JP6522163B2 - 自動車後部衝突保護方法および装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動車安全性の分野にかかり、特に、自動車後部衝突保護のための方法および装置に関する。

近年、自動車事故の増加に伴い、車両の安全性能がますます注目されている。このため、現在では、安全装備を備えていることが、車両の安全性を追求するための最低限の保証となっている。

乗員を受動的に保護する装置では、例えば、安全エアバッグ、安全ベルトなどの安全装置が既に自動車の標準装備となっている。安全エアバッグの重要性は、自動車の安全分野において非常に重要な位置を占めている。安全エアバッグは、自動車内の乗員の被害を軽減するだけでなく、大事なときに人の命を救うことができる。従って、安全エアバッグの設計もまた、自動車の安全性に非常に重要な関係がある。

自動車衝突には、正面衝突、正面オフセット衝突、側方衝突、後部衝突があるが、このうち後部衝突が最も軽視されている。しかしながら、後部衝突が最も起こりにくく、負傷の程度が最も小さいことを意味しているわけではない。逆に、後部衝突の発生率は非常に高く、人間の頭の最も弱い部分が後頭部であり、人間の後頸部は後部衝突でまさに衝撃を受けるため、負傷の程度は深刻である。従って、後部衝突による破壊度合いに対する認識を高める必要がある。

後部衝突による人身事故を減らすために、シートヘッドレストの剛性から検討してもよいし、後部衝突時のエネルギーを減らすことから検討してもよい。ヘッドレストの剛性に関する研究は長年にわたって行われており、ヘッドレストの形状や剛性については比較的理解されているが、後部衝突時のエネルギーの低減に関する研究は不十分である。

そこで、後部衝突時に衝突エネルギーを低減させる観点から、後部衝突による人身事故をいかに低減するかが課題となっている。

本発明の目的は、後部衝突による人身傷害を低減することができる自動車後部衝突保護方法および装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明である自動車後部衝突保護方法は、
対象車両の走行時に、レーダーによって後方車両との距離を検出し、
前記後方車両との距離が距離閾値よりも小さいかを判定し、当該後方車両との距離が前記距離閾値より小さい場合に、後方車両の接近速度と前記後方車両との距離とに基づいて衝突時間を算出し、
前記衝突時間が時間閾値よりも小さいかを判定し、当該衝突時間が前記時間閾値より小さい場合に、対象車両の後部バンパーに配置されたエアバッグを作動させ、当該エアバックを膨張させることで、当該エアバッグを対象車両の後部バンパーの外側で長帯状膨張体に形成させる、
という構成をとる。

上記方法において、好ましくは、前記エアバッグのエアバッグリボン体は、長帯状に折り畳まれており、ボルトを介して対象車両の後部バンパーの内部に配置されている、
という構成をとる。

上記方法において、好ましくは、前記エアバッグが作動した後に、前記エアバッグリボン体は、割れ線から飛び出し、長帯状膨張体に膨張して展開される、
という構成をとる。

上記方法において、好ましくは、前記長帯状膨張体の断面の中央部分は長方形形状であり、断面の上下両端部分は半円形状である、
という構成をとる。

上記方法において、好ましくは、前記後方車両の接近速度と前記後方車両との距離とに基づいて前記衝突時間を算出する際に、さらに、アクセス開度又はブレーキ信号に基づいて前記衝突時間を修正する、
という構成をとる。

上記方法において、好ましくは、
さらに、レーダーを用いて、前方車両までの距離と前方車両への接近速度とを検出し、前記前方車両までの距離と前記前方車両への接近速度とに基づいて対象車両のブレーキ発生時間を推定し、当該対象車両のブレーキ発生時間に基づいて前記衝突時間を修正する、
という構成をとる。

上記目的を達成するために、本発明は自動車後部衝突保護装置をさらに提供し、
対象車両の走行時に、レーダーによって後方車両との距離を検出する後方車両検出部と、
前記後方車両との距離が距離閾値よりも小さいかを判定し、当該後方車両との距離が前記距離閾値より小さい場合に、後方車両の接近速度と前記後方車両との距離とに基づいて衝突時間を算出する衝突時間算出部と、
前記衝突時間が時間閾値よりも小さいかを判定し、当該衝突時間が前記時間閾値より小さい場合に、対象車両の後部バンパーに配置されたエアバッグを作動させ、当該エアバックを膨張させることで、当該エアバッグを対象車両の後部バンパーの外側で長帯状膨張体に形成させるエアバッグ制御部と、
を備えた、
という構成をとる。

上記装置において、好ましくは、
前記エアバッグのエアバッグリボン体は、長帯状に折り畳まれており、ボルトを介して対象車両の後部バンパーの内部に配置されている、
という構成をとる。

上記装置において、好ましくは、
前記エアバッグが作動した後に、前記エアバッグリボン体は、割れ線から飛び出し、長帯状膨張体に膨張して展開され、当該長帯状膨張体の断面の中央部分は長方形形状であり、断面の上下両端部分は半円形状である、
という構成をとる。

上記装置において、好ましくは、
前記衝突時間算出部は、さらに、
アクセス開度又はブレーキ信号に基づいて前記衝突時間を修正し、
レーダーを用いて、前方車両までの距離と前方車両への接近速度とを検出し、前記前方車両までの距離と前記前方車両への接近速度とに基づいて対象車両のブレーキ発生時間を推定し、当該対象車両のブレーキ発生時間に基づいて前記衝突時間を修正する、
という構成をとる。

本発明の実施形態によると、以下の技術的効果を有する。
（１）このような構想は、後方衝突時に前方車両における人物の首の保護に有益であり、後方車両の乗員の負傷を軽減し、車両の保護において一定の役割を果たす。このため、安全性の観点から、後部衝突保護のための安全エアバッグの構想は、非常に有効であり、多数の目的を達成することができる。

（２）現在比較的高度なレーダー監視システムと組み合わせて、前方車両の後部バンパー付近に検出レーダーを組み込むことで、後方車両の速度検出と、前方車両と後方車両との間の相対距離と、の検出を可能にしている。また、ある時間範囲内に生じうる衝突が検出されると、衝突による２つの車両の乗員の負傷を軽減するために、レーダーシステム自体に組み込まれた自動計算機能により、安全エアバッグを作動させる点火信号がＡＣＵ（エアバッグ電子制御ユニット）に発せられる。

（３）この構想によるエアバッグは、車両の乗員と直接接触することはないが、車両同士の接触に介在し、衝突の過程で、２つの車両が衝突したときに発生するエネルギーの一部を吸収する。これにより、車両内の乗員を間接的に保護するという目的を達成することができる。

以下、本発明の目的、利点及び特徴をより明確にするため、図面と実施形態を用いて詳細に説明する。

本発明の具体的な実施形態を、図面を参照して限定的にではなく例示的に以下に説明する。図面において、同一の参照符号は同一又は類似の構成要素や部分を示す。当業者であれば、図面における各部分は必ずしも縮尺通りに描かれていないことは理解されうる。
本発明の実施形態における方法のステップを示すフローチャートである。 本発明の実施形態におけるシステムを示す構造図である。 本発明の実施形態における２つの車両間の距離の概略図である。 本発明の実施形態におけるエアバッグの作動開始時の様子を示す概略図である。 本発明の実施形態における２つの車両の衝突時の様子を示す概略図である。 本発明の実施形態におけるエアバッグの折り畳み状態を示す構造図である。 本発明の実施形態におけるエアバッグが広がったときの様子を示す構造図である。 本発明の実施形態におけるレーダー監視システムの動作を示すフローチャートである。

図１は、本発明の実施形態における方法のステップを示すフローチャートである。図１に示すように、本発明の一実施形態では、ステップ１０１、ステップ１０２、ステップ１０３からなる自動車後部衝突保護方法を提供している。

ステップ１０１：対象車両の走行時に、レーダーによって後方車両との距離を検出する。
ステップ１０２：後方車両との距離が距離閾値よりも小さいかを判定する。閾値より小さい場合には、後方車両の接近速度と後方車両との距離とに基づいて衝突時間を算出する。
ステップ１０３：衝突時間が時間閾値よりも小さいかを判定し、閾値より小さい場合には、対象車両の後部バンパーに配置されたエアバッグを作動させる。エアバッグが膨張すると、当該エアバッグは対象車両の後部バンパーの外側で長帯状膨張体を形成する。

本発明の実施形態においては、エアバッグが車両の乗員に直接接触しないが、車両間の接触に介在する。そして、衝突の過程で、エアバッグが２台の車両の衝突エネルギーの一部を吸収し、それによって、間接的に車両内の乗員を保護するという目的を達成することができる。

本実施形態では、距離閾値を設定し、距離閾値内で車両後方に対してのみ衝突計算を行うことで、演算量を削減することができる。また、長帯状膨張体を配置することで、エアバッグにかかる力が分散され、後部衝突によって横転することを防止して、総合的な保護を図ることができる。

本発明の一実施形態では、エアバッグのエアバッグリボン体は、長帯状に折り畳まれ、ボルトを用いて対象車両の後部バンパーの内部に配置されている。エアバッグが作動した後に、エアバッグリボン体は割れ線から飛び出し、長帯状膨張体に膨張して展開される。長帯状膨張体の断面の中央部分は長方形形状であり、断面の上下両端部分は半円形状である。

本発明の一実施形態では、後方車両の接近速度と、後方車両との距離と、に基づいて、衝突時間を算出するステップにおいては、さらに、アクセル開度又はブレーキ信号に基づいて衝突時間を修正する。

例えば、上記時間閾値が２秒に設定されており、現在算出されている衝突時間は２．５秒であるが、対象車両のブレーキング、あるいは、対象車両のアクセス開度が小さくなることが現時点で検出されると、対象車両が後の２秒以内で減速していることとなる。従って、後方車両の接近速度と後方車両との距離とに基づいてのみ算出された衝突時間を修正する必要がある。対象車両のブレーキにより衝突時間が０．８秒短縮される場合、修正後の衝突時間は１．７秒である。この値は既に時間閾値よりも小さく、安全エアバッグが作動する値である。対象車両のアクセル開度が減少して衝突時間が０．３秒短縮された場合、修正後の衝突時間は２．２秒となり、時間閾値を下回っていないため、安全エアバッグは作動しない。

衝突時間を算出する過程では、必然的に、算出結果はある程度遅れる。対象車両がブレーキ操作やアクセル操作を行ってから速度変化に反映されるまで、及び、レーダーによる検出と衝突時間が算出されるまで、時間経過が存在する。衝突時間に対する速度の急変の影響を適時に調べて完全に保証することは難しい。

このため、本発明の一実施形態では、さらに、前方車両までの距離と前方車両への接近速度とをレーダーを用いて検出し、前方車両までの距離と前方車両への接近速度とに基づいて対象車両のブレーキ発生時間を推定し、対象車両のブレーキ発生時間に基づいて衝突時間を修正する。このように、減速傾向を事前に予測し、事前に準備されることで、衝突時間がより正確に推定される。

しかしながら、いくら計算が行われても、安全エアバッグが衝突前に絶対に膨張することが保証されなければならないために、本発明の一実施形態では、例えば、高速時、近距離時及びブレーキング時に、さらに以下の補助的な修正ルールを設定している。特に、車速が時速８０ｋｍよりも速い場合に、後方車両距離が５ｍ未満であり、対象車両がブレーキ操作を行っている場合には、この時点で、衝突時間が時間閾値未満であると自動的に認められ、安全エアバッグが作動する。

本実施形態では、速度と距離との比率が、判定基準として設定されてもよい。例えば、車両速度が時速５０ｋｍよりも速く、ブレーキがかけられている場合には、車速と距離との比として１０：１が設定される。仮に、速度が時速６０ｋｍのとき、距離が６メートル未満である場合には、ブレーキングでエアバッグを作動させる。仮に、速度が時速７０ｋｍのとき、距離が７ｍ未満である場合には、ブレーキングでエアバッグを作動させる。つまり、対象車両の速度と後方車両との距離との比が１０：１に達すると、ブレーキングによりエアバッグを作動させる。

図２は、本発明の一実施形態におけるシステムの構造図を示す。図２に示すように、自動車後部衝突保護装置は、対象車両の走行時に、レーダーによって後方車両との距離を検出する後方車両検出部２０１と、後方車両との距離が距離閾値よりも小さいかを判定し、閾値より小さい場合に、後方車両の接近速度と後方車両との距離とに基づいて衝突時間を算出する衝突時間算出部２０２と、衝突時間が時間閾値よりも小さいかを判定し、閾値より小さい場合には、対象車両の後部バンパーに配置されたエアバッグを作動させ、エアバックが膨張することで、対象車両の後部バンパーの外側で長帯状の気体注入膨張体を形成させるエアバッグ制御部２０３と、を備える。

上記装置では、エアバッグのエアバッグリボン体は、長帯状に折り畳まれ、ボルトを用いて対象車両の後部バンパーの内部に配置されている。エアバッグが作動された後に、エアバッグリボン体は割れ線から飛び出し、長帯状膨張体に展開されて膨らむ。長帯状膨張体の断面中央部は長方形形状であり、断面の上下両端は半円形である。

上記装置では、衝突時間算出部が、さらに、アクセル開度又はブレーキ信号に基づいて衝突時間を修正する。また、前方車両までの距離と前方車両への接近速度とをレーダーを用いて検出し、前方車両までの距離と前方車両への接近速度とに基づいて対象車両のブレーキ発生時間を推定し、対象車両のブレーキ発生時間に基づいて衝突時間を修正する。

上記装置では、衝突時間算出部は、さらに、対象車両の速度と後方車両との距離との比が１０：１の場合に、対象車両のブレーキがかけられると、エアバッグを作動させる。

本発明の実施形態では、後部衝突時のエネルギーを低減することと、現在の費用対効果の高い安全エアバッグとの組み合わせにより、後部衝突保護のための安全エアバッグ構想を提示している。後部衝突時に乗員を保護するこの安全構想は、基本構造として比較的従来型の安全エアバッグ構造を用い、現在では比較的最新のレーダー監視システムを組み込んでおり、乗員の負傷を軽減するという目標を達成することができる。

本発明の実施形態における構想は、以下の特徴を有する。
（１）このような構想は、後方衝突時に前方車両における人物の首の保護に有益であり、後方車両の乗員の負傷を軽減し、車両の保護において一定の役割を果たす。このため、安全性の観点から、後部衝突保護のための安全エアバッグの構想は、非常に有効であり、多数の目的を達成することができる。

（２）現在比較的高度なレーダー監視システムと組み合わせて、前方車両の後部バンパー付近に検出レーダーを組み込むことで、後方車両の速度検出と、前方車両と後方車両との間の相対距離と、の検出を可能にしている。また、ある時間範囲内に生じうる衝突が検出されると、衝突による２つの車両の乗員の負傷を軽減するために、レーダーシステム自体に組み込まれた自動計算機能により、安全エアバッグを作動させる点火信号がＡＣＵ（エアバッグ電子制御ユニット）に発せられる。

（３）この構想によるエアバッグは、車両の乗員と直接接触することはないが、車両同士の接触に介在し、衝突の過程で、２つの車両が衝突したときに発生するエネルギーの一部を吸収する。これにより、車両内の乗員を間接的に保護するという目的を達成することができる。

上記３つの観点から、後部衝突時に乗員を保護するためのこのような安全構想の提案は、従来技術と新規技術の組み合わせであり、この安全構想を提案することによって、後部衝突時の不要な人身事故を減らし、自動車の安全性能を向上させることができる。

図３、図４及び図５は、それぞれ、２つの車両間の距離、エアバッグの作動、２つの車両の衝突、を示す概略図である。図に示すように、本発明の実施形態における後部衝突時に乗員を保護するための安全構想の動作原理は、以下の通りである。

車両の走行過程において、車両Ａ（対象車両）の後部に搭載されたレーダー検出システムは、常に自車両と車両Ｂ（後方車両）との間の距離を検出し、２つの車両間の動的な距離をオンボード・コンピューティング・システムに提供する。そして、常時、そのときの速度で走行した場合における衝突の可能性が、システム内のアルゴリズムによって計算される。

図３に示すように、２台の車両間の距離がＸの場合、レーダーが、２台の車両の相対的な移動があまりにも小さく、車両Ｂの速度は減少する傾向にはないことを検出したとする。このような状況が続く場合には、後部衝突が生じるに違いなく、この時点で点火信号がＡＣＵ（エアバッグ電子制御ユニット）に発せられる。

図４に示すように、エアバッグは急速に作動する。２つの車両が衝突する前に、十分な作動時間があり、最善の方法は、エアバッグが急速に膨張し、まさにエアバッグが最大限に膨張したときに、２つの車両が衝突することである。

図５は、エアバッグが完全に膨張し、車両Ｂが車両Ａのエアバッグに衝突したときを示している。車両Ｂがエアバッグに接触し始めた後には、車両Ｂによる圧縮によってエアバッグがゆっくりと収縮し始める。圧縮の過程で、エアバッグは衝突時に生じたエネルギーを吸収し、前方車両あるいは後方車両のいずれの乗員に対しても、当該乗員に与えられうる余分なエネルギーを減少させる。エネルギーの一部が吸収されることによって、衝突による前方車両および後方車両の乗員に対するへの負傷を軽減することができ、それにより安全の役割を果たす。

上述したような後部衝突時に乗員を保護するための安全対策をより良く導入するためには、その中の主要な要素を詳細に導入する必要があり、主にエアバッグやレーダー監視システムなどを導入する。

図６は、エアバッグの折り畳みの構造図である。図６は、エアバッグが折り畳まれた後の状態を示しており、図示する４つのボルト穴で車両の後部バンパーの位置に固定され、折り畳まれたエアバックリボン体は後部バンパーの内部にある。ＡＣＵが作動信号を発した後、エアバッグリボン体は割れ線に沿って展開されて膨張する。図７は、膨張したエアバッグの構造図である。

上述した後部衝突時に乗員を保護する安全構想では、エアバッグは人体の腕に相当するが、レーダー監視システムは、人体の脳と同等に、非常に重要な役割を果たす。

レーダー監視システムの動作を表すフローチャートを図８に示す。図８に示すように、システムの始動後、レーダー監視システムは常に作動状態にある。距離がＸより小さい場合にのみ計算が開始され、システムに組み込まれたアルゴリズムによって衝突が発生するかどうかが判定される。さらに、衝突を判定した後に、ＡＣＵに信号が発せられ、そうでなければ距離の検出を再度行う。したがって、衝突が判定されない場合には、エアバッグが作動しないことが保証され、無駄が低減される。

以上のことから、本発明は以下の利点を有する。
（１）本発明の実施形態では、エアバッグは、車両の乗員と直接接触することはないが、車両同士の接触に介在し、衝突の過程で、２つの車両が衝突したときに発生するエネルギーの一部を吸収する。これにより、車両内の乗員を間接的に保護するという目的を達成することができる。また、距離閾値を設定し、距離閾値内で車両後方に対してのみ衝突計算を行うことで、演算量を削減することができる。また、長帯状膨張体を配置することで、エアバッグにかかる力が分散され、後部衝突によって横転することを防止して、総合的な保護を図ることができる。

（２）また、本発明の実施形態では、衝突時間は、アクセル開度またはブレーキに応じて修正される。さらに、前方車両までの距離と前方車両への接近速度とに基づいて対象車両のブレーキ発生時間が推定され、減速傾向を事前に予測し、事前に準備されることで、衝突時間がより正確に推定される。

（３）また、本発明の実施形態では、高速時、近距離時及びブレーキング時に、衝突前に安全エアバッグが絶対に開かれる、という補助的な修正ルールが設定される。

以上、本発明の複数の実施形態を例示的かつ詳細に説明したが、本発明の原理と一致する他の変形又は変更が、本発明の精神及び範囲を逸脱することなく、本発明から直接的に決定、派生されることは、当業者に認定されるであろう。したがって、本発明の範囲は、他のあらゆる変形又は変更を含むと理解される。

Claims (9)

1. 対象車両の走行時に、レーダーによって後方車両との距離を検出し、
   前記後方車両との距離が距離閾値よりも小さいかを判定し、当該後方車両との距離が前記距離閾値より小さい場合に、後方車両の接近速度と前記後方車両との距離とに基づいて衝突時間を算出し、前記後方車両の接近速度と前記後方車両との距離とに基づいて前記衝突時間を算出する際に、さらに、レーダーを用いて、前方車両までの距離と前方車両への接近速度とを検出し、前記前方車両までの距離と前記前方車両への接近速度とに基づいて対象車両のブレーキ発生時間を推定し、当該対象車両のブレーキ発生時間に基づいて前記衝突時間を修正し、
   前記衝突時間が時間閾値よりも小さいかを判定し、当該衝突時間が前記時間閾値より小さい場合に、対象車両の後部バンパーに配置されたエアバッグを作動させ、当該エアバックを膨張させることで、当該エアバッグを対象車両の後部バンパーの外側で長帯状膨張体に形成させる、
   自動車後部衝突保護方法。
2. 前記エアバッグのエアバッグリボン体は、長い形状に折り畳まれており、ボルトを介して対象車両の後部バンパーの内部に配置されている、
   請求項１に記載の自動車後部衝突保護方法。
3. 前記エアバッグが作動した後に、前記エアバッグリボン体は、割れ線から飛び出し、長帯状膨張体に膨張して展開される、
   請求項２に記載の自動車後部衝突保護方法。
4. 前記長帯状膨張体の断面の中央部分は長方形形状であり、断面の上下両端部分は半円形状である、
   請求項３に記載の自動車後部衝突保護方法。
5. 前記後方車両の接近速度と前記後方車両との距離とに基づいて前記衝突時間を算出する際に、さらに、アクセス開度又はブレーキ信号に基づいて前記衝突時間を修正する、
   請求項１に記載の自動車後部衝突保護方法。
6. 対象車両の走行時に、レーダーによって後方車両との距離を検出する後方車両検出部と、
   前記後方車両との距離が距離閾値よりも小さいかを判定し、当該後方車両との距離が前記距離閾値より小さい場合に、後方車両の接近速度と前記後方車両との距離とに基づいて衝突時間を算出する衝突時間算出部と、
   前記衝突時間が時間閾値よりも小さいかを判定し、当該衝突時間が前記時間閾値より小さい場合に、対象車両の後部バンパーに配置されたエアバッグを作動させ、当該エアバックを膨張させることで、当該エアバッグを対象車両の後部バンパーの外側で長帯状膨張体に形成させるエアバッグ制御部と、
   を備え、
   前記衝突時間算出部は、さらに、レーダーを用いて、前方車両までの距離と前方車両への接近速度とを検出し、前記前方車両までの距離と前記前方車両への接近速度とに基づいて対象車両のブレーキ発生時間を推定し、当該対象車両のブレーキ発生時間に基づいて前記衝突時間を修正する、
   自動車後部衝突保護装置。
7. 前記エアバッグのエアバッグリボン体は、長い形状に折り畳まれており、ボルトを介して対象車両の後部バンパーの内部に配置されている、
   請求項６に記載の自動車後部衝突保護装置。
8. 前記エアバッグが作動した後に、前記エアバッグリボン体は、割れ線から飛び出し、長帯状膨張体に膨張して展開され、当該長帯状膨張体の断面の中央部分は長方形形状であり、断面の上下両端部分は半円形状である、
   請求項７に記載の自動車後部衝突保護装置。
9. 前記衝突時間算出部は、さらに、
   アクセス開度又はブレーキ信号に基づいて前記衝突時間を修正する、
   請求項６に記載の自動車後部衝突保護装置。