JP5330884B2

JP5330884B2 - 車両の乗員保護装置

Info

Publication number: JP5330884B2
Application number: JP2009086547A
Authority: JP
Inventors: 易治山崎
Original assignee: Fuji Jukogyo KK
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2009-03-31
Filing date: 2009-03-31
Publication date: 2013-10-30
Anticipated expiration: 2029-03-31
Also published as: JP2010235009A

Description

本発明は、強い衝撃を受ける車両緊急時にシートベルトをした前席乗員の背面部の衝撃を緩和する車両の乗員保護装置に関する。

従来より、強い衝撃を受ける車両緊急時においては、乗員のシートリバウンドによる傷害値を低減する技術として、ヘッドレストまたはシートバックに内蔵されたエアバッグを前面衝突時に乗員の背面に展開させて乗員を保護するものがある（特許第３６６４８７８号公報（以下、特許文献１）、特開平６−１２７３３１号公報（以下、特許文献２））。

上述の特許文献１に開示される構造では、衝突検知とともにシート内のエアバッグが展開するため、乗員とシートの間にエアバッグが膨らむのに十分な空間が無い場合、乗員を適切に保護できない虞がある。

そこで、上述の特許文献２では、特開平６−１２２３５６号公報（以下、特許文献３）に開示される荷重検出機構付きウェビング巻き取り装置を用いて、所定時間経過後に袋体を膨出させる技術を開示している。これは、ウェビングにかかる荷重が閾値に達するまでシート内エアバッグの展開を遅延させることで、シートバックに乗員が跳ね返された時には既にエアバッグの内圧が低下していて十分な保護ができない、ということを回避しようとしたものである。

特許第３６６４８７８号公報特開平６−１２７３３１号公報特開平６−１２２３５６号公報

ところで、図４（ａ）の衝突してから発生する傷害値の変化の試験結果の説明図に示すように、リバウンドによる傷害値は、衝突後２００ｍｓという衝突現象としては比較的遅いタイミングで発生している。従って、シート内エアバッグの展開に要する時間を２０ｍｓと仮定すると、１００ｍｓ程度展開を遅延することが効果的と考えられる。しかし、図４（ｂ）のベルト荷重の衝突後の変化の説明図に示すように、ベルト荷重は、衝突後５０ｍｓ程度でピークに達することから、上述の特許文献２および特許文献３に開示される技術では、最大でも５０ｍｓ程度しか展開を遅延することができず、最適なタイミングでエアバッグを展開することができないという課題がある。更に、上述の特許文献３に開示される荷重検出機構付きウェビング巻き取り装置では、現在主流である強い衝撃を受ける車両緊急時にシートベルトを瞬時に巻き取り乗員を拘束するプリテンショナ機能、及び、シートベルトに加わる荷重を所定の荷重に維持してシートベルトが引き出されるのを許容するフォースリミッタ機能を有するシートベルトには適用できないという課題もある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、最適なタイミングでリバウンド時の乗員を保護することができ、プリテンショナ機能、及び、フォースリミッタ機能を有するシートベルトにも容易に適用することができる車両の乗員保護装置を提供することを目的としている。

本発明は、着座した乗員のシートベルトの引き出し状態を検出するベルト引出状態検出手段と、上記着座した乗員の背面に対する衝撃を緩和する背面衝撃緩和手段と、上記着座した乗員のシートベルトの引き出し状態に応じて上記背面衝撃緩和手段を作動させる作動制御手段とを備えた車両の乗員保護装置において、強い衝撃を受ける車両緊急時に上記シートベルトを瞬時に巻き取り乗員を拘束するプリテンショナ機能と、上記シートベルトに加わる荷重を所定の荷重に維持してシートベルトが引き出されるのを許容するフォースリミッタ機能とを有し、上記作動制御手段は、上記プリテンショナ機能が作動完了してから上記フォースリミッタ機能が作動して引き出される上記シートベルトの引き出し状態と予め設定しておいた閾値とを比較して上記背面衝撃緩和手段の作動を判断する。

本発明による車両の乗員保護装置によれば、最適なタイミングでリバウンド時の乗員を保護することができ、プリテンショナ機能、及び、フォースリミッタ機能を有するシートベルトにも容易に適用することが可能となる。

本発明の実施の一形態に係る車両の乗員保護装置の概略説明図である。本発明の実施の一形態に係る乗員保護制御プログラムのフローチャートである。本発明の実施の一形態に係る強い衝撃を受ける車両緊急時において乗員保護制御プログラムが実行された場合の制御の一例を示すタイムチャートである。従来における衝突してから発生する傷害値の変化の試験結果とベルト荷重の衝突後の変化の説明図である。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
図１において、符号１は車両のフロントシート部２に設けられる乗員保護装置を示し、この乗員保護装置１は、フロントシート部２の例えば助手席側シート３のシートベルト装置４と、着座する乗員５の主として前面部を保護するフロントエアバッグ装置６と、着座する乗員５の主として背面部を保護するシートエアバッグ装置７とを備えて主要に構成されている。

シートベルト装置４は、例えば、３点式のシートベルト装置であり、該シートベルト装置４は、乗員５の腰、肩等を保持し、身体を助手席側シート３に拘束するベルト部８と、図示しないセンタピラー下方部に取り付けられてベルト部８を巻取収納するリトラクタ９と、センタピラー上方部に取り付けられてリトラクタ９から上方に引き出されたベルト部８を挿通案内する中継アンカ１０と、シートベルト係止部１１とから構成される。

また、シートベルト装置４は、リトラクタ９が、強い衝撃を受ける車両緊急時にベルト部８を瞬時に巻き取り乗員５を拘束する公知のプリテンショナ機能と、ベルト部８に加わる荷重を所定の荷重に維持してベルト部８がリトラクタ９から引き出されるのを許容する公知のフォースリミッタ機能とを有して構成されている。そして、リトラクタ９は、これらプリテンショナ機能とフォースリミッタ機能が作動した場合及び作動が完了した場合は、それぞれ後述する制御部２０に信号出力するようになっている。

フロントエアバッグ装置６は、衝突によりガスを発生させるフロントインフレータ１２ａとそのガスにより展開するフロントエアバッグ１２ｂとから構成されるフロントエアバッグモジュール１２が、例えば助手席側シート３前方のインストルメントパネル１３内部に格納されて構成されている。このフロントエアバッグ装置６のフロントエアバッグモジュール１２は、車両が衝突した時、それを検知するセンサ（図示せず）からの信号に基づきフロントインフレータ１２ａが作動してガスを発生し、このガスによってフロントエアバッグ１２ｂが展開し、前倒してくる乗員５の頭部から胸部にかけてを展開したフロントエアバッグ１２ｂにて受け止め保護するようになっている。

シートエアバッグ装置７は、後述する制御部２０からの信号によりガスを発生させるシート内インフレータ１４ａとそのガスにより展開するシートエアバッグ１４ｂとから構成される、背面衝撃緩和手段としてのシートエアバッグモジュール１４が、例えば助手席側シート３内部に格納されて構成されている。そして、制御部２０が後述の乗員保護制御プログラムに従って、シートエアバッグ作動の信号を出力した際には、シート内インフレータ１４ａが作動してガスを発生し、このガスによってシートエアバッグ１４ｂが展開し、フロントエアバッグ１２ｂにより保護された後、助手席側シート３にリバウンドしてくる乗員５の頭部を含む背面を展開したシートエアバッグ１４ｂにて受け止め保護するようになっている。

また、フロントシート部２には、シートベルト装置４のリトラクタ９近傍に、ベルト部８の引き出し状態としての、リトラクタ９からのベルト部８の引き出し長さＬｖを検出する、ベルト引出状態検出手段としてのベルト長さ検出センサ２１が設けられている。尚、このベルト長さ検出センサ２１は、リトラクタ９内のベルト部８の巻回部の回転角を検出することによりベルト部８の引き出し長さＬｖを検出するものであっても良い。

また、助手席側シート３の下部には、シートスライド位置情報としてシートの前後移動量を検出するシート前後移動量検出センサ２２が設けられている。

そして、制御部２０は、上述のベルト長さ検出センサ２１からのベルト部８の引き出し長さＬｖの信号、シート前後移動量検出センサ２２からのシートの前後移動量の信号、リトラクタ９からのプリテンショナ機能の作動、作動完了の信号とフォースリミッタ機能の作動、作動完了の信号に基づいて、後述の乗員保護制御プログラムに従って、乗員５の背面衝撃の緩和を実行する。具体的には、制御部２０は、プリテンショナ機能が作動完了してからフォースリミッタ機能が作動して引き出されるシートベルトの引き出し長さＬvfと予め設定しておいた閾値ＣABとを比較して、シートベルトの引き出し長さＬvfが閾値ＣABを超えた場合にシートエアバッグ作動の信号をシート内インフレータ１４ａに出力してガスを発生させ、シートエアバッグ１４ｂを展開させるようになっている。すなわち、制御部２０は、作動制御手段として設けられている。

次に、シートエアバッグ装置７の作動を、制御部２０で実行される、図２に示す、乗員保護制御プログラムのフローチャートで説明する。
まず、Ｓ１０１でシート状態、すなわち、シート前後移動量検出センサ２２からのシートの前後移動量の信号を読み込む。

次に、Ｓ１０２に進み、シートの前後移動量に基づいて、予め設定しておいたマップ等を参照してエアバッグ作動閾値ＣABを設定する。このエアバッグ作動閾値ＣABのマップは、例えば、シートの前後移動量が前方向に移動されているほどエアバッグ作動閾値ＣABが小さい値に設定される。

次いで、Ｓ１０３に進み、プリテンショナ機能が作動しているか否か判定し、プリテンショナ機能が作動していない場合はプログラムを抜ける。また、プリテンショナ機能が作動している場合は、Ｓ１０４に進む。

Ｓ１０４では、作動したプリテンショナ機能が完了するまで待機して、プリテンショナ機能が完了した場合は、Ｓ１０５に進む。

Ｓ１０５に進むと、ベルト引き出し長さＬｖを検出し、プリテンショナ機能完了時ベルト引き出し長さＬv0として設定する。

次に、Ｓ１０６に進み、フォースリミッタ機能が作動しているか否か判定する。この判定の結果、フォースリミッタ機能が作動していない場合は、Ｓ１０７に進み、予め設定されている一定時間が経過しているか否か判定され、一定時間が経過している場合はプログラムを抜け、一定時間が経過していない場合は、再び、Ｓ１０６に戻って、フォースリミッタ機能が作動したか否かの判定を行う。

Ｓ１０６の判定の結果、フォースリミッタ機能が作動している場合は、Ｓ１０８に進み、ベルト引き出し長さＬｖを検出する。

次に、Ｓ１０９に進んで、フォースリミッタ機能作動後ベルト引き出し長さＬvfを、以下の（１）式により、算出する。
Ｌvf＝Ｌｖ−Ｌv0 …（１）

そして、Ｓ１１０に進み、フォースリミッタ機能作動後ベルト引き出し長さＬvfが閾値ＣABを超えたか（Ｌvf＞ＣAB）を判定し、フォースリミッタ機能作動後ベルト引き出し長さＬvfが閾値ＣABを超えている場合（Ｌvf＞ＣABの場合）は、Ｓ１１１に進んで、シートエアバッグ作動信号を出力して、シート内インフレータ１４ａにガスを発生させ、シートエアバッグ１４ｂを展開させてプログラムを抜ける。

また、フォースリミッタ機能作動後ベルト引き出し長さＬvfが閾値ＣAB以下の場合（Ｌvf≦ＣABの場合）は、Ｓ１１２に進む。

そして、Ｓ１１２では、フォースリミッタ機能が完了しているか否か判定し、フォースリミッタ機能が完了している場合は、シートエアバッグ作動信号を出力することなくプログラムを抜ける。また、フォースリミッタ機能が完了していない場合は、Ｓ１０８からの処理を繰り返す。

以上の制御部２０で実行されるシートエアバッグ装置７の作動の一例を図３のタイムチャートで説明する。

車両が前面衝突等して強い衝撃を受けて乗員５が前方に倒れようとすると、時刻ｔ１で、プリテンショナ機能が作動して、リトラクタ９により、ベルト部８が瞬時に巻き取られて乗員５が助手席側シート３に拘束される（図１（ａ）の状態）。

このプリテンショナ機能は、時刻ｔ２で完了し、その後、時刻ｔ３からは、フォースリミッタ機能が作動して、ベルト部８に加わる荷重が所定の荷重に維持されてベルト部がリトラクタ９から引き出されて、乗員５の胸部等への衝撃が緩和される（図１（ｂ）の状態）。

そして、時刻がｔ４に至ると、フォースリミッタ機能作動後ベルト引き出し長さＬvfが閾値ＣABを超える。これにより、シートエアバッグ作動の信号が、シート内インフレータ１４ａに出力されてガスが発生させられ、シートエアバッグ１４ｂが展開させられて、助手席側シート３にリバウンドしてくる乗員５の頭部を含む背面が確実に保護される（図１（ｃ）の状態）。

次いで、時刻ｔ５では、フォースリミッタ機能が完了される。

このように本発明の実施の形態によれば、プリテンショナ機能が作動完了してからフォースリミッタ機能が作動して引き出されるベルト引き出し長さＬvfと予め設定しておいた閾値ＣABとを比較して、ベルト引き出し長さＬvfが閾値ＣABを超えた場合にシートエアバッグ作動の信号を出力してシートエアバッグ１４ｂを展開させるようになっている。このため、最適なタイミングでリバウンド時の乗員を保護することができ、プリテンショナ機能、及び、フォースリミッタ機能を有するシートベルトにも容易に適用することが可能である。

そして、適切なタイミングでシートエアバッグ１４ｂを展開できるため、必要最小限のバッグ容量、及び、シート内インフレータ１４ａ出力のシートエアバッグ装置７により、リバウンド時の乗員を保護することができる。

また、乗員とシートの間が狭い場合には、シート内のシートエアバッグ１４ｂを展開させないので、シートエアバッグ装置７の不適切な作動を確実に防止することができる。

乗員の移動を、シートベルトの引き出し状態であるベルト引き出し長さＬvfを基に推定するようにしているので、単純に遅延時間を設定するような制御よりも適切に展開タイミングの制御ができる。

尚、本実施の形態では、プリテンショナ機能、及び、フォースリミッタ機能を有するシートベルトについて、プリテンショナ機能、及び、フォースリミッタ機能の作動信号を利用して、プリテンショナ機能が作動完了してからフォースリミッタ機能が作動して引き出されるシートベルトの引き出し長さＬvfを基にシートエアバッグ作動を制御するようにしているが、プリテンショナ機能、及び、フォースリミッタ機能の作動信号を利用することなく構成することも可能である。この場合、車両が衝突した後、ベルト引き出し長さＬｖが最小となってから、引き出されるベルト引き出し長さＬｖを検出し、所定の閾値を超えた際に、シートエアバッグを作動させるようにすれば良い。

また、本実施の形態では、シートベルトの引き出し状態としてリトラクタ９から引き出されるベルト部８の引き出し長さＬｖを用いているが、ベルト部８の引き出し速度を用いるようにしても良い。この場合、ベルト引き出し長さＬｖと略同様に、プリテンショナ機能が作動完了してからフォースリミッタ機能が作動して引き出されるシートベルトの引き出し速度と予め設定しておいた閾値とを比較して、シートベルトの引き出し速度が閾値を超えた場合にシートエアバッグ作動の信号を出力してシートエアバッグ１４ｂを展開させるようにする。

更に、本実施の形態では、助手席側シート３内部に設けられるシートエアバッグ装置７を例に説明しているが、ヘッドレスト内に設けて主に乗員５の首部、頭部等を保護するエアバッグ装置についても適用でき、また、エアバッグではなくヘッドレストの位置等を変化させる乗員保護装置等にも適用できることは云うまでもない。

また、本実施の形態では、ベルト引き出し長さＬvfと比較する閾値ＣABを、シートの前後移動量に基づいて設定するようにしているが、車両の仕様によっては、更に、シートリフター位置により補正して設定するようにしても良く、また、固定値としても良い。

１乗員保護装置
２フロントシート部
３助手席側シート
４シートベルト装置
５乗員
６フロントエアバッグ装置
７シートエアバッグ装置
８ベルト部
９リトラクタ
１２フロントエアバッグモジュール
１２ａフロントインフレータ
１２ｂフロントエアバッグ
１４シートエアバッグモジュール（背面衝撃緩和手段）
１４ａシート内インフレータ
１４ｂシートエアバッグ
２０制御部（作動制御手段）
２１ベルト長さ検出センサ（ベルト引出状態検出手段）
２２シート前後移動量検出センサ

Claims

着座した乗員のシートベルトの引き出し状態を検出するベルト引出状態検出手段と、
上記着座した乗員の背面に対する衝撃を緩和する背面衝撃緩和手段と、
上記着座した乗員のシートベルトの引き出し状態に応じて上記背面衝撃緩和手段を作動させる作動制御手段とを備えた車両の乗員保護装置において、
強い衝撃を受ける車両緊急時に上記シートベルトを瞬時に巻き取り乗員を拘束するプリテンショナ機能と、上記シートベルトに加わる荷重を所定の荷重に維持してシートベルトが引き出されるのを許容するフォースリミッタ機能とを有し、
上記作動制御手段は、上記プリテンショナ機能が作動完了してから上記フォースリミッタ機能が作動して引き出される上記シートベルトの引き出し状態と予め設定しておいた閾値とを比較して上記背面衝撃緩和手段の作動を判断することを特徴とする車両の乗員保護装置。
上記予め設定しておいた閾値は、シートスライド位置情報とシートリフター位置情報の少なくとも一方に応じて可変設定することを特徴とする請求項１記載の車両の乗員保護装置。
上記シートベルトの引き出し状態は、シートベルトの引き出し長さと、シートベルトの引き出し速度のどちらかであることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の車両の乗員保護装置。