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JP2001519268A - 車両の乗員保護装置 - Google Patents

車両の乗員保護装置

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JP2001519268A
JP2001519268A JP2000514802A JP2000514802A JP2001519268A JP 2001519268 A JP2001519268 A JP 2001519268A JP 2000514802 A JP2000514802 A JP 2000514802A JP 2000514802 A JP2000514802 A JP 2000514802A JP 2001519268 A JP2001519268 A JP 2001519268A
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Abstract

(57)【要約】 車両の車体要素（１）のトランスバーサル方向のバルク音波の振れ（ＫＳ）を記録するセンサ（３）と、記録されたバルク音波（ＫＳ）に依存して車両の乗員保護手段を制御する評価回路（５）とを有する、車両の乗員保護装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 本発明は車両の乗員保護装置に関する。
【０００２】 ドイツ連邦共和国特許出願公開第３７２９０１９号明細書には、音波センサま
たはバルク音波センサを備えた車両の乗員保護装置が記載されている。評価回路
は記録された音波、バルク音波ないし固体伝播音に即して衝突と他のノイズおよ
び障害とを区別する。
【０００３】 周知のバルク音波センサを備えた乗員保護装置は車両の車体要素で常に縦方向
のバルク音波の振れないし偏位を記録する。例えば車体要素が車両の長手軸線に
対して平行に配向された金属のサイドメンバー（Laengstraeger）として構成さ れている場合、このサイドメンバーはフロント衝突の際に直接に自身にぶつかる
障害物により、または間接的に他の車体要素を介して縦波の振動によりオフセッ
トされる。バルク音波センサ、例えばサイドメンバーに取り付けられたストリッ
プ形膨張計の形態のバルク音波センサは、このサイドメンバーの縦波の振動を記
録する。この縦波の振動は振幅が小さいため、記録されたバルク音波から充分な
情報を得るには大きな増幅ないし評価のコストが必要となる。しかもこの振動は
衝突方向でしか発生しない。
【０００４】 本発明の課題は、周知の装置の欠点を回避し、特にバルク音波センサを備えた
車両の乗員保護装置を提供して、低コストでしかも充分に感度の高い衝突の識別
信号を送出できるようにすることである。
【０００５】 本発明の課題は本発明の請求項１記載の特徴により解決される。この場合バル
ク音波を記録するセンサは、衝突の際にバルク音波振動によってオフセットされ
る車体要素に固定されているか、または少なくとも車体要素に振動的に結合され
ている。そのためこのセンサはバルク音波振動のトランスバーサル方向の成分、
ひいては車体要素のバルク音波の横波の振れを記録する。このようにして記録さ
れたトランスバーサル方向のバルク音波に依存して（以下これをバルク音波と称
する）評価回路は配属された乗員保護装置を制御する。
【０００６】 本発明の装置の利点は特に、トランスバーサル方向のバルク音波の振れを記録
するセンサが有効振動を充分に高い感度で表し、かつ障害影響に対して充分に不
感の電気信号を送出するので、車両への衝突が測定されたバルク音波により一義
的に識別されることである。トランスバーサル方向のバルク音波は衝突の発生し
た方向に依存せずに記録される。
【０００７】 以下にバルク音波センサから送出される電気信号の評価に関連して簡単にバル
ク音波の評価について説明する。
【０００８】 請求項２、３は車両の乗員保護手段に対する制御装置のバルク音波センサに関
連している。この種の制御装置は従来のように車体要素に固定に接続されている
（例えば溶接されている）。このような制御装置の既存の配置法を利用して、バ
ルク音波センサを制御装置内に適切に配置することにより有利にはトランスバー
サル方向のバルク音波振れを記録でき、その際にバルク音波センサを制御装置か
ら離して配置し、障害を生じやすく実装に向かない線路を介して制御装置および
制御装置内に位置する評価回路へ導電接続する必要はない。有利にはこの制御装
置は車両キャビンのほぼ中央に配置されており、車両のキャビン自体が固定の車
体要素として構成されているか、またはこの種の車両の車体要素、例えばサイド
メンバーに接続されている。
【０００９】 請求項４はバルク音波センサの有利な実施形態に関連している。請求項５〜７
は記録されたバルク音波の有利なパラメータの評価手段を特徴としている。乗員
保護手段のトリガは有利にはこれらのパラメータに依存して開始され、その際に
バルク音波センサの評価の他に、別にセンシングされた量、例えば乗員識別デー
タまたは乗員位置識別データを最終的なトリガ決定のために有利には考慮するこ
とができる。
【００１０】 請求項８は装置の有利な実施形態に関連している。ここでは乗員保護手段が記
録されたバルク音波に依存して、また加速度センサによって記録された加速度に
依存してトリガされる。この種の装置には、所属の乗員保護手段をトリガするた
めに相互に異なる物理的な原理に基づく２つのセンサで衝突が検出されなければ
ならないという利点がある。これにより例えばセンサの欠陥、障害信号、または
砂利道でのオーバードライブに起因するバイブレーション信号などに基づくトリ
ガが回避され、装置全体のトリガの確実性が著しく向上する。
【００１１】 本発明およびその実施形態を図の実施例に即して詳細に説明する。図１には制
御装置が固定された車体要素の長手方向の断面図が示されている。図２には図１
の車両要素に沿ってバルク音波が示されている。図３には本発明の装置の第１の
ブロック回路図が示されている。図４には本発明の装置の別のブロック回路図が
示されている。
【００１２】 図１には断面図で、車両のサイドメンバーが長さｌ、高さｈ、不可視かつ図示
されていない幅を有する車体要素１として示されている。車体要素１には同様に
断面図で示された制御装置２が配置されている。制御装置２は図１では、制御装
置に固有の詳細部分を明確に示すために車体要素１よりもはるかに大きな縮尺で
示されている。制御装置２はベースプレート２１とこのベースプレート２１に固
定されたケーシング２２とを有している。ベースプレート２１はねじ２３を介し
て車体要素１に固定に接続されているので、特に車体要素１のバルク音波振動が
制御装置２へ、特に制御装置のベースプレート２１およびケーシング２２へ良好
に伝達される。ベースプレート２１にはバルク音波センサ３が配置されている。
ケーシング２２にはさらに差込連結部２４が配置されている。
【００１３】 図示された方向の衝突Ａが発生した場合には、車体要素１は衝突障害物との直
接接触または間接接触によりバルク音波を送出する。バルク音波を検出するため
に、ここではそれ自体は周知の手段で、図１に矢印で示された縦波Ｌの振れ方向
が適切なバルク音波センサを介して記録される。ただし本発明によれば、図１の
相応の矢印で示された振れ方向を有するトランスバーサル方向のバルク音波Ｔも
適切なバルク音波センサを介して記録される。この場合トランスバーサル方向の
バルク音波Ｔは縦波Ｌに対して横断方向に配向されている。バルク音波のトラン
スバーサル方向の振動は制御装置２が車体要素１に固定に取り付けられているた
めそこからバルク音波センサ３へ伝達される。図１に矢印で示されたバルク音波
センサ３は有利には圧電センサとして構成されており、このセンサの感度軸線Ｅ
はトランスバーサル方向のバルク音波の振れを記録するために配向されている。
【００１４】 バルク音波センサ３はこの場合、車体要素１のトランスバーサル方向での振れ
を測定する。ここで振れの測定はトランスバーサル方向での車体要素の速度の測
定または加速度の測定と同一視され、いわば保護下に置かれる。
【００１５】 図２には衝突Ａの結果として発生するバルク音波ＫＳが図１の車体要素１の長
さｌに沿ったトランスバーサル方向の振れをともなって存在することが示されて
いる。この場合バルク音波ＫＳは例えば車体要素１の始点０、終点１および中央
ｌ／２で振動の節を有しており、これに対して振動の腹はｌ／４および３ｌ／４
の個所にある。バルク音波センサ３は、車体要素１に沿って少なくとも衝突の際
に大きな確率でバルク音波ＫＳの振動の節が予測される所定のポイントに配置さ
れるのではなく、振動の腹が予測される領域に配置される。バルク音波センサ３
が例えば圧電結晶センサとして構成されており、通常動作中に搬送波振動数ｔｒ
で励振される場合には、衝突の結果この搬送波振動数が図２のように振幅変調さ
れる。バルク音波センサ３によって記録されたバルク音波は振幅変調された搬送
波振動数ｔｒの包絡線ｈｌに相応する。搬送波振動数ｔｒはローパスフィルタを
介して除去される。
【００１６】 図１の車体要素１が車両のサイドメンバーであり、車両の長手軸線に対して平
行に配置されている場合には、バルク音波センサ３の感度方向はフロントでの衝
突Ａに対してだけでなく車両の側方の図示されない衝突に対しても横波の記録の
ために予め定められている。なぜならバルク音波センサ３の衝突方向に対して車
体要素１のバルク音波の振動のトランスバーサル方向成分も記録されるからであ
る。
【００１７】 車両の乗員保護手段が車両のバルク音波検出のみに依存して構成される場合に
は、有利には少なくとも２つのバルク音波センサが車両に配置され、評価回路に
導電接続される。この場合複数のバルク音波センサは、２つのバルク音波信号か
ら衝突の際の衝突方向が検出できるように空間的に配置しなければならない。こ
れは特に２つのバルク音波信号を時間的に比較することによって行われる。こう
した走行時間の比較から特に侵入してくる構造体の速度およびその侵入方向を検
出することができる。検出された方向に依存して１つまたは複数の乗員保護手段
、例えばフロントエアバッグまたはサイドエアバッグまたはプリテンショナー装
置が選択される。２つのバルク音波信号から導出された侵入構造体の速度に依存
して、選択された乗員保護手段がトリガされる。
【００１８】 図３、図４には本発明の装置のブロック回路図が示されている。２つの装置に
はそれぞれ１つずつバルク音波センサ３と加速度センサ４とが設けられている。
この場合加速度センサ４は例えばフロント衝突を検出できるように配向されてい
る。図３では評価回路５がバルク音波センサ３の信号および加速度センサ４の信
号を評価し、これらの信号に依存して制御可能な集積化された点火回路６の出力
段６１、６２を駆動する。ここで２つの制御可能な出力段６１、６２を導通制御
することにより、乗員保護手段の点火素子７にエネルギが印加される。評価回路
５は通常はマイクロプロセッサとして構成されているが、他の論理回路またはア
ナログ回路として構成することもできる。
【００１９】 図４のブロック回路図は図３のブロック回路図に対して、各センサ３、４はそ
れぞれ固有の評価回路５１または５２に配属されており、これらの評価回路の側
でそれぞれ１つずつ設けられた制御可能な出力段６２、６１が制御される点で異
なっている。ハードウェアとしては２つの評価回路５１、５２を相互に分離して
構成することもできるし、または共通にマイクロプロセッサとして構成すること
もできる。図４のブロック回路図では単に制御可能な各出力段６１、６２がバル
ク音波または加速度のみに依存して導通するように切り換えられることが示され
ているだけである。この種の装置は、例えば衝突の際に２つのセンサ３または４
の一方が配属された点火素子７を誤ってトリガしてしまうことを阻止できる利点
を有する。なぜなら異なる機能能力を有するセンサ３、４が衝突を表示しておら
ず、そのセンサ３、４に配属された出力段６１または６２が導通状態にシフトさ
れないからである。
【００２０】 有利には図４の制御可能な出力段６１または６２が所属のセンサ３、４に配属
された評価回路５１または５２によって、最小の強度の衝突が識別された早期の
時点で導通切換される。ただしこの最小強度は乗員保護手段による乗員の保護が
必要な衝突の強度ではない。この最小強度の比較は単に何らかのタイプの衝突が
検出されたことを保証するのみである。このために使用されるセンサはセーフィ
ングセンサの名称で当業者に知られている分野のものである。セーフィングセン
サは最小の衝突が検出された場合に乗員保護手段のトリガを準備し、他方では最
小の衝突が検出されていないのに別のセンサが例えば誤ってトリガを所望してい
る場合のトリガを阻止する。別のセンサおよび配属された評価回路により、通常
の動作中に配属された制御可能な出力段は保護手段のトリガが是非とも必要であ
ると見なされた時点で導通切換される。
【００２１】 有利には加速度センサ４はセーフィングセンサ４のタスクを引き継ぐことがで
きる。このために電子式の加速度センサはアナログの出力信号を送出し、この信
号はフィルタリングされ、増幅され、場合によりアナログ／ディジタル変換され
、有利には積分される。積分後に信号は比較的低く設定された閾値と比較される
。この閾値が上方超過される場合に最小の衝突強度を有する衝突が検出され、図
４の評価回路５１は制御可能な出力段６２を導通切換する。このため所定の方向
（加速度センサ４の方向も感知される）からの少なくとも１つの軽度の衝突が存
在することが保証される。バルク音波センサ３から送出された信号を評価回路５
２によって評価することにより、衝突が充分に強いか否かに関する明確性がもた
らされ、これにより配属された乗員保護手段がトリガされる。この場合特にバル
ク音波信号またはその包絡線のレベルないし振幅が所定の限界値と比較される。
比較的高く設定されたこの限界値が上方超過されると、評価回路５２により制御
可能な出力段６１が導通切換され、乗員保護手段がトリガされる。ただし有利に
はこの種の簡単な限界値比較は所属の出力段を制御するためには使用されないか
、または単独では使用されない。有利にはバルク音波信号の周波数、特にその周
波数の時間に関する変化が求められる。すなわち図１の車体要素１の長さｌが侵
入してくる障害物によって短縮されると、図２で発生している波の周波数が変化
する（周波数が増大する）。このようにして求められた周波数の変化は侵入して
くる障害物の速度、ひいては衝突によって伝達されるエネルギの尺度となる。こ
のように求められる周波数変化は制御可能な出力段６１の導通切換に対して予め
定められる。
【００２２】 アナログの加速度センサと後続の評価回路５１および制御可能な出力段６２と
に代えて機械的な加速度センサを使用することもできる。このセンサは最小閾値
が上方超過されると切換信号を送出する。この場合点火電流回路は直接にこの機
械的な加速度スイッチを介して接続することができる。
【００２３】 選択的にバルク音波センサ３の有利な別の実施例としてセーフィングセンサを
使用することができる。この場合バルク音波のレベルと比較的低く設定された閾
値とを簡単に閾値比較して制御可能な出力段６１を導通切換すれば充分である。
加速度センサ４から送出されたアナログ信号は評価回路５１で増幅され、場合に
よりアナログ／ディジタル変換され、その後（場合によっては複雑な）トリガア
ルゴリズムが行われる。重度の衝突が検出された場合には制御可能な出力段６２
も導通切換され、乗員保護手段がトリガされる。
【００２４】 別の有利な実施形態では、バルク音波に基づく衝突の検出により加速度信号の
評価をトリガすることができる。ここでは従来の装置とは異なって時間的な利点
が達成される。なぜならバルク音波は加速度が検出される前に検出されるからで
ある。有効な数ミリ秒程度の僅かなトリガ時間（特にサイドエアバッグのトリガ
のためのトリガ時間）のために、この場合有利には加速度信号の評価が行われる
。
【００２５】 点火の決定が１つまたは複数のバルク音波センサを介してしか行われない場合
にも、従来の加速度検出に対しての時間的な利点は得られる。これはバルク音波
のスペクトル成分が１０ｋＨｚ以上であり、加速度のスペクトル成分は４００Ｈ
ｚ以下であるため、バルク音波センサを使用すると一層迅速な決定が可能となる
からである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 車体要素の長手方向の断面図である。
【図２】 バルク音波を示す図である。
【図３】 本発明の装置の第１のブロック回路図である。
【図４】 本発明の装置の第２のブロック回路図である。

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 車両の車体要素（１）のトランスバーサル方向のバルク音波
    の振れ（ＫＳ）を記録するセンサ（３）と、 記録されたバルク音波（ＫＳ）に依存して車両の乗員保護手段を制御する評価
    回路（５）とを有する、 ことを特徴とする車両の乗員保護装置。
  2. 【請求項２】 前記センサ（３）は乗員保護のための制御装置（２）内また
    は制御装置（２）の個所に配置されており、該制御装置は車体要素（１）に固定
    されている、請求項１記載の装置。
  3. 【請求項３】 前記車体要素（１）は車両の中央に配置されたサイドメンバ
    ーである、請求項１または２記載の装置。
  4. 【請求項４】 前記センサ（３）は圧電センサとして構成されている、請求
    項１から３までのいずれか１項記載の装置。
  5. 【請求項５】 前記バルク音波（ＫＳ）の振幅が評価される、請求項１から
    ４までのいずれか１項記載の装置。
  6. 【請求項６】 前記バルク音波（ＫＳ）の周波数が評価される、請求項１か
    ら５までのいずれか１項記載の装置。
  7. 【請求項７】 前記バルク音波（ＫＳ）の時間的な周波数変化が評価される
    、請求項１から６までのいずれか１項記載の装置。
  8. 【請求項８】 加速度センサ（４）を有しており、記録された加速度と記録
    されたバルク音波（ＫＳ）に依存して乗員保護手段が制御される、請求項１から
    ７までのいずれか１項記載の装置。
JP2000514802A 1997-10-02 1998-09-30 車両の乗員保護装置 Expired - Fee Related JP4142246B2 (ja)

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EP (1) EP1019271B1 (ja)
JP (1) JP4142246B2 (ja)
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