(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のセンサで、座席に着座する乗員の頭部とインストルメントパネルとの間の距離を第１周期で測定する第１距離測定手段と、
加速度センサからの加速度信号を積分して前記乗員の頭部の変位量を、前記第１周期よりも短い第２周期で算出する積分手段と、
前記第１距離測定手段によって測定された距離を、前記積分手段によって算出された変位量で補間して前記座席に着座する乗員の頭部のインストルメントパネル側からの距離を測定する第２距離測定手段と、
前記第２距離測定手段からの距離信号がしきい値を越えたとき、雷管の点火駆動を許可する点火タイミング判断手段とを備えたことを特徴とする乗員保護装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば車両の衝突事故時に乗員の着座姿勢に応じたタイミングでエアバッグを展開し、乗員を保護する乗員保護装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の従来の乗員保護装置としては、例えば図５に示す特開平５−１３２４号公報に示される乗員保護装置があるので、その概略構成を以下に説明する。
すなわち、衝突によって発生する加速度を加速度センサ１で検出し、その加速度センサ１からの加速度信号を第１及び第２積分回路２，３によって２回積分して変位量を求め、また第１積分回路２及び第１係数回路４を用いて速度を求め、更に第２係数回路５を用いて係数倍の加速度を求め、これらの変位量、速度及び加速度を加算することによって所定時間後の変位量を予測し、その予測変位量が所定位置に達したと判断回路（不図示）が判断した時に、加算回路６を介して雷管７に点火信号を供給することによってエアバッグを展開させるようにしていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような乗員保護装置にあっては、乗員の移動量を予測する方式のものであるために最初から乗員の頭部の位置を、例えば正常に着座している状態を想定して設定しておく必要があるので、乗員の頭部が予測しなかった位置、例えばリクライニングされた座席に寝そべって着座している場合には、頭部の保護が本当に必要な状態になったときには既にエアバッグの展開が終了していることになるなどの課題があった。
【０００４】
そこで、この発明は、上記問題点に着目してなされたもので、インストルメントパネルからの乗員の位置を一定周期毎に測定し、その測定値を、加速度の２回積分による変位量によって補間することによって、インストルメントパネルからの乗員の位置を精度良く測定することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る乗員保護装置は、複数のセンサで、座席に着座する乗員の頭部とインストルメントパネルとの間の基準距離を第１周期で測定する第１距離測定手段と、加速度センサからの加速度信号を、前記第１周期よりも短い第２周期で２回積分して前記乗員の頭部の変位量を求める積分手段と、前記第１周期で求められた基準距離を前記２回積分によって求められた変位量で補間して前記座席に着座する乗員の頭部のインストルメントパネル側からの距離を測定する第２距離測定手段と、前記第２距離測定手段からの距離信号がしきい値を超えたとき、雷管の点火駆動を許可する点火タイミング判断手段とを備えたものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
この発明による実施の形態１を図１に基づいて説明する。
１０は加速度センサで、車両の前後方向に作用する加速度を検出する。
１１は衝突判断回路で、前記加速度センサ１０から供給される加速度信号を入力し、衝突の大きさを判断して必要に応じて点火信号を出力する。
１２は第１点火制御回路（駆動制御手段）で、前記衝突判断回路１１から点火信号が供給されると、運転席用雷管１３に点火電流を供給してステアリングに設けられたエアバッグを展開させる。
１４は第２点火制御回路（駆動制御手段）で、前記衝突判断回路１１から点火信号が供給されると後述の点火タイミング判断回路２０から供給される制御信号に基づいて助手席用雷管１５への点火信号の供給を制御する。
助手席用雷管１５は、１つのインフレータに対して複数の雷管１５ａ，１５ｂが設けられている。すなわち、１つのインフレータが、２つに区分されており、そのそれぞれに対応して設けられた雷管１５ａ，１５ｂのそれぞれに第２点火制御回路１４から点火電流が別々のタイミングで供給される。
【０００７】
１６は赤外線センサで、助手席前のインストルメントパネルに助手席方向に向けて設けられて、助手席に着座する人間から発せられる赤外線を感知する。
１７は前記赤外線センサ１６と同様に助手席前のインストルメントパネルに設けられ、助手席に着座する人間までの距離を算出するために必要な信号を検出する超音波センサで、超音波を前記助手席に着座する乗員に向けて一定周期毎に発射して、その反射波を受信して、発射から受信までに要する時間を測定する。
【０００８】
１８は積分回路で、前記加速度センサ１０から供給される加速度信号を２回積分して、乗員の頭部に加速度が作用したときの乗員の頭部の変位量を算出する。なお、この積分回路１８は、一次積分回路を２つ直列に接続してもよく、また図５に示す回路を用いて変位量の予測値を用いてもよい。
１９は乗員位置算出回路で、前記赤外線センサ１６からの出力に基づいて助手席に乗員が着座しているか否かを判断すると共に、前記超音波センサ１７からの検出信号に基づいて、インストルメントパネルからの検出された距離が０〜第１基準値Ｌ1 までの間に乗員の頭部が位置している場合には、乗員の頭部が展開規制領域（図２参照）にあると判断し、また第１基準値Ｌ1 〜第２基準値Ｌ2 （第１基準値Ｌ1 ＜第２基準値Ｌ2 ）の間に位置する場合には即時展開領域（図２参照）にあると判断し、更に第２基準値Ｌ2 より遠く離れた位置にあると判断した場合には乗員の頭部が展開遅延領域（図２参照）にあると判断する。
なお、この乗員位置算出回路１９は、前記超音波センサ１７からの距離信号が得られる毎に、それを初期値（乗員の初期位置）として、前記積分回路１８から供給される変位を引き算して（補間）乗員の頭部のインストルメントパネルからの距離（乗員の現在位置）を算出する。
つまり、赤外線センサ１６、超音波センサ１７等の複数のセンサからの信号によって乗員の頭部のインストルメントパネル側からの基準距離を求める周期（第１の周期）は長く（５０〜１００ｍｓｅｃ）エアバックの展開判断の周期（０．５ｍｓｅｃ）に追いつかない。そこで、加速度センサ１０からの加速度信号の２回積分により変位量を予測（第２の周期）し、この変位量によって基準距離が求められるまでの間を補完することで、簡単にかつ精度良く、乗員の頭部のインストルメントパネルからの距離を連続的に求めるもので、このために第１の周期より第２の周期は短いことが必要である。
【０００９】
点火タイミング判断回路２０は、前記乗員位置算出回路１９から乗員の頭部が展開規制領域にあることを示す信号の供給を受けると、前記第２点火制御回路１４に展開禁止信号、または一方の雷管１５ａ又は１５ｂのみを展開させるための点火信号を供給する。
また、乗員の頭部が即時展開領域にあることを示す信号の供給を受けると、前記第２点火制御回路１４に双方の雷管１５ａ，１５ｂを同時に駆動するための点火信号を出力する。
さらに、乗員の頭部が展開遅延領域にあることを示す信号の供給を受けると、前記第２点火制御回路１４に雷管１５ａ，１５ｂの駆動を一時保留して乗員の頭部が即時展開領域に入るまで待って、双方の雷管１５ａ，１５ｂを点火駆動するための信号を出力する。
【００１０】
次に図３に示すフローチャートを参照しながら上記構成による作用説明を行う。
衝突判断回路１１、第２点火制御回路１４、乗員位置算出回路１９及び点火タイミング判断回路２０からなるマイクロコンピュータに電源が投入されると、スタートステップ１００から乗員の初期位置算出ステップ１１０に進む。このステップ１１０では、乗員位置算出回路１９が赤外線センサ１６からの乗員の有無の判断結果を入力して、助手席に乗員が着座しているのか、またはいないのかを判断し、着座していると判断した場合には、超音波センサ１７によって助手席に着座している乗員の頭部とインストルメントパネルとの間の距離の最新データを算出して前回のデータを更新し、加速度読み取りステップ１２０に進む。
【００１１】
ステップ１２０では、衝突判断回路１１が加速度センサ１０からの加速度信号を読み取り、次のステップ１４０で、その読み取った加速度信号が基準値Ｇ０より大きいか否かを判断する。
【００１２】
ステップ１４０において、読み取った加速度信号の大きさが基準値Ｇ０より小さいと判断されると、乗員を保護する程の衝突は発生していないとしてステップ１１０に戻る。一方、ステップ１４０において、読み取った加速度信号の大きさが基準値Ｇ０より大きいと判断されると、乗員を保護する必要のある大きさの衝突が発生したとして乗員の位置算出ステップ１５０に進み、ステップ１１０と同様にして助手席に着座している乗員の頭部とインストルメントパネルとの間の距離の最新データを算出し、次の乗員の位置（Ｌ）予測ステップ１６０に進み、図４に示すようにしてステップ１１０で算出した乗員の頭部の位置（図中、■印）と、ステップ１５０で算出した乗員の頭部の位置（図中、□印）とから現在から所定時間後の乗員の位置（図中、△印）を予測する。
【００１３】
ステップ１６０において予測した、助手席に着座している乗員の頭部とインストルメントパネルとの間の距離Ｌの所定時間後の予測位置がステップ１７０での第１基準値Ｌ1 より小さいと判断された場合にはステップ１９０に進み、乗員の頭部がインストルメントパネルに非常に接近してエアバッグを展開した場合には、エアバッグを展開するとパンチングを受けて危険であると判断して点火タイミング判断回路２０から第２点火制御回路１４に対して助手席用エアバッグを展開させるための助手席用雷管１５の点火駆動を抑制せしめる（または一方の雷管１５ａ又は１５ｂのみを展開して、乗員に対するパンチング力を弱めても良い）。
【００１４】
次に、ステップ１７０とステップ１８０とによって乗員の頭部のインストルメントパネルから距離が第１基準値Ｌ1 と第２基準値Ｌ2 との間に位置する場合には、ステップ２１０に進み、即座に展開しないと乗員の頭部をエアバッグで保護できないと判断して、点火タイミング判断回路２０から第２点火制御回路１４に対して助手席用エアバッグを即刻展開させるための許可信号を供給し、雷管１５ａ，１５ｂを同時に点火駆動する。
【００１５】
また、ステップ１８０において、乗員の頭部のインストルメントパネルから距離が第２基準値Ｌ2より大きく、助手席がリクライニング状態にあると判断した場合には、即座に展開すると乗員の頭部がフル展開時のエアバッグに間に合わず、エアバッグがフル展開終了した後に乗員の頭部がエアバッグのフル展開位置に到達することになり、危険であると判断して、ステップ２００において、ステップ１６０において予測した時間、すなわち乗員の頭部が第１基準値Ｌ1 と第２基準値Ｌ2 との間に位置するまでに要する時間（展開タイミング時間）を待って、ステップ２１０に進み、点火タイミング判断回路２０から第２点火制御回路１４に対して助手席用エアバッグを即刻展開させるための許可信号を供給し、雷管１５ａ，１５ｂを連続的に点火駆動する。
【００１６】
なお、乗員の頭部の距離測定は、赤外線センサ、超音波センサを用いずに画像処理によって求めても良い。また、上記実施の形態においては、展開規制領域で一方の雷管１５ａ又は１５ｂのみを展開駆動することを例示したが、この展開に続けて他方の雷管１５ｂ又は１５ａを展開駆動しても良い。
【００１７】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明よれば、第１周期で測定した距離を該第１周期よりも早い第２周期で算出した乗員頭部の変位量で補間し、座席に着座した乗員の頭部のインスルトメントパネルからの距離を測定するように構成したので、簡単にかつ精度良く、乗員の頭部のインストルメントパネルから距離を連続的に求めることができ、エアバッグ等の展開タイミングの設定が容易になるという効果が発揮される。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明による乗員保護装置の実施の形態１の回路ブロック説明図である。
【図２】  本発明におけるタイミング制御回路で設定されている展開規制領域、即時展開領域、展開遅延領域を説明する説明図である。
【図３】  図１の作用を説明するためのフローチャートである。
【図４】  図３における乗員の頭部の位置を予測するための説明図である。
【図５】  従来の回路ブロック説明図である。
【符号の説明】
１０  加速度センサ
１１  衝突判断回路
１２  第１点火制御回路（駆動制御手段）
１３  運転席用雷管
１４  第２点火制御回路（駆動制御手段）
１５  助手席用雷管
１６  赤外線センサ
１７  超音波センサ
１８  積分回路
１９  乗員位置算出回路
２０  点火タイミング判断回路
【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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