(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両のロール方向の静的な傾斜角度を検出するために前記車両に配置された第１の加速度センサおよび第２の加速度センサと、
前記車両に設けられ、時間に関して積分することにより前記車両のロール方向の動的な傾斜角度を検出する角速度センサと、
この角速度センサの出力信号、前記第１の加速度センサの出力信号および前記第２の加速度センサの出力信号を受けるコントロールユニットと、
このコントロールユニットが受けた出力信号、もしくはその演算値が所定の閾値以上の時に、前記コントロールユニットにより前記車両が横転・転覆すると判定し、この横転・転覆時の衝撃および車外放出から前記車両内の乗員を守るように作動する乗員保護手段と、
前記車両の走行状況などにより、前記第１の加速度センサと前記第２の加速度センサとの合成ベクトルの大きさが所定の範囲外になった時、前記第１の加速度センサおよび前記第２の加速度センサからの出力信号に基づいて前記車両のロール方向の静的な傾斜角度を検出することをキャンセルする中止手段とを具備することを特徴とする乗員保護用の車両傾斜角検出装置。
【請求項２】
前記コントロールユニットに接続された前記第１の加速度センサおよび前記第２の加速度センサは、前記車両の進行方向に直交する平面内で感度方向が直交するように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の乗員保護用の車両傾斜角検出装置。
【請求項３】
前記コントロールユニットに接続された前記第１の加速度センサおよび前記第２の加速度センサは、前記車両の床面に対してそれぞれ４５度の角度をなすことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の乗員保護用の車両傾斜角検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両の横転・転覆を検出することにより乗員保護手段を作動して乗員の安全を図った乗員保護用の車両傾斜角検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年の車両では、衝突時に乗員の安全を図るため様々な乗員保護装置を装備している。車両の走行時、横方向からの衝突に対しては、乗員に対して車両外側に設けたエアバッグを膨出作動させ、乗員を衝撃などから守って乗員の安全を確保している。
【０００３】
また、車両の走行時、路面状況や急なハンドル操作により、車両が横にロールして傾き、横転・転覆に至る場合がある。この場合、乗員に対する衝撃を緩和したり、車外放出などを避けるため、車両内にエアバッグを設けて車両が横転・転覆する際にエアバッグを膨出作動させることが考えられている。
【０００４】
これを実現化するためには、車両の傾斜角度を検出する傾斜角検出装置を乗員保護装置に適用する必要があるが、この種の傾斜角検出装置としては、特開平９−２４０３９９号公報に記載された角速度センサを用いたシステムが知られている。この角速度センサは、車両に生じたロールを検出し、車両が所定以上のロールレートでロールしてロール角が上限値以上になると、エアバッグを展開・ 膨張させて乗員の姿勢を保持するものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、乗員保護装置の角速度センサでは、時間の積分により傾斜角度を算出するため、角速度センサを適用しただけでは、初期角度が０度でない場合やノイズ発生時などに、横転・転覆するに至る前の車両の複雑な挙動を正確に検出することが難しく、車両の複雑な挙動に追随して横転・転覆時に乗員保護装置を適切なタイミングで確実に作動させることが困難である。
このため、車両の横転・転覆時には、横転・転覆に至る前に、走行道路の傾きにより生じる車両の傾斜角度および車両のロール方向の挙動を正確に検出し、乗員保護装置を適切なタイミングで確実に作動させる必要がある。
【０００６】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、その目的は車両の横転・転覆時には、横転・転覆に至る前に、車両のロール方向の静的な傾斜角度およびロール方向の動的な傾斜角度を正確に検出し、乗員保護手段を適切なタイミングで確実に作動させることができ、横転・転覆時の衝撃や車外放出などから高い信頼度で乗員の保護を図ることができる乗員保護用の車両傾斜角検出装置を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
（請求項１について）
第１の加速度センサおよび第２の加速度センサにより車両のロール方向の静的な傾斜角度を検出する。
車両に設けられた角速度センサの出力を時間に関して積分することにより、車両のロール方向の動的な傾斜角度を検出する。
コントロールユニットは、角速度センサの出力信号、第１の加速度センサの出力信号および第２の加速度センサの出力信号を受ける。
コントロールユニットが受けた出力信号、もしくは各センサに基づく演算値が所定の閾値以上の時に、車両が横転・転覆すると判定する。これにより、車両が横転・転覆するに至る前に、乗員保護手段が作動して横転・転覆時の衝撃および車外放出などから車両内の乗員を守る。
車両の走行状況などにより、第１の加速度センサと第２の加速度センサとの合成ベクトルの大きさが所定の範囲外になった時、第１の加速度センサおよび第２の加速度センサからの出力信号に基づいて車両のロール方向の静的な傾斜角度を検出することを中止手段によりキャンセルする。
第１の加速度センサと第２の加速度センサとの合成ベクトルの大きさが所定の範囲外になる場合としては、走行中に車両が障害物を乗り越えたり、片方の車輪を深い穴部に落としたり、強い横Ｇを受けたり、道路の窪みを横切った時が該当する。
この際、第１の加速度センサと第２の加速度センサとの合成ベクトルが、重力Ｇの大きさを超えて重力Ｇのベクトルとに差が生じたと判断し、第１の加速度センサと第２の加速度センサに基づき車両のロール方向の静的な傾斜角度を算出する手段の演算動作はキャンセルされる。
このため、第１の加速度センサおよび第２の加速度センサから一時的に生じた過大な出力により、車両のロール方向の静的な傾斜角度を誤認することを防ぎ、車両が横転・転覆すると誤って判定されてしまうことがない。
【００１６】
（請求項２について）
コントロールユニットに接続された第１の加速度センサおよび第２の加速度センサは、車両の進行方向に直交する平面内で感度方向が直交するように配置されている。このため、車両の静的なロールでは、第１の加速度センサと第２の加速度センサとの合成ベクトルが重力Ｇの方向に合致し、第１の加速度センサ、第２の加速度センサならびに重力Ｇの各ベクトルのなす角度により、車両の静的な傾斜角度を算出することができる。
【００１７】
（請求項３について）
コントロールユニットに接続された第１の加速度センサおよび第２の加速度センサは、車両の床面に対してそれぞれ４５度の角度をなす。このため、車両のロール方向の傾斜による重力Ｇの変化の感度が左右で同等となり、車両の静的な傾斜角度を精度良く検出することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明の一参考例について図面を参照しながら説明する。
図１は、道路１を走行する車両２が受けるロールや加速度を検出するための概略的な説明図である。この車両２の床３における床面６には、乗員保護用の車両傾斜角検出装置Ａの第１の加速度センサ４および第２の加速度センサ５（以降、第１および第２の加速度センサ４、５と称す）がＧセンサとして左右方向に対称となるように配置されている。第１および第２の加速度センサ４、５は、車両２の床面６に対してそれぞれ４５度の角度をなし、第１および第２の加速度センサ４、５が車両２の進行方向に直交する単一平面内で感度方向が直交する。
【００２０】
この単一平面内で、床面６をＹ軸とし、床面６に垂直な面をＺ軸とするＹ−Ｚ座標系を形成し、Ｙ軸およびＺ軸を４５度回転したＹ’−Ｚ’座標系を設けている。このため、第１の加速度センサ４および第２の加速度センサ５は、Ｙ’−Ｚ’座標系におけるＹ’軸およびＺ’軸上にそれぞれ位置する。
【００２１】
ここで、第１および第２の加速度センサ４、５の合成ベクトルは重力Ｇに合致している（Ｇｙ＋Ｇｚ＝Ｇ、Ｇｙ’＋Ｇｚ’＝Ｇ）。このため、図２に示すように、道路１の傾斜により車両２がφの角度で左側に静的にロールして傾斜した場合、第１および第２の加速度センサ４、５により検出される水平方向の加速度Ｇｙと垂直方向の加速度Ｇｚについては、φ＝ｔａｎ-1（Ｇｙ／Ｇｚ）の関係が成り立ち、φは車両２のロ−ル方向の静的な傾斜角度となる。
【００２２】
この際、車両２の傾斜角度が重力方向に対して３０度であるとすると、垂直方向の加速度Ｇｚは、重力Ｇとｃｏｓ３０°との積となり、約０．８７Ｇの値を示す。このように車両２の傾斜角度に応じた出力信号が第１および第２の加速度センサ４、５から発生する。
【００２３】
また、車両２がロードホールディング性や道路１の状態などによりロールする場合、車両２のロールは、角速度センサ７により感知され、時間に関する積分によりロール方向の動的な傾斜角度θを検出する（θ =∫(dθ/dt)dt）。
この結果、車両２の正確なロール方向の傾斜角度Σは、車両２のロール方向の静的な傾斜角度φと、車両２のロール方向の動的な傾斜角度θとが加算された値となる（Σ＝φ＋θ）。
【００２４】
また、車両２が走行時に上記とは逆に右側に静的にロールして傾斜した場合にも、第１および第２の加速度センサ４、５により検出される水平方向の加速度Ｇｙと垂直方向の加速度Ｇｚから求めた静的な傾斜角度φ’ならびに角速度センサ７により求められた車両２のロール方向の動的な傾斜角度θ’から、上記と同様に車両２の正確な傾斜角度Σ’を得ることができる（Σ’＝φ’＋θ’）。
【００２５】
この場合、第１の加速度センサ４および第２の加速度センサ５を床面６に対してそれぞれ４５度の角度で配置した。このため、図３に一点鎖線および二点鎖線で示すように、９０度の角度間隔で各加速度センサを配置したもの（図３に実線および破線で示す）と異なり、各加速度センサ４、５の感度が同等となり、車両２が静的にロールする際の挙動を確実に把握し、車両２のロール方向の静的な傾斜角度を精度良く検出することができる。
【００２６】
図４は、車両２が横転・転覆に至るか否かを判定し、横転・転覆の際にカーテンシールドエアバッグなどから成る乗員保護手段８を作動させるコントロールユニット９のブロック図である。
車両２のイグニッションスイッチ（図示せず）をオンすると、第１および第２の加速度センサ４、５および角速度センサ７が出力可能状態となり、第１および第２の加速度センサ４、５が道路１の傾き、すなわち車両２の静的な傾斜角度φに応じた出力信号を発生する。
【００２７】
道路１の左右の傾斜方向に応じて第１および第２の加速度センサ４、５からの各出力信号が静的傾斜角度演算手段１０に送られ、車両２のロール方向の静的な傾斜角度φが算出される。
また、角速度センサ７は、車両２の左右方向の動的なロールを検出し、このロールに応じた出力信号を発して動的傾斜角度演算手段１１に送り、角速度の時間に関する積分により、車両２のロール方向の動的な傾斜角度θを算出する（θ =∫(dθ/dt)dt）。
【００２８】
この動的な傾斜角度θと、静的傾斜角度演算手段１０により算出された静的な傾斜角度φとを組み合わせることにより、車両２のロール方向の正確な傾斜角度（Σ＝φ＋θ）が絶対角演算手段１２により算出される。この傾斜角度（Σ＝φ＋θ）は、記憶手段（図示せず）に予め記憶させた傾斜角パターンと照合され、傾斜角度Σが車両２を横転・転覆に至らせる所定の閾値以上であるか否かを絶対角判定手段１３により判定する。絶対角判定手段１３が傾斜角度Σが所定の閾値以上と判定した場合、オン信号を駆動判定手段１４に送る。
【００２９】
この時、セフティレベル判定手段１５は、第１および第２の加速度センサ４、５からの出力信号またはその演算値を受け、道路１の傾きによる車両２のロール方向の静的な傾斜角度φを確認する。これをセフティレベル判定手段１５が確認すると、確認信号を駆動判定手段１４に送る。駆動判定手段１４がセフティレベル判定手段１５の確認信号および絶対角判定手段１３からのオン信号の双方を受けた時のみに乗員保護手段８を作動させてセフティシステムの実現化を図っている。
【００３０】
このセフティレベル判定手段１５は、第１および第２の加速度センサ４、５の代わりに、角速度センサ７からの出力信号またはその演算値を確認するようにしても良く、あるいは第１および第２の加速度センサ４、５ならびに角速度センサ７からの出力信号またはそれらの演算値を確認するようにしてもよい。
【００３１】
ところで、走行状況によっては、車両２が道路１上に置かれた障害物を乗り越えたり、片方の車輪を深い穴部に落とした時などに、車両２が急に傾き、第１および第２の加速度センサ４、５から一時的に過大な出力信号が発生することがある。
【００３２】
また、車両２が横滑りなどにより、一時的に横方向の強い加速度（横Ｇ）を受けたり、図５に示すように、車両２の車輪が路上の窪み１６を横切った際に所定方向に大きな加速度が生じ、第１の加速度センサ４あるいは第２の加速度センサ５から過大な出力信号が発生することがある。
【００３３】
このような場合、車両２に重力Ｇを越す加速度が発生し、第１および第２の加速度センサ４、５の合成ベクトルは重力Ｇに合致しなくなる（Ｇｙ＋Ｇｚ≠Ｇ、Ｇｙ’＋Ｇｚ’≠Ｇ）。
【００３４】
第１および第２の加速度センサ４、５から一時的に生じた過大な出力信号に対処するため、第１および第２の加速度センサ４、５の演算値をモニターし、一時的に加わる加速度による静的な傾斜角度φの演算をキャンセルするキャンセル手段を設けている。これは、図４に示すローパスフィルタＬＰＦによって実現してもよい。
【００３５】
これらキャンセル手段あるいはローパスフィルタＬＰＦにより、第１および第２の加速度センサ４、５から生じた過大な出力信号は遮断される。この結果、一時的に生じた過大な出力信号により、車両２の静的な傾斜角度φが閾値を越したと誤認して車両２が横転・転覆すると判定することがなくなる。
【００３６】
図６は、本発明の一実施例を示す。この実施例が図４の参考例と異なるところは、ローパスフィルタＬＰＦの代わりに、計時カウンターを用いたことである。このため、図４と同一部分には同一符号を用いて異なる部分のみ説明する。
【００３７】
図６において、角速度センサ７と動的傾斜角度演算手段１１との間に、計時カウンター１７およびキャンセル手段１８を接続し、第１の加速度センサ４と静的傾斜角度演算手段１０との間に、計時カウンター１９およびキャンセル手段２０を接続している。さらに、第２の加速度センサ５と静的傾斜角度演算手段１０との間に、計時カウンター２１およびキャンセル手段２２を接続している。
【００３８】
このため、車両２の走行状況によって、角速度センサ７から過大な出力信号が一時的に発生した場合、その出力継続時間が計時カウンター１７により計測される。この計測値が一定値に満たないと判定されると、角速度センサ７からの過大な出力信号は、キャンセル手段１８により遮断され、動的傾斜角度演算手段１１の演算動作が行われない。
【００３９】
また、第１および第２の加速度センサ４、５から過大な出力信号が一時的に発生した場合、その出力継続時間が計時カウンター１９、２１により計測される。この計測値が一定値に満たないと判定されると、第１および第２の加速度センサ４、５からの過大な出力信号は、キャンセル手段２０、２２により遮断され、静的傾斜角度演算手段１０の演算動作は行われない。
【００４０】
このように構成しても、角速度センサ７、第１および第２の加速度センサ４、５から一時的に生じた過大な出力信号は遮断されるため、車両２のロール方向の傾斜角度Σが閾値を越したと誤認して車両２が横転・転覆すると判定することがない。
【００４１】
すなわち、車両２が一時的にロール方向に急傾斜したり、急な横Ｇを受けた後に元の状態に戻ったにも拘らず、車両２が横転・転覆すると判定して乗員保護手段８を誤作動させてしまう不都合がない。
なお、第１および第２の加速度センサ４、５および角速度センサ７から一時的に生じた過大な出力信号を遮断するためには、計時カウンターとローパスフィルタＬＰＦを組み合わせてもよい。
【００４２】
以上述べたように、横転・転覆に至る前に、車両２の静的および動的なロールの挙動に着目し、静的な傾斜角度φと動的な傾斜角度θとを組み合わせ車両２のロール方向の傾斜角度Σを正確に検出したので、乗員保護手段８を適切なタイミングで確実に作動させることができ、横転・転覆時の衝撃などから高い信頼度で乗員を保護することができる。
【００４３】
例えば、車両２の静的な傾斜角度φと動的な傾斜角度θとを組み合わせてその傾斜角度（Σ＝φ＋θ）を検出するので、車両２が傾いた状態から走行し始めた場合でも、その傾き角を加算するため車両２のロール時の傾斜角度Σが正確に判断される。
【００４４】
このため、角速度センサ７のみで車両のロール方向の傾斜角度を検出するものと異なり、乗員保護手段８の誤作動や不作動を招くことがない。
【００４５】
また、走行中に車両２が障害物を乗り越えたり、片方の車輪を深い穴部に落としたり、強い横Ｇを受けたり、道路１の窪み１６を走行する場合、車両２がロール方向に急傾斜したり、一時的に大きな加速度を受けて第１および第２の加速度センサ４、５からの出力信号あるいは演算値が所定の範囲外になることがある。この場合、第１および第２の加速度センサ４、５により車両２の静的な傾斜角度φを算出する手段の演算動作はキャンセルされる。
【００４６】
このように、第１および第２の加速度センサ４、５から一時的に生じた過大な出力信号により、車両２のロール方向の傾斜角度が閾値を越したと誤認して車両２の横転・転覆を判断することがなく、乗員保護手段８を誤作動させる不都合がない。
なお、上記実施例では、走行路において第１および第２の加速度センサ４、５により求める角度を車両２の「ロール方向の静的な傾斜角度φ」とし、角速度センサ７により求める角度を車両２の「ロール方向の動的な傾斜角度θ」としたが、これらの呼称は、同一の意味で単に「静的な傾斜角度φ」や「動的な傾斜角度θ」とも記述している。
【００４７】
上記実施例では、第１および第２の加速度センサ４、５が床面６に対してそれぞれ４５度の角度をなすようにしたが、４５度に限らず３０度、３５度、４０度あるいは６０度など所望に応じて任意に設定することができる。この場合、角速度センサ７は、音叉式や光ファイバージャイロセンサなどから形成することができる。
【００４８】
また、第１および第２の加速度センサ４、５や角速度センサ７は、コントロールユニット９内に組み込んでもよく、停車時や走行時に限らず駐車や停止時にも、各センサ４、５、７が作動するように設定してもよい。
【００４９】
さらには、車両２のエンジンの始動時から計時動作を開始し、第１および第２の加速度センサ４、５や角速度センサ７からの各出力信号が安定するまで、コントロールユニット９の作動を停止するためのキャンセル機構を設けてもよい。
その他、本発明の具体的な実施にあたっては、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  第１および第２の加速度センサの配置関係を示し、車両のロールや加速度を検出する概略的な説明図である。
【図２】  車両の静的なロール方向の傾斜角度を検出する概略的な説明図である。
【図３】  第１および第２の加速度センサの設置角度により感度が変化する様子を示すグラフである。
【図４】  車両が横転・転覆に至るか否かを判定し、乗員保護手段を作動させるコントロールユニットのブロック図である。（参考例）
【図５】  車両が溝を通過する様子を示す車両の斜視図である。
【図６】  本発明の一実施例を示すコントロールユニットのブロック図である。
【符号の説明】
１  道路
２  車両
４  第１の加速度センサ
５  第２の加速度センサ
６  床面
７  角速度センサ
８  乗員保護手段（カーテンシールドエアバッグ）
９  コントロールユニット
１４  駆動判定手段
１７、１９、２１  計時カウンター
１８、２０、２２  キャンセル手段
ＬＰＦ  ローパスフィルタ（中止手段）
【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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