JP4158414B2 - Vehicle occupant restraint system - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両衝突、特に、横加速度成分を含む側面衝突や斜め衝突時に乗員を保護するようにした車両用乗員拘束装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
車両の側突時に乗員を保護するようにした装置は、例えば特開2001−206176号公報に開示されたものがあり、これは車両の側突が予測されたときに車室内空間を郭定する可動パネルが車室内空間の中央部に向けて移動し、これによって乗員が車室内空間を郭定するドアから離間させるようになっている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、かかる従来の乗員保護装置では、側突時に乗員の胸部を可動パネルによって押圧した際、頭部はこれに働く慣性力により首部分を回転中心として回転運動を起こすため、頭部の挙動を制御することができなくなって、これら頭部と胸部との間に相対変位が発生してしまう。
【0004】
そこで、本発明は横加速度成分を含む側面衝突や斜め衝突時には、乗員の胸部と頭部の挙動を略一致させるように制御することにより、乗員をより確実に保護するようにした車両用乗員拘束装置を提供するものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明にあっては、乗員の胸部の横移動を制御する胸部挙動制御手段および頭部の横移動を制御する頭部挙動制御手段を設けて、車両衝突検出手段によって車両の側面衝突や斜め衝突を検出した場合に、挙動検出手段によって乗員の少なくとも胸部および頭部の挙動を検出して、制御手段が、挙動検出手段の検出結果から、乗員の腰部を中心とする胸部と頭部の角速度または胸部と頭部の横移動速度に差があると判定した場合に、これら胸部と頭部の角速度または横移動速度を略一致させつつ、頭部の横移動量を側方壁部までの許容寸法内に抑制するための制御信号を、前記胸部挙動制御手段および前記頭部挙動制御手段に出力するようにしている。
【0006】
【発明の効果】
本発明によれば、車両の側面衝突や斜め衝突を検出したときには、制御手段から出力した制御信号によって胸部挙動制御手段および頭部挙動制御手段が作動して、乗員の胸部と頭部の挙動をそれぞれ制御する。
【0007】
このときの胸部および頭部の挙動制御は、これら胸部と頭部の角速度または横移動速度を略一致させつつ、頭部の横移動量を側方壁部までの許容寸法内に抑制するので、首部を回転中心とした胸部に対する頭部の回転運動を抑制しつつ、頭部が側方壁部、つまりドアトリムやサイドウインドウ若しくはピラー等に干渉するのを抑制し、更には頭部が車外放出する挙動をも抑制することができる。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面と共に詳述する。
【0009】
ここで、本発明の実施形態を説明するにあたって、側面衝突や斜め衝突に代表される車両横方向の加速度(G)の発生する衝突形態において、乗員の挙動は大別して次に示す2つのパターンが考えられる。
【0010】
第1のパターンは、乗員は要部に装着されたラップベルトによってシートに固定されているため、腰部を回転中心に乗員の上半身が車両横方向に回転運動する挙動であり、この挙動を対象とした乗員拘束装置を第1,第2実施形態によって説明するものとする。尚、この第1のパターンでは、乗員の肩から腰部に掛けたショルダーベルトは乗員の横方向の拘束力を持たないことが前提となる。
【0011】
第2のパターンは、ショルダーベルトやラップベルトを用いて乗員の横方向の拘束力を増し、シートと共に横方向に並進運動するように拘束する手段により、乗員の上半身が車両横方向に並進運動をする挙動であり、この挙動を対象とした乗員拘束装置を第2,第3実施形態によって説明するものとする。
【0012】
図1〜図13は本発明の車両用乗員拘束装置10の第1実施形態を示し、図1はこの乗員拘束装置を搭載した車両の平面図、図2は乗員拘束装置を搭載した車両の要部正面図、図3(a)は非衝突時の乗員姿勢、(b)は衝突時の乗員姿勢をそれぞれ示す説明図、図4は乗員拘束装置に設けた胸部挙動制御手段の要部断面正面図、図5は胸部挙動制御手段の作動状態を示す要部断面正面図、図6は乗員拘束装置に設けた頭部挙動制御手段の要部断面斜視図、図7は頭部挙動制御手段の要部断面正面図、図8は頭部挙動制御手段の斜視図、図9は胸部挙動制御手段によって制御する胸部横方向の変位に対する反力の特性図、図10(a)は胸部挙動制御手段により制御するエアバッグの内圧と反力の関係を示す特性図、(b)は頭部挙動制御手段により制御するエアバッグの内圧と反力の関係を示す特性図、図11は乗員拘束装置に設けた制御手段で実行する制御のメインルーチンを示す説明図、図12、図13、図14は図11のメインルーチンのサブルーチンをそれぞれ示す説明図、図15は乗員の回転運動を示す説明図である。
【0013】
図1,図2に示すように、本実施形態の車両用乗員拘束装置(以下、乗員拘束装置と称する)10は、車両1の衝突を検出する車両衝突検出手段としての前後加速度センサー(以下、前後Gセンサーと称す)11および横加速度センサー(以下、横Gセンサーと称す)12と、乗員Pの胸部Pbの横移動を制御する胸部挙動制御手段としての胸部エアバッグ装置13と、乗員Pの頭部Phの横移動を制御する頭部挙動制御手段としての頭部エアバッグ装置14と、乗員Pの胸部Pbおよび頭部Phの挙動を検出する挙動検出手段としてのカメラ15と、車両衝突時に前記胸部エアバッグ装置13および前記頭部エアバッグ装置14に制御信号を出力する制御手段としての制御ユニット17と、を備えている。
【0014】
前記横Gセンサー12は車両側方部に配置され、側方衝突の検知ならびにこの衝突の完了を検知するとともに、前記前後Gセンサー11は車体フロア中央部に配置され、前記横Gセンサー12の出力値と前後Gセンサー11の出力値から前記制御ユニット17によって斜め衝突かどうを判断するようになっている。
【0015】
前記カメラ15は、乗員Pに非接触の状態で胸部および頭部が車両横方向に移動する挙動を検出する非接触検知手段であり、乗員前方のインストルメントパネル部分に設置して、カメラ15から得られる乗員Pの画像を制御ユニット17によって画像解析するようになっている。
【0016】
制御ユニット17は、取り込んだカメラ15の画像から図3(a)に示すように、乗員Pの頭部Ph,胸部Pb,腰部Pwの重心位置Gh,Gb,Gwを判別するとともに、図3(b)に示すように頭部Ph,胸部Pbの重心位置Gh,Gbの速度V2,V1も画像解析により制御ユニット17によって計算するようになっている。
【0017】
また、制御ユニット17は、腰部Pwの重心位置Gwから胸部Pbの重心位置Gbまでの距離r1を計算するとともに、腰部Pwの重心位置Gwから頭部Phの重心位置Ghまでの距離r2を計算するようになっている。
【0018】
更に、制御ユニット17は、シートレールに配置したシート位置検出装置18(図2参照)によって、図1に示すようにシートバック19aの前面位置を検出して、インストルメントパネルに固定したミリ波レーダ16までの距離l2を算出するとともに、このミリ波レーダ16から乗員Pの前面までの距離l1を検出して(l2−l1)を算出するようになっている。
【0019】
更にまた、前記制御ユニット17は、前記(l2−l1)の値と前記カメラ15の画像解析により得られる乗員P前面部の面積から頭部Phと胸部Pbの体積を計算し、この計算した体積に人の平均密度を乗じて頭部Ph,胸部Pbそれぞれの有効マスm2,m1を計算する。
【0020】
また、カメラ15の画像解析により、図3(b)に示すように腰部Pwと胸部Pbそれぞれの重心位置Gw,Ghを結ぶ線分L1と、腰部Pwの重心位置Gwを通る車両鉛直方向の直線L0を検出し、これら線部L1と直線L0との成す角度θを計算する。
【0021】
尚、前記カメラ15および前記ミリ波レーダ16は、乗員Pの前面を認識できる部位、例えばルーフの前端部に配置することもできる。
【0022】
そして、前記制御ユニット17で実行する制御は、車両衝突時に、乗員Pの胸部Pbと頭部Phの挙動を略一致させつつ、図3(b)に示すように頭部Phの横移動量を側方壁部Wまでの許容寸法内に抑制する制御信号を計算し、この制御信号を前記胸部エアバッグ装置13および前記頭部エアバッグ装置14に出力するようにしている。
【0023】
ここで、前記側方壁部Wとは、乗員Pに対して車幅方向外方に位置するドアトリム、サイドウインドウ若しくはピラー等の車室側部を構成する部材を意味する。
【0024】
前記制御ユニット17による制御は具体的には、乗員Pが腰部Pwを中心に回転してθ≠0となる場合、胸部Pbと頭部Phそれぞれの角速度(V1/r1,V2/r2)を計算し、それぞれの角速度がV1/r1≒V2/r2となるように胸部Pbおよび頭部Phの速度V1,V2(V1,V2のベクトル向きは同一とする)を制御するとともに、頭部Phの横移動量r2sinθが、r2sinθ<L(Lはシート中心から側方壁部Wまでの距離)となるように、頭部重心位置Gh,胸部重心位置Gbを所定の範囲に補正するようにしている。
【0025】
前記胸部エアバッグ装置13は、図4,図5に示すように第1エアバッグ本体20と、この第1エアバッグ本体20を展開させるための第1インフレータ21と、第1エアバッグ本体20内部の内圧を計測するための第1内圧計22と、第1エアバッグ本体20の内圧を調整するための第1電磁バルブ23とを備えている。
【0026】
第1エアバッグ本体20は略筒状に形成してあり、ドアトリム2の一部を分離した可動トリム2aと、ドアインナパネル3との間に蛇腹状の折り畳み状態で収納し、第1エアバッグ本体20の一端を可動トリム20aに気密に結合するとともに、この第1エアバッグ本体20の他端をドアインナパネル3に気密に結合し、かつ、ドアインナパネル3には、前記第1インフレータ21および前記第1内圧計22を取付けてある。
【0027】
また、前記第1エアバッグ本体20の外周には、ドアトリム2の前記可動トリム2aを分離した周縁部をドアインナパネル3に支持するために囲繞パネル3aを設けてあり、この囲繞パネル3aのドアトリム2側端部に第1エアバッグ本体20の他端の一部を結合して、この囲繞パネル3aが第1エアバッグ本体20の内部に連通する部位に前記第1電磁バルブ23を取付けてある。
【0028】
そして、前記第1内圧計22の計測値を制御ユニット17に出力するとともに、この制御ユニット17から出力した指令信号によって前記第1インフレータ21および第1電磁バルブ23が作動される。
【0029】
前記第1エアバッグ本体20は、第1インフレータ21の作動(爆発)により発生する高圧ガスで膨張して、可動トリム2aを車室内方に押し出しつつ乗員Pの胸部Pb側方に展開され、腰部Pwを中心として回転運動する乗員Pの胸部Pbが可動トリム2aに干渉した際に、第1エアバッグ本体20は胸部Pbの移動エネルギーを吸収することができ、この第1エアバッグ本体20によって第1エネルギー吸収機構を構成している。
【0030】
前記胸部エアバッグ装置13は、第1エアバッグ本体20が乗員Pに干渉した状態で最適なエネルギー吸収量を得るために、第1電磁バルブ23によって内圧を制御するようになっており、この第1電磁バルブ23の制御によって図9に示すように乗員胸部Pbの横方向変位に対する反力F1を決定するようになっている。
【0031】
また、図10(a)は前記第1エアバッグ本体20の内圧と胸部Pbがこの第1エアバッグ本体20に干渉した際の反力F1の関係を示し、制御ユニット17が第1内圧計22によって計測した値からその時の反力F1を算出するようになっている。
【0032】
前記頭部エアバッグ装置14は、図6〜図8に示すように前記胸部エアバッグ装置13と同様に第2エアバッグ本体30と、この第2エアバッグ本体30を展開させるための第2インフレータ31と、第2エアバッグ本体30内部の内圧を計測するための第2内圧計32と、第2エアバッグ本体30の内圧を調整するための第2電磁バルブ33とを備えている。
【0033】
第2エアバッグ本体30は略袋状に形成してあり、乗員Pの車幅方向外側上方に位置するルーフトリム4内に巻回状態で収納し、その口部分30aをルーフトリム4内に車体前後方向に配置したガス供給チャンバ34に気密状態で連通してある。
【0034】
前記ガス供給チャンバ34は、図8に示すように両端が閉塞された筒状に形成され、その一端側閉止板34aに前記第2インフレータ31を取付けてあるとともに、他端側閉止板34bに前記第2内圧計32および前記第2電磁バルブ33を取付けてある。
【0035】
そして、前記第2内圧計32の計測値を制御ユニット17に出力するとともに、この制御ユニット17から出力した指令信号によって前記第2インフレータ31および第2電磁バルブ33が作動される。
【0036】
前記第2エアバッグ本体30は、第2インフレータ31の作動(爆発)により発生する高圧ガスで膨張して、ルーフトリム4を破って乗員Pの頭部Ph側方に展開され、腰部Pwを中心として回転運動する乗員Pの頭部Phが干渉した際に、第2エアバッグ本体30は頭部Phの移動エネルギーを吸収することができ、この第2エアバッグ本体30によって第2エネルギー吸収機構を構成するようになっている。
【0037】
尚、図6,図7中、5はルーフ、6はルーフ5の側縁に沿って配置したルーフサイドレールである。
【0038】
図10(b)は前記第2エアバッグ本体30の内圧と頭部Phがこの第1エアバッグ本体20に干渉した際の反力F1の関係を示し、制御ユニット17が第2内圧計32によって計測した値からその時の反力F2を算出するようになっている。
【0039】
次に図11,図12に示すフローチャートを参照して、第1実施形態における乗員拘束装置10の制御を詳細に説明する。
【0040】
図11〜図14のフローチャートは制御ユニット17によって所定の短時間毎に繰り返し実行され、まず、図11に示すメインルーチンではステップS10によって前後Gセンサー11および横Gセンサー12により検出したG波形により車両1が衝突したかどうかを判断し、この衝突判断は衝突が発生するまで繰り返し実行する。
【0041】
ステップS10で衝突したと判断した場合(YES)は、ステップS20に進んで衝突形態が側方衝突若しくは斜め衝突か前面衝突かを、前後Gセンサー11と横Gセンサー12より得たG波形によって判断し、前面衝突と判断した場合(NO)はステップS30に進み、乗員前方に配備された前面衝突用エアバッグを展開して本ルーチンを終了する。
【0042】
一方、側方衝突若しくは斜め衝突であると判断した場合(YES)はステップS40に進み、カメラ15、ミリ波レーダ16およびシート位置検出手段18によって乗員Pの重心位置や有効マスを計測した後、ステップS50によって胸部エアバッグ装置13および頭部エアバッグ装置14に制御信号を出力し、胸部Pbおよび頭部Phの角速度がV1/r1=V2/r2となるように制御してこのメインルーチンを終了する。
【0043】
前記ステップS40の制御は、図12、図13に示すサブルーチン(ステップS60〜ステップS180)によって詳細に示すとともに、前記ステップS50の制御は、図14に示すサブルーチン(ステップS190〜ステップS320)によって詳細に示す。
【0044】
図12に示すステップS60〜ステップS120は、乗員Pの頭部Phおよび胸部Pbの有効マスm2,m1を算出するためのルーチンである。
【0045】
まず、ステップS60ではカメラ15で撮像した乗員Pの前面の上半身の姿形を画像処理して、これにより頭部Phおよび胸部Pbの前面の投影面積を計算する。
【0046】
ステップS70では、ミリ波レーダ16によって乗員Pの頭部Phおよび胸部Pbの前部からこのミリ波レーダ16までの距離l1を検出し、次のステップS80では、シート位置検出装置18により現在のシート19位置を把握する。
【0047】
このとき、シート19位置とシートバック19aの表面位置の幾何学的相対距離は変化がないため、自動的にシートバック19aの表面位置を把握することができる。
【0048】
ステップS90では、シートバック19aの表面から幾何学的位置が変化しないミリ波レーダ16までの距離l2を算出した後、次のステップS100では、前記ステップS80とステップS90の結果からl2−l1を計算することにより、乗員Pの頭部Ph,胸部Pbの車両前後方向の厚みを算出する。
【0049】
ステップS110では、ステップS60で検出した頭部Ph,胸部Pbの投影面積と、ステップS100で算出した頭部Ph,胸部Pbの車両前後方向の厚みから、これら頭部Ph,胸部Pbの体積を算出し、次のステップS120では、ステップS110で算出した頭部Ph,胸部Pbの体積に、人の平均的な頭部,胸部の密度をそれぞれ乗じて、頭部Phの有効マスm2と胸部Pbの有効マスm1とを算出する。
【0050】
図13に示すステップS130〜ステップS160は、乗員Pの頭部Ph,胸部Pb,腰部Pwそれぞれの重心位置Gh,Gb,Gwを算出するためのルーチンである。
【0051】
まず、ステップS130では、インストルメントパネルに配置したカメラ15の撮像データから乗員Pの前面の上半身姿形を画像処理して、乗員Pの頭部Ph,胸部Pb,腰部Pwの形状を求め、次のステップS140では、求めた形状から乗員Pの頭部Ph,胸部Pb,腰部Pwの全幅の略中心を画像解析して求める。
【0052】
ステップS150では、制御ユニット17に予め記憶した人の体型の平均的な重心位置データを用いて、前記ステップS130で得た頭部Ph,胸部Pb,腰部Pwの各部位の形状から上下方向における各部位の重心位置を求める。
【0053】
ステップS160では、ステップS140で求めた幅方向中心と、ステップS150で求めた上下方向重心位置とから、頭部Ph,胸部Pb,腰部Pwのそれぞれの重心位置Gh,Gb,Gwを決定する。
【0054】
また、ステップS170およびステップS180は、頭部Ph,胸部Pb,腰部Pw間の距離を求めるルーチンで、ステップS170では、腰部Pwの重心位置Gwと胸部Pbの重心位置Gbとの間の距離r1を算出するとともに、ステップS180では、腰部Pwの重心位置Gwと頭部Phの重心位置Ghとの間の距離r2を算出する。
【0055】
図14に示すステップS190〜ステップS320は、胸部エアバッグ装置13および頭部エアバッグ装置14を作動制御するためのサブルーチンである。
【0056】
ステップS190では、メインルーチンのステップS20で決定した衝突形態に応じて、胸部エアバッグ装置13および頭部エアバッグ装置14の展開タイミングを判断し、この展開タイミングが来るまで繰り返し判断して、展開タイミングが来たときにステップS200に進む。
【0057】
ステップS200では、胸部エアバッグ装置13および頭部エアバッグ装置14に作動信号を出力し、これによって第1,第2インフレータ21,31を爆発させて、第1,第2エアバッグ本体20,30を乗員Pの胸部Pbと頭部Phの側方に展開させる。
【0058】
ステップS210では、ステップS160で得た頭部Ph,胸部Pbの重心位置Gh,Gbが単位時間あたりに車両横方向に移動した距離を計算し、これから各重心位置Gh,Gbの速度V2,V1を算出する。
【0059】
ここで、乗員Pは腰部Pwの周辺に配置されたラップベルトによってシート19に固定されているため、腰部Pwを中心に乗員Pの上半身は車両横方向に回転運動することになる。そのとき、横方向移動する胸部Pb,頭部Phは、前記第1,第2エアバッグ本体20,30に干渉してエネルギー吸収が行われる。
【0060】
ステップS220では、ステップS190で得たV1,V2と、ステップS170,ステップS180で得たr1,r2とから、それぞれの角速度がV1/r1≠V2/r2かどうかを判定し、否定判定の場合(NO)はステップS220を再度ループして判定し、肯定判定が行われた時点(YES)でステップS230に進む。
【0061】
ステップS230では、第1,第2エアバッグ本体20,30の第1,第2内圧計22,32で計測した内圧P1,P2を制御ユニット17に取り込んだ後、ステップS240では、図10(a)の内圧P1と反力F1の関係図から換算して、乗員Pの胸部Pbから受けている反力F1を算出する。
【0062】
ステップS250では、ステップS120で得られたm1,m2、ステップS170,ステップS180で得られたr1,r2およびステップS240で得られた反力F1を基に、F2=(m2/m1)×(r2/r1)×F1となる反力F2を算出する。
【0063】
ここで、F2の算出基準となるF1=(m2/m1)×(r2/r1)×F1の根拠を、図15に示す説明図に基づいて説明する。
【0064】
乗員Pの胸部Pbと頭部Phの回転前と回転途中におけるそれぞれの時点での角速度が等しいとすると、
回転前では V1/r1=V2/r2 …(1)
回転途中では V1′/r1=V2′/r2 …(2) が得られる。
【0065】
ここで、胸部Pbと頭部Phの回転前と回転途中のそれぞれの運動量(m・V)の変化高は力積(F・Δt)に等しいから、
頭部Phに対しては V2′−V2=F2×t/m2 …(3)
胸部Pbに対しては V1′−V1=F1×t/m1 …(4) となる。
【0066】
(3)式、(4)式よりtを消去すると、
m2×(V2′−V2)/F2=m1×(V1′−V1)/F1 …(5)
が得られ、
(1)式,(2)式を(5)式に代入することにより、
F2=(m2/m1)×(r2/r1)×F1 …(6)
が得られることになり、この(6)式より胸部Pbの反力F1に対する頭部Phの反力F2を決定することができる。
【0067】
次に、ステップS260では、ステップS250で得られたF2から、図8(b)に示した内圧Phと反力F2の関係特性より頭部エアバッグ装置14の第2エアバッグ本体30の内圧値Phを算出し、その制御信号を第2電磁バルブ33に出力して開閉制御する。
【0068】
ステップS270では、ステップS160で得られた乗員Pの腰部Pwおよび胸部Pbの重心位置Gw,Gbから、これら腰部Pwと胸部Pbを結ぶ線分を計算するとともに、乗員Pの上半身が腰部Pwを中心に回転した際の回転角θ(図3(b)参照)を算出する。
【0069】
ステップS280では、ステップS270で得た回転角θと、シート19の中心位置から車両横方向外側への距離L′との関係が、r2sinθ=L′であるかどうかを判定する。
【0070】
これによって乗員Pの頭部Phが側方壁部Wに干渉、若しくは頭部Phが車外に放出されない頭部Phの回転角を判断することができ、否定判定の場合(NO)はステップS320に進み、肯定判定の場合(YES)はステップS290に進む。
【0071】
尚、L′は側方壁部Wまでの距離Lに対して、L′<Lの関係にあり、乗員Pの補償できる限界の減速度でL′が決定される。
【0072】
ステップS290では、ステップS160で決定した頭部Ph,胸部Pbの重心位置Gh,Gbが車両横方向に移動する速度V2,V1を、カメラ15の撮像データを画像処理して算出する。
【0073】
ステップS300では、ステップS290で算出した頭部Ph,胸部Pbの速度が、V2=0,V1=0となるかどうかを判定し、肯定判定の場合(YES)はステップS320に進み、否定判定の場合(NO)はステップS310に進む。 ステップS310では、胸部エアバッグ装置13および頭部エアバッグ装置14の第1,第2電磁バルブ23,33を全閉する信号を出力し、これにより第1,第2エアバッグ本体20,30の内圧低下を抑えて、胸部Pbおよび頭部Phの車両外方への動きを抑制した後、ステップS290にリターンされる。
【0074】
ステップS320では、横Gセンサー12のGレベルが高いかどうかを判定し、肯定判定の場合(YES)は衝突現象が継続していると判断してステップS130にリターンするとともに、否定判定の場合(NO)は衝突現象が終了したと判断して、以上のルーチンを終了する。
【0075】
従って、この第1実施形態の乗員拘束装置10にあっては、横加速度成分が存在する側面衝突や斜め衝突が検知されたときに、乗員Pが腰部Pwを中心に上半身が回転運動するときの姿勢制御であり、まず、制御コントローラ17から出力した制御信号によって胸部エアバッグ装置13および頭部エアバッグ装置14を作動して、第1,第2電磁バルブ23,33を開閉制御することにより、乗員Pの胸部Pbと頭部Phの挙動をそれぞれ制御する。
【0076】
このときの胸部Pbおよび頭部Phの挙動制御は、それぞれの角速度が等しく(V1/r1=V2/r2)なるように制御するので、乗員Pの首部を回転中心とした胸部Pbに対する頭部Phの回転運動を抑制することができる。
【0077】
また、r2sinθ<Lとなるようにして頭部Phの横移動量(r2sinθ)を、側方壁部Wまでの許容寸法(L)内に抑制するので、首部を回転中心とした胸部Pbに対する頭部Phの回転運動を抑制しつつ、頭部Phが側方壁部W、つまりドアトリムやサイドウインドウ若しくはピラー等に干渉するのを抑制し、更には頭部Phが車外放出する挙動をも抑制することができる。
【0078】
更に、この第1実施形態のように車両衝突によって乗員Pが腰部Pwを中心に上半身が車両横方向に回転運動する場合に、乗員Pの胸部Pbと頭部Phの挙動を、前述したように腰部Pwを中心とする胸部Pbおよび頭部Phの角速度V1/r1,V2/r2で決定するので、乗員Pの動きを正確に捉えることができ、ひいては、胸部Pbおよび頭部Phの挙動を精度良く制御して乗員Pの拘束性を高めることができる。
【0079】
また、胸部エアバッグ装置13に作用する胸部Pbの反力値F1と、頭部エアバッグ装置14に作用する頭部Phの反力値F2との関係を、角速度と運動量の変化より求めた式
F2=(m2/m1)×(r2/r1)×F1 …(6)
を満足するように決定することにより、胸部エアバッグ装置13と頭部エアバッグ装置14に発生する反力バランスを適した状態で制御できるようになり、首部に発生するモーメント力を抑制することができる。
【0080】
更に、挙動検出手段としてカメラ15やミリ波レーダ16を用いているので、乗員Pに非接触の状態で、胸部Pbおよび頭部Phが車両横方向に移動する速度V1,V2を検出することができる。勿論、挙動検出手段は乗員Pに接触状態でV1,V2を検出する手段(装置)を用いることもできる。
【0081】
更にまた、胸部エアバッグ装置13は、これに内蔵したエアバッグ本体20の展開により乗員Pの胸部Pbを支持するが、このエアバッグ本体20はエアクッションの機能を備えて第1エネルギー吸収機構を構成するため、乗員Pが受ける衝撃を緩和することができる。
【0082】
また、首部エアバッグ装置14にあっても、これに内蔵したエアバッグ本体30で乗員Pの頭部Phを支持するため、このエアバッグ本体30がエアクッションの機能を備えて第2エネルギー吸収機構を構成するため、乗員Pが受ける衝撃を緩和できるとともに、首部に発生するモーメントを効果的に抑制することができる。
【0083】
図16は本発明の第2実施形態を示し、前記第1実施形態と同一構成部分に同一符号を付して重複する説明を省略して述べる。
【0084】
図16は前記第1実施形態の図14に対応するサブルーチンを示し、図11および図12、図13に示したステップS10〜ステップS180はこの第2実施形態と共通となっている。
【0085】
即ち、この第2実施形態の乗員拘束装置10は、基本的に前記第1実施形態で制御する場合と同様に、腰部Pbを回転中心に乗員Pの上半身が車両横方向に回転運動する第1のパターンを制御するものであり、第1実施形態が胸部Pb,頭部Phの速度V1,V2を判定に使用するのに対して、この第2実施形態では胸部エアバッグ装置13および頭部エアバッグ装置14の第1,第2エアバッグ本体20,30を挙動検出手段の接触検知手段として用い、それぞれの内圧P1,P2によって胸部Pbおよび頭部Phの挙動を判定するようにしている。
【0086】
図16に示すフローチャートは、図14に示すフローチャートの中で、ステップS210〜ステップS240をステップS400〜ステップS420に入れ換えて処理するようになっている。
【0087】
ステップS400では、ステップS190による胸部エアバッグ装置13および頭部エアバッグ装置14の展開タイミングを受けて、ステップS200で展開した後に処理するようになっており、これら胸部エアバッグ装置13および頭部エアバッグ装置14の第1,第2内圧計22,32で計測した内圧P1,P2を制御ユニット17に取り込み、次のステップS410に進む。
【0088】
ステップS410では、ステップS400で取り込んだ内圧P1,P2から図10(a),(b)を用いて反力F1,F2を計算し、次のステップS420に進む。
【0089】
ステップS420では、前記第1実施形態の(6)式で求めた反力バランスが崩れているかどうかを判定し、反力バランスが崩れると判断するまで繰り返し判定して、崩れた時点でステップS250に進み、F2=(m2/m1)×(r2/r1)×F1を満足するようにF2を制御して前記反力バランスの崩れを直し、その後の処理は前記第1実施形態と同様となる。
【0090】
従って、この第2実施形態では胸部エアバッグ装置13と頭部エアバッグ装置14に作用する胸部Pb,頭部Phの反力(F1,F2)バランスを、接触検知手段として用いたエアバッグ本体20,30の内圧P1,P2を直接計測して判断するようにしたので、制御精度を向上することができる。
【0091】
図17〜図19は本発明の第3実施形態を示し、前記第1実施形態と同一構成部分に同一符号を付して重複する説明を省略して述べる。
【0092】
図17は前記第1実施形態の図14に対応するサブルーチンを示す説明図、図18(a)は非衝突時の乗員姿勢、(b)は衝突時の乗員姿勢をそれぞれ示す説明図、図19は乗員の並進運動を示す説明図である。
【0093】
この第3実施形態の乗員拘束装置10は、図18(b)に示すように乗員Pの上半身が車両横方向に並進運動をする第2のパターンを制御するものであり、基本的に前記第1実施形態と同様の構成となり、制御コントローラ17が制御するフローチャートは、ステップS220に代えてステップS500、ステップS250に代えてステップS510、ステップS270に代えてステップS520、ステップS280に代えてステップS530と入れ換えて処理するようになっている。
【0094】
尚、第1実施形態の図11および図12、図13に示したステップS10〜ステップS180は、この第3実施形態と共通となっている。
【0095】
図17に示すように、ステップS500では、ステップS210で胸部Pb,頭部Phの横方向速度V1,V2の算出を受けて、これら速度がV1≠V2であるかどうか、つまり胸部Pbと頭部Phの速度差があることを判断し、否定判定の場合(NO)は胸部Pbと頭部Phの相対速度が0となって、首部を中心として頭部Phが回転運動を行わないためステップS210にリターンされ、肯定判定の場合(YES)はステップS230以降に進み、胸部エアバッグ装置13および頭部エアバッグ装置14の内圧を制御することになる。
【0096】
ステップS510では、ステップS120で得られた有効マスm1,m2、ステップS170,ステップS180で得られた腰部Pwからの距離r1,r2およびステップS240で得られた胸部反力F1を基に、F2=(m2/m1)×F1となる頭部反力F2を算出する。
【0097】
ここで、F2の算出基準となるF1=(m2/m1)×F1の根拠を、図17に示す説明図に基づいて説明する。
【0098】
乗員Pの胸部Pbと頭部Phの移動前と並進運動途中におけるそれぞれの時点での横移動速度が等しいとすると、
移動前では V1=V2 …(10)
並進途中では V1′=V2′ …(11) が得られる。
【0099】
ここで、胸部Pbと頭部Phの移動前と並進途中のそれぞれの運動量(m・V)の変化高は力積(F・Δt)に等しいから、
頭部Phに対しては V2′−V2=F2×t/m2 …(12)
胸部Pbに対しては V1′−V1=F1×t/m1 …(13) となる。
【0100】
(12)式、(13)式よりtを消去すると、
m2×(V2′−V2)/F2=m1×(V1′−V1)/F1 …(14)が得られ、
(10)式,(11)式を(14)式に代入することにより、
F2=(m2/m1)×F1 …(15)
が得られることになり、この(15)式より胸部反力F1に対する頭部反力F2を決定することができる。
【0101】
ステップS520では、非接触検知手段としてのカメラ15の撮像を画像解析して得られた頭部Phの速度V2を、衝突開始時点から現在時間まで積分して∫V2dtを算出することにより頭部Phの横移動量を求める。
【0102】
ステップS530では、ステップS520で得た移動量∫V2dtと、シート19の中心位置から車両横方向外側への距離L′との関係が、∫V2dt=L′であるかどうかを判定する。
【0103】
これによって第1実施形態のステップS280と同様に、乗員Pの頭部Phが側方壁部Wに干渉し、若しくは頭部Phが車外に放出されない頭部Phの横移動量を判断することができ、否定判定の場合(NO)はステップS320に進み、肯定判定の場合(YES)はステップS290に進む。
【0104】
尚、L′は第1実施形態と同様に側方壁部Wまでの距離Lに対して、L′>Lの関係にあり、乗員Pの補償できる限界の減速度でL′が決定される。
【0105】
従って、この第3実施形態では側面衝突や斜め衝突が検知されたときに、乗員Pの上半身が並進運動するときの姿勢制御であり、前記第1実施形態と同様に制御コントローラ17から出力した制御信号によって、胸部エアバッグ装置13および頭部エアバッグ装置14を作動して第1,第2電磁バルブ23,33を開閉制御することにより、乗員Pの胸部Pbと頭部Phの挙動をそれぞれ制御する。
【0106】
このときの胸部Pbおよび頭部Phの挙動制御は、それぞれの横移動速度が等しく(V1=V2)なるように制御するので、乗員Pの首部を回転中心とした胸部Pbに対する頭部Phの回転運動を抑制することができる。
【0107】
また、∫V2dt<Lとなるようにして頭部Phの横移動量を、側方壁部Wまでの許容寸法(L)内に抑制するので、首部を回転中心とした胸部Pbに対する頭部Phの回転運動を抑制しつつ、頭部Phが側方壁部W、つまりドアトリムやサイドウインドウ若しくはピラー等に干渉するのを抑制し、更には頭部Phが車外放出する挙動をも抑制することができる。
【0108】
特に、この第3実施形態では乗員Pの腰部Pwをシート19に拘束するラップベルトも同時に制御できるため、制御精度を向上することができる。
【0109】
更に、乗員Pの上半身が車両横方向に並進運動する場合に、胸部Pbと頭部Phの挙動を胸部Pbおよび頭部Phの横移動速度V1,V2で決定するので、乗員Pの動きを正確に捉えることができ、ひいては、胸部Pbおよび頭部Phの挙動を精度良く制御して乗員Pの拘束性を高めることができる。
【0110】
また、胸部エアバッグ装置13に作用する胸部Pbの反力値F1と、頭部エアバッグ装置14に作用する頭部Phの反力値F2との関係を、横移動速度と運動量の変化より求めた式
F2=(m2/m1)×F1 …(15)
を満足するように決定することにより、胸部エアバッグ装置13と頭部エアバッグ装置14に発生する反力バランスを適した状態で制御できるようになり、首部に発生するモーメント力を抑制することができる。
【0111】
図20は本発明の第4実施形態を示し、前記第3実施形態と同一構成部分に同一符号を付して重複する説明を省略して述べる。
【0112】
図20は前記第3実施形態の図17に対応するサブルーチンを示し、第1実施形態の図11および図12、図13に示したステップS10〜ステップS180はこの第4実施形態と共通となっている。
【0113】
即ち、この第4実施形態の乗員拘束装置10は、基本的に前記第3実施形態で制御する場合と同様に、乗員Pの上半身が車両横方向に並進運動する第2のパターンを制御するものであり、第3実施形態が胸部Pb,頭部Phの速度V1,V2を判定に使用するのに対して、この第4実施形態では第2実施形態と同様に第1,第2エアバッグ本体20,30を挙動検出手段の接触検知手段として用い、それぞれの内圧P1,P2によって乗員Pの挙動を判定するようにしている。
【0114】
図20に示すフローチャートは、図17に示すフローチャートの中で、ステップS210,ステップS500,ステップS230,ステップS240を、ステップS400,ステップS410,ステップS600に入れ換えて処理している。
【0115】
ステップS400では、ステップS190による胸部エアバッグ装置13および頭部エアバッグ装置14の展開タイミングを受けて、ステップS200で展開した後に処理するようにしており、これら胸部エアバッグ装置13および頭部エアバッグ装置14の第1,第2内圧計22,32で計測した内圧P1,P2を制御ユニット17に取り込み、次のステップS410に進む。
【0116】
ステップS410では、ステップS400で取り込んだ内圧P1,P2から図10(a),(b)を用いて反力F1,F2を計算し、次のステップS600に進む。
【0117】
ステップS600では、前記第3実施形態の(15)式で求めた反力バランスが崩れているかどうかを判定し、反力バランスが崩れたと判断するまで繰り返し判定して、崩れた時点でステップS510に進み、F2=(m2/m1)×F1を満足するようにF2を制御して前記反力バランスの崩れを直し、その後の処理は前記第3実施形態と同様となる。
【0118】
従って、この第4実施形態では胸部エアバッグ装置13と頭部エアバッグ装置14に作用する胸部Pb,頭部Phの反力(F1,F2)バランスを、接触検知手段として用いたエアバッグ本体20,30の内圧P1,P2を直接計測して判断するようにしたので、制御精度を向上することができる。
【0119】
ところで、本発明の乗員拘束装置10は前記第1〜第4実施形態に例をとって説明したが、これに限ることなく本発明の要旨を逸脱しない範囲で各種実施形態を採用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態における乗員拘束装置を搭載した車両の平面図。
【図2】本発明の第1実施形態における乗員拘束装置を搭載した車両の要部正面図。
【図3】本発明の第1実施形態における(a)は非衝突時の乗員姿勢を示す説明図、(b)は衝突時の乗員姿勢を示す説明図。
【図4】本発明の第1実施形態における胸部挙動制御手段の要部断面正面図。
【図5】本発明の第1実施形態における胸部挙動制御手段の要部断面正面図。
【図6】本発明の第1実施形態における頭部挙動制御手段の要部断面斜視図。
【図7】本発明の第1実施形態における頭部挙動制御手段の要部断面正面図。
【図8】本発明の第1実施形態における頭部挙動制御手段の斜視図。
【図9】本発明の第1実施形態における胸部横方向の変位に対する反力の特性図。
【図10】本発明の第1実施形態における(a)は胸部挙動制御手段の内圧と反力の関係を示す特性図、(b)は頭部挙動制御手段の内圧と反力の関係を示す特性図。
【図11】本発明の第1実施形態における制御手段で実行する制御のメインルーチンを示す説明図。
【図12】本発明の第1実施形態における図11のメインルーチンのサブルーチンを示す説明図。
【図13】本発明の第1実施形態における図11のメインルーチンのサブルーチンを示す説明図。
【図14】本発明の第1実施形態における図11のメインルーチンのサブルーチンを示す説明図。
【図15】本発明の第1実施形態における乗員の回転運動を示す説明図。
【図16】本発明の第2実施形態における図14に対応するサブルーチンを示す説明図。
【図17】本発明の第3実施形態における図14に対応するサブルーチンを示す説明図。
【図18】本発明の第3実施形態における(a)は非衝突時の乗員姿勢を示す説明図、(b)は衝突時の乗員姿勢を示す説明図。
【図19】本発明の第3実施形態における乗員の並進運動を示す説明図。
【図20】本発明の第4実施形態における図17に対応するサブルーチンを示す説明図。
【符号の説明】
10 車両用乗員拘束装置
11 前後Gセンサー(前後加速度センサー)
12 横Gセンサー(横加速度センサー)
13 胸部エアバッグ装置(胸部挙動制御手段)
14 頭部エアバッグ装置(頭部挙動制御手段)
15 カメラ(挙動検出手段)
17 制御ユニット(制御手段)
20 第1エアバッグ本体(第1エネルギー吸収機構)
30 第2エアバッグ本体(第2エネルギー吸収機構)
P 乗員
Ph 頭部
Pb 胸部
Pw 腰部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a vehicle occupant restraint device that protects an occupant during a vehicle collision, in particular, a side collision or a diagonal collision including a lateral acceleration component.
[0002]
[Prior art]
For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-206176 discloses an apparatus that protects an occupant when a vehicle side impact occurs. This device defines a vehicle interior space when a vehicle side impact is predicted. The movable panel moves toward the central portion of the vehicle interior space, so that the occupant moves away from the door that defines the vehicle interior space.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, in such a conventional occupant protection device, when the occupant's chest is pressed by the movable panel in a side collision, the head causes a rotational motion around the neck portion due to the inertial force acting on this, so the behavior of the head is It becomes impossible to control, and a relative displacement occurs between the head and the chest.
[0004]
In view of this, the present invention provides a vehicle occupant restraint that more reliably protects the occupant by controlling the behavior of the occupant's chest and head to be substantially the same during a side or oblique collision that includes a lateral acceleration component. A device is provided.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In the present invention, there are provided a chest behavior control means for controlling the lateral movement of the occupant's chest and a head behavior control means for controlling the lateral movement of the head. When detecting the behavior of at least the chest and head of the occupant by the behavior detection means, When the control means determines from the detection result of the behavior detection means that there is a difference in the angular velocity of the chest and the head centering around the occupant's waist or the lateral movement speed of the chest and the head, these chest and head Angular speed or lateral movement speed The control signal for suppressing the lateral movement amount of the head within the permissible dimension to the side wall is output to the chest behavior control means and the head behavior control means. .
[0006]
【The invention's effect】
According to the present invention, when a side collision or oblique collision of a vehicle is detected, the chest behavior control means and the head behavior control means are activated by the control signal output from the control means, and the behavior of the chest and head of the occupant is determined. Control each one.
[0007]
At this time, the behavior of the chest and head is controlled by the chest and head. Angular speed or lateral movement speed The amount of lateral movement of the head is suppressed within the allowable dimensions to the side wall, so that the head moves laterally while suppressing rotational movement of the head relative to the chest with the neck at the center of rotation. Interference with the wall, that is, the door trim, side window, pillar, or the like can be suppressed, and further, the behavior of the head being released from the vehicle can also be suppressed.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0009]
Here, in describing the embodiment of the present invention, in the collision mode in which the acceleration (G) in the lateral direction of the vehicle represented by the side collision and the diagonal collision occurs, the behavior of the occupant is roughly divided into the following two patterns. Conceivable.
[0010]
The first pattern is a behavior in which the occupant is fixed to the seat by a lap belt attached to the main part, so that the upper body of the occupant rotates in the lateral direction around the waist, and this behavior is targeted. The occupant restraint apparatus will be described with reference to the first and second embodiments. In the first pattern, it is assumed that the shoulder belt hung from the occupant's shoulder to the waist does not have the restraining force in the lateral direction of the occupant.
[0011]
The second pattern uses a shoulder belt or a lap belt to increase the lateral restraint force of the occupant and restrains the occupant to translate in the lateral direction along with the seat. The occupant restraint device intended for this behavior will be described with reference to the second and third embodiments.
[0012]
1 to 13 show a first embodiment of a vehicle
[0013]
As shown in FIGS. 1 and 2, a vehicle occupant restraint device (hereinafter referred to as an occupant restraint device) 10 according to this embodiment includes a longitudinal acceleration sensor (hereinafter referred to as a vehicle collision detection unit) that detects a collision of the vehicle 1. A front and rear G sensor) 11 and a lateral acceleration sensor (hereinafter referred to as a lateral G sensor) 12, a
[0014]
The
[0015]
The
[0016]
As shown in FIG. 3A, the
[0017]
The
[0018]
Further, the
[0019]
Furthermore, the
[0020]
Further, by image analysis of the
[0021]
The
[0022]
Then, the control executed by the
[0023]
Here, the said side wall part W means the member which comprises vehicle interior side parts, such as a door trim, a side window, or a pillar located in the vehicle width direction outer side with respect to the passenger | crew P.
[0024]
Specifically, the control by the
[0025]
As shown in FIGS. 4 and 5, the
[0026]
The
[0027]
In addition, an
[0028]
Then, the measurement value of the first
[0029]
The
[0030]
The
[0031]
FIG. 10A shows the reaction force F when the internal pressure of the
[0032]
As shown in FIGS. 6 to 8, the
[0033]
The
[0034]
As shown in FIG. 8, the
[0035]
Then, the measurement value of the second
[0036]
The second airbag
[0037]
6 and 7, 5 is a roof, and 6 is a roof side rail disposed along the side edge of the
[0038]
FIG. 10B shows the reaction force F when the internal pressure of the
[0039]
Next, with reference to the flowcharts shown in FIGS. 11 and 12, the control of the
[0040]
The flowcharts of FIGS. 11 to 14 are repeatedly executed by the
[0041]
If it is determined in step S10 that the vehicle has collided (YES), the process proceeds to step S20 to determine whether the collision mode is a side collision, an oblique collision, or a frontal collision by the G waveform obtained from the front and
[0042]
On the other hand, if it is determined that the collision is a side collision or a diagonal collision (YES), the process proceeds to step S40, and the center of gravity position and effective mass of the occupant P are measured by the
[0043]
The control in step S40 is shown in detail by a subroutine (steps S60 to S180) shown in FIGS. 12 and 13, and the control in step S50 is made in detail by a subroutine (steps S190 to S320) shown in FIG. Show.
[0044]
Steps S60 to S120 shown in FIG. 12 are the effective masses m of the head Ph and the chest Pb of the occupant P. 2 , M 1 Is a routine for calculating
[0045]
First, in step S60, the upper half of the front surface of the occupant P imaged by the
[0046]
In step S70, the distance l from the front of the occupant P's head Ph and chest Pb to the
[0047]
At this time, since the geometric relative distance between the
[0048]
In step S90, the distance l from the surface of the seat back 19a to the
[0049]
In step S110, the volume of the head Ph and chest Pb is calculated from the projected areas of the head Ph and chest Pb detected in step S60 and the thickness of the head Ph and chest Pb calculated in step S100 in the vehicle front-rear direction. In the next step S120, the volume of the head Ph and the chest Pb calculated in step S110 is multiplied by the average density of the human head and chest, respectively, to obtain an effective mass m of the head Ph. 2 And effective mass m of chest Pb 1 And calculate.
[0050]
Steps S130 to S160 shown in FIG. 13 are routines for calculating the center-of-gravity positions Gh, Gb, and Gw of the occupant P's head Ph, chest Pb, and waist Pw.
[0051]
First, in step S130, the upper body shape of the front surface of the occupant P is image-processed from the imaging data of the
[0052]
In step S150, using the average center-of-gravity position data of the human body shape stored in advance in the
[0053]
In step S160, the center-of-gravity positions Gh, Gb, and Gw of the head Ph, the chest Pb, and the waist Pw are determined from the center in the width direction obtained in step S140 and the vertical center-of-gravity position obtained in step S150.
[0054]
Steps S170 and S180 are routines for obtaining the distances between the head Ph, the chest Pb, and the waist Pw. In step S170, the distance r between the center of gravity position Gw of the waist Pw and the center of gravity Gb of the chest Pb. 1 In step S180, the distance r between the center of gravity position Gw of the waist Pw and the center of gravity Gh of the head Ph. 2 Is calculated.
[0055]
Steps S190 to S320 shown in FIG. 14 are subroutines for controlling the operation of the
[0056]
In step S190, the deployment timing of the
[0057]
In step S200, an operation signal is output to the
[0058]
In step S210, the distance by which the gravity center positions Gh and Gb of the head Ph and chest Pb obtained in step S160 have moved in the lateral direction of the vehicle per unit time is calculated, and from this, the velocity V of each gravity center position Gh and Gb is calculated. 2 , V 1 Is calculated.
[0059]
Here, since the occupant P is fixed to the
[0060]
In step S220, V obtained in step S190. 1 , V 2 And r obtained in step S170 and step S180. 1 , R 2 And each angular velocity is V 1 / R 1 ≠ V 2 / R 2 In the case of negative determination (NO), step S220 is looped again for determination, and when an affirmative determination is made (YES), the process proceeds to step S230.
[0061]
In step S230, the internal pressure P measured by the first and second
[0062]
In step S250, m obtained in step S120. 1 , M 2 R obtained in step S170 and step S180. 1 , R 2 And the reaction force F obtained in step S240. 1 Based on F 2 = (M 2 / M 1 ) X (r 2 / R 1 ) × F 1 Reaction force F becomes 2 Is calculated.
[0063]
Where F 2 F which is the calculation standard of 1 = (M 2 / M 1 ) X (r 2 / R 1 ) × F 1 The basis of this will be described based on the explanatory diagram shown in FIG.
[0064]
If the angular velocities at the respective time points before and during the rotation of the chest Pb and the head Ph of the occupant P are equal,
V before rotation 1 / R 1 = V 2 / R 2 ... (1)
V during rotation 1 '/ R 1 = V 2 '/ R 2 ... (2) is obtained.
[0065]
Here, the change heights of the momentum (m · V) before and during the rotation of the chest Pb and the head Ph are equal to the impulse (F · Δt).
V for head Ph 2 '-V 2 = F 2 × t / m 2 ... (3)
V for chest Pb 1 '-V 1 = F 1 × t / m 1 ... (4)
[0066]
When t is deleted from the equations (3) and (4),
m 2 × (V 2 '-V 2 ) / F 2 = M 1 × (V 1 '-V 1 ) / F 1 ... (5)
Is obtained,
By substituting Equations (1) and (2) into Equation (5),
F 2 = (M 2 / M 1 ) X (r 2 / R 1 ) × F 1 (6)
From this equation (6), the reaction force F of the chest Pb is obtained. 1 Reaction force F of head Ph against 2 Can be determined.
[0067]
Next, in step S260, F obtained in step S250 is obtained. 2 From the internal pressure Ph and reaction force F shown in FIG. 2 The internal pressure value Ph of the
[0068]
In step S270, a line segment connecting the waist part Pw and the chest part Pb is calculated from the center of gravity position Gw, Gb of the waist part Pw and the chest part Pb of the occupant P obtained in step S160, and the upper body of the occupant P is centered on the waist part Pw. A rotation angle θ (see FIG. 3B) is calculated.
[0069]
In step S280, the relationship between the rotation angle θ obtained in step S270 and the distance L ′ from the center position of the
[0070]
Accordingly, it is possible to determine the rotation angle of the head Ph where the head Ph of the occupant P interferes with the side wall portion W or the head Ph is not released to the outside of the vehicle. If the determination is affirmative (YES), the process proceeds to step S290.
[0071]
Note that L ′ is in a relationship of L ′ <L with respect to the distance L to the side wall portion W, and L ′ is determined by a limit deceleration that can be compensated by the occupant P.
[0072]
In step S290, the speed V at which the gravity center positions Gh and Gb of the head Ph and chest Pb determined in step S160 move in the lateral direction of the vehicle. 2 , V 1 Is calculated by performing image processing on the imaging data of the
[0073]
In step S300, the velocity of the head Ph and the chest Pb calculated in step S290 is V 2 = 0, V 1 If YES, the process proceeds to step S320. If the determination is NO (NO), the process proceeds to step S310. In step S310, a signal for fully closing the first and second
[0074]
In step S320, it is determined whether or not the G level of the
[0075]
Therefore, in the
[0076]
At this time, the behavior control of the chest Pb and the head Ph is performed with the equal angular velocities (V 1 / R 1 = V 2 / R 2 Therefore, the rotational movement of the head Ph relative to the chest Pb with the neck of the occupant P as the center of rotation can be suppressed.
[0077]
R 2 The amount of lateral movement of the head Ph (r 2 sinθ) is suppressed within an allowable dimension (L) up to the side wall portion W, so that the head Ph has the side wall portion while suppressing the rotational movement of the head Ph relative to the chest Pb with the neck at the center of rotation. Interference with W, that is, a door trim, a side window, a pillar, or the like can be suppressed, and further, the behavior of the head Ph being released outside the vehicle can also be suppressed.
[0078]
Further, when the occupant P rotates in the lateral direction of the vehicle around the waist Pw due to a vehicle collision as in the first embodiment, the behavior of the chest Pb and the head Ph of the occupant P is as described above. Angular velocity V of the chest Pb and the head Ph around the waist Pw 1 / R 1 , V 2 / R 2 Therefore, the movement of the occupant P can be accurately grasped, and as a result, the restraint of the occupant P can be enhanced by accurately controlling the behavior of the chest Pb and the head Ph.
[0079]
Further, the reaction force value F of the chest Pb acting on the
F 2 = (M 2 / M 1 ) X (r 2 / R 1 ) × F 1 (6)
Therefore, the reaction force balance generated in the
[0080]
Further, since the
[0081]
Furthermore, the
[0082]
Further, even in the
[0083]
FIG. 16 shows a second embodiment of the present invention, in which the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals and redundant description is omitted.
[0084]
FIG. 16 shows a subroutine corresponding to FIG. 14 of the first embodiment, and steps S10 to S180 shown in FIGS. 11, 12, and 13 are common to the second embodiment.
[0085]
That is, in the
[0086]
The flowchart shown in FIG. 16 is configured such that steps S210 to S240 are replaced with steps S400 to S420 in the flowchart shown in FIG.
[0087]
In step S400, in response to the deployment timing of the
[0088]
In step S410, the internal pressure P acquired in step S400. 1 , P 2 From Fig. 10 (a) and 10 (b), the reaction force F 1 , F 2 And proceeds to the next step S420.
[0089]
In step S420, it is determined whether or not the reaction force balance obtained by the equation (6) of the first embodiment is lost, and it is repeatedly determined until it is determined that the reaction force balance is lost. Advance, F 2 = (M 2 / M 1 ) X (r 2 / R 1 ) × F 1 F to satisfy 2 To correct the balance of the reaction force, and the subsequent processing is the same as in the first embodiment.
[0090]
Therefore, in the second embodiment, the reaction force (F) of the chest Pb and the head Ph acting on the
[0091]
17 to 19 show a third embodiment of the present invention, in which the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals and redundant description is omitted.
[0092]
FIG. 17 is an explanatory diagram showing a subroutine corresponding to FIG. 14 of the first embodiment, FIG. 18 (a) is an occupant posture at the time of non-collision, (b) is an explanatory diagram showing an occupant posture at the time of collision, and FIG. These are explanatory drawings which show a passenger's translational motion.
[0093]
The
[0094]
Note that steps S10 to S180 shown in FIGS. 11, 12, and 13 of the first embodiment are common to the third embodiment.
[0095]
As shown in FIG. 17, in step S500, the lateral velocity V of the chest Pb and the head Ph in step S210. 1 , V 2 These speeds are V 1 ≠ V 2 Is determined, that is, there is a speed difference between the chest Pb and the head Ph. If the determination is negative (NO), the relative speed between the chest Pb and the head Ph is 0, and the head is centered on the neck. Since the part Ph does not rotate, the process returns to step S210. If the determination is affirmative (YES), the process proceeds to step S230 and subsequent steps, and the internal pressures of the
[0096]
In step S510, the effective mass m obtained in step S120. 1 , M 2 , Distance r from the waist Pw obtained in step S170 and step S180 1 , R 2 And the chest reaction force F obtained in step S240. 1 Based on F 2 = (M 2 / M 1 ) × F 1 Head reaction force F 2 Is calculated.
[0097]
Where F 2 F which is the calculation standard of 1 = (M 2 / M 1 ) × F 1 The basis of this will be described based on the explanatory diagram shown in FIG.
[0098]
If the lateral movement speeds at the respective time points before the movement of the chest Pb and the head Ph of the occupant P and during the translational movement are equal,
V before moving 1 = V 2 (10)
V during translation 1 '= V 2 ′ (11) is obtained.
[0099]
Here, the change amount of the momentum (m · V) before and during the translation of the chest Pb and the head Ph is equal to the impulse (F · Δt).
V for head Ph 2 '-V 2 = F 2 × t / m 2 (12)
V for chest Pb 1 '-V 1 = F 1 × t / m 1 (13)
[0100]
If t is deleted from the equations (12) and (13),
m 2 × (V 2 '-V 2 ) / F 2 = M 1 × (V 1 '-V 1 ) / F 1 ... (14) is obtained,
By substituting Equations (10) and (11) into Equation (14),
F 2 = (M 2 / M 1 ) × F 1 ... (15)
From this equation (15), the chest reaction force F 1 Reaction force F against the head 2 Can be determined.
[0101]
In step S520, the velocity V of the head Ph obtained by image analysis of the imaging of the
[0102]
In step S530, the movement amount ∫V obtained in step S520. 2 The relationship between dt and the distance L ′ from the center position of the
[0103]
As a result, similarly to step S280 of the first embodiment, the head Ph of the occupant P interferes with the side wall portion W, or the lateral movement amount of the head Ph where the head Ph is not released outside the vehicle can be determined. In the case of negative determination (NO), the process proceeds to step S320, and in the case of positive determination (YES), the process proceeds to step S290.
[0104]
Note that L ′ is in a relationship of L ′> L with respect to the distance L to the side wall portion W as in the first embodiment, and L ′ is determined by a limit deceleration that can be compensated by the occupant P. .
[0105]
Therefore, in the third embodiment, when the side collision or the oblique collision is detected, the posture control is performed when the upper body of the occupant P translates, and the control output from the
[0106]
The behavior control of the chest Pb and the head Ph at this time is equal to each lateral movement speed (V 1 = V 2 Therefore, the rotational movement of the head Ph relative to the chest Pb with the neck of the occupant P as the center of rotation can be suppressed.
[0107]
Also, ∫V 2 Since the amount of lateral movement of the head Ph is suppressed within an allowable dimension (L) to the side wall W so that dt <L, the rotational movement of the head Ph with respect to the chest Pb with the neck as the rotation center It is possible to suppress the head Ph from interfering with the side wall portion W, that is, the door trim, the side window, the pillar, or the like, and further to suppress the behavior of the head Ph released from the vehicle.
[0108]
In particular, in the third embodiment, since the lap belt that restrains the waist portion Pw of the occupant P to the
[0109]
Further, when the upper body of the occupant P translates in the lateral direction of the vehicle, the behavior of the chest Pb and the head Ph is represented by the lateral movement speed V of the chest Pb and the head Ph. 1 , V 2 Therefore, the movement of the occupant P can be accurately grasped, and as a result, the restraint of the occupant P can be enhanced by accurately controlling the behavior of the chest Pb and the head Ph.
[0110]
Further, the reaction force value F of the chest Pb acting on the
F 2 = (M 2 / M 1 ) × F 1 ... (15)
Therefore, the reaction force balance generated in the
[0111]
FIG. 20 shows a fourth embodiment of the present invention, in which the same components as those in the third embodiment are denoted by the same reference numerals and redundant description is omitted.
[0112]
FIG. 20 shows a subroutine corresponding to FIG. 17 of the third embodiment, and steps S10 to S180 shown in FIGS. 11, 12, and 13 of the first embodiment are common to the fourth embodiment. Yes.
[0113]
That is, the
[0114]
The flowchart shown in FIG. 20 is processed by replacing Step S210, Step S500, Step S230, and Step S240 with Step S400, Step S410, and Step S600 in the flowchart shown in FIG.
[0115]
In step S400, in response to the deployment timing of the
[0116]
In step S410, the internal pressure P acquired in step S400. 1 , P 2 From Fig. 10 (a) and 10 (b), the reaction force F 1 , F 2 And proceeds to the next step S600.
[0117]
In step S600, it is determined whether or not the reaction force balance obtained by the expression (15) of the third embodiment is lost, and it is repeatedly determined until it is determined that the reaction force balance is lost. Advance, F 2 = (M 2 / M 1 ) × F 1 F to satisfy 2 To correct the balance of the reaction force, and the subsequent processing is the same as in the third embodiment.
[0118]
Therefore, in the fourth embodiment, the reaction force (F of the chest Pb and the head Ph acting on the
[0119]
By the way, although the passenger |
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view of a vehicle equipped with an occupant restraint device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a front view of an essential part of a vehicle equipped with an occupant restraint device according to the first embodiment of the present invention.
3A is an explanatory diagram showing an occupant posture at the time of non-collision in the first embodiment of the present invention, and FIG. 3B is an explanatory diagram showing an occupant posture at the time of collision.
FIG. 4 is a cross-sectional front view of an essential part of chest behavior control means in the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a cross-sectional front view of the main part of the chest behavior control means in the first embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a cross-sectional perspective view of the main part of the head behavior control means in the first embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a cross-sectional front view of the main part of the head behavior control means in the first embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a perspective view of a head behavior control unit according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a characteristic diagram of reaction force against lateral displacement in the chest according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 10A is a characteristic diagram showing the relationship between internal pressure and reaction force of the chest behavior control means in the first embodiment of the present invention, and FIG. 10B shows the relationship between internal pressure and reaction force of the head behavior control means. Characteristic diagram.
FIG. 11 is an explanatory diagram showing a main routine of control executed by control means in the first embodiment of the present invention.
12 is an explanatory diagram showing a subroutine of the main routine of FIG. 11 in the first embodiment of the present invention.
13 is an explanatory diagram showing a subroutine of the main routine of FIG. 11 in the first embodiment of the present invention.
14 is an explanatory diagram showing a subroutine of the main routine of FIG. 11 in the first embodiment of the present invention.
FIG. 15 is an explanatory view showing the rotational movement of the occupant in the first embodiment of the present invention.
FIG. 16 is an explanatory diagram showing a subroutine corresponding to FIG. 14 in the second embodiment of the invention.
FIG. 17 is an explanatory diagram showing a subroutine corresponding to FIG. 14 in the third embodiment of the present invention.
18A is an explanatory diagram showing an occupant posture at the time of non-collision in the third embodiment of the present invention, and FIG. 18B is an explanatory diagram showing an occupant posture at the time of collision.
FIG. 19 is an explanatory view showing translation motion of an occupant in a third embodiment of the present invention.
FIG. 20 is an explanatory diagram showing a subroutine corresponding to FIG. 17 in the fourth embodiment of the invention.
[Explanation of symbols]
10 Vehicle occupant restraint system
11 Front-rear G sensor (front-rear acceleration sensor)
12 Lateral G sensor (lateral acceleration sensor)
13 Chest airbag device (chest behavior control means)
14 Head airbag device (head behavior control means)
15 Camera (behavior detection means)
17 Control unit (control means)
20 First airbag body (first energy absorption mechanism)
30 Second airbag body (second energy absorption mechanism)
P Crew
Ph head
Pb chest
Pw waist
Claims (5)
乗員の胸部および頭部の挙動をそれぞれ検出する挙動検出手段と、
前記車両衝突検出手段により車両の側面衝突または斜め衝突が検出されることに応じて動作して、乗員の胸部の横移動を制御する胸部挙動制御手段と、
前記車両衝突検出手段により車両の側面衝突または斜め衝突が検出されることに応じて動作して、乗員の頭部の横移動を制御する頭部挙動制御手段と、
前記胸部挙動制御手段の動作および前記頭部挙動制御手段の動作を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記挙動検出手段の検出結果に基づいて、乗員の腰部を中心とする胸部と頭部の角速度または胸部と頭部の横移動速度に差があると判定した場合に、これら胸部と頭部の角速度または横移動速度を略一致させつつ、頭部の横移動量を側方壁部までの許容寸法内に抑制するための制御信号を、前記胸部挙動制御手段および前記頭部挙動制御手段に出力することを特徴とする車両用乗員拘束装置。Vehicle collision detection means for detecting a side or oblique collision of the vehicle;
Behavior detecting means for detecting the behavior of the chest and head of the occupant,
Chest behavior control means that operates in response to detection of a side collision or oblique collision of the vehicle by the vehicle collision detection means, and controls lateral movement of the chest of the occupant;
Head behavior control means that operates in response to detection of a side collision or oblique collision of the vehicle by the vehicle collision detection means, and controls lateral movement of the occupant's head;
Control means for controlling the operation of the chest behavior control means and the action of the head behavior control means,
When the control means determines that there is a difference in the angular velocity of the chest and the head centered on the occupant's waist or the lateral movement speed of the chest and the head based on the detection result of the behavior detection means, Control signals for suppressing the lateral movement amount of the head within an allowable dimension up to the side wall portion while substantially matching the angular velocity or the lateral movement speed of the head with the chest movement control means and the head behavior An occupant restraint device for a vehicle, wherein the vehicle occupant restraint device outputs the control means.
前記制御手段は、前記カメラの画像から乗員の頭部、胸部、腰部の重心位置と、頭部および胸部の重心位置の速度とを求めることを特徴とする請求項1に記載の車両用乗員拘束装置。The behavior detecting means is a camera for taking an image of an occupant;
2. The vehicle occupant restraint according to claim 1, wherein the control means obtains a center of gravity position of an occupant's head, chest, and waist and a speed of a center of gravity position of the head and chest from the image of the camera. apparatus.
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