JP2008526593A - エアバッグシステム - Google Patents

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Abstract

乗り物保護システム7は、エアバッグ8を含み、これは乗り物9の外部に複数の組のエアバッグシステム118a−118cを含む。組118a−118cはそれぞれ1つ以上のエアバッグ118を含む。そこで複数の組118a−118cは、最初の衝突データ、およびついで経時的に測定された圧力変化のような操作パラメータに基づいてシーケンシャル作動される。

Description

関連出願との相互参照
本出願は2005年1月5日出願の米国仮出願番号60/641,566の利益を要求する。
発明の技術分野
本発明は、乗り物の外側のエアバッグシステムに関し、より詳細には衝突に際して乗り物への損傷を緩和するために順次作動するエアバッグを含むエアバッグシステムに関する。
本発明の背景
様々な提案が、そのエネルギー吸収能力を増加させつつ、乗り物バンパーの重量を減らし、それにより衝突に際して乗り物への損傷を緩和するために行なわれてきた。提案はしばしば外部エアバッグシステムの使用を含み、全体として比較的少ない乗り物重量を維持しつつ、追加の保護を提供する。
1つのアプローチは、固いバンパービーム上に圧縮可能なエネルギー吸収性のプラスチック物質をマウントすることだった。そのようなシステムにおいて二次的なエネルギー吸収を提供するために、米国特許3,856,613号に示されるように、圧縮可能なエネルギー吸収性のプラスチック物質中に折り畳み可能なプレート状の要素を埋め込むことが提案された。それらの意図した目的にふさわしいが、そのようなシステムは乗り物の重量を増し、折り畳み可能なプレート状の要素を形成する成分のまわりに、圧縮可能なエネルギー吸収性のプラスチック物質を形成するための特殊な作業を要求する。
米国特許3,656,791に開示される別のアプローチは、例えば、帯で覆われた膨張可能なエアバッグを有する乗り物のバンパーを提供する。エアバッグは正常な使用の間には帯の後ろに位置する。衝撃があると、エアバッグは帯を破壊し、帯を超えてエアバッグが暴露され、オビを越えて拡がり、直接衝撃を与える物体に暴露される。操作に際して、衝撃の際にエアバッグが破裂する可能性がある。そのような破裂は制御不能な態様で膨張媒体を放出し、デバイスはもはや制御された条件の下での衝撃吸収を提供しない。さらに、通常の作動中に、バンパーシステムへの損傷を回避するエネルギー吸収の制御された速度を提供するようにエアバッグから流体またはガスを放出する用意はない。
従って、乗り物の重量を減らすだけでなく、衝突の際に乗り物の機械的損傷を減じるエアバッグシステムまたは衝突緩衝装置を開発することは技術における改良である。
本発明の要約
本発明により上記の課題を解決するエアバッグシステムが提供される。複数のエアバッグが連続して使用され、衝突の力を和らげ、弱め、それにより乗り物の損傷を緩和し、また乗り物の乗員への損傷を緩和する。エアバッグは制御されたコントロールシステム構造に基づいて作動され、これは展開したバッグの測定されたパラメーターの変化を受信してエアバッグの連続的な作動の信号を発する。当該技術分野において公知のように漸増的に測定されたパラメータは、展開したエアバッグの経時的な圧力変化、時間変化および/または温度変化を含む。
操作では、当該技術分野において公知の、たとえば予測または予知センサーを使用するセンサーシステム、および/または衝撃センサーを使用し、たとえば切迫した衝突または実際の衝突のいずれかを示し、それにより、望ましく使用される乗り物の任意の位置においてエアバッグの連続する展開を始める。一旦1つ又は複数の第1のエアバッグが展開すれば、制御処理装置(CPU)は、たとえば圧力、展開の時間またはエアバッグの温度等のシステム条件をモニターする。一旦オペレーティングパラメーターの所定のしきい値に達すると、たとえば最小の測定により、CPUは公知の方法で他の複数のエアバッグの展開の信号を発する。複数のエアバッグ中の各エアバッグの排気は設計または破裂により推定され、それによりこの圧力減少に反応してエアバッグが展開するとともに、衝突力を弱める。上に記載されたように、圧力減少は実測によって決定されることができる。または、それはシステムの運用中に温度および/または時間変化と相関されることができる。
詳細な説明
図1は、本発明に従うエアバッグシステム8を含む、乗り物保護システム7の1つの実施態様の横断面図を示す。図1は公知の自動車9の正面の部分を示す。エンジンルーム12の中にエンジン10がマウントされ、正面の横方向のマウント構造または隔壁18によって部分的に画定される。本発明の目的のために、隔壁18およびその後ろの全てのものは、公知のものであり、詳細な図示および説明は提供されない。
軽量の支持フレーム20は、隔壁18の前面に配置され隔壁の上にマウントされ、バンパー22は支持フレーム20にマウントされ、それにより支持される。複数のエアバッグユニット24、25、26および27も支持フレーム20にマウントされる。支持フレーム20は、ポリマーまたはマグネシウムまたはアルミニウム合金のような任意の適当な軽量の素材から形成されることができる。フレーム20はキャスト、金属成形、成型、または組み立てにより作ることができる。図1の中で示される実施態様では、フレーム20はシートメタル構成要素から作られ、たとえばボルト、リベットまたは溶接によって、適切に相互に連結される。置換の容易のために、例えば公知のネジ部品を使用して、支持フレーム20が隔壁18に分離可能に固定されることは望ましい。しかしながら、支持フレーム20を隔壁18へしっかりと取り付けるために、分離可能または永久的な他の固定方法(例えば接着剤または溶接)が使用されてもよいことは、認識されるだろう。
図1の中で示される実施態様では、バンパー22は、乗り物の幅にわたって延びるクロスビームとして形成される。バンパー22は、任意の好適な方法、たとえば公知のネジ部品または接着剤により、支持フレーム20にマウントされることができる。バンパー22は、シートメタル、プラスチックまたは弾力のあるゴム物質から形成されることができる。図1の中で示されるタイプの支持フレームとは異なる、本発明の1つ以上の要素がマウントされることができることが認識されるだろう。例えば、支持フレーム20にマウントされるのではなく、エアバッグ24、25、26および27は、たとえばネジ部品、接着剤または溶接のようないくつかの公知の取付方法のうちの任意の1つを使用して、隔壁18に直接マウントされるか、または乗り物フレームの一部分に直接マウントされることができる。
図1を再び参照する。エアバッグ24は、破裂せずに、衝突に耐えるように好ましくは十分に強い、公知の強化された材料から公知の方法を使用して形成される。このタイプの物質としては、繊維強化プラスチック、ゴム引きされた材料および積層可能な炭素繊維複合体を含む。図1の中で示されるように、バンパー22の後ろの、乗り物の正面の部分にエアバッグ24は配置される。エアバッグ24は、別の乗り物または物体との前面の衝突の際に展開され、しぼむことにより衝突衝撃力を吸収するように設計される。エアバッグ24は展開した時に、乗り物の前面の少なくとも一部分をカバーし、好ましくは乗り物の前面の本質的な部分を保護することができるよう十分に大きなサイズおよび形状にされる。展開したエアバッグはバンパー22より相当に大きくなりうることが理解される。
エアバッグ24の膨張中に、インフレータ燃焼生成物からの熱は、エアバッグ24が形成される材料物質に伝えられる。熱伝導性の金属の層が、たとえばスパッタリング、真空蒸着または蒸気蒸着、無電解めっきまたは電解メッキのようなプロセスによって、バッグ材料物質の外側に好ましくは形成される。あるいは、熱伝導性の層が、バッグの材料物質の外側の表面上に折られた金属またはフォイル層を積層することにより形成されることができる。任意の熱伝導性の金属、たとえばアルミニウム、ニッケル、銅、銀、スズまたはこれらの組み合わせまたは合金が使用されることができる。金属の層は、インフレータ燃焼生成物から熱を散らすことを支援する。したがって、迅速な熱損失を促進するために、金属の層はできるだけ熱伝導性であることは望ましい。
エアバッグ24に安全弁(示されない)が取り付けられ、衝撃に際してエアバッグ24の内部に所定の内圧が生じた際に開くように設計される。安全弁も、収縮がスタートする時にエアバッグ24中の内圧をコントロールし、かつエアバッグの収縮の速度をコントロールするように設計される。通常は重力および/またはバネもしくは等価なものによって閉じられる、任意の好適な安全弁構造が使用されてもよい。
図1を再び参照する。エアバッグ25はエアバッグ24の内部に配置される。エアバッグ25は、破裂せずに、衝突に耐えるように好ましくは十分に強い、公知の強化された材料から公知の方法を使用して形成される。このタイプの物質としては、繊維強化プラスチック、ゴム引きされた材料および積層可能な炭素繊維複合体があげられる。
エアバッグ25はエアバッグ24の内部にマウントされる時、エアバッグ25は、エアバッグ24の膨張中におけるエアバッグ24内への熱い膨張ガスの移動に起因する熱衝撃に曝される。熱衝撃に耐性を提供し、かつ内部のエアバッグ25を保護することを援助するために、公知の方法、たとえば電着法、蒸着プロセスを使用して、二酸化ケイ素のコーティングがエアバッグ25の外側の表面に適用される。二酸化ケイ素の熱衝撃に対するその高い抵抗性は公知である。熱い膨張ガスへの暴露に際して、二酸化ケイ素コーティングは、エアバッグ25への熱による損傷を遅らせることによりエアバッグ25の完全性を維持することを援助する。二酸化ケイ素以外の他の適当な塗料も使用されてもよい。
エアバッグ26および27は、破裂せずに、衝突に耐えるように好ましくは十分に強い公知の強化された材料から、公知の方法を使用して形成される。このタイプの物質としては繊維強化プラスチック、ゴム引きされた材料および積層可能な炭素繊維複合体があげられる。エアバッグ26および27はバンパーの22の相対する角部分にマウントされ、他の乗り物または物体との衝突に際して乗り物の回転および方向に影響を及ぼす。
エアバッグ24、25、26および27は各々、公知のエアバッグ展開メカニズムを使用して展開される。たとえば、インフレータ(図示されない)が1以上のそれぞれのエアバッグに組み合わされ、組み合わせられたエアバッグの内部と流体連絡を可能にする。図1−3に示される実施態様では、個別のインフレータが、各々のエアバッグ24、25、26および27に提供される。異なる実施態様では、別々のインフレータがそれぞれのエアバッグ26および27に提供され、一方エアバッグ24および25は単一のインフレータ(たとえば2段階インフレータ)を使用して展開され、エアバッグ24および25は段階的に展開を始めるように設計される。単一のインフレータを使用するエアバッグ24および25の段階的な展開は、いくつかの公知の方法のうちの任意の方法によって達成されることができる。例えば、別個のイグナイタが、2段階インフレータの各燃焼室に作動可能に連結され、時間が異なる発火信号がイグナイタの各々に提供されることができる。あるいは、インフレータに単一のイグナイタが提供され、第1の燃焼室に含まれていたガス生成物質の発火に応じて、インフレータの第2の燃焼室内でガス生成物質の時間が同調された発火を達成するために公知の方法が使用されてもよい。インフレータとイグナイタの多くの適当な配置が、与えられた用途の要件に応じて可能であることが認識されるだろう。
シーケンシャル処理の別の方法は、展開されたエアバッグ内において、時間とともに生じる圧力変化のようなシステムパラメータを測定することを含む。測定されたデータは、コンピューター中央処理装置(CPU)によって受容され、相対的なデータとしてプログラムされた所定の閾値と比較される。閾値に到達すると、CPUはエアバッグ内のエアバッグの展開を指示し、それにより外側のエアバッグ24内に含まれていたエアバッグ25の段階的または順番による展開を提供する。圧力、時間、および/または温度のようなシステムパラメータは、公知の方法で経時的に測定され、CPUに伝えられるか、送信される。別の外側のエアバッグ内の1つ又は複数のエアバッグの段階的な展開は、エアバッグの衝突力の吸収を弱めるかまたは和らげ、それにより、隣接したバンパーまたは乗り物の構造の損傷を最小限にする。さらに、弱める効果は、衝突に基づいて乗り物の乗員がさらされる力を和らげる。
1つの実施態様では、エアバッグは、ここに記載されているような排気機能で約30秒で完全にしぼむように設計することができる。衝撃に際して、2台が30mphで、1ミリ秒当たり約0.5インチの速さで接近する。本発明のエアバッグシステムの展開の後、接近速度は1ミリ秒当たり約0.4インチに、約20%減らされるだろう。CPUからのアルゴリズムの制御に基づいて、エアバッグが順次展開するので、それにより減速は継続されるだろう。
本発明のエアバッグシステムの動作を例証すると、第1のエアバッグは圧力変化測定によって50%の収縮を反映し、シーケンスの次のエアバッグは展開して衝突を弱めるかまたは和らげることを続ける。第2の一連のバッグまたは第2のバッグが約70%しぼんだ時、第1のエアバッグの内部の第3のエアバッグが膨張する。このように、段階的に行われる膨張および連続した収縮シーケンスは乗り物または物体の接近を結局遅くし、乗員並びに乗り物への柔らかな衝撃と最小の損傷に帰着するだろう。それぞれのオペレーティングパラメーターのモニタリングに関しては、一般に閾値は通常の値の20−80%を示すように選択されることができる。設計の要求に応じて、与えられたエアバッグの圧力損失を示す値は、例えばそれの作動時のエアバッグの合計の初期圧力の約20%から80%までの範囲で変動することができる。
インフレータはそれぞれ、1つ以上の組み合わせられたエアバッグを膨張させるための膨張ガスを生成するための燃焼可能なガス生成組成物、およびインフレータ中のガス生成組成物に点火するための少なくとも1つのイグナイタを含む。本発明中で利用されることができるインフレータの実施例は、参照され本明細書の一部として組み込まれる、米国特許第6,752,421、5,806,888および6,341,799に記載されている。インフレータはそれぞれ、衝突センサー(図示されない)と作動可能な接続にあることができる。さらに、それぞれのセンサーは例えばインフレータの作動によって衝突の際に組み合わされた1以上のエアバッグを作動させる信号を発する公知の衝突センサーアルゴリズムと接続される。インフレータは、支持フレーム20に、隔壁18に、または乗り物のフレームに、たとえばクリンピング、溶接、接着または留め具などの様々な任意の方法により、マウントされることができる。インフレータ内に組み入れられたガス生成物質は、錠剤の形の1つ以上の非アジド配合物を含むことができる。しかしながら、他の多くの適当なガス生成物質組成物が当該技術分野において公知である。適当な組成物の代表的な例は、参照され本明細書の一部として組み込まれる、米国特許第5,035,759、5,872,329、6,074,502および6,210,505に開示される。ハイブリッドおよび加圧されたガスインフレータが、公知の方法により、本発明に従って使用できることが認識されるべきである。
エアバッグシステムの操作が、図2−3を参照して議論される。図2を参照する。衝突に際して衝突センサー(図示されない)からの信号は、エアバッグ24、26および27に連結されたインフレータに伝えられ、それにより組み合わせる1つ又は複数のイグナイタを活性化し、1つ又は複数のインフレータに組み入れられたガス生成物質を点火する。その後、膨張ガスは1つ又は複数のインフレータを出て、エアバッグ24、26および27へ流れて、それにより、エアバッグを膨張させる。エアバッグ24、26および27の活性化のおよそ1秒後に、エアバッグ25は、他のエアバッグを活性化した信号に対して時間が計られた応答によって、またはエアバッグ24中の圧力変化に起因する閾値電圧に応答してCPUから送信された信号のような、エアバッグ25に組み合わされたインフレータに送信された別個の信号によって、同様に活性化される。
エアバッグ24の膨張した体積は、衝撃の後に短時間だけ保持される。その後、バンパー22の変形は、エアバッグに対して内側に押しつけるエアバッグ24の拡張した表面に対して、矢「A」によって示された方向の衝撃力を導く。エアバッグ24が内側へ押される時、エアバッグ24中の圧力上昇は安全弁に作用し、安全弁を解放し、膨張ガスがエアバッグ中の安全弁を介して脱気されるようにするだろう。エアバッグ24の制御された排気は衝突エネルギーの吸収を提供する。安全弁が活性化される圧力は選択することができ、点火後に内部のエアバッグの圧力が解放されるまでの時間の遅れがミリ秒単位であるようにされる。エアバッグ24がさらに内部へ押される時、エアバッグ24は膨張されたエアバッグ25に接触する(図3)。エアバッグ24によるエアバッグ25に対するさらなる圧力は、エアバッグ25を内部へしぼませ、さらなる程度の衝突エネルギー吸収を提供する。エアバッグ24の収縮の間に吸収されたエネルギー、およびエアバッグ25によって提供される変形に対する抵抗の組み合わせが、衝撃中の乗り物の損傷を減じる。エアバッグ26と27、および乗り物または物体との間の接触は、乗り物9のスピンまたは別の乗り物または物体に対する転位を防ぐ上で役立つ。
上に記載された構造によって提供される比較的大きな程度のエネルギー吸収は、乗り物のボディの保護および乗り物乗員の安全性を増大する。さらに、乗り物の破壊可能な前面部分は、容易に迅速に交換することができ、乗り物のボディの隣接する部分の除去の必要がない。上記の支持フレームとエアバッグシステムは、前面と同様に、追加的にまたは別途乗り物の後部部分に取り付けることができ、前面での衝突と同様に、後面の衝突に起因する損傷からの増加した保護を提供することが理解されるだろう。
センサー
予測センサーの典型的な用途は側面の衝撃にあるが、衝突が生じる前に、衝突する物体を特定するために、前面または後面の予測センサーも使用することができる。十分な前面の衝撃予測センサーシステムに先立って、ニューラルネットワークを、通常の衝突感知加速度計の出力に加えて、データを使用して多くの前面の衝撃を検知するために使用することができる。たとえば、簡単なレーダーまたは音響イメージングが、現在の加速度計に基づくシステムに加えることができ、加速度信号のみから可能なものよりも実質的により多くの、衝突および衝撃を与える物体についての情報を与えることができる。
本発明により使用される前面、後面および側面の衝撃予測センサーは、様々な技術のうちの任意のものを使用することができ、光学、レーダー(ノイズレーダー、小電力インパルスレーダーおよびウルトラ広帯域レーダーを含む)、音響的、赤外線によるもの、またはそれの組み合わせを包含する。センサーシステムは、典型的にはニューラルネットワークプロセッサーを含み、識別を行う。しかし、マイクロプロセッサー上で作動する、シュミュレートされたニューラルネットワーク、ファジー理論または他のアルゴリズムも使用することができる。
予測センサーの例は当該技術分野において公知で、本発明の乗り物保護システムに組み入れられることができる。そのため、この出願の主題と関係する技術に関して、ヨーロッパ特許公開0 210 079(デイビス)が参照される。デイビスは、とりわけ、接近する物体との衝撃が切迫している場合に、乗客に対する傷害を防ぐためのエアバッグ展開装置に関する使用のために、本発明に役立つレーダー方式の例を記載する。電圧レベルは、物体と乗り物の間の距離を表す数値を入力する。乗り物に対する物体の接近速度、乗り物速度および運転モニター入力、例えばステアリング角度、回転速度、および加速度/減速度はすべて、適切な検出器によって生成され、通常の乗り物の操縦者の安全または危険の感知レベルの重要性に応じて重みが付けられ、ついで重みが付けられた入力電圧が合計され、「瞬間電圧レベル」を提供する。この瞬間電圧レベルは、所定の電圧レベルと比較される。瞬間電圧レベルが所定の安全圏内にある場合、出力信号は発生されない。他方、瞬間電圧レベルが安全圏の外側、つまり危険範囲にある場合、制御システムは、乗り物速度がある所定のレベルを超えているという追加の条件の上で、エアバッグシステムの展開を始めるように設計することができる。例えば、システムは、衝撃前約0.2秒の時に、乗り物速度が時速35〜204マイルである場合に、エアバッグを展開させるようにプログラムすることができる。それによりエアバッグを完全に膨張させるに十分な時間を有する。
構造に関しては、デイビスは、アンテナアセンブリー、信号処理ユニットおよび出力モニターを含むレーダーシステムを含む。デイビスは、アンテナアセンブリーに含まれるアンテナによって生成されるレーダー信号に依存し、これは接近しつつある物体に対するレーダー信号の反射時のリターン信号を発生する。リターン信号は、物体と乗り物の間の距離、および物体が乗り物に接近している速度を決定するために、さらに処理されるトランシーバーによって受容される。アンテナによって発生されたレーダー信号からのリターン信号は、単一パルス、すなわち単一のピクセルである。アンテナによるレーダー信号の発信とトランシーバーによるリターン信号の受取の間の経過時間は、物体と乗り物の間の距離を決定する。また、設定されたインターバルで発生される一連のレーダー信号のついての経過時間に基づいて、乗り物に対する物体の接近速度を決定することが可能である。
操作の際には、乗り物に対する物体の接近速度、物体と乗り物の間の距離、乗り物の速度および他の運転パラメーターも同様に電圧レベルに変換される。デイビスは、ついで電圧レベルに重み付けをして、かつ電圧レベルをエアバッグ展開が望まれる所定の条件と比較するためのアルゴリズムを使用する。条件が、重み付けをされた電圧レベルで作動するアルゴリズムの結果によって満足される場合、エアバッグは展開する。1つの実施態様では、電圧レベルの適切な操作によって、オートバイよりも小さな物体との衝撃に対するエアバッグの誤作動が防止される。つまり、乗り物から一定の距離にあるオートバイに対応する電圧は、たとえば同じ距離のトラックに対応する電圧より小さい。
参照され本明細書の一部として組み込まれる米国特許第6,366,236は、ニューラルネットワークを使用して、レーダー信号を処理するシステムおよび方法を含むニューラルネットワークシステムを開示する。このシステムおよび方法は、FMCWレーダーからサンプリングされた同位相と直交位相の信号の中間周波数をニューラルネットワークを使用して処理し、組み合わせるレーダーの伝送信号によって検知されるターゲットの範囲を検知する。ニューラルネットワークによる処理の結果は、DCバイアス除去、リーク除去、高速フーリエ変換、およびCFAR検出の公知のFMCW信号処理と同様の結果を与える。組み合わせるニューラルネットワークレーダープロセッサーは、低減されたコストおよび改善された信頼度のために、ニューラルネットワークプロセッサーチップ上で実行することができる。本発明は、リーク信号、DCバイアス信号およびバックグラウンドクラッタ信号、並びに広範囲のターゲットシナリオも含む、FMCWレーダーに適切な信号とニューラルネットワークを訓練する方法を提供する。
第1の態様では、ニューラルネットワークレーダープロセッサーは、入力層、第2の層および少なくとも1つの第3の層(そこでは層はそれぞれ複数のノードを有している)を含む多層のパーセプトロンニューラルネットワークを有する。入力層のノードはそれぞれ、第2の層のすべてのノードに作動可能に接続される。第2および第3の層は、ノードの複数の部分集合を含む。そこで、第3の層の1つの部分集合からのノードは、第2の層の1つの部分集合のノードにのみ接続され、第2の層の部分集合と第3の層の部分集合は一対一で対応される。それぞれの相互に連結された部分集合は、それぞれ相互に排他的なサブネットワークを構成する。第3の層の中のノードの出力は、ニューラルネットワークの出力と作動可能に接続され、出力ノードがそれぞれ特定の範囲セル中のターゲットに反応し、各サブネットワークが、1セットのターゲット範囲のターゲットに反応し、そこでは異なるサブネットワークはそれぞれ異なってオーバーラップしない1セットのターゲット範囲に反応するようにされる。
第2の態様では、レーダー信号を処理する方法は、ダウンコンバートされたレダーリターン信号の同位相成分と直交位相成分のタイムサンプリングにより時系列を作成し、第1の複数の第1の重み付けをした合計と、第2の複数の第2の重み付けをした合計とを作成する。ダウンコンバートされたレダーリターン信号のそれぞれの成分は、組み合わされた波形を有し、また、時系列は複数の要素を含む。それぞれの第1の重み付けをした合計は、第1の重みの対応する1組で重み付けをした第1の値の合計を含み、第1の値のそれぞれは時系列の異なる要素の第1の関数である。それぞれの第2の重み付けされた合計は、第2の重量の対応する1組により重み付けられた第2の値の合計を含む。第1の複数の第1の重み付けされた合計は、第3の複数の第1の重み付けされた合計の相互に排他的な部分集合を含む。また第2の複数の第2の重み付けされた合計は、第4の複数の第2の重み付けされた合計の相互に排他的な部分集合を含む。第4の複数の相互に排他的な部分集合の1つの第2の値の第2の重み付けされた合計は、第1の重み付けられた合計の相互に排他的な部分集合の第3の複数の1つのみの、異なる第1の重み付けられた合計の第2の関数である。方法はさらに、重量の第1および第2の組の調節を含み、第4の複数の相互に排他的な部分集合の1つの重み付けられた合計の第3の組が、ターゲット範囲の第1の組の中のターゲットにのみ実質的に応答し、第4の複数の相互に排他的な部分集合の他の重み付けられた合計の第3の組が、ターゲット範囲の第2の組の中のターゲットにのみ実質的に応答し、それによりターゲット範囲の第1の組とターゲット範囲の第2の組とが実質的に重ならないようにする。
第3の態様では、ニューラルネットワークレーダープロセッサー中でニューラルネットワークを訓練する方法は、ターゲットスペースからのダウンコンバートされたレダーリターン信号を表す、同位相と直交位相成分の少なくとも1つの第1の時系列を形成し、該少なくとも1つの第1の時系列をニューラルネットワークの入力層へ適用することを含む。構成要素はそれぞれ組み合わされた波形を含み、少なくとも1つの第1の時系列は複数の要素を含む。入力層は、第1の複数の第1のノードを含む。少なくとも1つの第1の時系列の要素のうちの1つは、第1の複数の第1のノードの各々に適用される。また、異なる要素は異なる第1のノードに適用される。ニューラルネットワークは、さらに第2の複数のノード、第2の複数のノードで作動可能な対応する重み付けられた数値の第3の複数、および第4の複数の出力ノードを含む。方法はさらに、第3の複数の対応する重み付けられた値を調節し、出力ノードの第4の複数のそれぞれの出力信号がターゲットスペースを表すようにする。少なくとも1つの第1の時系列は、ターゲットスペースを表す時系列、リーク信号の時系列およびDCバイアスの時系列から選ばれる;ターゲットスペースは、ターゲット反射サイズが変化するターゲットスペース、ターゲット変動を有するターゲットスペース、レーダーに対する目標位置が変化するターゲットスペース、レーダーに対するターゲット速度が変化するターゲットスペース、ターゲットの視角が変化するターゲットスペース、ターゲットの形が変化するターゲットスペース、ターゲットのサイズが変化するターゲットスペース、アンテナビームの指示角度が変化するターゲットスペース、バックグラウンドクラッタについてのターゲットスペースおよびグリントについてのターゲットスペーから選ばれる。少なくとも1つの第1の時系列は、ターゲットのないリーク信号の時系列、ターゲットのないDCバイアスの時系列、およびバックグラウンドクラッタについてのターゲットスペースを表わす時系列から選ばれ、第3の複数の対応する重みをつけられた値は調節され、第4の複数の出力ノードのそれぞれの出力信号が、皆無になるようにされる。
参照され本明細書の一部として組み込まれる、米国特許6,085,151は、別の例示的なシステムをさらに記載する。このシステムは実際の衝撃に先立ち、ホストの乗り物と衝突するかもしれない物体を感知することができる。本発明は、衝突する物体の衝撃までの時間を評価し、衝突のタイプを同定し、衝突の厳しさを評価し、以下の乗り物デバイスの1つ以上をコントロールし、乗り物の乗員の安全性を高める:a)潜在的な衝突からの差し迫った危険の警告をドライバーに出す警告装置、b)可能であれば自動的に潜在的な衝突を回避するための、乗り物のブレーキおよび/またはステアリング装置、c)エネルギー吸収性のシートベルトテンショナおよび速度が変化するエアバッグインフレータのような乗員拘束デバイス。従って、以下の特徴を有する衝突予知センシングおよび展開制御システムが、本発明において提供されることができる:
* 1.ホスト乗り物速度ベクトルの周囲に大きな角度領域(例えば、±100度よりも大きい程度)でスキャンできる。
* 2.同時に複数(例えば25以上)の物体をトラックし、同時に、すべての潜在的な危険のある物体が報告される。
* 3.アクティブセーフティシステムを展開させるために、衝突の可能性、衝突までの時間、衝突の厳しさ、および衝突の場所/角度を時間内に導き、進路を提案する。
* 4.可能性のある衝突する物体についてのすべてのセンサー報告を処理し、それについて脅威の評価分析を行い、与えられたセンサー報告が偽警報かどうかを決定し、それにより衝突を見逃す可能性を著しく低下させる。
* 5.ホスト乗り物の速度、ヘッディング、位置などに関するデータを要求せず、車道の状態(例えば、曲線、直線)のデータもさらに必要とせず、車道内のホスト乗り物の位置についての知識も必要なく、衝突する可能性のある物体を見落とす危険もなく、そのため乗り物が制御不能となり、横滑りまたはスライドした場合にもシステムの信頼度を増加させる。
* 6.ユニークな信号符号化により、その領域の他の同様のシステムからの干渉に対して免疫性がある。
* 7.シートベルト、プリテンショナー、エアバッグ、ブレーキのような乗員拘束システム、並びに外部エアバッグのような外部損傷緩和システムの、展開の方法および組み合わされた乗り物の制御のために使用される。
さらに操縦者に、操縦者に基づいた回避(すなわち、操舵および追加のブレーキ)のために、差し迫った衝突の警告をするために使用される。
* 8.衝突時間および厳しさの評価を改善するために、可能性の大きな脅威を有するターゲットの際に、位置情報からのアップデートの速度を増加するように適応してアンテナを走査するか指向する。
* 9.ホスト乗り物が静止した物体または動いている物体と衝突する場合、または他の物体がホスト乗り物と衝突する場合に、ホスト乗り物が静止している場合でさえ、広範囲のアプローチ角度で検知される。
レンジ−ドップラーイメージはすべてのターゲットの速度を瞬間的に生成するだけでなく、レーダービームの中のマルチターゲットのサブアンテナビーム分解性を提供するために使用される。これは、本発明のシステムがより広いビームを使用し、自動車のまわりの探索領域全体をより速くカバーすることを可能にする。さらに、それは、複合ビーム配列(MBA)の中で使用されるビームの数におけるレーダー方式の複雑さ、または位相配列アンテナのサイズを減じる。
センサーシステムは、さらに容積測定の情報混乱に対する改善された性能のために適合されたレンジ−ドップラーイメージングを組込む。例えば、もしソーダ水缶のような小さな物体が陸橋から投げられた事を感知すれば、公知のレーダー方式のほとんどは切迫した衝突の予知へとだまされるだろう。対照的に、本発明は、改善されたレンジ分解能およびレンジ−ドップラーイメージングの組み合わせを使用し、混乱を非脅威として結論づけるために使用する。
当業者は、本明細書には予知センサーが記載されているが、公知の他のセンサーまたは当該技術分野において有用な他のセンサーも、単独でまたは上に議論された予知センサー技術と共に実行されることができることを認識するだろう。例えば、参照され本明細書の一部として組み込まれる、米国特許5,725,265中で例証されるような衝撃センサーは、本発明のシーケンシャルに作動可能なエアバッグにおいて使用されることができる。
中央コンピューター処理ユニット
本発明の例示的なエアバッグシステムでは、参照され本明細書の一部として組み込まれる、米国特許5,646,613に記載された中央コンピューター処理ユニット(CPU)が使用されることができる。等価な結果を遂行する他の公知の技術もCPUに関して企図される。例示的なCPUは、衝突を予知し、事故中の乗り物が被る損害を減じるために適切な時にエアバッグを展開させるためにコンピューターベースのシステムを装備している。エアバッグシステムは基本的に、放射エネルギー検出器、速度検出機、エネルギー吸収インフレーションユニットおよび中央コンピューター処理ユニット(CPU)を含む。
放射エネルギー検出器は任意の公知のタイプでありえ、たとえば、超音波、赤外線、レーダー(レーザー、マイクロ波など)および音響探知装置であることができる。例示的なセンサーはここに記載されており、ここで議論される。好ましい実施態様では、レーザーレーダーは、より狭いビーム幅および角分解能のために使用される。より重要なことには、レーザーレーダーは、検知された乗り物または障害方向、距離、サイズおよび相対速度についてより具体的でより正確な情報を与える。そのような1つのシステムは、毎秒1から1,000,000,000サンプルの範囲内の速度で、信号を送信および受信できるレーダー探知装置を含むことができる。切迫した衝突の時間を決定するために、レーザーレーダー(以下、レーダーと呼ぶ)によって得られたデータは、コンピューターによって処理される。
好ましい実施態様の速度検出機は、速度、方向および車道の乗り物に関し、速度の情報をCPUに提供する。この情報は、CPUにCPUが衝撃が生じる時を予知することを可能にする、乗り物の操作の瞬間のパラメーターをCPUに与える。
エネルギー吸収する膨張ユニット、典型的にはエアバッグユニットは、CPUによって生成された制御信号に応答する。ユニットはインフレータに含まれる一定体積の膨張ガスを含む。インフレータは、CPUによって作動される電子的に制御されるバルブを有し、耐穴あけ性を有するエアバッグ内へ膨張ガスを解放する。エアバッグは、それが装備された乗り物と衝突する物体の間に、エネルギー吸収バッファーと迂回バッファーを形成する。本明細書において説明されるように、エアバッグは、吸収エネルギーを転換し大気中に散らすために高圧放出弁を使用することができる。
CPUは受信し、入力された情報を処理することができ、最終的に動作を開始させる出力信号を生成する。そのようなCPUは当該技術分野において公知である。CPUは、簡単な公知のアルゴリズムを介して、必要な速度、距離および方向のデータを与えられて、事故または衝突が切迫しているかを予測することができる。CPUはさらに、一旦予測が作られたならば、インフレーションの保護効果を最大限にするのに必要な時間を評価し、インフレーションユニットへの制御信号を生成する。必要であると考えられた時間は一般に、最小の許容可能時間ウィンドウと呼ばれる。切迫した衝突がドライバの反応による制御にゆだねられる場合、時間ウィンドウが確立され、衝突の前にエアバッグが適切なサイズおよび圧力に膨張させることができるようにされる。当該技術分野において公知であるエアバッグは、10分の1秒単位で膨張できる。したがって、一旦衝突が切迫し、避けられず、不可避になれば、CPUは衝撃の時間を決定し、最小の許容可能時間ウィンドウを設定し、任意に、乗り物の操縦者に警告を出し、空気膨張ユニットに制御信号を送るだろう。制御信号は最小の許容可能時間ウィンドウの間にエアバッグを膨張させるだろう。また、膨張したエアバッグは、衝突するボディへのエネルギーを吸収するだろう。これらのエネルギーは一般に運動エネルギー、運動および慣性エネルギーを含む。
図4および5を参照する。車道の乗り物100は、ここに記載された本発明のシステムを装備している。システムは、今日の現代の車両の審美的品質の現在のレベルを邪魔をしない。乗り物100の外部は、レーダーポート104、およびエアバッグポート106を支持するバンパー102を有している。作動する際、エアバッグ108はエアバッグポート106を介して膨張され、乗り物10と衝突する物体の間に衝撃緩衝材を形成する。図9に示されるように、乗り物100のドアパネル110に、エアバッグポート112、および追加のレーダー114およびレーダーポート116を設けることができる。CPU180の決定に際して、エアバッグ118はポート112を介して展開され、上記の方法と同様な方法で乗り物100の横側への損傷を防ぐ。
図5では、乗り物100は典型的な交通の流れにある。前の乗り物200は乗り物100に先行し、乗り物300がその後に続く。描かれた車列は、どこの車道でも一般に見られる。また、それぞれの乗り物の速度は適切な最高制限速度にあるに違いない。不運にも、交通の均一の流れの崩壊を引き起こす条件が発生する。例えば、高速車道上で走行している間、前の乗り物200は、大きな穴のような予期しない道路の障害に接近する。乗り物200は速度を落とさすかまたは止まろうとする。不運にも、乗り物100および300は、前の乗り物200に先立つ危険を予想しない。
前の乗り物200がブレーキにより急に速度を変更する時、乗り物100に搭載されたレーダー114はこれらの変更を検知し、CPU180に情報を与える。同様に、乗り物100が、乗り物200のブレーキに応じてブレーキをかけ始める時、レーダー114は後続の乗り物300の速度の相対的な増加を検知する。CPU180は、乗り物100の操縦者に、前の乗り物200と後続の乗り物300のどちらか又は両方との衝突について警告を発する。CPU180は、ダッシュボード120およびレーダー114からの瞬間の測定に基づいて、そのような衝突が生じる時間を計算する。時間計算から、CPU180は最小許容可能時間ウィンドウを設定し、また最小許容可能時間ウィンドウに基づいた制御信号を発する。衝突が切迫していて、避けられず、不可避になる場合、制御信号はCPU180からインフレーションユニット128に制御回路130経由で送られる。膨張ユニット128の電子的に制御されるバルブは、CPU180からの制御信号に応答し、膨張ユニット128に含まれていた多量の膨張ガスを解放する。膨張ガスは、避けられない衝突が生じる前に、10分の数秒でエアバッグ118を満たす。
エアバッグ118は、衝突する乗り物200、100および300の間のエネルギー吸収緩衝材を提供する。図の中で例証されるように、衝突エネルギーを吸収するのを支援するために、エアバッグ118は、吸収したエネルギーを空気およびガスの動きに変換する。空気およびガスはエアバッグ118の壁の高圧放出ポート132を通って解放される。高圧ポートは、大気中へエアバッグ118からガスを放出することにより、エネルギーを転換する。これにより、電子的に制御されるバルブまたは乗り物10に損傷をもたらす危険のある、膨張ユニットへのガスの戻りを強要することなく、エアバッグがエネルギーを吸収することができる。
図8は、膨張ユニット128およびエアバッグ118の好ましい配置位置を例証する概略図である。乗り物100は複数の膨張ユニット128、および乗り物のまわりに配置された組み合わせられたエアバッグ118を有している。膨張ユニット128およびエアバッグ118を含む膨張ユニットアセンブリーは、図8に詳細に例証される。膨張ユニット128は多量の圧縮ガスまたは火工品のガス発生装置を含む。その内容物は128Aによって表わされる、公知の電子的に制御されるバルブによってコントロールされる。エアバッグ118は、膨張ユニット128に隣接し、展開されず、折りたたまれた状態で示される。
本発明のエアバッグ118は、公知の方法で、大気にガスを解放する高圧放出ポートを装備している。高圧放出ポートの構成は当該技術分野において公知の多数の公知の手段のうちの任意のものを使用して遂行されることができる。例えば、ポート132は、エアバッグ118の残りの部分よりも数ミル薄いエアバッグ118の領域として形成されることができる。同様に、ポート132は空気圧式のバルブを含み、衝撃に際して、それぞれのポートからバルブのステムが伸び、それを介して衝撃時の内圧が強要されるようにされることができる。さらに、各ポートから飛び出した簡単な栓タイプが提供されることも想定される。しかしながら、栓は、発射安全装置として、エアバッグ118に永久的につながれるべきである。
図7の中で示されるブロックダイヤグラムは、本明細書に示されたシステムの機能的な操作の完全な概観を提供する。ブロック140(放射エネルギー検出器セット)はレーダー114を表わす。ブロック150(速度計とスピードセンサーのセット)は、乗り物100の走行のパラメーターに関して集められたダッシュボード136情報を表わす。CPU180は様々な処理シーケンスを含んで示される。ブロック160は、CPU180の資料収集および情報の生成を確立する。ブロック160は、ブロック140および150によって提供される情報を得て、CPU180のための使用可能なデータへ情報を処理する。ブロック160から、ブロック170は集められ処理されたデータを使用し、切迫した衝突の時間を予測し、エアバッグ118を展開させるように膨張ユニット128に命じるための最小許容可能時間ウィンドウを確立する。ブロック180は、連続的に、最小許容可能時間ウィンドウと、切迫した衝突のために計算された時間間隔を比較する手段を表わす;この比較は、走行パラメータ、すなわち、スピード、距離、方向などの変化に基づいて、切迫した衝突の予測が再調整されることを可能にする。その結果、衝突がもし回避されれば、エアバッグは膨張されない。ブロック180の出力はブロック185の決定ブロックに送られる。CPU180のブロック185は、ブロック180の出力を検討し、最小許容可能時間ウィンドウが到達した場合、適切なエアバッグ118を展開させる(サブブロック185A)べきであるか、または衝突が回避された場合に、システムをリセットする(サブブロック185B)という選択をする。衝突が不可避になり、高価な損傷または負傷に帰着するであろう場合、サブブロック185Aは回線130に制御信号を出す(図5)。ブロック190はCPU180から信号を受け、膨張ユニット128に制御するバルブ128Aを作動しエアバッグ118を膨張させるか、または他の方法でインフレータまたはガス発生装置を作動するように命じるか、または非作動を命じる。
図10および11の中で示されるように、本発明のエアバッグシステムはいくつかの多数のまたは組のエアバッグ118a、118bおよび118cを含むことができる。別の言い方をすれば、エアバッグシステムは、第1の複数のエアバッグ、第2の複数のエアバッグ、および第3の複数のエアバッグを含むことができ、それぞれの複数のエアバッグは切迫しているか実際の衝突を示すセンサーに反応して別々に反応することが可能である。公知の方法で、第1の複数のエアバッグ118aが、切迫しているか実際の衝突を示す信号の受信に基づいて作動可能である。第2の複数のエアバッグ118bは、経時的な圧力変化のような、第1の複数のエアバッグ118aの操作パラメータのためのあらかじめ決定された閾値の充足を示す信号の受信に基づいて作動可能である。第3の複数のエアバッグ118cは、経時的な圧力変化のような、第1および/または第2の複数のエアバッグ118a、118bのいずれかの操作パラメータのためのあらかじめ決定された閾値の充足を示す信号の受信に基づいて作動可能である。
本発明の異なる態様では、衝突の際に乗り物への損傷を緩和する方法、およびこの方法を使用する乗り物保護システムが提供される。限定ではないが、本発明の方法は以下の工程を含む:
1. 乗り物の外部に沿った少なくとも1つの第1のエアバッグの提供、ここで少なくとも1つの第1のエアバッグは第1の時間に展開可能である;および
2. 乗り物の外部に沿った少なくとも1つの第2のエアバッグの提供、ここで少なくとも1つの第2のエアバッグは第1の時間の後の第2の時間に展開可能であり、該エアバッグは切迫しているか実際の衝突に際して展開可能であり、少なくとも1つの第2のエアバッグは少なくとも1つの第1のエアバッグの作動パラメータの測定の後に展開可能である。
本発明は上に記載された実施態様に制限されるものではなく、請求項に記載された技術的範囲内の全ての実施態様を包含する。
図1は展開していない状態の、本発明に従うエアバッグシステムの横断面図である; 図2は、図1のエアバッグシステムの初期の展開を示す図である; 図3は、図2のエアバッグの展開の後期段階を示す図である; 図4は、起動の前後の、乗り物の側面および前面に沿ったエアバッグシステムの図である; 図5は、起動の前後の、乗り物の前部および後部に使用されたエアバッグシステムの図である; 図6はフロントバンパーに沿った複合のエアバッグシステムを示し、このシステムはその内部に、複数のエアバッグを含む; 図7は、本発明に従うエアバッグシステムの操作を例証する; 図8は、本発明に従つて形成された複合のエアバッグシステムを例証し、乗り物の周縁にインフレータおよびエアバッグを含む; 図9は、本発明の特徴を示す乗り物の分解組立図である; 図10は、エアバッグの複数のセットの展開前状態を例証する; 図11は、図10のエアバッグの複数のセットの正面図である。

Claims (12)

  1. 以下を含む乗り物保護システム:
    乗り物の外部周囲に収納された乗り物の外側のための外部エアバッグシステムであって、該エアバッグシステムは、少なくとも1つの第1のエアバッグ、および少なくとも1つの第2のエアバッグを含むエアバッグシステム;
    前記の少なくとも1つの第1のエアバッグ、および少なくとも1つの第2のエアバッグを膨張させるためのインフレータシステムであって、該インフレータシステムは少なくとも1つの第1のエアバッグおよび少なくとも1つの第2のエアバッグと作動可能に連絡する少なくとも1つのインフレータを含むインフレータシステム;および
    切迫しているか実際の衝突データを感知するためのセンサーシステムであって、該センサーシステムは少なくとも1つのセンサーおよび、前記データの受取、処理し、ついで前記インフレータシステムを選択的に作動させる少なくとも1つの中央コンピューター処理ユニットを含むセンサーシステム;
    ここで、前記のインフレータシステムの作動に際して、前記少なくとも1つの第1のエアバッグが膨張され、ついで少なくとも1つの第2のエアバッグが、システム操作条件の測定および中央コンピューター処理ユニットによるその受信に基づいて、前記の少なくとも1つの第2のエアバッグが選択的に作動され、前記の少なくとも1つの第1のエアバッグの後にシーケンシャルに膨張される。
  2. 前記センサーシステムが前記第1のエアバッグ内で測定可能な圧力変化を処理し、所定の閾値に達した際に、少なくとも1つの追加のエアバッグのインフレーションを指示する信号を発する、請求項1記載の乗り物保護システム。
  3. 前記センサーシステムが前記第1のエアバッグの展開から測定可能な時間変化を処理し、所定の閾値に達した際に、少なくとも1つの追加のエアバッグのインフレーションを指示する信号を発する、請求項1記載の乗り物保護システム。
  4. 前記センサーシステムが前記第1のエアバッグ内で測定可能な温度変化を処理し、所定の閾値に達した際に、少なくとも1つの追加のエアバッグのインフレーションを指示する信号を発する、請求項1記載の乗り物保護システム。
  5. 前記少なくとも1つの第2のエアバッグが、前記少なくとも1つの第1のエアバッグ内に含まれる、請求項1記載の乗り物保護システム。
  6. 少なくとも1つの第3のエアバッグが前記少なくとも1つの第1のエアバッグ内に含まれ、前記第3のエアバッグが前記第1のエアバッグおよび前記少なくとも1つの第2のエアバッグに関してシーケンシャルに膨張される、請求項5記載の乗り物保護システム。
  7. 前記少なくとも1つの第1のエアバッグが実質的に同時に展開可能な第1の複数のエアバッグを含み、前記少なくとも1つの第2のエアバッグが実質的に同時に展開可能な第2の複数のエアバッグを含み、前記第1の複数のエアバッグが前記第2の複数のエアバッグよりも先に展開可能である、請求項1記載の乗り物保護システム。
  8. さらに実質的に同時に展開可能な第3の複数のエアバッグを含み、前記第3の複数のエアバッグは前記第1の複数のエアバッグの後に展開可能である、請求項7記載の乗り物保護システム。
  9. 以下を含む、衝突の際に乗り物への損傷を緩和する方法:
    乗り物の外部に沿って少なくとも1つの第1のエアバッグを提供し、該少なくとも1つの第1のエアバッグは第1の時間に展開可能であり、
    乗り物の外部に沿って少なくとも1つの第2のエアバッグを提供し、
    前記少なくとも1つの第2のエアバッグは第1の時間の後の第2の時間に展開可能であり、
    該エアバッグは切迫しているか実際の衝突に際して展開可能であり、前記少なくとも1つの第2のエアバッグは少なくとも1つの第1のエアバッグの作動パラメータの測定に際して展開可能である。
  10. さらに以下の工程を含む請求項9記載の方法:
    乗り物の外側に沿った少なくとも1つの第3のエアバッグを提供する工程であって、該少なくとも1つの第3のエアバッグは少なくとも1つの第2のエアバッグ展開の後の第3の時間に展開可能であり、該エアバッグは切迫しているか実際の衝突に際して展開可能であり、前記少なくとも1つの第3のエアバッグは少なくとも1つの第2のエアバッグの作動パラメータの測定に際して展開可能である。
  11. 請求項9記載の方法を使用する乗り物保護システム。
  12. 前記オペレーティングパラメーターは、経時的に測定された圧力、経時的に測定された温度、または少なくとも1つの第1のエアバッグの展開の後の測定された時間である、請求項9記載の乗り物保護システム。
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