KR100445017B1

KR100445017B1 - 차량의 전복을 검출하기 위한 장치

Info

Publication number: KR100445017B1
Application number: KR10-1998-0706937A
Authority: KR
Inventors: 폴커 브레우니그; 요아힘 바우어; 한스-페터 랑
Original assignee: 로베르트 보쉬 게엠베하
Priority date: 1996-03-13
Filing date: 1996-10-17
Publication date: 2004-11-03
Anticipated expiration: 2016-10-17
Also published as: EP0883523B1; WO1997033775A1; KR19990087506A; US6055472A; DE59604198D1; JP2000508060A; DE19609717A1; EP0883523A1

Abstract

전복과정을 적시에 신뢰성있게 인식할 수 있기 위해, 차량에서는 회전율센서(DSx, DSy, DSz)에 의해 수직축(z'), 종축(x') 및 횡축(y')주위의 차량(FZ)의 각속도를 측정된다. 전복과정은 각속도가 예정된 한계치를 초과할 때에는 인식된 것으로서 신호화된다.

Description

차량의 전복을 검출하기 위한 장치

차량이 전복하게 될 경우에는, 예컨대 전복바아, 안전벨트, 전방 및 측방 에어백, 화물차 등의 경우에는 폴드-다운 시이트 록(fold-down seat lock) 등과 같은 차내에 설치된 모든 승객 보호 장치가 적시에 기동되어야한다. 모든 이들 보호 장치가 적시에 기동될 수 있도록 하기 위해서는, 수직축(yaw axis), 종축(roll axis) 및 횡축(pitch axis)을 중심으로 한 차량의 회전이 전복에 이를 것인가 하는 것이 가급적 조기에 검출되어야한다. 또한 승객 보호 장치가 단지 전복의 경우에만 실제로 기동되도록, 전복의 검출 에러가 가급적 철저히 배제되어야만 한다.

독일특허 제 36 04 216 C2 호에는 전복센서가 공지되어 있는데 이 센서는 유체로 충전된 공간과 그 안에 진자 식의 진동물질로 현수되어 있는 물체로 구성되어 있다. 모든 방향으로 진동할 수 있는 진자의 위치변화로부터 전기식 평가회로에 의해 차량이 전복하는가 그렇지 않은가 하는 정보가 얻어질 수 있다. 그러나 이 진자 원리에 기초하는 전복 센서는, 한편으로는 이 센서가 차량 운동에 대해 너무 느리게 반응하여, 경우에 따라서는 승객 보호 장치의 기동을 위한 전복 신호가 너무 늦게 발신되며, 다른 한편으로는 진동 물질의 공진에 의해 전복에 대한 잘못된 정보를 줄 수 있다는 단점을 갖고 있다.

유럽 공개 특허 제 0 430 813 A1호에는 한 회전율 센서 및 세 개의 가속도센서를 가진 차량 전복 검출 시스템이 공지되어 있다. 회전율 센서는 차량의 종축을 중심으로 각속도를 측정하고 세 가속도센서는 종축, 횡축 및 수직축 방향에서의 차량의 가속도를 측정한다. 측정된 각속도 및 측정된 가속도로부터 세가지 값이 얻어지고 그 값은 각각 한계치와 비교된다. 세 값 중의 하나가 예정된 한계치를 초과하면 즉시 차량이 전복할 것이라고 판정한다.

본 발명은 청구항 1 및 2의 전제부에 따른 차량의 전복을 검출하기 위한 장치에 관한 것이다.

도 1은 제 1 방식에 따라 차량의 경사위치를 계산하기 위한 기하도형적 배열이 갖추어진 차량의 약시도를 보여주며,

도 2는 제 2 방식에 의한 차량의 경사위치를 계산하기 위한 기하도형적 배열이 갖추어진 차량의 약시도.

도 3은 전복정보를 구하기 위한 흐름도.

본 발명은 따라서 전복을 적시에 또한 높은 신뢰도로 검출할 수 있게 하는 차량전복을 검출하는 장치를 제공하는 것이 목적이다.

청구범위 제 1 항의 특징에 따르면 상기 목적은 수직축, 종축 및 횡축을 중심으로 차량의 각속도를 측정하는 3개의 회전율센서가 제공됨으로써 달성된다. 또한, 측정된 각속도로부터 수평 평면에 투사된 차량 고정된 점(예컨대 차량중심)의 위치를 측정하며, 투사된 점이 역시 수평 평면에 투사된 차량 고정된 면의 경계를 벗어나면, 차량의 전복을 신호화하는 수단들이 제공된다.

청구항 2에 따르면, 세 개의 측정된 각속도로부터 차량의 회전에너지가 산출된 다음, 회전에너지가 한계치를 초과할 때에는 차량의 전복이 신호화된다. 이 경우 상기 한계치는, 차량이 그 순간의 위치로부터, 차량 고정된 점이 차도평면에 대해 그의 최대거리에 도달하는 위치로 기울어지는데 필요한 그 위치 에너지이다. 이런 방법에 의해 차량의 전복은 대단히 조기에 예보되고, 그리하여 차량 내 안전장치가 기동하도록 까지 충분한 시간적 여유가 있게 된다.

이하 도면에 도시된 두 실시예에 따라 본 발명을 상세히 설명한다.

도 1에는 차량(Fz)이 대략적으로 도시되어 있는데, 이 차량은 수평평면(FE), 바람직하게는 차도평면 위의 경사 위치에 있다. 차량 내에는 회전율 센서(DSx, Dsy, DSz)가 설치되어 있고, 이 센서들은 종축(x'), 횡축(y') 및 수직축(z')을 중심으로 각속도(ωx, ωy, ωz)를 측정할 수 있다. 차량자체의 좌표계(x', y', z')의 중심은 가상적으로 선정된 차량고정점(S), 바람직하게는 차량 중심(重心)이다. 도 3에 도시된 흐름도에 의하면, 각속도(ωx, ωy, ωz)의 측정은 단계(1)에서 행해진다.

단계(2)에서는 각속도(ωx, ωy, ωz)로부터 수학식(1)에 의해 종축(x') 및 횡축(y')에 대한 카던 각(φx, φy)의 시간적 변화율()이 계산된다:

[수학식 1]

카던각(z)은 필요하지 않은데 그 이유는 전복의 경우 차량의 편주는 관련없기 때문이다. 카던 각의 시간적 변화율()을 적분하면 단계(3)에서 카던각(φx 및 φy)이 계산된다. 카던각(φx 및 φy)으로부터 단계(4)에서는 수학식(2)에 주어진 변환행렬(T)이 계산된다:

[수학식 2]

추가의 계산을 위해서는 위에서 이미 언급한 차량 중심점(S) 외에 차량고정면이 제공된다. 이 차량고정 면은 도 1에서는 점들(A1, A2, A3, A4) 사이에 펼쳐져 있는데, 이들 점은 예컨대 차량의 차륜 접촉점일 수 있다. 차량자체의 좌표계(x', y', z')에 대한 점들(A1, A2, A3, A4)의 좌표는 면 내에 있는 점(D)에 기초한 벡터에 의해 표시될 수 있다. 도 1에서는 예컨대 점(D)으로부터 모서리점(A2)까지의 벡터()가 표시되어있다. 점(D)로부터 모서리점(A1, A2, A3, A4)에 이르는 이들 벡터는 x' 및 y'성분만을 갖는데 그 이유는 그들 벡터의 출발점(D)은 좌표교차점(S)을 점들(A1, A2, A3, A4)사이에 펼쳐진 면 위에 투사함으로써 생긴 것이기 때문이다. 점(D)로부터 점(S)까지의 벡터()는 z'성분만을 갖는다. 벡터() 및()(i=1,2,3,4)를 이렇게 선택함으로써 벡터성분이 최소로 존재하게되고 그럼으로써 모든 추가의 계산이 현저히 간단화된다.

단계(5)에 있어 앞에서 계산된 변환행렬(T)에 의해 행해진 모서리점(A1, A2, A3 및 A4)사이에 둘러싸인 면 및 차량고정점(S)의 변환에 의해, 차량고정 면(A1, A2, A3, A4)과 차량고정점(S)은 한 수평 평면(차량평면에 대한 평행평면)에 투사된다. 그 때에 수평 평면에는 파선으로 표시된 둘러싸인 면이 생기는데, 그 면은 점들(A1, A2, A3, A4)에 속하는 투사점들(A1p, A2p, A3p, A4p)에 의해 둘러싸인다. 그 동일 수평 평면에는 차량고정점(S)에 속하는 투사점(Sp)도 위치한다. 수평 평면에 투사된 점(D)은 축(x, y, z)을 가진 좌표계의 원점을 형성하는데 z 축은 투사방향에 있다. 이 좌표계(x, y, z)의 원점에서 출발하여 투사면의 모서리점(A1p, A2p, A3p 및 A4p)에 이르는 벡터()(i=1, 2, 3, 4)는 차량자체 좌표계의 대응벡터()와 수학식(2)에 의한 변환행렬(T)의 곱셈에서 얻어진다. 마찬가지로 투사된 점(Sp)의 위치를 표시하는 벡터()는 변환행렬(T)을 차량자체 좌표계에서의 벡터()와 곱함으로써 얻어진다. 벡터()와 ()에 의해 단계(6)에서는 점(Sp)이 점들(A1p, A2p, A3p 및 A4p) 사이에 둘러싸인 면 내에 있는지 외부에 있는지가 판정될 수 있다. 점(Sp)이 이 면 외부에 있으면 확실하게 차량은 전복하게 된다. 따라서, 단계(7)에서는 전복이 신호화되어 승객 보호 장치가 기동된다.

도 3에서는, 단계(6)에는 다시 3개의 추가 단계(8, 9 및 10)가 연결되어있는 것을 볼 수 있다. 이 세 추가의 단계(8, 9, 10)에서 다른 방법에 의한 전복에 대한기준이 유도된다. 이들 단계는 도 3에 도시된 것처럼 상기한 계산법에 따르던지 또는 다른 방법과는 관계없이 단독으로 또는 다른 방법과 병행해서 수행될 수 있다.

단계(8)에서는 차량을 그 순간 위치로부터 차량이 전복할 불안정 위치로 이행시키는데 필요한 위치에너지(△U)가 계산된다. (전복되려면) 도 2에 명시되어있는 것처럼, 차량고정점(S)은 표시된 순간위치로부터 수평 평면(FE)에 대한 그의 거리가 양(△h)만큼 확대되어야 한다. 즉 그때에는 차량고정점은 수평평면(FE)에 대해 그의 최대거리에 도달할 것이다. 차량이, 차량고정점이 수평평면(FE)에 대해 이 최대거리에 도달할 만큼 회전되면, 차량은 필연적으로 전복할 것이다. 위치에너지(△U)는 단계(8)에서 수학식(3)에 따라 계산된다:

[수학식 3]

△U = mg△h

상기 식에서 m은 차량의 기지의 질량이고 g는 중력가속도이다. 수평평면(FE)에 대한 차량고정점(S)의 순간거리와 상기한 최대거리 사이의 차이(△h)는 차량치수와 이미 앞에서 계산된 변환행렬(T)로부터 간단한 기하학적 계산에 의해 구해질 수 있다. 다음 단계에서는 수학식(4)에 따라 차량의 회전 에너지(△W)가 계산된다.

[수학식 4]

상기식에서는 차량의 관성 모멘트를 나타내고 ω는 회전율 센서에 의해 측정된 차량축을 중심으로 한 각속도를 나타낸다. 단계(6)에서는 회전 에너지(△W)가 위치에너지(△U)보다 큰지가 결정된다. 그런 경우이면 차량은 확실하게 전복될 것이다. 따라서, 승객 보호 장치가 기동될 수 있도록 전복 신호가 발신된다.

단계(8, 9, 10)에 사용된 에너지적 고려에 의해 차량 전복이 조기에 예보되고 그리하여 실제 전복이 일어나기 전 적시에 승객 보호 장치가 기동될 수 있게 된다.

Claims

센서들 중의 하나는 종축(x')을 중심으로 차량(FZ)의 각속도를 측정하는 회전율센서(DSx)인 다수의 센서에 의해 차량의 전복을 검출하기 위한 장치에 있어서,

수직축(z') 및 횡축(y')을 중심으로 차량(FZ)의 각속도를 측정하는 두 개의 추가 회전율센서(DSy, DSz)가 제공되며, 측정된 각속도로부터 수평 평면에 투사된 차량 고정점(Sp)의 위치를 측정하는 수단이 제공되고, 이 수단은, 투사된 점(Sp)이 역시 수평 평면에 투사된 차량고정면(A1p, A2p, A3p, A4p)의 경계를 벗어나면, 차량(FZ)의 전복을 신호화하는 것을 특징으로 하는 장치.
센서들 중 하나는 종축(x')을 중심으로 차량(FZ)의 각속도를 측정하는 회전율센서(DSx)인 다수의 센서에 의해 차량의 전복을 검출하기 위한 장치에 있어서,

수직축(z') 및 횡축(y')을 중심으로 차량(FZ)의 각속도를 측정하는 두 개의 추가 회전율센서(DSy, DSz)가 제공되며, 각속도들로부터 차량의 회전에너지를 계산하고 회전에너지가 한계치를 초과할 때 차량(FZ)의 전복을 신호화하는 수단이 제공되고, 상기 한계치는, 차량(FZ)이 그 순간 위치로부터 차량고정점(S)이 차도평면(FE)에 대해 그의 최대거리에 도달하는 위치로 기울어지는데 필요한 그 위치 에너지인 것을 특징으로 하는 장치.