JP2023164169A - 乗員保護装置 - Google Patents

Abstract

【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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