(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両が衝突したときにエアバッグ内にガスが流入し、前記エアバッグが展開して乗員を保護するエアバッグ装置を備える車両用乗員保護装置において、
前記エアバッグ装置と前記車両内における乗員との間の距離を測定する距離測定手段を備えるとともに、前記車両の加速度を前記距離測定手段よりも短い測定周期で測定する加速度センサを備え、
前記距離測定手段によって測定された前記エアバッグ装置と乗員との間の測定距離に、前記加速度センサによって測定された加速度を２回積分して求められる乗員移動量を前記測定周期ごとに順次加算することによって前記エアバッグ装置と乗員との間の距離を補正して補正後の乗員距離を算出し、算出された補正後の乗員距離に基づいて前記エアバッグの展開を制御する制御手段を備えることを特徴とする車両用乗員保護装置。
【請求項２】
前記補正後の乗員距離が所定の範囲内であるときに、前記エアバッグの展開を阻止することを特徴とする請求項１記載の車両用乗員保護装置。
【請求項３】
前記補正後の乗員距離に応じて、前記エアバッグの展開特性を変更することを特徴とする請求項１記載の車両用乗員保護装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用乗員保護装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年における自動車には、衝突事故の際に乗員を補助的に保護するためのエアバッグ装置が設けられているものが多くなっている。このエアバッグ装置は、自動車に設けられた加速度センサによって大きな加速度を検知すると、衝突があったと判定して、エアバッグを展開させて乗員を保護するものである。
【０００３】
このエアバッグ装置において、エアバッグが展開する時に乗員がエアバッグ装置に近づきすぎていると、急激に展開している最中のエアバッグにぶつかり、エアバッグの展開の衝撃によって怪我をすることがある。したがって、衝突が起きた際、保護される乗員がエアバッグ装置と所定の距離以上離れているときにエアバッグが展開し、乗員がエアバッグ装置から所定の距離内に位置するときはエアバッグの展開を阻止することが要求される。さらには、エアバッグ装置と乗員との距離に応じて、エアバッグの展開特性を変更することも有効的である。
【０００４】
そこで、従来においては、たとえば自動車のインストルメントパネルなどに距離センサや画像センサ等からなる距離測定手段を設け、ステアリングに取り付けられるエアバッグ装置と乗員との間の距離を測定する。そして、測定されたエアバッグ装置と乗員との間の距離に応じて、エアバッグの展開を阻止するか否か、あるいはエアバッグの展開特性を変更するか否かの判定がなされていた。
【０００５】
すなわち、加速度センサが衝突と判定する大きな加速度を検知すると、エアバッグを展開させる信号を発する。この信号が発せられると、距離測定手段によって測定されたエアバッグ装置と乗員との間の距離が所定の距離以上離れているときにはそのままエアバッグを展開させ、乗員がエアバッグ装置から所定の距離以内にいるときにはエアバッグの展開を阻止するように制御していた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、衝突時もしくは衝突前のブレーキングの際に発生する加速度によって誘発される乗員の動きは速く、乗員の位置に応じてエアバッグの展開を阻止したり、あるいはエアバッグの展開特性を変化させるには、時々刻々と変化する乗員の位置を非常に短時間のうちに正確に検出する必要がある。
【０００７】
しかし、距離測定手段によって精度よく距離測定を行うためには、測定タイミング間に２０ｍｓ以上のインターバル（測定休止期間）が必要である。このため、たとえば距離測定手段がエアバッグ装置と乗員との間の距離を測定した瞬間から約５ｍｓの時間帯に衝突が発生すると、古いデータに基づいてエアバッグの展開を制御しなければならなかった。古いデータに基づいて判定が行われた場合には、距離の測定が行われたときからエアバッグの展開制御を行うまでに時間のずれを生じる。このずれが生じた時間の間に乗員が動いてしまい、エアバッグの展開制御を行うときには、エアバッグ装置と乗員との間の距離は、測定された距離よりも短くなっていることがある。このような場合には、エアバッグの展開制御を行う際、実際の乗員とエアバッグ装置と大きな誤差を生じ、エアバッグの展開制御に正確さを欠くおそれがあった。
【０００８】
このような事態を防止すべく、距離測定手段のインターバルを埋めるために、たとえば、測定タイミングをずらした複数の距離測定手段を設置することが考えられる。しかし、複数の距離測定手段を設置する場合には、これらの距離測定手段を制御する装置を含めて複雑かつ高価となる問題がある。
【０００９】
他方、特開平４−１９１１４６号公報には、加速度センサにより得られる加速度情報に基づいて乗員頭部の移動量を予測し、この予測値と基準値を比較してエアバッグの展開制御を行うに当たり、シートの前後方向の位置に基づいて基準値を制御する乗員保護装置が開示されている。また、特開平４−１９１１４７号公報には、ブレーキペダルを踏んでいるか否かにより、上記基準値を変更する乗員保護装置が開示されている。
【００１０】
しかし、これらの乗員保護装置では、乗員の移動量が基準値を越えているか否かによってエアバッグの展開を制御しているので、乗員の位置を必ずしも正確に検知しているものではなかった。このため、たとえば乗員の位置が通常の位置と極端に異なっている場合などには、エアバッグ装置の極めて近くに乗員が位置しているときにも、エアバッグを展開させてしまうおそれがあるものであった。
【００１１】
そこで、本発明の課題は、複雑な装置を必要とせず、しかも衝突時に瞬時にエアバッグ装置と乗員との正確な距離を知り、もってエアバッグの制御を的確に行うことができるようにすることにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決した本発明は、車両が衝突したときにエアバッグ内にガスが流入し、前記エアバッグが展開して乗員を保護するエアバッグ装置を備える車両用乗員保護装置において、前記エアバッグ装置と前記車両内における乗員との間の距離を測定する距離測定手段を備えるとともに、前記車両の加速度を前記距離測定手段よりも短い測定周期で測定する加速度センサを備え、前記距離測定手段によって測定された前記エアバッグ装置と乗員との間の測定距離に、前記加速度センサによって測定された加速度を２回積分して求められる乗員移動量を前記測定周期ごとに順次加算することによって前記エアバッグ装置と乗員との間の距離を補正して補正後の乗員距離を算出し、算出された補正後の乗員距離に基づいて前記エアバッグの展開を制御する制御手段を備えることを特徴とするものである。
【００１３】
また、本発明において好適には、前記補正後の乗員の距離が所定の範囲内であるときに、前記エアバッグの展開を阻止する。
乗員とエアバッグ装置との距離が近すぎるときにエアバッグが展開すると、エアバッグの展開の衝撃により怪我をするおそれがあるのは上記の通りであるが、乗員がエアバッグ装置から所定の距離内に位置するときに、前記エアバッグの展開を阻止することにより、このような怪我を防止することができる。
なお、本発明でいう「所定の範囲」とは、乗員の頭部とエアバッグ装置の距離が近すぎてエアバッグの展開の衝撃によって乗員が怪我をするおそれのある範囲をいうものである。
【００１４】
さらに、本発明においては、前記補正後の乗員距離に応じて、前記エアバッグの展開特性を変更するようにすることもできる。
すなわち、エアバッグと乗員との距離に応じてエアバッグの展開特性を最適に制御することにより、エアバッグ装置が有する最適な乗員保護性能を発揮させることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら、具体的に説明する。
図１は、本発明に係る車両用乗員保護装置の構成を示すブロック図である。図１に示すように、車両用乗員保護装置１は、加速度センサ１１、距離測定手段である距離センサ１２、制御手段である制御装置１３、およびエアバッグ装置１４を備えている。これらの部材の配置位置等を図２および図３を参照して説明すると、加速度センサ１１は、図２に示すように、車両Ｍの前部に取り付けられた右フロントＧセンサ１１Ａ、左フロントＧセンサ１１Ｂ、およびコンソール２１の下方に載置されたセンターＧセンサ１１Ｃから構成されている。
【００１６】
また、距離センサ１２は、図２および図３に示すように、インストルメントパネル２２に埋設された赤外線センサによって構成されている。さらに、制御装置１３は、センターＧセンサ１１Ｃと一体的にコンソール２１の下方に配設されたＥＣＵ２３に設けられている。このＥＣＵ２３は、制御装置１３による制御の他、エアバッグ１４Ａを展開させるか否かの判定を総合的に行っている。そして、エアバッグ装置１４は、ステアリング２４のステアリングホイールパッド２４Ａの裏側に内設されている。ステアリング２４の前面には、乗員Ｈ（図６参照）が着座するシート２５が設けられている。また、これらの部材は、ケーブル１５を介して接続されている。
【００１７】
そして、ＥＣＵ２３によってエアバッグ装置１４を作動させる信号がエアバッグ装置１４に発せられたら、図６に仮想線で示すように、エアバッグ１４Ａ内にガスが流入してエアバッグ１４Ａが展開して乗員Ｈを保護する。
【００１８】
次に、実際に衝突が起こった際にエアバッグ１４Ａを展開させるか否かを判定する手順について説明する。エアバッグ１４Ａを展開させるか否かの判定は、ＥＣＵ２３によって行われる。
【００１９】
図４は、主にＥＣＵ２３によって行われる処理の手順を示すフローチャートである。車両Ｍにおいては、加速度センサ１１によって一定のインターバル、たとえば１ｍｓのインターバルをおいて車両Ｍの加速度が検知されている（ステップＳ１）。この加速度はＥＣＵ２３に送信され、ＥＣＵ２３において、図示しないセーフィングセンサを含む通常の判定論理回路によってエアバッグ１４Ａの展開が必要となる大きさの衝突が発生したか否かを判定する演算処理が行われる（ステップＳ２）。その結果、エアバッグ１４Ａの展開が必要か否かが判断され（ステップＳ３）、エアバッグ１４Ａの展開が必要でない場合には、ステップＳ１１に戻り、再び加速度の検知を行う。一方、エアバッグ１４Ａの展開が必要となる場合には、乗員の位置が判別される（ステップＳ４）。このときの乗員の位置は、後述する乗員位置演算処理によって行われる。そして、乗員距離が所定範囲内にあるか否かを判断する（ステップＳ５）。その結果、所定の距離内にない場合には、エアバッグを展開させる（ステップＳ６）。一方、所定の距離内にある場合には、エアバッグ１４Ａが展開することによって乗員Ｈが怪我することを防ぐためにエアバッグ１４Ａの展開を阻止する（ステップＳ７）。
【００２０】
ここで、並行して行われている乗員位置演算処理について、図５を参照しながら説明する。この処理は、主に制御装置１３において行われる。まず、制御がスタートすると（ステップＳ１１）、インストルメントパネル２２と乗員Ｈの距離を距離センサ１２によって測定する。
ここで、図６に示すように、インストルメントパネル２２とエアバッグ装置１４との相対的な位置関係は変わらないことから、距離センサ１２によって測定された距離に簡単な演算を施すことによってエアバッグ装置１４と乗員Ｈとの距離（以下、「乗員距離」という。）Ｌに変換することができる。したがって、距離センサ１２において、実際はインストルメントパネル２２と乗員Ｈとの間の距離を測定しているが、実質的にはエアバッグ装置１４と乗員Ｈとの間の乗員距離Ｌを測定しているものである（ステップＳ１２）。この乗員距離Ｌが本発明の測定距離となる。
【００２１】
次に、加速度センサ１１によって車両Ｍの加速度を検知する（ステップＳ１３）。加速度センサ１１で検知された車両Ｍの加速度を２回積分することによって、乗員Ｈの移動量を算出する（ステップＳ１４）。乗員Ｈは、ベルトのため、車両Ｍに加速度が生じると、その加速度の影響によって移動するので、この移動量を算出する。また、ここでいう「乗員距離」とは、エアバッグ装置１４と乗員Ｈの頭部の距離を意味するものである。
ここで、移動距離を算出するための加速度センサ１１としては、エアバッグなどの衝突センサである加速度センサを併用することができ、移動距離を算出するための加速度センサを別途設ける必要はない。
【００２２】
ところで、上記のように、距離センサ１２による測定においては、測定点と測定点の間に約２０ｍｓのインターバルが生じるため、約２０ｍｓに１回しか乗員距離Ｌを測定することができない。このインターバルを補完すべく、乗員距離Ｌに加速度センサ１１によって測定された加速度を２回積分して求められる乗員移動量を加算して補正後の乗員距離を求める（ステップＳ１５）。
【００２３】
この関係を、図７を用いて説明すると、距離センサ１２は、約２０ｍｓのインターバルをおいて、時刻ｔ0、…、ｔn、ｔn+1、…に乗員距離Ｌ0、…、Ｌn、Ｌn+1、…を測定する。これらの時間に測定された乗員距離Ｌ0、…、Ｌn、Ｌn+1、…を基準値として、これらの基準値にそれぞれ車両Ｍの加速度を２回積分して求められる乗員移動量を加算する。たとえば、距離センサ１２によって乗員距離Ｌnが測定されたとすると、加速度センサ１１によって測定された加速度を２回積分して求められる乗員移動量Ｃ1、Ｃ2、Ｃ3、…、Ｃ19をこの乗員距離Ｌnに順次加算して、補正後の乗員距離を算出する（ステップＳ１５）。この補正後の乗員距離の算出値が図５に示すステップＳ１５より、情報Ａとして図４に示すステップＳ４に送信される。
【００２４】
距離センサ１２による測定は２０ｍｓ程度のインターバルが生じるのに対して、加速度センサ１１による測定は１〜２ｍｓ程度の短いインターバルが生じるのみである。この点に着目して、距離センサ１２によって実質的に測定された乗員距離Ｌに加速度センサ１１によって求められる加速度から算出される乗員移動量を加算して補正後の乗員位置を求める。このように、乗員移動量に基づいて乗員距離Ｌを補完することによって、１〜２ｍｓ程度のインターバルで、換言すればほぼリアルタイムで補正後の乗員距離を算出することができる。
【００２５】
このようにして補正後の乗員距離が算出されたならば、その時点が距離センサ１２のインターバル内にあるか否かを判断する。その時点が距離センサ１２のインターバル内にある場合には、距離センサ１２による乗員距離の測定はできないので、ステップＳ１４に戻って加速度センサ１１によって車両Ｍの加速度を検知して乗員Ｈの移動量を算出する。一方、その時点が距離センサ１２のインターバル内にない場合には、距離センサ１２による測定が可能であるので、ステップＳ２に戻って乗員Ｈとエアバッグ装置１４との距離測定が行われる（ステップＳ１６）。
以後、制御装置１３による制御が停止するまでこの動作が常時繰り返される。
【００２６】
このようにして、乗員Ｈの位置をリアルタイムで正確に検知することができるので、エアバッグ１４Ａが展開したときに、そのエアバッグ１４Ａの展開によって乗員Ｈが怪我をすることなどを防止することができる。
【００２７】
他方、上記の実施形態においては、乗員Ｈが所定距離内にいる場合には、エアバッグの展開を阻止する制御を行ったが、リアルタイムで正確に乗員の位置を検知できるので、エアバッグ１４Ａの展開を阻止する制御に限らず、乗員Ｈの位置に応じてエアバッグ特性を最適にする制御を行うこともできる。
このエアバッグ特性を最適に制御する例について説明する。図８は、主にＥＣＵにおいて行われる他の例に係る処理の手順を示すフローチャートである。本例では、ステップＳ１〜ステップＳ４に示す処理は、図４に示す処理と同一であるので、その説明は省略する。
【００２８】
このエアバッグ制御を行う際には、図示しないインフレータの点火装置として２段階の点火装置が用意されている。そして、このエアバッグ制御においては、図９に示すように、モードＡからモードＤの４つのモードが存在する。
まず、モードＡは、エアバッグの点火をしない、すなわちエアバッグを展開させないモードである。次に、モードＢは、点火装置のうちの１段目のみを点火するモードである。さらに、モードＣは、点火装置のうちの１段目を点火し、少し遅らせてから２段目の点火装置を点火するモードである。そして、モードＤは、２段階の点火装置を同時に点火するモードである。
【００２９】
本実施形態では、ステップＳ４において判別された乗員Ｈの位置に基づいて、エアバッグ１４Ａの展開力を制御するものである。すなわち、ステップＳ４で判別された乗員Ｈとエアバッグ装置１４との距離によってモードを選択するエアバッグ制御演算処理が行われる（ステップＳ５′）。
まず、乗員Ｈとエアバッグ装置１４との距離が近すぎて、エアバッグ１４Ａを展開させなくてもよいときには、モードＡが選択されて、エアバッグ１４Ａの展開は行われない。  次に、乗員Ｈとエアバッグ装置１４との距離がもう少し離れていて、エアバッグ１４Ａを展開させて安全に拘束した方がよい程度に乗員Ｈがエアバッグ装置１４に近づいている場合には、モードＢが選択される。このように、１段目のみの点火装置を点火させることにより、エアバッグ１４Ａを若干弱めに展開させることにより、エアバッグ１４Ａが展開することによる乗員の怪我を防止することができる。しかも、乗員を保護するエアバッグ１４Ａ本来の機能も発揮するものである。
【００３０】
また、乗員Ｈとエアバッグ装置１４との距離がさらにもう少し離れている場合には、モードＣが選択される。このように、１段目の点火装置を点火し、それよりわずかに遅らせて２段目の点火装置を点火することにより、エアバッグ１４Ａの展開力を若干弱めて、エアバッグ１４Ａを展開させる。こうして、より確実に乗員Ｈを保護すべく、エアバッグ１４Ａを適切なタイミングで展開させるものである。
そして、乗員Ｈとエアバッグ装置１４がさらに離れている場合には、モードＤが選択され、１段目の点火装置と２段目の点火装置が同時に点火される。このように２つの点火装置を同時に点火させ、エアバッグ１４Ａを早急に展開させて乗員を確実に保護するものである。
【００３１】
このようにして、ステップＳ５′で選択されたモードに基づいて、エアバッグの作動制御が行われる（ステップＳ６′）。
【００３２】
以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではない。たとえば、距離測定手段としては赤外線センサのほか、超音波、静電容量、レーザなどの距離センサを用いることもできるし、ＣＣＤなどを用いた画像センサなどを用いることもできる。また、距離測定手段の取り付け位置は、インストルメントパネルのほか、ステアリングやドアなどに取り付けることもできる。さらに、加速度センサは、３個所に設けて信頼性の高いものとしているが、コンソールの下方のみに取り付ける態様とすることもできる。
また、上記の実施形態においては、距離センサにおいて２０ｍｓのインターバルでエアバッグ装置と乗員との間の距離を測定しているが、このインターバルをさらに長いものとしても、正確にエアバッグ装置と乗員との間の距離を求めることができる。
さらに、エアバッグ特性の制御は、上記の実施形態のものに限定されることなく、適宜他の制御を用いることもできる。たとえば、ベントホールの大きさを制御することにより、エアバッグ特性を制御することもできる。
【００３３】
【発明の効果】
以上のとおり、本発明によれば、複雑な装置を必要とせず、しかも衝突時に瞬時にエアバッグ装置と乗員との正確な距離を知り、もってエアバッグの制御を的確に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る車両用乗員保護装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明に係る車両用乗員保護装置の配置位置を示す斜視図である。
【図３】図２の部分拡大斜視図である。
【図４】主にＥＣＵにおいて行われる処理の手順を示すフローチャートである。
【図５】主に制御装置において行われる処理の手順を示すフローチャートである。
【図６】エアバッグ装置と乗員との距離関係を説明する側面図である。
【図７】乗員距離の経時変化を示すグラフである。
【図８】主にＥＣＵにおいて行われる他の例に係る処理の手順を示すフローチャートである。
【図９】主にＥＣＵにおいて行われる他の例に係る処理におけるモードの特性を示す図である。
【符号の説明】
１    車両用乗員保護装置
１１  加速度センサ
１２  距離センサ（距離測定手段）
１３  制御装置（制御手段）
１４  エアバッグ装置
１４Ａ  エアバッグ
２３  ＥＣＵ
２４  ステアリング
Ｈ    乗員
【図１】
0003736781.tif 000002
【図２】
0003736781.tif 000003
【図３】
0003736781.tif 000004
【図４】
0003736781.tif 000005
【図５】
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【図６】
0003736781.tif 000007
【図７】
0003736781.tif 000008
【図８】
0003736781.tif 000009
【図９】
0003736781.tif 000010