JP7260350B2 - 乗員保護装置 - Google Patents
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Description
このエアバッグ装置は、一般に、衝撃センサと、インフレータと、エアバッグと、制御装置等、から構成されている。エアバッグ装置は、前面衝突などにより衝撃センサが衝撃を検知すると、検知信号を制御装置に出力し、制御装置が作動信号をインフレータに送出して、インフレータがガスを発生させてエアバッグに送出する。そして、エアバッグは、インフレータからのガスにより瞬時に膨らみ、乗員の前方に展開する。これにより、エアバッグは、内部のガス圧によって衝撃により前方へ移動する乗員の身体を受け止めて、その運動エネルギーを吸収しながら収縮する。このようにして、自動車の前面衝突等における、衝突の衝撃による乗員の急激な前方移動がエアバッグにより緩和され、乗員の安全が確保される。
このため、衝突の状況に応じてエアバッグの大きさを変更することが考えられる。ただし、エアバッグの大きさを大きくした場合、このエアバッグを展開するためのスペースが必要となる。そして、展開スペースを大きくして、単純に乗員の上体方向にエアバッグを大きくすると、インストルメントパネルやダッシュボード等の車載装置と、乗員と、の間に隙間が多くできてしまい、エアバッグが下方に落ちてしまったり、衝撃吸収時にエアバッグが隙間に拡がってしまったりして、適切に反力を取ることできなくなってしまう虞がある。なお、1つのエアバッグで全ての隙間を埋めるようにした場合には、エアバッグ内に大量のガスを瞬時に流入させるために、大型で流入速度が高速となるインフレータ等が必要となってしまう。
図1は、本発明の実施の形態における乗員保護装置を備えた車両の一部の概略を示す断面図である。また、図2は、本実施の形態の座席シートを可動可能とさせるシート可動装置の概略を示す断面図である。また、図3は、本実施の形態の乗員保護装置が作動し、エアバッグ袋体が展開した際の側面図である。なお、図3(a)は、脚下エアバッグ袋体が展開した際の側面図であり、図3(b)は、ニーエアバッグ袋体が展開した際の側面図であり、図3(c)は、上体エアバッグ袋体が展開した際の側面図である。
図1に示すように、車両1の乗員室は、下部にアンダーフロア3、上部にルーフ4が設けられている。また、アンダーフロア3には、座席シート10が配備されている。
さらに、車両1には、乗員保護装置101が備えられている。
乗員保護装置101は、シートベルト装置30と、乗員姿勢矯正装置40と、シート可動装置50と、車載カメラ60と、上体エアバッグ装置110と、ニーエアバッグ装置120と、脚下エアバッグ装置130と、車両制御装置(以下、ECUという)201と、を備えている。なお、上体エアバッグ装置110、および、ニーエアバッグ装置120は、ダッシュボード5の内部に設けられている。また、脚下エアバッグ装置130は、座席シート10の内部に設けられている。
さらに、ECU201は、車両1の衝突および衝突予測を検知するとともに、衝突速度を算出する衝突速度検知装置、および、展開制御装置たるエアバッグ展開制御ユニット(以下、ACUという)の機能も備えている。すなわち、ECU201は、エアバッグ展開装置としても機能する。なお、衝突速度検知装置およびACUは、ECU201と別体で設けるようにしてもよい。
シートベルト装置30は、ウェビング31と、図示しないリトラクターと、ラップアンカーと、ショルダーアンカーと、タングと、バックルと、を備えている。
ウェビング31は、帯状のベルトであり、一端が座席シート10の下部に設けられたラップアンカーに固定され、他端がシートバック12の上部に設けられたショルダーアンカーを介して、シートバック12の内部に設けられたリトラクターに巻き取られている。
バックルは、タングを着脱する結合部品であり、座席シート10のシートクッション11の車幅方向内側(車両中央側)に設けられている。
なお、シートベルト装置30は、ECU201が算出した衝突速度によって、リトラクターがウェビング31を巻き込む強さを切り替えるようにしてもよい。また、本実施の形態のシートベルト装置30は、座席シート10と一体となったものとしたが、これに限らず、ラップアンカーがサイドシルの側壁面に固定されたものであったり、ショルダーアンカーがセンターピラーの側壁に設けられたものであったり、リトラクターがセンターピラーの内部に設けられたもの等であってもよい。
乗員姿勢矯正装置40は、ECU201が衝突予測を検知した際に、乗員Pの姿勢を所定の姿勢に正すため、シートバック12の角度を変更するものである。また、乗員姿勢矯正装置40は、ECU201が衝突予測を検知した際に、シートクッション11の角度を変更するものであってもよい。また、乗員姿勢矯正装置40は、ECU201が衝突予測を検知した際に、シートバック12およびシートクッション11の双方の角度を変更するものであってもよい。
さらに、乗員姿勢矯正装置40は、座席シート10に設けるものではなく、車両1の前方や側方などから、所定のエアバッグ等を展開して、乗員Pの姿勢を所定の姿勢に矯正するものであってもよい。なお、乗員の姿勢矯正は、エアバッグやシートの角度を調整するもの以外であってもよい。
図2は、シート可動装置の概略を示す断面図である。また、図2(a)は、シート可動装置の側部を示す断面図であり、図2(b)は、図2(a)に示すシート可動装置のA-A矢視図であり、図2(c)は、図2(a)に示すシート可動装置のB-B矢視図である。
図2に示すように、シート可動装置50は、スライドレール形状となっており、アウターレール51と、インナーレール52と、シート留め具53と、シート移動インフレータ54と、シート移動エアバッグ袋体55と、を備えている。
ここで、上体エアバッグ装置110の後述する上体エアバッグ袋体112は、基本展開量および拡張展開量のいずれかに展開される。上体エアバッグ袋体112が基本展開量で展開される場合には、座席シート10がシート固定用凹部51aの位置で固定され、この位置を基本位置と呼ぶ。また、上体エアバッグ袋体112が拡張展開量で展開される場合には、座席シート10がシート固定用凹部51b、51c、51dのいずれかの位置で固定され、この位置を拡張展開位置と呼ぶ。なお、座席シート10の初期位置(シートスライド装置20で設定された位置)によっては、上体エアバッグ袋体112が拡張展開量で展開されても、座席シート10がシート固定用凹部51aの位置で固定されたままの場合もある。
また、インナーレール52は、下部にシート留め具53を収納する留め具収納部52aを有している。
また、シート留め具53は、ECU201により、完全収納状態と、突出状態と、に制御されるようになっている。ここで、完全収納状態とは、シート留め具53がインナーレール52の留め具収納部52aに収納され、先端部53aがインナーレール52の下面に出ていない状態をいう。また、突出状態とは、先端部53aがインナーレール52の下面から突出している状態をいう。
なお、シート留め具53の完全収納状態と、突出状態と、の移動制御は、機械的構成により行うことができる。例えば、モータによりシート留め具53を留め具収納部52aから突出させたり、留め具収納部52aに収納させたり、することができる。また、シート留め具53は、磁力(電磁力)や、油圧等により、移動させるものであってもよい。
したがって、シート留め具53が完全収納状態にある場合に、シート移動インフレータ54が作動されると、シート移動エアバッグ袋体55が膨張展開することにより、インナーレール52が車両1の後方に向けて、アウターレール51の溝を移動することとなる。これにより、座席シート10が車両1の後方に移動される。なお、インナーレール52がアウターレール51の溝を移動中に、シート留め具53が突出状態となり、アウターレール51のシート固定用凹部51a、51b、51c、51dのいずれかに嵌まり込むと、その位置で座席シート10は固定される。
また、上記のように、シート可動装置50は、座席シート10を、基本位置または拡張展開位置のいずれかで固定させるものである。すなわち、シート可動装置50は、シート固定装置として機能する。
車載カメラ60は、座席シート10に着座した乗員Pの着座状態、例えば、乗員Pの姿勢を検知するものである。すなわち、車載カメラ60は、乗員姿勢検知装置として機能する。なお、乗員姿勢検知装置は、車載カメラ60を用いるものに限らず、例えば、座席シート10に圧力センサを用いて乗員Pの姿勢を検知するもの等であってもよい。
また、車載カメラ60は、座席シート10に着座する乗員Pの位置、例えば、座席シート10の位置を検知するものであってもよい。すなわち、車載カメラ60を、乗員位置検知装置として機能させるものであってもよい。
なお、車載カメラ60は、車両1の周辺状況や車両1の車室内を撮影し、車両1に衝撃が加わったとき等にその映像を利用するドライブレコーダ等のカメラと兼用するものであってもよい。
上体エアバッグ装置110は、ECU201(ACU)に制御され、乗員Pの頭部および胸部等を主に保護するものである。また、上体エアバッグ装置110は、上体インフレータ111と、上体エアバッグ袋体112と、を有している。
上体インフレータ111は、ECU201による車両1の衝突検知または衝突予測に基づく作動信号により、火薬に点火し、燃焼による化学反応でガスを発生させるものである。また、上体インフレータ111に発生されたガスは、上体エアバッグ袋体112に圧入される。
また、上体インフレータ111は、複数のインフレータを有し、ECU201に算出された衝突速度に応じて、ガスを発生させるインフレータの数などを設定するようにしてもよい。また、上体インフレータ111は、発生させるガス量を調整できるものであって、ECU201に算出された衝突速度に応じて、発生させるガス量を制御するようにしてもよい。
上体エアバッグ袋体112は、上体インフレータ111によってガスが圧入される袋体であって、非作動時は小さく折り畳まれている。また、上体エアバッグ袋体112は、上体インフレータ111からガスが圧入されると、ダッシュボード5から座席シート10の方向に膨張展開し、乗員Pの頭部および胸部等に対する、車両1の衝突の衝撃を緩和するものである。
本実施の形態において、上体エアバッグ袋体112は、基本展開量、第1拡張展開量、第2拡張展開量、最大拡張展開量の4つの異なる大きさに展開できるようになっている。なお、以下では、基本展開量以外の、第1拡張展開量、第2拡張展開量、および、最大拡張展開量を、まとめて拡張展開量ともいう。
ニーエアバッグ装置120は、ECU201(ACU)に制御され、乗員Pの脚部の保護を主に行うものである。また、ニーエアバッグ装置120は、ニーインフレータ121と、ニーエアバッグ袋体122と、を有している。
なお、乗員保護装置101が作動時には、乗員Pとダッシュボード5(車載装置)との間の空間を、上体エアバッグ袋体112と、ニーエアバッグ袋体122と、で埋めるようになっている、また、後述するように、ニーエアバッグ袋体122は、上体エアバッグ袋体112の下方に展開し、下から上体エアバッグ袋体112を支えるようになっている。
ニーインフレータ121は、ECU201による車両1の衝突検知または衝突予測に基づく作動信号により、火薬に点火し、燃焼による化学反応でガスを発生させるものである。また、ニーインフレータ121に発生されたガスは、ニーエアバッグ袋体122に圧入される。なお、ニーインフレータ121は、以下のニーエアバッグ袋体122の展開時の大きさの変更に伴って、上体インフレータ111と同様に、種々の機能を備えたものであってもよい。
ニーエアバッグ袋体122は、ニーインフレータ121によってガスが圧入される袋体であって、非作動時は小さく折り畳まれている。また、ニーエアバッグ袋体122は、ニーインフレータ121からガスが圧入されると、ダッシュボード5から座席シート10の方向に膨張展開し、乗員Pの膝を主に保護するものである。
また、ニーエアバッグ袋体122は、上体エアバッグ袋体112の展開時の大きさに合わせて、複数の大きさに展開できるようになっている。すなわち、ニーエアバッグ袋体122は、展開時の大きさを可変できるエアバッグである。なお、本実施の形態においては、上体エアバッグ袋体112の展開に合わせて、4つの異なる大きさに展開できるようになっている。また、ニーエアバッグ袋体122は、上体エアバッグ袋体112の大きさの種類よりも少ない段階であってもよい。すなわち、ニーエアバッグ袋体122は、上体エアバッグ袋体112のいくつかの展開時の大きさをまとめて、例えば、基本展開量と第1拡張展開量とをまとめ、第2拡張展開量と最大拡張展開量とをまとめて、2段階等としてもよい。
脚下エアバッグ装置130は、ECU201(ACU)に制御され、乗員Pと座席シート10との間にエアバッグを展開するものである。また、脚下エアバッグ装置130は、脚下インフレータ131と、脚下エアバッグ袋体132と、を有している。
また、脚下エアバッグ装置130は、座席シート10の下部に設けられ、座席シート10とともに移動されるようになっている。なお、脚下エアバッグ装置130は、アンダーフロア3内に設けられ、固定されたものであってもよい。ただし、脚下エアバッグ装置130は、座席シート10とともに移動される方が、座席シート10と乗員Pの間に保持される状態を維持し易くなる。
脚下インフレータ131は、ECU201による車両1の衝突検知または衝突予測に基づく作動信号(衝突予測に基づく作動信号が望ましい)により、火薬に点火し、燃焼による化学反応でガスを発生させるものである。また、脚下インフレータ131に発生されたガスは、脚下エアバッグ袋体132に圧入される。
脚下エアバッグ袋体132は、脚下インフレータ131によってガスが圧入される袋体であって、非作動時は小さく折り畳まれている。また、脚下エアバッグ袋体132は、脚下インフレータ131からガスが圧入されると、座席シート10の下部と乗員Pの脚部、例えば、ふくらはぎとの間に展開し、さらに、そこから上方に展開するようになっている。
ECU201は、車両1全体を制御するためものである。また、ECU201は、中央演算処理装置としてのCPU(Central Processing Unit)、CPUにより実行される制御プログラム、データテーブル、各コマンドやデータ等の記憶を行うROM(Read Only Memory)、一時的にデータを記憶するRAM(Random Access Memory)、書き換え可能な不揮発性のメモリからなるEEPROM(Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory)および入出力インターフェース回路を備え、車両1の制御を統括するようになっている。
なお、加速度センサ、距離センサ、衝撃センサ等は、ECU201とは別装置として、外部に設けたものであってもよい。また、これらセンサ等から入力する情報を、車載カメラ60から入力した画像データに基づいて、取得するものであってもよい。
なお、ECU201は、シートスライド装置20からの情報によらず、車載カメラ60から入力した画像データに基づいて、乗員の位置を検知するものであってもよい。
例えば、ECU201は、衝突速度が所定の基本展開速度以下であった場合には、上体エアバッグ袋体112の展開量を基本展開量とし、衝突速度が基本展開速度を超える衝突速度であった場合には、上体エアバッグ袋体112の展開量を拡張展開量とする。
具体的には、ECU201は、基本位置としてシート固定用凹部51aに対して突出しているシート留め具53を一端「完全収納状態」とし、インナーレール52が移動後、シート留め具53が決定した拡張展開量に応じたシート固定用凹部51b、51c、51dの位置で「突出状態」とさせる。
次に、このような乗員保護装置101の動作について、説明する。
図4は、乗員保護装置101の動作概要を示すフローチャートである。
この初期情報取得処理は、常時行うものであってもよいが、所定の間隔や、所定の条件が成立したときにのみ実行するものであってもよい。例えば、ECU201は、所定の変化量があったときにのみ、初期情報を取得するものであってもよい。
次いで、ECU201は、車両1の衝突予測を検知したか否かを判定する(ステップS14)。ECU201は、車両1の衝突予測を検知しない場合には、上記処理を繰り返す。
次に、ECU201は、上記算出した衝突速度に基づいて、上体エアバッグ袋体112の展開時の大きさを決定する(ステップS16)。
さらに、ECU201は、衝突速度が基本展開速度を超え、第1拡張展開速度以下であった場合、上体エアバッグ袋体112の展開量を第1拡張展開量とする。また、ECU201は、衝突速度が第1拡張展開速度を超え、第2拡張展開速度以下であった場合、上体エアバッグ袋体112の展開量を第2拡張展開量とし、衝突速度が第2拡張展開速度を超えた場合、上体エアバッグ袋体112の展開量を最大拡張展開量とする。
例えば、ECU201は、シートスライド装置20により座席シート10が所定の範囲内に設定されている場合には、決定した上体エアバッグ袋体112の大きさに対応して、第1拡張展開量であればシート固定用凹部51bの位置に、第2拡張展開量であればシート固定用凹部51cの位置に、最大拡張展開量であればシート固定用凹部51dの位置に、それぞれシート留め具53が移動するように設定する。
なお、乗員Pの姿勢の検出、および、判定については、処理速度の観点からも衝突予測判定よりも前に行っている(初期情報取得処理等)ことが望ましい。ただし、乗員Pの姿勢の検出を、衝突予測判定の後に行ってもよい。この場合、より直近の乗員Pの姿勢を検出することができ、正確な判定を行うことができる。また、姿勢判定のみを、衝突予測判定の後に行ってもよい。
具体的には、ECU201は、衝突予測を行うと、シートベルト装置30のリトラクターに対して巻き取り信号を出力する。リトラクターは、ECU201より巻き取り信号を入力すると、ウェビング31を巻き取るように作動する。したがって、ECU201が車両1の衝突予測を行うことにより、シートベルト装置30のウェビング31が巻き取られ、乗員Pが座席シート10に拘束される。
具体的には、ECU201は、車両1の衝突予測を検知すると、シート可動装置50のシート留め具53を、シート固定用凹部51aから抜き、インナーレール52の留め具収納部52aに完全収納状態となるように、制御する。これにより、座席シート10が、アウターレール51の溝にそって移動可能となる。
具体的には、ECU201は、脚下エアバッグ装置130の脚下インフレータ131に対して作動信号を出力する。脚下インフレータ131は、ECU201から作動信号が入力されると、ガスを発生させ、発生させたガスを脚下エアバッグ袋体132に圧入させる。
これにより、脚下エアバッグ袋体132の膨張展開により、乗員Pの脚部と、座席シート10の下部と、の間の隙間を埋めるとともに、ニーエアバッグ袋体122に前方から押されても、乗員Pの脚部が座席シート10に直接ぶつかることがなく、緩衝材としても機能することができる。
具体的には、ECU201は、シート可動装置50のシート移動インフレータ54に対して作動信号を出力する。シート移動インフレータ54は、ECU201から作動信号が入力されると、ガスを発生させ、発生させたガスをシート移動エアバッグ袋体55に圧入させる。
これにより、座席シート10がシート移動エアバッグ袋体55によって車両1の後方に移動される。なお、このとき、乗員Pの脚が脚下エアバッグ袋体132によって上方に押し上げられ、乗員Pの足をアンダーフロア3から浮かせているので、アンダーフロア3と乗員Pとの摩擦力を無く、または、低減されているため、座席シート10の移動をスムーズに行うことができる。
具体的には、ECU201は、ニーエアバッグ装置120のニーインフレータ121に対して作動信号を出力する。ニーインフレータ121は、ECU201から作動信号が入力されると、ガスを発生させ、発生させたガスをニーエアバッグ袋体122に圧入させる。
具体的には、ECU201は、上記決定した座席シート10の移動量に基づいて設定したシート固定用凹部51a~51dにより、座席シート10とともに移動しているシート留め具53が、設定したシート固定用凹部51a~51dに対応する位置となったら、シート留め具53を、留め具収納部52aから突出させ、突出状態とさせる。これにより、シート留め具53が、設定したシート固定用凹部51a~51dに嵌まり込み、座席シート10が固定されることとなる。
具体的には、ECU201は、上記決定した上体エアバッグ袋体112の大きさに基づいて、上体エアバッグ装置110の上体インフレータ111に対して作動信号を出力する。上体インフレータ111は、ECU201から作動信号が入力されると、ガスを発生させ、発生させたガスを上体エアバッグ袋体112に圧入させる。
また、上記一連の作動中であっても、衝突を検知した際には、直ちに上体エアバッグ袋体112およびニーエアバッグ袋体122を展開させる。
また、上記では、座席シート10の移動やエアバッグの展開の順番を基本的な順番で説明したが、これに限らず、所定の処理を同時に行うものであっても、他の順番で移動や展開をさせるものであってもよい。
さらに、本実施の形態において、シート可動装置50は、本願のシート移動手段を構成する。
Claims (4)
- 展開時の大きさを可変できる第1エアバッグと、
前記第1エアバッグと車載装置との間に展開し、前記第1エアバッグを下方から支える第2エアバッグと、
前記第1エアバッグおよび前記第2エアバッグを展開させるエアバッグ展開装置と、
車両の衝突または衝突予測を検知し、衝突速度を算出する衝突速度検知装置と、
シートに着座する乗員の位置を検知する乗員位置検知装置と、
前記シートを移動させるシート移動手段と、
前記衝突速度検知装置の検知結果に基づいて、前記第1エアバッグの展開時の大きさを決定するエアバッグ展開量決定手段と、
前記エアバッグ展開量決定手段に決定された前記第1エアバッグの展開時の大きさ、および、前記乗員位置検知装置に検知された乗員の位置に基づいて、前記シートの移動量を決定して、前記シート移動手段に前記シートを移動させ、前記エアバッグ展開装置に前記第1エアバッグおよび前記第2エアバッグを展開させる展開制御装置と、
を備えたことを特徴とする車両の乗員保護装置。 - 乗員の姿勢を検知する乗員姿勢検知装置と、
乗員の姿勢を直立状態とさせる乗員姿勢矯正装置と、
を備え、
前記展開制御装置は、前記乗員姿勢検知装置により検知された乗員の姿勢が直立状態でない場合、前記乗員姿勢矯正装置に乗員の姿勢を直立状態とさせてから、前記エアバッグ展開装置に前記第1エアバッグを展開させる、
ことを特徴とする請求項1に記載の車両の乗員保護装置。 - 前記シートを基本位置、および、前記第1エアバッグが拡張展開した拡張展開位置で固定させるシート固定装置と、
を備え、
前記エアバッグ展開量決定手段は、前記衝突速度検知装置の検知結果に基づいて、前記第1エアバッグの展開時の大きさを、基本展開量および前記基本展開量よりも大きく展開する拡張展開量から決定し、
前記シート固定装置は、前記エアバッグ展開量決定手段により前記第1エアバッグの展開時の大きさが前記拡張展開量と決定された場合には、前記基本位置での固定を解除し、前記拡張展開位置で前記シートを固定させる、
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の車両の乗員保護装置。 - 前記エアバッグ展開量決定手段は、前記拡張展開量を決定する場合に、複数の拡張展開量を有し、前記衝突速度検知装置の検知結果に基づいて、所定の拡張展開量を決定し、
前記シート固定装置は、複数の拡張展開位置を有し、前記エアバッグ展開量決定手段に決定された所定の拡張展開量に応じた前記拡張展開位置で前記シートを固定させる、
ことを特徴とする請求項3に記載の車両の乗員保護装置。
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