JPH06298037A - 搭乗者拘束装置、該装置の操作方法および衝突センサ - Google Patents
搭乗者拘束装置、該装置の操作方法および衝突センサInfo
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- JPH06298037A JPH06298037A JP6013433A JP1343394A JPH06298037A JP H06298037 A JPH06298037 A JP H06298037A JP 6013433 A JP6013433 A JP 6013433A JP 1343394 A JP1343394 A JP 1343394A JP H06298037 A JPH06298037 A JP H06298037A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 正確で信頼できる電子加速度計を有する衝突
センサ、小型で安価なパッケージを構成するために組み
立てることができる比較的少ない構成要素を有するシス
テム、他のオンボード動力車電子装置と簡単に接続でき
るシステムを提供する。 【構成】 電子加速度計は、動力車の搭乗者拘束装置の
ための加速度信号を発生するために用いられる。電気信
号は、衝突を検出するために、電気機械的センサをエミ
ュレートすることによって処理される。また、電気信号
は、異常な加速度も検出する目的でジャーク信号を得る
ために、微分されるかもしれない。
センサ、小型で安価なパッケージを構成するために組み
立てることができる比較的少ない構成要素を有するシス
テム、他のオンボード動力車電子装置と簡単に接続でき
るシステムを提供する。 【構成】 電子加速度計は、動力車の搭乗者拘束装置の
ための加速度信号を発生するために用いられる。電気信
号は、衝突を検出するために、電気機械的センサをエミ
ュレートすることによって処理される。また、電気信号
は、異常な加速度も検出する目的でジャーク信号を得る
ために、微分されるかもしれない。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、動力車のエアーバッグ
等の乗客や座席の占有者等の搭乗者を拘束する搭乗者拘
束装置、この搭乗者拘束装置の操作方法および搭乗者拘
束装置を始動するために用いられる電子センサ、特に、
電子加速度計を用いることによって搭乗者の拘束を要求
するイベントを検出する衝突センサに関する。
等の乗客や座席の占有者等の搭乗者を拘束する搭乗者拘
束装置、この搭乗者拘束装置の操作方法および搭乗者拘
束装置を始動するために用いられる電子センサ、特に、
電子加速度計を用いることによって搭乗者の拘束を要求
するイベントを検出する衝突センサに関する。
【0002】
【従来の技術の記述】以下の記述においては、搭乗者と
いう語は、運転者を含んだ、動力車のあらゆる座席の占
有者に言及するために用いられる。ブリード・オートモ
ーティブ・テクノロジィ・インク(BAT)、すなわ
ち、本発明の譲受人は、動力車搭乗者拘束装置のための
様々な衝突センサの開発に大成功している。これらのセ
ンサは、たとえば、米国特許第4,329,549号公
報に開示されたボール・イン・チューブ型の電気機械的
センサを有しており、そのセンサは強磁性材料で作られ
たボールを保持する細長い円筒状のチャンバからなる。
チャンバの一端には、センサがあらかじめ設定された力
でボールを偏らせるための磁石とともに設けられてい
る。他端には、チャンバが2つの電気的接点とともに設
けられている。
いう語は、運転者を含んだ、動力車のあらゆる座席の占
有者に言及するために用いられる。ブリード・オートモ
ーティブ・テクノロジィ・インク(BAT)、すなわ
ち、本発明の譲受人は、動力車搭乗者拘束装置のための
様々な衝突センサの開発に大成功している。これらのセ
ンサは、たとえば、米国特許第4,329,549号公
報に開示されたボール・イン・チューブ型の電気機械的
センサを有しており、そのセンサは強磁性材料で作られ
たボールを保持する細長い円筒状のチャンバからなる。
チャンバの一端には、センサがあらかじめ設定された力
でボールを偏らせるための磁石とともに設けられてい
る。他端には、チャンバが2つの電気的接点とともに設
けられている。
【0003】センサは、磁石の偏倚力によってどんな減
速も引き起こされない時にチャンバの背面に対して位置
付けられたボールとともに、動力車内にマウントされて
いる。センサは、動力車が磁石の偏倚力を上回って減速
を経験した時、ボールが電気的接触舌片を打つまで円筒
状のチャンバを通って移動するように位置付けられてい
る。ボールは、それが接点に到達した時、ボールと接点
とが互いに電気的経路を確立するように、電気伝導材料
で構成され、あるいは電気伝導材料がコートされてい
る。言い替えれば、ボールと接点とは、動力車が重大な
衝突に巻き込まれた時に閉じる電気スイッチを形成する
ように協同する。ボールの動きは、円筒状のチャンバ内
の空気によって弱められる。また、米国特許第4,57
3,706号公報に記載されているように、機械センサ
が公知である。ガスによって弱められたボールは、イグ
ナイタキャップを始動するために用いられる。
速も引き起こされない時にチャンバの背面に対して位置
付けられたボールとともに、動力車内にマウントされて
いる。センサは、動力車が磁石の偏倚力を上回って減速
を経験した時、ボールが電気的接触舌片を打つまで円筒
状のチャンバを通って移動するように位置付けられてい
る。ボールは、それが接点に到達した時、ボールと接点
とが互いに電気的経路を確立するように、電気伝導材料
で構成され、あるいは電気伝導材料がコートされてい
る。言い替えれば、ボールと接点とは、動力車が重大な
衝突に巻き込まれた時に閉じる電気スイッチを形成する
ように協同する。ボールの動きは、円筒状のチャンバ内
の空気によって弱められる。また、米国特許第4,57
3,706号公報に記載されているように、機械センサ
が公知である。ガスによって弱められたボールは、イグ
ナイタキャップを始動するために用いられる。
【0004】ところで、動力車は、アンチロック・ブレ
ーキング・システム、電子調整サスペンション・システ
ム、搭乗者位置表示システムなどを含んだ様々な電子装
置とともに、現在、あるいは将来提供される。これらす
べてのシステムは、搭乗者拘束装置の操作のために有用
かも知れない情報を提供する。しかしながら、この情報
は、電気機械的センサを用いる装置に簡単に流用するこ
とができない。従来から、ピエゾ抵抗、ピエゾ容量、ピ
エゾ電流およびピエゾ電気素子等の電子加速度計を用い
た衝突センサが提案されている。しかしながら、それら
は、柱や木などへの衝突等の、動力車の正断面の小さな
部分を含んだ衝突に、特に充分な機能を提供していな
い。
ーキング・システム、電子調整サスペンション・システ
ム、搭乗者位置表示システムなどを含んだ様々な電子装
置とともに、現在、あるいは将来提供される。これらす
べてのシステムは、搭乗者拘束装置の操作のために有用
かも知れない情報を提供する。しかしながら、この情報
は、電気機械的センサを用いる装置に簡単に流用するこ
とができない。従来から、ピエゾ抵抗、ピエゾ容量、ピ
エゾ電流およびピエゾ電気素子等の電子加速度計を用い
た衝突センサが提案されている。しかしながら、それら
は、柱や木などへの衝突等の、動力車の正断面の小さな
部分を含んだ衝突に、特に充分な機能を提供していな
い。
【0005】
【本発明の目的および概要】上述した従来の技術の不都
合を考慮して、本発明の目的は、正確で信頼できる電子
加速度計を有する衝突センサを提供することである。ま
た、他の目的は、小型で安価なパッケージを構成するた
めに、組み立てられるような比較的少ない構成要素を有
するシステムを提供することである。さらに、他の目的
は、診断装置、アンチスキッド・ブレーキング・システ
ム、座席位置センサ、座席占有者位置センサ、シートベ
ルト係合検出器、児童席検出器、自動サスペンション・
システム等の他のオンボード動力車電子装置と簡単に接
続できるシステムを提供することである。
合を考慮して、本発明の目的は、正確で信頼できる電子
加速度計を有する衝突センサを提供することである。ま
た、他の目的は、小型で安価なパッケージを構成するた
めに、組み立てられるような比較的少ない構成要素を有
するシステムを提供することである。さらに、他の目的
は、診断装置、アンチスキッド・ブレーキング・システ
ム、座席位置センサ、座席占有者位置センサ、シートベ
ルト係合検出器、児童席検出器、自動サスペンション・
システム等の他のオンボード動力車電子装置と簡単に接
続できるシステムを提供することである。
【0006】本発明の他の目的および利点は、以下に示
す記述から明らかになるであろう。本発明によって構成
された搭乗者拘束装置は、動力車上に設けられた電子加
速度計と、加速度計の出力を処理する信号処理手段と、
重大な衝突が検出された時に信号処理手段によって始動
されるエアーバッグ、あるいはシートベルト引っ張り装
置等の搭乗者拘束手段とを有する。
す記述から明らかになるであろう。本発明によって構成
された搭乗者拘束装置は、動力車上に設けられた電子加
速度計と、加速度計の出力を処理する信号処理手段と、
重大な衝突が検出された時に信号処理手段によって始動
されるエアーバッグ、あるいはシートベルト引っ張り装
置等の搭乗者拘束手段とを有する。
【0007】電子加速度計は、動力車の加速度(あるい
は減速度)を示す、あるいはそれらに比例した電気信号
を発生する素子である。信号処理手段は、ボール・イン
・チューブ型の電気機械的センサの応答をエミュレート
するために、この電気信号を用いる。代わりの実施例に
おいては、信号処理手段は、また、動力車内のジャーク
を計算し、それを重大な衝突の徴候として用いる。
は減速度)を示す、あるいはそれらに比例した電気信号
を発生する素子である。信号処理手段は、ボール・イン
・チューブ型の電気機械的センサの応答をエミュレート
するために、この電気信号を用いる。代わりの実施例に
おいては、信号処理手段は、また、動力車内のジャーク
を計算し、それを重大な衝突の徴候として用いる。
【0008】
【実施例】以下、図面を参照して、本発明の実施例につ
いて説明する。図1は本発明の一実施例による搭乗者拘
束装置10の構成を表すブロック図である。この搭乗者
拘束装置10は、動力車内の加速度および振動を測定す
るために用いられる電子加速度計12を有する。この目
的のために、加速度計は、センターカウル、A柱、隔壁
等の動力車部材上にしっかりとマウントされる。この加
速度計は、日立社、ICセンサ社、ノヴァセンサ社、ア
ナログデバイセズ社等の会社を含む様々な販売会社から
手に入れることができる微細加工された加速度計(ピエ
ゾ抵抗、ピエゾ容量、ピエゾ電流、あるいはピエゾ電気
現象を利用した)を有する。
いて説明する。図1は本発明の一実施例による搭乗者拘
束装置10の構成を表すブロック図である。この搭乗者
拘束装置10は、動力車内の加速度および振動を測定す
るために用いられる電子加速度計12を有する。この目
的のために、加速度計は、センターカウル、A柱、隔壁
等の動力車部材上にしっかりとマウントされる。この加
速度計は、日立社、ICセンサ社、ノヴァセンサ社、ア
ナログデバイセズ社等の会社を含む様々な販売会社から
手に入れることができる微細加工された加速度計(ピエ
ゾ抵抗、ピエゾ容量、ピエゾ電流、あるいはピエゾ電気
現象を利用した)を有する。
【0009】加速度計は、少なくとも2kHz(±5%
の最大信号変化)のダイナミック感度を有することが好
ましい。上述したように、加速度計のしっかりとしたマ
ウントは、加速度計が、衝突の間に生み出されるショッ
クおよび振動を検出することを保証する。たとえば、加
速度計は、装置の状態をモニタするために用いられる診
断モジュールの中に組み込まれるかもしれない。
の最大信号変化)のダイナミック感度を有することが好
ましい。上述したように、加速度計のしっかりとしたマ
ウントは、加速度計が、衝突の間に生み出されるショッ
クおよび振動を検出することを保証する。たとえば、加
速度計は、装置の状態をモニタするために用いられる診
断モジュールの中に組み込まれるかもしれない。
【0010】加速度計12の中のセンサは、温度補償お
よびフィルタリングを必要とするかもしれない波形を発
生する。したがって、加速度計12は、増幅、温度補償
および、あらかじめ選択された範囲内に正確な出力を得
るために要求される他の機能を提供する信号調整回路を
有する。これに代えて、外部信号調整およびフィルタリ
ング回路が装置内に設けられてもよい。
よびフィルタリングを必要とするかもしれない波形を発
生する。したがって、加速度計12は、増幅、温度補償
および、あらかじめ選択された範囲内に正確な出力を得
るために要求される他の機能を提供する信号調整回路を
有する。これに代えて、外部信号調整およびフィルタリ
ング回路が装置内に設けられてもよい。
【0011】本願の発明者は、動力車本体がしばしば衝
突解析のための識別特性として用いられるかもしれな
い、衝突の間の2kHzまでの特性振動を表すことを見
い出した。雑音を低減している間のこの範囲内で加速度
信号を感知するために、加速度計の出力は、ローパスフ
ィルタ16を通過して濾過されるかもしれない。このフ
ィルタは、動力車に依存した、1〜2kHzの範囲内で
選択された非常に鋭いカットオフ周波数を有しているこ
とが好ましい。ある車体のためには、フィルタ16とし
て、高域、帯域制限フィルタ、バンドパスフィルタなど
を用いるによって選択されるかもしれない他の周波数範
囲で加速度がモニタされることが望ましいかもしれな
い。
突解析のための識別特性として用いられるかもしれな
い、衝突の間の2kHzまでの特性振動を表すことを見
い出した。雑音を低減している間のこの範囲内で加速度
信号を感知するために、加速度計の出力は、ローパスフ
ィルタ16を通過して濾過されるかもしれない。このフ
ィルタは、動力車に依存した、1〜2kHzの範囲内で
選択された非常に鋭いカットオフ周波数を有しているこ
とが好ましい。ある車体のためには、フィルタ16とし
て、高域、帯域制限フィルタ、バンドパスフィルタなど
を用いるによって選択されるかもしれない他の周波数範
囲で加速度がモニタされることが望ましいかもしれな
い。
【0012】調節および任意のフィルタリングの後あら
ゆるイベントにおいて、時間変化信号がセンサによって
生成される。この信号は、図1にx''(t)で表され、
動力車の加速度を示す。この信号は、信号処理回路18
に供給される。この回路18は、動力車が動作されてい
る間、継続的に信号x''(t)をモニタする。回路18
が重大な衝突が発生したと決定した場合、回路18は信
号Cを発生する。この信号は、スイッチ20を選択的に
閉じるために用いられる。スイッチ20は、イグナイタ
22に電流を供給する。スイッチ20が閉じられた時、
イグナイタ22はガス発生器24を始動する。ガス発生
器24は、それに反応してエアーバッグ26を膨らませ
るために用いられる大量の膨張ガスを発生する。これに
代えて、スイッチ20は、シートベルトなどの他の搭乗
者拘束装置を始動させるために用いられるかもしれな
い。
ゆるイベントにおいて、時間変化信号がセンサによって
生成される。この信号は、図1にx''(t)で表され、
動力車の加速度を示す。この信号は、信号処理回路18
に供給される。この回路18は、動力車が動作されてい
る間、継続的に信号x''(t)をモニタする。回路18
が重大な衝突が発生したと決定した場合、回路18は信
号Cを発生する。この信号は、スイッチ20を選択的に
閉じるために用いられる。スイッチ20は、イグナイタ
22に電流を供給する。スイッチ20が閉じられた時、
イグナイタ22はガス発生器24を始動する。ガス発生
器24は、それに反応してエアーバッグ26を膨らませ
るために用いられる大量の膨張ガスを発生する。これに
代えて、スイッチ20は、シートベルトなどの他の搭乗
者拘束装置を始動させるために用いられるかもしれな
い。
【0013】図1において、単一のスイッチ20、イグ
ナイタ22、ガス発生器24およびエアーバッグ26
は、明確化のために示されていることが理解されるべき
である。しかしながら、信号Cは、それぞれガス発生器
24、イグナイタ22およびオプションで余分のために
それ自身スイッチ20を有した2つ、あるいはそれ以上
のエアーバッグ26を始動するために用いられるかもし
れない。たとえば、1つのエアーバッグは、運転者のた
めに設けられ、他のバッグが前および/または後の座席
の搭乗者のために設けられるかもしれない。それらに加
えて、あるいはそれらの代わりに、信号Cがシートベル
トの引っ張り装置などの他の搭乗者拘束装置28を始動
するために用いられるかもしれない。
ナイタ22、ガス発生器24およびエアーバッグ26
は、明確化のために示されていることが理解されるべき
である。しかしながら、信号Cは、それぞれガス発生器
24、イグナイタ22およびオプションで余分のために
それ自身スイッチ20を有した2つ、あるいはそれ以上
のエアーバッグ26を始動するために用いられるかもし
れない。たとえば、1つのエアーバッグは、運転者のた
めに設けられ、他のバッグが前および/または後の座席
の搭乗者のために設けられるかもしれない。それらに加
えて、あるいはそれらの代わりに、信号Cがシートベル
トの引っ張り装置などの他の搭乗者拘束装置28を始動
するために用いられるかもしれない。
【0014】図2には第1の実施例が信号処理回路18
として示されている。この実施例において、信号x''
(t)が加算増幅器32の第1の入力に供給されてい
る。増幅器32の第2の入力には、基準電圧VREF1
の形でバイアス係数が供給されている。増幅器32は、
信号x''(t)と電圧VREF1との差に対応した信号
を発生する。この差信号は、まず、積分器34に供給さ
れる。後述するように、積分器34は、その出力が決し
て負にならないように構成されている。積分器34の出
力Iは、この出力がしきい係数VREF2と比較される
比較器38に供給される。積分器34の出力Iが大きい
場合、比較器の出力Cは、エアーバッグの使用を要求す
る重大な衝突が発生していることを示す正となる。
として示されている。この実施例において、信号x''
(t)が加算増幅器32の第1の入力に供給されてい
る。増幅器32の第2の入力には、基準電圧VREF1
の形でバイアス係数が供給されている。増幅器32は、
信号x''(t)と電圧VREF1との差に対応した信号
を発生する。この差信号は、まず、積分器34に供給さ
れる。後述するように、積分器34は、その出力が決し
て負にならないように構成されている。積分器34の出
力Iは、この出力がしきい係数VREF2と比較される
比較器38に供給される。積分器34の出力Iが大きい
場合、比較器の出力Cは、エアーバッグの使用を要求す
る重大な衝突が発生していることを示す正となる。
【0015】信号処理回路18は、上述したボール・イ
ン・チューブ型の電気機械的センサをエミュレートして
おり、したがって、しきい係数、あるいは許容誤差係数
VREF1,VREF2がボール・イン・チューブ型の
電気機械的センサに対して選択されたパラメータと同様
な方法で設定される。電圧VREF1は、センサのかた
まりの上に加えられる重力に相当する。それは、典型的
には、個々の車、その特性および顧客の要件に依存し
て、3〜10Gに相当する範囲の値を持つ。電圧VRE
F2は、センサのしきい値であり、典型的には、1〜4
MPHに相当する範囲に設定される。
ン・チューブ型の電気機械的センサをエミュレートして
おり、したがって、しきい係数、あるいは許容誤差係数
VREF1,VREF2がボール・イン・チューブ型の
電気機械的センサに対して選択されたパラメータと同様
な方法で設定される。電圧VREF1は、センサのかた
まりの上に加えられる重力に相当する。それは、典型的
には、個々の車、その特性および顧客の要件に依存し
て、3〜10Gに相当する範囲の値を持つ。電圧VRE
F2は、センサのしきい値であり、典型的には、1〜4
MPHに相当する範囲に設定される。
【0016】多くの動力車においては、図2の回路にお
いてエミュレートされたような電気機械的なセンサは、
エアーバッグ装置を始動するのに充分であり、そのよう
な応用として、図2の実施例が容易に代用され得るとい
うことがわかるであろう。しかしながら、他の車に対し
て、図3の装置がさらに有利であることがわかった。図
3において、まず、信号x''(t)が微分器50に供給
される。微分器50は、それに反応して、加速度計がマ
ウントされている動力車部材の急激な動き(ジャーク)
を示す信号j(t)を発生する。ジャークの大きさのみ
が重要であるので、この信号は、信号j(t)を発生す
るための絶対値変換器52に供給される。j(t)の大
きさは、j(t)を2乗する等の他の手段によって変換
器52内で得られるかもしれない。次に、変換器52の
出力は、基準係数VREF3も入力される加算増幅器5
4に供給される。増幅器54は、その入力の差に相当す
る信号を発生する。その差は積分器56に供給される。
積分器56から出力された(後述するように、負でない
値に制限された)積分された出力は、それを係数VRE
F4と比較する比較器60に供給される。比較器60の
出力は、積分器の出力が係数VREF4を越えた場合、
正である。これまで述べた要素は、ジャークセンサ80
を構成している。
いてエミュレートされたような電気機械的なセンサは、
エアーバッグ装置を始動するのに充分であり、そのよう
な応用として、図2の実施例が容易に代用され得るとい
うことがわかるであろう。しかしながら、他の車に対し
て、図3の装置がさらに有利であることがわかった。図
3において、まず、信号x''(t)が微分器50に供給
される。微分器50は、それに反応して、加速度計がマ
ウントされている動力車部材の急激な動き(ジャーク)
を示す信号j(t)を発生する。ジャークの大きさのみ
が重要であるので、この信号は、信号j(t)を発生す
るための絶対値変換器52に供給される。j(t)の大
きさは、j(t)を2乗する等の他の手段によって変換
器52内で得られるかもしれない。次に、変換器52の
出力は、基準係数VREF3も入力される加算増幅器5
4に供給される。増幅器54は、その入力の差に相当す
る信号を発生する。その差は積分器56に供給される。
積分器56から出力された(後述するように、負でない
値に制限された)積分された出力は、それを係数VRE
F4と比較する比較器60に供給される。比較器60の
出力は、積分器の出力が係数VREF4を越えた場合、
正である。これまで述べた要素は、ジャークセンサ80
を構成している。
【0017】図3に示すように、信号x''(t)は、ま
た、加算増幅器70、積分器72およびもう1つの比較
器76からなる別個の回路に供給される。この別個の回
路は、それが、異なる係数VREF5,VREF6を用
い、以下により完全に述べるように、セーフティングセ
ンサ82をエミュレートするために設定されている以外
は図2の回路と同一である。
た、加算増幅器70、積分器72およびもう1つの比較
器76からなる別個の回路に供給される。この別個の回
路は、それが、異なる係数VREF5,VREF6を用
い、以下により完全に述べるように、セーフティングセ
ンサ82をエミュレートするために設定されている以外
は図2の回路と同一である。
【0018】比較器60および76の出力は、それが両
方の比較器からの出力を感知した時のみ出力を発生する
アンドゲート78に供給される。すなわち、ゲート78
は、ジャークセンサ80およびセーフティングセンサ8
2の両方が”H”レベルの出力を発生した時のみ出力を
発生する。ゲート78の出力は、図1のスイッチ20お
よび/または上述したような搭乗者拘束装置を始動する
ための他の手段を閉じることに直接用いられ得る。これ
に代えて、3つのセンサの装置が用いられるかもしれな
い。すなわち、図2に示したような第1のセンサ、図3
に示したジャークセンサ80およびセーフティングセン
サ82である。
方の比較器からの出力を感知した時のみ出力を発生する
アンドゲート78に供給される。すなわち、ゲート78
は、ジャークセンサ80およびセーフティングセンサ8
2の両方が”H”レベルの出力を発生した時のみ出力を
発生する。ゲート78の出力は、図1のスイッチ20お
よび/または上述したような搭乗者拘束装置を始動する
ための他の手段を閉じることに直接用いられ得る。これ
に代えて、3つのセンサの装置が用いられるかもしれな
い。すなわち、図2に示したような第1のセンサ、図3
に示したジャークセンサ80およびセーフティングセン
サ82である。
【0019】この後者の構成において、第1のセンサの
出力は、ゲート78からの入力も受けるオアゲート84
に供給されることができる。そして、ゲート84は、セ
ンサ80,82の両方が”H”レベルの出力を発生した
時、あるいは図2のセンサが”H”レベルの出力を発生
した時のいずれかの時にスイッチ20を閉じるための信
号を発生する。
出力は、ゲート78からの入力も受けるオアゲート84
に供給されることができる。そして、ゲート84は、セ
ンサ80,82の両方が”H”レベルの出力を発生した
時、あるいは図2のセンサが”H”レベルの出力を発生
した時のいずれかの時にスイッチ20を閉じるための信
号を発生する。
【0020】図2の係数VREF1,VREF2のよう
に、係数VREF5およびVREF6は、動力車の個々
の構造および動力車の製造者および/または行政機関に
よって設定された仕様に基づいて選択される。電圧VR
EF5の典型的な許容範囲は1〜1.5Gであり、電圧
VREF6の典型的な許容範囲は0.5〜3MPHであ
る。これらの範囲は、実在するセーフティングセンサの
ために用いられる典型的な係数と一致する。
に、係数VREF5およびVREF6は、動力車の個々
の構造および動力車の製造者および/または行政機関に
よって設定された仕様に基づいて選択される。電圧VR
EF5の典型的な許容範囲は1〜1.5Gであり、電圧
VREF6の典型的な許容範囲は0.5〜3MPHであ
る。これらの範囲は、実在するセーフティングセンサの
ために用いられる典型的な係数と一致する。
【0021】VREF3およびVREF4の係数は、あ
る特別な車に対する(実際の、あるいはシミュレートさ
れた)衝突テストの間に得られたデータベースから得ら
れる。様々な衝突の間にマウント部材のジャークが測定
され、係数VREF3は重大な衝突の間に得られたジャ
ークの最も低いジャーク、すなわち、拘束装置が始動さ
れるべきでないジャークより低いジャークに相当するよ
うに設定される。係数VREF3は、一般に、3,00
0〜10,000G/secの範囲にある。係数VRE
F4は、センサが拘束装置の始動のために充分に速く反
応することを保証するために選択された係数VREF3
を越えたしきいレベルである。係数VREF4は、25
〜200Gの範囲かもしれない。
る特別な車に対する(実際の、あるいはシミュレートさ
れた)衝突テストの間に得られたデータベースから得ら
れる。様々な衝突の間にマウント部材のジャークが測定
され、係数VREF3は重大な衝突の間に得られたジャ
ークの最も低いジャーク、すなわち、拘束装置が始動さ
れるべきでないジャークより低いジャークに相当するよ
うに設定される。係数VREF3は、一般に、3,00
0〜10,000G/secの範囲にある。係数VRE
F4は、センサが拘束装置の始動のために充分に速く反
応することを保証するために選択された係数VREF3
を越えたしきいレベルである。係数VREF4は、25
〜200Gの範囲かもしれない。
【0022】各図に示された装置は、その様々な作用パ
ラメータをリセットすること、あるいは従来の電子セン
サによって要求される様々なサンプリング窓を設定する
ことを必要とせずに、リアルタイムで連続的に動作する
ことができるという利点がある。数理的には、3つのセ
ンサは、以下に示すような特別な加法を実行する。
ラメータをリセットすること、あるいは従来の電子セン
サによって要求される様々なサンプリング窓を設定する
ことを必要とせずに、リアルタイムで連続的に動作する
ことができるという利点がある。数理的には、3つのセ
ンサは、以下に示すような特別な加法を実行する。
【0023】これらの加法は、それぞれの結果が常に負
にならないように実行される。すなわち、各式に対し
て、各時間tの後、それぞれのパラメータの間で定義さ
れた差がそれぞれ計算され、前の差に加算される。その
結果が負でない場合、それは各基準値VREFと比較さ
れ、また、次の加法に用いられる。その結果が負の場
合、それは0にセットされる。
にならないように実行される。すなわち、各式に対し
て、各時間tの後、それぞれのパラメータの間で定義さ
れた差がそれぞれ計算され、前の差に加算される。その
結果が負でない場合、それは各基準値VREFと比較さ
れ、また、次の加法に用いられる。その結果が負の場
合、それは0にセットされる。
【0024】図4には、図2および図3の加算増幅器3
2,54,70および積分器34,56,72を示すた
めに用いられるかもしれない典型的な回路が示されてい
る。この図において、加速度計12の出力は、図示せぬ
フィルタリング回路によって反転され、{ーx''
(t)}として表される。この信号は、抵抗102を介
して加算ノード100に供給される。
2,54,70および積分器34,56,72を示すた
めに用いられるかもしれない典型的な回路が示されてい
る。この図において、加速度計12の出力は、図示せぬ
フィルタリング回路によって反転され、{ーx''
(t)}として表される。この信号は、抵抗102を介
して加算ノード100に供給される。
【0025】ノード100には、また、抵抗104を介
して、電圧基準レベル(ここでは、一般的に、VREF
で表されている)の1つが印加されている。ノード10
0は、増幅器106の反転入力ゲートにその入力を供給
する。非反転ゲートは、抵抗108を介して電源に接続
されている。これにより、反転入力ゲートには、増幅器
106によって反転された差{VREF−x''(t)}
を示す信号が入力される。
して、電圧基準レベル(ここでは、一般的に、VREF
で表されている)の1つが印加されている。ノード10
0は、増幅器106の反転入力ゲートにその入力を供給
する。非反転ゲートは、抵抗108を介して電源に接続
されている。これにより、反転入力ゲートには、増幅器
106によって反転された差{VREF−x''(t)}
を示す信号が入力される。
【0026】ノード100は、また、ダイオード112
およびコンデンサ114を介して出力ノード110に接
続されている。コンデンサ114は、標準的な積分器を
構成するために、増幅器106と協同する。ノード11
0は、増幅器106の出力および2つのダイオード11
6,118、さらに、積分された出力信号Iが取り出さ
れるノード120に接続されている。図4に示すよう
に、ノード120には、また、抵抗122を介して基準
電圧VREFが印加されている。重要なことは、抵抗1
04,122がマッチングした抵抗を有していることで
ある。
およびコンデンサ114を介して出力ノード110に接
続されている。コンデンサ114は、標準的な積分器を
構成するために、増幅器106と協同する。ノード11
0は、増幅器106の出力および2つのダイオード11
6,118、さらに、積分された出力信号Iが取り出さ
れるノード120に接続されている。図4に示すよう
に、ノード120には、また、抵抗122を介して基準
電圧VREFが印加されている。重要なことは、抵抗1
04,122がマッチングした抵抗を有していることで
ある。
【0027】この回路は以下に示すように動作する。増
幅器106の反転ゲートの入力は負であり、ダイオード
112および118は逆バイアスされ、出力Iは差
{x''(t)−VREF}を追従する。積分器の出力が
あらかじめ設定された値より下がった場合、ダイオード
112および118は、電圧VREFから等しい電流が
流れることにより順バイアスされる。この結果、コンデ
ンサ114の電荷は放電され、コンデンサに印加された
積分電圧および積分された出力は、ほとんどゼロにな
る。これにより、信号Iは、上述したように、時間を越
えて負でない和を示している。もちろん、ジャークセン
サの場合、ノード100への入力は、j(t)であって
x''(t)でない。
幅器106の反転ゲートの入力は負であり、ダイオード
112および118は逆バイアスされ、出力Iは差
{x''(t)−VREF}を追従する。積分器の出力が
あらかじめ設定された値より下がった場合、ダイオード
112および118は、電圧VREFから等しい電流が
流れることにより順バイアスされる。この結果、コンデ
ンサ114の電荷は放電され、コンデンサに印加された
積分電圧および積分された出力は、ほとんどゼロにな
る。これにより、信号Iは、上述したように、時間を越
えて負でない和を示している。もちろん、ジャークセン
サの場合、ノード100への入力は、j(t)であって
x''(t)でない。
【0028】したがって、搭乗者拘束装置は、電気機械
的センサが電子センサに置き換えられたと記述される。
この装置においては、アンチロック・ブレーキング・シ
ステム、シートセンサ等の他のオンボード装置からの情
報が、要求されるように、エアーバッグ、あるいは他の
拘束装置を始動するために、意思決定過程に容易にまと
められ得る。
的センサが電子センサに置き換えられたと記述される。
この装置においては、アンチロック・ブレーキング・シ
ステム、シートセンサ等の他のオンボード装置からの情
報が、要求されるように、エアーバッグ、あるいは他の
拘束装置を始動するために、意思決定過程に容易にまと
められ得る。
【0029】上述した実施例においては、アナログ電圧
信号処理回路が記載されている。もちろん、アナログ電
流信号回路がまさに同様に用いられるかもしれない。こ
れに代えて、信号処理回路は、また、ディジタル信号処
理技術を用いて構成されるかもしれない。以上、本発明
の実施例を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構
成はこの実施例に限られるものではなく、本発明の要旨
を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含
まれる。
信号処理回路が記載されている。もちろん、アナログ電
流信号回路がまさに同様に用いられるかもしれない。こ
れに代えて、信号処理回路は、また、ディジタル信号処
理技術を用いて構成されるかもしれない。以上、本発明
の実施例を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構
成はこの実施例に限られるものではなく、本発明の要旨
を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含
まれる。
【図1】本発明の一実施例による搭乗者拘束装置の構成
を表すブロック図である。
を表すブロック図である。
【図2】本発明の第1の実施例による信号処理回路18
の構成を表すブロック図である。
の構成を表すブロック図である。
【図3】本発明の第2の実施例による信号処理回路18
の構成を表すブロック図である。
の構成を表すブロック図である。
【図4】図2および図3に示す積分器の構成を表す回路
図である。
図である。
10 搭乗者拘束装置 12 電子加速度計 16 ローパスフィルタ 18 信号処理回路 20 スイッチ 22 イグナイタ 24 ガス発生器 26 エアーバッグ 28 他の拘束装置 32,54,70 加算増幅器 34,56,72 積分器 38,60,76 比較器 50 微分器 52 絶対値変換器 78 アンドゲート 80 ジャークセンサ 82 セーフティングセンサ 84 オアゲート
Claims (44)
- 【請求項1】 動力車の構成部材上に設けられ、前記部
材の加速度を示す電気入力信号を発生する電子加速度計
と、 電気機械的加速度計からの反応をエミュレートするため
に、前記電気入力信号を処理する信号処理手段と、 前記動力車内の搭乗者を保護するために、前記信号処理
手段によって始動される搭乗者拘束手段とを具備するこ
とを特徴とする搭乗者拘束装置。 - 【請求項2】 前記信号処理手段は、 前記電気入力信号と第1の基準との間の差信号を得る集
計手段と、 積分された信号を発生するために前記差信号を時間を越
えて積分する積分手段と、 前記搭乗者拘束手段のための始動信号を発生するため
に、前記積分された信号を第2の差信号と比較する比較
手段とを具備することを特徴とする請求項1記載の搭乗
者拘束装置。 - 【請求項3】 前記積分された信号を正のレベルに制限
する制限手段をさらに具備することを特徴とする請求項
2記載の搭乗者拘束装置。 - 【請求項4】 前記集計手段および前記積分手段は、ア
ナログ回路のみで構成されていることを特徴とする請求
項2記載の搭乗者拘束装置。 - 【請求項5】 前記信号処理手段は、ボール・イン・チ
ューブ型の機械センサをエミュレートすることを特徴と
する請求項1記載の搭乗者拘束装置。 - 【請求項6】 動力車が衝突による過度の加速度を受け
た時、前記動力車内の搭乗者を拘束する手段と、 前記動力車の部材上に設けられ、前記部材の加速度にほ
ぼ比例した電気入力信号を発生する電子センサと、 前記電気入力信号を入力して前記部材のジャークを示す
ジャーク信号を発生するとともに、前記ジャーク信号に
応じた第1の始動信号を発生する第1の信号処理手段
と、 前記第1の始動信号に応じて前記拘束手段を始動する始
動手段とを具備することを特徴とする搭乗者拘束装置。 - 【請求項7】 前記電気信号を入力し、第2の始動信号
を発生するために、電気機械的センサをエミュレートす
る第2の信号処理手段をさらに具備し、前記始動手段
は、前記第1および第2の始動信号の1つに反応を示す
ことを特徴とする請求項6記載の搭乗者拘束装置。 - 【請求項8】 前記第1の信号処理手段は、前記ジャー
ク信号を発生するために、前記電気入力信号を微分する
微分手段を有することを特徴とする請求項6記載の搭乗
者拘束装置。 - 【請求項9】 前記第1の信号処理手段は、 前記ジャーク信号と第1の基準との間の差に依存する差
信号を発生する第1の集計手段と、 第1の積分された信号を発生するために、前記差信号を
積分する第1の積分手段と、 前記第1の積分された信号を第2の基準と比較する第1
の比較手段とをさらに有することを特徴とする請求項8
記載の搭乗者拘束装置。 - 【請求項10】 前記第1の信号処理手段は、前記ジャ
ーク信号の大きさを発生する手段を有することを特徴と
する請求項9記載の搭乗者拘束装置。 - 【請求項11】 前記第2の信号処理手段は、 前記電気入力信号と第2の基準との間の第2の差信号を
得る集計手段と、 第2の積分された信号を発生するために、前記差信号を
時間を越えて積分する第2の積分手段と、 前記第2の始動信号を発生するために、前記第2の積分
された信号を第2の基準と比較する比較手段とを有する
ことを特徴とする請求項7記載の搭乗者拘束装置。 - 【請求項12】 前記電気信号を入力し、第2の始動信
号を発生するために、第1のバイアスレベルを有する第
1の電気機械的センサをエミュレートする第2の信号処
理手段と、 前記電気信号を入力し、第3の始動信号を発生するため
に、第2のバイアスレベルを有する第2の電気機械的セ
ンサをエミュレートする第3の信号処理手段とをさらに
具備し、 前記始動手段は、前記第1、第2および第3の始動信号
の1つに反応を示すことを特徴とする請求項6記載の搭
乗者拘束装置。 - 【請求項13】 前記第1の集計手段および前記第1の
積分手段は、アナログ回路のみで構成されていることを
特徴とする請求項9記載の搭乗者拘束装置。 - 【請求項14】 前記積分手段は、前記第1の積分され
た信号を負でない値に制限することを特徴とする請求項
9記載の搭乗者拘束装置。 - 【請求項15】 前記第2の積分手段は、前記第2の積
分された信号を負でない値に制限することを特徴とする
請求項11記載の搭乗者拘束装置。 - 【請求項16】 前記第3の信号処理手段は、 第3の積分された信号を発生する第3の積分手段と、 前記第3の始動信号を発生するために、前記第3の積分
された信号を第3の基準と比較する第3の比較手段とを
具備することを特徴とする請求項12記載の搭乗者拘束
装置。 - 【請求項17】 前記第3の積分手段は、前記第3の積
分された信号を負でない値に制限することを特徴とする
請求項16記載の搭乗者拘束装置。 - 【請求項18】 前記第1の信号処理手段は、前記動力
車が動作中に前記集計手段をリセットせずに連続的に動
作されることを特徴とする請求項9記載の搭乗者拘束装
置。 - 【請求項19】 動力車の構成部材上に設けられ、前記
部材の加速度にほぼ比例した電気入力信号を発生する電
子センサと、 前記電気入力信号を入力して前記部材のジャークを示す
ジャーク信号を発生するとともに、前記ジャーク信号に
応じた第1の始動信号を発生する第1の信号処理手段
と、 前記第1の始動信号に応じて前記拘束手段を始動する始
動手段とを具備することを特徴とする前記動力車の前記
部材上に設けられた衝突センサ。 - 【請求項20】 前記電気信号を入力し、第2の始動信
号を発生するために、電気機械的センサをエミュレート
する第2の信号処理手段をさらに具備し、前記始動手段
は、前記第1および第2の振動信号の1つに反応を示す
ことを特徴とする請求項19記載の衝突センサ。 - 【請求項21】 前記第1の信号処理手段は、前記ジャ
ーク信号を発生するために、前記電気入力信号を微分す
る微分手段を有することを特徴とする請求項19記載の
衝突センサ。 - 【請求項22】 前記第1の信号処理手段は、 前記ジャーク信号と第1の基準との間の差に依存する差
信号を発生する第1の集計手段と、 第1の積分された信号を発生するために、前記差信号を
積分する積分手段と、 前記第1の積分された信号を第2の基準と比較する第1
の比較手段とをさらに有することを特徴とする請求項2
1記載の衝突センサ。 - 【請求項23】 前記第1の信号処理手段は、前記ジャ
ーク信号の大きさを発生する手段を有することを特徴と
する請求項22記載の衝突センサ。 - 【請求項24】 前記第2の信号処理手段は、 前記電気入力信号と第2の基準との間の第2の差信号を
得る集計手段と、 第2の積分された信号を発生するために、前記差信号を
時間を越えて積分する第2の積分手段と、 前記第2の始動信号を発生するために、前記第2の積分
された信号を第2の基準と比較する比較手段とを有する
ことを特徴とする請求項20記載の衝突センサ。 - 【請求項25】 前記電気信号を入力し、第2の始動信
号を発生するために、第1のバイアスレベルを有する第
1の電気機械的センサをエミュレートする第2の信号処
理手段と、 前記電気信号を入力し、第3の始動信号を発生するため
に、第2のバイアスレベルを有する第2の電気機械的セ
ンサをエミュレートする第3の信号処理手段とをさらに
具備し、 前記始動手段は、前記第1、第2および第3の始動信号
の1つに反応を示すことを特徴とする請求項19記載の
衝突センサ。 - 【請求項26】 前記第1の集計手段および前記第1の
積分手段は、アナログ回路のみで構成されていることを
特徴とする請求項22記載の衝突センサ。 - 【請求項27】 前記積分手段は、前記第1の積分され
た信号を負でない値に制限することを特徴とする請求項
22記載の衝突センサ。 - 【請求項28】 前記第2の積分手段は、前記第2の積
分された信号を負でない値に制限することを特徴とする
請求項24記載の衝突センサ。 - 【請求項29】 前記第3の信号処理手段は、 第3の積分された信号を発生する第3の積分手段と、 前記第3の始動信号を発生するために、前記第3の積分
された信号を第3の基準と比較する第3の比較手段とを
具備することを特徴とする請求項25記載の衝突セン
サ。 - 【請求項30】 前記第3の積分手段は、前記第3の積
分された信号を負でない値に制限することを特徴とする
請求項29記載の衝突センサ。 - 【請求項31】 前記第1の信号処理手段は、前記動力
車が動作中に前記集計手段をリセットせずに連続的に動
作されることを特徴とする請求項22記載の衝突セン
サ。 - 【請求項32】 動力車が衝突による過度の加速度を受
けた時、前記動力車内の搭乗者を拘束する手段を設ける
とともに、 前記動力車の部材上に設けられ、前記部材の加速度にほ
ぼ比例した電気入力信号を発生する電子センサを設け、 前記部材のジャークを示すジャーク信号を発生するため
に、前記電気入力信号を処理する第1のステップを有
し、 前記ジャーク信号に応じた第1の始動信号を発生し、 前記第1の始動信号に応じて前記拘束手段を始動するこ
とを特徴とする搭乗者拘束装置の操作方法。 - 【請求項33】 電気機械的センサをエミュレートする
ために、前記電気信号を処理する第2のステップをさら
に有し、 前記第2の処理ステップによって第2の始動信号を発生
し、 前記第1および第2の振動信号の1つに応じて前記拘束
装置を始動することを特徴とする請求項32記載の搭乗
者拘束装置の操作方法。 - 【請求項34】 前記第1の信号処理ステップは、前記
ジャーク信号を発生するために、前記電気入力信号を微
分する第1の微分ステップを有することを特徴とする請
求項32記載の搭乗者拘束装置の操作方法。 - 【請求項35】 前記第1の信号処理ステップは、 前記ジャーク信号と第1の基準との間の差に依存する差
信号を発生する第1の集計ステップと、 第1の積分された信号を発生するために、前記差信号を
積分する第1の積分ステップと、 前記第1の積分された信号を第2の基準と比較する第1
の比較ステップとをさらに有することを特徴とする請求
項34記載の搭乗者拘束装置の操作方法。 - 【請求項36】 前記第1の信号処理ステップは、前記
ジャーク信号の大きさを発生することを特徴とする請求
項33記載の搭乗者拘束装置の操作方法。 - 【請求項37】 前記第2の信号処理ステップは、 前記電気入力信号と第2の基準との間の第2の差信号を
得る第2の集計ステップと、 第2の積分された信号を発生するために、前記差信号を
時間を越えて積分する第2の積分ステップと、 前記第2の始動信号を発生するために、前記第2の積分
された信号を第2の基準と比較する第2の比較ステップ
とを有することを特徴とする請求項33記載の搭乗者拘
束装置の操作方法。 - 【請求項38】 第2の始動信号を発生するために、第
1のバイアスレベルを有する第1の電気機械的センサを
エミュレートするために、前記電気信号を処理する第2
の信号処理ステップと、 第3の始動信号を発生するために、第2のバイアスレベ
ルを有する第2の電気機械的センサをエミュレートする
ために、前記電気信号を処理する第3の信号処理ステッ
プとをさらに有し、 前記始動ステップは、前記第1、第2および第3の始動
信号の1つに反応を示すことを特徴とする請求項32記
載の搭乗者拘束装置の操作方法。 - 【請求項39】 前記第1の集計ステップおよび前記第
1の積分ステップは、アナログ信号処理のみを有するこ
とを特徴とする請求項35記載の搭乗者拘束装置の操作
方法。 - 【請求項40】 前記積分ステップは、前記第1の積分
された信号を負でない値に制限することを特徴とする請
求項35記載の搭乗者拘束装置の操作方法。 - 【請求項41】 前記第2の積分ステップは、前記第2
の積分された信号を負でない値に制限することを特徴と
する請求項37記載の搭乗者拘束装置の操作方法。 - 【請求項42】 前記第3の信号処理ステップは、 第3の積分された信号を発生する第3の積分ステップ
と、 前記第3の始動信号を発生するために、前記第3の積分
された信号を第3の基準と比較する第3の比較ステップ
とを具備することを特徴とする請求項38記載の搭乗者
拘束装置の操作方法。 - 【請求項43】 前記第3の積分ステップは、前記第3
の積分された信号を負でない値に制限することを特徴と
する請求項42記載の搭乗者拘束装置の操作方法。 - 【請求項44】 前記第1の信号処理ステップは、前記
動力車が動作中にリセットされずに連続的に実行される
ことを特徴とする請求項35記載の搭乗者拘束装置の操
作方法。
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