-
Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Steuersystem für ein System
zum Schutz von Fahrzeuginsassen, das das System zum Schutz von Fahrzeuginsassen
gemäß dem Zustand
eines auf einem Fahrzeugsitz sitzenden Insassens steuert.
-
Nach
dem US-amerikanischen FMVSS 208 (Federal Motor Vehicle Safety Standard
208 [US-Sicherheitsstandard für
Kraftfahrzeuge]) et al. ist es in jüngster Zeit für in einem
Fahrzeug als Vorrichtung zum Schutz von Insassen installierte Airbag-Systeme erforderlich
geworden, dass zwei konträre
Eigenschaften auf hoher Ebene realisiert werden. Nämlich zum
einen hoher Schutz für
den Insassen im Falle eines Fahrzeugaufpralls und zum anderen Reduzierung
der Verletzungsgefahr für
Fahrzeuginsassen, insbesondere Babys oder Kleinkinder.
-
Die
japanische Patentveröffentlichung
Nr. 2001-310668 offenbart, dass der Typus des Körpers eines Insassens gemäß dem Gewicht
beurteilt wird, das von einem in einem Fahrzeugsitz vorgesehenen Gewichtssensor
gemessen wird. In der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 2003-127824
wird die Position eines Insassens durch eine photographisches Aufnahme
am Fahrzeugsitz ermittelt.
-
Gemäß der vorgenannten
japanischen Patentveröffentlichung
Nr. 2001-310668 ist es jedoch erforderlich, mehrere Gewichtssensoren
in dem Fahrzeugsitz vorzusehen, und zwar wenigstens an vier unterschiedlichen
Positionen des Sitzes (rechts und links vorne und rechts und links
hinten vom Sitz). Des weiteren kann es nötig sein, eine bestimmte Einrichtung,
beispielsweise einen Gewichtsstopper oder einen Verbindungsmechanismus,
vorzusehen, um zu verhindern, dass der Sitz und die Gewichtssensoren beim
Fahrzeugaufprall herunterbrechen. Dadurch werden die Gewichtssensoren
zwangsläufig
groß und
teuer.
-
Zum
anderen ist es, gemäß der obengenannten
japanischen Patentveröffentlichung
Nr. 2003-127824, erforderlich, einen Bildsensor und hochentwickelte
Rechenvorrichtungen für
die Verarbeitung der Bilddaten vorzusehen, damit beurteilt werden
kann, ob sich ein Insasse auf dem Sitz befindet, ob der Insasse
ein Baby oder ein Kleinkind ist, usw. Folglich ist auch ein derartiges
System teuer.
-
Wenn
die Entfaltung der Airbags gesteuert wird, muss ein Aufschlagen
(„bottoming") des Airbags verhindert
werden. Der Airbag muss beispielsweise für einen Insassen mit höherem Gewicht
mit höherem
Entfaltungsdruck entfaltet werden. Würde der Airbag jedoch für einen
Insassen mit geringem Gewicht, z.B. ein Kleinkind, oder für einen
Insassen mit höherem
Gewicht, der sich aber an einer vorderen Position des Sitzes befindet,
oder für
einen Insassen, der sich an einer normalen Position des Sitzes befindet,
seinen Oberkörper
jedoch nach vorne geneigt hat, mit einem derart hohen Entfaltungsdruck entfaltet
werden, so würde
die Verletzungswahrscheinlichkeit für den Insassen durch die Entfaltung des
Airbags umgekehrt erhöht
werden.
-
Es
ist daher erforderlich, die Entfaltung des Airbags gemäß dem Gewicht
des Insassens sowie der Position des Insassens auf dem Sitz (dem
Abstand des Insassens vom Airbag) zu steuern, um die konträren Eigenschaften
auf hoher Ebene zu realisieren, nämlich die Verbesserung des
Schutzes für
den Insassen und die Reduzierung der Verletzungswahrscheinlichkeit.
-
Die
vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die vorgenannten Probleme
getätigt.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein System zum Schutz
von Fahrzeuginsassen bereitzustellen, das den Betrieb des Systems
zum Schutz von Insassen gemäß den Sitzzuständen des
Insassens, die die Körperform
und die Sitzposition des Insassens umfassen, auf geeignete Weise
steuern kann, wobei ein einfaches Steuersystem kostengünstig herzustellen ist.
-
Gemäß einem
Merkmal der vorliegenden Erfindung weist ein System zum Schutz von
Insassen folgendes auf: eine Vorrichtung zum Schutz von Insassen,
beispielsweise einen Airbag; einen Fahrzeugsitz für einen
Insassen, der am Boden des Fahrzeugs an einem vorderen Verbindungsabschnitt
und einem hinteren Verbindungsabschnitt montiert ist; eine Gewichtsermittlungseinheit,
die an dem hinteren Verbindungsabschnitt zwischen dem hinteren Abschnitt
des Sitzes und dem Boden des Fahrzeugs vorgesehen ist, um ein Gewichtssignal
entsprechend dem Produkt aus dem Gewicht des Insassens, der auf
dem Sitz sitzt, und dem Abstand des Schwerpunkts des Insassens von
dem vorderen Verbindungsabschnitt auszugeben; einen Aufprallsensor, der
in dem Fahrzeug vorgesehen ist, um ein Fahrzeugaufprall-Signal abzugeben;
und eine elektronische Steuereinheit zum Betreiben der Vorrichtung zum
Schutz von Insassen gemäß dem Gewichtssignal
und dem Aufprallsignal.
-
Hieraus
folgt, dass das System zum Schutz von Insassen gemäß der vorliegenden
Erfindung mit einfachem Aufbau und kostengünstig hergestellt werden kann.
Gleichzeitig kann die Kompatibilität zwischen dem Schutz von Insassen
und der Reduzierung der Verletzungswahrscheinlichkeit verbessert werden.
-
Gemäß einem
weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung wird ein vorderer Abschnitt
des Sitzes über
ein mechanisches Gelenk oder ein elastisches Gelenk an dem vorderen
Verbindungsabschnitt am Fahrzeugboden befestigt, so dass ein wesentlicher
Anteil des Gewichts an dem hinteren Abschnitt des Sitzes auf die
Gewichtsermittlungseinheit aufgebracht wird. Folglich kann die Gewichtsermittlungseinheit
ein Ermittlungssignal entsprechend dem Produkt ausgeben, das aus
dem Gewicht des Insassens und dem Abstand des Schwerpunkts des Insassens
von dem vorderen Abschnitt des Sitzes mit hoher Genauigkeit berechnet
wird.
-
Gemäß einem
weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung ist der Fahrzeugsitz
an einer Sitzgleitvorrichtung montiert, die ein Paar unterer Sitzschienen
und ein Paar oberer Sitzschienen aufweist, das gleitend mit den
unteren Sitzschienen verbunden ist. Ein Sitzrahmen des Sitzes ist
an den vorderen und hinteren Verbindungsabschnitten über das
mechanische oder elastische Gelenk und die Gewichtsermittlungseinheit
an den oberen Sitzschienen befestigt.
-
Bei
einer derartigen Anordnung kann die Gewichtsermittlungseinheit ebenfalls
ein Ermittlungssignal entsprechend dem Produkt, das aus dem Gewicht
des Insassens und dem Abstand des Schwerpunkts des Insassens von
dem vorderen Abschnitt des Sitzes mit hoher Genauigkeit berechnet
wird, ausgeben.
-
Gemäß einem
weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung ist die mechanische
Steifigkeit des vorderen Verbindungsabschnitts geringer als diejenige
der Gewichtsermittlungseinheit, so dass ein wesentlicher Anteil
des Gewichts an dem hinteren Abschnitt des Sitzes auf die Gewichtsermittlungseinheit aufgebracht
wird.
-
Gemäß einem
weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung wird der Sitz an einer
Sitzgleitvorrichtung montiert, die ein Paar unterer Sitzschienen und
ein Paar oberer Sitzschienen aufweist, das gleitend mit den unteren
Sitzschienen verbunden ist. Ein Sitzrahmen des Sitzes ist an den
oberen Sitzschienen befestigt und die unte ren Sitzschienen sind
an den vorderen und hinteren Verbindungsabschnitten mit dem Boden
des Fahrzeugs verbunden. Ein Paar Gewichtsermittlungseinheiten ist
an den linken und rechten hinteren Verbindungsabschnitten vorgesehen.
-
Die
oben genannten und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden
Erfindung werden durch die nachfolgende detaillierte Beschreibung
unter Bezug auf die beigefügten
Zeichnungen deutlicher. Es zeigt:
-
1 eine
schematische Ansicht eines Systems zum Schutz von Insassen gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
-
2 eine
perspektivische Ansicht eines Fahrzeugsitzes;
-
3 ebenfalls
eine perspektivische Ansicht, die den Sitzrahmen des Sitzes der 2 zeigt;
-
4 eine
vergrößerte Seitenansicht,
die den vorderen Abschnitt des Sitzrahmens zeigt;
-
5 eine
vergrößerte Seitenansicht,
die den hinteren Abschnitt des Sitzrahmens zeigt;
-
6 eine
perspektivische Ansicht, die eine Gewichtsermittlungseinheit zeigt;
-
7 eine
schematische Querschnittsansicht der Gewichtsermittlungseinheit;
-
8A und 8B erklärende Darstellungen,
die das Prinzip des Ermittelns des auf den Sitzrahmen aufgebrachten
Gewichts zeigen;
-
9 eine
Graphik, die die Beziehung zwischen ermittelten Gewichtswerten und
dem Abstand des Schwerpunkts eines Insassens auf dem Sitz vom vorderen
Ende des Sitzes zeigt;
-
10 ebenfalls
eine schematische Ansicht, die das Verhältnis zwischen dem Insassen
und dem Sitz zeigt;
-
11 ein
Flussdiagramm, das den Betriebsvorgang des Systems zum Schutz von
Insassen gemäß der Ausführungsform
zeigt;
-
12 eine
vergrößerte Seitenansicht
des vorderen Abschnitts des Sitzrahmens gemäß einer ersten Abwandlung;
-
13 eine
vergrößerte Seitenansicht
des vorderen Abschnitts des Sitzrahmens gemäß einer zweiten Abwandlung;
und
-
14 eine
vergrößerte Seitenansicht
des vorderen Abschnitts des Sitzrahmens gemäß einer dritten Abwandlung.
-
Eine
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung für
ein Steuersystem für
ein System zum Schutz von Insassen wird unter Bezug auf die Zeichnungen
erläutert.
-
Wie
in 1 gezeigt ist, weist eine Vorrichtung 1 zum Schutz
von Insassen gemäß der Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung einen Sitz 2, eine Gewichtsermittlungseinheit 30,
die an dem hinteren Abschnitt des Sitzes 2 vorgesehen ist,
eine Vorrichtung 40 zum Schutz von Insassen, z.B. einen Airbag zum
Schutz von Insassen, und eine elektronische Steuereinheit 50 zum
Betreiben des Airbags 40 auf der Grundlage eines Signals
von einem (nicht gezeigten) Aufprallsensor und eines Signals von
der Gewichtsermittlungseinheit 30, auf.
-
Wie
in 2 gezeigt ist, weist der Sitz 2 einen
Sitzflächenabschnitt 3 auf,
auf dem der Insasse sitzt, sowie einen Sitzrückenabschnitt 4, wobei
ein Sitzkissen 5 an dem Sitzflächenabschnitt 3 und
ein Sitzrückenpolster 6 an
dem Sitzrückenabschnitt 4 angebracht
ist.
-
Wie
in 3 gezeigt ist, weist der Sitzflächenabschnitt 3 einen
Sitzrahmen 11 und eine Sitzgleitvorrichtung 20 auf.
Die Sitzgleitvorrichtung 20 weist ein Paar oberer Sitzschienen 21 rechts
und links, ein Paar unterer Sitzschienen 22 rechts und links,
sowie einen Schienenverbindungsstab 23 auf, der das Paar
oberer Sitzschienen 21 verbindet. Der Sitzrückenabschnitt 4 weist
einen Sitzrückenrahmen 7 auf,
an dem das Sitzrückenpolster 6 angebracht
ist, und der Sitzrückenabschnitt 4 ist über einen
Stützmechanismus 8 mit
dem hinteren Ende des Sitzrahmens 11 verbunden, so dass der
Sitzrückenrahmen 7 auf den
Sitzrahmen 11 geschwenkt und in Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung bewegt werden kann.
-
Der
Sitzrahmen 11 entspricht einem Rahmenelement zum Stützen des
Sitzkissens 5. Der Sitzrahmen 11 ist mit rechten
und linken Rahmenelementen 12 und drei Verbindungselementen 13, 14 und 15 ausgestattet.
Die rechten und linken Rahmenelemente 12 erstrecken sich
in Längsrichtung.
Die Verbindungselemente 13, 14 und 15 sind
jeweils am Vorderende, im Mittelabschnitt und am Hinterende mit
den rechten und linken Rahmenelementen 12 verbunden.
-
Die
Rahmenelemente 12 sind an dem vorderen und dem hinteren
Abschnitt des Rahmenelements 12 mit den oberen Sitzschienen 21 verbunden. Die
oberen Sitzschienen 21 sind mit den unteren Sitzschienen 22 verbunden,
so dass die Rahmenelemente 12 sowie die oberen Sitzschienen 21 auf
den unteren Sitzschienen in Vorwärts-
und Rückwärtsrichtung
gleiten können.
-
Der
vordere Abschnitt des Sitzrahmens 11 ist durch mehrere
Nieten 100a, wie in 4 gezeigt,
an den oberen Sitzschienen 21 befestigt. Der verbundene
Abschnitt wird als vorderer Verbindungsabschnitt 11a bezeichnet.
-
Der
hintere Abschnitt des Sitzrahmens 11, wie in 5 gezeigt,
das Verbindungselement 15 und der Schienenverbindungsstab 23 sind über die Gewichtsermittlungseinheit 30 an
einem seitlichen Mittelabschnitt des Verbindungselements 15 miteinander
verbunden. Der verbundene Abschnitt wird als hinterer Verbindungsabschnitt 11b bezeichnet.
-
Wie
aus 8 (die später erläutert werden wird) deutlicher
hervorgeht, ist der Sitzrahmen 11 an den vorderen und hinteren
Verbindungsabschnitten 11a und 11b mit den oberen
Sitzschienen 21 verbunden.
-
Wie
in 4 gezeigt ist, sind mehrere Klammern 22a (in 4 ist
nur eine Klammer 22a gezeigt) an den unteren Sitzschienen 22 (an
den vorderen und hinteren Enden) durch Schweißen oder ein beliebiges anderes
Befestigungsmittel befestigt. Die unteren Sitzschienen 22 sind über die
mehreren Klammern 22a mittels mehrerer Bolzen 22b am
Boden 200 des Fahrzeugs befestigt.
-
Der
Aufbau der Gewichtsermittlungseinheit 30 wird unter Bezug
auf 6 und 7 erläutert. Die Gewichtsermittlungseinheit 30 weist
ein Diaphragma 31, ein keramisches Widerstandselement 32,
eine integrierte Schaltung 33 und einen Stromanschluss 34 auf.
Das Diaphragma 31 hat in der Ebene betrachtet eine sechseckige
Form; in seinem Inneren ist ein Innenraum 31a ausgebildet.
Sowohl das keramische Widerstandselement 32 als auch die integrierte
Schaltung 33 sind in dem Raum 31a des Diaphragmas 31 untergebracht.
Der Stromanschluss 34 ist an einer Seitenwand des Diaphragmas 31 vorgesehen.
-
Wie
in 7 gezeigt ist, besteht das Diaphragma 31 aus
oberen und unteren Gehäuseteilen 31b und 31c.
Eine sich nach oben erstreckende obere Welle 31d ist in
der Mitte des oberen Gehäuseteils 31b vorgesehen,
während
eine sich nach unten erstreckende untere Welle 31e in der
Mitte des unteren Gehäuseteils 31c vorgesehen
ist. Außengewindeabschnitte
sind jeweils an dem unteren Umfangsabschnitt der oberen und unteren
Wellen 31d und 31e ausgebildet. Die obere Welle 31d ist
mit einer Mutter 31g an dem Verbindungselement 15 des
Sitzrahmens 11 befestigt; die untere Welle 31e ist
mit einer Mutter 31h an dem Schienenverbindungsstab 23 befestigt.
-
Das
keramische Widerstandselement 32 ist zwischen der unteren
Ebene des oberen Gehäuseteils 31b und
der oberen Ebene des unteren Gehäuseteils 31c an
dem Mittelabschnitt des Innenraums 31a in dem Diaphragma 31 angeordnet.
Das keramische Widerstandselement 32 steht mit den oberen und
unteren Gehäuseteilen 31b und 31c in
Kontakt, so dass auf das keramische Widerstandselement 32 ein
vorgegebener Druck aufgebracht wird.
-
Da
das Diaphragma 31 mittels einer Schrauben-Mutter-Verbindung
an dem Verbindungselement 15 und dem Schienenverbindungsstab 23 befestigt ist,
kann die Gewichtsermittlungseinheit 31 die Belastung in
beiden Richtungen, nämlich
Kompression und Dehnung, ermitteln. Des weiteren wird der vorgegebene
Druck vorab auf das keramische Widerstandselement 32 aufgebracht,
so dass das Diaphragma 31 die auf das keramische Widerstandselement 32 aufgebrachte
Belastung in beiden Richtungen stabil ermitteln kann. Außerdem wird
die Dehnkraft an dem Befestigungsabschnitt des hinteren Abschnitts 11b des
Sitzrahmens 11 gesichert.
-
Bei
dieser Ausführungsform
stellt das keramische Widerstandselement 32 die Ermittlungseinheit
der vorliegenden Erfindung dar und das Diaphragma 31 stellt
eine Einrichtung zum Aufbringen eines Vorgewichts dar.
-
Das
keramische Widerstandselement 32 besteht aus keramischem
Material, beispielsweise Zirkonerde als Hauptmaterial, das seinen
elektrischen Widerstand ändert,
wenn eine Kraft von außen
aufgebracht wird. Demgemäss
kann die Belastung (das Gewicht) durch Ermitteln der Veränderung
des elektrischen Widerstands des keramischen Widerstandselements 32 ermittelt
werden. Das keramische Widerstandselement 32 ist dadurch
gekennzeichnet, dass es im Vergleich zu einem Gewichtssensor vom Dehnungsmessertyp,
der weit verbreitet ist, extrem hohe Steifigkeit aufweist.
-
Anstelle
des keramischen Widerstandselements 32 können beliebige
andere Arten von Sensoren als Gewichtsermittlungseinheit 31 verwendet werden.
Beispielsweise können
die bekannten mechanischen Mengensensoren verwendet werden, die z.B.
in den japanischen Patentveröffentlichungen
Nr. 2001-242019 oder Nr. 2002-202209 offenbart sind.
-
Die
integrierte Schaltung 33 ist elektrisch mit dem keramischen
Widerstandselement 32 verbunden und weist einen Schaltungsabschnitt
zur Ausgabe eines ermittelten Gewichtssignals durch Ermittlung einer
Veränderung
in dem elektrischen Widerstand des keramischen Widerstandselements 32 auf, sowie
einen Schaltungsabschnitt zur Ausgabe eines Entfaltungssteuersignals
für den
Airbag auf der Grundlage des ermittelten Gewichtssignals. Das keramische
Widerstandselement 32 und die integrierte Schaltung 33 stellen
Gewichtsermittlungseinrichtungen der vorliegenden Erfindung dar.
-
Die
integrierte Schaltung 33 ist an dem unteren Gehäuseteil 31c in
dem Raum 31a des Diaphragmas angebracht. Der Stromanschluss 34 ist
ein Endelement, von dem eine Verbindungsleitung 35 ausgeht.
Die Verbindungsleitung 35 überträgt ein von der integrierten
Schaltung 33 ausgegebenes elektrisches Signal. Der Stromanschluss 34 ist
harzgeformt und ist dadurch an dem Diaphragma 31 befestigt,
dass er in ein in dem Seitenabschnitt des Diaphragmas 31 ausgebildetes
Loch 31f eingesetzt ist. Ein wasserdichtes Verbindungselement 36 ist
am anderen Ende der Verbindungsleitung 35 vorgesehen.
-
Die
Gewichtsermittlungseinheit 30 ist über das wasserdichte Verbindungselement 36 mit
der elektronischen Steuereinheit 50 verbunden, die den Betrieb
des Airbags 40 auf der Grundlage des Entfaltungssteuersignals
von der Gewichtsermittlungseinheit 30 und einem Signal,
das die Stärke
eines Fahrzeugaufpralls angibt und von einem G-Sensor, etc. abgetastet
wird, steuert.
-
Der
Betrieb der jeweiligen Einheiten der vorgenannten Ausführungsform
wird nun erläutert.
Zunächst
wird ein Grundprinzip zur Ermittlung des Gewichts eines auf dem
Sitz 2 sitzenden Insassens unter Bezug auf 8A und 8B erläutert. Hier
wird das Gewicht von einem einzigen keramischen Widerstandselement 32 mit
hoher Genauigkeit ermittelt.
-
Wie
vorstehend beschrieben worden ist, ist der Sitzrahmen 11 (die
linken und rechten Rahmenelemente 12) an dem vorderen Verbindungsabschnitt 11a und
dem hinteren Verbindungsabschnitt 11b, an dem die Gewichtsermittlungseinheit 30 vorgesehen ist,
mit den oberen Sitzschienen 21 verbunden. Die mechanische
Steifigkeit des vorderen Verbindungsabschnitts 11a viel
geringer als diejenige des hinteren Verbindungsabschnitts 11b (Gewichtsermittlungseinheit 30),
so dass ein wesentlicher Anteil des Gewichts an dem hinteren Abschnitt
des Sitzes 2 auf die Gewichtsermittlungseinheit 30 aufgebracht
wird.
-
Bei
dem in 8A gezeigten Modell ist beispielsweise,
falls ein Biegen von 1 mm erzeugt wird, wenn ein Gewicht von 100
kg auf den hinteren Abschnitt des Sitzrahmens 11 (den hinteren
Verbindungsabschnitt 11b) aufgebracht wird, der Biegebetrag
des Rahmenelements 12 als „δ Sitz = 1 mm/100 kg" gegeben. Andererseits
ist, wie in 8B gezeigt ist, in einem Fall,
in dem das Gewicht von 100 kg dazu führt, dass das keramische Widerstandselement 32 der
Gewichtsermittlungseinheit 30 ein Biegen von 1 μm erzeugt,
der Biegebetrag des keramischen Widerstandselements 32 gegeben
als „δ Sensor < 1 μm/100 kg".
-
Bei
dem Aufbau, bei dem die Gewichtsermittlungseinheit 30 sich
am hinteren Abschnitt des Sitzrahmens 11 befindet, wird
das Gewichtsbelastungsverhältnis
des Rahmenelements 12 zu dem keramischen Widerstandselement 32 auf
der Grundlage des Verhältnisses
der Biegebeträge
des Rahmenelements 12 und des keramischen Widerstandselements 32 bestimmt
(mit anderen Worten das Steifigkeitsverhältnis beider Elemente), wenn
auf den hinteren Abschnitt des Sitzrahmens 11 ein Gewicht
aufgebracht wird.
-
Als
Folge hiervon ergibt sich die Gewichtsbelastung „FS" des keramischen Widerstandselements 32 wie
folgt: FS = 100 kg × δ Sitz/(δ Sitz + δ Sensor) ≥ 99,9 kg.
-
Mit
anderen Worten wird der in der Gewichtsermittlungseinheit 30 ermittelte
Gewichtswert größer gleich
99,9 kg, wenn ein Gewicht von 100 kg aufgebracht wird. Folglich
kann das auf den Sitz 2 aufgebrachte Gewicht mit hoher
Genauigkeit von dem einzigen keramischen Widerstandselement 32,
das sich an dem hinteren Verbindungsabschnitt 11b des Sitzrahmens 11 befindet,
ermittelt werden.
-
Das
Verhältnis
zwischen den von der Gewichtsermittlungseinheit 30 ermittelten
Gewichtswerten und dem Abstand von dem vorderen Verbindungsabschnitt 11a des
Sitzrahmens 11 zu den Schwerpunktpositionen des Insassens
wird unter Bezug auf 9 erläutert. In 9 gibt
die Ordinate die ermittelten Gewichtswerte und die Abszisse den
Abstand der Schwerpunktpositionen von dem vorderen Verbindungsabschnitt 11a an.
-
Die
Linie „AM50" gibt die Messergebnisse
für einen
männlichen
Erwachsenen des 50. Perzentils mit einem Gewicht von 80 kg an, die
Linie „AF05" für eine weibliche
Erwachsene des 5. Perzentils mit einem Gewicht von 48 kg, die Linie „6J+Sitzerhöhung" für ein 6-jähriges Kind,
das eine Sitzerhöhung
verwendet, die Linie „ 3J+KRS" für ein 3jähriges Kind, das
ein Kinderrückhaltesystem
verwendet, und die Linie „1J+KRS" für ein Kind
mit 12 Monaten, das ein Kinderrückhaltesystem
verwendet.
-
Wie
aus 9 hervorgeht, besteht zwischen den ermittelten
Gewichtswerten und dem Abstand der Schwerpunktpositionen von dem
vorderen Verbindungsabschnitt 11a ein direkter proportionaler
Zusammenhang.
-
Beispielsweise
ist im Falle des männlichen Erwachsenen
(AM50) mit dem Gewicht von 80 kg der ermittelte Gewichtswert bei
einer normalen Sitzposition (genaugenommen dem vorgeschlagenen Bereich
der Sitzposition), bei der der Abstand von dem vorderen Verbindungsabschnitt 11a zu
der Schwerpunktposition des Insassens 50 cm beträgt, gleich 70 kg. Wenn die
Schwerpunktposition nach vorne bewegt wird (40 cm, 30 cm, 20 cm
und 10 cm), verringern sich die ermittelten Gewichtswerte entsprechend
(56 kg, 42 kg, 28 kg und 14 kg). Wenn sich die Schwerpunktposition „0" cm von dem vorderen
Verbindungsabschnitt entfernt befindet, ist der ermittelte Gewichtswert „0" kg.
-
Wie
oben wird der Wert, der dem Produkt aus der Masse M und dem Abstand
L entspricht, von dem keramischen Widerstandselement 32 ermittelt, wobei
die Masse M die Masse des Oberkörpers
eines Insassens und der Abstand L der Abstand des Schwerpunkts des
Insassens von dem vorderen Verbindungsabschnitt 11a ist,
wie in 10 angegeben ist.
-
Es
ist bekannt, dass, je kleiner der Körperbau (nämlich die Masse M) eines Insassens
wird, desto größer die
Verletzungswahrscheinlichkeit wird, während, je größer der
Körperbau
(Masse M) des Insassens wird, desto kleiner die Verletzungswahrscheinlichkeit
wird.
-
In
US-amerikanischen Gesetzen und Vorschriften sind Grenzwerte definiert
für den
Fall, dass ein Fahrzeug unter den Bedingungen von AM50, AF05 und
KRS (Kinderrückhaltesystem
ist montiert) bei vorgeschlagenem Bereich der Sitzposition einen Aufprall
erleidet. Den Grenzwerten kann entsprochen werden, indem AM50, AF05
und KRS an dem jeweiligen vorgeschlagenen Bereich der Sitzposition
ermittelt werden (siehe 9).
-
Es
ist ebenfalls bekannt, dass, je näher die Sitzposition eines
Insassens an einem Airbag ist, desto größer die Verletzungswahrscheinlichkeit
wird, während,
je weiter die Sitzposition des Insassens von dem Airbag entfernt
ist, desto kleiner die Verletzungswahrscheinlichkeit wird.
-
Wenn
der Abstand von dem Airbag 40 zu dem vorderen Verbindungsabschnitt 11a festgelegt ist,
wird der Abstand von dem Airbag 40 zu der Sitzposition
des Insassens auf der Grundlage des Abstands „L", der von dem oben beschriebenen vorderen
Verbindungsabschnitt 11a zu der Schwerpunktposition des
Insassens definiert ist, bestimmt. Folglich ist, je kürzer der
Abstand „L" wird, die Verletzungswahrscheinlichkeit,
die sich durch die Entfaltung des Airbags 40 ergibt, umso
größer, während, je länger der
Abstand „L" wird, die Verletzungswahrscheinlichkeit
umso geringer wird.
-
Gemäß der Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist die integrierte Schaltung 33 so
angeordnet, dass sie aufgrund eines ermittelten Gewichtswerts (nämlich des
Werts, der dem Produkt aus Masse „M" und Abstand „L" entspricht), der aus der Veränderung
der elektrischen Widerstände
in dem keramischen Widerstandselement 32 erhalten wird,
ein Entfaltungssteuersignal für
den Airbag 40 ausgibt.
-
Die
Entfaltungssteuersignale werden im Ansprechen auf Entfaltungsmodi
des Airbags 40 ausgegeben, wobei die Entfaltungsmodi drei
unterschiedliche Stufen aufweisen, nämlich einen hohen Entfaltungsmodus,
einen Entfaltungsmodus für
geringes Risiko und einen Unterdrückungsmodus.
-
Der „hohe Entfaltungsmodus" ist ein Modus, bei
dem die Entfaltung des Airbags 40 maximal ist. Beispielsweise
wird, wenn ein männlicher
Erwachsener in dem vorgeschlagenen Bereich der Sitzposition sitzt,
ein Entfaltungssteuersignal (das nachfolgend als „hohes
Entfaltungssignal" bezeichnet
wird) entsprechend dem hohen Entfaltungsmodus von der integrierten
Schaltung 33 ausgegeben.
-
Der „Entfaltungsmodus
für geringes
Risiko" ist ein
Modus, bei dem die Entfaltung des Airbags 40 bis zu einer
vorgegebenen Entfaltung (z.B. 60% der maximalen Entfaltung) unterdrückt wird.
Wenn eine weibliche Erwachsene in dem vorgeschlagenen Bereich der
Sitzposition sitzt, wenn ein Kind von 6 Jahren auf der Sitzerhöhung sitzt,
wenn ein männlicher Erwachsener
sich leicht vorderhalb des vorgeschlagenen Bereichs der Sitzposition
befindet, usw., wird ein Entfaltungssteuersignal (das nachfolgend
als „Entfaltungssignal
bei geringem Risiko" bezeichnet wird)
entsprechend dem Entfaltungsmodus für geringes Risiko ausgegeben.
-
Der „Unterdrückungsmodus" ist ein Modus, bei
dem sich der Airbag 40 nicht entfaltet. Wenn beispielsweise
ein 12 Monate altes Kind in einem Kinderrückhaltesystem sitzt, wenn die
Insassen aller Arten von Körperbau
einschließlich
eines männlichen Erwachsenen
an extrem vorderen Positionen in Bezug auf den vorgeschlagenen Bereich
der Sitzposition sitzen, usw., wird ein Entfaltungssteuersignal (das nachfolgend
als „Unterdrückungssignal" bezeichnet wird)
entsprechend dem Unterdrückungsmodus
ausgegeben.
-
Im
Hinblick auf den auf der Grundlage der Ausgabe des keramischen Widerstandselements 32 ermittelten
Gewichtswert (nämlich
dem Wert, der Masse „M" × Abstand „L" entspricht) (wie in 9 gezeigt
ist) wird ein erster Schwellenwert auf 48 kg gesetzt, damit die
Bedingung für
hohe Entfaltung von der Bedingung für Entfaltung bei geringem Risiko
unterschieden werden kann. Ein zweiter Schwellenwert wird auf 21
kg gesetzt, damit die Bedingung für Entfaltung bei geringem Risiko
von der Bedingung für Unterdrückung unterschieden
werden kann. Die ersten und zweiten Schwellenwerte von 48 kg und
21 kg sind nur beispielhaft angegeben. Jeder andere geeignete Schwellenwert
kann in Übereinstimmung
mit Fahrzeugen, in denen ein System zum Schutz von Insassen montiert
ist, gesetzt werden.
-
Die
Verarbeitung der Entfaltungssteuersignale wird unter Bezug auf das
in 11 gezeigte Flussdiagramm erläutert. Die Verarbeitung des
Entfaltungssteuersignals erfolgt in der integrierten Schaltung 33,
die einen Zentralrechner (CPU), ein ROM, ein RAM (in der Zeichnung
nicht gezeigt) und Ähnliches
aufweist. Der Zentralrechner liest ein in dem ROM gespeichertes
Programm, um das Programm durchzuführen.
-
Bei
Schritt S1 ermittelt der Zentralrechner, ob ein von dem keramischen
Widerstandselement 32 ermittelter Gewichtswert größer gleich
dem ersten Schwellenwert ist. Falls der ermittelte Gewichtswert größter gleich
dem ersten Schwellenwert ist (S1: Ja), geht die Verarbeitung zu
Schritt S2 weiter, bei dem die integrierte Schaltung 33 das
Signal „hohe
Entfaltung" ausgibt.
Dagegen geht, wenn der ermittelte Gewichtswert kleiner ist als der
erste Schwellenwert (S1: Nein), die Verarbeitung zu Schritt S3 weiter,
bei dem der Zentralrechner ermittelt, ob der ermittelte Gewichtswert
größer gleich
dem zweiten Schwellenwert ist.
-
Falls
der ermittelte Gewichtswert größer gleich
dem zweiten Schwellenwert ist (S3: Ja), geht die Verarbeitung zu
Schritt S4 weiter, bei dem die integrierte Schaltung 33 das
Signal für „Entfaltung
bei geringem Risiko" ausgibt.
Dagegen geht, wenn der ermittelte Gewichtswert kleiner ist als der
zweite Schwellenwert (S3: Nein), die Verarbeitung zu Schritt S5
weiter, bei dem die integrierte Schaltung 33 das Signal „Unterdrückung" ausgibt.
-
Wie
vorstehend gibt, wenn der Insasse auf dem Sitz 2 sitzt,
das keramische Widerstandselement 32 der Gewichtsermittlungseinheit 30,
die zwischen dem hinteren Abschnitt des Sitzes und dem Fahrzeugkörper vorgesehen
ist, gemäß dem System 1 zum
Schutz von Insassen einen Wert aus, der dem Produkt entspricht,
das durch Multiplizieren des Gewichts des Insassens mit dem Abstand
des Schwerpunkts des Insassens von dem vorderen Abschnitt des Sitzes
errechnet wird. Die integrierte Schaltung 33 gibt das Entfaltungssteuersignal
für den
Airbag 40 auf der Grundlage des Ausgangswerts des keramischen
Widerstandselements 32 aus.
-
Dann
entfaltet die elektronische Steuereinheit 50 den Airbag 40 gemäß dem Entfaltungsmodus (nämlich hoher
Entfaltungsmodus, Entfaltungsmodus bei geringem Risiko oder Unterdrückungsmodus), der
von dem Entfaltungssteuersignal angegeben wird, das von der Gewichtsermittlungseinheit 30 ausgegeben
wird, wenn der Aufprallsensor den Aufprall des Fahrzeugs spürt.
-
Gemäß dem System 1 zum
Schutz von Insassen wird die Entfaltungssteuerungsoperation des Airbags 40 in
geeigneter An und Weise im Ansprechen auf die Insassenzustände durchgeführt, die
den Körperbau
und die Sitzpositionen der Insassen umfassen. Gleichzeitig wird
eine einfache und kostengünstige
Anordnung des Systems 1 zum Schutz von Insassen reaisiert.
Des weiteren kann die Kompatibilität zwischen der Leistung des
Airbags zum Schutz des Insassens und der Reduzierung der Verletzungswahrscheinlichkeiten
in Bezug auf den Insassen verbessert werden.
-
Außerdem kann,
da die Gewichtsermittlungseinheit 30 zwischen dem Verbindungselement 15 und
der Schienenverbindungsstange 23 vorgesehen ist, die Gewichtsermittlungsoperation
mit hoher Genauigkeit durch Bereitstellen der Gewichtsermittlungseinrichtung
an einer einzigen Stelle durchgeführt werden. Des weiteren können, da
sowohl das keramische Widerstandselement 32 als auch die
integrierte Schaltung 33 in das Diaphragma 31 eingebaut
sind, sowohl die Gewichtsermittlungsoperation als auch die Airbag-Entfaltungsoperation,
die im Ansprechen auf den Insassenzustand erfolgt, durch eine einzige
Einheit realisiert werden. Insbesondere kann, weil das kompakte
keramische Widerstandselement 32 mit hoher Steifigkeit
als Gewichtsermittlungseinheit verwendet wird, die Gewichtsermittlungseinheit 30 sehr
kleine Abmessungen haben.
-
Eine
erste Abwandlung der vorliegenden Erfindung wird unter Bezug auf 12 erläutert. Bei der
Abwandlung wird ein mechanisches Gelenk 300 als Befestigungsstruktur
für den
vorderen Verbindungsabschnitt 11a des Sitzrahmens 11 verwendet. Das
heißt,
bei dem vorderen Verbindungsabschnitt 11a des Sitzrahmens 11 ist
das Rahmenelement 12 über
das mechanische Gelenk 300 mit der oberen Sitzschiene 21 verbunden,
so dass der Sitzrahmen 11 an dem Gelenk 300 schwenkbar
ist. Die Steifigkeit des vorderen Befestigungsabschnitts des Sitzrahmens 11 ist
dabei sehr gering in Bezug auf die Steifigkeit des hinteren Verbindungsabschnitts 11b,
der über
die Gewichtsermittlungseinheit 30, die das keramische Widerstandselement 32 enthält, befestigt
ist. Dadurch kann das Gewicht mit hoher Genauigkeit von dem keramischen
Widerstandselement 32 ermittelt werden.
-
Eine
zweite Abwandlung der vorliegenden Erfindung wird unter Bezug auf 13 erläutert. Bei der
Abwandlung wird ein elastisches Gelenk 400 als Befestigungsstruktur
für den
vorderen Verbindungsabschnitt 11a des Sitzrahmens 11 verwendet.
Auf die gleiche Weise ist bei dem vorderen Verbindungsabschnitt 11a des
Sitzrahmens 11 das Rahmenelement 12 über das
elastische Gelenk 400 mit der oberen Sitzschiene 21 verbunden,
so dass der Sitzrahmen 11 an dem Gelenk 400 schwenkbar
ist. Auch bei dieser Abwandlung kann dieselbe Wirkung erzielt werden
wie bei der ersten Abwandlung.
-
Eine
dritte Abwandlung der vorliegenden Erfindung wird unter Bezug auf 14 erläutert. Bei dieser
Abwandlung ist ein Paar Gewichtsermittlungseinheiten 30 jeweils
zwischen der linken unteren Sitzschiene 22 und dem Fahrzeugkörper 200 und
zwischen der rechten unteren Sitzschiene 22 und dem Fahrzeugkörper 200 vorgesehen,
so dass das Gewicht von den linken und rechten Seiten des hinteren Sitzabschnitts 11b ermittelt
werden kann.
-
Der
hintere Abschnitt des Sitzrahmens 11 ist auf dieselbe Weise
wie der vordere Abschnitt des Sitzrahmens 11 mit Nieten 100b an
der oberen Sitzschiene 21 befestigt. Demgegenüber ist
die untere Sitzschiene 22 über die Gewichtsermittlungseinheit 30 an
dem Fahrzeugkörper
befestigt. Der untere Abschnitt der unteren Sitzschiene 22 ist
mit Nieten an dem oberen Abschnitt der Gewichtsermittlungseinheit 30 befestigt,
und der untere Abschnitt der Gewichtsermittlungseinheit 30 ist
mit Nieten an einer Klammer 22c befestigt. Die Klammer 22c ist
mit einem Bolzen 22d an dem Fahrzeugkörper 200 befestigt.
Bei dieser dritten Abwandlung kann, da die Gewichtsermittlungseinheiten 30 an
zwei Stellen (rechts und links) vorgesehen sind, die Sitzposition
des Insassens nicht nur entlang der Vorwärts-Rückwärts-Richtung, sondern auch
entlang der Rechts-Links-Richtung ermittelt werden.
-
Des
weiteren kann, da das Gewicht von der Gewichtsermittlungseinheit
30 im Ansprechen auf die Gleitposition des Sitzrahmens 11 entlang
der Vorwärts-Rückwärts-Richtung
ermittelt wird, die Entfaltungssteueroperation des Airbags 40 auch
durch Berücksichtigung
der Gleitposition des Sitzes 2 durchgeführt werden.
-
Des
weiteren kann, da die Gewichtsermittlungsoperationen auf der rechten
und linken Seite des Sitzes 2 separat durchgeführt werden,
eine Entfaltungssteueroperation für einen Seitenairbag auf der
Grundlage der Schwerpunktposition des Insassens entlang der Rechts-Links-Richtung
des Sitzes 2 durchgeführt
werden.
-
Die
vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben erläuterten Ausführungsformen
oder Abwandlungen beschränkt,
sondern kann abgewandelt und abgeändert werden, ohne vom technischen
Umfang und vom Geist der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
-
Es
können
beispielsweise mehrere Schalteinrichtungen verwendet werden, um
die Gleitposition des Sitzrahmens in Vorwärts-Rückwärts-Richtung zu ermitteln,
wobei die Schalter in Abhängigkeit
von der Gleitposition ein- oder ausgeschaltet werden. Die Entfaltungssteuersignale
werden mit einer Kombination aus den Gewichtsermittlungssignalen
von der Gewichtsermittlungseinheit 30 und den Signalen
von den oben genannten Schaltern erzeugt, so dass eine genauere
Operation realisiert werden kann. Ein Positionsschalter ist z.B.
auf der unteren Sitzschiene 22 vorgesehen, so dass der
Schalter EINGESCHALTET wird, wenn sich die obere Sitzschiene 21 von
der Mittelposition aus gesehen vorne befindet, während der Schalter AUSGESCHALTET
wird, wenn sich die obere Sitzschiene 21 von der Mittelposition
aus gesehen hinten befindet. Folglich können die Gleitpositionen des
Sitzes 2 in zwei Stufen ermittelt werden.
-
Des
weiteren kann zusätzlich
eine Bildabtastvorrichtung vorgesehen sein, um den Sitzzustand eines
Insassens durch ein Bild zu ermitteln, so dass die von der Bildabtastvorrichtung
ermittelte Information über
den Insassen und die von der Ge wichtseinheit 30 ermittelte
Information kombiniert werden können.
Folglich kann ein Insassenzustand mit viel größerer Genauigkeit ermittelt
werden.
-
Die
Befestigungsstruktur in dem vorderen Verbindungsabschnitt des Sitzes 2 ist
nicht auf die in der oben genannten Ausführungsform oder den Abwandlungen
offenbarten Befestigungsstrukturen beschränkt. Beliebige andere abgewandelte
Befestigungsstrukturen sind möglich,
bei denen die Steifigkeit eines Befestigungsabschnitts an der Seite
des Fahrzeugkörpers
in dem vorderen Abschnitt des Sitzes 2 so eingestellt ist,
dass sie in Bezug auf die Steifigkeit der Gewichtsermittlungseinrichtung,
die zwischen dem Fahrzeugkörper
und dem hinteren Abschnitt des Sitzes 2 vorgesehen ist,
geringer ist.
-
Ein
Ermittlungselement vom Dehnungsmessertyp, ein Ermittlungselement
mit statischer Kapazität
oder Ähnliches
kann anstelle des keramischen Widerstandselements 32 als
Gewichtsermittlungselement verwendet werden, was weit verbreitet
ist und allgemein benutzt wird.
-
Des
weiteren können
anstelle des Entfaltungssteuersignals der drei Stufen (hoher Entfaltungsmodus,
Entfaltungsmodus bei geringem Risiko und Unterdrückungsmodus) zwei Stufen, der
hohe Entfaltungsmodus und der Unterdrückungsmodus, verwendet werden.
-
Das
Entfaltungssteuersignal kann auf lineare Art und Weise erzeugt werden,
wenn der Airbag so ausgestaltet ist, dass er auf lineare Art und
Weise gesteuert wird.
-
Die
vorliegende Erfindung kann mit anderen Arten von Vorrichtungen zum
Schutz von Insassen verwendet werden, beispielsweise einer Gurtvorrichtung
mit Vorspannfunktion, einer Gurtvorrichtung, bei dem der Gurt bei
einem Fahrzeugaufprall von einem Elektromotor aufgerollt wird, etc.