JP7024685B2

JP7024685B2 - 車両用乗員保護装置

Info

Publication number: JP7024685B2
Application number: JP2018204183A
Authority: JP
Inventors: 一人山本
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2018-10-30
Filing date: 2018-10-30
Publication date: 2022-02-24
Anticipated expiration: 2038-10-30
Also published as: JP2020069871A

Description

本発明は、車両用乗員保護装置に関する。

衝突判断ＥＣＵによって車両の衝突が予測されたときに、シートバックが車両上下方向から車両後方側に大きく後傾されている場合に、車両の前面衝突時における乗員の車両前方への移動を抑制するためには、乗員の上体を起こして適切な状態にする必要がある。

車両の衝突が予測されてから短時間で乗員の上体を起こすために、例えば、次のような車両用乗員拘束装置が開示されている（特許文献１参照）。

すなわち、ＥＣＵによって車両の衝突が予測されたときに、乗員の腰部に対応したラップベルト部の張力を高める方向にバックル装置を第１のプリテンショナ機構で引き込み、乗員の腰部を拘束する。次に、シートバックに設けられたエアバッグをシートバックと乗員の間に膨張展開させることで、乗員の上体を起こす。さらに、シートベルトのショルダベルト部を第２のプリテンショナ機構で巻き取ることにより、乗員の上体の拘束が高まり、ショルダベルト部から乗員が反力を受け易くなるものが提案されている。

特開２０１８－１３５０３６号公報

しかしながら、上記車両用乗員拘束装置では、エアバッグの膨張展開時（すなわち、乗員の上体が起き上がる前）にシートベルトのショルダベルト部の引き出しにロックがかかり、乗員の上体を起こすことが十分にできないおそれがあった。

すなわち、乗員の上体を起こす点で改善の余地がある。

本発明は、シートバックが後傾状態である場合でも乗員拘束性能を向上させることが可能な車両用乗員保護装置を提供することを目的とする。

一態様に係る車両用乗員保護装置は、シートに着座した乗員を拘束するシートベルトと、前記シートベルトのうち、前記乗員の上体に対応したショルダベルト部の引き出しをロック又はロック解除する電気ロック部と、前記シートのシートバックの車両上下方向に対する車両後方側への傾斜角度を検出する傾斜角度検出部と、前記シートのシートバックに設けられ、ガスの供給を受けて前記シートバックと前記乗員の上体との間に展開し、前記上体を起こすエアバッグと、衝突予知センサにより車両の前面衝突の発生が不可避であると判断され、かつ前記傾斜角度検出部で検出された前記傾斜角度が所定角度以上の場合に、前記エアバッグを前記乗員の上体と前記シートバックとの間に展開させて前記乗員の上体を起こし、前記エアバッグの展開開始時から所定時間経過時まで電気ロック部によるショルダベルト部の引き出しのロックをさせず、前記所定時間経過後、前記電気ロック部によりショルダベルト部の引き出しをロックさせる制御部と、を有する。

この車両用乗員保護装置では、衝突予知センサにより車両の前面衝突の発生が不可避であると判断され、かつ傾斜角度検出部で検出されたシートバックの車両後方側への傾斜角度が所定角度以上の場合に、シートバックに設けられたエアバッグを、シートバックと乗員の上体との間に展開させて、乗員の上体を起こす。モータ駆動によりシートバックを起こす場合と比較して、前面衝突が予知されてから実際に前面衝突が発生するまでの限られた時間で、乗員の上体を迅速に起こすことができる。

また、制御部は、エアバッグの展開開始時から所定時間の間、電気ロック部によるショルダベルト部の引き出しのロックをさせない。これにより、エアバッグの膨張展開による上体の起ち上がりに伴うショルダベルト部の引き出しが規制されず、乗員の上体を確実に起こすことができる。

一方、制御部は、所定時間経過後に電気ロック部によりショルダベルト部の引き出しをロックさせるため、乗員の慣性移動によりショルダベルト部が過剰に引き出されることを防止できる。

本発明に係る車両用乗員保護装置によれば、シートバックが後傾状態である場合でも乗員拘束性能を向上させることができる。

本実施形態に係る車両用乗員保護装置を示す側面図及びブロック図である。本実施形態に係る車両用乗員保護装置による乗員拘束制御を示すフローチャートである。

以下、本発明を実施するための形態を図面に基づき説明する。図面において、矢印ＦＲは車両前方を示し、矢印ＵＰは車両上方を示している。

図１において、本実施形態に係る車両用乗員保護装置１０は、シートベルト１４と、バックル装置１６と、第１プリテンショナ機構１１と、第２プリテンショナ機構１２と、エアバッグ１８と、制御部２０とを有している。

シートベルト１４は、シート２２に着座した乗員２４を拘束するための非伸張性のウェビングである。シートベルト１４の一端（図示せず）は、例えばシート２２の車幅方向外側の車室フロア（図示せず）に結合されている。

シートベルト１４は、乗員非装着時において、一端から車両上方に延び、車両側部に設けられたショルダベルトアンカ２６に通され、ショルダベルトアンカ２６から車両下方に延びている。シートベルト１４の他端は、シートベルト１４の巻取り装置であるリトラクタ２８に結合されている。

また、シートベルト１４には、タング３０が取り付けられている。シートベルト１４上でのタング３０の位置は、乗員２４の体格の違い等に対応するため調節可能であり、タング３０がシートベルト１４に沿って移動可能とされている。

乗員装着時におけるシートベルト１４は、ラップベルト部１４Ａとショルダベルト部１４Ｂに区分することができる。ラップベルト部１４Ａは、シートベルト１４のうち、タング３０から乗員２４の腰部２４Ａの前を通る部分を指す。また、ショルダベルト部１４Ｂは、シートベルト１４のうち、タング３０から乗員２４の上体２４Ｂの前を通り、ショルダベルトアンカ２６を介してリトラクタ２８に延びる部分を指す。

バックル装置１６は、シート２２の車幅方向内側に設けられ、タング３０が係合する構造を有している。タング３０は、シートベルト１４の装着時にバックル装置１６に挿入されて係合される。シートベルト１４を外す際には、バックル装置１６の解除ボタンによってタング３０の係合を解除できるようになっている。

また、タング３０は、ラップベルト部１４Ａに過剰な荷重が作用した場合にシートベルト１４をロックするロック部５６を備える。なお、ロック部５６は、通常ロック解除しており、シートベルト１４がタング３０を挿通可能とされている。

第１プリテンショナ機構１１は、シートベルト１４のうち、乗員２４の腰部２４Ａに対応したラップベルト部１４Ａの張力を高める方向にバックル装置１６を引き込む装置である。図１に示される例では、第１プリテンショナ機構１１は、例えばシートクッション４０の下方に設けられ、モータ駆動される構造であり、スプール３２と、ケーブル３６とを有している。スプール３２は、制御部２０により制御される電動モータ３４によって回転駆動される筒状体である。ケーブル３６は、可撓性を有する非伸張性部材であり、一端がバックル装置１６に結合され、他端がスプール３２に結合されている。ケーブル３６は、ガイドローラ３８に案内されている。第１プリテンショナ機構１１は、電動モータ３４によりスプール３２を回転させてケーブル３６を巻き取ることで、バックル装置１６を引き込むことができるようになっている。

第２プリテンショナ機構１２は、シートベルト１４のうち、乗員２４の上体２４Ｂに対応したショルダベルト部１４Ｂを巻き取る装置である。図１に示される例では、第２プリテンショナ機構１２は、リトラクタ２８と、電動モータ３９とを有している。電動モータ３９は、制御部２０により制御される。この電動モータ３９によりリトラクタ２８のスプール２９を回転させることで、ショルダベルト部１４Ｂを巻き取ることができるようになっている。

ロック機構５２は、電磁式のロック機構であり、制御部２０からの駆動信号の入力によって電磁石を駆動してスプール２９の回転を係止する（スプール２９をロックする）又はスプール２９の係止を解除する（スプール２９のロックを解除する）構成である。このロック機構５２が「電気ロック部」に相当する。

エアバッグ１８は、シート２２のシートバック４２に設けられ、ガスの供給を受けてシートバック４２と乗員２４の上体２４Ｂとの間に展開し、上体２４Ｂを起こすための袋体である。エアバッグ１８は、通常時は折り畳まれてシートバック４２内に収納されている。シートバック４２には、エアバッグ１８に対するガス供給源としてのインフレータ５０が設けられる。

インフレータ５０は、貯留された圧縮ガスをオリフィスを介してエアバッグ１８に供給するものである。したがって、運転席用のエアバッグやカーテンエアバッグのような乗員拘束用の通常のエアバッグの膨張展開時間が数１０ｍｓであるのに対して、インフレータ５０によって膨張展開されるエアバッグ１８は、膨張展開時間が約１００倍の数ｓ（秒）かかるものである。

インフレータ５０は、あくまで一例であって、エアバッグ１８の膨張展開時間が数ｓとすることができるものであれば、特に限定するものではない。

エアバッグ１８の展開領域は、後述するように、乗員２４の腰部２４Ａがラップベルト部１４Ａに拘束されて動きが制限されるため、シートバック４２の下部でエアバッグ１８を展開させず、シートバック４２の上部でエアバッグ１８を展開させるものである。また、乗員の起ち上がり時に頭部２４Ｃの後傾を抑制するため、エアバッグ１８はシート２２のヘッドレスト４４と乗員２４の頭部２４Ｃとの間まで展開する。

第１プリテンショナ機構１１、第２プリテンショナ機構１２における駆動手段は、それぞれモータ駆動に限られず、火薬の燃焼により発生するガスを用いる構成（火薬式）であってもよい。火薬式の場合、所謂マイクロガスジェネレータを用いることができる。

なお、シート２２には、シートバック４２の傾斜角度（車両上下方向から車両後方側への傾斜角度）θを検出する傾斜センサ５４を備える。この傾斜センサ５４の検出信号が後述する制御部２０に出力される構成である。なお、傾斜センサ５４が「傾斜角度検出部」に相当する。

制御部２０は、例えばＥＣＵ（Electronic Control Unit）であり、衝突予知センサ４６の検出信号により車両の前面衝突の発生が不可避と判断されると、乗員拘束制御を行うものである。すなわち、傾斜センサ５４で検出されたシートバック４２の傾斜角度θが所定角度（閾値）αよりも大きい場合に、第１に第１プリテンショナ機構１１を作動させてバックル装置１６の引き込みを行い、第２にエアバッグ１８を展開させて乗員２４の上体２４Ｂを起こすと共にロック機構５２に対する駆動信号の出力禁止処理を行い、第３に第２プリテンショナ機構１２を作動させてショルダベルト部１４Ｂの巻き取りを行うようになっている。実際に前面衝突が発生する前に、このショルダベルト部１４Ｂの巻取りまで完了するものである。

なお、シートバック４２の傾斜角度θが所定角度（閾値）α以下の場合には、エアバッグ１８を展開させず、第１プリテンショナ機構１１を作動させ、次にロック機構５２を駆動させると共に、最後に第２プリテンショナ機構１２を作動させる構成である。

衝突予知センサ４６としては、カメラ、ミリ波レーダ、赤外線レーザ等の各種センサを用いることができる。衝突予知センサ４６により検知される衝突形態は、前面衝突であり、正面衝突、微小ラップ衝突、オブリーク衝突等がある。ここで、微小ラップ衝突とは、例えば車両のフロントサイドメンバ（図示せず）より車幅方向外側での衝突をいう。また、オブリーク衝突とは、車両前部に対する斜め前方側からの衝突をいう。

（作用）
本実施形態は、上記のように構成されており、以下その作用について説明する。図１において、本実施形態に係る車両用乗員保護装置１０では、制御部２０で衝突予知センサ４６の検出信号により車両の前面衝突の発生が不可避であると判断された場合（図２、ステップＳ１０でＹ（以下、図２を省略する。））に、乗員拘束制御を行う。この場合、制御部２０では、傾斜センサ５４で検出されたシートバック４２の傾斜角度θが閾値である所定角度αよりも大であるか否かを判定する（ステップＳ１１、Ｓ１２）。

傾斜角度θが所定角度αよりも大きい場合、すなわち、所定角度αよりも大きくシートバック４２を傾斜（後傾）させていた場合には、制御部２０が、第１プリテンショナ機構１１を作動させてバックル装置１６の引込みを行う（ステップＳ１４）。

具体的には、制御部２０から電動モータ３４に駆動信号が出力され、電動モータ３４を作動させる。これにより、スプール３２が回転し、ケーブル３６がその一端側から巻き取られる。ケーブル３６の他端はバックル装置１６に結合されているので、ケーブル３６の巻取りに伴いバックル装置１６が引き込まれる（矢印Ａ方向）。これにより、ラップベルト部１４Ａの張力が高まるので、乗員２４の腰部２４Ａの拘束が強められる。

制御部２０は、次にインフレータ５０に駆動信号を出力することにより、シートバック４２に設けられたエアバッグ１８を、シートバック４２と乗員２４の上体２４Ｂとの間に展開させて、乗員２４の上体２４Ｂを起こす（矢印Ｂ方向）（ステップＳ１６）。この際、上体２４Ｂの傾動の中心となる腰部２４Ａのラップベルト部１４Ａによる拘束が強められているので、腰部２４Ａの車両前方へ移動が抑制される。このため、エアバッグ１８の展開により上体２４Ｂを起こし易い。また、モータ駆動によりシートバック４２を起こす場合と比較して、前面衝突が予知されてから実際に前面衝突が発生するまでの限られた時間で、乗員２４の上体２４Ｂを迅速に起こすことができる。

この際、制御部２０では、エアバッグ１８の展開開始（インフレータ５０への駆動信号出力）時から所定時間（禁止時間）Ｔの間、ロック機構５２に対する駆動信号の出力を禁止する（ステップＳ１８、Ｓ２０でＮ）。したがって、エアバッグ１８の膨張展開によって乗員２４の上体２４Ｂが起き上がる際、ロック機構５２によってシートベルト１４（ショルダベルト部１４Ｂ）の引き出しが制限（ロック）され、上体の起き上がりが抑制されることが防止される

また、タング３０にはロック部５６が設けられているため、エアバッグ１８の膨張展開時にラップベルト部１４Ａに過剰な荷重が作用した場合には、ロック部５６がシートベルト１４をロックするため、ラップベルト部１４Ａによる乗員２４の腰部２４Ａの拘束性が低下することが防止又は抑制される。

制御部２０は、エアバッグ１８の展開開始（インフレータ５０への駆動信号出力）時から禁止時間Ｔが経過すると、ロック機構５２に駆動信号を出力して、スプール２９の回転を停止させる（スプール２９をロックする）（ステップＳ２０でＹ、Ｓ２２）。なお、禁止時間Ｔは、エアバッグ１８の膨張展開開始時からエアバッグ１８の膨張展開よる乗員２４の起き上がり完了までに相当する時間である。これにより、エアバッグ１８の膨張展開完了後に乗員２４の慣性によってショルダベルト部１４Ｂが余計に引き出されることが防止される。

一方、エアバッグ１８は、インフレータ５０を用いたものであるため、膨張展開完了までに要する時間が通常タイプのエアバッグと比較して１００倍程度かかる。したがって、エアバッグ１８の膨張展開時にシートベルト１４のショルダベルト部１４Ｂから乗員２４に入力される反力が抑制され、傷害値が低減される。

制御部２０は、次に第２プリテンショナ機構１２を作動させて、ショルダベルト部１４Ｂの巻取りを行う（矢印Ｃ方向）（ステップＳ２４）。具体的には、制御部２０が、第２プリテンショナ機構１２の電動モータ３９を作動させると、リトラクタ２８のスプール２９が回転し、ショルダベルト部１４Ｂが巻き取られる。これにより、ショルダベルト部１４Ｂによる上体２４Ｂの拘束が強まるので、前面衝突発生時に上体２４Ｂがショルダベルト部１４Ｂからの反力を受け易くなる。

なお、シートバック４２の傾斜角度θが閾値α以下の場合（ステップＳ１２でＮ）には、制御部２０は乗員２４の上体２４Ｂを起こす必要がないと判断し、エアバッグ１８を膨張展開させない。すなわち、制御部２０は、第１プリテンショナ機構１１を作動させ、ラップベルト部１４Ａの張力を高め、乗員２４の腰部２４Ａの拘束を高める（ステップＳ２６）。

次に、制御部２０は、ロック機構５２に駆動信号を出力して、スプール２９の回転を停止させる（スプール２９をロックする）（ステップＳ２８）。

さらに、第２プリテンショナ機構１２を作動させて、ショルダベルト部１４Ｂの巻取りを行う（矢印Ｃ方向）（ステップＳ２４）。

このように、本実施形態の車両用乗員保護装置１０では、シートバック４２が所定角度αよりも大きく後傾している場合でも、乗員２４を確実に起き上がらせることができるため、乗員拘束性能を向上させることができる。

車両用乗員保護装置１０は、電磁石を駆動することによってスプール２９を係止するロック機構５２であるため、任意のタイミングでスプール２９を係止（ロック）、係止解除（ロック解除）することができる。したがって、エアバッグ１８の展開開始から展開完了まで、制御部２０からロック機構５２に駆動信号が出力されることを禁止している。この結果、エアバッグ１８の膨張展開による乗員２４の起き上がりがショルダベルト部１４Ｂの引き出しロックによって阻害されることがない。すなわち、乗員２４を確実に起き上がらせることができる。

また、エアバッグ１８は、圧縮ガスをオリフィスを介してエアバッグに供給するインフレータ５０により膨張されるため、通常のエアバッグと比較して展開速度が１００倍程度遅い。これにより、エアバッグ１８の膨張展開時にショルダベルト部１４Ｂから乗員２４に入力される反力が低減され、傷害値が低減される。

さらに、車両用乗員保護装置１０では、制御部２０が禁止時間Ｔの経過後、直ちにロック機構５２にスプール２９をロックさせているので、乗員２４の慣性でショルダベルト部１４Ｂが余計に引き出されることが防止される。

さらに、エアバッグ１８は、乗員の上体２４Ｂの上側とシートバック４２の上部との間に膨張展開されるため、ラップベルト部１４Ａによって拘束されている腰部２４Ａを除いて乗員２４を車両前方側に押圧することになり、乗員２４を良好に起き上がらせることができる。この際、頭部２４Ｃとヘッドレスト４４の間にもエアバッグ１８が膨張展開することにより、乗員２４の起き上がり時に頭部２４Ｃがのけぞることを防止できる。

また、車両用乗員保護装置１０では、乗員拘束制御を行う場合には、シートバック４２の傾斜角度θを傾斜センサ５４で検出しているため、シートバック４２の傾斜角度が大きい場合だけエアバッグ１８を膨張展開させて乗員２４を起き上がらせることができる。

さらに、エアバッグ１８の膨張展開前に第１プリテンショナ機構１１によってラップベルト部１４Ａで乗員２４の腰部２４Ａを拘束しているため、エアバッグ１８の膨張展開によって乗員２４の腰部２４Ａが車両前方に移動することを防止でき、乗員２４を良好に起き上がらせることができる。

特に、タング３０にロック部５６を備えているため、エアバッグ１８の膨張展開時にラップベルト部１４Ａに過剰な荷重が作用するとロック部５６がシートベルト１４をロックするため、ラップベルト部１４Ａの拘束性が低下することが防止される。

また、ショルダベルト部１４Ｂがロックされた後、第２プリテンショナ機構１２でショルダベルト部１４Ｂを巻き取ることにより、ショルダベルト部１４Ｂの弛みが除去される。

［他の実施形態］
なお、本実施形態の車両用乗員保護装置１０は、第１プリテンショナ機構１１、第２プリテンショナ機構１２を備える構成だが、エアバッグ１８とロック機構（電気ロック部）５２のみを備える構成でも良い。この場合、制御部２０が衝突の発生が不可避であると判断した場合に、ロック機構５２にエアバッグ１８の膨張展開時から所定時間経過時まで駆動（ロック）信号の出力を禁止すると共に、所定時間経過後に駆動信号を出力する構成であれば良い。

また、本実施形態では、制御部２０のロック機構５２に対する駆動信号の出力禁止を、エアバッグ１８の膨張展開開始時から所定時間としてが、乗員２４の上体２４Ｂの傾斜角度をセンサで検出し、乗員の傾斜角度が閾値以下となるまでとしても良い。

さらに、本実施形態では、リトラクタ２８とショルダベルトアンカ２６とを車体側に設けたもので説明したが、リトラクタとショルダベルトアンカ（ショルダガイド）とをシートバックに設けた、所謂、シート付けのシートベルト装置にも適用可能である。

１０車両用乗員保護装置
１４シートベルト
１４Ｂショルダベルト部
１８エアバッグ
２０制御部
２２シート
２４乗員
２４Ｂ上体
４２シートバック
４６衝突予知センサ
５２ロック機構（電気ロック部）
５４傾斜センサ（傾斜角度検出部）

Claims

シートに着座した乗員を拘束するシートベルトと、
前記シートベルトのうち、前記乗員の上体に対応したショルダベルト部の引き出しをロック又はロック解除する電気ロック部と、
前記シートのシートバックの車両上下方向に対する車両後方側への傾斜角度を検出する傾斜角度検出部と、
前記シートのシートバックに設けられ、ガスの供給を受けて前記シートバックと前記乗員の上体との間に展開し、前記上体を起こすエアバッグと、
衝突予知センサにより車両の前面衝突の発生が不可避であると判断され、かつ前記傾斜角度検出部で検出された前記傾斜角度が所定角度以上の場合に、前記エアバッグを前記乗員の上体と前記シートバックとの間に展開させて前記乗員の上体を起こし、前記エアバッグの展開開始時から所定時間経過時まで電気ロック部によるショルダベルト部の引き出しのロックをさせず、前記所定時間経過後、前記電気ロック部によりショルダベルト部の引き出しをロックさせる制御部と、
を有する車両用乗員保護装置。