JP2010502513A - 車両向けの人体保護手段をトリガするための方法及び装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、車両向けの人体保護手段、とりわけ車両内の乗員保護手段、をトリガするための方法及び装置に関するものである。加速度センサ（４１）が第１の衝突量式（Ｉ）を与え、第１の衝突量式（Ｉ）はトリガ閾値（ｔｈ）と比較される。固体伝送音センサ（４２）が第２の衝突量式（ＩＩ）を与える。トリガ閾値（ｔｈ）は第２の衝突量式（ＩＩ）に応じて変更される。

Description

本発明は、車両向けの人体保護手段を、とりわけ車両内の乗員保護手段を、トリガするための方法及び装置であって、第１の衝突センサ、とりわけ加速度センサが、第１の衝突信号、とりわけ加速度信号を送出する形式のものに関する。この加速度信号から導出される第１の衝突量は閾値と比較される。さらに、第２の衝突センサの第２の衝突信号と、第２の衝突信号から導出される第２の衝突量が生成される。第１の衝突量と比較される閾値は、第２の衝突量の或る値範囲については少なくとも部分的に第２の衝突量に依存して変化するように形成されているものの、第２の衝突量の別の値範囲については一定の値に保持されることも可能である。人体保護手段は、加速度信号が閾値を超えたときに、しかも有利にはそのときにのみトリガされる。

このような装置はヨーロッパ特許ＥＰ ０ ４５８ ７９６ Ｂ２から公知である。この文献に記載された車両乗員の安全システムにおける拘束手段のトリガ方法では、検出された加速度信号又はこの加速度信号から導出された信号が閾値と比較されるが、この閾値は１つ又は複数のセンサからの１つ又は複数の信号から導出される１つ又は複数の衝突量に依存して変化するものであり、前記センサは車両に分散して配置してよい（請求項１及び８、ならびに、第１２欄第３３〜４２行）。乗員保護手段のトリガは、加速度信号又は加速度信号から導出される信号がこの可変の閾値を超えたときにのみ行われる。

このような方法を用いた方法及び装置は車両事故の当事者の保護に使用される。その場合、車両事故が生じたときに直ちに人体保護システムの内部で人体保護手段をトリガするために、例えば加速度センサ、圧力センサなどのセンサが使用される。

人体保護手段として、一方では、例えばエアバッグ、安全ベルト、又は車両事故中に乗員を保護する機能ユニット、例えば、正面事故が生じたときに直ちに車両シートを事故ゾーンから例えば車両後部へと動かす機能ユニットや例えばスライディングルーフを閉める等の機能が考えられる。しかし、例えば、歩行者の衝突が検出されると直ちに相応の歩行者保護手段をトリガすることができる歩行者保護システムも、人体保護システムと解される。例えば、ボンネットの直下にある剛性エンジンブロックによって歩行者が酷い怪我をすることがないように、ボンネットを上げることによって歩行者のボンネットへの衝突を和らげることができる。

衝突の検出に使用されるセンサ系は、適切な保護手段がトリガされるように、衝突の特徴に関する情報をできるだけ短時間で求めることができなければならない。このような検出に使用できる時間は、側面衝突の場合、一般に正面衝突の場合に比べてはるかに短い。

正面衝突事故を検出するためには、まず第一に、車両ボディにできるだけ固定的に結合された加速度センサが使用される。この加速度センサは、例えば車両トンネル部に、たいていは（乗員保護システムの）中央制御装置の内部に配置することができるが、場合によってはさらに車両前部の１つ又は複数の箇所にも、又は車両側面にも配置してよい。

しかし、自動車技術の人体保護の分野における安全性要求は高く、乗員保護手段のトリガのために、単にこのようなセンサの信号だけでなく、少なくとも妥当化のためにさらに第２のセンサの信号も必要とすることがますます多くなってきている。この第２のセンサは例えば、１つの加速度センサと組み合わされた、自動車の前記位置にある別の加速度センサとしてもよいが、車両前部の空洞内にある圧力センサであっても、固体伝送音センサであってもよい。

２つの衝突センサの信号の組み合わせは、上記特許文献ＥＰ ０ ４５８ ７９６ Ｂ２に記載されているように、第２のセンサの信号に依存して第１のセンサの信号と比較される閾値特性曲線を変化させることによるものであってよい。

ヨーロッパ特許文献ＥＰ ０ ３０５ ６５４ Ｂ１には、加速度センサと固体伝送音センサを同時に乗員保護手段のトリガに使用することが記載されている。このことはＥＰ １ ０１９ ２７１ Ｂ１からも示される。この文献では、自動車のボディ構成部材の固体伝送音の振れをピックアップするセンサを備えた自動車の乗員保護のための装置が示されている。この装置では、センサが自動車のボディ構成部材の固体伝送音の振れをピックアップし、ピックアップされた固体伝送音に依存して自動車の乗員保護手段が制御される。

ＤＥ １０ ２００５ ０２０ １４６ Ａ１（図及び［００１９］−［００２９］参照）には、車両向けの人体保護手段をトリガする方法が記載されている。この方法は、第１の衝突信号として加速度信号を送出する加速度センサである第１の衝突センサと、第２の衝突信号として固体伝送音信号を供給する固体伝送音センサである第２の衝突センサを用いる。ここで、第２の衝突信号（固体伝送音信号）は、衝突対象が歩行者であるか、他の車両であるか、木であるか、単なるボールや石であるかに応じて変化しうる。トリガ信号は衝突対象が歩行者である場合にのみ人体保護システムに送られる。人体保護システムはここでは歩行者保護システムとして形成されており、この歩行者保護システムは歩行者を保護するために活動化される。乗員保護システムの特定のトリガも、第１の衝突センサ（加速度センサ）の信号から、また特別には第２の衝突センサの信号から求められる衝突の重さに応じて行ったり、中断したりすることができる。

車両内に加速度センサ及び／又は他の衝突センサを配置し、これらセンサの信号を１つ又は複数の乗員拘束手段のトリガに使用する場合、今日では、走行方向の加速度を感知する加速度センサを車両中央、有利には車両トンネル部、にある乗員拘束システムの中央制御ユニット上又は中央制御ユニット内に配置し、車両右前部及び左前部に２つのセンサを外在させるのが一般的である。このような外部に置かれたセンサはサテライトと呼ばれることが多い。これら外部に置かれたセンサはいわゆる早期衝突センサ（Ｅａｒｌｙ Ｃｒａｓｈ Ｓｅｎｓｏｒ，ＥＣＳ）として形成されていてよい。つまり、これらのセンサは衝突前に生じる初期の加速度信号を極めて早期に中央制御ユニットに伝えることができる。通常、これらの信号は中央制御ユニットにおいて早期警告として用いられるだけでなく、制御ユニットの中央に配置された加速度センサの加速度信号を妥当化する信号としても用いられる。

しかし、外部に置かれた２つのセンサは配線されており、またサテライト内にはセンサだけでなく、信号を処理及び評価する電子ユニットと通信電子ユニットも配置されることがあるので、このような構成は製造が複雑でコストが高いだけでなく、故障もしやすい。この場合、早期衝突センサ（ＥＣＳ）の個数を減らしたり、このような乗員保護システムの外部に置かれた特に前方衝突検出のための各センサユニット（サテライト）を完全になくしてしまうと有利である。

しかし、クラッシュテストでは、とりわけ乗員保護システムの中央制御装置内で前方衝突検出のための加速度センサのみを使用した場合には特に、ある種の衝突を区別するのが困難となることが分かっている。特に、ＯＤＢクラッシュテスト（ＯＤＢ：Ｏｆｆｓｅｔ Ｄｅｆｏｒｍａｂｌｅ Ｂａｒｒｉｅｒ）の際のいわゆる「ソフトクラッシュ」では、車両前部に、主に車両前部の側面に、変形可能な物体が様々なオーバーラップ率で現れるので、この「ソフトクラッシュ」を、例えば硬い壁への衝突や、例えばアリアンツ技術センター（Allianzzentrum fuer Technik）のＡＺＴクラッシュテストなどのいわゆる衝突安全性テストにおける様々なオーバーラップ率を有する変形しない物体への衝突などの、いわゆる「ハードクラッシュ」と区別することは難しい。

したがって、本発明の課題は車両における様々な種類の衝突をより良好に区別することができるようにすることである。この課題は請求項１に記載された方法により解決される。さらに、この課題は請求項７に記載された装置によっても解決される。

車両の人体保護手段、とりわけ車両内の乗員保護手段をトリガする本発明による方法では、第１の衝突センサである加速度センサが第１の衝突信号、つまり加速度信号を送出し、この加速度信号から第１の衝突量が導出され、閾値と比較される。第２の衝突センサは第２の衝突信号を送出し、この第２の衝突信号から第２の衝突量が形成される。閾値は第２の衝突量に依存して可変に形成される。人体保護手段は第１の衝突量が閾値を超えた場合にトリガされる。このトリガは別の基準に基づいて行ってもよい。本発明による方法の特徴は、第２の衝突センサが固体伝送音センサであり、第２の衝突信号が固体伝送音信号であり、第２の衝突量が音響出力の尺度、すなわち、固体伝送音信号の音響出力、平均音響出力又は音響エネルギーの大きさ、したがってまた衝突時の車両の体積変化の尺度であることにある。これは、第２の衝突量が少なくとも近似的に固体伝送音の音響出力、平均音響出力及び音響エネルギーといった量のうちの少なくとも１つに比例しており、そのため特に体積変化にも比例しているということを意味している。

第２の衝突量は、有利には、測定された固体伝送音信号（ａｋｓ）の絶対値又は測定された固体伝送音信号（ａｋｓ）の規格化されたもしくは規格化されていない時間積分の絶対値によって形成されるか、又は少なくともこの絶対値から導出される。実際上は、これらの値は固体伝送音出力、時間平均した固体伝送音出力又は固体伝送音信号のエネルギーの尺度として使用される場合が多い。というのも、多くの場合、これらの値はたいてい他の近似量よりも格段に計算するのが簡単であり、計算コストを低く抑えることができるからである。このため、場合によっては、廉価なプロセッサを使用することが可能であり、それによってまたコストが節約される。しかし、もちろん他の理由でこのような遣り方をするということも考えられる。

同様の考察から、他の実施例では、第２の衝突量を測定された固体伝送音信号（ａｋｓ）の平方又は固体伝送音信号の規格化された時間積分の平方から形成するか、又は少なくともこの平方から導出すると有利になることもある。なお、測定された固体伝送音信号（ａｋｓ）の平方又は固体伝送音信号の規格化された時間積分の平方は前記した近似量と同等に作用することができるものの、出力の物理的定義というよりも、平均出力ないし平均エネルギーに相当する。

第１の衝突量としては、加速度信号の時間変化の尺度を用いると有利である。このことは図面の記載からも詳細に説明される。しかし、本発明による方法は第１の衝突量のこの特定の実施形態に限定されない。状況によっては、加速度信号から導出した他の量を第１の衝突量として用いると有利な場合もありうる。例えば、加速度信号の時間的な移動平均、加速度信号そのもの、積分された加速度値に基づく速度等を用いると有利な場合もありうる。ただし、上で言う加速度信号そのものとは、必要に応じて用途に合うようフィルタリングされた加速度信号である。

本発明は、衝突事故の際の車両内の高周波固体伝送音は均質固体中の音波伝搬の簡単なモデルによって近似されうるということを前提としている。同時に、比較的に周波数の低い加速度信号は従来使用できなかった簡単なバネ質量モデルによって衝突事故を記述するために使用される。従来、衝突事故の記述に簡単なバネ質量モデルを使用することができなかったのは、測定によっては車両の変形経路や変形体積といった変量を入手することができなかったからである。しかし今では、固体伝送音モデルと測定による固体伝送音の測定からこれらの変量を得ることができる。そのため、従来使用できなかったこれらの変量を、測定信号、加速度信号、又は加速度信号から導出された第１の衝突量と比較されるトリガ閾値の変更に使用することができる。これにより、従来は区別することが難しかった衝突のタイプをはっきりと区別することができる。とりわけ、「ソフトクラッシュ」又は「ハードクラッシュ」の際に衝突の分類を行うことが可能である。これはとりわけクラッシュテストの際に、例えば既に上で述べたＯＤＢクラッシュテストやＡＺＴクラッシュテストの際に特に重要である。

加速度信号向けのこの新しい衝突モデルは、バネ振動方程式を介して物理的に記述できる簡単なバネ質量モデルに基づいている。このバネ質量モデルから、このような微分方程式の車両加速度に関する解を見つけることができる。この方程式の微分、つまり、加速度の微分は衝突時の体積変化に比例する。

その一方で、固体伝送音モデルは、固体伝送音信号の平均音響出力又は音響エネルギーも同様に衝突時の車両の体積変化に比例することを前提としている。しかし、音響出力は測定された固体伝送音から、例えば最も簡単な近似では、測定された固体伝送音信号の平方によって容易に導き出すことができる。したがって、衝突信号、固体伝送音信号から導出される第２の衝突量が得られる。この第２の衝突量も衝突時の自動車の体積変化に直接比例する。

「ハードクラッシュ」と「ソフトクラッシュ」の極端条件は簡単な考察により見つけ出すことができる。自動車の体積変化に依存する第１の衝突量の閾値特性曲線はこれらの極端条件から見つけ出される。２つの閾値特性曲線を乗員保護手段のトリガに使用してもよい。つまり、第１の衝突量が第２の衝突量に依存するこのように組み合わされた閾値特性曲線を超えると、人体保護手段がトリガされる。

有利な実施形態は従属請求項に示されている。

固体伝送音は固体の中を音速で伝搬する弾性応力波と定義することができる。固体伝送音は様々な微視的作用と巨視的作用が原因となって発生する。これは材料の古典的な変形の際に生じる。この場合、固体伝送音は変形の間に材料物理的なメカニズムによって発生する。金属の塑性変形における決定的な物理的作用は、とりわけ、転位運動、双晶形成−「錫鳴り」とも呼ばれる−、マルテンサイト変態、リューダース変形、このような固体のひび割れ及び断裂である。金属の結晶学的構造におけるこれらの微視的変化のため、変形の最中の個々の分子及び分子会合、さらには個々の原子又は原子会合は様々に励起される。その際、固体伝送音と呼ばれる音放射が起きる。

これは特に衝突事故時の車両部材の変形の際にも生じる。とりわけ、自動車産業で使用されるような新種の鋼や合金、例えばＴＲＩＰ鋼は、変形の際に大きな音を放射する。固体伝送音の発生に寄与するすべてのメカニズムは、変形過程中に車両の変形領域に生じうるという点で共通している。その際に生じる固体伝送音の音響出力は変形体積及び変形速度ならびに関与する材料の特性及び変形のタイプに依存する。さらに、固体伝送音発生の外的原因として、とりわけ、摩擦がある。摩擦は変形領域に不可避的に生じるものであり、同様に変形体積と変形速度に依存する。変形領域内の個々の固体伝送音源は和信号を発生させる。この和信号は音速で車両ボディ内を伝搬し、ほぼどんな位置においても測定が可能である。

今日、乗員保護手段のトリガには主に、大抵およそ４００Ｈｚのカットオフ周波数よりも低域で測定される低周波加速度信号が使用されるが、高周波固体伝送音の伝達は伝搬速度と振幅減衰の点で低周波加速度信号とは異なる。固体伝送音は一般に上記周波数よりも高域で測定される。しかも、固体伝送音は複数種類の波から構成されている。屈曲波と縦波がその例である。４００Ｈｚの周波数を持つ屈曲波は３ｍｍの厚さの鋼板を１００ｍｍ／ｍｓの速度で伝搬する。同種の波は５０ｋＨｚの周波数ですでに２４００ｍｍ／ｍｓの伝搬速度を示す。縦波は分散性を有していないので、周波数に関係なくおよそ５０００ｍｍ／ｍｓの速度で上記の鋼板内を伝搬する。このため、センサ位置が衝突箇所から遠く離れていても、固体伝送音は非常に速くこのセンサ位置に達する。

固体伝送音信号が乗員拘束手段のトリガに適しているか検査するために、去年多くのクラッシュテストを車両に対して行った。テスト車両には、様々なセンサが複数の位置に取り付けられた。例えば、固体伝送音センサが車両前部のロッククロスメンバーに取り付けられた。車室内では、トンネル部において中央制御装置の位置の近くに、中央制御装置の内部で中央制御装置のハウジングに、又は中央制御装置の内部でプリント基板上にもセンサを配置した。特に区別の難しい衝突タイプが固体伝送音信号の使用により容易に識別できることが確認された。
−衝突物体を４０％のオーバーラップ率で硬い壁に衝突させる衝突速度１６ｋｍ／ｈでのＡＺＴ安全性テスト、又はいわゆる"Ｄａｎｎｅｒテスト"。これらのテストでは、安全ベルト又はエアバッグのトリガが行われてはならない。
−衝突物体をフルラップで硬い壁に衝突させる２０ｋｍ／ｈでのクラッシュテスト。この場合も、エアバッグがトリガされてはならない。
−例えばいわゆるＥｕｒｏ ＮＣＡＰクラッシュテストで使用されるような、衝突速度６４ｋｍ／ｈでのいわゆるＯＤＢクラッシュテスト（ＯＤＢ：Ｏｆｆｓｅｔ Ｄｅｆｏｒｍａｂｌｅ Ｂａｒｒｉｅｒ）。この場合、上記２つのクラッシュテストとは対照的に、安全ベルトとエアバッグの非常に迅速なトリガが行われなければならない。

これらのクラッシュテストでは、多くの取付位置が車両内の固体伝送音センサにとって適切であることが確認された。例えばロッククロスメンバー、車室内の中央トンネル部、さらにエアバッグシステムの中央制御装置内の位置も可能である。

本発明による方法は、加速度信号が高周波固体伝送音信号の周波数帯域とは異なる発生した衝突信号の周波数帯域で、とりわけ４００Ｈｚ未満の周波数で加速度センサによって測定されることを利用している。なお、高周波固体伝送音信号は、とりわけ２ｋＨｚよりも高域、それどころか大抵は４ｋＨｚよりも高域、又は６ｋＨｚから２０ｋＨｚもしくはそれよりも高域の周波数で測定される。

加速度信号の測定にも、固体伝送音信号の測定にも、複数の有利な変種が利用できる。例えば、両方の信号成分の測定に加速度センサを使用することもできる。その場合、今日では主にマイクロメカニクスを応用して製造される通常の加速度センサが、マイクロメカニカルセンサセルによって２０ｋＨｚ又はそれ以上までの測定範囲を評価できるように設計される。フィルタを適切に直列接続することにより、一方では４００Ｈｚまでの低周波加速度信号を抽出し、他方では２０ｋＨｚ又はそれ以上までの高周波信号を抽出することができる。これには次のような利点がある。すなわち、このように組み合わされた固体伝送音及び加速度センサはハウジング内に、例えば乗員保護システムの中央制御装置内に、さらには、例えば予想される変形領域に近い車両内前方の位置にも配置することができる。これは２つに分割されたセンサユニットに比べて次の点で有利である。すなわち、同一のマイクロメカニカルセンサセルだけでなく、少なくとも部分的に同一の前処理及び後処理用電子ユニットや通信電子ユニットも両方の信号成分に対して使用することができる。これにより一方ではコストが節約され、他方では、例えば伝送路上に電磁干渉放射によって或る作用が生じても、その作用に影響されにくくなる。

有利なことに、このような組み合わされたセンサユニットは中央制御装置の内部に配置することができる。これには次のような利点がある。すなわち、センサ信号は評価電子ユニットに達するまでに非常に短い導電路を通るだけでよいため、評価ユニットへ伝送する前にセンサ信号をとりわけディジタル化する必要がない。

他方では、多くの車両構造において、このような組み合わされたセンサユニットを、予想される変形領域により近い前の方の位置に配置しても有利である。この位置では、特に加速度信号は中央制御ユニットにおけるよりも早期に現れうる。というのも、まず比較的遅い加速度信号が別の道を通って車両構造中を進む必要がないからである。

しかし、車両のデザインとその結果予想される衝突信号によっては、固体伝送音センサと加速度センサをそれぞれ各自のハウジングを有する別個のセンサユニット内に格納することが望ましい場合もあるが、その場合でも、本発明の方法はこのような配置構成に適用できる。

車両内での固体伝送音センサと加速度センサの適切な配置構成にとって決定的なことは、いずれの場合も、車両構造の部材、例えば縦メンバー、クロスメンバー、車両トンネル部、Ｂピラー、Ａピラー、又は既に上で述べたように、ロッククロスメンバー、への剛結合である。

それどころか、本発明に従って乗員拘束手段をトリガするために固体伝送音信号を使用する場合には、剛性の車両構造との強い結合が保たれるかぎり、車両の側部構造に固体伝送音センサを格納することさえ可能である。

以下では、基礎となる物理的モデルと本発明の実施例を概略図を基に説明する。以下では、同じ構造的特徴と機能的特徴には同じ参照記号を付す。

いままで、それから特にこれ以降、図の説明において主に正面衝突識別のためのシステムが問題となっている場合でも、本発明による方法及び本発明による装置のいずれも正面衝突識別に限定されない。両方とも側面衝突識別にも使用することができる。

剛性車両構造と、本発明による加速度センサ及び本発明による固体伝送音センサの可能な取付場所とを示す。 第１の実施例に従った本発明による乗員保護装置を示す。 第２の実施例に従った本発明による乗員保護装置を示す。 音響出力モデルを示す。 車両衝突のバネ質量モデルを示す。 「ハードクラッシュ」の場合の本発明による閾値曲線を示す。 「ソフトクラッシュ」の場合の本発明による閾値曲線を示す。 本発明による複合閾値曲線を示す。 本発明による方法の１つの実施例の流れを示す。

図１には、自動車のボディーサポート部が概略的に示されている。図示されているのは、車両１０の前部である。車両１０の前部は相互に接続されたボディーサポート部１３，１４，１５，１７及び１８を有している。参照記号１９は、ボディーサポート部でもある自動車の車両トンネル部を表している。ボディーサポート部はすべて相互に機械的に結合している。

参照記号１６で表されたドアの中には、圧力に反応するセンサ３が配置されている。このセンサ３は側部乗員保護手段のトリガに使用される。側部乗員保護手段１９は（図では明らかでないが）中央トンネル１９に配置された評価ユニットと電気的に接続されている。

参照記号４は、加速度センサと固体伝送音センサの可能な位置を示している。既に冒頭で述べたように、固体伝送音センサ４１も加速度センサ４２も互いに独立したセンサであってよいが、１つのセンサユニット４によってのみ実現されるものとしてもよい。この場合、加速度センサ４１と固体伝送音センサ４２のための異なる周波数範囲の分離は適切なフィルタ電子ユニットにより実現される。これら２つの実施形態は図１及び２においてセンサユニット４の中に記入された破線の分離線によって概略的に示されている。図１には、共通のセンサユニット４だけが示されている。センサユニット４の内部には、固体伝送音センサ４２も、加速度センサ４１から分離して参照記号４で表された車両内の任意の位置に配置されていてよい。しかし、配置構成がどのようであろうと、固体伝送音センサ４２も加速度センサ４１もつねに評価ユニット２と信号で接続されている。有利には、図１に示されているように、評価ユニット２’と組合せセンサユニット４は中央制御装置２の中に配置されている。

しかし、組合せセンサユニット４が例えばフロントクロスメンバーに配置されているか、又は別の位置に衛星ユニットとして配置されている場合には、データは組合せセンサユニット４から中央制御装置２へ伝送される前にディジタル化され、組合せセンサユニット４内の通信ユニット（図示なし）へ伝送されなければならない。なお、前記通信ユニットは、センサ値ａ、ａｋｓをディジタル化し、適切な通信プロトコルによって処理し、中央制御装置２へ伝送するものである。中央制御装置２には、ディジタル化されたセンサ信号を再び復号し、評価ユニット２’内の適切な評価アルゴリズムに供給することのできる相応する受信手段が設けられていなければならない。

図４には、縦方向に変形があった場合の車両の縦メンバーが概略的に示されている。なお、この縦方向の変形は矢印で示されている。車両縦メンバーの変形の際に放射された音響出力Ｐに関して、以下のような物理的関係を仮定する。

ここで
Ｐは音響出力（単位Ｗ）、
Ｓはポテンシャル音響エネルギー密度（単位Ｊｍ^-3）、
Ａは衝突面積（単位ｍ²）、
ｖは衝突速度（単位ｍｓ^-1）、

は体積変形率（単位ｍ³ｓ^-1）。

ポテンシャル音響エネルギー密度は材料に依存する定数である。ポテンシャル音響エネルギー密度は車両部材ごとに固有であり、経験的に求めることが可能である。体積変化率は単位時間あたりの変形した材料体積である。体積変化率は変形速度と変形部分の底面の衝突面積Ａとによっても表される。この関係式から、模倣された固体伝送音の出力Ｐの変形速度ｖに対する直接的な依存関係が読み取れる。

車両衝突時には、関与するすべての車両部材の変形の和信号が発生する。しかし、第１次近似として、剛性車両部材は、図１に示されているように、図４の固体のように振る舞うと仮定される。その際、車両の剛性構造に属していない残りのボディ部材の影響は無視することができる。その限りにおいて、上記関係式は車両全体の音響出力Ｐに適用される。

ここで、音響出力Ｐの尺度は、例えば、必要に応じて信号前処理においてフィルタリングされた固体伝送音信号ａｋｓの絶対値、固体伝送音信号ａｋｓの有利には時間的に規格化された時間積分、固体伝送音信号ａｋｓの平方、又は固体伝送音信号ａｋｓの平方の有利には時間的に規格化された時間積分である。

このようにして測定できる音響出力Ｐは、既知の、経験的に求められたポテンシャル音響エネルギー密度Ｓを介して体積変形率

に直接比例している。この体積変化率

は閾値特性曲線を変化させるために第２の衝突量として使用される。

図５には、測定可能な低周波加速度信号ａに関して車両衝突の基礎を成す物理モデルが示されている。この物理モデルは実質的にバネ質量モデルである。衝突時に生じる力は変形に依存して、とりわけ変形経路に依存して観測される。つまり、例えば正面衝突の場合であれば、衝突に沿って到達した変形領域Ｘの長さが観測される。変形長Ｘ以内の自動車の変形した材料はいわゆる衝突剛性Ｃをバネ定数とするバネで近似される。車両モデルごとに少なくとも近似的に既知である全車両質量は、初期速度ｖ₀でバネに作用する均一質量ｍで近似される。参照記号１００は障害物を表しており、この障害物に対して、車両１０を表すバネと質量の変形が生じる。図示されたモデルを介して次の微分方程式が得られる。

さらに、角周波数

とすれば、現に作用している加速度に関するこの微分方程式の解は次のように求められる。

ここで、ｔは時間である。Ａを衝突面積とすれば、

であるから、最終的には

［１］と［４］から、この実施例の第１の衝突量

と第２の衝突量

の間の関係が得られる。

ここで、Ｃ’は衝突強度を表しており、実質的に衝突剛性を衝突面積Ａで割ったもの（Ｃ／Ａ）である。

この関数的依存関係を介して、第１の衝突量

の閾値特性曲線（ｔｈ）は基礎となる物理的衝突モデルに応じて第２の衝突量

に依存して有意に変化させることができる。

冒頭で述べたハードクラッシュの場合、変形経路Ｘは極めて短い。これは、例えばＡＺＴクラッシュテストや、硬い壁に対するクラッシュテストの場合である。この場合、少なくとも衝突事故の初期には比較的短い変形経路Ｘが達成される。このケースでは、上記の式［５］から、第１の衝突量の極値が得られる。

ここで、ｋ₁は車両モデルの経験的に求められた定数である。

図６には、上式から得られた、第２の衝突量

に依存する第１の衝突量

の閾値特性曲線が示されている。双曲線状の閾値特性曲線が実線で図示されている。この閾値特性曲線の図示では、閾値双曲線の右上の第１の衝突量

の値はハードクラッシュ発生の基準と見なすことができる。乗員保護手段のトリガはこの基準に基づいて行われなければならない。乗員保護システムの信頼性をさらに高めるために、一定の最低変形率値と最低加速度上昇を設けてもよい。これらは図６において縦軸に平行な破線又は横軸に平行な破線として記入されている。最低変形率と最低加速度上昇はハードクラッシュ検出のためのさらなる基準として使用することができる。したがって、図６のハッチングされた領域は、ハードクラッシュに分類されるので、

に依存して乗員保護手段のトリガに十分な

の値の領域を表す。

図７は、いわゆるソフトクラッシュの場合の閾値曲線が示されている。ソフトクラッシュは衝突物体の自動車への侵入深さが大きいことを特徴としている。同時に、車両全体の加速度は比較的低い。ソフトクラッシュは例えばＯＤＢクラッシュテストやポールクラッシュテストの場合に予想される。最大侵入深さに関して上記の式を最大値推定することにより、第１の衝突量

と第２の衝突量

の関係が次のように得られる。

ここで、ｋ₂はまた車両に固有の定数である。このことから、図７において体積変形率

（第２の衝突量）に依存して実線で示された立方体状の閾値特性曲線が導かれる。閾値曲線（ｔｈ）の右にある加速度変化

（第１の衝突量）のすべての値はトリガ基準と見なされる。さらには、破線−再び縦軸に並行に破線でプロットされた最低変形率と横軸に並行に破線でプロットされた最低加速度上昇−を図６の場合と同様にさらなるトリガ基準として定めてもよい。

図８には、図６と図７の閾値特性曲線を組み合わせたものが示されている。閾値特性曲線（ｔｈ）の左側の破線領域のみが、乗員保護手段をトリガすべきでない場合を表している。この組み合わされた閾値特性曲線（ｔｈ）を用いれば、他では区別するのが難しい壁衝突イベント、ハードクラッシュタイプであるいわゆるＡＺＴクラッシュテストと、よりソフトなクラッシュタイプであるＯＤＢとを区別することができる。

車両衝突は、例えば重度、中度及び軽度の衝突というように、大雑把には３つの、選択的にはより多くの衝突種別に分類される。衝突で得られた第１の衝突量

をプロットした特性曲線からは、この典型的な衝突タイプの特性曲線が少なくとも近似的にそれぞれ原点を通る直線として表されていることが分かる。これらの直線は図８では参照記号Ｉ，ＩＩ及びＩＩＩで表されており、それぞれ重度、中度、軽度の衝突を表している。

図９には、本発明による方法の概略的な流れが示されている。方法ステップ１では、加速度センサ４１が加速度信号ａを、固体伝送音センサ４２が固体伝送音信号ａｋｓをピックアップする。

加速度信号は方法ステップ２１において微分され、固体伝送音信号ａｋｓは方法ステップ２２において体積変化

に変換される。加速度信号

と体積変化

は方法ステップ３１において既に述べた物理的関係に従って衝突強度Ｃ’に変換される。方法ステップ５１では、「ソフトクラッシュ」なのか、「ハードクラッシュ」なのかが判定される。

方法ステップ５１の結果は、方法ステップ３２において、評価ユニット２’に記憶されている物理的衝突モデルに基づいて閾値特性曲線（ｔｈ）を変化させるために加速度信号

及び体積変化

とともに使用される。

ここに示す方法の流れでは、例えば図８に示されているように、閾値特性曲線はとりわけ２つの部分から成っており、これら２つの部分のうち、一方の部分は「ハードクラッシュ」のモデルから得られ、他方の部分は「ソフトクラッシュ」に対応して得られたものである。

方法ステップ５２では、加速度変化がこのようにして得られた閾値特性曲線（ｔｈ）と比較される。加速度変化

が上回っていれば、方法ステップ６１において、乗員保護手段のトリガ信号が出力され、乗員保護手段がトリガされる。

Claims (8)

1. 車両向けの人体保護手段、とりわけ車両内の乗員保護手段、をトリガするための方法であって、
   第１の衝突センサ（４１）が加速度センサであり、加速度信号である第１の衝突信号（ａ）を供給し、
   前記加速度信号（ａ）から導出された第１の衝突量
   

   

   が閾値（ｔｈ）と比較され、
   第２の衝突センサ（４２）が第２の衝突信号（ａｋｓ）を供給し、
   前記第２の衝突信号（ａｋｓ）から第２の衝突量
   

   

   が導出され、
   前記閾値（ｔｈ）は前記第２の衝突量
   

   

   に依存して変化するように形成されており、
   前記人体保護手段は、有利には前記加速度信号が前記閾値（ｔｈ）を超えたときにのみトリガされ、
   前記第２の衝突センサ（４２）は固体伝送音センサであり、
   前記第２の衝突信号（ａｋｓ）は固体伝送音信号であり、
   前記第２の衝突量
   

   

   が少なくとも近似的に衝突時の車両の体積変化を表すものである様式の方法において、前記第２の衝突量
   

   

   が、前記固体伝送音信号（ａｋｓ）の音響出力、平均音響出力、又は音響エネルギーである、ことを特徴とする方法。
2. 前記第２の衝突量
   

   

   は、測定された固体伝送音信号（ａｋｓ）の絶対値又は測定された固体伝送音信号（ａｋｓ）の時間的に規格化された積分の絶対値から形成されるか、少なくとも前記絶対値から導出される、請求項１に記載の方法。
3. 前記第２の衝突量
   

   

   は、測定された固体伝送音信号（ａｋｓ）の平方又は測定された固体伝送音信号（ａｋｓ）の時間的に規格化された積分の平方から形成されるか、少なくとも前記平方から導出される、請求項１又は２に記載の方法。
4. 前記第１の衝突量
   

   

   は加速度変化の尺度である、請求項１から３までのいずれか１項に記載の方法。
5. 前記閾値（ｔｈ）は少なくとも部分ごとに前記第２の衝突量
   

   

   に反比例する、請求項１から３までのいずれか１項に記載の方法。
6. 前記閾値（ｔｈ）は少なくとも部分ごとに前記第２の衝突量
   

   

   の３乗に比例する、請求項１から4までのいずれか１項に記載の方法。
7. 車両向けの人体保護手段、とりわけ車両内の乗員保護手段、をトリガする装置であって、加速度センサ（４１）と、固体伝送音センサ（４２）と、前記２つの衝突センサ（４１，４２）の信号の評価ユニット（２’）とを有しており、請求項１から６までのいずれか１項に記載された方法を実行するのに適していることを特徴とする装置。
8. 前記加速度センサ（４１）と前記固体伝送音センサ（４２）は共通のセンサユニット（４）により形成されており、共通のセンサエレメントにより広帯域の加速度信号が測定することができ、ローパスフィルタにより低周波加速度信号（ａ）を生成することができ、ハイパスフィルタにより固体伝送音信号（ａｋｓ）を生成することができる、請求項７に記載の装置。

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