JP2005521584A - Collision detector system - Google Patents
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Abstract
衝突を検出して評価し、自動車に搭載されている歩行者保護システム(119)を展開するよう出力信号を出す衝突検出器が、衝突を検出するよう自動車のフロントに取り付けられたセンサ装置(101)を有する。エバリュエータ(108)が設けられ、このエバリュエータは、センサの出力を評価し、所定の閾値を超えると出力信号を出して歩行者保護システム(119)が非常に軽い物体との衝突によっては作動されないようにする。加うるに、シャーシ設置型加速度計(115)が設けられ、この加速時計は、自動車に及ぼされる全減速度を表す信号を出すようになっている。インヒビタ(109)が設けられ、このインヒビタは、加速度計からの出力信号が所定閾値を超えた場合、歩行者保護システム(119)を作動させる信号の発生を抑止するようになっている。A collision detector that detects and evaluates a collision and outputs an output signal to deploy a pedestrian protection system (119) mounted on the vehicle is a sensor device (101) attached to the front of the vehicle to detect the collision. ). An evaluator (108) is provided which evaluates the output of the sensor and outputs an output signal when a predetermined threshold is exceeded so that the pedestrian protection system (119) is not activated by a collision with a very light object. To. In addition, a chassis-installed accelerometer (115) is provided, which is adapted to provide a signal representing the total deceleration exerted on the vehicle. An inhibitor (109) is provided that inhibits the generation of a signal that activates the pedestrian protection system (119) when the output signal from the accelerometer exceeds a predetermined threshold.
Description
本発明は、衝突検出器システムに関し、特に、特定種類又は性質の衝突、例えば歩行者との衝突を検出するよう自動車に取り付けられる衝突検出器システムに関する。 The present invention relates to a collision detector system, and more particularly to a collision detector system that is mounted on an automobile to detect a certain type or nature of a collision, such as a collision with a pedestrian.
自走車、例えば自動車がぶつかった歩行者に或る程度の保護をもたらすようになった安全装置を自動車に装備することが提案された。かかる安全装置の一形式としては、歩行者の頭が自動車の“A”支柱(Aピラーとも呼ばれる)との衝突に起因して怪我をするのを阻止するよう自動車の“A”支柱沿いに上方に延びる部分を有するインフレート可能な要素が挙げられる。かかる安全装置の別の形態は、自動車のフード又はボンネットの後側部分を跳ね上げてフード又はボンネットの主要領域をその下に位置するエンジンから離し、かくしてフード又はボンネットが歩行者の頭と衝突した場合に変形でき、その結果として怪我の恐れが減少するようになっている。 It has been proposed to equip a car with a safety device that has provided some degree of protection to self-propelled vehicles, such as pedestrians that have been hit by a car. One type of such safety device is to move the pedestrian's head upward along the "A" strut of the car to prevent injury from colliding with the "A" strut of the car (also called the A pillar). An inflatable element having a portion extending to the surface. Another form of such a safety device is to flip the rear part of the hood or bonnet of the car away from the engine underneath the hood or bonnet so that the hood or bonnet collides with the pedestrian's head. Can be deformed in some cases, resulting in a reduced risk of injury.
提案された従来型の衝突検出器は、自動車のバンパ内に設けられた種々のセンサ、例えば加速度計、変形センサ及び力覚センサを用いている。歩行者を保護する安全装置を作動させる出力信号は、センサからの信号が所定の閾値を上回り又は下回った場合に出される。 The proposed conventional collision detector uses various sensors, such as an accelerometer, a deformation sensor and a force sensor, provided in the bumper of the automobile. The output signal that activates the safety device that protects the pedestrian is issued when the signal from the sensor is above or below a predetermined threshold.
歩行者との衝突を軽い物体、例えば鳥との衝突から判別できるようにするために、センサは、物体にぶつかっている事故状況において、ぶつけられた物体の特性、例えばその物体の質量にのみ依存して、場合によっては他の既知で測定可能なパラメータ、例えば自動車の速度と共同して出力信号をもたらすことが理想的である。 In order to be able to distinguish a collision with a pedestrian from a collision with a light object, e.g. a bird, the sensor depends only on the characteristics of the object struck, e.g. the mass of the object in an accident situation Thus, in some cases, it is ideal to provide an output signal in conjunction with other known and measurable parameters, such as the speed of the vehicle.
当然のことながら、歩行者保護装置を大事故、例えば別の自動車との衝突の際に作動させることは極めて不適当な場合があることは言うまでもない。歩行者保護装置は、自動車の運転手の視界を相当に損なう場合がある。歩行者保護装置がフード又はボンネットの後縁部を跳ね上げる装置であれば、フード又はボンネットの後側部分は、正面衝突の際、フロントガラス又はウインドシールドを押し破る場合があり、その結果、フード又はボンネットの後側部分が、自動車の運転手及び(又は)前席の乗客に当たり、それにより望ましくない怪我が生じる。 Of course, it goes without saying that it may be extremely inappropriate to operate the pedestrian protection device in the event of a major accident, for example, a collision with another vehicle. Pedestrian protection devices can significantly impair the visibility of an automobile driver. If the pedestrian protection device is a device that flips up the rear edge of the hood or bonnet, the rear part of the hood or bonnet may push through the windshield or windshield during a frontal collision, resulting in the hood Or the rear part of the bonnet hits the driver of the car and / or passengers in the front seat, which causes undesirable injuries.
本発明は、改良型衝突検出器システムを提供することにある。 The present invention is to provide an improved collision detector system.
本発明によれば、衝突を検出し、自動車に搭載されている歩行者保護システムを作動させるための出力信号を発生させる衝突検出器システムであって、自動車のフロントに取り付けられていて、衝突を検出する少なくとも1つのセンサと、センサの出力を評価し、歩行者検出基準を満たしていれば出力信号を発生させるエバリュエータとを有し、上記システムは、自動車に及ぼされた全減速度を表す信号をもたらす加速度計を更に有し、上記システムは、加速度計からの信号が抑止基準を満たしていれば出力信号の発生を抑止するインヒビタを更に有していることを特徴とするシステムが提供される。 According to the present invention, there is provided a collision detector system for detecting a collision and generating an output signal for operating a pedestrian protection system mounted on an automobile, which is attached to the front of the automobile and detects the collision. At least one sensor for detecting and an evaluator for evaluating the output of the sensor and generating an output signal if the pedestrian detection criteria are met, wherein the system is a signal representative of the total deceleration exerted on the vehicle The system further includes an inhibitor that inhibits the generation of the output signal if the signal from the accelerometer meets the inhibition criteria. .
好ましくは、全減速度を表す信号をもたらす上記加速度計は、自動車上の実質的に中央の場所に設けられる。
有利には、上記抑止基準は、加速度計によってもたらされた信号の引窓平均値が所定値を超えている場合に満たされる。
変形例として、上記抑止基準は、加速度計によってもたらされた信号の積分値が所定値を超えている場合に満たされる。
Preferably, the accelerometer providing a signal representative of total deceleration is provided at a substantially central location on the vehicle.
Advantageously, the deterrence criterion is met if the sliding window average value of the signal produced by the accelerometer exceeds a predetermined value.
As a variant, the suppression criterion is fulfilled when the integral value of the signal produced by the accelerometer exceeds a predetermined value.
有利には、センサは、衝突の性質で決まる変数を検出するよう構成され、センサは、自動車のフロントに取り付けられるようになった要素上又は要素内に設けられ、上記要素は、所定の剛性を備え、衝突の際に変形するよう位置決めされた変形可能な部分を有し、剛性は、少なくとも1つのパラメータに従って変化し、検出器は、上記少なくとも1つのパラメータを測定する装置を有し、上記エバリュエータは、測定された上記少なくとも1つのパラメータに対応した剛性の度合いとの組合せでセンサの出力を評価し、所定の閾値を超えた場合に上記出力信号を発生させるよう構成される。 Advantageously, the sensor is configured to detect a variable that depends on the nature of the crash, the sensor being provided on or in an element adapted to be mounted on the front of the vehicle, said element having a predetermined stiffness. And having a deformable portion positioned to deform upon impact, wherein the stiffness varies according to at least one parameter, the detector comprises a device for measuring said at least one parameter, said evaluator Is configured to evaluate the output of the sensor in combination with the measured degree of stiffness corresponding to the at least one parameter and to generate the output signal when a predetermined threshold is exceeded.
好ましくは、センサは、力覚センサである。
有利には、センサは、上記要素に取り付けられた少なくとも1つの加速度計を含み、上記要素は、上記要素を自動車のフロントに取り付ける可撓性支持体を備えている。
好ましくは、センサは、2つの上記加速度計から成り、上記要素は、2つの上記可撓性支持体を備え、各加速度計は、可撓性支持体の各々の上又は中に設置された状態で設けられる。
有利には、センサは、上記要素内に設けられた細長いセンサを含み、センサは、上記要素の変形可能な部分が変形したときにセンサに力が加えられるよう配置されている。
Preferably, the sensor is a force sensor.
Advantageously, the sensor comprises at least one accelerometer attached to the element, the element comprising a flexible support for attaching the element to the front of the vehicle.
Preferably, the sensor consists of two said accelerometers, said element comprising two said flexible supports, each accelerometer being installed on or in each of the flexible supports Is provided.
Advantageously, the sensor comprises an elongate sensor provided in the element, the sensor being arranged such that a force is applied to the sensor when the deformable part of the element is deformed.
一実施形態では、センサは、圧電ケーブルである。
有利には、複数の圧電ケーブルが設けられる。
有利には、圧電ケーブルは、互いに部分的にオーバーラップする。
In one embodiment, the sensor is a piezoelectric cable.
Advantageously, a plurality of piezoelectric cables are provided.
Advantageously, the piezoelectric cables partially overlap each other.
別の実施形態では、センサは、少なくとも1つの圧力管である。
有利には、複数の圧力管が設けられる。
有利には、圧力管は、互いに部分的にオーバーラップしている。
有利には、各圧力管は、実質的に垂直の広がりの断面の部分及びこれよりも小さな垂直方向の広がりの断面部分を有する非一様断面のものである。
好ましくは、各圧力管は、通気穴を備える。
In another embodiment, the sensor is at least one pressure tube.
Advantageously, a plurality of pressure tubes are provided.
Advantageously, the pressure tubes partially overlap each other.
Advantageously, each pressure tube is of a non-uniform cross section having a substantially vertical section and a smaller vertical section.
Preferably, each pressure tube is provided with a vent hole.
有利には、上記要素の変形可能な部分は、変形可能なフォーム材料で作られる。
好ましくは、上記要素は、実質的に剛性のビームを有し、フォームは、ビームに取り付けられる。
有利には、上記要素は、少なくとも1つの接触覚センサを備え、検出器は、出力がエバリュエータにより提供されると共に出力が上記接触覚センサにより提供された場合にのみ上記出力信号を発生させるような論理構造を有する。
Advantageously, the deformable part of the element is made of a deformable foam material.
Preferably, the element has a substantially rigid beam and the foam is attached to the beam.
Advantageously, the element comprises at least one touch sensor and the detector generates the output signal only when output is provided by the evaluator and output is provided by the touch sensor. Has a logical structure.
有利には、上記少なくとも1つのパラメータは、上記要素の変形可能な部分の厚さを含み、上記要素の変形可能な部分は、非一様厚さのものである。
好ましくは、上記少なくとも1つのパラメータを測定する装置は、衝突箇所を計測し、衝突箇所に従って上記要素の厚さを求める装置から成る。
有利には、衝突の位置を計測する上記手段は、2つの加速度計に与えられる加速度を比較してアルゴリズムを実行する装置から成る。
Advantageously, the at least one parameter comprises the thickness of the deformable part of the element, the deformable part of the element being of non-uniform thickness.
Preferably, the device for measuring the at least one parameter comprises a device for measuring a collision location and determining the thickness of the element according to the collision location.
Advantageously, said means for measuring the position of the collision comprises a device for executing an algorithm by comparing the accelerations applied to the two accelerometers.
変形例として、衝突箇所を突き止めるために、互いに異なる圧電ケーブルからの信号を分析してどのケーブル又はケーブルのどの組合せが信号を出しているかを判定する分析器が設けられる。
変形例として、衝突箇所を突き止めるために、互いに異なる圧力管からの圧力を分析してどの圧力管又は圧力管のどの組合せが信号を出しているかを判定する分析器が設けられる。
As a variant, an analyzer is provided to determine which cable or combination of cables is producing a signal by analyzing signals from different piezoelectric cables in order to locate the collision point.
Alternatively, an analyzer is provided to determine which pressure tube or combination of pressure tubes is analyzing the pressure from different pressure tubes to locate the impact location.
好ましくは、上記少なくとも1つのパラメータは、温度を含み、少なくとも1つの温度センサが温度を検出するために設けられる。
有利には、複数の温度センサが設けられる。
Preferably, the at least one parameter includes a temperature, and at least one temperature sensor is provided for detecting the temperature.
Advantageously, a plurality of temperature sensors are provided.
有利には、エバリュエータによって用いられる出力信号を発生させているのがどの一つの温度センサか又はどの複数の温度センサであるかは、衝突箇所を突き止める手段によって判定される。
有利には、エバリュエータは更に、衝突前の車速を表す信号を評価するよう構成されており、エバリュエータは、車速が第1の比較的低い閾値を上回り第2の比較的高い閾値を下回っている場合にのみ上記出力を発生させるよう構成される。
有利には、第1の閾値は、毎時20kmであり、第2の閾値は、毎時60kmである。
Advantageously, it is determined by the means for locating the impact point which temperature sensor or which temperature sensors are generating the output signal used by the evaluator.
Advantageously, the evaluator is further configured to evaluate a signal representative of the vehicle speed prior to the collision, where the evaluator is above the first relatively low threshold and below the second relatively high threshold. Only to generate the output.
Advantageously, the first threshold is 20 km / h and the second threshold is 60 km / h.
本発明を容易に理解できるように、しかもその別の特徴を理解できるようにするために、以下、添付の図面を参照して本発明を例示として説明する。 In order that the present invention may be readily understood and other features thereof may be understood, the invention will now be described by way of example with reference to the accompanying drawings.
部材、例えば自動車バンパの剛性kは、次式として定義される。
変形が弾性でなければ(これは、自動車事故の場合に一般的であると考えられる)、この方程式は、次式で表される期間tについて有効である。
上述の数学的分析は、実際の衝突箇所だけに関している。センサが衝突箇所の後ろに位置した状態で設けられている場合、信号は、全剛性とセンサの後ろの剛性との比、即ちセンサと部材が取り付けられている自動車のシャーシとの剛性の比に等しい係数で換算される。高い信号を得るためには、センサの前の剛性は高く、センサの後ろの剛性は低いことが必要である。しかしながら、歩行者を傷付ける恐れを最小限に抑えるためには、前の剛性は低いことが必要である。センサの後ろの剛性が自動車バンパの全剛性の1/10未満であれば、良好な妥協点を見出すことができる。 The mathematical analysis described above relates only to actual collision points. If the sensor is located behind the collision location, the signal is the ratio of the total stiffness to the stiffness behind the sensor, i.e. the stiffness ratio between the sensor and the vehicle chassis to which the member is attached. Converted by an equal factor. In order to obtain a high signal, it is necessary that the rigidity in front of the sensor is high and the rigidity behind the sensor is low. However, in order to minimize the risk of injuring pedestrians, the previous stiffness needs to be low. A good compromise can be found if the stiffness behind the sensor is less than 1/10 of the total stiffness of the car bumper.
したがって、上述の状況では、衝突直前の車速νが既知であり且つ衝突が起こった領域の自動車バンパに関する剛性kが既知であれば、m、即ち衝突が生じた物体の質量を計算することができる。 Therefore, in the above situation, if the vehicle speed ν immediately before the collision is known and the stiffness k regarding the automobile bumper in the region where the collision has occurred, m, that is, the mass of the object in which the collision has occurred can be calculated. .
当然のことながら、物体の質量mをいったん求めると、この値は、安全装置が歩行者を保護する制御信号を発生すべきか又は発生させないようにすべきかを決定するようアルゴリズムで利用できる。当然のことながら、歩行者の保護手段となる安全装置が、歩行者との衝突速度が毎時20kmよりも速く、毎時60kmよりも低い場合にのみ有効であると考えられることに留意した上で、アルゴリズムは、他のパラメータ、例えば、絶対車速を利用することができる。車速が毎時20km未満又は毎時60km以上の場合、歩行者を保護できるようになった今日の安全装置には、はっきりと分かる有利な効果は無いと考えられる。 Of course, once the mass m of the object is determined, this value can be used in an algorithm to determine whether the safety device should or should not generate a control signal that protects the pedestrian. Of course, after considering that the safety device as a pedestrian protection means is considered effective only when the collision speed with the pedestrian is faster than 20 km / h and lower than 60 km / h, The algorithm can utilize other parameters, such as absolute vehicle speed. If the vehicle speed is less than 20 km / h or more than 60 km / h, today's safety devices that are able to protect pedestrians are considered to have no obvious advantageous effect.
先ず最初に添付の図面の図1を参照すると、バンパ(又はフェンダ)組立体1が、自走車2、例えば自動車のフロント部分に2つの可撓性支持体3,4によって取り付けられており、これら支持体はそれぞれ、バンパのそれぞれの端部に隣接して設けられている。各支持体3,4は、全体として管状ハウジングの形態をしているのがよく、かかるハウジングは、歩行者を含む典型的な衝突状況の際に潰れ又は撓むような厚さを有する材料で作られている。かくして、各支持体は、「クラッシュボックス(crash box )」であると考えることができる。
Referring initially to FIG. 1 of the accompanying drawings, a bumper (or fender)
バンパ1の後側部分には2つの加速度計5,6が取り付けられている。加速度計5は、「クラッシュボックス」3内に設けられ、加速度計6は、「クラッシュボックス」4内に設けられていて、それぞれのクラッシュボックスが加速度計を或る程度保護できるようになっている。しかしながら、加速度計をクラッシュボックス上又はクラッシュボックスに隣接したどこかの場所、場合によっては、バンパそれ自体の一部に組み込んだ状態で配置できる。図示の実施形態では、各加速度計は、バンパ1の一部をなす比較的剛性の高いビーム7の後側フェースに取り付けられている。ビーム7の前側フェースは、可撓性の覆い8を備え、この覆いは、図示の構成では、ビーム7の前側フェースに固定された「フォーム」ブロックによって構成されている。フォームは、可撓性フォームであり、このフォームは、一様な構造のものであり、かくして既知の度合いの「剛性」を備えている。
Two
しかしながら、フォームは、一様厚さのものでなくてもよく、かくして、任意特定の点又は箇所におけるフォームの絶対剛性は、その特定の箇所におけるフォームの厚さで決まる。 However, the foam need not be of uniform thickness, and thus the absolute stiffness of the foam at any particular point or location is determined by the thickness of the foam at that particular location.
任意特定の位置又は箇所におけるフォームの剛性は、設計データから計算でき、計算した剛性を「ルックアップテーブル」の形態でメモリに記憶させることができる。かくして、以下の説明から明らかになるように、衝突箇所の位置を計算し、次にその位置に関する「ルックアップ」テーブルから関連の剛性を求めることができる。 The foam stiffness at any particular location or location can be calculated from the design data and the calculated stiffness can be stored in memory in the form of a “look-up table”. Thus, as will become apparent from the following description, the location of the collision location can be calculated, and then the associated stiffness can be determined from a “look-up” table for that location.
歩行者との衝突が万一生じて矢印Fにより指示された力が特定の箇所、例えばバンパ上の箇所9に加えられた場合、2つの加速度計相互間の距離がlOであり、衝突箇所9と第1の加速度計5との間の距離がlAであるとすれば、加速度計5は、出力信号aAを出し、第2の加速度計6は、出力信号aBを出し、出力信号は、第1の加速度計5に加えられた力FA及び第2の加速度計6に加えられた力FBで表され、この場合、F=FA+FBである。加速度計5,6に対する箇所9の正確な位置を求めることができる。というのは、次式が成り立つからである。
図2は、上述した形式の可撓性支持体又は「クラッシュボックス」13,14により自動車12のフロントに取り付けられたバンパ11を示しており、「クラッシュボックス」13,14は、バンパ11の互いに反対側の端部に隣接して設けられている。バンパは、支持体13,14相互間に延びる実質的に剛性のビーム15を有し、ビームの前部にはフォーム要素16が取り付けられている。フォーム要素とビームとの間には、センサ要素17が設けられ、このセンサ要素は、圧力管又は圧電ケーブルの何れかの形態をしている。センサは、力が加えられた正確な箇所とは無関係にバンパに加えられた全ての力に応動する。
FIG. 2 shows a bumper 11 attached to the front of an
圧力管は、撓みやすい壁を有していて気体又は液体を収容した管である。気体又は液体は、圧力センサと連通状態にある。力が管に加えられ、管が変形すると、気体又は液体の圧力が上昇し、この圧力上昇は、圧力センサによって検出される。 The pressure pipe is a pipe having a wall that is easily bent and containing a gas or a liquid. The gas or liquid is in communication with the pressure sensor. As force is applied to the tube and the tube deforms, the pressure of the gas or liquid increases and this pressure increase is detected by a pressure sensor.
圧電ケーブルは、2つの細長い電極相互間に設けられた細長い圧電材料を有する細長いケーブルである。圧電材料は、圧縮されると、その互いに反対側のフェースを横切って電位を生じさせる材料である。かくして、ケーブルは、力がケーブルに加えられると、電位を生じさせるようなものであり、その電位を検出することができる。圧電材料は、良好な圧電特性を備えた誘電体を利用している。 A piezoelectric cable is an elongated cable having an elongated piezoelectric material provided between two elongated electrodes. A piezoelectric material is a material that, when compressed, creates an electrical potential across its opposite faces. Thus, the cable is such that when a force is applied to the cable, it creates a potential that can be detected. A piezoelectric material uses a dielectric having good piezoelectric characteristics.
圧電ケーブルの幾つかの形態では、圧電材料は、複数の小さなセグメントの状態に分割され、各セグメントと関連した個々の電極が設けられ、圧電ケーブルにより生じた出力が力をケーブルに加えた正確な箇所を自動的に指示するようになっている。かくして、かかるケーブルは、衝突箇所を即座に突き止めることができる。しかしながら、圧力管を用いる場合、圧力管を互いにオーバーラップする別々のセグメントの状態に分割するのがよく、或いは、変形例として、別個の位置センサを利用すると、図示の実施形態では、フォーム16が一様厚さのものでなく、かくして全体的に一様な剛性をもたないので衝突箇所を求めることができ、又、上述の実施形態では、衝突箇所を求めてバンパに関する記憶情報から衝突箇所についての関連剛性を求めることができるようにするのが妥当であろう。
In some forms of piezoelectric cable, the piezoelectric material is divided into a plurality of small segments, and individual electrodes associated with each segment are provided so that the output produced by the piezoelectric cable is accurate with the force applied to the cable. The location is automatically specified. Thus, such a cable can immediately locate the collision point. However, if pressure tubes are used, the pressure tubes may be divided into separate segments that overlap one another, or alternatively, if separate position sensors are utilized, in the illustrated embodiment, the
図2のバンパの実質的に中央の箇所(フォームが非常に厚い場所)の有効剛性k1について考えると、有効剛性k1は、関連の実質的に中央の箇所のところのフォームの剛性k1fに依存すると共に更に関連の実質的に中央の箇所のところのビーム15の剛性k1bにも依存しており、これは次式で表される。
ビームは支持体13,14相互間の位置では「軟らかい」ので、支持体相互間の箇所のところのビームの有効剛性であるk1bは、支持体のうちの一方13に隣接したビームの有効剛性であるk2bよりも小さい。また、k1fは、支持体13に隣接した箇所のところのk2fよりも非常に小さいことは注目されるべきである。というのは、フォームは、厚いところでは「軟らかい」からである。 Since the beam is “soft” between the supports 13, 14, the effective stiffness of the beam at the location between the supports, k 1b, is the effective stiffness of the beam adjacent to one of the supports 13. Is smaller than k 2b . It should also be noted that k 1f is much smaller than k 2f at locations adjacent to the support 13. This is because the foam is "soft" where it is thick.
次に図3を参照すると、時間と比較した検出力の種々のプロットがm、k及びνの種々の組合せについて示されている。 Referring now to FIG. 3, various plots of power compared to time are shown for various combinations of m, k and ν.
上述したように、一定の剛性(k=F/s)を有する設計及び材料に関し、次式が成り立つ。
線23は、バンパ11の支持体13に隣接した図2に示すような有効剛性k2の領域において質量m1と衝突した場合の車速ν1で受ける力を示している。この場合も又、線の全体的な形は、上述した線と類似しており、この線は、最大力に向かって上昇し、そして急に終わっている。しかしながら、最大力は、線21又は22についての最大力よりも小さいが、力が下降する時間は、力の始まりと比べて遅い。
A
最後に、線24は、この場合も又有効剛性k2が与えられている領域において質量m2(ここで、m2はm1よりも大きい)の物体と車速ν1で衝突した際に受ける力を示している。線24は、最大値まで次第に上昇し、次に急に終わっている。しかしながら、最大値は、線23に見える最大値よりも大きく、力の終わりは、線23の場合よりも遅い時点で起こっている。
Finally, the
次に図4を参照すると、安全装置のための制御信号を発生させるために衝突した物体の質量及び自動車の速度を含む1組の基準を用いることが可能である。 Referring now to FIG. 4, it is possible to use a set of criteria that includes the mass of the impacted object and the speed of the vehicle to generate control signals for the safety device.
図4は、加えた力と絶対車速との関係を表すプロットを示したグラフ図である。上述したように、所定範囲の車速を選択して、衝突前の車速が選択された範囲内にあるときにのみ制御信号を発生させるようにすることが適当である。図4では、毎時20km〜60kmの範囲が選択されているが、これは、恣意的な選択である。自動車がその速度範囲内で走行している間に衝突が検出された場合、制御信号は、力Fが閾値を超える場合にのみ出力されるべきである。
したがって、勾配dF1/dν=√(k・m1)の線を引くことが可能であり、かかる線は、グラフに線30としてプロットされている。かくして、特定の衝突の際に当たった物体の質量が線30に位置する符号31で表された領域に見られる力を生じさせるようなものであれば、出力信号を発生させる必要がある。
It is therefore possible to draw a line with a gradient dF 1 / dν = √ (k · m 1 ), which is plotted as
フォーム又はこれと均等な材料を用いる場合、衝突箇所の位置から自動車のシャーシへの経路の少なくとも一部は、温度に依存する剛性kを有するであろう。というのは、通常、フォームは温度上昇時に軟らかくなり、kの値が小さくなるからである。
多くの材料又は設計に関し、剛性kは、s、a又はFとは独立していない。剛性kは又、νに依存する場合がある。
If foam or an equivalent material is used, at least part of the path from the location of the collision point to the vehicle chassis will have a temperature-dependent stiffness k. This is because the foam usually softens with increasing temperature and the value of k decreases.
For many materials or designs, the stiffness k is not independent of s, a or F. The stiffness k may also depend on ν.
もし例えばF=f1(k,ν,m)であり、k=f2(F,ν,T)であれば、Fをf3の新しい関数として表すことができる。
即ち、F=f3(T,ν,m)であり、ここでf3は、Fとは独立である。説明を簡単にするために、この分析に関し、kが衝突の位置とは無関係であると仮定する。
For example, if F = f 1 (k, ν, m) and k = f 2 (F, ν, T), F can be expressed as a new function of f 3 .
That is, F = f 3 (T, ν, m), where f 3 is independent of F. For simplicity, assume that k is independent of the position of the collision for this analysis.
図5は、異なるT及びかくして異なるkの場合であるが、ν及びmについては同一の値でバンパに用いられるフォームに関しF(t)の別々のプロットを示している。
図5に見える第1の線40は、比較的低い温度T1及びかくして比較的高い剛性k1の場合の効果を示している。図示のサイクルの完了に要する総時間は、比較的短い。線41で示されているように、これよりも高い温度T2及びかくしてこれよりも低いフォーム剛性k2に関し、要する総時間は、非常に長いが、最大力は、線40の場合よりも小さい。線40の積分値(即ち、曲線の下の面積)は、線41についての積分値と同一である。
FIG. 5 shows separate plots of F (t) for the form used for the bumper with the same values for ν and m, but for different T and thus different k.
The first line 40 visible in FIG. 5 shows the effect for a relatively low temperature T1 and thus a relatively high stiffness k 1 . The total time required to complete the illustrated cycle is relatively short. As indicated by line 41, the temperature T2 and thus relates to low foam stiffness k 2 than this higher than this, the total time required, but very long, the maximum force is smaller than that of the line 40. The integral value of line 40 (ie, the area under the curve) is the same as the integral value for line 41.
次に、添付の図面の図6及び図7を参照すると、別のバンパ51が、2つの可撓性支持体により自動車のシャーシ52に固定された状態で示されており、かかる可撓性支持体は、クラッシュボックス53,54の形態をしているのがよい。このバンパは、その前側フェースにフォーム要素56を担持した比較的剛性の高いリヤビーム55を備えている。図示の実施形態のフォーム要素56内には、2つの隣り合う圧力管57,58を構成するチャネルが形成されている。圧力管は互いに同一なので、圧力管58についてのみ説明する。圧力管58は、細長い管から成り、この管内には、プロセッサ61に通じる出力リード線60上に出力を出す圧力センサ59が設けられている。各管は、フォーム材料中に形成されたチャネルであるのがよい。チャネルの壁を封止するのがよく、かかる封止は、フォームが連続気泡フォームである場合には必要になろう。この圧力管は、通常空気を空気圧で収容するよう大気への通気穴61を備えている。図7で最も明確に理解できるように、管の内部は、一様断面のものではなく、「台形」断面のものであり、この断面は、バンパの最前部に向かって相当大きな寸法を有し、バンパの後部に向かって断面が減少している。この理由は、かかる管を圧縮した場合に、大きな「高さ」を有する管の部分中の容積の変化がチャンバの全容量に比べて大きいからである。
6 and 7 of the accompanying drawings, another
管を1本だけ用いるよりも2本以上の個別の管を用いることが好ましい。というのは、有効減容度は、総容積と比べた場合、任意特定の衝突状況において、バンパの全長にわたって延びる長い管の場合よりもバンパの長さの一部だけにわたって延びる短い管の場合の方が大きいからである。複数本の管を「オーバーラップ」させて用いる場合、どの管が圧力の増大を受けるかを決定し、衝突箇所のところのフォームの厚さの効果を考慮に入れることができるようにすることにより衝突箇所を求めることが可能である。これと似た効果は、上述した形式の複数の圧電ケーブルを「オーバーラップ」させることにより達成できる。 It is preferred to use two or more individual tubes rather than just one tube. This is because the effective volume reduction is compared to the total volume for short tubes that extend over a portion of the length of the bumper in any particular collision situation than for long tubes that extend the entire length of the bumper. Because it is bigger. When using multiple tubes "overlapping", by determining which tubes are subject to increased pressure and allowing for the effect of foam thickness at the point of impact It is possible to determine the location of the collision. Similar effects can be achieved by “overlapping” a plurality of piezoelectric cables of the type described above.
本発明の好ましい実施形態では、安全装置を展開させる制御信号を発生させることができる前に作動されなければならない独立の「アーミング(arming)」(安全解除)装置を有することが有利であると考えられる。かかる装置は、制御信号が例えば1つのスプリアス電気信号に起因して不適当な状況で発生する恐れを最小限に抑えることになろう。 In a preferred embodiment of the present invention, it would be advantageous to have an independent “arming” (safety release) device that must be activated before a control signal can be generated to deploy the safety device. It is done. Such a device would minimize the risk of the control signal being generated in an inappropriate situation due to, for example, one spurious electrical signal.
図8は、可撓性支持体73,74により自動車のシャーシ72に取り付けられたバンパ71を示しており、これら可撓性支持体は、バンパ71の端部に隣接して配置された「クラッシュボックス」の形態をしているのがよい。バンパ71は、ビーム75を有している。ビーム75の前部には、可撓性フォームで作られた本体76が取り付けられている。フォーム本体内には、1以上の圧力管の形態又は1以上の圧電ケーブルの形態をした力覚センサ77が組み込まれている。センサ77は、出力78として概略的に示した出力信号を出す。
FIG. 8 shows a
センサ77の前には、完全に別個独立の接触覚センサ79が設けられている。接触覚センサ79は単に、当初フォーム内で非常に短い距離だけ互いに間隔を置いて位置する2つの導電性箔から成るのがよい。もしフォーム76に力が加わると、箔は、互いに電気的に接触し、かくして、2つの箔に接続された電気リード線80,81を効果的に「短絡させる」。他の形式の接触覚センサを用いることができ、制御信号を発生させる前に、先ず最初に、接触覚センサ79が接触状態を検出しなければならず、第2に、上述したような仕方では、衝突が生じている物体の質量が適当な基準を満たしていることが確認されなければならないことは理解されよう。接触覚センサは、以下に詳細に説明するように、衝突箇所の位置を求めるのを助ける互いにオーバーラップ状態にある接触覚センサ要素を有するのがよい。
In front of the
バンパにぶつかる物体の質量を求めるための計算において、バンパを形成する材料の有効剛性及びバンパを定位置に取り付けるマウントの剛性を利用することについて説明を行った。バンパを形成する材料の剛性は、温度に依存する場合がある。かくして、図8に示すバンパでは、出力83をもたらす温度センサ82がフォーム内に組み込まれており、出力83をプロセッサに送ってフォーム本体の剛性に関連した計算を行う際、実際の温度に基づいて適当な調整を行うことができるようにするのがよい。しかしながら、上述したように圧電ケーブルを利用した実施形態の場合、温度の関数として変化するケーブルの電極相互間のキャパシタンス(静電容量)を測定して分析すると、温度を表す信号を得ることができる。
In the calculation to determine the mass of the object that hits the bumper, the use of the effective stiffness of the material forming the bumper and the stiffness of the mount that attaches the bumper in place was described. The stiffness of the material forming the bumper may depend on the temperature. Thus, in the bumper shown in FIG. 8, a
図9は本発明の好ましい実施形態を構成する作動システム全体を示している。
図9は、バンパの端部に隣接して位置する「クラッシュボックス」の形態をした2つの支持体を用いて上述したように自動車に取り付けることができるバンパ100を示している。バンパ100は、比較的剛性のビーム101を有し、フォーム本体102がこのビームの前側フェースに取り付けられている。力覚センサ103がフォーム本体102とビーム101との間に設けられ、この力覚センサは、複数の圧力管又は圧電ケーブルの形態をしているのがよい。図9の実施形態では、3つの細長い接触覚センサ104,105,106が設けられており、これらは互いにオーバーラップ状態にある。接触覚センサ104,105,106は、力覚センサ103の前に位置した状態でフォーム本体102内に設けられている。最も近くに位置する接触覚センサ104,106は、互いに間隔を置いて位置し、前方の接触覚センサ105は、接触覚センサ104,106の各々の半分と実質的にオーバーラップしており、更に、接触覚センサ104,106相互間の空間を横切って延びている。この比較的簡単な構造により、3つのセンサだけを用いて5つの別々の接触ゾーンを特定することができる。
FIG. 9 shows the entire operating system constituting the preferred embodiment of the present invention.
FIG. 9 shows a
理解できるように、衝突が図9に示すようにバンパの最も左側で起こった場合、接触を検出するのは接触覚センサ104だけである。センサ104がセンサ105とオーバーラップしている僅かに右側で衝突が起こった場合、両方のセンサが衝突を検出することになる。衝突は更に右側で起こった場合であって、センサ105がセンサ106とオーバーラップしている箇所で衝突が起こっていなければ、中間のセンサ105だけが衝突を検出することになり、後者の場合、両方のセンサが衝突を検出することになろう。最後に、もし衝突がバンパの最も右側の側部で起こった場合、センサ106だけが衝突を検出することになろう。センサ104,105,106は全て、評価(エバリュエーション)ユニット107に接続され、この評価ユニットは、どのセンサ又はセンサのどの組合せが接触を検出したかを判定し、衝突が起こった箇所を表す適当な出力信号をプロセッサ108に出し、このプロセッサは、歩行者衝突アルゴリズムを実行する。プロセッサ108は、メモリ内に記憶されている「ルックアップテーブル」から関連したゾーンのフォームの有効剛性を求めるよう構成されている。接触覚センサのうち任意の1つが接触を検出すると、アーミング信号が抑止可能な「ANDゲート」109の形態をした論理コンポーネントに送られ、このANDゲートは又、プロセッサ108から入力を受け取る。
As can be seen, only the
図示の実施形態では、複数の温度センサ110,111,112がバンパ内に設けられている。温度センサは、フォーム本体102の種々の領域の温度を検出する。評価ユニット107からの出力信号は、温度選択ユニット113に送られ、この温度選択ユニットは、3つの温度センサ110,111,112から信号を受け取る。評価ユニット107からの衝突箇所に関する判定結果に応じて、適当な温度センサ又は温度センサの組合せの温度を温度選択ユニット113により、歩行者衝突アルゴリズムを実行するプロセッサ108に送られる。実際の温度を用いて剛性の選択された値を適当に調節することができる。
In the illustrated embodiment, a plurality of
プロセッサ108は又、自動車速度計ユニット114から衝突直前の自動車の速度を指示する入力を受け取る。
The
図9に示すような実施形態では、別の加速度計115が設けられ、この加速度計は、好ましくは中央の位置で自動車の主シャーシに取り付けられている。したがって、加速度計115は、自動車の全加速度に応動し、そして明らかになるように、この加速度計は、自動車が非常に重い物体、例えば別の自動車との衝突に関わっているかどうかを判定するために利用され、かかる衝突の場合、歩行者を保護することが意図された安全装置を展開するのは不適当である。
In an embodiment as shown in FIG. 9, another
加速度計115の出力は、積分器116のところで積分されて所定の期間にわたり自動車の全速度変化を表す信号をもたらす。
積分器の出力は弁別器117に送られる。弁別器は、歩行者よりも非常に重量のある物体との衝突が起きたような速度の変化であるかどうかを判定するようになっている。もし弁別器117により速度の変化が歩行者よりも重い物体との衝突が起きたことを指示する所定の閾値を超えたことが判定されると、ANDゲート109を抑止する信号がリード線118上に出され、かくして、ANDゲートの出力のところに制御信号が出されるのを阻止する。
The output of the integrator is sent to the
全速度変化を計算しないで、低域フィルタを加速度信号に適用してもよく、又は「引窓(sliding window)」平均値を計算してもよく、これは、前の所定期間にわたる任意の時点での平均値である。
ANDゲート109の出力は、歩行者保護システム119の形態をした安全装置に与えられる。したがって、力をバンパ101の一部に加えるような衝突の場合、先ず最初に力が接触検出器104,105,106のうち1以上によって検出され、これにより評価ユニット107がバンパのどの領域に当たったかを判定し、その情報をプロセッサ108に送ると共にアーミング信号をANDゲート109に送るようになることは理解されるべきである。また、評価ユニット107は、適当な信号を温度選択ユニット113に送ることができ、それにより適当な温度信号をプロセッサ108に送ることができる。
The output of the AND
衝突の力は、力覚センサ103によって測定され、適当な力がプロセッサ108に送られることになる。プロセッサ108は又、速度計ユニット114から瞬時車速を受け取る。上述の方法を利用すると、プロセッサユニット108は、衝突した物体の質量を求めることができよう。かくして、プロセッサ108は、エバリュエータとして働いて衝突箇所のところのフォームの求められた剛性と組み合わせた状態でセンサの出力を評価し、それにより衝突に関与した物体の質量を計算する。質量が所定閾値を超えていれば、出力信号がANDゲート109に送られる。もしANDゲート109が、加速度計115、積分器116及び弁別器117により非常に重い物体、例えば別の自動車との衝突が起きたことが判定された場合にのみ存在する線118上の信号によって抑止されなければ、制御信号はANDゲート19から歩行者の保護を行うようになった安全装置に伝わり、安全装置が作動されることになろう。
The force of the collision is measured by the
上述のことから、自動車のフロントに取り付けられたセンサ、例えば加速度計又は力覚センサを軽い物体と重い物体の両方を区別するために用いることができるが、センサが重い又は非常に剛性の物体との衝突により損傷する場合があるので軽い物体を区別するのにより適していることは明らかであろう。フード又はボンネットが跳ね上げられる形式の歩行者保護装置は、激しい衝突の際、例えば、フードがフロントガラスを突き破るような激しい衝突状況では作動されないようにすべきである。かくして、本発明の実施形態である検出器が衝突を検出したとき、しかしながら、所定の閾値を超える質量を有する物体との衝突があった場合のみ且つ衝突が激しい衝突状況の一部でない場合にのみ、出力信号を出すことが望ましい。 From the above, sensors attached to the front of the car, such as accelerometers or force sensors, can be used to distinguish both light and heavy objects, but the sensors are not suitable for heavy or very rigid objects. It will be clear that it is better suited to distinguish light objects since they can be damaged by collisions. A pedestrian protection device of the type in which the hood or bonnet is flipped up should not be activated during a severe collision, for example in a severe collision situation where the hood breaks through the windshield. Thus, when the detector according to the embodiment of the present invention detects a collision, however, only when there is a collision with an object having a mass exceeding a predetermined threshold and only when the collision is not part of a severe collision situation. It is desirable to output an output signal.
かくして、本発明の好ましい構成は、もしシャーシ取付け型加速度計115からの出力信号が、車両が激しい衝突又は事故状況に遭ったという見通しが与えられているようなものでない限りにおいて、妥当な条件が存在している場合に制御信号を発生させる。
Thus, the preferred configuration of the present invention provides reasonable conditions unless the output signal from the chassis-mounted
原文明細書において、“comprises ”(〜を有する(含む))は、“includes or consists of ”(〜を有する(含む)又は〜から成る)を意味し、“comprising”は、“including or consisting of”を意味する。 In the text description, “comprises” (including) means “includes or consists of” and “comprising” means “including or consisting of”. "Means.
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