DE602004002342T2

DE602004002342T2 - Aufprallschutzeinrichtung eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE602004002342T2
Application number: DE602004002342T
Authority: DE
Inventors: Yoshikazu Toyota-shi Niimi
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2003-07-24
Filing date: 2004-07-20
Publication date: 2007-04-12
Anticipated expiration: 2024-07-21
Also published as: DE602004002342D1; EP1500562B1; JP2005041391A; JP3925653B2; EP1500562A1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Technisches Gebiet der Erfindung
Die gegenwärtige Erfindung bezieht sich auf eine Aufprallschutzvorrichtung für ein Fahrzeug, um im Falle eines Zusammenstoßes zwischen dem Fahrzeug und einem Fußgänger, einem Fahrrad oder einem Motorrad einen Fußgänger, einen Fahrradfahrer oder einen Motorradfahrer zu schützen.
Stand der Technik
Ein herkömmlich bekanntes System für ein Fahrzeug, um im Falle eines Zusammenstoßes zwischen dem Fahrzeug und dem Fußgänger diesen zu schützen, ist wie folgt ausgestaltet: wenn ein Stoßfängersensor einen Zusammenstoß des Fahrzeuges erfasst, und wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit, die durch einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor erfasst oder durch einen Längsbeschleunigungssensor eines Fahrzeugs erzielt wird, in einen bestimmten Bereich fällt, wird eine Motorhaube des Fahrzeuges angehoben, um den Fußgänger, der von dem Fahrzeug getroffen wurde, durch Anheben der Motorhaube zu schützen (siehe beispielsweise die JP 11-99907A).
Das obige herkömmliche System hebt ungeachtet der Art und Weise des Zusammenstoßes zwischen einem Fahrzeug und einem Objekt im Falle eines Zusammenstoßes die Motorhaube stets in einer festgelegten Art und Weise an. Daher mangelte es dem herkömmlichen System daran, ein Objekt, wie z.B. einen Fußgänger, das bei einem Zusammenstoß getroffen wurde, bei einem in einer bestimmten Art ausfallenden Zusammenstoß ausreichend zu schützen.
Als anderes herkömmlich bekanntes System einer Aufprallschutzvorrichtung offenbart das US 4,249,632 eine Sicherheitsvorrichtung in Form eines Mechanismus zum Anheben der Rückseite der vorderen Motorhaube, wobei der Mechanismus durch eine Sensorinstallation ausgelöst werden kann, die in dem Bereich des vorderen Stoßfängers von dem Fahrzeug angeordnet ist, um einen Zusammenstoß mit einem Fußgänger zu erfassen. Bei der Erfassung eines Zusammenstoßes soll der Mechanismus die vordere Motorhaube aus einer Ruheposition in eine Aufprallposition anheben, in welcher das Potential für einen Kontakt zwischen dem Kopf des Fußgängers und der Windschutzscheibe verringert wird.
Darüber hinaus ist in der DE 1014730 A1 eine Aufprallschutzvorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 dargestellt und beschrieben.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Ausgehend von der DE 10141730 A1 ist es Aufgabe der gegenwärtigen Erfindung, eine verbesserte Aufprallschutzvorrichtung für ein Fahrzeug bereitzustellen, um im Falle eines Zusammenstoßes zwischen dem Fahrzeug und dem Fußgänger, dem Fahrrad oder dem Motorrad einen Fußgänger, einen Radfahrer oder einen Motorradfahrer geeignet zu schützen.
Diese Aufgabe wird durch eine Aufprallschutzvorrichtung für ein Fahrzeug erzielt, die Folgendes aufweist: ein Motorhaubenstellglied, um zumindest einen Abschnitt einer Motorhaube nach oben zu verschieben; und eine Einrichtung zum Steuerung der Haubenverlagerung, um das Motorhaubenstellglied in dem Fall eines Zusammenstoßes zwischen dem Fahrzeug und einem Objekt in Übereinstimmung mit der Art des Zusammenstoßes so zu steuern, dass die Haube so nach oben verschoben wird, wie es der Art des Zusammenstoßes entspricht, worin das Motorhaubenstellglied dazu fähig ist, linke und rechte Abschnitte der Motorhaube, die an entgegengesetzten Seiten einer Mittelachse des Fahrzeugs angeordnet sind, und vordere und hintere Abschnitte der Motorhaube, die entlang der Mittelachse des Fahrzeugs angeordnet sind, unabhängig voneinander nach oben zu verschieben.
Vorzugsweise ist das Motorhaubenstellglied dazu fähig, die Motorhaube in unterschiedliche Richtungen zu kippen.
Bevorzugt weist die Einrichtung zum Steuern der Motorhaubenverlagerung Folgendes auf: eine Einrichtung zum Abschätzen einer Aufprallposition, um eine Position auf der Motorhaube abzuschätzen, an der das Objekt in dem Fall des Zusammenstoßes zwischen dem Fahrzeug und dem Objekt aufschlägt; und eine Einrichtung zur Steuerung des Stellgliedes, um das Motorhaubenstellglied so zu steuern, dass die Motorhaube an einer Position nach oben verschoben wird, die der abgeschätzten Aufschlagposition entspricht. Vorzugsweise weist die Einrichtung zum Steuern der Motorhaubenverlagerung eine Einrichtung zur Abschätzung der Bewegungsrichtung, um eine Bewegungsrichtung des Objekts in dem Fall des Zusammenstoßes zwischen dem Fahrzeug und dem Objekt abzuschätzen, und eine Einrichtung zur Steuerung des Stellgliedes, um das Motorhaubenstellglied derart zu steuern, dass die Motorhaube entlang der abgeschätzten Bewegungsrichtung gekippt wird, auf.
Im Falle eines Zusammenstoßes zwischen dem Fahrzeug und dem Objekt arbeitet die somit aufgebaute Aufprallschutzvorrichtung der gegenwärtigen Erfindung derart, dass die Einrichtung zum Steuern der Motorhaubenverlagerung die Motorhaube nach oben derart verlagert, wie es der Art des Zusammenstoßes entspricht. Beispielsweise verlagert die Einrichtung zum Steuern der Motorhaubenverlagerung einen Abschnitt der Motorhaube entsprechend einer Position nach oben, an welcher erwartet wird, dass das Objekt aufschlägt, oder sie verlagert die Motorhaube derart, dass diese entlang einer Bewegungsrichtung des Objektes gekippt wird. Somit kann im Falle eines Zusammenstoßes zwischen dem Fahrzeug und einem Fußgänger, einem Fahrrad
oder einem Motorrad für den Fußgänger, den Fahrradfahrer oder der Motorradfahrer, d.h. einem Objekt, das bei einem Zusammenstoß getroffen wird, ein geeigneter Schutz bereitgestellt werden. In vielen Fällen wird die Verlagerung nach oben von nur einem Abschnitt der Motorhaube ausreichen, sodass die Verlagerung nach oben der Motorhaube schnell durchgeführt werden kann.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
Es werden verschiedene andere Aufgaben, Merkmale und viele der begleitenden Vorteile der gegenwärtigen Erfindung schnell erkannt, da sie unter Bezugnahme auf die folgende detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen besser verstanden wird, wenn sie im Zusammenhang mit der beigefügten Zeichnung betrachtet wird, in der
1 eine schematische Draufsicht ist, die einen vorderen Abschnitt eines Fahrzeugs zeigt, das mit einer Aufprallschutzvorrichtung gemäß einer der ersten bis dritten Ausführungsformen der gegenwärtigen Erfindung ausgestattet ist;
2 ein Blockdiagramm einer elektronischen Steuervorrichtung zum Steuern des Fahrzeugs ist;
3 ein Ablaufdiagramm eines Motorhaubensteuerprogramms ist, das in der ersten Ausführungsform durch eine elektronische Steuereinheit von 2 ausgeführt wird;
4A eine Ansicht ist, die einen Zustand zeigt, bei dem ein Bild von einem Fußgänger durch eine Kameraeinheit aufgenommen wird;
4B ein aufgenommenes Bild des Fußgängers zeigt;
5 ein typisches Diagramm ist, um ein Objekt durch eine Stoßfängersensorausgabe und eine Relativgeschwindigkeit zu identifizieren;
6 eine erläuternde Darstellung ist, um die Bewegung eines menschlichen Wesens, das bei einem Zusammenstoß getroffen wurde, über einer Motorhaube zu erläutern;
7A und 7B erläuternde Darstellungen sind, um die Arten der Verlagerung der Motorhaube des Fahrzeugs gemäß der ersten Ausführungsform zu erklären;
8 ein Ablaufdiagramm eines Motorhaubensteuerprogramms ist, das in der zweiten Ausführungsform durch die elektronische Steuereinheit von 2 ausgeführt wird;
9 eine erläuternde Ansicht ist, um eine Art und Weise der Verlagerung der Motorhaube des Fahrzeugs gemäß der zweiten Ausführungsform zu erklären;
10 ein Ablaufdiagramm eines Motorhaubensteuerprogramms ist, das in der dritten Ausführungsform durch die elektronische Steuereinheit von 2 ausgeführt wird; und
11 eine erläuternde Darstellung ist, um eine Art und Weise der Verlagerung der Motorhaube des Fahrzeugs gemäß der dritten Ausführungsform zu erklären.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
a. Erste Ausführungsform
Unter Bezugnahme auf die Zeichnung wird nun eine erste Ausführungsform der gegenwärtigen Erfindung beschrieben. 1 zeigt schematisch einen vorderen Abschnitt eines Fahrzeugs. An linken vorderen, rechten vorderen, linken hinteren und rechten hinteren Eckabschnitten unter den entsprechenden vier Ecken einer Motorhaube 11, die eine Brennkraftmaschinenkammer des Fahrzeugs abdeckt, sind Motorhaubenstellglieder 12 bis 15 angeordnet, die an einem Fahrzeugkörperteil fest angebracht sind. Jedes der Motorhaubenstellglieder 12 bis 15 weist einen Elektromotor oder eine Hydraulikvorrichtung auf. Der Elektromotor oder die Hydraulikvorrichtungen können unabhängig arbeiten, sodass die Motorhaube 11 an linken vorderen, rechten vorderen, linken hinteren und rechten hinteren Abschnitten unabhängig nach oben verlagert (angehoben) werden kann.
Als Nächstes wird eine elektronische Steuervorrichtung zum Steuern der linken vorderen, rechten vorderen, linken hinteren und rechten hinteren Motorhaubenstellglieder 12 bis 15 beschrieben. Wie in den 1 und 2 dargestellt ist, beinhaltet die elektronische Steuervorrichtung eine Radareinheit 21, eine Kameraeinheit 22, einen Stoßfängersensor 23, einen linken vorderen Beschleunigungssensor 24, einen rechten vorderen Beschleunigungssensor 25 und einen Lenkwinkelsensor 26. Die elektronische Steuervorrichtung beinhaltet ferner, wenn notwendig, einen Giergeschwindigkeitssensor 27, einen Rollgeschwindigkeitssensor 28 und einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 29.
Die Radareinheit 21 ist an einem vorderen Endabschnitt des Fahrzeugs angeordnet. Die Radareinheit 21 überträgt in der Bewegungsrichtung des Fahrzeugs Millimeterwellen, Ultraschallwellen oder dergleichen, und sie empfängt Wellen, die von einem sich voraus befindlichen Objekt reflektiert werden, wodurch der Abstand zu dem Objekt erfasst wird. Die Kameraeinheit 22 ist eine CCD-Kamera oder dergleichen, die im Inneren des Fahrzeugs angeordnet und nach vorne gerichtet ist. Die Kameraeinheit 22 ist dafür ausgelegt, ein Bild eines Fußgängers, eines Gegenstands oder dergleichen aufzunehmen, der sich in dem Weg des Fahrzeugs befindet. Der Stoßfängersensor 23 ist ein länglicher Verschiebungssensor (oder ein länglicher Lastsensor), dessen Länge im Wesentlichen gleich der eines Stoßfängers 16 ist, welcher an dem vorderen Endabschnitt des Fahrzeugs angebracht ist. Im Falle eines Zusammenstoßes zwischen dem Stoßfänger 16 und einem Objekt gibt der Stoßfängersensor 23 ein Signal aus, das eine Verlagerung BP des Stoßfängers 16 (oder eine Last BP, die auf den Stoßfänger 16 aufgebracht wird) anzeigt. Die linken vorderen und rechten vorderen Beschleunigungssensoren 24 und 25 sind an (nicht dargestellten) entsprechenden Fahrzeugkörperelementen angebracht, die hinter und in der Nähe des Stoßfängers 16 an einer linksseitigen Position bzw. einer rechtsseitigen Position angeordnet sind. Die Beschleunigungssensoren 24 und 25 erfassen Beschleunigungen G1 und G2, die im Fall eines Zusammenstoßes zwischen dem Stoßfänger 16 und einem Objekt erzeugt werden, und sie geben Signale aus, welche auf die erfassten Beschleunigungen G1 und G2 schließen lassen.
Der Lenkwinkelsensor 26 erfasst einen Lenkwinkel θh eines nicht dargestellten Lenkrades und er gibt ein Signal aus, das auf den erfassten Lenkwinkel θh schließen lässt. Der Giergeschwindigkeitssensor 27 erfasst die Giergeschwindigkeit des Fahrzeugs, und er gibt ein Signal aus, das auf die Giergeschwindigkeit schließen lässt. Der Rollgeschwindigkeitssensor erfasst eine Rollgeschwindigkeit des Fahrzeugkörpers, und er gibt ein Signal aus, das auf die erfasste Rollgeschwindigkeit schließen lässt. Der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 29 erfasst eine Fahrzeuggeschwindigkeit V, und er gibt ein Signal aus, das auf die erfasste Fahrzeuggeschwindigkeit V schließen lässt.
Diese Sensoren 21 bis 29 sind mit einer elektronischen Steuereinheit 30 verbunden, deren Hauptbestandteil ein Mikrocomputer ist, der unter anderen Teilen aus einer CPU, einem ROM, einem RAM und einer Schaltuhr besteht. Die elektronische Steuereinheit 30 führt ein Motorhaubensteuerprogramm aus 3 in vorgegebenen kurzen Intervallen aus, wodurch die linken vorderen, rechten vorderen, linken hinteren und rechten hinteren Motorhaubenstellglieder 12 bis 15 gesteuert werden.
Als Nächstes wird die Betriebsweise der somit aufgebauten Aufprallschutzvorrichtung der ersten Ausführungsform beschrieben. Die elektronische Steuereinheit 30 führt das Motorhaubensteuerprogramm an bestimmten kurzen Intervallen wiederholt aus. Das Motorhaubensteuerprogramm startet von Schritt S10 in 3. In Schritt S12 berechnet die elektronische Steuereinheit 30 eine relative Geschwindigkeit Vab zwischen dem Fahrzeug und einem sich voraus befindlichen Objekt. Genauer gesagt wird der Abstand zwischen dem Fahrzeug und dem sich voraus befindlichen Objekt, das durch die Radareinheit 21 erfasst worden ist, als Ist-Abstand L_new gespeichert, der einen Abstand anzeigt, welcher während der gerade ablaufenden Ausführung des Motorhaubensteuerprogramms erfasst wird. Der Ist-Abstand L_new wird von einem Abstand subtrahiert, der während der letzten Ausführung des Motorhaubensteuerprogramms erfasst wurde (welcher hier als letzter Abstand L_old bezeichnet wird). Die somit erzielte Differenz "L_old – L_new" wird durch ein Ausführungsintervall Δt des Motorhaubensteuerprogramms geteilt, wodurch die Relativgeschwindigkeit Vab zwischen dem Fahrzeug und dem sich voraus befindlichen Objekt (= (L_old – L_new)/Δt) geliefert wird.
Anschließend wird in Schritt S14 auf der Grundlage des Lenkwinkels θh, der durch den Lenkwinkelsensor 26 erfasst worden ist, ein Bahnwinkel θ des Fahrzeugs berechnet. In diesem Fall ist der Bahnwinkel θ des Fahrzeugs der Winkel zwischen der Bewegungsrichtung des Fahrzeugs und der Mittelachse des Fahrzeugs, die sich in Längsrichtung erstreckt, d.h. in der Richtung von vorne nach hinten des Fahrzeugs. Es ist anzumerken, dass der Bahnwinkel θ des Fahrzeugs auf der Grundlage der Giergeschwindigkeit, die durch den Giergeschwindigkeitssensor 27 erfasst worden ist, der Rollgeschwindigkeit, die durch den Rollgeschwindigkeitssensor 28 erfasst worden ist, oder durch die Fahrzeuggeschwindigkeit, die durch den Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 29 erfasst worden ist, korrigiert werden kann. Als Alternative kann der Bahnwinkel θ dadurch berechnet werden, dass die Giergeschwindigkeit, die Rollgeschwindigkeit und die Fahrzeuggeschwindigkeit verwendet werden. Anschließend wird in Schritt S16 bewirkt, dass die Kameraeinheit 22 ein Bild einer sich vor dem Fahrzeug befindlichen Ansicht aufnimmt. Bilddaten, die das aufgenommene Bild angeben, werden analysiert. In der Analyse führt die elektronische Steuereinheit 30 eine Bilderkennung für einen Kopf eines menschlichen Wesens durch, wodurch beurteilt wird, ob sich das menschliche Wesen im Weg des Fahrzeugs befindet oder nicht. Genauer gesagt beurteilt die elektronische Steuereinheit 30, ob sich im Weg des Fahrzeugs ein Fußgänger, ein Fahrradfahrer oder ein Motorradfahrer befindet oder nicht.
Nach der Durchführung von Schritt S16 gibt die elektronische Steuereinheit 30 in Schritt S18 Signale BP, G1 und G2 von dem Stoßfängersensor 23 bzw. den linken vorderen und rechten vorderen Beschleunigungssensoren 24 und 25 ein. In Schritt S20 beurteilt die elektronische Steuereinheit 30 auf der Grundlage der Erfassungsergebnisse eines menschlichen Wesens in Schritt S16 und auf der Grundlage der Signale BP, G1 und G2 von dem Stoßfängersensor 23 und den linken vorderen und rechten vorderen Beschleunigungssensoren 24 und 25, ob das Fahrzeug mit einem Objekt, das ein menschliches Wesen ist, kollidiert ist oder nicht, d.h. ob das Fahrzeug mit einem Fußgänger, einem Fahrrad oder einem Motorrad kollidiert ist. Mit anderen Worten, die elektronische Steuereinheit 30 beurteilt, ob die folgenden zwei Bedingungen erfüllt sind oder nicht; (1) ein menschliches Wesen (ein Fußgänger, ein Fahrradfahrer oder ein Motorradfahrer) ist durch den Ablauf in Schritt S16 erfasst worden, und (2) die Signale BP, G1 und G2 von dem Stoßfängersensor 23 und den linken vorderen und rechten vorderen Beschleunigungssensoren 24 und 25 zeigen einen Zusammenstoß mit einem Fußgänger, einem Fahrrad oder einem Motorrad an. In diesem Fall werden auf der Grundlage der Verlagerung BP des Stoßfängers 16 (oder der Last BP, die auf den Stoßfänger 16 aufgebracht wird), die durch den Stoßfängersensor 23 erfasst wurde, die Geschwindigkeit einer Verlagerung des Stoßfängers 16, die Beschleunigung einer Verlagerung des Stoßfängers 16 und dergleichen berechnet. Die elektronische Steuereinheit 30 beurteilt, ob physikalische Größen, wie die Verlagerung BP (oder die Last BP), die Verlagerungsgeschwindigkeit, die Verlagerungsbeschleunigung und die linken vorderen und rechten vorderen Beschleunigun gen G1 und G2 in jeweilige vorgegebene Bereiche fallen oder nicht, die auf einen Zusammenprall mit einem Fußgänger, einem Fahrrad oder einem Motorrad schließen lassen. Es ist anzumerken, dass Schritt S16 zum Beurteilen, ob ein menschliches Wesen gegenwärtig ist oder nicht, unnötig wird, wenn zum genauen Beurteilen, ob der Stoßfänger 16 mit einem Fußgänger, einem Fahrrad oder einem Motorrad kollidiert ist oder nicht, Schritt S20 feste Bereiche verwendet, die jeweils mit der Verlagerung BP, der Verlagerungsgeschwindigkeit, der Verlagerungsbeschleunigung, den linken vorderen und rechten vorderen Beschleunigungen G1 und G2 und dergleichen verglichen werden.
In Schritt S20 macht die elektronische Steuereinheit 30 dann, wenn sie beurteilt, dass kein Zusammenstoß aufgetreten ist, eine "Nein-"Beurteilung, und sie fährt ohne Ausführung der Abläufe von Schritt S22 bis S34 mit Schritt S36 fort. In Schritt S36 beendet die elektronische Steuereinheit 30 die Ausführung des Motorhaubensteuerprogramms. Im Gegensatz dazu macht die elektronische Steuereinheit 30 dann, wenn ein Zusammenstoß aufgetreten ist, in Schritt S20 eine "Ja-"Beurteilung und sie fährt mit Schritt S22 und darüber hinaus fort. In Schritt S22 berechnet die elektronische Steuereinheit 30 auf der Grundlage des Bildes, das in Schritt S16 aufgenommen worden ist, Koordinaten (x1, y1), die auf die Position eines Fußgängers, eines Fahrradfahrers
oder eines Motorradfahrers schließen lassen, der durch einen vorderen Endabschnitt des Fahrzeugs getroffen wurde. Wie in 4(A) dargestellt ist, nimmt die Kameraeinheit 22 ein Bild von einer Ansicht vor dem Fahrzeug von einem oberen Abschnitt des Inneren von dem Fahrzeug auf. Wie in 4(B) dargestellt ist, bestimmt die elektronische Steuereinheit 30 die seitliche Position und die Höhe oder Koordinaten (x1, y1) von dem Kopf des menschlichen Wesens, das durch den Ablauf in Schritt S16 erfasst worden ist.
Anschließend identifiziert die elektronische Steuereinheit 30 in Schritt S24 auf der Grundlage der Verlagerung BP (oder der Last BP) des Stoßfängers 16, die von dem Stoßfängersensor 23 in Schritt S18 aufgenommen worden ist; und der Relativgeschwindigkeit Vab, die in Schritt S12 berechnet worden ist, das Objekt, das bei dem Zusammenstoß aufgetroffen ist, und sie bestimmt gemäß dem identifizierten Objekt Koeffizienten k1 und k2, die bei einer späteren Berechnung verwendet werden. In diesem Fall beurteilt die elektronische Steuereinheit 30, ob das Objekt, das bei dem Zusammenstoß aufgeprallt ist, ein Fußgänger, ein Fahrrad oder ein Motorrad ist, wobei auf die Tabelle von 5 Bezug genommen wird, welche Identifikationsbereiche mittels dem Verhältnis zwischen der Relativgeschwindigkeit Vab und der Verlagerung BP (oder der Last BP), die von dem Stoßfängersensor 23 aufgenommen wird, spezifiziert.
Insbesondere beurteilt die elektronische Steuereinheit 30, ob ein Punkt, der durch die Relativgeschwindigkeit Vab und durch die erfasste Verlagerung BP (oder die Last BP) des Stoßfängers 16 bestimmt worden ist, in den Bereich, der einem Fußgänger entspricht, oder in den übrigen Bereich fällt (einem Bereich, der einem Fahrrad oder einem Motorrad entspricht), wodurch das Objekt identifiziert wird, das bei dem Zusammenstoß aufprallt. Die Koeffizienten k1 und k2 nehmen vorgegebene Werte an, die für ein Fahrrad oder ein Motorrad größer sind als für einen Fußgänger.
Nach der Ausführung des Ablaufs von Schritt S24 berechnet die elektronische Steuereinheit 30 in Schritt S26 eine abgeschätzte Aufschlagposition (α, β) des menschlichen Wesens (eines Fußgängers, eines Fahrradfahrers oder eines Motorradfahrers), indem die berechneten Koordinaten (x1, y1), die bestimmten Koeffizienten k1 und k2, die berechnete Relativgeschwindigkeit Vab und der Bahnwinkel θ verwendet werden. Wie in 6 dargestellt ist, ist die abgeschätzte Aufschlagposition (α, β) durch einen seitlichen Abstand und einen Längsabstand dargestellt, die von dem Basispunkt aus gemessen werden, der sich an einer linken vorderen Endposition A der Motorhaube 11 befindet. Die abgeschätzte Aufschlagposition (α, β) kann beispielsweise unter Verwendung der folgenden Gleichungen (1) bis (3) berechnet werden. D = k1·y1 + k2·Vab (1) α = x1 + d·sinθ (2) β = d·cosθ (3)
Die obigen Gleichungen (1) bis (3) zeigen an, dass sich ein Abstand d, über welchen das menschliche Wesen gestoßen worden ist, mit der Größe und der Relativgeschwindigkeit Vab des menschlichen Wesens erhöht, und dass ein Fahrradfahrer oder ein Motorradfahrer über einen größeren Abstand d als ein Fußgänger gestoßen worden ist. Auf der Grundlage des Abstandes d und unter Berücksichtigung des Bahnwinkels θ wird die abgeschätzte Aufschlagposition (α, β) berechnet.
Nach der Berechung der abgeschätzten Aufschlagposition (α, β) beurteilt in Schritt 28 die elektronische Steuereinheit 30, ob die abgeschätzte Aufschlagposition (α, β) des menschlichen Wesens auf der Motorhaube 11 liegt oder nicht, indem be urteilt wird, ob α und β die unten dargestellten Beziehungen (4) und (5) erfüllen oder nicht. 0 ≤ α ≤ W (4) 0 ≤ β ≤ H (5)worin W die Breite der Motorhaube 11 und H die Länge der Motorhaube 11 sind, die entlang der Mittelachse des Fahrzeugs gemessen worden sind.
In dem Fall, in dem die Ungleichungen (4) und (5) erfüllt sind und die abgeschätzte Aufschlagposition (α, β) auf der Motorhaube 11 liegt, macht die elektronische Steuereinheit 30 in Schritt S28 eine "Ja-"Beurteilung, und sie fährt mit Schritt S30 fort. In Schritt S30 vergleicht die elektronische Steuereinheit 30 den Wert β, der die abgeschätzte Längsaufschlagposition des menschlichen Wesens anzeigt, mit H/2, um dadurch zu beurteilen, ob das menschliche Wesen an der rückwärtigen Seite der Längsachse der Motorhaube 11 auf die Motorhaube 11 aufschlägt oder nicht. Wenn β größer H/2 ist, d. h. wenn erwartet wird, dass das menschliche Wesen an der rückwärtigen Seite der Längsachse der Motorhaube 11 auf die Motorhaube 11 aufschlägt, macht die elektronische Steuereinheit 30 in Schritt S30 eine "Ja-"Beurteilung, und sie führt den Ablauf von Schritt S32 durch. Wie in 7(A) dargestellt ist, aktiviert die elektronische Steuereinheit 30 in Schritt S32 die linken und rechten hinteren Motorhaubenstellglieder 14 und 15 derart, dass ein rückwärtiger Abschnitt der Motorhaube 11 nach oben verlagert oder angehoben wird. Wenn β > H/2 ist, d. h. wenn erwartet wird, dass das menschliche Wesen an der vorderen Seite der Längsachse der Motorhaube 11 auf die Motorhaube 11 aufschlägt, macht die elektronische Steuereinheit 30 in Schritt S30 eine "Nein-"Beurteilung, und sie fährt mit dem Ablauf von Schritt S34 fort. Wie in 7(B) dargestellt ist, aktiviert die elektronische Steuereinheit 30 in Schritt S34 die linken und rechten vorderen Motorhaubenstellglieder 12 und 13 derart, dass ein vorderer Abschnitt der Motorhaube 11 nach oben verlagert oder angehoben wird.
In dem Fall, in welchem die Ungleichung (4) oder (5) nicht erfüllt ist und die abgeschätzte Aufschlagposition (α, β) nicht auf der Motorhaube 11 liegt, macht die elektronische Steuereinheit 30 in Schritt S28 eine "Nein-"Beurteilung, und sie fährt ohne Ausführung des Ablaufs von Schritt S30 bis S34 mit Schritt S36 fort. In Schritt S36 beendet die elektronische Steuereinheit 30 die Ausführung des Motorhaubensteuerprogramms. Daher wird in diesem Fall eine Verlagerung der Motorhaube 11 nach oben, d. h. ein Anheben der Motorhaube, nicht durchgeführt. Es ist anzumerken, dass in diesem Fall ein nicht dargestelltes Programm ausgeführt wird, um Schutzmaßnahmen für Fahrzeuginsassen, wie z. B. die Entfaltung eines Airbags, vorzugsweise zu bewirken.
Wie oben beschrieben wird gemäß der ersten Ausführungsform die abgeschätzte Aufschlagposition (α, β) des menschlichen Wesens auf der Grundlage der Position (x1, y1) von dem Kopf des menschlichen Wesens und derartigen Faktoren im Falle eines Zusammenstoßes wie der Relativgeschwindigkeit Vab, dem Bahnwinkel θ des Fahrzeugs und der Klassifizierung des menschlichen Wesens, d. h. eines Fußgängers, eines Fahrradfahrers oder eines Motorradfahrers, berechnet. Gemäß der abgeschätzten Aufschlagposition (α, β) wird ein Abschnitt (Abschnitte) der Motorhaube 11, der angehoben werden soll, bestimmt. Somit kann im Falle eines Zusammenstoßes zwischen einem Fahrzeug und einem Fußgänger, einem Fahrrad oder einem Motorrad die erste Ausführungsform den Fußgänger, den Fahrradfahrer oder den Motorradfahrer, d. h. ein Objekt, das bei einer Kollision aufprallt, geeignet schützen. In vielen Fällen wird eine Verlagerung nach oben von nur einem Abschnitt der Motorhaube 11 ausreichen, so dass die Verlagerung nach oben schnell ausgeführt werden kann.
In dem Fall, in welchem die abgeschätzte Abschlagposition (α, β) auf der Motorhaube 11 liegt, bestimmt die oben beschriebene erste Ausführungsform die Position auf der Motorhaube 11 nur in Bezug auf die Längsrichtung. Anstelle oder zusätzlich zu einer solchen Bestimmungsart kann jedoch die Position auf der Motorhaube 11 in Bezug auf die Querrichtung bestimmt werden. Die folgende Steuerung kann beispielsweise durchgeführt werden: wenn ein Vergleich zwischen der abgeschätzten Querposition α und dem geteilten Wert W/2 der Breite der Motorhaube 11 anzeigt, dass die abgeschätzte Aufschlagposition (α, β) des menschlichen Wesens auf einem linksseitigen halben Abschnitt der Motorhaube 11 liegt, dann werden die linken vorderen und hinteren Motorhaubenstellglieder 12 und 14 aktiviert, um dadurch einen linken Abschnitt der Motorhaube 11 nach oben zu verlagern (anzuheben); wenn der Vergleich anzeigt, dass die abgeschätzte Aufschlagposition (α, β) eines menschlichen Wesens auf einem rechten halben Bereich der Motorhaube 11 liegt, werden die rechten vorderen und hinteren Motorhaubenstellglieder 13 und 15 aktiviert, um dadurch einen rechten Abschnitt der Motorhaube 11 nach oben zu verlagern (anzuheben). Ferner kann die Position auf der Motorhaube 11 in Bezug auf sowohl die Längs- als auch die Querrichtung bestimmt werden. In diesem Fall werden irgendeines oder zwei der linken vordern, rechten vorderen, linken hinteren und rechten hinteren Motorhaubenstellglieder 12 bis 15 aktiviert.
b. Zweite Ausführungsform
Anschließend wird eine zweite Ausführungsform der gegenwärtigen Erfindung beschrieben. Die zweite Ausführungsform ist ähnlich ausgestaltet wie die erste Ausführungsform, die in den 1 und 2 dargestellt ist. Die elektronische Steuereinheit 30 führt jedoch anstelle des Motorhaubensteuerprogramms von 3 ein Motorhaubensteuerprogramm von 8 durch. Das Motorhaubensteuerprogramm von 8 unterscheidet sich von dem von 3 darin, dass der Ablauf von Schritt S12 in 3 ausgelassen ist, und dass die Abläufe von Schritt S40 bis S44 die Abläufe von Schritt S22 bis S34 in 3 ersetzen. Im Folgenden ist nun die Betriebsweise der zweiten Ausführungsform beschrieben. Es sind jedoch nur Merkmale beschrieben, die sich von denen der ersten Ausführungsformen unterscheiden.
Wenn in Schritt S20 die elektronische Steuereinheit 30 eine "Ja"-Beurteilung macht, d. h. wenn die elektronische Steuereinheit 30 beurteilt, dass das Fahrzeug mit einem Fußgänger, einem Fahrrad oder einem Motorrad kollidiert ist, fährt die elektronische Steuereinheit 30 mit Schritt S40 fort und erfasst die Position einer Kollision an dem Stoßfinger 16. Insbesondere wird auf der Grundlage eines Bildes, das durch die Kameraeinheit 22 aufgenommen worden ist, eine seitliche Position der Kollision erfasst (die der Koordinate x1 in der ersten Ausführungsform entspricht). In dem Fall, in welchem das Signal BP von dem Stoßfängersensor 23 die Position einer Verlagerung des Stoßfängers 16 anzeigt, die durch die Kollision bewirkt worden ist, kann die Position der Kollision auf der Grundlage des Signals BP von dem Stoßfängersensor 23 erfasst werden.
Anschließend berechnet die elektronische Steuereinheit 30 in Schritt S42 auf der Grundlage der somit erfassten Position der Kollision und dem Bahnwinkel θ des Fahrzeugs, der in Schritt S14 berechnet worden ist, eine Richtung, entlang der sich das menschliche Wesen, das bei der Kollision aufgeschlagen ist, auf der Motorhaube 11 bewegt. In Schritt S44 bewirkt die elektronische Einheit 30 auf der Grundlage der somit berechneten Bewegungsrichtung des menschlichen Wesens auf der Motorhaube 11, dass die linken vorderen, rechten vorderen, linken hinteren und rechten hinteren Motorhaubenstellglieder 12 bis 15 aktiviert werden, so dass die Motorhaube 11 entlang der Bewegungsrichtung gekippt wird. Wie beispielsweise in 9 dargestellt ist, werden dann, wenn X die Position der Kollision und Y die Bewegungsrichtung darstellen, die Motorhaubenstellglieder 12 bis 15 aktiviert, so dass die Motorhaube 11 entlang der Bewegungsrichtung derart gekippt wird, dass sie an einem Abschnitt am Höchsten angehoben wird, der sich im Wesentlichen entlang der Bewegungsrichtung Y und am Weitesten weg von der Position X befindet. In diesem Fall hebt das rechte hintere Motorhaubenstellglied 15 die Motorhaube 11 auf das höchste Niveau an; das rechte vordere Motorhaubenstellglied 13 hebt die Motorhaube 11 auf das nächst höchste Niveau an; und das linke hintere Motorhaubenstellglied 14 hebt die Motorhaube 11 auf das niedrigste Niveau an.
Wie oben beschrieben wird gemäß der zweiten Ausführungsform im Falle einer Kollision die Bewegungsrichtung eines menschlichen Wesens, das ein Objekt ist, welches aufgeschlagen hat, berechnet, und die Motorhaube 11 wird entlang der berechneten Bewegungsrichtung gekippt. Somit kann im Falle einer Kollision zwischen einem Fahrzeug und einem Fußgänger, einem Fahrrad oder einem Motorrad die zweite Ausführungsform den Fußgänger, den Fahrradfahrer oder den Motorradfahrer, d. h. das Objekt, das bei einer Kollision aufgeschlagen ist, geeignet schützen. In vielen Fällen wird eine Verlagerung nach oben von nur einem Abschnitt der Motorhaube 11 ausreichen, so dass die Verlagerung der Motorhaube 11 nach oben schnell ausgeführt werden kann.
c. Dritte Ausführungsform
Anschließend wird eine dritte Ausführungsform der gegenwärtigen Erfindung beschrieben. Die dritte Ausführungsform ist ähnlich aufgebaut wie die erste Ausführungsform, die in den 1 und 2 dargestellt ist. Zusätzlich zu den Sensoren 21 bis 29, die in der ersten Ausführungsform verwendet werden, ist jedoch ein Beschleunigungssensor 40 vorgesehen. Der Beschleunigungssensor 40 ist dafür ausgelegt, eine Längsbeschleunigung Gx des gesamten Fahrzeugs zu erfassen. Die elektronische Steuereinheit 30 führt anstelle des Motorhaubensteuerprogramms von 3 ein Motorhaubensteuerprogramm von 10 durch. Im Folgenden ist die Betriebsweise der dritten Ausführungsform beschrieben. Es sind jedoch nur Merkmale beschrieben, die sich von denen der ersten Ausführungsform unterscheiden.
Gemäß der dritten Ausführungsform startet die elektronische Steuereinheit 30 das Ausführen des Motorhaubensteuerprogramms von Schritt S50 und sie führt die Abläufe, die aus den Schritten S50 bis S58 bestehen, an bestimmten kurzen Intervallen wiederholt durch. In Schritt S52 beurteilt die elektronische Steuereinheit 30, ob die Fahrzeuggeschwindigkeit V, die durch den Fahrzeugsensor 29 erfasst ist, gleich oder größer als eine bestimmte Fahrzeuggeschwindigkeit V0 ist oder nicht, oder ob eine Längsbeschleunigung Gx, die durch den Beschleunigungssensor 40 erfasst wor den ist, geringer als eine bestimmte Beschleunigung G0 ist oder nicht. Wenn die erfasste Fahrzeuggeschwindigkeit V gleich oder größer als die bestimmte Fahrzeuggeschwindigkeit V0 ist, oder wenn die Längsbeschleunigung Gx kleiner als die bestimmte Beschleunigung G0 ist, macht die elektronische Steuereinheit 30 in Schritt S52 eine "Ja-"Beurteilung, und sie fährt mit Schritt S54 fort. In Schritt S54 bewirkt die elektronische Steuereinheit 30, dass die linken vorderen, rechten vorderen, linken hinteren und rechten hinteren Motorhaubenstellglieder 12 bis 15 gleichzeitig aktiviert werden, so dass die Motorhaube 11 gleichzeitig an den entsprechenden vier Abschnitten angehoben wird. Wie in 11 dargestellt ist, wird als Ergebnis die gesamte Motorhaube 11 auf eine bestimmte Höhe angehoben.
Wenn die erfasste Fahrzeuggeschwindigkeit V geringer als die bestimmte Fahrzeuggeschwindigkeit V0 ist und wenn die erfasste Beschleunigung Gx nicht geringer als die bestimmte Beschleunigung G0 ist, macht in der Zwischenzeit die elektronische Steuereinheit 30 in Schritt S52 eine "Nein-"Beurteilung und sie fährt mit Schritt S56 fort. In Schritt S56 bewirkt die elektronische Steuereinheit 30, dass die linken vorderen, rechten vorderen, linken hinteren und rechten hinteren Motorhaubenstellglieder 12 bis 15 aktiviert werden, so dass die vier Abschnitte der Motorhaube 11 an ihre Ursprungspositionen zurückgestellt werden. Dadurch wird die Motorhaube 11 in die ursprüngliche Position zurückgebracht.
Wie aus der obigen Beschreibung gemäß der dritten Ausführungsform ersichtlich ist, wird die Motorhaube 11 angehoben, wenn das Fahrzeug mit einer bestimmten Geschwindigkeit oder schneller läuft oder wenn es abrupt verzögert wird. Sogar wenn aufgrund eines Ausfalls von einem der Sensoren 21 bis 28 die Schutzsteuerung zum Anheben der Motorhaube 11 abgeschaltet ist oder das Anheben der Motorhaube 11 verzögert ist, kann daher die dritte Ausführungsform einen Fußgänger, einen Fahrradfahrer oder einen Motorradfahrer, der bei einer Kollision aufprallt, zuverlässig schützt. Daher kann die dritte Ausführungsform mit der ersten oder der zweiten Ausführungsform kombiniert werden, um mit einem Fall fertig zu werden, in welchem die Betriebsweise gemäß der ersten oder zweiten Ausführungsform aufgrund eines Ausfalls von einem der Sensoren 21 bis 28 ausgeschaltet ist. Weil die Motorhaube 11 abgesenkt wird, wenn das Fahrzeug angehalten wird, ist die Ausgestaltung nicht beeinträchtigt.
Während die gegenwärtige Erfindung unter Bezugnahme auf die ersten bis dritten Ausführungsformen beschrieben worden ist, ist die gegenwärtige Erfindung nicht auf diese beschränkt, sondern sie kann geeignet abgewandelt werden, ohne das der Schutzumfang der Erfindung verlassen wird, wie er durch die beigefügten Ansprüche definiert ist.
Beispielsweise ist in der ersten bis dritten Ausführungsform der Stoßfängersensor 23 ein Verlagerungssensor, um eine Verlagerung des Stoßfängers 16 zu erfassen, oder ein Lastsensor, um eine Last zu erfassen, die auf den Stoßfänger 16 aufgebracht wird. Der Stoßfängersensor 23 kann jedoch durch einen Sensor zum Erfassen der Geschwindigkeit oder der Beschleunigung einer Verformung des Stoßfängers 16 oder einer ähnlichen physikalischen Größe ersetzt werden. Ebenfalls können die linken und rechten vorderen Beschleunigungssensoren 24 und 25 durch Verlagerungssensoren zum Erfassen einer Verlagerung eines rückwärtigen Endabschnitts des Stoßfängers 16 oder durch Lastsensoren zum Erfassen einer Last, die auf einen rückwärtigen Endabschnitt des Stoßfingers 16 aufgebracht wird, ersetzt werden.

Claims

Eine Aufprallschutzvorrichtung für ein Fahrzeug, die Folgendes aufweist: ein Motorhaubenstellglied (12–15), um zumindest einen Abschnitt einer Motorhaube (11) nach oben zu verschieben; und eine Einrichtung zum Steuern der Haubenverlagerung, um das Motorhaubenstellglied (12–15) in dem Fall eines Zusammenstoßes zwischen dem Fahrzeug und einem Objekt in Übereinstimmung mit der Art des Zusammenstoßes so zu steuern, dass die Haube (11) nach oben verlagert wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Motorhaubenstellglied (12–15) dazu fähig ist, zumindest linke und rechte Abschnitte der Motorhaube, die in der Querrichtung an unterschiedlichen Seiten einer Mittelachse des Fahrzeugs angeordnet sind, und vordere und hintere Abschnitte der Haube (11), die entlang einer Mittelachse des Fahrzeugs angeordnet sind, unabhängig voneinander nach oben zu verschieben.
Aufprallschutzvorrichtung eines Fahrzeugs nach Anspruch 1, wobei das Motorhaubenstellglied (12–15) dazu fähig ist, die Motorhaube (11) in unterschiedliche Richtungen zu kippen.
Aufprallschutzvorrichtung eines Fahrzeugs nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Einrichtung zur Verlagerung der Motorhaube Folgendes aufweist: Eine Einrichtung zum Abschätzen einer Aufschlagposition, um eine Position auf der Haube abzuschätzen, auf der das Objekt in dem Fall der Kollision zwischen dem Fahrzeug und dem Objekt aufschlägt; und eine Einrichtung zur Steuerung des Motorhaubenstellglieds, um das Motorhaubenstellglied (12–15) so zu steuern, dass die Motorhaube an einer Position nach oben verschoben wird, die der abgeschätzten Aufschlagposition entspricht.
Aufprallschutzvorrichtung eines Fahrzeugs nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Einrichtung zur Steuerung der Verschiebung der Motorhaube Folgendes aufweist: eine Einrichtung zur Abschätzung der Bewegungsrichtung, um eine Bewegungsrichtung des Objekts in dem Fall der Kollision zwischen dem Fahrzeug und dem Objekt abzuschätzen; und eine Einrichtung zur Steuerung des Motorhaubenstellglieds (12–15), um die Motorhaube entlang der abgeschätzten Bewegungsrichtung zu kippen.