(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シートとシートベルトを有する車輌において、エアバッグドアを有するエアバッグの膨張をコントロールするための装置であって；
a.）シート上に加えられる力に対応する出力シグナルを有するシート重量センサ；
b.）シートベルト内の張力に対応する出力シグナルを有するシートベルト内の張力を測定するシートベルト張力センサ；
c.）エアバッグドアに相対する点にマウントされた間隔をもった導電性電極を有し、かつその間に配置された誘電体を有する容量センサであって、それに対する搭乗者の接近に対応する出力シグナルを有する容量センサ；及び
d.）シート重量センサの出力シグナルに動作的に連結された第１の入力、シートベルト張力センサの出力シグナルに動作的に連結された第２の入力、容量センサの出力シグナルに動作的に連結された第３の入力、及びシート重量センサ、シートベルト張力センサ、容量センサに対応するエアバッグの膨張特性をコントロールするための複数の出力シグナル、を有するマイクロプロセッサを含むエアバッグコントロールシステム
を含み、
シートベルト張力が所定しきい値以上にある場合、前記エアバッグコントロールシステムがエアバッグの膨張を阻害する、前記装置。
【請求項２】
複数のエアバッグコントロールシステムの出力シグナルが、複数のエアバッグ導火線へ発火電流を供給するのに適合している、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
容量センサがさらに、エアバッグドアに相対する点においてマウントされた複数の間隔をもった導電性電極を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
シート重量センサが、車輌シート内に配置された複数の力感知抵抗素子を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
車輌シート重量センサが、車輌シート内に配置されたガス充満嚢（のう）を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
シートベルト張力センサが、ベンドセンサを含む、請求項１のシステム。
【請求項７】
シートベルト張力センサが、ビラリ（Villari）効果センサを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
シート、シートベルト、車輌シート上に加えられる力に対応する出力シグナルを有するシート重量センサ、シートベルト内の張力に対応する出力シグナルを有するシートベルト張力センサ、搭乗者の接近に対応する出力シグナルを有するエアバッグドアに相対してマウントされた容量センサ、及び複数のエアバッグ導火線に動作的に連結されたエアバッグコントロールシステムを有する車輌内で、エアバッグドアを有するエアバッグの膨張をコントロールする方法であって、
a.）車輌のシート上に加えられる力を決定すること；
b.）車輌のシートベルト内の張力を決定すること；
c.）エアバッグドアに対して搭乗者の接近を判定すること；
d.）エアバッグドアへの搭乗者の接近が、所定しきい値以下にある場合はエアバッグの膨張を阻害すること；
e.）シートベルト張力が所定しきい値以上にある場合、エアバッグの膨張を阻害すること
を含む、前記方法。
【請求項９】
車輌シート上に加えられる力が所定しきい値以下である場合、エアバッグの膨張を阻害することをさらに含む、請求項８に記載のエアバッグの膨張をコントロールするための方法。
【請求項１０】
車輌シート上に加えられる力が最小の所定しきい値以下である場合、エアバッグの膨張を阻害することをさらに含む、請求項８に記載のエアバッグの膨張をコントロールするための方法。
【請求項１１】
車輌シート上に加えられる力が最小の所定しきい値以上でかつ最大の所定しきい値以下である場合、複数のエアバッグ導火線の少なくとも一つを不能にすることをさらに含む、請求項８〜１０のいずれかに記載のエアバッグの膨張をコントロールするための方法。
【発明の詳細な説明】
関連出願の参照
本出願は、1997年５月12日付同時係属米国仮出願第60/046,168号の利益を主張する。
1996年12月19日付米国仮出願第60/032,380号の利益を主張する、1997年12月18日付で出願され、かつ本発明譲受人に譲渡された“流体充填嚢（のう）を有するシート重量センサ”と称する同時係属米国出願第08/993,701号は、流体充填嚢（のう）と安全拘束システムコントロール用の車輌シート内搭乗者重量を感知するための圧力センサとからなる流体静力学的重量センサを開示している。米国出願第08/993,701号もまた流体静力学的重量センサの荷重支持表面の差し渡し荷重を分配するための荷重ディストリビュータ（distributor）を開示している。米国出願第08/993,701号と米国仮出願第60/032,380号は、ここで参照により合体される。
1997年１月８日付で出願され、かつ本発明譲受人に譲渡された米国仮出願第60/034,018号の利益を主張する1997年１月７日付出願の“自動シート重量感知システム”と称する係属米国出願第09/003,672号は、その各々が米国出願第08/993,701号にしたがう複数の流体静力学的重量センサからなるシート重量感知システムを開示している。米国出願第09/003,672号と米国仮出願第60/034,018号は、ここで参照により合体される。
1997年１月16日付で出願され、かつ本発明譲受人に譲渡された米国仮出願第60/035,343号の利益を主張する1997年１月７日付で出願の“自己−維持空気嚢（のう）を有する車輌シートセンサ”と称する係属米国出願第09/003,870号は、流体静力学的重量センサの供給を自動的に維持するための装置を開示している。米国出願第09/003,870号と米国仮出願第60/035,343号は、ここで参照により合体される。
1997年９月４日付で出願され、かつ本発明譲受人に譲渡された米国仮出願第60/058,084号の利益を主張する1997年１月７日付出願の“荷重分配用手段付シート重量センサ”と称する係属米国出願願番09/003,868は、流体静力学的重量センサの荷重支持表面差し渡しに感知荷重を分配するための荷重ディストリビュータを開示している。米国出願第09/003,868号と米国仮出願第60/058,084号は、ここで参照により合体される。
1997年９月４日付で出願され、かつ本発明譲受人に譲渡された米国仮出願第60/058,119号の利益を主張する1997年１月７日付で出願の“自己−調整の流体充填嚢（のう）を有するシート重量センサ”と称する係属米国出願第09/003,673号は、そこにある流体感知の量を自動的に調整するための手段を有する流体静力学的重量センサを開示している。米国出願第09/003,746号と米国仮出願第60/065,986号は、ここで参照により合体される。
1997年11月14日付で出願され、かつ本発明譲受人に譲渡された米国仮出願60/065,832号の利益を主張する1997年１月７日付で出願の“低プロフィール油圧式シート重量センサ”と称する係属米国出願第09/003,744号は、半固体材料の板又はシートで構成され、かつ液体、グリース、ビンガム液又はチキソトロピー材料で満たされた油圧式重量センサを開示している。米国出願第09/003,744号と米国仮出願第60/065,832号は、ここで参照により合体される。
1997年５月12日付で出願され、かつ本発明譲受人に譲渡された米国仮出願第60/046,233号の利益を主張する1998年５月11日付出願の“シートフレームにマウントされた加速度計と重量センサを使用するシートベルト張力予報システム”と称する係属米国出願第09/075,084号、以降“出願ASL−177−US”は、シート重量センサと加速度計を利用するシートベルト張力予報システムを開示している。出願ASL−177−USと米国仮出願第60/046,233号は、ここで参照により合体される。
1997年５月12日付で出願され、かつ本発明譲受人に譲渡された米国仮出願第60/046,227の利益を主張する1998年５月11日付で出願の“曲がりセンサを使用するベルト張力デバイス”と称する係属米国出願第09/075,729号、以降“出願ASL−179−US”は、高張力シートベルトによって引き起こされたデバイスの変位を決定するための曲がりセンサを用いるシートベルト張力測定システムを開示している。出願ASL−179−USと米国仮出願第60/046,227号は、ここで参照により合体される。
1997年５月７日付で出願され、かつ本発明譲受人に譲渡された米国仮出願第60/038,620号の利益を主張する1997年８月14日付で出願の“電気的分野のエアバッグ危険地帯センザ”と称する係属米国出願第08/911,148号は、車輌衝突に対応する安全拘束システムを展開する決定に影響することの目的のために搭乗者の存在と位置を決定する位置感知システムを開示している。米国出願08/911,148号と米国仮出願第60/038,620号は、ここで参照により合体される。
発明の分野
本発明は、一般的に自動車の乗客拘束システムに関し、より具体的には乗客がエアバッグの展開からの危害にさらされている搭乗者座席状態において、エアバッグ膨張をコントロールするためのシステムと方法に関する。
発明の背景
自動車製造業と国立道路輸送安全協会（National Highway Transportation Safety Association）は、良いどころか害を引き起こすかもしれない事態に車輌エアバッグを使えなくするための方法を調査中である。典型的には、エアバッグは高速度衝突で175ポンド成人を拘束するのに充分な力で展開するために開発されてきた。幼児や子供が座席占有者である場合、同じエアバッグがそのバッグの膨張により発生した力により重大な傷害を引き起こすかもしれない。この発明は、幼児又は子供が乗客シートにいる場合、乗客サイドエアバッグを不能にするために使われる。
もう一つ潜在的に有害な可能性のある搭乗者座席位置は、搭乗者位置がエアバッグ展開時エアバッグ膨張器ドアに最も接近している場合である。最近、国立道路輸送安全協会のデータは、エアバッグによって引き起こされるひどい害がその搭乗者が膨張器ドアから大体４インチより近い場合にそのエアバッグを不能にするならば、最小限にされるか除かれ得るということを示唆している。本発明は、衝撃時にエアバッグ膨張器のまわりの“危険地帯”にある人間のボディ部分を検知するために使用することができ、そのエアバッグを不能にし得るか又はその膨張プロフィルをそれによって縮小することができる。さらには本発明は、エアバッグ展開が危ない場合、殆どすべての搭乗者着座状態において搭乗者サイドエアバッグを不能にするために使用できる。
本発明は、エアバッグ展開危険地帯に人間が接近するのを感知するためにエアバッグ膨張器ドアの近くに装置パネル又は計器盤（dashboard）に位置したシート重量センサ、シートベルト張力センサ、及び容量センサを含む。
シート重量センサ、及びシートベルト張力測定センサは、搭乗者が安全なエアバッグ展開のために充分大きいかどうかを判定するのに協力して用いられる。容量センサは、人間の存在がエアバッグ展開の直前にエアバッグ膨張器ドアに接近しすぎていると検出される場合に、エアバッグを不能にするために前述のセンサとは独立して作動する。
シート重量センサは、乗客シート占有者がエアバッグ膨張器の不展開を必要とするに充分に小さい場合を判定するために開発されている。このようなセンサは、子供が後ろ向き幼児席、前向き子供シート又は補助席にいる場合を判定できるのが理想的である。子供シート占有者状態における搭乗者重量測定は、シートベルト張力によってシート上で下方に加えられた力によって複雑になっている。きつくベルトをかけられた子供シートは、シート上に及ぼされる測定された重量又は力を増加し、恐らく子供又は幼児の上にエアバッグ展開を引き起こしてしまう。
複合センサ技術を使用する先行システムは、危険な状態にあるエアバッグ展開を禁止するために開発されて来た。赤外線センサ、受動赤外線センサ〈熱検出器〉、超音波センサ、容量センサ、重量センサ、及び子供席“タグ”センサなどは従来から用いられてきた。複数の前述のセンサは、子供席、小さな搭乗者、空席、大きな搭乗者及び位置外の搭乗者等を同定するための試みにおいて共に用いられてきた。一般に、用いられるセンサの数がより多くなる程そのシステムの出来ばえはより良かった。しかしながら、たくさんのセンサを使用するシステムのコストは、手が出ないほどであり、かつ車輌組立は複雑である。
本発明は、子供席がしっかりとベルト締めされる状態を確認するために、ベルト張力測定システムを合体する。正常に腰掛けた正常人がシートベルト張力が10ポンドを超えると一般的に不快になるから、10ポンドより大なるシートベルト張力測定は、その搭乗者が正常に腰掛けた成人ではない事を示す。シートベルトが、高張力下にある前述の状態においては、エアバッグは不能にされているのが安全である
したがって、シートベルト張力が低い場合には重量センサによって測定されるようなシート上に加えられる力は、シートベルト張力によっては非常に影響されることはなく、それによって重量センサ測定に搭乗者の重量を決めさせる。低いベルト張力が存在するようなところでは、そのエアバッグ展開は比較的大重量が存在する場合には可能にされかつ所定しきい値以下の重量が感知される場合には不可能にされる。変動しやすい膨張特性を有するエアバッグは、搭乗者の測定された重量に対応する速さで膨張するように造られ得る。
エアバッグはまた、特にその搭乗者がベルト締めをしていなく、かつ激しい前衝撃破壊を経験する場合には、車輌衝撃の時にその膨張器に接近し過ぎている乗客に危ないことを証明し得る。容量性又は電場性のセンサは前衝撃破壊事象中に空中を未だ“飛翔中”の間、エアバッグを不能にするのに充分速く膨張器ドア近くの乗客の存在を検出し、それによってエアバッグ展開によって発生した力から位置外の搭乗者を保護する。
発明の要約
本発明は、シート重量センサ、シートベルト張力測定センサ、及びエアバッグコントロールプロセッサに動作的に連結された容量センサを利用する車輌エアバッグの展開をコントロールするためのシステムと方法を提供する。本発明は安全なエアバッグ展開のために極めて重大な基準：車輌シート占有者の重量、シートベルトに存在する張力、及びエアバッグ膨張器ドアに搭乗者が最も接近することを測定する。前述の基準を連続的に監視し評価することによって本発明は、すべての搭乗者状態においての安全でかつ予測できる車輌エアバッグ膨張器ドア展開を提供できる。
幼児席、子供及び小さな成人達の存在の感知は、座席搭乗者がエアバッグ膨張から傷害を受ける危険にある状態においてはエアバッグ展開を禁止するのに必要がある。しきい値重量以下の搭乗者は、エアバッグ展開からの傷害に関し高い危険にさらされている。同様に、展開時エアバッグ膨張器ドアに最も近く接近している搭乗者達もまた、傷害を受けやすい。したがって、搭乗者の大きさと位置の両方を正確に決定する、エアバッグ膨張をコントロールするためのシステムが有利である。
重量センサは、車輌シート上で下方に座席者により及ぼされた力を測定するために提供される。車輌シート上へと下方に及ぼされた力は、一般的には二つの構成要素：搭乗者の質量に帰せられる力と、さらに車輌シートベルトに存在する張力に帰せられる力とからなる。したがって、シートベルト張力測定センサは、シートベルト張力の結果として車輌シート上下方に加えられた力の量を測定するためにあてがわれている。本シートベルト張力測定センサにより測定されるシートベルトにおける張力は、きつくベルト締めした子供席やその他の物体の存在の指示を提供する。
さらに、容量性又は電場センサは、搭乗者がエアバッグ展開時エアバッグドアに最も近いかどうかを判定するために設けられている。その容量センサは、その間の誘電体と静電容量（capacitance）を測定するための手段を有する間隔をもった導電性電極の一対を備えている。センサの静電容量値は、電極間に配置された誘電体材料で変化する。その容量センサは、エアバッグ膨張器ドアに相対する点に位置しているので、所定距離即ちエアバッグ膨張器ドアという“危険地帯”内にある搭乗者は、そのセンサの誘電体定数を変え、それによってその静電容量を変化させる。
人間の体は、容量センサによってたやすく検出される比較的高い有効誘電体定数を有する。その上、新聞のようなものは間隔をもった導電性電極間の誘電体定数には大きく影響することはなく、かつそれによって搭乗者から識別することができる。
さらに、その容量センサは搭乗者が激しいブレーキの力から前方へと投げ出されるとき、エアバッグ膨張器ドアの危険地帯に入るベルトがけしていない搭乗者を検出する能力を有する。シート重量とベルト張力センサのみを利用している従来のシステムは、搭乗者が位置外にあるかどうかを決定することができず、そのため搭乗者が傷害の危険にさらされている場合でもエアバッグを膨張をさせてしまう。
前述のセンサに動作的にカップルしているエアバッグコントロールプロセッサは、適切な搭乗者状態を検出した上でエアバッグの展開を禁止するために配備されている。例えば、10ポンドを超えるシートベルト張力は、成人搭乗者には一般的に不快である。シートベルト張力測定が、所定のしきい値（10ポンド）以下で、しかもシート重量測定車輌シート内に小さな搭乗者が存在する事を示す所定しきい値以下である場合には、本エアバッグコントロールプロセッサはバッグを展開するという電子ー爆発性導火線に対する出力シグナルを不能にする。
さらに、きつくベルトがけされた幼児席又は他の物体を示して、シートベルト張力が高いと判定される場合、プロセッサはエアバッグを不能にする。また、搭乗者がエアバッグ膨張器ドアの危険地帯内に検出された場合、プロセッサは重量とシートベルト張力状態の如何なる組み合わせの下でもエアバッグを不能にする。
多くの先行技術エアバッグコントロールシステムが、コントロールシステムに対する直接的知覚情報を欠いているのを補うために搭乗者位置を予測する複雑なアルゴリズムを使用している。これらのアルゴリズムは、その性能が一定の予測性をもたないという欠点をもっている。本発明は、エアバッグを展開すべきかどうかを決定するために簡単なアルゴリズムにおける直接的な物理的知覚情報を利用する。
本量センサはまたエアバッグ膨張器をコントロールするための可変膨張特性を有するエアバッグコントロールシステムに動作的に連結された出力シグナルを供給する。最小しきい値より大きいが、所定の最大しきい値より少さい搭乗者重量が存在し、それによって小柄な搭乗者を示している場合、エアバッグの膨張プロフィルが、例えば多段階エアバッグ膨張器において、単一導火線のみに出力シグナルを供給することによって適切に減少される。
それゆえに、本発明の一つの目的は、搭乗者重量、シートベルト張力、及びエアバッグの展開に先立ってエアバッグ膨張器への搭乗者の接近を監視しかつ評価するエアバッグ抑止システムを提供することである。前述の三つの基準に基づいた展開決定は、エアバッグ展開からの傷害の危険にさらされた乗客の存在を確実に検出できるシステムを提供する。
さらに、本発明のもう一つの目的は、シートベルト張力センサと共に重量センサを利用することによって、子供席の存在を検出できるエアバッグ抑止システムを提供することである。単独でシート重量測定に頼っている先行技術システムは、きついシートベルトによってシート重量センサの上に及ぼされた力により子供席の存在をしばしば誤診する。
さらに、本発明のもう一つの目的は、エアバッグを展開すべきかどうかを決定する簡単なアルゴリズムにおいて直接のセンサ測定を用いるエアバッグ抑止のシステムと方法を提供することである。本発明は、複雑な可能性のアルゴリズムの必要性を取り除き、そうすることによって予測可能なシステムパフォーマンスを提供する。
本発明のさらにもう一つの目的は、車輌組立部品の複雑性とコスト軽減のため最小の構成要素を利用するエアバッグ抑止のためのシステムを提供することである。
本発明は、添付図面を参照して次の好適態様の記述を読んだ後に、より充分に理解されるであろう。この記述は、自動車安全拘束システムにおける本発明の適用を説明するが、本発明が他の乗客拘束コントロールシステムにも利用され得ることは当業者に容易に理解されよう。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の好適態様に関する線図である。
図２は、図１の線2−2に沿って取られた本発明の図である。
図３は、本発明にしたがう容量センサの線図である。
図４は、本発明にしたがう択一的容量センサの線図である。
図５は、本発明にしたがう流体静力学的重量センサの線図である。
図６は、本発明にしたがうベンドセンサ（bend sensor）の線図である。
図７は、図６の線7−7に沿って取られた図である。
図８は、本発明にしたがう択一的シートベルト張力センサの線図である。
発明の詳細な説明
図１を参照すると、車輌シート32とシートベルト34を有する車輌30内のエアバッグ22の膨張をコントロールするためのエアバッグコントロールシステム20に動作的に連結されたシステム10は、シート重量センサ40、シートベルト張力センサ50、及び搭乗者位置を感知するための容量センサ60とからなる。エアバッグコントロールプロセッサ70は、操作的に重量センサ40、シートベルト張力センサ50、及び容量センサ60それぞれに連結された複数の入力72、74、及び76を有している。プロセッサ70は、さらにその点火用の充分な電流を供給するために操作的に複数のエアバッグ導火線24に連結された複数の出力シグナル78を供給されている。
本シート重量センサ40は、シート32上で下方に加えられた力に対応しかつプロセッサ70の出力72に操作的に連結された出力シグナル42を発する。例えば、図２に示されるように、シート重量センサ40は力を測定するための車輌シート32内に配置された複数の力鋭敏抵抗素子44を含み得る。力鋭敏抵抗素子44は、出力シグナル42としてプロセッサ70の入力72に操作的に連結された素子44上に加えられた力に対応する可変電気抵抗を出力シグナルとして供給する。可変抵抗出力シグナル42は、一般にシート32上に加えられた力の量に逆比例する。
米国出願第08/993,701号に開示されているように、かつ図５に示されるように、本発明にしたがう流体静力学的シート重量センサ40は、車輌シート32内に配置されたガス充満嚢（のう）212と嚢（のう）と雰囲気間の差圧を測定するための嚢（のう）212に操作的に連結された差圧センサ220とからなる。本嚢（のう）212は、基地領域と高さを有し、さらにガス状または液状の何れかの流体で満たされている。差圧センサ220は、シート32上で下方に加えられた力に対応している重量センサ出力シグナル42を供給する。本センサ出力シグナル42は、プロセッサ70の入力72に操作的に連結され、そうしてシート32上で下方に作用する力の量を供給している。
操作において、差圧センサ220によって感知されるように、嚢（のう）212のベース面積の何倍もの差圧産物がシート32上に存在する合計量に実質的に等しいほどシート32上に存在する搭乗者は、嚢（のう）212内部の圧力を増加させる。プロセッサ70に操作的に連結されている重量センサ出力シグナル42がそこで既知のアナログ、デジタル、またはマイクロプロセッサ回路そしてソフトウェアを使用する搭乗者重量のメジャに変換される。
図１を参照すると、シートベルト張力センサ50は、シートベルト34の引張力をはかりかつそれに対応する出力シグナル52を発する。図６と７に示す如く、シートベルト張力センサ50は形作られた薄板バネにしっかりと固定されたセンサ材の曲率半径の変化に対応する可変電気抵抗出力シグナル52を有するベンドセンサからなる。
本発明にしたがうシートベルト34用のベンド張力センサ100は、そこから決まる一対の間隔平行フロントガイドブロック116（spaced parallel front guide blocks）と一対の間隔平行リアガイドブロック（spaced parallel rear guide blocks）118を有するベース114からなっている。本間隔平行フロントガイドブロック116（front and rear guide block）と本間隔平行リアガイドブロック118めいめいは、シートベルト34をガイドするためにその間に配置された複数の円筒ガイドピン（guide pins）120を有する。
形づけされた薄板バネ（shaped flat spring）130は、フロントとリアガイドブロックペア116と118のそれぞれの間でベース114にしっかりと固定された第一端132を、そしてベース114から上方に延びかつフロント116及びリア118ガイドブロックペア間に配置された自由端134を有する。
ベンドセンサ140は、薄板バネ自由端134がベース114の方向に斜めに偏っている場合に、そのベンドセンサ140がその曲率を続けている形作られた薄板バネ130上の一点に電導性の接着剤を使用して形作られた薄板バネ130にしっかりと固定されている。そのベンドセンサ140は、ベンドセンサ140の曲率変化に対応して出力52を有する柔軟な材料からなっている。そのベンドセンサ140は、出力52において測定される如く電気抵抗を変化させることによってたわみ、それによる柔軟材料の曲率半径に支配されている。そのベンドセンサ140は、90°曲げられると所定の最大抵抗まで可変できる名目不撓の抵抗を有する。
シートベルト34は、フロントガイドブロック116間では、その間に配列された複数のガイドピン120の少なくとも一つの上下の何れかに、薄板バネ130、自由端134の上方に、リアガイドブロック118間では、その間に配列された複数のガイドピン118の少なくとも一つの上下の何れかに道筋が付けられる。図５で示すように、ピボットブロック150は形作られた薄板バネ130の直ぐ下のベース114とそこにしっかりと固定されたベンドセンサ140にしっかりと固定されている。本ピボットブロック150は、薄板バネ130の自由端134が下方に偏っている場合に、薄板バネ130とベンドセンサ140がまわりに曲げられるところの支点を与える。
操作においては、シートベルト34張力が増加するにつれて、薄板バネ130の自由端134はベース114の方向に下方偏倚ベンドセンサ140の曲率を減少する。本ピボットブロック150は、薄板バネ130の自由端134の与えられた運動量のためにベンドセンサ140に誘導された曲率の量を増加させ、それによって出力52における電気抵抗量の変化を引き起こす。
その代わりに、シートベルト張力センサ50が共に本発明の譲受人に譲渡された、参照によりここに合体された係属米国仮出願第60/067,071号と参照によりここに合体された係属仮出願第60/070,319号に開示されているように、ビラリ（Villari）効果張力センサを含むことができる。
本ビラリ効果は、磁歪特性を以って或材料の圧縮または引張応力に対応する透磁率に言及する。シートベルトメカニズムに一致して、例えばシートベルトラッチ（latch）またはシートベルトリトラクタ（retractor）に置かれた磁歪材料の磁界力を測定することによって、ベルトの相対的張力は計算される場合がある。
図８は、本発明にしたがうビラリ効果センサを示している。本ビラリ効果センサ303は、最初のアンカー手段〈anchoringmeans〉309によってタングヘッドフランジ〈tongue head flange〉311にマウントされた一端を有する。本ビラリ効果センサ303の他端は、第二のアンカー手段309によってプランジャ（plunger）304にマウントされる。バネ（spring）305は、本ビラリ効果センサロッド（Villari effect sensor rod）306の周りに同軸上に配置されそしてプランジャ304によって一端上に、かつセンサハウジング放射状フランジ（sensor housing radialflange）312により他端上に結び付けられる。センサハウジング〈sensor housing〉308は、二つのチャンバ（chambers）、プランジャチャンバ（plunger chamber）313及びタングヘッドチャンバ（tongue head chamber）314を取り囲む。センサハウジング308もまた同様に車輌の骨組みに対して本センサを添付するために一端でマウントされたボルト穴302を有する。
センサハウジングプランジャチャンバ313は、プランジャ304、バネ305、及びセンサロッド306の一端の周りに配置されている。センサハウジングタングヘッドチャンバ314は、放射状フランジ312によってプランジャチャンバ313から分離されかつタングヘッドフランジ311、センサロッド306の他端、及びタングシャフト315の周りに配置される。タングヘッドチャンバ314は、タングシャフト315が通りぬけるオリフィスを限定するセンサハウジングリップ310をさらに供給される。センサハウジングリップ310は、万一センサロッド306破損の場合にはタングヘッドフランジ311に接近し、それによってシートベルト34がそのセンサにしっかりと結び付けられているであろうことを確実にするであろう。タング307は、タングシャフト315から延びかつシートベルト34が通りぬける溝穴（slot）301がある。
本ビラリ効果センサ303は、操作的にプロセッサ70に連結されたセンサロッド306の透磁率変化に対応してさらに出力52がある。シートベルト34張力が増加するにつれて、プランジャ304はセンサハウジング放射状フランジ312に対するバネ305を圧縮する。本引張応力のすべてが本ビラリ効果センサロッド306によって支えられる。プランジャチャンバ313内のプランジャ304、バネ305及びセンサロッド306運動は、引張力がセンサロッド306にのみ適用され、摩擦力によっては浪費させられないということを保証するのに役立っている。センサロッド306は、張力を受けるのでロッド306内の磁界の透過性が変化し、それによってプロセッサ70に対して出力52を変化する。
容量センサ60は、例えばBlackburn他米国特許第5,722,686号の教示の如く、間隔電気的導電性電極64間に誘電体を有する一対の間隔電気的導電性電極64とその電極64間の静電容量を測定するための手段と電極64間の静電容量を測定するための手段とからなる。図１を参照すると、本容量センサ60は間隔電極64間の電磁界を発生しかつその間に感知された静電容量の総量に対応する出力シグナル62を発生する。間隔電極64は、エアバッグ膨張器ドア26に相対する点にマウントされているので、間隔電極64間の有効誘電体が空気である。電極64間の電磁界内の搭乗者は、容量センサ60の誘電定数の影響を受け、それによって出力シグナル62において測定されるその静電容量を変化する。
本容量センサ60の間隔電極64間の搭乗者の存在は、その間の誘電定数を効果的に増加する。本誘電定数が増加するにつれて、電極64間の静電容量が増加することによって膨張ドア26への搭乗者の接近のメジャを与える。センサ60によって測定される如く電極64間の静電容量が所定レベルに達すると、そのセンサ60がそれに応答して出力シグナル62を発する。本プロセッサ70は、その時膨張器ドア26に近い搭乗者の傷害予防のためにエアバッグ22の展開を阻害する。
前述の容量感知の方法はまた、導電体または誘電体の存在が感知される電界感知のような技術において一般的に知られている。人間の体は導電性かつ誘電特性を持っているので、そのセンサに最も近く接近するどんな体の部分も検出されであろう。若しも間隔をもった導電性電極64がエアバッグ膨張器ドア26の上に、また非常に近く位置しているならば、エアバッグ22の危険地帯は絶えず監視され得る。センサの応答は、若しも搭乗者が事前衝撃ブレーキをかけている間に起こり得る車輌衝撃に先立って直接危険地帯に入るならば、エアバッグを不能にするには充分に速いのである。図３及び４は、本発明の範囲内にある容量センサ60、導電性電極64の位置のために種々な配置を図示する。
図３においては、センサ電極64配置は、大地電位に相対する漂遊静電容量を示す膨張器ドアに最も近く位置した単一電極からなる。このセンサ電極64配置の静電容量は、誘電性または導電性物体の何れかの最も近い存在によって影響されかつ当業者の方々に知られている回路をを使って検出される。例えば、米国特許第645,576号で図示されるデバイスにしたがって、単一電極センサ配置はシリーズ共振LC回路に変えるために誘導子Ｌに連結されている。本容量センサ60はさらに、共振するために誘導子(L)とコンデンサ(C)の関連LC回路にさせる励磁シグナルを示すLC回路に導電的または磁気的にの何れかにリンクした関連検出回路からなっている。本共振周波数は、その時関連検出器回路によって測定され、かつ感知される物体の最も近い距離に関連した周波数、距離，あるいはあるその他の量の何れかの単位での出力シグナル62によってプロセッサ70に伝達される。
図４では、本センサ電極64配置は、電極間静電容量と大地に相対する個別的静電容量の両方を示す複数の電極64からなり、それによって物体の最も近い存在がその物体の接近に関して関連静電容量値に影響する。本センサ電極64配置は、当業者の方々に知られている回路を使用して電極間静電容量の効果を感知しかつセンサ電極64に対して感知された物体の接近と関連した出力シグナル62を発するところの関連センサ60モジュールに接続される。
操作においては、プロセッサ70がシート重量センサ40から出力シグナル42、シートベルト張力センサ50から出力シグナル52、及び容量センサ60から出力シグナル62を監視するのが適している。若しも容量センサ60によって発せられた出力シグナル62が、エアバッグ膨張器ドア26の所定距離内の搭乗者の存在を示すならば、プロセッサ70は、シート重量センサ40またはシートベルト張力センサ50を考慮することなくエアバッグ導火線24へ発火電流を供給して複数の出力シグナル78を不能にすることによってエアバッグ22の膨張を阻害する。
代わりに、容量センサ60によってエアバッグ展開危険地帯内で搭乗者が感知されない場合、本プロセッサ70は出力シグナル52で測定されるようにシートベルト34張力は所定のしきい値以下にありかつシート重量センサ40の出力シグナル42において測定されるようにシート重量が所定のしきい値以上である場合、複数の出力シグナル78を使用可能とすることによってエアバッグを展開させる。
エアバッグ22の膨張が、シートベルト張力が所定のしきい値以上である場合には、プロセッサ70によって必ず阻害されるが、それによってきつくベルトがけされた子供席または他の無生物物体の存在を示す。さらに、エアバッグ22膨張はシートベルト張力所定のしきい値以下でありかつシート重量センサ40によって測定されるように、シート32上に加えられる力が同様に所定のしきい値以下である場合には、エアバッグ22展開からの傷害の危険にさらされている小さい搭乗者の存在を示して阻害される。
本発明は、エアバッグコントロールシステム20が可変膨張のために備えられるエアバッグ22の全膨張からの危険を感知した搭乗者に対応してエアバッグ22の膨張プロフィールを仕立てる能力を提供する。シート重量センサ30がエアバッグ22膨張のために必要とされる所定の最小しきい値以上のかつシート34内に小さな搭乗者を示す所定の最大しきい値以下のシート34上に加えられる力を測定する場合、本プロセッサ70はエアバッグ導火線24への発火電流を供給する複数の出力シグナル78の一つを不能にし、それによってエアバッグ22が展開される力を減少させる。
本発明は、運転手と乗客サイド両方に有用かつ有益であろう。運転手が比較的に背が低くかつペダルに到達するためにハンドル（及びそのエアバッグ）に極めて接近して座席している状態には殊に有効であろう。運転手及び乗客双方サイドの搭乗者は、彼等が衝撃時に危険地帯内にある場合には利益があろう。このシステムは、衝突センサの展開コマンドが遥かに遅すぎるために、多くの正常座席の搭乗者がひどくところを得ていないほど衝突感知アルゴリズムが劣っている場合においては、重大な安全改善を達成し得るであろう。
当業者は、本発明中、距離とか静電容量のような物理量の計量は、長さの単位での実際の距離、またはファラッドの単位での静電容量が本発明を実施するために測定されることを要しないと理解できよう。代わって、実際に感知される量は、周波数、電圧、または電流のような異なる物理的単位であり得ようが、ここで感知される量は、感知される物体の距離における実際の変化に対応して変化する。
当業者はさらに、位置センサにより測定された距離は、位置が関連する位置センサに対して知られている任意の参照地点に対して対応する距離に変えられてもよいことを理解できよう。
本発明の具体的な態様が詳しく述べられてきたと同時に、当業者は本開示の全教示に照らしこれらの詳細に種々の改良品及び代替品を開発し得ることを正しく認識するであろう。したがって、開示された特別な装置は、説明のためのみのものであって、請求の範囲の全幅及びそのすべての均等物に与えらるべきところの本発明の範囲を限定するものではない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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