JP5914163B2 - 自動二輪車のエアバッグ起動判定装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動二輪車のエアバッグ起動判定装置に係り、特に、２つの加速度センサでエアバッグの起動判定を行う自動二輪車のエアバッグ起動判定装置に関する。

従来から、車体に取り付けられた加速度センサの出力値に応じて、乗員の前方に配設されたエアバッグを起動（展開）するか否かを判定するようにしたエアバッグ起動判定装置が知られている。このような起動判定装置においては、誤判定を防ぐためのフェールセーフ機能としてのセーフィング判定が適用されることがある。

特許文献１には、四輪車用エアバッグの起動判定装置において、エアバッグの起動判定（主判定）を行う１つの加速度センサ（Ｇセンサ）の他に、車体前方の左右にセーフィング判定を行うための２つの加速度センサ（セーフィングセンサ）を備え、前記Ｇセンサに大きな出力がある場合でもセーフィングセンサの一方または両方に大きな出力がなければ、前記Ｇセンサの出力が電気的ノイズの影響によるものであると判定してエアバッグを起動しないようにした構成が開示されている。

特開２００３−２３７５２９号公報

しかしながら、特許文献１に記載された技術では、合計３つの加速度センサが必要であるため、特に、設置スペースの少ない自動二輪車では設置スペースの確保や配線の複雑化が課題となる。また、センサの数が増えれば部品点数や生産工数の増大も招くこととなり、自動二輪車用エアバッグにおいては、可能な限り少ないセンサで、主判定とセーフィング判定とを両立させる手法が望まれる。

本発明の目的は、上記従来技術の課題を解決し、２つの加速度センサによってセーフィング判定を含むエアバッグの起動判定を行うことを可能とする自動二輪車のエアバッグ起動判定装置を提供することにある。

前記目的を達成するために、本発明は、自動二輪車（１）に備えられるエアバッグ（１２）を起動するか否かの起動判定を行う自動二輪車のエアバッグ起動判定装置（１１）において、前記自動二輪車（１）に取り付けられた加速度センサ（ＬＧＳ，ＲＧＳ）の出力値である加速度を所定の積分区間で２階積分して変位を算出し、横軸に前記変位をとると共に縦軸に前記出力値をとるグラフに適用した際に、衝突時に得られる波形が第１象限にのみ存在する一方、衝突時以外に得られる波形は第１象限以外の象限に現れることに基づいて、前記自動二輪車（１）の状態が前記衝突時であるか前記衝突時以外であるかを判別する点に第１の特徴がある。

また、前記自動二輪車（１）に取り付けられた加速度センサ（ＬＧＳ，ＲＧＳ）の出力値である加速度を所定の積分区間で２階積分して変位を算出し、横軸に前記変位をとると共に縦軸に前記出力値をとるグラフに適用した際に、衝突時に得られる波形が第１象限にのみ存在する一方、段差乗り越え時および悪路走行時に得られる波形は第２，４象限に現れることに基づいて、前記自動二輪車（１）の状態が衝突時であるか段差乗り越え時および悪路走行時であるかを判別する点に第２の特徴がある。

また、前記自動二輪車（１）の前輪（ＷＦ）を軸支する左右一対のフロントフォーク（６）に１つずつ取り付けられる２つの加速度センサ（ＬＧＳ，ＲＧＳ）と、前記２つの加速度センサ（ＬＧＳ，ＲＧＳ）の出力値の平均値（ＡＧＳ）に基づいて主判定を行う主判定手段（２１）と、前記２つの加速度センサ（ＬＧＳ，ＲＧＳ）の出力値に基づく演算値および予め定められた閾値マップ（Ｍ）を用いてセーフィング判定を行うセーフィング判定手段（３５）とを備え、前記セーフィング判定手段（３５）が、前記加速度センサ（ＬＧＳ，ＲＧＳ）の出力値を第１積分区間（Ｔ０）の間積分することで第１演算値（ｄＶｎ）を得る第１積分手段（３１）と、前記第１演算値（ｄＶｎ）が第１所定値（Ｓ１）を超えたことをトリガとして、前記加速度センサ（ＬＧＳ，ＲＧＳ）の出力値の累積積分を開始して第２演算値（ｄＶｉｎｆ）を得る第２積分手段（３３）と、前記第２演算値（ｄＶｉｎｆ）を第３積分区間（Ｔ１）の間積分することで、前記加速度センサ（ＬＧＳ，ＲＧＳ）の出力値の２階積分値としての第３演算値（ｄＳ）を得る第３積分手段（３４）と、前記閾値マップ（Ｍ）に前記第３演算値（ｄＳ）を代入して導出されるマップ導出値（ｄＶ１）と前記第１演算値（ｄＶｎ）とを比較する比較手段（３２）と、を用いてセーフィング判定を実行するように構成されており、前記主判定手段（２１）は、前記平均値（ＡＧＳ）が予め定められた平均値閾値（ＴＨＲ）を超えると前記主判定をオン判定し、前記セーフィング判定手段（３５）は、前記第１演算値（ｄＶ１）が前記マップ導出値（ｄＶ１）を超えると前記セーフィング判定をオン判定し、前記主判定および前記セーフィング判定が共にオン判定されることで、前記エアバッグ（１２）の起動判定がオン判定されるように構成されている点に第３の特徴がある。

また、前記第３積分区間（Ｔ１）が、前記フロントフォーク（６）の固有振動周期（１／ｆ０）の略２分の１に設定されている点に第４の特徴がある。

また、前記第１積分区間（Ｔ０）が、前記第３積分区間（Ｔ１）より十分に短い点に第５の特徴がある。

また、前記主判定に用いられる平均値閾値（ＴＨＲ）は、前記セーフィング判定がオン判定となる大きさの前記加速度センサ（ＬＧＳ，ＲＧＳ）の出力値よりも大きく設定されている点に第６の特徴がある。

また、前記２つの加速度センサ（ＬＧＳ，ＲＧＳ）は、前記フロントフォーク（６）の左側に取り付けられる左側加速度センサ（ＬＧＳ）と、右側に取り付けられる右側加速度センサ（ＲＧＳ）とからなり、前記左側加速度センサ（ＬＧＳ）および右側加速度センサ（ＲＧＳ）は、その加速度の検知方向となるセンサ軸（ＳＯ）が前記フロントフォーク（６）の軸線（ＦＯ）と直交して略車体前後方向に指向するように取り付けられている点に第７の特徴がある。

さらに、前記セーフィング判定手段（３５）は、前記２つの加速度センサ（ＬＧＳ，ＲＧＳ）毎に設けられており、各出力値に対してそれぞれセーフィング判定を行うように構成されている点に第８の特徴がある。

第１の特徴によれば、自動二輪車に取り付けられた加速度センサの出力値である加速度を所定の積分区間で２階積分して変位を算出し、横軸に変位をとると共に縦軸に出力値をとるグラフに適用した際に、衝突時に得られる波形が第１象限にのみ存在する一方、衝突時以外に得られる波形は第１象限以外の象限に現れることに基づいて、自動二輪車の状態が衝突時であるか衝突時以外であるかを判別するので、加速度センサの出力値に基づいて、衝突時にエアバッグを起動すると共に、衝突時以外の時にエアバッグが起動することを避けることが可能となる。

第２の特徴によれば、自動二輪車に取り付けられた加速度センサの出力値である加速度を所定の積分区間で２階積分して変位を算出し、横軸に変位をとると共に縦軸に出力値をとるグラフに適用した際に、衝突時に得られる波形が第１象限にのみ存在する一方、段差乗り越え時および悪路走行時に得られる波形は第２，４象限に現れることに基づいて、自動二輪車の状態が衝突時であるか段差乗り越え時および悪路走行時であるかを判別するので、加速度センサの出力値に基づいて、衝突時にエアバッグを起動すると共に、段差乗り越え時および悪路走行時にエアバッグが起動することを避けることが可能となる。

第３の特徴によれば、自動二輪車の前輪を軸支する左右一対のフロントフォークに１つずつ取り付けられる２つの加速度センサと、２つの加速度センサの出力値の平均値に基づいて主判定を行う主判定手段と、２つの加速度センサの出力値に基づく演算値および予め定められた閾値マップを用いてセーフィング判定を行うセーフィング判定手段とを備え、セーフィング判定手段が、加速度センサの出力値を第１積分区間の間積分することで第１演算値を得る第１積分手段と、第１演算値が第１所定値を超えたことをトリガとして、加速度センサの出力値の累積積分を開始して第２演算値を得る第２積分手段と、第２演算値を第３積分区間の間積分することで、加速度センサの出力値の２階積分値としての第３演算値を得る第３積分手段と、閾値マップに第３演算値を代入して導出されるマップ導出値と第１演算値とを比較する比較手段と、を用いてセーフィング判定を実行するように構成されており、主判定手段は、平均値が予め定められた平均値閾値を超えると主判定をオン判定し、セーフィング判定手段は、第１演算値がマップ導出値を超えるとセーフィング判定をオン判定し、主判定およびセーフィング判定が共にオン判定されることで、エアバッグの起動判定がオン判定されるように構成されているので、フロントフォークに取り付けられた左右一対の加速度センサのみで、主判定およびセーフィング判定からなる起動判定が実行可能となり、最低限の加速度センサでフェールセーフ機能を有するエアバッグ起動判定が可能となる。これにより、設置スペースに限りのある自動二輪車において車体レイアウトの自由度を高めることができ、コスト的にも有利となる。

さらに、第１，３積分区間の設定により、通常衝突とそれ以外の走行中の事象（例えば、走行中の連続的な振動、段差乗り越えや悪路での大きな衝撃、ノイズによるスパイク状のセンサ出力等）とを的確に判別することができる。

第４の特徴によれば、第３積分区間が、フロントフォークの固有振動周期の略２分の１に設定されているので、例えば、衝突判定に不要なフロントフォークの振動も検出してしまうことが考えられるが、これを避けることが可能となり、衝突であるかそれ以外の走行中の事象であるかを的確に判別することができる。これは、判別したいフロントフォークの振動周波数が予めわかっているため、この設定により疑似的に加速度と逆位相の変位波形が得られることによる。

第５の特徴によれば、第１積分区間が、第３積分区間より十分に短いので、衝突であるかそれ以外の走行中の事象であるかを的確に判別することができる。

具体的には、加速度センサの出力値を所定の積分区間で２階積分して変位を算出し、横軸：変位、縦軸：加速度のグラフに適用すると、衝突時の波形は、第１象限にのみ存在する波形をなす。この衝突時の波形は、段差乗り越え時および悪路走行時の波形が第２，４象限に現れることと大きく異なるため、衝突時と段差乗り越え時および悪路走行時とを判別することができる。

第６の特徴によれば、主判定に用いられる平均値閾値は、セーフィング判定がオン判定となる大きさの加速度センサの出力値よりも大きく設定されているので、セーフィング判定はオン判定されるが主判定はオン判定されない場合、すなわち低速での衝突時においては、エアバッグを起動させないことが可能となる。

第７の特徴によれば、２つの加速度センサは、フロントフォークの左側に取り付けられる左側加速度センサと、右側に取り付けられる右側加速度センサとからなり、左側加速度センサおよび右側加速度センサは、その加速度の検知方向となるセンサ軸がフロントフォークの軸線と直交して略車体前後方向に指向するように取り付けられているので、走行中におけるフロントフォークの伸縮運動が加速度センサによって検知されないようにし、特に、エアバッグの起動判定に必要な略車体前後方向の加速度のみを検出することで、起動判定の精度を高めることが可能となる。

第８の特徴によれば、セーフィング判定手段は、２つの加速度センサ毎に設けられており、各出力値に対してそれぞれセーフィング判定を行うように構成されているので、エアバッグの起動判定が、１つの主判定と２つのセーフィング判定によって実行されることとなり、起動判定の精度が高められる。

本発明に係るエアバッグ起動判装置を備える自動二輪車の左側面図である。 フロントフォークまわりの拡大模式図である。 段差乗り越え時のフロントフォークまわりの状態を示す模式図である。 段差乗り越え時の加速度センサ出力の近似波形を示すグラフである。 衝突時のフロントフォークまわりの状態を示す模式図である。 衝突時の加速度センサ出力の近似波形を示すグラフである。 加速度センサ信号に基づいて衝突時と段差乗り越え時とを識別する方法を示したグラフである。 エアバッグ起動判定装置の全体構成を示すブロック図である。 閾値マップを用いてセーフィング判定を行う手法を示すグラフである。

以下、図面を参照して本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る自動二輪車のエアバッグ起動判定装置を適用した自動二輪車１の左側面図である。自動二輪車１の車体フレーム２の前端部には、車軸１３で前輪ＷＦを回転自在に軸支する左右一対のフロントフォーク６が操舵可能に支持されている。車幅方向に所定間隔を有して配設されるフロントフォーク６は、その上部でトップブリッジ４およびボトムブリッジ５に支持されている。トップブリッジ４の上部には、操向ハンドル３が固定されている。トップブリッジ４およびボトムブリッジ５は、フロントフォーク６と平行に配置されるステムシャフト（不図示）によって連結されている。前輪ＷＦは、このステムシャフトが車体フレーム２の前端部のヘッドパイプに回転自在に軸支されることで、操向ハンドル３による操舵が可能に支持される。

車体フレーム２の下部には、前輪ＷＦの後方の位置にエンジン７が取り付けられている。また、車体フレーム２の後端部には、駆動輪としての後輪ＷＲを回転自在に軸支するスイングアーム（不図示）の前端部が、ピボット軸８によって揺動自在に軸支されている。スイングアームの車幅方向左右には、排気装置１０が配設されている。操向ハンドル３の後方かつピボット軸８の上方の位置には、シート９が配設されている。

自動二輪車１の車幅方向中央には、シート９と操向ハンドル３との間の位置にエアバッグ１２が備えられている。エアバッグ１２は、所定の条件下で膨張展開（起動）する前には、小さく折り畳まれて箱状のモジュールとして外装部品の内側に収納されている。

本実施形態では、エアバッグ１２を起動するか否かの判定を、左右一対のフロントフォーク６に１つずつ取り付けられた加速度センサＬＧＳ，ＲＧＳの出力信号に基づいて実行する。加速度センサＬＧＳ，ＲＧＳの出力信号は、制御手段としてのエアバッグ起動判定装置１１に伝達される。エアバッグ起動判定装置１１は、この加速度センサＬＧＳ，ＲＧＳの出力信号に基づいてエアバッグ１２の起動が必要な状態であると判定すると、膨張ガスを生じるガスボンベのインフレータに点火信号を伝達する。

図２は、フロントフォーク６まわりの拡大模式図である。前記したように、加速度センサＬＧＳ，ＲＧＳは、フロントフォーク６の左側チューブおよび右側チューブの左右対称の位置にそれぞれ取り付けられている。フロントフォーク６は、前輪ＷＦの操舵機構であると共に、その軸線ＦＯに沿って伸縮するショックアブソーバとして機能する。

加速度センサＬＧＳ，ＲＧＳは、その加速度の検知方向となるセンサ軸ＳＯが、フロントフォーク６の軸線ＦＯと直交して略車体前後方向に指向するようにして取り付けられている。

ここで、前記したように、エアバッグ起動判定装置においては、誤判定を防ぐフェールセーフ機能としてのセーフィング判定が併用されることが望ましい。セーフィング判定の目的は、エアバッグ起動判定を行う主判定のフェールセーフ機能であるため、主判定が正常に衝突判定する場合には、エアバッグ１２の起動を妨げないことが要件となる。このため、セーフィング判定の感度は主判定の感度より高く設定されるが、一方、セーフィング判定には、通常に走行する範囲で起こりうる衝撃ではオン判定を行わず（オフ判定を維持する）、かつ衝突時には速やかにオン判定を行うという特性が求められる。

具体的には、セーフィング判定においては、仮に、同じ大きさの加速度が入力された場合でも、エアバッグ１２の起動が必要な状態であるのか、または、段差乗り越えや悪路による振動であるため起動が不要であるのかを明確に判別できることが望まれる。

一方、左右のフロントフォーク６にそれぞれ加速度センサＬＧＳ，ＲＧＳを取り付ける構成においては、走行中の四輪車等の側面に衝突した際に、前輪ＷＦが四輪車等の進行方向に強制的に転蛇されることで、加速度センサＬＧＳ，ＲＧＳの出力に左右差が生じる可能性がある。この出力差に対処するためには、２つのセンサ出力の平均値を用いることが考えられるが、そうすると、結局１つのセンサ出力を用いることと変わらなくなるという事情がある。さらには、エアバッグ１２の起動判定においては、同じ衝突状態でも比較的低い速度での衝突では起動しないように制御したいという要望もある。

本実施形態に係るエアバッグ起動判定装置１１は、２つの加速度センサＬＧＳ，ＲＧＳによって、上記したすべての要求を満たすエアバッグ起動判定を可能とするものである。

以下、２つの加速度センサＬＧＳ，ＲＧＳの出力に基づいて衝突時と段差乗り越え時および悪路走行時とを判別する手法について説明する。フロントフォーク６は、車体上方側の内筒としてのインナチューブを外筒としてのアウタチューブに係合させる、いわゆる正立式フロントフォークであり、加速度センサＬＧＳ，ＲＧＳは、その下端部で前輪ＷＦを軸支するアウタチューブの車体前方面に取り付けられている。したがって、フロントフォーク６の伸縮動作に応じて、加速度センサＬＧＳ，ＲＧＳは軸線ＦＯの方向に往復運動する。

しかしながら、図２に示したように、加速度センサＬＧＳ，ＲＧＳは、その加速度の検知方向となるセンサ軸ＳＯが、フロントフォーク６の軸線ＦＯと直交して略車体前後方向に指向するようにして取り付けられているため、フロントフォーク６の伸縮運動は検知されず、エアバッグ１２の起動判定に必要な略車体前後方向に生じる加速度のみを検出することが可能とされている。

図３は、段差乗り越え時のフロントフォーク６まわりの状態を示す模式図である。また、図４は、段差乗り越え時の加速度センサ出力の近似波形を示すグラフである。段差乗り越え時は、衝突時より大きな加速度が生じることもある走行状態であり、この段差乗り越え時と衝突時とを判別することができれば、衝突時と他の悪路走行状態との判別も可能であるといえる。ここで、加速度センサＬＧＳ，ＲＧＳは、車体後方側に生じる加速度をプラスの加速度として検知するように設定されている。

フロントフォーク６は、ボトムブリッジ５に固定された片持ち梁に相当する構造物である。このため、段差Ｓを乗り越える際には、収縮方向にストロークするだけでなく、前輪ＷＦが前方上方への荷重を受けることによる荷重が車軸１３に作用してフロントフォーク６全体が前方上方へと撓み、その後、減衰振動をなして収束に向かうこととなる。図４のグラフには、時刻ｔ０で段差に当接することで加速度センサＬＧＳ，ＲＧＳに大きなマイナス加速度が生じ、その後、減衰振動をなして収束に向かう状態が示されている。

図５は、衝突時のフロントフォーク６まわりの状態を示す模式図である。また、図６は、衝突時の加速度センサ出力の近似波形を示すグラフである。図６に示す波形によれば、例えば、固定構造物としての壁Ｗに衝突する際には、前輪ＷＦが後方への荷重を受けてフロントフォーク６が後方へと撓むことでプラスの加速度が生じる状態が見て取れる。

図７は、加速度センサ信号に基づいて衝突時と段差乗り越え時とを識別する方法を示したグラフである。図３〜６に示したような、衝突時と段差乗り越え時との差異は、縦軸を加速度、横軸を位置にとったグラフ上でより明確に示すことができる。

本実施形態に係るエアバッグ起動判定装置１１では、加速度センサＬＧＳ，ＲＧＳの出力値を２階積分することで、このグラフの横軸の値（位置）を求めている。段差乗り越え時の波形は、加速度が減衰振動波形（図４参照）を形成することから、主にグラフの第２象限と第４象限との間を往復する波形を示すこととなる。

これに対し、衝突時は、衝突後に加速度の向きが変わることがなく加速度センサＬＧＳ，ＲＧＳの位置が車体前方側へ増加するのみであるため、その波形がグラフの第１象限のみに現れることとなる。したがって、加速度センサＬＧＳ，ＲＧＳの出力値に所定の積分処理を加えることにより、衝突時と段差乗り越え時とを明確に判別することが可能となり、さらに、この第１象限に予め定められた閾値マップＭを適用することで、より精度の高いセーフィング判定の実行が可能となる。

以下に、セーフィング判定の方法を詳しく説明する。

図８は、エアバッグ起動判定装置１１の全体構成を示すブロック図である。本発明に係るエアバッグ起動判定装置１１は、主判定部２２と、Ｒ側（右側）セーフィング判定部３０Ｒと、Ｌ側（左側）セーフィング判定部３０Ｌと、ＡＮＤ回路（アンドゲート）２３とを有する。そして、３つの判定部による判定がすべてオン判定になることで、ＡＮＤ回路２３がエアバッグ起動判定をオン判定し、これによりエアバッグが起動する。

主判定部２２には、２つの加速度センサＬＧＳ，ＲＧＳの出力値の平均値ＡＧＳを算出する平均化手段２０と、平均値ＡＧＳが予め定められた平均値閾値ＴＨＲを超えると、主判定をオン判定する主判定手段２１とが含まれる。

左右のセーフィング判定部３０Ｌ，３０Ｒは、２つの加速度センサＬＧＳ，ＲＧＳの出力値に基づく演算値および予め定められた閾値マップＭを用いてセーフィング判定を行うセーフィング判定手段（Ｌ，Ｒ）３５をそれぞれに備える。

右側セーフィング判定部３０Ｒと左側セーフィング判定部３０Ｌとは、同様の構成を有するため、以下では、右側セーフィング判定部３０Ｒの構成を説明する。右側セーフィング判定部３０Ｒは、右側加速度センサＲＧＳの出力値を第１積分区間Ｔ０の間積分することで第１演算値ｄＶｎを得る第１積分手段３１と、右側加速度センサＲＧＳの出力値を累積積分して第２演算値ｄＶｉｎｆを得る第２積分手段３３と、第２演算値ｄＶｉｎｆを第３積分区間Ｔ１の間積分することで、右側加速度センサＲＧＳの出力値の２階積分値としての第３演算値ｄＳを得る第３積分手段３４とを備える。ここで、第２積分手段３３は、第１演算値ｄＶｎが第１所定値Ｓ１を超えたことをトリガとして累積積分を開始するように設定されている。

そして、右側セーフィング判定部３０Ｒは、閾値マップＭに第３演算値ｄＳを適用して導出されるマップ導出値ｄＶ１と前記第１演算値ｄＶｎとを比較する比較手段３２とを用いて、セーフィング判定を実行する。右側セーフィング判定手段３５は、第１演算値ｄＶｎがマップ導出値ｄＶ１を超えるとセーフィング判定をオン判定する。

上記した構成によれば、フロントフォーク６に取り付けられた左右一対の加速度センサのみで、主判定およびセーフィング判定からなるエアバッグ起動判定が実行可能となり、最低限の加速度センサでフェールセーフ機能を有するエアバッグ起動判定が可能となる。これにより、設置スペースに限りのある自動二輪車において車体レイアウトの自由度を高めることができ、コスト的にも有利となる。そして、通常衝突とそれ以外の走行中の事象（例えば、走行中の連続的な振動、段差乗り越えや悪路での大きな衝撃、ノイズによるスパイク状のセンサ出力等）とを的確に判別は、第１，３積分区間を適切に設定することにより実現可能となるものである。

まず、本実施形態では、第３積分区間Ｔ１が、フロントフォーク６の固有振動周期（１／ｆ０）の略２分の１に設定されている。これにより、例えば、第３積分区間Ｔ１が長すぎる場合には、衝突判定に不要なフロントフォーク６の振動も検出してしまうことが考えられるが、これを避けることが可能となる。

次に、第１積分区間Ｔ０は、第３積分区間Ｔ１より十分に短く設定されている。具体的には、加速度センサの出力値を所定の積分区間で２階積分して変位を算出し、横軸：変位、縦軸：加速度のグラフに適用すると、衝突時の波形は、正弦波の第１象限にのみ存在する波形をなす。この衝突時の波形は、段差乗り越え時の波形が第２，４象限に現れることと大きく異なるため、不要な積分値の累積を避けて、短い積分区間によって衝突時と段差乗り越え時や悪路とを判別できることとなる。

さらに、本実施形態では、主判定に用いられる平均値閾値ＴＨＲを、セーフィング判定がオン判定となる大きさの右側加速度センサＲＧＳの出力値よりも大きく設定しているので、セーフィング判定はオン判定されるが主判定はオン判定されない場合、すなわち低速での衝突時においては、エアバッグ１２を起動させないことが可能となる。

加えて、仮に、２つの加速度センサＬＧＳ，ＲＧＳのうちのいずれかが故障して、実際には生じていない大きな加速度が出力された場合でも、エアバッグ起動判定がオン判定されることを防ぐことができる。具体的には、仮に、右側加速度センサＲＧＳに故障が発生して高い値を出力し続ける状態になると、右側セーフィング判定がオン判定されるだけでなく、平均値ＡＧＳが高い値となって主判定もオン判定される可能性があるが、このような場合でも、正常な左側加速度センサＬＧＳの出力値に基づく左側のセーフィング判定がオフ判定のままでオン判定になることがないので、アンドゲート２３の作用によりエアバッグ１２は起動されない。

また、本実施形態では、主判定に用いられる平均値閾値ＴＨＲが、セーフィング判定がオン判定となる大きさの加速度センサＬＧＳ，ＲＧＳの出力値よりも大きく設定されている。これにより、エアバッグ１２の展開が必要ない程度ではあるが大きな衝撃が加えられる、例えば、低速での衝突のような場合には、右側セーフィング判定および左側セーフィング判定が共にオン判定されることがあっても、主判定がオン判定されず、アンドゲート２３の作用によりエアバッグ１２は起動されないこととなる。

以下、加速度センサＬＧＳ，ＲＧＳの出力値に基づいて衝突時かそれ以外の事象であるかを判別する手順を、さらに詳しく説明する。

前記したように、フロントフォーク６は、ボトムブリッジ５を固定端とする片持ち梁構造であるため、路面凹凸の衝撃に対して微小ではあるが、前後に曲げられ、結果として揺動運動する。この揺動運動方向は、加速度センサＲＧＳ，ＬＧＳの感度軸（センサ軸）方向と一致するため、加速度センサ出力は振動波形を示す（図４参照）。この振動波形は、路面凹凸によらず、フロントフォーク６の剛性等の固有の特性によって決まる。この振動は、以下の式（１）のように表すことができる。

式（１）の実数解は、以下の式（２）で表される。

ただし、

（ｍ：質点の質量、ｋ：ばね定数、ｃ：減衰係数）

速度・加速度は、それぞれ、式（３）、式（４）で表される。

ここで初期条件として、初期位置０のときに、外力により初速が与えられるとすると、

が得られる。したがって、位置・速度・加速度は、それぞれ、式（５）、式（６）、式（７）で表される。

ただし、

である。

一般に、フロントフォーク振動では、減衰定数ζは十分に小さく、したがって位相差も無視し得るため、式（５）と式（７）から加速度と位置は逆位相の関係にあることがわかる。

一方で、衝突時の加速度センサ出力はハーフサイン波形状となり（図６の近似波形を参照）、２階積分した第３演算値ｄＳは単調増加となるため、これらの波形を、横軸に位置、縦軸に加速度をとった場合、振動波形は第２象限おより第４象限に現れ、衝突波形は第１象限に現れることとなる（図７参照）。

この特徴から、第１象限内に２階積分の結果得られる第３演算値ｄＳと第１演算値ｄＶｎとの関係を示す閾値マップＭを設定することにより、これらを明確に判別することができる。

ここで、実際のエアバッグ起動判定においては、理想波形に対しさまざまな要素が作用する。例えば、通常の加速・制動による低い加速度は、２階積分されることにより蓄積され、第３演算値ｄＳに大きな誤差を生じさせる原因となる。また、極短区間のスパイク状の加速度が検出されることもある。したがって、理想波形での理論をそのまま実際のエアバッグ起動判定に適用することはできない。

そこで、より適切な結果を得るための位置算出手法を検討する。

本発明の目的は衝突判定であるから、通常の加減速で生じるような、換言すれば、衝突現象に対して比較的長時間の低い加速度による位置変化は検出する必要がない。

このため、本発明では、比較的低い加速度による加減速・位置変化は検出しないように、速度算出のための積分を、ある一定以上の加減速度を検出した場合のみ演算することとした。例えば、一般的には、二輪車の加減速はおよそ最大１Ｇであるから、２Ｇ以上の加減速度を検出した場合のみ演算するという手法が適用できる。

また、前述のとおり、極短区間内のスパイク状の加減速度で容易に速度演算を始めないように、ある程度の区間幅の中で平均出力値が前述の条件（例えば、2G以上）を満たす場合に限定した。なお、速度演算の停止条件は、上記条件を検出しなくなってから、一定区間を経た後に設定する。

上記ある程度の区間幅Ｔ０の平均出力値の算出手段が、第１積分手段３１（図８参照）である。この第１積分手段３１は、5ms程度の短区間幅の積分を逐次繰り返しており、その積分値ｄＶｎがある一定値を超えると、速度算出のための積分を行う第２積分手段３３に第２演算値ｄＶｉｎｆの演算を開始する信号を送出する。例えば、5ms積分で閾値を2Gとした場合には、5×2=10ms・G=0.01×9.8m/sec=0.36km/hとなる。

次に、第２積分手段３３の演算結果をさらに積分して位置変化を算出する。

第２演算値ｄＶｉｎｆを算出する段階で、低い加減速度の影響はある程度排除されるが、セーフィング信号の送出が必要な衝突の場合には、衝突以前の加減速信号により判定結果が影響を受けないように配慮する必要がある。

そこで、第３積分手段３４においても第１積分手段３１と同様に一定の区間幅での積分を適用する。本発明で重要な点は、この第３積分手段３１の区間幅設定にある。

前述のとおり、本発明の着眼点は、振動波形において加速度と位置が逆位相の波形となることであるので、第３積分手段３４の第３積分値（第３演算値）ｄＳが第１積分手段３１の第１積分値ｄＶｎと逆位相となるように、それぞれの区間幅を設定する。

前記の式（７）を加速度センサＲＧＳ，ＬＧＳの検出値とし、式（６）を第２積分手段３３の積分値とし、第１積分手段３１の積分区間幅をＴ０、第３積分手段３４の区間幅をＴ１とすると、第１積分手段３１の第１積分値および第３積分手段３４の第３積分値は、それぞれ、以下のように表される。

書き換えると、

このとき、

の範囲では、

α(t), β(t)の取りうる範囲は0≦α(t)≦π/2、 -π/2≦β(t)≦0であるため、ΔVT0(t)とΔST1(t)を逆位相とするためにはα(T0)=β(T1)=0のみが解となる。

これを成立させる(T0, T1)は、

ただし、

のため、

では、

となる。

とすると、

であり、

となるため、T0は十分小さくとることとする。一方、

については、

の値を取ることが可能である。

第三積分手段３４の積分区間幅Ｔ１は極力短いことが望ましいので、n=0としT1を固有振動波長のおよそ半分（固有振動周期（１／ｆ０）の略１／２）にすることで、第一積分手段３１の第１積分値ｄＶｎと第三積分手段３４の第３積分値ｄＳが逆位相となる。

図９は、閾値マップＭを用いてセーフィング判定を行う手法を示すグラフである。前記したように、比較手段３２は、閾値マップＭに第３演算値ｄＳを適用して導出されるマップ導出値ｄＶ１と、第１積分手段３１で算出された第１演算値ｄＶｎとを比較して、セーフィング判定を行う。すなわち、ｄＳ−ｄＶの閾値マップＭは予め備えられており、この閾値マップＭにおいて、２階積分の演算結果、すなわち第３演算値ｄＳ１に対応するマップ導出値ｄＶ１を求める。そして、このマップ導出値ｄＶ１と第１演算値ｄＶｎとを比較して、ｄＶｎ＞ｄＶ１であればセーフィング判定をオン判定する。

このとき、マップ導出値ｄＶ１と比較する第１演算値ｄＶｎは、概念的には加速度の平均値であり、図９のグラフ中では便宜的にｄＶｎ＝Ｇとして示している。これは、実走行状態を考慮した場合にスパイク状の信号入力に対応する必要があるため、加速度センサＲＧＳ，ＬＧＳからの信号波形を短時間幅の区間積分をすることにより所定時間内の平均加速度を求め、これにより、高周波成分を除去したものである。換言すれば、第１積分手段３１は、ローパスフィルタ機能をも持たせた積分手段であるといえる。

第２積分手段３３は、第１積分手段３１による第１演算値ｄＶｎの絶対値が予め決められた閾値（第１所定値Ｓ１）を超えた場合をトリガとして累積積分を開始し、第１演算値ｄＶｎが第１所定値Ｓ１を一定時間下回ると積分を停止するように設定されている。この積分開始から積分停止まで積分する手法に対し、加速度の全積分を実行した場合には、衝突判定に不要な低い加速度（例えば、発進加速時、制動時など）をも積分することで積分誤差を生じてしまう。そこで、本実施形態では、閾値を通常走行範囲では発生しない値（例えば、平均加速度２Ｇ）に予め設定することで、衝突判定に不要な低い加速度を積分することを回避している。

なお、第３積分手段３４は、前記したように、判別したい振動周波数が予めわかっているため、所定の振動周期の半分に設定した所定の区間幅（Ｔ１）だけ第２積分手段３３の出力を積分することとした。

上記したように、本発明に係るエアバッグ起動判定装置によれば、セーフィング判定手段３５が、加速度センサＬＧＳ，ＲＧＳの出力値を第１積分区間Ｔ０の間積分することで第１演算値ｄＶｎを得る第１積分手段３１と、第１演算値ｄＶｎが第１所定値Ｓ１を超えたことをトリガとして、加速度センサＬＧＳ，ＲＧＳの出力値の累積積分を開始して第２演算値ｄＶｉｎｆを得る第２積分手段３３と、第２演算値ｄＶｉｎｆを第３積分区間Ｔ１の間積分することで、加速度センサＬＧＳ，ＲＧＳの出力値の２階積分値としての第３演算値ｄＳを得る第３積分手段３４と、閾値マップＭに第３演算値ｄＳを代入して導出されるマップ導出値ｄＶ１と第１演算値ｄＶｎとを比較する比較手段３２と、を用いてセーフィング判定を実行するように構成されており、主判定手段２１は、平均値ＡＧＳが予め定められた平均値閾値ＴＨＲを超えると主判定をオン判定し、セーフィング判定手段３５は、マップ導出値ｄＶ１が第１演算値ｄＶ１を超えるとセーフィング判定をオン判定し、主判定およびセーフィング判定が共にオン判定されることで、エアバッグ１２の起動判定がオン判定されるように構成されているので、フロントフォーク６に取り付けられた左右一対の加速度センサＬＧＳ，ＲＧＳのみで、主判定およびセーフィング判定からなる起動判定が実行可能となる。また、第１，３積分区間の設定により、通常衝突とそれ以外の走行中の事象とを的確に判別することができる。

なお、加速度センサの構造や取付方法、エアバッグの形状や構造、エアバッグ起動判定装置の構造や車体取付位置、第１，３積分区間の設定、閾値マップの設定等は、上記実施形態に限られず、種々の変更が可能である。本発明に係るエアバッグ起動判定装置は、実施形態に示した自動二輪車に限られず、スポーツ車やスクータ型等の種々の二輪車または鞍乗型の三／四輪車等の各種車両に適用することが可能である。

１…自動二輪車、６…フロントフォーク、１２…エアバッグ、２０…平均化手段、２１…主判定手段、２２…主判定部、２３…ＡＮＤ回路（アンドゲート）、３１…第１積分手段、３２…比較手段、３３…第２積分手段、３４…第３積分手段、３５…セーフィング判定手段、ＲＧＳ…右側加速度センサ、ＬＧＳ…左側加速度センサ、Ｍ…閾値マップ

Claims (7)

1. 自動二輪車（１）に備えられるエアバッグ（１２）を起動するか否かの起動判定を行う自動二輪車のエアバッグ起動判定装置（１１）において、
   前記自動二輪車（１）に取り付けられた加速度センサ（ＬＧＳ，ＲＧＳ）の出力値である加速度を所定の積分区間で２階積分して変位を算出し、横軸に前記変位をとると共に縦軸に前記出力値をとるグラフに適用した際に、衝突時に得られる波形が第１象限にのみ存在する一方、衝突時以外に得られる波形は第１象限以外の象限に現れることに基づいて、前記自動二輪車（１）の状態が前記衝突時であるか前記衝突時以外であるかを判別し、
   前記自動二輪車（１）に取り付けられた加速度センサ（ＬＧＳ，ＲＧＳ）の出力値である加速度を所定の積分区間で２階積分して変位を算出し、横軸に前記変位をとると共に縦軸に前記出力値をとるグラフに適用した際に、衝突時に得られる波形が第１象限にのみ存在する一方、段差乗り越え時および悪路走行時に得られる波形は第２，４象限に現れることに基づいて、前記自動二輪車（１）の状態が衝突時であるか段差乗り越え時および悪路走行時であるかを判別することを特徴とするエアバッグ起動判定装置。
2. 前記自動二輪車（１）の前輪（ＷＦ）を軸支する左右一対のフロントフォーク（６）に１つずつ取り付けられる２つの加速度センサ（ＬＧＳ，ＲＧＳ）と、
   前記２つの加速度センサ（ＬＧＳ，ＲＧＳ）の出力値の平均値（ＡＧＳ）に基づいて主判定を行う主判定手段（２１）と、
   前記２つの加速度センサ（ＬＧＳ，ＲＧＳ）の出力値に基づく演算値および予め定められた閾値マップ（Ｍ）を用いてセーフィング判定を行うセーフィング判定手段（３５）とを備え、
   前記セーフィング判定手段（３５）が、
   前記加速度センサ（ＬＧＳ，ＲＧＳ）の出力値を第１積分区間（Ｔ０）の間積分することで第１演算値（ｄＶｎ）を得る第１積分手段（３１）と、
   前記第１演算値（ｄＶｎ）が第１所定値（Ｓ１）を超えたことをトリガとして、前記加速度センサ（ＬＧＳ，ＲＧＳ）の出力値の累積積分を開始して第２演算値（ｄＶｉｎｆ）を得る第２積分手段（３３）と、
   前記第２演算値（ｄＶｉｎｆ）を第３積分区間（Ｔ１）の間積分することで、前記加速度センサ（ＬＧＳ，ＲＧＳ）の出力値の２階積分値としての第３演算値（ｄＳ）を得る第３積分手段（３４）と、
   前記閾値マップ（Ｍ）に前記第３演算値（ｄＳ）を代入して導出されるマップ導出値（ｄＶ１）と前記第１演算値（ｄＶｎ）とを比較する比較手段（３２）と、を用いてセーフィング判定を実行するように構成されており、
   前記主判定手段（２１）は、前記平均値（ＡＧＳ）が予め定められた平均値閾値（ＴＨＲ）を超えると前記主判定をオン判定し、
   前記セーフィング判定手段（３５）は、前記第１演算値（ｄＶｎ）が前記マップ導出値（ｄＶ１）を超えると前記セーフィング判定をオン判定し、
   前記主判定および前記セーフィング判定が共にオン判定されることで、前記エアバッグ（１２）の起動判定がオン判定されるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の自動二輪車のエアバッグ起動判定装置。
3. 前記第３積分区間（Ｔ１）が、前記フロントフォーク（６）の固有振動周期（１／ｆ０）の略２分の１に設定されていることを特徴とする請求項１または２に記載の自動二輪車のエアバッグ起動判定装置。
4. 前記第１積分区間（Ｔ０）が、前記第３積分区間（Ｔ１）より十分に短いことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の自動二輪車のエアバッグ起動判定装置。
5. 前記主判定に用いられる平均値閾値（ＴＨＲ）は、前記セーフィング判定がオン判定となる大きさの前記加速度センサ（ＬＧＳ，ＲＧＳ）の出力値よりも大きく設定されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の自動二輪車のエアバッグ起動判定装置。
6. 前記２つの加速度センサ（ＬＧＳ，ＲＧＳ）は、前記フロントフォーク（６）の左側に取り付けられる左側加速度センサ（ＬＧＳ）と、右側に取り付けられる右側加速度センサ（ＲＧＳ）とからなり、
   前記左側加速度センサ（ＬＧＳ）および右側加速度センサ（ＲＧＳ）は、その加速度の検知方向となるセンサ軸（ＳＯ）が前記フロントフォーク（６）の軸線（ＦＯ）と直交して略車体前後方向に指向するように取り付けられていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載のエアバッグ起動判定装置。
7. 前記セーフィング判定手段（３５）は、前記２つの加速度センサ（ＬＧＳ，ＲＧＳ）毎に設けられており、各出力値に対してそれぞれセーフィング判定を行うように構成されていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載のエアバッグ起動判定装置。