JP3459776B2 - 乗員保護装置 - Google Patents

乗員保護装置

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Description

【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
し、特に車両衝突時に乗員に作用する減速度を低減する
ための乗員保護装置に関するものである。 【0002】 【従来の技術】近年、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、シートベルトでシートに拘束された
形になっている乗員の減速度は、車両衝突時に乗員に作
用する前方への慣性力がシートベルトに受け止められた
時に初めて立ち上がる。ここでシートベルトのばね作用
を完全には排除することはできないので、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、一般に車体の居住空間部分の平均
減速度よりも高くなると言われている。従って、衝突時
に乗員が受ける衝撃を小さくするには、車体減速度に対
する乗員減速度の立ち上がりの時間遅れがなるべく小さ
くなるようにする必要がある。 【0004】 【発明が解決しようとする課題】しかるに、車体に乗員
を一体的に結合することは実質的に不可能であり、特に
車体の居住空間以外の部分の変形ストロークを十分にと
ることが困難な小型車の場合、車体の変形モードの設定
で衝突時の居住空間部分の減速度を低くしようとする従
来の手法のみでは、乗員減速度をより一層低くすること
は困難である。 【0005】本発明は、このような従来技術の問題点を
解消するべく案出されたものであり、その目的は、車体
寸法のコンパクト化と乗員減速度の低減とをより一層高
次元に両立し得る乗員保護装置を提供することにある。 【0006】 【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、車両衝突時に乗員2に作用
する減速度を低減するための乗員保護装置を、衝突時に
車体に作用する力の向きに沿って移動可能に車体(例え
ば実施の形態中のフロア4)に支持され、かつ着座した
乗員を拘束するシートベルト3を備えたシート1と、衝
突荷重の車体への入力方向と同じ向きの加速度を前記シ
ートに対して与えるための第1加速手段(例えば実施の
形態中の第1アクチュエータ7)と、前記入力方向と逆
向きの加速度を前記シートに対して与えるための第2加
速手段(例えば実施の形態中の第2アクチュエータ1
5)とを有し、前面衝突の瞬間に前記第1加速手段で前
記シートを後方へ加速して前記シートベルトの張力を高
めて前記乗員の減速度を早期に立ち上げ、次いで第2加
速手段で前記シートを前方へ加速して前記車体と前記シ
ートおよび前記乗員との減速度が早期に互いに等しくな
るようにしてなることを特徴とするものとした。これに
よれば、衝突時に乗員に作用する前方への慣性力をうち
消し、早期に車体とシートおよび乗員との減速度が互い
に等しくなるようにすることができる。 【0007】 【発明の実施の形態】以下に添付の図面に示した実施の
形態を参照して本発明について詳細に説明する。 【0008】図1は、本発明による乗員保護装置が適用
された車両の概略構成を示している。シート1に対する
乗員2の移動を拘束するために、シート1にはシートベ
ルト3が連結されている。そしてシート1は、車体の居
住空間部分を構成するフロア4に対して車両進行方向に
沿ってある距離を移動可能なように、図2に示す如くガ
イドレール5に摺合した支持ベース6上に取り付けられ
ている。 【0009】シート1の下方には、支持ベース6と共に
シート1をガイドレール5に沿って後方へ移動させる駆
動力を発生するための第1アクチュエータ7が配置され
ている。この第1アクチュエータ7は、図2に併せて示
すように、フロア4に固定されたシリンダ8と、シリン
ダ8内に摺合したピストン9と、支持ベース6とピスト
ン9とを連結するピストンロッド11と、ピストン9に
駆動力を与えるための高圧ガスを発生するエネルギ蓄積
手段としてのガス発生装置12とで構成されている。 【0010】ガス発生装置12は、制御装置13に電気
的に結合されており、内部に装填されたガス発生剤を、
制御装置13からの電流で発火させることにより、高圧
の燃焼ガスを発生するものである。 【0011】制御装置13は、車体の適所に配置した減
速度センサ14からの信号によって衝突を検知したなら
ば、ガス発生装置12に点火電流を供給するものであ
る。 【0012】シート1の後方には、上記第1アクチュエ
ータ7と同一構成の第2アクチュエータ15が配置され
ている。この第2アクチュエータ15は、第1アクチュ
エータ7の発する駆動力で後方へ移動させられた支持ベ
ース6を前方へ押し戻す駆動力を発生するためのもので
あり、第1アクチュエータ7が通常は収縮状態にあるの
に対し、これは通常は伸長状態にある。 【0013】この第2アクチュエータ15のガス発生装
置も制御装置13に電気的に結合されており、第1アク
チュエータ7の作動に対して所定の時間遅れをもって作
動するようにされている。 【0014】次に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3及び図
4を併せて参照して説明する。 【0015】衝突と同時に、フロア4と一体をなしかつ
前方へ延出されたサイドビーム16が、その前端に加わ
る衝撃荷重によって直ちに圧縮変形を開始する。この
時、サイドビーム16に発生する変形応力による減速度
を受けつつ、サイドビーム16が収縮する分フロア4は
前方への移動を継続する。 【0016】制御装置13は、減速度センサ14からの
信号に基づいて乗員保護装置を作動させるべきであると
判断すると、ガス発生装置12に電流を供給し、ガス発
生剤に着火する。これにより、ガス発生装置12からの
高圧ガスが、シリンダ8のボトム側に供給される。 【0017】このガス圧を受けてピストン9が押し出さ
れると、ピストンロッド11を介してピストン9に連結
された支持ベース6、すなわちシート1に、後方への、
つまり衝突荷重の作用方向への加速度が加わり、シート
1はフロア4に対して後方への移動を開始する。これに
より、フロア4つまり車体の居住空間部分の減速度より
も高い減速度がシート1に作用することとなる(図4の
aの領域)。この時、第1アクチュエータ7の押圧力で
第2アクチュエータ15のピストンロッドは収縮方向へ
押し込まれる。以上のプロセス中に、衝突によって停止
しようとする車体に対し、乗員2は慣性力によって前方
へ移動しようとするが、衝突した瞬間にシート1に後方
への加速度が作用するため、シート1と一体をなすシー
トベルト3により、乗員2はフロア4との相対速度を殆
ど生ずることなく瞬時にシート1に拘束される(図3−
A)。 【0018】第1アクチュエータ7のガス発生装置12
に対する電流の供給後、適宜な遅れ時間を経た後に第2
アクチュエータ15のガス発生剤に着火する。これによ
り、第1アクチュエータ7の押圧力で収縮させられてい
た第2アクチュエータ15のピストンロッドが押し出さ
れ、フロア4に対して前方へシート1が加速される。こ
れは見掛け上、シート1の減速度が低下したことになる
(図4のbの領域)。これにより、衝突初期に乗員2に
作用した前方へ慣性力がうち消される(図3−B)。 【0019】衝突終盤では、両アクチュエータ7・15
が停止した瞬間にシート1の減速度が高まるが(図4の
cの領域)、その後、サイドビーム16の変形応力で定
まる減速度をもって、シート1とフロア4とは一体とな
って減速を継続する。またこの状態では、前述の如く乗
員2とフロア4との相対速度はゼロであり、またシート
ベルト3の拘束荷重が衝突終盤の車体減速度とつり合っ
ているので、乗員2はフロア4と一体となって減速を継
続する(図3−C)。つまりこの状態では、乗員減速度
は車体の完全停止まで車体減速度に等しくなる(図4の
dの領域)。 【0020】車両衝突時に乗員2の受ける衝撃の低減を
考える上で、まず乗員減速度を小さく抑えることが重要
な要素であるが、以上説明したように、衝突初期に平均
車体減速度より高い減速度をシート1およびシートベル
ト3に短時間発生させ、次いで逆向きの加速度をシート
1およびシートベルト3に短時間発生させ、その後平均
車体減速度で減速するような減速度波形(図4の実線)
とすれば、同一車体変形量で比較した場合、図4の破線
で示すように、本装置を備えない車両に比して乗員減速
度を低く抑えられる。 【0021】以上の如き本発明の効果を高めるために、
シート1とフロア4との相対速度がゼロになり、両者の
減速度が互いに等しくなった時点で、乗員2とフロア4
との相対速度が限りなくゼロに近づき、またシートベル
ト3の拘束荷重と衝突終盤の車体減速度とが可能な限り
つり合うように、サイドビーム16の強度、シートベル
ト3の弾性特性、両アクチュエータ7・15の出力特性
と着火タイミング、並びにシート1の移動量などを適宜
に設定することが望ましい。 【0022】図5は本発明の別の実施の形態を示してい
る。これはシリンダ8内のトップ側にピストン9の移動
に規制を与えるためのピストンブレーキ20が設けられ
ている。このピストンブレーキ20は、シリンダ8の内
周面に配置された断面楔状部材で構成されている。この
楔状をなすピストンブレーキ20は、ボトム側にあるピ
ストン9がガス圧でトップ側へ移動すると、ピストン9
に押圧されて塑性変形して反力荷重を発生する。この反
力荷重によってピストン9が減速され、シート1が減速
される。これは見掛け上、フロア4に対して前方へシー
ト1を加速したことになる(図4のbの領域)。 【0023】図6はさらに別の実施の形態を示してい
る。これは上記の実施形態がシリンダ8内にピストンブ
レーキ20を内蔵してシート支持ベース6の後方移動を
規制したのに対し、フロア4上にシート1の後方移動を
規制するためのストッパ21を設けたものである。この
ストッパ21は、フロア4と一体をなす剛体の突部22
に対して圧縮変形可能な塑性部材を設けてなり、ボトム
側にあるピストン9がガス圧でトップ側へ移動すると、
シート支持ベース6の押圧力で塑性変形して反力荷重を
発生するものであり、この反力荷重によってピストン9
が減速されることは上記と同様である。 【0024】 【発明の効果】このように本発明によれば、シートベル
ト付きのシートを、衝突荷重の作用方向へ、第1加速手
段で衝突初期に加速することにより、車体減速度よりも
高い減速度をシートおよびシートベルトに発生させ、次
いでシートおよびシートベルトに上記とは逆向きの加速
度を第2加速手段で発生させることにより、前方へ移動
しようとする乗員の慣性力をうち消した上で、車体とシ
ートおよび乗員との減速度が互いに等しくなるようにし
たので、乗員減速度の低減に好ましい減速度波形を、シ
ートおよびシートベルトに発生させることが可能とな
り、従来より小さな車体変形量で大幅な乗員減速度ピー
ク値の低減を達成できる。しかも車室内での乗員の対車
体移動量を小さく抑えることができるので、車室内の構
造物に乗員が突き当たって傷害を受ける二次衝突の可能
性をも低減できる。
【図面の簡単な説明】 【図1】本発明が適用された車体の概略構成図 【図2】本発明装置の要部斜視図 【図3】衝突のプロセスを示す説明図 【図4】衝突時の減速度波形図 【図5】本発明装置の別の実施形態を示す概略縦断面図 【図6】本発明装置のさらに別の実施形態を示す作動説
明図 【符号の説明】 1 シート 2 乗員 3 シートベルト 4 フロア(車体) 7 第1アクチュエータ(第1加速手段) 12 ガス発生装置 14 減速度センサ 15 第2アクチュエータ(第2加速手段) 20 ピストンブレーキ 21 ストッパ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平10−6894(JP,A) 特開 昭60−121148(JP,A) 実開 昭49−129816(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B60R 21/02 B60N 2/42

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 衝突時に車体に作用する力の向きに沿っ
    て移動可能に車体に支持され、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、衝突荷重の車体へ
    の入力方向と同じ向きの加速度を前記シートに対して与
    えるための第1加速手段と、前記入力方向と逆向きの加
    速度を前記シートに対して与えるための第2加速手段と
    を有し、 前面衝突の瞬間に前記第1加速手段で前記シートを後方
    へ加速して前記シートベルトの張力を高めて前記乗員の
    減速度を早期に立ち上げ、 次いで第2加速手段で前記シートを前方へ加速して前記
    車体と前記シートおよび前記乗員との減速度が早期に互
    いに等しくなるようにしてなる ことを特徴とする乗員保
    護装置。
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