JP4232039B2 - 乗員拘束装置 - Google Patents

Description

本発明は、乗員拘束装置に関する。

従来より、車両が他車両や障害物に衝突する等して車両に所定以上の荷重が作用した場合に、乗員を保護するためのシートベルトやエアバッグ等の乗員拘束装置が知られている。
このような乗員拘束装置の一つに乗員の膝部付近で展開し乗員の膝部を保護するニーエアバッグがある。

そして、ニーエアバッグを上半身用エアバッグよりも所定時間早い時期に展開させることで、乗員の膝部がインストルメントパネルに衝突したり、乗員の体がインストルメントパネルの下方に滑り込むのを防止し、且つ、当該ニーエアバッグにより乗員の膝部を拘束し下半身を固定することで要部回りに屈曲する乗員の上半身を最適な角度で上半身用エアバッグに受け止めさせる技術が公知である（特許文献１参照）。
特開平０１−１５６１５５号公報

ところで、上記特許文献１に開示された技術では、車両に所定値以上の荷重が作用すると常にニーエアバッグと上半身用エアバッグの両方が展開される。このため、車両が比較的低速で走行しているときに衝突したような場合であって、上半身の保護がシートベルトのみで十分な場合であっても、ニーエアバッグと上半身用エアバッグの両方が展開されることになる。

しかしながら、低速衝突時には、衝突後も車両の走行が可能な場合が多く、この際上述の如く上半身用エアバッグまで展開していると、当該上半身用エアバッグにより乗員の視界が遮られてしまい、その後の車両走行が困難となってしまうという問題がある。
本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、エアバッグの無駄な展開を避け、車両に作用する荷重の程度に応じた適切な乗員保護を行うことができる乗員拘束装置を提供することにある。

上記した目的を達成するために、請求項１の乗員拘束装置では、車両のフロントシート前方に位置するインストルメントパネルの下部に収納されたニーエアバッグと、前記フロントシート前方のステアリングホイールまたは前記インストルメントパネルの上部に収納された上半身用エアバッグと、第１所定値以上の荷重が前記車両に作用すると前記ニーエアバッグと前記上半身用エアバッグのうち前記ニーエアバッグのみを展開させ、前記第1所定値よりも大きく設定された第２所定値以上の荷重が前記車両に作用すると前記ニーエアバッグ及び前記上半身用エアバッグの両方を展開させる制御手段とを備えることを特徴としている。

これより、車両に作用する荷重が、第１所定値未満である場合にはニーエアバッグと上半身用エアバッグはともに展開せず、第１所定値以上第２所定値未満の場合にはニーエアバッグのみが展開し、第２所定値以上の場合にはニーエアバッグと上半身用エアバッグの両方が展開する。
請求項２の乗員拘束装置では、前記制御手段は、前記ニーエアバッグと前記上半身用エアバッグの両方を展開させる際、前記ニーエアバッグの展開から所定時間経過後に前記上半身用エアバッグを展開させることを特徴としている。

これより、ニーエアバッグと上半身用エアバッグの両方が展開する場合には、ニーエアバッグが先に展開して乗員の下半身が拘束されてから上半身用エアバッグが展開して乗員の上半身が保護される。
請求項３の乗員拘束装置では、前記フロントシートは一端にプリテンショナを有して乗員を拘束するシートベルトを備え、前記制御手段は、さらに、前記第１所定値よりも小さく設定された第３所定値以上の荷重が前記車両に作用すると前記プリテンショナにより前記シートベルトを引き込むことを特徴としている。

これより、車両に作用する荷重が、第１所定値未満に設定されている第３所定値（第３所定値＜第１所定値＜第２所定値）以上である場合にはプリテンショナが作動して乗員がシートベルトによってフロントシートに拘束される。
請求項４の乗員拘束装置では、前記フロントシートは前後方向の位置を調節可能であって、該フロントシートの前後位置を検出するシート位置検出手段を備え、前記制御手段は、さらに、前記シート位置検出手段により検出された前記フロントシートの前後位置が所定位置よりも前方にあるときには、前記第１所定値以上の荷重が作用しても前記ニーエアバッグを展開させないことを特徴としている。

これより、例えば乗員が小柄な体型であり、シートの位置を所定位置よりも前方に調節しているような場合には、ニーエアバッグは展開することがない。
請求項５の乗員拘束装置では、前記シート上の重量を検出する重量検出手段を備え、前記制御手段は、さらに、前記重量検出手段により検出した重量が所定重量より小であるときには、前記第１所定値以上の荷重が作用しても前記ニーエアバッグ及び前記上半身用エアバッグを展開させず、前記第２所定値以上の荷重が作用しても前記上半身用エアバッグを展開させないことを特徴としている。

これより、例えば助手席のシートが空席であったり、チャイルドシート等が設けられているが所定重量より小の場合にはニーエアバッグも上半身用エアバッグも展開することがない。
請求項６の乗員拘束装置では、前記制御手段は、前記フロントシートに着座している乗員が前記シートベルトをしていないときには、前記車両に前記第３所定値以上の荷重が作用した時点で前記ニーエアバッグと前記上半身用エアバッグの両方を展開させることを特徴としている。

これより、乗員がシートベルトをしていない場合には、第３所定値以上の荷重が車両に作用すると前記ニーエアバッグと前記上半身用エアバッグの両方が展開する。

上記手段を用いる本発明の請求項１の乗員拘束装置によれば、衝突等したときの車両に作用する荷重が、比較的小さい第１所定値未満の場合はニーエアバッグも上半身用エアバッグも展開させず、第１所定値以上ではあるがその後も走行可能な程度の第２所定値未満の場合にはニーエアバッグのみ展開させ上半身用エアバッグを展開させないようにしたので、その後の走行を上半身エアバッグに視界を遮られることなく安全に行うことできる。また、車両に作用する荷重が第２所定値以上の比較的大きい場合にはニーエアバッグと上半身用エアバッグの両方が展開することで乗員を確実に保護することができる。

これにより、エアバッグの無駄な展開を避け、車両に作用する荷重の程度に応じた適切な乗員保護を行うことができる。
請求項２の乗員拘束装置によれば、ニーエアバッグと上半身用エアバッグの両方が展開する場合、先にニーエアバッグにより乗員の膝部を拘束し下半身を固定するようにしたので、乗員の上半身が腰を中心に回転したとき、上半身が上半身用エアバッグに良好な角度で拘束される。これにより乗員を確実に保護することができる。

請求項３の乗員拘束装置では、車両に作用する荷重が比較的小さい場合であってもプリテンショナを作動させることで乗員をシートベルトで十分に保護することができる。
請求項４の乗員拘束装置では、乗員が小柄な体型でありシートの位置が前方に調節されている場合にニーエアバッグを展開させないことで、ニーエアバッグ展開による乗員の膝部への衝撃を無くし適切に保護することができる。

請求項５の乗員拘束装置では、シートが空席であったり、チャイルドシート等が設けられている場合に、ニーエアバッグ及び上半身用エアバッグを展開させないことで、エアバッグの無駄な展開を避けることができる。
請求項６の乗員拘束装置では、乗員がシートベルトをしていない場合には、車両に作用する荷重が比較的小さいときであっても、ニーエアバッグと上半身用エアバッグを展開することで乗員を確実に保護することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
図１を参照すると、本発明に係る乗員拘束装置を備えた運転席周囲の概略構成図が示されている。以下、同図に基づき説明する。
図１に示すように、車両１の運転席には前後に摺動し調節可能なシート（フロントシート）２が設けられており、当該シート２にはバックル６ａへの結合により着座した乗員４を拘束するシートベルト６が設けられている。シートベルト６の一端にはプリテンショナ８が設けられており、当該プリテンショナ８は作動することによりシートベルト６を引き込む構成となっている。

車室前方には幅方向に延びてインストルメントパネル１０が形成されており、当該インストルメントパネル１０のうちシート２の前方に位置する部分にはステアリングホイール１４が設けられている。そして、当該ステアリングホイール１４の中央部分の内部には折り畳まれた上半身用エアバッグ１２と、当該上半身用エアバッグ１２に膨張用ガスを供給するインフレータ１６とが収納されている。

ステアリングホイール１４はステアリングシャフト１８の一端と連結されており、ステアリングシャフト１８はステアリングコラム２０の中心を貫通し、ステアリングジョイントを介してステアリングギヤボックス（共に図示せず）に連結されている。また、ステアリングコラム２０の上部はコラムカバー２２により覆われている。
インストルメントパネル１０の下部には、ニーエアバッグ３０が設けられている。詳しくは、コラムカバー２２下方のインストルメントパネル１０内に、シート２側に開口したケース３２が設けられており、当該ケース３２内に折り畳まれたニーエアバッグ３０と、当該ニーエアバッグ３０に膨張用ガスを供給するインフレータ３４とが収納されている。そして、ケース３２の開口部分はニーエアバッグカバー３６により覆われている。

また、車両１の前部には衝突等した場合に車両に作用する荷重Ｆを検出する荷重センサ４０が設けられており、シート２には、シート２に着座している乗員４がシートベルト６を装着しているか否かを検知するバックルスイッチ４２と、乗員４の重量Ｗを検出する重量センサ（重量検出手段）４４と、シート２の前後位置Ｐを検出するシート位置センサ（シート位置検出手段）４６とが設けられている。そして、これらの各種センサは車両１に搭載されているＥＣＵ（電子コントロールユニット）５０と電気的に接続されている。

詳しくは、図２を参照するとＥＣＵ５０の入出力関係を示すブロック図が示されており、同図に示すように、ＥＣＵ５０には、荷重センサ４０により検出される荷重Ｆ、バックルスイッチ４２により検知されるシートベルト６の装着の有無、重量センサ４４により検出される重量Ｗ、シート位置センサ４６により検出されるシート位置Ｐの各種情報が入力され、ＥＣＵ５０からは、当該各種情報に基づく演算結果がプリテンショナ８、上半身エアバッグ１２、ニーエアバッグ３０にそれぞれ出力される。これによりプリテンショナ８、上半身エアバッグ１２、ニーエアバッグ３０の制御が行われる（制御手段）。

なお、ここでは運転席を例に説明しているが、助手席についても運転席と同様である。即ち、助手席においても運転席と一体または別体にシート（フロントシート）２を備え、インストルメントパネル１０のうち助手席の前方に位置する部分の上部には上半身用エアバッグ１２とインフレータ１６とが収納されている。また、助手席前方のインストルメントパネル１０の下部には、ケース３２が設けられており、当該ケース３２内に折り畳まれたニーエアバッグ３０とインフレータ３４とが収納されている。そして、上記同様、助手席においても、シート２にはバックルスイッチ４２、重量センサ４４、シート位置センサ４６が設けられている。

以下このように構成された本発明に係る乗員拘束装置の作用について説明する。
図３を参照すると、衝突等により車両に荷重が作用したときにＥＣＵ５０により実行される制御ルーチンがフローチャートで示されており、以下同フローチャートに基づき説明する。
まず、ステップＳ１では荷重センサ４０により検出される車両１に作用した荷重Ｆを入力し、当該荷重Ｆが予め設定されている第１の所定荷重Ｆ1（第３所定値）以上であるか否かを判別する。なお、第１の所定荷重Ｆ1は車両１が極低速（例えば５ｋｍ/ｈ）で障害物等に衝突した程度の衝撃荷重に設定されている。判別結果が偽（Ｎｏ）である場合には、当該ルーチンを抜ける。一方、判別結果が真（Ｙｅｓ）である場合にはステップＳ２に進む。

ステップＳ２では、バックルスイッチ４２からの信号に基づき、乗員４がシートベルト６を装着しているか否かを判別する。判別結果が偽（Ｎｏ）である場合にはステップＳ２０に進む。一方、判別結果が真（Ｙｅｓ）である場合にはステップＳ３に進む。
ステップＳ３では、プリテンショナ８を作動させシートベルト６を引き込むことで乗員の体をシート２に拘束する。

次のステップＳ４では、ステップＳ１で入力した荷重Ｆが予め設定されている第２の所定荷重Ｆ2（第１所定値）以上であるか否かを判別する。なお、第２の所定荷重Ｆ2は第１の所定荷重Ｆ1よりも大きく（Ｆ2＞Ｆ1）、車両１が比較的低速（例えば１０ｋｍ/ｈ）で障害物等に衝突した程度の衝撃荷重に設定されている。判別結果が偽（Ｎｏ）である場合には当該ルーチンを抜ける。一方、判別結果が真（Ｙｅｓ）である場合には、ステップＳ５に進む。

ステップＳ５では、重量センサ４４により検出されるシート２上の重量Ｗを入力し、当該重量Ｗが予め設定されている所定重量Ｗ1以上であるか否かを判別する。なお、所定重量Ｗ1は助手席に関しては幼児の乗ったチャイルドシートの重量以上に設定（例えば２０ｋｇｆ）されている。判別結果が偽（Ｎｏ）である場合には当該ルーチンを抜ける。一方、判別結果が真（Ｙｅｓ）である場合には、ステップＳ６に進む。

ステップＳ６では、シート位置センサ４６により検出されるシート位置Ｐを入力し、当該シート位置Ｐが予め設定されている所定位置Ｐ1以上であるか否かを判別する。ここでのシート位置Ｐとは、シート２の前後摺動可能範囲の前端を０とし後方に向かうにつれ大きくなる値であり、所定位置Ｐ1は比較的前方側のシート位置（例えば前後摺動可能範囲の前側１／３程度の位置）に設定されている。判別結果が偽（Ｎｏ）である場合にはステップＳ８に進む。一方、判別結果が真（Ｙｅｓ）である場合には、ステップＳ７に進む。

ステップＳ７では、ニーエアバッグ３０を展開させ乗員４の膝部を拘束し、ステップＳ８に進む。
ステップＳ８では、ステップＳ１で入力した荷重Ｆが予め設定されている第３の所定荷重Ｆ3（第２所定値）以上であるか否かを判別する。なお、第３の所定荷重Ｆ3は第２の所定荷重Ｆ2よりも大きく、車両１が衝突した場合にプリテンショナ８とニーエアバッグ３０のみでは乗員４を十分に保護しきれなくなる衝撃荷重（例えば２０ｋｍ/ｈで障害物に衝突したときの衝撃荷重）に設定されている（Ｆ3＞Ｆ2＞Ｆ1）。判別結果が偽（Ｎｏ）である場合には当該ルーチンを抜ける。一方、判別結果が真（Ｙｅｓ）である場合には、ステップＳ９に進む。

ステップＳ９では、上半身用エアバッグ１２を展開させ、当該ルーチンを抜ける。ただし、ステップＳ７でニーエアバッグ３０を展開させている場合には、上半身エアバッグ１２はニーエアバッグ３０の展開よりも所定時間遅れて展開させる。
また、ステップＳ２の判別結果が偽（Ｎｏ）である場合、即ち乗員４がシートベルト６を装着していない場合にはステップＳ２０に進み、ステップＳ２０ではステップＳ５と同様に重量Ｗを入力し、所定重量Ｗ1以上であるか否かを判別する。判別結果が偽（Ｎｏ）である場合には当該ルーチンを抜け、判別結果が真（Ｙｅｓ）である場合にはステップＳ２１に進む。

ステップＳ２１ではステップＳ６と同様にシート位置Ｐを入力し、所定位置Ｐ1以上であるか否かを判別する。判別結果が偽（Ｎｏ）である場合にはステップＳ９に進み上半身エアバッグ１２を展開させ、当該ルーチンを抜ける。一方、判別結果が真（Ｙｅｓ）である場合には、ステップＳ２２に進みニーエアバッグ３０を展開させ、ステップＳ９に進み上半身用エアバッグ１２を展開させ、当該ルーチンを抜ける。ただし、このときも上半身エアバッグ１２はニーエアバッグ３０よりも所定時間遅れて展開させる。

以上のように、本発明に係る乗員拘束装置では、乗員４がシートベルト６を装着している状態では、車両１に作用する荷重Ｆが第１の所定荷重Ｆ1未満の場合は何も作動させず、第１の所定荷重Ｆ1以上第２の所定荷重Ｆ2未満の場合はプリテンショナ８のみを作動させ、第２の所定荷重Ｆ2以上第３の所定荷重Ｆ3未満の場合はプリテンショナ８の作動とニーエアバッグ３０の展開とを行う。つまり、車両１に作用した荷重がその後も走行可能な程度の比較的小さい第２の所定荷重Ｆ2未満の場合には上半身用エアバッグ１２を展開させないようにしている。これにより、無駄な展開を避けるとともに、乗員４が上半身エアバッグ１２に視界を遮られることなくその後の走行を安全に行うことできる。

また、第３の所定荷重Ｆ3以上である場合はプリテンショナ８の作動とニーエアバッグ３０及び上半身用エアバッグ１２の展開を行うようにし、ニーエアバッグ３０を上半身エアバッグ１２よりも先に展開させるようにしているので、車両１に比較的大きな荷重が作用した場合に乗員４の上半身が上半身用エアバッグ１２に良好な角度で拘束されるようにでき、乗員４を確実に保護することができる。

また、乗員４がシートベルト６を装着していない状態では、車両１に作用した荷重Ｆが第１の所定荷重Ｆ１以上であるとニーエアバッグ３０及び上半身用エアバッグ１２の両方を展開させるようにしているので、乗員４がシートベルト６を装着していない場合でも乗員を確実に保護することができる。
さらに、乗員４のシートベルト６の装着に関わらず、シート２上の重量Ｗが所定重量Ｗ1未満である場合はニーエアバッグ３０及び上半身用エアバッグ１２を展開させないようにしているので、エアバッグの無駄な展開を避けることができる。また、乗員４が小柄な体型でありシート位置Ｐが前方に調節されている場合にはニーエアバッグを展開させないようにしているので、ニーエアバッグ３０の展開による乗員４の膝部への衝撃を無くし、適切に保護することができる。

このように、本発明に係る乗員拘束装置では、エアバッグの無駄な展開を避け、車両１に作用する荷重Ｆの程度に応じた適切な乗員保護を行うことができる。
以上で本発明に係る乗員拘束装置の実施形態についての説明を終えるが、実施形態は上記実施形態に限られるものではない。
例えば、上記実施形態では、シートベルト６の装着の有無や、シート２上の重量Ｗや、シート位置Ｐの判別を行っているが、必ずしもこれらの判別を行う必要は無く、これらの判別を行わないようにしてもよい。

また、上記実施形態での所定荷重Ｆ1、Ｆ2、Ｆ3、所定重量Ｗ1、所定位置Ｐ1の具体的な値は適宜設定できるものである。
また、上記実施形態では、車両１に作用する荷重Ｆは荷重センサ４０により検出しているが、車両１に作用する荷重Ｆを検出できるものであればよく、例えばＧセンサ等の他のセンサを用いる等して、他の要素から車両に作用する荷重を検出してもよい。

本発明に係る乗員拘束装置を備えた運転席周囲の概略構成図である。 本発明に係る乗員拘束装置の各種制御を行うＥＣＵの入出力関係を示すブロック図である。 本発明に係る乗員拘束装置におけるＥＣＵが実行する制御ルーチンを示すフローチャートである。

符号の説明

２ シート（フロントシート）
４ 乗員
６ シートベルト
８ プリテンショナ
１０ インストルメントパネル
１２ 上半身用エアバッグ
３０ ニーエアバッグ
４０ 荷重センサ
４２ バックルスイッチ
４４ 重量センサ（重量検出手段）
４６ シート位置センサ（シート位置検出手段）
５０ ＥＣＵ

Claims (6)

1. 車両のフロントシート前方に位置するインストルメントパネルの下部に収納されたニーエアバッグと、
   前記フロントシート前方のステアリングホイールまたは前記インストルメントパネルの上部に収納された上半身用エアバッグと、
   第１所定値以上の荷重が前記車両に作用すると前記ニーエアバッグと前記上半身用エアバッグのうち前記ニーエアバッグのみを展開させ、前記第1所定値よりも大きく設定された第２所定値以上の荷重が前記車両に作用すると前記ニーエアバッグ及び前記上半身用エアバッグの両方を展開させる制御手段と、
   を備えることを特徴とする乗員拘束装置。
2. 前記制御手段は、前記ニーエアバッグと前記上半身用エアバッグの両方を展開させる際、前記ニーエアバッグの展開から所定時間経過後に前記上半身用エアバッグを展開させることを特徴とする請求項１記載の乗員拘束装置。
3. 前記フロントシートは一端にプリテンショナを有して乗員を拘束するシートベルトを備え、
   前記制御手段は、さらに、前記第１所定値よりも小さく設定された第３所定値以上の荷重が前記車両に作用すると前記プリテンショナにより前記シートベルトを引き込むことを特徴とする請求項１または２記載の乗員拘束装置。
4. 前記フロントシートは前後方向の位置を調節可能であって、該フロントシートの前後位置を検出するシート位置検出手段を備え、
   前記制御手段は、さらに、前記シート位置検出手段により検出された前記フロントシートの前後位置が所定位置よりも前方にあるときには、前記第１所定値以上の荷重が作用しても前記ニーエアバッグを展開させないことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか記載の乗員拘束装置。
5. 前記シート上の重量を検出する重量検出手段を備え、
   前記制御手段は、さらに、前記重量検出手段により検出した重量が所定重量より小であるときには、前記第１所定値以上の荷重が作用しても前記ニーエアバッグ及び前記上半身用エアバッグを展開させず、前記第２所定値以上の荷重が作用しても前記上半身用エアバッグを展開させないことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか記載の乗員拘束装置。
6. 前記制御手段は、前記フロントシートに着座している乗員が前記シートベルトをしていないときには、前記車両に前記第３所定値以上の荷重が作用した時点で前記ニーエアバッグと前記上半身用エアバッグの両方を展開させることを特徴とする請求項３記載の乗員拘束装置。

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