(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上端部が乗員頭部よりも高い位置にある車体上部に固定された状態で折り畳まれて収納されてなると共に、自動車の横転時に、下側へ向けてカーテン状に展開させるエアバッグを備えた自動車の頭部保護用エアバッグ装置であって、
前記カーテンエアバッグが展開する直前に、自動車に加わる横方向加速度を積分して、乗員頭部の移動軌跡を推測し、該移動軌跡から乗員頭部と室内側壁との距離を検出し、該距離がカーテンエアバッグの展開時の車幅方向幅よりも小さい場合には、カーテンエアバッグの膨張展開を禁止することを特徴とする自動車の頭部保護用エアバッグ装置。
【請求項２】
請求項１記載の自動車の頭部保護用エアバッグ装置であって、
前記自動車のロール角速度から自動車のロール角を推測し、該ロール角の大きさから乗員頭部と室内側壁との距離を検出することを特徴とする自動車の頭部保護用エアバッグ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、自動車の頭部保護用エアバッグ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車の車体における乗員頭部よりも高い位置には、サイドルーフレールが配され、このサイドルーフレールに沿って、横転時における乗員頭部保護用のエアバッグ装置を設けたものがある（類似技術として、特開２００１−２６０８０２号公報参照）。
【０００３】
この種のエアバッグ装置は、上端部が前記サイドルーフレールに固定された状態で、全体が上下方向で折り畳まれて収納されていると共に、座席に着座した乗員に対応する位置のエアバッグがインフレータからの噴出ガスにより上方から下方に向けて膨張しながらカーテン状に降りてくる構造である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の技術にあっては、自動車の横方向に加速度がかかって、乗員が自動車の室内側壁に近寄って、エアバッグの展開領域に乗員が進入するなど、乗員の頭部と室内側壁、例えばドアガラス、ピラートリムとの間隙が小さくなっている場合にカーテンエアバッグが展開すると、展開したカーテンエアバッグが乗員頭部よりも室内側に展開してしまうおそれがあり、乗員に違和感を与えるおそれがある。
【０００５】
この発明は、このような従来の技術に着目してなされたものであり、カーテンエアバッグ展開時に乗員の頭部よりも室内側にカーテンエアバッグが展開しないようにした自動車の頭部保護用エアバッグ装置を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、上端部が乗員頭部よりも高い位置にある車体上部に固定された状態で折り畳まれて収納されてなると共に、自動車の横転時に、下側へ向けてカーテン状に展開させるエアバッグを備えた自動車の頭部保護用エアバッグ装置であって、前記カーテンエアバッグが展開する直前に、自動車に加わる横方向加速度を積分して、乗員頭部の移動軌跡を推測し、該移動軌跡から乗員頭部と室内側壁との距離を検出し、該距離がカーテンエアバッグの展開時の車幅方向幅よりも小さい場合には、カーテンエアバッグの膨張展開を禁止する。
【０００７】
請求項１に記載の発明のカーテンエアバッグによれば、カーテンエアバッグの展開直前に乗員頭部と室内側壁との距離がカーテンエアバッグの展開時の車幅方向幅よりも小さい場合には、カーテンエアバッグの膨張展開を禁止するので、乗員より室内側に展開することによる違和感を与えることを防止できる。換言すると、保護すべき乗員頭部と自動車室内側壁との間にカーテンエアバッグが入り込むので、乗員の二次衝突などの衝撃力を吸収できる。
【０００８】
請求項１に記載の発明は、自動車に加わる横方向加速度を積分して、乗員頭部の移動軌跡を推測し、該移動軌跡から乗員頭部と室内側壁との距離を検出する。
【０００９】
請求項１に記載の発明によれば、乗員の頭部の移動軌跡を推定するので、乗員と室内側壁との距離の検出がより正確で、カーテンエアバッグが乗員頭部と室内側壁との間に確実に膨張展開可能である。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、前記自動車のロール角速度から自動車のロール角を推測し、該ロール角の大きさから乗員頭部と室内側壁との距離を検出する。
【００１１】
請求項２に記載の発明によれば、自動車のロール角速度から自動車のロール角を推定するので、乗員と室内側壁との距離の検出がより正確で、カーテンエアバッグが乗員頭部と室内側壁との間に確実に膨張展開可能である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の好適な一実施形態を図１乃至図９に基づいて説明する。
【００１３】
図１は、ロール角θ及びロール角速度ωと自動車１の横転可能性との関係を説明する図で、自動車１が図１（ａ）よりロールされて、自動車１の重心位置Ｍｇがロール外側のタイヤ８を通る鉛直線上に来る点（図１（ｂ））まで持ち上げた状態が、静的な横転限界（ＳＳＡ）であり、ロール角速度ωがほぼゼロであっても、この静的な横転限界（ＳＳＡ）よりもロール角θを大きくすると重力により自動車１は横転に至る。
【００１４】
図２は、自動車１の横転の可能性を示す二次元マップで、縦軸のロール角θは、正値（原点の上側）が右ロール角に対応し、横軸のロール角速度ωは、正値（原点の右側）が右ロール角速度に対応する。この二次元マップには、右下がりの直線よりなる敷居値ラインＳが設定されており、敷居値ラインＳの原点側、つまりロール角θ及びロール角速度ωが小さい領域が非横転領域とされ、敷居値ラインＳの反原点側、つまりロール角θ及びロール角速度ωが大きい領域が横転領域とされる。そして、自動車１の実際のロール角θ及びロール角速度ωの履歴ラインＨ１〜Ｈ３が敷居値ラインＳを原点側の非横転領域から反原点側の横転領域を横切ると、自動車１の横転可能性が有ると判定される。
【００１５】
履歴ラインＨ１は、ロール角θ及びロール角速度ωが共にゼロの状態（原点）から、ロール角速度ωをほぼゼロに保持したままロール角θだけをゆっくりと増加させた場合にであり、敷居値ラインＳが縦軸と交わる点においてロール角θが臨界ロール角θCRITに達したときに自動車１が横転する可能性があると判定される。このとき、ローリングの支点となるロール方向外側のタイヤ８を通る鉛直線上に自動車の重心位置Ｍｇがあり、この状態が自動車１の横転についての静的な安定限界となる。臨界ロール角θCRITの値は、自動車の形状や積載状態によって異なるが、一般的に５０度程度である。
【００１６】
尚、ロール角θがゼロであっても、大きいロール角速度ωが作用していれば、自動車１が横転する可能性がある。この時のロール角速度ωを、臨界ロール角速度ＳＳＡとする。
【００１７】
自動車１がロール角θの方向と同方向のロール角速度ωを持つ場合には、このロール角速度ωによって横転が助長される傾向にあるため、ロール角θが臨界ロール角θCRITより小さい状態であっても、横転することになる。例えば、ロール角θ及びロール角速度ωの履歴ラインがＨ２或いはＨ３で示される場合、履歴ラインＨ２或いはＨ３が敷居値ラインＳを原点側から反原点側に横切る点において自動車１が横転する可能性があると判定される。この時のロール角θは、前記臨界ロール角θCRITより小さい値となる。
【００１８】
図３は、時間の経過による自動車１と乗員７の頭部７ａとの挙動関係を示す図で、図３（ａ）は、ロール角θとの関係を示し、図３（ｂ）は、ロール角速度ωとの関係を示し、図３（ｃ）は、自動車１に加わる横方向加速度Ｙ−Ｇとの関係を示し、図３（ｄ）は、乗員７の頭部７ａと自動車１の室内側壁とのクリアランスを示す。つまり、横方向加速度Ｙ−Ｇが乗員に加わると、始めは乗員７の頭部７ａが自動車１の室内側壁９から離れ（一次衝突）、二次衝突荷重が加わることで、乗員７の頭部７ａが自動車１の室内側壁９に近接し、再び離れることを意味する。
【００１９】
図４は、自動車１の横転時に乗員７の頭部７ａを保護するカーテン状のエアバッグ（以下単にカーテンエアバッグという。）２を、自動車１の室内側壁９に沿って展開するための制御系の一例を示すものである。前記カーテンエアバッグ２は、上端部が乗員７の頭部７ａよりも高い位置にあるサイドルーフレールの上部に固定された状態で全体が上下方向で折り畳まれて収納されてなると共に、自動車１の横転時に、インフレータのガスを導くことにより、下側へ向けてカーテン状に展開させるものである。
【００２０】
前記制御系の一例を説明すると、自動車１の横転可能性の有無を判定し、且つカーテンエアバッグ２の作動の適否を判定するように、電子制御ユニット３には、車体左右方向の加速度、つまり横方向加速度Ｙ−Ｇを検出する横方向加速度センサ４からの信号と、自動車１のロール角速度ωを検出するロール角速度センサ５からの信号とが入力される。最初に、車体に固定した横方向加速度センサ４は、イグニッションスイッチをＯＮしたときの横方向加速度Ｙ−Ｇを出力する。イグニッションスイッチをＯＮしたときは、自動車１は停止状態にあるため、自動車１の旋回に伴う遠心力に起因する横方向加速度Ｙ−Ｇを検出することはなく、重力加速度Ｇ＝１の車体左右方向の成分だけを横方向加速度Ｙ−Ｇとして検出する。従って、前記横方向加速度Ｙ−Ｇを用いて、自動車１のロール角θの初期値θｉを、θｉ＝sinー１Ｙ−Ｇにより算出することができる。
【００２１】
以上のようにして、イグニッションスイッチをＯＮしたときの横方向加速度センサ４の出力に基づいて自動車１のロール角θの初期値θｉが算出されると、この初期値θｉにロール角θの変動分を加算することにより、自動車１のロール角θが算出される。即ち、イグニッションスイッチをＯＮした時点から、ロール角速度センサ５が出力する自動車１のロール角速度ωの積分値∫ωｄｔをロール角θの変動分として前記初期値θｉに加算することにより、自動車１のロール角θが算出される。
【００２２】
横方向加速度センサ４は、自動車１の自由落下時には横方向加速度Ｙ−Ｇを検出できず、また自動車１の旋回に伴う遠心力に起因する横方向加速度Ｙ−Ｇを、重力加速度Ｇの車体左右方向の成分である横方向加速度Ｙ−Ｇと識別できずに誤検出してしまうというデメリットを有するが、この横方向加速度センサ４が出力する横方向加速度Ｙ−ＧをイグニッションスイッチをＯＮした時点での自動車１のロール角θの初期値θｉの算出にだけ使用し、その後の自動車１のロール角θの算出には、ロール角速度センサ５が出力する自動車１のロール角速度ωの積分値∫ωｄｔを使用することにより、上記デメリットを解消して正確なロール角θを算出することができる。
【００２３】
上記作用を、図５に示すフローチャートで説明する。ステップ１で自動車１のロール角速度ω及び横方向加速度Ｙ−Ｇを読み込み、ステップ２で横方向加速度Ｙ−Ｇに応じてマップ上の敷居値ラインＳ，Ｓを確定する。敷居値ラインＳ，Ｓは、マップの縦軸に交わる臨界ロール角θCRITと、横軸に交わる臨界ロール角速度ωCRITとが決まれば確定する。この実施形態では、横方向加速度Ｙ−Ｇによって自動車１の横転が助長される時には、臨界ロール角θCRIT及び臨界ロール角速度ωCRITが共に減少して敷居値ラインＳ，Ｓが原点に近づく方向に移動し、横方向加速度Ｙ−Ｇによって自動車１の横転が抑制されるときには、臨界ロール角θCRIT及び臨界ロール角速度ωCRITが共に増加して敷居値ラインＳ，Ｓが原点から遠ざかる方向に移動する。これにより、自動車１の横方向加速度Ｙ−Ｇに応じて適切な横転領域及び非横転領域を設定することができる。
【００２４】
続いて、現在のロール角θ１及びロール角速度ω１のなす座標点が横転領域にあるか非横転領域にあるかを判定する。即ち、ステップ３で、前記敷居値ラインＳの方程式のロール角速度ωに現在のロール角速度ω１の値を代入して判定値ωＳを算出する。ステップ４で、判定値ωＳと現在のロール角θ１とを比較して、判定値ωＳよりロール角速度ωが大きければステップ５に進み、横転領域にあると判定し、続くステップ６で、乗員位置センサ６で検出した乗員７の頭部７ａの左右方向位置から乗員７の頭部７ａとルーフライニングやドアウインドパネルなどの室内側壁９との左右方向の距離（図８のＤ）を算出し、この距離Ｄを予め設定した敷居値Ｄminと比較する。該敷居値Ｄminは、カーテンエアバッグを展開しても、そのカーテンエアバッグが乗員７の頭部７ａと干渉しないための車幅方向幅（最小距離）として設定される。
【００２５】
このように、ステップ６で、乗員７の頭部７ａとルーフライニングやドアウインドパネルなどの室内側壁９との左右方向の距離Ｄが敷居値Ｄmin以上で有れば、ステップ７に進んで、カーテンエアバッグ２を膨張展開させて、自動車１の横転時に乗員７の頭部７ａを室内側壁９に干渉させないようにできる。一方、ステップ４で、判定値ωＳと現在のロール角θ１とを比較して、判定値ωＳよりロール角速度ωが小さければステップ８に進み、非横転領域にあると判定し、続くステップ９で、カーテンエアバッグ２にガスを供給することを禁止し、不作動とする。また、ステップ６で、乗員の頭部とルーフライニングやドアウインドパネルなどの室内側壁９との左右方向の距離Ｄが敷居値Ｄmin未満で有れば、カーテンエアバッグ２を展開すると、そのカーテンエアバッグ２が乗員７の頭部７ａに干渉しない車幅方向幅（最小距離）以下と推定して、ステップ９に進んで、カーテンエアバッグ２にガスを供給することを禁止し、不作動とし、乗員の頭部とカーテンエアバッグ２との干渉を防止する。
【００２６】
図６は、自動車１及び乗員７の頭部７ａの挙動と積分する横方向加速度Ｙ−Ｇとの関係を示す。即ち、図６（ａ）に示すように、横方向加速度Ｙ−Ｇが一定値Ｇ１（例えば０．３Ｇ）以下の場合、自動車１も乗員７の頭部７ａも共に移動は生じない。次に、図６（ｂ）に示すように、横方向加速度Ｙ−Ｇが一定値Ｇ１より高い一定値Ｇ２（例えば１．１Ｇ）の場合、自動車１にはタイヤ８の浮きは発生しないが、乗員７の頭部７ａは横方向加速度Ｙ−Ｇが加わった方向に移動する（二次衝突という）。そして、図６（ｃ）に示すように、横方向加速度Ｙ−Ｇが一定値Ｇ２より高い場合、自動車１のタイヤ８が浮くように傾き、乗員７の頭部７ａは横方向加速度Ｙ−Ｇが加わった方向により押しつけられる。これらの横方向加速度Ｙ−Ｇと乗員７の頭部７ａの挙動との関係は、図６（ｂ）における横方向加速度Ｙ−Ｇのみを積分することにより、乗員７の頭部７ａの移動軌跡が推測され、それを、図９に示す。図９において、実線は、実際の頭部７ａの移動軌跡を示し、細線は積分範囲を限定した移動軌跡を示し、点線は全てを積分した移動軌跡を示す。この移動軌跡から乗員７の頭部７ａと室内側壁９との距離を検出することになる。また、定常円旋回などの横方向加速度Ｙ−Ｇが持続的に加わっている事象では積分値が累積し、誤差が大きくなるため、積分する時間を限定（例えば２００mmsec）することにより誤作動を防止できるようになっている。
【００２７】
図１０は、この発明の他の実施形態であり、乗員７の頭部７ａの移動軌跡を計算するために、ロール角速度センサ５による自動車１のロール角速度ωを用いて行う例である。この実施形態によれば、図８（ｂ）に示すように、大きなロール角速度ωが発生した場合に、乗員７は慣性で元の位置に戻ろうと挙動するため、距離Ｄが大きくなる傾向にあり、図８（ａ）に示すように、小さいロール角速度ωが発生した場合に、乗員７は重力にまかせて自動車１の車室内側面９に近づく傾向があり、この傾向を利用して乗員７の頭部７ａの移動軌跡を推測し、該ロール角の大きさから乗員７の頭部７ａと室内側壁９との距離を検出するもので、乗員７と室内側壁９との距離の検出がより正確で、カーテンエアバッグ２が乗員７の頭部７ａと室内側壁９との間に確実に膨張展開可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】自動車のロール角及びロール角速度との関係を示す説明図。
【図２】図１における自動車のロール角及びロール角速度と自動車の横転可能性との関係を示す説明図。
【図３】自動車が横転に至るまでの、自動車と乗員状態を示す軌跡図。
【図４】この発明の一実施形態に係るシステム図。
【図５】図４のフローチャート。
【図６】自動車に加わった横方向加速度と乗員頭部との関係を示す説明図。
【図７】図６における自動車への積分する横方向加速度の範囲を示す説明図。
【図８】自動車のロール角速度と乗員頭部の挙動との関係を示す説明図。
【図９】乗員頭部の移動軌跡を示す図。
【図１０】この発明の他の実施形態に係るシステム図。
【符号の説明】
１  自動車
２  カーテンエアバッグ
３  電子制御ユニット
４  横方向加速度センサ
５  ロール角速度センサ
７  乗員
７ａ  乗員の頭部
８  タイヤ
９  室内側壁
Ｄ  室内側壁と乗員頭部との距離
θ  ロール角
θCRIT  臨界ロール角
ω  ロール角速度
ωCRIT  臨界ロール角速度
ωＳ  判定値
Ｍｇ  自動車の重心位置
ＳＳＡ  自動車の静的な横転限界
Ｓ  敷居値ライン
Ｙ−Ｇ  横方向加速度
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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