JP5112493B2 - 車両の乗員保護装置 - Google Patents

Description

この発明は、車両のロールオーバの判定を行い、乗員保護用エアバッグを作動させる車両のロールオーバ判定装置に用いて好適な車両の乗員保護装置に関し、特に、車両のロールオーバ状況に応じて乗員保護用エアバッグの作動を制御できる車両の乗員保護装置に関するものである。

通常、車両の乗員保護装置における車両のロールオーバ判定は、車両の回転エネルギーと位置エネルギーの総和が横転限界エネルギーを超えたときに行われることは周知であり、この関係は車両のロール角速度ωとロール角θｖをパラメータとする二次元マップ上に横転限界曲線を設定し、ロール角θｖおよびロール角速度ωが大きい領域を車両横転領域として設定するとともに、角速度センサで検出したロール角速度ωとロール角θｖの履歴が横転限界曲線を超えて車両横転領域に入ったときに車両が横転する可能性があると判断する。

一方、ロールオーバ判定装置は、ロールオーバ発生時に乗員がサイドウインドウおよびピラー部に直接衝突することを防止するとともに、車外放出による障害を防止するために、乗員の保護装置であるカーテンエアバッグ等を動作させる必要がある。
さらに、カーテンエアバッグ展開には乗員とサイド窓に空間が必要で、近接した状態での展開は乗員を窓外へ押し出す可能性がある。このような状況でのカーテンエアバッグ展開は危険性（加害性）があり、展開禁止処理が望ましい。そこで、車両が小さいロール角速度でゆっくりと横転する場合などで乗員がドアガラスに近接して、カーテンエアバッグが乗員頭部に干渉するときにカーテンエアバッグの展開を禁止する保護装置がある。
例えば、ロール角速度ωの絶対値|ω|が小さいとき、カーテンエアバッグの非展開を判断する装置があり（例えば、特許文献１参照）、乗員頭部と車体側部内面との距離が閾値Ｄｍｉｎ未満であるとき、カーテンエアバッグの非展開を判断する装置がある（例えば、特許文献２参照）。

特開２００１−２６０８０６号公報（図８） 特開２００１−２６０８０２号公報（図４）

しかしながら、ロール角速度ωの絶対値|ω|によりカーテンエアバッグの展開を不作動とする車両の乗員保護装置にあっては、ロール中心となるタイヤの鉛直線上に車両の重心が位置する状態での車両のロール角［臨界ロール角θｖｃ（一般的に５０°程度）］近くまで小さなロール角速度ωで横転した場合にはカーテンエアバッグを非展開処理することが可能であるが、その前に路面の凹凸によりトリップ（つまづき）現象が起きた場合には、その時点で急激にロール角速度ωの増大が生じ、乗員頭部がサイドウインドウに近接した状況でカーテンエアバッグを作動させてしまう問題点があった。
さらに、乗員頭部と車体側部内面との距離を測定して判断する乗員保護装置にあっては、新たに赤外線センサやテレビカメラ等を設ける必要があるとともに、測定値に乗員の体形、服飾品等による誤差が生じる問題点があった。

この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、乗員頭部がドアガラスに近接した状況でのカーテンエアバッグ展開の禁止を可能にする車両の乗員保護装置を得ることを目的としている。

この発明に係る車両の乗員保護装置は、ロール角速度センサと、ロールオーバ判定手段とを備えたエアバッグの展開を行う車両用の乗員保護装置において、更に横方向加速度センサと、車両のロール角θｖ、ロール角速度ω、または横方向加速度Ｇｙの何れかの履歴に基づいて保護対象の位置を推定して保護装置の動作・非動作の判定を行う動作・非動作判定手段とを備え、上記動作・非動作判定手段は、上記車両のロール角速度ωが閾値ωＨ以下であるときのロール角積分量の絶対値|θｖ|が閾値θｖｓ以上である場合に上記エアバッグの展開を禁止判定するものである。

また、この発明に係る車両の乗員保護装置は、ロール角速度センサと、ロールオーバ判定手段とを備えたエアバッグの展開を行う車両用の乗員保護装置において、更に横方向加速度センサと、車両のロール角θｖ、ロール角速度ω、または横方向加速度Ｇｙの何れかの履歴に基づいて保護対象の位置を推定して保護装置の動作・非動作の判定を行う動作・非動作判定手段とを備え、上記動作・非動作判定手段は、上記車両の横方向加速度Ｇｙより車両傾斜による重力効果分を補正した値の絶対値|Ｇｙ|が閾値Ｇｙｓ２以下である場合に上記エアバッグの展開を禁止判定するものである。

この発明は、車両用の乗員保護装置において、保護装置の動作・非動作の判定を行う動作・非動作判定手段を設けたことにより、乗員への重大な障害、及び車外放出の可能性が無い緩やかなロールオーバ時における頭部保護用エアバッグ等の展開判定を適切に行うことができ、以って、乗員頭部より室内側に頭部保護用エアバッグが展開して保護装置が十分機能しないことを回避する効果を奏するものである。

この発明の実施の形態１による車両の乗員保護装置を示すブロック図である。 この発明の実施の形態１における車両が横転臨界ロール角θｖｃである状態を示す図である この発明の実施の形態１における車両のロール角速度と乗員頭部の挙動との関係を示す図である。 この発明の実施の形態１における「エンバンクメント」で車両が横転に至る過程を示す図である。 この発明の実施の形態１による車両の乗員保護装置の一部の回路例を示すブロック図である。 この発明の実施の形態１における「エンバンクメント」での車両のロール角速度ωとロール角θｖの時間変化を示す図である。 この発明の実施の形態１における車両のロール角速度ωを高周波通過フィルタ処理部の効果を示す図である。 この発明の実施の形態２による車両の乗員保護装置を示すブロック図である。 この発明の実施の形態２における「エンバンクメント」での車両のロール角速度ωとロール角θｖの時間変化を示す図である。 この発明の実施の形態３による車両の乗員保護装置を示すブロック図である。 この発明の実施の形態４による車両の乗員保護装置を示すブロック図である。

以下、この発明の一実施の形態を、図１〜図１１を参照して、詳細に説明する。
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１による車両の乗員保護装置を示すブロック図である。
図１において、車両の乗員保護装置は、車両の前後方向軸周りに作用する回転角速度をロール角速度ωとして検出するロール角速度センサ１と、ロール角速度センサ１からのロール角速度ωを積分して車両のロール角θｖを求めるロール角演算部２と、車両のロール角速度ωとロール角θｖに基づきω−θマップを用いて車両のロールオーバを判定するロールオーバ判定手段としてのω−θマップ判定部３と、ロール角速度センサ１からのロール角速度ωに基づいてカーテンエアバッグ等の展開の動作・非動作判定を行う動作・非動作判定手段としての展開禁止判定部４と、ω−θマップ判定部３の出力と展開禁止判定部４の出力の論理積をとるＡＮＤ回路５と、ＡＮＤ回路５の出力に基づいてカーテンエアバッグ等の頭部保護エアバッグの展開の信号指令を発生する頭部保護エアバッグ展開部６とを備える。

図２は、車両が横転臨界ロール角θｖｃである状態を示す図である。
図２において、横転臨界ロール角θｖｃのとき車両７の重心ＧＣは、ロール中心となるタイヤ８の鉛直線上に位置する。車両７のロール角θｖが横転臨界ロール角θｖｃを越えると車両７の重力の影響により角速度ゼロでも横転に至る。

図３は、車両のロール角速度と乗員頭部の挙動との関係を示す図である。
図３において、車両７のロール角速度ωとロール角θｖの軌跡が横転限界曲線を超えて車両横転領域となることでロールオーバに至ると判断した際に、車両７のロール角速度ωの情報から乗員頭部９が既に重力の影響でサイドウインドウ１０に近接している状態（Ａ）と判断したときエアバッグ（図示せず）の展開を禁止して、エアバッグによる乗員への加害や窓外への押し出しを回避する。
一方、ロールオーバに至ると判断した際に乗員頭部９とサイドウインドウ１０の間にエアバッグの安全展開空間が確保できる状態（Ｂ）と判断したときはエアバッグ展開を許可する。

図４は、「エンバンクメント」で車両が横転に至る過程を示す図である。
図４において、「エンバンクメント」は車両７の横転の種類の一つであり、車両７が走行路１１を逸脱し、傾斜面１２に進入後に急激なステアリング操作などにより発生する横転である。
傾斜面１２の角度が横転臨界ロール角θｖｃ（図２）より小さい場合、車両７が傾斜面１２に進入しただけでは横転することはなく（Ｂの状態）、また、適切なステアリング操作の場合、車両７は横転に至ることなく傾斜面１２より復帰することができ（Ｃの状態）、一方、車両７の横転は路面状況、車速と共に、急激なステアリング操作により発生する（Ａの状態）。

図５は、図１における展開禁止判定部４の具体的回路構成の一例として展開禁止判定部４−１を用いた場合を示すブロック図である。
図５において、展開禁止判定部４−１は、高周波通過フィルタ（High Pass Filter）処理部１３と比較部１４とを備え、ロール角速度センサ１で検出された車両のロール角速度ωに高周波通過フィルタ処理部１３により信号処理された出力の絶対値｜ω<ＨＰＦ>｜が閾値ωｔ以下の領域であるときＡＮＤ回路５を介して頭部保護エアバッグ展開部６に展開禁止信号を出力する。ここで、<ＨＰＦ>は、高周波通過フィルタを意味しており、ωはＨＰＦ処理前の角速度を、ω<ＨＰＦ>はＨＰＦ処理後の角速度をそれぞれ表している。

つまり、展開禁止判定部４−１は、ロール角速度センサ１で検出された車両のロール角速度ωをフィルタ処理する高周波通過フィルタ処理部１３と、このフィルタ処理された出力の絶対値｜ω<ＨＰＦ>｜と閾値ωｔを比較する比較器１４とを備え、その絶対値|ω<ＨＰＦ>|が閾値ωｔ以下である場合に頭部保護用エアバッグの展開を禁止する判定を行い、ＡＮＤ回路５を介して頭部保護エアバッグ展開部６に展開禁止信号を出力する。

換言すれば、ＡＮＤ回路５への入力信号は、ω−θマップ判定部３からの出力信号を出力する他に、エアバッグ展開許可条件において展開信号を出力するように、車両のロール角速度ωに高周波通過フィルタ処理部１３により信号処理された出力の絶対値｜ω<ＨＰＦ>｜が比較器１４の閾値ωｔ以下の領域であるとき展開禁止信号を出力する。
これにより、緩やかなロール角速度ωで横転した場合でも車両横倒しとなる直前に増大するロール角速度ωによる展開を回避できる。

図６は、図４における「エンバンクメント」での車両のロール角速度ωとロール角θｖの時間変化を示す図である。
エンバンクメント」と呼ばれる横転（ロールオーバ）形態は、図４に示すように平坦路１１を走行していた車両７が傾斜面１２に逸脱して発生する。その過程は、（ｉ）車両７が傾斜面１２に進入したときに車両７が傾斜［ロール角速度ωが発生］、（ｉｉ）傾斜面１２の走行［ロール角速度ωは小さい］、（ｉｉｉ）ステアリング操作による横転［ロール角速度ωが発生］、となるためにロール角速度ωに２つのピークが現れる（図６の実線）。

横転時の乗員保護目的のカーテンエアバッグのエアバッグの展開タイミングは、乗員頭部９とサイドウインドウ１０間の距離が安全展開距離に達した時点が限界時間である。しかし、「エンバンクメント」では、（ｉ）車両７が傾斜面１２に進入した時点で車両傾斜により乗員頭部９はサイドウインドウ１０に近接してエアバッグ展開限界に達する（図６の矢印）。ω−θマップ判定部３による横転判定は、（ｉｉｉ）ステアリング操作による角速度変化により行なわれる。この時点で、乗員頭部９（図３）は、エアバッグの安全展開空間を確保できない位置までサイドウインドウ１０に近接する。

図７は、図５の展開禁止判定部４−１に用いた、車両のロール角速度ωの処理を行なう高周波通過フィルタ処理部１３の効果を示す図である。
図７において、車両のロール角速度ω（図中の実線Ａ）と高周波通過フィルタ処理部１３通過後のロール角速度ω<ＨＰＦ>（図中の破線Ａ’）を示している。高周波通過フィルタ処理部１３での処理によりロール角速度ωの２つ目のピーク値が低くなり、その絶対値｜ω<ＨＰＦ>｜が閾値ωｔ以下の領域であるとき、展開禁止判定条件を満足し、展開禁止信号を出力する。従って、車両が横転に至ると判断された場合でも、乗員頭部９の位置がサイドウインドウ１０に近接していると判断し、保護装置の展開は禁止される。

乗員頭部９の位置がサイドウインドウ１０に近接するタイミング（図中、太い矢印）で、保護装置のエアバッグ展開を判断する早期判定は、ステアリング操作なく横転に至らない場合も、展開する誤った判断をする可能性がある。
この高周波通過フィルタ処理部１３には、例えば、０．５〜５Ｈｚ、望ましくは１〜２Ｈｚ程度の高周波通過フィルタが有効である。

実施の形態２．
図８は、この発明の実施の形態２による車両の乗員保護装置を示すブロック図である。図８において、図５と対応する部分には同一符号を付し、その詳細説明を省略する。
図８において、展開禁止判定部４−２は、車両のロール角速度ωの絶対値|ω|が閾値ωＨ以下のとき積分演算を行う閾値積分部１５と、この閾値積分部１５の出力として得られる車両のロール角の絶対値と閾値θｖｓを比較する比較器１６とを備え、車両のロール角の絶対値が閾値θｖｓ以上である場合にＡＮＤ回路５を介して頭部保護エアバッグ展開部６に頭部保護用エアバッグの展開を禁止する禁止判定信号を出力する。その他の構成は、図５の場合と同様である。

図９は、「エンバンクメント」での車両のロール角速度ωとロール角θｖの時間変化を示す図である。
通常、車両のロール角θｖは、ロール角速度ωを積分処理することにより算出される。本実施の形態における展開禁止判定部４−２では、ロール角速度ωの絶対値|ω|が閾値ωＨ以下であるときのみを積分処理することでロール角速度ωが小さい緩やかな横転での車両傾斜量を閾値積分部１５により算出している。|ω|≦ωＨでは、車両の傾斜に比べ乗員頭部が重力により傾斜する効果が大きいため、|ω|≦ωＨでの閾値積分量の絶対値が閾値θｖｓを超えた場合に、乗員頭部位置がサイドウインドウに近接していると判断し保護装置の展開を禁止する。

車両のロール角速度ωからロール角θｖを算出する演算処理で、|ω|≦ωＬを積分演算から除外している。ロール角速度ωのオフセットによる誤差を抑えるためであり、積分下限値は設定しなくてもよい。なお、ロール角速度センサ１からの出力であるロール角速度ωにはオフセット誤差や、安定走行時（ロール角速度が小さい）にも生じる誤差（ノイズ）分が含まれ、これらを単純に積分することにより起きる角度異常を回避するために積分処理時に閾値を設定するが、その閾値がωＬに相当する。

閾値積分量の絶対値が閾値θｖｓを超えた場合に、展開禁止判定部４−２からは、実質的に頭部保護エアバッグ展開部６に対して頭部保護用エアバッグの展開を禁止する展開禁止信号が出力される。しかし、傾斜面の角度が大きく長い状況では、車両の横転は横倒しとなる９０°で留まらずに、さらに横転が加速して乗員の車外放出の恐れのある横転に至る可能性がある。乗員の車外放出となるような横転現象でのロール角速度は非常に大きな場合であるため、この展開禁止信号が出力された後に、ロール角速度の絶対値|ω|が閾値ωｘ以上となった場合には、展開禁止信号を解除することが望ましい。

また、車両のロール角θｖが１回転以上に達すると判断されることを、展開禁止信号を解除の条件としてもよい。
なお、図９では、積分を行なうロール角速度ωの上限値ωＨを設ける処理方式である。通常、積分処理（∫ωｄｔ）では、ロール角速度ωを全域積分するため常に変化する挙動（ロール角θｖのグラフ上側実線）となる。一方、ロール角速度ωの値が所定範囲［ωＬ≦|ω|≦ωＨ］のとき［図中ハッチング部］のみを積分する場合、
∫ωｄｔ |ω|≦ωＨ］［正確には、ωＬ≦|ω|≦ωＨ］
となり、ロール角速度ωが所定範囲の場合だけ変化する（ロール角θｖのグラフ下側実線）。このときのロール角θｖの値が閾値θｖｓを超えた時点で展開禁止信号が出力する。全域積分した場合にも閾値θｖｓを超えるが、この時点では横転に至る危険性はほとんどないか、もしくは予測できないタイミングであるため、将来エアバッグ展開が必要な形態をも禁止してしまう惧れがある。図９における、太い矢印は、ω−θマップ判定部３で展開信号が出力されるタイミングを表している。

実施の形態３．
図１０は、この発明の実施の形態３による車両の乗員保護装置を示すブロック図である。図１０において、図５と対応する部分には同一符号を付し、その詳細説明を省略する。
本実施の形態では、実施の形態１と同様に、ロール角速度センサ１、ロール角演算部２、ω−θマップ判定部３、ＡＮＤ回路５および頭部保護エアバッグ展開部６の他に、車両の横方向に作用する加速度を横方向加速度Ｇｙとして検出する横方向加速度センサ１７と、車両の横方向加速度Ｇｙの絶対値処理出力|Ｇｙ|が閾値Ｇｙｓ１以下の場合に頭部保護用エアバッグの展開を禁止する禁止判定信号を出力する展開禁止判定部４−３とを備え、展開禁止判定部４−３は、横方向加速度センサ１７で検出された横方向加速度Ｇｙの絶対値を処理する絶対値処理部１８と、この絶対値処理部１８で処理された出力|Ｇｙ|と所定の閾値Ｇｙｓ１を比較する比較部１９とを有する。その他の構成は、図５の場合と同様である。

展開禁止判定部４−３は、車両の横方向加速度Ｇｙの絶対値処理部１８の出力|Ｇｙ|が比較器１９の閾値Ｇｙｓ１以下の場合に、ＡＮＤ回路５を介して頭部保護用エアバッグの展開を禁止する禁止判定信号を頭部保護エアバッグ展開部６に対して出力する。
一般に車両の横転現象は、路面凹凸や摩擦によるトリップ後に発生する。このとき、横方向加速度Ｇｙが通常走行時よりは大きな値が発生する。しかし、緩やかな横転時には大きな横方向加速度Ｇｙを伴わない（初期段階で発生することはあるが、ロールオーバ判定時には小さい）状態であるため、横方向加速度Ｇｙによる横転状況を判断し、エアバッグの展開を禁止判定が可能となる。

実施の形態４．
図１１は、この発明の実施の形態４による車両の乗員保護装置を示すブロック図である。図１１において、図５と対応する部分には同一符号を付し、その詳細説明を省略する。
本実施の形態では、実施の形態１と同様に、ロール角速度センサ１、ロール角演算部２、ω−θマップ判定部３、ＡＮＤ回路５および頭部保護エアバッグ展開部６の他に、車両の横方向に作用する加速度を横方向加速度Ｇｙとして検出する横方向加速度センサ１７と、ロール角演算部２の出力に基づいて横方向加速度Ｇｙの補正を行うためのＧｙ補正演算部２０と、横方向加速度センサ１７の出力とＧｙ補正演算部２０の出力に基づいて頭部保護用エアバッグの展開禁止の判定を行う展開禁止判定部４−４とを備え、展開禁止判定部４−４は、横方向加速度センサ１７で検出された横方向加速度ＧｙおよびＧｙ補正演算部２０の出力ΔＧｙの絶対値|Ｇｙ−ΔＧｙ|を処理する絶対値処理部２１と、この絶対値処理部２１で処理された絶対値|Ｇｙ−ΔＧｙ|と所定の閾値Ｇｙｓ２を比較する比較部２２とを有する。その他の構成は、図５の場合と同様である。

展開禁止判定部４−４は、Ｇｙ補正演算部２０で求めた車両のロール角演算部２からの出力であるロール角θｖに基づいて横方向加速度センサ１７への重力による効果、ΔＧｙ＝sinθｖをΔＧｙ補正および絶対値処理部２１の出力|Ｇｙ−ΔＧｙ|が比較器２２の閾値Ｇｙｓ２以下の場合に、ＡＮＤ回路５を介して頭部保護用エアバッグの展開を禁止する禁止判定信号を頭部保護エアバッグ展開部６へ出力する。
エアバッグ展開が必要な横転時には、比較的大きな横方向加速度Ｇｙを伴うため、横方向加速度Ｇｙの絶対値を用いてエアバッグ展開の禁止判定が可能となる。しかし、車両が傾斜面を走行している場合、もしくは緩やかに横転している際には、横方向加速度センサ１７は重力の影響を受ける。
従って、本実施の形態では、この重力効果を補正した横方向加速度Ｇｙ−ΔＧｙを用いることで、より横転に至る状況であるかを判断して正確なエアバッグ展開禁止判定が可能となる。

１ ロール角速度センサ、２ ロール角演算部、３ ω−θマップ判定部、４，４−１，４−２，４−３，４−４ 展開禁止判定部、５ ＡＮＤ回路、６ 頭部保護エアバッグ展開部、１３ 高周波通過フィルタ処理部、１５ 閾値積分部、１７ 横方向加速度センサ、１８，２１ 絶対値処理部、１９ 比較器、２０ Ｇｙ補正演算部。

Claims (2)

1. ロール角速度センサと、ロールオーバ判定手段とを備えたエアバッグの展開を行う車両用の乗員保護装置において、
   更に横方向加速度センサと、
   車両のロール角θｖ、ロール角速度ω、または横方向加速度Ｇｙの何れかの履歴に基づいて保護対象の位置を推定して保護装置の動作・非動作の判定を行う動作・非動作判定手段とを備え、
   上記動作・非動作判定手段は、上記車両のロール角速度ωが閾値ωＨ以下であるときのロール角積分量の絶対値|θｖ|が閾値θｖｓ以上である場合に上記エアバッグの展開を禁止判定することを特徴とする車両の乗員保護装置。
2. ロール角速度センサと、ロールオーバ判定手段とを備えたエアバッグの展開を行う車両用の乗員保護装置において、
   更に横方向加速度センサと、
   車両のロール角θｖ、ロール角速度ω、または横方向加速度Ｇｙの何れかの履歴に基づいて保護対象の位置を推定して保護装置の動作・非動作の判定を行う動作・非動作判定手段とを備え、
   上記動作・非動作判定手段は、上記車両の横方向加速度Ｇｙより車両傾斜による重力効果分を補正した値の絶対値|Ｇｙ|が閾値Ｇｙｓ２以下である場合に上記エアバッグの展開を禁止判定することを特徴とする車両の乗員保護装置。

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