(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両座席（８１）上の乗員を保護するエアバッグ（４１）と、
エアバッグ（４１）が膨張時に展開される危険領域内に対象物または乗員が存在することを検出するセンサ（３）と、
車両座席（８１）に配属されたシートベルト機構（０）のシートベルト引き出し長（ＧＵＲ）に対するセンサ（０２）と、
危険領域内の対象物または乗員の存在、その時点で測定されたシートベルト長および先行時点で測定されたシートベルト長に依存してエアバッグ（４１）の膨張を制御する評価器（５）とが設けられている
車両の乗員保護装置において、
危険領域内に対象物または乗員が検出されず、かつ求められたベルト長が限界値を下回った場合に、評価器（５）により、衝突に対するエアバッグ（４１）の完全な膨張を許容する制御信号が送出され、
危険領域内に対象物または乗員が検出され、かつ求められたベルト長が限界値を上回った場合に、評価器（５）により、衝突に対するエアバッグ（４１）の膨張を抑圧するかまたは第１の小さな容積段階での膨張のみを許容する制御信号が送出され、
危険領域内に対象物または乗員が検出され、かつ求められたベルト長が限界値を下回った場合に、評価器（５）により、衝突に対するエアバッグ（４１）の第２の中間の容積段階の膨張を許容する制御信号が送出される
ことを特徴とする車両の乗員保護装置。
【請求項２】
危険領域内に対象物または乗員が存在することを検出するセンサ（３）は赤外線センサとして構成されている、請求項１記載の装置。
【請求項３】
さらに衝突検出装置（６）と車両座席（８１）上の重量に対する重量検出装置（１）とが設けられており、評価器（５）により検出された衝突および検出された重量（ＧＥＷ）にも依存してエアバッグ（４１）の膨張が制御される、請求項１または２記載の装置。
【請求項４】
車両座席上に配置されたチャイルドシートを識別する装置（１）が設けられており、評価器（５）により付加的にチャイルドシート識別装置（１）から送出されたステータス信号（ＫＩＳＩ）に依存してエアバッグ（４１）の膨張が制御される、請求項１または３記載の装置。
【請求項５】
エアバッグ（４１）は多段階に膨張可能であり、エアバッグ（４１）の膨張の制御は膨張すべき段階の選択を含む、請求項１または３または４記載の装置。
【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】
車両の乗員保護機構に対する要求は、衝突が識別された際にエアバッグを単純に膨張させるのみにとどまらない。場合によっては乗員は全勢力で膨張されたエアバッグのために怪我をするかもしれない。これはその乗員の身体全体または個々の身体部分がエアバッグの膨張の前またはその開始時、数ｍｓｅｃ後に完全に膨張したエアバッグによって占められる領域に位置している場合に生じうる。この理由から乗員の位置を検出し、エアバッグのトリガを阻止したり、または多段階で膨張可能なエアバッグを乗員が著しく前方にずれている場合に弱く膨らませることが図られる。
【０００３】
車両座席上で乗員または対象物の位置を識別する装置が米国特許第５４１３３７８号明細書から公知である。ここでは乗員の位置は３つの超音波センサにより検出され、これらの超音波センサはダッシュボード、車両座席のバックレストおよび車両座席の側方に配されている。センサは車両座席レストとダッシュボードとの間の空間を乗員または対象物についてスキャンする。評価器はセンサ信号から乗員の位置を求める。
【０００４】
規定された空間のスキャンに基づき各超音波センサは約１ｍより大きい到達距離を有しなければならない。こうした比較的大きな到達距離の構成では比較的小さな分解能しか得られず、その結果間隔は粗いパターンでしか検出されない。しかしエアバッグの調整付きのインフレーションのためには間隔測定に微細な分解能が必要なのである。他方では、必ずしも任意の乗員位置を検出しなくてよい。また車両座席のバックレストに超音波センサを取り付けることはコストを要する。というのはバックレストの基準を通る貫通開口が必要だからである。さらにそのようなセンサの取り付けは坐り心地を損なう。
【０００５】
したがって本発明の課題は、公知の装置の欠点を回避し、特に、簡単かつ低コストな作製条件で大きな分解能を達成できる車両の乗員保護用装置を提供することである。
【０００６】
本発明の課題は、危険領域内に対象物または乗員が検出されずかつ求められたベルト長が限界値を下回った場合に、評価器により、衝突に対するエアバッグの完全な膨張を許容する制御信号が送出され、危険領域内に対象物または乗員が検出されかつ求められたベルト長が限界値を上回った場合に、評価器により、衝突に対するエアバッグの膨張を抑圧するかまたは第１の小さな容積段階での膨張のみを許容する制御信号が送出され、危険領域内に対象物または乗員が検出されかつ求められたベルト長が限界値を下回った場合に、評価器により、衝突に対するエアバッグの第２の中間の容積段階の膨張を許容する制御信号が送出される構成により解決される。
【０００７】
ここにおいてエアバッグ前方の危険領域内に対象物または乗員が存在するか否かを検出するセンサが設けられる。エアバッグはステアリングホイールまたはダッシュボードと乗員との間の空間内で膨張され展開されるものである。エアバッグが膨張後に占める空間は、同時に、膨張の時点では乗員に対する危険領域となる。衝突の時点で乗員の頭部が当該の危険領域内にあれば、膨張するエアバッグによって怪我する危険がきわめて大きくなる。要するに、間隔センサとして構成されたセンサにより、エアバッグ機構の直接前方の危険領域または少なくとも衝突の際にエアバッグが展開される領域が検出される。そのようなセンサが危険領域の検出のために必要とする到達距離は比較的小さいため（例えば４０ｃｍ以下）、センサが例えばダッシュボード上に配されている場合にスキャニング速度が高められる。というのは、特に、検出される間隔の処理のためのアルゴリズムが簡単化され、したがって比較的高いスキャニングレートのもとで間隔検出のためにより多くの計算性能が得られるからである。さらに車両座席に割り当てられたベルト機構のシートベルト引き出し長（以下ベルト長と略する）を求めるセンサが用意されている。ベルト引き出し長または時間的なベルト長の変化量は車両座席における乗員の上体位置を知るための尺度となる。評価器は検出された間隔および求められたベルト長に依存してエアバッグの膨張を制御する。ここで評価器は通常、例えば加速度センサのかたちの衝突識別装置に依存して、エアバッグを衝突の強さに基づいて乗員の保護のために膨張すべきであるか否かの判定を行う。ただし本発明の評価器は当該の判定に対して、ベルト引き出し長および対象物または乗員が危険領域内にあるか否かに依存して、どの程度エアバッグを膨張すべきであるかという点やインフレーションの阻止も含めて考慮する。
【０００８】
本発明の利点は、乗員の位置が高い分解能で識別されることである。まさに、比較的弱い出力の放射を有する分解能の良好な間隔センサ、およびベルト引き出し長に対するセンサとして、乗員と車両レストとの間の間隔検出のためのさらなるセンサの構成により、高い分解能で乗員位置を検出可能な低コストの装置が創出される。それら２つのセンサによるだけで既にバックレストに寄りかかっている通常の坐り方をしている乗員とダッシュボードの方向に前にずれている乗員とが区別されるだけでなく、例えば、通常の座席位置で新聞を広げて読んでいる乗員も区別できるのである。さらにここでは車両座席における何らの機械的操作手段も必要でない。また乗員に対するビーム負荷が著しく低減される。しかも種々の乗員位置の区別にとって必要なすべての情報が供給されるのである。
【０００９】
本発明の有利な発展形態は従属請求項に記載されている。
【００１０】
本発明の実施例および発展形態を図を用いて詳述する。
【００１１】
図１には本発明の装置を有する車両の室内空間が略示されており、図２には本発明の装置の評価器における評価プロセスのシーケンスダイヤグラムが示されている。
【００１２】
図１には乗客空間８が示されており、この乗客空間８には車両底部８２と連結されたレール８２１上に車両座席レスト８１１および車両座席本体８１２を有する車両座席８１が座席本体８１２に連結された座席レール８１３上を移動可能に支承されている。車両のＢピラーにはベルト機構がローラ上に巻装されたベルト０１とともに取り付けられており、このベルト０１はシートベルト装着の際に引き出される。図示されていないベルト０１のバックル閉鎖部分はシートベルト装着の際ベルト錠０３とともにインターロック機構を形成している。ここにおいてベルト引き出し長ＧＵＲに対するセンサ０２が設けられている。
【００１３】
車両座席の位置に対する検出器２が座席レール８１３に設けられている。この検出器２は図示の軸に沿って車両座席位置Ｐを検出する。さらに車両座席８１は重量またはチャイルドシート識別機構１を有し、この重量またはチャイルドシート識別機構１は車両座席８１上に配された重量または識別されたチャイルドシートに依存してステータス信号ＧＥＷないしＫＩＳＩを送出する。
【００１４】
ダッシュボード機構９内のエアバッグカバー９１の後方に、畳み込まれたエアバッグ４１、ガス発生器４２、および保持体４３を備えたエアバッグ機構４が配置されている。エアバッグカバー９１上に間隔センサ３が配されており、この間隔センサ３はエアバッグ４１の前方の破線で示した危険領域を１ビームでスキャンし、検出された間隔ＡＢＳが最大到達距離ＲＷＭＡＸより小である場合に当該の危険領域内の乗員または対象物を識別する。
【００１５】
車両座席８１内に配された評価器５は、間隔センサ３の間隔ＡＢＳ、ベルト引き出し長０２に対するセンサのベルト引き出し長ＧＵＲ、重量またはチャイルドシート識別のための機構１のステータス信号ＧＥＷまたはＫＩＳＩ、および車両座席位置２に対する検出器の車両座席位置Ｐを評価する。ここで殊に、時間的に先行して求められたベルト引き出し長とその時点で求められたベルト引き出し長との差を形成することにより、所定の期間内でのベルト長変化量が求められる。間隔ＡＢＳおよびベルト長ＧＵＲまたはベルト長変化量を用いて、所定の乗員または対象物の位置が識別される。
【００１６】
有利には、評価器５により第１のステータス信号ＳＴＡ１が次のような場合、エアバッグ４１のトリガのため制御回路７へ供給される。すなわち、重量識別１のための機構１から、車両座席８１上での乗員の所在をうかがわせる重量信号ＧＥＷが送出され（例えば重量信号ＧＥＷが所定の限界値より大であり）、同時にベルト引き出し長ＧＵＲまたはベルト長変化量が所定の限界値を下回り、同時に間隔センサ３が作用領域内に対象物または乗員を識別しない場合、制御回路７へ当該の第１のステータス信号が供給される。これら全てのセンサ信号は、車両座席８１上でバックレストに寄りかかった通常の座席位置での乗員の所在を示唆するものである。衝突識別装置６がエアバッグ４１のトリガに充分な強い衝撃を識別し、したがってトリガ信号ＡＵＳを制御回路７に供給すると、制御回路７は第１のステータス信号ＳＴＡ１が同時に識別されている場合に点火信号Ｚを生じさせる。
【００１７】
重量識別装置１から乗客の存在を推定させる重量信号ＧＥＷが送出され、ベルト長ＧＵＲないしベルト長変化が所定の限界値を越えており、同時に間隔センサ３が作用領域内で対象物または乗員を識別すると、第１のステータス信号ＳＴＡ１とは異なる第２のステータス信号ＳＴＡ２が評価器５から制御回路７へ供給される。この第２のステータス信号ＳＴＡ２は少なくとも幾つかの身体部分がエアバッグ４１の危険領域内に存在する著しく前方へずれた乗員を表わしている。第２ステータス信号ＳＴＡ２とともにトリガ信号ＡＵＳが生じると、制御回路７により点火信号Ｚの発生が阻止される。というのは、このような乗員位置の場合、乗員の怪我の危険性のほうがエアバッグにより得られる保護作用よりも大きいからである。エアバッグが多段階でトリガ可能に構成されている場合、すなわち例えばエアバッグ４１をこれに配属された複数の発生器４２の制御により複数の容積段階で膨張できる場合には、エアバッグ４１の第１の小さな容積段階での膨張を所属の発生器４２を介して別のガス発生器４２に対する点火信号Ｚｉとは異なる点火信号Ｚ１により行うことができる。エアバッグ４１の充填容積は、エアバッグカバー９１の前方、乗員の識別された間隔ＡＢＳの範囲内で、第１の小さな容積段階での膨張により乗員に対する危険が生じないように選定するとよい。
【００１８】
同様に乗員が識別され、ベルト長ＧＵＲないしベルト長変化量が僅かであって所定の限界値を下回っているが、同時に対象物が間隔センサ３の作用領域内に識別された場合、評価器５により第３のステータス信号ＳＴＡ３が制御回路７に供給される。この第３のステータス信号ＳＴＡ３は、例えば、後方に寄りかかって新聞を広げて読んでいる乗員を表している。制御回路７は第３のステータス信号ＳＴＡ３およびトリガ信号ＡＵＳが生じている場合、有利には多段階で膨張可能なエアバッグの第２の中間の容積段階での膨張をトリガして乗員に最小の保護作用を施し、他方で完全に一義的には求めにくい車両空間内での乗員状況およびまたは位置を確認する。
【００１９】
有利には、間隔センサ３およびベルト引き出し長に対するセンサ０２の信号のほか、車両座席２の位置に対する検出器の車両座席位置ｐが評価器５で実際の座席位置の判断のために常に考慮される。重量および／またはチャイルドシート識別機構１が車両座席８１上に配されたチャイルドシートを識別した場合には、さらに別の信号が供給される。有利にはベルト長ＧＵＲは考慮されず、単に間隔ＡＢＳのみがチェックされる。間隔センサ３が作用領域内に対象物を識別したということは、チャイルドシートは後方へ向かっており、つまりチャイルドシートのレストがダッシュボード機構９のほうへ配向されている。そのような対象物位置では、チャイルドシートでの大きな怪我の危険性に基づき、制御回路７によりエアバッグ４１の膨張が阻止される。
【００２０】
本発明は多数の発展形態および変化形態を可能にする。有利には、間隔センサ３は赤外センサ３として構成されている。この赤外センサ３は図１に示すような最大の到達距離ＲＷＭＡＸで赤外光を放射する。最大の到達距離ＲＷＭＡＸにより定まる間隔センサ３の作用領域内に存在する乗員または対象物は赤外ビームを反射し、この赤外ビームは次に間隔センサ３のホトデテクタで検出される。評価器５は例えば送出された赤外信号と受信された赤外信号との間の走行時間に基づきセンサと識別された対象物との間の間隔についての推論を取得する。また他の物理的原理、例えば超音波方式で動作する間隔センサを設けてもよい。間隔センサの配置は、エアバッグカバー９１またはダッシュボード機構９に限定されるものではない。間隔センサは車両天蓋部ないし幌に配置されていてもよく、こうした配置の場合には、エアバッグの前方のいわゆる危険領域のみが検出される。間隔センサの最大到達距離ＲＷＭＡＸはエアバッグ機構と車両座席上の潜在的対象物または乗員との間の危険領域の寸法に関するものであるが、センサビームの絶対的到達距離に必ずしも制限されるものでない。間隔センサは例えば単一ビームで所望の間隔を求めることもできるし、または多ビームで、所定の領域、例えば図１に破線で示したセクタを比較的多数のビーム放射器およびビームデテクタによりスキャンすることもできる。
【００２１】
ベルト機構０をＢピラーのみならず、車両座席８１自体に設けてもよい。ベルト引き出し長ＧＵＲを求めるために、長さ測定のための種々の物理的原理を使用でき、例えば光学的測定手段を使用できる。同じことが、車両座席の位置に対する検出器２についても成り立つ。重量識別部１は例えば重量に依存してその抵抗の変わるセンサマットを用いて実現できる。チャイルドシート識別のための機構１は有利には測定用の電磁界を送出し、この測定用電磁界はチャイルドシートで共振器により特異的に変化する。
【００２２】
評価器５および制御回路７を１つの共通のマイクロプロセッサにより実現でき、この共通のマイクロプロセッサは車両座席８１内、車両トンネル部またはダッシュボード領域内に設けられる。加速度センサを有する衝突識別装置６も、有利には１つの共通の制御装置内に制御回路７および評価器５とともに配置される。
【００２３】
図２には、例えば、ステータス信号ＳＴＡを求めるために評価器５内で実行される方法プロセスが示されている。ステップＳ０で開始された後、危険領域に対するセンサ３から送出されて評価器５のメモリ内に格納された間隔ＡＢＳが読み出され、ステップＳ１で同様にメモリ内に格納されたベルト引き出し長ＧＵＲが読み出される。ステップＳ３の検査によりベルト長ＧＵＲが大きくかつ危険領域内に対象物または乗員が有ることが識別されると、ステップＳ４で第２のステータス信号ＳＴＡ２が評価器５から送出され、ステップＳ０で新たなサイクルがスタートされる。乗員は極めて高い確率でダッシュボードの近くに坐っており、その結果、ステータス信号ＳＴＡ２に基づいてエアバッグの膨張が阻止される。ステップＳ３の問い合わせに対して応答がＮＯであり、ステップＳ５でベルト長ＧＵＲが小さくかつ危険領域内に対象物または乗員が無いことが確認されると、第１のステータス信号ＳＴＡ１が評価器５により送出される。つまりこのとき乗員は通常のように車両座席上に坐っている。その後ステップＳ０で新たな値が読み込まれる。ステップＳ５の問い合わせに対して応答がＮＯであり、ステップＳ７でベルト長が小さくかつ対象物または乗員が危険領域内に有ることが確認されると、ステップＳ８でステータス信号ＳＴＡ３が制御回路７へ供給される。このとき人物は通常のように坐っているが、幾らかダッシュボードに近いところに居る。その後ステップＳ０で読み込み過程が新たに開始される。ステップＳ７の問い合わせに対してが応答がＮＯであると、ステップＳ９でステータス信号ＳＴＡ４により制御回路へ“不確定の状態が生起している”との内容が伝えられる。この場合ステップＳ０へ戻ってプロセスが繰り返される。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の装置を有する車両の室内空間の概略図である。
【図２】  本発明の評価器における評価プロセスのシーケンスダイヤグラムである。
【符号の説明】
０  ベルト機構
１  重量またはチャイルドシート識別機構
２  車両座席の位置に対する検出器
３  間隔センサ
４  エアバッグ機構
５  評価器
６  衝突検出センサ
７  制御回路
８  乗客空間
９  ダッシュボード
【図１】
0003728397.tif 000002
【図２】
0003728397.tif 000003