JP5891210B2 - 乗員保護装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動車などの車両において乗員を保護するための乗員保護装置に関する。

乗員保護装置では、シートベルトモジュール、エアバックモジュールが用いられる（特許文献１、２）。
シートベルトモジュールは、車両のシートに着座する乗員を、シートに拘束するために用いられる。
エアバックモジュールは、エアバックを、車両のたとえばハンドル、インストルメントパネル、サイドパネルといった構造物と乗員との間で展開し、乗員の頭部などの上体が構造物に強く打ちつけられないようするために用いられる。

特開２０１１−２１３１９５号公報 特開２００５−０６７２７３号公報

また、エアバックモジュールには、乗員の下肢用のエアバックモジュールがある。特許文献１の下肢用のエアバックモジュールは、インストルメントパネルから、車両のシートに着座する乗員の膝下へ向けて展開する。下肢用エアバックモジュールが展開することで、衝突の際に乗員の膝下（下肢）が前へ移動し難くなる。乗員の膝下は、インストルメントパネルに当たらなくなる。乗員の膝下がインストルメントパネルに当たるまで移動した場合における、下肢に対する衝撃の入力を抑制できる。
これらの乗員保護装置により、堅いダミー人形により検証される衝突実験では、衝突の際の人員の損傷を抑制する高い効果が得られるとされている。
しかしながら、乗員保護装置においては更なる改善が求められている。
たとえば、衝突の際に下肢用エアバックモジュールを展開したとしても、下肢用エアバックモジュールの下側の足下にはエアバックモジュールが展開されない空間が残る。その足下の空間を通じて、乗員の下肢が前へ移動する可能性がある。また、乗員の下肢が衝突前の着座位置から前へ移動することにより、乗員の上体の位置が、衝突前の着座位置から下がる可能性がある。

このように、乗員保護装置では、一定の高い乗員の保護効果を得ているものの、より的確な乗員の保護効果を希求することが求められている。

本発明に係る乗員保護装置は、車両のシートに着座する乗員の下肢部へ向けて展開する下肢用エアバックモジュールとして、シートに着座する乗員の膝下部の前側において後向きに展開する前エアバックモジュール、およびシートに着座する乗員の膝下部の後側において前向きに展開する後エアバックモジュールを含む、複数のエアバックモジュールと、前記複数のエアバックモジュールを制御する制御部と、シートに着座する乗員を検出するセンサモジュールと、を有し、前記制御部は、前記センサモジュールに接続され、前記センサモジュールの検出信号に基づいて、シートに着座した状態での乗員の膝下部の位置を特定し、前記前エアバックモジュールおよび前記後エアバックモジュールを、特定した前記膝下部の位置へ向けて前後から展開し、展開した前記前エアバックモジュールおよび展開した前記後エアバックモジュールにより乗員の膝、脛および足首の中の少なくとも膝を含む二か所を前後から、特定した前記膝下部の位置に拘束する。

好適には、前記センサモジュールは、シートの周囲の車両の構造物に左右方向に並べて設けられる一対のセンサモジュールを有し、前記制御部は、前記一対のセンサモジュールの検出信号と前記一対のセンサモジュールの相対位置とを用いた三角測量法の演算により、シートに着座した乗員の膝下部の位置を特定する、とよい。

好適には、前記センサモジュールは、シートに着座する乗員の膝、脛または足首の前面の位置を検出する第一センサモジュール、シートに着座する乗員の膝、脛または足首の後面の位置を検出する第二センサモジュール、乗車空間内でのシートの位置を検出する第三センサモジュール、およびシートに着座する乗員による体圧分布を検出する第四センサモジュール、の中の、前記第一センサモジュールまたは前記第二センサモジュールを含む少なくとも１つのセンサモジュールを有し、前記制御部は、前記少なくとも１つのセンサモジュールの検出信号に基づいて、シートに着座した状態での乗員の下肢部の位置を特定する、とよい。

好適には、前記センサモジュールは、赤外線センサ、超音波センサ、画像センサなどの乗員の位置を非接触に検出するセンサを有する、とよい。

本発明では、展開した下肢用エアバックモジュールにより、乗員の下肢部を、シートに着座した状態での乗員の下肢部の位置に支える。乗員の下肢部は、特定した下肢部の位置からずれ難くなる。その結果、乗員の下肢部は、衝突の際に着座位置に維持され得る。衝突の際に乗員の下肢部が着座位置に維持され得ることから、衝突の際に乗員の上体が下がり難くなり、衝突前の着座位置で倒れることを期待できる。たとえば乗員を衝突前の着座位置を基準として拘束するシートベルトモジュールと相まって、乗員の下肢だけでなく上体をも適切に保護することができる。
特に、本発明において制御部は、センサモジュールの検出信号に基づいて、実際にシートに着座している乗員の下肢部の位置を特定し、その検出に基づいて下肢部の位置を特定して支える。よって、シートに着座する乗員の体型、体格、着座姿勢が異なる場合であっても、それぞれの体型、体格、着座姿勢に応じた下肢部の位置を特定し、その下肢部の位置に支えることができる。乗員の体型、体格、着座姿勢によらない、高い乗員保護を期待できる。
このように、乗員の下肢部を、特定した下肢部の位置に支えることにより、従来の乗員保護装置では得られない、より的確な乗員保護を期待できる。

図１は、本発明の第１実施形態に係る乗員保護装置を備える乗用自動車を示す説明図である。 図２は、図１の車両に搭載される乗員保護装置を示す説明図である。 図３は、一対のシート前センサモジュールの乗車空間での配置を説明する図である。 図４は、一対のシート後センサモジュールの乗車空間での配置を説明する図である。 図５は、シート位置センサモジュールおよび体圧分布センサモジュールの乗車空間での配置の説明図である。 図６は、制御部による調整制御を示すフローチャートである。 図７は、制御部による衝突の際の制御を示すフローチャートである。 図８は、第２実施形態に係る前エアバックモジュールおよび後エアバックモジュールの説明図である。 図９は、制御部による調整制御を示すフローチャートである。 図１０は、制御部による衝突の際の制御を示すフローチャートである。 図１１は、第３実施形態に係る前エアバックモジュールおよび後エアバックモジュールの説明図である。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。

［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態に係る乗員保護装置１０を備える乗用自動車１を示す説明図である。乗用自動車１は、運転手および同乗者が乗車可能な複数人乗りの自動車である。自動車は、車両の一例である。以下、図１の車両を基準として、前後左右上下を使用する。
図１の乗用自動車１は、車体２を有する。図１の車体２は、前部、中部、後部から構成される。車体２の前部および後部には、タイヤ３が配置される。
車体２の中部には、乗員Ｍが乗車するための乗車空間４が形成される。乗車空間４には、運転手または同乗者が着座するシート５が前後二列で配置される。乗車空間４は、たとえば複数のフレーム部材を箱枠型に組み合わせた骨格構造を有する。この骨格構造により、乗車空間４は潰れ難い。
車体２の前部には、乗車空間４の骨格構造から前へ延在する図示外のフレーム部材が配置される。フレーム部材は、衝突の際の入力に応じて座屈して衝撃を吸収する中空構造とするとよい。フレーム部材は、車体２の前部に配置されるたとえば燃焼機関、モータ、バッテリ、タイヤ３を支える。乗用自動車１は、燃焼機関を主動力源としても、モータを主動力源とする電気自動車でも、これらの双方を動力源とするハイブリット式自動車でもよい。
車体２の後部には荷物室が形成される。車体２の後部には、乗車空間４の骨格構造から後へ延在する図示外のフレーム部材が配置される。フレーム部材は、衝突の際に好適に座屈して衝撃を吸収し易い中空構造とするとよい。フレーム部材は、車体２の後部に配置されるたとえばスペアタイヤ、電気自動車用のバッテリ、タイヤ３を支える。

図２は、図１の車両に搭載される乗員保護装置１０を示す説明図である。乗員保護装置１０は、乗車空間４内に設置される。
図２には、乗用自動車１の乗車空間４に配置されるシート５と、シート５に着座する乗員Ｍとが併せて図示されている。なお、図２では、見易さのために、同じ乗員Ｍが着座する同一のシート５が、左右二個所に描画されている。
シート５は、略四角形の座面を有するクッション部６、クッション部６の一辺から立設するバック部７、クッション部６から下へ突出する脚部８、を有する。乗員Ｍは、クッション部６に腰を下ろし、バック部７に背中で寄り掛かる。乗員Ｍは、シート５に着座する。
シート５の脚部８は、シートレール９にスライド可能に取り付けられる。シートレール９は、乗車空間４の床面に前後方向に延在する。シートレール９は、車体２の骨格構造に固定される。シート５は、前後方向に移動可能であり、移動した位置に固定可能である。また、シート５は、たとえば、床面からのクッション部６の高さ、バック部７の傾斜角度、を調整可能でよい。これにより、たとえば運転は、ハンドルやブレーキなどに対して操作がしやすい、それぞれの体型や好みに応じた最適な着座位置でシート５に着座できる。

図２の乗員保護装置１０は、シートベルトモジュール２１、複数のエアバックモジュール３１，４１，５１、複数のセンサモジュール６１，７１，８１，９１、制御部１００、を有する。

シートベルトモジュール２１は、シート５に着座した乗員Ｍをシート５に拘束する手段である。シートベルトモジュール２１は、シートベルト２２、タングプレート２３、バックル２４、リトラクタ２５、を有する。
シートベルト２２は、細長い長尺のベルトである。シートベルト２２の一端は、たとえばクッション部６の左右方向外側の側面に固定される。シートベルト２２の他端は、リトラクタ２５に固定される。
リトラクタ２５は、シートベルト２２を解放し、保持し、巻き取る。リトラクタ２５は、乗車空間４を画成する骨格部材に固定される。骨格部材としては、たとえば所謂Ｂピラーがある。
タングプレート２３は、シートベルト２２に通される。
バックル２４は、タングプレート２３と取り外し可能に係合する。バックル２４は、たとえばクッション部６の左右方向内側の側面に固定される。
リトラクタ２５がシートベルト２２を解放している通常の状態で、乗員Ｍは、シート５に着座し、タングプレート２３を引き寄せ、シートベルト２２が上体の前で架け渡されるようにタングプレート２３をバックル２４に係合させる。これにより、シートベルト２２の一部が、着座した乗員Ｍの腰前周りに架け渡される。シートベルト２２の他の一部が、着座した乗員Ｍの腰から肩にかけて斜めに架け渡される。この状態で、リトラクタ２５は、制御部１００からの起動信号により、シートベルト２２を巻き取って保持する。シート５に着座した乗員Ｍは、シート５に拘束される。
なお、シートベルトモジュール２１には、上述した三点式のもの以外に、四点式のものも利用されている。

エアバックモジュール３１，４１，５１は、基本的にはシート５着座した乗員Ｍがハンドルなどの車両の構造物にぶつからないようにするために、シート５着座した乗員Ｍと車両の構造物との間で展開する手段である。エアバックモジュール３１，４１，５１は、エアバック、インフレータ、を有する。
エアバックは、高圧ガスの注入により展開可能な袋体である。インフレータは、高圧ガスを貯蔵する。インフレータの高圧ガスをエアバックに注入することにより、エアバックが展開する。展開したエアバックの形状は、各々のエアバックモジュール３１，４１，５１の設置個所、展開方向、展開範囲に応じて適宜設計される。

そして、図２の乗員保護装置１０では、複数のエアバックモジュールとして、ハンドルエアバックモジュール３１、左右一対の前エアバックモジュール４１、左右一対の後エアバックモジュール５１、を有する。

ハンドルエアバックモジュール３１は、ハンドルに配置される。前上エアバック３２および前上インフレータ３３は、ハンドルに内蔵される。制御部１００からの起動信号により、前上インフレータ３３は高圧ガスを前上エアバック３２に注入する。前上エアバック３２は、乗員Ｍの顔とハンドルとの間に展開する。これにより、衝突時に前へ移動する乗員Ｍの顔、胸などの上体がハンドルに打ち付けられないようにできる。

前エアバックモジュール４１は、インストルメントパネルの下部に配置される。前下エアバック４２および前下インフレータ４３は、インストルメントパネルの下部内に配置される。左右一対の前エアバックモジュール４１は、インストルメントパネルの下部において左右に並べて設けられる。制御部１００からの起動信号により、前下インフレータ４３は高圧ガスを前下エアバック４２に注入する。前下エアバック４２は、インストルメントパネルとシート５との間に展開する。前エアバックモジュール４１は、シート５に着座する乗員Ｍの膝下部の前側において後向きに展開する。これにより、衝突時に乗員Ｍの膝、脛、足首などの膝下部が前へ移動し難くなる。その結果、乗員Ｍの膝や足首がインストルメントパネルまたはトーボードに当たるまで移動し難くなる。インストルメントパネルまたはトーボードに当たる膝や足首から、衝突の際の強い衝撃が入力され難くできる。

このように、図２の乗員保護装置１０は、ハンドルから顔方向へ展開するハンドルエアバックモジュール３１と、インストルメントパネルから膝下部の方向へ展開する左右一対の前エアバックモジュール４１とにより、たとえば堅いダミー人形を用いた衝突実験では、衝突の際の人員の損傷を抑制する高い効果が得られる。
しかしながら、乗員保護装置１０においては更なる改善が求められている。
たとえば、衝突の際に前エアバックモジュール４１を展開したとしても、足下には前エアバックモジュール４１が展開されていない空間が残る。その足下の空間を通じて、乗員Ｍの下肢が前へ移動する可能性がある。仮に乗員Ｍの下肢がインストルメントパネルの前側のトーボードに当たると、トーボードから入力される荷重により、乗員Ｍの下肢部にモーメント障害が発生する可能性が生じる。
この他にもたとえば、衝突の際に乗員Ｍの下肢が前へ移動することにより、乗員Ｍの上体の位置が下がる可能性がある。シートベルト２２は、乗員Ｍがシート５に着座した状態で、乗員Ｍの腰または所定の胸位置を拘束することにより、障害から乗員Ｍを守る。しかしながら、乗員Ｍの上体の位置が下がることにより、この機能を発揮できなくなる可能性が生じる。

そこで、本実施形態では、さらに的確な乗員Ｍの保護効果を得るために、乗員Ｍの体型、体格、着座姿勢を検出するセンサモジュール、可動可能な前エアバックモジュール４１、可動可能な後エアバックモジュール５１、を用いる。制御部１００は、センサモジュールの検出信号に基づいて乗員Ｍの下肢の着座位置を特定し、特定した着座位置を基準として前エアバックモジュール４１および後エアバックモジュール５１が前後で展開するようにこれらのエアバックモジュールの展開状態を制御する。前エアバックモジュール４１および後エアバックモジュール５１により、乗員の膝下部を拘束する。以下、詳しく説明する。

可動可能な前エアバックモジュール４１は、前下エアバック４２、前下インフレータ４３に加えて、前可動板４４、前アクチュエータ４５、を有する。前下エアバック４２および前下インフレータ４３は、前可動板４４に固定される。
前下エアバック４２は、通常の下肢用エアバックモジュールのエアバックと同様の略立方体形状でもよいが、好ましくは、下肢部を前側および左右側から包み込む上下に長い断面略Ｕ字形状とするとよい。
前可動板４４は、たとえば左右方向に長い矩形板形状を有し、インストルメントパネルの下部からシート５の前面に向かう方向へ可動可能に設けられる。前下エアバック４２および前下インフレータ４３は、前可動板４４により可動可能に車体２に固定される。前下エアバック４２は、所望の位置に設けられ、さらにその所望の位置から所望の方向および範囲へ展開できる。前可動板４４の前後位置を調整することにより、前下エアバック４２の展開範囲を前後に調整できる。
前アクチュエータ４５は、前可動板４４の位置を制御する。前アクチュエータ４５は、たとえばモータでよい。前可動板４４の位置を前後方向に制御して位置決めする。前可動板４４の前後位置を制御することにより、展開した前下エアバック４２についての、乗車空間４内での前後位置および範囲を調整できる。

可動可能な後エアバックモジュール５１は、シート５の前面と乗員Ｍの膝下部との間に展開される。後エアバックモジュール５１は、シート５に着座する乗員Ｍの膝下部の後側において前向きに展開される。これにより、衝突の際に乗員Ｍの足首などの膝下部が、クッション部６に当たるように後へ移動し難くなる。
後エアバックモジュール５１は、後エアバック５２、後インフレータ５３に加えて、後可動板５４、後アクチュエータ５５、を有する。後エアバック５２および後インフレータ５３は、後可動板５４に固定される。
後エアバック５２は、たとえば、下肢部を後側および左右側から包み込む上下に長い断面略Ｕ字形状とするとよい。
後エアバックモジュール５１の後可動板５４は、シート５のクッション部６と乗車空間４の床面との間に配置される。後可動板５４は、たとえば左右方向に長い矩形板形状を有し、クッション部６の前縁から後方に向けて可動可能に設けられる。後可動板５４は、前後方向に移動可能である。または、たとえばオットマンのようにクッション部６の下で回転可能でもよい。
後エアバックモジュール５１の後アクチュエータ５５は、後可動板５４の位置を前後方向に制御して位置決めする。これにより、シート５に着座した乗員Ｍの膝下部の後で展開する後エアバック５２の展開位置および範囲を、前後方向で調整できる。クッション部６の後に展開する後エアバック５２の位置および範囲を、調整できる。

なお、展開したエアバック４２，５２の展開範囲および位置は、すなわち展開状態は、上述した可動板４４，５４の位置を制御する以外の方法でも実現可能である。たとえば、インフレータ４３，５３からエアバック４２，５２へ注入する高圧ガスの量を制御することにより、エアバック４２，５２の展開状態を調整できる。さらに、展開したサイズまたは形状が異なる複数のエアバックを配列し、この内の一部のエアバックを展開する、ようにしてもよい。これらの技術は、併用可能である。

センサモジュール６１，７１，８１，９１は、シート５に着座する乗員Ｍを検出する手段である。センサモジュール６１，７１，８１，９１は、たとえば、乗員Ｍの左右の膝の位置、左右の脛の位置、左右の足首の位置、シート５のクッション部６での着座位置、を検出する。この場合、センサモジュールは、一対のシート前センサモジュール６１、一対のシート後センサモジュール７１、シート位置センサモジュール８１、体圧分布センサモジュール９１、を有する。センサモジュール６１，７１，８１，９１は、制御部１００に接続され、検出信号を制御部１００へ出力する。

シート前センサモジュール６１は、着座した乗員Ｍの膝、脛、足首の位置、すなわち膝下部の位置を、前から非接触に検出するセンサモジュールである。シート前センサモジュール６１は、たとえば赤外線センサ、超音波センサ、熱センサ、画像センサを有する。膝下部についてたとえば膝の前面と足首の前面とを別々に検出する場合、シート前センサモジュール６１は、たとえば複数の赤外線センサを上下方向に並べたセンサアレイとすればよい。膝の前面と足首の前面とを別々に検出することで、膝の前面の位置および足首の前面の位置を正確に特定できるだけでなく、演算により、脛の前面の長さ、脛の前面の位置、脛の前面の角度を特定することが可能になる。

図３は、一対のシート前センサモジュール６１の乗車空間４での配置を説明する図である。
図３の一対のシート前センサモジュール６１は、シート５のクッション部６の前方向に左右に分けて設けられる。図３左側のシート前センサモジュール６１は、たとえば乗車空間４を画成するＡピラーの下部に、後向きに設ける。右側のシート前センサモジュール６１は、たとえば床面に形成されるトンネル部に、後向きに設ける。あるいは、右側のシート前センサモジュール６１は、インストルメントパネルの中央部に、後向きに設けてよい。これらの位置に取り付けることにより、一対のシート前センサモジュール６１と、乗員Ｍの左右一対の膝下部との間に、障害物が介在し難くなる。一対のシート前センサモジュール６１は、着座した乗員Ｍの膝下部の前面の位置を確実に検出できる。
また、各シート前センサモジュール６１は、３個の赤外線センサ６２を上下方向に並べたセンサアレイを有する。これにより、乗員Ｍの左右一対の膝下部を、たとえば膝の前面の位置、脛の前面の位置、足首の前面の位置、を別々に検出できる。この場合、後述する図４に一点鎖線で示すように、たとえば左右一対のセンサの間隔と、各センサによる膝下部までの検出距離とから、三角測量法に基づく演算により、乗車空間４における、膝、脛および足首の位置を特定できる。膝下部の位置を特定できる。

シート後センサモジュール７１は、着座した乗員Ｍの膝から足首までの膝下部の位置を、後から非接触に検出するセンサモジュールである。シート後センサモジュール７１は、たとえば赤外線センサ、超音波センサ、熱センサ、画像センサを有する。シート後センサモジュール７１は、たとえば複数の赤外線センサを上下方向に並べたセンサアレイを有する。

図４は、一対のシート後センサモジュール７１の乗車空間４での配置を説明する図である。
一対のシート後センサモジュール７１は、シート５のクッション部６の左右側面に設けられる。この位置に取り付けることにより、一対のシート後センサモジュール７１と、乗員Ｍの左右一対の膝下部との間に、障害物が介在し難くなる。一対のシート後センサモジュール７１は、着座した乗員Ｍの膝下部の後面の位置を確実に検出できる。この場合、乗車空間４内で前後に移動可能なシート５に一対のシート後センサモジュール７１が設けられているため、三角測量法に基づく演算では、シート５に対する膝下部の相対位置を特定できる。

シート位置センサモジュール８１は、シートレール９上でのシート５の前後位置を検出するセンサモジュールである。シート位置センサモジュール８１は、たとえばシートレール９上の位置を読み取る位置センサを有する。
図５は、シート位置センサモジュール８１および体圧分布センサモジュール９１の乗車空間４での配置の説明図である。
図５では、シート５の脚部８に、シート位置センサモジュール８１が配置されている。
シート位置センサモジュール８１が検出するシート５の前後位置を用いることにより、シート５に対する膝下部の相対位置から、乗車空間４における膝下部の絶対位置を特定できる。

体圧分布センサモジュール９１は、シート５のクッション部６に着座する乗員Ｍの体圧分布を検出するセンサモジュールである。体圧分布センサモジュール９１は、たとえばシート５状の圧力分布センサを有する。この圧力分布センサを、図５に示すように、シートフレームとクッション材との間に介在させることにより、乗員Ｍの体重による圧力分布を検出できる。
体圧分布センサモジュール９１により検出されるクッション部６の体圧分布は、衝突の際の乗員Ｍの挙動を予測するデータとして用い得る。乗員Ｍがたとえばクッション部６において左右いずれかに偏って着座している場合、人体の荷重は偏った側が高くなるように、左右で不均等に作用する。この荷重の偏りを体圧分布の偏りとして検出すれば、左右一対の前エアバックモジュール４１の展開状態を、左右別々に制御可能になる。たとえば、偏って着座している乗員Ｍに対して、偏った側の前エアバックモジュール４１での注入量を増加することで、正体して着座している乗員Ｍと同様の高い障害予防効果を期待できる。

制御部１００は、たとえばマイクロコンピュータである。乗用自動車１は、ＥＣＵ（Engine Control Unit）を有する。制御部１００は、ＥＣＵ用のマイクロコンピュータでよい。制御部１００には、複数のセンサモジュール６１，７１，８１，９１、シートベルトモジュール２１のリトラクタ２５、複数のエアバックモジュール３１，４１，５１のインフレータ３３，４３，５３およびアクチュエータ４５，５５が、接続される。

図６は、制御部１００による調整制御を示すフローチャートである。
制御部１００は、通常の走行中にまたは衝突を予測した時に、図６の処理を繰り返し実行する。
制御部１００は、複数のセンサモジュールから検出信号を取得すると（ステップＳＴ１）、それら検出信号からシート５に着座した乗員Ｍの膝から足首までの膝下部の位置を特定し（ステップＳＴ２）、衝突の際の乗員Ｍの挙動を予測する（ステップＳＴ３）。
たとえば、制御部１００は、一対のシート前センサモジュール６１の検出信号に基づいて、三角測量法の演算により、着座した乗員Ｍの膝下部の前面の位置を特定する。制御部１００は、一対のシート後センサモジュール７１の検出信号およびシート位置センサモジュール８１の検出信号に基づいて、三角測量法の演算等により、着座した乗員Ｍの膝下部の後面の位置を特定する。
また、制御部１００は、体圧分布センサモジュール９１の検出信号に基づいて、左右の荷重分布を演算する。
なお、たとえばセンサモジュール６１，７１が乗車空間４をスキャンする場合、制御部１００は、乗員Ｍの着座位置等を特定する前に、センサモジュール６１，７１から取得した検出信号から、乗員Ｍの膝下部に関する信号成分を抽出する必要がある。
この場合、制御部１００は、たとえば、乗員Ｍが不在の場合の信号成分と、検出した信号成分との差分を演算し、その差分の信号成分を乗員Ｍの膝下部による信号成分として特定すればよい。

乗員Ｍの着座位置等を特定した後、制御部１００は、可動可能な前エアバックモジュール４１の前後位置と、後エアバックモジュール５１の前後位置と、を演算する（ステップＳＴ４）。
たとえば、制御部１００は、前エアバックモジュール４１については、展開した前下エアバック４２の後部が、特定した膝下部（たとえば膝および脛）の前面の位置となるように、前後位置を演算する。
制御部１００は、後エアバックモジュール５１については、展開した後エアバック５２の前部が、特定した膝下部（たとえば膝および脛）の後面の位置となるように、前後位置を演算する。

エアバック４２，５２の展開位置を調整位置を演算した後、制御部１００は、アクチュエータ４５，５５へ制御信号を出力する。これにより、前エアバックモジュール４１および後エアバックモジュール５１の前後位置は、特定した膝下部の位置および衝突の際の乗員Ｍの挙動に対応する位置に調整される（ステップＳＴ５）。
たとえば、前エアバックモジュール４１では、制御部１００の制御信号に基づく前アクチュエータ４５の制御により、展開した前下エアバック４２の後面が特定した膝下部の前面と重なるように、前可動板４４の前後位置が調整されて位置決めされる。
後エアバックモジュール５１では、制御部１００の制御信号に基づく後アクチュエータ５５の制御により、展開した後エアバック５２の前面が特定した膝下部の後面と重なるように、後可動板５４の前後位置が調整されて位置決めされる。

図７は、制御部１００による衝突の際の制御を示すフローチャートである。
制御部１００は、たとえば図示外の加速度センサによる衝突検出信号などに基づいて、図７の処理を実行する。また、制御部１００は、車両に搭載された周辺監視装置からの衝突予測信号などに基づいて、実行してよい。
制御部１００は、検出信号などに基づいて衝突を検出すると（ステップＳＴ１１）、作動信号をリトラクタ２５および複数のインフレータ３３，４３，５３へ出力する（ステップＳＴ１２）。
作動信号の入力により、シートベルトモジュール２１のリトラクタ２５は、シートベルト２２を巻取って保持する。これにより、乗員Ｍは、シートベルト２２によりシート５に拘束される。
作動信号の入力により、エアバックモジュールのインフレータ３３，４３，５３は、高圧ガスをエアバック３２，４２，５２へ放出する。エアバック３２，４２，５２が展開する。これにより、乗員Ｍと車両の構造物との間に、展開したエアバック３２，４２，５２が介在する。
また、前エアバックモジュール４１の前下エアバック４２と、後エアバックモジュール５１の後エアバック５２とは、調整された位置から展開する。これらのエアバック４２，５２により、着座した乗員Ｍの膝下部は、特定した衝突前の膝下部の位置に、前後から拘束される。

なお、図６および図７では、制御部１００は、衝突が起きていない平常時に、前エアバックモジュール４１の前可動板４４の前後位置と、後エアバックモジュール５１の後可動板５４の前後位置とを調整し、衝突を検出する際にはエアバック４２，５２を展開する。この他にもたとえば、制御部１００は、衝突が起きそうであることを予想した時に前エアバックモジュール４１の前可動板４４の前後位置および後エアバックモジュール５１の後可動板５４の前後位置を調整してよい。

また、エアバック４２，５２の展開状態を、上述した位置調整ではなく、インフレータ４３，５３からエアバック４２，５２への高圧ガスの注入量により調整する場合、制御部１００は、インフレータ４３，５３へ注入量を指示する。この場合の注入量は、特定した膝下部の位置まで開くために必要とされるエアバック４２，５２の展開量に基づいて決定すればよい。
また、エアバック４２，５２の展開状態を、展開したサイズまたは形状が異なる複数のエアバックから選択することにより調整する場合、制御部１００は、エアバックの選択情報を保持し、衝突検出の際に、選択したエアバックに対応するインフレータのみへ、作動信号を出力すればよい。
また、制御部１００は、複数のエアバックモジュール３１，４１，５１に対して同一の起動信号ではなく、別々の起動信号を出力してよい。特に、前エアバックモジュール４１へ前下インフレータ４３の起動信号と、後エアバックモジュール５１へ後インフレータ５３の起動信号とは、微妙に時間をずらしてもよい。起動信号のタイミングがずれていたとしても、乗員Ｍの下肢を前後から拘束できることには変わりがない。

以上のように、本実施形態では、衝突検出の際には、乗員Ｍの膝下部（たとえば膝および脛）を、前エアバックモジュール４１および後エアバックモジュール５１により前後から拘束する。乗員Ｍの膝下部を前後から、特定した膝下部の位置に拘束する。乗員Ｍの下肢が前後へ移動し難くなる。また、乗員Ｍの腰は、シートベルトモジュール２１のシートベルト２２により拘束される。その結果、乗員Ｍの下肢は、衝突の際にシート５に着座した状態に維持され得る。乗員Ｍの下肢の全体を、着座位置に拘束し得る。
よって、所謂サブマリン効果により、乗員Ｍの下肢がトーボードに当たるまで移動することはない。トーボードから下肢に入力される荷重により乗員Ｍの下肢部にモーメント障害が発生する可能性も減らせる。
また、乗員Ｍの下肢が前へ移動せずに乗車位置に好適に拘束され得るため、乗員Ｍの上体の位置がシート５上で下がり難い。乗員Ｍの上体の位置が下がることによる、上体の障害値の増加を効果的に抑制できる。上体をも適切に保護することができる。
その結果、本実施形態の乗員保護装置１０では、たとえば乗員Ｍを衝突前の着座位置を基準として拘束するシートベルトモジュール２１と相まって、乗員Ｍの下肢だけでなく上体をも適切に保護することができる。従来ではなし得ることができなかった、高度で的確な乗員Ｍの保護効果を得ることができる。
特に、左右一対の前エアバックモジュール４１および左右一対の後エアバックモジュール５１により乗員Ｍの両膝下部を別々に拘束するので、乗員Ｍの着座姿勢が悪い場合でも、大腿部から入力される慣性力に抗して乗員Ｍの両膝下部を個別に安定的に拘束できる。左右双方の膝下部の保持が干渉しない。また、膝下部が足首を中心にして回転しようとする場合でも、その回転を抑止でき、乗員Ｍの両膝下部を安定的に拘束できる。衝突の際の乗員Ｍの下肢の挙動を抑止できる。

また、本実施形態において制御部１００は、センサモジュール６１，７１，８１，９１の検出信号に基づいて、実際にシート５に着座している乗員Ｍの下肢部の位置を特定し、その検出に基づいて下肢部の位置を特定し、支える。
よって、シート５に着座する乗員Ｍの体型、体格、着座姿勢が異なる場合であっても、それぞれの体型、体格、着座姿勢に応じた下肢部の位置を特定し、その下肢部の位置に支えることができる。乗員Ｍの体型、体格、着座姿勢によらない、高い乗員Ｍ保護を期待できる。
このように、乗員Ｍの下肢部を、特定した下肢部の位置に支えることにより、従来の乗員保護装置１０では得られない、より的確な乗員Ｍ保護を期待できる。

また、本実施形態において前エアバックモジュール４１および左右一対の後エアバックモジュール５１は、膝下部として、膝、脛および足首の中の少なくとも膝を含む二か所を拘束する。これにより、衝突の際に、乗員Ｍの膝から足首までが前後に移動したり、足首の周囲で脛が回転したり、し難くなる。膝は、前後方向だけでなく上下方向および左右方向へも移動し難くなる。膝の位置が３軸方向で拘束される結果、たとえばシートベルトモジュール２１により腰部を併せて拘束することにより、乗員Ｍの下肢の全体を着座位置からずれないように強固に拘束できる。衝突の際に乗員Ｍの下肢全体を、衝突前の下肢位置に拘束できる。
これに対して、仮にたとえば単に下肢用エアバックモジュールをインストルメントパネルから展開する場合、展開した下肢用エアバックモジュールの下側の足下に、エアバックモジュールが展開されていない空間が残る。衝突の際の衝撃などにより、乗員Ｍの足首および脛が該空間を通じて前へ移動してしまう、可能性がある。本発明では、このような可能性を略無くすことができる。

また、本実施形態では、一対の前センサモジュール６１および三角測量法の演算の演算により、シート５に着座した乗員Ｍの膝下部の前面の位置を正確に特定できる。しかも、一対の前センサモジュール６１を、シート５の周囲の車両の構造物に設けることから、一対の前センサモジュール６１と乗員Ｍの膝下部との間に他の物が介在し難い。乗員Ｍの膝下部の位置を特定することが妨げられ難い。一対の後センサモジュール７１についても、同様である。

また、本実施形態では、センサモジュールとして、一対のシート前センサモジュール６１、一対のシート後センサモジュール７１、シート位置センサモジュール８１、体圧分布センサモジュール９１、を有する。このようなセンサモジュールの組み合わせとすることにより、シート５の周囲にセンサを突出して配置することなく、乗車空間４内での乗員Ｍの下肢部の絶対位置を特定できる。センサモジュールが乗員Ｍの乗降または運転を邪魔しないようにできる。
特に、シート前センサモジュール６１またはシート後センサモジュール７１に、赤外線センサ６２といった非接触式のセンサを用いることにより、シート５周りに接触式のセンサを配置する必要がない。接触式のセンサのように、シート５周りが雑然とし難い。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態に係る乗員保護装置１０について説明する。
第２実施形態の乗員保護装置１０は、第１実施形態と比べて、可動可能な前エアバックモジュール４１および可動可能な後エアバックモジュール５１の構成および制御が異なる。これ以外の構成は、第１実施形態の構成と同様であり、同一の符号を使用して図示および説明を省略する。

図８は、第２実施形態に係る前エアバックモジュール４１および後エアバックモジュール５１の説明図である。

可動可能な前エアバックモジュール４１は、複数の前下エアバック４２、複数の前下インフレータ４３、前可動板４４、前アクチュエータ４５、を有する。
複数の前下エアバック４２および複数の前下インフレータ４３は、上下方向に長い前可動板４４において上下方向に配列される。複数の前下インフレータ４３は、制御部１００に個別に接続される。複数の前下エアバック４２は、複数の前下インフレータ４３により、個別に展開可能である。複数の前下インフレータ４３は、個別に注入量を調整可能でもよい。各前下エアバック４２は、下肢部の一部を前側および左右側から包み込む断面略Ｕ字形状とするとよい。
前エアバックモジュール４１の前可動板４４および前アクチュエータ４５は、第１実施形態と同様に配置される。前可動板４４は、たとえば左右方向に長い矩形板形状を有し、インストルメントパネルの下部からシート５の前面に向かう方向に可動可能に設けられる。

可動可能な後エアバックモジュール５１は、複数の後エアバック５２、複数の後インフレータ５３、後可動板５４、後アクチュエータ５５、を有する。
複数の後エアバック５２および複数の後インフレータ５３は、上下方向に長い後可動板５４において上下方向に配列される。複数の後インフレータ５３は、制御部１００に個別に接続される。複数の後エアバック５２は、複数の後インフレータ５３により、個別に展開可能である。複数の後インフレータ５３は、個別に注入量を調整可能でもよい。各後エアバック５２は、下肢部の一部を後側および左右側から包み込む断面略Ｕ字形状とするとよい。
後エアバックモジュール５１の後可動板５４および後アクチュエータ５５は、第１実施形態と同様に配置される。後可動板５４は、たとえば左右方向に長い矩形板形状を有し、クッション部６の前縁から後方に向けて可動可能に設けられる。

図９は、制御部１００による調整制御を示すフローチャートである。
制御部１００は、通常の走行中にまたは衝突予測の際に、図９の調整制御処理を実行する。
ステップＳＴ３において乗員Ｍの着座位置等を特定した後、制御部１００は、可動可能な前エアバックモジュール４１の前後位置と、後エアバックモジュール５１の前後位置と、を演算する（ステップＳＴ４）。
また、制御部１００は、特定した膝下部（たとえば膝および脛）の前面の高さに応じて、前エアバックモジュール４１において展開させる前下エアバック４２を選択する（ステップＳＴ２１）。たとえば特定した膝の位置が低い場合、下２つの前下エアバック４２を選択する。また、特定した膝の位置が高い場合、３つすべての前下エアバック４２を選択する。
また、制御部１００は、特定した膝下部（たとえば膝および脛）の後面の高さに応じて、後エアバックモジュール５１において展開させる後エアバック５２を選択する（ステップＳＴ２１）。たとえば特定した膝下が短い場合、上２つの後エアバック５２を選択する。また、特定した膝下が長い場合、３つすべての後エアバック５２を選択する。
制御部１００は、選択したエアバック４２，５２を特定する情報を保持する。

図１０は、制御部１００による衝突の際の制御を示すフローチャートである。
制御部１００は、衝突検出の際に、図１０の制御処理を実行する。
制御部１００は、衝突を検出すると（ステップＳＴ１１）、作動信号をリトラクタ２５および選択したインフレータ３３，４３，５３へ出力する（ステップＳＴ３１）。
この際、制御部１００は、予め記憶する選択情報に基づいて、前エアバックモジュール４１の複数の前下インフレータ４３の中の、選択した前下エアバック４２に対応するもののみへ作動信号を出力する。
また、制御部１００は、予め記憶する選択情報に基づいて、後エアバックモジュール５１の複数の後インフレータ５３の中の、選択した後エアバック５２に対応するもののみへ作動信号を出力する。

以上のように、本実施形態の乗員保護装置１０は、第１実施形態の効果に加えて以下の効果を奏する。
すなわち、本実施形態では、特定した膝下部（たとえば膝および脛）の上下位置に応じて、前エアバックモジュール４１について展開する前下エアバック４２を選択し、後エアバックモジュール５１について展開する後エアバック５２を選択する。よって、たとえば膝下の長さが大きく異なる男性と女性とに対して、各々の膝下（たとえば脛）の長さに対応するエアバックにより、好適に拘束できる。エアバック４２，５２の展開範囲は、前後に移動可能な可動板４４，５４により前後方向に調整でき、上下に配列された複数のエアバック４２，５２の選択により上下方向に調整できる。
また、１つ１つのエアバック４２，５２のサイズを小さくすることができるので、個々のインフレータ４３，５３のサイズを大きくする必要がない。小さいインフレータ４３，５３を用いて、膝下部を強固に拘束できる。展開した各エアバック４２，５２により、高い抗力、高い保持力が持続的に得られる。

なお、シート５のクッション部６の高さが上下方向に調整可能である場合、一対のシート後センサモジュール７１がシート５のクッション部６に取り付けられているとき、乗車空間４内での膝下部（たとえば膝および脛）の上下位置が不明となる、可能性がある。この場合、シート位置センサモジュール８１によりクッション部６の高さを検出し、一対のシート後センサモジュール７１の検出信号に基づいて特定されたシート５に対する膝下部の相対位置を、検出したクッション部６の高さにより、絶対位置に補正すればよい。これにより、乗車空間４での絶対位置を演算できる。

［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態に係る乗員保護装置１０について説明する。
第３実施形態の乗員保護装置１０は、第２実施形態と比べて、可動可能な前エアバックモジュール４１および可動可能な後エアバックモジュール５１の構成および制御が異なる。これ以外の構成は、第２実施形態の構成と同様であり、同一の符号を使用して図示および説明を省略する。

図１１は、第３実施形態に係る前エアバックモジュール４１および後エアバックモジュール５１の説明図である。

可動可能な前エアバックモジュール４１は、複数の前下エアバック４２、複数の前下インフレータ４３、前可動板４４、前アクチュエータ４５、を有する。
複数の前下エアバック４２および複数の前下インフレータ４３は、左右方向に長い前可動板４４において左右方向に配列される。各前下エアバック４２は、たとえば下肢部の前面全体を拘束し得る上下に長い形状とするとよい。

可動可能な後エアバックモジュール５１は、複数の後エアバック５２、複数の後インフレータ５３、後可動板５４、後アクチュエータ５５、を有する。
複数の後エアバック５２および複数の後インフレータ５３は、左右方向に長い後可動板５４において左右方向に配列される。各後エアバック５２は、たとえば下肢部の後面全体を拘束し得る上下に長い形状とするとよい。

制御部１００は、通常の走行時または衝突予測の際に、図９の調整制御処理を実行する。
ステップＳＴ１からＳＴ３で乗員Ｍの着座位置等を特定した後、制御部１００は、可動可能な前エアバックモジュール４１の前後位置と、後エアバックモジュール５１の前後位置と、を演算する（ステップＳＴ４）。
また、制御部１００は、特定した膝下部（たとえば膝および脛）の前面の左右位置に応じて、前エアバックモジュール４１において展開させる前下エアバック４２を選択する（ステップＳＴ２１）。この際、制御部１００は、膝下部の前側の前下エアバック４２のみならず、その左右に隣接する前下エアバック４２をも選択してよい。
また、制御部１００は、特定した膝下部（たとえば膝および脛）の後面の左右位置に応じて、後エアバックモジュール５１において展開させる後エアバック５２を選択する（ステップＳＴ４）。この際、制御部１００は、膝下部の後側の後エアバック５２のみならず、その左右に隣接する後エアバック５２をも選択してよい。
制御部１００は、選択したエアバック４２，５２を特定する情報を保持する。

制御部１００は、衝突検出の際に、図１０の制御処理を実行する。
制御部１００は、衝突を検出すると（ステップＳＴ１１）、作動信号をリトラクタ２５および選択したインフレータ４３，５３へ出力する（ステップＳＴ３１）。
この際、制御部１００は、予め記憶する選択情報に基づいて、前エアバックモジュール４１の複数の前下インフレータ４３の中の、選択した前下エアバック４２に対応するもののみへ作動信号を出力する。
また、制御部１００は、予め記憶する選択情報に基づいて、後エアバックモジュール５１の複数の後インフレータ５３の中の、選択した後エアバック５２に対応するもののみへ作動信号を出力する。

以上のように、本実施形態の乗員保護装置１０は、第１実施形態の効果に加えて以下の効果を奏する。
すなわち、本実施形態では、特定した膝下部（たとえば膝および脛）の左右位置に応じて、前エアバックモジュール４１について展開する前下エアバック４２を選択し、後エアバックモジュール５１について展開する後エアバック５２を選択する。よって、膝下部の左右位置が大きく異なる乗員Ｍに対して、各々の膝下部（たとえば膝および脛）の左右位置に対応するエアバック４２，５２により、好適に拘束できる。複数のエアバック４２，５２の展開範囲は、前後に移動可能な可動板４４，５４により前後方向に調整でき、左右に配列された複数のエアバック４２，５２により左右方向に調整できる。
また、１つ１つのエアバック４２，５２のサイズを小さくすることができるので、個々のインフレータ４３，５３のサイズを大きくする必要がない。小さいインフレータ４３，５３を用いて、膝下部を強固に拘束できる。展開した各エアバック４２，５２により、高い抗力、高い保持力が持続的に得られる。

なお、シート５のクッション部６が左右方向に調整可能である場合、一対のシート後センサモジュール７１がシート５のクッション部６に取り付けられているとき、乗車空間４内での膝下部（たとえば膝および脛）の左右位置が不明となる、可能性がある。この場合、シート位置センサモジュール８１によりクッション部６の左右位置を検出し、一対のシート後センサモジュール７１の検出信号に基づいて特定されたシート５に対する膝下部の相対位置を、検出したクッション部６の左右位置により、絶対位置に補正すればよい。これにより、乗車空間４での絶対位置を演算できる。

また、第２実施形態と第３実施形態とは、組み合わせもよい。
すなわち、たとえば前エアバックモジュール４１において、複数の前下エアバック４２は、上下方向および左右方向においてマトリックス状に配列されてよい。この場合、制御部１００は、膝下部の上下方向の位置および左右方向の位置を特定し、これに応じてたとえば膝に対応する位置の前下エアバック４２とその下側の前下エアバック４２とを選択すればよい。

以上の実施形態は、本発明の好適な実施形態の例であるが、本発明は、これに限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変形または変更が可能である。

上記実施形態では、１つのシート５に対して、左右一対の前エアバックモジュール４１と、左右一対の後エアバックモジュール５１とを設けている。
この他にもたとえば、１つのシート５に対して、左右共通の１つの前エアバックモジュール４１と、左右共通の１つの後エアバックモジュール５１とを設けてよい。また、前エアバックモジュール４１および後エアバックモジュール５１のいずれか一方を設けてもよい。１つのシート５に対して乗員Ｍの下肢を拘束するエアバックモジュールは、３つ以上でもよい。これらの場合でも、たとえばエアバック４２，５２の展開形状を工夫することにより、着座した乗員Ｍの下肢を、特定した着座位置に拘束または保持するように機能させることが可能である。

上記実施形態では、１つのシート５に対して、複数種類のセンサモジュール６１，７１，８１，９１を設けている。
この他にもたとえば、１つのシート５に対して、たとえばシート前センサモジュール６１といった１つのセンサモジュールを設けてよい。この場合でも、特定した膝下部の位置に基づいて、前エアバックモジュール４１の展開状態だけでなく、後エアバックモジュール５１の展開状態を調整できる。

上記実施形態では、体圧分布センサモジュール９１は、シート５のクッション部６に設けられている。
この他にもたとえば、体圧分布センサモジュール９１は、シート５前の床面に設けてもよい。この場合、体圧分布センサモジュール９１は、着床した乗員の踵、足先を検出し得る。そして、踵と膝の位置とを特定できれば、膝下部の全体の位置も演算により特定できる。

１ 乗用自動車（車両）、４ 乗車空間、５ シート、６ クッション部、１０ 乗員保護装置、３１ ハンドルエアバックモジュール（エアバックモジュール）、４１ 前エアバックモジュール（エアバックモジュール、膝下部エアバックモジュール）、５１ 後エアバックモジュール（エアバックモジュール、膝下部エアバックモジュール）、６１ 前センサモジュール（センサモジュール）、６２ 赤外線センサ、７１ シート後センサモジュール（センサモジュール）、８１ シート位置センサモジュール（センサモジュール）、９１ 体圧分布センサモジュール（センサモジュール）、１００ 制御部

Claims (4)

1. 車両のシートに着座する乗員の下肢部へ向けて展開する下肢用エアバックモジュールとして、シートに着座する乗員の膝下部の前側において後向きに展開する前エアバックモジュール、およびシートに着座する乗員の膝下部の後側において前向きに展開する後エアバックモジュールを含む、複数のエアバックモジュールと、
   前記複数のエアバックモジュールを制御する制御部と、
   シートに着座する乗員を検出するセンサモジュールと、
   を有し、
   前記制御部は、
   前記センサモジュールに接続され、
   前記センサモジュールの検出信号に基づいて、シートに着座した状態での乗員の膝下部の位置を特定し、
   前記前エアバックモジュールおよび前記後エアバックモジュールを、特定した前記膝下部の位置へ向けて前後から展開し、展開した前記前エアバックモジュールおよび展開した前記後エアバックモジュールにより乗員の膝、脛および足首の中の少なくとも膝を含む二か所を前後から、特定した前記膝下部の位置に拘束する、
   乗員保護装置。
2. 前記センサモジュールは、
   シートの周囲の車両の構造物に左右方向に並べて設けられる一対のセンサモジュールを有し、
   前記制御部は、
   前記一対のセンサモジュールの検出信号と前記一対のセンサモジュールの相対位置とを用いた三角測量法の演算により、シートに着座した乗員の膝下部の位置を特定する、
   請求項１記載の乗員保護装置。
3. 前記センサモジュールは、
   シートに着座する乗員の膝、脛または足首の前面の位置を検出する第一センサモジュール、
   シートに着座する乗員の膝、脛または足首の後面の位置を検出する第二センサモジュール、
   乗車空間内でのシートの位置を検出する第三センサモジュール、および
   シートに着座する乗員による体圧分布を検出する第四センサモジュール、
   の中の、前記第一センサモジュールまたは前記第二センサモジュールを含む少なくとも１つのセンサモジュールを有し、
   前記制御部は、
   前記少なくとも１つのセンサモジュールの検出信号に基づいて、シートに着座した状態での乗員の下肢部の位置を特定する、
   請求項１または２記載の乗員保護装置。
4. 前記センサモジュールは、
   赤外線センサ、超音波センサ、画像センサなどの乗員の位置を非接触に検出するセンサを有する、
   請求項１から３のいずれか一項記載の乗員保護装置。

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