(57)【要約】本発明による乗員拘束システムは、空間的に相互に分離されて配置されている２つの電子式加速度センサを有し、これらの加速度センサは車両の衝突時に拘束手段をトリガするための制御装置と接続されている。積分されて、それぞれが重み付け係数により評価された加速度信号が所定の最小合計値を上回った場合にのみトリガが行われる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車（１）用の乗員拘束システムにおいて、
前記自動車（１）内の乗員を保護する拘束手段（２、３）を有し、
空間的に相互に分離されて配置されている、衝突を検出する少なくとも２つの電子式加速度センサ（５、７、８）を有し、
前記加速度センサ（５、７、８）からそれぞれ供給された加速度信号（Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３）または該加速度信号から導出される信号を時間（ｔ）にわたり積分する、前記加速度センサに後置接続された評価ユニット（１１、１２、１３）を有し、
前記自動車（１）の衝突時に前記拘束手段（２、３）をトリガする、前記評価ユニット（１１、１２、１３）及び／又は前記加速度センサ（５、７、８）と結合された制御装置（４）を有し、
積分されて、それぞれ重み付け係数（Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３）を用いて評価された加速度信号（Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３）の合計（Ｓ）が、所定の最小合計値（ＭＳ）を上回るか、または積分された個々の加速度信号（Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３）または該加速度信号から導出された信号がそれぞれ閾値を上回る場合にのみトリガを行うことを特徴とする、自動車（１）用の乗員拘束システム。
【請求項２】
前記評価ユニット（１１、１２、１３）は前記制御装置（４）内に配置されている、請求項１記載の乗員拘束システム。
【請求項３】
前記加速度信号（Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３）の積分を、前記最小加速度（ＭＳ）を上回る場合にのみ行う、請求項１または２記載の乗員拘束システム。
【請求項４】
前記加速度センサ（５、７、８）のうちの１つの加速度センサ（５）が前記制御装置（４）に組み込まれている、請求項１から３のいずれか１項記載の乗員拘束システム。
【請求項５】
加速度センサ（７、８）が離れて位置している、請求項１から４のいずれか１項記載の乗員拘束システム。
【請求項６】
前記離れて位置する加速度センサ（７、８）は信号を事前に処理する手段（９、１０）を有する、請求項５記載の乗員拘束システム。
【請求項７】
前記制御ユニット（４）は妥当性検査を行う、請求項１から６のいずれか１項記載の乗員拘束システム。
【請求項８】
前記制御ユニット（４）は直接的に前記加速度センサ（５、７、８）と接続されており、付加的に、該加速度センサ（５、７、８）から供給された加速度信号（Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３）を直接的に評価する、請求項１から７のいずれか１項記載の乗員拘束システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、自動車用の乗員拘束システムに関する。
【０００２】
ドライバ及び／又は同乗者のための、例えばベルトテンショナまたはエアバッグのような現在の乗員拘束システムは、例えば前面衝突または側突の場合にのみトリガされるべきである。これに対して、例えばでこぼこの道路、電磁的な非互換性、並びに電子回路内部の誤りに基づいてはトリガされるべきではない。それに加え、いわゆるスマートエアバッグの最も新しい世代、及びますます頻繁に使用されてきている車両における電子的なフロントセンサに基づき、受動的な拘束手段に対するトリガ時間はますます短くなってきている。
【０００３】
乗員拘束システムの誤動作は現在のところ、機械式加速度センサ、いわゆるセーフィングセンサによって回避される。機械式セーフィングセンサ（例えばチューブ内のボール、ローラマイト等）は、電子式加速度センサとは異なり物理的な原理に応じて構成されている。電気的な妨害は電子式センサに対して、機械式センサの場合よりも実質的に大きな影響を及ぼす可能性がある。エアバッグのトリガは、電子式センサがトリガを指示し、それに加え機械式センサ（機械式スイッチ機能）が閉じられる場合にのみ行われる。不利な道路条件に基づくエアバッグの誤ったトリガは、機械式センサによっては必ず回避されるとは限らない。何故ならば機械式センサは振動によって閉じられる可能性があるからである。
【０００４】
例えば車両の衝突領域に電子式加速度センサ（例えばフロントクラッシュセンサまたはアーリークラッシュセンサ（Ｅａｒｌｙ−Ｃｒａｓｃｈ−Ｓｅｎｓｏｒ））を使用することは、乗員拘束システムにおけるトリガ時間をますます短くすることを可能にする。これに反して、既に今日使用されている機械式センサの一部では、このために必要とされる閉塞時間はもはや達成されない。機械式センサにおける応答閾値を低減することにより乗員拘束システム全体の感度をさらに高めることは、それに伴い通常の運転時における閉塞の頻度がますます増すので、合理的であるとは思えない。
【０００５】
したがって本発明の課題は、トリガ時間が非常に短いにもかかわらず、誤ったトリガに対する保護が改善された、自動車用の乗員拘束システムを提供することである。
【０００６】
この課題は請求項１記載の乗員拘束システムによって解決される。本発明の構成及び実施形態は従属請求項に記載されている。
【０００７】
本発明の利点は以下のことである。すなわち、既に車両内に存在する冗長的な情報が衝突の確実な検出及び誤動作の区別のために専ら使用されるので、機械式センサを使用する代わりの付加的な費用は殊に僅かであり、また僅かな付加的なハードウェア構成素子を除き、専らソフトウェアによって実現できる。
【０００８】
このことは詳細には、自動車内の乗員を保護する拘束手段と、空間的に相互に分離されて配置されている、衝突を検出する少なくとも２つの電子式加速度センサ（例えばフロントセンサと制御装置の中央に配置されているセンサ）とを備えた乗員拘束手段によって達成される。評価ユニットを介して、車両の衝突時に拘束手段をトリガする制御装置が加速度センサと結合されている。評価ユニットは加速度センサから供給された加速度信号を積分する。評価ユニットは別個に設けることができるか、または加速度センサに統合することができるか、または有利には制御装置に統合することができる。積分されて、それぞれ重み付け係数で評価された加速度信号の合計が、所定の最小合計値を上回る場合にのみトリガは行われる。
【０００９】
加速度信号の積分は、信号が所定の閾値（最小加速度）を上回るときに開始される。１つまたは複数の加速度センサにおいて同時に、算出された積分から各計算周期において一定の値が減算される。加速度がこの一定の値を下回る場合、積分の総計が各計算周期毎に低減する。積分が総計値に達した場合には、更なる積分は行われない。
【００１０】
さらに有利には、加速度センサは制御装置に統合されている、及び／又は、加速度センサは離れて位置している。ここで離れて位置している加速度センサは、有利には車両の前面領域に配置されている。離れて位置している加速度センサには、信号の事前処理を行う事前処理装置（場合によってはコントローラ）を設けることができる。信号の事前処理を例えば加速度信号のフィルタリング及び離散化とすることができる。
【００１１】
有利には制御ユニットにおいて妥当性検査も実施される。妥当性検査では例えば加速度信号の評価が、過度の信号ジャンプまたは異常な信号経過を有する加速度信号が除去されるように実施される。
【００１２】
電子的な手段を用いたセーフィング機能の実現の他に、有利には通常の方法も衝突検出のために付加的に使用される。すなわち個々の加速度信号の直接的な評価が行われる。
【００１３】
本発明を、以下図面に図示した実施例に基づき詳細に説明する。ここで図１は、本発明による乗員拘束システムの一般的な実施形態である。図２は、本発明の乗員拘束システムにおける制御装置の一部である。図３は、２つの異なる動作条件に対するセーフィング機能の特性経過である。
【００１４】
図１に図示した実施例によれば、車両１にはドライバ用エアバッグ２及び同乗者用エアバッグ３が装備されている。車両１からは、図面においては明瞭にするためにプラットホームのみが図示されている。中央の位置、すなわち実質的に車両１の中心には中央の制御装置（ＥＣＵ）４があり、この制御装置４はドライバ用エアバッグ２及び同乗者用エアバッグ３を制御するために、これらのエアバッグと接続されている。制御装置４は電子式加速度センサ５を有し、この電子式加速度センサ５には信号処理及び妥当性検査を行うマイクロコントローラ６が後置接続されている。制御装置はそれに加え詳細には図示していない回路部を有し、この回路部は信号を処理し、またドライバ用エアバッグ２と同乗者用エアバッグ３のためのトリガ信号を形成する。
【００１５】
それに加え制御回路４には、離れて位置する別の２つの電子式加速度センサ７及び８が接続されており、これらの加速度センサにはフィルタリング及びアナログ・ディジタル変換を行う事前処理装置９ないし１０が後置接続されている。加速度センサ７及び８は車両の前方領域において、車両の前方側における２つの角に向かって配置されている。本発明の実施例においては２つの加速度センサ７及び８は直接に制御装置４と接続されている。離れて位置する加速度センサ７、８及び中央の加速度センサ５からの３つの加速度信号の評価は、制御装置４のマイクロコントローラ６によって行われる。この制御装置は、例えば過度の信号ジャンプまたは異常な信号経過を有する加速度信号を除去するように妥当性検査も行う。
【００１６】
積分の他に制御装置（マイクロコントローラ）は、例えば積分された加速度信号の重み付け、それに続く加算及び所定の最小合計値との比較も行う。したがって、例えば３つの加速度センサにおいて以下の関係が適用される場合に衝突は存在する。すなわち、
【００１７】
【数１】
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【００１８】
ここでＳは合計値であり、ＭＳは最小合計値であり、Ｂ１、Ｂ２及びＢ３は加速度センサ５、７、８の加速度信号であり、Ｋ１、Ｋ２及びＫ３は対応する重み付け係数である。これらの重み付け係数は例えば車両構造（例えば車体の剛性）及び個々の加速度センサの位置に依存する。より少ないまたはより多くの加速度センサを使用する場合には、上記の関係を相応に適合させることができる。
【００１９】
セーフィング機能を実現する他にも、制御装置においては衝突を検出する通常の方法も用いられる。すなわち個々の加速度信号の直接的な評価が行われる。
【００２０】
図２は、制御装置４において加速度信号Ｂ１、Ｂ２及びＢ３をさらに処理するための装置の実施形態を示す。図示した装置は専らハードウェア、専らソフトウェア、または部分的にハードウェア及び部分的にソフトウェアによって実現することができる。図示した装置が少なくとも部分的にソフトウェアによって実現される限りは、この装置を中央のマイクロコントローラまたは別個のマイクロコントローラにおいて実現することができる。別個のマイクロコントローラを使用する場合には、このマイクロコントローラは中央のマイクロコントローラと通信することができる。つまり加速度信号の相互の検査が可能である。
【００２１】
信号Ｂ１、Ｂ２及びＢ３はそれぞれ積分器１１、１２、１３に供給される。これらの積分器は、加速度信号Ｂ１、Ｂ２及びＢ３が印加される比較器１４、１５及び１６によってそれぞれ制御される。比較器１４、１５及び１６は所属の積分器１１、１２及び１３を、それぞれの加速度信号Ｂ１、Ｂ２及びＢ３が最小加速度ＭＢに対応する値を上回る場合にアクティブにする。積分器１１、１２及び１３には評価素子１７、１８及び１９が後置接続されていて、積分された個々の加速度信号Ｂ１、Ｂ２及びＢ３の所望の重み付けを行う。この場合、積分されて重み付けされた加速度信号Ｂ１、Ｂ２及びＢ３は加算器２０によって合計され、この加算器の出力信号（合計信号Ｓ）は引き続き比較器２１に基づき最小合計値ＭＳと比較される。比較器２１の出力側には、機械式セーフィングセンサの代わりに使用できる信号が供給される。
【００２２】
図３には、２つの特別な動作事例に対して、時間ｔにわたる加速度の積分としての個々の機能の特性経過が図示されており、ここでは最小合計値ＭＳが規定されている。曲線ａは劣悪な道路特性での走行ないしオフロード走行を表し、一方曲線ｂは障害物への車両の衝突を示す。劣悪な道路特性（曲線ａ）では、積分は常に最小合計値ＭＳ以下にとどまり、傑出した上昇は示さない。衝突した場合には所定の時点に最小合計値ＭＳを合計値Ｓが上回る。
【００２３】
つまり本発明の乗員拘束システムでは、１つまたは複数の離れて位置する電子式加速度センサ（電子式クラッシュセンサ）が使用される。２つまたはそれ以上の加速度センサは、従来の機械式加速度センサ（セーフィングセンサ）の機能を務めることができ、ここでは従来の機械式加速度センサの代わりに使用されるだけではなく、システム機能も例えば反応時間に関して顕著に改善される。少なくとも２つの電子式加速度センサを空間的に分離することにより、電気的な妨害は通常２つの加速度センサのうちの一方にのみ作用する。少なくとも２つの加速度センサが同時または短時間相互にずれて上回らなければならない最小閾値（最小合計値、積分のための最小加速度）を相応に論理結合することにより、ドライバ用エアバッグ及び／又は同乗者用のエアバッグのトリガは、前面衝突、側突、オフセットクラッシュなどの場合にのみ行われる。
【００２４】
種々のセンサ位置（例えば車両内部の中央の制御装置及び車両の前方領域に離れて位置する少なくとも１つの加速度センサ）を考慮した電子的なセーフィング機能の機能性を、一方では中央の制御装置のマイクロコントローラに統合することができる。他方では、点火回路の相応の入力側（副入力側）を制御することによりトリガをイネーブルしなければならない、付加的で冗長的なマイクロコントローラまたはユーザ固有の集積回路（ＡＳＩＣ）への統合も別の利点を提供する。このようにして如何なる場合でも、中央の制御装置の誤った振る舞いにより拘束手段が不所望にトリガされることはない。
【００２５】
離れて位置する加速度センサが固有のマイクロコントローラを使用する場合には、妥当性検査のために必要とされる計算を既にその固有のマイクロコントローラにおいて実施することができ、セーフィング機能の状態を相応の通信インタフェースを用いて中央の制御ユニットに伝送することができる。中央の制御装置におけるプロトコルの評価を、マイクロコントローラに依存せずにユーザ固有の集積回路（ＡＳＩＣ）において行うことができ、これにより中央の制御装置のマイクロコントローラに冗長的なエアバッグへの点火経路は保持されたままである。
【００２６】
それに応じて本発明の乗員拘束システムは、コストに関して著しい利点を有する。何故ならば、機械式加速度センサを省略することができ、例えばコストのかからない集積回路で置換することができるからである。
【００２７】
機械式加速度センサと比べて、セーフィング機能のこの実現を何時でも完全且つ自動的に検査することができる。これに対して機械式センサは、中央の制御装置への外部作用無しでは機能性について検査することができない。
【００２８】
それに加え、本発明の乗員拘束システムにおけるスペースに対する要求は実質的により少ないものである。何故ならば今となっては比較的大きな機械式加速度センサは省略されるからである。それに加え、機械式加速度センサの自由な慣性質量体の運動及びそのストッパへの激しい衝突は、電子式加速度センサの信号に影響を及ぼし、劣化させる可能性がある。過去において頻繁に生じたこの問題を、本発明の乗員拘束システムにおいては、機械式加速度センサを省略することにより最初から回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の乗員拘束システムの一般的な実施形態である。
【図２】
本発明による乗員拘束システムにおける制御装置の一部である。
【図３】
２つの異なる動作条件に対するセーフィング機能の特性経過である。
【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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