JP2000225915A - 車両用乗員保護装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複雑な装置を必要とせず、しかも衝突時に瞬
時にエアバッグ装置と乗員の正確な距離を知り、もって
エアバッグの制御を的確に行う。 【解決手段】 距離センサ１２によって、エアバッグ装
置と乗員の間の距離を測定する。また、加速度センサ１
１によって車両の加速度を検知する。制御装置１３にお
いて加速度センサ１１によって検知された加速度に基づ
いて乗員の移動量を算出する。距離センサ１２によって
測定された距離に乗員の移動量を加算して乗員の位置を
算出する。算出された乗員の位置に基づいて、エアバッ
グ装置１４の制御を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車両用乗員保護装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年における自動車には、衝突事故の際
に乗員を補助的に保護するためのエアバッグ装置が設け
られているものが多くなっている。このエアバッグ装置
は、自動車に設けられた加速度センサによって大きな加
速度を検知すると、衝突があったと判定して、エアバッ
グを展開させて乗員を保護するものである。

【０００３】このエアバッグ装置において、エアバッグ
が展開する時に乗員がエアバッグ装置に近づきすぎてい
ると、急激に展開している最中のエアバッグにぶつか
り、エアバッグの展開の衝撃によって怪我をすることが
ある。したがって、衝突が起きた際、保護される乗員が
エアバッグ装置と所定の距離以上離れているときにエア
バッグが展開し、乗員がエアバッグ装置から所定の距離
内に位置するときはエアバッグの展開を阻止することが
要求される。さらには、エアバッグ装置と乗員との距離
に応じて、エアバッグの展開特性を変更することも有効
的である。

【０００４】そこで、従来においては、たとえば自動車
のインストルメントパネルなどに距離センサや画像セン
サ等からなる距離測定手段を設け、ステアリングに取り
付けられるエアバッグ装置と乗員との間の距離を測定す
る。そして、測定されたエアバッグ装置と乗員との間の
距離に応じて、エアバッグの展開を阻止するか否か、あ
るいはエアバッグの展開特性を変更するか否かの判定が
なされていた。

【０００５】すなわち、加速度センサが衝突と判定する
大きな加速度を検知すると、エアバッグを展開させる信
号を発する。この信号が発せられると、距離測定手段に
よって測定されたエアバッグ装置と乗員との間の距離が
所定の距離以上離れているときにはそのままエアバッグ
を展開させ、乗員がエアバッグ装置から所定の距離以内
にいるときにはエアバッグの展開を阻止するように制御
していた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、衝突時もし
くは衝突前のブレーキングの際に発生する加速度によっ
て誘発される乗員の動きは速く、乗員の位置に応じてエ
アバッグの展開を阻止したり、あるいはエアバッグの展
開特性を変化させるには、時々刻々と変化する乗員の位
置を非常に短時間のうちに正確に検出する必要がある。

【０００７】しかし、距離測定手段によって精度よく距
離測定を行うためには、測定タイミング間に２０ｍｓ以
上のインターバル（測定休止期間）が必要である。この
ため、たとえば距離測定手段がエアバッグ装置と乗員と
の間の距離を測定した瞬間から約５ｍｓの時間帯に衝突
が発生すると、古いデータに基づいてエアバッグの展開
を制御しなければならなかった。古いデータに基づいて
判定が行われた場合には、距離の測定が行われたときか
らエアバッグの展開制御を行うまでに時間のずれを生じ
る。このずれが生じた時間の間に乗員が動いてしまい、
エアバッグの展開制御を行うときには、エアバッグ装置
と乗員との間の距離は、測定された距離よりも短くなっ
ていることがある。このような場合には、エアバッグの
展開制御を行う際、実際の乗員とエアバッグ装置と大き
な誤差を生じ、エアバッグの展開制御に正確さを欠くお
それがあった。

【０００８】このような事態を防止すべく、距離測定手
段のインターバルを埋めるために、たとえば、測定タイ
ミングをずらした複数の距離測定手段を設置することが
考えられる。しかし、複数の距離測定手段を設置する場
合には、これらの距離測定手段を制御する装置を含めて
複雑かつ高価となる問題がある。

【０００９】他方、特開平４−１９１１４６号公報に
は、加速度センサにより得られる加速度情報に基づいて
乗員頭部の移動量を予測し、この予測値と基準値を比較
してエアバッグの展開制御を行うに当たり、シートの前
後方向の位置に基づいて基準値を制御する乗員保護装置
が開示されている。また、特開平４−１９１１４７号公
報には、ブレーキペダルを踏んでいるか否かにより、上
記基準値を変更する乗員保護装置が開示されている。

【００１０】しかし、これらの乗員保護装置では、乗員
の移動量が基準値を越えているか否かによってエアバッ
グの展開を制御しているので、乗員の位置を必ずしも正
確に検知しているものではなかった。このため、たとえ
ば乗員の位置が通常の位置と極端に異なっている場合な
どには、エアバッグ装置の極めて近くに乗員が位置して
いるときにも、エアバッグを展開させてしまうおそれが
あるものであった。

【００１１】そこで、本発明の課題は、複雑な装置を必
要とせず、しかも衝突時に瞬時にエアバッグ装置と乗員
との正確な距離を知り、もってエアバッグの制御を的確
に行うことができるようにすることにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決した本発
明は、車両が衝突したときにエアバッグ内にガスが流入
し、前記エアバッグが展開して乗員を保護するエアバッ
グ装置を備える車両用乗員保護装置において、前記エア
バッグ装置と前記車両内における乗員との間の距離を測
定する距離測定手段を備えるとともに、前記車両の加速
度を測定する加速度センサを備え、前記距離測定手段に
よって測定された前記エアバッグ装置と乗員との間の測
定距離と、前記加速度センサによって測定された加速度
を２回積分して求められる乗員移動量とによって前記エ
アバッグ装置と乗員との間の距離を補正して補正後の乗
員距離を算出し、算出された補正後の乗員距離に基づい
て前記エアバッグの展開を制御する制御手段を備えるこ
とを特徴とするものである。

【００１３】また、本発明において好適には、前記補正
後の乗員の距離が所定の範囲内であるときに、前記エア
バッグの展開を阻止する。乗員とエアバッグ装置との距
離が近すぎるときにエアバッグが展開すると、エアバッ
グの展開の衝撃により怪我をするおそれがあるのは上記
の通りであるが、乗員がエアバッグ装置から所定の距離
内に位置するときに、前記エアバッグの展開を阻止する
ことにより、このような怪我を防止することができる。
なお、本発明でいう「所定の範囲」とは、乗員の頭部と
エアバッグ装置の距離が近すぎてエアバッグの展開の衝
撃によって乗員が怪我をするおそれのある範囲をいうも
のである。

【００１４】さらに、本発明においては、前記補正後の
乗員距離に応じて、前記エアバッグの展開特性を変更す
るようにすることもできる。すなわち、エアバッグと乗
員との距離に応じてエアバッグの展開特性を最適に制御
することにより、エアバッグ装置が有する最適な乗員保
護性能を発揮させることができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面を参照しながら、具体的に説明する。図１は、本発明
に係る車両用乗員保護装置の構成を示すブロック図であ
る。図１に示すように、車両用乗員保護装置１は、加速
度センサ１１、距離測定手段である距離センサ１２、制
御手段である制御装置１３、およびエアバッグ装置１４
を備えている。これらの部材の配置位置等を図２および
図３を参照して説明すると、加速度センサ１１は、図２
に示すように、車両Ｍの前部に取り付けられた右フロン
トＧセンサ１１Ａ、左フロントＧセンサ１１Ｂ、および
コンソール２１の下方に載置されたセンターＧセンサ１
１Ｃから構成されている。

【００１６】また、距離センサ１２は、図２および図３
に示すように、インストルメントパネル２２に埋設され
た赤外線センサによって構成されている。さらに、制御
装置１３は、センターＧセンサ１１Ｃと一体的にコンソ
ール２１の下方に配設されたＥＣＵ２３に設けられてい
る。このＥＣＵ２３は、制御装置１３による制御の他、
エアバッグ１４Ａを展開させるか否かの判定を総合的に
行っている。そして、エアバッグ装置１４は、ステアリ
ング２４のステアリングホイールパッド２４Ａの裏側に
内設されている。ステアリング２４の前面には、乗員Ｈ
（図６参照）が着座するシート２５が設けられている。
また、これらの部材は、ケーブル１５を介して接続され
ている。

【００１７】そして、ＥＣＵ２３によってエアバッグ装
置１４を作動させる信号がエアバッグ装置１４に発せら
れたら、図６に仮想線で示すように、エアバッグ１４Ａ
内にガスが流入してエアバッグ１４Ａが展開して乗員Ｈ
を保護する。

【００１８】次に、実際に衝突が起こった際にエアバッ
グ１４Ａを展開させるか否かを判定する手順について説
明する。エアバッグ１４Ａを展開させるか否かの判定
は、ＥＣＵ２３によって行われる。

【００１９】図４は、主にＥＣＵ２３によって行われる
処理の手順を示すフローチャートである。車両Ｍにおい
ては、加速度センサ１１によって一定のインターバル、
たとえば１ｍｓのインターバルをおいて車両Ｍの加速度
が検知されている（ステップＳ１）。この加速度はＥＣ
Ｕ２３に送信され、ＥＣＵ２３において、図示しないセ
ーフィングセンサを含む通常の判定論理回路によってエ
アバッグ１４Ａの展開が必要となる大きさの衝突が発生
したか否かを判定する演算処理が行われる（ステップＳ
２）。その結果、エアバッグ１４Ａの展開が必要か否か
が判断され（ステップＳ３）、エアバッグ１４Ａの展開
が必要でない場合には、ステップＳ１１に戻り、再び加
速度の検知を行う。一方、エアバッグ１４Ａの展開が必
要となる場合には、乗員の位置が判別される（ステップ
Ｓ４）。このときの乗員の位置は、後述する乗員位置演
算処理によって行われる。そして、乗員距離が所定範囲
内にあるか否かを判断する（ステップＳ５）。その結
果、所定の距離内にない場合には、エアバッグを展開さ
せる（ステップＳ６）。一方、所定の距離内にある場合
には、エアバッグ１４Ａが展開することによって乗員Ｈ
が怪我することを防ぐためにエアバッグ１４Ａの展開を
阻止する（ステップＳ７）。

【００２０】ここで、並行して行われている乗員位置演
算処理について、図５を参照しながら説明する。この処
理は、主に制御装置１３において行われる。まず、制御
がスタートすると（ステップＳ１１）、インストルメン
トパネル２２と乗員Ｈの距離を距離センサ１２によって
測定する。ここで、図６に示すように、インストルメン
トパネル２２とエアバッグ装置１４との相対的な位置関
係は変わらないことから、距離センサ１２によって測定
された距離に簡単な演算を施すことによってエアバッグ
装置１４と乗員Ｈとの距離（以下、「乗員距離」とい
う。）Ｌに変換することができる。したがって、距離セ
ンサ１２において、実際はインストルメントパネル２２
と乗員Ｈとの間の距離を測定しているが、実質的にはエ
アバッグ装置１４と乗員Ｈとの間の乗員距離Ｌを測定し
ているものである（ステップＳ１２）。この乗員距離Ｌ
が本発明の測定距離となる。

【００２１】次に、加速度センサ１１によって車両Ｍの
加速度を検知する（ステップＳ１３）。加速度センサ１
１で検知された車両Ｍの加速度を２回積分することによ
って、乗員Ｈの移動量を算出する（ステップＳ１４）。
乗員Ｈは、ベルトのため、車両Ｍに加速度が生じると、
その加速度の影響によって移動するので、この移動量を
算出する。また、ここでいう「乗員距離」とは、エアバ
ッグ装置１４と乗員Ｈの頭部の距離を意味するものであ
る。ここで、移動距離を算出するための加速度センサ１
１としては、エアバッグなどの衝突センサである加速度
センサを併用することができ、移動距離を算出するため
の加速度センサを別途設ける必要はない。

【００２２】ところで、上記のように、距離センサ１２
による測定においては、測定点と測定点の間に約２０ｍ
ｓのインターバルが生じるため、約２０ｍｓに１回しか
乗員距離Ｌを測定することができない。このインターバ
ルを補完すべく、乗員距離Ｌに加速度センサ１１によっ
て測定された加速度を２回積分して求められる乗員移動
量を加算して補正後の乗員距離を求める（ステップＳ１
５）。

【００２３】この関係を、図７を用いて説明すると、距
離センサ１２は、約２０ｍｓのインターバルをおいて、
時刻ｔ₀、…、ｔ_n、ｔ_n+1、…に乗員距離Ｌ₀、…、
Ｌ_n、Ｌ_{n +1}、…を測定する。これらの時間に測定された
乗員距離Ｌ₀、…、Ｌ_n、Ｌ_n+1、…を基準値として、こ
れらの基準値にそれぞれ車両Ｍの加速度を２回積分して
求められる乗員移動量を加算する。たとえば、距離セン
サ１２によって乗員距離Ｌ _nが測定されたとすると、加
速度センサ１１によって測定された加速度を２回積分し
て求められる乗員移動量Ｃ₁、Ｃ₂、Ｃ₃、…、Ｃ₁₉をこ
の乗員距離Ｌ_nに順次加算して、補正後の乗員距離を算
出する（ステップＳ１５）。この補正後の乗員距離の算
出値が図５に示すステップＳ１５より、情報Ａとして図
４に示すステップＳ４に送信される。

【００２４】距離センサ１２による測定は２０ｍｓ程度
のインターバルが生じるのに対して、加速度センサ１１
による測定は１〜２ｍｓ程度の短いインターバルが生じ
るのみである。この点に着目して、距離センサ１２によ
って実質的に測定された乗員距離Ｌに加速度センサ１１
によって求められる加速度から算出される乗員移動量を
加算して補正後の乗員位置を求める。このように、乗員
移動量に基づいて乗員距離Ｌを補完することによって、
１〜２ｍｓ程度のインターバルで、換言すればほぼリア
ルタイムで補正後の乗員距離を算出することができる。

【００２５】このようにして補正後の乗員距離が算出さ
れたならば、その時点が距離センサ１２のインターバル
内にあるか否かを判断する。その時点が距離センサ１２
のインターバル内にある場合には、距離センサ１２によ
る乗員距離の測定はできないので、ステップＳ１４に戻
って加速度センサ１１によって車両Ｍの加速度を検知し
て乗員Ｈの移動量を算出する。一方、その時点が距離セ
ンサ１２のインターバル内にない場合には、距離センサ
１２による測定が可能であるので、ステップＳ２に戻っ
て乗員Ｈとエアバッグ装置１４との距離測定が行われる
（ステップＳ１６）。以後、制御装置１３による制御が
停止するまでこの動作が常時繰り返される。

【００２６】このようにして、乗員Ｈの位置をリアルタ
イムで正確に検知することができるので、エアバッグ１
４Ａが展開したときに、そのエアバッグ１４Ａの展開に
よって乗員Ｈが怪我をすることなどを防止することがで
きる。

【００２７】他方、上記の実施形態においては、乗員Ｈ
が所定距離内にいる場合には、エアバッグの展開を阻止
する制御を行ったが、リアルタイムで正確に乗員の位置
を検知できるので、エアバッグ１４Ａの展開を阻止する
制御に限らず、乗員Ｈの位置に応じてエアバッグ特性を
最適にする制御を行うこともできる。このエアバッグ特
性を最適に制御する例について説明する。図８は、主に
ＥＣＵにおいて行われる他の例に係る処理の手順を示す
フローチャートである。本例では、ステップＳ１〜ステ
ップＳ４に示す処理は、図４に示す処理と同一であるの
で、その説明は省略する。

【００２８】このエアバッグ制御を行う際には、図示し
ないインフレータの点火装置として２段階の点火装置が
用意されている。そして、このエアバッグ制御において
は、図９に示すように、モードＡからモードＤの４つの
モードが存在する。まず、モードＡは、エアバッグの点
火をしない、すなわちエアバッグを展開させないモード
である。次に、モードＢは、点火装置のうちの１段目の
みを点火するモードである。さらに、モードＣは、点火
装置のうちの１段目を点火し、少し遅らせてから２段目
の点火装置を点火するモードである。そして、モードＤ
は、２段階の点火装置を同時に点火するモードである。

【００２９】本実施形態では、ステップＳ４において判
別された乗員Ｈの位置に基づいて、エアバッグ１４Ａの
展開力を制御するものである。すなわち、ステップＳ４
で判別された乗員Ｈとエアバッグ装置１４との距離によ
ってモードを選択するエアバッグ制御演算処理が行われ
る（ステップＳ５′）。まず、乗員Ｈとエアバッグ装置
１４との距離が近すぎて、エアバッグ１４Ａを展開させ
なくてもよいときには、モードＡが選択されて、エアバ
ッグ１４Ａの展開は行われない。 次に、乗員Ｈとエア
バッグ装置１４との距離がもう少し離れていて、エアバ
ッグ１４Ａを展開させて安全に拘束した方がよい程度に
乗員Ｈがエアバッグ装置１４に近づいている場合には、
モードＢが選択される。このように、１段目のみの点火
装置を点火させることにより、エアバッグ１４Ａを若干
弱めに展開させることにより、エアバッグ１４Ａが展開
することによる乗員の怪我を防止することができる。し
かも、乗員を保護するエアバッグ１４Ａ本来の機能も発
揮するものである。

【００３０】また、乗員Ｈとエアバッグ装置１４との距
離がさらにもう少し離れている場合には、モードＣが選
択される。このように、１段目の点火装置を点火し、そ
れよりわずかに遅らせて２段目の点火装置を点火するこ
とにより、エアバッグ１４Ａの展開力を若干弱めて、エ
アバッグ１４Ａを展開させる。こうして、より確実に乗
員Ｈを保護すべく、エアバッグ１４Ａを適切なタイミン
グで展開させるものである。そして、乗員Ｈとエアバッ
グ装置１４がさらに離れている場合には、モードＤが選
択され、１段目の点火装置と２段目の点火装置が同時に
点火される。このように２つの点火装置を同時に点火さ
せ、エアバッグ１４Ａを早急に展開させて乗員を確実に
保護するものである。

【００３１】このようにして、ステップＳ５′で選択さ
れたモードに基づいて、エアバッグの作動制御が行われ
る（ステップＳ６′）。

【００３２】以上、本発明の好適な実施形態を説明した
が、本発明はかかる実施形態に限定されるものではな
い。たとえば、距離測定手段としては赤外線センサのほ
か、超音波、静電容量、レーザなどの距離センサを用い
ることもできるし、ＣＣＤなどを用いた画像センサなど
を用いることもできる。また、距離測定手段の取り付け
位置は、インストルメントパネルのほか、ステアリング
やドアなどに取り付けることもできる。さらに、加速度
センサは、３個所に設けて信頼性の高いものとしている
が、コンソールの下方のみに取り付ける態様とすること
もできる。また、上記の実施形態においては、距離セン
サにおいて２０ｍｓのインターバルでエアバッグ装置と
乗員との間の距離を測定しているが、このインターバル
をさらに長いものとしても、正確にエアバッグ装置と乗
員との間の距離を求めることができる。さらに、エアバ
ッグ特性の制御は、上記の実施形態のものに限定される
ことなく、適宜他の制御を用いることもできる。たとえ
ば、ベントホールの大きさを制御することにより、エア
バッグ特性を制御することもできる。

【００３３】

【発明の効果】以上のとおり、本発明によれば、複雑な
装置を必要とせず、しかも衝突時に瞬時にエアバッグ装
置と乗員との正確な距離を知り、もってエアバッグの制
御を的確に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る車両用乗員保護装置の構成を示す
ブロック図である。

【図２】本発明に係る車両用乗員保護装置の配置位置を
示す斜視図である。

【図３】図２の部分拡大斜視図である。

【図４】主にＥＣＵにおいて行われる処理の手順を示す
フローチャートである。

【図５】主に制御装置において行われる処理の手順を示
すフローチャートである。

【図６】エアバッグ装置と乗員との距離関係を説明する
側面図である。

【図７】乗員距離の経時変化を示すグラフである。

【図８】主にＥＣＵにおいて行われる他の例に係る処理
の手順を示すフローチャートである。

【図９】主にＥＣＵにおいて行われる他の例に係る処理
におけるモードの特性を示す図である。

【符号の説明】

１ 車両用乗員保護装置 １１ 加速度センサ １２ 距離センサ（距離測定手段） １３ 制御装置（制御手段） １４ エアバッグ装置 １４Ａ エアバッグ ２３ ＥＣＵ ２４ ステアリング Ｈ 乗員

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車両が衝突したときにエアバッグ内にガ
   スが流入し、前記エアバッグが展開して乗員を保護する
   エアバッグ装置を備える車両用乗員保護装置において、 前記エアバッグ装置と前記車両内における乗員との間の
   距離を測定する距離測定手段を備えるとともに、前記車
   両の加速度を測定する加速度センサを備え、 前記距離測定手段によって測定された前記エアバッグ装
   置と乗員との間の測定距離と、前記加速度センサによっ
   て測定された加速度を２回積分して求められる乗員移動
   量とによって前記エアバッグ装置と乗員との間の距離を
   補正して補正後の乗員距離を算出し、算出された補正後
   の乗員距離に基づいて前記エアバッグの展開を制御する
   制御手段を備えることを特徴とする車両用乗員保護装
   置。
2. 【請求項２】 前記補正後の乗員距離が所定の範囲内で
   あるときに、前記エアバッグの展開を阻止することを特
   徴とする請求項１記載の車両用乗員保護装置。
3. 【請求項３】 前記補正後の乗員距離に応じて、前記エ
   アバッグの展開特性を変更することを特徴とする請求項
   １記載の車両用乗員保護装置。