JP3709683B2 - 車両用乗員保護装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、乗員の肩部を拘束するショルダーベルトと、乗員の腰部を拘束するラップベルトとを有するシートベルトによって乗員を保護する車両用乗員保護装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば特開平６−２３４３４２号公報に示されるように、車両の衝突およびその方向を検出するセンサと、このセンサの検査結果に基づいて複数の衝突時対策システムを作動させる制御手段とを備え、例えば車両の前突時に、乗員の前方に配設された前面エアバッグを展開させるとともに、乗員の姿勢を保持するプリローダシートベルト（シートベルトのプリテンショナー）を作動させるように制御する衝突時集中制御装置が知られている。
【０００３】
上記衝突時集中制御装置は、車両に作用する加速度を二次元的に検出するＧセンサによって検出された加速度の絶対値が、所定のしきい値よりも大きいと判定されて車両に衝突事故が発生したことが確認された場合に、上記プリテンショナーを作動させる制御信号を出力して乗員の肩部を拘束するシートベルト、つまりショルダーベルトを巻き取り、このショルダーベルトによって乗員の姿勢を保持することにより、障害を軽減するように構成されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のようにプリテンショナーは、車両の衝突時にシートに着座した乗員の姿勢を効果的に保持できるように、乗員の肩部を拘束するショルダーベルトを巻き取るように構成され、車両が横転するような事故が発生した場合に、プリテンショナーを作動させても乗員の腰部を拘束するラップベルトを積極的に引き締めることができないため、乗員の腰部とラップベルトとの間に隙間が形成されて乗員の姿勢が不安定になるのを効果的に防ぐことができないという問題があった。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑み、車両の横転時に、シートベルトによって乗員を適正に保持して乗員に保護することができる車両用乗員保護装置を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、乗員の肩部を拘束するショルダーベルトと、乗員の腰部を拘束するラップベルトとを備えたシートベルトによって乗員を保護する車両用乗員保護装置において、車両が横転したことを検出する横転検出手段と、上記ラップベルト側に設けられて上記横転検出手段によって車両が横転したことが検出された場合に上記ラップベルトを引き締める方向に駆動するプリテンショナーと、車両の衝突時に、シートベルトに規制値以上の引出力が作用した場合にシートベルトが引き出されるのを許容しつつ衝突エネルギーを吸収するように構成されたロードリミッタとを備え、上記横転検出手段によって車両が横転したことが検出された場合に、上記ロードリミッタを非作動状態とするように構成したものである。
【０００７】
上記構成によれば、車両の横転時にプリテンショナーが作動してラップベルトが引き締められる方向に駆動されることにより、このラップベルトと乗員の腰部との間に隙間が形成されることが防止され、乗員の姿勢が安定して保持されるとともに、上記ロードリミッタが非作動状態に維持されて、このロードリミッタからシートベルトが引き出されることが禁止されることにより、シートベルトによって乗員が効果的に保持されることになる。
【０００８】
請求項２に係る発明は、上記請求項１記載の車両用乗員保護装置において、車両の横転時に、ショルダーベルト側に設けられてこのショルダーベルトを引き締める方向に駆動する第１プリテンショナーと、ラップベルト側に設けられてこのラップベルトを引き締める方向に駆動する第２プリテンショナーとを備えたものである。
【０００９】
上記構成によれば、車両の横転時に上記第１，第２プリテンショナーが作動してショルダーベルトおよびラップベルトがそれぞれ引き締められる方向に駆動されることにより、このショルダーベルトおよびラップベルトと、乗員の腰部および肩部との間に隙間が形成されることが防止され、乗員の姿勢が安定して保持されることになる。
【００１０】
請求項３に係る発明は、上記請求項２記載の車両用乗員保護装置において、車両の横転時に、ショルダーベルトを引き締める第１プリテンショナーの引締め部と、ラップベルトを引き締める第２プリテンショナーの引締め部とを共通の駆動手段によって駆動するように構成したものである。
【００１１】
上記構成によれば、車両の横転時に上記第１，第２プリテンショナーの引締め部が共通の駆動手段により同時に駆動されてショルダーベルトおよびラップベルトがそれぞれ引き締められることにより、簡単な構成で上記ショルダーベルトおよびラップベルトと、乗員の腰部および肩部との間に隙間が形成されることが防止されることになる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係る車両用乗員保護装置の実施形態を示している。この車両用乗員保護装置は、乗員の肩部を拘束するショルダーベルト１および乗員の腰部を拘束するラップベルト２からなるシートベルト３と、上記ショルダーベルト１の基端部に設けられたロードリミッタ４および第１プリテンショナー５と、上記ラップベルト２の基端部に設けられた第２プリテンショナー６と、車両に作用する加減速度を検出するＧセンサ７と、車両に対する重力の作用方向を検出する検出する重力センサ８と、各センサの検出信号に基づいて車両の状態を判別し、この判別結果に応じて上記ロードリミッタ４および第１，２プリテンショナー５，６を作動させる制御信号を出力する制御ユニット９とを有している。
【００１５】
上記ロードリミッタ４は、図２に示すように、ショルダーベルト１が巻き付けられた規制部材１０と、ショルダーベルト１を挟持するように相対向して設置された一対の第１クランプ１１，１２と、一方の第１クランプ１１を他方の第１クランプ１２側に押動するロックレバー１３と、このロックレバー１３を揺動変位させるアクチュエータ１４と、上記ロックレバー１３の揺動変位を規制するストッパ１５と、上記第１クランプ１１，１２の下方に相対向して配設された一対の第２クランプ１６，１７と、上記規制部材１０を回転駆動してショルダーベルト１を巻き取る巻取軸１８とを有している。
【００１６】
そして、車両の衝突時に、上記制御ユニット９から出力される制御信号に応じ、アクチュエータ１４が作動してロックレバー１３が下方の待機位置から上方の押動位置に揺動変位することにより、図３に示すように、上記一方の第１クランプ１１が他方の第１クランプ１２側に押動され、この両第１クランプ１１，１２によりショルダーベルト１が挟持されるようになっている。また、車両の衝突時に、乗員に作用する慣性力によって上記ロードリミッタ４からショルダーベルト１が引き出されると、これに伴って上記第１クランプ１１，１２がロードリミッタ４のケーシングに沿って上昇し、上記ストッパ１５に当接した時点で上記第１クランプ１１，１２の上昇が規制されることになる。
【００１７】
上記ストッパ１５によって両第１クランプ１１，１２の上昇が規制されるのに応じ、一方の第１クランプ１１に係合された上記ロックレバー１３の揺動変位が阻止され、これに伴って上記両第１クランプ１１，１２によって一定の挟持力がショルダーベルト１に付与される。したがって、上記両第１クランプ１１，１２による挟持力以上の引出力が作用すると、上記規制部材１０が圧縮されて塑性変形することにより、この規制部材１０の径変化に対応した量だけショルダーベルト１がロードリミッタ４から引き出され、この際に上記両第１クランプ１１，１２の挟持力に応じた摩擦抵抗が作用することによって衝突エネルギーが吸収されるとともに、上記規制部材１０が塑性変形することによっても衝突エネルギーが吸収されるようになっている。
【００１８】
また、上記第１クランプ１１，１２の下方に配設された第２クランプ１６，１７は、ロードリミッタ４を非作動状態に維持する必要が生じた場合、例えば車両の横転時に、制御ユニット９から出力される制御信号に応じて作動する図外のアクチュエータによって駆動され、上記ショルダーベルト１を挟持することによってこのショルダーベルト１がロードリミッタ４から引き出されるのを禁止するように構成されている。
【００１９】
上記第１プリテンショナー５は、車両の衝突時等に乗員の肩部を保持するショルダーベルト１を巻き取るように構成されたものであり、例えば図４に示すように、ケーシングに回転自在に支持されたピニオンギア１９と、このピニオンギア１９を回転駆動するラックギア２０と、このラックギア２０を駆動するガス発生器２１とを有している。そして、上記ラックギア２０およびガス発生器２１からなる駆動手段によって上記ピニオンギア１９を回転駆動することにより、上記ショルダーベルト１を引き締めるように構成されている。
【００２０】
すなわち、車両の衝突時等に、上記制御ユニット９から出力された制御信号に応じてガス発生器２１が作動し、上記ラックギア２０を矢印に示すように下方の待機位置から上方の駆動位置に移動させるガス圧が発生することにより、上記ピニオンギア１９が回転駆動されるとともに、このピニオンギア１９に連結された上記ロードリミッタ４の巻取軸１８が回転駆動され、上記ショルダーベルト１が巻き取られて引き締められるようになっている。
【００２１】
上記ラックギア２０は、ガス発生器２１の作動後に、図５に示すように、ピニオンギア１９の上方に配設された板ばね材からなるストッパ２２に係合されて上記駆動位置に係止されるように構成されている。これによって一旦引き締められたショルダーベルト１に弛みが生じる方向にピニオンギア１９が回動することが阻止されることになる。
【００２２】
また、上記第２プリテンショナー６は、車両の横転時等に乗員の腰部を保持するラップベルト２を巻き取るように構成されたものであり、例えば図６〜図８に示すように、ラップベルト２の固定部２３の上方において回転自在に支持された巻取軸２５と、この巻取軸２５の一側端部に形成されたピニオンギア部２６に係合されて上記巻取軸２５を回転駆動するラックギア２７と、このラックギア２７を駆動するガス発生器２８とを有し、上記巻取軸２５にはラップベルト２の挿通孔２４が形成されている。
【００２３】
そして車両の横転時等に、上記制御ユニット９から第２プリテンショナー６に出力された制御信号に応じてガス発生器２８が作動し、上記ラックギア２７を図７の矢印に示すように上方の待機位置から下方の駆動位置に移動させるガス圧が発生して上記巻取軸２５が回転駆動されることにより、この巻取軸２５上にラップベルト２が巻取られて引き締められるようになっている。上記巻取軸２５のピニオンギア部２６は、図９に示すように、ラックギア２７の側方に配設された板ばね材からなるストッパ２９に係止されている。これによって、ガス発生器２８の作動後に、一旦引き締められたラップベルト２に弛みが生じる方向に上記巻取軸２５が回動することが阻止されるようになっている。
【００２４】
上記Ｇセンサ７は、車体の前後方向に作用する減速度を検出してこの検出信号を上記制御ユニット９に出力するように構成されている。この制御ユニット９には、図１０に示すように、上記Ｇセンサ７から出力される検出信号に応じ、車両が衝突状態となったか否かを検出する衝突状態検出手段２９と、上記重力センサ８の検出信号に応じて車両が横転状態となったか否かを検出する横転検出手段３０とが設けられている。
【００２５】
上記衝突状態検出手段２９は、Ｇセンサ７によって検出された加減速度に基づき、車両が衝突状態となったか否かを検出するとともに、車両の衝突時に、上記第１，第２プリテンショナー５，６を作動させるか否かの判定基準となるしきい値およびその作動時期を設定し、かつ衝突前の所定時期から衝突時までの間における乗員の頭部の移動速度および移動距離を演算によって求めるように構成されている。そして、上記衝突状態検出手段２９において求めた乗員の頭部の移動速度および移動距離が上記しきい値よりも大きいことが確認された場合には、上記第１プリテンショナー５と、ロードリミッタ４とをそれぞれ所定のタイミングで作動させる制御信号が出力されるようになっている。
【００２６】
また、上記横転検出手段３０は、重力センサ８の検出信号に応じて車両が横転状態となったことが確認された時点で、上記第１，第２プリテンショナー５，６トベルト１を作動させる制御信号を出力するとともに、上記ロードリミッタ４を非作動状態とするように構成されている。すなわち、上記横転検出手段３０からロードリミッタ４の第２クランプ１６，１７を締結状態とする制御信号が出力され、この両第２クランプ１６，１７によってショルダーベルト１が挟持されることにより、上記ロードリミッタ４からショルダーベルト１が引き出されることが禁止されるようになっている。
【００２７】
上記制御ユニット９において実行される制御動作を、図１１に示すフローチャートに基づいて説明する。この制御動作がスタートすると、上記各センサの検出値を入力した後（ステップＳ１）、上記重力センサ８の検出信号に応じて車両が横転状態となったか否かを判定する（ステップＳ２）。このステップＳ２でＹＥＳと判定された場合には、上記第１，第２プリテンショナー５，６を作動させた後（ステップＳ３，Ｓ４）、上記ロードリミッタ４を非作動状態とする制御信号を出力する（ステップＳ５）。
【００２８】
また、上記ステップＳ２でＮＯと判定されて車両が横転状態にないことが確認された場合には、上記Ｇセンサ７によって検出された減速度Ｇが、予め設定された３ｇ（ｇは重力加速度）程度の衝突判定値以上となって衝突事故が発生したか否かを判定し（ステップＳ６）、ＮＯと判定された場合には、上記ロードリミッタ４および第１，第２プリテンショナー５，６の作動制御を実行する必要がないと判断してリターンする。
【００２９】
また、上記ステップＳ６でＹＥＳと判定され、車体に３ｇ以上の減速度Ｇが作用したこと、つまり車両の衝突事故が発生したことが確認された場合には、上記各センサの検出値等に基づき、上記第１プリテンショナー５を作動させるか否かの判定基準となるしきい値Ｖ１，Ｌ１と、第１プリテンショナー５の作動タイミングＴ１とを設定する（ステップＳ７）。例えば、予め記憶手段に記憶されたマップのデータと、上記各センサの検出値とに基づき、乗員の頭部の移動速度に対応したしきい値Ｖ１及び同移動距離に対応したしきい値Ｌ１と、上記作動タイミングＴ１とを読み出して設定する。
【００３０】
次いで、上記減速度Ｇの検出値に基づき、乗員の頭部の移動速度Ｖと同移動距離Ｌとを演算する（ステップＳ８）。すなわち、車両が衝突状態となったことが確認された現時点よりも所定時間αだけ前（例えば１秒前）から現時点までの時間内において上記減速度Ｇの値を積分することにより上記頭部の移動速度Ｖ｛＝∫Ｇｄｔ，（ｔ＝−α〜０）｝を求めるとともに、同時間内において上記移動速度Ｖの値を積分することにより上記頭部の移動距離Ｌ｛＝∫Ｖｄｔ，（ｔ＝−α〜０）｝を求める。
【００３１】
その後、上記頭部の移動速度Ｖ及び移動距離Ｌの演算値が、ステップＳ７で設定された上記しきい値Ｖ１，Ｌ１以上であるか否かをそれぞれ判定し（ステップＳ９，Ｓ１０）、この両ステップＳ９，Ｓ１０のいずれかでＮＯと判定された場合には、乗員に作用する慣性力が小さいために、上記第１プリテンショナー５の作動制御を実行する必要がないと判断してリターンする。
【００３２】
また、上記ステップＳ９，Ｓ１０でそれぞれＹＥＳと判定された場合には、上記ステップＳ３で設定された作動タイミングＴ１に基づいて上記第１プリテンショナー５を作動させてショルダーベルト１を引き締める方向に巻き取った後（ステップＳ１１）、上記ロードリミッタ４のアクチュエータ１４を作動させて上記ショルダーベルト１の引き出しを規制するとともに（ステップＳ１２）、シートに着座した乗員の前方に配設された図外のエアバッグを展開させる制御信号を出力する（ステップＳ１３）。
【００３３】
このように乗員の肩部を拘束するショルダーベルト１と、乗員の腰部を拘束するラップベルト２とを備えたシートベルト３によって乗員を保護する車両用乗員保護装置において、車両が横転したことを検出する横転検出手段３０を設けるとともに、上記ラップベルト２側にプリテンショナー６を設け、上記横転検出手段３０によって車両が横転したことが検出された場合に上記プリテンショナー６を作動させてラップベルト２を引き締める方向に駆動するように構成したため、車両の横転時に、上記ラップベルト２と乗員の腰部との間に間隙が形成されるのを防止して、横転した車両内で乗員の体を上記ラップベルト２により乗員を安定して保持することができる。
【００３４】
また、上記実施形態では、ショルダーベルト１を引き締める方向に駆動する第１プリテンショナー５をショルダーベルト１側に設けるとともに、ラップベルト２を引き締める方向に駆動する第２プリテンショナー６をラップベルト２側に設けたため、車両の横転時に、第１，第２プリテンショナー５，６をそれぞれ作動させることにより、上記ショルダーベルト１およびラップベルト２を引き締めて乗員の肩部および腰部の両方を拘束し、横転した車両内で乗員の体を、より安定して保持することができる。
【００３５】
特に、上記ショルダーベルト１とラップベルト２とが一体に連結されてなる肩腰一体式のシートベルト３では、ショルダーベルト１の弛みがラップベルト２に移行する可能性があるため、上記のように車両の横転時に、第１，第２プリテンショナー５，６の両方を作動させるように構成することにより、上記ショルダーベルト１の弛みがラップベルト２に影響を与えるのを防止してラップベルト２と乗員の腰部との間に間隙が形成されるのを防ぐようにすることが望ましい。
【００３６】
また、上記のようにショルダーベルト１に作用する衝突エネルギーを吸収するロードリミッタ４を備えた車両用乗員保護装置において、上記横転検出手段３０によって車両が横転したことが検出された場合に、上記ロードリミッタ４を非作動状態とするように構成したため、上記第１，第２プリテンショナー５，６を作動させてシートベルト３を引き締める方向に駆動した後に、上記ロードリミッタ４からシートベルト３が引き出されるのを確実に防止することができる。したがって車両の横転時に、上記ロードリミッタ４からシートベルト３が引き出されるのに起因して乗員の保持状態が不安定になるという事態の発生を効果的に防止することができる。
【００３７】
そして、車両が横転することのない前突事故等が発生した場合には、上記ロードリミッタ４を作動させてショルダーベルト１が引き出されるのを規制することにより、このショルダーベルト１によって乗員の姿勢を適正に保持しつつ、一定値以上の引出力が作用してショルダーベルト１が引き出される際に、上記ロードリミッタ４により衝撃エネルギーを吸収して乗員に過大な荷重が作用するのを効果的に防止することができる。なお、ショルダーベルト１の基端部等に上記ロードリミッタ４と第１プリテンショナー５とが設けられた車両用乗員保護装置において、車両の横転時に、上記第１プリテンショナー５を作動させることなく、ロードリミッタ４を非作動状態としてショルダーベルト１の引き出しを禁止するように構成してもよい。
【００３８】
なお、上記実施形態では、衝突状態検出手段２９によって車両の衝突事故が発生したことが確認された場合に、第１プリテンショナー５のみを作動させてショルダーベルト１を引き締めるように構成した例について説明したが、車両の衝突時に、第１，第２プリテンショナー５，６の両方を作動させるように構成してもよい。この場合には、上記ショルダーベルト１およびラップベルト２の両方を引き締める方向に駆動することにより、ラップベルト２の弛みがショルダーベルト１に影響するのを防止し、このショルダーベルト１によって乗員を、さらに効果的に保護することができる。
【００３９】
上記構成を採用する場合には、ショルダーベルト１を引き締める第１プリテンショナー５の引締め部と、ラップベルト２を引き締める第２プリテンショナー５の引締め部とを共通の駆動手段によって駆動するように構成してもよい。例えば、図１２に示すように、第１プリテンショナー５のピニオンギア１９からなる引締め部と、第２プリテンショナー６の巻取軸２５からなる引締め部とを上下に配設するとともに、両引締め部をそれぞれ回転駆動するラックギア３２と、このラックギア３２を下方の待機位置から上方の駆動位置に移動させるガス発生器３３とからなる共通の駆動手段３４を設けた構造としてもよい。
【００４０】
上記のように構成した場合には、車両の横転時および衝突時に、上記第１，第２プリテンショナー５，６を略同時に駆動することにより、簡単な構成で上記ショルダーベルト１およびラップベルト２の両方を引き締めて乗員を効果的に保持することができる。また、図例のように上記待機位置にあるラックギア３２の先端部を、下方に位置する第２プリテンショナー６の巻取軸２５に係合させるとともに、上記ラックギア３２を、上方に位置する第１プリテンショナー５のピニオンギア１９から離間させるように配設した構成によると、通常時には上記第１プリテンショナー５のピニオンギア１９に連結されたロードリミッタ４の巻取軸１８を回転可能に支持しつつ、上記駆動手段３４の作動時には第２プリテンショナー６の巻取軸２５を迅速に回転駆動できるという利点がある。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、乗員の肩部を拘束するショルダーベルトと、乗員の腰部を拘束するラップベルトとを備えたシートベルトによって乗員を保護する車両用乗員保護装置において、車両が横転したことを検出する横転検出手段と、上記ラップベルト側に設けられて上記横転検出手段によって車両が横転したことが検出された場合に上記ラップベルトを引き締める方向に駆動するプリテンショナーと、車両の衝突時に、シートベルトに規制値以上の引出力が作用した場合にシートベルトが引き出されるのを許容しつつ衝突エネルギーを吸収するように構成されたロードリミッタとを設け、上記横転検出手段によって車両が横転したことが検出された場合に、上記ロードリミッタを非作動状態とするように構成したため、車両の横転時に、上記プリテンショナーを作動させてラップベルトを引き締める方向に駆動することにより、上記ラップベルトと乗員の腰部との間に間隙が形成されるのを防止することができ、横転した車両内で乗員の体を上記ラップベルトにより乗員を安定して保持できるとともに、上記ロードリミッタを非作動状態に維持して、このロードリミッタからシートベルトが引き出されることを禁止することにより、このシートベルトが引き出されること起因して乗員の保護状態が不安定になるという事態の発生を効果的に防止できるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る車両用乗員保護装置の実施形態を示す説明図である。
【図２】ロードリミッタの具体的構成を示す説明図である。
【図３】ロードリミッタの作動状態を示す説明図である。
【図４】第１プリテンショナーの具体的構成を示す断面図である。
【図５】第１プリテンショナーの作動状態を示す断面図である。
【図６】第２プリテンショナーの具体的構成を示す断面図である。
【図７】図６のＡ−Ａ線断面図である。
【図８】図６のＢ−Ｂ線断面図である。
【図９】第２プリテンショナーのピニオンギア部の係止状態を示す断面図である。
【図１０】制御ユニットの具体的構成を示すブロック図である。
【図１１】上記制御ユニットによる制御動作を示すフローチャートである。
【図１２】第１，第２プリテンショナーの他の例を示す断面図である。
【符号の説明】
１ ショルダーベルト
２ ラップベルト
３ シートベルト
４ ロードリミッタ
５ 第１プリテンショナー
６ 第２プリテンショナー
１９ ピニオンギア（引締め部）
２５ 巻取軸（引締め部）
３０ 横転検出手段
３４ 共通の駆動手段

Claims (3)

1. 乗員の肩部を拘束するショルダーベルトと、乗員の腰部を拘束するラップベルトとを備えたシートベルトによって乗員を保護する車両用乗員保護装置において、車両が横転したことを検出する横転検出手段と、上記ラップベルト側に設けられて上記横転検出手段によって車両が横転したことが検出された場合に上記ラップベルトを引き締める方向に駆動するプリテンショナーと、車両の衝突時に、シートベルトに規制値以上の引出力が作用した場合にシートベルトが引き出されるのを許容しつつ衝突エネルギーを吸収するように構成されたロードリミッタとを備え、上記横転検出手段によって車両が横転したことが検出された場合に、上記ロードリミッタを非作動状態とするように構成したことを特徴とする車両用乗員保護装置。
2. 車両の横転時に、ショルダーベルト側に設けられてこのショルダーベルトを引き締める方向に駆動する第１プリテンショナーと、ラップベルト側に設けられてこのラップベルトを引き締める方向に駆動する第２プリテンショナーとを備えたことを特徴とする請求項１記載の車両用乗員保護装置。
3. 車両の横転時に、ショルダーベルトを引き締める第１プリテンショナーの引締め部と、ラップベルトを引き締める第２プリテンショナーの引締め部とを共通の駆動手段によって駆動するように構成したことを特徴とする請求項２記載の車両用乗員保護装置。

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