JP2020023294A - エアバッグシステム及びそれを搭載した車両 - Google Patents

Abstract

【課題】 エアバッグの膨張タイミングを緻密に制御することができ、それにより衝突時の安全性を確保することができる、エアバッグシステム等を提供する。【解決手段】 車両１が対象物Ｍに衝突するときにエアバッグ３を膨張させるエアバッグ装置４と、車両１の前方の画像データを取得するカメラ５と、画像データに基づき予測される、衝突の状況に応じて、エアバッグ３の膨張タイミングを変更可能とする制御装置（ＥＣＵ６）と、を備える。【選択図】 図１

Description

本発明は、エアバッグシステム及びそれを搭載した車両に関する。

特許文献１には、オフセット前面衝突時のエアバッグの内圧のピークを、フルラップ前面衝突時のエアバッグの内圧のピークよりも遅らせることが提案されている。

特開２０１８−３９４３１号公報

近年、エアバッグを膨張させるタイミング（以下、膨張タイミング）を緻密に制御することが求められている。そこで本発明は、エアバッグを膨張させるタイミングを緻密に制御することができ、それにより衝突時の安全性を確保することができる、エアバッグシステム及びそれを搭載した車両を提供することを目的とする。

上記課題を解決する本発明の第１の態様は、車両が対象物に衝突するときにエアバッグを膨張させるエアバッグ装置と、前記車両の前方の画像データを取得するカメラと、前記画像データに基づき予測される、前記衝突の状況に応じて、前記エアバッグの膨張タイミングを変更可能とする制御装置と、を備える、エアバッグシステムにある。

第１の態様では、膨張タイミングを衝突の形態に応じて緻密に制御することができ、それにより衝突時の安全性を確保することができる。

本発明の第２の態様は、第１の態様に記載のエアバッグシステムであって、前記エアバッグ装置は、前記エアバッグを多段的に前記膨張させることが可能であり、前記制御装置は、二段目以降の少なくとも一つの前記膨張タイミングを変更可能な、エアバッグシステムにある。

第２の態様では、膨張タイミングを衝突の形態に応じて緻密に制御しやすくなり、それにより衝突時の安全性を確保しやすくなる。

本発明の第３の態様は、第２の態様に記載のエアバッグシステムであって、前記制御装置は、最終段目の前記膨張タイミングを変更可能な、エアバッグシステムにある。

第３の態様では、膨張タイミングを衝突の形態に応じて緻密に制御しやすくなり、それにより衝突時の安全性を確保しやすくなる。

本発明の第４の態様は、第２の態様又は第３の態様に記載のエアバッグシステムであって、前記制御装置は、前記衝突の状況に関らず一段目の前記膨張タイミングを共通とする、エアバッグシステムにある。

第４の態様では、膨張タイミングを衝突の形態に応じて緻密に制御しやすくなり、それにより衝突時の安全性を確保しやすくなる。

本発明の第５の態様は、第１の態様から第４の態様の何れか一つに記載のエアバッグシステムであって、前記制御装置は、変更可能な３パターン以上の前記膨張タイミングを有する、エアバッグシステムにある。

第５の態様では、膨張タイミングを衝突の形態に応じて緻密に制御しやすくなり、それにより衝突時の安全性を確保しやすくなる。

本発明の第６の態様は、第１の態様から第５の態様の何れか一つに記載のエアバッグシステムであって、前記衝突の状況は、前記車両及び前記対象物の相対速度を少なくとも含む、エアバッグシステムにある。

第６の態様では、膨張タイミングを衝突の形態に応じて緻密に制御しやすくなり、それにより衝突時の安全性を確保しやすくなる。

本発明の第７の態様は、第１の態様から第６の態様の何れか一つに記載のエアバッグシステムであって、前記衝突の状況は、前記車両及び前記対象物のオーバーラップ量を少なくとも含む、エアバッグシステムにある。

第７の態様では、膨張タイミングを衝突の形態に応じて緻密に制御しやすくなり、それにより衝突時の安全性を確保しやすくなる。

本発明の第８の態様は、第１の態様から第７の態様の何れか一つに記載のエアバッグシステムであって、前記衝突の状況は、前記対象物の種類又は大きさを少なくとも含む、エアバッグシステムにある。

第８の態様では、膨張タイミングを衝突の形態に応じて緻密に制御しやすくなり、それにより衝突時の安全性を確保しやすくなる。

本発明の第９の態様は、第１の態様から第８の態様の何れか一項に記載のエアバッグシステムであって、前記制御装置は、前記衝突の状況に基づき、乗員への危険性を導出し、前記危険性の高い第１の衝突の状況のときの第１の膨張タイミングを、前記第１の衝突の状況よりも前記危険性の低い第２の衝突の状況のときの第２の膨張タイミングよりも早くする、エアバッグシステムにある。

第９の態様では、膨張タイミングを衝突の形態に応じて緻密に制御しやすくなり、それにより衝突時の安全性を確保しやすくなる。

上記課題を解決する本発明の他の態様（第１０の態様）は、第１の態様から第９の態様の何れか一つに記載のエアバッグシステムを搭載した、車両にある。

第１０の態様では、膨張タイミングを衝突の形態に応じて緻密に制御しやすくなり、それにより衝突時の安全性を確保しやすくなる。

本発明によれば、上記膨張タイミングを衝突の形態に応じて緻密に制御することができ、それにより衝突時の安全性を確保することができる。

実施形態１に係る車両の構成例を示す図。 実施形態１に係る制御装置の構成例を示すブロック図。 実施形態１に係る制御装置により行われる制御例を示す図。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態を説明する。図１〜図３に示される内容の、縮尺、形状及び長さ等は、明確性を更に図るために誇張して示されている場合がある。

（実施形態１）
図１に示すように、車両１は、エアバッグシステム２を搭載している。エアバッグシステム２は、車両１が対象物Ｍに衝突するときにエアバッグ３を膨張させる、エアバッグ装置４と、車両１の前方の画像データを取得する、カメラ５と、画像データに基づき予測される、衝突の状況に応じて、エアバッグ３の膨張タイミングを変更可能とする、制御装置（ＥＣＵ６）と、を備える。

エアバッグ装置４は、エアバッグ３と、インフレータ７と、を備える。車両１が対象物Ｍに衝突するとき、ＥＣＵ６による制御に基づきインフレータ７が作動し、これにより発生するガスがエアバッグ３を膨張させる。エアバッグ装置４は、インフレータ７を作動させるタイミングに応じて、エアバッグ３を多段的に膨張させることが可能である。すなわち、エアバッグ装置４は、いわゆる多段式の該装置である。

エアバッグ３は、例えば、ステアリング・ホイールの内部に格納される運転席用エアバッグである。エアバッグ３は、ダッシュボードの内部に格納される助手席用エアバッグでもよく、その他、いわゆる、サイドエアバッグ、カーテンエアバッグ、ニーエアバッグ、後部座席用エアバッグ等でもよい。車両１に搭載され得る公知のエアバッグであれば、本発明の効果が損なわれない限り、エアバッグ３として機能する可能性がある。

インフレータ７は、ガス発生剤を燃焼させてガスを発生させるタイプ、該インフレータ７の内部に充填されたガスを放出するタイプ、その両者を組み合わせたタイプ、の何れでもよい。また、インフレータ７は、ディスク形状のもの、筒形状のもの、の何れでもよい。車両１に搭載され得る公知のインフレータであれば、本発明の効果が損なわれない限り、インフレータ７として機能する可能性がある。

カメラ５は、フロントガラス等に設けられる、いわゆるフロントカメラである。フロントカメラを構成要素とするシステム（例えば、衝突被害軽減ブレーキシステム（ＦＣＭ：Ｆｏｒｗａｒｄ Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ Ｍｉｔｉｇａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ））が搭載されている場合、該システムを構成するフロントカメラが、カメラ５として機能する可能性がある。カメラ５は、ナンバープレートやフロントグリル等といった、車両１の外部に設けられてもよい。車両１に搭載され得る公知のフロントカメラであれば、本発明の効果が損なわれない限り、カメラ５として機能する可能性がある。

図２に示すように、ＥＣＵ６は、衝突状況予測部８と、膨張制御部９と、を備える。また、ＥＣＵ６は、衝突時の加速度、すなわち衝突時の荷重を検出するための加速度センサ１０（Ｇセンサと称されることもある）、制御プログラムやデータ情報が予め記憶されるＲＯＭ（図示せず）、制御結果や演算結果が記憶される記憶部（図示せず）、等を備える。ＥＣＵ６への入力側にはカメラ５が、ＥＣＵ６からの出力側にはインフレータ７が、信号線を介して各々電気的に接続されている。ＥＣＵ６は、公知のマイクロコンピュータを中心に構成されており、各制御部は、このマイクロコンピュータによるプログラムの実行によりが実現される。

衝突状況予測部８は、ＥＣＵ６に入力される画像データに基づき、衝突余裕時間ｔｔｃ（Ｔｉｍｅ Ｔｏ Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ）を算出する。衝突余裕時間ｔｔｃは、その算出時の走行状態のまま車両１が走行するときに対象物Ｍに衝突するまでの時間である。車両１及び対象物Ｍとの距離が長くなるほど、また、車両１及び対象物Ｍとの相対速度が小さくなるほど、衝突余裕時間ｔｔｃは長くなる。

次いで衝突状況予測部８は、算出した衝突余裕時間ｔｔｃを、閾値ｔｈと比較する。閾値ｔｈは、例えば、車両１の制動や操舵によって対象物Ｍとの衝突を回避することができる、限界の時間である。衝突余裕時間ｔｔｃが短くても、衝突余裕時間ｔｔｃが閾値ｔｈ以上であれば、車両１は対象物Ｍとの衝突を回避することができる可能性がある。従って、衝突状況予測部８は、衝突余裕時間ｔｔｃが閾値ｔｈ未満となるとき、衝突の発生を予測する。なお、閾値ｔｈは事前の試験等により取得可能である。

衝突の発生を予測するとき、衝突状況予測部８は、衝突の状況をあわせて予測する。衝突の状況は、車両１及び対象物Ｍの相対速度、車両１及び対象物Ｍのオーバーラップ量、対象物Ｍの種類又は大きさ、等の要素からなる。一つの要素だけに基づいて衝突の状況を予測してもよいが、衝突の状況を正確に予測する観点からは、少なくとも上記の何れか一つを含む、複数の要素に基づいて衝突の状況を予測するのが好ましい。衝突の状況を正確に予測することができれば、乗員の危険性を正確に導出しやすくなる。

相対速度が大きいほど、乗員への危険性が高くなりやすい。例えば、走行速度が小さくても、相対速度が大きければ、衝突時に乗員に加わる衝撃が大きくなりやすい。逆に、走行速度が大きくても、相対速度が小さければ、衝突時に乗員に加わる衝撃が小さくなりやすい。

また、オーバーラップ量が大きいほど、乗員への危険性が高くなりやすい。例えば、車両１の幅方向の全てが対象物Ｍに重なるように前面衝突する、いわゆるフルラップ前面衝突の方が、車両１の幅方向の一部が対象物Ｍに重なるように前面衝突する、いわゆるオフセット前面衝突よりも、衝突時に乗員に加わる衝撃が大きくなりやすい。オフセット前面衝突のなかでも、車両１の幅方向と対象物Ｍとの重なり量（オーバーラップ量）が大きいほど、衝突時に乗員に加わる衝撃が大きくなりやすい。

また、剛性が高い対象物Ｍであるほど、乗員への危険性が高くなりやすい。例えば、コンクリート建築物への衝突の方が、他車両やガードレール等への衝突よりも、衝突時に乗員に加わる衝撃が大きくなりやすい。同様に、電柱への衝突の方が、樹木への衝突よりも、衝突時に乗員に加わる衝撃が大きくなりやすい。同様に、対象物Ｍが大きいほど（言い換えれば、車幅方向の長さが長いほど）、乗員への危険性が高くなりやすい。例えば、対象物Ｍの剛性が同程度と仮定したとき、ガードレールへの衝突の方が、電柱や樹木への衝突よりも、衝突時に乗員に加わる衝撃が大きくなりやすい。

上記の要素に基づき予測される衝突の状況に応じて、膨張制御部９は、膨張タイミングを変更可能とする。具体的に、膨張制御部９は、衝突の状況に基づき、乗員への危険性を導出する。そして、危険性の高い第１の衝突の状況のときの第１の膨張タイミングを、第１の衝突の状況よりも危険性の低い第２の衝突の状況のときの第２の膨張タイミングよりも早くする。

つまり、膨張制御部９は、乗員への危険性が高いほど、インフレータ７を作動させるタイミングを早くすることで膨張タイミングを早くし、乗員への危険性が低いほど、インフレータ７を作動させるタイミングを遅くすることで膨張タイミングを遅くする。

膨張制御部９は、加速度センサ１０により、閾値ｇｈ以上の荷重が検出されるとき、インフレータ７を実際に作動させる。閾値ｇｈは、通常走行下に想定される荷重を超えた値、すなわち、衝突時の荷重として想定される値である。つまり、膨張制御部９では、衝突が実際に発生しない状況下で、誤ってインフレータ７を作動させてしまうことが回避されている。なお、閾値ｇｈは事前の試験等により取得可能である。

ＥＣＵ６により行われる制御例は、図３に示す通りである。ＥＣＵ６は、衝突の発生が予測される時点ｔ１で、あわせて衝突の状況を予測する。次いで、ＥＣＵ６は、閾値ｇｈ以上の荷重が検出される時点ｔ２で、衝突の状況に関らずインフレータ７を作動させる。これにより、エアバッグ３の一段目を膨張させる。

その後、ＥＣＵ６は、所定の時点ｔ３でインフレータ７を作動させ、これにより、エアバッグ３の二段目を膨張させる。ここで、乗員への危険性が高い、第１の衝突の状況のときの時点ｔ３＿１（第１の膨張タイミングＴ１）を、第１の衝突の状況よりも危険性の低い、第２の衝突の状況のときの時点ｔ３＿２（第２の膨張タイミングＴ２）よりも早くする。図３の例では、危険性が高い順、すなわち、第１の衝突の状況、第２の衝突の状況、第３の衝突の状況、第４の衝突の状況、第５の衝突の状況の順に、インフレータ７を作動させるタイミングが遅くなり、膨張タイミングＴが遅くなっている。

時点ｔ３＿１（第１の膨張タイミングＴ１）でエアバッグ３を膨張させる、衝突の状況（第１の衝突の状況）の例は、剛性が比較的高い対象物Ｍ１に対して、車両１がフルラップ前面衝突する状況が挙げられる。また、対象物Ｍ１に対して、車両１がオーバーラップ前面衝突する状況であり、かつ、そのオーバーラップ量が大きい状況が挙げられる。また、対象物Ｍ１に対して、車両１及び対象物Ｍ１との相対速度が極めて大きいときに衝突する状況も挙げられる。なお、対象物Ｍ１として、コンクリート建築物等が想定される。

時点ｔ３＿２（第２の膨張タイミングＴ２）でエアバッグ３を膨張させる、衝突の状況（第２の衝突の状況）の例は、対象物Ｍ１に対して、車両１がオーバーラップ前面衝突する状況であり、かつ、そのオーバーラップ量が小さい状況が挙げられる。また、対象物Ｍ１に対して、車両１及び対象物Ｍ１との相対速度が小さいときに衝突する状況も挙げられる。

時点ｔ３＿３（第３の膨張タイミングＴ３）でエアバッグ３を膨張させる、衝突の状況（第３の衝突の状況）の例は、対象物Ｍ１に比べれば剛性が低いものの、剛性が一般的に高いとされる対象物Ｍ２に対して、車両１がフルラップ前面衝突する状況が挙げられる。また、対象物Ｍ２に対して、車両１がオーバーラップ前面衝突する状況であり、かつ、そのオーバーラップ量が大きい状況が挙げられる。また、対象物Ｍ２に対して、車両１及び対象物Ｍ２との相対速度が極めて大きいときに衝突する状況も挙げられる。なお、対象物Ｍ２として、他車両やガードレール等が想定される。

時点ｔ３＿４（第４の膨張タイミングＴ４）でエアバッグ３を膨張させる、衝突の状況（第４の衝突の状況）の例は、対象物Ｍ２に対して、車両１がオーバーラップ前面衝突する状況であり、かつ、そのオーバーラップ量が小さい状況が挙げられる。また、対象物Ｍ２に対して、車両１及び対象物Ｍ２との相対速度が小さいときに衝突する状況も挙げられる。

時点ｔ３＿５（第５の膨張タイミングＴ５）でエアバッグ３を膨張させる、衝突の状況（第５の衝突の状況）の例は、対象物Ｍ２に比べて剛性が低い、又は、車両１よりも小さい（言い換えれば、車幅方向の長さが車両１よりも短い）、対象物Ｍ３に対して、車両１が前面衝突する状況が挙げられる。また、対象物Ｍ１や対象物Ｍ２に対して、車両１がオーバーラップ前面衝突する状況であり、かつ、そのオーバーラップ量が極めて小さい状況が挙げられる。また、対象物Ｍ１や対象物Ｍ２に対して、車両１及び対象物Ｍ２との相対速度が極めて小さいときに衝突する状況も挙げられる。なお、対象物Ｍ３として、電柱や樹木等が想定される。

これらの膨張タイミングＴは、衝突の発生、ひいては衝突の状況が予測される、時点ｔ１で決定される。つまり、時点ｔ１での衝突の状況に応じて、その後に如何なる膨張タイミングＴとなるかが決定されることになる。

ここで、ＥＣＵ６は、変更可能な３パターン以上の、膨張タイミングＴを有することが好ましい。これによれば、乗員への危険性が高いか低いかで異なる、単純な２パターンで膨張タイミングＴを制御するのに比べて、膨張タイミングＴを衝突の形態に応じて緻密に制御しやすくなる。好ましくは４パターン以上、更に好ましくは５パターン以上の膨張タイミングＴを有することが好ましい。

実施形態１は、二段式のエアバッグ装置４を構成要素とする例であるが、多段式でないエアバッグ装置を構成要素としても本発明を提供できるし、三段式以上のエアバッグ装置を構成要素としても本発明を提供できる。多段式でないエアバッグ装置を構成要素とする場合、図３の時点ｔ２での膨張タイミングＴが変更されることになる。

多段式のエアバッグ装置４を構成要素とする場合、ＥＣＵ６は、二段目以降の少なくとも一つの膨張タイミングＴを変更可能とすることができる。特に、多段式のエアバッグ装置４を構成要素とする場合、最終段目の膨張タイミングＴを変更可能とすることができる。つまり、Ｎ段式のエアバッグ装置４を構成要素とする場合、Ｎ段目の膨張タイミングＴを変更可能とすることができる。これによれば、衝突の形態に応じて制御する余裕のある膨張タイミングＴを、緻密に制御しやすくなる。

一方、ＥＣＵ６は、衝突の状況に関らず一段目の膨張タイミングＴを共通とすることができる。これによれば、衝突時にエアバッグ３を早期に膨張させることで、衝突時の安全性を確保しやすくなる。

以上、車両１では、画像データに基づき衝突余裕時間ｔｔｃを算出し、該算出した衝突余裕時間ｔｔｃに基づき、衝突の発生、ひいては衝突の状況を予測する。そして、衝突の状況が予測され、かつ、閾値ｇｈ以上の荷重が検出されるとき、エアバッグ３を膨張させる。従って、車両１では、従来の車両が備えるような、左前側方及び右前側方の各々に配される衝突検知センサが省略されている。

（他の実施形態）
実施形態１は、本発明の一態様であり、本発明の範囲内で任意に変更可能である。

図３の例では、第１の膨張タイミングＴ１、第２の膨張タイミングＴ２、第３の膨張タイミングＴ３、第４の膨張タイミングＴ４及び第５の膨張タイミングＴ５が、一見、等間隔とされている。しかし、実際には、膨張タイミングＴは、衝突の状況に応じて、上記等間隔に限定されないタイミングにも変更可能とされている。

また、車両１は、右ハンドルの普通自動車であるが、本発明を適用可能な車両の種類は前記に限定されない。大型自動車、小型自動車若しくは軽自動車の何れでも、農耕作業用若しくは土木建築用の特殊自動車の何れでも、ガソリン車、ディーゼル車、ＰＨＥＶ若しくはＥＶの何れでも、又は、右ハンドルに限られず左ハンドルでも、本発明の効果が損なわれない限り、本発明は適用可能である。更には、四輪の自動車に限られず、二輪の自動車若しくは三輪の自動車であっても、又は、五輪以上の車輪を有する自動車でも、本発明の効果が損なわれない限り、本発明は適用可能である。

１ 車両
２ エアバッグシステム
３ エアバッグ
４ エアバッグ装置
５ カメラ
６ 制御装置（ＥＣＵ）
７ インフレータ
８ 衝突状況予測部
９ 膨張制御部
１０ 加速度センサ
Ｍ 対象物
Ｍ１ 対象物
Ｍ２ 対象物
Ｍ３ 対象物
Ｔ 膨張タイミング
Ｔ１ 第１の膨張タイミング
Ｔ２ 第２の膨張タイミング
Ｔ３ 第３の膨張タイミング
Ｔ４ 第４の膨張タイミング
Ｔ５ 第５の膨張タイミング

Claims (10)

1. 車両が対象物に衝突するときにエアバッグを膨張させるエアバッグ装置と、
   前記車両の前方の画像データを取得するカメラと、
   前記画像データに基づき予測される、前記衝突の状況に応じて、前記エアバッグの膨張タイミングを変更可能とする制御装置と、を備える、
   エアバッグシステム。
2. 請求項１に記載のエアバッグシステムであって、
   前記エアバッグ装置は、前記エアバッグを多段的に前記膨張させることが可能であり、
   前記制御装置は、二段目以降の少なくとも一つの前記膨張タイミングを変更可能な、
   エアバッグシステム。
3. 請求項２に記載のエアバッグシステムであって、
   前記制御装置は、最終段目の前記膨張タイミングを変更可能な、
   エアバッグシステム。
4. 請求項２又は請求項３に記載のエアバッグシステムであって、
   前記制御装置は、前記衝突の状況に関らず一段目の前記膨張タイミングを共通とする、
   エアバッグシステム。
5. 請求項１から請求項４の何れか一項に記載のエアバッグシステムであって、
   前記制御装置は、変更可能な３パターン以上の前記膨張タイミングを有する、
   エアバッグシステム。
6. 請求項１から請求項５の何れか一項に記載のエアバッグシステムであって、
   前記衝突の状況は、前記車両及び前記対象物の相対速度を少なくとも含む、
   エアバッグシステム。
7. 請求項１から請求項６の何れか一項に記載のエアバッグシステムであって、
   前記衝突の状況は、前記車両及び前記対象物のオーバーラップ量を少なくとも含む、
   エアバッグシステム。
8. 請求項１から請求項７の何れか一項に記載のエアバッグシステムであって、
   前記衝突の状況は、前記対象物の種類又は大きさを少なくとも含む、
   エアバッグシステム。
9. 請求項１から請求項８の何れか一項に記載のエアバッグシステムであって、
   前記制御装置は、前記衝突の状況に基づき、乗員への危険性を導出し、
   前記危険性の高い第１の衝突の状況のときの第１の膨張タイミングを、
   前記第１の衝突の状況よりも前記危険性の低い第２の衝突の状況のときの第２の膨張タイミングよりも早くする、
   エアバッグシステム。
10. 請求項１から請求項９の何れか一項に記載のエアバッグシステムを搭載した、
    車両。

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