JP2023164169A - 乗員保護装置 - Google Patents

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Isamu Nagasawa
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Abstract

Figure 2023164169000001
【課題】乗員の頭部に対するヘッドレストの追従性を向上した乗員保護装置を提供する。
【解決手段】乗員Pの背部に沿って配置されたバックレスト20と、バックレストの上部であって乗員の頭部Hの後方側に配置されたヘッドレスト30,31とを有するシート1に設けられる乗員保護装置1であって、車両の衝突を検知又は予測する衝突検知部101,200と、衝突の検知又は予測に応じて、ヘッドレストを初期位置P1に対して前方側へ変位させるヘッドレスト前進機構110と、乗員の頭部の上昇に追従してヘッドレストを上昇可能に支持するヘッドレスト支持機構33とを備える構成とする。
【選択図】図5

Description

本発明は、車両用シートのヘッドレスト部に設けられる乗員保護装置に関する。
自動車等の車両用などのシートにおいて、乗員の背部と接するシートバックの上部であって、頭部の後方側に、後面衝突時等に乗員の頭部を拘束するヘッドレストが設けられる。
また、乗員後方側からの衝撃に対して鞭打ち傷害を抑制するため、衝突時にヘッドレストを乗員に対して上昇させたり、前傾させる可動式のヘッドレスト装置を設けることが知られている。
ヘッドレストに関する技術として、例えば、特許文献1には、シートバックの上部に設けるヘッドレストのステーを、背面がシートバックフレームに対して上下方向に移動可能に当接するサポートブラケットに挿入するとともに、シートバックに設けられ乗員によって押される受圧部材が後方に移動したときにサポートブラケットを上方に移動させつつ前側に傾かせるヘッドレスト駆動機構が記載されている。
特許文献2には、ヘッドレストのロック状態が解除されて可動部とベース部が相対的に移動した後にも、可動部をロック状態の位置に戻しやすくするため、可動部に設けられた係合部がベース部に設けられた被係合部と係合することにより、可動部をベース部に対してロック状態とすることができるとともに、ロック状態の解除は、可動部に働く弾性力に抗して係合部をロック状態における位置よりも後方に移動させることにより可能となり、係合部をロック状態における位置よりも後方に位置させた状態を維持させることが可能
な係止機構を備えることが記載されている。
特許文献3には、衝突時に頭部等の動きに追従する上昇スピード、距離を改善するため、フレームに設けた衝撃で作動する駆動主体装置と、この駆動主体装置に連繋したシートバック内を昇降するワイヤと、ワイヤが係止される昇降装置と、この昇降装置の昇降杆に連繋したヘッドレストサポートを介してヘッドレストを上昇、前傾させることが記載されている。
特開2006- 82772号公報 特開2015-217768号公報 特開2008- 24106号公報
後面衝突時には、乗員がシートのバックレスト部に強く押しつけられる。
衝突のエネルギが大きい場合、乗員はさらにバックレストを後方側へ押し込もうとするが、構造上限界があるため、乗員はバックレスト部の傾斜に沿って上方側へずり上がる挙動を示す。
このような乗員の上昇挙動は、後面衝突時に乗員傷害を軽減するヘッドレストと、乗員の頭部と頸部との離脱を招く場合があり、乗員の傷害が悪化することが懸念される。
上述した問題に鑑み、本発明の課題は、乗員の頭部に対するヘッドレストの追従性を向上した乗員保護装置を提供することである。
上述した課題を解決するため、本発明の乗員保護装置は、乗員の背部に沿って配置されたバックレストと、前記バックレストの上部であって前記乗員の頭部の後方側に配置されたヘッドレストとを有するシートに設けられる乗員保護装置であって、車両の衝突を検知又は予測する衝突検知部と、前記衝突の検知又は予測に応じて、前記ヘッドレストを初期位置に対して前方側へ変位させるヘッドレスト前進機構と、前記乗員の前記頭部の上昇に追従して前記ヘッドレストを上昇可能に支持するヘッドレスト支持機構とを備えることを特徴とする。
これによれば、ヘッドレストを初期位置に対して前進させることで、乗員の身体がバックレストの斜面に沿ってずり上がる際に、乗員の頭部をヘッドレストで適切に拘束することができる。
そして、さらに乗員の頭部が上昇した場合には、ヘッドレストが乗員の頭部に追従して上昇することにより、乗員の頭部、頸部がヘッドレストから離脱することを防止できる。
本発明において、前記ヘッドレストの前方側への変位に応じて、前記ヘッドレストから前記乗員の肩部上方へ展開される肩部保持部を備える構成とすることができる。
これによれば、乗員がバックレストの斜面に沿ってずり上がる際に、ヘッドレストに入力する荷重の一部を、肩部保持部からヘッドレストに伝達することにより、乗員の頭部、頸部の負荷を軽減するとともに、ヘッドレストを確実に上昇させることができる。
この場合、前記ヘッドレスト支持機構は、前記ヘッドレストから下方へ突出するとともに、下端部が前記バックレストの上部に挿入されるヘッドレストポストを有し、前記ヘッドレストポストの長手方向における中間部に、前記肩部保持部が前記ヘッドレストポストに沿って降下した際に前記展開を案内するガイド部が設けられる構成とすることができる。
これによれば、簡単な構成により肩部保持部の展開動作を実現することができる。
本発明において、前記ヘッドレスト支持機構は、前記ヘッドレストが前記乗員の頭部から入力される荷重が所定値以上となったときに前記ヘッドレストのさらなる上昇を規制する上昇規制部を有する構成とすることができる。
これによれば、乗員の頭部からヘッドレストへ過大な荷重が入力されることにより、ヘッドレストがバックレストから脱落することを防止し、乗員の頭部がヘッドレストから離脱することを防止できる。
以上説明したように、本発明によれば、乗員の頭部に対するヘッドレストの追従性を向上した乗員保護装置を提供することができる。
本発明を適用した乗員保護装置の実施形態が設けられるシートを側方から見た状態を示す模式図である。 図1のII-II部拡大図である。 図2のIII-III部矢視図である。 実施形態の乗員保護装置の制御システム構成を模式的に示すブロック図である。 実施形態における後面衝突時(展開終了時)のヘッドレスト周辺の構成を示す側面視図である。 図5のIV-IV部矢視図である。
以下、本発明を適用した乗員保護装置の実施形態について説明する。
実施形態の乗員保護装置は、例えば、乗用車等の自動車の車室内に設けられるシートに設けられ、衝突時にシートに着座する乗員を保護するものである。
図1は、実施形態の乗員保護装置が設けられるシートを側方から見た状態を示す模式図である。
図1に示すように、乗員Pは、頭部H、頸部N、肩部S、上体UB、腕A、脚L、大腿部F、臀部B等を有する。
乗員Pは、一例として、車両前方側に向いて着座するものとする。
シート1は、シートクッション10、バックレスト20、ヘッドレスト30等を有する。
シートクッション10は、乗員Pの臀部B及び大腿部Fが載せられる座面部である。
シートクッション10は、図示しないベース部を介して、車室の床面部を構成する図示しないフロアパネルに取り付けられる。
ベース部は、シート1を車体に対して前後方向にスライド可能に支持するシートレール等を有する。
シートクッション10は、乗員Pの前後方向及び肩幅方向に沿って延在する上面部を有する。
乗員Pの脚Lのうち下肢部分は、シートクッション10の前端部から前方側へ投げ出された状態となる。
バックレスト(シートバック)20は、乗員Pの上体UBの背部と対向して設けられた背もたれ部分である。
バックレスト20は、シートクッション10の後端部近傍から、上方側かつ斜め後方側へ張り出している。
バックレスト20の上端部は、車両の通常使用時において、乗員Pの肩部Sの後方側に配置されている。
ヘッドレスト30は、乗員Pの頭部Hの後方側に設けられ、頭部Hがシート1に対して後傾方向に回動した際に、頭部Hを拘束する部分である。
ヘッドレスト30は、バックレスト20の上端部から上方側へ突出して設けられている。
シートクッション10、バックレスト20、ヘッドレスト30(本体部31)は、それぞれ例えば鋼などの金属材料等からなるフレームの周囲に、例えば多孔質体であるウレタンフォーム等の弾性を有する材料を設けて、衝撃吸収性(クッション性)を有するよう構成されている。
図2は、図1のII-II部拡大図である。
図3は、図2のIII-III部矢視図である。
ヘッドレスト30は、本体部31、ベース部32、ヘッドレストポスト33、屈曲部34、電磁ロック35、肩部保持アーム36、アーム支持部37等を有する。
本体部31は、ヘッドレスト30において、乗員Pの頭部Hに対向して配置された部分である。
本体部31は、弾性体を有するクッション部の表面に、図示しない表皮を被せて構成されている。
ベース部32は、本体部31の後方側に設けられ、本体部31が取り付けられる部分である。
ベース部32は、本体部31を、前後方向に相対変位可能、かつ、左右方向に沿った軸回りに回動(揺動)可能に支持する。
本体部31は、車両の通常使用時における状態(初期位置P1)から、ベース部32に対して前進し、かつ、上端部が下端部に対して前進する方向に回動(前傾)した乗員拘束状態P2へ推移する。
ベース部32は、後述するヘッドレスト制御ユニット100からの指令に応じて、本体部31を初期位置P1から乗員拘束位置P2へ変位させる本体部駆動装置110を有する。
図2では、本体部31は、初期位置P1、乗員拘束位置P2を、それぞれ実線、破線で図示している。
ヘッドレストポスト33は、ベース部32の左右側部から下方へ延在する支柱である。
ヘッドレストポスト33の下端部は、バックレスト20の上部に設けられた図示しないブッシュに挿入される。
屈曲部34は、ヘッドレストポスト33の中間部であって、ベース部32の下方に配置されている。
屈曲部34は、後述する肩部保持アーム36の展開動作を案内するガイド部として機能する。
電磁ロック35は、バックレスト20の内部に設けられ、ヘッドレストポスト33のバックレスト20に対する上下方向の変位を拘束するロック機構(上昇規制部)である。
電磁ロック35は、ヘッドレストポスト33と協働して、本発明のヘッドレスト支持機構として機能する。
電磁ロック35は、ヘッドレスト制御ユニット100からの指令に応じて、ヘッドレストポスト33がバックレスト20に対して上下方向(繰り出し又は挿入方向)に相対変位可能なフリー状態と、相対変位が禁止されるロック状態とを切り換えられる。
電磁ロック35は、車両の通常使用時にはロック状態に維持され、乗員Pが所定のヘッドレスト30の高さ調整操作を行う場合、及び、後述する衝突時には一時的にフリー状態に切り替えられる。
肩部保持アーム36は、乗員Pの後方側から衝突を受ける後面衝突時に、乗員Pの肩部Sの上方に展開する部材である。
アーム支持部37は、肩部保持アーム36を、ステム33に取り付ける基部である。
アーム支持部37は、肩部保持アーム36の基端部側(展開時における突端部(前端部)とは反対側の端部)に設けられている。
アーム支持部37は、ステム33が挿通される開口を有する。
車両の通常使用時において、アーム支持部37は、ベース部32の上端部近傍であって、ステム33の屈曲部34よりも上方側に配置されている。
このとき、肩部保持アーム36は、突端部がアーム支持部37に対して下方かつ斜め前方側に下垂した状態で、本体部31の後方側に格納されている。
アーム支持部37は、本体部31が初期位置P1から乗員拘束位置P2へ推移することに応じて、ステム33の長手方向に沿って降下する。
アーム支持部37の降下は、例えば、本体部31が移動して生じた空間に肩部保持アーム36が自重により落下する構成とすることができる。
また、例えば電動式や化薬式(火薬式)などのアクチュエータによって、ヘッドレスト制御ユニット100からの指令に応じて、強制的に降下する構成としてもよい。
図2において、降下中の肩部保持アーム36、アーム支持部37を破線で図示する。
アーム支持部37がステム33に沿って降下し、屈曲部34に到達すると、屈曲部34の形状に追従して肩部保持アーム36の姿勢が変化し、肩部保持アーム36は、突端部がアーム支持部37に対して前方側へ突出しかつ左右方向に広がり、乗員Pの肩部Sを拘束可能となるよう変位する。
ステム33の屈曲部34は、このような変位を実現するため、例えば、らせん状に捻じれた形状とすることができる。
図3において、変位後の肩部保持アーム36を破線で図示する。
図4は、実施形態の乗員保護装置の制御システム構成を模式的に示すブロック図である。
実施形態の乗員保護装置は、ヘッドレスト制御ユニット100、環境認識ユニット200等を有する。
ヘッドレスト制御ユニット100は、ヘッドレスト駆動装置110、及び、電磁ロック35を制御するものである。
環境認識ユニット200は、各種センサの出力に基づいて、自車両周囲の環境を認識するものである。
ヘッドレスト制御ユニット100、環境認識ユニット200は、例えば、CPU等の情報処理部、RAMやROMなどの記憶部、入出力インターフェイス、及び、これらを接続するバス等を有して構成されている。
ヘッドレスト制御ユニット100と、環境認識ユニット200とは、例えばCAN通信システム等の車載LANを介して、あるいは直接に、通信可能となっている。
ヘッドレスト制御ユニット100は、衝突センサ101を有する。
衝突センサ101は、車体に作用する前後方向、車幅方向等の加速度を検出する加速度センサを有する衝突検出部である。
ヘッドレスト制御ユニット100は、衝突センサ101が衝突時に特有の著大な加速度を検出した場合に、衝突判定を成立(衝突を検知)させるとともに衝突態様を判別する。
衝突態様として、例えば、車両の前方から衝突を受ける前面衝突、車両の後方から衝突(典型的には追突)を受ける後面衝突、車両の側方から衝突を受ける側面衝突などがある。
これらの衝突態様は、衝突センサ101が検出した主な加速度の方向に基づいて判別することができる。
ヘッドレスト制御ユニット100には、上述した電磁ロック35に加えて、ヘッドレスト駆動装置110、感圧センサ120等が接続されている。
ヘッドレスト駆動装置110は、例えば、化薬式(火薬式)、電動式などのアクチュエータを用いて、ヘッドレスト30の本体部31を、初期位置P1から乗員拘束位置P2へ推移させるヘッドレスト前進機構である。
感圧センサ120は、ヘッドレスト30の本体部31の前面部が乗員Pの頭部Hから受ける接触面圧、すなわち、頭部Hから本体部31が受ける荷重を検出するものである。
また、ヘッドレスト制御ユニット100には、可視光カメラ装置210、ミリ波レーダ装置220、レーザスキャナ装置230等が接続されている。
可視光カメラ装置210は、自車両の周囲(前方、後方、側方等)をステレオカメラ、単願カメラなどの可視光カメラで撮像する撮像装置である。
可視光カメラ装置210は、撮像画像に画像処理を施し、自車両周囲の物体の有無及び自車両に対する物体の相対位置、相対速度や、車線形状等を検出する機能を備えている。
ミリ波レーダ装置220は、例えば30乃至300GHzの周波数帯域の電波を用いたレーダ装置であって、物体の有無及び自車両に対する物体の相対位置を検出する機能を備えている。
レーザスキャナ装置230は、例えば近赤外レーザ光をパルス状に照射して車両周辺を走査し、反射光の有無及び反射光が戻るまでの時間差に基づいて、物体の有無、車両に対する物体の相対位置、物体の形状等を検出する機能を備えている。
環境認識ユニット200は、これらの各センサの出力等に基づいて、例えば他車両等の物体との衝突が不可避である場合に、プリクラッシュ判定(衝突予測)を成立させる。
プリクラッシュ判定が成立した場合、環境認識ユニット200は、各センサの出力に基づいて、衝突態様(前面衝突、後面衝突、側面衝突等)を判別する。
環境認識ユニット200は、本発明の他の衝突検出部として機能する。
ヘッドレスト制御ユニット100は、衝突センサ101が衝突を検知(衝突判定を成立)し、あるいは、環境認識ユニット200が衝突を予測(プリクラッシュ判定を成立)した場合には、衝突態様を判別する。
衝突態様が、乗員Pの後方側から衝突を受ける後面衝突の場合には、ヘッドレスト制御ユニット100は、ヘッドレスト駆動装置110に指令を与え、本体部31を初期位置P1から乗員拘束位置P2へ変位させる。
これにより、肩部保持アーム36及びアーム支持部37は、ヘッドレストポスト33に沿って下降を開始し、肩部保持アーム36の突端部が乗員Pの肩部Sの上方に突出した状態まで展開する。
図5は、実施形態における後面衝突時(展開終了時)のヘッドレスト周辺の構成を示す側面視図である。
図6は、図5のIV-IV部矢視図である。
乗員Pの上体UBは、バックレスト20に対して後方側へ強く押しつけられ、バックレスト20の前面の傾斜に沿ってずり上がる挙動を示す。
衝突初期において、ヘッドレスト制御ユニット100は、電磁ロック35をフリー状態とする。
本体部31の前面部が頭部Hによって上方へ押圧され、肩部保持アーム36の突端部が肩部Sによって上方へ押圧されることにより、ヘッドレスト30は、バックレスト20に対して上方へ変位する。
これにより、ヘッドレスト30の本体部31は、乗員Pの身体がバックレスト20の斜面をずり上がる挙動に追従する。
このとき、ヘッドレストポスト33は、バックレスト20のブッシュとの摺動摩擦によってエネルギを吸収する。
その後、感圧センサ120が予め設定された閾値以上の圧力を検出した場合には、ヘッドレスト制御ユニット100は、ヘッドレスト30のバックレスト20からの脱落を防止するため、電磁ロック35を再びロック状態に復帰させる。
以上説明した実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
(1)ヘッドレスト30の本体部31を、初期位置P1に対して前進させ、さらに前傾させた乗員拘束位置P2へ変位させることで、乗員Pの身体がバックレスト20の斜面に沿ってずり上がる際に、乗員Pの頭部Hをヘッドレスト30で適切に拘束することができる。
そして、さらに乗員Pの頭部Hが上昇した場合には、ヘッドレスト30が乗員Pの頭部Hに追従して上昇することにより、乗員Pの頭部H、頸部Nがヘッドレストから離脱して傷害が悪化することを防止できる。
(2)乗員Pがバックレスト20の斜面に沿ってずり上がる際に、ヘッドレスト20に入力する荷重の一部を、肩部保持アーム36からヘッドレスト30に伝達することにより、乗員Pの頭部H、頸部Nの負荷を軽減するとともに、ヘッドレスト30を確実に上昇させることができる。
(3)ヘッドレスト30のベース部32から下方へ突出するとともに、下端部がバックレストの上部に挿入されるヘッドレストポスト33を有し、ヘッドレストポスト33の長手方向における中間部に、肩部保持アーム36がヘッドレストポスト33に沿って降下した際に展開を案内する屈曲部34(ガイド部)が設けられることにより、簡単な構成で肩部保持アーム36の展開動作を実現することができる。
(4)ヘッドレスト30の本体部31が乗員Pの頭部Hから入力される接触面圧(荷重)が所定値以上となったときに、電磁ロック35をロック状態としてヘッドレスト30のさらなる上昇を規制することにより、乗員Pの頭部Hからヘッドレスト30の本体部31へ過大な荷重が入力されることにより、ヘッドレスト30がバックレスト20から脱落することを防止し、乗員Pの頭部Hがヘッドレスト20から離脱することを防止できる。
(変形例)
本発明は、以上説明した実施形態に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の技術的範囲内である。
(1)乗員保護装置、ヘッドレスト、シート、及び、車両の構成は、上述した実施形態に限定されず、適宜変更することができる。
(2)実施形態における衝突の検知又は予測を行う手法や、これに用いられるハードウェアの構成は一例であって、適宜変更することができる。
例えば、自車両に搭載するセンサの種類は実施形態に限定されず、適宜追加あるいは省略することができる。
また、自車両に搭載されたセンサによる検知、予測に限らず、例えば路車間通信や車車間通信を利用して衝突を予測してもよい。
(3)ヘッドレストの本体部の駆動機構や、肩部保持部を展開させる機構の具体的構成は、上述した実施形態に限らず、適宜変更することができる。
例えば、ヘッドレストの駆動機構は、ヘッドレストの本体部を予め乗員拘束状態側へばね要素によって付勢するとともに、ロック機構によって初期位置に保持し、衝突の検知又は予測に応じて、ロック機構を解除して乗員拘束位置へ移動させる構成としてもよい。
1 シート 10 シートクッション
20 バックレスト 30 ヘッドレスト
31 本体部 32 ベース部
33 ヘッドレストポスト 34 屈曲部
35 電磁ロック 36 肩部保持アーム
37 アーム支持部
P1 初期位置 P2 乗員拘束位置
100 ヘッドレスト制御ユニット
110 ヘッドレスト駆動装置 120 感圧センサ
200 環境認識ユニット 210 可視光カメラ装置
220 ミリ波レーダ装置 230 レーザスキャナ装置
P 乗員 H 頭部
N 頸部 UB 上体
A 腕 L 脚
B 臀部 F 大腿部

Claims (4)

  1. 乗員の背部に沿って配置されたバックレストと、前記バックレストの上部であって前記乗員の頭部の後方側に配置されたヘッドレストとを有するシートに設けられる乗員保護装置であって、
    車両の衝突を検知又は予測する衝突検知部と、
    前記衝突の検知又は予測に応じて、前記ヘッドレストを初期位置に対して前方側へ変位させるヘッドレスト前進機構と、
    前記乗員の前記頭部の上昇に追従して前記ヘッドレストを上昇可能に支持するヘッドレスト支持機構と
    を備えることを特徴とする乗員保護装置。
  2. 前記ヘッドレストの前方側への変位に応じて、前記ヘッドレストから前記乗員の肩部上方へ展開される肩部保持部を備えること
    を特徴とする請求項1に記載の乗員保護装置。
  3. 前記ヘッドレスト支持機構は、前記ヘッドレストから下方へ突出するとともに、下端部が前記バックレストの上部に挿入されるヘッドレストポストを有し、
    前記ヘッドレストポストの長手方向における中間部に、前記肩部保持部が前記ヘッドレストポストに沿って降下した際に前記展開を案内するガイド部が設けられること
    を特徴とする請求項2に記載の乗員保護装置。
  4. 前記ヘッドレスト支持機構は、前記ヘッドレストが前記乗員の頭部から入力される荷重が所定値以上となったときに前記ヘッドレストのさらなる上昇を規制する上昇規制部を有すること
    を特徴とする請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載の乗員保護装置。
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