JP3032177U - キャブオーバー型車両用衝突センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 エアバッグ等の乗員保護装置を乗用車以外の
バス，トラック及びワゴン車等のキャブオーバー型車両
にも搭載し、以て交通事故からの乗員の保護を拡大する
事を目的とし、具体的には、実用上は完成している乗用
車に適用されている衝突センサを最小の改良で適用可能
にするものである。 【解決手段】 運転席が車両の前面に位置するキャブオ
ーバー型車両に装着され、車両の衝突を検知してエアバ
ッグ等の乗員保護装置を作動させる衝突センサであっ
て、加速度センサ１と、該加速度センサ１からの加速度
信号を演算処理して乗員保護装置７の作動の要否を判断
する演算回路３とを有し、前記加速度センサ１は運転席
前方若しくはその近傍に設置され且つ少なくとも±８０
Ｇの検出範囲を有しており、前記演算回路３では、前記
加速度センサ１から送られる加速度信号から少なくとも
７Ｇ〜３０Ｇの範囲にある適当な加速度値Ｇ１を減算処
理して得られた減算加速度Ｇ３を用いて乗員保護装置の
作動の要否を演算処理する様にしてなるキャブオーバー
型車両の衝突センサを構成したものである。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【考案の属する技術分野】

本考案は、自動車の乗員保護装置であるエアバッグ装置或いはシートベルトの プリテンショナー等の乗員拘束装置の起動用のセンサに関し、特にトラック，バ ス，ワゴンカーの如く、運転席が車両の前面に位置する所謂キャブオーバー型車 両用の衝突検知センサに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

従来、エアバッグ等の乗員保護装置の始動システムに用いられる車両の衝突感 知に適した衝突センサとしては、感知マスを用いるスイッチ形式のものと、半導 体の加速度センサを用いる電子式センサと呼ばれるものとに大別される。この電 子式センサは、基本的には加速度センサからの加速度波形を時間積分し、この時 間積分値が所定の値を越えた時に、上記エアバッグ等の乗員保護装置を作動させ るものであり、その信号処理の方式が種々提案されている。例えば出願人の提案 に係る特開平３−２５３４４１（衝突センサ）や特開平４−３２１４５５（衝突 センサ）は、その代表的な方式である。

【０００３】 しかし乍ら、従来の乗員保護装置は乗用車を主たる対象としているので、これ をそのまま型式や構造が大きく異なるトラックやバスの如き車種に適用するには 問題があった。例えば、バス，トラック或いはワゴンカーの如く運転席が車体の 前面に存在するキャブオーバー型車両の場合と、運転席が車体のほぼ中央に存在 する通常の乗用車とでは、衝突の際の運転席に伝わる衝撃の速度及び程度が大き く異なっている。

【０００４】 この点について図３によって説明する。図３は、乗用車の典型的な高速正面衝 突（高速正突，５５ｋｍ／時）時の加速度波形Ａ（車両の進行方向を負の向きと する）とその積分値（速度）Ｂとを示したものであって、加速度波形Ａは、衝突 後４０〜５０ｍｓ（ミリ秒）に亘って増加し、その後は次第に減少しており、加 速度Ｇの最大値も高々７０〜８０Ｇである。この様な衝突においては、遅くとも 衝突後１５ｍｓ程度までに乗員保護装置作動の要否判断を行う必要があり、その 時間域のＧ値に着目すると、全て５０Ｇ以下である。又、その積分値（速度）Ｂ は、９０〜１００ｍｓ程度まで徐々に増加し、以後は略一定である。

【０００５】 一方図４は、キャブオーバー型車両（トラック）の中速正突（２５ｋｍ／時） 時の加速度波形Ａ’とその積分値（速度）Ｂ’とを示したものであって、加速度 波形Ａ’は、衝突後５〜６ｍｓ程度で１５０Ｇ程度の最大値を示し、以後は４０ ｍｓ程度まで大きな振幅のＧ変化を示しながら減少し、４０ｍｓ以降は次第に減 衰している。一方その積分値（速度）Ｂ’は、１０ｍｓまでは急速に立ち上がり 、以後は殆ど一定である。尚、この積分値は衝突開始時からの速度変化量を示し ており、この時間変化量の傾きが急であるほど衝突が激しい事を意味している。

【０００６】 この両者を比較すると明らかな様に、乗用車の衝突センサでは、高速正突の場 合は、乗員保護装置の作動要否判断を行うまでに入力される加速度波形Ａは、上 記の通り５０Ｇ以下であるから、乗用車用の加速度センサの検出範囲では、高々 ±５０Ｇ程度でよいが、キャブオーバー型車両の場合には、この程度の測定範囲 の加速度センサでは用をなさない事が明らかである。

【０００７】 次に図５は、キャブオーバー型車両（トラック）におけるエアバッグが作動し てはならない低速正突（１５ｋｍ／時）時の加速度波形Ａ”とその積分値（速度 ）Ｂ”を示したもので、加速度の最大値は衝突後８〜９ｍｓ程度で生じ、その値 は７０Ｇ強であり、３０ｍｓ程度までは数十Ｇの加速度値を示し、以後は次第に 減衰している。一方その積分値Ｂ”は、２０ｍｓ位まで緩やかに上昇し、以後は 略一定となっている。衝突開始から２０ｍｓまでに入力される衝突波形を図３の 乗用車のものと比較すると、図３の乗用車の場合のものよりも大きくしかもその 積分値も乗用車の場合のものよりも大きくなっている。従って、キャブオーバー 型車両の衝突センサにおける加速度の演算処理を、前述の乗用車に使用されてい る特開平３−２５３４１１号公報や特開平４−３２１４５５公報に記載された方 法で、乗用車と同じレベルの演算処理をして乗員拘束装置作動の要否を判断する には、加速度レベルの異なるだけに、衝突波形の作動／不作動の判定が困難にな るという問題がある事が分かる。

【０００８】

【考案が解決しようとする課題】

本考案は、上記問題点に鑑み、エアバッグ等の乗員保護装置を乗用車以外のバ ス，トラック及びワゴン車等のキャブオーバー型車両にも搭載し、以て交通事故 からの乗員の保護を拡大する事を目的とし、具体的には、実用上は完成している 乗用車に適用されている衝突センサを最小の改良で適用可能にするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

上記課題に鑑み、本考案の衝突センサは、運転席が車両の前面に位置するキャ ブオーバー型車両に装着され、車両の衝突を検知してエアバッグ等の乗員保護装 置を作動させる衝突センサであって、加速度センサと、該加速度センサからの加 速度信号を演算処理して乗員保護装置の作動の要否を判断する演算回路とを有し 、前記加速度センサは運転席前方若しくはその近傍に設置され且つその加速度検 出範囲は少なくとも±８０Ｇを有しており、前記演算回路では、前記該加速度セ ンサから送られる加速度信号から７〜３０Ｇの範囲の適当な値を減算処理する様 にしたものである。更に好ましくは、前記加速度センサの測定範囲が少なくとも ±１５０Ｇとなし、加えて前記減算加速度値を１０〜２０Ｇの範囲の適当な値と なす事により、一層の精度を上げる事を可能とするものである。

【００１０】 又、前記演算回路は、前記減算処理された加速度を時間積分する積分手段と、 該積分値と所定の時間関数の閾値とを比較して乗員保護装置の作動の要否を判断 する比較手段とを有するものである。

【００１１】 更に、前記演算回路が、前記減算された加速度の内、或る設定値以下の加速度 値はカットした値を用いて乗員保護装置の作動の要否を演算処理する様にする事 もでき、更に前記減算及び所定値以下の値がカットされた加速度を時間積分する 積分手段と、該積分値と所定の時間関数の閾値とを比較して乗員保護装置の作動 の要否を判断する比較手段とを設ける様にする事もできる。

【００１２】 更に、前記演算回路が、前記減算及び所定値以下の値がカットされた加速度を 時間積分して第一積分値を得る第一積分手段と、該積分値と所定の時間関数の第 一閾値とを比較する第一比較手段と、該積分値と所定の第二閾値との比較及び該 積分値の所定時間当りの変化量を所定の閾値との比較を行う第二比較手段とを設 け、両比較手段をＯＲ回路で接続する様にする事もできる。

【００１３】 更に、前記演算回路に、加速度センサからの加速度をそのまま積分して第二積 分値を得る第二積分手段と、該第二積分値と所定の第三閾値とを比較する第三比 較手段とを設け、該第三比較手段と前記ＯＲ回路とをＡＮＤ回路で接続する事も できる。

【００１４】 更に好ましくは、前記演算回路に、前記第二積分値と前記第三閾値よりも高い 値の所定の第四閾値とを比較する第四比較手段を付設し、該第四比較手段と前記 ＡＮＤ回路とをＯＲ回路で接続する事により、システムの信頼性を向上させる様 にする事もできる。

【００１５】

【考案の実施の形態】

以下、本考案の実施の形態について説明する。先ず、本考案における加速度セ ンサの設置位置について説明すると、加速度センサは、衝突時の衝撃を確実に検 知できる場所でなければならない。従って、本考案においては、運転席の前方に 設置しており、この場所ならば運転席周りの新たな設計変更が少なくて済むとい う利点がある。

【００１６】 次に加速度センサの検出範囲について説明する。キャブオーバー型車両の場合 の加速度Ｇの値は、乗用車のそれに比べて格段に高い値を示し、図４の中速正突 ですら１５０Ｇを越え、更に高速正突の場合には、その数倍の５００〜６００Ｇ を示すものすらある。係る広範囲な加速度値を全てカバーする様な検出範囲を設 定すると、加速度センサの精度自体に問題が生じ且つ演算処理が極めて困難とな る。そこで本考案では、図５に示したエアバッグが展開してはならない低速正突 の場合の加速度波形に着目し、これと区別できる事を加速度センサの検出範囲設 定の条件とした。即ち、図５の場合の最大加速度値が７０Ｇ程度である事から、 本考案の衝突センサで用いる加速度センサとしては、少なくとも±８０Ｇの検出 範囲が必要であるとした。換言すると、図４から明らかな様に、衝突後１０ｍｓ までの期間における８０Ｇを越える時間は略半分にも達するので、この加速度値 を全て８０Ｇと見做しても、明らかに図５のものとは異なるので事実上問題はな いといえる。従って、本考案においては、少なくとも±８０Ｇの検出範囲を必要 とし、更に衝突センサの精度を高めようとすれば、図４の中速正突の場合の最大 値１５０Ｇ程度を考慮して、少なくとも±１５０Ｇの検出範囲を有するセンサの 採用が好ましいと言える。

【００１７】 本考案で使用する電子式センサにおいては、加速度の変化を電圧の変化で表さ れるため、所定の電圧の範囲で加速度の検出範囲が広くなれば相対的にｄＶ／ｄ Ｇ（単位加速度当たりの電圧変化量）は小さくなり、低感度となる。乗用車に使 用される従来の加速度センサでは、この値は４０〜５０ｍＶ／Ｇ程度のものが使 用されているが、本考案の場合には測定する加速度の絶対値が大きくなるので、 この値も１０〜２０ｍＶ／Ｇ程度の比較的低感度のものを使用する事になる。 尚、センサの検出範囲として、上述の±１５０Ｇより更に大きなものを採用す る事も可能ではあるが、演算処理の際の数値化に伴う誤差が大きくなるので、上 限は±３００Ｇ程度であり、これ以上に検出範囲を広げるのは好ましくない。

【００１８】 次に、前記加速度センサからの信号を処理する演算回路について説明する。こ の演算回路は、基本的には特開平３−２５３４４１号或いは特開平４−３２１４ ５５号に記載されている本件出願人の先願に係る回路と同様であるが、以下に簡 単に図面を用いて説明する。尚ここでは、減速側の加速度を正の値として説明す るが、これを負にすることは各ブロックにおける正負の論理を整合させれば同様 の作用となる。 図１は本考案の衝突センサの１例を示しており、図２は図１の衝突センサの演 算処理を示す積分値の変化を示すグラフである。

【００１９】 図１において、加速度センサ１は、点線の枠で示した演算回路３を経て、リセ ット回路５、トリガー回路６と接続されている。そしてトリガー回路６は乗員保 護装置例えばエアバッグ７を作動させる。次に演算回路３について説明すると、 先ずブロック２において、加速度センサ１による測定加速度Ｇ０が、所定の加速 度Ｇ１を越えた時点ｔ０を検出し、この時点から演算処理を開始する。このＧ１ は予め設定されるＧ値であり前述の如く７〜３０Ｇの範囲の適当な値が設定され る。次にブロック４において、実測された加速度Ｇ０からＧ１を減算処理してＧ ３を得る。換言すると、このＧ１のレベルに０（ゼロ）点を移動（オフセット） させる。ここでＧ１の値が乗用車の場合には一般に２〜６Ｇであるが、本考案が 対象とするキャブオーバー型車両では、このＧ１は少なくとも７Ｇ〜３０Ｇ、好 ましくは１０〜２０Ｇの範囲から具体的車種に応じて選ばれた値が採用される。 Ｇ１をこれ以上に高く設定すると、演算開始時期ｔ０が遅くなり、結果として点 火判断時期が遅くなって十分な乗員保護機能が達成できなくなるおそれが生じ、 又、これより低い値に設定すると、相対的に小さなＧ値の振れまでも検出して、 徒に演算を多くする事になる。

【００２０】 尚、この滅算処理ブロック４では、減算処理と同時に所定の加速度Ｇ２以上の 加速度Ｇ３のみを検出し（加速度Ｇ２以下はＧ２とする）、次の積分手段である ブロック１３において加速度Ｇ３の時間積分を行い、積分値Ｖ１（Ｖ１＝∫Ｇ３ ｄｔ）を算出する。 これにより、Ｇ３はＧ２以下のＧ値を含まない事になるので、次の積分値Ｖ１ の値は、そのまま積分した場合に比べて、速度変化が誇張された値となり、乗員 保護装置の作動／不作動の判定が容易になる。

【００２１】 次に、判別手段１４でＶ１の正負（或いは予め設定された値との大小）を判別 し、負（或いは予め設定された値以下）ならば、リセット回路５により全ての演 算がリセットされる。Ｖ１が負でなければ（（或いは予め設定された値以下でな ければ）、差分又は微分回路１５にてＶ１の予め設定された時間幅Δｔについて の時間変化量（ΔＶ＝ΔＶ１／Δｔ）を演算すると共に積分手段１６で前記演算 処理されていない加速度Ｇ０を積分してＶ２（Ｖ２＝∫Ｇ０ｄｔ）を求める。

【００２２】 乗員拘束装置作動の条件としては、次の比較手段の比較結果に基づいて以下通 り判断される。即ち、 第一比較手段１７で図２に示した予め設定された時間関数の閾値Ｖ１１とＶ１ とを比較してＶ１≧Ｖ１１の場合。 第二比較手段１８で時間関数の閾値Ｖ１２とＶ１とを比較してＶ１≧Ｖ１２の 場合であって且つ前記演算したＶ１の時間変化量（ΔＶ）が予め設定した値Ａ １以上の場合（ΔＶ≧Ａ１）。 第三比較手段１９で前記加速度Ｇ０の単純積分値Ｖ２が予め設定された、時間 関数の閾値Ｖ２１以上（Ｖ２≧Ｖ２１）の場合。 第四比較手段２０で前記加速度の単純積分値Ｖ２が予め設定された時間関数の 閾値Ｖ２２以上（Ｖ２≧Ｖ２２）の場合。 上記各比較手段の結果をＯＲ回路２３，ＡＮＤ回路２１及びＯＲ回路２２で評 価し、その結果、が｛（ｏｒ）ａｎｄ｝ｏｒの場合に限り、トリガ回路 ６に乗員保護装置７の作動信号が発信され、乗員拘束装置が作動する事になる。

【００２３】 尚、上記の条件は、これ単独で乗員拘束装置を作動させる事になっているが 、これは、上記第一比較手段１７，第二比較手段１８及び第三比較手段１９での 判断のバックアップの為の判断手段であり、万一前記第一〜第三比較手段で衝突 の大きさが判定できない場合であっても、速度変化２が一定値以上の場合には、 乗員拘束装置を作動させる様にして、システムの信頼性を確保するものである。

【００２４】 次に、上述した演算処理を図２により説明する。図２において、ａ，ｂ，ｃは 夫々高速正突，中速正突，低速正突の場合の前記積分値Ｖ１の時間変化を示して いる。Ｖ１１は高速正突を早期に検出する事を重視して設定された所定の時間関 数の第一閾値であり、図の例では時間の経過と共にその閾値は減少している。従 って高速衝突ａの場合には、第一積分値Ｖ１は速やかに立ち上がり、時間関数の 第一閾値Ｖ１１を短時間で越えるので、システムは直ちに乗員拘束装置を作動さ せる方向に進んで行く。次に第二閾値Ｖ１２は中低速衝突時における作動／不作 動の判断に重点を置いた閾値であり、図の例では時間の経過に拘らず一定である が、時間関数の閾値とする事も可能である。又、勾配Ａ１（ΔＶ１／Δｔ）も中 低速衝突時における作動／不作動の判断に重点を置いた閾値であり、前述の通り 第一積分値Ｖ１がＶ１２以上であっても、ΔＶがＡ１以下の場合には、乗員保護 装置は作動されない。

【００２５】 又、入力される衝撃波形の振動成分が大きいものの車体の速度変化が殆どない 様なラフロードや異常な使用の場合には、上記第一積分値Ｖ１が過大評価される 可能性がある。そこで、加速度センサからの加速度測定値Ｇ０をそのまま積分し た得た第二積分値Ｖ２を用い、これと衝突実験を通して定められる所定の第三閾 値Ｖ２１との比較を行う事によって、ラフロードや異常使用の如き振動成分の大 きな波形での誤作動を防止する様にしている。尚この第三閾値も時間関数の閾値 となす様にできる事は言うまでもない。

【００２６】 更に、上記判断回路（比較手段）をバッグアップする意味で、前記第二積分値 Ｖ２が、第四閾値Ｖ２２以上の場合には、これ単独で乗員保護装置を作動させる 様になし、システムの信頼性を高めている。ここでも該第四閾値を時間関数とな す様にできる事は言うまでもない。

【００２７】

【考案の効果】

以上詳述した本考案における衝突センサでは、従来の乗用車に適用されていた 衝突センサにおける加速度センサの測定範囲を少なくとも±８０Ｇ好ましくは± １５０Ｇに変更し、且つ該加速度センサから送信される加速度信号から７〜３０ Ｇの範囲、好ましくは１０〜２０Ｇの範囲にある適当な値を滅算する様にソフト ウエアを修正する事により、従来の乗用車に適用されていた衝突センサの部品と ソフトウエアに僅かの変更を加えるだけで、従来適用不可とされていたキャブオ ーバー型車両へのエアバッグ装置等の乗員保護装置の適用が可能となり、交通事 故からの乗員保護の対象が拡大でき、死亡事故減少に大きく寄与する事が期待で きる。更に演算回路に乗用車に適用されている如き種々の工夫をなす事により、 高速衝突への速やかな対応，中低速衝突における乗員拘束装置の作動の微妙な要 否判断，衝突とラフロードとの識別等々の種々の機能を保持させる事ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本考案の衝突センサの一例を示すブロ
ック図である。

【図２】図２は、図１に示した衝突センサの演算処理の
一例を示すグラフである。

【図３】図３は、通常の乗用車の高速正面衝突時の加速
度波形とその積分値波形の時間的変化を示すを示すグラ
フである。

【図４】図４は、キャブオーバー型車両の中速正面衝突
時の加速度波形とその積分値波形の時間的変化を示すグ
ラフである。

【図５】図５は、キャブオーバー型車両の低速正面衝突
時の加速度波形とその積分値波形の時間的変化を示すグ
ラフである。

【符号の説明】

１ 加速度センサ ４ リセット回路 ６ トリガー回路 ７ 乗員保護装置 １３ 第一積分器 １４ 判別器 １６ 第二積分器 １７ 第一比較器 １８ 第二比較器 １９ 第三比較器 ２０ 第四比較器 ２１ ＡＮＤ回路 ２２ ＯＲ回路 ２３ ＯＲ回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 福島 信也 茨城県新治郡千代田町上稲吉向原1764−１ センサー・テクノロジー株式会社筑波事 業所内 (72)考案者 竹田 勝 茨城県新治郡千代田町上稲吉向原1764−１ センサー・テクノロジー株式会社筑波事 業所内

Claims (8)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 運転席が車両の前面に位置するキャブオ
   ーバー型車両に装着され、車両の衝突を検知してエアバ
   ッグ等の乗員保護装置を作動させる衝突センサであっ
   て、加速度センサ（１）と、該加速度センサ（１）から
   の加速度信号を演算処理して乗員保護装置（７）の作動
   の要否を判断する演算回路（３）とを有し、前記加速度
   センサ（１）は運転席前方若しくはその近傍に設置され
   且つ少なくとも±８０Ｇの検出範囲を有しており、前記
   演算回路（３）では、前記加速度センサ（１）から送ら
   れる加速度信号から少なくとも７Ｇ〜３０Ｇの範囲にあ
   る適当な加速度値（Ｇ１）を減算処理して得られた減算
   加速度（Ｇ３）を用いて乗員保護装置の作動の要否を演
   算処理する様にしてなる事を特徴とするキャブオーバー
   型車両の衝突センサ。
2. 【請求項２】 前記加速度センサ（１）の検出範囲が少
   なくとも±１５０Ｇである請求項１に記載のキャブオー
   バー型車両の衝突センサ。
3. 【請求項３】 前記加速度センサ（１）から送られる加
   速度信号から１０Ｇ〜２０Ｇの範囲にある適当なＧ値を
   減算処理する請求項１又は２に記載のキャブオーバー型
   車両の衝突センサ。
4. 【請求項４】 前記減算処理された加速度（Ｇ３）の
   内、予め設定された加速度値（Ｇ２）以下の加速度値を
   カットした値を用いて乗員保護装置の作動の要否を演算
   処理する様にしてなる請求項１乃至３に記載のキャブオ
   ーバー型車両の衝突センサ。
5. 【請求項５】 前記演算回路（３）が、前記減算及び所
   定値以下の値がカットされた加速度（Ｇ３）を時間積分
   する第一積分手段（１３）と、該積分値（Ｖ１）と所定
   の時間関数の第一閾値（Ｖ１１）とを比較して乗員保護
   装置（７）の作動の要否を判断する第一比較手段（１
   ７）とを有してなる請求項４に記載のキャブオーバー型
   車両の衝突センサ。
6. 【請求項６】 前記積分値（Ｖ１）と所定の第二閾値
   （Ｖ１２）との比較及び前記積分値（Ｖ１）の所定時間
   当りの変化量（ΔＶ）を所定の閾値（Ａ１）との比較を
   行う第二比較手段（１８）とを有し、第一比較手段と第
   二比較手段とをＯＲ回路（２３）で接続してなる請求項
   ５に記載のキャブオーバー型車両の衝突センサ。
7. 【請求項７】 加速度センサ（１）からの加速度（Ｇ
   ０）をそのまま積分して第二積分値（Ｖ２）を得る第二
   積分手段（１６）と、該第二積分値（Ｖ２）と所定の第
   三閾値（Ｖ２１）とを比較する第三比較手段（１９）と
   を有し、該第三比較手段（１９）と前記ＯＲ回路（２
   ３）とをＡＮＤ回路（２１）で接続してなる請求項６に
   記載のキャブオーバー型車両の衝突センサ。
8. 【請求項８】 前記第二積分値（Ｖ２）と前記所定の時
   間関数の第三閾値（Ｖ２１）よりも高い値の所定の時間
   関数の第四閾値（Ｖ２２）とを比較する第四比較手段
   （２０）を設け、該第四比較手段（２０）と前記ＡＮＤ
   回路（２１）とをＯＲ回路（２２）で接続してなる請求
   項７に記載のキャブオーバー型車両の衝突センサ。