(57)【要約】      （修正有）【課題】運転操作に影響を与えることを防止又は抑制しつつ、運転者の初期拘束性能を向上させる。【解決手段】車両用乗員保護装置１０は、運転席１４の前方に配設された膝拘束部２８及びアクチュエータ３０を有する膝拘束装置１８を備えている。この膝拘束装置１８は、衝突予知センサを用いて車両と物体との衝突を予知した場合、アクチュエータ３０を作動させて膝拘束部２８を車両後方側へ移動させ、運転者Ｄの左膝ＬＫを膝拘束部２８によって拘束する一方、運転者Ｄの右膝ＲＫを拘束しない構成になっている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両と物体との衝突を予知するための衝突予知センサと、
前記車両の運転席の前方に配設された膝拘束部及びアクチュエータを有し、前記衝突予知センサを用いて前記衝突を予知した場合、前記アクチュエータを作動させて前記膝拘束部を車両後方側へ移動させ、前記運転席の乗員の左膝を前記膝拘束部によって拘束する一方、前記乗員の右膝を拘束しない膝拘束装置と、
を備えた車両用乗員保護装置。
【請求項２】
前記膝拘束装置は、前記衝突を予知しなくなった場合、前記アクチュエータを作動させて前記膝拘束部を車両前方側へ移動させる請求項１に記載の車両用乗員保護装置。
【請求項３】
前記衝突予知センサは、前記車両の横滑りを検知するための横滑りセンサを含む請求項１又は請求項２に記載の車両用乗員保護装置。
【請求項４】
前記膝拘束装置は、前記膝拘束部が前記車両後方側への移動により前記左膝に対して接触又は接近したことを検知するための膝検知手段を有し、当該膝検知手段を用いて前記接触又は接近を検知した場合、前記アクチュエータを停止させる請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の車両用乗員保護装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用乗員保護装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１に記載された発明では、車両のフロントシートに着座した乗員の前方に左右のアクティブニーボルスターが配設されている。左右のアクティブニーボルスターは、上記乗員の左右の下肢の前方に配置された左右の下肢拘束部と、左右の下肢拘束部を車両前後方向に移動させる左右のアクチュエータとを備えている。左右のアクチュエータは、車両の衝突が検知された場合に作動され、左右の下肢拘束部を車両後方側すなわち左右の下肢側へ移動させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２９７８３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記構成のアクティブニーボルスターでは、車両が実際に衝突してからアクチュエータが作動される。この点、例えば車両の衝突を予知するための衝突予知センサの出力信号に基づき、衝突不可避と判定された場合にアクチュエータが作動されれば、実際に衝突が生じた際の乗員の初期拘束性能を向上させることができる。但し、運転席の乗員（運転者）に対しては、運転操作に影響を与えないようにする必要がある。
【０００５】
本発明は上記事実を考慮し、運転操作に影響を与えることを防止又は抑制しつつ、運転者の初期拘束性能を向上させることができる車両用乗員保護装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の発明に係る車両用乗員保護装置は、車両と物体との衝突を予知するための衝突予知センサと、前記車両の運転席の前方に配設された膝拘束部及びアクチュエータを有し、前記衝突予知センサを用いて前記衝突を予知した場合、前記アクチュエータを作動させて前記膝拘束部を車両後方側へ移動させ、前記運転席の乗員の左膝を前記膝拘束部によって拘束する一方、前記乗員の右膝を拘束しない膝拘束装置と、を備えている。
【０００７】
請求項１に記載の発明では、膝拘束装置は、衝突予知センサを用いて車両と物体との衝突を予知した場合（例えば、車両と物体との衝突の可能性が高いと判定した場合）、アクチュエータを作動させて膝拘束部を車両後方側へ移動させる。これにより、運転席の乗員（以下、運転者と称する）の左膝が膝拘束部によって拘束されるので、実際に衝突が発生した際の運転者の初期拘束性能を向上させることができる。しかもこの場合、膝拘束装置は、運転者の右膝を拘束しないので、右足によるアクセルペダルやブレーキペダルの操作に影響を与えずに済む。したがって、運転操作に影響を与えることを防止又は抑制できる。
【０００８】
請求項２に記載の発明に係る車両用乗員保護装置は、請求項１において、前記膝拘束装置は、前記衝突を予知しなくなった場合、前記アクチュエータを作動させて前記膝拘束部を車両前方側へ移動させる。
【０００９】
請求項２に記載の発明では、膝拘束装置は、車両の衝突を予知しなくなった場合、すなわち衝突が回避された場合、アクチュエータを作動させて膝拘束部を車両前方側へ移動させる。これにより、衝突が回避された状況において、左膝の拘束を解除することができる。
【００１０】
請求項３に記載の発明に係る車両用乗員保護装置は、請求項１又は請求項２において、前記衝突予知センサは、前記車両の横滑りを検知するための横滑りセンサを含む。
【００１１】
請求項３に記載の発明では、膝拘束装置は、横滑りセンサを用いて車両と物体との衝突を予知した場合、すなわち例えば車両が過度に横滑りすることにより車両と物体との衝突の可能性が高くなったと判定した場合、アクチュエータを作動させて膝拘束部により運転者の左膝を拘束する。これにより、車両の横滑りに起因する衝突に対しても、運転者の初期拘束性能を向上させることができる。
【００１２】
請求項４に記載の発明に係る車両用乗員保護装置は、請求項１〜請求項３の何れか１項において、前記膝拘束装置は、前記膝拘束部が前記車両後方側への移動により前記左膝に対して接触又は接近したことを検知するための膝検知手段を有し、当該膝検知手段を用いて前記接触又は接近を検知した場合、前記アクチュエータを停止させる。
【００１３】
請求項４に記載の発明では、膝拘束装置は、アクチュエータによって膝拘束部を車両後方側へ移動させているときに、膝拘束部が左膝に接触又は接近したことを検知した場合、アクチュエータを停止させる。これにより、例えば運転席がシートスライド範囲のフロントモースト位置に位置するような場合でも、運転者の左膝が膝拘束部によって必要以上に車両後方側へ押されることを防止できる。したがって、運転者の運転姿勢に影響を与えることを防止又は抑制できる。
【発明の効果】
【００１４】
以上説明したように、本発明に係る車両用乗員保護装置では、運転操作に影響を与えることを防止又は抑制しつつ、運転者の初期拘束性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態に係る車両用乗員保護装置が適用された車両のインストルメントパネル周辺の構成を運転席側から見た斜視図である。
【図２】同運転席に着座した乗員を車両上方側から見た平面図である。
【図３】同車両用乗員保護装置が備える膝拘束装置を車両上方側から見た部分断面図である。
【図４】同膝拘束装置の構成部材であるロッド及びギヤを示す分解斜視図である。
【図５】同ロッドの後端部及び同膝拘束装置が備える膝拘束部を車両幅方向中央側から見た部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図１〜図５を用いて、本発明の実施形態に係る車両用乗員保護装置１０について説明する。なお、各図に適宜記す矢印ＦＲ、矢印ＵＰ、矢印ＯＵＴは、車両の前方向（進行方向）、上方向、車両幅方向の外方をそれぞれ示している。以下、単に前後、左右、上下の方向を用いて説明する場合は、特に断りのない限り、車両前後方向の前後、車両左右方向（車両幅方向）の左右、車両上下方向の上下を示すものとする。
【００１７】
（構成）
図１〜図３に示されるように、本実施形態に係る車両用乗員保護装置１０は、膝拘束装置１８と、衝突予知センサ２０（図３以外では図示省略）とを備えている。この車両用乗員保護装置１０が適用された車両（自動車）１２は、加速、操舵及び制動の操作を自動で行うことができる自動運転システムを搭載した自動運転車であり、本実施形態では右ハンドル車とされている。
【００１８】
膝拘束装置１８は、車両１２の運転席１４の前方でインストルメントパネル１６の下部側に配設されたアクティブニーボルスター２４（図１では図示省略）と、当該アクティブニーボルスター２４の作動を制御する制御装置２６（図３以外では図示省略）とによって構成されている。アクティブニーボルスター２４は、運転席１４に着座した乗員である運転者Ｄの左膝ＬＫに対して車両前方側から対向する位置に配置されており、ステアリングホイール１７に対して車両幅方向中央側に位置している。このアクティブニーボルスター２４は、運転者Ｄの左膝ＬＫを拘束するための膝拘束部２８と、膝拘束部２８を車両１２に対して前後に相対移動させるアクチュエータ３０（図３参照）とによって構成されている。
【００１９】
膝拘束部２８は、インストルメントパネル１６の下部であるロアパネル３２の一部を構成する板状の部材であり、板厚方向を略車両前後方向に向けている。この膝拘束部２８は、通常時には、ロアパネル３２の本体部３２Ａに形成された開口部３４（図１参照）の内側に配置され、ロアパネル３２の意匠面の一部を構成するようになっている。
【００２０】
アクチュエータ３０は、膝拘束部２８の車両前方側においてインストルメントパネル１６の内側に配置されている。このアクチュエータ３０は、インパネリインフォースメント３６の下方に配置されたケース３８を備えている。このケース３８は、前壁３８Ａ、後壁３８Ｂ、左壁３８Ｃ及び右壁３８Ｄと、図示しない上壁及び下壁を備えており、左右一対のブラケット４０を介してインパネリインフォースメント３６に固定されている。
【００２１】
ケース３８の車両前方側には、モータ４２が配置されている。このモータ４２は、ビス止め等の手段によってケース３８の前壁３８Ａに固定されており、略車両前後方向に延びる出力軸４２Ａの先端側が前壁３８Ａを貫通してケース３８内に突出している。この出力軸４２Ａの先端側には、ピニオン４６が固定されている。このピニオン４６は、ケース３８内に収容された別のギヤ４８と噛み合っている。
【００２２】
上記のギヤ４８は、ピニオン４６よりも歯数が多く且つ軸線方向の寸法が長く形成されており、軸線方向が略車両前後方向に沿う姿勢でピニオン４６の半径方向一側（ここでは車両幅方向内側）に配置されている。このギヤ４８は、図４に示されるように円筒状に形成されており、外周に外歯が形成されたギヤ本体４８Ａを有している。このギヤ本体４８Ａの軸線方向両端部には、円筒状の軸支部４８Ｂが同軸的かつ一体的に突出形成されている。これらの軸支部４８Ｂは、ケース３８の前壁３８Ａ及び後壁３８Ｂにそれぞれ取り付けられた軸受５０の内側に嵌合している。これにより、ギヤ４８がケース３８に対して略車両前後方向に沿った軸線回りに回転可能に支持されている。このギヤ４８は、モータ４２の出力軸４２Ａの回転がピニオン４６を介して伝達されて回転する。
【００２３】
このギヤ４８には、図４に示されるように中心部を軸線方向に貫通した貫通孔５２が形成されている。この貫通孔５２の軸線方向両端部は、ケース３８の外側に開口している。この貫通孔５２には、長尺な円筒状に形成されたロッド５４が同軸的に挿通されている。このロッド５４は、軸線方向が略車両前後方向に沿っており、前端部がケース３８よりも車両前方側に位置する一方、後端部がケース３８よりも車両後方側に位置している。
【００２４】
ロッド５４の後端部は、前述した膝拘束部２８の前面側に形成された固定孔２８Ａに差し込まれて膝拘束部２８に固定されている。また、この膝拘束部２８の前面には、回止用ロッド５６の前端部が固定されている。この回止用ロッド５６は、ロッド５４と平行に配置され、膝拘束部２８から前述したケース３８側へ延びており、ケース３８の後壁３８Ｂに形成された回止孔５８に挿通されている。これにより、膝拘束部２８及びロッド５４が、ロッド５４の軸線回りの回転を規制されている。
【００２５】
上記のロッド５４の外周部には、図３及び図４に示されるように、螺旋状の凹部６０が形成されている。この凹部６０には、貫通孔５２の内周部に突設された円柱状の突起部６２が嵌入している。これにより、ギヤ４８が回転すると、ロッド５４がギヤ４８に対して略車両前後方向に相対移動するようになっている（図３の矢印Ｍ参照）。
【００２６】
具体的には、モータ４２の出力軸４２Ａが正方向に回転（正転）し、ギヤ４８が軸線回り一方へ回転すると、ロッド５４がギヤ４８に対して車両後方側へ相対移動する。これにより、ロッド５４の後端部に連結された膝拘束部２８が車両後方側（運転者Ｄの左膝ＬＫ側）に移動する。そして、ロッド５４の前端側に取り付けられた図示しないストッパ部がケース３８の前壁３８Ａに当接すると、ロッド５４の車両後方側への移動が規制され、膝拘束部２８が拘束位置に配置される。この状態では、膝拘束部２８が運転者Ｄの左膝ＬＫに対して車両前方側から接触又は近接して対向し、左膝ＬＫが膝拘束部２８によって拘束（車両前方側への移動の自由を制限）されるようになっている。
【００２７】
一方、モータ４２の出力軸４２Ａが逆方向に回転（逆転）し、ギヤ４８が軸線回り他方へ回転すると、ロッド５４がギヤ４８に対して車両前方側へ相対移動する。これにより、ロッド５４の後端部に連結された膝拘束部２８が車両前方側（ロアパネル３２側）に移動する。そして、ロッド５４の後端側に取り付けられた図示しないストッパ部がケース３８の後壁３８Ｂに当接すると、ロッド５４の車両前方側への移動が規制され、膝拘束部２８が前述した収納位置に配置される（戻る）ようになっている。
【００２８】
上記のモータ４２には、当該モータ４２の回転すなわちアクチュエータ３０の作動を制御する制御装置２６が電気的に接続されている。この制御装置２６は、マイクロコンピュータを主要部として構成されており、モータ４２に流れる電流を検出するための電流検出回路６４を含んでいる。この電流検出回路６４は、本発明に係る「膝検知手段」を構成している。また、この制御装置２６には、車両１２の衝突を予知するための衝突予知センサ２０が電気的に接続されている。
【００２９】
衝突予知センサ２０は、車両１２の前方を監視するための前方監視センサ２１と、車両１２の横滑りを検知するための横滑りセンサ２２とを含んでいる。前方監視センサ２１は、例えばミリ波レーダ、レーザレーダ、単眼カメラ、ステレオカメラ、赤外線カメラ等のうちの少なくとも一つを含んで構成されており、車両１２の前方に存在する物体を検出する。
【００３０】
また、横滑りセンサ２２は、例えば車両１２のヨーレートを検出するヨーレートセンサと、車両１２の重心付近の前後及び左右の加速度を検出するＧセンサとを含んで構成されている。この横滑りセンサ２２は、本実施形態では、車両１２に搭載された車両安定制御システム（Vehicle Stability Control）の構成部材として兼用されている。この車両安定制御システムは、横滑りセンサ２２を用いて車両の横滑りを検知すると、４輪それぞれのブレーキ力とエンジンの出力を自動的に制御し、車両の安定性を確保するシステムである。
【００３１】
制御装置２６は、前方監視センサ２１の出力信号に基づき車両１２の衝突を予知した場合、すなわち例えば他車両等の物体と車両１２との衝突の可能性が高い、又は他車両等の物体と車両１２との衝突が不可避であると判定した場合、アクチュエータ３０のモータ４２を正転させる。また、制御装置２６は、横滑りセンサ２２の出力信号に基づき車両１２の衝突を予知した場合、すなわち例えば車両１２が過度に横滑り（スピンを含む）をすることにより、道路周辺の物体と車両１２との衝突の可能性が高くなったと判定した場合にもモータ４２を正転させる。
【００３２】
モータ４２が正転すると、前述したようにロッド５４及び膝拘束部２８が車両後方側へ移動される。そして、膝拘束部２８が拘束位置に到達し、ロッド５４の車両後方側への移動が規制されると、モータ４２の回転が阻止され、モータ４２に流れる電流が増加する。この電流の増加が電流検出回路６４によって検出されると、制御装置２６がモータ４２を停止させる構成になっている。
【００３３】
また、制御装置２６は、膝拘束部２８が拘束位置に到達する前に運転者Ｄの左膝ＬＫと接触した場合にも、モータ４２に流れる電流の増加が電流検出回路６４によって検出されることにより、モータ４２を停止させる構成になっている。なお、モータ４２の停止によりギヤ４８が回転を停止した状態では、突起部６２と凹部６０との係合によりギヤ４８に対するロッド５４の相対移動が規制されるようになっている。
【００３４】
一方、制御装置２６は、車両１２の衝突を予知しなくなった場合、すなわち前方監視センサ２１及び横滑りセンサ２２の出力信号に基づき車両１２の衝突が回避されたと判定した場合に、モータ４２を逆転させる。なお、車両１２の衝突を検出する衝突検出センサ（加速度センサ等）が制御装置２６に電気的に接続されている場合、モータ４２を逆転させるか否かの判定を、衝突検出センサを用いて行う構成にしてもよい。すなわち、制御装置２６が車両１２の衝突を予知した時点から所定時間内に衝突を検出しない場合に、衝突が回避されたと判定し、モータ２２を逆転させる構成にしてもよい。モータ４２が逆転すると、前述したようにロッド５４及び膝拘束部２８が車両前方側へ移動される。そして、膝拘束部２８が収納位置に到達し、ロッド５４の車両前方側への移動が規制されると、モータ４２の回転が阻止され、モータ４２に流れる電流が増加する。この電流の増加が電流検出回路６４によって検出されると、制御装置２６がモータ４２を停止させる構成になっている。
【００３５】
上記構成の車両用乗員保護装置１０では、制御装置２６が車両１２の衝突を予知した場合に作動されるアクティブニーボルスター２４が運転者Ｄの左膝ＬＫの車両前方側のみに配設されており、右膝ＲＫの車両前方側には配設されていない構成になっている。このため、制御装置２６が車両１２の衝突を予知した場合、運転者Ｄの左膝ＬＫがアクティブニーボルスター２４の膝拘束部２８によって拘束される一方、運転者Ｄの右膝ＲＫが拘束されない構成になっている。
【００３６】
（作用及び効果）
次に、本実施形態の作用及び効果について説明する。
【００３７】
上記構成の車両用乗員保護装置１０では、膝拘束装置１８の制御装置２６は、衝突予知センサ２０の出力信号に基づき車両１２の衝突を予知した場合、アクティブニーボルスター２４のアクチュエータ３０を作動させ、膝拘束部２８を車両後方側へ移動させる。これにより、運転者Ｄの左膝ＬＫが膝拘束部２８によって拘束されるので、実際に衝突が生じた際の運転者Ｄの初期拘束性能を向上させることができる。つまり、衝突の衝撃が加わる前に左膝ＬＫが膝拘束部２８に拘束されるので、運転者Ｄの腰部Ｂ（図２参照）が衝突の衝撃によって車両前方側に慣性移動することを効果的に抑制できる。しかもこの場合、膝拘束装置１８は、運転者Ｄの右膝ＲＫを拘束しないので、右足ＲＬによるアクセルペダル７０やブレーキペダル７２の操作に影響を与えずに済む。したがって、運転操作に影響を与えることを防止又は抑制できる。
【００３８】
また、制御装置２６は、衝突予知センサ２０の出力信号に基づき車両１２の衝突を予知しなくなった場合、すなわち車両１２の衝突が回避された場合、アクチュエータ３０を作動させて膝拘束部２８を車両前方側へ移動させる。これにより、車両１２の衝突が回避された状況において、左膝ＬＫの拘束を解除することができる。
【００３９】
また、本実施形態では、衝突予知センサ２０が横滑りセンサ２２を含んでおり、制御装置２６が車両１２の横滑りに起因する衝突を予知した場合にも、アクチュエータ３０が作動されて運転者Ｄの左膝ＬＫが膝拘束部２８によって拘束される。これにより、車両１２の横滑りに起因する衝突に対しても、運転者Ｄの初期拘束性能を向上させることができる。
【００４０】
また、本実施形態では、膝拘束装置１８は、アクチュエータ３０によって膝拘束部２８を車両後方側へ移動させているときに、モータ４２に流れる電流の増加が電流検出回路６４によって検出されると、モータ４２すなわちアクチュエータ３０を停止させる。これにより、例えば、運転席１４がシートスライド範囲のフロントモースト位置に位置する場合のように、運転者Ｄの左膝ＬＫがインストルメントパネル１６の近くに位置している場合に、当該左膝ＬＫが膝拘束部２８によって必要以上に車両後方側へ押されることを防止できる。したがって、運転者Ｄの運転姿勢に影響を与えることを防止又は抑制できる。
【００４１】
さらに、本実施形態では、車両１２の自動運転中に制御装置２６が車両１２の衝突を予知した場合にも、アクチュエータ３０が作動されて運転者Ｄの左膝ＬＫが膝拘束部２８によって拘束される。これにより、衝突が予知された際に運転者Ｄが運転に意識を集中していない場合でも、運転者Ｄの初期拘束性能を向上させることができる。
【００４２】
＜実施形態の補足説明＞
上記実施形態では、電流検出回路６４が膝検知手段とされた構成にしたが、本発明はこれに限るものではない。例えば、膝拘束部２８の前面側に取り付けた静電容量センサ（図示省略）が膝検知手段とされた構成にしてもよい。この場合、制御装置２６は、膝拘束部２８が左膝ＬＫに対して接触又は接近したことを、静電容量センサからの出力信号に基づいて検知する構成になる。
【００４３】
また、上記実施形態では、衝突予知センサ２０が、前方監視センサ２１と横滑りセンサ２２とによって構成された場合について説明したが、本発明はこれに限るものではない。例えば、横滑りセンサ２２が省略された構成や、横滑りセンサ以外のセンサデバイスが衝突予知センサに含まれた構成にしてもよい。
【００４４】
また、上記実施形態に係るアクチュエータ３０は単なる一例であり、適宜変更可能であるが、本発明に係るアクチュエータは、モータを用いたものが好ましい。例えばボールネジ機構をモータで駆動するリニアアクチュエータや、ラックアンドピニオン機構をモータで駆動するリニアアクチュエータ等を、本発明に係るアクチュエータとして適用してもよい。
【００４５】
さらに、上記実施形態では、車両１２が自動運転車とされた場合について説明したが、これに限らず、本発明は自動運転車以外の車両に対しても適用可能である。また、上記実施形態では、右ハンドルの車両１２に対して本発明が適用された場合について説明したが、これに限らず、本発明は左ハンドルの車両に対しても適用できる。その場合、膝拘束部２８及びアクチュエータ３０がステアリングホイール１７に対して車両幅方向外側に配置された構成になる。
【００４６】
その他、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更して実施できる。また、本発明の権利範囲が上記実施形態に限定されないことは勿論である。
【符号の説明】
【００４７】
１０      車両用乗員保護装置
１２      車両
１４      運転席
１８      膝拘束装置
２０      衝突予知センサ
２２      横滑りセンサ
２８      膝拘束部
３０      アクチュエータ
６４      電流検出回路
Ｄ        運転者
ＬＫ      左膝
ＲＫ      右膝
【図１】
2017087765.tif 000003
【図２】
2017087765.tif 000004
【図３】
2017087765.tif 000005
【図４】
2017087765.tif 000006
【図５】
2017087765.tif 000007