JP4192913B2 - 乗員保護装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動車等の車両衝突時に該車両の乗員を保護するための乗員保護装置に関する。

車両の後突時に、車両用シートに着座している乗員からシートバックに入力する荷重によって、ヘッドレストを前傾させつつ上昇させて着座者の頭部の後方に位置させる技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００１−１６３０９９号公報 特開２００５−１３６０４号公報 特開２０００−２３３７１３号公報

しかしながら、上記の如き従来の技術では、後突に伴う着座者の慣性荷重などによってシートバックがシートクッション（車体）に対し傾斜した場合に、後方に移動する乗員の頭部と後下方に移動するヘッドレストとの上下方向（シートバックの傾斜方向）の位置に差が生じてしまう可能性があり、このような観点から改善の余地がある。

本発明は、上記事実を考慮して、車両衝突時に乗員を効果的に保護することができる乗員保護装置を得ることが目的である。

上記目的を達成するために請求項１記載の発明に係る乗員保護装置は、車両用シートのシートバックの上端から突出して設けられ、該シートバックに対する高さ方向の位置を変化させ得るヘッドレストと、作動して前記ヘッドレストの前記シートバックに対する高さ方向の位置を変化させるヘッドレスト駆動装置と、前記車両用シートが搭載された車両と該車両の後方に位置する監視対象物体との相対速度を検出するための衝突速度検出手段と、車両と監視対象物体との衝突が生じた場合又は該衝突が予測された場合に、前記衝突速度検出手段の検出結果に応じて、前記ヘッドレスト駆動装置の作動の有無及び該ヘッドレスト駆動装置による前記ヘッドレストの前記シートバックに対する高さ方向の変位を制御する制御装置と、を備え、かつ、前記制御装置は、前記車両の後部と監視対象物体との衝突速度とシートクッションに対するシートバックの傾斜角との関係に基づいて、衝突速度検出手段の検出結果である相対速度が大きいほど前記ヘッドレストが前記シートバックに対し高さ方向に離間するように、前記ヘッドレスト駆動装置を制御する。

請求項１記載の乗員保護装置では、制御装置は、車両の後面衝突が生じた場合又は車両の後面衝突が予測された場合に、衝突速度検出手段の検出結果に基づいてヘッドレスト駆動装置の作動を制御する。すなわち、制御装置は、例えば衝突速度検出手段の検出結果である車両後部と監視対象物体との衝突速度が所定の閾値よりも高い場合等の所定の作動条件（単に衝突を検知又は予測したことであっても良い）が成立した場合に、ヘッドレスト駆動装置を作動する。そして、制御装置は、車両と監視対象物体との衝突速度に応じて、ヘッドレスト駆動装置によるヘッドレストの変位量を調節する。これにより、ヘッドレストは、衝突速度に応じた適切な量だけシートバックバックに対し変位した位置で、車両用シートに着座している乗員の頭部を適切に支持（拘束）する。

このように、請求項１記載の乗員保護装置では、車両衝突時に乗員を効果的に保護することができる。なお、例えば、衝突速度検出手段として車両後部と監視対象物体との距離を検出する（距離に応じた信号を出力する）距離センサを用いると、制御装置に、距離センサの出力信号の時間微分によって車両と監視対象物体との相対速度を算出させることができると共に、距離センサの出力すなわち距離（及び相対速度）に基づいて衝突の有無又は確率を検知するようにさせることができる。

また、本乗員保護装置では、例えば、車両と監視対象物体との衝突速度と該衝突によるシートバックの傾斜角（の変化）との関係に基づいて、衝突速度に応じたヘッドレスト駆動装置の作動量すなわちシートバックに対するヘッドレストの高さ方向の位置を制御する。そして、車両後突の際の衝突速度と該衝突によるシートバックの傾斜角との間には、衝突速度が大きいほどシートバック傾斜角が大きくなる関係が成立する。したがって、ヘッドレストは、シートバックのシートクッション（車体）に対する傾斜角が大きくなるほど、シートバックに対し高さ方向に離間するように調節される。

これにより、ヘッドレストは、車両用シートに着座している乗員の頭部を一層適切に支持することができる。すなわち、車両の後突時には、乗員（頭部）は後方に移動しつつシートバックを押圧して傾斜させ、乗員頭部に対するヘッドレストの高さが相対的に低くなってしまうが、これを補うようにシートバックの傾斜角が大きくなるほどヘッドレストが上方に移動するようにヘッドレスト駆動装置が制御されるので、ヘッドレストによって乗員頭部を確実に支持することができる。

上記目的を達成するために請求項２記載の発明に係る乗員保護装置は、車両用シートのシートバックの上端から突出して設けられ、該シートバックに対する高さ方向の位置を変化させ得るヘッドレストと、作動して前記ヘッドレストの前記シートバックに対する高さ方向の位置を変化させるヘッドレスト駆動装置と、車両の後方を監視する監視手段の出力に基づいて後面衝突を検知した場合に、シートクッションに対するシートバックの傾斜角に応じて、前記ヘッドレスト駆動装置の作動の有無及び該ヘッドレスト駆動装置による前記ヘッドレストの前記シートバックに対する高さ方向の変位を制御する制御装置と、を備え、かつ、前記制御装置は、シートバックの傾斜角が大きくなるほどヘッドレストが上方に移動するように前記ヘッドレスト駆動装置を制御する。

請求項２記載の乗員保護装置では、制御装置は、監視手段の出力に基づいて車両の後面衝突を検知（予測、推定を含む）すると、シートバックのシートクッションに対する傾斜角に基づいて、ヘッドレスト駆動装置の作動を制御する。そして、制御装置は、例えば衝突速度検出手段の検出結果である車両後部と監視対象物体との衝突速度が所定の閾値よりも高い場合等の所定の作動条件（単に衝突を検知又は予測したことであっても良い）が成立した場合に、ヘッドレスト駆動装置を作動する。そして、制御装置は、シートバックのシートクッションに対する傾斜角に基づいてヘッドレスト駆動装置によるヘッドレストの変位量を調節する。

したがって、ヘッドレストは、シートバックのシートクッション（車体）に対する傾斜角に応じて、シートバックに対する高さ方向の位置が調節される。これにより、ヘッドレストは、車両用シートに着座している乗員の頭部を適切に支持することができる。すなわち、車両の後突時には、乗員（頭部）は後方に移動しつつシートバックを押圧して傾斜させ、乗員頭部に対するヘッドレストの高さが相対的に低くなってしまうが、本乗員保護装置では、これを補うようにシートバックの傾斜角が大きくなるほどヘッドレストが上方に移動するようにヘッドレスト駆動装置を制御するので、ヘッドレストによって乗員頭部を確実に支持することができる。

このように、請求項２記載の乗員保護装置では、車両衝突時に乗員を効果的に保護することができる。なお、シートバックのシートクッションに対する傾斜角は、角度センサ等によって直接的に検出しても良く、他のパラメータ（例えば、車両の衝突速度や加速度）から推定しても良い。

以上説明したように本発明に係る乗員保護装置は、車両衝突時に乗員を効果的に保護することができるという優れた効果を有する。

本発明の実施形態に係る乗員保護装置としてのヘッドレスト高さ調節装置１０について、図１乃至図６に基づいて説明する。なお、各図に適宜記す矢印ＦＲ、矢印ＵＰは、それぞれヘッドレスト高さ調節装置１０が適用された自動車の前方向（進行方向）、上方向を示している。

図１には、ヘッドレスト高さ調節装置１０が適用された自動車の内部が一部切り欠いた側面図にて示されている。この図に示される如く、自動車には、乗員Ｐが着座するための車両用シート１２が搭載されている。車両用シート１２は、シートクッション１４の後端部に図示しないリクライニング装置を介してシートバック１６の下端が連結されて構成されており、シートクッション１４に対するシートバック１６の傾斜角を調節可能な構成とされている。すなわち、シートバック１６は、シートクッション１４（車体）に片持ち支持されている。

車両用シート１２のシートバック１６の上端１６Ａには、乗員拘束装置としてのヘッドレスト１８が設けられている。この実施形態では、ヘッドレスト１８は、アクティブヘッドレストとされており、前ハーフ２０と後ハーフ２２とがＸアーム２４を介して接離可能に連結されて構成されている。このヘッドレスト１８は、Ｘアーム２４の相対角変位によって、前ハーフ２０を後ハーフ２２に近接させる初期位置（図１の実線参照）と、前ハーフ２０を後ハーフ２２から離間させる支持位置（図１の想像線参照）とを取り得るようになっている。また、Ｘアーム２４には図示しない駆動装置が接続されており、駆動装置は、作動することで前ハーフ２０を初期位置から支持位置に移動させる構成とされている。なお、駆動装置に代えて、前ハーフ２０を支持位置側に付勢する付勢部材と、前ハーフ２０を初期位置に保持する保持部材と、作動して保持部材による保持状態を解除する解除装置とを設けるようにしても良い。

このヘッドレスト１８は、シートバック１６の上端１６Ａに対する接離可能に該シートバック１６に支持されている。具体的には、ヘッドレスト１８の後ハーフ２２には、ヘッドレストステー２６の上部が固定されている。ヘッドレストステー２６の下部は、シートバック１６に高さ方向のスライドのみ可能に該シートバック１６の上端１６Ａから挿し込まれている。これにより、ヘッドレスト１８は、ヘッドレストステー２６がシートバック１６に対し高さ方向にスライドすることで、シートバック１６の上端１６Ａとの距離、すなわちヘッドレスト１８のシートバック１６に対する高さ方向の位置（以下、突出量という）を調節可能な構成とされている。

そして、ヘッドレスト高さ調節装置１０は、ヘッドレストステー２６にシートバック１６に対しスライドする移動力を付与するアクチュエータ２８を備えている。アクチュエータ２８は、シートバック１６に内蔵されており、この実施形態では、駆動モータ３０と、駆動モータ３０の出力軸に固定されたピニオン３２と、ヘッドレストステー２６に形成されると共にピニオン３２に噛み合わされたラック３４とで構成されている。これにより、ヘッドレスト高さ調節装置１０（アクチュエータ２８）は、ピニオン３２が矢印Ａ方向に回転すると、ラック３４すなわちヘッドレストステー２６がシートバック１６に対し上方にスライドし、ヘッドレスト１８のシートバック１６に対する突出量が増すようになっている。

また、ヘッドレスト高さ調節装置１０は、制御装置としてのヘッドレストＥＣＵ３６を備えている。ヘッドレストＥＣＵ３６は、ヘッドレスト１８（の駆動装置）及びアクチュエータ２８（駆動モータ３０）にそれぞれ電気的に接続されており、これらを制御するようになっている。また、ヘッドレストＥＣＵ３６は、衝突速度検出手段又は監視手段としてのＰＣＳ（プリクラッシュセーフティ）センサ３８にも電気的に接続されている。ＰＣＳセンサ３８は、ミリ波レーダ等の距離センサを含んで構成されており、本自動車の後方に位置する監視対象物体としての後方車両との相対距離に応じた信号を出力するようになっている。

そして、ヘッドレストＥＣＵ３６は、ＰＣＳセンサ３８の出力信号及び該出力信号の時間変化に基づいて、本自動車と後方車両との衝突の有無又は確率を衝突前に検知（予測、推定）し、かつ衝突が避けられないと判断した場合又は衝突確率が所定の閾値よりも高いと判断した場合には、本自動車の後方車両による後面衝突（追突）の衝突速度を予測するようになっている。また、ヘッドレストＥＣＵ３６は、衝突が避けられないと判断した場合又は衝突確率が所定の閾値よりも高いと判断した場合には、ヘッドレスト１８の駆動装置を作動して前ハーフ２０を後ハーフ２２に対し前方に突出させるようになっている。

さらに、ヘッドレストＥＣＵ３６は、上記のようにＰＣＳセンサ３８の出力信号の時間変化として検知又は予測した衝突速度（以下、予測追突速度という）が所定速度よりも大である場合に、アクチュエータ２８を作動してヘッドレスト１８のシートバック１６に対する突出量を増加させる（上方に移動する）ように構成されている。そして、ヘッドレストＥＣＵ３６は、予測追突速度の大きさに応じて、アクチュエータ２８の作動量を変化（制御）するようになっている。

具体的には、図２に示される如く、ヘッドレストＥＣＵ３６は、予測追突速度が閾値Ｖ１を超えると、アクチュエータ２８を作動し、ヘッドレスト１８が上側移動限に達するまでの間、ヘッドレスト１８の突出量（駆動モータ３０の回転量）を予測追突速度に比例させて変化させる構成とされている。すなわち、ヘッドレスト高さ調節装置１０は、予測追突速度が大きいほどヘッドレスト１８のシートバック１６に対する突出量を大きくするように、アクチュエータ２８を制御する構成である。

ところで、図３に示される如く、自動車の後面衝突の追突速度が大きいほど、乗員の慣性によるシートバック１６の後方への倒れすなわちシートバック１６のシートクッション１４に対する傾斜角が大きくなることが知られている。したがって、ヘッドレストＥＣＵ３６は、シートバック１６のシートクッション１４に対する傾斜角が大きくなる予測追突速度が大きいほどヘッドレスト１８のシートバック１６に対する突出量を大きくするように、アクチュエータ２８を制御する構成であると把握することも可能である。

以上により、ヘッドレスト高さ調節装置１０では、図４に示される如く、シートバック１６のシートクッション１４に対する傾斜角が初期位置から角度θ１だけ変化した場合のヘッドレスト１８の突出量Ｙ１よりも、傾斜角が初期位置から角度θ２（＞θ１）だけ変化した場合のヘッドレスト１８の突出量Ｙ２が多くなる設定とされている。また、任意の傾斜角θ（ヘッドレスト１８が上側移動限に達する前の予測追突角度）におけるヘッドレスト１８の突出量は、該ヘッドレスト１８が初期位置の高位（シートクッション１４に対する高さ）をほぼ維持するように設定されている。

なお、上記構成において、ＰＣＳセンサ３８とヘッドレストＥＣＵ３６（の衝突速度演算部）とが本発明における衝突速度検出手段であると把握することも可能である。

次に、本実施形態の作用を説明する。

上記の構成のヘッドレスト高さ調節装置１０では、ＰＣＳセンサ３８の出力信号に基づいてヘッドレストＥＣＵ３６が本自動車の後面衝突を予測すると、このヘッドレストＥＣＵ３６は、アクティブヘッドレストであるヘッドレスト１８の駆動装置を作動し、図５（Ａ）に示される如く前ハーフ２０を後ハーフ２２に対し前方に突出した支持位置に移動させる。さらに、ヘッドレストＥＣＵ３６は、予測追突速度が閾値Ｖ１（図２参照）よりも大である場合すなわちシートバック１６の傾斜角θが所定角度よりも大きくなると予測される場合には、アクチュエータ２８を作動し、予測追突速度に応じた量だけヘッドレスト１８を上昇させる。すると、図５（Ｂ）に示される如く、ヘッドレスト１８は、乗員Ｐの頭部Ｈを支持して該頭部Ｈの後方への移動を制限する。これにより、ヘッドレスト高さ調節装置１０では、本自動車の後面衝突時に乗員Ｐを効果的に保護することができる。

以上の効果を図６に示す比較例との比較を参照しつつ詳細に説明する。なお、比較例における本実施形態と基本的に同一の部品・部分には本実施形態と同一の符号を付す。図６（Ａ）及び図６（Ｂ）に示す比較例では、車両用シート１２にヘッドレスト高さ調節装置１０が設けられず、ヘッドレスト１８は手動による高さ（突出量）調節のみが可能とされている。

この比較例において自動車の後面衝突が生じると、図６（Ａ）に示される如く、乗員Ｐは慣性によって車両用シート１２に対し後方に移動する（矢印Ａ参照）。この乗員に押圧されて下端支持で上端自由のシートバック１６は、矢印Ｂで示すようにシートクッション１４に対する傾斜角を増す方向に倒れ、ヘッドレスト１８が頭部Ｈに対し後下方に移動する。このため、図６（Ｂ）に示される如く、乗員Ｐの後方への移動がシートバック１６によって制限されたときに、頭部Ｈがヘッドレスト１８によって支持されず、乗員Ｐの頚部に鞭打ちを生じ易い。

一方、本実施形態に係るヘッドレスト高さ調節装置１０を備えた構成では、予測追突速度に基づいて衝突前又は衝突直後にアクチュエータ２８を作動することで、図５（Ａ）に示される如く乗員Ｐが矢印Ａにて示す後方移動しているときに、ヘッドレスト１８が突出量を増して所定位置（想定される傾斜角θにおいて初期位置の高位をほぼ維持する位置）に移動する。このため、図５（Ｂ）に示される如く乗員Ｐの後方への移動がシートバック１６によって制限されたときに、ヘッドレスト１８の高位が頭部Ｈの高位に略対応している。これにより、上記の如く頭部Ｈがヘッドレスト１８によって支持されて後方への移動を制限され、乗員Ｐの頚部に鞭打ちが生じることが防止又は抑制される。

このように、本実施形態に係るヘッドレスト高さ調節装置１０では、車両衝突時に乗員を効果的に保護することができる。また、比較例の如き構成では、乗員の鞭打ち対策として後突時のシートバック１６のシートクッションに対する傾斜角を抑えるために、シートバック１６のシートクッション１４に対する取付強度を増す必要があるが、本実施形態に係るヘッドレスト高さ調節装置１０を設けることで、シートバック１６のシートクッション１４に対する取付強度を増すことなく、鞭打ち性能を向上することができる。

なお、上記の実施形態では、ヘッドレストＥＣＵ３６がＰＣＳセンサ３８の出力に基づいて、シートバック１６の傾斜角に対応する予測追突速度を算出し、該予測追突速度に応じてアクチュエータ２８の作動量を調節する例を示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、シートバック１６のシートクッション１４に対する傾斜角を検出する傾斜角センサを備え、傾斜角センサの出力によって検知される衝突前の初期傾斜角を制御パラメータに追加するようにしても良い。また、衝突後にヘッドレスト高さ調節装置１０（乗員拘束装置）を作動する構成においては、傾斜角センサの出力に応じてアクチュエータ２８の作動量を調節するようにしても良い。

本発明の実施形態に係るヘッドレスト高さ調節装置１０が適用された車両用シートを模式的に示す一部切り欠いた側面図である。 本発明の実施形態に係るヘッドレスト高さ調節装置１０による予測追突速度とヘッドレスト突出量との間係を示す線図である。 本発明の実施形態に係るヘッドレスト高さ調節装置１０による制御のベースとなる追突速度とシートバック傾斜角との関係を示す線図である。 本発明の実施形態に係るヘッドレスト高さ調節装置１０によるシートバック傾斜角とヘッドレスト突出量との間係を示す模式的な側面図である。 本発明の実施形態に係るヘッドレスト高さ調節装置１０による乗員保護過程を示す図であって、（Ａ）は衝突初期の側面図、（Ｂ）はヘッドレストによる頭部支持状態を示す側面図である。 本発明の実施形態との比較例による乗員保護過程を示す図であって、（Ａ）は衝突初期の側面図、（Ｂ）はヘッドレストによって頭部を支持することができない場合の側面図である。

符号の説明

１０ ヘッドレスト高さ調節装置（乗員保護装置）
１２ 車両用シート
１６ シートバック
１８ ヘッドレスト（乗員拘束装置）
２８ アクチュエータ（乗員拘束装置、ヘッドレスト駆動装置）
３６ ヘッドレストＥＣＵ（制御装置、衝突速度検出装置）
３８ ＰＣＳセンサ（衝突速度検出装置、監視手段）

Claims (2)

1. 車両用シートのシートバックの上端から突出して設けられ、該シートバックに対する高さ方向の位置を変化させ得るヘッドレストと、
   作動して前記ヘッドレストの前記シートバックに対する高さ方向の位置を変化させるヘッドレスト駆動装置と、
   前記車両用シートが搭載された車両と該車両の後方に位置する監視対象物体との相対速度を検出するための衝突速度検出手段と、
   車両と監視対象物体との衝突が生じた場合又は該衝突が予測された場合に、前記衝突速度検出手段の検出結果に応じて、前記ヘッドレスト駆動装置の作動の有無及び該ヘッドレスト駆動装置による前記ヘッドレストの前記シートバックに対する高さ方向の変位を制御する制御装置と、
   を備え、
   かつ、前記制御装置は、前記車両の後部と監視対象物体との衝突速度とシートクッションに対するシートバックの傾斜角との関係に基づいて、衝突速度検出手段の検出結果である相対速度が大きいほど前記ヘッドレストが前記シートバックに対し高さ方向に離間するように、前記ヘッドレスト駆動装置を制御する乗員保護装置。
2. 車両用シートのシートバックの上端から突出して設けられ、該シートバックに対する高さ方向の位置を変化させ得るヘッドレストと、
   作動して前記ヘッドレストの前記シートバックに対する高さ方向の位置を変化させるヘッドレスト駆動装置と、
   車両の後方を監視する監視手段の出力に基づいて後面衝突を検知した場合に、シートクッションに対するシートバックの傾斜角に応じて、前記ヘッドレスト駆動装置の作動の有無及び該ヘッドレスト駆動装置による前記ヘッドレストの前記シートバックに対する高さ方向の変位を制御する制御装置と、
   を備え、
   かつ、前記制御装置は、シートバックの傾斜角が大きくなるほどヘッドレストが上方に移動するように前記ヘッドレスト駆動装置を制御する乗員保護装置。
   

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