JP2001510415A - 車両乗員エネルギ統合管理システムと方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 車両乗員エネルギ統合管理システム(10)と方法(100)は、前面および側面衝撃検出(102)と、乗員の位置および種類(106)の確定と、シートベルト張力(104および108)の制御および１又は２以上のエアバッグの展開(114)とを、車両のｂ−ピラーに位置する単一ユニット(12)から行う。乗員エネルギのリアルタイムな動的管理が、衝突状況に対する一次反応としてのエネルギ吸収をシートベルト張力を通して最適化するように、提供されている。

Description

【発明の詳細な説明】 車両乗員エネルギ統合管理システムと方法 発明の背景 本発明は、一般に複数の異なる種類の車両乗員安全拘束装置の展開または操作 に係わり、特に、車両衝突に際し、乗員エネルギの動的管理を提供する改良され た装置と方法に関する。 一般的に、エアバッグや、シートベルトのような車両乗員安全拘束装置の作動 または展開を制御するシステムは、車両の様々な個所に装架された個々および/ 又は分離した構成要素として慣例的に提供されている。その結果、前面と側面衝 撃検出、乗員位置検出およびシートベルト張力管理を含む包括的な乗員衝撃保護 戦略を提供しようとする従来システムは、分布通信網や多重処理のユニット、ハ ードウエア、筐体に付随するコストのため、法外に高価となっている。かくして 、包括的な乗員保護戦略を費用効果の高い方法で提供することの出来る車両乗員 衝突保護システムと方法に対するニーズが存在する。 発明の概要 本発明は、車両のｂ−ピラーのような車両の中心に位置する単一ユニットから 前面と側面の衝撃の検出、乗員の位置感知／測定、およびシートベルト張力の制 御及びエアバッグ（複数）の展開を効率的に実行する車両乗員エネルギ集中管理 システムを利用することによって、上述の問題を解決するものである。本発明は 、経済的で包括的な乗員エネルギ集中管理システムと方法を提供するものであっ て、多種類の乗員安全拘束装置の作動に対しリアルタイムな動的制御を可能とし 、特に、衝突状況に対する一次反応としてのシートベルトの張力を制御すること によるシートベルトのエネルギ吸収能力、およびそれに続く１又は２以上のエア バッグのような他の拘束装置の展開を最適化することを可能にするものである。 それゆえ、本発明の目的は、１又は２以上の異なる種類の安全拘束装置の作動 または展開に対する経済的並びに最適の制御を与える乗員エネルギ管理システム と方法とを提供することである。 本発明の他の目的は、一次衝撃反応として、乗員の種類、乗員の位置、および シートベルトのウェブに加えられる力にもとずいて１又は２以上のエアバッグが 後 続展開される、動的およびリアルタイムなシートベルト張力制御を提供すること である。 本発明の他のもう一つの目的は、自動車のｂ−ピラーに位置する単一ユニット に一体化された包括的乗員エネルギ管理システムを提供することである。 これら及び他の目的に従って、本発明は、車両のサイドピラーに装架された衝 突感知ユニットを含む複数の異なる乗員安全拘束装置を動的に制御しながら動作 することにより乗員エネルギの包括的管理を可能にし、衝突感知ユニットは、車 両の前面衝撃を検出する手段と、車両の側面衝撃を検出する手段と、シートベル トに加えられる張力を連続的に監視する手段と、前面衝撃検出手段、側面衝撃検 出手段、許容シートベルト引出し量および速度を選択的に制御するシートベルト 張力監視装置手段、および必要に応じて１又は２以上のエアバッグの展開に反応 する制御手段と、を含む統合システムを提供する。 本発明は、添付の図面を参照して以下の好適な実施例の詳細な説明を読めば、 更に充分理解し得るであろう。 図面の簡単な説明 図１は、本発明による車両乗員エネルギ集中管理システムのブロック図である 。 図２は、本発明の安全拘束制御操作を説明するフローチャートである。 図3Aおよび3Bは、動的シートベルトウェブ固定装置の概念図である。 好適な実施態様の詳細な説明 図１は、本発明による車両乗員エネルギ管理システム10のブロック図を示すが 、システムの副構成要素の各々は車両のｂ−ピラーに位置する単一制御ユニット 12内に一体的に収容されている。基本的な副構成要素は、アナログ出力発生可能 な１又は２以上の前面衝突／衝撃検出センサ14と、アナログ出力発生可能な１又 は２以上の側面衝突／衝撃センサ16と、電子式シートベルト張力発生システム18 と、主制御マイクロプロッセッサ／システム20と、動的シートベルトウェブ固定 機構22と、から構成されている。以下に更に詳しく説明するように、制御ユニッ ト12は、主に主制御システム20を介して、１又は２以上のエアバッグインフレー タ24と、１又は２以上の側面エアバッグインフレータ26と、個々の可変断面型前 面または側面エアバッグインフレータと、シートベルト（不図示）の動的張力発 生装置 など、複数の乗員安全拘束装置の展開および/又は作動に対して包括的な制御を 提供する。一方、好適な実施例はアナログ衝突センサ14および16を使用すること を示しているが、当業者は、このような配置は本発明の限界点として解釈さるべ きものではなく、既知のどの衝突センサも、そのセンサ（複数）がｂ−ピラーに 位置する時、前面および側面衝突を確実に検出し得る限り使用し得る、というこ とをたやすく理解するであろう。 電子式シートベルト張力発生システム18は、モーターシャフト32を介してシー トベルトリール機構30に連結された、ステップモーターの如き、モーター28を含 む。シートベルトは、膝ベルトおよび/又は肩ベルトでもよい。シャフト-エンコ ーダ34は、制御プロセッサ20に主軸の回転数と方向を定量化した出力を与える主 軸32に連結されている。当業者には、シャフトエンコーダは一般に知られており 、シャフトエンコーダ34は二つのチャンネル又は必要な方向情報と位置数を与え る絶対位置読み取り装置を備えることが出来、ベルトリール機構30は、モーター 28とシャフト-エンコーダ34の組み合わせから分離して、互いに影響を与えるこ となく、どちらとも交換し得るし、使用し得るように容易に交換可能に設計出来 る、ということをたやすく理解するであろう。 制御プロセッサ20は、シャフト-エンコーダ34と、衝突センサ14および16と、 シートベルトリール30および/又はシートベルトウェブと連結した力センサ36と 、からの入力を受ける。力センサ36は、いつなんどきでも、シートベルトウェブ に加わる力の量を示す出力を提供する。制御プロセッサ20は、制御ライン38を介 してモーター28の作動を制御する入力データを分析し、シートベルト張力を規制 するシートベルトリール機構30の動作を制御する。非緊急事態状況下では、制御 プロセッサ20は、シャフト-エンコーダ入力および/又はベルト連結スイッチ入力 (不図示)を監視して、シートベルトが解けたか、および/又は不使用かを確定す る。ベルトが解けているか、および/又は不使用であれば、制御プロセッサ20は 、モーター28を作動して、シートベルトをシートベルトリール機構30に巻き戻す 。車両ドアが開いていることによって作動する現存のどの車両回路も、車両内に 入り、ベルトは解かれたままで使用せず、出発せずに車両から退出する場合、“ ハウスキーピング”動作を始めるのに使用することが出来る。モーター28は、ベ ルトを収納 位置へ引込む名目的な巻取り張力を与える。この張力は、乗員がベルトを巻き上 げ、留金で締めると、抑制することが出来る。 ベルトが展開すると、シャフト-エンコーダが電子式制御プロセッサ20にベル トの展開を検出させ、展開過程中に引出されたベルトの量を数えさせる。ベルト が留金で締められると、引込力が残り、制御プロセッサ20はベルトの引込量を数 える。引出されたベルトの量は、プロセッサ20によって、乗員が実際に居るかど うかを確定するのに用いられる。 一定時間後、プロセッサ20が数を追尾している間に、引込力がベルト張力を緩 めるために加えられる。ベルトの余分な緩みが取り除かれた後、モーターによっ て加えられる巻取り張力は実質的にゼロに減少する。かくして、ベルトは普通に 使用している間は無張力状態となり、乗員は典型的なばね負荷式引込装置に見ら れるような連続的なベルト張力に苛立つことはなくなる。引出されたベルトの量 は、連続的に追尾され、ベルト引出し数の幾つかは、ベルト張力を回復すること なく、看過される。乗員の僅かな動きがシステムが許容する以上にベルトを更に 解かせるのであれば、システムはベルトを前回収納した位置へ引き戻す。 プロセッサ20は、乗員位置を感知するベルトの引出しを連続的に監視する。特 に、ベルトの引出し情報は、車両の既知の寸法および固定したシートベルト係留 点を基礎とするエアバッグ展開点に対応した乗員の位置／距離を確定するプロセ ッサ20の適切なアルゴリズムによって、分析することが出来る。これに加えて、 乗員の「種類」は、非緊急事態運転状況中に典型的に生じるシートベルト移動を 追尾し、かつ異なる種類の乗員が如何に反応するかを表す事前に記憶されたプロ フィールデータと追尾データとを比較することによって、確定することが出来る 。プロセッサ20は、最も似かよったプロフィール相手を見つけ出すことによって 、乗員の「種類」を確定する。 プロセッサ20が、乗員は安全でない座席位置にいる、と確定すると、システム 10は警告灯を点灯し、又は引込張力を一段と高い張力レベルまで増加して、乗員 に“引っ張り合い”動作を仕掛けてくる。更に、プロセッサ20が、シートベルト は乗員によって使用されていない、と検出すると、プロセッサ20は、不履行処置 として、従来の衝突識別アルゴリズムのもとで作動するように切り替わり、衝突 に 対する一次反応として、エアバッグ（複数）を膨張させる。 図２を参照して、フローチャートは本発明による包括的乗員エネルギ管理シス テムの全面的操作100を図示する。ステップ102で示すように、プロセッサ20は、 前面および/又は側面衝突が発生したかどうかを確定する複数のセンサ入力を連 続的に監視している。衝突検出不在の場合、プロセッサ20は、ステップ104でシ ートベルト張力を制御して“無張力状態”を与え、ステップ106で上述したよう に乗員の位置とプロフィールを確定する。 衝突が検出されると、衝突保護の最初の処置として、プロセッサ20は、図３と の関連で以下において更に十分に説明するように、ステップ108で、シートベル トウェブの動的な締付を作動する。動的なウェブの締付は、シートベルトの引出 速度と量とを双方向的に制御して最大限の乗員エネルギの吸収および/又は分散 を行い、１又は２以上のエアバッグのような他の安全拘束装置に対する必要性を 厳しい車両衝突のみに減ずるように機能する。この動的および双方向的な制御の 一環として、プロセッサ20は、ステップ110でシートベルトウェブに加えられる 力の量を監視し、ステップ112で衝突の種類および/又はその重大度を確定する適 切な衝突アルゴリズムにより、衝撃センサ出力を分析する。このような要因、即 ち乗員位置、乗員プロフィール、衝突の種類とその重大度およびシートベルトウ ェブに加えられる力などに基づき、プロセッサ20は、ステップ114で１又は２以 上のエアバッグの膨張を制御する。 図3Aおよび3Bを参照して、本発明による動的シートベルトウェブ留め具22の一 つの可能な配置の概念図が示されている。シートベルトウェブ202は、シートベ ルトリール30から、固定ピンチアーム204、可動ピンチアーム206および車両加速 装置感知レバー210に装架された巻軸208を介して、ラッチ機構へ展開される。 車両加速感知レバー210は、一端212で旋回可能に係留されており、他端はアーム を車両加速に応じて矢の方向へ旋回させる塊214を備えている。ばね216は、レバ ー210をウェブピンチアーム204および206から偏倚させ、非緊急事態状況下でウ ェブ202を自由に移動させる。しかしながら、過度の制動状況下では、ばね216の ばね偏倚は打ち消され、旋回心軸レバー210は移動して巻軸208を、図3Bに示され ているように、ピンチアーム204および206と噛み合うように配置する。可動ピ ンチアーム206は、固定ピンチアーム204の方向へばねで偏倚され、ベルトウェブ 202の引出し率を遅延させる摩擦を創り出す。 ピンチアーム206の移動は、プロセッサ20により、ソレノイド配列218を介して 、更に制御されている。特に、上述したように、衝突状況下では、プロセッサ20 は、ソレノイド218を制御して、ピンチアーム206を固定ピンチアーム204と巻軸2 08に係り合う位置に置き、ベルトウェブ引出し上の制限を動的に制御する。 かくして、本発明は、最適にして包括的な乗員エネルギ管理システムすべてを 、ｂ−ピラーのような車両の単一個所から、有利に提供するものである。当シス テムは、システムの価格を低減し大きさを著しく縮小するために、共有のハード ウエアと集中プロセッサを利用している。本発明の好適な実施態様の上述の説明 は、図解することを目的とするだけであり、ここに開示されたそれぞれ異なる構 造上および動作上の特徴は多くの変更の余地があり、そのいずれも添付の請求項 に定義された本発明の精神および範囲から逸脱するものでないことが理解される であろう。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】平成９年９月１２日（１９９７．９．１２） 【補正内容】 図面の簡単な説明 図１は、本発明による統合された車両乗員エネルギ管理システムのブロック図 である。 図２は、本発明の安全拘束制御操作を図示するフローチャートである。 図3Aは、動的シートベルトウェブ留金配置の概念図である。 図3Bは、ベルト施錠状態にある図3Aの巻軸およびピンチアームの拡大図である 。 好適な実施態様の詳細な説明 図１は、本発明による統合された車両乗員エネルギ集中管理システム10のブロ ック図を示すが、システムの副構成要素の各々は車両のｂ−ピラー13に位置する 単一制御ユニット12内に一体的に収容されている。基本的なな副構成要素は、ア ナログ出力発生可能な１又は２以上の前面衝突／衝撃検出センサ14と、アナログ 出力発生可能な１又は２以上の側面衝突／衝撃センサ16と、電子式シートベルト 張力システム18と、主制御マイクロプロセッサ／システム20と、動的シートベル トウェブ固定機構22と、から構成されている。以下に更に詳しく説明するように 、制御ユニット12は、主に主制御システム20を介して、１又は２以上の前面エア バッグインフレータ24と、１又は２以上の側面エアバッグインフレータ26と、個 々の可変膨張断面型前面又は側面エアバッグインフレータと、又はシートベルト （不図示）の動的張力装置など、複数の乗員安全拘束装置の展開および/又は作 動に対して包括的な制御を提供する。一方、好適な実施態様はアナログ衝突セン サ14および16を使用することを示しているが、当業者は、このような配列は本発 明の限定的特徴として解釈さるべきものではなく、既知のどの衝突センサも、そ のセンサ（複数）がｂ−ピラーに位置する時、前面および側面衝突を確実に検出 し得る限り使用し得る、ということを容易に理解するであろう。 電子式シートベルト張力システム18は、モーター主軸32を介してシートベルト リール機構30に連結された、ステップモーターの如き、モーター28を含む。 シートベルトは、 不履行処置として、従来の衝突識別アルゴリズムのもとで作動するように切り替 わり、衝突に対する一次反応として、エアバッグ（複数）を膨張させる。 図２を参照して、フローチャート100は本発明による包括的乗員エネルギ管理 システムの全面的操作を図示する。ステップ102で示すように、プロセッサ20は 、前面および、又は側面衝突が発生したかどうかを確定する複数のセンサ入力を 連続的に監視している。衝突検出不在の場合、プロセッサ20は、ステップ104で シートベルト張力を制御して無張力状態を与え、ステップ106で上述したように 乗員の位置とプロフィールを確定する。 衝突が検出されると、衝突保護の最初の処置として、プロセッサ20は、図３と の関連で以下において更に十分に説明するように、ステップ108で、シートベル トウェブの動的な締付を作動する。動的なウェブの締付は、シートベルトの引出 速度と量とを双方向的に制御して最大限の乗員エネルギの吸収および、又は分散 を行い、１又は２以上のエアバッグのような他の安全拘束装置に対する必要性を 厳しい車両衝突のみに限定するように機能する。この動的および双方向的な制御 の一環として、プロセッサ20は、ステップ110でシートベルトウェブに加えられ る力の量を監視し、ステップ112で衝突の種類および、又はその重大度を確定す る適切な衝突アルゴリズムにより、衝突センサ出力を分析する。このような要因 、即ち乗員位置、乗員プロフィール、衝突の種類とその重大度およびシートベル トウェブに加えられる力などに基づき、プロセッサ20は、ステップ114で１又は ２以上のエアバッグの膨張を制御する。 図3Aおよび3Bを参照して、本発明による動的シートベルトウェブ留具22の一つ の可能な配置の概念図が示されている。シートベルトウェブ202は、シートベル トリール30から、固定ピンチアーム204、可動ピンチアーム206および車両加速装 置感知レバー210に装荷された巻軸208を介して、ラッチ機構へ展開される。車両 加速感知レバー210は、一端212で旋回可能に係留されており、 請求の範囲 1.複数の異なる乗員安全拘束装置の動作を動的に制御することにより、乗員エネ ルギの包括的管理を提供することのできる統合された車両衝突検出システムであ って、 車両のサイドピラーに装架された衝突感知ユニットを含み、該衝突感知ユニット は、 前面車両衝撃を検出する手段と； 側面車両衝撃を検出する手段と； シートベルトに加えられる力を連続的に監視する手段と； 該前面衝撃検出手段と、該側面衝撃検出手段と、該シートベルト張力監視手段 とに応答してシートベルトの許容引出量と速度と所定の力を上回る場合、１又は ２以上のエアバッグの展開を選択的に制御する制御手段； とを含む、前記統合された車両衝突検出システム。 【図１】 【図２】【図３】

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．複数の異なる乗員安全拘束装置の動作を動的に制御することにより乗員エネ ルギの包括的管理を提供することのできる統合された車両衝突検出システムで あって、 車両のサイドピラーに装架された衝突感知ユニットを含み、該衝突感知ユニ ットは、 前面車両衝撃を検出する手段と； 側面車両衝撃を検出する手段と； シートベルトに加えられる力を連続的に監視する手段と； 該衝撃検出手段と、該側面衝撃検出手段と、該シートベルト張力監視とに応 答して、シートベルトの許容引出し量と速度と、必要の場合１又は２以上のエ アバッグの展開を選択的に制御する制御手段； とを含む、前記統合された車両衝突検出システム。