JP2018052447A - 車両の乗員保護装置 - Google Patents

Abstract

【課題】自動車といった車両では、たとえば自動運転中において現在の自動車とは異なる乗員保護機能を持たせる必要性がある。【解決手段】自動車１の乗員保護装置１０は、車両内で乗員が着座するシート４と、シート４と車両の床との間に設けられ、シート４が傾きながら車両の車幅方向へ振れるよう支持する振り子構造１７と、振り子構造１７の作動の可否を制御する制御部１３と、を有する。制御部１３は、少なくとも、急旋回時、車幅方向に所定値以上の過大な加速度が作用する時、または自動運転中の転舵制御時に、振り子構造１７を作動させ又は作動を許可し、それ以外の場合には、振り子構造１７の作動を禁止する。【選択図】図４

Description

本発明は、たとえば自動車といった車両の乗員保護装置に関する。

自動車では、近年、自動運転の研究が開始されている（特許文献１）。

特開２００５−０６７４８３号公報

ところで、自動運転の自動車では、運転手といった乗員の意思と無関係に自動車の走行状態が制御される。この場合、運転手が自動車を操作する場合と比べて、車両の限界性能の近くで走行するように制御が実施される可能性がある。
そして、たとえばこのように車両の限界性能の近くで走行が制御された場合、シートに着座した乗員の上体は、シートの上で大きく振れてしまう可能性がある。特に、衝突を回避するために自動操舵制御がなされた場合、乗員の上体はシート上で大きく外側へ倒れてしまう可能性がある。

このように自動車といった車両では、たとえば自動運転中において現在の自動車とは異なる乗員保護機能を持たせる必要性があると予想される。

本発明に係る車両の乗員保護装置は、車両内で乗員が着座するシートと、前記シートと前記車両の床との間に設けられ、前記シートが傾きながら前記車両の車幅方向へ振れるよう支持する振り子支持構造と、前記振り子支持構造の作動の可否を制御する制御部と、を有し、前記制御部は、少なくとも、急旋回時、前記車幅方向に所定値以上の過大な加速度が作用する時、または自動運転中の転舵制御時に、前記振り子支持構造を作動させ又は作動を許可し、それ以外の場合には、前記振り子支持構造の作動を禁止する。

好適には、前記振り子支持構造は、前記シートを、前記シートに着座した乗員の重心位置または腹部の周りで、円弧に沿って振る構造を有する、とよい。

好適には、前記振り子支持構造は、前記シートを、前記車両に設けられたハンドルなどを操作する正位置から、前記車幅方向の外側へのみ振る構造である、とよい。

好適には、前記振り子支持構造は、前記車両に作用する荷重により前記シートを前記車幅方向へ振る自然振り子構造と、前記シートの振れを規制するロック機構と、を有し、前記制御部は、前記ロック機構によるロックおよび解除を制御する、とよい。

好適には、前記振り子支持構造は、前記車両に作用する荷重により前記シートを前記車幅方向へ振る自然振り子構造と、前記シートを振る動力を発生するアクチュエータと、を有し、前記制御部は、前記アクチュエータの作動停止を制御する、とよい。

本発明では、車両内で乗員が着座するシートと車両の床との間に設けられ、シートが傾きながら車両の車幅方向へ振れるよう支持する振り子支持構造を有する。そして、振り子支持構造の作動の可否を制御する制御部は、少なくとも、急旋回時、車幅方向に所定値以上の過大な加速度が作用する時、または自動運転中の転舵制御時に、振り子支持構造を作動させ又は作動を許可し、それ以外の場合には、振り子支持構造の作動を禁止する。
よって、たとえば急旋回時には、振り子支持構造が作動し又は作動が許可されて、シートが傾きながら車両の車幅方向へ振れる。その結果、たとえば乗員が車両を通常に操作している場合などにおいてはシートが振れないようにしながら、たとえば急旋回などのように急激な加速度が作用する場合には、シートが車両の車幅方向へ振れることによりシート上で乗員の上体が倒れることを起き難くすることができる。特に、自動運転中は乗員が必ずしも急激な加速度に対応できない可能性があり、そのような場合であってもシートを振って乗員を倒れから保護することができる。

図１は、本発明の実施形態に係る車両の乗員保護装置を適用可能な自動車の説明図である。 図２は、図１の自動車における通常の乗員保護装置の説明図である。 図３は、本発明の第１実施形態に係る車両の乗員保護装置の説明図である。 図４は、図３中の振り子装置の説明図である。 図５は、図３のフロントエアバッグ装置のフロントエアバッグが展開した作動状態の説明図である。 図６は、本発明の第２実施形態に係る振り子装置の説明図である。

以下、本発明の実施形態を、図面に基づいて説明する。

［第１実施形態］
図１は、本発明の実施形態に係る車両の乗員保護装置１０を適用可能な自動車１の説明図である。

図１には、上から見た自動車１が図示されている。自動車１は、車両の一例である。
図１の自動車１は、車体２を有する。車体２の乗員室３内には、乗員が着座する複数のシート４が配置される。右前のシート４の前には、ハンドル５、図示外のアクセルペダル、ブレーキペダルが配置される。シート４に着座した乗員がハンドル５などを操作することにより、自動車１は前進、停止、後退、右折、左折をする。

ところで、自動車１では、近年、自動運転の研究が開始されている。自動運転には、単に乗員の操作を警告したり補間したりする運転支援タイプのものもあるが、将来的にはたとえば目的地を設定することによりその目的地まで自動的に走行する完全自動タイプのものが実現されると予想される。
また、自動運転では、乗員などの保護のために併せて、たとえば、乗員室３に前向きに配置された前撮像センサ３１、乗員室３に後向きに配置された後撮像センサ３１、車体２の左右両側に配置された右撮像センサ３１および左撮像センサ３１を用い、これらのセンサの撮像画像に基づいて、走行する自動車１の周囲環境を観測し、他の自動車１などが接近する場合には衝突を回避する乗員保護制御を実施することが重要である。

図２は、図１の自動車１における通常の乗員保護装置１０の説明図である。図２には、シート４に着座した乗員の上体の前に展開するフロントエアバッグ１５、が図示されている。

そして、図２（Ａ）に示すように、衝突前の乗員の上体がシート４に背をつけた着座位置に位置する場合、上体から離れた状態でフロントエアバッグ１５が展開できる。その後、自動車１の前に他の自動車１などが衝突すると、上体が着座位置から前へ移動するが、前へ移動する上体を、展開したフロントエアバッグ１５により支持することができる。これにより、好適に乗員を保護することができる。
しかしながら、たとえば自動運転中の自動車１では、運転手といった乗員の意思と無関係に自動車１の走行状態が制御される。この場合、たとえば衝突を自動的に回避する場合などにおいて、運転手が自動車１を操作する場合と比べて、車両の限界性能の近くで走行するように制御が実施される可能性がある。たとえば衝突直前に、衝突を回避するために、限界性能ぎりぎりの操舵制御を実施して、衝突を回避しようとする可能性がある。

そして、たとえばこのように車両の限界性能の近くで走行が制御されている状況下で、実際には衝突を回避できず衝突した場合、一般的なドライバの操舵で衝突を回避している最中に衝突した場合とは異なる状況下で衝突が生じてしまう可能性がある。
たとえば図２（Ｂ）に示すように、自動運転で急旋回している状況下では、シート４に着座した乗員の上体は、シート４の着座位置より大きく振れてしまう可能性がある。そして、通常想定される範囲より上体が振れている状態では、フロントエアバッグ１５が展開しても、上体の全体をフロントエアバッグ１５に当てて支えることができない可能性がある。
なお、この他にもたとえば、衝突以外のことに気を取られていて衝突に備えていない乗員にあっては、衝突時に、その上体が通常想定される移動範囲を超えて大きく振れてしまう可能性もある。
このように自動車１といった車両では、たとえば自動運転中において現在の自動車１とは異なる乗員保護機能を持たせる必要性があると予想される。

図３は、本発明の実施形態に係る車両の乗員保護装置１０の説明図である。

また、図３には、乗員保護装置１０とともに、自動運転制御装置３０が図示されている。自動運転制御装置３０は、上述した各種の車外撮像センサ３１、自動運転制御部３２、操舵アクチュエータ３３、ブレーキアクチュエータ３４、動力源３５、を有する。
操舵アクチュエータ３３は、ハンドル５の替わりに、自動車１を操舵する。ブレーキアクチュエータ３４は、ブレーキペダルの替わりに、自動車１を制動する。動力源３５は、たとえばガソリンエンジン、電気モータである。自動運転制御部３２は、たとえば目的地までの走行経路に従って、操舵アクチュエータ３３、ブレーキアクチュエータ３４、および動力源３５を制御する。また、車外撮像センサ３１の画像に基づいて接近物を特定し、接近物との衝突が予想される場合には、それを回避するように操舵アクチュエータ３３、ブレーキアクチュエータ３４、および動力源３５を制御する。

図３の乗員保護装置１０は、乗員位置センサ１１、Ｇセンサ１２、乗員保護制御部１３、フロントエアバッグ装置１４、振り子装置１７、を有する。

乗員位置センサ１１は、シート４に着座した乗員の頭部の位置または上体の位置を検出する。シート４に背を付けた着座位置を基準とし、前方への移動量または車幅方向左右両側への移動量を検出する。乗員位置センサ１１は、たとえば検出する方向に配列された複数の近接センサで構成してよい。

Ｇセンサ１２は、自動車１に作用する加速度を検出する。検出する加速度の方向は、前後方向、左右方向、上下方向でよい。

フロントエアバッグ装置１４は、シート４に着座した乗員の上体の前に展開するフロントエアバッグ１５、フロントエアバッグ１５内へガスを放出するインフレータ１６、を有する。

振り子装置１７は、後述するように、シート４と車両の床との間に設けられ、シート４が傾きを増しながら車両の車幅方向へ振れるよう支持する。

乗員保護制御部１３には、車外撮像センサ３１、自動運転制御部３２、Ｇセンサ１２、乗員位置センサ１１、フロントエアバッグ装置１４、振り子装置１７、が接続される。
そして、乗員保護制御部１３は、たとえば自動車１の走行状態に応じて、乗員保護装置１０の動作を制御する。具体的には、フロントエアバッグ装置１４および振り子装置１７の作動を制御する。振り子装置１７の作動の可否を制御する。

図４は、図３中の振り子装置１７の説明図である。

図４の振り子装置１７は、固定湾曲レール１８、可動湾曲レール１９、複数のローラ２０、シート４の振れを規制する係止ピン２１、リミット部材２２、を有する。

固定湾曲レール１８は、シート４の下側において、車両の床に固定される。

可動湾曲レール１９は、複数のローラ２０を介在させて、固定湾曲レール１８の上に可動可能に取り付けられる。シート４は、可動湾曲レール１９の上に固定される。
これにより、シート４は、シート４に着座した乗員の上体の重心位置または腹部の周りで、円弧に沿って振れるように、車幅方向へ揺動可能に設けられる。

係止ピン２１は、固定湾曲レール１８と可動湾曲レール１９との間に掛け渡される。これにより、可動湾曲レール１９は、固定湾曲レール１８に対して可動しないように保持される。シート４は、車両に設けられたハンドル５などを操作する正位置に保持される。

リミット部材２２は、係止ピン２１により係止された状態のシート４についての車幅方向内面と当接するように車体に設けられる。これにより、係止ピン２１が外れた状態でも、シート４は、正位置から、車幅方向外側へ向かってのみ可動するようになる。
以上の振り子装置１７の構造により、シート４は、図４（Ａ）に示す正位置から、図４（Ｂ）に示す外傾斜位置までの範囲で可動することができる。

図５は、図３のフロントエアバッグ装置１４のフロントエアバッグ１５が展開した作動状態の説明図である。

乗員保護制御部１３は、自動車１に乗員が乗車している場合、自動車１の走行状態を判断する。乗員保護制御部１３は、たとえば自動運転制御部３２からの自動運転中信号に基づいて、自動運転中であるか否かを判断する。
また、乗員保護制御部１３は、車外撮像センサ３１の画像に基づいて、接近物の有無を判断し、さらに接近物との衝突可能性を判断する。
また、乗員保護制御部１３は、Ｇセンサ１２の検出加速度に基づいて、自動車１が急旋回しているか否かを判断する。
また、乗員保護制御部１３は、乗員位置センサ１１の検出値、または自動運転制御部３２からの自動運転制御状況の情報に基づいて、乗員の上体が着座位置から車幅方向中央側である内へ大きく移動しているか否かを判断、または推定する。なお、乗員保護制御部１３は、図２（Ａ）の通常想定される範囲を超えているか否かに基づいて、この移動を判断すればよい。

そして、自動走行制御中に衝突する可能性がある場合、または急旋回中に衝突する可能性がある場合、さらに衝突前に上体が外へ大きく移動している時には、乗員保護制御部１３は、図５（Ａ）に示すように、フロントエアバッグ１５および振り子装置１７を作動させる。具体的には、シート４の振れを規制している係止ピン２１を解除する。
これにより、シート４は、乗員などに作用する荷重により、傾きを増しながら車幅方向外向きへ振れることができる。
乗員の上体は、図６（Ｂ）に示すように、重心位置または腹部がフロントエアバッグ１５の中央と略重なる位置に維持される。その結果、フロントエアバッグ１５により乗員の上体を好適に支えることができる。

これに対し、上述したいずれの場合でもなくて衝突前の上体が着座位置にある場合、乗員保護制御部１３は、図５（Ｂ）に示すように、フロントエアバッグ１５を展開させる。この場合、係止ピン２１が解除されないので、シート４は、正位置のままである。

以上のように、本実施形態では、車両内で乗員が着座するシート４と車両の床との間に設けられ、シート４が傾きを増しながら車両の車幅方向へ振れるよう支持する振り子支持構造を有する。そして、振り子支持構造の作動の可否を制御する制御部は、少なくとも、急旋回時、車幅方向に所定値以上の過大な加速度が作用する時、または自動運転中の転舵制御時に、振り子支持構造を作動させ又は作動を許可し、それ以外の場合には、振り子支持構造の作動を禁止する。
よって、たとえば急旋回時には、振り子支持構造が作動し又は作動が許可されて、シート４が傾きを増しながら車両の車幅方向へ振れる。その結果、たとえば乗員が車両を通常に操作している場合などにおいてはシート４が振れないようにしながら、たとえば急旋回などのように急激な加速度が作用する場合には、シート４が車両の車幅方向へ振れることによりシート４上で乗員の上体が倒れることを起き難くすることができる。特に、自動運転中は乗員が必ずしも急激な加速度に対応できない可能性があり、そのような場合であってもシート４を振って乗員を倒れから保護することができる。

本実施形態では、振り子支持構造は、シート４に着座した乗員の重心位置または腹部の周りで、シート４を円弧に沿って振る。よって、たとえばシート４を単に車幅方向へ振る場合と比べて、乗員の上体の荷重の多くをシート４で受けることができる。シート４上で上体を振るように作用する分力を減らすことができる。

本実施形態では、振り子支持構造は、車両に設けられたハンドル５などを操作する正位置から、シート４を車幅方向外側へのみ振る。よって、上体は車幅方向外側へ倒れ難くなる。車体２の側部に対して上体が近づき難くなり、車体２側面への衝突に対する安全性を高めることができる。

本実施形態では、振り子支持構造は、車両に作用する荷重によりシート４を車幅方向へ振る自然振り子構造と、シート４の振れを規制するロック機構と、を有する。そして、制御部は、ロック機構によるロックおよび解除を制御して、シート４の振りの可否を制御することができる。また、シート４を、乗員の重さで振らせることができる。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態に係る車両の乗員保護装置１０について説明する。以下、同様の構成については第１実施形態と同一の符号を使用し、主に第１実施形態との相違点について説明する。

図６は、本発明の第２実施形態に係る振り子装置１７の説明図である。

図６の振り子装置１７は、固定湾曲レール１８、可動湾曲レール１９、複数のローラ２０、ローラ２０の１つを駆動してシート４を振る動力を発生する振り子アクチュエータ２３、を有する。
そして、乗員保護制御部１３は、自動走行制御中に衝突する可能性がある場合、または急旋回中に衝突する可能性がある場合、さらに衝突前に上体が外へ大きく移動している時には、フロントエアバッグ１５および振り子装置１７を作動させる。具体的には、振り子アクチュエータ２３により、シート４に着座した乗員の重心位置または腹部がシート４の中央に維持されるように、シート４を正位置から外向きに振る。

本実施形態では、振り子支持構造は、車両に作用する荷重によりシート４を車幅方向へ振る自然振り子構造と、シート４を振る動力を発生する振り子アクチュエータ２３と、を有する。そして、制御部は、振り子アクチュエータ２３の作動停止を制御して、シート４の振りの可否および振り量を制御することができる。また、シート４を、乗員の重さなどによらず、振ることができる。

以上の実施形態は、本発明の好適な実施形態の例であるが、本発明は、これに限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変形または変更が可能である。

１…自動車（車両）
２…車体
３…乗員室
４…シート
５…ハンドル
１０…乗員保護装置
１１…乗員位置センサ
１２…Ｇセンサ
１３…乗員保護制御部
１４…フロントエアバッグ装置
１５…フロントエアバッグ
１６…インフレータ
１７…振り子装置（振り子構造）
１８…固定湾曲レール
１９…可動湾曲レール
２０…ローラ
２１…係止ピン
２２…リミット部材
２３…振り子アクチュエータ
３０…自動運転制御装置
３１…撮像センサ
３２…自動運転制御部
３３…操舵アクチュエータ
３４…ブレーキアクチュエータ
３５…動力源

Claims (5)

1. 車両内で乗員が着座するシートと、
   前記シートと前記車両の床との間に設けられ、前記シートが傾きながら前記車両の車幅方向へ振れるよう支持する振り子支持構造と、
   前記振り子支持構造の作動の可否を制御する制御部と、
   を有し、
   前記制御部は、
   少なくとも、急旋回時、前記車幅方向に所定値以上の過大な加速度が作用する時、または自動運転中の転舵制御時に、前記振り子支持構造を作動させ又は作動を許可し、
   それ以外の場合には、前記振り子支持構造の作動を禁止する、
   車両の乗員保護装置。
2. 前記振り子支持構造は、
   前記シートを、前記シートに着座した乗員の重心位置または腹部の周りで、円弧に沿って振る構造を有する、
   請求項１記載の車両の乗員保護装置。
3. 前記振り子支持構造は、
   前記シートを、前記車両に設けられたハンドルなどを操作する正位置から、前記車幅方向の外側へのみ振る構造である、
   請求項１または２記載の車両の乗員保護装置。
4. 前記振り子支持構造は、
   前記車両に作用する荷重により前記シートを前記車幅方向へ振る自然振り子構造と、
   前記シートの振れを規制するロック機構と、を有し、
   前記制御部は、前記ロック機構によるロックおよび解除を制御する、
   請求項１から３のいずれか一項記載の車両の乗員保護装置。
5. 前記振り子支持構造は、
   前記車両に作用する荷重により前記シートを前記車幅方向へ振る自然振り子構造と、
   前記シートを振る動力を発生するアクチュエータと、を有し、
   前記制御部は、前記アクチュエータの作動停止を制御する、
   請求項１から３のいずれか一項記載の車両の乗員保護装置。
   

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