专利名称：具有轮胎气压检测系统的车辆气囊装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种车辆气囊装置，特别是一种具有这样一种系统的车辆气囊装置，该系统检测轮胎的气压，以确定是否操作气囊，从而根据诸如车辆碰撞、倾翻和头朝下跌落等不同事故类型可靠地操作气囊。
通常，车辆使用气囊保护乘客免受撞车时受到的冲击。这种气囊装置包括一个充气气囊、一个用于检测车辆碰撞以产生碰撞检测信号的碰撞传感器、及一个用于比较分析来自碰撞传感器的碰撞检测信号以控制气囊操作的电子控制装置(下面称为ECU)。此外，该气囊装置还包括一个充气装置，用于根据来自ECU的气囊充气触发信号向气囊中充入气体或空气使气囊膨胀。
上述结构的传统气囊装置的操作过程将参照图4说明。首先，如果在沿道路行驶时由于与其它车辆碰撞使车身受到冲击，车辆的碰撞被安装在车辆前面的碰撞传感器12检测到。当车身受到的冲击超过充胀气囊62所要求的预定冲击值时，碰撞传感器产生一碰撞检测信号，并将其供给ECU40，ECU40确定碰撞检测信号是否来自碰撞传感器12以给充气装置64提供气囊膨胀触发信号。一旦有气囊膨胀触发信号，充气装置64向充气气囊62充入诸如氮(N2)或氩(Ar)等惰性气体或空气以迅速膨胀气囊62，结果是，通过气囊62的膨胀，在车中的乘客可避免与车辆结构件碰撞。
同时，用于气囊装置的碰撞传感器具有至少一个加速度传感器，它测量碰撞车辆的加/减速度。通常，除该加速度传感器外，碰撞传感器可包括一个载荷传感器、一安全带传感器及类似装置。具有碰撞传感器的车辆气囊装置已在许多美国专利中公开。
例如，在授权给Graf等人的美中专利No.5,246,083中，气囊装置设置有用于检测车辆碰撞状态的加速度传感器以产生一碰撞检测信号。在此，该加速度传感器连接到用于促发气囊膨胀的烟火燃料，并固定在驾驶员座位前面的车身上。
在授权给Tomiji Sugimoto等人的美国专利NO.5,257,816中。气囊装置包括不同类型的加速度传感器。它们紧靠地布置在一个位置上以构成一气囊装置，并控制送往充气装置的电路。该加速度传感器监测车辆的碰撞动量以产生一碰撞检测信号并避免气囊误操作。
授权给Hideo Omura的美国专利NO.5,184,848公开了一种设置有一车辆速度传感器、一载荷传感器、一安全带传感器和一大气压传感器的气囊装置。在此，车辆速度传感器安装在车辆传动装置上，用于检测车辆碰撞的动量，载荷传感器安装在座椅后侧，用于检测乘客载荷以判断驾驶员是否与座椅分离。安全带传感器安装在安全带接头周围，用于检测乘客撞击充气的气囊的速度。大气压传感器设置在发动机室罩(engine room hood)的空气进口周围，用来测量大气压力以有助于与气囊的适当膨胀力相关联的安全阀的操作。
然而，在设置有上述传感器的传统气囊装置中，用于直接检测撞车的加速度传感器或车辆速度传感器只安装在车辆前部。此外，载荷传感器、安全带传感器和大气压传感器仅用于辅助加速度传感器或车辆速度传感器的操作。这样，如果车辆倾翻或跌落，这些传感器不能操作或正常操作气囊，致使乘客不能完全地避免事故。例如，如果车辆沿道路行驶时以90°到180°部分或完全倾翻，车辆在停止前，车辆在倾翻状态下由于惯性沿路面短时向前移动。此时，由于倾翻而施加给车辆的冲击强度小于气囊操作通常所要求的冲击，从而气囊可能不必操作。
此外，传统的气囊装置缺少在车辆行驶时在事故发生之前预先警告司机各种危险情形以事先避免诸如碰撞、倾翻或头向前跌落等灾祸。
本发明旨在解决上述问题。本发明的一个目的是提供一种车辆气囊装置，它能够安全地保护车中乘客免受诸如碰撞以及车辆倾翻或头向前跌落等事故的伤害。
本发明的另一目的是提供一种车辆气囊装置，它能够可靠操作同时具有通过准确确定车辆行驶状态、以预先提醒驾驶员车辆的不正常状态而避免事故的功能。
为了达到上述目的，本发明提供了一种具有轮胎气压检测系统的车辆气囊装置，包括一碰撞检测装置组，用于在施加于车辆前、后、左侧及右侧部的冲击超过一第一冲击值时产生一第一碰撞检测信号，以及在施加于车辆左侧、右侧及上部的冲击大于一第二冲击值时产生一第二碰撞检测信号；一压力检测装置组，用于当轮胎气压低于无载状态时的轮胎气压的气压值时产生一压力检测信号；一电子控制装置，用于在接收到第一碰撞检测信号时产生一气囊膨胀触发信号，在接收到第二检测信号和压力检测信号两者时产生气囊膨胀触发信号，且在接收到第二碰撞检测信号或压力检测信号时产生报警操作启动信号；一报警装置组，用于根据来自电子控制装置的报警启动工作信号报警；及一气囊充胀装置组，用于根据来自电子控制装置气囊膨胀触发信号充胀车辆气囊。
该气囊装置最好还包括一接收装置组，用于接收传送的压力检测信号并将接收到的信号以无线电信号的形式传送给电子控制装置。
所述第一冲击值大于第二冲击值，第一冲击值具有一充胀气囊以保护车中乘客免受施加给车辆的预定冲击所需的最小值，第二冲击值具有一充胀气囊，以保护车中乘客免受施加在车辆左、右侧部或上部的、比第一冲击值低的预定冲击所需的最小值。碰撞检测装置组包括用于产生第一碰撞检测信号的第一碰撞传感器，和用于产生第二碰撞检测信号的第二碰撞传感器。气压检测装置组包括用于监测轮胎气压的压力传感器和用于放大压力传感器监测到的压力检测信号并以无线电信号形式传送结果的无线电发射机。报警装置组包括声音报警装置和视觉报警装置。该报警装置组通过声音和视觉标志报警。声音报警装置最好是扩音器或电喇叭，视觉报警装置最好是一显示器。该气囊驱动装置组包括气囊和一充气装置，该充气装置在接收到来自电子控制装置的气囊膨胀触发信号时向气囊中充入充气气体以使气囊膨胀。
本发明的气囊装置中，用于在车辆碰撞时响应所施加的冲击产生第一碰撞检测信号的第一碰撞传感器安装在车身的前部、后部、左、右侧部上。而且，第二碰撞传感器安装在车身上部和左、右侧部，用于响应低于第一碰撞传感器响应的冲击值的冲击值产生第二碰撞检测信号。用于检测车辆各轮胎气压以放大并以无线电信号形式将结果输出的气压检测装置组安装在轮胎的气门周围。这样，车辆中的乘客在倾翻、头向前跌落及撞车情况下可被保护，避免与车辆结构件碰撞。此外，报警装置组被用来通过声音和视觉标志警告即将发生的危险或轮胎泄气，以允许司机采取适当手段，从而预先避免事故发生。简单地说，不论事故属何种类型，响应不同冲击量的碰撞传感器、压力传感器和报警装置组被用来以最佳状态准确控制气囊的操作。
如上所述，本发明采用了根据所受冲击量的不同用以产生不同碰撞检测信号的第一碰撞传感器和第二碰撞传感器，以及在车辆倾翻和头向前跌落情况下用于监测轮胎中气压变化以产生压力检测信号的压力传感器。这样，该气囊不管车辆事故的类型如何均能可靠地工作以有效地保护车中乘客免受事故危险。此外，用于通过声音和视觉标志警告可能即将发生的事故和轮胎非正常状态的报警装置组用来允许驾驶员应付车辆的紧急情况，由此预先防止事故。
本发明的上述目的和其他特点通过结合附图描述其优选实施例将变得更加清楚，其中
图1是一汽车的透视图，表示本发明一实施例的碰撞和压力传感器的安装位置；图2是一方框图，表示一安装在图1所示汽车上的气囊装置；图3是表示图2中所示气囊装置操作的流程图；图4是表示传统气囊装置结构的方框图。
下面参照附图详细描述本发明。
图1是表示本发明一优选实施例的碰撞和压力传感器安装位置的视图。第一碰撞传感器112安装在车辆100的前部、后部和左右侧部上。当车辆100在路上行驶中与其他车辆或物体碰撞或当车辆由于头向下跌落与物体碰撞而施加给车身的冲击量超过第一冲击值(预设的触发气囊充胀的冲击值)时，第一碰撞传感器112在此状态下产生一第一碰撞检测信号。第二碰撞传感器114安装在车辆的上部和左、右侧部，当施加在车身上部、左和右侧的冲击量超过一小于第一冲击值的第二冲击值(预设的触发气囊充胀的冲击值)时，第二碰撞传感器114产生一第二碰撞检测信号。
压力检测装置组120安装在车辆100的各轮胎上，它包括未示出的压力传感器和无线电发射机(图2中的122和124)。压力检测装置组120最好装在轮胎气门周围。当车辆100变成无载荷状态或轮胎气压因泄漏减到大气压时，压力传感器122产生一压力检测信号。在此，“无载荷状态”指的是车辆100在路上行驶时由于上跳、倾翻或头向前跌落等原因暂时离开地面时轮胎不承受载荷的状态。
图2是表示本发明气囊装置结构的方框图。本发明的气囊装置包括一碰撞检测装置组110、一压力检测装置组120、一接收装置组130、一ECU140、一报警装置组150和一气囊驱动装置组160。碰撞检测装置组110具有第一碰撞传感器112和第二碰撞传感器114。第一碰撞传感器112安装在车辆100的前部、后部、和左右侧部上(参照图1)，第二碰撞传感器114安装在车辆100的上部及左右侧部。如前述安装在轮胎气门周围的压力检测装置组120具有压力传感器122和无线电发射机124，发射机124放大来自压力传感器122的压力检测信号并发射其结果。接收装置组130接收并放大来自无线电发射机124的无线电信号，以提供给ECU140，ECU比较、分析并确定来自第一碰撞传感器112、第二碰撞传感器114及接收装置组130的检测信号，由此确定报警装置组150或气囊驱动装置组160是否工作。报警装置组150包括一身为声音警报装置的扩音器152和一身为视觉警报装置的显示器154。最好是，电嗽叭可被用作声音警报装置。当ECU140给出一报警操作开始信号时，报警装置组150通过声音和视觉标志向车辆100的驾驶员警告非正常轮胎气压和即将发生的危险。气囊驱动装置组160包括一气囊162和一充气装置164，由柔性纤维材料构成的气囊162是可充气的。当ECU140给出气囊膨胀触发信号时，充气装置164向气囊162中充入诸如N2或Ar等惰性气体或空气。
下面，将详细描述本发明实施例的上述结构的气囊装置工作过程。
图3是一流程图，表示本发明气囊装置的工作原理。在此，S1是车辆100启动后通常执行的启动压力传感器122的步骤，S2是启动第一碰撞传感器112的步骤，S3是启动第二碰撞传感器114的步骤，S4是由ECU140检查第一碰撞检测信号产生的步骤，以确定气囊驱动装置组160是否工作，S5是由ECU140检查压力检测信号产生的步骤，S6是由ECU140检查第二碰撞检测信号产生的步骤，以确定在产生压力检测信号的状态下报警装置组150或气囊驱动装置组160是否工作，S7是由ECU140检查第二碰撞检测信号产生的步骤，以确定在没有提供压力检测信号的状态下报警装置组150是否工作。S8是向ECU140提供压力检测信号或者第二碰撞检测信号、以使ECU140给报警装置组150传送报警操作启动信号的步骤，S9是在产生压力检测信号状态下、当超过第一冲击值的冲击或超过第二冲击值的冲击施加给车辆时充气装置164根据ECU140提供给气囊驱动装置组160的气囊膨胀触发信号充胀气囊的步骤。
上述操作步骤将结合车辆事故类型详细描述。
通常，一旦车辆100开始行驶，压力传感器122被启动以监测轮胎的气压(步骤S1)。当如前述车辆处于无载荷状态或轮胎气压为大气压状态时，压力传感器122产生一压力检测信号。压力传感器122产生压力检测信号有多种情况，这在下面叙述。首先，如果车辆100在路上行驶时以90°到180°部分或完全倾翻，车辆100在停止前由于倾翻时的惯性沿道路滑行，此时，压力传感器122产生一确认车辆100的轮胎处于无载荷状态的压力检测信号。第二，当在不平的下坡山路上行驶时，车辆100会瞬时离开路面，在这种情况下，车辆轮胎也处于无载荷状态，从而压力传感器122产生一压力检测信号。第三，当车辆100在没有防跌护栏的道路上行驶时从山上跌落下来，车辆飘落在空中直至接触到地面之前，轮胎是无载荷状态的。第四，如果车辆100在路上行驶或停着时轮胎泄气了，轮胎中的气压将变成大气压，此时装在跑气的轮胎上的压力传感器122监测到轮胎的大气压状态以产生一个力压检测信号。
如上所述，当压力传感器122产生压力检测信号时，所产生的压力信号被提供给无线电发射机124，它放大来自压力传感器122的压力检测信号，并将放大后的信号以无线电信号的形式发射出去。接收装置组130接收来自无线电发射机124的无线电信号并放大收到的信号，该放大了的无线电信号被送往ECU140。
另一方面，一旦车辆100开始行驶，第一碰撞传感器112也象压力传感器122那样被启动(步骤S2)，如前所述，当施加给车辆100的冲击超过预设的第一冲击值时，第一碰撞传感器112产生第一碰撞检侧信号，例如，如果车辆100沿道路高速行驶时与其他车辆或物体面对面或侧面对侧面相撞时被施加了超过第一冲击值的冲击，则第一碰撞传感器112监测到该碰撞而产生一第一碰撞检测信号并传送给ECU140。或者当车辆100在无防跌护栏的山路上行驶时从山上跌落下来，与下面的物体相撞以致车身被施加了超过第一冲击值的冲击时，第一碰撞传感器112监测到该碰撞而产生第一碰撞检测信号。来自第一碰撞传感器112的第一碰撞检测信号被提供给ECU140。
同时，一旦车辆100开始行驶，第二碰撞传感器114也象第一碰撞传感器112那样被启动(步骤S3)。当施加在车辆100的上部或侧面的冲击超过一低于第一冲击值的预设的第二冲击值时，该第二碰撞传感器114产生一第二碰撞检测信号。例如，如上所述，如果当车辆沿道路行驶时以90°到180°部分或完全倾翻，车辆在倾翻状态下因惯性沿路面滑行，然后停下。此时，因倾翻施加在车辆100上部或侧面的冲击通常小于前述第一冲击值，因此，由第二碰撞传感器114产生第二碰撞检测信号。来自第二碰撞传感器114的第二碰撞检测信号被供给ECU140。此外，如果车辆100在没有防跌护栏的道路上行驶时从山上掉下来与一物体碰撞，从而超过第二冲击值的冲击施加于车身上部或侧面，第二碰撞传感器114监测到该碰撞以传送第二碰撞检测信号。来自第二碰撞传感器114的第二碰撞检测信号被供给ECU140。
当由压力传感器122、第一碰撞传感器112和第二碰撞传感器114产生的各个不同的检测信号时，ECU140接收到这些检测信号，以确定最佳操作。本发明ECU140的作用将在下面描述。
当超过第一冲击值的冲击被施加给车辆100(步骤S4)时，ECU140检查第一碰撞传感器112是否产生了第一碰撞检测信号，当第一碰撞检测信号被供给ECU140时，ECU140给气囊驱动装置组160提供一气囊膨胀触发信号。然而，如果ECU140没有接收到第一碰撞检测信号，ECU140检测压力传感器122是否产生传送给ECU140的压力检测信号(步骤S5)。
当在步骤S5中压力传感器122产生了传送给ECU140的压力检测信号时，ECU140检查第二碰撞传感器114是否产生了传送给ECU140的第二碰撞检测信号(步骤S6)，如果第二碰撞检测信号被供给ECU140，ECU140给气囊驱动装置组160提供一气囊膨胀触发信号。除非第二碰撞检测信号被供给ECU140，否则ECU140给报警装置组150提供一报警操作启动信号。
如果在步骤S5中压力传感器122没有给ECU140提供压力检测信号，ECU140检查第二碰撞传感器114是否产生传送给ECU140的第二碰撞检测信号(步骤S7)。当第二碰撞检测信号被供给ECU140时，ECU140给报警装置组150提供一报警操作启动信号，然而，除非第二碰撞检测信号被供给ECU140，否则ECU140返回初始状态。
如果ECU140接收到来自压力传感器122和第二碰撞传感器114两者之中任何一个的检测信号，则不提供气囊膨胀触发信号，而给报警装置组150提供报警操作启动信号。例如，当车辆100在不平的下坡山路上行驶时短时离开路面，此时，车辆的轮胎处于无载荷状态，致使压力传感器122产生一压力检测信号传送给ECU140。其后，当短时跃起的车辆回到路面上时，施加于车身的冲击被碰撞传感器监测到。在这种情况下，由于施加给车身的冲击通常不大于第一冲击值，因此第一碰撞传感器112不产生第一碰撞检测信号。此外，超过第二冲击值的冲击不直接施加在车辆100的上部或侧面，致使第二碰撞传感器114不产生第二碰撞检测信号，因而，ECU140不产生气囊膨胀触发信号，而是给报警装置组150提供一报警操作启动信号(参照步骤S6)。
此外，当车辆100在路上行驶时，如果迫使第二碰撞传感器114产生第二碰撞检测信号范围内的冲击被施加给车身而没有出现前述无载荷或大气压状态，ECU140不提供气囊膨胀触发信号，但给报警装置组150提供一报警操作启动信号(参见步骤S7)。如前所述，当产生压力检测信号和第二碰撞检测信号两者之中任一信号时，ECU140不提供气囊膨胀触发信号而提供给报警装置组150一报警操作启动信号。
如前所述，当ECU140给报警装置组150提供报警操作启动信号时，作为声音报警装置的扩音器152和作为视觉报警装置的显示器154被启动以警告驾驶员车辆的状态(步骤S8)。在报警装置组150警告车辆驾驶员有危险后，过程回到步骤S4。
另一方面，如果ECU140由于超过第一冲击值的冲击施加在车辆100上而给气囊驱动装置组160提供气囊膨胀触发信号，或者如果ECU140由于在产生压力检测信号的情况下超过第二冲击值的冲击施加在车辆100上而给气囊驱动装置组160提供气囊膨胀触发信号，则充气装置164向气囊162注入诸如氮气、氩气等惰性气体或空气，以迅速充胀气囊162。由此，车辆100中的乘客可安全地被保护，从而避免事故的危险。气囊162膨胀后，过程结束。
虽然结合实施例表示和描述了本发明，但可以理解本专业技术人员在不脱离所附权利要求所限定的本发明的思想和范围的情况下可作出各种变换。
权利要求
1.一种具有轮胎气压检测系统的车辆气囊装置，所述气囊装置包括一用于在施加于车辆前部、后部以及左和右侧部的冲击超过一第一冲击值时产生第一碰撞检测信号、以及在施加于车辆左、右侧部及上部的冲击大于一第二冲击值时产生第二碰撞检测信号的碰撞检测装置组；一用于在车辆轮胎气压低于一预定值时产生压力检测信号的压力检测装置组；一用于在接收到第一碰撞检测信号时产生一气囊膨胀触发信号、在接收到第二碰撞检测信号和压力检测信号两者时产生气囊膨胀触发信号、以及在接收到第二碰撞检测信号或压力检测信号时产生一报警操作启动信号的电子控制装置；一用于根据来自电子控制装置的报警操作启动信号报警的报警装置组；及一用于根据来自电子控制装置的气囊膨胀触发信号充胀车辆气囊的气囊驱动装置组。
2.如权利要求1所述的气囊装置，其中，所述压力检测装置组以无线电信号的形式传送压力检测信号，且所述气囊装置还包括一用于接收压力检测信号以将压力检测信号传送给所述电子控制装置的按收装置组。
3.如权利要求1所述的气囊装置，其中，第一冲击值大于第二冲击值。
4.如权利要求1所述的气囊装置，其中，第一冲击值具有一充胀气囊以保护车辆乘客免受施加于车辆的预定冲击所要求的最小值。
5.如权利要求1所述的气囊装置，其中，第二冲击值具有一充胀气囊以保护车辆乘客免受施加在车辆左、右侧部和上部的比第一冲击值低的冲击所要求的最小值。
6.如权利要求1所述的气囊装置，其中所述碰撞检测装置组包括用于产生第一碰撞检测信号的第一碰撞传感器和用于产生第二碰撞检测信号的第二碰撞传感器。
7.如权利要求6所述的气囊装置，其中，所述第一碰撞传感器安装在车辆前部、后部、左和右侧部中的至少一个部位上。
8.如权利要求6所述的气囊装置，其中，所述第二碰撞传感器安装在车辆的左、右侧部和上部。
9.如权利要求1所述的气囊装置，其中，所述预定值是车辆轮胎的气压在无载荷状态下的压力值。
10.如权利要求1所述的气囊装置，其中，所述压力检测装置组包括用于监测轮胎气压的压力传感器和用于放大所述压力传感器监测到的压力检测信号并以无线电信号的形式传送压力检测信号的无线电发射机。
11.如权利要求10所述的气囊装置，其中，所述压力检测装置组安装在至少一个车辆轮胎上。
12.如权利要求11所述的气囊装置，其中，所述压力检测装置组安装在轮胎充气气门周围。
13.如权利要求1所述的气囊装置，其中，所述报警装置组包括声音报警装置。
14.如权利要求13所述的气囊装置，其中，所述声音报警装置是一扩音器。
15.如权利要求13所述的气囊装置，其中，所述声音报警装置是一电嗽叭。
16.如权利要求1所述的气囊装置，其中，所述报警装置组包括视觉报警装置。
17.如权利要求16所述的气囊装置，其中，所述视觉报警装置是一显示器。
18.如权利要求1所述的气囊装置，其中，气囊驱动装置组包括所述气囊和一充气装置，该充气装置用于当接收到来自电子控制装置的气囊膨胀触发信号时向所述气囊充注充气气体以充胀所述气囊。
全文摘要
本发明公开了一种具有轮胎气压检测系统的车辆气囊装置，它能够可靠地保护车辆乘客避免不同形式事故的伤害，包括一碰撞检测装置组、一压力检测装置组、一接收装置组、一电子控制装置、一报警装置组和一气囊驱动装置组。碰撞检测装置组具有第一和第二碰撞传感器，压力检测装置组包括压力传感器和无线电发射机。报警装置组具有声音和视觉报警装置，气囊驱动装置组具有一充气气囊和一充气装置。
文档编号B60R21/01GK1132702SQ9512176
公开日1996年10月9日 申请日期1995年12月29日 优先权日1995年2月9日
发明者卞成光 申请人:大宇电子株式会社