JPH04224439A - 周波数領域加算アルゴリズムを用いて実時間で乗物の衝突を検出するための方法及び装置 - Google Patents

周波数領域加算アルゴリズムを用いて実時間で乗物の衝突を検出するための方法及び装置

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JPH04224439A
JPH04224439A JP3059177A JP5917791A JPH04224439A JP H04224439 A JPH04224439 A JP H04224439A JP 3059177 A JP3059177 A JP 3059177A JP 5917791 A JP5917791 A JP 5917791A JP H04224439 A JPH04224439 A JP H04224439A
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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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は乗物用の乗客身体拘束装
置に関し、特に、周波数領域加算アルゴリズムを用いて
実時間で乗物の衝突を検知し、この周波数領域加算アル
ゴリズムが所定のタイプの衝突が起こったことを示すと
、作動信号を提供して乗客身体拘束装置を作動させるた
めの装置及び方法に関する。
【0002】
【従来技術およびその問題点】乗物の衝突事故が生じた
場合に作動可能な乗客身体拘束装置は当業者に周知であ
る。これらの乗客身体拘束装置のある型式のものは、乗
物の乗客用室内に設けられた膨張可能なエアバッグを備
えている。このエアバッグは電気的に動作可能なイグナ
イタを有しており、このイグナイタは雷管(スキーブ)
と呼称されている。そのような装置は更に、乗物の減速
度を検出するための慣性検出装置を備えている。この慣
性検出装置が乗物の減速度が所定の値よりも大きくなっ
たことを示すと、十分な強さ及び時間長の電流がスキー
ブに供給されてこのスキーブを点火する。このスキーブ
は、点火されると、燃焼ガス発生成分を点火するかある
いは圧縮ガスの容器を突き刺し、これによりエアバッグ
の膨張が生ずるこれらの乗客身体拘束装置に用いられる
多くの周知の慣性検出装置は一般には機械的なものであ
る。そのような装置は、一般に乗物のフレームに装着さ
れると共に、機械的に動作可能な一対のスイッチ接点及
び弾性的に偏椅される重りを備えている。この重りは、
乗物が減速すると、この重りの取付具と相対的に物理的
に移動するように配備されている。減速度が大きければ
大きい程、重りは偏椅力に抗して大きく移動する。スイ
ッチ接点は、重りが所定の距離移動すると重りがこれら
スイッチ接点の上にあるいはスイッチ接点に圧接するよ
うに移動してこれら接点を閉成するように、上記偏椅さ
れる重りに関連して取り付けられている。スイッチ接点
は、閉成すると、このスキーブを電気エネルギ源に接続
して、該スキーブを点火する。
【0003】他の周知の乗客身体拘束装置は、乗物の減
速度を検出するための電気的トランスジューサすなわち
加速度計を備えている。そのような装置は上記トランス
ジューサの出力に接続されたモニタすなわち評価回路を
備えている。トランスジューサは乗物の減速度を示す値
を有する電気信号をし、モニタ回路はトランスジューサ
の出力信号を演算処理する。代表的な演算処理手法は、
アナログ積分器を用いてトランスジューサの出力信号を
直接積分する手法である。積分器の出力が所定値を超え
これにより乗物の減速度がある一定の値よりも大きくな
ったことを示すと、電気スイッチが作動して電気エネル
ギをスキーブに供給する。そのような装置の一例がBr
ede他の米国特許第3,870,894号明細書(以
下、’894特許と呼称する)に開示されている。
【0004】上記の’894特許は、加速度計と、この
加速度計に接続された評価回路と、該評価回路の出力に
接続された点火回路すなわちスキーブとを備えた装置を
開示している。加速度計は圧電トランスジューサを有し
ており、該圧電トランスジューサは乗物の減速度を示す
値の電気的な出力信号を提供する。評価回路は増幅器を
介して上記加速度計の出力に電気的に接続された積分器
を有している。積分器の出力は減速度信号の積分を示す
値を有する電気信号である。トリガ回路が積分器の出力
に接続され、該積分器の出力が所定値に達すると、トリ
ガ回路は時間遅延回路を作動させる。この時間遅延回路
は所定時間の計時を開始する。所定時間が経過すると、
エアバッグ点火回路が付勢される。
【0005】乗物が遭遇する総てのタイプの衝突時に乗
物エアバッグを膨張することが必ずしも必要ではないこ
とが判明している。例えば、低速の非重度衝突、即ち軽
度の衝突の際にエアバッグを膨張することは望ましくな
い。非重度衝突とは乗物のエアバッグを作動することは
必要ではない状態の衝突である。どのような状態が非重
度衝突の定義に当て嵌まるかの判定は乗物の型式に関連
する種々のファクタに依存する。例えば、12.9km
/h(毎時8マイル)の速度で走行している大型の乗物
が駐車している乗物に当たった場合には、そのような衝
突は非重度衝突であり乗物の乗客を保護するためにエア
バッグを作動する必要がないと考えられる。そのような
衝突においては、乗客の安全を確保するには乗物のシー
トベルトだけで十分である。そのような非重度衝突の際
、一般の加速度計は急速な減速が生じたことを示す出力
信号を出してしまう。上記の’894特許に従って構成
された作動可能な乗客身体拘束装置においては、所定の
速度差が生じかつ時間遅延回路がタイムアウトすると同
時にエアバッグが膨張されてしまう。
【0006】作動可能な乗客身体拘束装置のための他の
型式の電子的な制御装置は、Feldmaierの米国
特許第4,842,301号明細書(以下、’301特
許と呼称する)に開示されている。この’301特許は
、溶接された一体型の車体構造を有する乗物で該乗物の
前部から後部へ長手方向に伸びる一対のフレーム側部レ
ールを有する型式の乗物が衝突した際に生ずる音響放射
をモニタするエアバッグ作動回路を開示している。この
’301特許によれば、2つの音響振動センサがそれぞ
れの側部レールの前方に極力接近して固定されている。 各々のセンサの出力は、低周波数成分を取り除くために
、200KHz〜300KHzの周波数帯域を有する帯
域フィルタに接続されている。帯域フィルタの出力は包
絡線検知器に接続されている。包絡線検知器の出力は比
較器に接続され、通過帯域の周波数における音響振動の
レベルが比較器の基準値を一旦超えると、エアバッグが
作動する。
【0007】
【発明の概要】本発明は乗客身体拘束装置の作動を制御
するための方法及び装置を提供し、これら方法及び装置
は、周波数領域加算アルゴリズムが所定のタイプの衝突
、すなわち乗物の乗客を保護するために身体拘束装置を
使用する必要のある衝突、の発生を示した時にだけ、上
記身体拘束装置を作動することを特徴としている。
【0008】本発明の1態様によれば、乗物の乗客身体
拘束装置の作動を制御するための装置が提供される。こ
の装置は、乗物衝突状態を示す周波数成分を有する時間
領域の振動電気信号を提供する手段を備えている。また
この装置は、上記時間領域の振動電気信号を少なくとも
2つの時間幅にわたって周波数領域の信号に変換する手
段と、上記周波数領域の信号の少なくとも1つの周波数
成分を他の周波数領域の信号の少なくとも1つの周波数
成分に加算する手段とを備えている。本装置は更に、上
記周波数領域の信号の少なくとも1つの周波数成分にお
ける加算値が所定のタイプの乗物の衝突が生じているこ
とを示した場合に、上記乗客身体拘束装置を作動する作
動手段を備えている。
【0009】本発明の他の態様によれば、乗物の乗客身
体拘束装置の作動を制御するための方法が提供される。 この方法は乗物衝突状態を示す周波数成分を有する時間
領域の振動電気信号を提供するステップと、少なくとも
2つの時間幅内の上記時間領域の振動電気信号を関連す
る周波数領域の信号に変換するステップと、上記周波数
領域の信号の少なくとも1つの周波数成分を他の周波数
領域の信号の少なくとも1つの周波数成分に加算するス
テップと、上記周波数領域の信号の少なくとも1つの周
波数成分の加算値が所定のタイプの乗物の衝突が生じて
いることを示すと上記乗客身体拘束装置を作動するステ
ップとを備えている。
【0010】本発明の他の特徴及び効果は、図面を参照
して述べる以下の好ましい実施例の詳細な説明から、当
業者には明らかとなろう。
【0011】
【実施例】図1には、本発明のエアバッグ型の身体拘束
装置の作動を制御するための装置20が示されている。 加速度計アセンブリ22は、増幅器26に電気的に接続
された加速度計すなわち振動トランスジューサ24を備
えている。増幅器26の出力28は、周波数成分を有す
る振動信号である。種々のタイプの乗物の衝突条件の各
々に対して、加速度計の出力は特定の認識可能な周波数
成分を有することが判明している。
【0012】図2に示されるように、加速度計アセンブ
リ22は、ハウジング34に固定された片持ち型の支持
体32により懸架された重り30を有している。ハウジ
ングは乗物に取り付け可能である。4つの可変抵抗器3
6が片持ち型の支持体に取り付けられている。抵抗器3
6は、電気的な接地(アース)と電源Vとの間にホイー
トストンブリッジ構造で電気的に接続されている。
【0013】乗物衝突時等において起こるように、加速
度計の重り30がそのハウジング34と相対的に移動す
ると、抵抗器36の抵抗値が変化する。ホイートストン
ブリッジ構造のために、端子40、42の間に電圧変化
が生じ、この電圧変化は重り30の動きを示すものであ
る。このようなトランスジューサすなわち加速度計は、
モデルNo.3021としてアイシーセンサーズ社(I
CSensors;1701  McCarthy  
Blvd.,  Milpitas,  Calfor
nia  95035)から商業的に入手可能である。
【0014】ブリッジ抵抗器36は増幅器26に接続さ
れ、該増幅器26は重り30の動きに対応する値を有す
る出力信号28を出力する。端子40はオペレーショナ
ルアンプ46の非反転入力44に接続されている。オペ
レーショナルアンプ46の出力48はそのフィードバッ
ク抵抗52を介して反転入力50に接続されている。端
子42はオペレーショナルアンプ56の非反転入力54
に接続されている。オペレーショナルアンプ56の出力
58はフィードバック抵抗62を介して反転入力60に
接続されている。オペレーショナルアンプ46の反転入
力50及びオペレーショナルアンプ56の反転入力60
は可変抵抗64を介して互いに接続されている。
【0015】オペレーショナルアンプ46の出力48も
抵抗70、72を有する抵抗分圧回路を介してオペレー
ショナルアンプ68の非反転入力66に接続されている
。フィルタコンデンサ74が抵抗70、72の接続部と
アースとの間で接続されている。オペレーショナルアン
プ56の出力58も抵抗78を介してオペレーショナル
アンプ68の反転入力76に接続されている。オペレー
ショナルアンプ68の出力80は、並列に接続された抵
抗82及びコンデンサ84を介して、オペレーショナル
アンプ68の反転入力76に接続されている。
【0016】各々の抵抗52、62、70、72、78
及び82が等しい抵抗値Rを有しているとし、また可変
抵抗64の抵抗値をRvarとすると、増幅器26の利
得Gは以下の式で与えられる。 G  =  1  +  (2R/Rvar)重度衝突
とはエアバッグを使用することが必要な衝突である。非
重度衝突とはエアバッグを使用する必要のない衝突であ
る。“重度”の用語はまたロック可能なシートベルト装
置においてこのシートベルトをロックするための電気的
な制御信号を出力することを含むことも意図している。 同一のタイプ又はクラスの乗物が重度衝突及び非重度衝
突した場合にはそれぞれ、加速度計の出力には異なった
周波数成分が存在することが判明した。異なったタイプ
の乗物が同一のタイプの衝突を起こした場合にも、加速
度計の出力信号には異なった周波数成分が出力されるで
あろう。例えば、ある形式すなわちモデルの乗物が48
.3km/時(30MPH;マイル/h)の速度で柱に
衝突すると、特定の周波数成分が加速度計の出力信号に
現れる。また別の形式またはモデルの乗物が48.3k
m/時の速度で柱に衝突すると、上記衝突とこの衝突と
において加速度計が同じような条件で取り付けられてい
ても、全く異なった周波数成分が出力される。 本発明の好ましい実施例を説明する目的のため、1つの
形式すなわちモデルの乗物が異なったタイプの乗物衝突
を起こした場合に示される周波数成分について以下に説
明する。
【0017】図3には、非重度衝突状態時の加速度計ア
センブリ22の出力28が、振幅をy軸としてまた時間
をx軸として、グラフ状に示されている。この出力信号
28の大きな変動は乗物衝突の際の重り30の振動に起
因するものである。図4は図3に示す加速度計信号をフ
ーリエ変換した信号(フーリエ変換信号)を示す。振幅
はy軸上にまた周波数はx軸上にとってある。図5には
、重度衝突状態時の加速度計アセンブリ22の出力28
が、振幅をy軸としてまた時間をx軸として、グラフ状
に示されている。出力信号28のグラフの大きな変動は
乗物衝突時の重り30の振動に起因するものである。 図6は図5に示す加速度計信号のフーリエ変換信号をグ
ラフ状に示している。振幅はy軸上に、また周波数はx
軸上にとってある。
【0018】図4及び図6のグラフを比較すると、非重
度乗物衝突状態(図4)時に示される周波数成分と、重
度乗物衝突状態(図6)時に示される周波数成分との間
には差異が認められる。図4においては、周波数f1と
周波数f2との間には大きな振幅を有する周波数成分が
ない。反対に、図6においては、周波数f1とf2の間
の周波数帯域には大きな振幅を有する周波数成分が存在
する。従って、f1からf2までの周波数帯域を全時間
にわたってもにたし、かつ大きな周波数成分が存在しな
い点から大きな周波数成分が存在する点までに生じた変
化を観察すると、そのような変化が、エアバッグを使用
すべき乗物衝突が起こったことを示すことが分かる。
【0019】図1を参照すると、加速度計アセンブリ2
2の出力28は、信号28から高周波数成分を除去する
アンチアリアス(anti−alias)フィルタ10
0に接続されている。加速度計アセンブリ22の出力か
らの重要な周波数、すなわち乗物衝突状態の特定のタイ
プを示す周波数、は3KHzよりも小さいことが予想さ
れる。
【0020】アンチアリアスフィルタ100の出力は当
業者には周知のアナログ/ディジタル変換器(A/D変
換器)102に接続されている。A/D変換器102は
このA/D変換器を制御する第1のマイクロコンピュー
タ104に接続されている。マイクロコンピュータによ
るA/D変換器の制御は当業者には周知であり従ってそ
の詳細はここでは説明しない。また、マイクロコンピュ
ータは当業者においてはマイクロコントローラとして知
られており、単一チップのパッケージとして幾つかのメ
ーカから商業的に入手可能である。信号をA/D変換器
に供給する前に信号のフィルタリングを行うこともディ
ジタルフィルタの分野において周知である。そのような
フィルタは、特定の選択されたサンプリングレートによ
り所望の周波数帯域中に偽信号化されて挿入されてしま
う帯域外信号を除去するために用いられる。
【0021】A/D変換器102の出力はランダムアク
セスメモリ(RAM)106に接続されている。マイク
ロコンピュータ104もRAM106に接続されていて
、A/D変換器からのデータが記憶されるRAM106
内の位置を制御する。これは、データがA/D変換器1
02から出力されるとマイクロコンピュータによりRA
M106の位置をアドレス指定することにより実行され
る。
【0022】本発明の好ましい実施例において、RAM
106は128のデータセットから成る4つのグループ
に分割される。各のデータセットは関連するサンプリン
グ時間において得られる加速度計信号28のアナログ値
を示す。RAM106の出力はディジタル変換プロセッ
サ110に接続されている。このディジタル変換プロセ
ッサ110は、加速度計アセンブリ22の時間領域の出
力信号を周波数領域の信号に変換した信号を出力する。
【0023】ディジタル変換プロセッサ110は、高速
フーリエ変換装置、余弦変換装置等の幾つかの形態の1
つを用いることができる。本発明において用いられるデ
ィジタル変換プロセッサの1つはは、TRW  LSI
  Product社(La  Jolla、カリフォ
ルニア州)によりパーツNo.TMC2310として製
造されている高速フーリエ変換器である。高速フーリエ
変換器は一般に128のデータ点あるいは1024のデ
ータ点において使用可能である。単に説明のためである
が、ディジタル変換プロセッサ110を128データ点
の高速フーリエ変換プロセッサとすることができ、この
プロセッサはあらかじめ定められた周波数スペクトルに
わたって存在する周波数成分の振幅を示す信号を提供す
る。周波数スペクトルは128の周波数ビン(帯)に分
割される。128の各高速フーリエ変換データ点すなわ
ち周波数ビンにおける振幅値は8ビット幅を有している
【0024】ディジタル変換プロセッサ110は該プロ
セッサ110を制御する第2のマイクロコンピュータ1
20に接続されている。第2のマイクロコンピュータ1
20も第1のマイクロコンピュータ104に接続されて
いる。ディジタル変換プロセッサ110の出力は変換メ
モリ124に接続されている。メモリ124は第2のマ
イクロコンピュータ120に接続されていてこのマイク
ロコンピュータにより制御される。ディジタル変換プロ
セッサ110が変換を終了すると、モニタされた周波数
スペクトルに対して得られた変換値がメモリ124の中
のアドレス指定された位置に記憶される。
【0025】メモリ124は128のデータセットから
成る4つのグループに分割されたアドレス指定可能なメ
モリであるのが好ましい。各データセットはアドレス可
能であり、1ワードを形成する8ビットの情報を含む。 図7は、22.5Km/h(14マイル/h)のバリア
衝突等の重度衝突状態の第1の時間幅にわたる加速度計
信号の第1のフーリエ変換信号をグラフで示している。 図8は第2の時間幅にわたる加速度計信号の第2のフー
リエ変換信号をグラフで示している。図9は第3の時間
幅にわたる加速度計信号の第3のフーリエ変換信号をグ
ラフで示している。図10は第4の時間幅にわたる加速
度計信号の第4のフーリエ変換信号をグラフで示してい
る。図7から図10の各々において、y軸はdB(デシ
ベル)であり、x軸は周波数である。
【0026】4つの時間幅は同一である。第1、第2、
第3及び第4の時間幅は所定の時間遅れで時間差が付け
られている。所定の時間遅れは、メモリ106に記憶さ
れる128のA/D変換値を得るのに必要とされる時間
幅の4分の1であるように選定される。例えば、第1の
フーリエ変換信号はRAM106に記憶された1〜12
8のデータ点に関連し、第2のフーリエ変換信号は32
の新しいA/D変換を行うに必要な時間だけ遅延され、
第2のフーリエ変換信号は33〜160のデータ点に関
連する。
【0027】メモリ124の128のデータセットから
なる4つのグループの各々は図7〜10に示す4つのフ
ーリエ変換信号の1つを記憶するために用いられる。メ
モリ124の各々のグループの128データセットは加
速度計信号28の関連するフーリエ変換信号の特定の周
波数ビンの中に含まれる周波数成分の振幅を示す。メモ
リ124の128のデータセットを有する第1のグルー
プは加速度計信号28の第1のフーリエ変換を示す情報
を記憶する。メモリ124の128データセットの第2
のグループは加速度計信号28の第2のフーリエ変換を
示す情報を記憶する。メモリ124の128データセッ
トを有する第3のグループは加速度計信号28の第3の
フーリエ変換を示す情報を記憶する。メモリ124の1
28データセットを有する第4のグループは加速度計信
号28の第4のフーリエ変換を示す情報を記憶する。
【0028】第2のマイクロコンピュータ120は、マ
イクロコンピュータ12の内部メモリに記憶されたプロ
グラムルーチンに従って、メモリ124の4つのグルー
プに記憶されたフーリエ変換情報を処理する。マイクロ
コンピュータ120は、メモリ124の128データセ
ットの4つのグループの各々に記憶されたフーリエ変換
信号を取り込んで、全周波数スペクトルにわたって対応
する周波数ビンの振幅を加算する。即ち、グループ1か
らの1つの周波数ビンがグループ2等における対応する
周波数ビンに加算される。メモリ124中のそれぞれ1
28のデータセットを有する4つのグループの対応する
周波数ビンの振幅の加算値が、マイクロコンピュータ1
20の内部の関連するメモリレジスタに次のデータ処理
のために記憶される。
【0029】図11は、特定の乗物衝突に対する図7〜
10に示された第1〜4のフーリエ変換信号のすべての
周波数スペクトルにわたっての対応する周波数ビンの振
幅の加算値を示している。振幅はy軸上にdB(デシベ
ル)で示され、周波数はx軸上に示されている。より詳
細には、乗物の衝突状態のタイプは、乗物の速度、乗物
の走行方向及び乗物が衝突する対象物のタイプにより決
定される。例えば、図7〜11に示す乗物衝突は、56
.8km/h(31マイル/h)で直線的に前方に向か
ってバリアに衝突した場合である。
【0030】マイクロコンピュータ120はワンショッ
ト回路140に接続されている。マイクロコンピュータ
120が乗物が重度衝突状態にあると判断すると、トリ
ガ信号がワンショット回路140に出力される。ワンシ
ョット回路140の出力は、電界効果トランジスタ(F
ET)等の電子的な通常はオフ状態のスイッチ142に
接続されている。スイッチ142は電源Vとアースとの
間でスキ−ブ144と直列に接続されており、ワンショ
ット回路がトリガされるとパルスを出力し、該パルスは
スキーブが着火するに十分な時間幅にわたってスイッチ
142をオン状態にする。
【0031】図12は、符号A−Eで示された4つのグ
ラフ線を示しており、5つのタイプの乗物衝突における
第1〜4のフーリエ変換信号の全周波数スペクトルの一
部にわたっての対応する周波数ビンの振幅をそれぞれ示
している。即ち、図7〜11のそれぞれにおいてゼロか
ら符号Pで示されている第1の部分であって、128の
周波数ビンを有する第1の部分が、図12に示されてい
る。グラフ線Aは12.9km/h(8マイル/h)の
バリア乗物衝突に、グラフ線Bは22.5km/h(1
4マイル/h)のバリア乗物衝突に、グラフ線Cは30
km/h(18マイル/h)のポール(柱)乗物衝突に
、グラフ線Dは50km/h(31マイル/h)の速度
でかつ30度の角度で乗物衝突が生じた場合に、グラフ
線Eは図11に示されたグラフ線にそれぞれ対応する。 図12に示された周波数ビンの振幅の加算値は、5つの
特定のタイプの乗物衝突に、特定のタイプの乗物を繰り
返し従わせることにより実験的に得たものである。 このように実験的に得られた対応する周波数ビンの振幅
の加算値は、マイクロコンピュータ120の制御プロセ
スに用いられ、乗客拘束装置を作動させるか否かの決定
を行うために用いられる。
【0032】複数の敷居値がマイクロコンピュータ12
0の内部メモリに記憶される。各敷居値は無作動バリア
衝突状態、すなわち乗物の乗客を保護するためにエアバ
ッグを作動させる必要のない衝突、に対応する。そのよ
うな無作動バリア衝突状態は一般に11.3〜16.1
km/h(7〜10マイル/h)の範囲にある。少なく
とも1つの周波数ビンの振幅の加算値が、マイクロコン
ピュータ120の内部メモリに記憶された該関連する敷
居値と比較され、乗物の重度衝突状態が発生したか否か
を判定される。
【0033】メモリ124中の128のデータセットを
有する4つのグループの対応する周波数ビンの振幅の加
算値がいずれも所定の敷居値を越えなければ、重度衝突
が起こっていないことを示す。もし、マイクロコンピュ
ータ120が重度衝突が起こらなかったと判断すると、
メモリ124の128データセットを有する第1のグル
ープがシフトアウトされて新しいグループ(128のデ
ータセットを有する)により書き換えられる。もし、マ
イクロコンピュータ120が次のプログラムサイクルに
おいても重度衝突が起こらなかったと判断すると、第2
のグループ(128のデータセットを有する)がシフト
アウトされて更に新しいグループにより書き換えられる
。同様に、次のプログラムサイクルにおいて、マイクロ
コンピュータ120が乗物の重度衝突が起こらなかった
と判断すると、第3のグループがシフトアウトされて書
き換えられる。同様にして次のサイクルにおいて第4の
グループが除去されて書き換えられる。このシフトアウ
トおよび書き換えのプロセスは次にメモリ124の12
8データセットの第1のグループに対して再び開始する
。シフトアウト及び書き換えプロセスによりマイクロコ
ンピュータ120は乗物衝突状態を連続的にモニタする
ことができる。4つグループの対応する周波数ビンの振
幅の加算値がその関連する所定の敷居値を超えると、こ
れはエアバッグの作動を必要とする乗物衝突状態である
ことを示す。
【0034】敷居値は乗物のタイプに依存する。各々の
敷居値は特定のタイプの乗物に対して得られた実験的な
衝突データに基づいて選択される。例えば図12を参照
すると、予め選択された周波数バンドFeに対する敷居
値はデシベル値Tに選択され、この値を超すとエアバッ
グの作動を必要とし、またこの値よりも低ければエアバ
ッグの作動を必要としない。周波数Feに対する敷居値
Tは、エアバッグの作動が絶対に必要とされる乗物衝突
状態に対応する1つのグラフ線と、エアバッグの作動が
絶対に必要とされない乗物衝突状態に対応する他のグラ
フ線との間に、比較的広い間隔が存在するように選択さ
れる。
【0035】本発明の他の実施例によれば、複数の所定
の加算敷居値がマイクロコンピュータ120の内部メモ
リに記憶される。マイクロコンピュータ120が予め選
択された所定の敷居値の少なくとも1つを関連する周波
数ビンが超えていると判定すると、マイクロコンピュー
タ120は、対応する周波数ビンの振幅の加算値を、マ
イクロコンピュータ120の内部メモリに周波数ビンに
対応して記憶されている該予め選択された所定の(加算
)敷居値と比較することによって、衝突の深刻度を決定
する。
【0036】所定の加算敷居値の各々は乗物のタイプ及
びモデルに依存する。例えば、所定の周波数ビンに対応
する4つの所定の加算敷居値が、衝突の深刻度を決定す
るためにマイクロコンピュータ120の内部メモリに記
憶される。第1の加算敷居値は、無作動バリア衝突に対
応し、第2の加算敷居値は長い速度変化衝突に対応し、
第3の加算敷居値は全作動バリア衝突に対応し、第4の
加算敷居値は高速のバリア衝突に対応する。無作動バリ
ア衝突は11.3〜16.1km/h(7〜10マイル
/h)のバリア衝突と等価である。長い速度変化の衝突
は19.3から33.8km/h(12〜21マイル/
h)の柱衝突に等価であり、全作動バリア衝突は19.
3から25.7km/h(12〜16マイル/h)のバ
リア衝突に等価である。高速バリア衝突は48.3km
/h(30マイル/h)のバリア衝突に等価である。
【0037】図13を参照すると、A/D変換器のデー
タ変換制御がより良く理解されよう。この制御はステッ
プ200で開始する。ステップ204において、マイク
ロコンピュータ104は値Xを1に等しく設定する。ス
テップ206においては、マイクロコンピュータ104
はA/D変換器に変換を開始させる。マイクロコンピュ
ータ104は次にステップ208においてRAM106
に対してアドレス指定可能な記憶位置信号を発生する。 ステップ201において、A/D変換器102からの変
換された信号がRAM106に記憶される。上述のよう
に、変換された値は各々が128のデータ点のセットを
有する4つのグループにおいて記憶される。
【0038】ステップ220において、変換され記憶さ
れた32で割ったデータセットの数が整数であるか否か
を判定する。1グループ当たりの全データセットは12
8であるため、32で割るとデータ分析に対して75%
のオーバーラップを与える。判定が否定(N)であれば
、制御ループはステップ206に戻り、ここにおいて更
に変換が行われる。もしステップ220における判定が
肯定(Y)であれば、制御はステップ221に進み、こ
こで第1のマイクロコンピュータ104が“ゲット”信
号を第2のマイクロコンピュータ120に送る。プログ
ラムは次にステップ222に進み、ここでXはX+1に
等しく設定される。ステップ224において、マイクロ
コンピュータ104は値Xが4に等しいか否かを判定す
る。もしステップ224における判定が否定であれば、
制御プログラムはステップ206に戻る。もしステップ
224における判定が肯定であれば、制御プログラムは
ステップ226へ進む。ステップ226において、マイ
クロコンピュータ104は“変換完了”信号を第2のマ
イクロコンピュータ120へ送る。
【0039】図19は、本発明にしたがって、第2のマ
イクロコンピュータ120により行われるA/D変換器
のデータを周波数領域に変換するための制御手順を示す
。この手順はステップ300でスタートする。ステップ
301において、カウンタの値が1に設定される。ステ
ップ302において、変換メモリ124中の128のデ
ータセットを有する4つのグループにセットされた各デ
ータセットがゼロに初期設定される。ステップ303に
おいて、変換完了すなわち変換終了信号がA/D変換器
から受け取っているか否かを判定する。もし判定が否定
であれば、制御手順はループバックしてステップ303
を繰り返す。もしステップ303における判定が肯定で
あれば、このことは128のデータ点が周波数領域に変
換される準備が完了していることを示し、プログラムは
ステップ304に進み、ここにおいて“ゲット”信号を
受け取っているか否かを判定する。
【0040】マイクロコンピュータ120は、32のデ
ータ点がA/D変換器により変換されてメモリ106に
記憶される毎に、マイクロコンピュータ104から“ゲ
ット”信号を受け取る。しかしながら、制御プログラム
は、128セットのデータ点が最初に受け取られかつ記
憶されるまでは、ステップ304へ進まない。もしステ
ップ304における判定が否定であれば、制御プロセス
はループバックしてこのステップを繰り返す。もしステ
ップ304における判定が肯定であれば、プロセスはス
テップ306に進み、ここにおいて128のデータセッ
トがメモリ106からシフトアウトされる。ステップ3
07において、データ変換が開始されて時間領域信号を
周波数領域信号に変える。この変換が終了すると、変換
器は”変換完了”信号をマイクロコンピュータ120へ
出力する。
【0041】ステップ303及び304での作用は、第
2のマイクロコンピュータが、128のデータ点を得る
までは(ステップ303)、ステップ307においてい
かなる変換も行わないことである。128のデータ点を
得ると、新しい32のデータ点を得る毎に変換が実行さ
れる。
【0042】ステップ308において、マイクロコンピ
ュータ120が変換器110から変換完了信号を受け取
っているか否かの判定が行われる。その判定が否定であ
れば、プログラムはステップ307へループバックする
。もしステップ308における判定が肯定であれば、プ
ロセスはステップ310へ進み、ここにおいて変換され
たデータが変換メモリ124に記憶される。ステップ3
11に示すように、変換されたデータはカウンタの値に
より指定されるグループに記憶される。
【0043】ステップ314において、メモリ124中
の128のデータセットを有する4つのグループの中の
対応する周波数ビンの値が該ビン毎に加算され、128
の加算値が得られる。128の加算値はそれぞれ、周波
数スペクトルの周波数ビンのそれぞれに対応する。
【0044】次にステップ316において、少なくとも
2Gの力を示す出力信号が加速度計アセンブリ22から
出力されているか否かの判定が行われる。この判定は、
マイクロコンピュータ104により、A/D変換器10
2の出力をモニタして敷居値を超えているか否かを判断
することにより行われる。もしステップ316における
判定が否定であれば、制御プロセスはステップ322へ
進んでカウンタの値を増分する。もしその判定が肯定で
あれば、制御プロセスはステップ318へ進み、ここに
おいて、所定の周波数ビンでの加算値の少なくとも1つ
が所定の敷居値と比較される。
【0045】ステップ320において、マイクロコンピ
ュータ120は、上記ステップ318において実行され
た比較に基づき、乗物が所定のタイプの衝突状態、例え
ば乗客の身体拘束装置を作動する必要がある衝突状態に
あるか否かを判定する。乗客の身体拘束装置を作動する
必要のある所定のタイプの衝突状態は、上記説明したよ
うに重度衝突状態と呼称されている。ステップ320に
おける判定が否定であれば、制御プロセスはステップ3
22へ進んでカウンタの値を増分する。ステップ324
において、カウンタの値が5に等しいか否かの判定が行
われる。もしステップ324における判定が否定であれ
ば、制御プロセスはステップ303へ戻る(ループバッ
クする)。もし、ステップ324における判定が肯定で
あれば、制御プロセスはステップ326へ行き、ステッ
プ303へループバックする前にカウンタの値を1にリ
セットする。もし、ステップ320における判定が肯定
であれば、マイクロコンピュータ120はステップ32
8において作動信号をワンショット回路140へ出力し
、これにより乗客の身体拘束装置の作動を開始する。 ステップ318及び320は、ステップ316において
判断されるように、2Gの力が検知された時にのみ実行
される。
【0046】図15は、本発明の他の実施例に基づき、
マイクロコンピュータ120により実行される他の制御
プログラムを示している。ステップ320までの総ての
制御ステップは図19に関して説明したものと同様であ
る。ステップ320において、エアバッグを作動する必
要のある衝突、すなわち重度衝突状態、が発生している
か否かの判定が行われる。衝突が無作動バリア状態、例
えば12.9km/h(8マイル/h)のバリア衝突、
よりも大きければ、ステップ320における判定は肯定
となろう。この判定は、マイクロコンピュータ120に
より、対応する周波数バンドの振幅の加算値と、既知の
衝突に対して実験的に決定された敷居値とに応答して行
われる。もし、ステップ320における判定が肯定であ
れば、マイクロコンピュータ120は、対応する周波数
バンドの振幅の加算値に基づき、ステップ400におい
て乗物衝突の特定のタイプを決定する。
【0047】該加算値に基づき乗物衝突の特定のタイプ
を決定するために、実験的な手法を用いる必要がある。 例えば、対象とするタイプの乗物を幾つかのタイプの乗
物衝突に遭わせなければならない。各々のタイプの乗物
衝突に対して、加算結果が記録されマイクロコンピュー
タ120のメモリに記憶される。記録されかつマイクロ
コンピュータ120のメモリに記憶されたこれらの実験
的に得られた加算結果を、本明細書において所定の加算
敷居値と呼称する。実時間で衝突のタイプの決定を行う
ために、マイクロコンピュータ120は、加算値を関連
する所定の加算敷居値と比較する。
【0048】乗物衝突のタイプを決定するために、マイ
クロコンピュータ120は、ステップ402において、
衝突が高速のバリア衝突であるか否かを判断する。高速
のバリア衝突の判断を行うために、マイクロコンピュー
タ120は、高速のバリア衝突を示すと考えられるメモ
リからの加算値と、メモリに記憶された所定の加算敷居
値とを比較する。もし、ステップ402における判定が
肯定であれば、ステップ404においてエアバッグは直
ちに作動する。
【0049】もし、ステップ402における判定が否定
であれば、マイクロコンピュータ120は、ステップ4
06において、加算値が、全作動衝突状態、例えば12
.9km/h(8マイル/h)よりも大きな低速のバリ
ア衝突、高速の柱衝突、高速の角度的な衝突、あるいは
高速の車対車の衝突、を示しているか否かを判定する。 もし、ステップ406における判定が肯定であれば、カ
ウンタの値がステップ407において増加される。ステ
ップ408において、カウンタの値が5であるか否かを
判断する。もしステップ408の判定が否定であれば、
制御プロセスはステップ409に進む。もしその判定が
肯定であれば、制御プロセスはステップ410へ進んで
、ステップ409へ進む前にカウンタをリセットしてそ
の値を1にする。ステップ409において、最初に0に
設定された値YがY+1に更新される。ステップ411
において、Yが4に等しいか否かの判断を行う。これは
ステップ409を4回通った後に生ずる。もしステップ
411における判定が否定であれば、制御プロセスは、
ステップ412において、線Aを介して図14のステッ
プ304へ戻る。もしステップ411における判定が肯
定であれば、マイクロコンピュータ120はトリガ信号
を出力してステップ404においてワンショット回路を
作動させる。
【0050】ステップ409及び411は4つのシステ
ムサイクルの時間遅延を提供することは理解されよう。 高速バリア衝突の外のタイプの衝突ではエアバッグを直
ちに作動する必要がないので、この時間遅延は望ましい
。また、4つのシステムサイクルの時間遅延の間に、加
算結果すなわち加算値が連続的にモニタされる。もし乗
物衝突のタイプが変わらなければ、ステップ411にお
ける判定は第4のシステムサイクルの後に肯定となる。 もし、加算値をを連続的にモニタしている間に、衝突の
タイプが変われば、作動の制御も変わる。例えば、もし
制御プロセスが、ステップ406において検知された全
作動衝突状態から、ステップ402で決定された高速バ
リア衝突へ変わると、ステップ402における判定は肯
定的なものに変わり、これによりエアバッグの迅速な作
動が行われる。また、小さな柱に当たりこの柱が折れて
地面から解放された場合に起こり得るように、ステップ
406において検知された全作動衝突状態が中断すると
、ステップ320における判定は肯定から否定に変わり
、これによりエアバッグが不必要に作動するのを防止す
る。
【0051】もしステップ406における判定が否定で
あれば、ブロック420で示すようにこの乗物衝突のタ
イプは低速の衝突であり、その衝突の強さは、最初に衝
突を検知してから所定の時間遅延の後にエアバッグを作
動するのが望ましいと判断される。そのような低速の衝
突は、例えば低速の柱衝突あるいは低速の角度的な衝突
の場合である。ステップ421において、カウンタの値
が増加される。ステップ422において、カウンタの値
が5であるか否かを判断する。もしその判断が否定であ
れば、制御プロセスはステップ423へ進む。またその
判断が肯定であれば、制御プロセスはステップ424へ
進み、ステップ423へ進む前にカウンタをリセットし
てその値を1にする。
【0052】もしステップ406における判定が否定で
あれば、最初に値Zを0に設定する。ステップ423に
おいて、Zの値がZ+1に更新される。ステップ425
において、Zが12に等しいか否かを判断する。これは
ステップ423を12回通過したときに起こる。ステッ
プ425は、この衝突状態においては、ステップ425
における判定が肯定となる前に、これら12のシステム
サイクルが低速の衝突状態のままであるために必要であ
ることを提示する。この時間遅延は望ましいが、その理
由は乗物の乗客を保護するためにエアバッグを直ちに作
動する必要がないからである。これら12のシステムサ
イクルの間に、データ処理は続行されている。もし乗物
衝突のタイプが12のシステムサイクルを処理する間に
変わると、プロセスの制御もそれに応じて変わる。もし
ステップ425における判定が肯定であって低速の衝突
状態が12システムサイクルの間に終わったことを意味
していれば、エアバッグが作動する。もしステップ42
5における判定が否定であれば、制御プロセスはステッ
プ426においてステップ304に戻る。また、もし低
速の衝突状態が中断すると、ステップ320の判定は肯
定なものから否定なものへと変わり、これによりエアバ
ッグが不必要に作動するのを防止する。
【0053】本発明を好ましい実施例について説明した
。本明細書を読んでこれを理解すれば、当業者は変形及
び変更を行うことができるであろう。例えば、好ましい
実施例はエアバッグ型の身体拘束装置の作動に関連して
説明した。しかしながら、本発明の方法及び装置は他の
形態の乗客の身体拘束装置に応用可能である。例えば、
作動信号を用いてロック可能なシートベルト装置におい
てシートをロックしたり、あるいはシートベルト装置の
シートベルトリアクタに対するプリテンショナを作動す
ることができる。総てのそのような変形及び変更は、請
求の範囲内にある限り、本発明の技術的範囲に属するも
のである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に従って構成された乗客の身体拘束装置
の制御システムを示す概略的なブロックダイアグラムで
ある。
【図2】図1に示された加速度計アセンブリの概略的な
ブロック図である。
【図3】非重度乗物衝突時の加速度計アセンブリの出力
を示すグラフである。
【図4】図3に示された出力信号のフーリエ変換信号を
示すグラフである。
【図5】乗物が重度乗物衝突に遭った場合の加速度計ア
センブリの出力を示すグラフである。
【図6】図5に示された出力信号のフーリエ変換信号を
示すグラフである。
【図7】ある特定のタイプの乗物に対する22.5km
/hのバリア衝突の場合の、所定の周波数スペクトルに
わたる図2に示された加速度計アセンブリからの出力信
号の第1のフーリエ変換信号を示すグラフである。
【図8】ある特定のタイプの乗物に対する22.5km
/hのバリア衝突の場合の、所定の周波数スペクトルに
わたる図2に示された加速度計アセンブリからの出力信
号の第2のフーリエ変換信号を示すグラフである。
【図9】ある特定のタイプの乗物に対する22.5km
/hのバリア衝突の場合の、所定の周波数スペクトルに
わたる図2に示された加速度計アセンブリからの出力信
号の第3のフーリエ変換信号を示すグラフである。
【図10】ある特定のタイプの乗物に対する22.5k
m/hのバリア衝突の場合の、所定の周波数スペクトル
にわたる図2に示された加速度計アセンブリからの出力
信号の第4のフーリエ変換信号を示すグラフである。
【図11】所定の周波数スペクトルにわたっての図7〜
10に示されたフーリエ変換信号の加算値を示すグラフ
である。
【図12】5つのタイプの乗物衝突におけるフーリエ変
換信号の加算値を示している図11に示されたグラフ線
と同様なグラフ線を示しており、図7〜10に示された
周波数スペクトルの一部分にわたってのグラフである。
【図13】図1に示された1つのマイクロコンピュータ
の制御プロセスを示すフローチャートである。
【図14】図1に示された他方のマイクロコンピュータ
の制御プロセスを示すフローチャートである。
【図15】図1に示された他方のマイクロコンピュータ
の他の制御プロセスを示す部分的なフローチャートであ
る。
【符号の説明】
22    加速度計アセンブリ 24    振動トランスジューサ 30    重り 144  スキーブ

Claims (21)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  乗物の乗客身体拘束装置の作動を制御
    するための装置であって、乗物衝突状態を示す周波数成
    分を有する時間領域の振動電気信号を発生する検出手段
    、少なくとも2つの時間幅にわたって前記時間領域の振
    動電気信号を、周波数領域の信号に変換する時間領域信
    号/周波数領域信号変換手段と;前記周波数領域の信号
    の少なくとも1つの周波数要素と前記周波数領域の他の
    信号の少なくとも1つの周波数要素を加算する加算手段
    、及び前記周波数領域の信号の少なくとも1つの周波数
    要素の加算値が、所定のタイプの乗物衝突が生じている
    ことを示す場合に、前記乗客身体拘束装置を作動させる
    作動手段を備えて成る装置。
  2. 【請求項2】  請求項1記載の装置において、前記信
    号変換手段が、前記振動電気信号をディジタル信号に変
    換するためのディジタル変換手段と、該ディジタル変換
    手段に接続されるディジタル変換プロセッサとを備える
    ことを特徴とする装置。
  3. 【請求項3】  請求項2記載の装置において、前記デ
    ィジタル変換手段がA/D変換器であり、また前記ディ
    ジタル変換プロセッサが高速フーリエ変換器であること
    を特徴とする装置。
  4. 【請求項4】  請求項3記載の装置において、前記高
    速フーリエ変換器が所定の周波数スペクトルにわたって
    128の変換値を提供し、前記少なくとも2つの時間幅
    が75パーセントのオーバーラップ部分を有することを
    特徴とする装置。
  5. 【請求項5】  請求項1記載の装置において、前記乗
    客身体拘束装置はエアバッグを備えることを特徴とする
    装置。
  6. 【請求項6】  請求項1記載の装置において、前記信
    号変換手段が、所定の遅延時間で後続する変換を遅延す
    る遅延手段を備え、また前記加算手段が、現在の周波数
    領域信号の少なくとも1つの周波数成分を、時間遅延さ
    れた周波数領域信号の対応する周波数成分に加算して、
    この加算値を示す加算信号を提供することを特徴とする
    装置。
  7. 【請求項7】  請求項2記載の装置において、所定の
    時間における所定の衝突状態を示す所定の周波数領域の
    振幅信号を記憶するための記憶手段と、周波数領域の信
    号の加算値を記憶された所定の周波数領域の振幅信号と
    比較するための比較手段とを更に備え、周波数領域信号
    の加算値が前記記憶された所定の周波数領域の振幅信号
    よりも大きい時に、前記作動手段が前記乗客身体拘束装
    置を作動することを特徴とする装置。
  8. 【請求項8】  請求項1記載の装置において、前記少
    なくとも2つの時間幅が同一の長さを有して部分的にオ
    ーバーラップすることを特徴とする装置。
  9. 【請求項9】  請求項1記載の装置において、前記加
    算手段が、対応している周波数領域の信号の周波数成分
    の振幅を所定の周波数スペクトルにわたって総加算した
    加算値を提供することを特徴とする装置。
  10. 【請求項10】  請求項1記載の装置において、前記
    検出手段が、乗物に固定されたフレームから伸びる片持
    ち部材に懸架された重りであって、該重りは乗物が衝突
    状態状態に遭うと振動するように構成されていることを
    特徴とする装置。
  11. 【請求項11】  請求項1記載の装置において、前記
    作動手段が、更に、複数のタイプの乗物衝突状態のいず
    れが生じているかを前記周波数領域の信号の加算値から
    判定する手段と、該判定された乗物衝突状態のタイプに
    応じて作動を遅延する手段とを備えることを特徴とする
    装置。
  12. 【請求項12】  乗物の乗客身体拘束装置の作動を制
    御するための方法であって、乗物衝突状態を示す周波数
    成分を有する、時間領域の振動電気信号を提供する検出
    ステップ、前記時間領域の振動電気信号を、少なくとも
    2つの時間幅にわたって関連する周波数領域の信号に変
    換する時間領域信号/周波数領域信号変換ステップ、前
    記周波数領域の信号の少なくとも1つの周波数成分を他
    の周波数領域の信号の少なくとも1つの周波数成分と加
    算して加算値を得る加算ステップ、及び前記周波数領域
    の信号の少なくとも1つの周波数成分の加算値が所定の
    タイプの乗物の衝突が生じていることを示す場合に、前
    記乗客身体拘束装置を作動する作動ステップとを備えて
    成る方法。
  13. 【請求項13】  請求項12記載の方法において、前
    記信号変換ステップがディジタル変換プロセッサにより
    行われ、また前記振動電気信号をディジタル信号に変換
    するディジタル変換ステップを備えることを特徴とする
    方法。
  14. 【請求項14】  請求項12記載の方法において、前
    記ディジタル変換ステップがアナログ信号をディジタル
    信号に変換するステップを含み、また前記信号変換ステ
    ップがフーリエ変換を実行するステップを含むことを特
    徴とする方法。
  15. 【請求項15】  請求項14記載の方法において、前
    記信号変換ステップが128の変換値を提供するステッ
    プを含み、また前記少なくとも2つの時間幅が75パー
    セントオーバーラップされることを特徴とする方法。
  16. 【請求項16】  請求項12記載の方法において、作
    動ステップがエアバッグを作動するステップを含むこと
    を特徴とする方法。
  17. 【請求項17】  請求項12記載の方法において、前
    記信号変換ステップが所定の遅延時間で後続する変換を
    遅延する遅延ステップを含み、また前記加算ステップが
    現在の周波数領域信号の少なくとも1つの所定の周波数
    成分を、時間遅延された周波数領域信号の対応する周波
    数成分に加算して加算値を示す信号を提供するステップ
    を含むことを特徴とする装置。
  18. 【請求項18】  請求項13記載の方法において、所
    定の時間における所定の衝突状態を示す所定の周波数領
    域の振幅信号を記憶する記憶ステップと、周波数領域の
    信号の加算値を記憶された所定の周波数領域の振動信号
    と比較するための比較ステップとを更に備え、前記作動
    ステップが、周波数領域信号の前記加算値が前記記憶さ
    れた所定の周波数領域の振幅信号よりも大きい時に、前
    記乗客身体拘束装置を作動することを特徴とする方法。
  19. 【請求項19】  請求項12記載の方法において、前
    記2つの時間幅をオーバーラップするステップを更に備
    えることを特徴とする方法。
  20. 【請求項20】  請求項12記載の方法において、前
    記加算ステップが、周波数領域の信号の対応する周波数
    成分の振幅を周波数スペクトルにわたって加算すること
    を特徴とする方法。
  21. 【請求項21】  請求項12記載の方法において、前
    記作動ステップが、更に、複数のタイプの乗物衝突のい
    ずれが生じているかを判定するステップと、該判定され
    た乗物衝突のタイプに応じて作動を遅延するステップと
    を含むことを特徴とする方法。
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