| 【発明の名称】 |
車両の乗員保護装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】桃原 茂郎
【氏名】前田 浩行
【氏名】高畠 理
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| 【要約】 |
【課題】乗員と車体側部内面との間に展開する乗員拘束手段の作動を、車両が横転する際の車室内の乗員の挙動に応じて的確に制御する。
【解決手段】車両のロール角θおよびロール角速度ωをパラメータとする二次元マップ上に敷居値ラインＳを設定し、車両の実際のロール角θおよびロール角速度ωの履歴ラインが前記敷居値ラインＳを原点側の非横転領域から反原点側の横転領域に横切ったとき（時刻ｔ１）に車両が横転する可能性が有ると判定してインフレータブルカーテンを展開する。このとき、乗員の頭部と車体側部内面との距離Ｄが敷居値Ｄｍｉｎ未満であればインフレータブルカーテンの展開を禁止し、該インフレータブルカーテンと乗員の頭部との干渉を防止する。図８では、Ｔ１の期間に距離Ｄが敷居値Ｄｍｉｎ以上になってインフレータブルカーテンの展開が許可されるため、時刻ｔ２にインフレータブルカーテンが展開する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 車両のロール角（θ）およびロール角速度（ω）をパラメータとする二次元マップ上に敷居値ライン（Ｓ）を設定し、車両の実際のロール角（θ）およびロール角速度（ω）の履歴ラインが前記敷居値ライン（Ｓ）の原点側の非横転領域から反原点側の横転領域に横切ったときに車両が横転する可能性が有ると判定し、乗員と車体側部内面との間に乗員拘束手段（１０）を展開させる車両の乗員保護装置であって、車両の横転に伴う車室内の乗員の車体左右方向の挙動に応じて前記乗員拘束手段（１０）の展開タイミングを制御することを特徴とする車両の乗員保護装置。
【請求項２】 前記乗員の挙動が、乗員と車体側部内面との距離（Ｄ）であることを特徴とする、請求項１に記載の車両の乗員保護装置。
【請求項３】 前記乗員の挙動が、乗員と車体側部内面との相対速度（Ｖ）であることを特徴とする、請求項１に記載の車両の乗員保護装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、車両のロール角およびロール角速度に基づいて該車両が横転する可能性の有無を判定し、横転可能性が有ると判定されたときに乗員拘束手段を作動させる車両の乗員保護装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】車両のロール角およびロール角速度をパラメータとする二次元マップ上で、ロール角およびロール角速度が大きいところ（原点から離れた領域）に横転領域を設定するとともに、ロール角およびロール角速度が小さいところ（原点を含む領域）に非横転領域を設定し、センサで検出した実際のロール角およびロール角速度をマップ上にプロットした履歴ラインが前記非横転領域から前記横転領域に入ったとき、車両が横転する可能性が有ると判定してアクティブロールバーを起立させるものが、特開平７−１６４９８５号公報により公知である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、車両が小さいロール角速度でゆっくりと横転する場合には、乗員は重力でドアガラス側に移動し、逆に車両が大きいロール角速度で急激に横転する場合には、乗員は慣性で車室側に取り残されてドアガラスとの距離が増加する。エアカーテンのように乗員とドアガラスとの間に展開する乗員拘束手段を用いた場合、乗員がドアガラスに接近した状態で乗員拘束手段が作動すると、その乗員拘束手段が展開する際に乗員と干渉して充分な効果を発揮できなくなる可能性がある。
【０００４】本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、乗員と車体側部内面との間に展開する乗員拘束手段の作動を、車両が横転する際の車室内の乗員の挙動に応じて的確に制御することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、車両のロール角およびロール角速度をパラメータとする二次元マップ上に敷居値ラインを設定し、車両の実際のロール角およびロール角速度の履歴ラインが前記敷居値ラインの原点側の非横転領域から反原点側の横転領域に横切ったときに車両が横転する可能性が有ると判定し、乗員と車体側部内面との間に乗員拘束手段を展開させる車両の乗員保護装置であって、車両の横転に伴う車室内の乗員の車体左右方向の挙動に応じて前記乗員拘束手段の展開タイミングを制御することを特徴とする車両の乗員保護装置が提案される。
【０００６】上記構成によれば、車両の横転に伴って乗員が車体側部内面側に移動するか車体中央部側に移動するかに応じて乗員拘束手段の展開タイミングを制御するので、乗員拘束手段が乗員と車体側部内面との間に展開する際に乗員と干渉して充分な効果を発揮できなくなる事態を回避することができる。
【０００７】また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記乗員の挙動が、乗員と車体側部内面との距離であることを特徴とする車両の乗員保護装置が提案される。
【０００８】上記構成によれば、乗員と車体側部内面との距離に応じて乗員拘束手段の展開タイミングを制御するので、乗員拘束手段が展開する際に乗員と干渉するのを確実に防止することができる。
【０００９】また請求項３に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記乗員の挙動が、乗員と車体側部内面との相対速度であることを特徴とする車両の乗員保護装置が提案される。
【００１０】上記構成によれば、乗員と車体側部内面との相対速度に応じて乗員拘束手段の展開タイミングを制御するので、乗員拘束手段が展開する際に乗員と干渉するのを確実に防止することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、添付図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。
【００１２】図１〜図９は本発明の第１実施例を示すもので、図１は車両の横転の種類を示す図、図２はロール角θおよびロール角速度ωと車両の横転可能性との関係を説明する図、図３は車両の横転可能性の有無を判定するためのマップ、図４はエアカーテンの制御系のブロック図、図５は横加速度Ｇｙからロール角θの初期値θｉを算出する手法の説明図、図６は履歴ラインが横転領域にあるか非横転領域にあるかを判定する手法を示す図、図７は作用を説明するフローチャート、図８は車両が横転に至る過程での乗員の頭部の移動軌跡を示す図、図９は車両のロール角速度ωと乗員の挙動との関係を示す図である。
【００１３】図１は車両の横転の種類を原因別に分類して示すものである。車両の横転の種類は、横転に至る過程における車両挙動に応じて「単純回転」、「単純回転＋横滑り速度」および「発散」に分類され、「単純回転」型の横転は、更に「フリップオーバー」、「クライムオーバー」および「フォールオーバー」に細分類される。「単純回転＋横滑り速度」型の横転の代表的なものは「トリップオーバー」と呼ばれ、また「発散」型の横転の代表的なものは「ターンオーバー」と呼ばれる。
【００１４】「フリップオーバー」は、車両の左右一方の車輪が障害物に乗り上げて発生する横転である。「クライムオーバー」は、底部を障害物に乗り上げてタイヤが路面から浮き上がった車両が側方に倒れて発生する横転である。「フォールオーバー」は、車両の左右一方の車輪が路肩を踏み外して落下する横転である。「トリップオーバー」は、車両が横滑りして左右一方のタイヤが縁石等に衝突したときに、この縁石を支点とするロールモーメントにより発生する横転である。「ターンオーバー」は、ダブルレーンチェンジやトリプルレーンチェンジを行うべく、あるいはＳ字路を通過すべくステアリングホイールを左右に交互に操作したような場合に、そのステアリングホイールの操作の周波数が車両のサスペンションの固有振動の周波数に接近していると、車両のロール角が共振により発散して発生する横転である。
【００１５】図２は車両の横転可能性を判定するための二次元マップの一部（第１象限）を示すもので、縦軸のロール角θは正値（原点の上側）が右ロール角に対応し、横軸のロール角速度ωは正値（原点の右側）が右ロール角速度に対応する。この二次元マップには右下がりの直線よりなる敷居値ラインＳが設定されており、敷居値ラインＳの原点側、つまりロール角θおよびロール角速度ωが小さい領域が非横転領域とされ、敷居値ラインＳの反原点側、つまりロール角θおよびロール角速度ωが大きい領域が横転領域とされる。そして車両の実際のロール角θおよびロール角速度ωの履歴ラインＨ１〜Ｈ３が敷居値ラインＳを原点側の非横転領域から反原点側の横転領域に横切ると、車両の横転可能性が有ると判定される。
【００１６】履歴ラインＨ１は、ロール角θおよびロール角速度ωが共に０の状態（原点）から、ロール角速度ωをほぼ０に保持したままロール角θだけをゆっくりと増加させた場合であり、敷居値ラインＳが縦軸と交わる切片であるａ点においてロール角θが臨界ロール角θＣＲＴに達したときに車両の横転可能性が有ると判定される。このときローリングの支点となるロール方向外側のタイヤを通る鉛直線上に車両の重心位置ＣＧがあり、この状態が車両の横転についての静的な安定限界となる。臨界ロール角θＣＲＴの値は車両の形状や積載状態によって異なるが、一般的に５０°程度である。
【００１７】尚、ロール角θが０であっても、大きいロール角速度ωが作用していれば車両が横転する可能性がある。このときのロール角速度ωを臨界ロール角速度ωＣＲＴとする。
【００１８】車両がロール角θの方向と同方向のロール角速度ωを持つ場合には、このロール角速度ωによって横転が助長されるため、ロール角θが臨界ロール角θＣＲＴより小さい状態であっても横転が発生することになる。例えば、ロール角θおよびロール角速度ωの履歴ラインがＨ２で示される場合、履歴ラインＨ２が敷居値ラインＳを原点側から反原点側に横切るｂ点において車両の横転可能性が有ると判定される。このときのロール角θは前記臨界ロール角θＣＲＴよりも小さい値となる。
【００１９】またロール角θおよびロール角速度ωの履歴ラインがＨ３で示される場合には、正値のロール角速度ωが速やかに増加から減少に転じ、更に負値へと移行するために履歴ラインＨ３が敷居値ラインＳを横切ることがなく、従って車両の横転可能性が無いと判定される。
【００２０】図３は車両の横転可能性を判定するための二次元マップの全体を示すものである。２本の敷居値ラインＳ，Ｓは第１象限および第３象限に設定されており、それらの敷居値ラインＳ，Ｓは初期状態において原点を中心とする点対称である。ロール角θが正でロール角速度ωが負である第２象限と、ロール角θが負でロール角速度ωが正である第４象限とに横転領域が設定されていないのは、ロール角θの方向と逆方向のロール角速度ωが発生している状態では車両の横転が発生しないからである。
【００２１】図３には、図１で説明した種々の横転の種類に対応するロール角θおよびロール角速度ωの履歴ラインＨ４〜Ｈ８が示される。
【００２２】履歴ラインＨ４は、「フリップオーバー」、「クライムオーバー」、「フォールオーバー」等の「単純回転」型の横転に対応するもので、ロール角θの絶対値およびロール角速度ωの絶対値が単純に増加して横転に至っている。
【００２３】履歴ラインＨ５は、「トリップオーバー」と呼ばれる「単純回転＋横滑り速度」型の横転に対応するもので、車両が横滑りする過程でタイヤが縁石等に衝突して発生するロールモーメントによりロール角速度ωが急激に増加して横転に至っている。
【００２４】履歴ラインＨ６，Ｈ７は、「ターンオーバー」と呼ばれる「発散」型の横転に対応するものである。履歴ラインＨ６はダブルレーンチェンジでの横転を示すもので、最初のレーンチェンジで右にロールした車両が次のレーンチェンジで左にロールする過程でロール角θの絶対値が発散し、第３象限の敷居値ラインＳを越えて横転に至っている。履歴ラインＨ７はトリプルレーンチェンジでの横転を示すもので、最初のレーンチェンジで右にロールした車両が次のレーンチェンジで左にロールし、続くレーンチェンジで再度右にロールする過程でロール角θの絶対値が発散し、第１象限の敷居値ラインＳを越えて横転に至っている。
【００２５】履歴ラインＨ８は、敷居値ラインＳを越える前にロール角θが原点に向かって収束するので、この場合には車両が横転に至ることはない。
【００２６】図４は、車両の横転時に乗員の頭部を保護するエアカーテン１０を車室の内側面に沿って展開するための制御系の一例を示すものである。
【００２７】車両の横転可能性の有無を判定し、かつエアカーテン１０の作動の適否を判定すべく、電子制御ユニットＵには、車体左右方向の加速度である横加速度Ｇｙを検出する横加速度センサ１５からの信号と、車両のロール角速度ωを検出するロール角速度センサ１６からの信号と、車室内における乗員の頭部の左右方向の位置（具体的には、乗員の頭部とルーフライニングやドアガラス等の車体側部内面との左右方向の距離Ｄ）を検出する乗員位置センサ１７からの信号とが入力される。乗員位置センサ１７は赤外線センサやテレビカメラから構成される。
【００２８】図４および図５に示すように、車体に固定した横加速度センサ１５はイグニッションスイッチをＯＮしたときの横加速度Ｇｙを出力する。イグニッションスイッチをＯＮしたとき車両は停止状態にあるため、車両の旋回に伴う遠心力に起因する横加速度を検出することなく、重力加速度Ｇ＝１の車体左右方向の成分だけを横加速度Ｇｙとして検出する。従って、前記横加速度Ｇｙを用いて、車両のロール角θの初期値θｉを、θｉ＝sin -1Ｇｙにより算出することができる。
【００２９】以上のようにしてイグニッションスイッチをＯＮしたときの横加速度センサ１５の出力に基づいて車両のロール角θの初期値θｉが算出されると、この初期値θｉにロール角θの変動分を加算することにより車両のロール角θが算出される。即ち、イグニッションスイッチをＯＮした時点から、ロール角速度センサ１６が出力するロール角速度ωの積分値∫ωｄｔをロール角θの変動分として前記初期値θｉに加算することにより、車両のロール角θが算出される。
【００３０】横加速度センサ１５は、車両の自由落下時には横加速度Ｇｙを検出できず、また車両の旋回に伴う遠心力に起因する横加速度を、重力加速度Ｇの車体左右方向の成分である横加速度Ｇｙと識別できずに誤検出してしまうというデメリットを持つが、この横加速度センサ１５が出力する横加速度ＧｙをイグニッションスイッチをＯＮした時点での車両のロール角θの初期値θｉの算出にだけ使用し、その後の車両のロール角θの算出にはロール角速度センサ１６が出力するロール角速度ωの積分値∫ωｄｔを使用することにより、上記デメリットを解消して正確なロール角θを算出することができる。
【００３１】而して、上述のようにして算出した車両のロール角θと、ロール角速度センサ１６が出力するロール角速度ωとが成す座標点の軌跡である履歴ラインを図６に示すマップ上に描き、その履歴ラインが敷居値ラインＳ，Ｓを原点側から反原点側に横切ったときに、車両が横転する可能性が有ると判定される。
【００３２】ところで、図９（Ａ）に示すように、ロール角速度ωの絶対値｜ω｜が小さいために車両がゆっくりと横転する場合には、乗員が重力で車体側部内面に接近して前記距離Ｄが減少する。また図９（Ｂ）に示すように、ロール角速度ωの絶対値｜ω｜が大きいために車両が急激に横転する場合には、乗員が慣性で元の位置に取り残されるために前記距離Ｄが一時的に増加する。従って、ダブルレーンチェンジのようなステアリングホイールを左右に操作する運転を行った場合には、乗員の頭部と車体側部内面との距離Ｄは時間の経過に応じて変動する。
【００３３】以上のことから、車両のロール角θおよびロール角速度ωに基づいて車両の横転可能性が判定される一方、乗員位置センサ１７の出力に基づいて乗員の頭部と車体側部内面との距離Ｄが算出される。そして横転可能性有りの判定がなされ、かつ前記距離Ｄが予め設定した敷居値Ｄｍｉｎ以上である場合に、エアカーテン１０の作動が許可される。
【００３４】上記作用を、図６および図７に基づいて更に説明する。
【００３５】先ず、ステップＳ１で横加速度Ｇｙおよびロール角速度ωを読み込み、ステップＳ２で横加速度Ｇｙに応じてマップ上の敷居値ラインＳ，Ｓを確定する。敷居値ラインＳ，Ｓは、マップの縦軸の切片である臨界ロール角θＣＲＴと横軸の切片である臨界ロール角速度ωＣＲＴとが決まれば確定する。本実施例では横加速度Ｇｙによって車両の横転が助長されるときには、臨界ロール角θＣＲＴおよび臨界ロール角速度ωＣＲＴが共に減少して敷居値ラインＳ，Ｓが原点に近づく方向に移動し、横加速度Ｇｙによって車両の横転が抑制されるときには、臨界ロール角θＣＲＴおよび臨界ロール角速度ωＣＲＴが共に増加して敷居値ラインＳ，Ｓが原点から遠ざかる方向に移動する。これにより、車両の横加速度Ｇｙに応じた適切な横転領域および非横転領域を設定することができる。
【００３６】尚、第１象限の敷居値ラインＳが原点から遠ざかる方向に移動するときには第３象限の敷居値ラインＳは原点に近づく方向に移動し、第１象限の敷居値ラインＳが原点に近づく方向に移動するときには第３象限の敷居値ラインＳは原点から遠ざかる方向に移動する。
【００３７】臨界ロール角θＣＲＴおよび臨界ロール角速度ωＣＲＴが決まると、敷居値ラインＳ，Ｓの方程式は、θ＝−（θＣＲＴ／ωＣＲＴ）ω±θＣＲＴで与えられる（図３参照）。
【００３８】続いて、現在のロール角θ１およびロール角速度ω１の成す座標点Ｐが横転領域にあるか非横転領域にあるかを判定する。即ち、ステップＳ３で、上記敷居値ラインＳの方程式のωに現在のロール角速度ω１の値を代入して判定値θ２を算出する。判定値θ２は直線ω＝ω１と敷居値ラインＳとの交点Ｑのθ座標である。続くステップＳ４で、判定値θ２と現在のロール角θ１とを比較し、｜θ２｜＜｜θ１｜が成立していれば、ステップＳ５で現在のロール角θ１およびロール角速度ω１の成す座標点Ｐが横転領域にあると判定される。図６には、座標点Ｐが横転領域にある場合（｜θ２｜＜｜θ１｜）が示されている。
【００３９】続くステップＳ６で、乗員位置センサ１７で検出した乗員の頭部の左右方向位置から、乗員の頭部とルーフライニングやドアガラス等の車体側部内面との左右方向の距離Ｄを算出し、この距離Ｄを予め設定した敷居値Ｄｍｉｎと比較する。前記敷居値Ｄｍｉｎは、エアカーテン１０を展開しても、そのエアカーテン１０が乗員の頭部と干渉しないための最小距離として設定される。
【００４０】このように、ステップＳ５で現在のロール角θ１およびロール角速度ω１の成す座標点Ｐが横転領域にあり、かつステップＳ６で乗員の頭部と車体側部内面との距離Ｄが敷居値Ｄｍｉｎ以上であれば、ステップＳ７でエアカーテン１０を展開させて車両の横転時に乗員の頭部を拘束する。一方、前記ステップＳ４で、｜θ２｜＜｜θ１｜が成立しなければ、ステップＳ９で現在のロール角θ１およびロール角速度ω１の成す座標点Ｐが非横転領域にあると判定し、エアカーテン１０を不作動とする。また前記ステップＳ５で座標点Ｐが横転領域にあると判定されても、ステップＳ６で乗員の頭部と車体側部内面との距離Ｄが敷居値Ｄｍｉｎ未満であれば、エアカーテン１０を不作動とし、エアカーテン１０と乗員の頭部との干渉を回避する。
【００４１】図８には、乗員の頭部と車体側部内面との距離Ｄの時間的変化の具体例が示される。
【００４２】時刻ｔ１に履歴ラインが横転領域に入って車両の横転可能性有りの判定がなされたとき、乗員の頭部と車体側部内面との距離Ｄが敷居値Ｄｍｉｎ未満であるため、乗員の頭部との干渉を回避すべくエアカーテン１０の展開が禁止される。その後、距離Ｄが増加に転じて時刻ｔ２に敷居値Ｄｍｉｎ以上になるとエアカーテン１０の展開が許可され、時刻ｔ３に距離Ｄが敷居値Ｄｍｉｎ未満になるとエアカーテン１０の展開が再度禁止される。従って、図８の例では、時刻ｔ２から時刻ｔ３までの領域Ｔ１がエアカーテン１０の展開が許可される時間となり、領域Ｔ１の始まりの時刻ｔ２には履歴ラインが既に横転領域に入っているため、前記時刻ｔ２にエアカーテン１０が実際に展開することになる。
【００４３】尚、領域Ｔ１の中間部で履歴ラインが横転領域に入れば、その時点でエアカーテン１０が展開することになる。
【００４４】次に、図１０に基づいて本発明の第２実施例を説明する。
【００４５】前記第１実施例では、乗員の頭部と車体側部内面との距離Ｄに基づいてエアカーテン１０の展開の可否を判定しているが、第２実施例では、乗員の頭部と車体側部内面との左右方向の相対速度Ｖに基づいてエアカーテン１０の展開の可否を判定している。
【００４６】図１０において、実線は車体側部内面の車体外側方向への移動速度を示し、破線は乗員の頭部の車体外側方向への移動速度を示しており、従って、実線が破線の上にあるＴ１，Ｔ２，Ｔ３の領域では、乗員の頭部は車体側部内面から離れる方向（車体内側方向）の相対速度Ｖを持つことになる。そして乗員の頭部が車体側部内面から離れる前記Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３の領域でエアカーテン１０の展開を許可すれば、エアカーテン１０が乗員の頭部と干渉するのを回避することができる。図１０の第２実施例では、前記領域Ｔ１に含まれる時刻ｔ１に履歴ラインが横転領域に入るため、その時点でエアカーテン１０が展開することになる。仮に、領域Ｔ１および領域Ｔ２の間で履歴ラインが横転領域に入れば、領域Ｔ２の始まりと同時にエアカーテン１０が展開することになる。
【００４７】尚、乗員の頭部と車体側部内面との相対速度Ｖは、乗員位置センサ１７で検出した乗員の頭部の位置の時間微分により算出することができる。
【００４８】以上、本発明の実施例を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
【００４９】例えば、本発明の乗員拘束手段はエアカーテン１０に限定されず、ドアガラスの内面に沿って円筒状のバッグを展開する、所謂エアチューブも含まれるものとする。また車両のロール角θの初期値θｉを、重力加速度Ｇの車体上下方向の成分である上下加速度Ｇｚを用いて、θｉ＝cos -1Ｇｚにより算出することができる。また乗員および車体側部内面の距離Ｄと、乗員および車体側部内面の相対速度Ｖとを両方とも考慮してエアカーテン１０の展開タイミングを制御することもできる。
【００５０】
【発明の効果】以上のように請求項１に記載された発明によれば、車両の横転に伴って乗員が車体側部内面側に移動するか車体中央部側に移動するかに応じて乗員拘束手段の展開タイミングを制御するので、乗員拘束手段が乗員と車体側部内面との間に展開する際に乗員と干渉して充分な効果を発揮できなくなる事態を回避することができる。
【００５１】また請求項２に記載された発明によれば、乗員と車体側部内面との距離に応じて乗員拘束手段の展開タイミングを制御するので、乗員拘束手段が展開する際に乗員と干渉するのを確実に防止することができる。
【００５２】また請求項３に記載された発明によれば、乗員と車体側部内面との相対速度に応じて乗員拘束手段の展開タイミングを制御するので、乗員拘束手段が展開する際に乗員と干渉するのを確実に防止することができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００５３２６
【氏名又は名称】本田技研工業株式会社
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| 【出願日】 |
平成１２年３月２２日（２０００．３．２２） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００７１８７０
【弁理士】
【氏名又は名称】落合 健 （外１名）
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| 【公開番号】 |
特開２００１−２６０８０２（Ｐ２００１−２６０８０２Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年９月２６日（２００１．９．２６） |
| 【出願番号】 |
特願２０００−８０８９２（Ｐ２０００−８０８９２） |
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