JP4417200B2 - 乗員保護装置の展開判断方法及びその方法を用いる乗員保護装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両が衝突した際に衝突形態に応じたエアバッグの展開をして乗員を保護する乗員保護装置の展開判断方法及びその方法を用いる乗員保護装置に関する発明である。

従来の乗員保護装置としては、単一の加速度センサによって検知された加速度の経時変化（加速度の時間による積分値と加速度の時間による微分値）から衝突速度の大きさを判定するものが知られている（特許文献１参照）。

この乗員保護装置では、衝突速度の大きさが著しく小さいときには各インフレータを作動させず、衝突速度の大きさが中程度のときは第１のインフレータのみを作動させてエアバッグを半展開（低圧膨張）させ、衝突速度の大きさが大きいときには第１のインフレータを作動させた後に第２のインフレータを作動させてエアバッグを全展開（高圧膨張）させている。

また、単一の加速度センサによって車両の減速加速度を検出した後、その時間積分値である第一積分値を算出し、さらに第一積分値を時間積分演算して第二積分値を算出し、この第一、第二積分値にそれぞれ重み付けをしてから加算演算して、この加算演算値から乗員の動きを予測してエアバッグを展開させる乗員保護装置も知れられている（特許文献２参照）。

さらに、車両前部に取り付けられたフロント加速度センサによって検出された加速度を時間積分演算してフロントＧ積分値を求め、車両のほぼ中央部に取り付けられたセンタ加速度センサによって検出された加速度を時間積分演算してセンタＧ積分値を求め、このフロントＧ積分値及びセンタＧ積分値のいずれか一方があらかじめ設定されたしきい値を超えた時点でエアバッグを展開させる乗員保護装置も考えられている。
特開平１０−２９４９４号公報 特公平０８−２５４３０号公報

ところで、エアバッグを展開させて衝突衝撃から乗員を保護する場合、エアバッグが膨張する時間を考慮するため、乗員に対して加害性を有する衝撃が加わる３０ミリ秒（０．０３秒）以前までに衝突形態を判断し、この衝突形態に応じてエアバッグを展開させる必要がある。

つまり、衝突形態に応じてエアバッグを全展開（高圧膨張）させる場合と、エアバッグを半展開（低圧膨張）させる場合とがある。

しかしながら、上述の乗員保護装置では、低速度で正面衝突（フルラップ衝突）した場合の衝突形態と、高速度でオフセット衝突した場合の衝突形態と、高速度で斜め衝突した場合の衝突形態との区別ができないという問題があった。

つまり、低速度で正面衝突した場合では、速度が低いので乗員への衝撃は比較的小さいが、硬い壁（固定壁）に正面から衝突するために衝突面積が広く衝突初期の発生加速度が大きくなる。

一方、高速度でオフセット衝突した場合や高速度で斜め衝突した場合では、速度が高いので乗員への衝撃は大きくなるが、いずれも衝突面積が小さいために衝突初期の発生加速度が小さくなる。

特に、オフセット衝突した場合では、車両に衝突することを想定しているので衝突対象が柔らかく、乗員に加わる衝撃と比べて衝突初期の発生加速度が比較的小さなものとなってしまう。

そのため、フロントＧ積分値は、衝突発生から３０ミリ秒までにおいて、図４（ａ）に示すように、各衝突形態で大きな差がなく、フロントＧ積分値から衝突形態を正確に判断することが困難になっていた。なお、図中符号Ａが低速度で正面衝突した場合、符号Ｂが高速度でオフセット衝突した場合、符号Ｃが高速度で斜め衝突した場合のそれぞれのフロントＧ積分値を示している。

また、センタＧ積分値は、衝突発生から３０ミリ秒後において、図４（ｂ）に示すように、低速度で正面衝突した場合の方が高速度でオフセット衝突した場合や高速度で斜め衝突した場合よりも大きくなっており、センタＧ積分値から衝突形態を正確に判断することが困難になっていた。なお、図４（ａ）同様、図中符号Ａが低速度で正面衝突した場合、符号Ｂが高速度でオフセット衝突した場合、符号Ｃが高速度で斜め衝突した場合のそれぞれのセンタＧ積分値を示している。

そこで、この発明は、車両が衝突した際の衝突形態を判断して、その衝突形態に応じたエアバッグの展開をさせることができる乗員保護装置の展開判断方法及びその方法を用いる乗員保護装置を提供することを課題としている。

前記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、車両前部に取り付けられたフロントＧセンサによって検出された前記車両の前後方向の加速度があらかじめ設定した衝突判断しきい値を越えたら、積分開始指令を発生し、該積分開始指令に基づいて、前記フロントＧセンサによって検出された前記車両の前後方向の加速度を時間積分演算してフロントＧ積分値を求めると共に、前記積分開始指令に基づいて、前記車両のほぼ中央部に取り付けられたセンタＧセンサによって検出された前記車両の前後方向の加速度を時間積分演算してセンタＧ積分値を求め、前記フロントＧ積分値と前記センタＧ積分値の差を用いて衝突形態の違いを判断し、エアバッグを展開させることを特徴としている。

請求項２に記載の発明は、車両前部に取り付けられて該車両の車両前後方向の加速度を検出するフロントＧセンサと、前記車両のほぼ中央部に取り付けられて該車両の車両前後方向の加速度を検出するセンタＧセンサと、前記フロントＧセンサによって検出された加速度があらかじめ設定した衝突判断しきい値を越えた時点で積分開始指令を発生する積分開始制御手段と、該積分開始制御手段による積分開始指令に基づいて前記フロントＧセンサによって検出された加速度を時間積分演算してフロントＧ積分値を求めるフロントＧ積分手段と、前記積分開始制御手段による積分開始指令に基づいて前記センタＧセンサによって検出された加速度を時間積分演算してセンタＧ積分値を求めるセンタＧ積分手段と、前記フロントＧ積分値と前記センタＧ積分値との差を求める減算手段と、該減算手段によって求められた差を用いて衝突形態の違いを判断し、エアバッグを展開させる衝突形態判断手段と、を備えたことを特徴としている。

このように構成された本願発明の請求項１に記載された発明によると、フロントＧ積分値とセンタＧ積分値の差（減算値）を用いて衝突形態の違いを判断するので、衝突初期の発生加速度の大きさに関わらず、フロントＧセンサからセンタＧセンサまで加速度が伝達する間にどの程度加速度が減衰するかを表す減衰量から衝突形態を適切に判断することが可能となる。

そのため、車両の衝突発生から短時間で、衝撃度が比較的小さい低速度正面衝突と、衝撃度が比較的大きい高速度オフセット衝突及び高速度斜め衝突とを確実に切り分けて判断することが可能となる。そして、各衝突形態に応じてエアバッグを全展開させたり半展開させたりすることができる。

請求項２に記載された発明によると、フロントＧ積分値とセンタＧ積分値との差を求める減算手段によって求められた差（減算値）を用いて衝突形態の違いを判断してから、エアバッグを展開させる衝突形態判断手段を備えるので、衝突初期の発生加速度の大きさに関わらず、フロントＧセンサからセンタＧセンサまで加速度が伝達する間にどの程度加速度が減衰するかを表す減衰量から衝突形態を適切に判断することが可能になる。そして、衝突形態に応じてエアバッグを全展開させたり半展開させたりすることができる。

次に、図面に基づいて、この発明を実施するための最良の実施の形態の乗員保護装置を説明する。

図１は本発明の実施例に係る乗員保護装置のブロック構成図である。本発明に係る乗員保護装置１は、フロントＧセンサ（フロント加速度センサ）２と、センタＧセンサ（センタ加速度センサ）３と、エアバッグ展開判断手段４と、エアバッグ展開駆動手段５と、エアバッグ装置６とを備えている。

一方、図２に示す車両１００の前部には車両左右方向に沿ってバンパアーマチュア１０１が設けられており、このバンパアーマチュア１０１の後側にはエンジン１０２を冷却するためのラジエータ１０３が配設されている。

また、エンジン１０２の両側部には、一対のサイドメンバ１０４、１０４がそれぞれ車両前後方向に沿って延在されている。このサイドメンバ１０４、１０４の前端部は、バンパアーマチュア１０１の後面に接続され、後端部は車室１０５を形成する図示しないフロントピラーに接続されている。

そして、フロントＧセンサ２はラジエータ１０３を支持する図示しないラジエータコアに取り付けられ、センタＧセンサ３は車室１０５のほぼ中央部に配置されている。

フロントＧセンサ２は、車両前部の略中央（例えばラジエータグリルの近傍）に取り付けられている。このフロントＧセンサ２は、車両の前後方向の加速度を検出してフロント加速度検出出力信号を出力する。

センタＧセンサ３は、車両の前後方向および左右方向の略中央部（例えば車室内のフロアトンネル部やシフトレバー近傍の床面）に取り付けられている。このセンタＧセンサ３は、車両の前後方向の加速度を検出してセンタ加速度検出出力信号を出力する。

なお、このセンタＧセンサ３は、厳密に車両の前後方向の略中央に配置されていなくてもよく、フロントＧセンサ２よりも車両後方側に配置されていればよい。

また、フロントＧセンサ２およびセンタＧセンサ３は、加速度が加わっていない状態の出力電圧を０とした場合に、減速方向の加速度（減速加速度）を正（＋）の値として出力し、加速方向の加速度を負（−）の値として出力する。

エアバッグ展開判断手段４は、フロントＬＰＦ（ローパスフィルタ）１１と、センタＬＰＦ１２と、フロントＡ／Ｄ変換器１３と、センタＡ／Ｄ変換器１４と、積分開始制御手段１５と、フロントＧ積分手段１６と、センタＧ積分手段１７と、減算手段１８と、衝突形態判断手段２０とを備えている。

フロントＬＰＦ１１及びセンタＬＰＦ１２は、フロントＧセンサ２やセンタＧセンサ３からそれぞれ入力される加速度検出出力信号から高周波ノイズ成分を除去すると共に、車両の衝突に係る低周波成分を抽出するものである。

なお、フロントＬＰＦ１１の前段にハイパスフィルタ（図示しない）を設け、フロントＧセンサ２の出力電圧のドリフトの影響を排除するようにしてもよい。また、センタＬＰＦ１２の前段にハイパスフィルタ（図示しない）を設け、センタＧセンサ３の出力電圧のドリフトの影響を排除するようにしてもよい。

フロントＡ／Ｄ変換器１３及びセンタＡ／Ｄ変換器１４は、フロントＬＰＦ１１やセンタＬＰＦ１２を介してそれぞれ入力された衝突に係る低周波成分をデジタル信号に変換するものである。

そして、フロントＡ／Ｄ変換器１３から出力されたフロント加速度デジタル信号（フロント加速度データ）は、積分開始制御手段１５およびフロントＧ積分手段１６へ供給される。また、センタＡ／Ｄ変換器１４から出力されたセンタ加速度デジタル信号（センタ加速度データ）は、センタＧ積分手段１７へ供給される。

積分開始制御手段１５は、フロント加速度デジタル信号（フロント加速度データ）に基づいてフロント加速度を常時監視しており、フロント加速度が予め設定した衝突判断しきい値（例えば２Ｇ〜４Ｇ）を越えた時点で積分開始指令１５ａを発生するものである。

さらに、この積分開始制御手段１５は、フロント加速度が予め設定した衝突判断しきい値（例えば２Ｇ〜４Ｇ）未満の状態が予め設定した時間（例えば１００ミリ秒）継続した場合には、リセット指令１５ｂを発生する。

積分開始指令１５ａは、フロントＧ積分手段１６、センタＧ積分手段１７、後述する1段目点火しきい値発生手段２２及び後述する２段目点火しきい値発生手段２４へそれぞれ供給される。また、リセット指令１５ｂは、フロントＧ積分手段１６およびセンタＧ積分手段１７へそれぞれ供給される。

フロントＧ積分手段１６は、積分開始指令１５ａが供給された時点からフロント加速度デジタル信号（フロント加速度データ）に基づいてフロント加速度の時間積分演算を開始するものである。このフロントＧ積分手段１６は、フロント加速度の時間積分演算をリセット指令１５ｂが供給されるまで継続し、リセット指令１５ｂが供給された時点で積分値をゼロにクリアする。フロント加速度の時間積分値（フロントＧ積分値）１６ａは減算手段１８へ供給される。

センタＧ積分手段１７は、積分開始指令１５ａが供給された時点からセンタ加速度デジタル信号（センタ加速度データ）に基づいてセンタ加速度の時間積分演算を開始するものである。このセンタＧ積分手段１７は、センタ加速度の時間積分演算をリセット指令１５ｂが供給されるまで継続し、リセット指令１５ｂが供給された時点で積分値をゼロにクリアする。センタ加速度の時間積分値（センタＧ積分値）１７ａは減算手段１８へ供給される。

減算手段１８は、フロント加速度の時間積分値（フロントＧ積分値）１６ａからセンタ加速度の時間積分値（センタＧ積分値）１７ａを減算して差（減算値）１８ａ（＝１６ａ−１７ａ）を求め、出力するものである。これにより、フロントＧセンサ２からセンタＧセンサ３まで加速度が伝達する間にどの程度加速度が減衰するかを示す加速度の減衰量を抽出することができる。

減算手段１８から出力された減算値１８ａは、衝突形態判断手段２０の1段目点火判断手段２１及び２段目点火判断手段２３へそれぞれ供給される。

衝突形態判断手段２０は、１段目点火判断手段２１と、１段目点火しきい値発生手段２２と、２段目点火判断手段２３と、２段目点火しきい値発生手段２４とを備えている。この衝突形態判断手段２０は、減算手段１８から供給される減算値１８ａを用いて、車両の衝突形態の違いを判断するものである。

1段目点火しきい値発生手段２２は、積分開始指令１５ａが供給された時点からの経過時間に対応して予め設定された１段目点火しきい値ＴＨ１を発生するものである。この１段目点火しきい値ＴＨ１は1段目点火判断手段２１へ供給される。

1段目点火判断手段２１は、フロント加速度の時間積分値（フロントＧ積分値）１６ａからセンタ加速度の時間積分値（センタＧ積分値）１７ａを減算して得た減算値１８ａと１段目点火しきい値ＴＨ１とを比較し、減算値１８ａが１段目点火しきい値ＴＨ１を越えた時点で１段目点火指令２１ａを出力するものである。

２段目点火しきい値発生手段２４は、積分開始指令１５ａが供給された時点からの経過時間に対応して予め設定された２段目点火しきい値ＴＨ２を発生するものである。この２段目点火しきい値ＴＨ２は２段目点火判断手段２３へ供給される。

２段目点火判断手段２３は、フロント加速度の時間積分値（フロントＧ積分値）１６ａからセンタ加速度の時間積分値（センタＧ積分値）１７ａを減算して得た減算値１８ａと２段目点火しきい値ＴＨ２とを比較し、減算値１８ａが２段目点火しきい値ＴＨ２を越えた時点で２段目点火指令２２ａを出力するものである。

ここで、１段目点火しきい値ＴＨ１は低速度衝突を検出できるように設定されている。そして、２段目点火しきい値ＴＨ２は、１段目点火しきい値ＴＨ１よりも大きな値であって高速度衝突を検出できるように設定されている。

エアバッグ装置６は、１段目インフレータ６１と２段目インフレータ６２とを備えた２段式のものであり、１段目スクイブ６１１及び２段目スクイブ６２１によって点火される各ガス発生材（図示しない）や発生したガスによって膨張するエアバッグ（図示しない）等を備えている。

エアバッグ展開駆動手段５は、１段目点火指令２１ａに基づいて１段目スクイブ６１１へ通電して点火させる１段目点火回路５１と、２段目点火指令２２ａに基づいて２段目スクイブ６２１へ通電して点火させる２段目点火回路５２とを備えている。

なお、２段目点火判断手段２３は、1段目点火判断手段２１によって１段目点火指令が出力された時点から所定時間（例えば１００ミリ秒）が経過するまでに減算値１８ａが２段目点火しきい値ＴＨ２を越えない場合には、１段目点火指令が出力された時点から所定時間（例えば１００ミリ秒）が経過して時点で２段目点火指令（強制点火指令）を出力させるようにしてもよい。

これにより、エアバッグ装置６が作動した後に未使用の火薬が残されることがない。また、２段目点火判断手段２３によって上記の強制点火指令を出力するのではなく、２段目点火回路５２が上記の強制点火指令を出力する構成としてもよい。

次に、この発明の乗員保護装置１の作用について説明する。

このような車両１００が、図２（ａ）に示すように、低速度で正面衝突（フルラップ衝突）した場合、例えば時速２６キロメートルでバリヤ（コンクリート製の固定壁）１０６に正面衝突した場合では、車両１００の前面のほぼすべての面がバリヤ１０６にほぼ垂直にぶつかる。

このとき、車両１００の衝突面積が広いので、この車両１００に入力した衝突荷重はエンジン１０２の両側部に設けられたサイドメンバ１０４、１０４の両方等の多くの伝達経路を介して車室１０５に伝達される。なお、図中に示した矢印は衝突荷重の伝達経路である。

そのため、フロントＧセンサ２からセンタＧセンサ３までの加速度の減衰量（減算値１８ａ）は比較的小さくなり、図３において符号Ａで示すように、衝突発生から３０ミリ秒までにおいて２段目点火しきい値ＴＨ２を越えない。

これにより、低速度で正面衝突した場合では、衝突初期の発生加速度が大きくなっても二段目点火判断手段２３から２段目点火指令２２ａが出力せず、エアバッグを半展開させることができる。

次に、車両１００が、図２（ｂ）に示すように、高速度でオフセット衝突した場合、例えば時速６４キロメートルでアルミバリヤ（アルミニウム製のハニカム構造障壁）１０７に車両正面の約４０％が衝突した場合では、車両１００の助手席側の前面がアルミバリヤ１０７にぶつかる。

このとき、車両１００の衝突面積が少ないので、この車両１００に入力した衝突荷重はエンジン１０２の両側部に設けられたサイドメンバ１０４、１０４のうち一方だけ等限られた伝達経路を介して車室１０５に伝達される。なお、図中に示す矢印は衝突荷重の伝達経路を示す。

そのため、フロントＧセンサ２からセンタＧセンサ３までの加速度の減衰量（減算値１８ａ）は比較的大きくなり、図３において符号Ｂで示すように、衝突発生から３０ミリ秒までにおいて２段目点火しきい値ＴＨ２を越える。

これにより、高速度でオフセット衝突した場合では、衝突初期の発生加速度が小さくても衝突発生から３０ミリ秒までの短時間で二段目点火判断手段２３から２段目点火指令２２ａを出力させることができ、エアバッグを全展開させることができる。

そして、車両１００が、図２（ｃ）に示すように、高速度で斜め衝突した場合、例えば時速４８キロメートルで斜めにセットしたバリヤ（コンクリート製の固定壁）１０６に衝突した場合では、バリヤ１０６が斜めにセットされているので、車両１００の助手席側の前面がバリヤ１０６にぶつかる。

このとき、車両１００の衝突面積が少ないので、この車両１００に入力した衝突荷重はエンジン１０２の両側部に設けられたサイドメンバ１０４、１０４のうち一方だけ等限られた伝達経路を介して車室１０５に伝達される。なお、図中に示す矢印は衝突荷重の伝達経路を示す。

そのため、フロントＧセンサ２からセンタＧセンサ３までの加速度の減衰量（減算値１８ａ）は比較的大きくなり、図３において符号Ｃで示すように、衝突発生から３０ミリ秒までにおいて２段目点火しきい値ＴＨ２を越える。

これにより、高速度でオフセット衝突した場合では、衝突初期の発生加速度が小さくても衝突発生から３０ミリ秒までの短時間で二段目点火判断手段２３から２段目点火指令２２ａを出力させることができ、エアバッグを全展開させることができる。

このように、減算値１８ａと２段目点火しきい値ＴＨ２との比較結果に基づいて２段目点火指令２２ａを出力することで、衝撃度が比較的小さく２段目インフレータ６２を必ず点火しなくてもよい低速度正面衝突と、２段目インフレータ６２の点火を必要とする衝撃度の大きい高速度オフセット衝突及び高速度斜め衝突とを確実に切り分けて判断することが可能となる。

さらに、車両が衝突した際の衝突形態に応じて２段目インフレータ６２を適切なタイミングで点火させ、エアバッグをタイミングよく全展開させることができる。

以上説明したように、この発明の乗員保護装置１の展開判断方法では、車両１００の前部に取り付けられたフロントＧセンサ２によって検出された車両１００の前後方向の加速度を時間積分演算してフロントＧ積分値１６ａを求めると共に、車両１００のほぼ中央部に取り付けられたセンタＧセンサ３によって検出された車両１００の前後方向の加速度を時間積分演算してセンタＧ積分値１７ａを求め、このフロントＧ積分値１６ａとセンタＧ積分値１７ａの差（減算値１８ａ）を用いて衝突形態の違いを判断してから図示しないエアバックを展開させている。

これにより、衝突初期の発生加速度の大きさに関わらず、フロントＧセンサ２からセンタＧセンサ３まで加速度が伝達する間にどの程度加速度が減衰するかを表す減衰量から衝突形態を適切に判断することが可能となる。そのため、衝突形態に応じてエアバッグを全展開させたり半展開させたりすることができる。

この発明の実施の形態にかかる乗員保護装置のブロック構成図である。 （ａ）は車両の正面衝突実験を模式的に示す説明図であり、（ｂ）は車両のオフセット衝突実験を模式的に示す説明図であり、（ｃ）は車両の斜め衝突実験を模式的に示す説明図である。 この発明の実施の形態にかかる乗員保護装置の動作を説明するグラフである。 （ａ）は従来の乗員保護装置のフロントＧ積分値の変化を説明するグラフであり、（ｂ）は従来の乗員保護装置のセンタＧ積分値の変化を説明するグラフである。

符号の説明

１ 乗員保護装置
２ フロントＧセンサ
３ センタＧセンサ
１６ａ フロントＧ積分値
１７ａ センタＧ積分値
１８ａ 減算値
１００ 車両

Claims (2)

1. 車両前部に取り付けられたフロントＧセンサによって検出された前記車両の前後方向の加速度があらかじめ設定した衝突判断しきい値を越えたら、積分開始指令を発生し、
   該積分開始指令に基づいて、前記フロントＧセンサによって検出された前記車両の前後方向の加速度を時間積分演算してフロントＧ積分値を求めると共に、
   前記積分開始指令に基づいて、前記車両のほぼ中央部に取り付けられたセンタＧセンサによって検出された前記車両の前後方向の加速度を時間積分演算してセンタＧ積分値を求め、
   前記フロントＧ積分値と前記センタＧ積分値の差を用いて衝突形態の違いを判断し、エアバッグを展開させることを特徴とする乗員保護装置の展開判断方法。
2. 車両前部に取り付けられて、該車両の車両前後方向の加速度を検出するフロントＧセンサと、
   前記車両のほぼ中央部に取り付けられて該車両の車両前後方向の加速度を検出するセンタＧセンサと、
   前記フロントＧセンサによって検出された加速度があらかじめ設定した衝突判断しきい値を越えた時点で積分開始指令を発生する積分開始制御手段と、
   該積分開始制御手段による積分開始指令に基づいて前記フロントＧセンサによって検出された加速度を時間積分演算してフロントＧ積分値を求めるフロントＧ積分手段と、
   前記積分開始制御手段による積分開始指令に基づいて前記センタＧセンサによって検出された加速度を時間積分演算してセンタＧ積分値を求めるセンタＧ積分手段と、
   前記フロントＧ積分値と前記センタＧ積分値との差を求める減算手段と、
   該減算手段によって求められた差を用いて衝突形態の違いを判断し、エアバッグを展開させる衝突形態判断手段と、
   を備えたことを特徴とする乗員保護装置。

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