JP2007062656A - 車両用衝突物体判別装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】振動の影響を受けることなく高精度に衝突物体の判別を行うことが可能な車両用衝突物体判別装置を提供する。
【解決手段】バンパ4へ物体が衝突すると、物体の衝突により発生する荷重によってバンパ表皮12に変形が生じることにより、バンパ表皮12とバンパリンフォース8との間の距離が変位する。このとき、超音波センサ1a〜1eが、バンパ表皮12とバンパリンフォース8との間の距離変位を計測し、コントローラ3が、超音波センサ1a〜1eによる計測結果に基づいてバンパ4へ衝突した物体の種別(特に、歩行者か否か)を高精度に判別することができる。また、車両走行時の振動の影響を受けることがないので、実際の衝突が振動によるノイズの影響で検知不能となる事態の発生が防止される。
【選択図】図3
【解決手段】バンパ4へ物体が衝突すると、物体の衝突により発生する荷重によってバンパ表皮12に変形が生じることにより、バンパ表皮12とバンパリンフォース8との間の距離が変位する。このとき、超音波センサ1a〜1eが、バンパ表皮12とバンパリンフォース8との間の距離変位を計測し、コントローラ3が、超音波センサ1a〜1eによる計測結果に基づいてバンパ4へ衝突した物体の種別(特に、歩行者か否か)を高精度に判別することができる。また、車両走行時の振動の影響を受けることがないので、実際の衝突が振動によるノイズの影響で検知不能となる事態の発生が防止される。
【選択図】図3
Description
本発明は、車両に衝突する物体を判別する車両用衝突物体判別装置に関する。本発明は、好適には車両への衝突物体が歩行者か否かを判別する装置に適用される。
従来より、車両が歩行者との衝突の際、歩行者を保護する歩行者エアバッグやポップアップフードに関する技術が提案されている。これらの歩行者保護装置を作動させるためには、歩行者の車両への衝突を検知する必要がある。しかし、パイロン等の比較的軽量な歩行者以外の物体と衝突した場合に、歩行者との衝突であると誤検出して歩行者保護装置を作動させると余分な修理費が必要となる。したがって、商品性の観点から衝突物体が歩行者であるか、それ以外の物(特に、パイロンやポストコーン等道路脇に設置された軽量物)であるかを判別可能とする必要があり、当然ながら何も衝突していないときにも誤作動しないようにする必要もある。
例えば、従来、歩行者衝突を検知する手段として加速度センサをバンパに搭載し、バンパの変形速度に基づいて衝突物が歩行者であるかどうかを判別する旨の技術が提案されている(特許文献1、特許文献2参照。)。
特開平14−127851号公報
特開平14−36994号公報
しかしながら、上述した加速度センサを用いた従来技術では、バンパ表皮裏面(もしくはバンパアブソーバのバンパ表皮近く)に加速度センサを固定する必要がある。そのバンパ表皮やバンパアブソーバは軽衝突時にエネルギを吸収できるよう柔らかく設計されるので、車両が走行しているときの振動の影響を大きく受ける。そのため、加速度センサでは振動によるノイズが大きくなり実際の衝突がノイズに埋もれて検知できない場合がある。
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、振動の影響を受けることなく高精度に衝突物体の判別を行うことが可能な車両用衝突物体判別装置を提供することをその目的としている。
以下、上記課題を解決するのに適した各手段につき、必要に応じて作用効果等を付記しつつ説明する。
1.車両のバンパへ衝突した物体の種別を判別する車両用衝突物体判別装置であって、
前記バンパ内で車幅方向に延在された支持部材と、
その支持部材の車両前方側に空間を隔てて配設され且つ衝突時の荷重に応じて変形する変形可能部材と、
前記支持部材と前記変形可能部材との間の距離変位を計測する距離変位計測手段と、
その距離変位計測手段による計測結果に基づいて前記バンパへ衝突した物体の種別を判別する衝突物体判別回路と
を備えたことを特徴とする車両用衝突物体判別装置。
前記バンパ内で車幅方向に延在された支持部材と、
その支持部材の車両前方側に空間を隔てて配設され且つ衝突時の荷重に応じて変形する変形可能部材と、
前記支持部材と前記変形可能部材との間の距離変位を計測する距離変位計測手段と、
その距離変位計測手段による計測結果に基づいて前記バンパへ衝突した物体の種別を判別する衝突物体判別回路と
を備えたことを特徴とする車両用衝突物体判別装置。
手段1によれば、車両バンパへ物体が衝突すると、物体の衝突により発生する荷重によって変形可能部材に変形が生じることにより、支持部材と変形可能部材との間の距離が変位する。このとき、距離変位計測手段が、支持部材と変形可能部材との間の距離変位を計測し、衝突物体判別回路が、距離変位計測手段による計測結果に基づいてバンパへ衝突した物体の種別(特に、歩行者か否か)を高精度に判別することができる。また、車両走行時の振動の影響を受けることがないので、実際の衝突が振動によるノイズの影響で検知不能となる事態の発生が防止される。
2.前記距離変位計測手段は、車幅方向に間隔を隔てた複数箇所で前記支持部材と前記変形可能部材との間の距離変位を計測し、
前記衝突物体判別回路は、前記複数箇所における計測結果を用いて前記バンパに生じた最大変位を求めると共に、その最大変位に基づいて前記バンパへ衝突した物体の種別を判別することを特徴とする手段1に記載の車両用衝突物体判別装置。
前記衝突物体判別回路は、前記複数箇所における計測結果を用いて前記バンパに生じた最大変位を求めると共に、その最大変位に基づいて前記バンパへ衝突した物体の種別を判別することを特徴とする手段1に記載の車両用衝突物体判別装置。
手段2によれば、距離変位計測手段が、車幅方向に間隔を隔てた複数箇所で支持部材と変形可能部材との間の距離変位を計測し、衝突物体判別回路が、複数箇所における計測結果を用いてバンパに生じた最大変位を求めると共に、その最大変位に基づいてバンパへ衝突した物体の種別を判別するので、バンパの車幅方向における物体の衝突位置に拘らずに物体の種別を確実に判別することができる。
3.前記衝突物体判別回路は、前記複数箇所における計測結果の最大値を前記バンパに生じた最大変位として用いることを特徴とする手段2に記載の車両用衝突物体判別装置。
手段3によれば、衝突物体判別回路が複数箇所における計測結果の最大値をバンパに生じた最大変位として用いるので、極めて簡単な処理で物体の種別を高精度に判別することができる。
4.前記衝突物体判別回路は、前記複数箇所における各計測結果のうち2個以上の計測結果を用いて前記バンパに生じた最大変位を推定することを特徴とする手段2に記載の車両用衝突物体判別装置。
手段4によれば、衝突物体判別回路が複数箇所における各計測結果のうち2個以上の計測結果を用いてバンパに生じた最大変位を推定するので、例えば、バンパにおける距離変位の計測箇所の中間に物体が衝突した場合でも、推定された最大変位に基づいてバンパへ衝突した物体の種別を高精度に判別することができる。
5.前記衝突物体判別回路は、前記複数箇所における各計測結果のうち最大値を含む複数個の計測結果を用いてn次曲線(nは3以上の整数)を求め、そのn次曲線に基づいて前記バンパに生じた最大変位を推定することを特徴とする手段4に記載の車両用衝突物体判別装置。
手段5によれば、衝突物体判別回路が、複数箇所における各計測結果のうち最大値を含む複数個の計測結果を用いてn次曲線を求め、そのn次曲線に基づいてバンパに生じた最大変位を推定するので、距離変位の計測箇所を多数設けることなく、正確に最大変位の推定を行うことができ、その推定された最大変位に基づいてバンパへ衝突した物体の種別を高精度に判別することができる。
6.前記距離変位計測手段は、前記変形可能部材の裏面又は前記支持部材の前面に配設された超音波センサからなることを特徴とする手段1乃至5のいずれかに記載の車両用衝突物体判別装置。
手段6によれば、距離変位計測手段が変形可能部材の裏面又は支持部材の前面に配設された超音波センサからなるので、車両走行時の振動の影響を受けることなく、簡単な構成で確実に変形可能部材と支持部材との間の距離変位を計測し、衝突物体判別回路が、距離変位計測手段による計測結果に基づいてバンパへ衝突した物体の種別を高精度に判別することができる。
本発明によれば、車両バンパへ物体が衝突すると、物体の衝突により発生する荷重によって変形可能部材に変形が生じることにより、支持部材と変形可能部材との間の距離が変位する。このとき、距離変位計測手段が、支持部材と変形可能部材との間の距離変位を計測し、衝突物体判別回路が、距離変位計測手段による計測結果に基づいてバンパへ衝突した物体の種別(特に、歩行者か否か)を高精度に判別することができる。また、車両走行時の振動の影響を受けることがないので、実際の衝突が振動によるノイズの影響で検知不能となる事態の発生が防止される。
以下、本発明の車両用衝突物体判別装置の好適な実施形態について図面を参照しつつ具体的に説明する。
図1は、本実施形態の車両用衝突物体判別装置Sの全体構成を示すブロック図である。車両用衝突物体判別装置Sは、図1に示すように、超音波センサ1a〜1eと、車速センサ2と、コントローラ3とを主要部として構成されている。コントローラ3は、歩行者保護装置と信号線によって接続されている。尚、超音波センサ1a〜1eが、本発明の距離変位計測手段を、コントローラ3が、衝突物体判別回路をそれぞれ構成するものである。
図2は、車両のバンパ4付近を透視して示す模式平面図、図3は、バンパ4を透視して示す側面図である。図2及び図3に示すように、車体5内部には車幅方向両側にて車両前後方向に延在するサイドメンバ6,6が設けられている。
サイドメンバ6,6の車両前方側には、バンパリンフォース8が設けられている。バンパリンフォース8は、車両幅方向(左右方向)に延在する構造部材であって、図4に示すように、内部中央に二段の梁が設けられた目の字状断面を有する中空部材である。尚、バンパリンフォース8が、本発明の支持部材を構成するものである。
バンパ4内の上部であってバンパリンフォース8の前面側には、衝突エネルギーを吸収可能な発泡樹脂等の弾性体からなるバンパアブソーバ9が車両幅方向に延在して設けられている。そして、バンパリンフォース8及びバンパアブソーバ9を覆うように車両幅方向に延び、衝突による荷重によって変形可能なバンパ表皮12が取り付けられている。また、バンパリンフォース8前面の上側の約3分の2の領域にバンパアブソーバ9が対向して設けられ、バンパリンフォース8前面の下側の約3分の1の領域とバンパ表皮12裏面との間は空間となっている。尚、バンパ表皮12が、本発明の変形可能部材を構成するものである。
超音波センサ1a〜1eは、図示しない発信器と受信器とからなり、発信器側から発信された超音波が、物体に反射して受信器側で受け取るまでの時間を計測することにより、その物体までの距離を計測するセンサである。そして、超音波センサ1a〜1eは、バンパ表皮12の裏面にバンパリンフォース8前面と空間を挟んで対向するように配設されているため、バンパ表皮12裏面とバンパリンフォース8前面との間の距離変位を検出することができる。また、発信器と受信器とを一つの振動板で共通化し、発振と受信とを切り替えて距離を測ることもでき、センサをバンパ表皮12の裏面に配設した場合は、バンパリンフォース8前面で反射した超音波が戻ってくるまでの時間を計測することにより、距離を計測できる。この場合は、よりコンパクトにセンサを配設できる。
コントローラ3は、マイコンを内蔵する信号処理回路であって、超音波センサ1a〜1eの出力信号及び車速センサ2の出力信号に基づいて衝突物体が歩行者かどうかを判別し、この判別により衝突物体が歩行者と判断した場合に歩行者保護装置(例えば、公知の歩行者保護用のエアバッグやフード跳ね上げ装置など)を作動させる。
次に、物体の衝突によって生じるバンパ4の最大変位を、超音波センサ1a〜1eからの出力に基づいて求める方法について図4を参照しつつ説明する。図4(a)において、左の図は、質量Mの物体がバンパ4に衝突する前の状態を模式的に表わしている。図4(a)の右のグラフは、超音波センサ1a〜1eからの各センサ出力(X1〜X5)を表わしており、出力値はいずれも0となっている。図4(b)において、左の図は、物体がバンパ4に衝突中の状態を模式的に表わし、右のグラフは、超音波センサ1a〜1eからの各出力を表わしている。図4(b)左の図より、物体がバンパ4の超音波センサ1d配設位置と超音波センサ1e配設位置との間の領域に衝突することにより、当該衝突箇所を中心としてバンパ4に変形が生じていることが示されている。また、図4(b)右のグラフより、超音波センサ1b〜1dに出力が発生し、それらのセンサ出力X2〜X4の大きさは、X4>X3>X2の順となっている。そして、超音波センサ1a〜1eからの出力X1〜X5のうち、最大出力であるX4をバンパ4の最大変位とする(数式では、X=max(X1〜X5)=X4のように表わされる)。
次に、車両用衝突物体判別装置Sにおける衝突物体判別処理について図5のフローチャートを参照しつつ説明する。
最初に、タイマT1、衝突荷重Fの積分及び物体の質量Mにそれぞれ0を設定して初期化する(ステップ1。以下、S1と略記する。他のステップも同様。)。次に、車輪速度Vを車輪速センサ5から読み込み(S2)、車輪速度Vが閾値Vthを超えているか否かを判定する(S3)。車輪速度Vが閾値Vth以下である場合(S3:No)、S1へ戻る。閾値Vthは、例えば、10〜30km/h程度に設定される。
車輪速度Vが閾値Vthを超えている場合(S3:Yes)、超音波センサ1a〜1eの出力に基づいて上述した方法によって求められたバンパ4の最大変位としてのバンパ変位X(T1)を読み込む(S4)。続いて、バンパ変位X(T1)が閾値Xth0を超えているか否かを判定する(S5)。閾値Xth0は、例えば、10mm程度に設定される。バンパ変位X(T1)が閾値Xth0以下である場合(S5:No)、S1へ戻る。
バンパ変位X(T1)が閾値Xth0を超えている場合(S5:Yes)、バンパ変位X(T1)を衝突加重F(T1)へ、コントローラ3のROMに記憶されたテーブルにより変換する(S6)。次に、衝突荷重の時間tによる積分を演算して運動量変化を求める(S7)。運動量変化=力積(=MV)の関係が成立することから、式を変形することによって質量Mが求められる(S8)。そして、質量Mが閾値Mth0を超えているか否かを判定する(S9)。閾値Mth0は、例えば、2kg程度に設定される。質量Mが閾値Mth0以下である場合(S9:No)、S4へ戻る。この場合、衝突物体が歩行者以外のパイロン等であると判定されるので、歩行者保護装置の作動は実行されない。
質量Mが閾値Mth0を超えている場合(S9:Yes)、衝突物体が歩行者であると判定され、歩行者保護装置の作動が実行される。
以上詳述したことから明らかなように、本実施形態の車両用衝突物体判別装置Sによれば、バンパ4へ物体が衝突すると、物体の衝突により発生する荷重によってバンパ表皮12に変形が生じることにより、バンパ表皮12とバンパリンフォース8との間の距離が変位する。このとき、超音波センサ1a〜1eが、バンパ表皮12とバンパリンフォース8との間の距離変位を計測し、コントローラ3が、超音波センサ1a〜1eによる計測結果に基づいてバンパ4へ衝突した物体の種別(特に、歩行者か否か)を高精度に判別することができる。また、車両走行時の振動の影響を受けることがないので、実際の衝突が振動によるノイズの影響で検知不能となる事態の発生が防止される。
また、超音波センサ1a〜1eが、車幅方向に間隔を隔てた複数箇所でバンパ表皮12とバンパリンフォース8との間の距離変位を計測し、コントローラ3が、複数箇所における計測結果を用いてバンパ4に生じた最大変位を求めると共に、その最大変位に基づいてバンパ4へ衝突した物体の種別を判別するので、バンパ4の車幅方向における物体の衝突位置に拘らずに物体の種別を確実に判別することができる。
また、コントローラ3が超音波センサ1a〜1eによる複数箇所における計測結果の最大値をバンパ4の最大変位として用いるので、極めて簡単な処理で物体の種別を高精度に判別することができる。尚、同時に複数の歩行者と衝突しても、1箇所当りのバンパ4の変位は変わらないので、1箇所の最大値に基づいて歩行者判別すれば正確な判定が可能である。
(変形態様)
上記実施形態では、距離変位計測手段として超音波センサを用いる構成としたが、他の方式のセンサを用いる構成としてもよい。例えば、レーザ光を用いた光学式センサやポテンショメータ等を用いてもよい。また、センサの個数も5個に限られず、これより少ない個数としてもよく、さらに多くの個数としてもよい。
上記実施形態では、距離変位計測手段として超音波センサを用いる構成としたが、他の方式のセンサを用いる構成としてもよい。例えば、レーザ光を用いた光学式センサやポテンショメータ等を用いてもよい。また、センサの個数も5個に限られず、これより少ない個数としてもよく、さらに多くの個数としてもよい。
また、上記実施形態では、超音波センサ1a〜1eによる複数箇所における計測結果の最大値をバンパ4の最大変位として用いる構成としたが、コントローラ3が、超音波センサ1a〜1eによる複数箇所における各計測結果のうち2個以上の計測結果を用いてバンパ4に生じた最大変位を推定する構成としてもよい。より詳細には、超音波センサ1a〜1eによる複数箇所における各計測結果のうち最大値を含む複数個の計測結果を用いてn次曲線(nは3以上の整数)を求め、そのn次曲線に基づいてバンパ4に生じた最大変位を推定するように構成してもよい。
ここで、バンパ4の最大変位を求める方法の変形例について図6を参照しつつ説明する。まず、最大出力を示したセンサを含む4つのセンサを選び、4個の出力を変数として、三次曲線y=ax3+bx2+cx+dを求め、この曲線において最大出力センサ近傍の極大値をバンパ4の最大変位とする。本変形例によれば、バンパ4内で隣接する2つの距離変位計測箇所の中間に物体が衝突した場合でも、推定された最大変位に基づいて衝突物体の種別を高精度に判別することができ、センサの個数を最小限に抑えることができる。
また、上記実施形態では、図5のフローチャートにおいて、運動量変化=力積、という関係を利用して衝突物体の質量Mを求める構成としたが(S7〜S8)、運動エネルギ=バンパアブソーバの変形エネルギ、という関係を利用して衝突物体の質量Mを求める構成としてもよい。以下、衝突物体判別処理の変形例について、図7のフローチャートを参照しつつ説明する。尚、S1〜S6は、図5のフローチャートと同一であるので説明を省略する。S6に続いて、衝突荷重の変位Xによる積分を演算して運動エネルギを求める(S7’)。運動エネルギ=バンパアブソーバの変形エネルギ(=1/2・MV2)の関係が成立することから、式を変形することによって質量Mが求められる(S8’)。そして、質量Mが閾値Mth0を超えているか否かを判定し(S9)、質量Mが閾値Mth0以下である場合(S9:No)、S4へ戻る。質量Mが閾値Mth0を超えている場合(S9:Yes)、衝突物体が歩行者であると判定され、歩行者保護装置の作動が実行される。
また、本発明を適用可能なバンパは、図3に示した構造のものには限られない。本発明は、歩行者衝突時における歩行者の脚部を保護するために、衝撃時に迅速な荷重応答と効率的なエネルギー吸収を達成するよう設計されたバンパ構造のものに対しても適用可能である。例えば、図8(a)は、内部を空洞状とした鋼板製のバンパアブソーバ9を設け、バンパ表皮12近傍のバンパアブソーバ9内面にバンパリンフォース8前面と対向するように超音波センサ1を配設した例を示している。図8(b)は、側面視W字状のバンパアブソーバ9が設けられ、バンパアブソーバ9下方の空間部内でバンパ表皮12裏面にバンパリンフォース8前面と対向するように超音波センサ1を配設した例を示している。図8(c)は、バンパアブソーバ9の上下方向中央に空間部が形成され、その空間部内でバンパ表皮12裏面にバンパリンフォース8前面と対向するように超音波センサを配設した例を示している。
さらに、本発明を、バンパ内にクリアランスソナーとして使用する超音波センサを配設するバンパ構造のものに対して適用してもよい。この場合、同一方式の超音波センサを用いることによってバンパ内での搭載スペース確保が容易となる。
1a〜1e 超音波センサ(距離変位計測手段)
3 コントローラ(衝突物体判別回路)
4 バンパ
8 バンパリンフォース(支持部材)
9 バンパアブソーバ
12 バンパ表皮(変形可能部材)
S 車両用衝突物体判別装置
3 コントローラ(衝突物体判別回路)
4 バンパ
8 バンパリンフォース(支持部材)
9 バンパアブソーバ
12 バンパ表皮(変形可能部材)
S 車両用衝突物体判別装置
Claims (6)
- 車両のバンパへ衝突した物体の種別を判別する車両用衝突物体判別装置であって、
前記バンパ内で車幅方向に延在された支持部材と、
その支持部材の車両前方側に空間を隔てて配設され且つ衝突時の荷重に応じて変形する変形可能部材と、
前記支持部材と前記変形可能部材との間の距離変位を計測する距離変位計測手段と、
その距離変位計測手段による計測結果に基づいて前記バンパへ衝突した物体の種別を判別する衝突物体判別回路と
を備えたことを特徴とする車両用衝突物体判別装置。 - 前記距離変位計測手段は、車幅方向に間隔を隔てた複数箇所で前記支持部材と前記変形可能部材との間の距離変位を計測し、
前記衝突物体判別回路は、前記複数箇所における計測結果を用いて前記バンパに生じた最大変位を求めると共に、その最大変位に基づいて前記バンパへ衝突した物体の種別を判別することを特徴とする請求項1に記載の車両用衝突物体判別装置。 - 前記衝突物体判別回路は、前記複数箇所における計測結果の最大値を前記バンパに生じた最大変位として用いることを特徴とする請求項2に記載の車両用衝突物体判別装置。
- 前記衝突物体判別回路は、前記複数箇所における各計測結果のうち2個以上の計測結果を用いて前記バンパに生じた最大変位を推定することを特徴とする請求項2に記載の車両用衝突物体判別装置。
- 前記衝突物体判別回路は、前記複数箇所における各計測結果のうち最大値を含む複数個の計測結果を用いてn次曲線(nは3以上の整数)を求め、そのn次曲線に基づいて前記バンパに生じた最大変位を推定することを特徴とする請求項4に記載の車両用衝突物体判別装置。
- 前記距離変位計測手段は、前記変形可能部材の裏面又は前記支持部材の前面に配設された超音波センサからなることを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の車両用衝突物体判別装置。
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2005
- 2005-09-01 JP JP2005253728A patent/JP2007062656A/ja not_active Withdrawn
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Legal Events
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A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20070928 |
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A761 | Written withdrawal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20081128 |