JPH03148348A - 衝激測度としてエネルギー及び速度を利用する車両衝突感知方法及び装置 - Google Patents

衝激測度としてエネルギー及び速度を利用する車両衝突感知方法及び装置

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JPH03148348A
JPH03148348A JP2141250A JP14125090A JPH03148348A JP H03148348 A JPH03148348 A JP H03148348A JP 2141250 A JP2141250 A JP 2141250A JP 14125090 A JP14125090 A JP 14125090A JP H03148348 A JPH03148348 A JP H03148348A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (発明の分野) 本発明は車両用の起動制御可能な乗員拘束システムに関
し、特にエネルギーやエネルギーと速度の組み合わせか
ら激突速度を得る信号処理を利用して車両の衝突を感知
するための方法と装置に関する。本発明の信号処理方法
及びwttを利用して激しい車両衝突状態の発生を決定
したとき、乗員拘束起動信号が発生される。
(発明の前景) 車両用起動可能乗員拘束システムは当業者には既知事項
である。起動可能乗員拘束システムの一つの特定のタイ
プは車両内に搭載された膨張可能エア・バッグを含む、
そのエア・バッグは起爆管(スクイブ)と呼ばれる電気
的に起動可能なイグナイタ(発火装置)を有する。この
ようなシステムはさらに車両の減速度を測定するための
慣性感知装置を含む、慣性感知装置が設定値よりも大き
な強制的作用を受けるとき、慣性感知装置は電気的スイ
ッチを閉じ、スクイブを点火するのに十分な大きさ七s
WRを存する電流をスクイブに通電させる。点火された
ときスクイブは可燃性のガスを発生する混合物に点火し
、あるいは圧縮ガスの容器に穴をあけ、そしてエア・バ
ッグを膨張させる。
起動可能乗員拘束システムで使用される慣性感知装置の
多くは本質的に機械的なものである。このような装置は
通常車両のフレームに搭載されており、そして機械的に
起動できる一対のスイッチ接点と弾性的にバイアスされ
た重りを有する。重りは、車両が減速するときその搭載
位置が物理的に移動するように配置されている。減速の
度合いと期間が大きくなると、その重りはそのバイアス
力に対してさらに移動する。スイッチ接点はバイアスさ
れた重りに関連して搭載されているので、重りが設定距
離を移動したとき、その重りはスイッチ接点を閉じるよ
うに移動する。そのスイッチ接点が閉じたとき、スクイ
ブはそのスタイプを点火するのに十分な電気的エネルギ
ー源に結合される。
他の既知車両用の起動可能乗員拘束システムは車両減速
度を感知するための電気的変換器(トランスジユーサ)
あるいは加速度計を有する。このようなシステムは電気
的変換器の出力に接続された雪二ター(監視)回路ある
いは評価回路を有する。その電気的変換器は車両の減速
度に比例する値を有する電気的信号を提供する。モニタ
ー回路は電気的変換装置の出力信号を処理する。典型的
な処理技術の一つは、アナログ積分回路を使用して直接
的に設定値により時々クリップされたり、あるいはオフ
セットされる電気的変換器出力信号を積分することであ
る。積分回路の出力が設定値を越えると、それにより一
定量以上の大きさの衝撃を示し、電気的スイフチが起動
されスクイブに電気的エネルギーが接続される。
電気的加速度を利用した乗員拘束システムの一例がBr
eda他による米国特許第3.8?0.894号(以下
特許894)に開示されている。特許894は加速度計
、加速度計に接続された評価回路、そして評価回路の出
力に接続された点火回路あるいはスクイブを含むシステ
ムを開示している。加速度計は車両減速度に比例する値
の電気的出力信号を提供する圧電変換器を含む、評価回
路は増幅器を介して加速度計の出力に電気的に接続され
ている積分回路を含む、積分回路の出力は減速信号の積
分に比例する値の電気的信号である。トリガー回路は積
分回路の出力に接続されている。積分回路の出力が設定
値に到達すると、トリガー回路が遅延回路を起動し、そ
の遅延回路が設定時間を刻時し始める。設定時間の刻時
が終了した後、エア・バッグ点火回路が励起される。
車両が受ける衝突状態に対して全て車両エア・バッグを
膨らませることは好ましくないということが分かった。
例えば、低速での衝突の場合に工ア・バッグを膨らませ
るのは望ましくない、このような衝突は非展開衝突と言
われる。非展開衝突は、車両エアーバッグを展開するの
が望ましくない衝突である。同様に、展開衝突状態は、
車両エア・バッグを展開するのが望ましい衝突である。
どのような衝突状態が非展開衝突の定義の範囲内にある
かについての決定は車両の種類に関する様々な要因によ
る。例えば、もし小型、あるいは中型の車両が時速30
マイル(48km)でレンガ壁に衝突したとすると、そ
のような衝突は展開衝突である。一方、もし時速8マイ
ル(12,8km)で走行する大型の車両が駐車中の車
両に衝突するならば、そのような衝突は、車両の乗員を
保護するためにエア・バッグを展開する必要がない非展
開衝突と見なされる。そのような衝突においては、車両
シートベルトだけで乗員の安全性は十分に確保される。
このような非展開衝突状態では、通常加速度計は、大き
な減速度が発生していることを示す出力信号を提供する
。積分回路が唯一の決定装置である加速度計に接続され
た積分回路を利用した起動可能乗員拘束システムにおい
て、エア・バッグは、積分回路の出力が設定限度を越え
るほど十分な速度差が発生すると直ちに膨張される。も
しこの非展開時にシステムが膨張しないように、膨張を
始めるスレッショルドレベルが上昇されていたら、最終
的なスレッショルドは高いレベルとなって、ある場合の
展開衝突においては(例えば、電柱や斜向きに衝突する
場合)システムが十分な占を者保護を提供することが出
来ないほど遅く起動することに履ろう。
起動可能乗員拘束システム用の他の電子制御構成がFe
ldmaierによる米国特許第4.842.301号
(以下特許301)に開示されている。特許301は、
車両前部から後部まで長手力向に延びている一対のフ 
   −レームサイドレールを有する溶接一体構造の車
両の衝突中に発生される音響的放射をモニターするエア
・バッグ起動回路を開示している。特許301による二
つの音響振動センサーがそれぞれのサイドレールの前に
出来るかぎり接近して固定されている。それぞれのセン
サーの出力は200Hzから300KIIzの周波数範
囲の帯域フィルターに接続されているので、低周波成分
を除外することが出来る。
帯域フィルターの出力は包絡線検波器に接続されている
。包絡線検波器の出力はコンパレータに接続されている
。一度通過帯域周波数における音響振動のレベルがコン
パレータ基準により設定された値を越えると、エア・バ
ッグが起動される。このように、特許301は、衝突に
含まれる特定周波数の使用、ならびにその総量とタイミ
ング(エンベロープマツチング)が加速度によらずにそ
の構成を介して伝わる音に依存することを開示している
(発明の概要) 本発明は起動可能乗員拘束システムを制御するために使
用される乗員拘束起動を提供するための方法と装置に関
する。乗員拘束システム起動信号は、十分に激しい衝突
状態が検出された時、つまり、車両乗員の保護のために
乗員拘束システムの起動が必要となる時にだけ、本発明
に従って提供される。本発明に従って、衝突状態の激し
さは、衝突のエネルギーを判定し、且つ設定限度に対す
る測定エネルギーとの比較により測定される。測定され
た衝突エネルギーが設定限度を越えると、乗員拘束起動
信号が発生される。
本発明の一形態によれば、衝突のエネルギーは時変加速
度計信号の平方自乗平均を決定することにより測定され
る。詳細には、装置が車両減速度を感知し、且つ感知さ
れた減速度に関数的に関連した値を存する電気信号を提
供するための加速度計手段からなる車両エア・バッグ拘
束システムの起動を制御するために提供される。加速度
計により提供された信号をその平方自乗平均(RfiS
)に変換する手段が提供される。また、設定振幅の車両
減速度を示す設定値に対して変換信号の値を比較する手
段が提供される。本発明の装置は、車両が設定値により
表される値よりも大きな値で減速されていることを比較
手段が示す時にエア・バッグ拘束システムを起動する手
段をさらに有する。
変換手段は、実施例によれば、加速度計手段により提供
された信号に接続された第一ヒータ一手段を含む、第一
ヒーター手段は加速度計手段からの電気的信号値に関数
的に関連する値で熱を放射する。
本発明の他の形態において、車両エア・バッグ拘束シス
テ五の起動を@御するための方法が加速度計信号の平方
自乗平均により車両衝突のエネルギーを決定することに
より提供される。その方法は、車両減速度を感知し、感
知された減速度に関数的に関連付けられた値を有する電
気信号を提供し、感知された車両減速度を表すその提供
された電気信号を平方自乗平均(RtIS値)に変換し
、設定振幅の減速度を表す設定値に対して変換された信
号値を比較し、そして車両減速度が設定値により表され
る減速度の値よりも大きいことを前記の比較段階(ステ
ップ)が示すとき、エア・バッグを起動する段階から構
成される装 勃発明の他の形態によるli置は車両内の起動可能乗員
拘束システムを使用するための乗員拘束起動信号を提供
する。その装置は車両減速度に比例した時変電気信号を
提供するための感知手段からなる。その装置は又前記時
変電気信号から衝突状態の結果として車両本体内に消費
された少なくとも一つの運動エネルギー値を決定する手
段と衝突状態時において前記感知手段からの時変電気信
号から車両速度値を決定する手段を含む、関連付けられ
た限度に対して決定された少なくとも一つの運動エネル
ギー値と車両速度値とを比較するだめの手段が提供され
ている。その装置は、前記の少なくとも一つの運動衝突
エネルギー値とその速度値との少なくとも一つがそれら
の関連限度よりも大きいか、あるいは等しいとき乗員拘
束起動信号を提供する手段をさらに含む。
本発明の他の形態による装置は車両内の起動可能乗員拘
束システムを使用するための乗員拘束起14、h信号を
提供する。その装置は車両減速度に比例した時変電気信
号を提供するだめの感知手段からなる。その装置は又前
記時変電気信号から車両本体内で消費された衝突の総運
動エネルギーに関数的に関連付けられた第一運動エネル
ギー値を決定する手段を含む、その装置は又車両本体内
に消費された衝突の運動エネルギーを関数的に関連付け
られた少なくとも一つの運動エネルギーを決定するが、
前記の少なくとも一つの運動エネルギー値から一つ以上
の設定周波数を含むエネルギーを除去する手段と前記感
知手段からの時変電気信号から車両速度値を決定する手
段を含む、関連付けられた限度に対して決定された第一
運動エネルギー値、決定された少なくとも一つの運動エ
ネルギー値、そして車両速度値とを比較するための手段
が提供されている。その装置は、第一運動エネルギー、
少なくとも一つの衝突エネルギー値、そしてその速度値
のそれぞれがそれらの関連限度よりも大きいか、あるい
は等しいことを比較手段が示す時、乗員拘束起動信号を
提供する手段をさらに含む。
本発明による他の方法の原理はその激しさの度合いを決
定するために衝突におけるエネルギーの測度を利用する
ことにある。総エネルギーと違ってこのような衝突エネ
ルギーの測度に対しては、その明せき度の関連付けられ
る一つ以上の周波数帯域が有り、それはその値の演算か
ら排除される。
信号内のエネルギーは信号の電カスベクトル密度の集積
(積分)と数学的に同一であることがわかる。加速度計
からの信号は電カスベクトル密度を演算する前に与えら
れた測度に関連する周波数帯域を除去するためctp波
される。交替的に、デジタル処理がその演算後に同様の
ことを達成するために採用されても良い。
本発明の方法ば部分的エネルギー測度から一定の周波敗
を除去することにより衝突isの程度を弁別するために
行なわれるのだが、エネルギー測度から除去された周波
数がゼロヘルツの帯域である時にはこの方法ば最良とな
ることが分かった。
さらに一定の車両に対する弁別は、例えば総エネルギー
だけ使用して可能となる。最後に、エネルギー測度と組
み合わせた速度測度の追加はあるタイプの車両のみに有
効である。このように本発明による方法は、スレッシボ
ルドパラメータが容易な車種に対する弁別には不必要な
その方法のこれらの成分を考慮することから徘除するた
めにオフスケール”に設定可能である通常のものである
。即ち衝突エネルギーの測度から車両の衝突の程度が弁
別可能である。
その方法はゼロヘルツ成分を除去したエネルギー測度を
部分的に使用して特に巧(働くことが分かちたので、信
号エネルギーの数学的アナログ演算は周波数領域分析に
頼ることなく行なうことが可能である。これはゼロヘル
ツ用のフィルターが信号から平均の差として時間領域に
存在するからである。当業者には既知である、パーセヴ
アル(Parsival)の定理は周波数量誠に変形す
る必要もなく時間領域内の信号エネルギーの直後決定を
可能にする。
時間領域での演算を実行するとき、信号は通常自乗され
、集積され、そして平方根がとられる。
開示された好適形態では、演算的により容易であるので
、自乗−平方根よりはむしろ絶対値を使用する。それは
数学的に等しいだけでなく、同型の類似曲線を有効的に
生成する。即ちそれは衝突のエネルギーに関数的に関連
付けられた値を有する信号を生成する。
たとえエネルギー測度の選択、あるいは特定の車種に対
するものの有効性であろうと、本発明による方法は時間
の関数としてこれらの測度が如何に構築されたかを検討
すると言うことに留意すべきである。エネルギーの演算
は衝突の全時間をかけて実行されない、むしろそれらは
衝突履歴の分割を重ね合わせて、短時間に演算される、
故に如何にそれらが時間と共に構築されたかを追跡する
ことが可能となる。タイムスライスの正確な長さは重要
ではないが、12−5近辺の使用が最上であることが分
かっている。再演算の正確な周波数は重要ではないが、
2m5近辺の使用が最上であることが分かっている。エ
ネルギー測度を演算するときに、各タイムスライスの最
近演算された値は重み付け関数と共に組み合わされる。
正確な重みは重要ではないが、最近に行なわれた演算を
より重く重み付けする傾向がある後述のものはより早い
応答性を提供するものとして知られている。
速度測度がある車種に対して追加される。それは荒れた
道での走行時の好ましくない点火を防ぐ。
要約すると、本発明の他の形態による方法は、一般に、
特定車両パラメータが選択されるだけでなく、特定演算
順序、再演算周波数、積分間隔、そして重み関数も好適
形態で最良に働くことが分かっているので選択される。
車両内の起動可能乗員拘束システムを使用するための乗
員拘束起動信号を提供するための方法は、車両減速度に
比例した時変電気信号を提供し、車両本体内に消散され
た運動エネルギーに関数的に関連付けられた少なくとも
一つの運動エネルギー値を決定し、時変電気信号から車
両速度値を決定し、関連付けられた限度に対して決定さ
れた少なくとも一つの運動エネルギー値と車両速度値と
を比較し、そして少なくとも一つの運動エネルギー値と
その速度値との少なくとも一つがそれらの関連付けられ
た限度よりも大きいか、あるいは等しいとき乗員拘束起
動信号を提供する段階から構成される装 車両内の起動可能乗員拘束システムを使用するだめの乗
員拘束起動信号を提供する方法は、車両減速度に比例し
た時変電気信号を提供し、車両本体内に消散された衝突
の総運動エネルギーに関数的に関連付けられた第一運動
エネルギー値を決定し、車両本体内に消散された衝突の
運動エネルギーに関数的に関連付けられた少なくとも一
つのエネルギー値を決定するが、各運動エネルギー値か
ら一つ以上の特定周波数を含むエネルギーを消去する段
階、時変電気信号から車両速度値を決定し、関連付けら
れた限度に対して決定された第一運動エネルギー値、決
定された少なくとも一つの運斬エネルギー値、そして車
両速度値とを比較し、そして第一運動エネルギー値、少
なくとも一つの衝突エネルギー値、そしてその速度値の
それぞれがそれらの関連付けられた限度よりも大きいか
、あるいは等しいことを前記の比較段階で示される時、
乗員拘束起動信号を提供する段階から構成される装勃発
明の他の特徴や長所は、添付の図面を参考にして好適な
形態の次の詳細な説明により当業者には明かとなろう。
(実施例) 第1図において、本発明の一実施例による装置20が示
されており、車両の起動可能乗員拘束システムに於ける
エア・バッグ22の起動を刺御する装置である。装置2
0は、車両が受ける衝突状態のエネルギーを示す値をを
する出力信号26を提供する交換器回路24を含む、変
換器の出力26はRIIIS熱交換器(コンバータ)2
8に接続されている、 11115熱交換器28は信号
26の値にi**的に関連付けられているRMS値を有
する出力信号30を提供する。信号26の關S値は衝突
エネルギーに関数的に関連付けられている値となる。
出力信号30Lt同相除去回路32に接続されている。
同相除去回路32はRMS熱交換器28からの出力信号
30をモニターし、そして同相電圧誤差による変動を起
こさずに変換器24の出力信号26のエネルギーに関数
的に関連付けられている変換されたRMS値を有する出
力信号34を提供する。出力34は点火回路36に接続
されている。点火回路36はl)js熱回路と同相除去
回路を含む変換器回路のゲインをllすllし、そし°
ζ所定値に対して変換されたRMS値、即ち衝突エネル
ギーに関数的に関連付けられている値を比較する。
所定値は最大衝突エネルギー値を表し、それ以上では車
両の乗員を守るためにエア・バッグを点火、あるいは起
動する必要がある。点火回路36はエア・バッグ22に
連係されているスクイブ38に接続されている。点火H
路36がスクイブ38を点火するとき、スクイブ38は
電気工ネルギー源に接続されているので、所定量小Ml
lに所定量小電流をスクイブに提供し、スクイブを正し
く確実に作動させることが出来る。
第3WJにおいて、変換器回路24は片持梁支持配置(
wi示されない)で架けられ′ζいる質量部40を含む
、圧電抵抗器などの4つの可変抵抗器42が片持梁支持
配置に搭載されている。抵抗器40はホイートストンブ
リッジの構成で電気的に接続されている。車両が突然減
速するときに発生するように、加速度計の質量部40が
その搭載位置から移動するとき、抵抗器42の抵抗が変
化し、それにより、順番に衝突エネルギーを表す車両の
減速度の値の指示を提供する。そのような変換器あるい
は加速度計は一般にlCSensors社、17011
1cCartby Illvd−、Milpitas%
California95035からモデル番号302
1として入手可能である。
ブリッジ抵抗器42は車両の衝突エネルギーを表す値を
有する出力信号26を提供する増幅器44に接続されて
いる。
第4図は車両の衝突時における変換器出力信号26のグ
ラフを示している。出力信号26のグラフの凹凸は車両
減速時の質量部4Gの振動によるためである。
出力信号26Lt第2図に示されるように113熱変換
器28に接続されている113熱変換器28紘変換器2
4の出力信号と電気的接地に接続されたヒーター構成要
素50を含む、抵抗器であっても良いがヒーター構成要
素は、それに電流が通過すると、熱を生成する。既知技
術であるが、電気信号が負荷を遥遇するとき、負荷内に
発生された熱は信号のRMS値に関数的に関連付けられ
る。信号26の1115値は衝突エネルギーに関数的に
関連付けられる。故に、ヒーター構成要素50の温度は
出力信号26のR1lS値に関数的に関連付けられる。
信号26の値をR1lS値に変換する簡単な方法はヒー
ター構成要素50の温度を測定することである。このよ
うな処理は熱vI耶変換として知られ′【いる。
変換器28はヒーター構成要素50と関連付けられ、且
つ熱的に連絡している温度センサー52をさらに含む、
温度センサー52は温度の関数として変化する抵抗値を
有する。故に、ヒーター構成要素50の温度が麦化する
と、温度センサー52の抵抗値が変化する。
温度センサー52は電気的接地と、ボテンシッメータ5
Bを介して基準電圧VcclZ*続されている抵抗器5
6を含む抵抗器バランス回路54とに接続されている。
抵抗器56と温度センサー52との接合点は増幅器64
を介し°C差動増幅器620入力の一つに接続されてい
る。差動増幅器62の出力34は直列抵抗器67を介し
°【熱的ヒーター/センサー構成66に接続されζいる
。ヒーター/センサー構成は9113熱変換器2Rと構
造的及び動作的に同じであることが望ましい。
特に、差動増幅器620出力34は直列抵抗器67を介
し′ζヒーター構成要素68に接続されている。ヒータ
ー構成要素68は又電気的に接地されCいる。
ヒーター構成要素68に関連付けられ、且つ熱的に結合
されているセンサー70は、電気的接地、抵抗器72を
介しζ基準電圧Vcc、そしてポテンシツンメータ58
とに接続されている。抵抗器72とセンサー70との接
合点は増幅器76を介して差動増幅器62の第二人力に
撮作可能的に接続されーζいる。
第5図に示されるように、増幅器64.76はセンサー
52とセンサー70との両端の電圧差を増幅する計測増
幅器78を形成する。第6図に示された差動増幅器62
は非反転入カロ0と反転入カフ4を有する演算増幅器(
opアンプ) 80を含む、増幅器64の出力は非反転
入カロ0に接続され′(いる。増幅器76の出力は反転
入カフ4に接続されている。コンデンサー82と抵抗器
84はOPアンプ80の非反転入カロ0と電気的接地と
の間に接続されているの−乙低域フイルターを提供する
ことが出来る。
OPアンプ8Gの出力は抵抗器90を介してNPN ト
ランジスター88のベースに接続されている。トランジ
スター88のコレクタは基準電圧Vccに接続されてい
る。トランジスター88のエミッタは点火回路36に接
続され、そして熱センサー構成66の直列抵抗器67を
介してヒーター68に接続されている。
トランジスター88のエミッタはコンデンサー92と抵
抗器94の並列の組み合わせを介して反転入カフ4にさ
らに戻って接続されている。コンデンサー92と抵抗器
94は低域フィルターとして機能する。この配置構成は
ヒーター68用の電流源を提供する。
差動増幅器62の出力34は第2図に示されるように点
火回路36の増幅器100に接続されている。第7図に
示されるように増幅器100はポテンシッンメータ10
4を介して差動増幅器62の出力に接続された非反転入
力を有する演算増幅器(OPアンプ)102を含む、o
pアンプ102の出力106は抵抗器108゜110を
含む抵抗器網を介してその反転入力に帰還される。増幅
器100はRMSPA変換器のループゲインを制御する
ために使用される。望ましくは、ポテンシッンメータ1
04は、輩nS熱変換器28、同相除去回路32、及び
増幅器100を含む信号処理回路構成のゲインが1に等
しくなるように調整される。
OPアンプ102の出力106はコンパレータ112の
入力の一つに接続されている。コンパレータ112のも
う一つの入力は抵抗分割器11116を介して基準電圧
Vccから出て(る所定基準電圧114に接続されてい
る。所定基準電圧は基準電圧Vccと電気的接地との間
に接続された抵抗分割器網を介して確立される。抵抗分
割器11116は抵抗器118.120を含む、コンパ
レータ112の出力はエフジトリガーワンショット12
4に接続されている。エツジトリガーワンショットは出
力信号122の上昇エツジあるいは下降エツジで起動す
るように選択される。エツジトリガーワンショット12
4が上昇エツジ、あるいは下降エツジで起動するかどう
かは、コンパレータ112の二つの入力での接続を決定
する。例えば、もしエフジトリガーワンショット124
が上昇エツジタイプであれば、増幅器100の出力10
6はコンパレータ112の非反転入力に接続され、そし
て基準電圧114は反転入力に接続されるだろう。
エツジトリガーワンショット124の出力は通常入手可
能な数種のスイッチのうちの一種である電気的に制御さ
れるスイッチ12Bの制御入力に接続される。スイッチ
128の端子の二つは供給電圧■に接続されており、そ
してスイッチの他端子はスクイブ38に接続されている
。スクイブの他の端子は電気的に接地されている。エツ
ジトリガーワンシMフトは、トリガーされたとき、スク
イブの点火を確実にするために十分な時間スイッチを起
動することが出来るように構成されている。スイッチ1
2Bがスクイブを確実に点火するために起動されるとき
、電源Vはスクイブに十分な電流を供給するために十分
な振幅のものでなければならない。
動作時において、加速度計が衝突エネルギーに関数的に
関連付けられている車両減速度をモニターする。車両が
重力の二倍かそれ以上の大きな減速度を受けるとき、減
速度変換器回路24が衝突エネルギーに関数的に関連付
けられている値を有する電気的信号を提供する。第4図
において、激しい衝突状態での変換器回路の出力を表す
グラフが描かれている。出力26はヒーター構成要素S
Oを加熱させる。ヒーダー構戒要素50の温度は、衝突
エネルギーに関数的に関連付けられている出力26のR
NS値に関数的に関連付けられている。センサー52は
ヒーター構成要素50の温度をモニターし、−その抵抗
は感知された熱量の関数として変化し、そして出力信号
26のIIIs値も変化する。
センサー52の抵抗が最初変化すると、不均衡が抵抗器
56.58.72、そしてセンサー52.70を含む回
路54内に発生する。WA路54内の不均衡は差動増幅
器62の出力電圧を上昇させることになる。差動増幅器
62の出力が増加すると、ヒーター構成要素68が増加
した熱出力を提供し、その関連付けられたセンサー70
により感知される。一度ヒーター構成要素68がセンサ
ー700両端にセンサー52の両端の電圧降下と等しい
電圧降下を生じさせるのに十分な熱量を提供すると、差
動増幅器62の出力は現在値に保持される。
第4図において、変換器信号26に応答する差動増幅器
62の出力34が示されている。出力34は衝突エネル
ギーに関数的に関連付けられている。出力34は入力信
号の上昇エツジに関して有限位相遅れを有している。こ
の位相遅れは差動増幅器62の応答時間とヒーター/セ
ンサーのコンビネーション6B、 Toの応答時間のた
めである。68や70のようなヒーター/センサーのコ
ンビネーションは所定の反応時間、即ち、熱がヒーター
構成要素により提  。
供される時から提供された熱が感知される時までの遅れ
時間を有している。この所定遅れ時間はヒーター/セン
サー熱時定数として示される。熱センサー構成はモルリ
シフク設計において一般に入手可能であり、あるいはモ
ルリシフク設計において製造可能であるので、熱時定数
は衝突センサーに使用することが出来る程十分に小さい
熱センサー28と66は望ましくは同タイプの構成要素
を含む、同相電圧誤差を−導するかも知れない熱センサ
ー28上の周囲温度の変動が熱センサー66に均等に影
響することが好ましい、示され、そして説明されたよう
に帰M(フィードバック)配列は周囲温度の変動の影響
を取り消す、また、ポテンションメータ58は回路を初
期ゼロ均衡にすることが出来るので、使用前に構成要素
の変動を調整することが出来る。
差動増幅器62の出力34は点火回路36によりモニタ
ーされる。設定基準電圧114が、スクイブが点火され
る時と、そしてエア・バッグ22が起動される時とを制
御する。減速度信号のRMS値が、所定基準電圧114
の値に関数的に関連付けられている所定レベルに到達す
るとき、エア・バッグ22が起動される。一定レベルに
あるRllS[は−定衝突工 ネルギー値を表す、本発
明による装置20はエア・バッグの起動を最良に制御す
るために車両の軟(ソフト)衝突”と硬(八−F)衝突
”との区別を可徒にする。車両の軟衝突”時において、
衝突エネルギーは軟衝突”時に於けるものよりも低い、
多くの車両パラメータを考慮にいれて基準電圧114を
正しく選択することにより、エア・バッグが起動される
べき時を制御できるので、車両の乗員をより安全に保護
し、且つ軟衝突”時に不必要にエアーバッグを起動した
り、あるいはエア・バッグが必要以上に早く膨張したり
しないようにすることが可能となる。硬衝突が発生する
とき、エア・バッグは非常に短時間で起動される。発生
する唯一の遅延はシステム位相遅れによるものである。
もし車両が軟衝突”と見なされる値でゆっ(リーと減速
し、その後硬衝突と見なされ、その減速値が増加すると
、エア・バッグは、必要とされない時以外は軟衝突時に
は起動されないが、それが軟衝突”の基準に達すると起
動される。
さらに、熱センサー配列ば、その固有の熱的遅れ又は熱
時定数のため、エアーバッグを起動するのに好ましくな
いあることをフィルタするように働く、例えば、もし車
両が高周波数の猛打を受けたとすると、熱が短時間だけ
発生され、それはエア・バッグを起動するのに必要なセ
ンサ一電圧まで上昇させるには不十分であろう。
本発明による装置20はさらに短期メモり機能を有し、
そこで変換器24から出力信号を生成するのに十分な大
きさではあるが、エア・バッグを起動するには不十分な
大きさである衝突エネルギーの発生が記憶され”るので
、ちし第二の大きさの衝突エネルギーが一定時間内に発
生すると、第二の衝突エネルギー効果は第−街突エネル
ギー効果に加えられ、エア・バッグのより迅速な起動が
可能となる。第4図において、同相除去何路32の出力
34は変換器出力信号26に応答して増加する。一度変
換器信号26が、車両の減速と衝突エネルギーの減少の
ために減少すると、その出力34は減速信号の減少に比
べて比較的緩やかな速度でその最高レベルから減少し始
める。
出力信号34のこの緩やかな減少はヒーター68と直列
に接続された抵抗67によるものである。トランジスタ
ー88はヒーター68に電力を提供するシングルエンド
電流源とし°ζ機能する。!圧は抵抗器の両端に発生す
る電圧降下の一部と共に出力34において高く維持され
ている。帰還配列は、ヒーター68に供給される電力が
変換器24によりヒーター50に供給される電力と等し
くなるようになっている。抵抗器67は、シングルエン
ド電流源により提供される電力の一部は抵抗器67を介
して効果的に失われるので、正の電力遅れを生じる。故
に、34における電圧は電力均等が発生するまで緩やか
に減少する。即ちヒーター50に提供された電力がヒー
ター68に提供された電力に等しくなる。もし電圧34
が尚比較的高くて、車両が激しい衝突状態にあるならば
、出力34はその時の現在レベルから増加し始める。出
力34は以前に発生した大きな減速を記憶”しているの
で、これが装置の応答時間を増加することに留意すべき
である。もし出力がそのゼロレベルまで降下するまでに
、第二の激しい衝突状態が発生しないならば、第二の激
突状態はおそらく第一激突状態と同じ事象の結果とはな
らないだろう、このような状態の下に、第二衝突状態は
上記のごとく処理される。変換器出力信号の変換された
RMS値を保持する機能は異なった熱時定数を有する2
8と66のヒーター/センサー配列を使用することによ
りまた達成されることに留意すべきである。特に、この
a能はヒーター/センサー配列28よりも長い熱時定数
を有するヒーター/センサー配列66を使用することに
より保持することが可能である。上記形態における抵抗
器61の効果はヒーター/センサー配列66の熱時定数
を増加することにある。帰還配列は二つのヒーター50
゜68の感知された電力の平均を保つ、もしヒーター/
センサー配列66の熱時定数がヒーター/センサー配列
28のものよりも長ければ、34の出力は最高の変換値
から比較的緩やかな速度で減衰し始める。
減衰時間は電力の平均を保つのに必要な時間により1M
御される。
熱センサー配列28.66は個別部品で造られるか又は
単一集積回路パフケージ上に製造可能である。
Linear technology Corpora
tion社、16301lccarthyBlvd−、
Milpitas、 Ca、950 35−7487、
により製造されている部品番号り丁1088として一般
に入手可能な少なくとも一つの熱センサーがある。
第8図において、本発明の他の形態によるエアーバッグ
拘束システムの起動を制御するための起動信号を提供す
るだめの装置2220が示されている。
加速度計アッセンブリ−222は増幅器226に電気的
に接続された加速度計を含む、加速度計224は第り図
に示されたものと同一である。増幅器226の出力は発
振またば時変電気信号である。種々の車両衝突状態のそ
れぞれに対して、加速度計出力は衝突状態の種類を表す
特定、識別可能、演算可能電気信号特性を有しているこ
とがわかっている。
第9図において、加速度計224はハウジング234に
確保された片持梁支持配置232により架けられた質量
体23Gを含む、ハウジングは全装置の一部として車両
に直接的あるいは間接的に確保可能である。4つの可変
抵抗器236が片持梁支持配置に搭載されている。抵抗
器236は電気的接地と電気工ネルギー源Vとの間に電
気的にホイートストンブリッジ構成で接続されている。
加速度計の質量体230が、車両衝突時に生じるように
そのハウジング234に関して移動する時、抵抗器23
6の抵抗値は変化する。ホイートストンブリフジのため
、電圧変動が端子240.242の両端に発生し、質量
体23Gの運動を表す、ホイートストンプリフジの抵抗
器236は質量体23Gの運動に比例した値の出力信号
を提供する増幅器226に接続されている用語展開衝突
”は、乗員拘束システムを起動することが望ましいもの
である。′非展開衝突”は乗員拘束システムを起動する
ことが望ましくないものである。エア・バッグシステム
において、用語展開衝突と非展開衝突は、エア・バッグ
が展開されるか、あるいは展開されないかのそれぞれに
対する衝突を意味する。用語展開衝突”と非展開衝突”
は、ロック可能シートベルトシステムを含む如何なるタ
イプの起動可能乗員拘束システみの電気制御信号が出力
されるか、あるいは出力されないかのそれぞれに対する
衝突を含むことを意味する。
もし同タイプあるいは同クラスの車両が展開と非展開の
両衝突状態を受けると、同様な電気信号が加速度計の出
力信号に現われると言うことがわかっている。また同様
な衝突を受ける異なるタイプの車両は加速度計出力信号
において異なつた電気信号特性を表すかも知れない、g
4えば、もし特定の製造あるいはモデルの車両が時速3
0マイル(411kt)で柱に衝突したとすると、一定
の電気信号特性が加速度計出力信号に現われる。もし異
なった製造あるいはモデルの車両が又時速30マイルで
柱に衝突すると、異なった電気信号特性が、たとえ加速
度計が二つの異なるタイプの両車両の同一場所に搭載さ
れていたとしても加速度計出力信号に現われるかも知れ
ない、本発明の好適形態を説明するために、一方の製造
あるいはモデルの車両により現われた電気信号特性が異
なったタイプの車両衝突状態に対して論じられる。
第10図において、非展開衝突状態時における加速度計
アッセンブリ−222の出力228がY軸に振幅そして
X軸に時間をとってグラフ化されている。
出力信号228のグラフの凹凸は車両衝突時における質
量体230の振動によるためである。第11図において
、非展開衝突状態時における加速度計アッセンブリ−2
22の出力228がY軸に振幅そしてX軸に時間をとっ
てグラフ化されている。
第8図において、加速度計アッセンブリ−222の出力
228は、信号228から低周波成分をii波する高域
、2−5Hzフィルター250に接続されている。
フィルターの目的は加速度計アッセンブリー内に固有の
ゼロドーリフトの奉響を除去することにある。
しかし、その周波数は十分に低く−関連の衝突情報の全
てを十分に通過させることが出来る。フィルター250
の出力は既知技術のアナログ−デジタル(A/D)変換
器252に接続されている。A/D変換器252はA/
D変換器252を制御するマイクロコンビエータ254
に接続されている。マイクロコンビエータによるA/D
変拳器の制御は既知技術であるので、ここでは詳細に説
明されない、マイクロコンピュータは業界ではマイクロ
コントローラとして言及され、そして単一チップパッケ
ージで数社の製造業者から入手可能である。
A/D変換器252の出力はランダムアクセスメモり(
IIAN)256に接続されている。マイクロコンピュ
ータ254は又RAN256に接続されており、A/D
変換器252からのデータが記憶されるRAN256内
のロケーションを制御する。これはデータがA/D変換
器252から出力される時にRAt1256のロケ−シ
ランをアドレス指定するマイクロコンピュータにより達
成される。
本発明の一形態において、RAl11256は複数のグ
ループあるいは120のデータポイントのデータセント
に分割される。データセット内の120の各データポイ
ントはその関連サンプル又は測定時間においてその時存
在する加速度計チッセンブリ一信号22Bのアナログ値
を表す、望ましくは、A/D変換器252の号ンプル時
間は101[1zである。故に、A/DIR換器252
は0−155毎のモニターされた電圧値を表す出力信号
を提供する。A/D変換器252からの各デジタル電圧
値はR111256内の独立的にアドレス指定できるロ
ケーシゴンに記憶される。
fAN25Gの各アドレスロケ−シランは関連測定電圧
値を表す1ワードを形成する8ビットの情報を含む。
衝突記録用のみのデータポイント(アルゴリズム演算用
ではなく)はRAM(マイクロコンビ−タ254に内部
的に、あるいはRAM256に示されるように外部的に
)内に受は入れられるように順次に記憶される。衝突記
録目的用の保持がもはや不要となった時、データは(必
要とされるRAM容量を低減するために)書き直される
本発明の一形態において、10KHzのA/D変換器の
同速度、毎2was又は20データポイントで、後述の
中間演算がこれらのデータボイン°トを使用して実行さ
れる。これらの演算結果はRAM内に記憶される。また
2■S毎に、中間演算が後述の設定重みを使用してRA
M内に記憶された以前の結果−と結合され、エネルギー
と速度の全測度を生成する。これらの速度はそれらのス
レッシボルド値に対して比較され、点火がなされるべき
かを決定する。
このように、マイクロコンピュータ254 (a)は時
間領域デジタル信号処理技術を使用してリアルタイムで
A/D変換器252からのデータを処理し、そして(b
)処理されたデータに応じて乗員拘束起動信号260の
出力を制御する。
マイクロコンピュータ254からの出力信号260はワ
ンショット264に接続されている。マイクロコンピュ
ータ254が、車両は展開衝突状態にあると決定すると
、信号260が状態を変化させて、ワンショット264
をトリガーすることが出来る。ワンショット264の出
力は電気的、通常オープンスイッチ266に接続されて
いる。電気スイッチはリレー、PI!T等を含む従来の
タイプもので良い。
電気スイッチ26Gは電気工ネルギー源Vと電気的接地
との間のスクイブ268と機械的慣性スイッチ27Gと
に直列に接続されている。I!械的慣性スイッチは当業
者において既知である。本発明での使用が意図された機
械的慣性スイッチの一つのタイプはRolasite”
スイッチとして知られる。このようなスイッチはBel
lに発行された米薗特許第3.688,063号と第3
.1112,726号(開示されている。
トリガーされると、ワンショットはスクイブを確実に点
火するのに十分な期間スイッチ266を閉じておくため
の電気的パルスを出力する。スクイブ268の点火は電
気的スイッチ266と機械的スイッチ27Gの両方が閉
じたときに行なわれる。
第12図と第13図は本発明に従いマイクロコンビータ
254により実行される制御プロセスを示している。制
御プロセスは加速度出力信号228を測定し、そして測
定された値に対して三つの独立期間領域アルゴリズムを
実行する。三つのアルゴリズムの結果は所定関連時間内
の関連限度に対して比較される。三つのアルゴリズムの
全ての結果がそれらの関連時間内のそれらの関連限度と
等しくなるか、又は越えるならば、乗員拘束システム起
動信号260が発生される。
本発明の制御プロセスに従9て、ステップ300は制御
プロセスの残金で使用されたパラメータの全てを仁シャ
ライズする。本発明の時間領域データ処理で使用された
三つのアルゴリズムは、車両が2G(即ち重力の二倍)
に等しい、あるいはそれ以上の制動力を受けるというこ
とを加速度計からの信号228が指示した時だけ起動信
号が提供されるどうかを決定するために使用される。制
動力が2Gに等しくなる時間は時間TOとして表される
。アルゴリズムは両方が時間TOから始まる、TIとT
2で表される二つの時間上のデータを処理する。もしそ
の時間が始まらなかったならば、即ち、加速度計信号が
、制動力が2Gに等しいか、あるいはそれ以上であるこ
とを指示しないと、”STARTI!D″で表されるフ
ラッグは偽のF”に等  ・しく設定される。時間が始
まったとき、STARTHDフラッグが真のT”に等し
く設定される。ステップ300において、START!
D′b(Fに等しく設定される。他のパラメータの重要
性は流れ図がさらに説明されるとき明白となり、それは
、 Ml−o、   K÷0、   i −0゜asTJN
c = O、bsUIlc −0。
csUtlc = O、cPART2−0、Ve1.=
O、n 310 、 FIRf!−ON−Vl!L −F。
FIRI!−ON−S開S=Fを含む。
プロセスはステップ302に進み、そこでA/D変換器
252は加速度計アッセンブリ−222からの出力信号
22Bのアナログ電圧値をデジタル量に変換する。デジ
タル量はa (i)で示された値である。
A/D変換器252が8ビット変換器であるならば、そ
れはその時のサンプルされた入力信号のアナログ電圧値
を表す8ビットバイナリコードを出力する。A/D変換
器のサンプル速度がlOKIIzであると仮定すると、
新デジタル量が(Lies毎にA/D変換器252から
出力される。用語a (1)は第一デジタル値を表し、
用語a(2)は第二デジタル値を表わし、以下同様に表
す、後述のプロセスにより分かるように、データは20
のA/D変換器のグループで処理される。20の測定の
最も新しいグループは現測定ウィンドーとして言及され
る。三つの合計、asUtlc%bsUNc%CSll
11cは下記のように現測定ウィンドーで20ポイント
から演算される。l近の6つのasllNc、 9つの
bsUNc、 3つのcsIIllcはFIFG (先
入れ先出し方式)列内RAII内に記憶される。
ステップ304において、各変換信号はRA11256
内に記憶される。ステップ306において、次の三つの
アルゴリズムが実行される。
asUNc −asllIlc +a (i)bs聞c
 =bSU11c + l a (i)  IcsIl
llc =cSU11c +  a (i)  −M 
1用語asUNcは現測定ウィンドー内の加速度信号か
ら決定されたように車両の測度の変化を表す。
用語bsUMcは現測定ウィンドー中の車両本体内に分
散される衝突の総運動工iルギーを表す、用語csUN
cは現測定ウィンドー中のゼロヘルツの寄与を含めない
衝突の消散運動エネルギーを表す。
さらにおsUWcとcslltlcを説明すれば、移動
する車両は運動エネルギーを有する。衝突状態下で、車
両の運動エネルギーはその前の衝突値からゼロの次の値
に変更される。運動エネルギーの重要な部分は車両本体
部分の変形によって消散される。
関連の車両フレームにおいて、車両本体部分は衝突によ
り生じる力により加速される。加速度計出力228は本
体部の総加速度に関数的に関連付けられた電気的特性値
を有する。衝突において車両本体により消散された総運
動エネルギーの値は加速度計信号の出力の自乗の積分に
等しい、加速度計の出力の絶対値の和が加速度計の出力
の自乗の和に関数的に関連付けられていることが当業者
には望ましい、その二つは大きさにおいては異なるが時
間の関数としての形において同一である。故に、本発明
のこの形態に従って、衝突時に消散される総運動エネル
ギーは加速度計信号の絶対値を合計することにより決定
される。しかしながら、加速度計出力の自乗の合計を取
るアルゴリズムの使用も意図される。絶対値を合計する
プロセスはアルゴリズムを単純化する。値bsUNcは
、故に、衝突の現測定ウィンドー中の車両本体により消
散された総運動エネルギーに関数的に関連付けられてい
る値である。
CSUtlcの値はbsUNcの値マイナス加速度計出
力信号の平均値に等しい、 csUllcの意味をより
理解するために、頑丈な物体が柔らかい物体に衝突する
場合を考えてみる。大部分のエネルギーはその柔らかい
物体に吸収されてしまう、このような衝突では、頑丈な
物体は変形もせずに緩やかに停止する。その様な場合、
csUllcの値はゼロに近づく、 なぜならば、頑丈
な物体は緩慢に変化する減速のみを経験する、即ち、最
後の12■Sの平均減速度は常にほぼ現減速度に等しい
、さて第一の頑丈な物体が第二の頑丈な物体に衝突する
時を考えてみる。
そのような衝突では、第一の頑丈な自体は変形する。第
一の頑丈な物体が変形する時、加速度計出力から演算さ
れたエネルギーの平均値は、衝突時における車両本体内
に消散されている総運動エネルギーよりもずっと小さい
、故に、csUllcは大きい、 csUNcの値は車
両本体の変形により消散された衝突の運動エネルギーに
関数的に関連付けられている値である。
時速8マイル(12Jkm)での電柱衝突などの穏やか
な車両衝突において、csUNcの値は車両本体内に消
散された衝突の総運動エネルギーの比較的少ないパーセ
ントを表す、時速30マイル(481am)での障壁衝
突などの激しい車両衝突において、csll翫の値は車
両本体内に消散された衝突の総運動エネルギーのより大
きなパーセントを表す。
csUtlc演算において、値M(平均に対する)はス
テップ30Gでの初期化において設定されたようにゼロ
に等しい、第一の20の測定が完了された後、値Mは後
述のように変化する。
ステップ308において、値にはに+1に等しくなるよ
うに更新され、そしてiはi+1となるように更新され
る。ステップ310において、STARTI!Dが真で
あるかどうかの質問が行なわれる、 STARTHDフ
ラッグは最初初期化ステップ300で偽に設定されたの
で、ステップ31Gでの決定は否定となる。制御プロセ
スはステップ312に進み、そこで2Gに等しいか又は
それ以上の車両制動力が発生していることを加速度計信
号が示すかどうかの決定が行なわれる。ステップ312
での決定が否定であるならば、プロセスはステップ31
4に進み、そこでkが20に等しいかどうか決定される
。にの値は最初ステップ30Gでゼロに等しく設定され
た、そしてA/D変換器がもう一つの測定を行なって、
変換を実行する度にステップ308においてそれに1が
加えられて更新される。故に、ステップ314はA/D
変換器による20回の測定と変換毎に肯定となる。ステ
ップ314における決定が否定であるとすると、プロセ
スはステップ302に戻り、そこで次の測定と変換がA
/D変換器252により実行される。20回の測定と変
換がA/D変換器252により完了され、且つ輩^M2
52に記憶された後、ステップ314での決定は肯定と
なる。
ステップ314での肯定的決定から、制御プロセスはス
テップ316に進み、そこでにはゼロに等しく設定され
る。ステップ318において、nの値はn+1に等しく
なるように更新される。数値nはl@s毎に発生するA
/D変換器の各20回の測定及び変換毎に一度更新され
る。ステップ320において、次の値が確立される。
as[1M(n) =aSUNc 。
bsUM(n) =bSl1Mc 。
csUM(n) =cSUFIc 。
ステップ322において、現測定ウィンドーの合計はゼ
ロに等しく設定される。
asllNc = 0、 bsUNc = 0、 cs[l?lc = 0、 ステップ324において、次の演算が実行される。
M=平均(n)+(平均(n)十平均(n−1))用語
asI111(n)はA/D変換器による最近の20の
測定の合計を表す、用語aslIN (n −1)はA
/D変換器による第一の以前の20の測定の合計を表す
用語asU11 (n −2)はA/D変換器による第
二の以前の20の測定の合計等を表す、Mの演算におけ
る用語平均(n−1)は20の最も新しい測定によ −
る100の測定の最近更新に先立って行なわれた120
の測定のために演算された平均値である。用MMは最近
の120の測定の平均値を基礎とする次の20の測定の
ための予測平均を提供する。制御プロセスはステップ3
26に進み、そこでbs開↑OTで示されるDC成分を
含む衝突の総エネルギー及びcslIlITOTで示さ
れるDC成分の無い衝突のエネルギーはそれぞれ次のア
ルゴリズムに従って演算される。
bsUMTO丁O=Σ  bsUM(n−j)xWl 
(j)j−。
そして、 csl1MTO丁0=cPAR丁2+Σ csす11 
 (n−j)xW2(j)j=0 ここでt=TOであるので cPAR丁2=cPART2 +csUMc値bsl1
M丁OTは車両本体内に消散された衝突の線運動エネル
ギーに関数的に関連付けられている。
値CSllllTOTは車両本体の変形により消散され
た衝突の運動エネルギーに関数的に関連付けられている
、 bsUMTOTとcsUMTO丁の二つのアルゴリ
ズムにおける用語W l (j)とW2(j)は現測定
ウィンドーからの20の測定された値の最近グループに
最重要性を与えるように設計されている重み係数である
用語(n)は最近の20の測定のためであり、(n−1
)は第一の先行の20の測定のためであり、そして(n
−2)は第二の先行の20の測定のため等、であること
が想起される。本発明の好適形態に従った重み係数をつ
ぎに示す。
Wl(0)=7、Wl(1)−6、Wl(2)=5、W
1(3)−4、WH4)=4、W 1 (5) = 4
、Wl(6)=3、  Wl(7)=2、Wl(8)=
1、W2(0)=6、W2(1)=4、W 2 (3)
 = 2、故に、bsIINTOfは以下に等しくなる
(bsIlll(a)X7) + (bsllW(n−
1)X6) + (bslltl(a二2)X5)+(
bsllW(n−3)X4)+(bsUll(n  4
)X4)+(bs聞(n  5)X4)+(bsIII
l(n −6)X3)+(bsUW(n−7)x2+(
bsIIN(am8)XI) さらに、csll11↑OTは下記に等しくなる。
(cslltl(a)X6) + (csIIW(n−
1)X4) + (csUM(n−2)X2制御プロセ
スはステップ328に進み、そこでSTARTI!Dフ
ラッグが真に設定されるかどうかの決定、即ち制動力が
2Gに等しいか、又はそれ以上であ−るかの決定がなさ
れる。その決定が否定であるならば、制御プロセスはス
テップ302に戻り、そこで加速度計アッセンブリーの
出力のさらなる測定が実行される。
ステップ312での決定が肯定的であるならば、制御プ
ロセスはステップ350に進み、そこでSTARTI!
DフラッグがT(真)に設定され、Toは現在時間に設
定され、その速度の値はゼロに等しく設定され、そして
cPA訂2の値はゼロに等しく設定される。制御プロセ
スはステップ350からステップ352へ、°あるいは
ステップ310における肯定的決定に進む、ステップ3
52において、速度、Vatが決定され、そしてcPA
RT2が次のアルゴリズ五に従って決定される。
cP^lT2=cPART2+ l a(i) −II
 IVl!L=vI!L+a(i) ここで用語a (i)はA/D変換器からの現測定を指
す。
制御プロセスはステップ354に進み、そこでFIR1
−all−V!Lフラッグが偽であるかどうかが決定さ
れる。FIRI!−011−V!Lフラッグは最初ステ
ップ30Gで偽に等しく設定されたので、ステップ35
4での決定は肯定となる。制御プロセスはステップ35
6に進み、そこでステップ352で決定された速度がV
に等しい設定スレッシロルド値よりも小さいどうかが決
定される。その決定が否定であれば、FIRI! −O
il−V!Lフラッグはステップ358でT(真)に設
定され、そして制御プロセスはステップ360に進み、
そこでFIRI!−011−StlllSフラッグが真
に設定されでいるかどうかが決定される。もし!IRI
!−ow −suNsフラッグが尚ステップ300での
設定から偽のままであるならば、制御プロセスはステッ
プ314に進む、@御プロセスは又ステップ356での
肯定的決定からステップ314に進む。
ステップ328での決定が肯定であるならば、制御プロ
セスはステップ380に進み、そこで時間To以後の経
過時間が第一時間限度TIに等しいか又はそれ以上であ
るかが決定される。もしステップ38Gでの決定が時間
TIがまだ発生していないことを意味する肯定であるな
らば、制御プロセスはステップ382に進み、そこでF
!計−ON −SUNSフラッグが偽であるかどうかが
決定される。もしステップ382での決定が否定である
ならば、制御プロセスはステップ302に戻る。もしス
テップ382での決定が肯定であるならシ、amプロセ
スはステップ384に進み、そこでステップ326で決
定されたbstlllTOTとcsl14、lTOT(
7)各種がXIとX2のそれぞれに等しいか、又はそれ
以上であるかどうかが決定される。もしステップ311
4での決定が否定であるならば、制御プロセスはステッ
プ302に戻る。
もしステップ384での決定が肯定であるならば、制御
プロセスはステップ386に進み、そこでFI前記−O
N −SunSフラッグは真に等しくなるように設定さ
れる。制御プロセスはステップ386からステップ30
2へ進む。
もしステップ380での決定が、時間TOからの経過時
間がTIよりも大きいことを意味する否定であるならば
、制御プロセスはステップ390に進み、そこでTO以
後の経過時間が時間TOプラス第二時間T2に等しいか
、又はそれ以上であるかが決定される。もしステップ3
90での決定が時間T2がまだ発生していなかったこと
を意味する否定であるならば、制御プロセスはステップ
302に戻る。もしステップ390での決定が肯定であ
るならば、制御プロセスはステップ392に進み、そこ
でSTATRI)フラッグ、PIRI!−ON−SII
NSフラッグそしrFIR1−ON−91!Lフラッグ
がF(偽)にリセットされる。次回、プロセスはステッ
プ310を通じて進み、その決定は否定となる。もし車
両減速度が2Gより大きいと、プロセスはステップ35
0に進み、そこでVELとcPART2はゼロにリセッ
トされる。
しかしながら、VELとcPART2はそれらの以前の
値に関数的に関連付けられた値などのようにゼロ以外の
値にリセット可能である。このプロセスは連続事象に関
する情報の保持を提供する。
ステップ360での決定がFIR1!−ON−SLlP
IS7 ラyグとFIRI!−ON−VIsLフラッグ
の両方が真であることを意味する肯定であるならば、プ
ログラムはステップ396に進み、そこで起動信号が提
供されて、起動可能乗員拘束システムを起動する、 a
sUMTOTとbsUMTOT両方がTOとT1との時
間間隔の範囲内のそれぞれの所定限度に等しいか、又は
越え、且つ速度値がTO,!:T2との間の時間間隔の
範囲内のその所定限度に等しいか、又は越える時にだけ
、ステップ396での起動信号が提供される。
第10図と第11図において、加速度信号、速度アルゴ
リズムの結果、bs[1MTOTアルゴリズムの結果そ
してcsUMTOTの結果の複合グラフが示されている
。振幅はY軸上に、そして時間はX軸上にある。
各曲線は表示されている。第10図は非展開衝突状態を
表し、そして第11図は展開衝突状態を表す。
第10図と第11図に示された各曲線により結ばれてい
る複数の個々の点から構成されており、関連する曲線の
各点は時間における関連付けられた点でのそのアルゴリ
ズムの結果を表す、制御プロセスで使用される限度Xi
、X2そしてVは実験方法により決定される。本発明が
採用されるタイプの車両は反復的に両展開及び非展開衝
突状態の種々のタイプに委ねられる。速度の値、bsU
llTOT及びcsII14、To↑は決定され、衝突
状態の各タイプに対してプロットされる。実験的に得ら
れた複数のグラフを基に、スレフシぢルド値が選択され
るので、車両のタイプが展開衝突状態に委ねられる時に
十分な乗員保護を達成するために起動信号が時間通りに
提供され、そして非展開衝突状態では起動信号が提供さ
れないように保証することが出来る。
選択されたスレッショルド値はマイクロコンピュータ2
54の内部メモり内に記憶される。
スレッシダルド値は特定の車両のタイプに依存するので
、実験的衝突データは、本発明が採用される各タイプの
車両に対して得られなければならない。
前述のように、第10図は非展開衝突状態を示す。
制動力が2Gレベルに等しいか、又は超える時、その時
間はTOとして記される。その時点で、速度値はゼロに
等しくなるように設定され、そして用語cPART2は
ゼロに等しく設定される。
グラフから分かるように、CStlMTOTの値は時間
T1が発生する前にその関連限度X2を超える。
しかしながら、グラフからも又分かるように、bsII
llTOTの値は時間TIが発生する前にその関連限度
X1に等しくもならないだけでなく超えもしない、速度
は時間T2の前にその関連限度Vを超える。しかしなが
ら、bsUMTOTが時間TIの前にその限度値X1に
等しくなるか、又は超えることが出来ないので、その起
動信号は乗員拘束システムを起動するために提供されな
い、第1I図において、前述のように、展開衝突状態が
示されている。
制動力が2Gレベルに等しいか、又は超える時、その時
間がTOとして記される。その時点において、速度値が
ゼロに等しくなるように設定され、そして用語cPAR
T2がゼロになるように設定される。
グラフから明らかなように、csUMTOTの値は時間
TIが発生する前に関連限度x2を超える。しかしなが
ら、グラフからも又わかるように、bslINTOTの
値は時間T1が発生する前にその関連限度X1超える。
速度は時間T2の前にその関連限度Vを超える。三つの
基準、即ち、速度(asUM)、bs[1MTOTそし
てcsuMTOfの全てがそれらの関連時間の範囲内の
それらの関連限度に等しいか、又は超えるので、その起
動信号は乗員拘束システムを起動するために提供される
。乗員拘束起!!lJ信号は、VELがその限度を超え
るか、あるいはは両bs聞TOTとcsllMTOTが
同時にそれらの限度を超える時に続いて提供される。
本発明の第二形履を説明するために使用された特定的な
例は、VEL、 bsII?lTOTそしてcsIIN
TOTの全てがそれらの関連時間の範囲内のそれらの関
連限度に等しいか、又は超えることを要求したが、本発
明はそれほど制限されるものではない、ある車両に対し
ては、bsUtlTO?又はcslIllTOTノ&ず
れか一つでエア・バッグが車両乗員を保護するために必
要されるような激しい衝突と非展開衝突とを区別するこ
とが可能であることが分かった。故に、一定のタイプの
車両に対しては、一つの運動エネルギー値をモニターし
、そして設定限度に対してその運動エネルギー値を比較
することが可能となる。
本発明の他の形態に伴い、衝突のエネルギーは変換器か
らの電気信号のアナログ電圧値の全周波数の電カスベク
トル密度を積分することにより決定される。電カスベク
トル密度の集積は衝突状態での車両の衝突エネルギーに
関数的に関連付けられている。前記時変信号内にある所
定周波数値は、上記のcsUMTOf演算と同じ衝突エ
ネルギーの一部の決定のための電カスベクトル密度から
除去可能である。ゼロヘルツの周波数は上記と同様に衝
突からDC成分を排除するために電カスへプクトル密度
から除去可能であることは当業者には理解されよう。本
発明は好適形態を参考に説明されている。他の改造や変
形がこの明細書を読み且つ理解することにより可能であ
る。例えば、本発明の好適な形態がエア・バッグ拘束シ
ステムの起動に関して説明されている。本発明の方法と
装置は他の乗員拘束システムにまさに適用可能である。
例えば、起動信号がロック可能シートベルトシステムに
おけるシートベルトをロックするために、又はシートベ
ルトシステムにおけるシートベルトリトラクタ用のプリ
テンショナーを起動するために使用できる。本発明はマ
イクロコンビエータを参考にして説明されている。マイ
クロコンピュータにより実行される機能は個別回路構成
を使用しても達成可能であることは当業者により理解さ
れよう。
本発明は^SICとして知られる。適用特定集積回路”
内に収容可能であることがまた意図され”ζいる。用語
加速”及び減速”が交代的に使用されている。当業者は
その遅いが見方の遅いであることを認識されよう。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一形態に従ってなされた制御構成配置
の略ブロック図、 第2図は第1図に示された制御構成配置のより詳細な略
ブロック図、 第3図は第1rj4に示された変換器回路の略図、第4
図は第1図に示された制御構成配置内のある電圧値のグ
ラフ図、 第5図は第1図に示された同相除去回路の部分の略図、 第6図は第1図に示された同相回路の部分の略図、 第7図は第1図に示された点火回路の部分の略図、 第8回は本発明の他の形態に従って実施された乗員拘束
制御システムを示ず略ブロック図、第9図は第8図に示
された加速度計アッセンブリ一の略図、 第10図は第8図に示された形態による非展開衝突状態
下での加速度計アッセンブリ一の出力及びエネルギーと
速度測度の演算を表すグラフ図、第11図は第8図に示
された形態による展開衝突状態下での加速度計アッセン
ブリーの出力及びエネルギーと速度測度の演算を表すグ
ラフ図、第12図、及び第13図は第8図に示されたマ
イクロコンピュータの制御プロセスを表した流れ図であ
る。 20−・・装置      22−・・エア・バッグ2
4−・・変換器      2ロー・・出力信号28−
R115P、変換器   30−・出力信号32−・・
同相除去回路   36・・・点火回路38−・・スク
イブ     40−・・質量体42−・・可変抵抗器
    44・・・増幅器回路5G−・・ヒーター構成
要素 52・・・温度センサー54−・・抵抗バランス
回路 58−・・ポテンションメータ60・・・入力 
      62・・−差動増幅器64−・・増幅器 
 66・・・ヒーター/センサー配列6フー・・直列抵
抗器    68−・・ヒーター7G−・・センサー 
    72−・・抵抗器80=−演算増幅器(opア
ンプ) 82−コンデンサー   84−・・抵抗器88−・N
PN}ランシスター 112−・−コンパレータ  114・−・所定基準電
圧124・−・ワンショット   128・一スイツチ
222・・・加速度計アッセンブリ 224−・・加速度計    226・−・増幅器23
2・・−片持梁支持配置234・−・ハウジング250
−・−フィルター   252・・−A/r)変換器2
54・・・マイクロコンピュータ 256・・・ランダムアクセスメモリ 270−・機械式慣性スイッチ。 シ〉 す】 7r1    l    1 1         r+前記−aN−va     
H道f ! 1      …−リ 3oo−4−1枚を初sitJ 1 i、、、、。 □11 a5ulilc −(IsLIMc啼a(i)bsUM
e −bsLjlk t Jaω1雷c5Ll114c
中100−

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、車両における乗員拘束システムの起動制御に使用す
    るための乗員拘束起動信号を発生する装置であって、 車両本体に取り付けることができ、車両の衝突減速に関
    数的に関連づけられた電気特性を有する時変電気信号を
    発生する感知手段と、 車両本体内において消散される衝突エネルギーに関数的
    に関連づけられた少なくとも1つのエネルギー値を前記
    時変電気信号から決定する手段と、最大の乗員保護のた
    め乗員拘束装置の作動を必要とする最大エネルギー・レ
    ベルを表わす関連の限定と前記決定された少なくとも1
    つのエネルギー値とを比較する手段と、 前記比較手段が、比較された各値が関連の限度に等しい
    か又はそれより大きいことを示すとき、前記乗員拘束起
    動信号を発生する手段と、 から構成される装置。 2、タイミング信号を発生するタイミング手段を更に含
    み、前記比較手段が、前記タイミング信号によって刻時
    される少なくとも1つの関連時間間隔内で、前記少なく
    とも1つのエネルギー値とそれに関連の限度とを比較す
    る、請求項1記載の装置。 3、前記少なくとも1つのエネルギー値を決定する手段
    が、前記感知手段からの電気信号のアナログ電圧値のR
    MS値を決定する手段を含む、請求項1記載の装置。 4、前記少なくとも1つのエネルギー値を決定する手段
    が、前記感知手段からの電気信号のアナログ電圧値を複
    数の異なる時間に測定する手段と、前記測定されたアナ
    ログ電圧値の各々を対応するデジタル値に変換する手段
    と、前記デジタル値の各々の絶対値が加算して、車両本
    体内で消散された全エネルギー値に関数的に関連づけら
    れた加算デジタル値を決定する手段と、を含み、前記比
    較手段がその加算デジタル値を少なくとも1つのエネル
    ギー値に関連の限度と比較する、請求項1記載の装置。 5、決定された少なくとも1つのエネルギー値の各々に
    重み付け係数を乗算して、ある取得データ測定に対して
    他の決定されたエネルギー値よりも大きな値を与える手
    段と、重み付けされたエネルギー値を加算して1つの全
    和値を決定する手段とを含み、前記比較手段が前記全和
    値を所定値と比較する、請求項4記載の装置。 6、前記重み付け係数が最も新しく取得したデータに対
    して最大の重み付けを与えるように選定される、請求項
    5記載の装置。 7、前記少なくとも1つのエネルギー値を決定する手段
    が、前記感知手段からの電気信号のアナログ電圧値を複
    数の異なる時間に測定する手段と、前記測定されたアナ
    ログ電圧値の各々を対応するデジタル値に変換する手段
    と、前記感知手段からの電気信号の測定された値の最も
    新しい所定数の平均値に関数的に関連する平均値を決定
    する手段と、前記測定された値の各々から前記平均値を
    減じる手段と、前記デジタル値から平均値を引いた各々
    の絶対値を加算し、前記時変電気信号のゼロヘルツ周波
    数に起因するエネルギーを除いて車両本体内で消散され
    た衝突の全エネルギー値に関数的に関連する和を決定す
    る手段と、を含み、前記比較手段が加算絶対値をエネル
    ギー値に関連の限度と比較する、請求項1記載の装置。 8、前記時変電気信号のアナログ電圧値を所定の時間間
    隔で複数の時間に測定する手段と、測定されたアナログ
    電圧値の各々をデジタルに変換する手段と、エネルギー
    値を決定する手段と、所定数の前記値をメモリに記憶す
    る手段と、前記記憶された値を組合せて1つの全和値に
    する手段と、を含み、前記比較手段が全和値をエネルギ
    ー値の関連限度と比較する、請求項1記載の装置。 9、前記記憶されたデジタル値の一部を新たに決定され
    たデジタル値と置換することによって更新する手段を含
    み、前記全和値を決定する手段が更新された記憶デジタ
    ル値に基いて決定を行なう、請求項8記載の装置。 10、前記車両本体内で消散された衝突のエネルギーに
    関数的に関連づけられた少なくとも1つのエネルギー値
    を前記時変電気信号から決定する手段が、前記時変信号
    における少なくとも1つの所定周波数に起因するエネル
    ギーを前記エネルギー決定から排除する手段を含む、請
    求項1記載の装置。 11、除去される周波数がゼロヘルツである請求項10
    記載の装置。 12、前記少なくとも1つのエネルギー値を決定する手
    段が、前記感知手段からの電気信号のアナログ電圧値の
    全周波数にわたるパワースペクトル密度の積分を決定す
    る手段を含み、そのパワースペクトル密度の積分が衝突
    状態中の車両の衝突エネルギーに関数的に関連する、請
    求項1記載の装置。 13、前記パワースペクトル密度の積分を決定する手段
    が、前記時変信号における少なくとも1つの所定周波数
    に起因するエネルギーを前記決定から排除する手段を含
    む、請求項12記載の装置。 14、除去される周波数がゼロヘルツである請求項13
    記載の装置。 15、前記少なくとも1つのエネルギー値を決定する手
    段が、車両減速が所定値より大きくなるときを感知する
    手段を含み、前記少なくとも1つのエネルギー値と関連
    の限度との比較が、前記感知された車両減速が前記所定
    値より大きくなるまで、開始されない、請求項1記載の
    装置。 16、前記少なくとも1つのエネルギー値を決定する手
    段が、前記感知手段からの電気信号のアナログ電圧値を
    複数の時間に測定する手段と、前記測定されたアナログ
    電圧値の各々を対応するデジタル値に変換する手段と、
    個々のデジタル値を二乗し、二乗した値を加算し、二乗
    の和の平方根を求める手段と、を含み、前記比較手段が
    二乗の和の平方根と少なくとも1つのエネルギー値の関
    連の限度とを比較する、請求項1記載の装置。 17、車両における乗員拘束システムの起動制御に使用
    するための乗員拘束起動信号を発生する装置であって、 車両衝突減速に比例する電気特性を有する時変電気信号
    を発生する感知手段と、 車両本体において消散される衝突のエネルギーに関数的
    に関連づけられる少なくとも1つのエネルギー値を前記
    時変電気信号から決定する手段と、前記時変電気信号か
    ら車両速度値を決定する手段と、 前記決定された少なくとも1つのエネルギー値及び車両
    速度値を関連の限度と比較する手段と、比較された値の
    各々が関連の限度と等しいか又は大きいことを前記比較
    手段が示すとき、前記乗員拘束起動信号を発生する手段
    と、 から構成される装置。 18、車両における乗員拘束システムの起動制御に使用
    するための乗員拘束起動信号を発生する装置であって、 車両衝突減速に比例する電気特性を有する時変電気信号
    を発生する感知手段と、 車両本体内において消散される衝突の全エネルギーに関
    数的に関連づけられる第1エネルギー値を前記時変電気
    信号から決定する手段と、 車両本体内において消散される衝突のエネルギーから少
    なくとも1つの所定周波数帯域に関連のエネルギーを引
    いたものに関数的に関連づけられる第2エネルギー値を
    前記時変電気信号から決定する手段と、 前記時変電気信号から車両速度値を決定する手段と、 前記決定された第1エネルギー値、第2エネルギー値、
    及び車両速度値を関連の限度と比較する手段と、 比較される値の各々が関連の限度と等しいか又は大きい
    ことを前記比較手段が示すとき、前記乗員拘束起動信号
    を発生する手段と、 から構成される装置。 19、車両における乗員拘束システムの起動制御に使用
    するための乗員拘束起動信号を発生する方法であって、 車両衝突減速に関数的に関係する電気特性を有する時変
    電気信号を発生し、 車両本体内において消散された衝突のエネルギーに関数
    的に関係づけられた少なくとも1つのエネルギー値を前
    記時変電気信号から決定し、最大の乗員保護のため乗員
    拘束装置が作動を必要とする最大エネルギー・レベルを
    表わす関連の限度と前記決定された少なくとも1つのエ
    ネルギー値とを比較し、 前記比較された各値が関連の限度に等しいか又はそれよ
    り大きいことを前記比較ステップが示すとき、前記乗員
    拘束起動信号を発生する、 ステップから構成される方法。 20、車両における乗員拘束システムの起動制御に使用
    するための乗員拘束起動信号を発生する方法であって、 車両衝突減速に比例する電気特性を有する時変電気信号
    を発生し、 車両本体内で消散される衝突のエネルギーに関数的に関
    係づけられる少なくとも1つのエネルギー値を前記時変
    電気信号から決定し、 前記時変電気信号から車両速度値を決定し、前記決定さ
    れた少なくとも1つのエネルギー値及び車両速度値を関
    連の限度と比較し、 比較された各値が関連の限度に等しいか又はそれより大
    きいことを前記比較ステップが示すとき、前記乗員拘束
    起動信号を発生する、 ステップから構成される方法。 21、車両における乗員拘束システムの起動制御に使用
    するための乗員拘束起動信号を発生する方法であって、 車両衝突減速に比例する電気特性を有する時変電気信号
    を発生し、 車両本体内において消散される衝突の全エネルギーに関
    数的に関係づけられる第1エネルギー値を前記時変電気
    信号から決定し、 車両本体内において消散される衝突のエネルギーから少
    なくとも1つの所定周波数帯域に関連のエネルギーを引
    いたものに関数的に関連づけられる第2エネルギー値を
    前記時変電気信号から決定し、 前記事変電気信号から車両測度値を決定し、前記決定さ
    れた第1エネルギー値、第2エネルギー値、及び車両速
    度値を関連の限度と比較し、比較された各値が関連の限
    度に等しいか又はそれより大きいことを前記比較ステッ
    プが示すとき、前記乗員拘束起動信号を発生する、 ステップから構成される方法。
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