(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両事故の際に車両の乗員室の搭乗者を保護するために展開可能な搭乗者保護システムと、
車両の側部に前記保護システムの展開を必要とする衝撃が衝突前に生じそうであると判断するための側部衝突予測センサーであって、前記センサーは、車両側部に衝突しそうな対象物により発生された電磁波或いはエネルギー、又は、対象物との相互作用により変更された電磁波あるいはエネルギーを受信するように構成されて配備されており、所定の期間中に前記センサーが取得した受信電磁波パターン或いは受信エネルギーパターンに基づき対象物の形態または属性を解析し、該対象物の形態または属性により前記保護システムの展開を必要とする衝撃が生じるか否かを判断するための識別判断手段を具備し、前記識別判断手段が、所定の期間中に前記センサーによって取得した受信電磁波又は受信エネルギーのパターンを入力として受信すると、対象物の、所定の複数の形態または属性のうち１つの出力を供給するように訓練されたパターン認識アルゴリズムを実施するプロセッサーを具備し、
車両に衝突する可能性のある対象物の潜在的な形態又は属性と関連する受信電磁波又は受信エネルギーのパターンに基づいて、前記パターン認識アルゴリズムによって前記出力が供給され、
時を異にして異なる対象物の位置付けを行い、異なる対象物により発生され、又は、異なる対象物との相互作用により変更された電磁波あるいはエネルギーを受信することによって、受信する電磁波又は受信エネルギーパターンが予備段階で取得される側部衝突予測センサーと、
前記識別判断手段が、前記保護システムの展開を必要とする衝撃が生じそうであると判断する場合、前記識別判断手段に応答して前記保護システムの展開を開始する起動手段と、
を具備した自動車。
【請求項２】
前記保護システムがエアバックであり、前記起動手段が前記エアバッグを膨張するインフレータを具備する請求項１の自動車。
【請求項３】
前記エアバッグが、搭乗者と車両の側部ドアーとの間に展開するように配備される請求項２の自動車。
【請求項４】
前記エアバッグが、車両と衝突間近の対象物との間に車両の外部に展開するように配備される請求項２の自動車。
【請求項５】
前記保護システムは、実際の車両事故を検出するための衝撃事故センサーをさらに具備したエアバッグであり、差し迫っている車両の衝撃の前記予測センサーによる判断に応じて第１の速度でエアバッグを膨張させ、実際の車両事故の前記衝突事故センサーによる判断に応じて第２の異なる速度で前記エアバッグを膨張させるように前記起動手段が配備される請求項１に記載の自動車。
【請求項６】
前記エアバッグは、２つの区画あるいは２つの副次的なエアバッグを具備し、前記起動手段が、２つのインフレータを具備し、各々のインフレータが前記区画或いは副次的なエアバッグを１つずつ膨張させる請求項５に記載の自動車。
【請求項７】
前記パターン識別アルゴリズムは、対象物の形態又は属性と連係して、その対象物から発生された、又は、その対象物との相互作用により変更された受信した電磁波或いはエネルギーの潜在的なパターンデータに対して訓練されたニューラルネットワークである請求項１に記載の自動車。
【請求項８】
前記パターン認識アルゴリズムは、ファジー論理アルゴリズムあるいは規則に準拠したパターン認識アルゴリズムである請求項１に記載の自動車。
【請求項９】
前記センサーは、電磁波あるいは赤外線波を受信するように配備される請求項１に記載の自動車。
【請求項１０】
前記センサーは、電荷結合素子（ＣＣＤ）を具備する請求項１に記載の自動車。
【請求項１１】
前記センサーは、対象物に向けて電磁波を送信するために配備された発信器手段と、対象物との相互作用により変更された電磁波を受信し、受信した電磁波を示す信号を生成するために配備された受信器手段と、を具備する請求項１に記載の自動車。
【請求項１２】
前記発信器手段は、電磁波、赤外線波あるいは超音波を送信するように配備されている請求項１１に記載の自動車。
【請求項１３】
前記発信器手段は、レーザ発信器を具備し、前記受信器手段は、電荷結合素子を具備する請求項１１に記載の自動車。
【請求項１４】
前記識別判断手段は、さらに、対象物から電磁波あるいはエネルギーを放射したり、反射したり、生成したりする対象物の少なくとも一つの特性を判断するために配備されており、識別した対象物により前記保護システムの展開を必要とする衝撃が生じるか否かの判断は、対象物の少なくとも一つの判断された特性に基づいている請求項１に記載の自動車。
【請求項１５】
少なくとも１つの特性は、対象物の大きさである請求項１４に記載の自動車。
【請求項１６】
識別した対象物により前記保護システムを展開する必要がある衝撃が生じるか否かの判断は、少なくとも部分的に対象物の識別に基づき予想される衝突の過酷度を評価することを伴う請求項１に記載の自動車。
【請求項１７】
搭乗者を支持する車両のフロアパンに対して可動に取り付けられたシートをさらに具備し、前記予測センサーが差し迫った衝撃の判断をしてから、前記シートが自動的に動いて、そのシートの動きによって搭乗者が移動する請求項１に記載の自動車。
【請求項１８】
前記予測センサーにより衝突が差し迫っていることを判断してから、シートを移動させるための、前記シートと連動配置されたシート移動許可手段をさらに具備する請求項１７に記載の自動車。
【請求項１９】
シートに搭乗者を拘束するためにシートに取り付けられたシートベルトであって、前記シートベルトが搭乗者を拘束するベルト装着位置と、搭乗者が拘束されないベルト非装着位置とを有するシートベルトと、
前記シートベルトと連動配備され、前記保護システムの展開に応じて、制御される弛み量を前記シートベルトに誘導するために前記センサーに取り付けられた弛み誘導手段と、をさらに具備する請求項１に記載の自動車。
【請求項２０】
搭乗者を拘束するためのシートに取り付けられたシートベルトをさらに具備し、前記シートベルトが、前記シートベルト搭乗者を拘束するベルト装着位置と、搭乗者が拘束されないベルト非装着位置とを有し、複数のアンカー固定点を有するシートベルトが、保護システムの展開に応じて弛み量を調整可能である請求項１に記載の自動車。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明の適用の主な分野は、側部衝撃の際の保護であるが、本発明は、エアバッグを徐々に膨張させ、かつ衝撃前にエアバッグから搭乗者を移動させることにより、位置のずれた搭乗者に対する傷害の発生を減少して、前部衝撃の際の付加的な保護も提供する予測センサを有する側部衝撃用エアバッグシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
前部衝撃は、自動車事故において毎年約16,000人の死亡者数がある、車両搭乗者にとり最大の死亡原因である。側部衝撃は、毎年約8,000 人の死亡者数がある自動車関連死亡の第2 の原因である。前部衝撃における死亡者数は、エアバッグの導入および強制的なシートベルトの使用法律により、現在減少してきている。そこで当然ながら、側部衝撃において生命を守るためにかなりの努力が払われている。
【０００３】
現在幾つかの自動車製造業者は、側部衝撃における死亡者または負傷者数を減少しようとして、側部衝撃用エアバッグの使用を考慮している。側部衝撃の問題は、搭乗者と側部ドアーとの間の空間の不足、および一般的に側部衝撃に伴う車両の大幅な侵入により、前部衝撃の問題よりも、このように解決することはかなり困難である。
【０００４】
側部衝撃の問題の困難性は、前部衝撃と比較することにより、若干理解できる。連邦自動車安全基準(FMVSS)208の前部衝撃に適用される49kph の衝突試験において、運転者は、拘束されていないならば、約30kph の速度でハンドルに衝突することになる。エアバッグおよび一般的なエネルギー吸収ステアリングコラムを設けると、約40〜50cmのエアバッグとステアリングコラムの組合わせ偏位があり、運転者と車両内部との間の相対速度の30kph の速度差を吸収する。また搭乗者コンパートメント中への侵入は通常僅かであり、利用できる空間を節減できる。
【０００５】
側部衝撃についてのFMVSS 214 基準において、搭乗者は、拘束されているか、いないかに関係なく、約30kph の速度で、侵入する車両ドアーの衝撃を受ける。この場合、搭乗者と車両内部との間の相対速度を吸収するように、エアバッグに利用できる空間は、僅か10〜15cmである。加えて人体は、前部衝撃よりも側部衝撃に対して一層弱く、また搭乗者コンパートメント中への侵入は通常かなりある。側部衝撃の詳細な説明は、ここに参照として組み込まれる、自動者技術者協会No. 940651, 1994、「側部衝撃の検知」というBreed などによる論文に記載されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
理想的には、側部衝撃保護用のエアバッグは、事故の際に侵入する車両ドアーから離れるように搭乗者を移動し、かつ十分に大きいエアバッグに必要な空間を生成することであろう。しかしながら側部衝撃エアバッグに現在使用されているセンサは、搭乗者が侵入するドアーにより衝撃を受ける前に搭乗者を移動するのに残された時間が不十分である衝撃の開始時に検知を始める。たとえエアバッグが瞬時に膨張しても、搭乗者が重傷を負うことなく所要の空間を生じるように搭乗者を移動することはできない。この問題は、衝撃が始まった時に衝突の検知を開始するセンサは、既に遅すぎるということである。
【０００７】
側部衝撃の事故を、それが生じる前に検知できるように、予測センサの使用について、安全協会において多年にわたり検討されてきた。これまでこれは、衝撃前に事故の過酷度を予測することができないために、実際的でなかった。例えば高速での重量トラックまたは樹木は、低速での軽量車両またはオートバイよりも重大な事故を起こす。現在まで、これらの異なる事故を高い確度で区別することは不可能であった。
【０００８】
一旦、十分に大きいエアバッグが側部衝撃の際に展開され、かつ運転者がドアーとハンドルから離れるように移動されると、運転者はもはや車両を制御できなくなり、重大な事故を生じることになる。したがって、運転者が側部衝撃により重傷または死亡するという大きい確度が無い限り、そのようなエアバッグは展開されないことが非常に重要である。予測センサは、事故の過酷度を予測することができないために、今まで使用されていない。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、この問題を解決し、したがって予測センサを実用化する。これにより、装備しないと死亡する人々のかなりのパーセントを助けることができる側部衝撃エアバッグシステムを可能にし、かつ負傷者数および負傷の過酷度をかなり減らすことができる。これは、本発明者が後に出願する予定であるニューラルネットワークのようなパターン認識技術の使用を通して実施される。
【００１０】
ニューラルネットワークは、今まで不可能であった速度、精度および効率でパターン認識ができる。例えばトラックまたは他の自動車が、車両から1 〜3 メートル以上離れているときに車両の側部へ衝突しようとすることを認識できる。これは、側部衝撃の方策を全面的に変更する。と言うのは、侵入車両に応じて大形エアバッグを膨張し、かつ搭乗者を離す時間があるからである。当然ながら、全ての側部衝撃は、この作用を保証する足る過酷度のものではないので、以下に詳細に説明する二重膨張システムが通常ある。
【００１１】
予測センサの主な用途は側部衝撃であるが、前部衝撃予測センサも、衝突が生じる前に衝撃物体を識別するのに使用できる。全面的な前部衝撃予測センサシステムに頼る前に、ニューラルネットワークは、通常の衝突検知加速度計の出力に加えてデータを使用して、多くの前部衝撃を検出するのに使用できる。例えば簡単なレーダまたは音響画像生成を、現行の加速度計系システムに付加して、加速度信号だけから得られるものよりも、衝突および衝撃物体について実質的に多くの情報を得ることができる。
【００１２】
本発明の側部衝撃予測センサは、光学式、レーダ式、音響式、赤外線式またはこれらの組合わせを含む各種の技術の任意のものを使用できる。このセンサシステムは、この区別をするために一般的にニューラルネットワークプロセッサを備えるが、マイクロプロセッサ上で作動する模擬されたニューラルネットワーク、ファジィ論理または他のアルゴリズムも使用できる。
【００１３】
本発明は、(i) 目標車両の側部へ衝突しようとする物体または車両から由来するかまたはそれから反射される放射エネルギー源と、かつ(ii)衝突物体または車両からの放射エネルギーを解析するパターン認識手段とを使用して、(iii) 差し迫っている事故の予想される過酷度を評価し、また(iv)該当すれば、車両内部との衝突から搭乗者を緩衝するのに必要な空間を生成するために、衝突物体または車両の経路から搭乗者を離して移動するように、衝撃前にエアバッグを膨張する予測センサシステムから構成される。
【００１４】
本発明の適用の主な分野は、側部衝撃の際の保護であるが、本発明は、エアバッグを徐々に膨張させ、かつ衝撃前にエアバッグから搭乗者を移動させることにより、位置のずれた搭乗者に対する傷害の発生を減少して、前部衝撃の際の付加的な保護も提供する。
【００１５】
本発明の主な目的と利点は下記の通りである。
1.  差し迫っている事故の予想される過酷度を求め、かつ搭乗者を車両ドアーから離すように移動するために衝撃前にエアバッグを膨張することにより、側部衝撃の際の搭乗者の保護を強化することにある。
2.  車両に衝突しようとする物体を識別および分類する方法を提供することにある。
3.  自動車の外側の物体の識別、およびその接近速度と衝突角度の判定ができるように、パターン認識技術、特にニューラルネットワークを採用することにある。
4.  車両に衝突しようとする物体のクラスの識別に基づいて差し迫っている事故の予想される過酷度を評価する方法、およびそのような物体の質量、強度および大地への取り付けのような物体のクラスについての記憶された情報を提供することにある。
5.  車両に衝突しようとする物体の照射に用いる超音波システムを使用し、かつ物体を識別するためにパターン認識システムと組合わせて超音波照射の反射を使用する方法を提供することにある。
6.  車両に衝突しようとする物体の接近速度を判断することにある。
7.  トラックが車両に衝突しようとすることを識別することにある。
8.  自動車が車両に衝突しようとすることを識別することにある。
9.  車両が樹木に衝突しようとすることを識別することにある。
10. 車両に衝突しようとする物体の照射に用いる電磁波システムを使用し、かつ物体を識別するためにパターン認識システムと組合わせて電磁波照射の反射を使用する方法を提供することにある。
11. 物体を識別するためにパターン認識システムと組合わせて、自動車のような物体から放射される受動赤外線電磁波を使用する方法を提供することにある。
12. 実質的に側部衝撃の際に車両に衝突しようとする物体を識別するシステムを提供することにある。
13. 実質的に前部衝撃の際に車両に衝突しようとする物体を識別するシステムを提供することにある。
14. エアバッグの膨張の制御が、事故発生前に事故の予想される過酷度の予測により判断される場合、可変膨張式エアバッグシステムから構成されるシステムを提供することにある。
15. 搭乗者を車両内で側方へ移動できるように、側部衝撃の場合にシートベルト中にたるみを生じさせる器具を提供することにある。
16. 側部衝撃の際に搭乗者の頭部と胴体部を保護する単一エアバッグモジュールを提供することにある。
17. 側部衝撃の際に搭乗者の頭部と胴体部を保護するために、車両の背当てに取り付ける単一エアバッグモジュールを提供することにある。
18. 搭乗者と侵入物体との間の空間を増加するために、側部衝撃事故の場合に搭乗者とそのシートを移動する構造と方法を提供することにある。
19. 側部衝撃の際に予測センサと連係してエアバッグを車両の外方へ展開させることにある。
20. 車両に衝突しようとする物体の照射に用いる超音波システムを使用し、かつ物体を識別するためにパターン認識システムと組合わせて超音波照射の反射を使用する方法を提供することにある。
【００１６】
【作用】
本発明によれば、目標車両の側部へ衝突しようとする物体または車両から由来するかまたはそれから反射される放射エネルギーを解析し、パターン認識して差し迫っている事故の予想される過酷度を評価し、また該当すれば、車両内部との衝突から搭乗者を緩衝するのに必要な空間を生成するために、衝突物体または車両の経路から搭乗者を離して移動するように、衝撃前にエアバッグを膨張させる。
【００１７】
【実施例】
接近する車両120 により側部に衝突されようとする車両110 の上面図である図1 において、車両110 には、車両120 へ向けて波132 を発信する発信器130 を示す予測センサシステムが備えられる。車両110 の透視図は、図2 に示され、電子モジュール140 へ接続される発信器130 を図示する。モジュール140 は、発信器130 を駆動する回路142 および受信器134 と136 からの返信信号を処理する回路144 を備える。回路144 は、受信器134 と136 からの信号に基づいてパターン認識判断を実施するニューラルコンピュータ145 を備える。
【００１８】
ここでの説明を通して、用語の「接近」とは、他のものへの物体または車両の接近として使用されるとき、予測センサシステムを有する車両へ向けての物体の相対移動を意味する。かくして、樹木との側部衝撃の際に、その樹木は、車両の側部へ接近し、車両へ衝突するものとみなされる。言い換えれば、一般に使用される座標系は、目標車両に留まる座標系である。「目標」車両とは、衝突されている車両を指す。この規則により、全ての場合を網羅する一般的な説明ができる。例えば(i) 移動する車両が静止している車両の側部へ衝突する場合、(ii)両方の車両が、衝突するときに移動している場合、または(iii) 車両が、静止している車両、樹木または壁へ斜めに移動している場合である。
【００１９】
好ましい実施例において発信器130 は、他の周波数を使用できるが、約40 khzの周波数で作動する超音波発信器である。同様に受信器134 および136 は、超音波変換器であり、車両120 から反射された超音波を受信する。
【００２０】
車両内の搭乗者および物体の監視と識別に適用されるパターン認識技術の詳細な説明は、Breed などによる後の出願に記載され、ここに参照として組み込まれる。ここでの適用は、車両外部の物体の識別であるが、同一の技術、原理および技法の多くは適用できる。
【００２１】
センサを用いたニューラルネットワークを使用するそのようなパターン認識システムの一例は、Neural Networks, vol.1, pp 75-89, 1988に記載の「センサ目標を分類するように訓練されたレイヤードネットワークにおける隠れユニットの解析」と、および音響、音声および信号処理についてのIEEE会報、Vol. 36, No. 7, 1988年7 月号に記載の「大量並列ネットワークを使用するセンサ目標の学習された分類」との、Gorman, R., P.およびSelnowski, T. J.による2 つの論文に記載されている。
【００２２】
ここで使用される「パターン認識」とは、クラスの1 グループの1 つに物体が属するかを求めるために、物体による発生される、または物体との相互作用による変更される信号を処理するシステムを意味する。そのようなシステムは、物体が規定されたクラスの1 つであるか、またはでないかだけを判断するか、もしくは物体を規定されたクラスの大きいグループの1 つに割当てようとするか、もしくは物体は、そのグループにおけるクラスの1 つではないことを見出そうとするのかもしれない。処理された信号は、一般に音響または電磁放射に有感の変換器からの電気信号であり、電磁放射ならば、それらの信号は、可視光線、赤外線、紫外線またはレーダのことがある。
【００２３】
ここで使用される「識別すること」とは、物体が特定のグループまたはクラスに属するのを判断することを意味する。そのクラスは、一定サイズまたは重量の全てのトラックを含むもの、全ての樹木または壁を含むものであることができる。特定の車両形式を識別する場合、グループまたはクラスは、単一のエレメント、すなわち識別すべき特定の車両形式だけを含むことになる。
【００２４】
幾つかの例を挙げると以下の通りである。
受動赤外線システムにおいて検出器は、その視界内の物体からの赤外線放射を受け、この場合に接近する物体は、他の車両であるように最も思われ、ついで車両のエンジンコンパートメントから放射し、受けた赤外線放射を処理する。ついで予測センサシステムは、受信した放射パターンを処理して、車両のクラスを判断し、他の発生源からの速度情報と共に、差し迫っている事故の予想される過酷度を評価し、またエアバッグの展開が必要かどうかを判断する。この技術は、パターン認識システムへ入力データを送ることができるが、温度に関して限界を有する。例えば樹木などの非車両物体の検知は、特定の問題を生じる。この技術は、特に周囲温度が高い場合に丁度発進した車両を検出できないこともある。にもかかわらず、接近する車両識別に使用する場合、この技術は、特に他のセンサシステムからの結果の確認に使用される場合に重要な情報を提供できる。
【００２５】
レーザ光学システムにおいて赤外線レーザビーム132 は、図1 に図示される物体を瞬間的に照射するのに使用され、図1 において変換器130 はレーザ発信器である。幾つかの事例において電荷結合素子(TV カメラの形式) は、反射光を受光するのに使用され、また受信器134 と136 の両方または1 つとして使用されるであろう。レーザは、走査モードで使用されるか、またはレンズの使用を通して使用され、光の円錐が生成され、物体の大部分をカバーできる。それぞれの場合、上に規定したパターン認識システムは、照射された物体およびその構成部分を識別および分類するのに使用される。このシステムは、高速データ速度で、その物体についての大部分の情報を提供する。その主な欠点は、超音波または受動赤外線システムのものよりもかなり高いコスト、および大雨、霧または雪嵐などの悪天候条件に由来する減衰である。レーザのコストが将来下がるにつれて、このシステムは一層競争力があるようになるであろう。減衰の問題は、ここで述べたように予測センサに関する主な距離は通常3 メートル未満であるので、予想されるようには重大ではない。
【００２６】
レーダシステムは、上述したレーザシステムと同様な特性を有し、悪天候での減衰は少ないという利点がある。特定のレーダシステムの波長は、一定サイズより小さい物体の特徴を検出するパターン認識システムの能力を限定することがある。これは、異なる物体を識別する、特に異なるトラックと自動車のモデルを区別するシステムの能力に影響することがある。
【００２７】
超音波システムは、費用が最も低く、また音速に由来する遅延のために、かつレーザシステムよりもかなり長い波長のためにレーザまたはレーダシステムよりも少ない情報を提供する。この波長により、システムが見ることができる細部が限定される。これらの限定にもかかわらず、上に引用したBreed などによる特許出願に示されるように、超音波は、十分に適時な情報を提供し、接近する物体の位置と速度を正確に知ることができ、また適切なパターン認識システムと共に使用すると、接近する物体のクラスを確実に判断することができる。1 つのそのようなパターン認識システムは、ニューラルネットワークを使用し、またGormanなどの論文において、また上に述べたBreed などによる特許出願に引用および記載される後部に面する子供シート認識システムにおいて述べられるものと同様である。
【００２８】
幾つかのカメラシステムにおいて使用されるような焦点合わせシステムは、接近する車両が、かなりの距離離れているが、衝突直前にその位置を監視するには遅すぎるときに、その車両位置を判断するのに使用できるであろう。これは、レンズ焦点合わせシステムの作動に必要な機械的動作の結果である。それ自体では、接近する物体のクラスを判断できないが、電荷結合素子と夜間視覚用の赤外線照射、および適切なパターン認識システムと共に使用すると、これは可能となる。
【００２９】
上の検討から、自動車に使用するために、高度のパターン認識手段を標準の照射および／または受光技術へ付加することにより、車両との実際の衝突前に物体を識別および分類できる予測センサシステムを生み出すことができる。
【００３０】
予測センサの前部衝撃システムへの適用は、接近する車両120 により前部で衝突されようとする車両110 の上面図である図3 に示される。図1 におけると同様に、発信器160 は、波162 を車両120 へ向けて発信する。これらの波は、車両120 から反射され、変換器164 および166 により受信される。
【００３１】
図4 は、自動車310 の前部を図示し、また発信変換器160 ならびに受信変換器164 および166 についての好ましい位置を示す。また図4 は、例えば図5 に示されるトラック320 のものと異なる特有のパターンの反射波を生じる車両の特有の特徴を図示する。幾つかのパターン認識技術において研究者は、認識される各物体の特有の特徴を判断し、かつシステムが異なるクラスの他のものから物体を認識できる規則を確立する必要がある。別の方法は、識別システムが異なるクラスの物体を認識するように訓練される人工的なニューラルネットワークを使用することである。ついでこのネットワークは、訓練期間から学習し、訓練例の十分な数と多様性を利用して、訓練グループの物体を構成するものとは若干異なる他の物体を分類できる。このシステムは、認識される物体と、システムが訓練された物体との間にかなりの相違があるときでも、特定のクラスに属すると物体を依然認識できる点において極めて確実である。
【００３２】
一旦ニューラルネットワークが十分に訓練されると、ネットワークを解析でき、かつネットワークが導き出す「規則」を判断できる。ついでこれらの規則は、単純化または一般化されて、ファジィ論理アルゴリズムとしてプログラム化されることがある。代わりに、ニューラルコンピュータがプログラム化され、またそのシステムが、Motorolaから入手できる半導体チップ上で実現されることがある。
【００３３】
予測センサシステムも、物体が属するクラスに加えて、衝撃物体の距離、接近速度および軌道を判断できる必要がある。これは、音響波が物体への往復に必要な時間が音速に基づいてその距離を判断するので、音響システムを使用して容易に実施される。レーダおよびレーザシステムでは通常、波は、変調される必要があり、またここに参照として組み込まれる、Breed などに付与された3/31/93 出願の米国同時係属出願08/040,978に詳細に記載されるように、物体への距離を求めるために判断される変調の相変換を必要とする。上記に引用された2 つの特許出願におけると同一の距離測定技術がここで使用されるので、その技術はここで繰り返して説明しないことにする。
【００３４】
レーダ波の物体への往復に必要な時間に基づいて距離の判断ができるレーダチップが市販されている。この技術は、Burbank CaliforniaのAmerigon Inc. により開発されたもので、定距離走行制御システムおよび補助警報システムなどの他の自動車用途に考慮されている。
【００３５】
図4 は、自動車の前部における正面図であり、ヘッドライト、ラジエターグリル、バンパー、フェンダー、フロントガラス、ルーフとびフード、および音響波または電磁波かに関係なく特定のパターンの波を反射する他の物体を示す。同様に図5 は、トラックの前部における正面図であり、かなり異なるパターンを図示するヘッドライト、ラジエターグリル、バンパー、フェンダー、フロントガラス、ルーフおよびフードを示す。ピッツバークのNeuralWare Corp.から入手できるソフトウエアを使用するニューラルネットワークパターン認識技術は、自動車とは異なるクラスの物体としてトラックを確実に分類し、さらに異なる形式のトラックを分類するのに使用でき、トラックの形式、したがって予想される質量および速度に基づいて事故の過酷度を予測する能力を提供する。この形式のパターンを認識できるニューラルネットワークおよびファジィ論理システムを生成する他のソフトウエアツールも市販されている。
【００３６】
図6 において、接近する車両120 により側部で衝突されようとする車両110 の上面図が図示され、そこにおいて赤外線放射434 は、衝突車両120 の前部から放射されている。赤外線受信器434 は、放射を受信して、上述したように処理する。
【００３７】
ここに説明および図示される予測センサシステムは、差し迫っている事故により搭乗者が死亡または重傷を負う場合に主として使用される。運転者は、重大な事故から保護するために十分に大きいエアバッグの展開後に、車両を操縦またはブレーキをもはや掛けることができないので、運転者の傷害が大きくない場合の過酷度の低い事故において大きいエアバッグを展開しないことが重要である。にもかかわらず、多くの場合、運転者に対する若干のエアバッグ保護を提供するのが依然望ましい。これは、一般に500 として示される二重インフレータエアバッグシステムの切断および除去した部分を示す側面図である図7 に示されるように実施でき、1 個のエアバッグ510 が他のエアバッグ520 の内側にある2 個のエアバッグ510 および520 を有する。可変膨張率能力を有する単一のインフレータを使用できるが、図7 は、2 個の別々のインフレータ530 および540 を使用するシステムを図示する。インフレータ540 および関連するエアバッグ520 は、予測センサにより制御され、またインフレータ530 および関連するエアバッグ510 も、同一のシステムにより起動できる。過酷度の低い事故においてインフレータ530は、インフレータ540 を起動することなしに予測センサにより起動でき、または代わりに、インフレータ530 は、Breed などに付与された米国特許第5,231,253号に記載されるような他のセンサシステムにより起動できる。
【００３８】
大形エアバッグ520 が、例えば運転者のドアーから起動されると、それは、搭乗者を車両ドアーから離して移動しようとする。シートベルト取り付け箇所も移動しないならば、搭乗者は、シートベルトにより移動が妨げられるので、たるみをシートベルト中に導入するか、または搭乗者を移動できるようにする何らかの方法が必要となる。そのようなシステムは、搭乗者が移動できるように、規定された量のたるみをシートベルト中に解放する機具を図示するシートベルト機構の透視図である図8 に示される。たるみ誘導手段を組み込んだシートベルトスプール機構は、図8 において一般に600 として示され、シートベルト602 、スプール機構用のハウジング604 、および数層のシートベルト602 含むスプール606 を備える。スプール606 に滑車608 が取り付けられ、その滑車上にケーブル610 が巻かれる。ケーブル610 は、作動器620 のピストン622 へ接続される。ピストン622 は、シリンダー624 内に位置決めされ、後述するようにシリンダー624 内を移動できる。
【００３９】
予測センサシステムは、エアバッグの展開を決定すると、図8 のシートベルトたるみ誘導手段システムへ信号を送る。この信号は、ワイヤー632 を通過する電流の形態のものであり、かつ起爆器634 を起動するに足る大きさのものである。ついで起爆器634 は、推進薬636 を点火する。推進薬636 は、燃焼してガスを生成し、シリンダー624 の底部623 と流体連通しているチャンバー638 を加圧し、かつシリンダー624 下のピストン622 を加圧する。この圧力を受けるとピストン622 は、シリンダー624 内を上方へ推進され、ケーブル610 を引っ張るので、滑車608 が図8 に示されるように反時計方向に回転させられる。この回転により、スプール606 も回転するので、ベルトがスプール606 から巻き戻され、それにより規定された量のたるみをシートベルト中に誘導し、かくして搭乗者は側部へ移動できる。
【００４０】
幾つかの事例において、シートベルト中に誘導されるたるみの量を制御する必要がないことがあり、またシートベルトを解放する、より単純な機構を使用できる。別のシステムは図9 において示され、その図は、運転者の右側に2 箇所のアンカー固定点730 および732 を有するシートベルト720 により拘束されている搭乗者710 の正面図であり、そこにおいて搭乗者710 に最も近い点でベルトを保持する１箇所730 は、搭乗者710 が衝突中に横方向に図の左へ移動できるように、解放される。円形7A内についての解放機構730 の詳細は、図10(a) に示される。一般に730 として示されるこの機構は、その機構を車両トンネル薄板740 へ取り付ける取り付けボルト744 から成る。金属ブラケット744 は部材737 へ取り付けられる。ついで部材737 は、爆発ボルト組立体736 の手段により部材739 へ取り付けられる。部材739 は、ピン738 によりシートベルト720 を保持する。ベルト720 上に載置された停止手段752 は、主アンカー732 が故障した場合にベルトが、ピン738 と部材739 との間を通過するのを防止する。側部衝撃衝突を検知すると、信号は、ワイヤー734 を通して送られ、爆発ボルト736 を点火して部材737を739 から解放するので、規定された量のたるみがシートベルト中に誘導される。尚、図10(b) は、円形7B内における、解放機構を示すように90度回転した図10(a) の器具の図である。
【００４１】
幾つかの実施例において車両シートは、側部衝撃の際にシートと搭乗者がドアーから離れて移動するようにシートが移動または回転できるように設計される。この場合、シートベルトがシートへ取り付けられるならば、図11に示されるように、たるみをシートベルト中に誘導する必要はない。図11は、シート830 が搭乗者810 と共に衝突中に移動するとき、シートベルト820 および付属の取り付け具842 、844 、846 と848 もシートと共に移動して、搭乗者810 が衝突中に横方向に移動できるように、シート830 と一体のシートベルト820 により拘束されるている搭乗者810 の正面図である。
【００４２】
側部衝撃において搭乗者を保護する種々のエアバッグシステムが提案されてきた。これらのシステムの幾つかは、車両内に取り付けられ、頭部と胴体部を保護する必要があるときに、複数のエアバッグモジュールから構成される。このモジュールの使用例は、図12に示され、その図は、上述した特許出願に記載される形式のシートベルト920 および線形エアバッグモジュール930 により拘束されている搭乗者910 の正面図である。この線形モジュールは、頭部から骨盤まで搭乗者910 全体を保護するために、背当て940 の側部へ取り付けられる。膨張したエアバッグ932 の状態を示す、図12のシステムの図は、図13に示される。
【００４３】
図14は、シートベルト1020により拘束されている搭乗者1010の正面図であり、そこにおいて、エアバッグ1040を展開することにより、シート1050は、車両中心へ向けて移動されるのが示される。この場合、シートベルト1020は、上述したようにシート1050へ取り付けられる。この場合、レール機構1062および1064により、展開するエアバッグ1040により生成される力に基づいてシートはドアーから離れて移動できる。
【００４４】
図15は、シートベルト1020により拘束されている搭乗者1010の正面図であり、そこにおいて、シート1050は、エアバッグ1040を展開することにより、車両中心へ向けて回転されるのが示される。この場合、シートベルト1020は、上述したようにシート1050へ取り付けられる。この場合、レール機構1066および取り付け位置1068により、展開するエアバッグ1040により生成される力に基づいてシートはドアーから離れて回転できる。この図は、搭乗者を初期位置から90度回転して示され、この回転量は、全ての車両にとり難しいことがある。しかしながら垂直方向軸の回りの若干の回転角度は、大部分の車両において可能である。
【００４５】
搭乗者の脚と足にとり十分な空間がある別の事例において、シート1050は、図16に示されるように回転できる。この回転機構は、2 枚のプレート1052および1054の丁番組立体から構成され、プレート1052は車両フロアパンに取り付けられ、またプレート1054は車両シート1050に取り付けられる。この2 枚のプレートは、締め具1058により互いに保持され、その締め具は、エアバッグの展開と同時にセンサにより解放される。
【００４６】
一旦予測センサシステムが所定位置に置かれると、そのシステムは車両の外側への展開を考察できるようになる。この可能性は、過去において自動車安全に関する文献に記載っされてきたが、衝突する物体の識別、および事故の予想される過酷度の評価が可能になって始めて、これが実際的になった。従来のシステムの場合、例えば重大な事故をもたらさない建設用安全柵または段ボール箱と、重大な事故をもたらすコンクリート柱、樹木または壁との間の区別ができない。ここに記載され、かつ上に引用した特許出願におけるパターン認識システムの開発により、この問題が解決され、また外部エアバッグの使用は、現在実現可能になっている。
【００４７】
側部衝撃保護に採用されるそのようなシステムは、図17に示され、その図は、他の車両1120により側部へ衝突されようとする車両1110の切断および除去した部分を示す透視図である。エアバッグモジュールは、一般に1180として示され、膨張前に車両1110の側部ドアーへ取り付けられる。車両1110の側部ドアーの部分は、エアバッグモジュール1180が見えるように切り取られている。車両1110は、強力な支持ビーム1160を備えて、エアバッグ用に車両ドアー1155と共に応答表面部を提供する。予測センサにより起動されると、図示されない展開ドアーは、火工的方法のような幾つかの方法の１つにより外部ドアーパネル1156において開放されるので、図18に示されるようにエアバッグ1182は、車両ドアー1155から出ることができる。図17および18に図示されるようなシステムを通して、車両と衝突物体との間の係合前に、事故は実質的に緩衝される。この技法により、特に内部エアバッグも使用されるならば、搭乗者の一層大きい保護ができる。これは、搭乗者がハンドルの背後から移動する必要がなく、したがって事故を生じる危険が大幅に減少するという別の利点がある。
【００４８】
幾つかの好ましい実施例が図示および説明されてきたが、同一の機能を実施する、構成部材用の他の配列、センサ、材料および異なる寸法の予想される組合わせがある。本発明は、上記の実施例に限定されるものではなく、上記の特許請求の範囲により定まるものである。
【００４９】
【発明の効果】
このように本発明は、目標車両の側部へ衝突しようとする物体または車両から由来するかまたはそれから反射される放射エネルギーを解析し、パターン認識して差し迫っている事故の予想される過酷度を評価し、また該当すれば、車両内部との衝突から搭乗者を緩衝するのに必要な空間を生成するために、衝突物体または車両の経路から搭乗者を離して移動するように、衝撃前にエアバッグを膨張させる。その結果、乗者が侵入するドアーにより衝撃を受ける前に搭乗者が移動して重傷を負うことがなくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  接近車両により側部へ衝突されようとする車両の上面図であり、予測センサシステムの波発信器部分を示す。
【図２】他の車両の側部へ衝突しようとする車両の透視図であり、本発明の予測センサシステムの各種部材の位置を示す。
【図３】接近車両により前部へ衝突されようとする車両の上面図であり、予測センサシステムの波発信器部分を示す図である。
【図４】自動車の前部における正面図であり、ヘッドライト、ラジエターグリル、バンパー、フェンダー、フロントガラス、ルーフおよびフードを示す図である。
【図５】トラックの前部における正面図であり、ヘッドライト、ラジエターグリル、バンパー、フェンダー、フロントガラス、ルーフおよびフードを示す図である。
【図６】接近車両により側部へ衝突されようとする車両の上面図であり、衝突車両の前部から放射される赤外線放射、および予測センサシステムの赤外線受信器部分を示す。
【図７】  1 個のエアバッグが他のエアバッグの内側にある2 個のエアバッグを有する二重インフレータエアバッグシステムの切断および除去した部分を示す側面図である。
【図８】搭乗者が移動できるように、規定された量のたるみをシートベルト中に解放する器具を図示するシートベルト機構の透視図である。
【図９】運転者の右側に2 箇所のアンカー固定点を有するシートベルトにより拘束されている搭乗者の正面図であり、そこにおいて1 箇所は、搭乗者が衝突中に横方向に移動できるように解放される。
【図１０】解放機構の拡大図である。
【図１１】シートが搭乗者と共に衝突中に移動するとき、ベルトも移動して、搭乗者が衝突中に横方向に移動できるように、シートと一体のシートベルトにより拘束されるている搭乗者の正面図である。
【図１２】頭部から骨盤まで搭乗者全体を保護するために、背当てに取り付けられる線形エアバッグモジュール(930) およびシートベルトにより拘束されている搭乗者の正面図である。
【図１３】膨張したエアバッグの状態を示す、図１２のシステムの図である。
【図１４】シートベルトにより拘束されている搭乗者の正面図であり、そこにおいて、他の器具と連係してエアバッグを展開することにより、シートは、車両中心へ向けて移動される。
【図１５】シートベルトにより拘束されている搭乗者の正面図であり、そこにおいて、シートは、他の器具と連係して垂直方向軸の周りに回転される。
【図１６】シートベルトにより拘束されている搭乗者の正面図であり、そこにおいて、シートは、他の器具と連係して縦方向軸の周りに回転される。
【図１７】他の車両の側部へ衝突しようとする車両の切断および除去した部分を示す透視図であり、2 台の車両の衝撃を緩衝するように解放される前の、目標車両の側部ドアー内に格納されるエアバッグを示す図である。
【図１８】エアバッグが展開した後の図１７の器具の図である。
【符号の説明】
１１０  車両
１２０  車両
１３０  発信器
１３２  波
【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】
0003993253.tif 000007
【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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