JP2020142545A - 車両用乗員保護装置 - Google Patents

Abstract

【課題】乗員がエアバッグで保護されるか否かを精度良く判定し、フォースリミッタ荷重の切替えを適切に行う。【解決手段】車両用乗員保護装置１０は、車両の前面衝突時に乗員がシートベルトから受けるフォースリミッタ荷重を高荷重から低荷重に切替可能とされたセレクタブルフォースリミッタ３６を有するシートベルト装置と、前面衝突時に乗員の前方へエアバッグを展開させるエアバッグ装置４６と、前面衝突時に乗員の頭部が車両に対して移動する方向を検出する移動方向検出部６８と、移動前の頭部の位置を検出する初期位置検出部７４と、移動方向検出部６８及び初期位置検出部７４の検出結果に基づいて、頭部がエアバッグによる保護エリアの外側へ移動するか否かを判定し、当該判定を肯定した場合、フォースリミッタ荷重を高荷重に維持するＥＣＵ５８と、を備えている。【選択図】図２

Description

本発明は、車両用乗員保護装置に関する。

下記特許文献１には、エアバッグの作動及びシートベルトにより乗員の体格に応じて拘束荷重の切り替えを行う乗員保護装置及びプログラムが記載されている。この先行技術では、乗員の体格が所定の体格以上であり、かつ車幅方向（車両左右方向）の加速度が所定値以内であると判定した場合、ベルト荷重を低荷重に切り替える。これにより、乗員がシートベルトから受ける負荷を低減する。一方、乗員の体格が所定の体格以上であり、かつ車両左右方向の加速度が所定値以上であると判定した場合、ベルト荷重を高荷重に維持する。これにより、乗員がエアバッグにより保護される範囲から逸れてしまう場合でも、乗員をシートベルトによって適切に保護するようにしている。

特開２０１８−１６５９９４号公報

上記の先行技術では、乗員の体格と車両左右方向の加速度のみに基づいて、乗員がエアバッグで保護されるか否かを判定し、ベルト荷重の切替えを制御している。しかしながら、車両左右方向の加速度が同じでも、車両前後方向の加速度の違いや、前面衝突発生時の乗員の位置（初期位置）の違いにより、乗員がエアバッグで保護されるか否かが変わることになる。このため、上記の先行技術では、ベルト荷重（フォースリミッタ荷重）の切替えを適切に行えない可能性がある。

本発明は上記事実を考慮し、乗員がエアバッグで保護されるか否かを精度良く判定することができ、フォースリミッタ荷重の切替えを適切に行うことができる車両用乗員保護装置を得ることを目的とする。

請求項１に記載の発明に係る車両用乗員保護装置は、車両の前面衝突時に乗員がシートベルトから受けるフォースリミッタ荷重を高荷重から低荷重に切替可能とされたセレクタブルフォースリミッタを有するシートベルト装置と、前記前面衝突時に前記乗員の前方へエアバッグを展開させるエアバッグ装置と、前記前面衝突時に前記乗員の頭部が前記車両に対して移動する方向を検出する移動方向検出部と、前記移動前の前記頭部の位置を検出する初期位置検出部と、前記移動方向検出部及び前記初期位置検出部の検出結果に基づいて、前記頭部が前記エアバッグによる保護エリアの外側へ移動するか否かを判定し、当該判定を肯定した場合、前記フォースリミッタ荷重を前記高荷重に維持する制御部と、を備えている。

請求項１に記載の発明によれば、移動方向検出部は、車両の前面衝突時に乗員の頭部が車両に対して移動する方向を検出し、初期位置検出部は、上記移動前の頭部の位置を検出する。そして、制御部は、移動方向検出部及び初期位置検出部の検出結果に基づいて、乗員の頭部がエアバッグによる保護エリアの外側へ移動するか否かを判定する。この判定が肯定された場合、すなわち乗員の頭部が上記保護エリアの外側へ移動すると判定された場合、フォースリミッタ荷重が高荷重に維持される。これにより、エアバッグによって頭部が保護されない乗員を、シートベルトによって適切に保護することができる。しかも、乗員の頭部が移動する方向と、移動前の頭部の位置（以下、「初期位置」と称する場合がある）とに基づいて上記の判定がなされるので、当該判定の精度を向上させることができる。その結果、フォースリミッタ荷重の切替えを適切に行うことが可能となる。

請求項２に記載の発明に係る車両用乗員保護装置は、請求項１において、前記移動方向検出部は、前記車両の床部に設けられ、車両前後方向の加速度を検出する前後加速度センサと、前記車両の床部に設けられ、車両左右方向の加速度を検出する左右加速度センサと、を有している。

請求項２に記載の発明では、車両の床部に設けられた前後加速度センサ及び左右加速度センサによって車両前後方向の加速度と車両左右方向の加速度とが検出され、これらの加速度に基づいて乗員の頭部の移動方向が検出される。これにより、頭部の移動方向を簡素な構成で検出することができる。

請求項３に記載の発明に係る車両用乗員保護装置は、請求項２において、前記制御部は、前記車両前後方向の加速度を縦軸とし、前記車両左右方向の加速度を横軸とする複数のマップを記憶しており、前記複数のマップには、前記頭部が前記保護エリアの外側へ移動するか否かを判定するための判定閾値が、前記移動前の前記頭部の位置の違いに応じてそれぞれ設定されている。

請求項３に記載の発明によれば、制御部には、複数のマップが記憶されている。これらのマップは、車両前後方向の加速度を縦軸とし、車両左右方向の加速度を横軸としている。また、これらのマップには、頭部がエアバッグによる保護エリアの外側へ移動するか否かを判定するための判定閾値が、頭部の初期位置の違いに応じてそれぞれ設定されている。このため、制御部は、頭部の初期位置の違いに応じてマップを選択すると共に、前後加速度センサ及び左右加速度センサが検出した各加速度を、上記の選択したマップにマッピングして頭部の移動軌跡を推定することにより、頭部がエアバッグによる保護エリアの外側へ移動するか否かを高精度に判定することができる。

請求項４に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項において、前記制御部は、前記前面衝突時に前記セレクタブルフォースリミッタを作動させる場合のタイムリミットを記憶しており、前記前面衝突を検知してから前記タイムリミットまでの時間をタイマーで計測すると共に、前記タイムリミットから算出した規定時間内に前記頭部が前記保護エリアの外側へ移動するか否かを判定する。

請求項４に記載の発明では、制御部は、前面衝突時にセレクタブルフォースリミッタを作動させる場合のタイムリミットを記憶している。このタイムリミットは、例えば衝突試験の実験値（測定値）として得られるものである。そして、制御部は、前面衝突を検知してから上記タイムリミットまでの時間をタイマーで計測すると共に、上記タイムリミットから算出した規定時間内に乗員の頭部が保護エリアの外側へ移動するか否かを判定する。これにより、セレクタブルフォースリミッタの作動（高荷重から低荷重への切替え）が間に合わなくなること、すなわち上記切替えの効果が得られなくなることを防止できる。

請求項５に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４の何れか１項において、前記前面衝突の厳しさを検出するための厳しさ検出部を備え、前記制御部は、前記厳しさ検出部の検出結果が予め設定された閾値を超えた場合、前記フォースリミッタ荷重を前記高荷重に維持する。

請求項５に記載の発明では、制御部は、厳しさ検出部によって検出された前面衝突の厳しさ（クラッシュシビアリティ）が予め設定された閾値を超えた場合（すなわちクラッシュシビアリティが高い場合）、フォースリミッタ荷重を高荷重に維持する。これにより、クラッシュシビアリティが高い場合に、乗員を適切に保護することができる。

請求項６に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５の何れか１項において、前記初期位置検出部は、前記乗員が着座している車両用シートの位置を検出するシートポジションセンサ、及び、前記乗員を撮像する車内カメラのうち少なくとも一方を有している。

請求項６に記載の発明では、シートポジションセンサによって検出される車両用シートの位置、及び、車内カメラによって撮像される乗員の画像のうち少なくとも一方に基づいて、乗員の初期位置が検出される。上記のシートポジションセンサによる場合、初期位置検出部の構成を簡素にすることができ、上記の車内カメラによる場合、頭部の初期位置を精度良く検出することができる。

以上説明したように、本発明に係る車両用乗員保護装置によれば、乗員がエアバッグで保護されるか否かを精度良く判定することができ、フォースリミッタ荷重の切替えを適切に行うことができる。

本発明の実施形態に係る車両用乗員保護装置が適用された車両の運転席周辺の構成を示す側面図である。 本発明の実施形態に係る車両用乗員保護装置の構成を示すブロック図である。 セレクタブルフォースリミッタの作動判定を行うアンド回路を示すロジック図である。 制御部が記憶するマップの一例を示す線図である。 制御部が記憶するマップの別の一例を示す線図である。 エアバッグ保護エリア内判定の一例を示す線図である。 エアバッグ保護エリア内判定の別の一例を示す線図である。 エアバッグ保護エリア内判定の更に別の一例を示す線図である。 制御部の制御手順を示すフローチャートである。 前面衝突時に生じる加速度と頭部の移動方向との関係について説明するための平面図であり、頭部をエアバッグで保護不可能な例を示す図である。 前面衝突時に生じる加速度と頭部の移動方向との関係について説明するための平面図であり、頭部をエアバッグで保護可能な例を示す図である。 前面衝突によって車両に対して移動する前の頭部の位置によってエアバッグでの保護の可否が異なることについて説明するための平面図であり、頭部を保護不可能な例を示す図である。 前面衝突によって車両に対して移動する前の頭部の位置によってエアバッグでの保護の可否が異なることについて説明するための平面図であり、頭部を保護可能な例を示す図である。

以下、図１〜図８Ｂを用いて、本発明の実施形態に係る車両用乗員保護装置１０について説明する。なお、各図に適宜記す矢印ＦＲ、矢印ＬＨ、矢印ＵＰは、車両の前方向（進行方向）、左方向、上方向をそれぞれ示している。以下、単に前後、左右、上下の方向を用いて説明する場合、特に断りのない限り、車両前後方向の前後、車両左右方向（車両幅方向）の左右、車両上下方向の上下を示すものとする。

（構成）
図１及び図２に示されるように、本発明の実施形態に係る車両用乗員保護装置１０は、シートベルト装置２６と、エアバッグ装置４６と、ミリ波レーダー６２と、車外カメラ６４と、衝突センサ６６と、前後加速度センサとしてのフロア前後Ｇセンサ７０と、左右加速度センサとしてのフロア左右Ｇセンサ７２と、シートポジションセンサ７６と、制御部としてのＥＣＵ（Electronic Control Unit）５８とを備えている。ミリ波レーダー６２、車外カメラ６４及び衝突センサ６６は、厳しさ検出部６０を構成しており、フロア前後Ｇセンサ７０及びフロア左右Ｇセンサ７２は、移動方向検出部６８を構成しており、シートポジションセンサ７６は、初期位置検出部７４を構成している。

この車両用乗員保護装置１０が適用された車両１２の車室前部には、運転席である車両用シート１４が設けられている。この車両用シート１４に着座した乗員（運転者）Ｐは、車両１２の前面衝突時にシートベルト装置２６及びエアバッグ装置４６によって保護（拘束）される構成になっている。

車両用シート１４は、ここでは車室前部の右側に配置された運転席とされている。この車両用シート１４は、乗員Ｐが着座するシートクッション１６と、シートクッション１６の後端部に傾倒可能に連結されたシートバック１８と、シートバック１８の上端部に高さ調節可能に連結されたヘッドレスト２０と、を備えている。この車両用シート１４の前後左右上下の方向は、車両１２の前後左右上下の方向と一致している。なお、車両用シート１４が車室前部の左側に配置される場合、本実施形態とは左右対称の構成となる。

シートクッション１６は、車両用シート１４の前後スライド位置を調節するためのスライド機構２２を介して車両１２の床部１２Ａに連結されている。シートクッション１６の後端部には、シートバック１８のリクライニング角度を調節するためのリクライニング機構２４を介してシートバック１８の下端部が連結されている。スライド機構２２は、モータの駆動力によって車両用シート１４を床部１２Ａに対して前後にスライドさせる構成になっており、リクライニング機構２４は、モータの駆動力によってシートバック１８を下端部回りに前後に傾動させる構成になっている。なお、スライド機構２２及びリクライニング機構２４は、手動式であってもよい。

上記の車両用シート１４に適用されたシートベルト装置２６は、３点式のシートベルト（ウエビング）２８と、リトラクタ（ウエビング巻取装置）３０と、タング３８と、バックル４０とを備えている。リトラクタ３０は、シートバック１８の上部に配設されており、バックル４０は、車両用シート１２の側方（ここでは左方）に配設されている。

シートベルト２８の図示しない一端部は、車両用シート１４の右方でシートクッション１６又はスライド機構２２等に固定された図示しないアンカプレートに係止されており、シートベルト２８の他端部は、リトラクタ３０の巻取軸３２に係止されている。このリトラクタ３０は、シートバック１８のフレーム（図示省略）に固定されている。

シートバック１８の上端部には、図示しない長孔（ベルト挿通孔）が形成されたベルトガイド４２が取り付けられており、当該ベルトガイド４２の長孔にシートベルト２８の他端側が挿通されている。シートベルト２８の中間部は、タング３８に形成された長孔（符号省略）に挿通されている。これにより、タング３８がシートベルト３２の中間部に摺動可能に取り付けられている。バックル４０は、シートクッション１６の側方（ここでは左方）に配置されており、ブラケット４１を介してスライド機構２２に連結されている。

上記のバックル４０にタング３８が連結されると、乗員Ｐがシートベルト２８を装着した状態となる。このシートベルト装着状態では、シートベルト２８のうちベルトガイド４２からタング３８までの間の部位が乗員Ｐの肩部から腹部までを拘束するショルダベルト２８Ａとなり、シートベルト２８のうちタング３８からアンカプレートまでの間の部位が乗員Ｐの腰部を拘束するラップベルト２８Ｂとなる。

上記のリトラクタ３０は、プリテンショナ３４と、セレクタブルフォースリミッタ３６とを有している。プリテンショナ３４は、車両１２の前面衝突時に巻取軸３２を軸線回り一方（シートベルト２８を巻き取る巻取方向）へ強制的に回転させる構成になっている。このプリテンショナ３４は、例えば火薬式とされており、火薬の発火によって巻取軸３２を回転させることにより、シートベルト２８を所定量だけ巻取軸３２に強制的に巻き取る（リトラクタ３０に引き込む）構成になっている。このプリテンショナ３４は、後述するＥＣＵ５８によって作動を制御される。

セレクタブルフォースリミッタ３６（所謂ＳＦＬ）は、車両１２の前面衝突時に、巻取軸３２の軸線回り他方（シートベルト２８を引き出す引出方向）への回転、すなわちリトラクタ３０からのシートベルト２８の引き出しを一定量だけ許容すると共に、当該引き出しに制限荷重（フォースリミッタ荷重）を付与する構成になっている。また、このセレクタブルフォースリミッタ３６は、車両１２の前面衝突時に乗員Ｐがシートベルト２８から受ける上記フォースリミッタ荷重を高荷重から低荷重に切替可能とされている。このセレクタブルフォースリミッタ３６としては、例えば特開２０１３−１０３６０３号公報、特開２０１６−１６５９９４号公報、特開２０１８−０７５８７７号公報、特開２０１８−１３１１６８号公報等に開示された従来周知のセレクタブルフォースリミッタを適用することができる。このセレクタブルフォースリミッタ３６は、後述するＥＣＵ５８によって作動を制御される。なお、セレクタブルフォースリミッタ３６の具体的な構成は、本実施形態の要部ではないためその説明を省略する。

エアバッグ装置４６は、車両１２のステアリング装置１３に搭載された運転席用エアバッグ装置であり、袋状に縫製されたエアバッグ４８と、当該エアバッグ４８内に膨張用のガスを供給するインフレータ５０（図２参照；図１では図示省略）とを備えている。エアバッグ４８は、通常時には折り畳まれた状態でインフレータ５０と共にモジュール化され、ステアリングホイール１３Ａの中央部に設けられた図示しないホールパッド１３Ｂによって覆われている。このエアバッグ４８は、インフレータ５０から発生するガスの圧力で膨張し、ステアリングホイール１３Ａの後方側すなわち乗員Ｐの前方へ展開する（図１の二点鎖線参照）。このエアバッグ４８の展開時には、ホイールパッド１３Ｂがティアライン（薄肉部）において破断される構成になっている。上記のインフレータ５０は、ＥＣＵ５８によって作動を制御される。

ＥＣＵ５８は、例えばエアバッグ装置４６の制御装置であるエアバッグＥＣＵであり、図示しないセンタコンソールの下方で車両１２の床部１２Ａに配設されている。このＥＣＵ５８は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、及びＲＯＭ（Read Only Memory）を含むマイクロコンピュータで構成されており、ＲＯＭに記憶されたプログラムをＲＡＭに展開してＣＰＵで実行する。このＥＣＵ５８は、車両１２の前面衝突時に時間を計測するためのタイマーを有している。このＥＣＵ５８には、図２に示されるように、前述したプリテンショナ３４、セレクタブルフォースリミッタ３６、及びインフレータ５０が電気的に接続されている。また、このＥＣＵ５８には、ミリ波レーダー６２、車外カメラ６４、衝突センサ６６、フロア前後Ｇセンサ７０、フロア左右Ｇセンサ７２、及びシートポジションセンサ７６が電気的に接続されている。

ミリ波レーダー６２は、例えば車両１２の前端部に配設されており、車両１２が前面衝突する前に、車両１２と衝突相手との相対速度を検出する。なお、ミリ波レーダー６２の代わりに、赤外線レーザー等のレーザーレーダーを用いてもよい。車外カメラ６４は、例えば車両１２の車室の前端部に配設されたステレオカメラであり、車外の状況を撮像する。衝突センサ６６は、例えば車両１２の前端部に配設されたフロントサテライトセンサであり、車両１２の前面衝突時に加速度を検出する。

フロア前後Ｇセンサ７０及びフロア左右Ｇセンサ７２は、ＥＣＵ５８内に設けられている。フロア前後Ｇセンサ７０は、車両１２の前面衝突時に車両前後方向の加速度（以下、「車両前後Ｇ」と称する場合がある）を検出し、フロア左右Ｇセンサ７２は、車両１２の前面衝突時に車両左右方向の加速度（以下、「車両左右Ｇ」と称する場合がある）を検出する。これらのフロア前後Ｇセンサ７０及びフロア左右Ｇセンサ７２は、車両１２の前面衝突時に乗員Ｐの頭部Ｈが車両１２に対して移動する方向を検出する移動方向検出部６８を構成している。なお、上記の前面衝突には、対称衝突（正面衝突；フルラップ前面衝突）の他、斜め衝突（オブリーク衝突）や微小ラップ衝突（スモールオーバーラップ衝突）などの非対称衝突が含まれている。

シートポジションセンサ７６は、車両１２に対する車両用シート１４の位置（シートポジション）を検出するものであり、スライド位置検出センサ及びリクライニング角度検出センサ（何れも図示省略）を有している。スライド位置検出センサは、例えばスライド機構２２に設けられており、スライド機構２２のモータの回転数に基づいて床部１２Ａに対する車両用シート１４の前後スライド位置を検出する構成になっている。リクライニング角度検出センサは、例えばリクライニング機構２４に設けられており、リクライニング機構２４のモータの回転数に基づいてシートバック１８のリクライニング角度を検出する構成になっている。このシートポジションセンサ７６は、前面衝突の衝撃によって乗員Ｐが車両１２に対して慣性移動する前の乗員Ｐの頭部Ｈの位置（以下、「初期位置」と称する場合がある）を検出する初期位置検出部７４を構成している。なお、例えば車両用シート１４の車両前後方向のスライド範囲が狭い場合には、リクライニング角度のみに基づいて頭部Ｈの初期位置を検出する構成にしてもよい。また例えば、車両用シート１４のリクライニング範囲が狭い場合には、前後スライド位置のみに基づいて頭部Ｈの初期位置を検出する構成にしてもよい。

ＥＣＵ５８は、衝突センサ６６、フロア前後Ｇセンサ７０及びフロア左右Ｇセンサ７２からの出力が予め設定された作動閾値を超えた場合、インフレータ５０及びプリテンショナ３４を作動させる構成になっている。また、ＥＣＵ５８は、ミリ波レーダー６２、車外カメラ６４及び衝突センサ６６からの出力に基づいて、車両１２と衝突相手との相対速度、衝突相手の大きさ及び重さ、前面衝突の仕方などを検知し、前面衝突の厳しさ（クラッシュシビアリティ）ΔＶを判定する。ＥＣＵ５８は、前面衝突が厳しいと判定した場合、すなわちミリ波レーダー６２、車外カメラ６４及び衝突センサ６６からの出力が予め設定されたシビアリティ閾値を超えた場合、セレクタブルフォースリミッタ３６を非作動とし、フォースリミッタ荷重を高荷重に維持する（高荷重のままとする）。

さらに、ＥＣＵ５８は、車両１２の前面衝突時に、フロア前後Ｇセンサ７０、フロア左右Ｇセンサ７２及びシートポジションセンサ７６からの出力に基づいて、乗員Ｐの頭部Ｈがエアバッグ４８による保護エリア（以下、「エアバッグ保護エリア」と称する場合がある）の外側へ移動するか否かを判定する。つまり、車両１２の前面衝突が斜め衝突や微小ラップ衝突などの非対称衝突である場合、頭部Ｈが車両１２に対して斜め前方へ慣性移動する。このため、ＥＣＵ５８は、シートポジションセンサ７６によって検出された頭部Ｈの初期位置と、フロア前後Ｇセンサ７０及びフロア左右Ｇセンサ７２によって検出された車両前後Ｇ及び車両左右Ｇの時間積分とにより、頭部Ｈがエアバッグ保護エリアから外れる（逸れる）か否か、すなわち頭部Ｈをエアバッグ４８で保護可能か否かを判定（推定）する。以下、この判定を「エアバッグ保護エリア内判定」と称する場合がある。

また、ＥＣＵ５８は、車両１２の前面衝突時にセレクタブルフォースリミッタ３６を作動させる場合の作動限界時間（タイムリミット；制限時間）を記憶している。この作動限界時間は、この作動限界時間を超えるとセレクタブルフォースリミッタ３６を作動させてもその効果が得られなくなる時間である。つまり、前面衝突の衝撃によって慣性移動する乗員Ｐがシートベルト２８から高荷重のフォースリミッタ荷重を受けた後では、フォースリミッタ荷重を低荷重に切替えても、当該切替えの効果が得られない。このため、ＥＣＵ５８には、衝突試験の実験値（測定値）として得られた作動限界時間が記憶されている。

このＥＣＵ５８は、車両１２の前面衝突を検知してから作動限界時間までの時間をタイマーで計測する。つまり、ＥＣＵ５８は、フロア前後Ｇセンサ７０及びフロア左右Ｇセンサ７２からの出力が、予め設定されたタイマー起動閾値を超えた時点でタイマーを起動させ、作動限界時間までの時間を計測し始める。そして、ＥＣＵ５８は、作動限界時間から算出した規定時間内に、エアバッグ保護エリア内判定を行う構成になっている。この規定時間は、作動限界時間をｔ１とし、車両１２の前面衝突が発生してからタイマーが起動されるまでの時間をｔ２とし、上記の規定時間をｔ３とした場合、ｔ１−ｔ２＝ｔ３として算出される時間である。例えば、作動限界時間が３０ｍｍｓｅｃであり、車両１２の前面衝突が発生してからタイマーが起動されるまでの時間が１０ｍｍｓｅｃである場合、３０ｍｍｓｅｃ−１０ｍｍｓｅｃ＝２０ｍｍｓｅｃが上記の規定時間となる。

そして、ＥＣＵ５８は、エアバッグ保護エリア内判定を肯定した場合、すなわち頭部Ｈがエアバッグ保護エリアの外側へ移動しないと判定した場合、セレクタブルフォースリミッタ３６を作動させて、フォースリミッタ荷重を低荷重に切替える。一方、ＥＣＵ５８は、エアバッグ保護エリア内判定を否定した場合、すなわち頭部Ｈがエアバッグ保護エリアの外側へ移動すると判定した場合、セレクタブルフォースリミッタ３６を非作動とし、フォースリミッタ荷重を高荷重に維持する構成になっている。つまり、本実施形態では、図３に示されるように、前面衝突の厳しさΔＶの判定と、エアバッグ保護エリア内判定と両方を行って、セレクタブルフォースリミッタ３６の作動を制御する構成になっている。なお、セレクタブルフォースリミッタ３６は、プリテンショナ３４が作動された場合（すなわちシートベルト２８の弛みが除去された場合）にのみ作動される構成になっている。

また、本実施形態では、ＥＣＵ５８は、複数のマップ（図４Ａ及び図４Ｂ参照）を記憶しており、これら複数のマップを用いてエアバッグ保護エリア内判定を行う構成になっている。複数のマップは、縦軸が車両前後Ｇであり、横軸が車両左右Ｇである平面状に設定されている。これらの複数のマップには、乗員Ｐの頭部Ｈがエアバッグ保護エリアの外側へ移動するか否かを判定するための判定閾値Ｔ１、Ｔ２が、頭部Ｈの初期位置の違いに応じてそれぞれ設定されている。例えば図４Ａには、頭部Ｈの初期位置が車両前方寄りの場合のマップの一例が示されており、図４Ｂには、頭部Ｈの初期位置が車両後方寄りの場合のマップの一例が示されている。

各マップでは、フロア前後Ｇセンサ７０及びフロア左右Ｇセンサによって検出される車両前後Ｇ及び車両左右Ｇが、判定閾値Ｔ１、Ｔ２の間の範囲内であれば、頭部Ｈがエアバッグ保護エリア内で移動するものとされており、判定閾値Ｔ１、Ｔ２の間の範囲外であれば、頭部Ｈがエアバッグ保護エリアの外側へ移動するものとされている。

ＥＣＵ５８は、エアバッグ保護エリア内判定を行うに際し、乗員Ｐの頭部Ｈの初期位置の違いに応じて、複数のマップの中から一のマップを選択する。そして、ＥＣＵ５８は、フロア前後Ｇセンサ７０及びフロア左右Ｇセンサによって検出される車両前後Ｇ及び車両左右Ｇを成分に有する座標を、上記の選択したマップにマッピングして、頭部Ｈの移動軌跡を推定することにより、頭部Ｈがエアバッグ保護エリア外へ移動するか否かを判定する構成になっている。

例えば、図５Ａに示されるように、規定時間が経過する前までの頭部Ｈの移動軌跡が、判定閾値Ｔ１、Ｔ２の間の範囲内であれば、ＥＣＵ５８は、頭部Ｈがエアバッグ保護エリア外へ移動しないと判定する。また例えば、図５Ｂ及び図５Ｃに示されるように、規定時間が経過する前までの頭部Ｈの移動軌跡が、判定閾値Ｔ１、Ｔ２の間の範囲外へ外れる（はみ出す）場合、ＥＣＵ５８は、頭部Ｈがエアバッグ保護エリア外へ移動すると判定する。

次に、ＥＣＵ５８によって実行される制御処理について、図６に示されるフローチャートを参照して説明する。本実施形態では、例えば車両１２のイグニッションスイッチ（図示省略）がオンにされると、ＥＣＵ５８が作動される（ステップＳ１）。これにより、ＥＣＵ５８は、制御プログラムの実行を開始し、フロア前後Ｇセンサ７０及びフロア左右Ｇセンサ７２による車両前後Ｇ及び車両左右Ｇの検出結果と、シートポジションセンサ７６によるシートポジションの検出結果とを取得する（ステップＳ２）。

次いで、ステップＳ３では、ＥＣＵ５８は、車両前後Ｇ及び車両左右Ｇがタイマー起動閾値を超えたか否かを判定する。ＥＣＵ５８は、この判定を否定した場合、ステップＳ２に戻って前述した処理を繰り返し、この判定を肯定した場合、ステップＳ４に移行してタイマーを起動させる。このステップＳ４での処理が完了すると、ＥＣＵ５８は次のステップＳ５に移行する。

ステップＳ５では、ＥＣＵ５８は、ミリ波レーダー６２、車外カメラ６４及び衝突センサ６６からの出力に基づいて、前面衝突の厳しさΔＶが低いか否かを判定する。具体的には、ＥＣＵ５８は、ミリ波レーダー６２、車外カメラ６４及び衝突センサ６６からの出力が予め設定されたシビアリティ閾値を超えた場合、前面衝突の厳しさΔＶが低くないと判定し、ステップＳ１１に移行する。一方、ＥＣＵ５８は、ミリ波レーダー６２、車外カメラ６４及び衝突センサ６６からの出力が予め設定されたシビアリティ閾値を超えない場合、前面衝突の厳しさΔＶが低いと判定し、ステップＳ６に移行する。

ステップＳ６に移行した場合、ＥＣＵ５８は、フロア前後Ｇセンサ７０、フロア左右Ｇセンサ７２及びシートポジションセンサ７６からの出力に基づいて、エアバッグ保護エリア内判定を実行する。ＥＣＵ５８は、このエアバッグ保護エリア内判定を否定した場合、すなわち頭部Ｈがエアバッグ保護エリアの外側へ移動すると判定した場合、ステップＳ１１に移行する。一方、ＥＣＵ５８は、このエアバッグ保護エリア内判定を肯定した場合、すなわち頭部Ｈがエアバッグ保護エリアの外側へ移動しないと判定した場合、ステップＳ７に移行する。

ステップＳ７に移行した場合、ＥＣＵ５８は、タイマーで計測している時間が、規定時間を超えたか否かを判定する。ＥＣＵ５８は、この判定を否定した場合、ステップＳ５に戻って前述した処理を繰り返し、この判定を肯定した場合、ステップＳ８に移行する。

ステップＳ８に移行した場合、ＥＣＵ５８は、プリテンショナ３４が作動されたか否かを判定する。ＥＣＵ５８は、この判定を否定した場合、ステップＳ９に移行してタイマーをリセットした後に、ステップＳ２に移行して前述した処理を繰り返す。一方、ＥＣＵ５８は、この判定を肯定した場合、ステップＳ１０に移行する。

ステップＳ１０に移行した場合、ＥＣＵ５８は、セレクタブルフォースリミッタ３６を作動させて、フォースリミッタ荷重を高荷重から低荷重に切替える。

一方、前述したステップＳ５又はステップＳ６での判定が否定されてステップＳ１１に移行した場合、ＥＣＵ５８は、セレクタブルフォースリミッタ３６を作動させず、フォースリミッタ荷重を高荷重に維持する。

（作用及び効果）
次に、本実施形態の作用及び効果について説明する。

上記構成の車両用乗員保護装置１０では、移動方向検出部６８（フロア前後Ｇセンサ７０及びフロア左右Ｇセンサ７２）は、車両１２の前面衝突時に乗員Ｐの頭部Ｈが車両１２に対して移動する方向を検出し、初期位置検出部７４としてのシートポジションセンサ７６は、上記移動前の頭部Ｈの位置を検出する。そして、ＥＣＵ５８は、移動方向検出部６８及びシートポジションセンサ７６の検出結果に基づいて、頭部Ｈがエアバッグ保護エリアの外側へ移動するか否かを判定する。この判定が肯定された場合、すなわち頭部Ｈがエアバッグ保護エリアの外側へ移動すると判定された場合、フォースリミッタ荷重が高荷重に維持される。これにより、エアバッグ４８によって頭部Ｈが保護されない乗員Ｐを、シートベルト２８によって適切に保護することができる。

しかも、頭部Ｈが移動する方向と、移動前の頭部Ｈの位置（初期位置）とに基づいて上記の判定がなされるので、当該判定の精度を向上させることができる。その結果、フォースリミッタ荷重の切替えを適切に行うことが可能となる。この効果について、図７Ａ〜図８Ｂを用いて補足説明する。

図７Ａ及び図７Ｂに示されるように、前面衝突時の車両左右Ｇが同じ大きさＧ１であっても、車両前後Ｇの大きさＧ２１、Ｇ２２の違い（Ｇ２１＜Ｇ２２）によって、頭部Ｈの移動方向Ｄ１１、Ｄ１２が変わることになる。つまり、図７Ａに示される例では、車両前後Ｇの大きさＧ２１が比較的小さいため、頭部Ｈがエアバッグ保護エリアから外れることになり、エアバッグ４８で保護されなくなる。この場合、フォースリミッタ荷重を高荷重に維持し、シートベルト２８のみによって乗員Ｐを拘束する必要がある。一方、図７Ｂに示される例では、車両前後Ｇの大きさＧ２２が比較的大きいため、頭部Ｈがエアバッグ保護エリアから外れずに、エアバッグ４８で保護される。この場合、フォースリミッタ荷重を低荷重に切替え、シートベルト２８及びエアバッグ４８で乗員Ｐを拘束することができる。

また、図８Ａ及び図８Ｂに示されるように、前面衝突時の車両前後Ｇ及び車両左右Ｇが同じ大きさＧ１、Ｇ２であり、頭部Ｈの移動方向Ｄ１が同じ方向であっても、頭部Ｈの初期位置の違いによって、頭部Ｈがエアバッグ４８で保護されるか否かが変わることになる。つまり、図８Ａに示される例では、頭部Ｈとエアバッグ４８との距離Ｌ１が比較的長いため、頭部Ｈがエアバッグ保護エリアから外れることになり、エアバッグ４８で保護されなくなる。この場合、フォースリミッタ荷重を高荷重に維持し、シートベルト２８のみによって乗員Ｐを拘束する必要がある。一方、図８Ｂに示される例では、頭部Ｈとエアバッグ４８との距離Ｌ２が比較的短いため、頭部Ｈがエアバッグ保護エリアから外れずに、エアバッグ４８で保護される。この場合、フォースリミッタ荷重を低荷重に切替え、シートベルト２８及びエアバッグ４８で乗員Ｐを拘束することができる。

このように、頭部Ｈの移動方向及び初期位置によって、エアバッグ４８による頭部Ｈの保護の可否が変わるが、本実施形態では、頭部Ｈの移動方向及び初期位置に基づいてエアバッグ保護エリア内判定が行われるため、当該判定の精度を向上させることができる。

しかも、本実施形態では、車両１２の床部１２Ａに設けられたフロア前後Ｇセンサ７０及びフロア左右Ｇセンサ７２によって車両前後Ｇ及び車両左右Ｇが検出され、これらの車両前後Ｇ及び車両左右Ｇに基づいて頭部Ｈの移動方向が検出される。これにより、頭部Ｈの移動方向を簡素な構成で検出することができる。

また、本実施形態では、ＥＣＵ５８は、車両前後Ｇを縦軸とし、車両左右Ｇを横軸とする複数のマップを記憶しており、当該複数のマップには、頭部Ｈがエアバッグ保護エリアの外側へ移動するか否かを判定するための判定閾値が、頭部Ｈの初期位置の違いに応じてそれぞれ設定されている。このため、ＥＣＵ５８は、頭部Ｈの初期位置の違いに応じてマップを選択すると共に、フロア前後Ｇセンサ７０及びフロア左右Ｇセンサ７２が検出した車両前後Ｇ及び車両左右Ｇを上記の選択したマップにマッピングして頭部Ｈの移動軌跡を推定することにより、頭部Ｈがエアバッグ保護エリアの外側へ移動するか否かを高精度に判定することができる。

さらに、本実施形態では、ＥＣＵ５８は、車両１２の前面衝突時にセレクタブルフォースリミッタ３６を作動させる場合の作動限界時間（タイムリミット）を記憶している。そして、ＥＣＵ５８は、車両１２の前面衝突を検知してから作動限界時間までの時間をタイマーで計測すると共に、作動限界時間から算出した規定時間内に頭部Ｈがエアバッグ保護エリアの外側へ移動するか否かを判定する。これにより、セレクタブルフォースリミッタ３６の作動（高荷重から低荷重への切替え）が間に合わなくなること、すなわち当該切替えの効果が得られなくなることを防止できる。

また、本実施形態は、車両１２の前面衝突の厳しさ（クラッシュシビアリティ）を検出するための厳しさ検出部６０（ミリ波レーダー６２、車外カメラ６４、衝突センサ６６）を備えており、ＥＣＵ５８は、厳しさ検出部６０によって検出された前面衝突の厳しさΔＶが予め設定されたシビアリティ閾値を超えた場合（すなわちクラッシュシビアリティが高い場合）、フォースリミッタ荷重を高荷重に維持する。これにより、クラッシュシビアリティが高い場合に、乗員Ｐを適切に保護することができる。

また、本実施形態では、乗員Ｐが着座している車両用シート１４の位置を検出するシートポジションセンサ７６が、頭部Ｈの初期位置を検出する初期位置検出部７４とされている。これにより、初期位置検出部７４の構成を簡素にすることができる。

なお、上記実施形態では、シートポジションセンサ７６が初期位置検出部７４とされた構成にしたが、これに限らず、乗員Ｐを撮像する車内カメラが初期位置検出部７４とされた構成にしてもよい。その場合、車内カメラが撮像した画像を解析することにより、頭部Ｈの初期位置をより高精度に検出することが可能となる。

また、上記実施形態では、フロア前後Ｇセンサ７０及びフロア左右Ｇセンサ７２が移動方向検出部６８とされた構成にしたが、これに限らず、乗員Ｐを撮像する車内カメラや、乗員Ｐに向けてミリ波を照射する車内ミリ波レーダーが移動方向検出部とされた構成にしてもよい。その場合、車内カメラの画像解析や車内ミリ波レーダーによるセンシングによって頭部Ｈの移動方向を検出する構成となる。

また、上記実施形態では、ミリ波レーダー６２、車外カメラ６４及び衝突センサ６６が厳しさ検出部６０とされた構成にしたが、これに限るものではない。例えば、衝突センサ６６が厳しさ検出部６０に含まれない構成にしてもよい。

その他、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更して実施できる。また、本発明の権利範囲が上記実施形態に限定されないことは勿論である。

１０ 車両用乗員保護装置
１２ 車両
１４ 車両用シート
２６ シートベルト装置
２８ シートベルト
３６ セレクタブルフォースリミッタ
４６ エアバッグ装置
４８ エアバッグ
５８ ＥＣＵ（制御部）
６０ 厳しさ検出部
６８ 移動方向検出部
７０ フロア前後Ｇセンサ（前後加速度センサ）
７２ フロア左右Ｇセンサ（左右加速度センサ）
７４ 初期位置検出部
７６ シートポジションセンサ
Ｐ 乗員
Ｈ 頭部

Claims (6)

1. 車両の前面衝突時に乗員がシートベルトから受けるフォースリミッタ荷重を高荷重から低荷重に切替可能とされたセレクタブルフォースリミッタを有するシートベルト装置と、
   前記前面衝突時に前記乗員の前方へエアバッグを展開させるエアバッグ装置と、
   前記前面衝突時に前記乗員の頭部が前記車両に対して移動する方向を検出する移動方向検出部と、
   前記移動前の前記頭部の位置を検出する初期位置検出部と、
   前記移動方向検出部及び前記初期位置検出部の検出結果に基づいて、前記頭部が前記エアバッグによる保護エリアの外側へ移動するか否かを判定し、当該判定を肯定した場合、前記フォースリミッタ荷重を前記高荷重に維持する制御部と、
   を備えた車両用乗員保護装置。
2. 前記移動方向検出部は、
   前記車両の床部に設けられ、車両前後方向の加速度を検出する前後加速度センサと、
   前記車両の床部に設けられ、車両左右方向の加速度を検出する左右加速度センサと、
   を有している請求項１に記載の車両用乗員保護装置。
3. 前記制御部は、前記車両前後方向の加速度を縦軸とし、前記車両左右方向の加速度を横軸とする複数のマップを記憶しており、
   前記複数のマップには、前記頭部が前記保護エリアの外側へ移動するか否かを判定するための判定閾値が、前記移動前の前記頭部の位置の違いに応じてそれぞれ設定されている請求項２に記載の車両用乗員保護装置。
4. 前記制御部は、前記前面衝突時に前記セレクタブルフォースリミッタを作動させる場合のタイムリミットを記憶しており、前記前面衝突を検知してから前記タイムリミットまでの時間をタイマーで計測すると共に、前記タイムリミットから算出した規定時間内に前記頭部が前記保護エリアの外側へ移動するか否かを判定する請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の車両用乗員保護装置。
5. 前記前面衝突の厳しさを検出するための厳しさ検出部を備え、
   前記制御部は、前記厳しさ検出部の検出結果が予め設定された閾値を超えた場合、前記フォースリミッタ荷重を前記高荷重に維持する請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の車両用乗員保護装置。
6. 前記初期位置検出部は、前記乗員が着座している車両用シートの位置を検出するシートポジションセンサ、及び、前記乗員を撮像する車内カメラのうち少なくとも一方を有している請求項１〜請求項５の何れか１項に記載の車両用乗員保護装置。