JP4108214B2 - 車両の乗員保護装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車などの車両に設けられるシートベルトおよびエアバッグなどのように、車両の衝突などの事故発生時に、乗員を保護するための車両の乗員保護装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
典型的な先行技術は、たとえば特許２５５９８３０に開示される。この先行技術では、車両用バッテリのほかに、車両用バッテリによって充電されるコンデンサが設けられ、車両用バッテリの導線が事故発生時に断線したとしても、コンデンサの出力が、エアバッグなどの複数の点火ピルに、個別的なスイッチング素子を介して与えられ、このスイッチング素子は、加速度センサによって車両の衝突が発生されたときに、評価装置によって時間的にずれて導通される。したがって容量が限られた前記コンデンサからのエネルギによって複数の点火ピルに電流を供給することができる。
【０００３】
この先行技術の問題は、加速度センサにノイズが混入し、評価装置が誤って事故が発生したことを検出するおそれがあることである。ノイズは、内燃機関を搭載した自動車においては混入しやすい。
【０００４】
この問題を解決するために、上述の複数の各点火ピルに個別的に、機械的構成を有するもう１つの加速度センサを直列にそれぞれ接続し、耐ノイズ性能を向上することが容易に考えられるであろう。このような構成では、複数の点火ピルと同一数の機械的構成を有する加速度センサが追加的に必要となり、構成が複雑、大型化する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、ノイズによる誤動作を防ぎ、しかも構成を簡略化することができるようにした車両の乗員保護装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、車両に設けられ、起動手段に電力が供給されて乗員保護動作をそれぞれ行う複数の乗員保護手段と、
車両の事故の発生を検出して検出信号を導出する第１の事故検出手段と、
電源と、
車両の事故の発生を検出して導通し、一端部が電源に接続される第２の事故検出手段と、
各起動手段に直列にそれぞれ接続されて起動用直列回路を構成し、各起動用直列回路は、第２事故検出手段の他端部に共通に接続される起動用スイッチング素子と、
第２事故検出手段の前記一端部に接続され、１または複数のコンデンサを有し、コンデンサからの出力を段階的に変化して導出するエネルギ蓄積手段と、
第１事故検出手段からの検出信号に応答し、起動用スイッチング素子を、時間をずらして順次的に導通するスイッチング制御信号を導出し、エネルギ蓄積手段の出力を、各起動手段にそれぞれ対応して段階的に変化させて与える制御手段とを含み、
前記エネルギ蓄積手段は、制御手段からのスイッチング制御信号に応答してコンデンサからの出力を段階的に変化して導出し、
前記エネルギ蓄積手段は、
第２事故検出手段の前記一端部に逆極性に接続されるダイオードと、
ダイオードに直列に接続される第１コンデンサと、
ダイオードに並列に接続される充電用第１抵抗と、
第２事故検出手段の前記一端部に接続される第２コンデンサと、
第２コンデンサに直列に接続される充電用第２抵抗と、
ダイオードと第１コンデンサとの接続点と、第２コンデンサと充電用第２抵抗との接続点との間に接続され、スイッチング制御信号が与えられて導通するコンデンサ用スイッチング素子とを含むことを特徴とする車両の乗員保護装置である。
【０００７】
本発明に従えば、自動車などの車両に搭載された２次電池などの電源と、コンデンサを含むエネルギ蓄積手段からの電力は、事故発生時に、第１事故検出手段からの検出信号によって起動用スイッチング素子が導通し、また第２事故検出手段が導通することによって、乗員保護手段の起動手段に電流が供給され、乗員が車両内で衝突することなく保護される。したがって電源から第２事故検出手段までの導線が、事故の発生によって断線したとしても、エネルギ蓄積手段からの電力によって起動手段を動作させることができ、乗員の安全性が確保される。
【０００８】
また本発明に従えば、第２事故検出手段と起動用スイッチング素子とは、電源およびエネルギ蓄積手段と直列に接続されており、第２事故検出手段は、事故発生時に導通する機械的構成を有し、ノイズ混入によって誤動作を生じるおそれが少ない。したがってノイズ混入によって第１事故検出手段の誤った検出信号によって制御手段が起動用スイッチング素子を導通したとしても、起動手段に電力が誤って供給されるおそれがなく、誤動作が確実に防がれる。
【０００９】
また本発明に従えば、第２事故検出手段は、複数の乗員保護手段のための各起動用直列回路に共通に設けられる。したがって本発明では、起動用スイッチング素子に個別的に第２事故検出手段が設けられる構成ではないので、構成が簡略化され、小形化することができるようになる。
【００１０】
さらに本発明に従えば、エネルギ蓄積手段からの電力は、第１事故検出手段からの検出信号に応答する制御手段によって時間をずらして、順次的に導通する起動用スイッチング素子を経て各起動手段に順次的に与えられ、これによって複数の乗員保護手段による保護動作が確実に行われる。
【００１１】
このような複数の乗員保護手段は、たとえば（ａ）乗員の身体を座席に拘束するシートベルトを牽引して身体をシートに強く拘束した状態とするシートベルト手段と、（ｂ）座席の前方に配置され、エアバッグを展開するエアバッグ手段などを含む。本発明の実施の一形態では、シートベルト手段に対応する起動用スイッチング素子が先ず導通される。これによって事故発生時に乗員の身体がシートベルトに強く拘束され、その後、エアバッグ手段に対応する起動用スイッチング素子が導通される。これによって身体が車両内の物体に衝突することを防ぐ。乗員保護手段は、複数、たとえば３以上設けられてもよい。
【００１３】
また、図１〜図８に関連して後述されるように、コンデンサからの出力を段階的に変化して導出する。したがって電源の断線時に、複数の起動手段を、時間をずらして順次的に起動動作させることが確実になり、コンデンサの静電容量を小さくし、しかも複数の起動手段に電力を確実に供給することが可能になる。
【００１７】
また、図４に関連して後述されるように、エネルギ蓄積手段において、電源からの電力によって第１コンデンサは、ダイオードに並列に接続される充電用第１抵抗を介して充電され、また第２コンデンサは、その第２コンデンサに直列に接続される充電用第２抵抗を介して充電される。事故発生時に、第２事故検出手段が導通し、かつ複数の起動用スイッチング素子のうち、最初に導通される起動用スイッチング素子を介して第１コンデンサからの電力はダイオードを経て、最初に導通された起動用スイッチング素子に対応する起動手段に供給される。その後、制御手段は、コンデンサ用スイッチング素子を導通し、したがって第１および第２コンデンサならびにコンデンサ用スイッチング素子とを含む直列回路を経て第１および第２コンデンサの電力が、第２番目以降に導通される起動用スイッチング素子に、第２事故検出手段を経て電力が供給される。したがって事故発生時に最初に電力が供給される第１コンデンサに残存している電荷による電圧が、その後に他の起動手段に、第２コンデンサの電圧に加算されて印加されることになり、第１コンデンサの残存した電力を有効に利用することができる。
【００２０】
また本発明は、車両に設けられ、起動手段に電力が供給されて乗員保護動作をそれぞれ行う複数の乗員保護手段と、
車両の事故の発生を検出して検出信号を導出する第１の事故検出手段と、
電源と、
車両の事故の発生を検出して導通し、一端部が電源に接続される第２の事故検出手段と、
各起動手段に直列にそれぞれ接続されて起動用直列回路を構成し、各起動用直列回路は、第２事故検出手段の他端部に共通に接続される起動用スイッチング素子と、
第２事故検出手段の前記一端部に接続され、１または複数のコンデンサを有し、コンデンサからの出力を段階的に変化して導出するエネルギ蓄積手段と、
第１事故検出手段からの検出信号に応答し、起動用スイッチング素子を、時間をずらして順次的に導通するスイッチング制御信号を導出し、エネルギ蓄積手段の出力を、各起動手段にそれぞれ対応して段階的に変化させて与える制御手段とを含み、
前記エネルギ蓄積手段は、
各起動手段にそれぞれ対応した複数のコンデンサが直列接続されて第２事故検出手段の前記一端部に接続され、
各コンデンサの接続点は、各起動用直列回路の第２の事故検出手段とは反対側の端部に接続されることを特徴とする車両の乗員保護装置である。
【００２１】
また、図９に関連して後述されるように、直列接続された各コンデンサからの出力が、それらの各コンデンサに対応した起動手段にそれぞれ与えられる。さらに第２事故検出手段の前記一端部に、その一端部に接続されるコンデンサに並列に、逆極性のダイオードを接続し、これによってそのダイオードに直列接続されることになるコンデンサからの出力を第２番目以降の起動手段に確実に与えることができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の一形態の全体の構成を示す電気回路図である。自動車などの車両には２次電池などのバッテリ１が搭載され、車両を駆動する内燃機関のための電力が供給されるとともに、本発明による乗員保護装置２に電力が供給される。この乗員保護装置２は、複数（この実施の形態では２）の乗員保護手段３，４を有する。乗員保護手段３，４の起動手段５，６に電力が供給されることによって、乗員保護動作がそれぞれ行われる。一方の乗員保護手段３は、運転者などの乗員の身体を座席に拘束するシートベルトを牽引して身体をシートに強く拘束した状態とするシートベルト手段である。もう１つの乗員保護手段４は、運転者などの乗員の座席の前方に配置され、エアバッグを展開するエアバッグ手段である。起動手段５，６は、点火ピルまたはスクイブであって、電流が供給されることによって加熱し、花火式の連続発火による点火が生じ、これによってシートベルトを短時間で牽引し、またエアバッグを短時間で膨らませて展開するためのガスを発生する。乗員保護装置２はまた、第１の事故検出手段である加速度センサ７と、第２の事故検出手段である加速度センサ８とを有する。これらの加速度センサ７，８は、車両の車体に固定され、たとえば車両の走行方向前後の加速度を検出する。加速度センサ７は、このような車両の事故の発生時に、検出信号をライン９から導出して制御手段１０に与える。加速度センサ８の一端部１１は、バッテリ１の電圧を昇圧する昇圧手段１２からの電力が供給されるライン１４に接続される。加速度センサ８は、車両の事故の発生時に導通するスイッチ１３を有し、機械的構成を有し、したがってノイズによる誤動作を生じにくい。これに対して加速度センサ７は、電気的構成を含み、ノイズによる誤動作を生じるおそれがある。本発明では、加速度センサ７による車両の事故の誤検出が生じたとしても、もう１つの加速度センサ８の働きによって、起動手段５，６に誤って電力が供給されることを防ぐ。
【００２５】
起動手段５の両側には起動用スイッチング素子１６，１７が接続されて起動用直列回路１８を構成する。この起動用直列回路１８は、加速度センサ８のスイッチ１３の他端部１５に接続される。また同様にしてもう１つの起動手段６には起動用スイッチング素子１９，２０が直列に接続されて起動用直列回路２１を構成する。起動用直列回路２１は、加速度センサ８のスイッチ１３の前記他端部１５に共通に接続される。これらの起動用スイッチング素子１６，１７；１９，２０は、たとえばＭＯＳ（金属酸化膜半導体）形などのトランジスタから成ってもよい。
【００２６】
加速度センサ８の前記基端部には、ライン１４にエネルギ蓄積手段２２が接続される。このエネルギ蓄積手段２２は、起動手段５，６毎にそれぞれ対応して設けられる複数（この実施の形態では２）の第１コンデンサＣ１と第２コンデンサＣ２とを有する。第１コンデンサＣ１は、ダイオードＤ１を介して加速度センサ８の前記一端部１１に接続される。このダイオードＤ１は、バッテリ１の逆極性であり、コンデンサＣ１の出力を加速度センサ８の前記一端部１１に順方向に与える。ライン１４および加速度センサ８の前記一端部１１には、抵抗Ｒ１を介してコンデンサＣ１が接続され、この抵抗Ｒ１を流れる充電電流によって、コンデンサＣ１が充電される。抵抗Ｒ１は、ダイオードＤ１が有する逆方向の抵抗を利用することによって、省略することができる。
【００２７】
第２コンデンサＣ２にはコンデンサ用スイッチング素子２４が直列に接続されてコンデンサ直列回路２４が構成される。コンデンサ用スイッチング素子２４は、たとえばＭＯＳ形などのトランジスタによって実現される。コンデンサ用スイッチング素子２４の制御端子であるゲートには、ライン１４および加速度センサ８の前記一端部１１が抵抗Ｒ２を介して接続され、ライン１４からの電圧によってコンデンサ用スイッチング素子２４は遮断状態にされる。第２コンデンサＣ２はまた、抵抗Ｒ２を経て、さらにコンデンサ用スイッチング素子２４のゲートおよびドレン間の抵抗を経て、充電電流が流れて、第２コンデンサＣ２が充電される。コンデンサ用スイッチング素子２４のゲートに、ローレベルであるスイッチング制御信号が、反転回路２６から与えられることによって、コンデンサ用スイッチング素子２４が導通する。このコンデンサ用スイッチング素子２４が導通することによって、第２コンデンサＣ２の電流は、コンデンサ用スイッチング素子２４を介して加速度センサ８の前記一端部１１に流れる。
【００２８】
制御手段１０は、加速度センサ７からの事故の発生を検出する検出信号に応答し、ライン２７からパルスｐ１を起動用スイッチング素子１６，１７に与えて導通させ、次に、ライン２８からスイッチング制御信号ｐ２を導出して起動用スイッチング素子１９，２０を導通するとともに、ライン２９から反転回路２６を経てコンデンサ用スイッチング素子２４に与え、このコンデンサ用スイッチング素子２４を導通する。
【００２９】
図２は図１の制御回路１０の動作を説明するためのフローチャートであり、図３は図１に示される実施の形態の動作を説明するための波形図である。ステップａ１からステップａ２に移り、車両の車体の加速度αが、予め定める加速度α１以上（α≧α１）であるかが判断される。車両が衝突して事故が発生したとき、加速度センサ７はライン９に図３（１）で示される検出信号を導出する。制御回路１０は、この加速度センサ７の検出信号をレベル弁別し、検出された加速度αが、予め定める値α１以上であるとき、ステップａ２からステップａ３に移る。制御回路１０は、検出信号が検出した車体の加速度が、前述の予め定める値α１以上である時刻ｔ１から、予め定める時間Ｗ１だけ経過したかどうかを判断し、経過していれば、時刻ｔ２においてライン２７に、図３（２）に示されるスイッチング制御信号ｐ１をステップａ４で導出する。時間Ｗ１は、たとえば３ｍｓｅｃであってもよい。
【００３０】
さらにステップａ５では、時刻ｔ１から予め定める時間Ｗ２（ただしＷ１＜Ｗ２）が経過したかどうかが判断され、経過していれば、ステップａ６においてライン２８にはスイッチング制御信号ｐ２を、図３（３）に示されるように時刻ｔ３において導出する。この時間Ｗ２は、たとえば６ｍｓｅｃであってもよい。パルスであるスイッチング制御信号ｐ１，ｐ２は、図３（２）および図３（３）にそれぞれ示されるように、時刻ｔ１から予め定める時間Ｗ３経過した時刻ｔ４で、遮断され、これによって起動用スイッチング素子１６，１７；１９，２０が遮断して元の状態に戻り、またコンデンサ用スイッチング素子２４が遮断して元の状態に戻る。この時間Ｗ３は、たとえば３０ｍｓｅｃであってもよい（Ｗ１＜Ｗ２＜Ｗ３）。
【００３１】
加速度センサ８は、車体に作用した加速度が予め定めるレベル以上であって、車両の事故の発生が検出されることによって、図３（４）に示されるように、時刻ｔ５〜ｔ６の期間Ｗ４において導通する。時刻ｔ５は、スイッチング制御信号ｐ１が発生される時刻ｔ１に近似した時刻である。時刻ｔ６は、もう１つのスイッチング制御信号ｐ２が発生された時刻ｔ３以降の時点である。時間Ｗ４は、たとえば２０ｍｓｅｃである。
【００３２】
車両の事故の発生によって、ライン１４が参照符３０で示される位置で断線した場合を想定する。これによってバッテリ１からの電力は、事故発生時に、エネルギ蓄積手段２２には供給されない。前述の図２のステップａ４において、スイッチング制御信号ｐ１が発生されることによって、起動用スイッチング素子１６，１７が導通する。この事故の発生時に、加速度センサ８のスイッチ１３が導通すると、第１コンデンサＣ１からの電流は、ダイオードＤ１から加速度センサ８のスイッチ１３を経て、起動用スイッチング素子１６、起動手段５および起動用スイッチング素子１７を経て流れる。これによって起動手段５が加熱され、花火技術による連鎖発火が引起され、さらに花火技術によって生じたガスは、シートベルトを引込み、乗員を座席に保持する。こうして起動手段５には、コンデンサＣ１からの電力が供給される。コンデンサＣ１の電圧は、図３（５）に示されるように、時刻ｔ２から減少する。
【００３３】
ステップａ５において、時刻ｔ１から時間Ｗ２が経過したかどうかが判断され、時間Ｗ２が経過していれば、もう１つのスイッチング制御信号ｐ２がステップａ６で発生される。これによって起動用スイッチング素子１９，２０が導通するとともに、コンデンサ用スイッチング素子２４が導通する。したがって第２コンデンサＣ２からの電流は、コンデンサ用スイッチング素子２４を経て、さらに加速度センサ８のスイッチ１３を経て、起動用スイッチング素子１９、起動手段６および起動用スイッチング素子２０に流れる。コンデンサＣ２の電圧は、図３（６）に示されるように、時刻ｔ３から低下する。起動手段６に電流が流れることによって加熱し、前述と同様に花火技術による発火が引起こされ、ガスが発生されて、エアバッグが膨張される。
【００３４】
本発明によれば、前述のように起動手段５には第１コンデンサＣ１の電力が与えられ、さらに起動手段６には、第１コンデンサＣ１の残りの電力とともに、第２コンデンサＣ２の電力が供給される。したがって２つの起動手段５，６を、確実に動作させることができる。
【００３５】
ライン１４が参照符３０の位置で断線していない場合、バッテリ１からの電力は、昇圧手段１２からライン１４を経て、さらに加速度センサ８のスイッチ１３から、起動手段５，６に、スイッチング制御信号ｐ１，ｐ２の導通によって供給される。
【００３６】
コンデンサＣ１，Ｃ２は、たとえば４７００μＦであってもよく、抵抗Ｒ１，Ｒ２は、たとえば１ｋΩであってもよく、昇圧手段１２はライン１４に電圧２２Ｖを出力する。パルスｐ１は、図３（２）の波形に代えて、時刻ｔ２〜ｔ３のみ、ハイレベルで導出されてもよい。
【００３７】
図４は本発明の実施の他の形態におけるエネルギ蓄積手段３１の電気回路図である。この実施の形態は、前述の実施の形態に類似する。エネルギ蓄積手段３１は、加速度センサ８の一端部１１に逆極性に接続されるダイオードＤ２と、このダイオードＤ２に直列に接続される第１コンデンサＣ１とを有する。ダイオードＤ２には、並列に充電用第１抵抗Ｒ３が並列接続される。第２コンデンサＣ２は、加速度センサ８の一端部１１に接続される。この第２コンデンサＣ２には直列に、充電用第２抵抗Ｒ４が接続される。ダイオードＤ２と第１コンデンサＣ１との接続点３２と、第２コンデンサＣ２と充電用第２抵抗Ｒ４との接続点３３との間には、ＭＯＳトランジスタなどによって実現されるコンデンサ用スイッチング素子３４が接続される。このコンデンサ用スイッチング素子３４のゲートなどの制御端子には、ライン２９を介して、スイッチング制御信号ｐ２が与えられ、これによってコンデンサ用スイッチング素子３４が導通する。
【００３８】
事故発生時に、ライン１４が断線してバッテリ１からの電力が供給されないとき、第１コンデンサＣ１からの電流はダイオードＤ２を経て加速度センサ８のスイッチ１３から起動用スイッチング素子１６，１７を経て起動手段５に参照符３４で示されるように電流が流れる。
【００３９】
図５は、図４に示される実施の形態の動作を説明するための波形図である。図５（１）〜図５（４）は、前述の図３（１）〜図３（４）の各波形に対応する。事故発生時に加速度センサ７からライン９には図５（１）に示される検出信号が導出され、スイッチング制御信号ｐ１は図５（２）に示され、もう１つのスイッチング制御信号ｐ２は図５（３）に示され、加速度センサ８のスイッチ１３は図５（４）に示されるように導通する。起動手段５に流れる図４の参照符３６で示される電流によって、加速度センサ８の前記一端部１１の電圧は、図５（５）に示されるように、参照符３５のように経過してゆく。時刻ｔ３においてスイッチング制御信号ｐ２が発生され、コンデンサ用スイッチング素子３４が導通することによって、第１コンデンサＣ１の電圧Ｖ１に、第２コンデンサＣ２の出力電圧が加算されて、加速度センサ８のスイッチ１３から起動用スイッチング素子１９，２０を経て起動手段６に与えられ、このとき起動手段５にもまた与えられる。この時刻ｔ３以降の電流は、図４の参照符３７で示される。こうして時刻ｔ３においてコンデンサＣ２からの電力が供給され、起動手段５だけでなくもう１つの起動手段６に確実に電力が供給されることになる。抵抗Ｒ３，Ｒ４は、たとえば１ｋΩであってもよい。本発明の実施の他の形態では、抵抗Ｒ４に並列にダイオードＤ３が接続されてもよい。このダイオードＤ３は、第２コンデンサＣ２から流れる電流の順方向に結合される。
【００４０】
時刻ｔ３における第１コンデンサＣ１の出力電圧Ｖ１は、時刻ｔ２〜ｔ３において導通している起動用スイッチング素子１６，１７と起動手段５とによる電圧降下ΔＶ以上であっもよく、またはほぼ等しく（Ｖ１≧ΔＶ）、これによって第２コンデンサＣ２の出力電圧を、前述の電圧Ｖ１だけ、いわば底上げして、起動用スイッチング素子１９，２０と起動手段６との直列回路に与えることができる。
【００４１】
図６は、本発明の実施のさらに他の形態のエネルぎ蓄積手段３９の電気回路図である。コンデンサ直列回路４０は、加速度センサ８の一端部１１に逆極性に接続される１または複数（この実施の形態では複数）のダイオードＤ３と、このダイオードＤ３に直列に接続されるコンデンサＣ３とを有する。ダイオード用スイッチング素子４１は、たとえばＭＯＳ形などのトランジスタによって実現され、ダイオードＤ３に並列に接続される。ライン２９を介してスイッチング制御信号がゲートなどの制御端子に与えられることによって、ダイオード用スイッチング素子４１は導通する。その他の構成は、前述の実施の形態と同様である。
【００４２】
図７は、図６に示される実施の形態の動作を説明するための波形図である。図７（１）〜図７（４）は、前述の図３（１）〜図３（４）に示される各信号の波形と同様である。特にこの実施の形態では、時刻ｔ２〜ｔ３では、ダイオード用スイッチング素子４１は遮断した状態であり、したがってコンデンサＣ３の電圧は、ダイオードＤ３の順方向電圧降下分だけ低下した電圧が、加速度センサ８の一端部１１に与えられ、この電圧は図７（５）に示されるとおりである。時刻ｔ２〜ｔ３において、起動用スイッチング素子１６，１７が導通し、起動手段５に電流が流れることによって、加速度センサ８の前記一端部１１の電圧は、参照符４２で示されるように低下してゆく。このダイオード用スイッチング素子４１が遮断している状態におけるダイオードＤ３の電圧降下分は、図７（５）において参照符ＶＤ１で示されている。
【００４３】
時刻ｔ３において、ダイオード用スイッチング素子４１が導通することによって、コンデンサＣ３から加速度センサ８の前記一端部１１に与えられる電圧は、参照符４４で示されるように、ダイオードＤ３の電圧降下分だけ上昇する。参照符４３は、ダイオードＤ３が設けられておらず、コンデンサＣ３の出力が起動用スイッチング素子１６，１７を経て起動手段５だけに与えられていると仮定したときにおける電圧降下の時間経過を示す。時刻ｔ３において起動用スイッチング素子１９，２０が導通することによって、起動手段６には、図７（５）の斜線を施して示す面積４５に対応する電力が、起動手段６に与えられることになる。ライン４６は、ライン４４と平行である。コンデンサＣ３の出力電圧は、時刻ｔ２〜ｔ３では、参照符４３で示されるように変化し、時刻ｔ３〜ｔ６では、参照符４６で示されるように変化する。コンデンサＣ３の容量は、前述の図１〜図５に示される実施の各形態におけるコンデンサＣ１，Ｃ２の静電容量の和の値を有していてもよい。
【００４４】
図８は、本発明の実施のさらに他の形態の一部の電気回路図である。このエネルギ蓄積手段４８は、図６および図７に示される実施の形態に類似し、対応する部分には同一の参照符を付す。直列回路４０を構成するコンデンサＣ３は、ライン１４および加速度センサ８の前記一端部１１に接続され、１または複数（たとえばこの実施の形態では複数）のダイオードＤ３は、このコンデンサＣ３に直列に接続される。その他の構成と動作は、前述の実施の形態と同様である。
【００４５】
図９は、本発明の実施の他の形態の車両の乗員保護装置の一部の構成を示す電気回路図である。この実施の形態は、前述の実施の形態に類似し、対応する部分には同一の参照符を付す。特にこの実施の形態では、エネルギ蓄積手段４９では、起動手段５，６にそれぞれ対応した複数（この実施の形態では２）のコンデンサＣ４，Ｃ５が直列接続されて、加速度センサ８の一端部１１に接続される。各コンデンサＣ４，Ｃ５の接続点５０は、起動用直列回路１８の加速度センサ８とは反対側の端部５１に接続され、また起動用直列回路２１の加速度センサ８とは反対側の端部５２が、コンデンサＣ５の前記接続点５０とは反対側の端部に接続される。図９において、コンデンサＣ５には直列に、このコンデンサＣ５の放電電流が流れるようにダイオードＤ４が、残余のコンデンサＣ４に並列に接続される。
【００４６】
事故発生時、ライン１４が断線した場合、時刻ｔ２〜ｔ３において、起動用スイッチング素子１６，１７が導通し、コンデンサＣ４から電流が参照符５３で示されるように、加速度センサ８を介して起動手段５に流れる。時刻ｔ３以降において、起動用スイッチング素子１９，２０が導通することによって、起動手段６には、コンデンサＣ５から電流が参照符５４で示されるようにダイオードＤ４を介して流れる。その他の構成と動作は、前述の実施の形態と同様である。
【００４７】
図１０は、本発明の実施のさらに他の形態の車両の乗員保護装置の全体の構成を示す電気回路図である。この実施の形態は、前述の実施の形態に類似し、対応する部分には同一の参照符を付す。エネルギ蓄積手段５６において、各起動手段５，６にそれぞれ対応した複数（この実施の形態では２）のコンデンサＣ１，Ｃ２の一端部が、加速度センサ８の一端部１１に共通に接続される。各コンデンサＣ１，Ｃ２の他端部は、起動用直列回路１８，２１の加速度センサ８とは反対側の端部５１，５２に接続される。コンデンサＣ１のライン１４とは反対側の端部は抵抗Ｒ５を介してバッテリ１の端部に接続され、これによってコンデンサＣ１は、抵抗Ｒ５を介して充電される。起動用直列回路２１の前記端部５２は、バッテリ１に接続される。図１０に示される実施の形態の動作は、前述の図１〜図３の実施の形態に類似する。時刻ｔ２〜ｔ３では、コンデンサＣ１の電流が参照符５７で示されるように流れて起動手段５に供給される。時刻ｔ３以降では、コンデンサＣ２の電流が参照符５８で示されるように流れて起動手段６に与えられる。
【００４８】
図１１は、図１〜図１０に示される実施の各形態における加速度センサ７の一部の構成を示す断面図である。加速度センサ７において車両の車体５９には、弾発的な可撓性を有するたとえばゴムなどの材料から成る支持片６０に、歪ゲージ６１が固定される。車両が矢符６２の方向に前進している状態で、衝突して事故を発生すると、その加速度によって支持片６０は、仮想線６３で示されるように変形し、これによって歪ゲージ６１はその抵抗が変化する。
【００４９】
図１２は、図１１に示される歪ゲージ６１を備える加速度センサ７の全体の構成を示す電気回路図である。歪ゲージ６１は、抵抗６４〜６６とともにブリッジ６７の１辺を構成する。このブリッジ６７には、バッテリ１の電圧＋Ｖが与えられる。ブリッジ６７の出力は、バッファ７４を経てレベル弁別回路７５の一方の入力に与えられる。レベル弁別回路６５の他方の入力には、前述の弁別レベルである加速度α１に対応する基準レベル発生回路７６からの基準レベルを表す信号が与えられる。レベル弁別手段７５は、歪ゲージ６１の加速度α１以上の加速度に対応する抵抗値が得られたとき、ライン９に検出信号を導出し、制御回路１０に与える。このような加速度センサ７は、歪ゲージ６１と抵抗６４〜６６とを含むブリッジ６７と、バッファ６４と、レベル弁別回路７５と、基準レベル発生回路７６とを含み、したがってノイズの混入による誤動作を生じるおそれがある。本発明の実施の形態では、機械的構成を有する加速度センサ８をさらに用いることによって、乗員保護手段３，４の誤動作を防いでいる。
【００５０】
図１３は、加速度センサ８の断面図である。車両の車体５９には、たとえば筒状である案内部材６８が固定される。この案内部材６８内には、質量体６９が収納され、車体の前後方向（図１３の左右方向、図１１の左右方向）に加速度によって変位可能に設けられる。ばね７０は、質量体６９と車体５９とを連結し、車体５９の前後方向のばね力を発揮する。案内部材６８、したがって車体５９には、リードスイッチなどによって実現されるスイッチ１３が固定される。質量体６９は、磁化された永久磁石片によって実現される。車両が矢符６２の方向に走行中、衝突によって事故が発生したとき、質量体６９は、ばね７０のばね力に抗して図１３の右方に変位する。これによってスイッチ１３は、質量体６９の磁界によって導通状態となる。事故が発生しないとき、ばね７０の働きによって質量体６９は図１３に示すようにスイッチ１３を包含しており、スイッチ１３は遮断している。
【００５１】
本発明の実施の他の形態では、加速度センサ７，８は、その他の構成を有していてもよい。
【００５２】
バッテリ１は、２次電池であってもよいけれども、その他の電源であってもよい。
【００５３】
【発明の効果】
請求項１の本発明によれば、事故発生時にその事故に起因して電源が断線しても、コンデンサを含むエネルギ蓄積手段からの電力が複数の各乗員保護手段の起動手段に供給されることができ、安全性が確保される。
【００５４】
また本発明によれば、第１事故検出手段にノイズが混入し、誤って検出信号が導出されたとしても、このようなノイズによる誤動作が第２事故検出手段によって生じないので、起動手段に、誤って電力が供給されるおそれはない。
【００５５】
第２事故検出手段は、複数の起動手段に共通に設けられ、これによって構成を簡略化することができ、小形化が可能である。
【００５６】
さらに本発明によれば、エネルギ蓄積手段の出力は、複数の各起動手段に、時間経過に伴って段階的に変化されて与えられ、したがってコンデンサの容量をできるだけ小さくして小形化を図り、しかも各起動手段を確実に動作させることができ、安全性を高めることができる。
【００５７】
また、コンデンサからの出力を段階的に変化して導出し、したがって複数の起動手段に電力をそれぞれ確実に与えることができ、複数の各乗員保護手段の動作を確実に達成することができる。
また、事故発生時にまず、第１コンデンサからの電力が、第１コンデンサに対応した起動手段に与えられ、その後、コンデンサ用スイッチング素子が導通することによって第１コンデンサの出力に、第２コンデンサの出力が加算されて、第２コンデンサに対応した起動手段に電力が与えられる。こうして複数の各起動手段を確実に動作させることができ、第２番目以降に電力が供給される起動手段には、第１コンデンサの出力が加算され、電力を有効に利用することができるようになる。
【００５９】
また、事故発生時にまず、第１コンデンサからの電力が、第１コンデンサに対応した起動手段に与えられ、その後、コンデンサ用スイッチング素子が導通することによって第１コンデンサの出力に、第２コンデンサの出力が加算されて、第２コンデンサに対応した起動手段に電力が与えられる。こうして複数の各起動手段を確実に動作させることができ、第２番目以降に電力が供給される起動手段には、第１コンデンサの出力が加算され、電力を有効に利用することができるようになる。
【００６１】
また、複数の各起動手段に個別的に対応してコンデンサが設けられ、各コンデンサからの電力が、対応する起動手段に与えられるので、各起動手段を確実に時間経過に伴って順次的に動作させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態の全体の構成を示す電気回路図である。
【図２】図１の制御回路１０の動作を説明するためのフローチャートである。
【図３】図１に示される実施の形態の動作を説明するための波形図である。
【図４】本発明の実施の他の形態におけるエネルギ蓄積手段３１の電気回路図である。
【図５】図４に示される実施の形態の動作を説明するための波形図である。
【図６】本発明の実施のさらに他の形態のエネルぎ蓄積手段３９の電気回路図である。
【図７】図６に示される実施の形態の動作を説明するための波形図である。
【図８】本発明の実施のさらに他の形態の一部の電気回路図である。
【図９】本発明の実施の他の形態の車両の乗員保護装置の一部の構成を示す電気回路図である。
【図１０】本発明の実施のさらに他の形態の車両の乗員保護装置の全体の構成を示す電気回路図である。
【図１１】図１〜図１０に示される実施の各形態における加速度センサ７の一部の構成を示す断面図である。
【図１２】図１１に示される歪ゲージ６１を備える加速度センサ７の全体の構成を示す電気回路図である。
【図１３】加速度センサ８の断面図である。
【符号の説明】
１ バッテリ
２ 乗員保護装置
３，４ 乗員保護手段
５，６ 起動手段
７，８ 加速度センサ
１０ 制御手段
１２ 昇圧手段
１３ スイッチ
１６，１７；１９，２０ 起動用スイッチング素子
１８，２１ 起動用直列回路
２２，３１，３９，４８，４９，５６ エネルギ蓄積手段
２４，３４ コンデンサ用スイッチング素子
２４ コンデンサ直列回路
２６ 反転回路
４０ コンデンサ直列回路
４１ ダイオード用スイッチング素子
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車などの車両に設けられるシートベルトおよびエアバッグなどのように、車両の衝突などの事故発生時に、乗員を保護するための車両の乗員保護装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
典型的な先行技術は、たとえば特許２５５９８３０に開示される。この先行技術では、車両用バッテリのほかに、車両用バッテリによって充電されるコンデンサが設けられ、車両用バッテリの導線が事故発生時に断線したとしても、コンデンサの出力が、エアバッグなどの複数の点火ピルに、個別的なスイッチング素子を介して与えられ、このスイッチング素子は、加速度センサによって車両の衝突が発生されたときに、評価装置によって時間的にずれて導通される。したがって容量が限られた前記コンデンサからのエネルギによって複数の点火ピルに電流を供給することができる。
【０００３】
この先行技術の問題は、加速度センサにノイズが混入し、評価装置が誤って事故が発生したことを検出するおそれがあることである。ノイズは、内燃機関を搭載した自動車においては混入しやすい。
【０００４】
この問題を解決するために、上述の複数の各点火ピルに個別的に、機械的構成を有するもう１つの加速度センサを直列にそれぞれ接続し、耐ノイズ性能を向上することが容易に考えられるであろう。このような構成では、複数の点火ピルと同一数の機械的構成を有する加速度センサが追加的に必要となり、構成が複雑、大型化する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、ノイズによる誤動作を防ぎ、しかも構成を簡略化することができるようにした車両の乗員保護装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、車両に設けられ、起動手段に電力が供給されて乗員保護動作をそれぞれ行う複数の乗員保護手段と、
車両の事故の発生を検出して検出信号を導出する第１の事故検出手段と、
電源と、
車両の事故の発生を検出して導通し、一端部が電源に接続される第２の事故検出手段と、
各起動手段に直列にそれぞれ接続されて起動用直列回路を構成し、各起動用直列回路は、第２事故検出手段の他端部に共通に接続される起動用スイッチング素子と、
第２事故検出手段の前記一端部に接続され、１または複数のコンデンサを有し、コンデンサからの出力を段階的に変化して導出するエネルギ蓄積手段と、
第１事故検出手段からの検出信号に応答し、起動用スイッチング素子を、時間をずらして順次的に導通するスイッチング制御信号を導出し、エネルギ蓄積手段の出力を、各起動手段にそれぞれ対応して段階的に変化させて与える制御手段とを含み、
前記エネルギ蓄積手段は、制御手段からのスイッチング制御信号に応答してコンデンサからの出力を段階的に変化して導出し、
前記エネルギ蓄積手段は、
第２事故検出手段の前記一端部に逆極性に接続されるダイオードと、
ダイオードに直列に接続される第１コンデンサと、
ダイオードに並列に接続される充電用第１抵抗と、
第２事故検出手段の前記一端部に接続される第２コンデンサと、
第２コンデンサに直列に接続される充電用第２抵抗と、
ダイオードと第１コンデンサとの接続点と、第２コンデンサと充電用第２抵抗との接続点との間に接続され、スイッチング制御信号が与えられて導通するコンデンサ用スイッチング素子とを含むことを特徴とする車両の乗員保護装置である。
【０００７】
本発明に従えば、自動車などの車両に搭載された２次電池などの電源と、コンデンサを含むエネルギ蓄積手段からの電力は、事故発生時に、第１事故検出手段からの検出信号によって起動用スイッチング素子が導通し、また第２事故検出手段が導通することによって、乗員保護手段の起動手段に電流が供給され、乗員が車両内で衝突することなく保護される。したがって電源から第２事故検出手段までの導線が、事故の発生によって断線したとしても、エネルギ蓄積手段からの電力によって起動手段を動作させることができ、乗員の安全性が確保される。
【０００８】
また本発明に従えば、第２事故検出手段と起動用スイッチング素子とは、電源およびエネルギ蓄積手段と直列に接続されており、第２事故検出手段は、事故発生時に導通する機械的構成を有し、ノイズ混入によって誤動作を生じるおそれが少ない。したがってノイズ混入によって第１事故検出手段の誤った検出信号によって制御手段が起動用スイッチング素子を導通したとしても、起動手段に電力が誤って供給されるおそれがなく、誤動作が確実に防がれる。
【０００９】
また本発明に従えば、第２事故検出手段は、複数の乗員保護手段のための各起動用直列回路に共通に設けられる。したがって本発明では、起動用スイッチング素子に個別的に第２事故検出手段が設けられる構成ではないので、構成が簡略化され、小形化することができるようになる。
【００１０】
さらに本発明に従えば、エネルギ蓄積手段からの電力は、第１事故検出手段からの検出信号に応答する制御手段によって時間をずらして、順次的に導通する起動用スイッチング素子を経て各起動手段に順次的に与えられ、これによって複数の乗員保護手段による保護動作が確実に行われる。
【００１１】
このような複数の乗員保護手段は、たとえば（ａ）乗員の身体を座席に拘束するシートベルトを牽引して身体をシートに強く拘束した状態とするシートベルト手段と、（ｂ）座席の前方に配置され、エアバッグを展開するエアバッグ手段などを含む。本発明の実施の一形態では、シートベルト手段に対応する起動用スイッチング素子が先ず導通される。これによって事故発生時に乗員の身体がシートベルトに強く拘束され、その後、エアバッグ手段に対応する起動用スイッチング素子が導通される。これによって身体が車両内の物体に衝突することを防ぐ。乗員保護手段は、複数、たとえば３以上設けられてもよい。
【００１３】
また、図１〜図８に関連して後述されるように、コンデンサからの出力を段階的に変化して導出する。したがって電源の断線時に、複数の起動手段を、時間をずらして順次的に起動動作させることが確実になり、コンデンサの静電容量を小さくし、しかも複数の起動手段に電力を確実に供給することが可能になる。
【００１７】
また、図４に関連して後述されるように、エネルギ蓄積手段において、電源からの電力によって第１コンデンサは、ダイオードに並列に接続される充電用第１抵抗を介して充電され、また第２コンデンサは、その第２コンデンサに直列に接続される充電用第２抵抗を介して充電される。事故発生時に、第２事故検出手段が導通し、かつ複数の起動用スイッチング素子のうち、最初に導通される起動用スイッチング素子を介して第１コンデンサからの電力はダイオードを経て、最初に導通された起動用スイッチング素子に対応する起動手段に供給される。その後、制御手段は、コンデンサ用スイッチング素子を導通し、したがって第１および第２コンデンサならびにコンデンサ用スイッチング素子とを含む直列回路を経て第１および第２コンデンサの電力が、第２番目以降に導通される起動用スイッチング素子に、第２事故検出手段を経て電力が供給される。したがって事故発生時に最初に電力が供給される第１コンデンサに残存している電荷による電圧が、その後に他の起動手段に、第２コンデンサの電圧に加算されて印加されることになり、第１コンデンサの残存した電力を有効に利用することができる。
【００２０】
また本発明は、車両に設けられ、起動手段に電力が供給されて乗員保護動作をそれぞれ行う複数の乗員保護手段と、
車両の事故の発生を検出して検出信号を導出する第１の事故検出手段と、
電源と、
車両の事故の発生を検出して導通し、一端部が電源に接続される第２の事故検出手段と、
各起動手段に直列にそれぞれ接続されて起動用直列回路を構成し、各起動用直列回路は、第２事故検出手段の他端部に共通に接続される起動用スイッチング素子と、
第２事故検出手段の前記一端部に接続され、１または複数のコンデンサを有し、コンデンサからの出力を段階的に変化して導出するエネルギ蓄積手段と、
第１事故検出手段からの検出信号に応答し、起動用スイッチング素子を、時間をずらして順次的に導通するスイッチング制御信号を導出し、エネルギ蓄積手段の出力を、各起動手段にそれぞれ対応して段階的に変化させて与える制御手段とを含み、
前記エネルギ蓄積手段は、
各起動手段にそれぞれ対応した複数のコンデンサが直列接続されて第２事故検出手段の前記一端部に接続され、
各コンデンサの接続点は、各起動用直列回路の第２の事故検出手段とは反対側の端部に接続されることを特徴とする車両の乗員保護装置である。
【００２１】
また、図９に関連して後述されるように、直列接続された各コンデンサからの出力が、それらの各コンデンサに対応した起動手段にそれぞれ与えられる。さらに第２事故検出手段の前記一端部に、その一端部に接続されるコンデンサに並列に、逆極性のダイオードを接続し、これによってそのダイオードに直列接続されることになるコンデンサからの出力を第２番目以降の起動手段に確実に与えることができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の一形態の全体の構成を示す電気回路図である。自動車などの車両には２次電池などのバッテリ１が搭載され、車両を駆動する内燃機関のための電力が供給されるとともに、本発明による乗員保護装置２に電力が供給される。この乗員保護装置２は、複数（この実施の形態では２）の乗員保護手段３，４を有する。乗員保護手段３，４の起動手段５，６に電力が供給されることによって、乗員保護動作がそれぞれ行われる。一方の乗員保護手段３は、運転者などの乗員の身体を座席に拘束するシートベルトを牽引して身体をシートに強く拘束した状態とするシートベルト手段である。もう１つの乗員保護手段４は、運転者などの乗員の座席の前方に配置され、エアバッグを展開するエアバッグ手段である。起動手段５，６は、点火ピルまたはスクイブであって、電流が供給されることによって加熱し、花火式の連続発火による点火が生じ、これによってシートベルトを短時間で牽引し、またエアバッグを短時間で膨らませて展開するためのガスを発生する。乗員保護装置２はまた、第１の事故検出手段である加速度センサ７と、第２の事故検出手段である加速度センサ８とを有する。これらの加速度センサ７，８は、車両の車体に固定され、たとえば車両の走行方向前後の加速度を検出する。加速度センサ７は、このような車両の事故の発生時に、検出信号をライン９から導出して制御手段１０に与える。加速度センサ８の一端部１１は、バッテリ１の電圧を昇圧する昇圧手段１２からの電力が供給されるライン１４に接続される。加速度センサ８は、車両の事故の発生時に導通するスイッチ１３を有し、機械的構成を有し、したがってノイズによる誤動作を生じにくい。これに対して加速度センサ７は、電気的構成を含み、ノイズによる誤動作を生じるおそれがある。本発明では、加速度センサ７による車両の事故の誤検出が生じたとしても、もう１つの加速度センサ８の働きによって、起動手段５，６に誤って電力が供給されることを防ぐ。
【００２５】
起動手段５の両側には起動用スイッチング素子１６，１７が接続されて起動用直列回路１８を構成する。この起動用直列回路１８は、加速度センサ８のスイッチ１３の他端部１５に接続される。また同様にしてもう１つの起動手段６には起動用スイッチング素子１９，２０が直列に接続されて起動用直列回路２１を構成する。起動用直列回路２１は、加速度センサ８のスイッチ１３の前記他端部１５に共通に接続される。これらの起動用スイッチング素子１６，１７；１９，２０は、たとえばＭＯＳ（金属酸化膜半導体）形などのトランジスタから成ってもよい。
【００２６】
加速度センサ８の前記基端部には、ライン１４にエネルギ蓄積手段２２が接続される。このエネルギ蓄積手段２２は、起動手段５，６毎にそれぞれ対応して設けられる複数（この実施の形態では２）の第１コンデンサＣ１と第２コンデンサＣ２とを有する。第１コンデンサＣ１は、ダイオードＤ１を介して加速度センサ８の前記一端部１１に接続される。このダイオードＤ１は、バッテリ１の逆極性であり、コンデンサＣ１の出力を加速度センサ８の前記一端部１１に順方向に与える。ライン１４および加速度センサ８の前記一端部１１には、抵抗Ｒ１を介してコンデンサＣ１が接続され、この抵抗Ｒ１を流れる充電電流によって、コンデンサＣ１が充電される。抵抗Ｒ１は、ダイオードＤ１が有する逆方向の抵抗を利用することによって、省略することができる。
【００２７】
第２コンデンサＣ２にはコンデンサ用スイッチング素子２４が直列に接続されてコンデンサ直列回路２４が構成される。コンデンサ用スイッチング素子２４は、たとえばＭＯＳ形などのトランジスタによって実現される。コンデンサ用スイッチング素子２４の制御端子であるゲートには、ライン１４および加速度センサ８の前記一端部１１が抵抗Ｒ２を介して接続され、ライン１４からの電圧によってコンデンサ用スイッチング素子２４は遮断状態にされる。第２コンデンサＣ２はまた、抵抗Ｒ２を経て、さらにコンデンサ用スイッチング素子２４のゲートおよびドレン間の抵抗を経て、充電電流が流れて、第２コンデンサＣ２が充電される。コンデンサ用スイッチング素子２４のゲートに、ローレベルであるスイッチング制御信号が、反転回路２６から与えられることによって、コンデンサ用スイッチング素子２４が導通する。このコンデンサ用スイッチング素子２４が導通することによって、第２コンデンサＣ２の電流は、コンデンサ用スイッチング素子２４を介して加速度センサ８の前記一端部１１に流れる。
【００２８】
制御手段１０は、加速度センサ７からの事故の発生を検出する検出信号に応答し、ライン２７からパルスｐ１を起動用スイッチング素子１６，１７に与えて導通させ、次に、ライン２８からスイッチング制御信号ｐ２を導出して起動用スイッチング素子１９，２０を導通するとともに、ライン２９から反転回路２６を経てコンデンサ用スイッチング素子２４に与え、このコンデンサ用スイッチング素子２４を導通する。
【００２９】
図２は図１の制御回路１０の動作を説明するためのフローチャートであり、図３は図１に示される実施の形態の動作を説明するための波形図である。ステップａ１からステップａ２に移り、車両の車体の加速度αが、予め定める加速度α１以上（α≧α１）であるかが判断される。車両が衝突して事故が発生したとき、加速度センサ７はライン９に図３（１）で示される検出信号を導出する。制御回路１０は、この加速度センサ７の検出信号をレベル弁別し、検出された加速度αが、予め定める値α１以上であるとき、ステップａ２からステップａ３に移る。制御回路１０は、検出信号が検出した車体の加速度が、前述の予め定める値α１以上である時刻ｔ１から、予め定める時間Ｗ１だけ経過したかどうかを判断し、経過していれば、時刻ｔ２においてライン２７に、図３（２）に示されるスイッチング制御信号ｐ１をステップａ４で導出する。時間Ｗ１は、たとえば３ｍｓｅｃであってもよい。
【００３０】
さらにステップａ５では、時刻ｔ１から予め定める時間Ｗ２（ただしＷ１＜Ｗ２）が経過したかどうかが判断され、経過していれば、ステップａ６においてライン２８にはスイッチング制御信号ｐ２を、図３（３）に示されるように時刻ｔ３において導出する。この時間Ｗ２は、たとえば６ｍｓｅｃであってもよい。パルスであるスイッチング制御信号ｐ１，ｐ２は、図３（２）および図３（３）にそれぞれ示されるように、時刻ｔ１から予め定める時間Ｗ３経過した時刻ｔ４で、遮断され、これによって起動用スイッチング素子１６，１７；１９，２０が遮断して元の状態に戻り、またコンデンサ用スイッチング素子２４が遮断して元の状態に戻る。この時間Ｗ３は、たとえば３０ｍｓｅｃであってもよい（Ｗ１＜Ｗ２＜Ｗ３）。
【００３１】
加速度センサ８は、車体に作用した加速度が予め定めるレベル以上であって、車両の事故の発生が検出されることによって、図３（４）に示されるように、時刻ｔ５〜ｔ６の期間Ｗ４において導通する。時刻ｔ５は、スイッチング制御信号ｐ１が発生される時刻ｔ１に近似した時刻である。時刻ｔ６は、もう１つのスイッチング制御信号ｐ２が発生された時刻ｔ３以降の時点である。時間Ｗ４は、たとえば２０ｍｓｅｃである。
【００３２】
車両の事故の発生によって、ライン１４が参照符３０で示される位置で断線した場合を想定する。これによってバッテリ１からの電力は、事故発生時に、エネルギ蓄積手段２２には供給されない。前述の図２のステップａ４において、スイッチング制御信号ｐ１が発生されることによって、起動用スイッチング素子１６，１７が導通する。この事故の発生時に、加速度センサ８のスイッチ１３が導通すると、第１コンデンサＣ１からの電流は、ダイオードＤ１から加速度センサ８のスイッチ１３を経て、起動用スイッチング素子１６、起動手段５および起動用スイッチング素子１７を経て流れる。これによって起動手段５が加熱され、花火技術による連鎖発火が引起され、さらに花火技術によって生じたガスは、シートベルトを引込み、乗員を座席に保持する。こうして起動手段５には、コンデンサＣ１からの電力が供給される。コンデンサＣ１の電圧は、図３（５）に示されるように、時刻ｔ２から減少する。
【００３３】
ステップａ５において、時刻ｔ１から時間Ｗ２が経過したかどうかが判断され、時間Ｗ２が経過していれば、もう１つのスイッチング制御信号ｐ２がステップａ６で発生される。これによって起動用スイッチング素子１９，２０が導通するとともに、コンデンサ用スイッチング素子２４が導通する。したがって第２コンデンサＣ２からの電流は、コンデンサ用スイッチング素子２４を経て、さらに加速度センサ８のスイッチ１３を経て、起動用スイッチング素子１９、起動手段６および起動用スイッチング素子２０に流れる。コンデンサＣ２の電圧は、図３（６）に示されるように、時刻ｔ３から低下する。起動手段６に電流が流れることによって加熱し、前述と同様に花火技術による発火が引起こされ、ガスが発生されて、エアバッグが膨張される。
【００３４】
本発明によれば、前述のように起動手段５には第１コンデンサＣ１の電力が与えられ、さらに起動手段６には、第１コンデンサＣ１の残りの電力とともに、第２コンデンサＣ２の電力が供給される。したがって２つの起動手段５，６を、確実に動作させることができる。
【００３５】
ライン１４が参照符３０の位置で断線していない場合、バッテリ１からの電力は、昇圧手段１２からライン１４を経て、さらに加速度センサ８のスイッチ１３から、起動手段５，６に、スイッチング制御信号ｐ１，ｐ２の導通によって供給される。
【００３６】
コンデンサＣ１，Ｃ２は、たとえば４７００μＦであってもよく、抵抗Ｒ１，Ｒ２は、たとえば１ｋΩであってもよく、昇圧手段１２はライン１４に電圧２２Ｖを出力する。パルスｐ１は、図３（２）の波形に代えて、時刻ｔ２〜ｔ３のみ、ハイレベルで導出されてもよい。
【００３７】
図４は本発明の実施の他の形態におけるエネルギ蓄積手段３１の電気回路図である。この実施の形態は、前述の実施の形態に類似する。エネルギ蓄積手段３１は、加速度センサ８の一端部１１に逆極性に接続されるダイオードＤ２と、このダイオードＤ２に直列に接続される第１コンデンサＣ１とを有する。ダイオードＤ２には、並列に充電用第１抵抗Ｒ３が並列接続される。第２コンデンサＣ２は、加速度センサ８の一端部１１に接続される。この第２コンデンサＣ２には直列に、充電用第２抵抗Ｒ４が接続される。ダイオードＤ２と第１コンデンサＣ１との接続点３２と、第２コンデンサＣ２と充電用第２抵抗Ｒ４との接続点３３との間には、ＭＯＳトランジスタなどによって実現されるコンデンサ用スイッチング素子３４が接続される。このコンデンサ用スイッチング素子３４のゲートなどの制御端子には、ライン２９を介して、スイッチング制御信号ｐ２が与えられ、これによってコンデンサ用スイッチング素子３４が導通する。
【００３８】
事故発生時に、ライン１４が断線してバッテリ１からの電力が供給されないとき、第１コンデンサＣ１からの電流はダイオードＤ２を経て加速度センサ８のスイッチ１３から起動用スイッチング素子１６，１７を経て起動手段５に参照符３４で示されるように電流が流れる。
【００３９】
図５は、図４に示される実施の形態の動作を説明するための波形図である。図５（１）〜図５（４）は、前述の図３（１）〜図３（４）の各波形に対応する。事故発生時に加速度センサ７からライン９には図５（１）に示される検出信号が導出され、スイッチング制御信号ｐ１は図５（２）に示され、もう１つのスイッチング制御信号ｐ２は図５（３）に示され、加速度センサ８のスイッチ１３は図５（４）に示されるように導通する。起動手段５に流れる図４の参照符３６で示される電流によって、加速度センサ８の前記一端部１１の電圧は、図５（５）に示されるように、参照符３５のように経過してゆく。時刻ｔ３においてスイッチング制御信号ｐ２が発生され、コンデンサ用スイッチング素子３４が導通することによって、第１コンデンサＣ１の電圧Ｖ１に、第２コンデンサＣ２の出力電圧が加算されて、加速度センサ８のスイッチ１３から起動用スイッチング素子１９，２０を経て起動手段６に与えられ、このとき起動手段５にもまた与えられる。この時刻ｔ３以降の電流は、図４の参照符３７で示される。こうして時刻ｔ３においてコンデンサＣ２からの電力が供給され、起動手段５だけでなくもう１つの起動手段６に確実に電力が供給されることになる。抵抗Ｒ３，Ｒ４は、たとえば１ｋΩであってもよい。本発明の実施の他の形態では、抵抗Ｒ４に並列にダイオードＤ３が接続されてもよい。このダイオードＤ３は、第２コンデンサＣ２から流れる電流の順方向に結合される。
【００４０】
時刻ｔ３における第１コンデンサＣ１の出力電圧Ｖ１は、時刻ｔ２〜ｔ３において導通している起動用スイッチング素子１６，１７と起動手段５とによる電圧降下ΔＶ以上であっもよく、またはほぼ等しく（Ｖ１≧ΔＶ）、これによって第２コンデンサＣ２の出力電圧を、前述の電圧Ｖ１だけ、いわば底上げして、起動用スイッチング素子１９，２０と起動手段６との直列回路に与えることができる。
【００４１】
図６は、本発明の実施のさらに他の形態のエネルぎ蓄積手段３９の電気回路図である。コンデンサ直列回路４０は、加速度センサ８の一端部１１に逆極性に接続される１または複数（この実施の形態では複数）のダイオードＤ３と、このダイオードＤ３に直列に接続されるコンデンサＣ３とを有する。ダイオード用スイッチング素子４１は、たとえばＭＯＳ形などのトランジスタによって実現され、ダイオードＤ３に並列に接続される。ライン２９を介してスイッチング制御信号がゲートなどの制御端子に与えられることによって、ダイオード用スイッチング素子４１は導通する。その他の構成は、前述の実施の形態と同様である。
【００４２】
図７は、図６に示される実施の形態の動作を説明するための波形図である。図７（１）〜図７（４）は、前述の図３（１）〜図３（４）に示される各信号の波形と同様である。特にこの実施の形態では、時刻ｔ２〜ｔ３では、ダイオード用スイッチング素子４１は遮断した状態であり、したがってコンデンサＣ３の電圧は、ダイオードＤ３の順方向電圧降下分だけ低下した電圧が、加速度センサ８の一端部１１に与えられ、この電圧は図７（５）に示されるとおりである。時刻ｔ２〜ｔ３において、起動用スイッチング素子１６，１７が導通し、起動手段５に電流が流れることによって、加速度センサ８の前記一端部１１の電圧は、参照符４２で示されるように低下してゆく。このダイオード用スイッチング素子４１が遮断している状態におけるダイオードＤ３の電圧降下分は、図７（５）において参照符ＶＤ１で示されている。
【００４３】
時刻ｔ３において、ダイオード用スイッチング素子４１が導通することによって、コンデンサＣ３から加速度センサ８の前記一端部１１に与えられる電圧は、参照符４４で示されるように、ダイオードＤ３の電圧降下分だけ上昇する。参照符４３は、ダイオードＤ３が設けられておらず、コンデンサＣ３の出力が起動用スイッチング素子１６，１７を経て起動手段５だけに与えられていると仮定したときにおける電圧降下の時間経過を示す。時刻ｔ３において起動用スイッチング素子１９，２０が導通することによって、起動手段６には、図７（５）の斜線を施して示す面積４５に対応する電力が、起動手段６に与えられることになる。ライン４６は、ライン４４と平行である。コンデンサＣ３の出力電圧は、時刻ｔ２〜ｔ３では、参照符４３で示されるように変化し、時刻ｔ３〜ｔ６では、参照符４６で示されるように変化する。コンデンサＣ３の容量は、前述の図１〜図５に示される実施の各形態におけるコンデンサＣ１，Ｃ２の静電容量の和の値を有していてもよい。
【００４４】
図８は、本発明の実施のさらに他の形態の一部の電気回路図である。このエネルギ蓄積手段４８は、図６および図７に示される実施の形態に類似し、対応する部分には同一の参照符を付す。直列回路４０を構成するコンデンサＣ３は、ライン１４および加速度センサ８の前記一端部１１に接続され、１または複数（たとえばこの実施の形態では複数）のダイオードＤ３は、このコンデンサＣ３に直列に接続される。その他の構成と動作は、前述の実施の形態と同様である。
【００４５】
図９は、本発明の実施の他の形態の車両の乗員保護装置の一部の構成を示す電気回路図である。この実施の形態は、前述の実施の形態に類似し、対応する部分には同一の参照符を付す。特にこの実施の形態では、エネルギ蓄積手段４９では、起動手段５，６にそれぞれ対応した複数（この実施の形態では２）のコンデンサＣ４，Ｃ５が直列接続されて、加速度センサ８の一端部１１に接続される。各コンデンサＣ４，Ｃ５の接続点５０は、起動用直列回路１８の加速度センサ８とは反対側の端部５１に接続され、また起動用直列回路２１の加速度センサ８とは反対側の端部５２が、コンデンサＣ５の前記接続点５０とは反対側の端部に接続される。図９において、コンデンサＣ５には直列に、このコンデンサＣ５の放電電流が流れるようにダイオードＤ４が、残余のコンデンサＣ４に並列に接続される。
【００４６】
事故発生時、ライン１４が断線した場合、時刻ｔ２〜ｔ３において、起動用スイッチング素子１６，１７が導通し、コンデンサＣ４から電流が参照符５３で示されるように、加速度センサ８を介して起動手段５に流れる。時刻ｔ３以降において、起動用スイッチング素子１９，２０が導通することによって、起動手段６には、コンデンサＣ５から電流が参照符５４で示されるようにダイオードＤ４を介して流れる。その他の構成と動作は、前述の実施の形態と同様である。
【００４７】
図１０は、本発明の実施のさらに他の形態の車両の乗員保護装置の全体の構成を示す電気回路図である。この実施の形態は、前述の実施の形態に類似し、対応する部分には同一の参照符を付す。エネルギ蓄積手段５６において、各起動手段５，６にそれぞれ対応した複数（この実施の形態では２）のコンデンサＣ１，Ｃ２の一端部が、加速度センサ８の一端部１１に共通に接続される。各コンデンサＣ１，Ｃ２の他端部は、起動用直列回路１８，２１の加速度センサ８とは反対側の端部５１，５２に接続される。コンデンサＣ１のライン１４とは反対側の端部は抵抗Ｒ５を介してバッテリ１の端部に接続され、これによってコンデンサＣ１は、抵抗Ｒ５を介して充電される。起動用直列回路２１の前記端部５２は、バッテリ１に接続される。図１０に示される実施の形態の動作は、前述の図１〜図３の実施の形態に類似する。時刻ｔ２〜ｔ３では、コンデンサＣ１の電流が参照符５７で示されるように流れて起動手段５に供給される。時刻ｔ３以降では、コンデンサＣ２の電流が参照符５８で示されるように流れて起動手段６に与えられる。
【００４８】
図１１は、図１〜図１０に示される実施の各形態における加速度センサ７の一部の構成を示す断面図である。加速度センサ７において車両の車体５９には、弾発的な可撓性を有するたとえばゴムなどの材料から成る支持片６０に、歪ゲージ６１が固定される。車両が矢符６２の方向に前進している状態で、衝突して事故を発生すると、その加速度によって支持片６０は、仮想線６３で示されるように変形し、これによって歪ゲージ６１はその抵抗が変化する。
【００４９】
図１２は、図１１に示される歪ゲージ６１を備える加速度センサ７の全体の構成を示す電気回路図である。歪ゲージ６１は、抵抗６４〜６６とともにブリッジ６７の１辺を構成する。このブリッジ６７には、バッテリ１の電圧＋Ｖが与えられる。ブリッジ６７の出力は、バッファ７４を経てレベル弁別回路７５の一方の入力に与えられる。レベル弁別回路６５の他方の入力には、前述の弁別レベルである加速度α１に対応する基準レベル発生回路７６からの基準レベルを表す信号が与えられる。レベル弁別手段７５は、歪ゲージ６１の加速度α１以上の加速度に対応する抵抗値が得られたとき、ライン９に検出信号を導出し、制御回路１０に与える。このような加速度センサ７は、歪ゲージ６１と抵抗６４〜６６とを含むブリッジ６７と、バッファ６４と、レベル弁別回路７５と、基準レベル発生回路７６とを含み、したがってノイズの混入による誤動作を生じるおそれがある。本発明の実施の形態では、機械的構成を有する加速度センサ８をさらに用いることによって、乗員保護手段３，４の誤動作を防いでいる。
【００５０】
図１３は、加速度センサ８の断面図である。車両の車体５９には、たとえば筒状である案内部材６８が固定される。この案内部材６８内には、質量体６９が収納され、車体の前後方向（図１３の左右方向、図１１の左右方向）に加速度によって変位可能に設けられる。ばね７０は、質量体６９と車体５９とを連結し、車体５９の前後方向のばね力を発揮する。案内部材６８、したがって車体５９には、リードスイッチなどによって実現されるスイッチ１３が固定される。質量体６９は、磁化された永久磁石片によって実現される。車両が矢符６２の方向に走行中、衝突によって事故が発生したとき、質量体６９は、ばね７０のばね力に抗して図１３の右方に変位する。これによってスイッチ１３は、質量体６９の磁界によって導通状態となる。事故が発生しないとき、ばね７０の働きによって質量体６９は図１３に示すようにスイッチ１３を包含しており、スイッチ１３は遮断している。
【００５１】
本発明の実施の他の形態では、加速度センサ７，８は、その他の構成を有していてもよい。
【００５２】
バッテリ１は、２次電池であってもよいけれども、その他の電源であってもよい。
【００５３】
【発明の効果】
請求項１の本発明によれば、事故発生時にその事故に起因して電源が断線しても、コンデンサを含むエネルギ蓄積手段からの電力が複数の各乗員保護手段の起動手段に供給されることができ、安全性が確保される。
【００５４】
また本発明によれば、第１事故検出手段にノイズが混入し、誤って検出信号が導出されたとしても、このようなノイズによる誤動作が第２事故検出手段によって生じないので、起動手段に、誤って電力が供給されるおそれはない。
【００５５】
第２事故検出手段は、複数の起動手段に共通に設けられ、これによって構成を簡略化することができ、小形化が可能である。
【００５６】
さらに本発明によれば、エネルギ蓄積手段の出力は、複数の各起動手段に、時間経過に伴って段階的に変化されて与えられ、したがってコンデンサの容量をできるだけ小さくして小形化を図り、しかも各起動手段を確実に動作させることができ、安全性を高めることができる。
【００５７】
また、コンデンサからの出力を段階的に変化して導出し、したがって複数の起動手段に電力をそれぞれ確実に与えることができ、複数の各乗員保護手段の動作を確実に達成することができる。
また、事故発生時にまず、第１コンデンサからの電力が、第１コンデンサに対応した起動手段に与えられ、その後、コンデンサ用スイッチング素子が導通することによって第１コンデンサの出力に、第２コンデンサの出力が加算されて、第２コンデンサに対応した起動手段に電力が与えられる。こうして複数の各起動手段を確実に動作させることができ、第２番目以降に電力が供給される起動手段には、第１コンデンサの出力が加算され、電力を有効に利用することができるようになる。
【００５９】
また、事故発生時にまず、第１コンデンサからの電力が、第１コンデンサに対応した起動手段に与えられ、その後、コンデンサ用スイッチング素子が導通することによって第１コンデンサの出力に、第２コンデンサの出力が加算されて、第２コンデンサに対応した起動手段に電力が与えられる。こうして複数の各起動手段を確実に動作させることができ、第２番目以降に電力が供給される起動手段には、第１コンデンサの出力が加算され、電力を有効に利用することができるようになる。
【００６１】
また、複数の各起動手段に個別的に対応してコンデンサが設けられ、各コンデンサからの電力が、対応する起動手段に与えられるので、各起動手段を確実に時間経過に伴って順次的に動作させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態の全体の構成を示す電気回路図である。
【図２】図１の制御回路１０の動作を説明するためのフローチャートである。
【図３】図１に示される実施の形態の動作を説明するための波形図である。
【図４】本発明の実施の他の形態におけるエネルギ蓄積手段３１の電気回路図である。
【図５】図４に示される実施の形態の動作を説明するための波形図である。
【図６】本発明の実施のさらに他の形態のエネルぎ蓄積手段３９の電気回路図である。
【図７】図６に示される実施の形態の動作を説明するための波形図である。
【図８】本発明の実施のさらに他の形態の一部の電気回路図である。
【図９】本発明の実施の他の形態の車両の乗員保護装置の一部の構成を示す電気回路図である。
【図１０】本発明の実施のさらに他の形態の車両の乗員保護装置の全体の構成を示す電気回路図である。
【図１１】図１〜図１０に示される実施の各形態における加速度センサ７の一部の構成を示す断面図である。
【図１２】図１１に示される歪ゲージ６１を備える加速度センサ７の全体の構成を示す電気回路図である。
【図１３】加速度センサ８の断面図である。
【符号の説明】
１ バッテリ
２ 乗員保護装置
３，４ 乗員保護手段
５，６ 起動手段
７，８ 加速度センサ
１０ 制御手段
１２ 昇圧手段
１３ スイッチ
１６，１７；１９，２０ 起動用スイッチング素子
１８，２１ 起動用直列回路
２２，３１，３９，４８，４９，５６ エネルギ蓄積手段
２４，３４ コンデンサ用スイッチング素子
２４ コンデンサ直列回路
２６ 反転回路
４０ コンデンサ直列回路
４１ ダイオード用スイッチング素子
Claims (2)
- 車両に設けられ、起動手段に電力が供給されて乗員保護動作をそれぞれ行う複数の乗員保護手段と、
車両の事故の発生を検出して検出信号を導出する第１の事故検出手段と、
電源と、
車両の事故の発生を検出して導通し、一端部が電源に接続される第２の事故検出手段と、
各起動手段に直列にそれぞれ接続されて起動用直列回路を構成し、各起動用直列回路は、第２事故検出手段の他端部に共通に接続される起動用スイッチング素子と、
第２事故検出手段の前記一端部に接続され、１または複数のコンデンサを有し、コンデンサからの出力を段階的に変化して導出するエネルギ蓄積手段と、
第１事故検出手段からの検出信号に応答し、起動用スイッチング素子を、時間をずらして順次的に導通するスイッチング制御信号を導出し、エネルギ蓄積手段の出力を、各起動手段にそれぞれ対応して段階的に変化させて与える制御手段とを含み、
前記エネルギ蓄積手段は、制御手段からのスイッチング制御信号に応答してコンデンサからの出力を段階的に変化して導出し、
前記エネルギ蓄積手段は、
第２事故検出手段の前記一端部に逆極性に接続されるダイオードと、
ダイオードに直列に接続される第１コンデンサと、
ダイオードに並列に接続される充電用第１抵抗と、
第２事故検出手段の前記一端部に接続される第２コンデンサと、
第２コンデンサに直列に接続される充電用第２抵抗と、
ダイオードと第１コンデンサとの接続点と、第２コンデンサと充電用第２抵抗との接続点との間に接続され、スイッチング制御信号が与えられて導通するコンデンサ用スイッチング素子とを含むことを特徴とする車両の乗員保護装置。 - 車両に設けられ、起動手段に電力が供給されて乗員保護動作をそれぞれ行う複数の乗員保護手段と、
車両の事故の発生を検出して検出信号を導出する第１の事故検出手段と、
電源と、
車両の事故の発生を検出して導通し、一端部が電源に接続される第２の事故検出手段と、
各起動手段に直列にそれぞれ接続されて起動用直列回路を構成し、各起動用直列回路は、第２事故検出手段の他端部に共通に接続される起動用スイッチング素子と、
第２事故検出手段の前記一端部に接続され、１または複数のコンデンサを有し、コンデンサからの出力を段階的に変化して導出するエネルギ蓄積手段と、
第１事故検出手段からの検出信号に応答し、起動用スイッチング素子を、時間をずらして順次的に導通するスイッチング制御信号を導出し、エネルギ蓄積手段の出力を、各起動手段にそれぞれ対応して段階的に変化させて与える制御手段とを含み、
前記エネルギ蓄積手段は、
各起動手段にそれぞれ対応した複数のコンデンサが直列接続されて第２事故検出手段の前記一端部に接続され、
各コンデンサの接続点は、各起動用直列回路の第２の事故検出手段とは反対側の端部に接続されることを特徴とする車両の乗員保護装置。
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