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技術 車両の乗員保護装置

出願人 株式会社SUBARU
発明者 長澤勇
出願日 2016年3月22日 (4年8ヶ月経過) 出願番号 2016-056926
公開日 2017年9月28日 (3年1ヶ月経過) 公開番号 2017-170994
状態 特許登録済
技術分野 車両用シートベルト 乗員・歩行者の保護
主要キーワード プリテンション機構 ラッゲージスペース プリテンション 乗員保護制御 リトラクタ装置 動力ユニット 衝突予想 三角法
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2017年9月28日)のものです。
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図面 (8)

課題

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。

解決手段

車両の乗員保護装置は、車両のシート5に着座した乗員の身体の前に掛け渡されるストラップ11と、ストラップ11を巻き取るプリテンショナと、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制御部30と、を有する。制御部30は、衝突前に、プリテンショナによるストラップ11の巻き取りを開始し、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、その後に、再度、ストラップ11を巻き取る。

概要

背景

特許文献1から3は、自動車シート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。

概要

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。車両の乗員保護装置は、車両のシート5に着座した乗員の身体の前に掛け渡されるストラップ11と、ストラップ11を巻き取るプリテンショナと、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制御部30と、を有する。制御部30は、衝突前に、プリテンショナによるストラップ11の巻き取りを開始し、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、その後に、再度、ストラップ11を巻き取る。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

車両のシート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、前記プリテンショナによる前記ストラップの巻き取りを制御する制御部と、を有し、前記制御部は、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し、衝突時の衝撃により前記身体が前へ移動する際に、前記ストラップの巻き取りを一時的に緩め、その後に、再度、前記ストラップを巻き取る、車両の乗員保護装置

請求項2

前記車両の走行状況を検出する走行状況センサと、前記車両の衝突または衝突による前記身体の移動を検出する衝撃センサと、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し、前記衝撃センサが衝突を検出すると、検出直後に前記ストラップの巻き取りを一時的に緩め、その後に、再度、前記ストラップを巻き取る、請求項1記載の車両の乗員保護装置。

請求項3

前記車両の走行状況を検出する走行状況センサと、時間を計測するタイマと、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し、衝突の可能性が解消されないまま、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予想した衝突までの予想時間が前記タイマにより計測されると、前記ストラップの巻き取りを一時的に緩め、その後に、再度、前記ストラップを巻き取る、請求項1記載の車両の乗員保護装置。

請求項4

前記制御部は、前記ストラップの巻き取りを緩め始めてから、タイマにより緩和時間が計測されると、再度、前記ストラップを巻き取る、請求項2または3記載の車両の乗員保護装置。

請求項5

前記衝撃センサは、衝突時に前記車両に作用する加速度を検出する車両加速度センサ、または、衝突時に前記ストラップに作用する張力を検出するベルト張力センサ、である、請求項2記載の車両の乗員保護装置。

請求項6

前記走行状況センサは、衝突前の前記車両の減速若しくは減速操作を検出する車両減速センサ、または、衝突前の前記車両の周辺状況観測する車両周辺センサ、である、請求項2から5のいずれか一項記載の車両の乗員保護装置。

請求項7

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6のいずれか一項記載の車両の乗員保護装置。

技術分野

0001

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。

背景技術

0002

特許文献1から3は、自動車のシート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。

先行技術

0003

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

発明が解決しようとする課題

0004

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時の衝撃荷重が乗員に作用する。すなわち、衝突前に様々な姿勢で着座している乗員の姿勢を適切な姿勢に正すために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、姿勢を正す際に圧迫圧力が作用し、さらに衝突時の衝撃荷重が作用することになる。

0005

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。

課題を解決するための手段

0006

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、前記プリテンショナによる前記ストラップの巻き取りを制御する制御部と、を有し、前記制御部は、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し、衝突時の衝撃により前記身体が前へ移動する際に、前記ストラップの巻き取りを一時的に緩め、その後に、再度、前記ストラップを巻き取る。

0007

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と、前記車両の衝突または衝突による前記身体の移動を検出する衝撃センサと、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し、前記衝撃センサが衝突を検出すると、検出直後に前記ストラップの巻き取りを一時的に緩め、その後に、再度、前記ストラップを巻き取る、とよい。

0008

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と、時間を計測するタイマと、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し、衝突の可能性が解消されないまま、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予想した衝突までの予想時間が前記タイマにより計測されると、前記ストラップの巻き取りを一時的に緩め、その後に、再度、前記ストラップを巻き取る、とよい。

0009

好適には、前記制御部は、前記ストラップの巻き取りを緩め始めてから、タイマにより緩和時間が計測されると、再度、前記ストラップを巻き取る、とよい。

0010

好適には、前記衝撃センサは、衝突時に前記車両に作用する加速度を検出する車両加速度センサ、または、衝突時に前記ストラップに作用する張力を検出するベルト張力センサ、である、とよい。

0011

好適には、前記走行状況センサは、衝突前の前記車両の減速若しくは減速操作を検出する車両減速センサ、または、衝突前の前記車両の周辺状況観測する車両周辺センサ、である、とよい。

0012

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。

発明の効果

0013

本発明では、衝突前に、プリテンショナによるストラップの巻き取りを開始し、衝突時の衝撃により身体が前へ移動する際に、ストラップの巻き取りを一時的に緩める。よって、衝突前のプリテンション動作により乗員についてのストラップの当接部位に作用している圧迫圧力を、衝突時の衝撃荷重が身体に作用する際にリセットして低減することができる。
また、本発明では、そのリセットの後に、再度、ストラップが巻き取られる。よって、衝突前のプリテンション動作によりシートに押し付けられるように姿勢が正されている身体を、ストラップにより拘束して支えることができる。しかも、衝突前のプリテンション動作により身体に作用している圧迫圧力が事前にリセットして低減されているので、ストラップの当接部位に対して衝突時の衝撃荷重が作用したとしても、プリテンションによる圧迫圧力と衝突時の衝撃荷重とがそのまま加算された力が作用し難くなる。

図面の簡単な説明

0014

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。

実施例

0015

以下、本発明の実施形態を、図面に基づいて説明する。

0016

[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。

0017

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。

0018

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。

0019

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。

0020

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。
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(C)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。

0021

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、このように単に衝突前または衝突時からストラップ11を巻き取った場合、図3(C)に示すように、乗員の身体には、プリテンション動作による胸部等の圧迫が残ったままで、衝突時の衝撃荷重が作用することになる。そして、衝突前に様々な姿勢で着座している乗員の姿勢を適切な姿勢に正すために乗員の身体についてのストラップ11が当接する部位には、たとえば胸部には、姿勢を正す際の圧迫圧力に対して、衝突時の衝撃荷重が加算されるように作用する可能性がある。
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。

0022

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。

0023

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。

0024

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。

0025

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、衝突前の車両の減速を検出し得る。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。

0026

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。

0027

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、衝突前の車両の減速操作を検出し得る。

0028

車両角速度センサ25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。

0029

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、追突時に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。

0030

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。

0031

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、着座位置を検出する。

0032

タイマ29は、時間を計測する。

0033

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。

0034

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(C)のタイミングで、自動車1は他の自動車1に衝突する。

0035

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。

0036

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。

0037

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、衝突を検出する(ステップST3)。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、その検出の直後に、ストラップ11の巻き取りを一時的に緩める(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、図6(C)の衝突の際に前へ移動する。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。

0038

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、再度、ストラップ11を巻き取る(ステップST5)。
たとえば、制御部30は、ストラップ11の巻き取りを緩めることを開始したタイミングから、タイマ29によりサブミリ秒の所定時間が計測されると、ストラップ11の再巻き取りを開始する。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。

0039

以上のように、本実施形態では、衝突前に、プリテンショナによるストラップ11の巻き取りを開始し、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。よって、衝突前のプリテンション動作により乗員についてのストラップ11の当接部位に作用している圧迫圧力を、衝突時の衝撃荷重が身体に作用する際にリセットして低減することができる。
また、本実施形態では、そのリセットの後に、再度、ストラップ11が巻き取られる。よって、衝突前のプリテンション動作によりシート5に押し付けられるように姿勢が正されている身体を、ストラップ11により拘束して支えることができる。しかも、衝突前のプリテンション動作により身体に作用している圧迫圧力が事前にリセットして低減されているので、ストラップ11の当接部位に対して衝突時の衝撃荷重が作用したとしても、プリテンションによる圧迫圧力と衝突時の衝撃荷重とがそのまま加算された力が作用し難くなる。

0040

[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。

0041

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。

0042

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。
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ST12)。また、制御部30は、衝突までの残り時間を予想し(ステップST13)、タイマ29に、その予想時間の計測を開始させる(ステップST14)。
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。

0043

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、周期的に衝突の可能性を再確認する。制御部30は、たとえば上述した衝突の可能性を繰り返し予想することにより、衝突の可能性を再確認すればよい。
そして、衝突の可能性が解消されないままタイマ29により予想時間が計測されると、その予想時間が経過したタイミングで、制御部30は、ストラップ11の巻き取りを一時的に緩める(ステップST15)。
また、制御部30は、タイマ29に、所定の緩和時間の計測を開始させる(ステップST16)。なお、制御部30は、ストラップ11を緩める緩和時間を、車速などに応じて可変させてよい。

0044

ストラップ11の巻き取りを緩め始めてから緩和時間が経過すると、制御部30は、タイマ29の計測完了通知に基づいて、再度、ストラップ11の巻き取りを開始する(ステップST17)。

0045

以上のように、本実施形態では、衝突前の衝突予想に基づいて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、衝突予想時間が経過したタイミングであって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。よって、衝突前のプリテンション動作により乗員についてのストラップ11の当接部位に作用している圧迫圧力を、衝突時の衝撃荷重が身体に作用する際にリセットして低減することができる。
また、本実施形態では、そのリセットの後に、再度、ストラップ11が巻き取られる。よって、衝突前のプリテンション動作によりシート5に押し付けられるように姿勢が正されている身体を、ストラップ11により拘束して支えることができる。しかも、衝突前のプリテンション動作により身体に作用している圧迫圧力が事前にリセットして低減されているので、ストラップ11の当接部位に対して衝突時の衝撃荷重が作用したとしても、プリテンションによる圧迫圧力と衝突時の衝撃荷重とがそのまま加算された力が作用し難くなる。

0046

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。

0047

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

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