JP4696741B2 - エアバッグ装置 - Google Patents

Description

本発明は、エアバッグ装置に係り、特に、車両と障害物との衝突時に展開することにより、障害物を保護する装置に関する。

従来より、障害物保護といった観点から、走行中の車両が障害物と衝突する際に、車両外部に設けられたエアバッグを展開することにより、障害物に対する衝撃の吸収緩和をする装置が知られている。例えば、特許文献１には、障害物への衝突を検知すると、ボンネットフードの内側に収納されたエアバッグが、車体前部のバンパー部の上面からボンネットフードの前端部までの範囲を覆うように展開する。これにより、車両と障害物とが衝突した際に、障害物への衝撃の吸収緩和を図ることができる。
特開２０００−２１９０９４号公報

しかしながら、特許文献１に開示された手法では、エアバッグが展開した際に、車両の前後方向において、エアバッグの前端とバンパー部の前端とが位置的にオフセットしている。そのため、車両が障害物と衝突する際に、バンパー部の前端と、エアバッグの前端とから障害物に対して与えられる力にタイミング的なずれが生じ、車両から障害物への入力荷重が効率よく分散されないという問題がある。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、車両が障害物と衝突する際に、車両から障害物への入力荷重を効率よく分散することである。

かかる課題を解決するために、本発明は、エアバッグユニットと、車両状態検出手段と、障害物検出手段と、衝突判断手段と、作動タイミング判断手段と、作動指示手段とを有するエアバッグ装置を提供する。このエアバッグ装置において、エアバッグユニットは、車両のバンパー部と路面との間に展開するとともに、車両の前後方向において、バンパー部の先端と略同じ前後位置まで展開するエアバッグを有する。また、前記エアバッグは、車両の上下方向において、前記バンパー部から路面近傍までの範囲をカバーするように展開する。車両状態検出手段は、車両の走行状態を検出する。障害物検出手段は、障害物までの距離を検出する。衝突判断手段は、車両状態検出手段によって検出された車両の走行状態と、障害物検出手段によって検出された障害物までの距離とに基づいて、車両が障害物と衝突する衝突タイミングを判断する。作動タイミング判断手段は、衝突判断手段によって判断された衝突タイミングに基づいて、エアバッグの展開完了タイミングと、障害物への車両の衝突タイミングとが同期するように、エアバッグユニットの作動タイミングを判断する。即ち、前記作動タイミング判断手段において、前記バンパー部の先端と略同じ前後位置までエアバッグが展開するタイミングを調整する。作動指示手段は、作動タイミング判断手段によって判断された作動タイミングに応じて、エアバッグユニットに対してエアバッグの展開指示を行う。

本発明によれば、エアバッグの展開完了タイミングが衝突タイミングと同期しているとともに、そのエアバッグは、車両の前後方向において、バンパー部の先端と略同じ前後位置まで展開する。そのため、車両のバンパー部と、展開したエアバッグとが障害物に概ね一致したタイミングで接触することとなり、障害物に対して与えられる力がタイミング的に一致することとなる。これにより、車両から障害物への入力荷重を効率よく分散することができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本実施形態にかかるエアバッグ装置の全体構成を示す説明図である。また、図２は、本実施形態にかかるエアバッグ装置のブロック構成図である。このエアバッグ装置は、車両が障害物と衝突する際に、障害物に対する衝撃の吸収緩和をする装置であり、制御ユニット１０と、エアバッグユニット２０とを主体に構成されている。

制御ユニット１０は、エアバッグユニット２０の展開制御に関する各種の演算を行う機能を担っており、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏインターフェースを主体に構成されたマイクロコンピュータを用いることができる。この制御ユニット１０は、ＲＯＭに格納された制御プログラムに従い、エアバッグユニット２０の作動タイミング等に関する演算を行う。そして、制御ユニット１０は、この演算によって算出された制御量（制御信号）を各種アクチュエータ（本実施形態では、エアバッグユニット２０）に対して出力する。制御ユニット１０には、エアバッグの展開制御を行うために、各種センサからの検出信号が入力されている。

車両状態検出手段である車両状態センサ３０は、車両の走行状態を検出するセンサであり、本実施形態では、車速センサ３０ａと、加速度センサ３０ｂとで構成されている。車速センサ３０ａは、車両の速度（車速）ｖを検出するセンサであり、加速度センサ３０ｂは、車両の縦方向の加速度ａを検出するセンサである。障害物検出手段である非接触式物体検知センサ（以下、単に「物体検知センサ」という）３１は、車両前方に存在する障害物までの距離ｘを非接触で検出するセンサであり、レーザレーダやミリ波レーダといったレーダ系のセンサ、或いは、車両前方の景色を撮像した画像を画像処理する画像処理系のセンサといった種々のセンサを用いることができる。

制御ユニット１０は、これを機能的に捉えた場合、衝突判断部（衝突判断手段）１１と、作動タイミング判断部（作動タイミング判断手段）１２と、作動指示部（作動指示手段）１３とを有する。衝突判断部１１は、車両状態センサ３０によって検出された車両の走行状態、すなわち、車速ｖおよび加速度ａと、物体検知センサ３１によって検出された障害物までの距離ｘとに基づいて、車両が障害物と衝突する衝突タイミングＴ2を判断する。作動タイミング判断部１２は、衝突判断部１１によって判断された衝突タイミングＴ2に基づいて、後述するエアバッグの展開完了タイミングＴ2’と、障害物への車両の衝突タイミングＴ2’とが同期するように、エアバッグユニット２０の作動タイミングＴ1’を判断する。作動指示部１３は、作動タイミング判断部１２によって判断された作動タイミングＴ1’に応じて、エアバッグユニット２０に対してエアバッグの展開指示を行う。

図３および図４は、エアバッグユニット２０の説明図である。エアバッグユニット２０は、インフレータ２１と、エアバッグ２２とで構成されており、本実施形態では、車両のフロント側（具体的には、車両前方のバンパー部の近傍）に設けられたフロント用のエアバッグユニットである。エアバッグ２２は、通常、エアバッグ収納部２２ａに収納されており、作動時には、インフレータ２１が点火されて不活性ガスを発生することにより、インフレータ２１から発生するガス圧によって膨張展開する。図３および図４に示すように、エアバッグ２２は、バンパー部と路面との間において、車幅の範囲をほぼカバーするように展開する。また、このエアバッグ２２は、バンパー部の前端（直線Ｌ）と概ね一致するように、すなわち、車両の前後方向において、バンパー部の先端と略同じ前後位置まで展開するようになっている（例えば、図３に示すように、エアバッグの展開範囲＝直線Ｌ±２０mm）。さらに、このエアバッグ２２は、車両の上下方向において、バンパー部から路面近傍までの範囲をカバーするように展開する。

このような構成を有するエアバッグ装置において、以下、その動作手順について説明する。図５は、本実施形態にかかるエアバッグ装置の動作手順を説明するフローチャートである。また、図６は、エアバッグ装置の動作手順に関するタイミングチャートである。

まず、ステップ１０において、各種センサからの検出値が読み込まれる。このステップ１０において読み込まれる検出値としては、車両状態センサ３０によって検出される車速ｖおよび加速度ａと、物体検知センサ３１によって検出される障害物までの距離ｘとが挙げられる。なお、車両前方の有効範囲（例えば、センサの性能による検出範囲、或いは、システム上で設定される所定の検出範囲）に障害物が存在しない場合には、物体検知センサ３１は、距離なし、すなわち、障害物なしとの結果を出力する。

ステップ１１において、衝突判断部１１は、車両が障害物と衝突する衝突タイミングＴ2を推定し、この推定結果に基づいて、障害物に対する衝突可能性を判断する。具体的には、衝突判断部１１は、障害物までの距離ｘ、車速ｖおよび加速度ａを演算パラメータとして、衝突タイミングＴ2を推定する。センサ３０，３１によるセンシング開始タイミングをＴ0とし、このセンシング開始タイミングＴ0と衝突タイミングＴ2との間の時間をΔＴとした場合、このΔＴは下式で示される。

（数式１）
ΔＴ＝Ａ＋ΔＴv（ｘ，ｖ，ａ）
ここで、Ａは、センサ３０，３１によるセンシングに要する時間（センシング時間）である。すなわち、ΔＴは、センシング時間Ａに、距離ｘ、車速ｖおよび加速度ａの関数ΔＴv（ｘ，ｖ，ａ）によって定義される障害物への到達時間を加算することにより、事前に予測することができる。従って、衝突タイミングＴ2は、下式で推定される。

（数式２）
Ｔ2＝Ｔ0＋ΔＴ
衝突判断部１１は、この推定された衝突タイミングＴ2に基づいて、障害物との衝突可能性を判断する。具体的には、衝突判断部１１は、衝突タイミングＴ2までの時間、車速ｖなどを考慮して、障害物への衝突が回避不可能な程度の衝突可能性があるか否かを判断する。障害物との衝突が回避可能な程度の衝突可能性である場合には、ステップ１１に続くステップ１２において否定判定されるため、ステップ１０に戻り、上述した処理を繰り返す。一方、障害物との衝突が回避不可能な程度の衝突可能性である場合には、ステップ１２において肯定判定され、ステップ１３に進む。

ステップ１３において、作動タイミング判断部１２は、衝突判断部１１によって判断された衝突タイミングＴ2に基づいて、エアバッグ２２の展開完了タイミングＴ2’と、障害物への車両の衝突タイミングＴ2とが同期するように、エアバッグ２２の作動タイミングＴ1’を決定する。エアバッグユニット２０において、エアバッグ２２の展開が完了するためには、インフレータ２１が点火されて不活性ガスを発生し、これにより、エアバッグ収納部２２ａに収納されているエアバッグ２２が、ガス圧によって膨張展開するといった一連の動作を必要とする。そのため、あるタイミングにおいてエアバッグ２２の展開を完了するためには、この一連の動作に必要な時間を見込んだ上で、適切なタイミングにおいてその作動を指示する必要がある。なお、本明細書において、タイミングが同期するという用語は、展開完了タイミングＴ2’と衝突タイミングＴ2とが厳密に一致した状況のみだけでなく、システム上またはその他の要因によって生じるある程度の許容可能な誤差の範囲内で両者がオフセットしている場合も含む。

センシング開始タイミングＴ0からエアバッグ２２の展開完了タイミングＴ2’までに要する時間をΔＴ’とすると、以下に示す関係式が成り立つ。

（数式３）
Ｔ2’＝Ｔ0＋ΔＴ’
ここで、エアバッグユニット２０の作動タイミングを決定するまでに要する時間をＢ、エアバッグユニット２０を作動するまでの待ち時間をＣとする。また、エアバッグユニット２０の作動、すなわち、インフレータ２１の点火に要する時間をＤ、エアバッグ２２の展開が完了するまでに要する時間をＥとする。この場合、数式３に示す関係式中のΔＴ’は、下式で書き換えることができる。

（数式４）
ΔＴ’＝ΔＴ1’＋ΔＴ2’
ΔＴ1’＝Ａ＋Ｂ＋Ｃ
ΔＴ2’＝Ｄ＋Ｅ
上述した各式を参照するに、エアバッグ２２の展開完了タイミングＴ2’と衝突タイミングＴ2とが同期するためには、下式に示す関係式が成り立つ。

（数式５）
ΔＴ＝ΔＴ’
例えば、待ち時間Ｃを調整することにより、数式５の関係を満たすエアバッグユニット２０の作動タイミングＴ1’、すなわち、インフレータ２１の点火タイミングは、下式より特定される。

（数式６）
Ｔ1’＝Ｔ0＋ΔＴ1’
ステップ１４において、作動タイミング判断部１２は、エアバッグユニット２０の作動タイミングＴ1’へ到達したか否かを判断する。現在のタイミングが未だ作動タイミングＴ1’へ到達していない場合には、このステップ１４において否定判定されるので、ステップ１５への処理へは進まない。一方、現在のタイミングが作動タイミングＴ1’へ到達すると、このステップ１４における判定結果が否定から肯定へと切り替わるため、ステップ１５に進む。

ステップ１５において、作動指示部１３は、エアバッグユニット２０のインフレータ２１に対して制御信号を出力し、エアバッグ２２の展開指示を行う。この制御信号の出力により、インフレータ２１が点火されて不活性ガスを発生し、これにより、エアバッグ収納部２２ａに収納されているエアバッグ２２が、ガス圧によって膨張展開する。そして、衝突タイミングＴ2と同期してエアバッグ２２の展開が完了する。

このように本実施形態によれば、車両のフロント側には、車両のバンパー部と路面との間に展開するとともに、車両の前後方向において、バンパー部の先端と略同じ前後位置まで展開するエアバッグ２２を有するフロント用のエアバッグユニット２０が設けられている。衝突判断部１１は、車両の走行状態と、障害物までの距離とに基づいて、車両が障害物と衝突する衝突タイミングを判断する。作動タイミング判断部１２は、衝突判断部１１によって判断された衝突タイミングに基づいて、エアバッグ２２の展開完了タイミングＴ2’と、障害物への車両の衝突タイミングＴ2とが同期するように、エアバッグユニット２０の作動タイミングを判断する。作動指示部１３は、作動タイミング判断部１２によって判断された作動タイミングに応じて、エアバッグユニット２０に対してエアバッグ２２の展開指示を行う。

図７は、エアバッグ２２の展開した状態と、障害物との関係を説明する説明図である。同図に示すように、本実施形態では、エアバッグ２２の展開完了タイミングＴ2’が衝突タイミングＴ2と同期しているとともに、そのエアバッグ２２は、車両の前後方向において、バンパー部の先端と略同じ前後位置まで展開する。そのため、車両のバンパー部と、展開したエアバッグ２２とが障害物に概ね一致したタイミングで接触することにより、障害物に対して与えられる力がタイミング的に一致することとなる。これにより、車両から障害物への入力荷重を効率よく分散（すなわち、バンパー部とエアバッグ２２とで分散）することができる。

また、本実施形態によれば、エアバッグ２２は、車両の上下方向において、バンパー部から路面近傍までの範囲をカバーするように展開する。そのため、バンパー部よりも下方側の隙間がエアバッグ２２によって満たされることとなり、入力荷重を効率よく分散することができる。

なお、本実施形態において、エアバッグユニット２０は、車両のフロント側のバンパー部と路面との間において展開するフロント用のエアバッグユニットであり、物体検知センサ３１は、車両前方に存在する障害物までの距離を検出している。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、エアバッグユニット２０は、車両のリア側のバンパー部と路面との間において展開するリア用のエアバッグユニットであってもよい。この場合、物体検知センサ３１は、車両後方に存在する障害物までの距離を検出する。かかる構成であっても、車両の後退時に、上述した実施形態と同様に、エアバッグユニット２０の展開制御を行うことにより、前進時の障害物への衝突と同様の効果を奏することが可能となる。

また、本発明は、フロント用のエアバッグユニット２０とともに、リア用のエアバッグユニットを併用する構成であってもよい。この場合、物体検知センサ３１は、車両後方に存在する障害物までの距離をさらに検出する。そして、衝突判断部１１は、車両状態センサ３０によって検出された車両の走行状態と、物体検知センサ３１によって検出された障害物までの距離とに基づいて、車両が障害物と衝突する衝突タイミングと衝突方向とを判断する。作動タイミング判断部１２は、衝突判断部１１によって判断された衝突タイミングと衝突方向とに基づいて、エアバッグの展開完了タイミングと、障害物への車両の衝突タイミングとが同期するように、衝突方向と対応するエアバッグユニットの作動タイミングを判断する。作動指示部１３は、作動タイミング判断部１２によって判断された作動タイミングに応じて、衝突方向と対応するエアバッグユニットに対してエアバッグの展開指示を行うこととなる。

このような構成によれば、車両の前進または後退に拘わらず、車両が障害物と衝突する際には、その衝突方向のエアバッグユニット２０において、エアバッグ２２の展開完了タイミングＴ2’が衝突タイミングＴ2と同期し、そのエアバッグ２２は、車両の前後方向において、バンパー部の先端と対応する位置まで展開する。そのため、車両のバンパー部と、展開したエアバッグ２２とが障害物に概ね一致したタイミングで接触することにより、障害物に対して与えられる力がタイミング的に一致することとなる。これにより、車両から障害物への入力荷重を効率よく分散することができる。

なお、本実施形態では、図６に示すように、待ち時間Ｃを調整することにより、エアバッグ２２の展開完了タイミングＴ2’と、衝突タイミングＴ2とが同期するように、エアバッグユニット２０の作動タイミングＴ1’を決定した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、センシング時間Ａ、作動タイミングを決定するまでに要する時間Ｂ、作動に要する時間Ｄ、または、エアバッグ展開完了に要する時間Ｅを調整することにより、両タイミングＴ2’，Ｔ2の同期を図ってもよい。また、センサ３０，３１によって検出された直近の値を制御に反映させることにより、センシング時間Ａは、ΔＴ（数式１）およびΔＴ1’（数式４）から除くことも可能である。これにより、ΔＴ（数式１）およびΔＴ’（数式４）を短縮することも可能である。

本実施形態にかかるエアバッグ装置の全体構成を示す説明図である。 本実施形態にかかるエアバッグ装置のブロック構成図である。 エアバッグユニット２０の説明図である。 エアバッグユニット２０の説明図である。 本実施形態にかかるエアバッグ装置の動作手順を説明するフローチャートである。 エアバッグ装置の動作手順に関するタイミングチャートである。 エアバッグ２２の展開した状態と障害物との関係を説明する説明図である。

符号の説明

１０ 制御ユニット
１１ 衝突判断部
１２ 作動タイミング判断部
１３ 作動指示部
２０ エアバッグユニット
２１ インフレータ
２２ エアバッグ
２２ａ エアバッグ収納部
３０ 車両状態センサ
３１ 車速センサ
３２ 加速度センサ

Claims (3)

1. 車両のバンパー部と路面との間に展開するとともに、車両の前後方向において、前記バンパー部の先端と略同じ前後位置まで展開するエアバッグを有するエアバッグユニットと、
   車両の走行状態を検出する車両状態検出手段と、
   障害物までの距離を検出する障害物検出手段と、
   前記車両状態検出手段によって検出された車両の走行状態と、前記障害物検出手段によって検出された障害物までの距離とに基づいて、車両が前記障害物と衝突する衝突タイミングを判断する衝突判断手段と、
   前記衝突判断手段によって判断された衝突タイミングに基づいて、前記エアバッグの展開完了タイミングと、前記障害物への車両の衝突タイミングとが同期するように、前記エアバッグユニットの作動タイミングを判断する作動タイミング判断手段と、
   前記作動タイミング判断手段によって判断された作動タイミングに応じて、前記エアバッグユニットに対して前記エアバッグの展開指示を行う作動指示手段と
   を有し、
   前記エアバッグは、車両の上下方向において、前記バンパー部から路面近傍までの範囲をカバーするように展開すると共に、
   前記作動タイミング判断手段において、前記バンパー部の先端と略同じ前後位置までエアバッグが展開するタイミングを調整するように構成したことを特徴とするエアバッグ装置。
2. 前記エアバッグユニットは、車両のフロント側のバンパー部と路面との間において展開するフロント用のエアバッグユニットであり、
   前記障害物検出手段は、車両前方に存在する障害物までの距離を検出することを特徴とする請求項１に記載されたエアバッグ装置。
3. 前記エアバッグは、車両のバンパー部と路面との間において、車幅の範囲をカバーするように展開することを特徴とする請求項１または２に記載されたエアバッグ装置。

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