ＳＷ２４からの出力信号などに応じ、ＲＯＭに記憶された制御プログラムに従って、他の車両や電柱などの物体との車両Ｖの衝突による衝撃から運転者ＤＲを保護するために、シートベルト装置３およびエアバッグ装置４の動作を制御する乗員保護制御処理を実行する。

図４および図５は、この乗員保護制御処理を示している。本処理は、所定時間（例えば１ｍｓｅｃ）ごとに繰り返し実行される。まず、図４のステップ１（「Ｓ１」と図示。以下同じ）では、保護完了フラグＦ＿ＤＯＮＥが「１」であるか否かを判別する。この保護完了フラグＦ＿ＤＯＮＥは、後述するシートベルト装置３およびエアバッグ装置４による運転者ＤＲの保護が完了したときに「１」に設定されるものであり、車両Ｖの工場からの出荷時に「０」に初期化されている。その詳細については後述する。

このステップ１の答がＮＯ（Ｆ＿ＤＯＮＥ＝０）のときには、前述したＢＵ・ＳＷ２４からＯＮ信号が出力されているか否かを判別する（ステップ２）。この答がＮＯのとき、すなわち、ウェビング５が非装着状態のときには、アップカウント式の衝突時タイマのタイマ値ｔＣＯを値０にリセットする（ステップ３）とともに、ステップ４、５および６において、後述するエアバッグ作動済みフラグＦ＿ＡＢ、第１モータ制御フラグＦ＿ＭＣ１および第２モータ制御フラグＦ＿ＭＣ２をそれぞれ「０」にリセットし、シートベルト装置３およびエアバッグ装置４を作動させる必要がないため、そのまま本処理を終了する。

一方、上記ステップ２の答がＹＥＳで、ＢＵ・ＳＷ２４からＯＮ信号が出力されているとき、すなわち、ウェビング５が装着状態のときには、検出されたリール８の回転角度位置に基づいて、そのときにリトラクタ６から引き出されているウェビング５の引出量（以下「ウェビング引出量」という）ＢＬを算出する（ステップ７）。次いで、ＢＵ・ＳＷ２４の前回の出力信号（ＢＵ・ＳＷＺ）が、ＯＦＦ信号であったか否かを判別する（ステップ８）。

この答がＹＥＳのとき、すなわち、ウェビング５が装着された直後のときには、パラメータ算出処理を実行し（ステップ９）、後述するステップ１０に進む。一方、ステップ８の答がＮＯで、ウェビング５の装着直後でないときには、ステップ９をスキップし、ステップ１０に進む。このように、パラメータ算出処理は、ウェビング５の装着直後にのみ行われる。図６は、このパラメータ算出処理を示している。

まず、図６のステップ３１では、体格パラメータＤＦを算出する。この体格パラメータＤＦは、運転者ＤＲの体格を、基準となる体格（成人男性の平均的な体格）に対するパーセンテージで表すものである。具体的には、体格パラメータＤＦは、検出されたシート位置ＳＰと、図４のステップ７で算出されたウェビング引出量ＢＬに応じ、所定の演算式によって算出される。この演算式は、車両Ｖの車種ごとに定められている。本処理（パラメータ算出処理）が上述したようにウェビング５の装着直後に１回のみ行われるため、体格パラメータＤＦの算出に用いられるウェビング引出量ＢＬは、ウェビング５を装着するときにリトラクタから引き出されたウェビング５の引出量である。

運転者ＤＲの体格が大きいほど、シート位置ＳＰはより後ろ側に位置し、装着のために引き出されるウェビング引出量ＢＬはより大きくなるので、これらのパラメータＳＰおよびＢＬはいずれも、運転者ＤＲの体格を良好に表す。したがって、シート位置ＳＰおよびウェビング引出量ＢＬに応じて、体格パラメータＤＦを精度良く算出することができる。

上記ステップ３１に続くステップ３２では、シート位置ＳＰに基づき、所定のマップ（図示せず）を検索することによって、エアバッグ展開開始タイミングＴＳＴＡＢを算出（設定）する。エアバッグ展開開始タイミングＴＳＴＡＢは、車両Ｖの衝突時にエアバッグ４ａを展開させる際の展開開始タイミングの目標値であり、後述するように車両Ｖが物体と衝突したと判定された時を基準とする時間で表される。また、上記のマップでは、エアバッグ展開開始タイミングＴＳＴＡＢは、シート位置ＳＰが後ろ側であるほど、より遅いタイミングに設定されている。その理由については後述する。

次いで、シート位置ＳＰと、ステップ３１で算出された体格パラメータＤＦに応じ、所定の演算式によって、第１距離Ｌ１を算出する（ステップ３３）。この第１距離Ｌ１は、通常時における運転者ＤＲの頭部と、エアバッグ４ａが最大に展開したときのエアバッグ４ａとの間の前後方向の距離の予測値である（図１参照）。この所定の演算式は、車両Ｖの車種ごとに定められている。

次に、エアバッグ展開開始タイミングＴＳＴＡＢに応じて、エアバッグ展開時間ｔ１を算出する（ステップ３４）。このエアバッグ展開時間ｔ１は、車両Ｖが物体と衝突したと判定されてからエアバッグ４ａが最大に展開するまでの期間（以下「エアバッグ展開期間」という）の長さであり、エアバッグ展開開始タイミングＴＳＴＡＢに、エアバッグ４ａが展開を開始してから最大に展開するまでに要する時間を加算することによって、算出される。なお、エアバッグ４ａの展開開始から最大に展開するまでに要する時間は、実験などにより求められた所定値に設定されている。

次いで、上記ステップ３３で算出された第１距離Ｌ１を、ステップ３４で算出されたエアバッグ展開時間ｔ１で除算することによって、第１目標引出速度ＢＬＯＢＪ１を算出する（ステップ３５）。この第１目標引出速度ＢＬＯＢＪ１は、ウェビング引出速度、すなわち、ウェビング５の単位時間当たりの引出量の目標値であり、シートベルト装置３のモータ９の制御に用いられる。

次に、第２距離Ｌ２をＲＯＭから読み出す（ステップ３６）。この第２距離Ｌ２は、最大に展開したエアバッグ４ａに運転者ＤＲが当たったときのステアリングホイールＳＷと運転者ＤＲの頭部との間の前後方向の距離であり（図１参照）、エアバッグ４ａの種類ごとに応じた、所定値に設定されている。次いで、エアバッグ収縮時間ｔ２をＲＯＭから読み出す（ステップ３７）。このエアバッグ収縮時間ｔ２は、エアバッグ４ａが最大に展開してからしぼみきるまでの期間（以下「エアバッグ収縮期間」という）の長さであり、エアバッグ４ａの種類ごとに応じた所定値に設定されている。

次に、上記ステップ３６で読み出された第２距離Ｌ２を、ステップ３７で読み出されたエアバッグ収縮時間ｔ２で除算することによって、第２目標引出速度ＢＬＯＢＪ２を算出し（ステップ３８）、本処理を終了する。この第２目標引出速度ＢＬＯＢＪ２は、第１目標引出速度ＢＬＯＢＪ１と同様、ウェビング引出速度の目標値であり、シートベルト装置３のモータ９の制御に用いられる。

図４に戻り、前記ステップ１０では、第２モータ制御フラグＦ＿ＭＣ２が「１」であるか否かを判別する。この第２モータ制御フラグＦ＿ＭＣ２は、後述する第２モータ制御の実行中に「１」に設定されるものである。この第２モータ制御は、車両Ｖの衝突による衝撃から運転者ＤＲを保護するために、エアバッグ収縮期間（エアバッグ４ａが最大に展開してからしぼみきるまでの期間）において実行されるモータ９の制御である。

ステップ１０の答がＮＯ（Ｆ＿ＭＣ２＝０）のとき、すなわち、第２モータ制御の実行中でないときには、第１モータ制御フラグＦ＿ＭＣ１が「１」であるか否かを判別する（ステップ１１）。この第１モータ制御フラグＦ＿ＭＣ１は、後述する第１モータ制御の実行中に「１」に設定されるものである。この第１モータ制御は、車両Ｖの衝突による衝撃から運転者ＤＲを保護するために、エアバッグ展開期間（車両Ｖが物体と衝突したと判定されてからエアバッグ４ａが最大に展開するまでの期間）において実行されるモータ９の制御である。

上記ステップ１１の答がＮＯ（Ｆ＿ＭＣ１＝０）のとき、すなわち、第１モータ制御の実行中でないときには、検出された車両加速度ＶＧが所定加速度ＶＧＲＥＦ以上であるか否かを判別する（ステップ１２）。この所定加速度ＶＧＲＥＦは、車両Ｖが物体と衝突したか否かを判定するためのものであり、実験などによって設定される。このステップ１２の答がＮＯで、ＶＧ＜ＶＧＲＥＦのときには、車両Ｖが物体と衝突していないと判定するとともに、前記ステップ３〜６を実行し、本処理を終了する。

一方、ステップ１２の答がＹＥＳで、車両加速度ＶＧが所定加速度ＶＧＲＥＦ以上のときには、車両Ｖが物体と衝突したと判定するとともに、当該衝突による衝撃から運転者ＤＢを保護するために、次のステップ１３以降において、シートベルト装置３およびエアバッグ装置４の動作を制御する。

まず、ステップ１３では、第１モータ制御を実行するために、前述した第１モータ制御フラグＦ＿ＭＣ１を「１」に設定し、ステップ１４に進む。このステップ１３の実行により、前記ステップ１１の答がＹＥＳになり、その場合には、ステップ１２および１３をスキップし、ステップ１４に進む。

このステップ１４では、前記ステップ７で算出されたウェビング引出量ＢＬと、図６のステップ３５で算出された第１目標引出速度ＢＬＯＢＪ１とに基づいて、モータ９を制御する。具体的には、ウェビング引出量の今回値ＢＬから前回値ＢＬＺを減算した値を、実際のウェビング引出速度として算出するとともに、算出されたウェビング引出速度と第１目標引出速度ＢＬＯＢＪ１との偏差を算出する。次いで、算出された偏差に基づき、所定のフィードバック制御アルゴリズムに従って、モータ動力を制御する。以上により、ウェビング引出速度が、第１目標引出速度ＢＬＯＢＪ１になるように、フィードバック制御される。

次いで、図５のステップ１５において、エアバッグ作動済みフラグＦ＿ＡＢが「１」であるか否かを判別する。このエアバッグ作動済みフラグＦ＿ＡＢは、エアバッグ４ａを作動させたときに「１」に設定されるものである。このステップ１５の答がＮＯ（Ｆ＿ＡＢ＝０）のとき、すなわち、エアバッグ４ａが作動していないときには、前記ステップ３でリセットされた衝突時タイマのタイマ値ｔＣＯが、図６のステップ３２で算出されたエアバッグ展開開始タイミングＴＳＴＡＢ以上であるか否かを判別する（ステップ１６）。

このステップ１６の答がＮＯのときには、そのまま本処理を終了する一方、ＹＥＳ（ｔＣＯ≧ＴＳＴＡＢ）のとき、すなわち、車両Ｖが物体と衝突してから、エアバッグ展開開始タイミングＴＳＴＡＢに相当する時間が経過したときには、インフレータ４ｂを作動させることによって、エアバッグ４ａを作動させる（ステップ１７）。これにより、前述したようにインフレータ４ｂからエアバッグ４ａにガスが供給されることによって、エアバッグ４ａが急速に展開する。

次いで、エアバッグ４ａが作動したことを表すために、エアバッグ作動済みフラグＦ＿ＡＢを「１」に設定し（ステップ１８）、ステップ１９に進む。このステップ１８の実行により、前記ステップ１５の答がＹＥＳになり、その場合には、上記ステップ１６〜１８をスキップし、ステップ１９に進む。

このステップ１９では、衝突時タイマのタイマ値ｔＣＯが、図６のステップ３４で算出されたエアバッグ展開時間ｔ１以上であるか否かを判別する。この答がＮＯのときには、そのまま本処理を終了する一方、ＹＥＳ（ｔＣＯ≧ｔ１）になったときには、エアバッグ４ａが最大に展開したとして、第１モータ制御を終了し、引き続いて第２モータ制御を実行するために、第２モータ制御フラグＦ＿ＭＣ２を「１」に設定し（ステップ２０）、ステップ２１に進む。このステップ２０の実行により、前記ステップ１０の答がＹＥＳになり、その場合には、ステップ１１〜２０をスキップし、ステップ２１に進む。

このステップ２１では、ウェビング引出量ＢＬと、図６のステップ３８で算出された第２目標引出速度ＢＬＯＢＪ２とに基づいて、モータ９を制御する。具体的には、前記ステップ１４と同様、ウェビング引出量の今回値ＢＬから前回値ＢＬＺを減算することによって、実際のウェビング引出速度を算出するとともに、算出されたウェビング引出速度と第２目標引出速度ＢＬＯＢＪ２との偏差を算出する。次いで、算出された偏差に基づき、所定のフィードバック制御アルゴリズムに従って、モータ動力を制御する。以上により、ウェビング引出速度が、第２目標引出速度ＢＬＯＢＪ２になるように、フィードバック制御される。

次に、衝突時タイマのタイマ値ｔＣＯが、エアバッグ展開時間ｔ１と、図６のステップ３７で読み出されたエアバッグ収縮時間ｔ２との和以上であるか否かを判別する（ステップ２２）。この答がＮＯのときには、そのまま本処理を終了する一方、ＹＥＳ（ｔＣＯ≧ｔ１＋ｔ２）になったときには、最大に展開したエアバッグ４ａがしぼみきったとして、シートベルト装置３およびエアバッグ装置４による運転者ＤＲの保護が完了したことを表すために、保護完了フラグＦ＿ＤＯＮＥを「１」に設定し（ステップ２３）、本処理を終了する。

このステップ２３の実行により、前記ステップ１の答がＹＥＳになり、その場合には、前記ステップ３〜６を実行し、本処理を終了する。保護完了フラグＦ＿ＤＯＮＥは、このように「１」に設定された後には、工場などにおいて、エアバッグ４ａが装着され、再度、使用可能になったときに「０」にリセットされる。

なお、助手席の乗員用のシートベルト装置およびエアバッグ装置は、上述した運転手用のものとほぼ同様に構成されており、エアバッグ装置のエアバッグが、助手席の前方のインストルメントパネルに収容されていることが、主に異なる。このため、その詳細な説明については省略する。また、助手席用のシートベルト装置およびエアバッグ装置についても、車両Ｖの衝突による衝撃から助手席の乗員を保護するために、上述した乗員保護制御処理と同様の処理が実行される。この場合、エアバッグがステアリングホイールＳＷではなく、インストルメントパネルに収容されているので、第２距離が最大に展開したエアバッグに乗員が当たったときの乗員の頭部とインストルメントパネルとの間の前後方向の距離であることが、主に異なっている。その詳細な説明については省略する。

また、本実施形態における各種の要素と、本発明における各種の要素との対応関係は、次のとおりである。すなわち、本実施形態における運転席ＳＥおよびシート位置センサ２２が、本発明におけるシートおよびシート位置検出手段にそれぞれ相当するとともに、本実施形態における回転角センサ２１、シート位置センサ２２およびＥＣＵ２が、本発明における体格検出手段に相当する。また、本実施形態におけるＥＣＵ２が、本発明における衝突判定手段、距離予測手段、制御手段および展開開始タイミング設定手段に相当する。さらに、本実施形態における体格パラメータＤＦが、本発明における乗員の体格に相当し、本実施形態におけるエアバッグ展開時間ｔ１が、本発明におけるエアバッグ展開期間の長さに相当するとともに、本実施形態におけるエアバッグ収縮時間ｔ２が、本発明におけるエアバッグ収縮期間の長さに相当する。

以上のように、本実施形態によれば、車両Ｖが物体と衝突したか否かが判定され（ステップ１２）、シート位置ＳＰが検出されるとともに、運転者ＤＲの体格を表す体格パラメータＤＦが算出される（ステップ３１）。また、通常時における運転者ＤＲとエアバッグ４ａが最大に展開したときのエアバッグ４ａとの間の前後方向の距離である第１距離Ｌ１を、検出されたシート位置ＳＰおよび体格パラメータＤＦに応じて算出する（ステップ３３）ので、この算出を精度良く行うことができる。また、ウェビング５が巻回されたリール８がモータ９によって回転駆動されるとともに、車両Ｖが物体と衝突したと判定されたときに（ステップ１２：ＹＥＳ）、エアバッグ４ａが作動し（ステップ１７）、展開する。

さらに、算出された第１距離Ｌ１を、エアバッグ展開期間（車両Ｖが物体と衝突したと判定されてからエアバッグ４ａが最大に展開するまでの期間）の長さであるエアバッグ展開時間ｔ１で除算することによって、第１目標引出速度ＢＬＯＢＪ１が算出される（ステップ３５）。また、エアバッグ展開期間において（ステップ１２：ＹＥＳ、ステップ１９：ＮＯ）、第１モータ制御が実行され、それにより、ウェビング引出速度が算出された第１目標引出速度ＢＬＯＢＪ１になるように、モータ動力が制御される（ステップ１４）。これにより、車両Ｖの衝突時、エアバッグ展開期間において、エアバッグ４ａが最大に展開したタイミングで運転者ＤＲがエアバッグ４ａに当たるように、すなわち、エアバッグ４ａの展開力がほぼなくなったタイミングで運転者ＤＲがエアバッグ４ａに当たるように、ウェビング５を引き出すことができる。したがって、車両Ｖの衝突時、エアバッグ４ａによる運転者ＤＲの慣性力の吸収効果を最適に得ることができるとともに、慣性力とエアバッグ４ａの展開力の双方による大きな衝撃が運転者ＤＲに作用するのを回避でき、運転者ＤＲを適切に保護することができる。

また、最大に展開したエアバッグ４ａに運転者ＤＲが当たったときのステアリングホイールＳＷと運転者ＤＲとの間の前後方向の距離である第２距離Ｌ２が、読み出される（ステップ３７）とともに、読み出された第２距離Ｌ２を、エアバッグ収縮期間（エアバッグ４ａが最大に展開してからしぼむまでの期間）の長さであるエアバッグ収縮時間ｔ２で除算することによって、第２目標引出速度ＢＬＯＢＪ２が算出される（ステップ３８）。さらに、エアバッグ収縮期間において（ステップ１９：ＹＥＳ、ステップ２２：ＮＯ）、第２モータ制御が実行され、ウェビング引出速度が算出された第２目標引出速度ＢＬＯＢＪ２になるように、モータ動力が制御される（ステップ２１）。これにより、車両Ｖの衝突時、エアバッグ収縮期間において、運転者ＤＲがエアバッグ４ａに当たり続けるように、ウェビング５を引き出すことができる。したがって、車両Ｖの衝突時、エアバッグ４ａおよびウェビング５の協働による運転者ＤＲの慣性力の吸収効果を最適に得ることができ、運転者ＤＲをより適切に保護することができる。同じ理由により、必要最小限のウェビング５の張力によって運転者ＤＲを運転席ＳＥに拘束でき、したがって、ウェビング５により運転者ＤＲが過度に締め付けられるのを防止することができる。

さらに、請求項３に係る発明の説明で述べたように、エアバッグ４ａが最大に展開したタイミングで運転者ＤＲがエアバッグ４ａに当たるように、ウェビング引出速度を制御する場合には、シート位置ＳＰが後ろ側であるほど、エアバッグ４ａの展開開始タイミングを遅らせることによって、この遅らせた時間の分、ウェビング５を先に引き出すことができるので、ウェビング引出速度を低下させることが可能になり、運転者ＤＲの慣性力をウェビング５で十分に吸収することができるとともに、エアバッグ４ａから運転者ＤＲへの衝撃を抑制することができる。本実施形態によれば、シート位置ＳＰが後ろ側であるほど、エアバッグ展開開始タイミングＴＳＴＡＢを、より遅いタイミングに算出する（ステップ３２）ので、上述したウェビング５による運転者ＤＲの慣性力の吸収効果と、エアバッグ４ａから運転者ＤＲへの衝撃の抑制効果とを適切に得ることができる。また、以上の効果を、助手席の乗員についても同様に得ることができる。

なお、本発明は、説明した実施形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。例えば、実施形態では、モータ９は、ＤＣモータであるが、ＡＣモータでもよい。また、実施形態では、エアバッグ展開開始タイミングＴＳＴＡＢを、シート位置ＳＰに基づいて算出しているが、車両Ｖが物体と衝突したと判定されたタイミングと同じタイミングに設定してもよい。すなわち、車両Ｖが物体と衝突したと判定されたのと同時に、エアバッグ４ａを展開させてもよい。さらに、実施形態では、体格パラメータＤＦを算出するためのパラメータとして、シート位置ＳＰおよびウェビング引出量ＢＬの双方を用いているが、これらのパラメータＳＰ、ＢＬに代えて、または、これらのパラメータＳＰ、ＢＬとともに、センサなどで検出された運転者ＤＲの体重を用いてもよい。あるいは、検出された運転者ＤＲの体重をそのまま、体格パラメータＤＦとして用いてもよい。

また、実施形態では、第１および第２モータ制御によって、ウェビング引出速度を、第１および第２目標引出速度ＢＬＯＢＪ１、ＢＬＯＢＪ２になるようにそれぞれフィードバック制御しているが、オープンループ制御してもよい。また、第１および第２目標引出速度ＢＬＯＢＪ１、ＢＬＯＢＪ２に代えて、第１目標引出速度ＢＬＯＢＪ１の逆数（ｔ１／Ｌ１）や、第２目標引出速度ＢＬＯＢＪ２の逆数（ｔ２／Ｌ２）を用いてもよい。

さらに、本発明は、互いに異なる量のガスを発生させる複数のインフレータを備え、膨張率が可変のエアバッグ装置（車両の衝突状況に応じてエアバッグの膨張率を段階的に変更可能に構成されたエアバッグ装置）にも適用可能である。この場合、第１距離Ｌ１は、シート位置ＳＰおよび体格パラメータＤＦに加え、エアバッグの膨張率に応じて変化するので、エアバッグの膨張率にさらに応じて算出される。このことは、エアバッグ展開時間ｔ１、エアバッグ収縮時間ｔ２および第２距離Ｌ２についても同様に当てはまる。

また、実施形態では、運転席ＳＥ用のエアバッグ４ａおよび助手席用のエアバッグの双方が設けられた車両Ｖに本発明を適用した例であるが、本発明は、運転席ＳＥ用のエアバッグ４ａおよび助手席用のエアバッグの一方が設けられた車両にも適用可能である。その他、本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜、変更することが可能である。

Ｖ 車両
ＤＲ 運転者（乗員）
ＳＥ 運転席（シート）
ＳＷ ステアリングホイール
２ ＥＣＵ（衝突判定手段、体格検出手段、距離予測手段、制御手段、展開開始 タイミング設定手段）
４ａ エアバッグ
５ ウェビング
８ リール
９ モータ
２１ 回転角センサ（体格検出手段）
２２ シート位置センサ（シート位置検出手段）
ＳＰ シート位置
ＤＦ 体格パラメータ（乗員の体格）
Ｌ１ 第１距離
ｔ１ エアバッグ展開時間（エアバッグ展開期間の長さ）
Ｌ２ 第２距離
ｔ２ エアバッグ収縮時間（エアバッグ収縮期間の長さ）
ＴＳＴＡＢ エアバッグ展開開始タイミング

Claims (3)

1. 車両が物体と衝突したか否かを判定する衝突判定手段と、
   前記車両のステアリングホイールおよびインストルメントパネルの少なくとも一方に収容され、前記車両が物体と衝突したと判定されたときに作動し、前記少なくとも一方と前記車両の乗員との間に展開するエアバッグと、
   前記車両のシートに乗員を拘束するためのウェビングが巻回されたリールと、
   当該リールを回転駆動するためのモータと、
   前記車両の前後方向における前記シートの位置を検出するシート位置検出手段と、
   前記シートに着座した乗員の体格を検出する体格検出手段と、
   前記検出されたシートの位置および乗員の体格に応じて、乗員と前記エアバッグが最大に展開したときの前記エアバッグとの間の前後方向の距離である第１距離を予測する距離予測手段と、
   前記車両が物体と衝突したと判定されてから前記エアバッグが最大に展開するまでの期間であるエアバッグ展開期間において、前記予測された第１距離と前記エアバッグ展開期間の長さとに基づき、前記モータを介して前記ウェビングの引出速度を制御する制御手段と、
   を備えることを特徴とする車両用の乗員保護装置。
2. 前記距離予測手段は、最大に展開した前記エアバッグに乗員が当たったときの前記ステアリングホイールおよび前記インストルメントパネルの前記少なくとも一方と乗員との間の前後方向の距離である第２距離をさらに予測し、
   前記制御手段は、前記エアバッグが最大に展開してからしぼむまでの期間であるエアバッグ収縮期間において、前記予測された第２距離と前記エアバッグ収縮期間の長さとに基づき、前記モータを介して前記ウェビングの引出速度を制御することを特徴とする、請求項１に記載の車両用の乗員保護装置。
3. 前記シートの位置に基づいて、前記エアバッグの展開開始タイミングを設定する展開開始タイミング設定手段をさらに備えることを特徴とする、請求項１または２に記載の車両用の乗員保護装置。

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