JP7380413B2 - 自動運転車両における乗員拘束装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動運転車両における乗員拘束装置に関する。

車体の複数箇所に設けられた衝突感知センサと各座席に設けられた着座センサとからの信号に基づいて、車体の複数箇所に設けられた発泡弾性体噴射装置を作動させることにより、車室へ発泡弾性体を噴射し、その発泡弾性体によって乗員を車両用シートに拘束する瞬間発泡弾性体利用の乗員保護装置は、従来から知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開平６－１８３３１４号公報

ところで、自動運転車両においては、乗員が運転操作から解放されるため、シートクッションを後方側へスライドさせて車両用シートをステアリングホイールから離し、シートバックを大きく後傾させた安楽姿勢（以下「リクライニング姿勢」という）のシートポジションで、車両を走行させる場合も想定される。

そのため、リクライニング姿勢のシートポジションで、自動運転車両が前面衝突したときには、発泡弾性体噴射装置から噴射された発泡弾性体（発泡材）が、直接乗員の顔に掛かる可能性がある。このように、自動運転車両において、発泡材を用いた乗員拘束装置には、改善の余地がある。

そこで、本発明は、乗員がリクライニング姿勢を採っていても、自動運転車両の前面衝突時に、乗員を車両用シートに拘束するために噴射される発泡材が乗員の顔に掛かるのを抑制できる自動運転車両における乗員拘束装置を得ることを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明に係る請求項１に記載の自動運転車両における乗員拘束装置は、自動運転車両の車両用シートの側面シェル又はルーフに設けられ、前記自動運転車両の衝突を予知したときに、乗員の前方へ向けて発泡材を噴射する発泡材噴射装置と、前記側面シェル又は前記ルーフに設けられ、前記自動運転車両の衝突を予知したときに、前記発泡材噴射装置を露出させるために開き、かつ前記発泡材噴射装置から噴射された発泡材が乗員の顔に掛からないように、その顔を保護する防護壁として機能する蓋体と、を備えている。

請求項１に記載の発明によれば、自動運転車両の衝突を予知したときに、自動運転車両の車両用シートの側面シェル又はルーフに設けられた蓋体が開き、側面シェル又はルーフに設けられた発泡材噴射装置から、乗員の前方へ向けて発泡材が噴射される。このとき、その蓋体は、発泡材噴射装置から噴射された発泡材が乗員の顔に掛からないように、その顔を保護する防護壁として機能する。したがって、乗員がリクライニング姿勢を採っていても、車両の前面衝突時に、乗員を車両用シートに拘束するために噴射される発泡材が乗員の顔に掛かるのが抑制される。

以上のように、本発明によれば、乗員がリクライニング姿勢を採っていても、自動運転車両の前面衝突時に、乗員を車両用シートに拘束するために噴射される発泡材が乗員の顔に掛かるのを抑制することができる。

第１実施形態に係る乗員拘束装置を備えた車両用シートを示す側面図である。 第１実施形態に係る乗員拘束装置を備えた車両用シートに設けられたフレーム及び弾性布を示す斜視図である。 （Ａ）フレーム及び弾性布の収納状態の一例を示す側面図である。（Ｂ）フレーム及び弾性布の収納状態の別の一例を示す側面図である。 （Ａ）フレームを押し出す押出機構の押出前を示す側面図である。（Ｂ）フレームを押し出す押出機構の押出後を示す側面図である。 フレームを移動させる移動機構を示す側面図である。 フレームによるエネルギー吸収機構を示す側面図である。 フレームによるエネルギー吸収機構の第１変形例を示す側面図である。 フレームによるエネルギー吸収機構の第２変形例を示す側面図である。 フレームによるエネルギー吸収機構の第３変形例を示す側面図である。 自動運転車両が前面衝突することを予知したときの第１実施形態に係る乗員拘束装置を備えた車両用シートを示す側面図である。 第１実施形態に係る乗員拘束装置の発泡材噴射装置から発泡材が噴射されたときの状態を拡大して示す平面図である。 第２実施形態に係る乗員拘束装置を備えた自動運転車両を示す側面図である。

以下、本発明に係る実施の形態について、図面を基に詳細に説明する。なお、説明の便宜上、各図において適宜示す矢印ＵＰを車両用シートの上方向、矢印ＦＲを車両用シートの前方向、矢印ＲＨを車両用シートの右方向とする。したがって、以下の説明で、特記することなく上下、前後、左右の方向を記載した場合は、車両用シートの上下、車両用シートの前後、車両用シートの左右を示すものとする。

＜第１実施形態＞
まず、第１実施形態について説明する。図１に示されるように、第１実施形態に係る乗員拘束装置１０は、自動運転車両（図示省略）に備えられている車両用シート２０の後述する側面シェル２６に設けられている。車両用シート２０は、着座乗員Ｐの脚部及び臀部を支持するシートクッション２２と、着座乗員Ｐの背部を支持するシートバック２４と、を有している。

車両用シート２０は、ステアリングホイール（図示省略）に対して接近及び離間可能なように、シートクッション２２が前後方向にスライド可能に構成されている。そして、シートバック２４がリクライニング姿勢を採れるように後傾可能に構成されている。また、シートバック２４の下側両側部には、シート前方側へ向かって所定の高さで突出する側面視略三角形状の突出部２５が形成されており、着座乗員Ｐの腰部の左右方向への移動が、その突出部２５によって規制されるようになっている。

また、車両用シート２０は、所謂側面シェル付シートとなっており、そのシート幅方向外側には、左右一対の側面シェル２６が設けられている。各側面シェル２６は、側面視で車両用シート２０を覆うことができるような大きさの板状部材であり、シートバック２４と共に回動可能に構成されている。つまり、シートバック２４側である各側面シェル２６の上半分は、シートクッション２２側である各側面シェル２６の下半分に対して角度（後傾角度）を変更可能に構成されている。

したがって、各側面シェル２６は、例えば図１に示されるように、シートバック２４がリクライニング姿勢を採っているときには、車両用シート２０よりも上方側及び前方側へ張り出すような略楕円形状をなすようになっている。なお、以下において、各側面シェル２６の形状は、シートバック２４がリクライニング姿勢を採っているときの略楕円形状として説明する。

図２に示されるように、各側面シェル２６の上部側及び前部側の辺縁部における内面には、左右一対のスライドレール２８が設けられている。各スライドレール２８は、断面略「Ｃ」字状に形成されており、各スライドレール２８のシート幅方向内側には、それぞれ長手方向に沿った開口溝２８Ａが形成されている。そして、各開口溝２８Ａは、各側面シェル２６の上半分の上端部から下半分の前端部近傍まで連続するように構成されている。

したがって、フレーム３０は、各開口溝２８Ａに沿って各側面シェル２６の上端部から前端部近傍（スライドレール２８の前端部）まで移動可能になっている。フレーム３０は、円柱状に形成されており、その軸方向の長さは、左右のスライドレール２８における外側壁２８Ｂの内面同士の間隔と略同一の長さとされている。

そして、フレーム３０の外径は、スライドレール２８の開口溝２８Ａの幅より若干小さく形成されている。これにより、フレーム３０の軸方向両端部３０Ａが、左右のスライドレール２８内から外れることなく、そのスライドレール２８内をスライド可能となる構成になっている。

また、図２、図３（Ａ）に示されるように、左右の側面シェル２６の上端部には、弾性布３６が巻回された円筒状の回転部材３４を回転可能に支持する軸部３４Ａが、シート幅方向を軸方向として取り付けられて固定されている。弾性布３６は、その長手方向の一端部が回転部材３４の外周面に取り付けられて固定されており、その回転部材３４に巻回された状態で側面シェル２６の上端部（着座乗員Ｐの頭部よりも上方側に位置する上端部）に配置されている。

なお、弾性布３６は、後述する発泡材が外部へ漏出しないような布で形成されることが好ましいが、発泡材は噴射されると同時に固化するため、ネット（網）状のものであってもよい。また、弾性布３６の長手方向の他端部は、フレーム３０の外周面に取り付けられて固定されている。また、図３（Ｂ）に示されるように、弾性布３６は、蛇腹状に折り畳まれて、左右の側面シェル２６の上端部に、その長手方向の一端部両側が固定されて収納される構成になっていてもよい。

図４に示されるように、左右一対のスライドレール２８の上端部には、フレーム３０を下方側へ向けて移動させるための押出機構４０がそれぞれ設けられている。各押出機構４０は、各スライドレール２８の上端部からフレーム３０の軸方向両端部３０Ａにそれぞれ接触し、その両端部３０Ａをスライドレール２８に沿って押し出す押出板４２と、押出板４２を付勢するコイルスプリング４４と、押出板４２及びコイルスプリング４４を収容する筐体３８と、を有している。

各筐体３８は、各スライドレール２８内の上端部に固定されている。各押出板４２は、筐体３８の断面形状よりも若干小さい矩形平板状に形成されており、その表面４２Ａがフレーム３０の軸方向両端部３０Ａにおける外周面に接触している。そして、各コイルスプリング４４は、その一端部が筐体３８の内壁面３８Ａに取り付けられており、その他端部が押出板４２の裏面４２Ｂに取り付けられている。

また、各スライドレール２８には、フレーム３０の軸方向両端部３０Ａを保持するためのストッパー２９が設けられている。各ストッパー２９は、自動運転車両に設けられた制御部（図示省略）の制御によって解除されるように、公知の機構で構成されており、例えば上端部がヒンジ部２９Ａとされて回動可能な矩形平板状に形成されている。

したがって、図４（Ａ）に示されるように、通常時（制御部が自動運転車両の衝突を予知しないとき）には、フレーム３０の軸方向両端部３０Ａは、各スライドレール２８の上端部に設けられたストッパー２９によって、コイルスプリング４４の付勢力に抗して、そのスライドレール２８の上端部に保持される。

一方、自動運転車両が前面衝突することを制御部が予知（検知）したときには、その制御部の制御により、各ストッパー２９が解除され（各ストッパー２９がヒンジ部２９Ａを中心に回動し）、図４（Ｂ）に示されるように、各押出板４２がコイルスプリング４４の付勢力によって飛び出して、フレーム３０の軸方向両端部３０Ａを押し出すようになっている。

そして、フレーム３０は、各コイルスプリング４４の付勢力（押出時の慣性力）及び自重により、スライドレール２８に沿って、そのスライドレール２８の前端部（側面シェル２６の前端部近傍）まで移動し、図１０に示されるように、着座乗員Ｐの頭部から脛部までを弾性布３６で覆うようになっている。

なお、フレーム３０は、図５に示されるように、ワイヤー４６によって引っ張られて移動する構成になっていてもよい。すなわち、フレーム３０の軸方向両端部３０Ａにワイヤー４６の一端部を引っ掛け、そのワイヤー４６をスライドレール２８に沿って配置させる。そして、側面シェル２６の前端部に、ワイヤー４６の巻取軸（図示省略）と、その巻取軸を回転させるモーター（図示省略）と、を有する巻取装置４８を設ける。

このような移動機構にすれば、自動運転車両が前面衝突することを制御部が予知（検知）したときには、その制御部の制御により、各ストッパー２９が解除されるとともに、モーターが回転駆動されてワイヤー４６が巻取装置４８の巻取軸に巻き取られるため、フレーム３０がスライドレール２８に沿って、その前端部まで移動できる。

また、図２～図５では図示を省略したが、図６（Ａ）に示されるように、フレーム３０の外周面における略半分（略半周）には、エネルギー吸収部材（以下「ＥＡ材」という）３２が、フレーム３０のスライドレール２８内に配置される両端部３０Ａを除く長さと略同一の長さで設けられている。ＥＡ材３２は、例えばウレタンフォーム等の弾性体により所定の厚みで構成されており、フレーム３０の外周面における略半分に接着剤等によって貼り付けられている。

そして、図６（Ｂ）に示されるように、スライドレール２８の前端部には、フレーム３０によるエネルギー吸収機構５０が設けられている。エネルギー吸収機構５０は、スライドレール２８の前端部に連続して側面シェル２６の前端部に設けられた延長レール５２で構成されており、この延長レール５２は、前方へ向かって（角度を変えて）延在されている。

この延長レール５２内にフレーム３０の軸方向両端部３０Ａが進入することにより、後述するように、前面衝突時の慣性力で前方側へ移動しようとする乗員Ｐの下肢（脛部）からＥＡ材３２を介してフレーム３０に作用する荷重がエネルギー吸収される構成になっている。

なお、図６（Ｂ）に示される延長レール５２の開口溝５２Ａの幅は、スライドレール２８の開口溝２８Ａの幅と略同一に形成されているが、延長レール５２の開口溝５２Ａの幅は、スライドレール２８の開口溝２８Ａの幅よりも狭く（小さく）なるように形成されていてもよい。すなわち、図７に示されるように、エネルギー吸収機構５０を構成する延長レール５２は、側面視で略三角形状（先細り形状）に形成されていてもよい。

また、図８に示されるように、エネルギー吸収機構５０を構成する延長レール５２の内部に、開口溝５２Ａの幅を更に狭くする補助レール５４を設けるようにしてもよい。また、図９に示されるように、エネルギー吸収機構５０を構成する延長レール５２の内部に、ウレタンフォーム等の弾性体５６を設けるようにしてもよい。

また、図１１に示されるように、側面シェル２６の上部は、二重壁構造になっており、外側壁２６Ａと内側壁２６Ｂとの間に空間部Ｓが形成されている。そして、その空間部Ｓに自動運転車両の衝突を予知したときに、乗員Ｐの前方へ向けて発泡材を噴射する発泡材噴射装置６０が左右一対で設けられている。

各発泡材噴射装置６０は、液体状の発泡材が充填されたタンク６２と、発泡材を乗員Ｐの前方側へ噴射する噴出口６４と、を有している。発泡材は、噴射と同時に固化する材料で生成されている。また、各噴出口６４は、乗員Ｐの前方側を向いており、通常時には、側面シェル２６（内側壁２６Ｂ）に設けられた蓋体５８によってカバーされて、乗員Ｐから見えないように隠されている。

すなわち、側面シェル２６を構成する内側壁２６Ｂの一部が蓋体５８とされており、各蓋体５８は、その後端部がヒンジ部５８Ａとされて平面視で左右方向に回動可能に構成されている。そして、各蓋体５８は、自動運転車両の衝突を予知したときに、制御部によって所定の角度まで開き（ヒンジ部５８Ａを中心に所定の角度まで回動し）、噴出口６４（発泡材噴射装置６０）を露出させるようになっている。

なお、各蓋体５８は、その後端部がヒンジ部５８Ａとされて左右方向に（乗員Ｐの顔を覆うことができるような大きさで、その顔の前方側まで）回動するため、発泡材噴射装置６０の噴出口６４から噴射された発泡材が乗員Ｐの顔に掛からないように、その顔を保護する防護壁として機能するようになっている。また、この発泡材噴射装置６０と蓋体５８とによって乗員拘束装置１０が構成されている。

以上のような構成とされた第１実施形態に係る乗員拘束装置１０において、次にその作用について説明する。

自動運転車両が自動運転中のとき、車両用シート２０に着座している乗員Ｐは、運転操作から解放される。したがって、その乗員Ｐは、ステアリングホイールから離間するように、車両用シート２０のシートクッション２２を後方側へスライドさせ、そのシートバック２４をリクライニングさせる（シートバック２４を大きく後傾させ、水平に近い状態にする）場合がある（図１参照）。

この場合において、制御部が、自動運転車両の前面衝突を予知（検知）すると、各スライドレール２８の上端部に設けられている各ストッパー２９を解除する（ヒンジ部２９Ａを中心に回動させる）。すると、各押出板４２が各コイルスプリング４４の付勢力によって飛び出し、フレーム３０の軸方向両端部３０Ａを押し出す（図４（Ｂ）参照）。

これにより、フレーム３０（両端部３０Ａ）がスライドレール２８（開口溝２８Ａ）に沿って移動を開始し、回転部材３４に巻回されている弾性布３６を引き出す。すなわち、フレーム３０の移動に伴って回転部材３４が回転し、弾性布３６が引き出される。そして、フレーム３０は、その押出時の慣性力及び自重により、スライドレール２８に沿って移動しつつ、弾性布３６を更に引き出し、スライドレール２８の前端部で停止する。

このとき、フレーム３０は、乗員Ｐの脛部にまで達するが、そのフレーム３０には、ＥＡ材３２が設けられている。そのため、乗員Ｐの脛部には、ＥＡ材３２が当たる。したがって、フレーム３０が、スライドレール２８の前端部（側面シェル２６の前端部近傍）まで移動して乗員Ｐの脛部にまで達していても、その乗員Ｐの脛部を傷付けるようなことがない。

こうして、シートバック２４がリクライニング姿勢とされた車両用シート２０に着座している乗員Ｐの頭部から脛部までの広い範囲が、弾性布３６によって覆われる（図１０参照）。そして、その直後に、制御部の制御により、蓋体５８が開き、発泡材噴射装置６０の噴出口６４から発泡材が乗員Ｐの前方側へ噴射される（図１１参照）。

すなわち、車両用シート２０に着座している乗員Ｐ（頭部を除く）と弾性布３６との間に発泡材が噴射されるとともに、その噴射された発泡材が固化される。したがって、その直後に、自動運転中の自動運転車両が前面衝突して、リクライニング姿勢の乗員Ｐが慣性力でシート前方側へ移動しようとしても（図１０において矢印で示す）、その乗員Ｐの移動（挙動）が、固化された発泡材（図示省略）によって抑制される。

つまり、自動運転中の自動運転車両の前面衝突時に、車両用シート２０に着座している乗員Ｐは、固化された発泡材によって車両用シート２０に拘束され、車両用シート２０の前方側に配置されている内装部品（例えばステアリングホイール等）との衝突が回避される。しかも、フレーム３０は、その乗員Ｐの脛部にまで達しているため、そのフレーム３０により、乗員Ｐの下肢も車両用シート２０に拘束することができる。

具体的には、スライドレール２８の前端部に設けられているエネルギー吸収機構５０を構成する延長レール５２（補助レール５４又は弾性体５６を含む）によってフレーム３０の移動が徐々に抑制されることにより、乗員Ｐの下肢（脛部）からＥＡ材３２を介してフレーム３０に作用する荷重がエネルギー吸収される。これにより、乗員Ｐの下肢を車両用シート２０に拘束することができる。

また、噴出口６４が乗員Ｐの前方側を向いていることから、発泡材は、乗員Ｐの前方側へ噴射される。そして、蓋体５８は、その後端部がヒンジ部５８Ａとされて回動することから、乗員Ｐの顔を保護する防護壁として機能する。そのため、乗員Ｐの顔には、発泡材噴射装置６０の噴出口６４から噴射された発泡材が掛からないようにすることができる。つまり、乗員Ｐの顔に発泡材が掛かるリスクを低減させることができ、乗員Ｐの首から脛部までの広い範囲を、その発泡材で覆うことができる。

なお、乗員Ｐがハンズオフで運転姿勢を採っている場合など、シートバック２４がリクライニング姿勢とされていない場合でも、乗員Ｐがステアリングホイールを把持していなければ、フレーム３０は、上記のように移動することができ、発泡材が、乗員Ｐの首から脛部までの広い範囲を覆うことができる。

このように、第１実施形態に係る乗員拘束装置１０によれば、自動運転車両の前面衝突時において、車両用シート２０（シートバック２４）のポジショニングによらずに、乗員Ｐを車両用シート２０に拘束することができ、乗員Ｐを保護することができる。

また、発泡材は、乗員Ｐの首から脛部までの広い範囲を覆うため、自動運転車両の前面衝突時だけではなく、後面衝突時、側面衝突時等にも、慣性力による乗員Ｐの移動（挙動）を抑制することができる。つまり、第１実施形態に係る乗員拘束装置１０によれば、自動運転車両に対して、あらゆる方向から荷重が加えられても、発泡材及びフレーム３０により、乗員Ｐを車両用シート２０に拘束することができ、乗員Ｐを保護することができる。

＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態について説明する。なお、第１実施形態と同等の部位には同じ符号を付して詳細な説明（共通する作用）は適宜省略する。

図１２に示されるように、第２実施形態に係る乗員拘束装置１０は、一人乗り用の小型モビリティとしての自動運転車両１２に適用した場合である。具体的には、自動運転車両１２のルーフとしてのルーフヘッドライニング１４の上方側に発泡材噴射装置６０が設けられるとともに、自動運転車両１２のインストルメントパネル（以下「インパネ」という）１６の裏側（前方側）に発泡材噴射装置７０が設けられている。

自動運転車両１２のルーフヘッドライニング１４の一部は、通常時に発泡材噴射装置６０の噴出口６４を隠す蓋体６６とされており、この蓋体６６は、車両後方側端部がヒンジ部６６Ａとされて、車両下方側で、かつ乗員Ｐの顔の車両前方側まで回動可能になっており、その顔を覆うことができるような大きさに形成されている。したがって、この蓋体６６は、発泡材噴射装置６０の噴出口６４から噴射された発泡材が乗員Ｐの顔に掛からないように、その顔を保護する防護壁として機能するようになっている。

なお、この発泡材噴射装置６０から噴射された発泡材は、フロントウインドシールドガラス１８と乗員Ｐ（頭部及び脛部を除く）との間で固化し、フロントウインドシールドガラス１８からの反力を得て、乗員Ｐの主に上半身を車両用シート２０に拘束するようになっている。また、この発泡材噴射装置６０と蓋体６６とによって乗員拘束装置１０が構成されている。

また、自動運転車両１２のインパネ１６の一部は、通常時に発泡材噴射装置７０の噴出口７２を隠す蓋体６８とされており、この蓋体６８は、車両下方側端部がヒンジ部６８Ａとされて、車両下方側へ回動可能になっている。発泡材噴射装置７０の噴出口７２から噴射された発泡材は、インパネ１６と乗員Ｐの主に脛部との間で固化し、インパネ１６からの反力を得て、乗員Ｐの主に下肢を車両用シート２０に拘束するようになっている。

一般に、小型モビリティとしての自動運転車両１２では、前面衝突時に、自動運転車両１２の前部側を変形させることによってエネルギー吸収する（変形ストロークを稼ぐ）ことが難しい。しかしながら、このように、発泡材を噴射して固化させる構成にすれば、自動運転車両１２の前面衝突時において、乗員Ｐが慣性力で移動するスペースを低減させることができる。

換言すれば、前面衝突時における自動運転車両１２と乗員Ｐとの相対速度を小さくすることができる。しかも、自動運転車両１２が、一人乗り用の小型モビリティであると、二人以上乗車できる一般的な車両の場合に比べて、液体状の発泡材が充填されるタンクの容量が小さくて済む利点がある。

以上、本実施形態に係る乗員拘束装置１０について、図面を基に説明したが、本実施形態に係る乗員拘束装置１０は、図示のものに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、適宜設計変更可能なものである。例えば、エネルギー吸収機構５０で充分にエネルギー吸収されるのであれば、フレーム３０にはＥＡ材３２が設けられていなくてもよい。

１０ 乗員拘束装置
１２ 自動運転車両
１４ ルーフヘッドライニング（ルーフ）
２０ 車両用シート
２６ 側面シェル
５８ 蓋体
６０ 発泡材噴射装置
６６ 蓋体
Ｐ 乗員

Claims (1)

1. 自動運転車両の車両用シートの側面シェル又はルーフに設けられ、前記自動運転車両の衝突を予知したときに、乗員の前方へ向けて発泡材を噴射する発泡材噴射装置と、
   前記側面シェル又は前記ルーフに設けられ、前記自動運転車両の衝突を予知したときに、前記発泡材噴射装置を露出させるために開き、かつ前記発泡材噴射装置から噴射された発泡材が乗員の顔に掛からないように、その顔を保護する防護壁として機能する蓋体と、
   を備えた自動運転車両における乗員拘束装置。