乗員保護装置

トップ :: B 処理操作運輸 :: B60 車両一般

【発明の名称】	乗員保護装置
【発明者】	【氏名】後藤恒徳【氏名】本澤養樹
【要約】	【課題】衝突時における乗員減速度の好適な低減を実現し、コンパクトな車体寸法と乗員の傷害値低減を両立する。【解決手段】エアバッグ装置１１のケーシング１１ｃの下部にピストン１３ａを連結し、シート４を後退可能な駆動シリンダ１５を設け、ピストンを受容する受圧シリンダ１３と駆動シリンダ１５とを配管１４を介して連結し、配管１４内に作動流体Ｌを充填する。衝突時にエアバッグ装置が作動した際のケーシングの変位によりピストンが押し下げられて、駆動シリンダによりシートを後退させ、緩衝部材１６に衝当させる。

【特許請求の範囲】
【請求項１】車体に対して変位可能に支持されかつ着座した乗員を拘束するシートベルトを備えたシートと、前記シートを後退方向へ駆動するためのシート駆動手段と、前記シートの後退方向移動量を規制するストッパと、エアバッグ装置と、衝突時の発生ガス圧による前記エアバッグ装置の変位を前記シート駆動手段の駆動力に変換するべく前記エアバッグ装置と前記シート駆動手段との間に設けられた伝達手段とを有することを特徴とする乗員保護装置。
【請求項２】前記シート駆動手段が前記シートに結合された駆動ピストンを有し、前記伝達手段が、前記エアバッグ装置の変位を前記駆動ピストンの変位として伝達するための流体装置からなることを特徴とする請求項１に記載の乗員保護装置。
【請求項３】前記流体装置が、前記エアバッグ装置の変位により容積変化するポンプ手段を有し、前記ポンプ手段により作動流体を押し出して、該押し出された作動流体により前記シート駆動手段を作動させることを特徴とする請求項２に記載の乗員保護装置。

【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、乗員保護装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、自動車の衝突時の乗員保護効果を高めるために、車体の居住空間以外の部分の衝突時の変形モードを適切に設定して車体の居住空間部分の減速度を低減すると共に、居住空間にまで変形が及ばないようにした車体構造が種々提案されている（特開平７－１０１３５４号公報など参照）。
【０００３】一方、衝突時における乗員の傷害の程度に影響するものとしては、一般に、乗員の加（減）速度の最大値である。したがって、衝突時の傷害を低減するためには、乗員の減速度（前方衝突時）を小さくすれば良いが、乗員の減速度はシートベルト等の拘束装置から加わる力によって生じる。ここで、シートベルトがばねとして機能するため、慣性力で乗員が前方へ移動し、シートベルトの伸びが最大に達したところで乗員減速度がピークに達することになるが、この乗員減速度のピーク値は、慣性力による乗員の移動量が大きいほど高くなり、一般に車体の平均減速度よりも高くなると言われている。
【０００４】車体減速度と乗員減速度との関係を、ばね（拘束装置）と質量（乗員の質量）とで構成する系に対しての入出力とみなせば、ばねの伸びの最大値とその時刻とが車体減速度の波形（時間変化）に支配されることが分かる。したがって、衝突時における乗員減速度を小さくするには、車体の平均減速度を小さくするだけではなく、ばね（シートベルト）のオーバシュートがなるべく小さくなるように車体減速度の波形を調整する必要がある。
【０００５】従来の車体構造において、衝突反力発生部材（サイドビームなど）と各コンポーネントとの間で構成されるクラッシャブルゾーンを車体前部に配置し、この部分を変形させることで衝突エネルギの吸収を行い、各部の寸法設定などにより反力特性を変えることで車体減速度の波形を調整しているものがある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】乗員の傷害低減を行う上で車体減速度の波形は重要な要素であるが、そのような目的に合致した乗員減速度を小さく抑えられる車体減速度の波形としては、図７の実線に示されるように、初期に平均減速度よりも大きい減速度を一定時間（短時間）発生し、続けて逆向きの減速度を一定時間（短時間）発生した後に、平均的な減速度で減速するような波形が考えられる。このような車体の減速度の波形では、車体の減速に要する距離（ダイナミックストローク）が同一の一定減速度（矩形波）の場合よりもより一層乗員減速度が小さくなることが、本出願の発明者らが行ったシミュレーションで確認されている。
【０００７】ところで、従来の車体構造におけるクラッシャブルゾーンにあっては、衝突開始時には必ず強度の低い部分から変形し、しかる後に強度の高い部分の変形が起こるために、衝突反力すなわち車体減速度が初期には小さく後半に大きくなるような波形となるので、乗員の減速度低減に対しては効果が十分であるとは言えなかった。この問題を解決するために、従来は、サイドビームの圧壊を利用して一定の反力を得る方法や、サイドビームに隔壁を複数箇所に設けることで安定した反力を維持する方法（特開平７－１０１３５４号）などが提案されている。
【０００８】しかしながら、それらの方法では、車体の減速度を一定減速度（矩形波）に近付けることはできても、図７で示したような、より効果的な減速度波形を得ることは極めて困難であった。乗員の減速度を、上記従来のものにおけるよりも小さくするためには、図７に示したような車体減速度波形を発生させることが求められる。さらに、近年の車体軽量化・部品汎用性向上の要求に伴い車体コンパクト化及び軽量化することが望ましいことから、上記構造の更なる改善が望まれる。
【０００９】本発明は、このような知見に基づいて案出されたものであり、その目的は、衝突時における乗員減速度の好適な低減を実現し、コンパクトな車体寸法と乗員の傷害値低減を両立し得る自動車の乗員保護装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】このような目的を果たすために、本発明においては、車体（２）に対して変位可能に支持されかつ着座した乗員（５）を拘束するシートベルト（６）を備えたシート（４）と、前記シート（４）を後退方向へ駆動するためのシート駆動手段（１５）と、前記シート（４）の後退方向移動量を規制するストッパ（１６）と、エアバッグ装置（１１）と、衝突時の発生ガス圧による前記エアバッグ装置（１１）の変位を前記シート駆動手段（１５）の駆動力に変換するべく前記エアバッグ装置（１１）と前記シート駆動手段（１５）との間に設けられた伝達手段（１３・１４・Ｌ）とを有するものとした。
【００１１】これによれば、エアバッグ装置により衝突時に発生する発生ガス圧を利用して、シートベルト一体シートを衝突開始直後には後退させ、衝突中盤以降には前進させることができ、そのようにすることにより乗員の減速度の増大を抑制しかつシートの減速度を乗員の減速度と略一致させるように調節することができるため、早期に車体とシートおよび乗員との減速度を互いに略等しくすることができることから、新たなエネルギ源を付加することなく、安価な方法でシートベルト一体シート部に最適な減速度波形を創出して乗員減速度を大幅に低減でき、乗員保護装置を設けた車体のコンパクト化を促進し得る。
【００１２】また、前記シート駆動手段（１５）が前記シート（４）に結合された駆動ピストン（１５ａ・１５ｂ）を有し、前記伝達手段が、前記エアバッグ装置（１１）の変位を前記駆動ピストン（１５ａ・１５ｂ）の変位として伝達するための流体装置（１４・Ｌ）からなることによれば、簡単な構造でエアバッグ装置の変位をシートに伝達することができる。
【００１３】さらに、前記流体装置が、前記エアバッグ装置（１１）の変位により容積変化するポンプ手段（１２・１７）を有し、前記ポンプ手段（１２・１７）により作動流体（Ｌ）を押し出して、該押し出された作動流体（Ｌ）により前記シート駆動手段（１５）を作動させることによれば、エアバッグ装置の変位を好適にシート駆動手段に伝達することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下に添付の図面に示された具体例に基づいて本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１５】図１は、本発明に基づく乗員保護装置を示す概念的な側面図であり、図２はその模式的透視斜視図である。図に示されるように、車体の前後方向に延在するメインフレーム１と、メインフレーム１の車室部分に一体結合されたフロア２と、メインフレーム１に対して衝突時に後方への移動が可能になるようにフロア２上に固設されたシートレール３を介して支持されたシート４とが設けられている。シート４には、シート４に対する乗員５の移動を拘束するためのシートベルト６が設けられており、本シート４はシートベルト一体型シートとして構成されている。なお、シート４は、初期状態にあってはシートレール３に対して最前に位置している。
【００１６】メインフレーム１のエンジンルーム部分１ａは、薄肉鋼板材により筒状に形成されているものであって良く、車体の前後方向に延在しかつ衝突時の衝撃力により車体前方側部分から圧縮変形する衝撃吸収部材として設けられている。そのエンジルーム部分１ａの車体前端にはフロントバンパビーム８が結合されている。
【００１７】車室前方にはエアバッグ装置１１が設けられている。このエアバッグ装置１１は、図３に示されるように、インストルメントパネル２１に取り付けられたリテーナ２２を内に折り畳まれて受容されているバッグ１１ａと、リテーナ２２に一体的に組み付けられたハウジング２３内に受容されたインフレータ１１ｂとを有している。
【００１８】エアバッグ装置１１の下方には、リテーナ２２にブラケット２４を介して吊り下げられた状態でポンプ手段としての受圧シリンダ１３が組み付けられている。この受圧シリンダ１３内には、エアバッグ装置１１のハウジング２３の図における下部に一体に形成されたロッド２３ａの突出端に設けられたピストン１３ａが同軸的に変位可能に設けられていると共に、そのピストン１３ａにより密封されて作動流体Ｌが充填されている。そして、受圧シリンダ１３には配管１４の一端が接続されており、その配管１４の他端が、シート４の下側のフロア２上にシート４の変位方向に合わせて設けられた駆動シリンダ１５に接続されている。このようにして、伝達手段が構成されている。
【００１９】駆動シリンダ１５には同軸的に変位し得る駆動ピストン１５ａが設けられており、そのピストンロッド１５ｂがシート４の底面に固設されたブラケット４ａに結合されている。また、受圧シリンダ１３のピストン１３ａから配管１４を介して駆動シリンダ１５の駆動ピストン１５ａに至る間には作動流体Ｌが充填されている。そして、シート４の後退方向であって上記ブラケット４ａから所定長離隔した位置にはブラケット４ａに対向するストッパとしての緩衝部材１６がフロア２上に固設されて配設されている。
【００２０】なお、車体前部の適所（例えばフロントバルクヘッド）に設置したＥＣＵ１２内に例えば加速度（減速度）センサからなる衝突センサ（図示せず）を設け、その衝突センサにより衝突を検出したらＥＣＵ１２から作動信号がインフレータ１１ｂに出力され、それによりインフレータ１１ｂから高圧の発生ガスが放出されてバッグ１１ａが膨張するようになっている。
【００２１】次に上記本発明装置の作動要領について、路上構築物に車両が正面衝突した場合を想定し、図４を参照して以下に示す。
【００２２】図４（ａ）に示される衝突開始直後（第１段階）には、車体が衝突した瞬間にメインフレーム１に発生する衝突荷重によってフロア２が減速を開始する。さらに、衝突荷重によってメインフレーム１のエンジンルーム部分１ａが、上記したように車体前方側部分から圧縮変形することから、そのバンパビーム８との結合部から圧縮変形する（図７の区間ａ参照）。
【００２３】この第１段階では、上記したようにシートベルト一体シート４に、車体減速度にシート４の後退に伴う減速度が付加されるので、車体の車室（フロア２）部分よりも大きな減速度が発生する。また、シートベルト６に生じる荷重が素早く立ち上がり、乗員５の減速度も早期に発生する。衝突したことをＥＣＵ１２が衝突センサにより判断したら、上記したようにＥＣＵ１２からインフレータ作動信号が出力されてインフレータ１１ｂから高圧の発生ガスが放出され、バッグ１１ａが展開し始める。
【００２４】同時に、上記高圧の発生ガスによりエアバッグ装置１１のハウジング２３が、バッグ１１ａの展開に対する反作用を受けて図３に併せて示されるように下方（矢印Ａの向き）に変位（リテーナ２２とハウジング２３との間はシールされている）して、ピストン１３ａが押し下げられる。すると、ピストン１３ａによる荷重が作動流体Ｌに加わって駆動ピストン１５ａに伝達されるため、駆動ピストン１５ａが変位する。これにより、シートベルト一体シート４が車室（フロア２）に対して後方に加速する（図の矢印Ｂ）。すなわち、シート４には車室よりも大きな減速度が発生し、シートベルト６の荷重が従来よりも早く立ち上がり、乗員５の減速度も早期に発生する。
【００２５】なお、受圧シリンダ１３は、バッグ１１ａが展開する際に破損などが発生せず、作動流体Ｌの漏れを防止しかつ発生ガス圧を十分に保持し得るように設計されている。また、作動流体Ｌにあっては、長期の保存に耐え、両ピストン１３ａ・１５ａ間の容積及び圧力変化を迅速に伝達するために、物性が安定していて非圧縮性の流体が望ましい。例えばブレーキ作動用の植物油であって良い。
【００２６】図４（ｂ）に示される衝突中盤（第２段階）では、メインフレーム１のエンジンルーム部分１ａの圧縮変形が進行すると共に、バッグ１１ａが乗員５に向けて大きく展開する。また、上記した作動流体Ｌの駆動シリンダ１５内への流入（図の矢印Ｃ）により駆動ピストン１５ａの変位が進行し、シート４は、車室に対して相対的に後方へ移動して緩衝部材１６に衝当する。シート４は車室に対して相対速度を持っているので、緩衝部材１６の変形荷重によって、衝突減速度とは反対方向の減速度すなわち加速度（図の矢印Ｄ）がシート４に発生する（図７の区間ｂ参照）。
【００２７】なお、シート４の加速度発生が終了する（車室に対する相対速度が０となる）時点で、乗員６の速度・減速度がシート４の速度・減速度と略一致するように（図７の区間ｃ参照）、シートベルト６の特性や、受圧シリンダ１３及び駆動シリンダ１５の構造や、緩衝部材１６の特性などが適宜設計されているものとする。
【００２８】図４（ｃ）に示される衝突終盤（第３段階）では、車体前部の変形がさらに進むと共に、大きく膨張したバッグ１１ａにより乗員５の飛び出しを抑制する。また、シート４は、緩衝部材１６に規制されて車室に対して相対的な移動を停止し、衝突終了まで一体となって減速を続ける（図７の区間ｄ参照）。なお、緩衝部材１６は、塑性変形の際に所定の荷重を発生するように、例えばアルミニウムハニカム材などで形成されている。
【００２９】この第３段階までに乗員の速度及び減速度とシート４及び車体とが一致しているので、乗員は、シート４及び車体と相対運動を生じず、車体（シート４）と一体となって減速を続ける。すなわち、乗員５は、シート４に押し付けられることがなく、シート４から一定距離だけ離れて留まった状態になるライドダウン状態になる。このライドダウン効果を最大限利用することができるため、乗員５の減速度を十分に低く保つことができる。
【００３０】また、図５に本発明に基づく第２の実施の形態を示す。なお、図５は前記図１に対応するものであり、前記図示例と同様の部分には同一の符号を付してその詳しい説明を省略する。
【００３１】この図示例にあっては、ポンプ手段として前記受圧シリンダ１３に代えて受圧ブラダー１７を適用したものであり、前記と同様に組み付けられている。この受圧ブラダー１７は、内部に作動流体Ｌを充填された容易に変形可能な袋状をなし、かつ高い圧力に耐えられる材質、例えば金属メッシュで補強されたエンジニアリングプラスチックなどで制作されているものとする。
【００３２】また、作動要領については、前記と同様に路上構築物に車両が正面衝突した場合を想定し、図４（ａ）～（ｃ）にそれぞれ対応する図６（ａ）～（ｃ）に示されるようになる。図において、エアバッグ装置１１のハウジング２３の下部に受圧ブラダー１７の一部（図における頂部）が当接しており、上記発生ガスによりハウジング２３が下方に変位することにより、受圧ブラダー１７が図（ｂ）に示されるように凹設され、それにより受圧ブラダー１７の容積が減少し、内部の作動流体Ｌが配管１４に押し出される。他の作動及び作用効果については前記と同様である。
【００３３】
【発明の効果】このように本発明によれば、シートを衝突開始直後には車体に対して後方へ移動させ、衝突中盤以降には前方へ移動させることができ、そのようにすることによりシートの減速度を乗員の減速度と略一致させるように調節することができ、衝突時に乗員に作用する前方への慣性力の増加を打ち消し、早期に車体とシートおよび乗員との減速度を互いに略等しくして、衝突時における乗員減速度の好適な低減を実現し得ると共に、これらのプロセスにおいてエアバッグ装置の衝突時の発生ガスによる変形を有効に利用し、新たなエネルギ源を付加することなく、安価な方法でシートベルト一体シート部に最適な減速度波形を創出し、乗員減速度を大幅に低減する機能を有している。そして、簡単な構造でシートの上記運動を実現できるため、乗員保護装置を設置するために車室が狭くなることをできるだけ防止でき、乗員保護装置を設けた車体のコンパクト化を促進し得る。

【出願人】	【識別番号】０００００５３２６【氏名又は名称】本田技研工業株式会社
【出願日】	平成１２年１１月６日（２０００．１１．６）
【代理人】	【識別番号】１０００８９２６６【弁理士】【氏名又は名称】大島陽一
【公開番号】	特開２００２－１４４９９２（Ｐ２００２－１４４９９２Ａ）
【公開日】	平成１４年５月２２日（２００２．５．２２）
【出願番号】	特願２０００－３３７０４１（Ｐ２０００－３３７０４１）