JP2000514748A - 電場感知式エアバッグ危険帯感知器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 搭乗者位置感知システムが、それに関連する危険帯内に搭乗者が見出されたとき、エアバッグインフレータを働かなくするか、または警報装置(26)を起動出来るよう、エアバッグインフレータ近傍の搭乗者を感知する目的で、エアバッグインフレータ組立体(12)のカバー(14)の中または上に、電場感知器(30)を組み込んでいる。電場感知器(30)は複数の電極(16)を含み、そのうち少なくとも1個はエアバッグインフレータ組立体(12)のカバー(14)の中または上に組み込まれており、搭乗者が感知器電極に近づくと関連電極間容量(50)が変わる。電場感知器(30)からの出力は搭乗者位置に応答する制御可能エアバッグ膨張システムの制御に用いられる。本発明は生物と無生物との区別法の改良と、後向き幼児座席の検出の改良とを、搭乗者の手足またはエアバッグ近傍にある物体による偽位置測定値の可能性の軽減とともに、提供する。

Description

【発明の詳細な説明】 電場感知式エアバッグ危険帯感知器 発明の分野 本発明は一般的には車輌安全拘束システムの起動制御のため、特に衝突に応答 して安全拘束システム展開の可否決定に影響を与える目的で搭乗者の有無と位置 とを判定するための搭乗者位置感知システムに関する。 発明の背景 車両には搭乗者傷害軽減の目的で車両衝突に応答して起動される自動安全拘束 システムを含むことがある。かかる自動的拘束アクチュエータの例にはエアバッ グ、シートベルト及び展開可能な膝枕とが含まれる。自動拘束システムの一つの 目的は搭乗者傷害の軽減にあり、自動拘束システムを用いて自動拘束システムが 起動しなかったら衝突により生じたであろう傷害より大きい障害を、起こさない ことにある。一般的に、自動安全拘束アクチュエータは傷害軽減に必要な場合の みに起動されるのが望ましい。これは安全拘束システムの関連部品の交換費用の ためと、この起動が搭乗者を傷付ける可能性があるためである。これはエアバッ グ拘束システムには特に当てはまる。この場合、展開時にエアバッグに近付き過 ぎている搭乗者−つまり位置外れ搭乗者−は関係する衝突が比較的軽微であって も展開するエアバッグからの死傷事故を受け易い。さらに、小児や小さい大人や 骨の脆い人のように体格が小さいかまたは体構造の弱い搭乗者は特にエアバッグ が起こす障害事故を受け易い。さらに加えて、助手席エアバックの近くに普通に 取り付けた後向き幼児座席（RFIS）もまた、幼児座席の後面がエアバッグインフ レータモジュールに近いため、エアバッグの展開からの死傷事故を受け易い。 エアバッグインフレータは所定の拘束能力を持たせて設計される。、例えば、 ベルト無しで普通に腰掛けた半数の搭乗者を、位置外れ搭乗者には傷害を起こし 得るエネルギと力との水準を生じる時速30マイル障害物等価衝突を受けたとき守 る能力で設計される。比較的少ないが、エアバッグインフレータが起こした死傷 事故で、そうでなければ搭乗者が比較的無傷で済んだ事例が、エアバッグについ て守る筈の搭乗者を傷付ける可能性を減少または除去する動機を作った。 エアバッグインフレータによる搭乗者への傷害事故減少のための一つの技術は 、 例えば、エアバッグインフレータ内のガス発生剤の量、またはその膨張速度を減 らすことにより、関連エアバッグインフレータの力とエネルキレベルを低くする ことである。これはエアバッグインフレータによる搭乗者への傷害の危険度を下 げるけれどもその一方で同時にエアバッグインフレータの拘束能力を下げるので 、高激甚度衝突に遭遇した際は傷害に関する大きい危険性を搭乗者に負わせる。 エアバッグインフレータによる搭乗者への傷害事故軽減少のための別の技術は 、衝突激甚度の測定値に応じてインフレータの膨張速度または容量の率を制御す ることである。先行技術は、別個の独立の個室化されたステージと対応する点火 回路とを有する多段インフレータの使用を教示する。これにより、各ステージを 遅れて順次点火して有効膨張速度を制御するか、または各ステージの点火を阻止 して有効インフレータ容量を制御する。先行技術はまた独立に点火される貯蔵ガ スの組み合わせと複数の火工技術ガス発生器素子とを有するハイブリッドインフ レータの使用を教示する。さらに加えて、先行技術はまたインフレータからのガ ス状放出流制御のための制御弁の使用を教示する。膨張速度と容量とは感知また は評価した衝突激甚度に応じて制御でき、低い激甚度では高い激甚度より低い膨 張速度または膨張容量を要求する。低激甚度衝突は高激甚度のものより起こり易 く、またこれらの制御されたインフレータは低激甚度衝突状態の下では高激甚度 のものより攻撃的でないことが多いので、寸法または位置が原因でエアバッグに よる傷害危険度を負う搭乗者は、攻撃性の低いインフレータに曝される可能性が 高いので、全体として傷害を受ける可能性が低い。しかし、このような搭乗者へ の傷害の危険度はインフレータが普通に腰掛けた搭乗者に十分な拘束を提供する ため故意に攻撃的にされる高激甚度衝突の下では軽減されないだろう。 エアバッグインフレータによる搭乗者への傷害事故減少のためのさらに別の技 術は、搭乗者の有無と位置とに応じてインフレータの起動を制御することである 。それにより、搭乗者がインフレータの関連する危険帯外にいる時にのみインフ レータを起動する。最近のNHTSAデータはインフレータに近いための重傷は搭乗 者がインフレータドアから約４乃至８インチより近いときはエアバッグを働かな くすると軽減または除去出来ることを示唆する。エアバッグインフレータを働か なくするためのこのようなシステムは、このような判定をおこなうのに十分な感 度と 頑丈さを有する感知器であって、かつ搭乗者拘束の提供を必要とするときにエア バッグインフレータの不作動を起こさない感知器を必要とする。 いくつかの斜めまたは横からぶつかる衝突の場合を除いて、展開したエアバッ グ膨張システムの交換に伴う本来不要な費用と不便さを回避するために、関係搭 乗者がいないときは自動安全拘束アクチュエータは起動しないのが一般的には望 ましい。かかるシステムの実現のため、先行技術は搭乗者の有無判定、または車 両乗客席内の無生物対象物認識用の各種手段を教示する。例えば、搭乗者有無の 検出のため重量感知器が座席に組み込める。 エアバッグインフレータによる搭乗者への傷害事故減少のためのさらに別の技 術は、搭乗者の有無と位置とに応じてエアバッグインフレータの膨張速度または 膨張容量を制御することである。このような制御システムは、上述のような衝突 激甚度に応じられる制御可能膨張システムと結合して最も完全に利用出来よう、 ここでは、特定の激甚度水準では別に示されるが、体格や体重の小さい搭乗者ま たは後面幼児席の幼児に傷害を与える過度に攻撃的なエアバッグ制御を無視する のに、搭乗者位置入力が使える。このようなエアバッグインフレータ制御用シス テムは、頑丈で十分に正確で、また各種の搭乗者着席構成と状態とを見分けて区 別出来る搭乗者感知器を必要とする。 先行技術は、搭乗者の有無、体重、または姿勢を検出するため座席組込感知器 の使用を教示する。米国特許3.672.699と3,767,002と、5,161,820と、5,474,327 と、5,612,876とは、関連エアバッグの起動制御のため座席組込搭乗者有無感知 器の使用を教示する。米国特許5,205,582は、無人座席に結び付くエアバッグイ ンフレータが第二衝突減速しきい値以上の加速に関して起動されるシステムを教 示する。米国特許5,074,583は、エアバッグシステムの制御の目的で搭乗者体重 と着座姿勢とを検出する複数の座席組込感知器を教示する。米国特許5,232,243 と、5,494,311と、5,624,132とは、多段エアバッグインフレータまたはインフレ ータ弁またはエアバッグインフレータの空間的向きのいずれかを制御するため、 搭乗者の有無、体重、または姿勢を検出する目的で座席組込力感知フィルム素子 の配列を教示する。米国特許5,404,128は、人の有無を判定するため呼吸または 心拍により起こる微かな振動を検出するため座席組込振動感知器の使用を教示す る。米国特許 5,573,269は、座席背もたれ傾斜角と足の位置とを使って、座席重量測定値を修 正する方法を教示する。エアバッグインフレータの起動制御用の手段として座席 重量を取り入れるいくつかのシステムに関しては、女性の半数についてはエアバ ッグインフレータが働くが、後向き幼児座席の幼児については働かないのを確実 にするため、感知搭乗者体重が30kg未満のときはエアバッグインフレータを働か なくする必要がある。ある場合、例えば幼児座席を締めるシートベルトを強く引 き過ぎたときには、座席重量感知器は関連遮断しきい値より大きい見掛け重量を 感知することがあり、後向き幼児座席があるときエアバッグインフレータが不正 に働くことがある。 米国特許5,071,160と、5,118,134とはインフレータ制御の目的で搭乗者位置お よび／または速度と、車両加速度との感知の組み台わせを教示する。これら両特 許は実例により搭乗者位置感知に超音波距離測定の使用を教示する。米国特許5, 070,160もまた、実例により受動赤外線搭乗者感知器の使用を教示する。米国特 許5,118,134は、マイクロ波感知器の使用を教示する。米国特許5,398,185は、そ れに応答する安全拘束アクチュエータ制御用システム内への複数の搭乗者位置感 知器の使用を教示する。 先行技術は対象物面の位置を感知するため対象物面で反射される一つ以上の超 音波ビームの使用を教示する。米国特許5,330,226は多段エアバッグインフレー タまたはそれに接続された排気弁の制御のため搭乗者姿勢を感知するのに計器盤 に取り付けられた超音波距離感知器とオーバーヘッド受動赤外線感知器との組み 合わせを教示する。米国特許5,413,378と、5,439,249と、5,626,359とはエアバ ッグインフレータモジュール制御の目的で搭乗者の姿勢と体重とを検出するため ダッシュボードと座席とに取り付けた単数と複数の超音波感知器の組み合わせを 他の座席感知器と組み合わて教示する。米国特許5,482,314は受動拘束システム を働かなくするか否かの判定の目的で超音波と受動赤外線感知器との組み合わせ を関連信号処理とともに教示する。 先行技術はまた、対象物面の位置を感知するため対象物面から反射された赤外 線の使用を教示する。米国特許5,446,661と5,490,069とは、送信器により対象物 上の反射点に向けられた赤外線を教示する。受信器が反射点からの散乱放射を検 出 して、反射点の送信器からの距離を送信光線と受信光線との三角測量に基づいて 安全拘束システム制御の目的で測定する。これらの特許はまたエアバッグ膨張シ ステム制御の目的で赤外線搭乗者位置感知器の加速度感知器との組み合わせを教 示する。米国特許5,549,323は光線搭乗者感知器のエアバッグドアへの組み込み を教示する。さらに加えて、赤外線感知器は自動焦点カメラに距離計として普通 に使われる。 先行技術の米国特許4,625,329と、5,528,698と、5,531,472とは搭乗者位置の 検出に映像システムの使用を教示し、これらの後の二者はこの情報をエアバッグ インフレータ制御の目的に用いる。米国特許5,528,698と、5,454,591と、5,515, 933と、5,570,903と、5,618,056とは関連するエアがバッグを働かなくする目的 で後向き幼児座席の有無を検出する各種手段を教示する。 先行技術はまた搭乗者の有無、近さまたは位置の検出のため容量感知の使用を 教示する。米国特許3,740,567は、自動車座席を占める人間と動物もしくは包み との間を区別する目的で座席の座面と背もたれとにそれぞれ組み込まれた電極の 容量抵抗回路と併せた使用を教示する。米国特許3,898,472は、搭乗者感知コン デンサを形成するため自動車車体と共同するよう配置された金属電極を含む搭乗 者検出装置の使用を、搭乗者の有無に応じる関連容量の変化を感知する関連回路 とともに教示する。米国特許4,300,116は、車両外部近くの人物の検出に容量性 感知器の使用を教示する。米国特許4,796,013は、座席座面と車両屋根との間の 容量を感知する容量性搭乗者検出器を教示する。米国特許4,831,279は人の有無 に関係する過渡容量変化検出用の容量応答制御回路を教示する。米国特許4,980, 519と5,214,388とは、対象物近接度検出用に容量性感知器の配列の使用を教示す る。米国特許5,247,261は少なくとも一つの軸に対する点の位置測定のため電場 応答感知器の使用を教示する。米国特許5,411,289は、搭乗者の有無を検出する ため座席背もたれ組み込みの容量性感知器の使用を教示する。米国特許5,525,84 3は、搭乗者の有無を検出する目的で座席の座面と背もたれとに組み込まれた電 極の使用を教示する。検出回路が働いているとき電極は車両シャーシから実質的 に絶縁されている。米国特許5,602,734は、搭乗者の電極間容量への影響に基づ いて搭乗者位置を検出する目的で搭乗者の上に取り付けられた電極配列を教示す る。 米国特許による教示の上記に引用した方法に加え、先行技術はまた容量測定の 各種方法を教示する。例としては、McGraw Hill,1987年発行、D.G.FinkおよびH. W.Beaty編集、Standard Handbook for Electrical Engineers12版、3-57頁から3 -65頁までまたはReference Data for Engineers:Howard W．Sams、1985年発行 、E.C.Jordan、Radio責任編集、Electronics、Computer and Communications７ 版、12-3頁から12-12頁までに示されており、双方ともここに参照として組み込 まれる。 参照としてここに組み込んだIBM System Journal、35巻3-4号、1996年発行、5 78-608頁のJ.R.Smithによる技術論文「Field Mice：Extracting hand geometry from electric field」は、コンピュータに三次元位置入力を作る目的で、非接 触三次元位置測定用、特定的には人の手の位置感知用に使われた電場感知の概念 を記述する。容量性感知として普通に引用されるものは実際には、著者が「装荷 モード」と「分路モード」と「送信モード」と呼ぶ別個の機構から成り、これら は各種の可能な電流経路に対応する。分路モードにおいては、低周波で振動する 電圧を送信モードに加えて、受信電極に誘導された変位電流を電流増幅器により 測定する。ここで変位電流は感知される身体により変調される。「装荷モード」 では、感知すべき対象物が送信電極の容量をアースに対して変調する。送信モー ドでは、送信電極を使用者の身体に接触させる。これは次いで、直接電気接続ま たは容量性結合経由のいずれかにより、受信器に対する送信器となる。 一つの態様においては、複数の容量性感知器を搭乗者までの距離感知に用いる 。これらは既知の位置にある固定感知器要素と組み合わせて三角測量され搭乗者 位置を決定する。このような容量性感知器配置の一つの問題は、これらが感知器 と搭乗者との間の距離測定に安定度既知の誘電定数を使用することである。さら に、搭乗者位置測定は感知対象物の重心と結びつけられる傾向にある。しかし、 感知器は近くにある大型金属装置または腕／手足により混乱し得る。したがって 、これらの感知器は搭乗者位置に基づいてエアバッグインフレータを働かなくす るか、またはエアバッグインフレータを車両衝突感知器からの起動信号に応答し て点火するよう働かせるかのいづれかに切り換える自動「開閉」スイッチとして は十分に作動するが、容量性搭乗者感知器の本態様は搭乗者位置に基づく制御可 能膨張 を提供するには十分正確で頑丈ではないことがある。 超音波または赤外線感知器のような、基準点と対象物面との間の距離を測定す る感知器もまた、例えば感知器の近くに搭乗者の手足があったり、またはそこに 置かれたスカーフや新聞紙のような対象物があったりすると起こるような、誤測 定を受け易い。これらの型の感知器はインフレータドア近傍の危険帯の監視には 使えるが、いくつかの不利を蒙る。特に赤外線に基づくシステムは通常危険帯の 体積より遙かに狭い光線を組み込むので、危険帯内至る所の対象物を信頼性を持 って感知するには多数の光線が必要になる。多数の光線の導入には余計な費用と 、複雑性と、応答が遅い可能性とを生じる。さらに赤外線と超音波との双方に基 づく感知器はインフレータ近傍の危険帯を監視しようとするとインフレータ近傍 に大量のハードウエアを必要とする。 多くの搭乗者検出システムの主要な欠点は、インフレータモジュールを囲む危 険帯内の搭乗者の有無の判定のため最も信頼性ある情報を集めないことである。 乗客の頭上に取り付けられ座席領域を俯瞰する搭乗者検出システムは、インフレ ータドアを囲む領域を直接監視するには間違った物理的展望を有する。屋根取り 付け感知器の理想的設定が、搭乗者の全体位置を信頼性を持って決定出来ても、 −極めて興味ある課題−−、インフレータドアと搭乗者との間の実際の体積は搭 乗者の身体のため感知器には届かない。エアバッグインフレータ起動制御のため の判断基準が部分的に搭乗者身体のエアバッグインフレータドアへの近接度に基 づくなら、頭上感知器は関係情報を全く信頼性を持っては得られない。 発明の概要 本発明は、搭乗者のエアバッグインフレータへの近接度を感知する目的で電場 感知器をエアバッグインフレータ組立体のカバーの中またはその上に組み込む搭 乗者位置感知システムの提供により、またそれにより搭乗者がエアバッグインフ レータに関連する危険帯内に見出されたときエアバッグインルレータを働かなく させることで、上記の問題を克服する。電場感知器は１個以上の電極を感知器近 傍の搭乗者の影響によりその中に作られる変位電流または伝導電流を感知するた めの手段とともに含み、それにより複数電極を持つ態様に関しては、これら電極 のうち少なくとも１個はエアバッグインフレータ組立体のカバーの中またはその 上 に組み込まれる一方で、残りの電極は全体または一部がまたエアバッグインフレ ータ組立体のカバーの中またはその上、または座席、計器盤または車両の座席金 属のような、インフレータを囲む物の中に組み込まれる。 感知器近傍対象物の誘電特性および導電特性は対応する感知電極に対する電場 分布に影響し、これは翻って１個以上の関連電極内に生じる変位電流または伝導 電流に影響する。制御器に作動的に結合された検出回路が検出電流を搭乗者の基 準点に対する距離測定値−またはそれに関連する量−に変換し、それにより制御 器が位置測定値に応じてエアバッグインフレータの起動を制御する。搭乗者がエ アバッグインフレータの危険帯に相当するしきい値内にいるときは、制御器はエ アバッグインフレータの展開を禁止する。さもないときエアバッグインフレータ は車両衝突感知器に応答して起動する働きをする。 本発明の別の面では、上述の電場感知器は容量性感知器を含み、感知すべき対 象物は感知器を構成する１個以上の電極の容量に影響する。対象物と基準点との 間の距離の測定値は関連容量に関係し、この測定値がエアバッグインフレータの 起動制御に用いられる。 本発明のさらに別の面では、警報装置が車両に組み込まれており搭乗者に、視 覚的にか聴覚的にかのいずれかで、搭乗者がエアバッグインフレータの危険帯内 にいるか、または搭乗者がその位置にいるためエアバッグインフレータを働かな くしたか、のいずれかを警告する。 本発明のさらに別の面では、上述の電場または容量感知器からの搭乗者位置の 測定値は、制御可能エアバッグ膨張システムの起動制御に用いられ、膨張速度と インフレータ容量とを搭乗者位置に応答させる。 したがって、本発明の一つの目的は、搭乗者拘束システムに組み込まれたとき エアバッグインフレータによる搭乗者への傷害の危険度を軽減する、改良搭乗者 位置感知システムの提供にある。 本発明のさらなる目的は、搭乗者がエアバッグインフレータの危険帯内にいる か否かをいっそう正確に判定する、改良搭乗者位置感知システムの提供にある。 本発明のさらに追加の目的は、エアバッグインフレータ近傍の危険帯を正確に描 写する、改良搭乗者位置感知システムの提供にある。 本発明のさらなる目的は、搭乗者がエアバッグインフレータから傷害を受ける 危険があるとき搭乗者に警告する、改良搭乗者位置感知システムの提供にある。 本発明のさらなる目的は、後向き幼児座席検出を改良した、改良搭乗者位置感 知システムの提供にある。 本発明のさらなる目的は、生物対象と無生物対象との間の区別を改良した、改 良搭乗者位置感知システムの提供にある。 本発明のさらなる目的は、搭乗者位置依存の改良膨張制御を可能にするよう搭 乗者位置測定を改良した、改良搭乗者位置感知システムの提供にある。 本発明のさらなる目的は、搭乗者の手足またはエアバッグインフレータ近くの 対象物に起因する偽位置測定の可能性を減少する、改良搭乗者位置感知システム の提供にある。 これらの目的にしたがって、本発明の一つの特徴は、対象物の電場影響特性に 基づいて対象物までの距離を測定する位置感知器のエアバッグインフレータのカ バーへの組み込みである。 本発明の別の特徴は、位置感知器測定値に応じて安全拘束システムを起動する ため位置感知器に作動的に結合された制御器の組み込みである。 本発明のさらに別の特徴は、対象物の電場影響特性に応答して対象物までの距 離を測定するため、位置感知器として複数の電極を有する電場感知器の組み込み である。対象物の特性には対象物の誘電率と、導電率と、寸法と、重量と、位置 とを含む。 本発明のさらに別の特徴は、対象物の電場影響特性であって電極間容量に影響 する特性に応答して対象物までの距離を測定するため、位置感知器として複数の 電極を有する容量感知器の組み込みである。 本発明のさらに別の特徴は、第一および第二の距離測定の間隔内で定義された しきい値の範囲内に搭乗者が位置するとき関連安全拘束システムの起動を禁止す る手段である。 本発明のさらに別の特徴は、第一および第二の距離測定の間隔内で定義された しきい値の範囲内に搭乗者が位置するときの警報装置の起動である。 本発明に特有の特徴は、関連する数多くの利点を提供する。先行技術に対する本 発 明の一つの利点は搭乗者がエアバッグインフレータの展開から傷害を受ける危険 のある位置にいるか否かの判定の改良であって、エアバッグインフレータはそれ にしたがって制御出来てこのような傷害の危険性が軽減出来る。 本発明の別の利点は、対象物が無生物の場合にエアバッグインフレータを働か なくするか、若しくは搭乗者が物を持っていたりまたは第一位置感知器の近くに 手足を置いている場合にエアバッグインフレータを働かなくするのを禁止するか のいづれかの目的のための、生物と無生物の対象物の識別の改良である。 本発明のさらに別の利点は、搭乗者がインフレータ近くの危険帯内にいるか、ま たは搭乗者そこにいるためインフレータを働かなくしたかのいずれかのとき警告 する基準の改良である。 本発明のさらに別の利点は、後向き幼児座席内の幼児の防護の改良である。こ れに対してはエアバッグインフレータは働かない。 本発明のさらに別の利点は、搭乗者位置感知器が局所化感知体積を持つ構成に 出来ることである。 本発明のさらに別の利点は、搭乗者位置感知器が車内の搭乗者に見えないこと である。感知すべき搭乗者まで妨げのない視線を必要とせず代わりにインフレー タモジュールのカバーの外帯下に組み込めるからである。 本発明のさらに別の利点は、本発明を組み込んだエアバッグインフレータは膨 張制御と搭乗者感知との双方の特徴を組み込んだ単一自己充足モジュールとして 構成出来ることである。 本発明のさらに別の利点は、本来的に迅速な搭乗者感知時間である。ここで感 知される電場は光速で変化出来るからで、それは感知器の動的応答範囲が感知素 子外部の部品またはアルゴリズムによってのみ制限されるのを意味する。 本発明のさらに別の利点は、搭乗者位置測定値の改良である。これにより制御 可能インフレータが搭乗者位置に応答して、車両衝突において搭乗者を傷害する 危険を小さくするよう、うまく制御されるようになる。 したがって本発明は、エアバッグインフレータの４から８インチの危険帯内に 搭乗者がいるときエアバッグインフレータを働かなくしたりまたはその膨張速度 を減少したりする目的で、この範囲内の搭乗者の有無を検出するのに理想的に適 し ている。 添付図面を参照して以下の好適態様の詳細な説明を読んだ後に本発明はさらに 完全に理解されよう。本記述は本発明の前線エアバッグ拘束システムにおける応 用を例証するが、当業者により本発明は、エアバッグやシートベルトプリテンシ ョナや展開可能膝枕を用いる横からの衝撃や、後ろからの衝撃や、転覆衝突など の防護のためのような、他の型の拘束システムにもまた応用出来ることが理解さ れよう。 図面の簡単な説明 図1は、本発明を実施した非展開インフレータモジュールの側面図である。 図2は、本発明を実施した展開インフレータモジュールの側面図である。 図3は、本発明の単一電極態様を含むエアバッグインフレータモジュールドア の正面図である。 図4は、本発明の二重電極態様を含むエアバッグインフレータモジュールドア の正面図である。 図5は、本発明の五電極態様を含むエアバッグインフレータモジュールドアの 正面図である。 図6は、運転席側インフレータに関する本発明の作動を示す。 図7は、中間取り付け助手席側インフレータに関する本発明の作動を示す。 図8は、上部取り付け助手席側インフレータに関する本発明の作動を示す。 図9は、感知電極を車両ヘッドライナ内に組み込んだ本発明の態様を示す。 図10は、感知電極を車両座席内に組み込んだ本発明の態様を示す。 図11は、搭乗者が危険帯にいるときエアバッグインフレータを働かなくするの に用いたときの本発明の作動を示す流れ図を示す。 図12は、エアバッグインフレータの作動を制御するのに用いたときの本発明の 作動を示す流れ図を示す。 好適態様の詳細な説明 図1を参照すると、エアバッグインフレータと電場感知器との統合組立体10、 −以下安全拘束システムと呼ぶ−、は、エアバッグとインフレータとの組立体12 を含み、組立体12はエアバッグインフレータモジュールカバードア14を有してい て、 ドア14の中には導電性材料から作られた感知電極組立体16が組み込まれている。 導電性材料は、例えば、連続導体、金網または編組、導電性プラスチック、また は可撓性基板上にシルクスクリーンその他の工程により沈積した導電層である。 この構成により、感知器電極組立体16は搭乗者から隠され、関連車両内装の美観 を損じない。感知器電極組立体16はまたエアバッグインフレータモジュールカバ ードア14のいずれの側に置いても良い。この場合、感知器電極組立体16は効果的 にエアバッグインフレータモジュールカバードア14の一部となりその中で感知器 電極組立体16はエアバッグとインフレータとの組立体の展開の間、展開するエア バッグの経路を外れて移動する。感知器電極組立体16は電子工学モジュール18と 連絡し、電子工学モジュール18は車両電源20と衝突感知器により発生されたとき のインフレータ点火制御信号22とに接続されている。代わりに、関連衝突感知器 を直接電子工学モジュール18に組み込んで、それにより外部点火制御信号22を省 いても良い。電子工学モジュール18はまた電気信号に応じて関連インフレータを 起動する１個以上の導火爆管か、電気雷管か、点火装置24か、−以後起爆剤と呼 ぶ−、と連絡している。電子工学モジュールはまた警報装置26と連絡していて、 その目的は、安全拘束システム10内の診断的に試験可能の構成要素のいずれかの 不具合のときか、搭乗者がその危険帯近くに位置するときか、搭乗者が該当位置 にいるので電子工学モジュール18が安全拘束システム10の起動を禁止したときか いずれかのとき、搭乗者に視覚的または聴覚的のいずれかの警告信号を伝えるこ とである。 作動に当たっては、安全拘束システム10の起動を保証するに十分な激甚度の衝 突に応答して、衝突感知器が点火制御信号22を発し、これが電子工学モジュール に入力される。安全拘束システム10の危険帯内に搭乗者がいない場合は、起爆剤 24がエアバッグとインフレータとの組立体12を起動しエアバッグを展開させる。 図２はこの展開後のインフレータモジュールカバードアの構成を示す。安全拘束 システム10の危険帯内に搭乗者が検出された場合は、電子工学モジュールは電子 工学モジュール18による起爆剤24の起動を禁止し、安全拘束システム10にその装 備があるときは警報装置26を起動する。代わりに、安全拘束システム10の危険帯 内に同乗者が検出された場合は、電子工学モジュールは警報装置26を起動する。 代わ りに、感知器電極16と電子工学モジュール18とから構成される搭乗者感知器30が 感知した搭乗者位置に応じて、電子工学モジュール18が点火すべき起爆剤24の数 とその関連点火時間とを、位置外れ搭乗者が傷付かぬ膨張特性を作るよう、制御 する。 本発明は搭乗者のいずれかの身体部分がインフレータモジュールカバードア14 に比較的近いか否かを検出するため電場感知法を用いる。この感知法はまた「容 量性感知」とも呼ばれ、電場感知としての技術の中で一般的に知られており、導 電性物体または誘電性物体の存在を感知する。人体は導電性で誘電性の特性を持 つので、感知器に近い任意の身体部分が感知される。関連感知器電極組立体16が インフレータモジュールカバードア14の上または極く近傍に置かれていると、安 全拘束システム10の危険帯は常時監視出来る。感知器の応答は搭乗者が衝撃の直 前に危険帯に入ってもエアバッグを働かなくするのに十分なほど速く出来る。図 ３−５は感知器電極組立体16に関する本発明の範囲内の各種構成を示す。 図３において、感知器電極組立体16は接地に対する漂遊容量を示す単一電極を 含む。この感知器電極組立体16の容量は、近くに誘電性または導電性いずれかの 物体があると影響を受け、当業者には既知の回路を用いて検出出来る。例えば、 米国特許645,576に例証された装置にしたがって感知器電極組立体16を誘導器30 に接続して直列共振ＬＣ回路を作る。それに連結された導電性または誘電性いず れかの関連検出回路32が励振信号を発生し、これが誘導器30(L)と容量16、52(C) との関連ＬＣ回路に共振を起こすので、このときの共振周波数を関連検出回路で 測定し、周波数か、距離か、その他感知すべき対象物の近接距離に関連する量か いずれかの単位で出力信号34として電子工学モジュール18に連絡する。 図４と図５において、感知器電極組立体16は、電極間容量50と接地に対する個 別容量52との双方を示す複数の電極から成り、これにより近くにある物体は物体 の近さとの関係で関連容量値に影響する。感知器電極組立体16は関連検出器モジ ュールに接続されており、これは、当業者には既知の回路を用いて、電極間容量 50の変化を感知して感知対象物の感知器電極組立物16への近接度に関連する信号 34を出力する。 この型の感知を実行する一方法は、第一「変換」電極を用いて緩慢に変化する 電 場を作り第二「受信」電極内の誘導変位電流を測定することである。二つの電極 は、人体部分（または任意の他の導体または誘電体）が二つの電極間を結合する 電場に影響を与えるに十分なほど電極対に近付いたとき変位電流か変化するよう な方法で配置出来る。感知器の感知範囲はほとんど電極の形状と寸法ならびに電 極間間隔の関数である。 一般的に、電極と関連接地との間に電圧を加えることにより単一電極の近傍に 電場が生成され、また関連電極をまたいで電圧を加えることにより複数の電極の 近傍に電場が生成される。ここで電圧は定常でも時間的に変化しても良い。 図６−８は本発明の作動を運転席側、中間取り付け助手席側、上部間取り付け 助手席側インフレータ実現についてそれそれ示す。搭乗者感知器30に伴う感知体 積60を各場合について示す。インフレータの危険帯に対応する検出信号水準は与 えられた車両について、先ず危険帯の物理的境界線を認識し、次いで搭乗者を危 険帯近傍の色々な位置に座らせて検出信号水準と搭乗者の安全拘束システム10の 危険帯への侵入との間の関連を引き出す。図枠ａからｃは色々な着座姿勢にある 色々な搭乗者について現場感知作用を示す。 図９と図10とは、例えば、感知搭乗者位置に応じるインフレータ特性の制御を 作るためなどの目的で、搭乗者感知器に関する検出範囲の増大方法を示す。図９ では、１個以上の電極から成る第二感知器電極組立体90が乗客室のヘッドライナ ー内に置かれており、第一16と第二90との感知器電極組立体から構成される出来 上りの搭乗者感知器30は関連検出器回路とともに、関連感知器電極組立体により 範囲が決まる体積内の搭乗者の有無を感知する。同様に、図10は第二電極組立体 90の車両背もたれ内への配置を示す。この第二電極組立体90は代わりに座席座面 内に置いても本発明の精神から逸脱しない。 図11を参照すると、ステップ1101において電子工学モジュール18が搭乗者感知 器30を読み取って、対象物の電場影響特性から距離Dcを測定する。ステップ1102 においてこの距離がTcより小さく、搭乗者に安全拘束システム38による傷害の危 険がないことを示すときは、ステップ1101を繰り返す。反対に、ステップ1103に おいて、電子工学モジュール18が安全拘束システム10の起動を禁止する。 図12を参照すると、ステップ1201において電子工学モジュール18が搭乗者感知 器 30を読み取って、物体の電場影響特性から距離Dcを測定する。次いでステップ12 02において衝突感知器を読み取って衝突激甚度を判定し、その後ステップ1203に おいて関連インフレータ点火制御特性を距離測定値Dcと衝突激甚度とを用いて計 算する。ステップ1204において出来上がったインフレータ点火制御特性がインフ レータを点火すべきことを示したときは、ステップ1205において安全拘束システ ム10が制御特性にしたがった制御態様で起動される。 そうでない場合は、ステップ1201が繰り返される。 本発明は運転席側にも助手席側にも双方に有用で有益である。運転席側におい て本発明は、運転者が比較的短身でハンドル（およびそのエアバッグ）に極めて 近く座っている状況で特に有効であり得る。運転席側と助手席側と双方の搭乗者 は衝突時に危険帯内に居たとき恩恵を受ける。このシステムは、衝突感知アルゴ リズムが劣っているため衝突感知器の展開命令が遅過ぎて通常着座の搭乗者が甚 だしく位置外れになる場合に非常に大きい安全性改良を達成する。 本発明は運転席側と助手席側との双方いずれにも使えるスタンドアローンの「 スマートインフレータ」を作るため任意のインフレータの統合部品に出来る。衝 突電子制御装置(ECU)からの信号に際してこのインフレータは、いくつかの方法 で実施出来るように、点火するかおよび／または穏やかな、測定距離に基づいて 決められた膨張を行うか否かを決定する。例えば、簡単なオン／オフ戦略でも良 く、膨張速度と容量とを制御して代わりの単ステージ荷重低減インフレータより 穏やかなインフレータを作ってもいずれでも良い。さらに、このシステムにはイ ンフレータ組み立て体に統合された、光やブザーのような、インフレータの展開 が禁止されたとき表示される、警報装置を含められる。この警報装置はまた、運 転者に運転中インフレータモジュールに上に腕を置かないよう教える安全装置の 一環でもあると見なされる。 このインフレータは、モジュールからの起動信号を関連起爆剤に直接接続する のでなく監視して、標準インフレータのはめ込み代替物に出来る。監視用関連電 子回路は主互換性のため小量の試験電流で働く。このシステムはまた新車に使え る。この場合インフレータ用別電源が監視電子回路を単純化する。 当業者なら本発明の文脈上での距離または容量のような物理量の測定は必ずし も長さ単位での実距離、またはファラッド単位での容量を本発明の実施のため測 定する必要のないことを認めよう。代わりに、実際の感知量は、周波数や、体積 や、電流のような異なる物理量であって、感知すべき対象物への距離の実際の変 化に応じて感知量が変化する。 当業者ならさらに、位置感知器により測定された距離は、関連位置感知器に対 するその位置が既知の任意の基準点に対する相対距離に変換されることを想定で きる。 特定の態様を詳細に記述したが、当業者は、これら詳述に対する各種の変更と 代替とが開示の全教示にかんがみて展開されうることを想定できる。したがって 、開示した特定の配置は例示を意味するのみであって、添付の請求の範囲の全範 囲とその全均等物からなる本発明の範囲を限定するものではない。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 1.安全拘束アクチュエータによる拘束を受ける対象物に応答する安全拘束アクチ ュエータの起動制御用装置であって、 a)対象物の電場影響特性に応答して基準点と対象物との間の距離を測定する位 置感知器であって、安全拘束アクチュエータの末端部分内に組み込まれた少なく とも１個の電極をさらに含む位置感知器と、 b)前記距離測定値に応答して安全拘束アクチュエータ起動のため前記位置感知 器に作動的に結合される制御器と、 を含む、前記装置。 ２．位置感知器がさらに a)電極近傍に電場を作る手段と、 b)電場への対象物の影響を感知するための手段と、 を含む、請求項１に記載の安全拘束アクチュエータによる拘束を受ける対象物に 応答する安全拘束アクチュエータの起動制御用装置。 ３．制御器が、距離測定値がしきい値内にあるとき、安全拘束アクチュエータの 起動を禁止する、請求項２に記載の安全拘束アクチュエータによる拘束を受ける 対象物に応答する安全拘束アクチュエータの起動制御用装置。 ４．距離測定値がしきい値内にあるときを示すよう、制御器に作動的に結合され た警報装置をさらに含む、請求項３に記載の安全拘束アクチュエータによる拘束 を受ける対象物に応答する安全拘束アクチュエータの起動制御用装置。 ５．位置感知器がさらに前記電極の容量測定のための手段を含む、請求項１に記 載の安全拘束アクチュエータによる拘束を受ける対象物に応答する安全拘束アク チュエータの起動制御用装置。 ６．制御器が、距離測定値がしきい値内にあるとき、安全拘束アクチュエータの 起動を禁止する、請求項５に記載の安全拘束アクチュエータによる拘束を受ける 対象物に応答する安全拘束アクチュエータの起動制御用装置。 7.距離測定値がしきい値内にあるときを示すよう制御器に作動的に結合された警 報装置をさらに含む、請求項６に記載の安全拘束アクチュエータによる拘束を受 ける対象物に応答する安全拘束アクチュエータの起動制御用装置。 ８．位置感知器がさらに、安全拘束アクチュエータの末端部分に組み込まれた第 二電極を含み、それにより前記第二電極は前記第一電極とは区別されている、請 求項１に記載の安全拘束アクチュエータによる拘束を受ける対象物に応答する安 全拘束アクチュエータの起動制御用装置。 ９．位置感知器がさらに a)第一と第二との電極間に電場を生成するための手段と、 b)電場への対象物の影響を感知するための手段と、 を含む、請求項８に記載の安全拘束アクチュエータによる拘束を受ける対象物に 応答する安全拘束アクチュエータの起動制御用装置。 １０．制御器が、距離測定値がしきい値内にあるとき、安全拘束アクチュエータ の起動を禁止する、請求項９に記載の安全拘束アクチュエータによる拘束を受け る対象物に応答する安全拘束アクチュエータの起動制御用装置。 １１．距離測定値がしきい値内にあるときを示すよう、制御器に作動的に結合さ れた警報装置をさらに含む、請求項10の安全拘束アクチュエータによる拘束を受 ける対象物に応答する安全拘束アクチュエータの起動制御用装置。 １２．位置感知器がさらに前記第一と第二との電極の容量測定の手段を含む、請 求項８に記載の安全拘束アクチュエータによる拘束を受ける対象物に応答する安 全拘束アクチュエータの起動制御用装置。 １３．制御器が、距離測定値がしきい値内にあるとき、安全拘束アクチュエータ の起動を禁止する、請求項12に記載の安全拘束アクチュエータによる拘束を受け る対象物に応答する安全拘束アクチュエータの起動制御用装置。 １４．距離測定値がしきい値内にあるときを示すよう、制御器に作動的に結合さ れた警報装置をさらに含む、請求項13に記載の安全拘束アクチュエータによる拘 束を受ける対象物に応答する安全拘束アクチュエータの起動制御用装置。 １５．位置感知器がさらに安全拘束アクチュエータの周囲に組み込まれた第二電 極を含む、請求項１に記載の安全拘束アクチュエータによる拘束を受ける対象物 に応答する安全拘束アクチュエータの起動制御用装置。 １６．位置感知器がさらに a)第一と第二との電極間に電場を生成するための手段と、 b)電場への対象物の影響を感知するための手段と、 を含む、請求項15に記載の安全拘束アクチュエータによる拘束を受ける対象物に 応答する安全拘束アクチュエータの起動制御用装置。 １７．制御器が、距離測定値がしきい値内にあるとき、安全拘束アクチュエータ の起動を禁止する、請求項16に記載の安全拘束アクチュエータによる拘束を受け る対象物に応答する安全拘束アクチュエータの起動制御用装置。 １８．距離測定値がしきい値内にあるときを示すよう、制御器に作動的に結合さ れた警報装置をさらに含む、請求項17に記載の安全拘束アクチュエータによる拘 束を受ける対象物に応答する安全拘束アクチュエータの起動制御用装置。 １９．位置感知器がさらに第一と第二との電極の容量測定のための手段を含む、 請求項15に記載の安全拘束アクチュエータによる拘束を受ける対象物に応答する 安全拘束アクチュエータの起動制御用装置。 ２０．制御器が、距離測定値がしきい値内にあるとき、安全拘束アクチュエータ の起動を禁止する、請求項19に記載の安全拘束アクチュエータによる拘束を受け る対象物に応答する安全拘束アクチュエータの起動制御用装置。 ２１．距離測定値がしきい値内にあるときを示すよう、制御器に作動的に結合さ れた警報装置をさらに含む、請求項20に記載の安全拘束アクチュエータによる拘 束を受ける対象物に応答する安全拘束アクチュエータの起動制御用装置。 ２２．安全拘束アクチュエータによる拘束を受ける対象物に応答する安全拘束ア クチュエータ起動制御の方法であって、 a)安全拘束アクチュエータの末端部分の近傍に電場を生成するステップと、 b)基準点と対象物との間の距離を前記電場への対象物の影響から測定するステ ップと、 の各ステップを含む、前記方法。 ２３．距離測定値がしきい値内にあるとき安全拘束アクチュエータの起動を禁止 するステップをさらに含む、請求項22に記載の安全拘束アクチュエータによる拘 束を受ける対象物に応答する安全拘束アクチュエータ起動制御の方法。 ２４．距離測定値がしきい値内にあるとき警報装置を起動するステップをさらに 含む、請求項22に記載の安全拘束アクチュエータによる拘束を受ける対象物に応 答 する安全拘束アクチュエータ起動制御の方法。 ２５．距離測定値がしきい値内にあるとき警報装置を起動するステップをさらに 含む、請求項23に記載の安全拘束アクチュエータによる拘束を受ける対象物に応 答する安全拘束アクチュエータ起動制御の方法。 ２６．電場が安全拘束システムの末端部分に組み込まれた複数の電極間に生成さ れる、請求項22に記載の安全拘束アクチュエータによる拘束を受ける対象物に応 答する安全拘束アクチュエータ起動制御の方法。 ２７．距離測定値がしきい値内にあるとき安全拘束アクチュエータの起動を禁止 するステップをさらに含む、請求項26に記載の安全拘束アクチュエータによる拘 束を受ける対象物に応答する安全拘束アクチュエータ起動制御の方法。 ２８．距離測定値がしきい値内にあるとき警報装置を起動するステップをさらに 、含む、請求項26に記載の安全拘束アクチュエータによる拘束を受ける対象物に 応答する安全拘束アクチュエータ起動制御の方法。 ２９．距離測定値がしきい値内にあるとき警報装置を起動するステップをさらに 含む、請求項27に記載の安全拘束アクチュエータによる拘束を受ける対象物に応 答する安全拘束アクチュエータ起動制御の方法。 ３０．電場が安全拘束アクチュエータの末端部分に組み込まれた電極と安全拘束 アクチュエータの周囲に組み込まれた１個以上の電極との間に生成される、請求 項22に記載の安全拘束アクチュエータによる拘束を受ける対象物に応答する安全 拘束アクチュエータ起動制御の方法。 ３１．距離測定値がしきい値内にあるとき安全拘束アクチュエータの起動を禁止 するステップをさらに含む、請求項30に記載の安全拘束アクチュエータによる拘 束を受ける対象物に応答する安全拘束アクチュエータ起動制御の方法。 ３２．距離測定値がしきい値内にあるとき警報装置を起動するステップをさらに 含む、請求項30に記載の安全拘束アクチュエータによる拘束を受ける対象物に応 答する安全拘束アクチュエータ起動制御の方法。 ３３．距離測定値がしきい値内にあるとき警報装置を起動するステップをさらに 含む、請求項31に記載の安全拘束アクチュエータによる拘束を受ける対象物に応 答する安全拘束アクチュエータ起動制御の方法。 ３４．安全拘束アクチュエータによる拘束を受ける対象物に応答する安全拘束ア クチュエータ起動制御の方法であって、 a)安全拘束アクチュエータの末端部分に組み込まれた電極の容量を感知するス テップと、 b)基準点と対象物との間の距離を前記容量水準から測定するステップと、 の各ステップを含む、前記方法。 ３５．距離測定値がしきい値内にあるとき、安全拘束アクチュエータの起動を禁 止するステップをさらに含む、請求項34に記載の安全拘束アクチュエータによる 拘束を受ける対象物に応答する安全拘束アクチュエータ起動制御の方法。 ３６．距離測定値がしきい値内にあるとき、警報装置を起動するステップをさら に含む、請求項34に記載の安全拘束アクチュエータによる拘束を受ける対象物に 応答する安全拘束アクチュエータ起動制御の方法。 ３７．距離測定値がしきい値内にあるとき警報装置を起動するステップを、さら に含む、請求項35に記載の安全拘束アクチュエータによる拘束を受ける対象物に 応答する安全拘束アクチュエータ起動制御の方法。 ３８．容量が安全拘束システムの末端部分に組み込まれた複数の電極により生成 される、請求項34に記載の安全拘束アクチュエータによる拘束を受ける対象物に 応答する安全拘束アクチュエータ起動制御の方法。 ３９．距離測定値がしきい値内にあるとき、安全拘束アクチュエータの起動を禁 止するステップをさらに含む、請求項38に記載の安全拘束アクチュエータによる 拘束を受ける対象物に応答する安全拘束アクチュエータ起動制御の方法。 ４０．距離測定値がしきい値内にあるとき、警報装置を起動するステップをさら に含む、請求項38に記載の安全拘束アクチュエータによる拘束を受ける対象物に 応答する安全拘束アクチュエータ起動制御の方法。 ４１．距離測定値がしきい値内にあるとき、警報装置を起動するステップをさら に含む、請求項39に記載の安全拘束アクチュエータによる拘束を受ける対象物に 応答する安全拘束アクチュエータ起動制御の方法。 ４２．容量がそのうち少なくとも１個は安全拘束アクチュエータの末端部分に組 み込まれた複数の電極により生じる、請求項34に記載の安全拘束アクチュエータ に よる拘束を受ける対象物に応答する安全拘束アクチュエータ起動制御の方法。 ４３．距離測定値がしきい値内にあるとき、安全拘束アクチュエータの起動を禁 止するステップをさらに含む、請求項42に記載の安全拘束アクチュエータによる 拘束を受ける対象物に応答する安全拘束アクチュエータ起動制御の方法。 ４４．距離測定値がしきい値内にあるとき、警報装置を起動するステップをさら に含む、請求項42に記載の安全拘束アクチュエータによる拘束を受ける対象物に 応答する安全拘束アクチュエータ起動制御の方法。 ４５．距離測定値がしきい値内にあるとき、警報装置を起動するステップをさら に含む、請求項43に記載の安全拘束アクチュエータによる拘束を受ける対象物に 応答する安全拘束アクチュエータ起動制御の方法。