KR20040095367A - 차량의 에어백 기동 제어 장치 - Google Patents

Abstract

차량 시트상에 인간이 착석하고 있는지의 여부를 판단하고, 착석하는 경우는 체형을 판단하여 에어백의 동작을 최적으로 제어할 수 있는 차량의 에어백 기동 제어 장치로서, 차량 좌석의 등받이부 또는 좌부의 어느 한쪽, 또는 양쪽 모두에 부착된 공기 포대식 압력 센서는 호흡 및 심장 박동 등의 생체 신호가 압력 센서로부터의 전기적인 출력에 포함되어 있는지에 따라, 포함된 경우에는 출력이 소정의 제한값을 초과하는지에 따라, 에어백의 팽창력 및 팽창 방향 등을 제어한다.

Description

차량의 에어백 기동 제어 장치{AIR BAG START CONTROL DEVICE OF VEHICLE}

자동차의 탑승자가 충돌 등의 사고시에 받는 충격 등을 완화하고, 탑승자의 안전을 지키는 장치로서, 에어백이 일반적으로 보급되어 있다.

이 장치는 탑승자의 시트의 앞부분 또는 측부에 폭약을 넣은 밀폐자루를 수납하여 두고, 충돌시의 충격에 의해 생긴 급격한 가속도의 변화를 검지하여 폭약에 점화하고, 그에 의해 생긴 가스에 의해 밀폐자루를 팽창시켜서 탑승자가 좌석으로부터 이탈하는 것을 막도록 한 것이다.

종래의 에어백에 있어서는 탑승자 1인 1인의 체형이나 체중에 관계 없이, 평균적인 성인을 기준으로 하여, 팽창 후의 체적이나 발사 각도 등을 설정하고 있다.

따라서 유아 등에는 반대로 과대한 압력이 가하여저서, 충돌 그 자체에 의해 생기는 장애보다도, 오히려 에어백에 의한 인체에의 장애가 우려되고 있는 것이 실정이다.

또한, 시트가 공석이거나, 단지 하물을 두었을 뿐인 경우도 에어백이 작동하여, 좌석의 하물을 후방으로 날리기거나 하는 외에. 차내의 급격한 대기압 변화에 의한 장애도 걱정된다. 이렇기 때문에, 공석이나 하물만의 시트에서는 에어백이 무용하게 동작하지 않도록 하는 것도 요망된다.

본 발명은 자동차의 시트에 공기포대식(空氣袋式) 압력 센서를 부착하고 시트상의 하중의 성질 및 그 위치를 검출함에 의해, 에어백의 작동의 가부 및 그 팽창력, 팽창 방향 등을 제어하는 장치에 관한 것이다.

도 1은 도 2에 도시한 공기포대식 압력 센서를 자동차의 시트에 부착한 상태를 도시한 도면.

도 2는 본 발명의 장치에 이용하는 공기포대식 압력 센서의 구조를 도시한도면.

도 3은 공기포대식 압력 센서에 인체의 하중이 걸린 경우에 전기 회로로부터 얻어지는 호흡 신호의 출력을 설명하는 그래프.

도 4는 차량이 정지중이고, 시트상에 평균 체형의 성인이 올라타고, 몸이 움직이지 않도록 안정 상태를 유지한 때의 신호(A)의 출력을 웨이브 폼 애널라이저로 측정한 그래프.

도 5는 차량 주행시이며 또한 시트가 공석인 경우의 신호(B)의 출력을 웨이브 폼 애널라이저로 측정한 그래프.

도 6은 차량 주행시이며 또한 시트의 좌부에 하물이 실려 있는 경우의 신호(B)의 출력을 웨이브 폼 애널라이저로 측정한 그래프.

도 7은 차량 주행시에 시트에 사람이 올라탄 경우의 신호(B)의 출력을 웨이브 폼 애널라이저로 측정한 그래프.

도 8은 신호(A) 및 신호(B)로부터 시트상의 사람이나 물건을 검지하고, 에어백의 동작을 최적으로 하기 위한 신호 처리 회로의 일예를 도시한 블록도.

도 9는 신호에 의해 제어되는 에어백의 동작예를 설명하는 도면.

본 발명 장치는 자동차의 시트에 공기포대식 압력 센서를 1개 또는 복수개 부착하고, 압력 센서 출력 신호가 없는 때는 공석인 것을 판단한다.

다음에 신호가 있더라도, 그것이 맥박, 호흡 등의 체동(體動) 신호를 포함하지 않는 정적 신호(차체의 흔들림에 의한 주기성 신호가 지속하지 않는)인 경우는 하물인 것을 판단한다.

또한 주기성이 지속하는 체동 신호를 포함하는 신호인 경우는 그 강도로부터 탑승자의 체형을 판단한다.

이상의 판단에 기초하여, 시트상의 인체의 체형 등에 응하여 에어백이 가장 적절하게 작동하는 제어 신호를 발생한다.

또한, 상기 신호에 포함되어 있던지, 또는 별도 차체로부터 검출하는 차의 주행중을 나타내는 신호를 이용하여, 차의 주행중에만, 본 장치를 작동시키는 것이 가능하다.

발명의 실시의 형태를 도면을 참조하여 설명한다.

도 2는 본 발명의 장치에 이용하는 공기포대식 압력 센서(2)의 구조를 도시한 도면이다.

21은 얇고, 직사각형의 내부가 중공인 공기포대이다. 고무, 유연한 플라스틱등의 재료로 만들어져 있고, 완전하게 기밀일 필요는 없다.

오히려 핀 홀 등이 존재하여, 약간 공기의 유출, 유입이 있는 쪽이 온도 변화에도 강하고, 양산성도 좋다.

단, 완전하게 수축하여버리는 것을 피하기 위해, 내부에 스펀지와 같은 채우는 물건을 넣고, 가능한 한 원형(原形)을 유지하도록 한다.

공기포대(21)의 일단에는 중공의 파이프(22)를 통하여 마이크로폰(23)이 부착되어 있고, 공기포대(21) 내부에 생긴 공기압의 변동을 마이크로폰(23)의 진동판에 전파되도록 구성되어 있다.

마이크로폰(23)의 출력은 리드선(24)을 통하여 전기 회로(25)로 인출되어, 필요한 신호 처리가 새행된 후, 유선 또는 무선으로 외부에 전달하게 되어 있다.

마이크로폰(23), 리드선(24), 전기 회로(25)는 예를 들면 하나의 박스 내에 넣어서 일체로 구성하는 것이 가능하다.

또한 마이크로폰(23)을 공기포대(21)의 내부에 마련하여, 파이프(22)를 생략할 수도 있다.

도 3은 도 2의 공기포대식 압력 센서(2)에 인체의 하중이 걸린 경우에 전기 회로(25)로부터 얻어지는 호흡 신호의 출력을 설명하는 그래프이다.

그래프의 종축은 호흡 신호가 흔들리는 폭의 전압을 밀리 볼트(mv)로 나타내고, 횡축에 차감(差減) 면적을 %로 나타낸 것이다.

여기에서 차감 면적(ずれ面積)이란, 도 2에 도시한 바와 같은 직사각형의 공기포대(21)에 인체가 올라탄 경우에 있어서, (전체의 면적 - 인체가 올라탄 부분의면적)을 (전체의 면적)로 나누고, 100을 곱하여 %로 나타낸 것이다.

이 그래프는 차감 면적 30%까지는 공기식 음 센서의 출력은 거의 일정하지만, 30%를 초과하면 급격하게 저하되고, 차감 면적 7O%에서 영(零)으로 되는 것을 나타내고 있다.

이것은 예를 들면 공기포대의 전체 면적의 반분 정도로 하중이 걸린 경우는 하중이 걸리지 않은 나머지 반분의 부분의 공기포대의 늘어남이 호흡 등에 의한 내부 공기압 변동의 상당량을 흡수하고, 자루 전체로서는 내부 공기압의 변동의 전부를 마이크로폰(23)에 전하지 않기 때문이라고 생각된다.

본 발명은 상술한 바와 같은 공기포대에 생기는「압력 달아남」의 현상을 적극적으로 이용함에 의해, 자동차 등의 시트에 부착한 공기식 음(音) 센서로부터 에어백을 제어한 신호를 취출하고자 하는 것이다.

도 1은 도 2에 도시한 공기포대식 압력 센서를 자동차의 시트에 부착한 상태를 도시한 도면이다.

시트(1)의 등받이부(11)의 중심부 내측에는 공기포대(21A)가 부착되어 있다.

이 면적은 성인의 허리로부터 등의 면적의 대부분을 커버하는 세로 약 50cm 가로 약 30cm이다.

22A는 파이프, 23A는 마이크로폰, 24A는 리드선, 25A는 전기 회로를 나타낸다.

전기 회로(25A)는 유선 또는 무선에 의해 신호(A)(도시 생략)를 외부로 발신한다.

한편 시트(1)의 좌부(12) 중심부 내측에도 공기포대(21B)가 부착되어 있다.

그 면적은 좌부(12)의 성인의 넙적다라가 덮는 부분 가로 약 40cm, 세로 약 25cm이다. 22B는 파이프, 23B는 마이크로폰, 24B는 리드선, 25B는 전기 회로를 나타낸다.

전기 회로(25B)는 유선 또는 무선에 의해 신호(B)(도시 생략)를 외부로 발신한다.

차량이 정지중이며 또한 시트가 공석인 경우 또는 하물이 실려 있을뿐인 경우는 신호(A), 신호(B)의 출력은 함께 제로이다.

도 4는 차량이 정지중이고, 시트상에 평균 체형의 성인이 올라타고, 몸을 움직이지 않도록 안정 상태를 유지한 때의 신호(A)의 출력을 웨이브 폼 애널라이저로 측정한 그래프이다.

종축을 출력 볼트, 횡축을 시간 초로 나타내고 있다.

이 그래프로부터 분명한 바와같이 출력 파형은 호흡에 의한 체동을 나타내는 약 4초 주기의 큰 정현파형상의 파와, 맥박 그 밖에 안정 상태에서도 생기는 미소한 체동에 의한 파가 중첩된 파형이 생긴다.

시트상에 평균 체형의 성인이 올라탄 경우, 좌부(12), 등받이(11)의 쿠션성의 차에 의한 출력 신호의 레벨 차는 있지만, 출력 신호(B)의 파형은 출력 신호(A)의 파형과 거의 상사(相似)이다.

도 5는 차량 주행시이며 또한 시트가 공석인 경우의 신호(B)의 출력을 웨이브 폼 애널라이저로 측정한 그래프이다.

이 상황에 있어서는 이론적으로는 출력은 없는 것이지만, 미소한 출력 변동이 보여진다.

이것은 차량의 진동에 의해 공기포대의 소재 자체가 가속도를 받아서 약간의 변형을 일으키고, 그것에 의해 생기는 공기포대 내부의 공기압 변화를 마이크로폰이 줍고 있기 때문에라고 생각되지만, 어쨋든 유의한 신호라고는 말하기 어렵고, 무시할 수 있는 것이다.

도 6은 차량 주행시이며 또한 시트상에, 특히 공기포대(21B) 위에 하물이 실려 있는 경우의 신호(B)의 출력을 웨이브 폼 애널라이저로 측정한 그래프이다. 이 실험에서 사용한 하물은 1변 약 3Ocm의 직육면체로 무게 약 5킬로그램이다.

차량의 진동, 특히 상하운동에 따른 중력의 변화에 의해, 출력에도 상하운동이 보여지지만, 단시간 내에 영으로 수렴하고, 평균 레벨은 제로이다.

만약, 하물이 등받이(11)의 공기포대(21A)에 접하여 있지 않으면, 또는 접해 있어도 접촉하고 있는 부분의 면적이 공기포대(21A)의 면적의 3O% 이하이라면 신호(A)의 출력은 도 5와 같고 거의 영이다.

또한 만약, 하물이 공기포대(21A)의 면적의 30% 이상, 특히 50% 이상으로 접하여 있으면 신호(A)의 출력은 도 6과 거의 상사이다.

도 7은 차량 주행시로서 시트에 사람이 올라탄 경우의 신호(B)의 출력을 웨이브 폼 애널라이저로 측정한 그래프이다.

차량의 진동, 특히 상하운동에 의거한 중력의 변화에 의한 변동에 더하여, 인체 자체가 갖는 쿠션성에 의해 출력 변화는 크며, 또한 빈번하게 되지만, 전체로서 도 4에 도시한, 호흡에 의한 정현파가 포함되어 있는 것을 알 수 있다.

또한, 후술하는 판별 회로를 통과함에 의해, 호흡에 의한 정현파뿐만 아니라 심박 성분도 검지가 가능하다.

이상의 설명으로부터 분명한 바와 같이, 신호(A), 신호(B)의 출력의 유무, 강약의 조합으로부터, 아래 표와 같은 판단이 가능해진다.

차량 정차중(표 1)은 호흡, 심괄 등의 체동 신호만으로 판단한다. 이 경우 시트 좌부, 등받이의 쿠션성이 다르기 때문에 신호(A), 신호(B)에서 기준치는 달라진다.

[표 1]

차량 주행중(표 2)은 차량 주행 진동과 호흡, 심박 등의 체동 신호로 판단한다. 이 경우 차량 주행 진동은 본질적으로 랜덤 노이즈이고, 호흡, 심박 필터를 통과한 후에도 신호가 남아서 중첩된다. 따라서 기준치는 정차중의 것과 다르게 된다.

[표 2]

기준치는 시트의 형상, 공기포대의 형상, 재질 등에 의해, 개개로 설정할 필요가 있지만, 예를 들면 도 3의 예에 의한다고 하면 면적 약 35% 내지 65% 사이의 출력이 가파르게 변화하는 범위 내의 점을 선택하면 좋다.

도 8은 신호(A) 및 신호(B)로부터 시트상의 사람이나 물건을 검지하고, 에어백의 동작을 최적으로 하기 위한 신호 처리 회로의 일예를 도시한 블록도이다.

81A는 공기포대식 압력 센서(21A)의 출력, 81B는 공기포대식 압력 센서(21B)의 출력이다.

공기포대식 압력 센서(21A)의 출력(81A)은 증폭기(82A)에서 증폭된 후, 호흡의 경우는 대강 O.1Hz로부터 1.0Hz, 심박의 경우는 대강 3Hz로부터 15Hz의 대역 주파수를 갖는 밴드패스 필터(83A)에 가하여진다.

이것을 통과한 체동 신호를 포함하는 신호는 레벨 검출기(84A)에 가하여진다.

레벨 검출기(84A)는 신호가 소정 레벨에 달할때마다 펄스를 발생하고, 카운터(85A)는 펄스 2개로 1개의 펄스를 발생한다.

이들 펄스는 타이머(86A)의 ON, OFF에 가하여지고, 주기 신호의 1회의 지속 시간이 계측된다. 밴드패스 필터(83A)의 출력, 즉 호흡이나 심박 성분을 추출된 신호는 적분 또는 최대치 검출기(87A)에 의해 적분 또는 최대치 검출되고, 연산 처리 회로(88)에 가하여저 기준치와 비교된다.

마찬가지로, 공기포대식 압력 센서(21B)의 출력(82A)도 증폭기(82B), 밴드패스 필터(83B), 레벨 검출기(84B), 카운터(85B), 타이머(86B)를 경유하여, 적분 또는 최대치 검출기(87B)의 출력과 함께 연산 처리 회로(88)에 의해 기준치와 비교되고, 최종적으로 표 2 및 표 2에 나타낸 바와 같이 판별이 행하여진다.

89는 에어백을 제어한 신호 발생기이다.

9O은 차량이 주행중인지의 여부를 나타내는 신호이다.

이 신호는 차량의 회전축의 회전에 의해 생기는 기계적 또는 전기적 신호를 직접 취하여도 좋지만, 마이크로폰(23A 또는 23B)의, 체동 신호에 혼입되어 오는 신호를 여파(濾波)하여 이용하여도 좋다.

91은 레벨 검출기로서, 레벨 검출기의 출력을 연산 처리 회로(88)에 가함에 의해, 차량이 주행중인지 정차중인지를 판단하고, 기준치의 변경을 행한다.

또한, 장치의 동작을 주행중, 정차중의 어느 하나로 한정하는 것도 가능하다.

도 9는 신호 발생기(89)의 신호에 의해 제어되는 에어백의 동작예를 설명하는 도면이다.

1은 차량의 시트로서, 측면에서 본 것이다.

91은 차량의 계기반에 수납된 에어백 수납기의 덥개로서, 도면에서는 열린 상태를 나타낸다.

92는 에어백으로서, 최대로 즉 표준적 크기로 팽창하고 있는 상태를 나타내고 있다.

지금 출력 신호(A) 및 출력 신호(B)가 기준치(U, X)를 초과한 출력을 나타내고 있는 때에 충돌 사고가 발생하면, 신호 발생기(89)는 에어백(92)의 제어 장치(도시 생략)에, 통상의 동작을 지령한다.

즉, 92에 도시한 최대 팽창의 상태로 된다.

한편, 출력 신호(A)와 출력 신호(B)에 차가 있고, 연산 처리 회로(88)가 유아라고 판정하면 신호 발생기(89)는 그것에 대응한 제어 신호를 에어백의 제어 장치에 전달하고, 에어백은 1점쇄선(92A)로 도시한 바와 같이 시트상의 인체에 최적인 팽창 및 방향을 선택하여 팽창한다.

시트상의 인체가 그 중간이라면, 에어백(92)은 점선(92B)으로 도시한 바와 같은 형태로 된다.

에어백이 팽창하는 크기에 관해서는 예를 들면 화약을 분할하여 점화하는 수(數)에 의해 조절하는 것이 생각된다.

또한, 방향에 관해서는 덥개(91)의 개폐 각도에 의해 제어하는 것이 생각된다.

이상과 같이, 본 발명 장치에 의하면, 차량의 시트가 공석인지, 하물이 올라타 있을 뿐인지, 또는 사람이 올라타 있는 경우는 그 체형을 재빨리 판단하고, 에어백을 작동시키지 않거나, 또는 작동시키는 경우에는 최적인 발사 각도, 크기를 선택할 수 있고, 차량 사고에 의한 2차적인 장애를 예방할 수 있는 효과가 있다.

따라서 차량, 특히 자동차의 안전 설비로서 유용하다.

Claims (4)

1. 에어백이 장착되어 있는 차량의 시트의 등받이에, 공기포대식 압력 센서를 부착하고,

   공기포대식 압력 센서의 출력 신호로부터 호흡, 맥박 등의 체동 신호를 검출하고,

   검출한 체동 신호가 미리 정해진 일정한 기준치를 초과하는지 그 이하인지에 의해,

   에어백의 팽창량 또는 팽창 방향을 바꾸도록 한 차량의 에어백 기동 제어 장치.
2. 에어백이 장치되어 있는 차량 시트의 좌부에, 공기포대식 압력 센서를 부착하고,

   공기포대식 압력 센서의 출력 신호로부터 호흡, 맥박 등의 체동 신호를 검출하고,

   검출한 체동 신호가 미리 정해진 일정한 기준치를 초과하는지 그 이하인지에 의해,

   에어백의 팽창량 또는 팽창 방향을 바꾸도록 한 차량의 에어백 기동 제어 장치.
3. 에어백이 장착되어 있는 차량 시트의 등받이 및 좌부에 공기포대식 압력 센서를 부착하고,

   양 공기포대식 압력 센서로부터, 호흡, 맥박 등의 체동 신호를 제각기 검출하고,

   검출한 각각의 체동 신호가, 각각의 체동 신호에 관해 미리 정해진 기준치를 초과하는지 그 이하인지의 조합에 의해,

   에어백의 팽창량 또는 팽창 방향을 바꾸도록 한 차량의 에어백 기동 제어 장치.
4. 제 3항에 있어서,

   ２개의 공기포대식 압력 센서의 출력 신호의 양쪽에, 호흡, 맥박 등의 체동 신호가 포함되지 않는 경우는 에어백이 기동하지 않도록 한 에어백 기동 제어 장치.