專利名稱：采用特性值簡(jiǎn)單運(yùn)算起動(dòng)的乘員保護(hù)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及車輛的乘員保護(hù)系統(tǒng)，尤其是涉及車輛的加速度超過預(yù)定值時(shí)，保護(hù)車輛內(nèi)乘員的乘員保護(hù)系統(tǒng)。
車輛使用的乘員保護(hù)系統(tǒng)，如保險(xiǎn)氣袋或安全帶預(yù)載器，在工程技術(shù)中，人所共知。當(dāng)車輛的加速度超過預(yù)定值時(shí)，起動(dòng)這種系統(tǒng)，將乘員限制，靠在其座位上。乘員保護(hù)系統(tǒng)動(dòng)作時(shí)，乘員保持在合適的位置。
只有在乘員真正需要保護(hù)時(shí)，乘員保護(hù)系統(tǒng)，如保險(xiǎn)氣袋才應(yīng)起動(dòng)。當(dāng)乘員不能自行保持其位置時(shí)，乘員必須得到保護(hù)的情況才會(huì)出現(xiàn)。巨大的外力作用在行駛方向的車輛上會(huì)出現(xiàn)這種情況。
此外，從車輛側(cè)面發(fā)生相當(dāng)大的力，即車輛的橫向(左右)產(chǎn)生相當(dāng)大的加速度，乘員必須受得保護(hù)。這時(shí)，車輛的縱向(前后)不會(huì)產(chǎn)生明顯的加速度。
所以，為了正確測(cè)定乘員保護(hù)系統(tǒng)的動(dòng)作。必須考慮縱向產(chǎn)生的加速度和橫向產(chǎn)生的加速度。
這種乘員保護(hù)系統(tǒng)坡露在日本公開專利申請(qǐng)?zhí)?—56000。用該系統(tǒng)測(cè)量車輛產(chǎn)生的加速度前后分量GX和左右分量GY。兩種分量合成得出合成矢量，并計(jì)算出合成矢量的量值F和方向θ。然后方向θ得出閾值Fth(θ)。再確定量值F是否大于與方向θ相對(duì)應(yīng)的閾值Fthθ(F＞Fth(θ))。當(dāng)上述條件滿足時(shí)，保險(xiǎn)氣袋系統(tǒng)動(dòng)作。在這種系統(tǒng)中，保險(xiǎn)氣袋系統(tǒng)的動(dòng)作是根據(jù)車輛受力方向以及力的大小確定的。這樣，動(dòng)作的合適確定往往不管車輛受力方向。
每當(dāng)車輛受到外力，上述傳統(tǒng)的乘員保護(hù)系統(tǒng)必須計(jì)算方向θ和與方向θ相對(duì)應(yīng)的閾值Fth(θ)。為了求出閾值Fth(θ)，推出一個(gè)方程式，以便進(jìn)行復(fù)雜的計(jì)算。也就是說，在系統(tǒng)動(dòng)作確定之前，該系統(tǒng)有許多必須進(jìn)行運(yùn)算的問題。從這點(diǎn)出發(fā)，上述傳統(tǒng)的乘員保護(hù)系統(tǒng)實(shí)際不能應(yīng)用。
本發(fā)明的一般目的是為車輛消除上述問題，提供一種改型有用的乘員保護(hù)系統(tǒng)。
本發(fā)明的特別目的是提供一種通過簡(jiǎn)單運(yùn)算，確定系統(tǒng)動(dòng)作的乘員保護(hù)系統(tǒng)。
為了達(dá)到上述目的，推出一種本發(fā)明一個(gè)方面的車輛乘員保護(hù)系統(tǒng)，如

圖1描述的本發(fā)明原理，當(dāng)車輛受到外力時(shí)，車輛產(chǎn)生加速度，該乘員保護(hù)系統(tǒng)包括保護(hù)裝置(M5)，用于保護(hù)外力超過預(yù)定值時(shí)上述車輛中的乘員；外力假定裝置(M1，M2，M3)，用于假定車輛所受外力的大小和方向；投影值計(jì)算裝置(M4)，用于計(jì)算與外力相對(duì)應(yīng)的外力矢量得出的投影矢量投影值，外力矢量由外力假定裝置假定的量值和方向求出，投影矢量為相對(duì)于預(yù)定方向的外力矢量投影；以及動(dòng)作確定裝置(M6)，用于確定保護(hù)裝置的起動(dòng)，通過投影值與預(yù)定閾值的比較，使得在投影值大于預(yù)定閾值時(shí)，保護(hù)裝置動(dòng)作。
外力假定裝置包括第一特性值提取裝置(M1)，用于提取第一方向加速度第一分量的第一特性值，第一特性值代表相對(duì)于第一方向的外力第一矢量；第二特性值提取裝置(M2)，用于提取不同于第一方向的第二方向加速度第二分量的第二特性值，第二特性值代表相對(duì)于第二方向的上述外力第二矢量；以及合成矢量計(jì)算裝置(M3)，用于計(jì)算合成矢量的方向和大小，合成矢量是由第一矢量和第二矢量合成得出的，并與外力矢量相對(duì)應(yīng)。
在上述發(fā)明中，相對(duì)于預(yù)定方向車輛受到外力引起的加速與矢量分量相對(duì)應(yīng)，其大小代表合成矢量的投影值，該值很容易求出，按照利用第一特性值和第二特性值計(jì)算出的合成矢量大小和方向進(jìn)行簡(jiǎn)單的計(jì)算即可做到。由于通過投影值與預(yù)定閾值進(jìn)行比較，很簡(jiǎn)單地測(cè)定保護(hù)裝置的動(dòng)作，所以，用簡(jiǎn)單的計(jì)算可做到精確確定。
在上述發(fā)明中，投影值計(jì)算裝置(M4)可計(jì)算許多預(yù)定方向的投影值，動(dòng)作確定裝置(M6)比較每一投影值與相應(yīng)的各個(gè)方向確定的閾值，當(dāng)投影值超過任一預(yù)定方向的相應(yīng)閾值時(shí)，即確定起動(dòng)保護(hù)裝置(M5)。如果車輛所受外力方向與前后方向斜交，則車輛產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)力。這樣產(chǎn)生車輛左右側(cè)之間加速度初始階段之差。也就是說，其中一側(cè)初始階段的加速度相對(duì)地大于另一側(cè)的加速度。由于當(dāng)投影值超過任一預(yù)定方向相應(yīng)的閾值時(shí)，動(dòng)作確定裝置(M6)起動(dòng)保護(hù)裝置(M5)，故能在很短時(shí)間內(nèi)做出確定。
另外，按照本發(fā)明另一方面，如圖2描述的本發(fā)明原理，推出一種車輛乘員保護(hù)系統(tǒng)，當(dāng)車輛受到外力時(shí)，車輛產(chǎn)生加速度，該乘員保護(hù)系統(tǒng)包括保護(hù)位置(M5)，用于保護(hù)外力超過預(yù)定值時(shí)車輛中的乘員；第一特性值提取裝置(M7)，用于提取車輛前后方向加速度第一分量的第一特性值；第二特性值得取裝置(M9)，用于提取車輛左右方向加速度第二分量的第二特性值；動(dòng)作確定裝置(M8)，用于確定在第一特性值大于預(yù)定閾值時(shí)保護(hù)裝置的起動(dòng)；以及閾值變換裝置(M10)，用于按照第二特性值將預(yù)定閾值變?yōu)楹线m的值，閾值隨著第二特性值的絕對(duì)值增加而降低。
根據(jù)本發(fā)明，通過第一特性值與預(yù)定閾值的簡(jiǎn)單比較，可確定保護(hù)裝置(M5)的動(dòng)作。這樣不需要計(jì)算單個(gè)方向的閾值或合成矢量。因而，通過簡(jiǎn)單的運(yùn)算，可做到精確確定，而不要進(jìn)行復(fù)雜的計(jì)算。
通過下面詳細(xì)說明，配合附圖閱讀，本發(fā)明的其他目的，特征和優(yōu)點(diǎn)更為明顯。
圖1為方塊圖，表示本發(fā)明一個(gè)方面的乘員保護(hù)系統(tǒng)原理；圖2為方塊圖，表示本發(fā)明另一個(gè)方面的乘員保護(hù)系統(tǒng)原理；圖3為本發(fā)明第一實(shí)施例的乘員保護(hù)系統(tǒng)方塊圖；圖4為圖3所示整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)例圖；圖5為圖3所示CPU進(jìn)行處理的流程圖；圖6為特性值計(jì)算方法例圖7為預(yù)定方向投影值求算法例圖；圖8為例圖，表示各投影方向確定的閾值實(shí)例；圖9為本發(fā)明第一實(shí)施例進(jìn)行處理的流程圖；圖10為曲線圖，表示有小的外部作用力時(shí)，相對(duì)于經(jīng)過的時(shí)間，加速度X分量的變化；圖11為曲線圖，表示有小的外部作用力時(shí)，相對(duì)于經(jīng)過的時(shí)間，加速度Y分量的變化；圖12為曲線圖，表示有小的外部作用力時(shí)，相對(duì)于經(jīng)過的時(shí)間，速度X分量的變化；圖13為曲線圖，表示有小的外部作用力時(shí)，相對(duì)于經(jīng)過的時(shí)間，速度Y分量的變化；圖14為曲線圖，表示速度量相對(duì)于時(shí)間經(jīng)過的變化；圖15為曲線圖，表示有小的外部作用力時(shí)，速度方向相對(duì)于時(shí)間經(jīng)過的變化。
圖16A和16B為曲線圖，表示有小的外部作用力時(shí)，速度投影值的變化；圖17為曲線圖，表示有小的外部作用力時(shí)，區(qū)間積分，求出的速度量相對(duì)于經(jīng)過的時(shí)間變化；圖18為曲線圖，表示有小的外部作用力時(shí)，區(qū)間積分，求出的速度方向相對(duì)于經(jīng)過的時(shí)間變化；圖19A和19B為曲線圖，表示有小的外部作用力時(shí)，區(qū)間積分，求出的速度投影值相對(duì)于經(jīng)過的時(shí)間變化；圖20為曲線圖，表示有大的外部作用力時(shí)，加速度X分量相對(duì)于經(jīng)過的時(shí)間變化；
圖21為曲線圖，表示有大的外部作用力時(shí)，加速度Y分量相對(duì)于經(jīng)過的時(shí)間變化；圖22為曲線圖，表示有大的外部作用力時(shí)，速度X分量相對(duì)于經(jīng)過的時(shí)間變化；圖23為曲線圖，表示有大的外部作用力時(shí)，速度Y分量相對(duì)于經(jīng)過的時(shí)間變化；圖24為曲線圖，表示有大的外部作用力時(shí)，速度量相對(duì)于時(shí)間經(jīng)過的變化；圖25為曲線圖，表示有大的外部作用力時(shí)，速度方向相對(duì)于時(shí)間經(jīng)過的變化；圖26A和26B為曲線圖，表示有大的外部作用力時(shí)，速度投影值的變化；圖27為曲線圖，表示有大的外部作用力時(shí)，區(qū)間積分，求出的速度量相對(duì)于經(jīng)過的時(shí)間變化；圖28為曲線圖，表示有大的外部作用力時(shí)，區(qū)間積分，求出的速度方向，相對(duì)于經(jīng)過的時(shí)間變化；圖29A和29B為曲線圖，表示有大的外部作用力時(shí)，區(qū)間積分，求出的速度投影值相對(duì)于經(jīng)過的時(shí)間變化；圖30為圖表，是為按照特性值確定保險(xiǎn)氣袋的動(dòng)作而制訂的；圖31為本發(fā)明第二實(shí)施例CPU進(jìn)行處理的流程圖。
現(xiàn)對(duì)本發(fā)明的第一實(shí)施例結(jié)構(gòu)，參照?qǐng)D3和4給予描述。圖3為本發(fā)明第一實(shí)施例乘員保護(hù)系統(tǒng)的方塊圖。圖4為圖3所示整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的例圖。
如圖4所示，車輛12裝有乘員保護(hù)系統(tǒng)10。乘員保護(hù)系統(tǒng)10設(shè)有保險(xiǎn)氣袋14，16，18和20，這些氣袋充氣，用來保護(hù)車輛12上的乘員。駕駛員座椅沒有保險(xiǎn)氣袋14和16。保險(xiǎn)氣袋14裝在方向盤中心墊內(nèi)，而保險(xiǎn)氣袋16則裝在駛員側(cè)的門心板里。乘員前面坐椅裝置保險(xiǎn)氣袋18和20。保險(xiǎn)氣袋18位于儀表盤的下面，而保險(xiǎn)氣袋20則裝在乘員側(cè)的門心板里。
車輛12還裝有電子控制裝置(ECU)22，用來控制保險(xiǎn)氣袋14，16，18和20的動(dòng)作，如圖3所示，ECU22包括有中央處理裝置(CPU)22a和模擬一數(shù)字(A/D)轉(zhuǎn)換器22b和22c。前后G傳感器24連接A/D轉(zhuǎn)換器22b，探測(cè)車輛12產(chǎn)生的加速度前后分量。左右G傳感器26連接A/D轉(zhuǎn)換器22C，探測(cè)車輛12產(chǎn)生的加速度左右分量。
開關(guān)元件14a，16a，18a和20a連接CPU22。這些開關(guān)元件構(gòu)成保險(xiǎn)氣袋14，16，18和20驅(qū)動(dòng)電路的一部分。點(diǎn)火管Mb，16b，18b和20b分別連接開關(guān)元件14a，16a，18a和20a，觸發(fā)保險(xiǎn)氣袋充氣。點(diǎn)火管14b，16b，18b和20b還分別連接安全傳感器14c，16c，18c和20c。安全傳感器14c，16c，18c和20c再分別連接有關(guān)電源。各安全傳感器14c，16c，18ct 20c系機(jī)械傳感器，它由一個(gè)彈簧和一個(gè)靠慣性運(yùn)動(dòng)的重錘組成。如果車輛12產(chǎn)生的減速度超過預(yù)定值，各個(gè)安全傳感器14c，16c，18c和20c的電觸點(diǎn)閉合。
在本實(shí)施例的上述結(jié)構(gòu)葉，當(dāng)產(chǎn)生減速度時(shí)，其量值使得各安全傳感器14c，16c，18c和20c的電觸點(diǎn)閉合，如果向開關(guān)元件14a，16a，18a和20發(fā)出驅(qū)動(dòng)信號(hào)，預(yù)定電流則流至各個(gè)點(diǎn)火管14b，16b，18b和20b。這樣觸發(fā)各個(gè)點(diǎn)火管14b，16b，18b和20b，從而使保險(xiǎn)氣袋14，16，18和20充氣。在驅(qū)動(dòng)電路中設(shè)置機(jī)械傳感器的目的是防止因噪音引起電子電路誤操作造成保險(xiǎn)氣袋不需要的動(dòng)作。
應(yīng)當(dāng)注意，本發(fā)明第一實(shí)施例的乘員保護(hù)系統(tǒng)確定保險(xiǎn)氣袋14，16，18和20的動(dòng)作，考慮到車輛12所受外力的方向，也就是說，本實(shí)施例保護(hù)乘員免遭傷亡，而不管車輛12受外力的方向。
圖5為CPU22a進(jìn)行處理的流程圖，以便達(dá)到上述功能。當(dāng)在預(yù)定方向產(chǎn)生的加速度超過預(yù)定閾值時(shí)，通過這種處理，起動(dòng)保險(xiǎn)氣袋14，16，18和20。
圖5所示程序開始時(shí)，在程序步100，向有關(guān)的前后G傳感器24和左右傳感器26輸入車輛12產(chǎn)生的加速度前后分量GX和左右分量GY。
在程序步102中，計(jì)算特性值fx和fy用于有關(guān)的分量Gx和Gy。確定保險(xiǎn)氣袋14，16，18和20是否動(dòng)作以因車輛12所受外力的方向和大小為基礎(chǔ)。確定所用之值不限于分量GX和GY，其他能基本代表加速度分量GX和GY的數(shù)值也可使用。按程序步102計(jì)算的特性值fx和fy與該值一致。
也就是說，如圖6所示，當(dāng)車輛12產(chǎn)生加速度G(GX，GY)時(shí)，加速度G的特性與速度V(VX，VY)和位移S(SX，SY)有關(guān)，另外，與特性值f(fx，fy)也有關(guān)。加速度G積分求出速度V。加速度G重積分則求出位移S。加速度G的n次積分求出特性值f。
在這種情況下，使用特性值f，而不是直接使用加速度G數(shù)值情況時(shí)，可輕而易舉地計(jì)算。引起加速度G的外力大小和方向分別用“(fx2＋fy2)1/2”和“tan-1(fx/fy)”表示，如圖6所示。在本實(shí)施例中，加速度G積分求出的速度V作特性值f使用。
通過前后G傳感器24和左右G傳感器26的輸出量GX和GY積分可求出特性值f。此外，還可以通過預(yù)定時(shí)間間隔dt輸出量GX和GY區(qū)間積分或用低通濾波器材，濾清輸出量GX和GY求出特性值f。使用特性值f時(shí)，由于消除了特性值f中的輸出量GX和GY高頻振蕩分量，計(jì)算取得穩(wěn)定結(jié)果，這樣可使特性值f反映出短時(shí)間隔加速度的變化。從而，達(dá)到快速反應(yīng)計(jì)算結(jié)果。
在程序步104中，確定特性值f的X分量是否小于下限安全值fxmin。在該處理過程中，由于用計(jì)算“tan-1(fx/fy)”確定外力方向，故可按程序步104確定。如果X分量fx小于下限安全值fxmin，則特性計(jì)算結(jié)果可能離題。因此，如果確定X分量fx小于下限安全值fxmin，則程序回到程序步100。只有在程序步104確定為負(fù)值時(shí)，程序才能進(jìn)到程序步106。
在程序步106中，按照方程式“f＝(fx2＋fy2)1/2”計(jì)算，確定車輛12所受外力的大小。在程序步108中按照方程式θ＝“tan-1(fy/fx)”計(jì)算，確定外力的方向。
此后，程序進(jìn)行到程序步110，其中，外力投影矢量值fa(以下簡(jiǎn)稱投影值)相對(duì)于預(yù)定方向。在本實(shí)施例中，如圖7所示，預(yù)定方向(以下簡(jiǎn)稱α方向)定義為相對(duì)于車輛12前后方向的α度方向。因而，按照方程式“fα＝fcos(θ－α)”簡(jiǎn)單計(jì)算，可求出外力投影fa。
在程序步112中，確定投影值fα是否大于預(yù)定閾值fth(α)。閾值fth(α)靠實(shí)驗(yàn)確定，以車輛乘員，在作用在α方向的外力值等于閾值fth(α)的時(shí)候必須保護(hù)的設(shè)想為基礎(chǔ)。因此，如果在程序步112中確定，投影值fα小于預(yù)定閾值fth(α)，則程序回到程度步100，不起動(dòng)保險(xiǎn)氣袋14，16，18和20。
另一方向，如果在程序步112中確定，投影值fα大小于預(yù)定閾值fth(α)，則程序進(jìn)到程序步114。在程度步114中，由于程序步112確定，表示，必須保護(hù)車輛12中的乘員，點(diǎn)燃點(diǎn)火管14b，16b，18b和20b，于是程序結(jié)束。
如上所述，在本實(shí)施例中，用簡(jiǎn)單的方法，確定加速度是否是在任意方向(α方向)產(chǎn)生，其確定值應(yīng)反映保險(xiǎn)氣袋的充氣。這樣，可短時(shí)做到有關(guān)保險(xiǎn)氣袋14，16，18和20動(dòng)作正確而精確的確定。
雖然乘員保護(hù)系統(tǒng)10共有4個(gè)保險(xiǎn)氣袋，但位于乘員側(cè)的保險(xiǎn)氣袋20，例如在車輛12受到來自駕駛員側(cè)的外力時(shí)，不需要充氣。在該實(shí)施例中，由于在程序步108求出外力方向θ，對(duì)于保險(xiǎn)氣袋14，16，18和20中那些要按方向θ充氣的保險(xiǎn)氣袋可輕而易舉地確定。所以，在程序步114中，只能點(diǎn)燃從點(diǎn)火管14b，16b，18b和20b中選出的點(diǎn)火管，選擇按方向θ完成。
為了做到保險(xiǎn)氣袋起動(dòng)精確確定，探測(cè)超過各個(gè)方向閾值產(chǎn)生加速度是有效的，也就是說，如圖8所示各個(gè)方向確定閾值fth(α)。如果產(chǎn)生超過相應(yīng)閾值fth(α)的加速度，則保險(xiǎn)氣袋14，16，18和20充氣。這樣，當(dāng)在任一方向形成車輛12乘員保護(hù)條件時(shí)，保證確定起動(dòng)保險(xiǎn)氣袋。
應(yīng)當(dāng)注意，圖8所示例子有11個(gè)方向(以下簡(jiǎn)稱αn)，從角度α＝-75°到角度α＝75°，間隔為15°。閾值fth(αn)沿相應(yīng)方向αn示出。圖8中，閾值fth(αn)隨著角度α的絕對(duì)值增加而降低這是因?yàn)檐囕v12一側(cè)受到外力時(shí)，保險(xiǎn)氣袋靠小量外力而充氣。
圖9為按照?qǐng)D8所示閾值fth(αn)確定起動(dòng)保險(xiǎn)氣袋的處理流程圖。圖9中，程序步與圖5所示程序步一樣，標(biāo)出相同的參考編號(hào)，但其說明省略。
在圖9所示處理過程中，程序步200在程序步100之前進(jìn)行，在程序步200中，變量n首先設(shè)定到“0”。此后，進(jìn)行程序步100～108，以便根據(jù)特性值fx和fy，計(jì)算外力量值f和方向θ。然后，程序進(jìn)行到程序步202，以遞增變量n。變量n與附在圖8a后面的數(shù)字相一致。在開始執(zhí)行程序時(shí)，變量n設(shè)定為“1”。
在以后的程序步204中為方向αn計(jì)算投影值fαn。然后，在程序步206中確定，投影值fαn是否大于相應(yīng)的閾值fth(αn)。如果投影值fαn大于相應(yīng)的閾值fth(αn)，則程序進(jìn)到程序步114，點(diǎn)燃點(diǎn)火管14b，16b，18b和20b。
另一方面，如果在程序步206中確定，投影值fαn小于相應(yīng)的閾值fth(αn)，則程序進(jìn)到程序步208。然后在程序步208中確定變量n是否等于“11”。如果變量n等于“11”，則程序回到程序步200。如果確定變量n不等于“11”，則程序回到程序步202，重復(fù)程序步202～208，直到變量n等于“11”為止。
因此，如果任一投影值fαn超過相應(yīng)的閾值fth(αn)，則確定保險(xiǎn)氣袋充氣。所以，用簡(jiǎn)單的運(yùn)算，可使保險(xiǎn)氣袋起動(dòng)達(dá)到可靠的確定。另外，與傳統(tǒng)的乘員保護(hù)裝置相比，可達(dá)到快速的確定。
可以看到，確定保險(xiǎn)氣袋充氣化費(fèi)的時(shí)間要求盡量短暫。在本實(shí)施例中，將閾值fth(αn)設(shè)定到合適的數(shù)值，進(jìn)一步縮短確定所用時(shí)間。
現(xiàn)參考圖10～29B對(duì)設(shè)定閾值fth(αn)為合適數(shù)值的方法加以描述。圖10和11表示加速度G的X分量GX和Y分量GY，在車輛12所受外力不具有要求保險(xiǎn)氣袋動(dòng)作的量值時(shí)，相對(duì)于經(jīng)過的時(shí)間變化。不足以起動(dòng)保險(xiǎn)氣袋的外力，以下簡(jiǎn)稱小作用力。
圖12和13表示速度V的X分量VX和Y分量VY相對(duì)于用作圖9所示處理過程中特性值fx和fy經(jīng)過的時(shí)間變化。如圖10和11所示GX和GY分別積分，設(shè)定起始時(shí)間為開始受到外力的時(shí)間，求出X分量VX和Y分量VY。于是，與圖12和13所示速度一致的外力為小作用力。
圖14和15分別表示圖14所示速度V的量值和方向θ，相對(duì)于按上述VX和VY計(jì)算經(jīng)過的時(shí)間變化。圖16A和16B表示投影值Vα相對(duì)于角度α設(shè)定為α1～α11時(shí)經(jīng)過的時(shí)間變化；圖16A表示α≥0的情況。圖16b則表示α≤0的情況。
這時(shí)，由于車輛12受到小的作用力，各閾值fth(αn)必須設(shè)定得大于圖16A和16B所示相應(yīng)的投影值Vα。
如前面所述，通過GX和GY時(shí)間間隔積分，也可求出特性值f。圖17和18分別表示量值V30和方向θ30相對(duì)于經(jīng)過的時(shí)間變化。量值V30和方向θ30用相對(duì)間隔30ms的GX和GY區(qū)間積分進(jìn)行計(jì)算。圖19A和19B表示投影值V30α相對(duì)于角度α設(shè)定為α1～α11時(shí)經(jīng)過的時(shí)間變化；圖19A表示α≥0的情況；圖19B則表示α≤0的情況。這時(shí)，由于車輛12受到小的作用力，各閾值fth(αn)必須設(shè)定得大于圖19A和19B所示相應(yīng)的投影值V30α。
另一方面，圖20和21表示加速度G的X分量GX和Y分量GY相對(duì)于車輛受到的外力具有要求起動(dòng)保險(xiǎn)氣袋量值時(shí)經(jīng)過的時(shí)間變化。足以起動(dòng)得保險(xiǎn)氣袋的外力，以下簡(jiǎn)稱大作用力。
圖22和23分別表示速度V的X分量VX和Y分量VY相對(duì)于圖20和21所示用GX和GY求出經(jīng)過的時(shí)間變化。圖24和25分別表示圖24所示速度V的量值和方向θ相對(duì)于按上述VX和VY計(jì)算經(jīng)過的時(shí)間變化。圖26A和26B表示投影值V30α相對(duì)于角度a設(shè)定為α1～α11時(shí)，經(jīng)過的時(shí)間變化；圖26A表示α≥0的情況；圖26B表示α≤0的情況。
圖27和28分別表示量值V30和方向θ30相對(duì)于時(shí)間經(jīng)過的變化。用相對(duì)于間隔30ms和GX和GY時(shí)間間隔積分，計(jì)算量值V30和方向θ30。圖29A和29B表示投影值V30α相對(duì)于角度α設(shè)定為α1～α11時(shí)經(jīng)過的時(shí)間變化；圖29A表示α≥0的情況；圖29B表示α≤0的情況。這時(shí)，由于車輛12受到大的作用力，各閾值fth(αn)必須設(shè)定得小于圖29A和29B所示相應(yīng)的投影值V30α。
當(dāng)車輛12受到外力時(shí)，如果外力的方向不等于0度，則車輛12由于外力引起旋轉(zhuǎn)力而轉(zhuǎn)動(dòng)。如果外力太強(qiáng)，車輛12就強(qiáng)烈轉(zhuǎn)動(dòng)。如果外力不太強(qiáng)，相對(duì)于車輛12的轉(zhuǎn)動(dòng)，只有很小的影響。所以，如果車輛12所受外力很大，則車輛12強(qiáng)烈轉(zhuǎn)動(dòng)；如果外力很小，則車輛12幾平?jīng)]有轉(zhuǎn)動(dòng)。因此，圖19A(α≥0)投影值V30α和圖19B(α≤0)所示之量值，由于外力太小而幾乎相同。另一方面圖29A(α≥0)投影值V30α，由于外力太大造成車輛12轉(zhuǎn)動(dòng)，而有別于29B(α≤0)所示之量值。
上述現(xiàn)象表示，左側(cè)(α為負(fù)值)速度的變化幾乎等于在受到比較小的外力時(shí)初始階段右側(cè)(α為正值)的速度變化，而左側(cè)的速度變化明顯不同于在受到比較大的外力時(shí)初始階段右側(cè)的速度變化?？梢杂^察到車輛12受到大的外力時(shí)，在左右其中任一方向上比較劇烈的變化(增加)在本實(shí)施例中，如果設(shè)定的閾值fth(αn)稍微大于圖19A和19B所示投影值V30αn的最大值，則投影值V30αn在經(jīng)過40ms時(shí)間之前，超圖29B角度α為-75°，-60°和-45°上相應(yīng)的閾值fth(αn)。根據(jù)圖9所示處理過程，當(dāng)投影值V30αn大于α1～α11任一角度上相應(yīng)的閾值fth(αn)時(shí)，確定起動(dòng)保險(xiǎn)氣袋。這樣，考慮到由于與車輛12前后方向斜交方向上外部作用力造成車輛的轉(zhuǎn)動(dòng)，可達(dá)到有關(guān)保險(xiǎn)氣袋動(dòng)作的快速確定。
在上述實(shí)施例中，通過探測(cè)車輛12產(chǎn)生的加速度前后分量和左右分量，確定車輛12所受的外力。不過，探測(cè)分量的方向不限于前后方向和左右方向，如果通過合成這些方向上的分量能夠計(jì)算外力，則可選擇任何方向。
現(xiàn)對(duì)本發(fā)明的第二個(gè)實(shí)施例加以闡述，第二個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)與上述圖3所示的第一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)一樣。第一個(gè)實(shí)施例按照投影值確定保險(xiǎn)氣袋的動(dòng)作，投影值則根據(jù)特性值fx和fy合成矢量求出的。然而，第二個(gè)實(shí)施例不能象第一實(shí)施例那樣采用矢量計(jì)算進(jìn)行起動(dòng)保險(xiǎn)氣袋的確定。
確定特性值fx和fy的時(shí)候，只確定一個(gè)量值f和一個(gè)方向θ，確定角度θ時(shí)，也僅確定一個(gè)閾值fth(θ)。這意味著，可能事先準(zhǔn)備好一個(gè)包括確定數(shù)據(jù)的表，表示確定的關(guān)系式f＝(fx2＋fy2)1/2＞fth(θ)是否適宜于任意特性值fx和fy。圖30即為該圖表。圖30所示表中，“ON”表示滿足上述關(guān)系式，“OFF”表示不滿足上述關(guān)系式。表中確定數(shù)據(jù)是依據(jù)閾值隨fy絕對(duì)值增加而降低編制的。所以，確定數(shù)據(jù)表示，絕對(duì)值fy增加時(shí)在較小fx值上為“ON”。
在圖30所示表中查找特性值fx和fy的數(shù)據(jù)，不用每次比較特性值與閾值fth(θ)就可確定關(guān)于保險(xiǎn)氣袋的起動(dòng)。圖31為第二個(gè)實(shí)施例CPU22a執(zhí)行處理的流程圖。在圖31中，程序步與圖5所示程序步一樣，標(biāo)出相同的參考編號(hào)，但其說明省略。
圖31所示處理過程開始時(shí)，按照程序步100和102的GX和GY計(jì)算特性值fx和fy。然后，按程序300，根據(jù)特性值fy，確定圖30所示表中指出的欄位(以下簡(jiǎn)稱參考欄)。這樣，從表上，在參考欄與特性值fx所示行列的的相交點(diǎn)，讀出確定數(shù)據(jù)。于是，在程序步302中確定，確定數(shù)據(jù)是否表為“ON”。
如果確定，確定數(shù)據(jù)表示為“ON”，則程序進(jìn)到程序步114，起動(dòng)保險(xiǎn)氣袋，于是程序結(jié)束。如果確定，確定數(shù)據(jù)未表示為“ON”，程序則進(jìn)到程序步100，重復(fù)程序步100～302。
在本實(shí)施例中，參照事先準(zhǔn)備好的表，不用進(jìn)行復(fù)雜的計(jì)算，就可確定保險(xiǎn)氣袋的起動(dòng)?？梢哉f，用簡(jiǎn)單的運(yùn)算，就可取得可靠的確定。
在本實(shí)施例中，按照二維圖，可確定保險(xiǎn)氣袋的起動(dòng)，該圖中，閾值fxth根據(jù)fy值逐步變化。在這種情況下，首先，按照fx值，確定二維圖表示的欄位。然后，確定fx是否大于fxth。如果fx大于fxth，則確定起動(dòng)保險(xiǎn)氣袋。
應(yīng)當(dāng)注意，在本發(fā)明中，保險(xiǎn)氣袋14，16，18和20起到乘員保護(hù)裝置的作用。然而，在另外的方案中，也可裝置如預(yù)載器的其他裝置作為乘員保護(hù)裝置，這種預(yù)載器可退繞過長(zhǎng)的安全帶。
本發(fā)明不限于專門公開的實(shí)施例，在不違反本發(fā)明范圍的條件下，可以變更和改進(jìn)。
權(quán)利要求
1.車輛(12)用乘員保護(hù)系統(tǒng)(10)，上述車輛受到外力時(shí)，上述車輛產(chǎn)生加速度，上述乘員保護(hù)系統(tǒng)包括保護(hù)裝置(M5)，用于保護(hù)上述外力超過預(yù)定值時(shí)上述車輛中的乘員；外力假定裝置(M1，M2，M3)，用于假定上述車輛所受外力的大小和方向；投影值計(jì)算裝置(M4)，用于計(jì)算與外力相適應(yīng)的外力矢量得出的投影矢量投影值，上述外力矢量由上述外力假定裝置假定的量值和方向求出，上述投影矢量為上述外力矢量相對(duì)于預(yù)定方向的投影；以及動(dòng)作確定裝置(M6)，用于確定上述保護(hù)裝置的起動(dòng)，通過上述投影值與預(yù)定閾值的比較，使得在上述投影值大于上述預(yù)定閾值時(shí)，上述保護(hù)裝置動(dòng)作。
2.權(quán)利要求1所述的乘員保護(hù)系統(tǒng)，其中，上述外力假定裝置包括第一特性值提取裝置(M1)，用于提取第一方向上述加速度第一分量的第一特性值，上述第一特性值代表相對(duì)于上述第一方向的上述外力第一矢量；第二特性值提取裝置(M2)，用于提取不同于上述第一方向的第二方向上述加速度第二分量的第二特性值，上述第二特性值代表相對(duì)于上述第二方向的上述外力第二矢量，以及合成矢量計(jì)算裝置(M3)，用于計(jì)算合成矢量的方向與大小，合成矢量是由上述第一矢量和上述第二矢量合成得出的，上述合成矢量與上述外力矢量相對(duì)應(yīng)。
3.權(quán)利要求2所述的乘員保護(hù)系統(tǒng)，其中，通過上述加速度的上述第一分量和上述第二分量相對(duì)于時(shí)間的積分，分別提取上述第一特性值和上述第二特性值。
4.權(quán)利要求2所述的乘員保護(hù)系統(tǒng)，其中，通過上述加速度的上述第一分量和上述第二分量相對(duì)于時(shí)間的n次積分提取上述第一特性值和上述第二特性值，n為大于1的整數(shù)。
5.權(quán)利要求2所述的乘員保護(hù)系統(tǒng)，其中，通過對(duì)上述加速度的上述第一分量和上述第二分量相對(duì)于時(shí)間的區(qū)間積分提取上述第一特性和上述第二特性。
6.權(quán)利要求2所述的乘員保護(hù)系統(tǒng)，其中，上述第一方向?qū)?yīng)上述車輛(12)的前后方向，而上述第二方向則對(duì)應(yīng)上述車輛(12)的左右方向。
7.權(quán)利要求2所述的乘員保護(hù)系統(tǒng)，其中，上述投影值計(jì)算裝置(M4)計(jì)算許多預(yù)定方向的上述投影值，而上述動(dòng)作確定裝置(M6)比較每一計(jì)算出的投影值與每一上述預(yù)定方向確定的相應(yīng)閾值，當(dāng)上述投影值超過任一上述預(yù)定方向上的相應(yīng)閾值時(shí)，確定起動(dòng)上述保護(hù)裝置。
8.權(quán)利要求7所述的乘員保護(hù)系統(tǒng)，其中，上述預(yù)定方向限定在相對(duì)于上述車輛(12)前后方向，從負(fù)90度到正90度的范圍內(nèi)，上述范圍分為均勻間隔。
9.權(quán)利要求8所述的乘員保護(hù)系統(tǒng)，其中，上述間隔為15度。
10.車輛(12)用乘員保護(hù)系統(tǒng)，上述車輛受到外力時(shí)，上述車輛產(chǎn)生加速度，上述乘員保護(hù)系統(tǒng)包括保護(hù)裝置(M5)，用于保護(hù)上述外力超過預(yù)定值時(shí)上述車輛內(nèi)的乘員；第一特性值提取裝置(M7)，用于提取第一方向上述加速度第一分量的第一特性值；第二特性值提取裝置(M9)，用于提取不同于上述第一方向的第二方向上述加速度第二分量的第二特性值；動(dòng)作確定裝置(M8)，用于確定在上述第一特性值大于預(yù)定閾值時(shí)，上述保護(hù)裝置后的起動(dòng)；以及閾值變換裝置(M10)，用于按照上述第二特性值的絕對(duì)值，將上述預(yù)定閾值變?yōu)楹线m的值。
11.權(quán)利要求10所述的乘員保護(hù)系統(tǒng)，其中，上述第一方向?yàn)樯鲜鲕囕v(12)的前后方向，而上述第二方向則為上述車輛(12)的左右方向。
12.權(quán)利要求10所述的乘員保護(hù)系統(tǒng)，其中，上述閾值隨著上述第二特性值的絕對(duì)值增加而降低。
13.權(quán)利要求10所述的乘員保護(hù)系統(tǒng)，其中，上述閾值變換裝置(M10)包括提供上述第一特性值預(yù)定值的確定數(shù)據(jù)的裝置，上述確定數(shù)據(jù)表示上述第一特性值的上述預(yù)定值與上述預(yù)定閾值進(jìn)行比較的結(jié)果，上述動(dòng)作確定裝置(M8)確定按照上述確定數(shù)據(jù)所示的上述結(jié)果起動(dòng)上述保護(hù)裝置(M5)。
全文摘要
乘員保護(hù)系統(tǒng)，采用簡(jiǎn)單的計(jì)算，確定系統(tǒng)的起動(dòng)。從第一方向車輛(12)受外力產(chǎn)生的加速度第一分量提取第一特性值，第一特性值代表相對(duì)于第一方向的外力第一矢量。從第二方向的加速度第二分量提取第二特性值，第二特性值代表相對(duì)于第二方向的外力第二矢量。合成第一矢量和第二矢量求出合成矢量的大小和方向。從合成矢量求出投影矢量的投影值，投影矢量為合成矢量相對(duì)于預(yù)定方向的投影矢量。通過投影值與預(yù)定閾值的比較確定起動(dòng)保護(hù)裝置，從而在投影值大于預(yù)定閾值時(shí)，使保護(hù)裝置動(dòng)作。
文檔編號(hào)B60R21/16GK1125670SQ95117640
公開日1996年7月3日 申請(qǐng)日期1995年10月24日 優(yōu)先權(quán)日1994年10月25日
發(fā)明者伊豫田紀(jì)文 申請(qǐng)人:豐田自動(dòng)車株式會(huì)社