JP6364436B2 - 車両の乗員保護装置 - Google Patents

Description

本発明は、たとえば自動車といった車両の乗員保護装置に関する。

特許文献１から３は、自動車のシートに着座した乗員の前で掛け渡されるストラップを、衝突前または衝突時から巻き取るプリテンション機構を開示する。プリテンション動作により、シートに着座した乗員の背面は衝突前または衝突時からシートのバックレストに押し当てられ、衝突により乗員が前へ移動する際に乗員の姿勢を正すことができる。これにより、衝突時の衝撃荷重がストラップにより適切に拘束された状態の乗員に作用し易くなり、衝突時の乗員の保護性能を得ることが期待できる。

特開平１０−１６７０００号公報 特開２０００−１４２３２１号公報 特開２０１１−１５２８３７号公報

しかしながら、これら既存のプリテンション機構では、衝突前または衝突時からストラップを巻き取るプリテンション動作を開始し、そのままの状態で衝突する。このため、プリテンション動作中にたとえばブレーキ操作などにより車両の前部が沈み込んだ場合、乗員の身体についてのストラップが当接する部位、たとえば胸部には、姿勢を正すためのプリテンション動作による圧迫圧力に加えて、車両の姿勢変化による荷重が作用することになる。しかも、その後に衝突すると、衝突による衝撃荷重も作用することになる。これら三種類の力がそのまま加算されて当接部位に作用する可能性が高い。

このように車両の乗員保護装置では、乗員の身体についてのストラップが当接する部位に対して作用する力を削減することが求められている。

本発明に係る車両の乗員保護装置は、車両のシートに着座した乗員の身体の前に掛け渡されるストラップと、前記ストラップを巻き取るプリテンショナと、前記車両の姿勢変化または姿勢変化のための操作を検出する車両姿勢センサと、衝突前に前記プリテンショナにより前記ストラップの巻き取りを開始する制御部と、を有し、前記制御部は、前記ストラップの巻き取りを開始した後、前記車両の姿勢変化に応じて前記ストラップの巻き取りを一時的に止める又は緩め、前記プリテンショナによる前記ストラップの巻き取りを一時的に止める又は緩めた後、再度、前記ストラップを巻き取る。

好適には、前記制御部は、前記車両姿勢センサにより前記車両の前部の沈み込みが検出された場合、前記ストラップの巻き取りを一時的に止める又は緩める、とよい。

好適には、前記車両の走行状況を検出する走行状況センサ、を有し、前記制御部は、前記走行状況センサにより検出された走行状況に基づいて衝突の可能性がある場合、衝突前に前記プリテンショナによる前記ストラップの巻き取りを開始するとともに、前記車両姿勢センサによる前記車両の前部の沈み込み検出を開始する、とよい。

好適には、前記車両姿勢センサは、前記車両または前記乗員の減速若しくは減速操作を検出する車両減速センサ、着座センサ、前記車両の前部又は後部に設けられた車両角速度センサ、または、前記ストラップに設けられたベルトセンサ、である、とよい。

好適には、前記制御部は、前記ストラップの巻き取りを一時的に緩める制御において前記ストラップを送り出す、とよい。

本発明では、衝突前にまたは衝突の際に、プリテンショナによるストラップの巻き取りを開始する。プリテンション動作により乗員の身体を正して支えることができる。
しかも、ストラップの巻き取りを開始した後、車両の姿勢変化に応じてストラップの巻き取りを一時的に止める又は緩める。よって、乗員についてのストラップの当接部位に、プリテンション動作による圧迫圧力が作用していても、それをリセットして削減できる。ストラップの当接部位に対して、プリテンションによる圧迫圧力と車両の姿勢変化による荷重とがそのまま加算されて作用し難くなる。しかも、その後に衝突による衝撃荷重が作用したとしても、これら三種類の力がそのまま加算されて当接部位に作用し難くなる。

図１は、本発明の第１実施形態に係る自動車の説明図である。 図２は、図１の車体に設けられる車両の乗員保護装置の一例の説明図である。 図３は、一般的な乗員保護装置による乗員保護動作の一例の説明図である。 図４は、図２の乗員保護装置の制御系のブロック図である。 図５は、図４の制御部による乗員保護制御のフローチャートである。 図６は、図５の制御による乗員保護動作の一例の説明図である。 図７は、第２実施形態での乗員保護制御のフローチャートである。

以下、本発明の実施形態を、図面に基づいて説明する。

［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態に係る自動車１の説明図である。自動車１は、車両の一例である。図１には、この他にも自動車１の前を走行する他の自動車１が図示されている。

図１の自動車１は、前室２、乗員室３、および後室４からなる車体を有する。前室２には、エンジン、電気モータ等の動力ユニットが配置される。後室４には、ラッゲージスペースが設けられる。乗員室３には、乗車した乗員が着座するシート５が設けられる。また、乗員室３において運転者用のシート５の前には、アクセルペダル、ブレーキペダル、ハンドルなどの操作部材が設けられる。自動車１は、運転者の操作に基づいて走行、停止、右左折する。

図２は、図１の車体に設けられる車両の乗員保護装置の一例の説明図である。

図２には、三点式のシートベルト装置１０が図示されている。シートベルト装置１０は、ストラップ１１、アンカ１２、タングプレート１３、バックル１４、リトラクタ装置１５、ホルダ１６、を有する。
ストラップ１１は、シート５に着座した乗員の身体の前に掛け渡されるベルトである。
アンカ１２は、ストラップ１１の先端を、シート５の座面の外側位置で固定する。
タングプレート１３には、ストラップ１１が通される。
バックル１４は、シート５の座面の内側位置に固定される。タングプレート１３は、バックル１４に対して取外し可能に取り付けられる。
リトラクタ装置１５は、ストラップ１１を巻き取るリール１７と、リール１７を任意のトルクで正逆回転駆動するモータ１８と、リール１７を瞬時に巻取方向へ回転させる図示外のガス発生装置と、を有する。モータ１８およびガス発生装置は、衝突前からストラップ１１を巻き取るプリテンショナとして機能し得る。
リトラクタ装置１５は、たとえばＢピラー下部といった、シート５の外下方の位置に設けられる。
ホルダ１６は、たとえばＢピラー上部といった、シート５の外上方の位置に設けられる。ホルダ１６には、ストラップ１１が通される。
そして、シート５に着座した乗員は、たとえばタングプレート１３を引いてリトラクタ装置１５からストラップ１１を引き出し、タングプレート１３をバックル１４に取り付ける。これにより、ストラップ１１は、ホルダ１６からバックル１４へ向かって延び、さらにバックル１４からアンカ１２へ向かって延び、シート５に着座した乗員の腰部および胸部の前に掛け渡される。

図３は、一般的な乗員保護装置による乗員保護動作の一例の説明図である。
衝突前は、図３（Ａ）に示すように、シートベルト装置１０のストラップ１１が、シート５に着座した乗員の前に掛け渡されている。この時点で、ストラップ１１は、緩んでいてよく、乗員の身体をシート５に押し付けるように拘束していなくてよい。
次に、たとえば衝突が予想されると、図３（Ｂ）に示すように、リトラクタ装置１５のプリテンショナが作動し、ストラップ１１を巻き取る。これにより、乗員の身体は、シート５に押し付けるように拘束され得る。また、リトラクタ装置１５は、所定以下のトルクでは繰り出されないようにストラップ１１を保持する。
また、プリテンショナ動作中にたとえばブレーキ操作などがあると、図３（Ｃ）に示すように自動車１の車体の前部が沈み込む。
次に、実際に車体がたとえば図１の他の自動車１に追突すると、図３（Ｄ）に示すように、シート５に着座した乗員の身体は、相対的にシート５から前へ移動しようとする。

このように、衝突前のプリテンション動作により、シート５に着座した乗員の背面は、衝突前または衝突時からシート５のバックレストに押し当てられる。衝突により乗員が前へ移動する際に乗員の姿勢を正すことができる。衝突時の衝撃荷重がストラップ１１により適切に拘束された状態の乗員に作用し易くなり、衝突時の乗員の保護性能を得ることが期待できる。
しかしながら、これら既存のプリテンション機構では、衝突前または衝突時からストラップ１１を巻き取るプリテンション動作を開始し、そのままの状態で衝突する。このため、プリテンション動作中にたとえばブレーキ操作などにより車両の前部が沈み込んだ場合、乗員の身体についてのストラップ１１が当接する部位、たとえば胸部には、姿勢を正すためのプリテンション動作による圧迫圧力に加えて、車両の姿勢変化による荷重が作用することになる。しかも、その後に衝突すると、衝突による衝撃荷重も作用することになる。これら三種類の力がそのまま加算されて当接部位に作用する可能性が高い。
そこで、本実施形態では、乗員の身体についてのストラップ１１が当接する部位に対して作用する力を削減し、乗員保護性能を高める。

図４は、図２の乗員保護装置の制御系のブロック図である。

図４の制御系は、撮像デバイス２１、車両加速度センサ２２、車両速度センサ２３、ブレーキ操作センサ２４、車両角速度センサ２５、ベルト張力センサ２６、ベルト巻取量センサ２７、着座センサ２８、タイマ２９、およびこれらが接続された制御部３０、を有する。また、図４には、制御部３０に接続された制御対象であるシートベルト装置１０とエアバッグ装置３５とが併せて図示されている。

撮像デバイス２１は、たとえば一対の撮像素子であり、図１に示すように乗員室３のルーフに前向きに設けられ、車両の前方の周辺状況を撮像により観測する。制御部３０は、撮像された画像から、車両の周辺状況として、たとえば車両前方の他の自動車１などの障害物を特定し、該障害物の衝突の可能性を判断し得る。これにより、衝突前の車両の走行状況を検出し得る。

車両加速度センサ２２は、車体に固定して設けられ、車両の走行状況として加減速による車両の加速度を検出する。これにより、衝突前の車両の姿勢変化を検出し得る。また、衝突時には大きな減速が生じることから、車両の衝突を検出し得る。

車両速度センサ２３は、車体に固定して設けられ、車両の走行状況として車両の速度を検出する。

ブレーキ操作センサ２４は、乗員室３内に設けられ、乗員によるブレーキペダルの踏み込み操作を検出する。これにより、衝突前の車両の姿勢変化のための操作を検出し得る。

車両角速度センサ２５は、車体の前部または後部に固定して設けられ、車両の走行状況として車両のたとえば上下方向の角速度を検出する。これにより、衝突前の車両の姿勢変化を検出し得る。

ベルト張力センサ２６は、たとえばリトラクタ装置１５に設けられ、ストラップ１１に作用する張力を検出する。これより、減速時の相対的に前へ移動する乗員の身体の動き、または、その身体の動きによりストラップ１１に作用する張力を検出し得る。これにより、衝突前の車両の姿勢変化を検出するベルトセンサとして機能し得る。

ベルト巻取量センサ２７は、たとえばリトラクタ装置１５に設けられ、ストラップ１１の巻取量を検出する。これにより、衝突前の車両の姿勢変化を検出するベルトセンサとして機能し得る。

着座センサ２８は、たとえばシート５の座面に設けられ、乗員のシート５への着座の有無、着座圧、着座位置、を検出する。衝突時には乗員の身体は、前へ移動しようとする。これにより、衝突前の車両の姿勢変化を検出し得る。

タイマ２９は、時間を計測する。

制御部３０は、これらセンサの検出信号に基づいて、シートベルト装置１０による乗員保護動作を制御する。制御部３０は、たとえば、衝突予想に基づいてプリテンショナによりストラップ１１を巻き取る衝突前制御を実施し、衝突検出に基づいて衝突時制御を実施する。

図５は、図４の制御部３０による乗員保護制御のフローチャートである。制御部３０は、図５の処理を繰り返し実行して、プリテンショナによるストラップ１１の巻き取りを制御する。
図６は、図５の制御による乗員保護動作の一例の説明図である。図６（Ａ）から図６（Ｄ）へ向かう順番で時間が流れる。そして、図６（Ｄ）のタイミングで、自動車１は他の自動車１に衝突する。

図５に示すように、制御部３０は、周期的に、衝突の可能性を判断する（ステップＳＴ１）。制御部３０は、回避が容易ではない衝突の可能性を判断してもよい。
たとえば、制御部３０は、撮像デバイス２１により撮像された車両前方の画像から、車両前方の他の自動車１などの障害物を特定する。また、障害物が特定された場合、衝突の可能性を判断する。衝突の可能性がある場合、衝突までの時間を予測する。たとえば車幅方向に並んだ一対の撮像素子の画像の間では、近くにある障害物の見え方が異なる。よって、この一対の画像中での障害物の違いに基づいて、近くにある障害物を特定することができる。また、一対の撮像素子の配置と、一対の画像中の障害物の撮像位置とから、三角法により障害物の方向および距離を演算し得る。この距離と車両速度センサ２３による車速とから、車両が障害物に到達して衝突するまでの時間を演算し得る。また、制御部３０は、さらに時間的に前後する複数組の障害物の方向および距離の情報から、障害物の移動方向および距離を予測し、その予測結果に基づいて障害物との衝突を予測してもよい。
この他にもたとえば、制御部３０は、車両加速度センサ２２により検出される衝突回避のための急激な車両の減速や、ブレーキ操作センサ２４により検出される衝突回避のための急激な減速操作に基づいて、衝突の可能性を判断してもよい。

そして、衝突の可能性を予想した場合、制御部３０は、プリテンショナによるストラップ１１の巻き取りを開始する（ステップＳＴ２）。この場合、制御部３０は、モータ１８を巻取り方向へ駆動させればよい。これにより、衝突前に、乗員の身体の前に掛け渡されたストラップ１１の巻き取りが開始される。乗員の身体は、ストラップ１１により拘束されて、シート５に押し付けられる。乗員の身体は、シート５に背部が触れた正しい姿勢に矯正される。たとえば図６（Ａ）のようにシート５から前へ離れている乗員の上体は、図６（Ｂ）のように、ストラップ１１により拘束されることにより衝突前にシート５に押し付けられる。
逆に、衝突の可能性が予想されない場合、制御部３０は、図５の処理を終了する。

プリテンショナによるストラップ１１の巻き取りを開始した後、制御部３０は、ノーズダイブといった車両の姿勢変化の検出を開始する（ステップＳＴ３）。

そして、車両の前部の沈み込みが検出された場合、ストラップ１１の巻き取りを一時的に止める又は緩める（ステップＳＴ４）。
ここで、制御部３０は、モータ１８による巻取トルクを低下させても、モータ１８を送り出し方向へ逆回転させてもよい。これにより、衝突時の衝撃により身体が前へ移動する際に、ストラップ１１の巻き取りを一時的に緩めることができる。図６（Ｂ）のように衝突前にシート５に押し付けられるように拘束されていた乗員の上体は、ノーズダイブにより図６（Ｃ）のように前へ移動する。図６（Ｃ）では、この上体の前への移動により、ストラップ１１が引き出されている。すなわち、乗員の姿勢を矯正するためにストラップ１１が上体に対して締め付けるように作用させた応力は、衝突の際に巻き取りを一時的に緩めることにより削減される。

ストラップ１１の巻き取りを一時的に緩めた後、制御部３０は、衝突を検出する（ステップＳＴ５）。具体的にはたとえば、車両加速度センサ２２またはベルト張力センサ２６といった衝撃センサの検出を監視する。制御部３０は、車両加速度センサ２２が衝突時の高い加速度を検出した場合、またはベルト張力センサ２６が衝突時の高い張力を検出した場合、衝突したと判断する。
そして、衝突を検出すると、制御部３０は、再度、ストラップ１１を巻き取る（ステップＳＴ６）。ここで、制御部３０は、緩める前の巻取トルクでモータ１８を駆動してよい。これにより、図６（Ｂ）の矯正後に図６（Ｃ）の衝突の際に前へ移動した身体は、図６（Ｄ）のようにシート５に適切に押し付けるように拘束され得る。

以上のように、本実施形態では、衝突前にまたは衝突の際に、プリテンショナによるストラップ１１の巻き取りを開始する。プリテンション動作により乗員の身体を正して支えることができる。
しかも、本実施形態では、ストラップ１１の巻き取りを開始した後、車両の姿勢変化に応じてストラップ１１の巻き取りを一時的に止める又は緩める。よって、乗員についてのストラップ１１の当接部位に、プリテンション動作による圧迫圧力が作用していても、それをリセットして削減できる。ストラップ１１の当接部位に対して、プリテンションによる圧迫圧力と車両の姿勢変化による荷重とがそのまま加算されて作用し難くなる。しかも、その後に衝突による衝撃荷重が作用したとしても、これら三種類の力がそのまま加算されて当接部位に作用し難くなる。

また、本実施形態では、ストラップ１１の巻き取りを開始した場合に、車両姿勢センサによる車両の前部の沈み込み検出を開始する。よって、車両姿勢センサにより、車両の前部が沈み込むノーズダイブを、常時検出する必要がない。

また、本実施形態では、プリテンション動作を止めまたは中断した後に、再度、ストラップ１１を巻き取る。よって、衝突前のプリテンション動作により矯正された姿勢からノーズダイブにより前へ移動した身体を、ストラップ１１により支えることができる。しかも、ノーズダイブが生じた場合、衝突前のプリテンション動作による圧迫圧力およびノーズダイブによる荷重圧力を事前に低減させているので、それらの圧力に対して衝突時の衝撃荷重がそのまま加算されて身体に作用することも起き難くなる。ノーズダイブを生じて衝突した場合の、乗員の身体に作用する圧力を効果的に減らすことができる。

［第２実施形態］
本発明の第２実施形態は、乗員保護制御において第１実施形態と相違する。以下には、主に第１実施形態との相違点について説明し、第１実施形態と共通する構成および動作の説明は省略する。

図７は、第２実施形態での乗員保護制御のフローチャートである。

図７に示すように、制御部３０は、周期的に、衝突の可能性を判断する（ステップＳＴ１１）。制御部３０は、回避が容易ではない衝突の可能性を判断してもよい。
衝突の可能性を予想した場合、制御部３０は、ノーズダイブといった車両の姿勢変化の検出を開始する（ステップＳＴ１２）。制御部３０は、衝突までの予想時間より短い所定の時間がタイマ２９により計測されるまで、車両の姿勢変化の検出を継続する（ステップＳＴ１３）。

そして、衝突までの予想時間より短い所定の時間がタイマ２９により計測される前にノーズダイブを検出しなかった場合、制御部３０は、プリテンショナによるストラップ１１の巻き取りを開始する（ステップＳＴ１４）。
また、タイマ２９により所定の時間が計測される前にノーズダイブを検出した場合、制御部３０は、タイマ２９で遅延時間を計測させ（ステップＳＴ１５）、その後にプリテンショナによるストラップ１１の巻き取りを開始する（ステップＳＴ１４）。

以上のように、本実施形態では、衝突の可能性を検出した際にノーズダイブを生じている場合には、そのタイミングでプリテンション動作を開始しないで、その後に遅らせてプリテンション動作を開始する。よって、ノーズダイブにより前へ倒れようとしている乗員を、ストラップ１１により締め付けないようにできる。

以上の実施形態は、本発明の好適な実施形態の例であるが、本発明は、これに限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変形または変更が可能である。

１…自動車（車両）
２…前室
３…乗員室
４…後室
５…シート
１０…シートベルト装置
１１…ストラップ
１２…アンカ
１３…タングプレート
１４…バックル
１５…リトラクタ装置
１６…ホルダ
１７…リール
１８…モータ
２１…撮像デバイス
２２…車両加速度センサ
２３…車両速度センサ
２４…ブレーキ操作センサ
２５…車両角速度センサ
２６…ベルト張力センサ
２７…ベルト巻取量センサ
２８…着座センサ
２９…タイマ
３０…制御部
３５…エアバッグ装置

Claims (5)

1. 車両のシートに着座した乗員の身体の前に掛け渡されるストラップと、
   前記ストラップを巻き取るプリテンショナと、
   前記車両の姿勢変化または姿勢変化のための操作を検出する車両姿勢センサと、
   衝突前に前記プリテンショナにより前記ストラップの巻き取りを開始する制御部と、
   を有し、
   前記制御部は、
   前記ストラップの巻き取りを開始した後、前記車両の姿勢変化に応じて前記ストラップの巻き取りを一時的に止める又は緩め、
   前記プリテンショナによる前記ストラップの巻き取りを一時的に止める又は緩めた後、再度、前記ストラップを巻き取る、
   車両の乗員保護装置。
2. 前記制御部は、
   前記車両姿勢センサにより前記車両の前部の沈み込みが検出された場合、前記ストラップの巻き取りを一時的に止める又は緩める、
   請求項１記載の車両の乗員保護装置。
3. 前記車両の走行状況を検出する走行状況センサ、を有し、
   前記制御部は、
   前記走行状況センサにより検出された走行状況に基づいて衝突の可能性がある場合、衝突前に前記プリテンショナによる前記ストラップの巻き取りを開始するとともに、前記車両姿勢センサによる前記車両の前部の沈み込み検出を開始する、
   請求項２記載の車両の乗員保護装置。
4. 前記車両姿勢センサは、前記車両または前記乗員の減速若しくは減速操作を検出する車両減速センサ、着座センサ、前記車両の前部又は後部に設けられた車両角速度センサ、または、前記ストラップに設けられたベルトセンサ、である、
   請求項１から３のいずれか一項記載の車両の乗員保護装置。
5. 前記制御部は、前記ストラップの巻き取りを一時的に緩める制御において前記ストラップを送り出す、
   請求項１から４のいずれか一項記載の車両の乗員保護装置。

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