JP2006500284A - 車両に対する外部衝撃負荷を検知するためのセンサ装置と方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、特に歩行者との衝突の際の車両（１２）に対する外部衝撃負荷を検知するためのセンサ装置と方法に関する。本発明は、機械的変形に反応するセンサ線（１４）、当該センサ線（１４）を収容する担体（１６）及びセンサ線（１４）と協働して衝撃信号をもたらすのに用いられる測定ユニット（２０）を備えている。その際、担体（１６）は、或る区間で変わる圧力伝達のため、センサ線と係合する変形構造（１８）を有する。

Description

本発明は、車両に対する外部衝撃負荷、特に歩行者との衝突の際の外部衝撃負荷を検知するためのセンサ装置、並びに対応する方法に関する。

車両交通における人の保護に関する要求の進展は、適切な保護の予防措置を取り得るために、危機的な状況を極めて素早く確実に検知することを必要とする。特に、車両の歩行者との衝突の際に、負傷を緩和する可能な対策を作動させ得るために、衝突重量を認識しなくてはならない。但し、考えられ得る衝突位置の大きな範囲を単一センサで確実に検知することは問題の余地がある。その際、取り付け位置が異なることで事故状況の絶対評価を更に難しくする。

以上のことに由来して、本発明は、従来技術の欠点を回避し、先に挙げた様式のセンサ装置と対応する検知方法とを、選択的で確実な衝突認識乃至衝突検知を特に経済的な大量製造に適した構造形態において達成するという意味で改良することを課題とする。

上記課題の解決のために、独立請求項にそれぞれ挙げられた特徴の組み合わせが提案される。本発明の有利な態様と更なる形成は従属請求項から与えられる。
それに応じて、本発明によれば、車両に対する外部衝撃負荷、特に歩行者との衝突の際の外部衝撃負荷を検知するためのセンサ装置が、機械的な変形に反応するセンサ線、当該センサ線を収容する担体及び衝撃信号をもたらすための、センサ線と協働する測定ユニットとを有し、その際、担体は、センサ線の長さにわたって或る区間で変わる圧力伝達のための、センサ線と係合した変形構造を有することが提案される。センサ線を用いることによって、多数の単一探知機を要することなく、車両の大きな外側範囲を走査することが可能である。変形構造によってエネルギー伝達に適合することによって、車両の幾何学的形態に関して取り付け条件とエネルギー伝達特性とを変えることを考慮可能である。

機械的変形による衝撃負荷の際に変形構造を介してセンサ線での信号通過に影響を与えることが有利である。
ピーク高さの評価のため、周囲の車両部分の負荷強度に、センサ線に沿って配された適合手段による圧力伝達が適合しているならば、有利である。

特に好ましい態様は、所定の衝撃負荷の際の衝撃信号が負荷位置に無関係なままであるように圧力伝達が適合することである。このようにして、衝突の強さが場所にかかわらず僅かな誤差率で評価することが可能である。

エネルギー伝達を適合するために、変形構造が、センサ線に沿って互いに不均等に分布配置された多数のエネルギー伝達部分を適合手段として有しているならば、有利である。
センサ感応性の局所的な変更のために、担体が、横断面の変化若しくは材料密度の変化によって又は切り欠き個所若しくは凹所若しくは類似の適合手段によって、不規則に変動する曲げ剛性をセンサ線に沿って有するならば、有利である。

有利な態様は、担体が、センサ線に沿って変わる弾性を有した弾性変形可能なスペーサーを有することである。これは、センサ線に沿って延在し横負荷の下で湾曲若しくは座屈可能な少なくとも１つの縦ウェブを備え、その際、当該縦ウェブがその横剛性の適合のために可変壁厚又は壁弱化を有することによって実現させることが可能である。

信号を生じるために、変形構造が局所的な曲げ応力の下にセンサ線に作用するならば有利である。
位置解消された検知のために、多数のセンサ線が隣り合って配置されているのが有利である。都合の良い態様において、多数のセンサ線が、変形構造と係合している作用片と係合していないブラインド片を備えている。位置解消（Ortsaufloesung）を改善するために、上記片の長さがセンサ線で異なっていれば有利である。更なる改良は、作用片及びブラインド片（Blindabschnitte）の長さがセンサ線の列に関して固定割合で短くなることを想定する。

変形構造が２つの櫛状の形成された変形体を備え、その際、センサ線がとりわけ衝撃負荷の際に互いに係合する変形体の間に直線状に延在するのが有利である。
製造・測定技術的に、センサ線が少なくとも１本の光ファイバーによって形成されているならば、有利である。基本的に他の感知器、例えば圧電、空気若しくは液圧で作動するピックアップ線乃至ケーブルも考えられる。

部片個所での光供給と光結合のために、センサ線が、特にループを通って接続し隣り合って延在する２つの線部分を有するならば、有利である。
方法に関して、最初に述べた課題は、衝撃信号が、機械的な変形に反応するセンサ線によって生じ、その際にセンサ線での圧力伝達が変形構造によって局所的に変えられて、測定信号が所与の衝撃負荷の際に負荷個所によらずにそのままであることによって解決される。

更なる有利なやり方は、光がセンサ装置の光ファイバに供給され、湾曲半径変化によって光ファイバにおける光通過が影響を与えられ、その際、光ファイバから放出される光信号の信号変化が衝撃信号として評価・利用される点にある。

以下に本発明を、図面に概略的に示した実施例に基づいて詳細に説明する。
図面に示されたセンサ装置１０は一般的に車両１２に対する外部衝撃負荷の検知のために用いられ、特に歩行者との衝突を検出するのに供される。当該センサ装置はこのためにセンサ線１４、当該センサ線を収容する長く延びた担体１６、当該担体に含まれた変形構造１８及び測定乃至衝撃信号もたらすため上記センサ線と協働する測定ユニット２０を有する。

とりわけ図３及び図４から読み取れるように、変形構造１８は、櫛状に形成された２つの部分片２２，２４を有し、これらは外力が作用する際に直線的なセンサ線１４の局所的な曲げ応力のもと、限定的に相互に動くことが可能である。曲げ応力はその際、側方でセンサ線１４に係合するエネルギー伝達部分２６によって達せられる。当該部分はセンサ線の長さにわたって不規則な間隔で分布配置されている。この適合手段の相互間隔の対応したバリエーションによって、エネルギー伝達は局所的に周囲の車両部分の強度に適合させられ、所与の外部負荷の際に、同じままである変形程度が負荷位置に無関係にもたらされる。

センサ線１４は、光ファイバ乃至ガラスファイバケーブルによって形成される。これは互いに平行に延び例えばループを通して図３に不図示の端部でつながった２つのファイバ片を有する。それらの光流入端部と光流出端部はオプトエレクト測定ユニット２０と接続されている。測定ユニット２０に評価ソフトウェアも搭載されており、別個のコントローラがもはや必要でない。全体配置は収容カバー２８に密に接合されており、簡単に車両１２に組み入れられる。センサ線１４が、例えば基準測定に用いられる不図示の別の光ケーブルを有することも可能である。

図１と図２に示された取り付け状況において、センサ線１４は車両１２のフロントバンパー３０に沿って延びており、担体１６は前面の吸収体３２と裏面のクロス部材３４の間に閉じ込められている。側方クラッシュを検知するためにセンサ装置１０がサイドドア３６の中空室に取り付けられることも考えられ得る。他の利用は、電気操作される側方窓の範囲かサンルーフの範囲における挟み込み状況を認識することにある。

外部圧力負荷若しくは衝撃作用の際に、該当する負荷位置で光ファイバ１４が変形構造１８の伝達部分２６によって波形に曲げられ、貫いて伝わる測定光が強さ変動若しくは減衰を受ける。図５に示されるように、瞬間的な変形の大きさに対応して信号経過において（マイナスの）信号ピーク３８が生じる。その振幅は衝突の激しさの程度として用いられる。その際、取り付け比率に適合させられた変形構造１８の構成によって、絶対値検知が可能となる。

全ての実施形態において、センサ装置１０の連続的な自己診断のために信号ピーク３８以外の信号経過４０を用いることが可能である。この長期範囲において、温度、初期負荷及び他の構造パラメータに依存して図５に誇張して示された流程（Drift）を引き起こすシステム制限された減衰分が生じる。動力学的な信号３８が数秒分の一で生じる一方で、信号流程（Signaldrift）の時間領域が明らかにそれ以上で存在する。ゆっくり変動する信号水準は、所与のしきい値４２と比較され、その超過の際にセンサ欠陥が診断される。しきい値４２が検知されるべき動力学的最大信号に依存して、常に基本的にフルのピーク振幅を感知し得るように選択されるならば、好適である。しきい値は一定に保たれる必要はなく、例えば運転パラメータや環境パラメータに依存して従い得る。

代替的な実施形態において、担体はガラスファイバ線若しくは光ファイバ１４を直接取り囲み、機械的変形の際にガラスファイバ線におけるジャケット屈折率に、それ故に光信号の透過若しくは減衰に影響を与える。

図６と図７に示された実施例は、図３と図４に係る実施形態と、相互に係合する櫛状のエネルギー伝達部分２６が互いに等間隔で配置され、変形体２２，２４の側方の結合壁４４，４６が、場合によっては可変な剛性を備えた弾性スペーサーとして作用する点で相違する。このようにして、光導体１４に沿ったエネルギー伝達は可変に調整可能である。この際、図６にしたがって壁斜面４８は測定範囲に合わせるために、重ね板ばねに似て作用する。図７においては、このために付着箇所５０で結合された側壁４６は側方に弾性的に折れ曲がり可能である。両方の場合において、ガイド片１４’のみが変形を受けるのに対して、ループを介して戻された部片１４”は例えば発泡性のシールコンパウンド５２内において変形せずにそのままである。

位置解消された感知（ortsaufgeloesten Detektion）のために、図８によれば、互いに平行に延びる多数の光ケーブル１４がガイド列（Ｌ１〜Ｌ５）として備えられ、列部分が或る区間で変形構造１８と係合している作用片５４と、そこから例えば不図示の覆いを介して影響を受けないブラインド片５６とを有する。位置認識を向上するために、それぞれ２つの列部分（Ｌ１，Ｌ２；Ｌ２，Ｌ３．．．）の作用片が２：１の長さ比にある。そして図８に示された分布の場合、例えば縦片５８の範囲における力の作用がガイドＬ１，Ｌ３及びＬ４の同時信号によって、残りのガイドの信号が欠けているときに、認識され得る。

歩行者との衝突を検知するために、センサ線若しくはガイド束は、衝突をできる限り早期に検知すべく、車両の前方に広く延在しなければならない。更に歩行者との衝突を堅い対象物とのハードな激突から区別可能とするために、僅かなエネルギーレベルを検知可能にする必要がある。センサ装置はまた、早期の衝突検知から信号をエアバッグやクラッシュボックスのような安全装置に転送するために、使用され得る。特に、歩行者との衝突の際にソフトに、異なった衝突の際にハードに合わせられるようにクラッシュボックスを調整することも可能である。この際、ソフトな調節は、歩行者を優先して保護するために、優先調整として選択されるべきである。

歩行者との衝突を検知するためのバンパーに一体化されたセンサ装置を備えた車両のスケッチ図である。 図１の抜粋平面図である。 センサ装置の分割縦断面図である。 図３の断面線４-４に沿った断面図である。 センサ装置により検知された衝撃信号の信号経過のグラフである。 図４に対応するセンサ装置の担体の別の実施形態の図である。 図４に対応するセンサ装置の担体の別の実施形態の図である。 多数のセンサ線を備えたセンサ装置の概略図である。

符号の説明

１０ センサ装置
１２ 車両
１４ センサ線
１６ 担体
１８ 変形構造
２０ 測定ユニット

Claims (19)

1. 特に歩行者との衝突の際の車両（１２）に対する外部衝撃負荷を検知するためのセンサ装置にして、機械的変形に反応するセンサ線（１４）、当該センサ線（１４）を収容する担体（１６）及びセンサ線（１４）と協働して衝撃信号をもたらすのに用いられる測定ユニット（２０）を少なくとも備え、その際、担体（１６）は、或る区間で圧力伝達を変更するためにセンサ線（１４）と係合している変形構造（１８）を有するような、センサ装置。
2. 上記変形構造（１８）が、衝撃負荷の際にセンサ線（１４）での信号通過に影響を及ぼすことを特徴とする請求項１に記載のセンサ装置。
3. 圧力伝達が、センサ線（１４）に沿って配置された適合手段（２６；４４，４６）を介して周囲の車両部分（３２）の負荷強さに適合可能であることを特徴とする請求項１又は２に記載のセンサ装置。
4. 圧力伝達が、所与の衝撃負荷の際に衝撃信号が負荷箇所に無関係なままであるように適合されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のセンサ装置。
5. 上記変形構造（１８）が、センサ線（１４）に沿って互いに不規則な間隔で分布配置した多数のエネルギー伝達部分（２６）を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のセンサ装置。
6. 担体（１６）が、横断面の変化若しくは材料密度の変化によって又は切り欠き個所若しくは凹所若しくは類似の適合手段によって、不規則に変動する曲げ剛性をセンサ線（１４）に沿って有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のセンサ装置。
7. 担体（１６）が、センサ線（１４）に沿って変わる弾性を有した弾性変形可能なスペーサー（４４，４６）を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のセンサ装置。
8. 担体（１６）が、センサ線（１４）に沿って延在し横負荷の下で湾曲若しくは座屈可能な少なくとも１つの縦ウェブ（４４，４６）を有することを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載のセンサ装置。
9. 縦ウェブ（４４，４６）がその横剛性の適合のために可変壁厚又は壁弱化を有することを特徴とする請求項８に記載のセンサ装置。
10. 変形構造（１８）が局所的な曲げ応力の下にセンサ線（１４）に作用することを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載のセンサ装置。
11. 多数のセンサ線（１４）が隣り合って配置されていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載のセンサ装置。
12. 多数のセンサ線（Ｌ１〜Ｌ５）が、変形構造（１８）と係合している作用片（５４）と係合していないブラインド片（５６）を有することを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載のセンサ装置。
13. 上記片（５４，５６）の長さが、センサ線（１４）間で比較して異なっていることを特徴とする請求項１２に記載のセンサ装置。
14. 作用片及びブラインド片（５４，５６）の長さがセンサ線（１４）の列（Ｌ１〜Ｌ５）に関して固定割合で短くなることを特徴とする請求項１２又は１３に記載のセンサ装置。
15. 変形構造（１８）が２つの突起状の形成された変形体（２２，２４）を有し、センサ線（１４）が衝撃負荷の際に互いに係合する変形体（２２，２４）の間で延在することを特徴とする請求項１〜１４のいずれか一項に記載のセンサ装置。
16. センサ線が少なくとも１本の光ファイバー（１４）によって形成されていることを特徴とする請求項１〜１５のいずれか一項に記載のセンサ装置。
17. センサ線（１４）が、隣り合って延在し、特にループを通って接続し隣り合って延在する２つの線部分（１４’，１４”）を有することを特徴とする請求項１〜１６のいずれか一項に記載のセンサ装置。
18. 特に歩行者との衝突の際の車両（１２）に対する外部衝撃負荷を検知するための方法にして、衝撃信号が、機械的な変形に反応するセンサ線（１４）によって生じ、その際にセンサ線（１４）での圧力伝達が変形構造（１８）によって局所的に変えられて、衝撃信号が所与の衝撃負荷の際に負荷個所によらずにそのままであるような、方法。
19. 光がセンサ装置（１０）の光ファイバ（１４）に供給され、湾曲半径変化によって光ファイバ（１４）における光通過が影響を与えられ、光ファイバから放出される光信号の信号変化が衝撃信号として利用されることを特徴とする請求項１８に記載の方法。

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