JP4170892B2 - 車両用乗員保護装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両用シートに着座した乗員の保護装置に関し、特に、車両に対して後方から衝突物が衝突（以下、「後突」という。）したときに、乗員を保護する技術に関する。

自動車などの車両において、シートに設けたシートバックの起倒角度を調整することによって、乗員を保護する技術が一般に知られている（例えば、特許文献１参照。）。
実開平５−６５６５９号公報（図２−５）

特許文献１に示す従来の車両用乗員保護装置を、次図に基づいて説明する。
図１０（ａ）〜（ｃ）は従来の車両用乗員保護装置の概要図であり、（ａ）は車両用乗員保護装置の構成を示し、（ｂ）はシートバックを倒した状態を示し、（ｃ）はシートバックを起こした状態を示す。
（ａ）に示すように、車両用シート１００はシートクッション１０１とシートバック１０２とヘッドレスト１０３とからなる。従来の車両用乗員保護装置１１０は、制御部１１１がシート操作スイッチ１１２と車速センサ１１３とポジションセンサ１１４とから信号を受けて、４つのモータ１２１〜１２４を回転制御するというものである。

第１モータ１２１は、スライド機構１２５を駆動してシートクッション１０１を前後スライドさせる。第２モータ１２２は、フロントハイト機構１２６を駆動してシートクッション１０１の前部を上下スイングさせる。第３モータ１２３は、リヤハイト機構１２７を駆動してシートクッション１０１の後部を上下スイングさせる。第４モータ１２４は、リクライニング機構１２８を駆動してシートバック１０２を前後スイングさせる。

（ｂ）に示すように、シートバック１０２のリクライニング角度θｒ（起倒角度θｒ）が一定の基準角度θｓ以上の状態において、車速センサ１１３で検出した車速が一定値以上になったときに、制御部１１１は第４モータ１２４に信号を発する。この結果、（ｃ）に示すように、シートバック１０２を基準角度θｓまで強制的に起立させることができる。リクライニング角度θｒとは、鉛直線に対してシートバック１０２が後方へ傾斜する傾斜角のことである。基準角度θｓは２５°である。

ところで、一般的なシート使用状態においては、（ｃ）に示すように着座している乗員Ｍｎの快適性を保つため、シートバック１０２を後方へ基準角度θｓ程度に傾けて用いることが多い。すなわち、リクライニング角度θｒ＝θｓである。このような使用状態において、車両に対して後突があったときには乗員Ｍｎ自身の慣性により、すなわち後突の反動により、乗員Ｍｎの上半身は後方へ押し付けられる。このときに、シートバック１０２が後方へ傾斜しているので、その傾斜方向への上向き力（慣性力の上向き分力）Ｆｕにより、乗員Ｍｎの体はシートバック１０２に沿って斜め上後方へ浮き上がる、いわゆる、浮き上がり現象が発生することになる。

本発明は、車両に対して後方から衝突物が衝突したときに、乗員の浮き上がり現象を抑制することにより、シートに対する乗員の姿勢を、より適切に維持できる技術を提供することを課題とする。

請求項１に係る発明は、車両のシートに設けた起倒自在なシートバックと、このシートバックの起倒角度を動力によって調整する起倒角度調整手段と、車両に対して後方から衝突する衝突物を予知する後部衝突物予知手段と、この後部衝突物予知手段の予知信号に応じてシートバックが略垂直な起立状態になるように起倒角度調整手段を制御する制御手段と、からなる車両用乗員保護装置である。

さらに、請求項１に係る発明は、制御手段は、予知信号の他に手動操作手段の操作信号に応じても、シートバックの起倒角度を調整するべく起倒角度調整手段を制御するように構成し、予知信号を受けたときには操作信号を受けたときよりも高速で、シートバックを略垂直に起立させるべく起倒角度調整手段を制御するように構成したことを特徴とする。

請求項１に係る発明では、車両に対して後方から衝突する衝突物があることを、後部衝突物予知手段が予知したときに、その予知信号を受けた制御手段が、起倒角度調整手段を制御することによって、シートバックを略垂直な起立状態に作動させる。
その後、車両に対して後方から衝突物が衝突（後突）したときには乗員自身の慣性により、すなわち後突の反動により、乗員の上半身は後方へ押し付けられる。しかし、後突する直前に、シートバックが略垂直な起立状態となっているので、乗員の体がシートバックに沿って斜め上後方へ浮き上がる、いわゆる、浮き上がり現象の発生を十分に抑制することができる。浮き上がり現象を抑制したので、シートに対する乗員の姿勢を、より適切に維持することができる。

さらに、請求項１に係る発明では、乗員が好みに応じて手動操作手段を操作したときに、その操作信号を受けた制御手段が、起倒角度調整手段を制御することによって、シートバックの起倒角度（リクライニング角度）を調整することができる。
一方、後部衝突物予知手段から制御手段が予知信号を受けたときは、制御手段は、操作信号に応じてシートバックを起倒させる速度に対し、予知信号に応じてシートバックを略垂直に起立させる速度が、高速になるように、起倒角度調整手段を制御する。
従って、手動操作によってシートバックの起倒角度を調整するときに比べて、後突を予知したときにはシートバックを略垂直状態まで急速に起立させることができる。この結果、後突を予知したときには、より迅速にシートバックを略垂直状態に起立させて後突に備えことができる。このため、後突するまでの時間が極めて少ない場合であっても、シートに対する乗員の安定した姿勢を、より迅速に且つ確実に確保することができるので、後突の発生時における種々の条件に安定して適応させることができる。

本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、「前」、「後」、「左」、「右」、「上」、「下」は運転者から見た方向に従う。
図１は本発明に係る車両の平面図であり、車両用乗員保護装置（後述する）を搭載した車両１１を示す。
車両１１は、後端中央部に後部衝突物予知手段３１を備えた自動車である。後部衝突物予知手段３１は、自分の車両１１（自車１１）に対して後方から衝突する衝突物１２を予知し、予知信号を発するものである。ここで「衝突物１２」とは、自車１１に対して後方から衝突する物体であって、例えば後方の車両（後車）である。

図２は本発明に係る車両用乗員保護装置を搭載した車両の後部斜視図であり、車両１１にシート２０及び車両用乗員保護装置３０を備えたことを示す。
シート２０は、車体２１の床に設置したシート支持台２２と、シート支持台２２に前後スライド可能に取付けたシートクッション２３と、シート支持台２２に起倒自在に取付けたなシートバック２４と、シートバック２４の上部に取付けたヘッドレスト２５とからなる。

車両用乗員保護装置３０は、上記後部衝突物予知手段３１と、シートクッション２３並びにシートバック２４を手動操作するための手動操作手段４１と、後部衝突物予知手段３１の予知信号及び手動操作手段４１の操作信号を受けて制御信号を発する制御手段５１と、制御手段５１の制御信号を受けてシートクッション２３を動力により調整する図示せぬクッション調整手段と、制御手段５１の制御信号を受けてシートバック２４の起倒角度（リクライニング角度）を動力により調整する起倒角度調整手段６１と、からなる。

後部衝突物予知手段３１は、後方物検出センサ３２と、後方物検出センサ３２のセンサ信号に基づき衝突物１２（図１参照）を予知して予知信号を発する予知判断手段３３とからなる。
後方物検出センサ３２は、自分の車両１１（自車１１）の後方に存在する後方物、すなわち衝突物１２を検出するセンサであって、例えば超音波センサ、赤外線センサ、紫外線センサ、可視光線センサ、レーザセンサ、レーダ式センサ、ＣＣＤ等の撮像システム（カメラシステム）からなる。このような後方物検出センサ３２は、車両１１の後方に存在する衝突物１２を確実に検出できるとともに外乱の少ない、より適切な位置、例えばリヤバンパビーム３４に少なくとも１個設置することになる。

予知判断手段３３は、例えば、自車１１と衝突物１２との間の離間距離Ｄｉ（図１参照）が基準値よりも小さく、且つ、自車１１に対する衝突物１２の接近速度Ｓａ（図１参照）が基準値よりも大きい場合に、自車１１に対して後方から衝突物１２が衝突する可能性が有ると判断して、予知信号を発する。このような予知判断手段３３の判断機能としては、自車１１に対して衝突物１２が衝突した場合に、シート２０に着座している乗員に影響を及ぼす程度の衝撃を受けるか否かを判断できるものであることが、より好ましい。

手動操作手段４１は、シートクッション２３を操作するクッション用レバー４１ａと、シートバック２４を操作するシートバック用レバー４１ｂとを備えた操作スイッチである。この操作スイッチは、シート２０に着座した乗員の手元近くに配置することになる。手動操作手段４１は、クッション用レバー４１ａを操作することによって、シートクッション２３の前後スライド並びに傾きを操作する操作信号を発し、シートバック用レバー４１ｂを操作することによって、シートバック２４の傾きを操作する操作信号を発する。

起倒角度調整手段６１は、シートバック駆動用電動モータ６２（以下、単に「電動モータ６２」と言う。）と、電動モータ６２の動力を減速して伝える伝動機構６３と、伝動機構６３から伝わった動力によってシートバック２４を起倒させる起倒機構６４とからなる。電動モータ６２は例えば直流モータである。
以下、車両用乗員保護装置３０に関しては、シートバック２４の制御についてだけ説明し、シートクッション２３の制御については省略する。

図３は本発明に係る車両用乗員保護装置のブロック図である。
車両用乗員保護装置３０の制御手段５１は、シートバック制御部５２とモータ駆動回路５３と電源回路５４とからなり、位置センサ４２からのシートバック位置信号をも受ける。シートバック制御部５２は、後部衝突物予知手段３１の予知信号と手動操作手段４１の操作信号と位置センサ４２のシートバック位置信号とを受けて、モータ駆動回路５３を介して電動モータ６２を制御するとともに、電源回路５４を制御する制御手段であって、例えばマイクロコンピュータ並びにそれの周辺機器からなる。

位置センサ４２は図２に示すシートバック２４の傾斜位置、すなわち起倒角度（リクライニング角度）を検出して位置信号を発するセンサであり、例えば、電動モータ６２のロータの位相を検知する位相検知センサからなる。ロータの位相を検知することによって、シートバック２４の起倒角度を知ることができる。

モータ駆動回路５３は、電源回路５４から電力の供給を受け、シートバック制御部５２の制御信号に応じて電力を電動モータ６２に供給して、回転制御を行うものである。
電源回路５４は、電源電圧を２段階に切換えて電動モータ６２に電力を供給するものである。具体的には、電源回路５４はバッテリ５５と昇圧回路５６と切換スイッチ５７とからなる。
昇圧回路５６は、バッテリ５５の電圧を昇圧することによって、バッテリ５５の電圧よりも高電圧を発生させるものであり、例えばインバータ回路からなる。

切換スイッチ５７は、シートバック制御部５２の制御信号を受けて、モータ駆動回路５３に供給する電源電圧を切り換えるものであり、例えばリレーからなる（リレーの励磁コイルについては省略した。）。切換スイッチ５７の作動は次の通りである。
通常は、手動操作手段４１の操作信号に応じてシートバック制御部５２が発した制御信号により、可動接点５７ａが第１固定接点５７ｂに接触することで、バッテリ５５からモータ駆動回路５３へ電力系統５８によって電力を供給する。
一方、後部衝突物予知手段３１の予知信号に応じてシートバック制御部５２が発した制御信号により、可動接点５７ａが第２固定接点５７ｃとの接触に切り換わることで、昇圧回路５６からモータ駆動回路５３へ電力系統５９によって高電圧の電力を供給する。

一般に直流モータは、供給電圧や供給電流の大きさにほぼ比例して回転数が増加する特性を有する。直流モータからなる電動モータ６２に対して、バッテリ５５からの通常の電圧を供給したときには、電動モータ６２は通常の回転数で回転する。なお、説明の理解を容易にするために、バッテリ５５からの通常の電圧のことを「低電圧」と言い、このときの電動モータ６２の回転数を「低速回転」と言うことにする。一方、昇圧回路５６からモータ駆動回路５３へ高電圧を供給したときには、電動モータ６２は高速の回転数で回転する（高速回転）。このように、切換スイッチ５７を切り換え制御することによって、電動モータ６２の回転を、通常の低速側と予知信号による高速側とに設定することができる。

なお、予知信号に応じ、電動モータ６２を回してシートバック２４（図２参照）を起立駆動させる時間は極めて短時間である。このような極く短時間の駆動であるから、電動モータ６２に定格電圧を上回る電圧を一時的に供給しても、電動モータ６２の発熱の影響は極めて小さいので、このようにすることは実質的に差し支えない。

次に、上記構成のシートバック制御部５２をマイクロコンピュータとした場合の制御フローについて、図２及び図３を参照しつつ図４に基づき説明する。図中、ＳＴ××はステップ番号を示す。特に説明がないステップ番号については、番号順に進行する。

図４は本発明に係るシートバック制御部の制御フローチャートである。
ＳＴ１０１；後部衝突物予知手段３１から衝突物の予知信号が有ったか否かを調べ、ＮＯならＳＴ１０２に進み、ＹＥＳならＳＴ１０６に進む。
ＳＴ１０２；手動操作手段４１から操作信号が有ったか否かを調べ、ＮＯならＳＴ１０１に戻り、ＹＥＳならＳＴ１０３に進む。

ＳＴ１０３；手動操作手段４１の操作信号を読込む。
ＳＴ１０４；切換スイッチ５７を低電圧側に切り換えることにより、電動モータ６２の回転を低速側に設定する。
ＳＴ１０５；手動操作手段４１の操作信号に応じて電動モータ６２を制御し、シートバック２４の起倒角度（リクライニング角度）を制御した後に、ＳＴ１０１に戻る。すなわち、シートバック用レバー４１ｂを操作したときの操作信号に応じて、モータ駆動回路５３を介して電動モータ６２に制御信号を発する。

ＳＴ１０６；切換スイッチ５７を高電圧側に切り換えることにより、電動モータ６２の回転を高速側に設定する。
ＳＴ１０７；シートバック２４が略垂直な起立状態になるように、電動モータ６２を制御する。
ＳＴ１０８；シートバック２４が略垂直な起立状態になったか否かを調べ、ＮＯならＳＴ１０７を繰り返し、ＹＥＳになったらこの制御を終了する。位置センサ４２によって、略垂直な起立状態であることを調べることができる。

以上の説明から明らかなように、後部衝突物予知手段３１から予知信号が有ったときには、その予知信号による制御を最優先して実行することにより、シートバック２４が略垂直な起立状態になるように、電動モータ６２を制御することができる。

次に、上記構成の車両用乗員保護装置３０の作用について、図５及び図６に基づき説明する。
図５は本発明に係る車両用乗員保護装置の作用図（その１）であり、自車１１に対して後方から衝突物（後車）１２が接近していることを示す。シート２０の使用状態は、着座している乗員Ｍｎの快適性を保つために、シートバック２４を後方へ角度αｒだけ倒した、いわゆる起倒角度αｒ（リクライニング角度αｒ。すなわち、鉛直線Ｖｅに対する後方への傾斜角αｒ）の状態である。
乗員Ｍｎが好みに応じて手動操作手段４１を操作したときに、その操作信号を受けた制御手段５１が、起倒角度調整手段６１を制御することによって、シートバック２４の起倒角度αｒを調整することができる。

このような使用状態において、自車１１に対して後方から衝突する衝突物１２があることを、後部衝突物予知手段３１が予知したときに、その予知信号を受けた制御手段５１は、起倒角度調整手段６１を制御することによって、シートバック２４を矢印Ｆｒ方向にスイングさせ、略垂直な起立状態にする。この結果を図６に示す。

図６は本発明に係る車両用乗員保護装置の作用図（その２）であり、シートバック２４を略垂直な起立状態に作動させたことを示す。
シートバック２４が略垂直な起立状態になった後、自車１１に対して後方から衝突する衝突物１２が衝突（後突）したときには乗員Ｍｎ自身の慣性により、すなわち後突の反動により、乗員Ｍｎの上半身は後方へ押し付けられる。しかし、後突する直前に、シートバック２４が略垂直な起立状態となっているので、乗員Ｍｎの体がシートバック２４に沿って斜め上後方へ浮き上がる、いわゆる、浮き上がり現象の発生を十分に抑制することができる。浮き上がり現象を抑制したので、シート２０に対する乗員Ｍｎの姿勢を、より適切に維持することができる。さらには、シート２０に着座している乗員Ｍｎに対して、シートベルトやエアバッグによる保護性能をより一層高めることができる。なお、１１ａは車室の天井、Ｈｄは乗員Ｍｎの頭部、Ｎｅは乗員Ｍｎの頸部である。

ところで、後部衝突物予知手段３１から制御手段５１が予知信号を受けたときは、制御手段５１は、操作信号に応じてシートバック２４を起倒させる速度に対し、予知信号に応じてシートバック２４を略垂直に起立させる速度が、高速になるように、起倒角度調整手段６１を制御する。
従って、手動操作によってシートバック２４の起倒角度αｒを調整するときに比べて、後突を予知したときにはシートバック２４を略垂直状態まで急速に起立させることができる。この結果、後突を予知したときには、より迅速にシートバック２４を略垂直状態に起立させて後突に備えことができる。このため、後突するまでの時間が極めて少ない場合であっても、シート２０に対する乗員Ｍｎの安定した姿勢を、より迅速に且つ確実に確保することができるので、後突の発生時における種々の条件に安定して適応させることができる。

次に、上記構成の制御手段５１の変形例について、図７〜図９に基づき説明する。なお、上記図３に示す実施例と同様の構成については同一符号を付し、その説明を省略する。

図７は本発明に係る第１変形例の制御手段を備えた車両用乗員保護装置のブロック図であり、上記図３に対応させて表した。第１変形例の制御手段５１は、図３の電源回路５４を電源回路５４Ａに変更したことを特徴とする。すなわち、電源回路５４Ａは、上記バッテリ５５を主電源とするとともに、その他に補助電源７１を備える。補助電源７１は、上記昇圧回路５６（図３参照）の代わりに設けたものであり、主電源５５よりも高電圧のバッテリからなる。
切換スイッチ５７を切り換えることにより、（１）主電源５５だけから低電圧の電力をモータ駆動回路５３へ供給する電力系統７２と、（２）主電源５５と補助電源７１とを直列に接続したことによる、高電圧の電力をモータ駆動回路５３へ供給する電力系統７３とに、切り換えることができる。

図８は本発明に係る第２変形例の制御手段を備えた車両用乗員保護装置のブロック図であり、上記図７に対応させて表した。第２変形例の制御手段５１は、図７の電源回路５４Ａを電源回路５４Ｂに変更したことを特徴とする。すなわち、電源回路５４Ｂは、並列接続した主電源５５と補助電源７１とを切換スイッチ５７を切り換えるようにしたものである。切換スイッチ５７を切り換えることにより、（１）主電源５５から低電圧の電力をモータ駆動回路５３へ供給する電力系統８１と、（２）補助電源７から高電圧の電力をモータ駆動回路５３へ供給する電力系統８２とに、切り換えることができる。なお、補助電源７１はキャパシタであってもよい。

図９は本発明に係る第３変形例の制御手段を備えた車両用乗員保護装置のブロック図であり、上記図３に対応させて表した。第３変形例の制御手段５１は、図３のモータ駆動回路５３をモータ駆動回路５３Ａに変更するとともに、図３の電源回路５４を電源回路５４Ｃに変更したことを特徴とする。すなわち、電源回路５４Ｃは、上記バッテリ５５だけを備え、バッテリ５５からモータ駆動回路５３Ａへ電力を供給する。

モータ駆動回路５３Ａは、電動モータ６２の駆動制御方式を、モータ端子にパルス電圧を供給するパルス幅変調方式（ＰＷＭ方式）としたものである。このため、モータ駆動回路５３Ａは、シートバック制御部５２の制御信号に応じて、パルス幅が制御されたパルス信号を発することで、電動モータ６２の回転を制御することができる。
より具体的には、モータ駆動回路５３Ａは、（１）手動操作手段４１の操作信号に応じて小さいデューテイ比のパルス電圧を発することで、電動モータ６２を低速回転させ、また、（２）後部衝突物予知手段３１の予知信号に応じて大きいデューテイ比（例えば、デューテイ比１００％）のパルス電圧を発することで、電動モータ６２を高速回転させる。

なお、本発明は実施の形態では、車両用乗員保護装置３０によりシートバック２４を制御するシート２０については、最後列のシートに限定されるものではなく、すべてのシート適用することができる。

本発明の車両用乗員保護装置３０は、起倒自在なシートバック２４を有するシート２０を備えた、自動車や列車等の車両に好適である。

本発明に係る車両の平面図である。 本発明に係る車両用乗員保護装置を搭載した車両の後部斜視図である。 本発明に係る車両用乗員保護装置のブロック図である。 本発明に係るシートバック制御部の制御フローチャートである。 本発明に係る車両用乗員保護装置の作用図（その１）である。 本発明に係る車両用乗員保護装置の作用図（その２）である。 本発明に係る第１変形例の制御手段を備えた車両用乗員保護装置のブロック図である。 本発明に係る第２変形例の制御手段を備えた車両用乗員保護装置のブロック図である。 本発明に係る第３変形例の制御手段を備えた車両用乗員保護装置のブロック図である。 従来の車両用乗員保護装置の概要図である。

符号の説明

１１…車両、１２…衝突物、２０…シート、２４…シートバック、３１…後部衝突物予知手段、３０…車両用乗員保護装置、４１…手動操作手段、５１…制御手段、５２…シートバック制御部、５３，５３Ａ…モータ駆動回路、５４，５４Ａ，５４Ｂ，５４Ｃ…電源回路、６１…起倒角度調整手段、６２…シートバック駆動用電動モータ、Ｍｎ…乗員、αｒ…シートバックの起倒角度。

Claims (1)

1. 車両のシートに設けた起倒自在なシートバックと、このシートバックの起倒角度を動力によって調整する起倒角度調整手段と、前記車両に対して後方から衝突する衝突物を予知する後部衝突物予知手段と、この後部衝突物予知手段の予知信号に応じて前記シートバックが略垂直な起立状態になるように前記起倒角度調整手段を制御する制御手段と、からなり、
   前記制御手段は、前記予知信号の他に手動操作手段の操作信号に応じても、前記シートバックの起倒角度を調整するべく前記起倒角度調整手段を制御するように構成し、前記予知信号を受けたときには前記操作信号を受けたときよりも高速で、前記シートバックを略垂直に起立させるべく前記起倒角度調整手段を制御するように構成したことを特徴とする車両用乗員保護装置。

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