(57)【要約】【課題】タイヤと路面との摩擦による従来の車両の制動とは異なるアプローチにより車両を制動することのできる車両用制動装置を提供することなどを課題とする。【解決手段】ガス圧により車両に制動力を付加する車両用制動装置１０であって、前記車両用制動装置１０は、路面との接触により制動力を発生させる制動面１１ｂと、制動時に前記制動面１１ｂを前記ガス圧により路面と接触させる制動面移動手段１１と、前記制動面移動手段１１に前記ガス圧を供給するガス圧発生手段１３と、を備えたことを特徴とする。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス圧により車両に制動力を付加する車両用制動装置であって、
前記車両用制動装置は、路面との接触により制動力を発生させる制動面と、
制動時に前記制動面を前記ガス圧により路面と接触させる制動面移動手段と、
前記制動面移動手段に前記ガス圧を供給するガス圧発生手段と、
を備えたことを特徴とする車両用制動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両に制動力を効かせる車両用制動装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のブレーキは、ブレーキペダルを踏み、ドラム式やディスク式のブレーキによりタイヤと路面との摩擦によって車両の持っている運動エネルギーが消費されて停止する原理となっているが、運転者が実際に車両を停止させようとする場合、このブレーキの機能によりすぐに車両を停止させることができるというわけではない。運転者がブレーキを操作してブレーキが効き始めてから車両が完全に停止するまでには多少の距離（以下、「制動距離」という）がある。
この制動距離は短い方が望ましい。制動距離の短縮化は、タイヤが路面に接地する接地面積を広くすることで達成される。また、タイヤと路面との摩擦係数を大きくすることでも達成される。具体的には、タイヤを幅広にすると、接地面積が広くなるので制動距離を短縮化することができる。また、タイヤのゴムのコンパウンドを柔らかいものにすると、タイヤと路面との摩擦係数が大きくなるので制動距離を短縮化することができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、タイヤを幅広にして接地面積を広くしたり、タイヤのゴムのコンパウンドを柔らかくして摩擦係数を大きくしたりすると制動距離を短縮化できるが、車両の燃費を悪化させてしまう。また、通常、車両は４本のタイヤで路面に接地しているため、接地面積を広くするには限界がある。また、タイヤと路面との摩擦係数を大きくするにも限界がある。即ち、車両の制動距離を短縮化する点において、検討すべき点があった。
【０００４】
そこで、本発明は、タイヤと路面との摩擦による従来の車両の制動とは異なるアプローチにより車両を制動することのできる車両用制動装置を提供することを課題とする。
【０００５】
本発明は、前記課題を解決すべく構成されるものであり、ガス圧により車両に制動力を付加する車両用制動装置であって、前記車両用制動装置は、路面との接触により制動力を発生させる制動面と、制動時に前記制動面を前記ガス圧により路面と接触させる制動面移動手段と、前記制動面移動手段に前記ガス圧を供給するガス圧発生手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００６】
本発明によれば、ガス圧発生手段によりガス圧を供給された制動面移動手段が制動面を移動させることにより、制動面が路面と接触して制動力を発生する。つまり、タイヤと路面との摩擦による従来の制動とは異なる制動を実現する。
【０００７】
本発明における制動力は、従来の制動装置や制動方法により発生する制動力と併用して発生させてもよいし、単独で発生させてもよい。また、運転者の意思により制動力を発生させてもよいし、運転者の意思に関わらず制動力を発生させてもよい。なお、本発明において、制動面の広さ及び形状は任意に設定することができる。膨張手段のどの部分を路面と摩擦させるのかも任意に設定することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明に係る車両用制動装置の実施形態について詳細に説明する。
参照する図面において、図１（ａ）は本実施形態に係る車両用制動装置を装着した車両の側面図、（ｂ）はモジュールケース内に収容されるエアバッグの断面図、（ｃ）はエアバッグが展開している車両の側面図である。また、図３は、本実施形態に係る車両用制動装置のブロック図である。
【０００９】
図１に示す本実施形態の車両用制動装置１０は、エアバッグ１１を展開して車両を制動させるための装置であり、車両のアンダボディ側（下面側）から路面方向（路面側）に展開するエアバッグ１１と、エアバッグ１１を収容するためのモジュールケース１２と、エアバッグ１１を展開させるためにエアバッグ１１に高圧ガスを供給するためのインフレータ１３と、インフレータ１３に高圧ガス発生信号を送信する制御装置１４（図３参照）とから構成されている。なおここで、エアバッグ１１は請求項の「制動面移動手段」、インフレータ１３は請求項の「ガス圧発生手段」に相当する。
【００１０】
図２（ａ）は本実施形態に係るエアバッグの展開前の斜視図、（ｂ）は（ａ）のエアバッグの展開後の斜視図である。
エアバッグ１１は、主に摩擦に強く耐衝撃性に優れるナイロンなどで袋状に形成されており、複数の高圧ガス導入孔１１ａを有している。図２（ａ）に示すように、通常、エアバッグ１１はモジュールケース１２内に、折り畳まれて収容されているが、車両制動時には、図２（ｂ）に示すように展開して、エアバッグ１１の底面１１ｂが路面と摩擦する。そのため、エアバッグ１１は路面との摩擦によって脱落しないような強度で車両に取り付けられている。
【００１１】
エアバッグ１１の大きさは、図１（ｃ）に示すように、車両のアンダボディ側から展開して底面１１ｂが路面に接触することができるくらいの厚みが少なくとも必要である。また、展開がタイヤによって邪魔されないように、幅は左右のタイヤの間に収まるくらいで、長さは車両の長さを超えないくらいである。なお、底面１１ｂは請求項の「制動面」に相当する。
【００１２】
モジュールケース１２は、図１（ｂ）に示すように、長方形の箱型をしており、内部に折り畳まれたエアバッグ１１とインフレータ１３を収容する。
モジュールケース１２は、車両のアンダボディのセンタ付近に備えられる（図１（ａ）参照）。
また、モジュールケース１２の路面と向かい合う下面には開口部があり、その開口部をティアライン１２ａで覆っている。ティアライン１２ａは、発泡樹脂などで厚みが薄く形成されており、エアバッグ１１の展開時には、このティアライン１２ａが破れて、エアバッグ１１が路面に向かって展開する。
【００１３】
インフレータ１３は、エアバッグ１１に高圧ガスを供給するため、エアバッグ１１の高圧ガス導入孔１１ａに通ずる高圧ガス供給管１３ａを有する高圧ガス発生器であり、火薬、高圧ガスを圧縮して充填したボンベと、不活性高圧ガスを発生する高圧ガス発生剤を備えたものが単独又は併用して用いられる。なお、ＳＲＳ（Ｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔａｌ　Ｒｅｓｔｒａｉｎｔ　Ｓｙｓｔｅｍ）用のエアバッグでは、乗員に与える衝撃等を考慮して火薬などの量を抑えて、概ね３０ｍｓ（ミリ秒）で展開されるようにしてあるが、本実施形態に係る車両用制動装置１０では、このような考慮が必要でないため、インフレータ１３に備える火薬を増量し、又は高圧の圧縮空気を使用して展開時間を５ｍｓ以下にすることができる。
インフレータ１３は、エアバッグ１１とともにモジュールケース１２内に収容されて車両のアンダボディに備えられる。
インフレータ１３は、後記する制御装置１４から高圧ガス発生信号を受けて、高圧ガス供給管１３ａを通じて、エアバッグ１１内に、高圧ガスを供給する。ここで、用いられる高圧ガスには、例えば、窒素ガスや圧縮空気などがある。
【００１４】
制御装置１４は、図３に示すように、例えば半導体加速度センサのような車両の衝突を検知する車両衝突検知手段１４ａと接続され、車両の衝突を検知するようになっている。また、制御装置１４は、車両衝突検知手段１４ａによって車両の衝突を検知したとき、エアバッグ１１を展開させるための高圧ガス発生信号をインフレータ１３へ送信することを制御する。なお、図３のＯＮ信号は、後で説明する図５のＯＮ信号に相当し、例えば運転者の意志でＯＮ（作動指示）できるスイッチからの信号である。
【００１５】
以下、本実施形態に係る車両用制動装置１０の動作について説明する。
まず、図３に示すように、車両が衝突した場合、制御装置１４において車両衝突検知手段１４ａが衝突を検知し、制御装置１４が高圧ガス発生信号をインフレータ１３に送信する。
そして、インフレータ１３は、当該高圧ガス発生信号をキャッチして、高圧ガス供給管１３ａを通じてエアバッグ１１内に高圧ガスを噴き出す。
高圧ガスが供給されたエアバッグ１１は、膨張を開始し、モジュールケース１２のティアライン１２ａを破り、車両のアンダボディ側から路面方向に飛び出して、図１（ｃ）に示すように、車両の重心付近で路面に接触するように展開する。
【００１６】
以上によれば、本実施形態において、次のような効果を得られる。
エアバッグ１１が路面に接触するように展開することにより、車両の全体の接地面積は、４本のタイヤで路面と接地する接地面積に、路面と接触するエアバッグ１１の底面１１ｂの接地面積を加えるため広くなる。そのため、路面との摩擦力を高めることができ、車両の制動距離を短縮することができる。これにより、衝突を未然に防ぐことができる。また仮に衝突したとしても、衝突による運動エネルギーを低減し、乗員にかかる衝撃を緩和することができるほか、車両がはじかれることによって起こる二次衝突の防止にも効果がある。このような衝突の未然防止、運動エネルギーの低減は、当該車両ばかりでなく、相手方にとってもメリットがある。
【００１７】
なお、本実施形態のようにエアバッグ１１が車両の重心で展開する場合（センタ置き）、車両をスピンさせるようにすることもできる。車両がスピンすると、回転により衝突エネルギーを分散させることができる。
さらに、エアバッグ１１は、通常時はコンパクトに収納してあるが、車両制動時に高圧ガス圧で膨張させるため、車両用制動装置１０の設置スペースを少なくすることができる。したがって、車室スペースを広く取れたり、クラッシャブルゾーンを広く取れたりする。
【００１８】
また、本発明は、次のように実施することもできる。
即ち、前記した実施形態では、制動面あるいは摩擦面たるエアバッグ１１の底面１１ｂに特に細工をしてないが、これに、スパイクを設ける構成又は粘着性を有する構成としてもよい。スパイクを設けるように構成することで、雪道やアイスバーンなどの低摩擦路面でも制動距離を短縮することができる。また、例えば、底面１１ｂが路面と接触したときに一皮剥けて、粘着性ある物質を露出するなど、粘着性を有する構成とすることで、制動距離をより短縮することができる。ここで、粘着性ある物質として、シリコーン樹脂などを用いることができる。
【００１９】
前記した実施形態では、制動面は膨張手段たるエアバッグ１１に直接備えられる構成としたが、膨張手段に間接的に備えられる構成としてもよい。例えば、膨張手段たるエアバッグにゴムプレートを接着する構成とすることができる。
【００２０】
前記した実施形態では、モジュールケース１２を、図４（ａ），（ｃ）に示すように、車両のアンダボディのセンタ付近に備える構成（センタ置き）としたが、本発明はこれに限定されず、例えば、図４（ａ），（ｂ）に示すように、エンジン下などのフロント付近に備えることができる（フロント置き）。このように構成することで、フロント付近でエアバッグ１１が展開するため、減速時の荷重移動で接地力が増し有効であると同時に、相手者がオフロード４ＷＤなどバンパ高さが異なる場合でもノーズダイブが押さえられ、相手車への潜り込みの防止ができる。
また、例えば、図４（ａ），（ｄ）に示すように、モジュールケース１２をトランク下などのリア付近に備えるように構成することができる（リア置き）。このように構成することで、エアバッグ１１の展開時もステアリング操舵を比較的容易に行うことができる。
さらに、エアバッグ１１の収納場所やモジュールケース１２を、例えばエンジンルームと乗員室との間に縦長かつ車両の幅方向に備える構成とすることもできる。
【００２１】
また、前記した実施形態では、制御装置１４に、車両衝突検知手段１４ａを有する構成としたが、これを有さず或いはこれに加えて、前方障害物との距離と当該車両速度を検知する距離・速度検知手段を有する構成としてもよい。このように構成することで、例えば、一定速度以上で走行しているときに、一定距離以内の前方方向に障害物があるときは、これを検知して、エアバッグ１１が展開するように制御することができる。したがって、運転者がいねむりしていたり、前方不注意の場合であっても、車両が前方障害物に衝突することを可能な限り回避できる。
また、同様にして、制御装置１４に、運転者の心拍数を測定する心拍数測定手段を有する構成とすることもできる。このように構成することで、運転者の状態を検知して、制御装置１４において、エアバッグ１１が展開するように制御することができる。もちろん、心拍数に限らず、血圧、体温、脳波、瞳孔の形状などを測定・検出してエアバッグ１１を展開するように制御してもよい。
さらに、制御装置１４において、衝突の状態に応じてエアバッグ１１を部分的に展開させる、展開の圧力を調整する等の制御をしてもよい。こうすることで、乗員の重力コントロール（Ｇコントロール）も可能になる。
【００２２】
また、エアバッグ１１が膨張展開するときに、ブレーキランプが点灯するように構成することもできる。このように構成し、ブレーキランプが点灯することで、後続車の運転者は当該車両に制動力が作用していることを知ることができる。つまり、車両は、ブレーキペダルにブレーキスイッチを設けてブレーキの作動・非作動を検出し、ブレーキの作動時にブレーキランプが点灯するようにしている。しかしながら、エアバッグの展開はブレーキペダルの踏み込みとは関係なく行われる場合があり、かかる展開の場合にブレーキランプを点灯しないとすれば、ブレーキランプが点灯していないのに車両に制動力が作用して車両が減速することとなり、不都合であるので、ブレーキランプを点灯することとするのが好ましい。
【００２３】
図５に作動ロジックの一例を示す。この作動ロジックでは、（１）から（６）のいずれかの条件が満たされると作動する。
【００２４】
なお、本発明の構成で、制御装置１４において、車両ごと海や湖、川などに入った場合にエアバッグ１１を展開することができるように制御する図６（ｂ）に示す浮力補助装置（浮力装置）として機能することもできる。従来は、図６（ａ）に示すように、車両に浮力を与えるものがなかったが、入水時に展開したエアバッグ１１は、フロートとして、車両に浮力を与えることができ、浸水速度が緩和される。この間に乗員は自ら脱出が可能となり、また救助されることも可能となる。
【００２５】
以上、本発明は、制動、又は浮力補助、浮力発生としての機能があることを説明したが、エアバッグ１４を車両のアンダボディ側から路面方向へ展開することで得られる効果は、これに限定されず、例えば、タイヤ交換時のメンテナンス（エア）ジャッキとしての機能や車両がスタックした場合の脱出の手段としての機能などもある。
【００２６】
その他、エアバッグの大きさ、形状、材質、エアバッグの高圧ガス導入孔及びインフレータの高圧ガス供給管の数など、或いは展開方向は適宜変更可能であることはいうまでもない。
前記した実施形態では、エアバッグ１１は車両のアンダボディ側から路面方向にまっすぐに展開することとしたが、路面に最短距離でエアバッグの制動面が到達するように展開する必要は必ずしもない。例えば、エアバッグを車両斜め前方に向けて展開するようにしてもよい。また、図１に示すエアバッグを複数の部屋に区画し（例えば、車両の前後方向にエアバッグ１１を区画し）、エアバッグ１１の一部に穴があいたとしても、その穴があいた影響がエアバッグ１１の他の部分に及ばないようにすることもできる。また、ガス圧をコントロールすることでエアバッグ１１の展開、収納を可能とすることができ、状況に応じて繰り返し使用することもできる。
【００２７】
次に、本発明に係る実施形態の車両用制動装置１０を装着した車両が衝突したときの状況結果について図７を参照しながら説明する。
図７は、本発明に係る実施形態の車両用制動装置を装着した車両が衝突した場合の時間と車両状況の関係を示す説明図である。
【００２８】
まず、本例では、ある速度で走行する車両が壁面に正面衝突した際の衝突状況について調べた。なお、車両衝突検知手段１４ａとして、ＳＲＳ用の加速度センサ（Ｇセンサ）を用いている。
図７に示すように、０ｍｓ（ミリ秒）で車両は壁面に衝突する（衝突した瞬間を０ｍｓとする）。衝突から５ｍｓ経過後で制御装置１４が有する加速度センサが衝突を検知し、高圧ガス発生信号をインフレータ１３に送信する。それにより、車両用制動装置１０のエアバッグ１１が展開を始め、１０ｍｓ経過後で展開を終了する。衝突から３０ｍｓ経過後で乗員室内のＳＲＳ用のエアバッグが展開し、そして、８０ｍｓ経過後に車両は停止することができる。一方、車両用制動装置１０を装着しない従来車では、衝突から１００ｍｓ経過後に車両は停止することができた。
したがって、エアバッグ１１による路面との摩擦力がある分、車両用制動装置１０を装着した車両は、従来車より２０ｍｓ分早く停止できることがわかった。
【００２９】
また、図８を参照しながら、正面衝突した際の車両及び乗員に発生する重力加速度について説明する。
図８（ａ）は、従来車が正面衝突したときに車両及び乗員に発生する重力加速度と時間の関係について示したグラフであり、（ｂ）は、本発明に係る車両用制動装置を装着した車両が正面衝突したときに車両及び乗員に発生する重力加速度と時間の関係について示したグラフである。
【００３０】
図８（ａ）に示すように、従来車は運動エネルギーの大部分が車体変形によって吸収されるため、クッションストロークと時間を要し、車両に発生する重力加速度は、衝突の後に徐々に大きくなり、最高値を記録し、その後急激に小さくなり停止する。また、乗員に発生する重力加速度は、衝突からしばらくしてから現れはじめ、やがてピークに達しその後消滅するような放物状の波形を描く。
【００３１】
一方、図８（ｂ）に示すように、車両用制動装置１０を装着した車両に発生する重力加速度は、制動用のエアバッグ１１が展開する衝突のわずか後から急激に大きくなり、クッションストロークと時間が短縮し停止する。従来車及び車両用制動装置１０を装着した車両が衝突により受ける運動エネルギーはともに等しいが、車両用制動装置１０による制動、即ち制動面と路面との摩擦により、エネルギーが消費され、従来車と比べ制動距離が短縮される。
【００３２】
また、乗員に発生する重力加速度は、衝突からしばらくしてから現れ始め、従来の車両の場合よりも早く頂点に達し、早く消滅するような放物状の波形を描く。このとき、乗員に発生する重力加速度は、衝突により受ける運動エネルギーがエアバッグ１１と路面との摩擦によって消費されることから、従来車の乗員に発生する重力加速度よりも小さくなる。つまり、ピークが低くなるとともに重力加速度が消費するのも早くなる。
したがって、車両用制動装置１０を装着した車両では、その乗員に発生する重力加速度、すなわち乗員が受けるダメージを低減することができることがわかった。
【００３３】
ちなみに、従来のタイヤと路面との摩擦力のみによる制動で、本実施形態のような制動力（通常ブレーキの制動力＋車両用制動装置１０の制動力）を得ようとすると、タイヤを幅広にし、コンパウンドを柔らかいものにし、それに応じてサスペンションや油圧回路を強力なものにしなければならず、これらは転がり抵抗の増加、車両重量の増加につながり、燃費を著しく悪化してしまう。本実施形態の車両用制動装置１０によれば、転がり抵抗はそのままで車両重量の増加も低く抑えることができる。これにより、燃費に悪影響を及ぼさずに、従来では得られないような良好な制動力を得ることができる。なお、燃費はＣＯ２排出などの環境問題に直結する。
【００３４】
【発明の効果】
本発明によれば、ガス圧発生手段によりガス圧を供給された制動面移動手段が制動面を移動させることにより、制動面が路面と接触して路面との接地面積を広くすることができる。そのため、車両の制動距離を短縮できる。また、従来とは異なる制動を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本実施形態に係る車両用制動装置を装着した車両の側面図、（ｂ）はモジュールケース内に収容されるエアバッグの断面図、（ｃ）はエアバッグが展開している車両の側面図である。
【図２】（ａ）は本実施形態に係るエアバッグの展開前の斜視図、（ｂ）は（ａ）のエアバッグの展開後の斜視図である。
【図３】本実施形態に係る車両用制動装置のブロック図である。
【図４】（ａ）は本実施形態に係るエアバッグの各展開場所を示す側面図であり、（ｂ）はフロント置きの上面図、（ｃ）はセンタ置きの上面図、（ｄ）はリア置きの上面図である。
【図５】エアバッグの展開（作動）の制御ロジック図である。
【図６】（ａ）は従来車の入水時の状態を示す説明図であり、（ｂ）は本発明に係るエアバッグが入水時に展開したときの状態を示す説明図である。
【図７】本発明に係る車両用制動装置を装着した車両が衝突した場合の時間と車両状況の関係を示す説明図である。
【図８】（ａ）は、従来車が正面衝突したときの車両及び乗員に発生する重力加速度と時間の関係について示したグラフであり、（ｂ）は、本発明に係る車両用制動装置を装着した車両が正面衝突したときの車両及び乗員に発生する重力加速度と時間の関係について示したグラフである。
【符号の説明】
１０　　　車両用制動装置
１１　　　エアバッグ
１１ａ　　高圧ガス導入孔
１１ｂ　　底面
１２　　　モジュールケース
１２ａ　　ティアライン
１３　　　インフレータ
１３ａ　　高圧ガス供給管
１４　　　制御装置
１４ａ　　車両衝突検知手段
【図１】
2004017664.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2004017664.tif 000007
【図６】
2004017664.tif 000008
【図７】
2004017664.tif 000009
【図８】
2004017664.tif 000010