JP2661882B2 - 加速度計と高周波圧力変換器の組合せによる衝突の検知 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車両の乗員拘束装置、
更に言えば、車両と関連付けられたエアバックを展開す
るために、衝突検出用の低周波加速度計と高周波圧力変
換器の組み合わせを組み込んだ車両のための乗員拘束装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】多くの車両は、衝突時に乗員を保護する
エアバックを組み込んだ乗員拘束装置を備えている。エ
アバックを適当な時機に展開するため、特別なセンサと
関連付けられた回路を用いて衝突を検出し、エアバック
を適当な時機に解除するものが知られている。実効を図
るため、乗員拘束装置はエアバックの展開を必要とする
衝突とエアバックの展開を必要としないか若しくはエア
バックの展開を所望としない衝突とを区別できねばなら
ない。例えば、側部若しくは後端部の衝突についてはエ
アバックの展開は乗員になんら利点はない。更に、前端
においても低強度の衝突についてはエアバックの展開は
所望とされないだろう。エアバックを展開するため衝突
を検出するのに最も幅広く用いられているセンサは加速
度計である。この方法で使用される加速度計は、一般
に、車両速度における急激な減速を検出する低周波セン
サである。加速度計は、エアバックを適当に解除するた
めに前端衝撃を検出する点で非常に効率的であることが
知られており、更に、側部若しくは後端部衝撃のときで
あってエアバックが実効的でない場合にはエアバックが
展開するのを防止する点で実効的である。更に、この型
の加速度計は、衝撃の激しさが所望レベルであるときに
エアバックを展開するようにして、低い衝撃状態であっ
てそれが必要とされないような場合はエアバックが展開
するのを防止するという点で、非常に実効的であること
が分かっている。

【０００３】多くの既知の乗員拘束装置は、上述の一般
の原理に対して異なる変更を提供する。Feldmaier に付
与された米国特許第４，８４２，３０１号は、衝突を検
出し且つ十分な大きさである間中エアバックを展開する
ような、衝突検知装置を開示する。特に、この衝突検知
装置は、車両の各サイドレールの前部付近に位置づけら
れた２個の音響センサを含む。これらのセンサは、前端
衝突の間の金属構成部材の変形による音響振動に応答し
て信号を発生する。発生された信号は、エンベロープ検
出器を通じてフィルタされ且つ通され、この信号が所定
時間所定の基準振幅を超過している場合にエアバックは
展開されるだろう。他の関連する特許に米国特許第５，
１０９，３４１号、５，０７３，８６０号、５，０６
５，３２２号、５，０３６，４６７号、及び４，９７
５，８５０号が含まれる。これらの特許は各々、衝突検
出時にエアバックを展開する装置を含む。これら装置は
各々、衝突の間の車両の急激な減速を検出する加速度計
を有する。所望レベルの検出を提供するため、従来の加
速度計では、車両の衝撃ゾーンに１つ若しくはそれ以上
の加速計若しくはそれに匹敵する検知装置を配置するこ
ととしている。この形態では、検知装置若しくは加速度
計は、乗員拘束診断ユニットやエアバック作動コンデン
サのような乗員拘束装置の他の構成部材からは分離され
ている。これらの構成部材は、一般に、エアバックに近
接して配置されている。加速度計や検知装置を車両の乗
員用区画（passenger compartmen）に配置して抑止装置
全体を１つの組立体として含有できることが所望される
と考えられる。この概念により、装置のコストを減らす
と共に装置の寿命を増加させることが可能とされる。こ
れらの状態下では、加速度計は衝撃ゾーンから隔離され
るだろう。

【０００４】従来装置において、加速度計を乗員用区画
に配置した場合、ある型の衝突に対して加速度計はある
時点で適当な衝撃信号を発生するが、それはエアバック
の展開を遅くしすぎてしまう、という傾向がある。それ
故、従来装置の加速度計を車両の乗員用区分内に単一の
組立体の一部として含有することは望ましくないだろ
う。ある場合には、問題とする車両の前面構造やフレー
ムレールを再設計することによって衝撃信号を改善する
ことも可能であるが、車両を製造するのに要する費用は
相当大きくなるだろう。これはまた、多くの現存の車両
モデルにおけるシングルポイント組立体（single-point
assembly)の使用を防止する。他の型のセンサを用いて
衝突表示を行うこともできる。ある型のセンサは、金属
が変形されることによって生じる振動を検出する高周波
圧力変換器である。高周波圧力変換器は、乗員用区画内
に配置されている間も、十分に高速な衝撃表示信号を提
供することができる。高周波圧力変換器は、衝突の間に
発生された高周波信号を検出して乗員用区画に配置され
ていても衝突の激しさに関して適当でより早期の表示を
与えるが、この型の変換器は衝突の適当な方向性情報を
提供することはできない。それ故、この型のセンサは、
後端部若しくは側部の衝突の間であってエアバックが必
要とされないときでも、エアバックを展開させてしま
う。この結果、高周波信号を衝突の激しさとして検出す
るために、低周波センサから得ることができる方向性信
号を与えるだろう。

【０００５】また、バリア中への衝突は、車両速度を実
質的に低下させることなくバリヤ自身に高周波振動を発
生させることが分かっている。これらの振動は、車両の
フレームレールを通じて、車両の乗員区画に配置された
高周波センサへ伝送される。この場合、その衝突の激し
さを判断するのに高周波振動にのみ頼るセンサは、その
衝突を実際よりもより激しいものであると愚かにも判断
してしまうだろう。従って、必要とされるものは、車両
の乗員区画内部に形成されて、衝突の激しさを表示する
ことができる高周波信号と、衝突の方向を表示すること
ができる低周波信号と、車両全体の減速とを検出するこ
とができるような、衝突センサである。故に、本発明の
目的はそのような衝突センサを提供することにある。

【０００６】

【発明の概要】本発明の教示に従って乗員拘束装置が開
示されており、この装置は検知装置を含む。検知装置は
低周波加速度計と高周波センサを組み合わせて、衝突の
激しさの早期表示、更に加えて、衝突方向と初速変化の
信頼性ある表示、を提供することができる検出システム
を提供する。高周波検出回路は、車両の前端部材がそれ
らの弾力限界を越えて変形したときに信号を与える。更
に、低周波加速度計は車両の減速時にも信号を与える。
加速度計によって作り出された低周波信号は衝突方向と
初速変化を信頼性よく表示するものであり、この信号
は、衝突の激しさを信頼性よく予測する低周波加速度計
信号を先行させる。それ故、低および高周波センサの組
み合わせを用いたセンサは、低周波加速度計だけを用い
るセンサよりも、衝突の激しさを非常に迅速にまた信頼
性よく予測するだろう。これにより、センサを車両の乗
員用区画内部に収容することが可能とされるが、ここで
もエアバックの展開は依然として確実である。ある特別
な実施例において、高周波検出回路は、一連の圧力変換
器と関連するバンド・パス・フィルタを含んでいる。バ
ンド・パス・フィルタは各々、アナログ対デジタル・コ
ンバータに周波数限界信号を与えており、これにより、
異なる周波数分布を有した異なる型の衝突の強度が信頼
性よく検出され得る。更に、加速度計からの信号はアナ
ログ・デジタル変換器にも付与される。アナログ対デジ
タル変換器の出力は、適当な強度と方向の信号を検出し
たときに、出力信号をエアバック作動回路に提供するよ
うなマイクロプロセッサに付与される。他の実施例にお
いては、より簡単な出力信号をマイクロプロセッサに作
り出すためにバンド・パス・フィルタからの出力が高速
論理回路に付与されている。

【０００７】本発明の更なる目的、利点、および特徴
は、以下の記述や添付図面とともに取り入れられた請求
項から明らかとなるだろう。

【０００８】

【実施例】衝突の激しさと方向を検出する検出システム
を含んだ乗員拘束装置に関するより好ましい実施例の以
下の記述は、単なる例示であり、本発明若しくはその適
用即ち使用を限定する意図はない。図１を見れば、本発
明のより好ましい実施例による車両（図示されていな
い）のための乗員拘束装置１０のブロック図が示されて
いる。このシステム１０は、この車両に関連するエアバ
ック（図示していない）に近接して車両の乗員用区画に
位置づけらているようなハウジングの内部で、単一の組
立体として形成することができるが、エアバックは衝突
強度や方向に関して依然として信頼性よく展開する。エ
アバックや関連する展開メカニズムを含んだ乗員拘束装
置は従来技術でよく知られているため、どのようにして
エアバックを格納しまた衝突の間に展開するかというこ
とに関する特別な記述は必要とされない。乗員拘束装置
１０は、車両の減速を検出する低周波加速度計回路１２
を含む。加速度計回路１２は、ピエゾ抵抗性、ピエゾ容
量性、若しくは容量性デバイスを含んでいてもよく、こ
のデバイスは、０〜２０００Ｈｚの範囲内の周波数を検
出することができ、この結果、衝突時の車両の減速を検
出することができる。これらの型の加速度計は従来技術
でもよく知られているものであるから、ここで詳細に記
述する必要はない。

【０００９】システム１０は高周波検出回路１４も含
む。検出回路１４は、通常は衝突の間に金属が変形され
た結果発生するような高周波信号、一般には５０，００
０Ｈｚ以上、を検出する一連の周波数圧力変換器１６を
含む。各高周波変換器１６はバンド・パス・フィルタ１
８を含んでおり、各変換器１６は、衝突の激しさをより
正確に表示するようある範囲の周波数の出力に制限され
る。より詳しく言えば、高周波圧力変換器１６は、ある
所定数の異なる周波数帯域のいづれかにおける衝突の表
示を提供するものであって、異なる型の衝突は、それら
衝突が異なる範囲の周波数信号を発生するとしても、そ
れらの激しさに関して評価され得る。例えば、ポール
（pole) との車両衝突は、バリヤ (barrier)との車両衝
突とは異なる周波数分布を発生するだろう。更に、バリ
ヤとの衝突は、より低速においてポールとの衝突に比べ
てより大きな激しさを生ずる。故に、バリヤとの衝突と
は逆に、エアバックを展開するための閾値は、ポールと
の衝突に関してはより小さなものが必要とされる。しか
しながら、１つの高周波圧力変換器を本発明の範囲から
逸脱することなく適当に使用することが可能である。従
来技術でよく理解されているのと同様に、単一の高周波
圧力変換器からの出力が多数のフィルタに付与され得
る。

【００１０】バンド・パス・フィルタ１８や加速度計回
路１２各々の出力は、アナログ対デジタル・コンバータ
２０に付与される。アナログ対デジタル２０は、加速度
計回路１２と高周波変換器１６からのアナログ信号を、
マイクロプロセッサ２２によって処理するのに適当なデ
ジタル信号に変換する。マイクロプロセッサ２２は、ア
ナログ対デジタル変換器２０から信号を受け取り、エア
バックを展開させるのに十分なほど激しい衝突であるこ
とをこれらの信号が示しているかどうかを決定する。こ
の決定に到達したとき、マイクロプロセッサ２２はエア
バック作動信号をエアバック作動回路２４に出力してエ
アバックを展開する。アナログ対デジタル・コンバータ
２０、マイクロプロセッサ２２、およびエアバック作動
回路２４は、従来のものであり、従って、これらのデバ
イスの動作は当業者によく知られている。アナログ対デ
ジタル・コンバータ２０によって実行される機能は、マ
ルチプレクサを用いて入力チャンネル間で切換を行う単
一のアナログ対デジタル・コンバータによって、若しく
は、各チャンネル毎のアナログ対デジタル変換器によっ
て、達成され得る。また、多くの場合、アナログ対デジ
タル・コンバータは、マイクロプロセッサの内部に組み
込むことができる。

【００１１】衝突時、高周波圧力変換器１６は、車両に
関連付けられた構造部材の変形を検出するだろう。なぜ
なら、これらの部材は、衝突の開始後、それらの弾力限
界を非常に急速に越えて変形されるからである。高周波
変換器１６は、アナログ信号を、これらのアナログ信号
を各チャンネル毎の周波数範囲に分割するようなバンド
・パス・フィルタ１８に与えるだろう。バンド・パス・
フィルタは、これらの信号をアナログ対デジタル・コン
バータ２０に与え、これは、デジタル信号を各周波数範
囲に関する強度としてマイクロプロセッサ２２に与える
だろう。しかしながら、マイクロプロセッサ２２は、衝
突に関する方向性情報を提供する低周波加速度計回路１
２から信号を受け取るまでは、エアバックの作動を遅延
させることができる。加速度計回路１２はまた、アナロ
グ信号を、そのアナログ信号をマイクロプロセッサ２２
によって解読するのに適したデジタル信号に変換するア
ナログ対デジタル・コンバータ２０にも与える。マイク
ロプロセッサ２２によって読みされた信号の方向性情報
は、加速度計回路１２がエアバックの展開に必要とされ
るに十分な激しさである衝突を確実に表示する信号を提
供する前に、決定され得る。それ故、マイクロプロセッ
サ２２は信号をエアバック作動回路２４に与えることに
より、加速度計回路だけを提供して利用することができ
るものに比べ、より早期にエアバックを展開することが
できる。高周波検出回路１４は、実際には、それが発生
していないときでも激しい衝突が起きたと誤って考えて
しまうことがあることに注意すべきである。例えば、車
両がバリヤと衝突して車両速度を実質的に低下させるこ
となくバリヤ自身が高周波振動を発生することがある。
この仮説においては、高周波検出回路１４が衝突表示信
号を誤って表示する。しかしながら、加速度計回路１２
は、車両がその速度を低下させたことを表示しないであ
ろうから、マイクロプロセッサ２２はエアバックを展開
すべきでないことを知るだろう。

【００１２】図２を参照すれば、上述された乗員拘束装
置１０の他の実施例が高速論理回路２６を組み込んで示
されている。高速論理回路２６は、バンド・パス・フィ
ルタ１８からアナログ信号を受け取る。高速論理回路２
６の出力はその後、加速度計回路１２の出力に沿ってア
ナログ対デジタル・コンバータ２０に付与される。高周
波論理回路２６の第１の目的は、本質的な情報を高周波
信号から収集し、マイクロプロセッサ２２によって処理
すべき簡単な出力信号を作り出すことである。論理回路
２６の出力が十分簡単なものである場合、これらの出力
は、アナログ対デジタル・コンバータ２０を通過させる
ことを必要とせずに、マイクロプロセッサ２２上の入力
ポートに直接供給され得る。高速論理回路２６の異なる
使用も可能である。故に高速論理回路２６の詳細はシス
テム１０が関連する異なる車両に対して可変である。高
速論理回路２６は、簡単な閾値レベルをバンド・パス・
フィルタ１８からの各周波数レンジに付与し得る。この
概念により、衝突がエアバックの展開を必要としないも
のである場合、高周波論理回路２６がマイクロプロセッ
サ２２に信号を付与してしまうのを防止するよう用いる
ことができる。他の使用において、高速論理回路２６
は、どの型の衝突が進行中であるのかを表示する信号を
出力することができる。この情報は、マイクロプロセッ
サ２２内の閾値や他の計算パラメータを調整するのに使
用され得る。更に、高速論理回路２６は、マイクロプロ
セッサ２２によって処理される異なるバンド・パスフィ
ルタ１８に関して、各々の強度レベルを出力することが
できる。

【００１３】上の記述は、本発明の例示のためだけに開
示しまた述べている。当業者はこの記述から容易に、ま
た添付図面や請求項から容易に、請求項で規定された本
発明の意図と範囲を逸脱することなく成され得ることに
容易に気付くことだろう。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のより好ましい実施例による乗員拘束装
置を示すブロック図。

【図２】本発明の他の実施例による乗員拘束装置を示す
ブロック図。

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 衝突の間に車両に関連付けられたエアバ
   ックを展開する乗員拘束装置において、該装置は、 衝突の間に車両の減速を検知してこの減速を表示する低
   周波信号を与える低周波加速度計検知回路と、 複数の圧力変換器とそれらに関連するバンド・パス・フ
   ィルタを含んだ高周波変換検知回路であって、前記圧力
   変換器は各々、衝突の間に衝突の強度を表示する高周波
   信号を検知しており、これらの圧力変換器に関連付けら
   れたバンド・パス・フィルタは各々、異なる型の衝突を
   区別するために高周波信号を所定の周波数範囲に制限し
   ているような、高周波変換検知回路と、 低周波検知回路と高周波検知回路から信号を受け取り、
   エアバック制御信号を与えるマイクロプロセッサと、 マイクロプロセッサから信号を受け取ったときにエアバ
   ックを展開するエアバック作動回路と、 を備えることを特徴とする装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の乗員拘束装置において、
   更に、論理回路を備え、該論理回路は高周波信号をバン
   ド・パス・フィルタから受けてマイクロプロセッサに信
   号を出力する装置。
3. 【請求項３】 請求項２記載の乗員拘束装置において、
   前記論理回路はバンド・パス・フィルタの各々に対して
   強度レベルを出力する装置。
4. 【請求項４】 請求項１記載の乗員拘束装置において、
   更に、アナログ対デジタル・コンバータを備え、前記ア
   ナログ対デジタル・コンバータは、低周波検知回路から
   の低周波信号とバンド・パス・フィルタからの高周波信
   号を受け取って、これら高周波および低周波信号を比較
   可能なデジタル信号に変換するものであり、また、前記
   アナログ対デジタル・コンバータはマイクロプロセッサ
   にデジタル信号を出力する装置。
5. 【請求項５】 請求項４記載の乗員拘束装置において、
   更に、論理回路を備え、該論理回路は、前記バンド・パ
   ス・フィルタからの高周波信号を受け取って、高周波信
   号を表示する信号をマイクロプロセッサに出力する装
   置。
6. 【請求項６】 請求項１記載の乗員拘束装置において、
   前記加速度計回路は、ピエゾ抵抗性、ピエゾ容量性、お
   よび容量性検出器からなるグループから選定された検出
   器を含んでいる装置。