JP4513833B2 - 車両用衝突検知装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両が物体に衝突したことを検知する車両用衝突検知装置に関するものである。

従来、車両が物体に衝突したことを検知する装置としては、例えば、特許文献１及び２に開示されている。特許文献１には、車両のキャビティ内に感知素子が設けられている車両のフロントセンサが記載されている。このフロントセンサが、感知素子によって、キャビティの変形に依存した衝突を検知するとされている。また、特許文献２には、バンパカバー内に形成された密閉のチャンバ空間の圧力変化に基づいて、衝突物体が歩行者であるか否かを判別することが記載されている。
特表２００５−５３８８８１号公報 特開２００６−１１７１５７号公報

ここで、上記のような衝突検知装置のチャンバ形成部材（チャンバ空間）に大きな穴が開いたなどの破損が生じていた場合など、チャンバ空間がほぼ密閉空間であるとは言えない場合には、歩行者などが車両に衝突したとしても、チャンバ内の圧力が充分に変化しない。そのため、チャンバ空間がほぼ密閉空間でない場合には、衝突検知装置が異常状態であると検知できることが必要となる。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、チャンバ空間がほぼ密閉空間でない状態となる破損を生じたか否かを判定できる車両用衝突検知装置を提供することを目的とする。

本発明の車両用衝突検知装置は、
車両と物体との衝突を検知する車両用衝突検知装置であって、
車両左右方向に延びるように配置されたバンパリンフォースと、
バンパリンフォースの車両前方側を被覆し、且つ、衝突に伴いバンパリンフォースに対して車両後方側に相対移動するバンパカバーと、
バンパリンフォースとバンパカバーとの間に配置され、バンパリンフォースに対するバンパカバーの相対移動に伴い変形するチャンバ空間を形成するチャンバ形成部材と、
チャンバ空間の圧力を検出する圧力センサと、
チャンバ形成部材に振動を付与し、チャンバ形成部材を変形させることによりチャンバ空間の圧力を変化させ得る振動付与手段と、
振動付与手段により振動を付与してチャンバ形成部材を変形させた際に、振動付与手段により付与される振動と、圧力センサにより検出される圧力の変化と、に基づいて、チャンバ形成部材が破損したか否かを検出するチャンバ状態検出手段と、
を備えることを特徴とする。

ここで、振動付与手段がチャンバ形成部材に振動を付与し、チャンバ形成部材を変形させることにより、チャンバ空間の圧力が変化する。従って、チャンバ空間がほぼ密閉空間である場合には、振動付与手段の作動によりチャンバ空間の圧力が変化する。一方、チャンバ形成部材が破損して、チャンバ空間がほぼ密閉空間であると言えない場合には、振動付与手段がチャンバ形成部材に振動を付与し、チャンバ形成部材を変形させたとしても、チャンバ空間の圧力はほぼ大気圧と同一圧力となり、ほとんど変化しない。

そして、本発明の車両用衝突検知装置によれば、チャンバ状態検出手段が、振動付与手段により振動を付与してチャンバ形成部材を変形させた際に、振動付与手段により付与される振動と、作動する際の圧力センサにより検出する圧力の変化と、に基づいてチャンバ形成部材が破損したか否かを検出しているため、確実に、チャンバ形成部材が破損してチャンバ空間がほぼ密閉空間であると言えない状態となったか否かを検出することができる。なお、振動付与手段は、自発的な作動によりチャンバ空間の圧力を変化させる場合のみならず、車両走行時の振動を利用した作動などを含む。

また、振動付与手段は、チャンバ形成部材に振動を付与し、チャンバ形成部材を変形させる構成となっている。チャンバ空間がほぼ密閉空間である場合には、チャンバ形成部材を変形させることで、チャンバ空間の体積が変化し、結果としてチャンバ空間の圧力が変化する。従って、振動付与手段がチャンバ形成部材に振動を付与し、チャンバ形成部材を変形させることで、確実にチャンバ空間の圧力を変化させることができる。

この振動付与手段は、チャンバ形成部材に振動を付与する構成となっている。チャンバ空間がほぼ密閉空間である場合には、チャンバ形成部材に振動を付与することで、チャンバ空間の圧力が時間経過とともに変化する。従って、振動付与手段がチャンバ形成部材に振動を付与している間、いつでも、チャンバ形成部材が破損したか否かを検出できる。そして、振動付与手段は、チャンバ形成部材に直接取り付けて直接的に振動を付与するようにしてもよいし、他の部材の取り付けて他の部材を介して間接的に振動を伝達するようにしてもよい。

振動付与手段がチャンバ形成部材に振動を付与する場合、好ましくは、チャンバ状態検出手段は、振動付与手段により付与される振動の周期と、圧力センサにより検出される圧力の変化周期とに基づいて、チャンバ形成部材が破損したか否かを検出するとよい。チャンバ形成部材が破損しておらずチャンバ空間がほぼ密閉空間であれば、振動付与手段により付与される振動の周期と、振動を付与された場合におけるチャンバ空間の圧力の変化周期は、一致する。従って、チャンバ状態検出手段は、付与される振動の周期と圧力の変化周期とに基づき判定することで、振動を付与したことに起因する圧力変化であることを確実に判断することができる。これにより、確実に、チャンバ形成部材が破損してチャンバ空間がほぼ密閉空間であると言えない状態であるか否かを検出できる。

また、好ましくは、振動付与手段は、チャンバ形成部材の車両上面または車両下面に取り付けられたおもり部材であり、
車両用衝突検知装置は、車両の上下振動を検出する振動検出センサをさらに備え、
チャンバ状態検出手段は、振動検出センサにより上下振動を検出する場合に、振動検出センサにより検出された上下振動と、圧力センサにより検出される圧力の変化と、に基づいて、チャンバ形成部材が破損したか否かを検出するとよい。

ここで、車両は、走行の際に、車両上下方向の振動が発生する。そして、おもり部材をチャンバ形成部材の車両上面または車両下面に取り付けることで、走行により発生する車両上下方向の振動に起因して、おもり部材はチャンバ空間を変形させるようにチャンバ形成部材に振動を付与することになる。そして、走行の際の車両上下方向の振動は、振動検出センサにより検出することで、おもり部材によりどのような振動がチャンバ形成部材に付与されたのかを把握することができる。つまり、上記構成とすることで、走行の際の車両振動を利用して、確実に、チャンバ形成部材が破損してチャンバ空間がほぼ密閉空間であると言えない状態であるか否かを検出できる。

また、走行の際に発生する車両上下方向の振動を利用することの他に、以下のようにすることもできる。すなわち、振動付与手段は、電圧印加に伴って変形する圧電素子であり、チャンバ状態検出手段は、圧電素子へ周期的な電圧を印加する場合に、圧力素子への印加電圧と、圧力センサにより検出される圧力の変化と、に基づいて、チャンバ形成部材が破損したか否かを検出するようにしてもよい。

つまり、圧電素子が自らチャンバ形成部材に対して振動を付与している。圧電素子によりチャンバ形成部材に振動を付与することで、一定の周期の振動をチャンバ形成部材に付与することができる。従って、チャンバ形成部材に付与された振動と、チャンバ空間の圧力変化との比較が、容易に且つ確実に行うことができる。これにより、チャンバ形成部材が破損してチャンバ空間がほぼ密閉空間であると言えない状態であるか否かの検出精度が向上する。さらに、路面が非常に滑らかで走行の際に車両上下方向の振動が小さい場合であっても、圧電素子を用いることで、確実にチャンバ形成部材に振動を付与することができる。

＜第一実施形態＞
次に、実施形態を挙げ、本発明をより詳しく説明する。第一実施形態の車両用衝突検知装置について図１及び図２を参照して説明する。図１は、第一実施形態の車両用衝突検知装置における車両前方部分の車両前後方向断面図である。図２は、図１のＡ−Ａ断面図である。

車両用衝突検知装置は、主として、車両が歩行者（以下、「外部物体」という）に衝突したことを検知するための装置である。この車両用衝突検知装置は、バンパリンフォース１と、バンパカバー２と、バンパアブソーバ３と、チャンバ形成部材４と、圧力センサ５と、おもり部材６と、加速度センサ７と、電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」という）８とを備える。

バンパリンフォース１は、車両左右方向に延在し、車両フレームの一部を構成する構造部材である。バンパリンフォース１は、例えば、図１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金属製の中空部材からなる。そして、このバンパリンフォース１は、車両左右端に配置されているフロントサイドメンバ（図示せず）の車両前端に固定されている。

バンパカバー２は、車両の最前面に配置され、バンパリンフォース１の車両前方側を被覆している。このことは、バンパカバー２は、後述するバンパアブソーバ３およびチャンバ形成部材４の車両前方側を被覆していることになる。従って、車両が車両前方に位置する物体に衝突する場合には、通常、このバンパカバー２が当該物体に衝突することになる。そして、バンパカバー２は、バンパリンフォース１に対して車両後方側に相対移動可能となるように、後述するバンパアブソーバ３に支持されている。

バンパアブソーバ３は、図１に示すように、金属製または樹脂製などからなり、車両前後方向断面がほぼ矩形の筒状からなる。そして、バンパアブソーバ３は、バンパリンフォース１とバンパカバー２との間に配置され、且つ、車両左右方向に延びるようにバンパリンフォース１に固定されている。さらに、バンパアブソーバ３は、上述したように、バンパカバー２を支持している。このバンパアブソーバ３の車両左右方向の幅は、バンパリンフォース１の車両左右方向の幅より僅かに短く形成されている。そして、バンパアブソーバ３の車両前面は、バンパカバー２の形状に倣うように、車両左右方向中央部が車両前方に最も突出するように湾曲形状をなしている。つまり、バンパアブソーバ３の車両前後方向幅は、車両左右方向中央部が最も広く、車両左右方向端部に向うに従って狭くなっている。

このように構成されるバンパアブソーバ３は、車両前方が外部物体に衝突した場合に、つぶれ変形することにより衝撃を吸収する機能を有している。さらに、このバンパアブソーバ３は、例えば、歩行者がバンパカバー２に衝突した場合に、歩行者の脚部保護機能を有する。

チャンバ形成部材４は、内部にほぼ密閉されたチャンバ空間４０を形成する矩形状の部材である。具体的には、チャンバ形成部材４の外側面形状が、バンパアブソーバ３の内側面形状とほぼ同一となる。このチャンバ形成部材４は、変形容易な樹脂により成形されている。そして、チャンバ形成部材４は、バンパアブソーバ３の中空空間に、バンパアブソーバ３の内側面に当接する状態で収容されている。つまり、チャンバ形成部材４は、バンパアブソーバ３と同様に、バンパリンフォース１とバンパカバー２との間に配置される。従って、バンパカバー２が外部物体に衝突した際には、バンパカバー２がバンパリンフォース１に対して車両後方に相対移動して、バンパアブソーバ３がつぶれ変形することに伴って、チャンバ形成部材４が車両前後方向につぶれ変形する。つまり、バンパカバー２が外部物体に衝突すると、チャンバ空間４０がつぶれ変形する。チャンバ空間４０には、空気が封入されている。このチャンバ空間４０は、変形により内部の圧力が変化する空間であればよい。つまり、チャンバ空間４０は、完全に密閉された空間としてもよいし、完全に密閉ではないとしても変形により内部圧力が変化し得る程度に開放部分が存在する空間としてもよい。

圧力センサ５は、チャンバ形成部材４のチャンバ空間４０の圧力を検出するためのセンサである。この圧力センサ５は、バンパアブソーバ３およびチャンバ形成部材４の車両右側端部に取り付けられている。そして、圧力センサ５は、検出した圧力情報を後述するＥＣＵ８へ送信する。つまり、圧力センサ５は、バンパカバー２が外部物体に衝突した際に、チャンバ形成部材４がつぶれ変形することによるチャンバ空間４０の圧力変化を検出することができる。

おもり部材６は、矩形の金属塊からなる。このおもり部材６は、バンパアブソーバ２の車両上面のうち、車両左右方向のほぼ中央部に取り付けられている。従って、車両の走行の際に車両上下方向の振動が発生した場合に、その振動に起因しておもり部材６がバンパアブソーバ２およびチャンバ形成部材４の車両上面を振動させる。つまり、おもり部材６は、車両走行の際の車両上下方向の振動により、チャンバ空間４０を変形させる。

加速度センサ７（本発明における「振動検出手段」に相当する）は、バンパリンフォース１の車両後方面に取り付けられている。この加速度センサ７は、車両上方方向の加速度を検出するセンサである。つまり、加速度センサ７は、車両走行の際に発生する車両上下方向の振動を検出することができる。そして、加速度センサ７は、検出した加速度情報を後述するＥＣＵ８へ送信する。

ＥＣＵ８（本発明の「チャンバ状態検出手段」に相当する）は、圧力センサ５により検出されるチャンバ空間４０の圧力変化に基づいて、バンパカバー２が外部物体に衝突したか否かを判定する。ＥＣＵ８により衝突した外部物体が歩行者であると判定された場合には、歩行者保護デバイス（図示せず）を起動させる。歩行者保護デバイスとは、車両のフードに搭載され、車両が歩行者へ衝突した場合に歩行者を保護するための装置である。この歩行者保護デバイスは、例えば、フードの跳ね上げを行う装置や、フード上に展開するエアバッグ装置などである。

さらに、ＥＣＵ８は、おもり部材６がチャンバ形成部材４に振動を付与した場合に、圧力センサ５により検出されるチャンバ空間４０の圧力に基づいて、チャンバ形成部材４が破損したか否か、すなわち、チャンバ空間４０がほぼ密閉空間であると言えない状態となったか否かを検出する。つまり、ＥＣＵ８は、チャンバ形成部材４が破損して、チャンバ空間４０に大きな穴が開いたなどのチャンバ空間４０がほぼ密閉空間でない状態となった場合に、異常状態として検出することができる。

この異常検出について、詳細に説明する。チャンバ空間４０がほぼ密閉空間である場合には、おもり部材６によりチャンバ空間４０が変形すると、チャンバ空間４０の圧力が変化する。一方、チャンバ空間４０がほぼ密閉空間でない場合には、おもり部材６によりチャンバ空間４０が変形したとしても、チャンバ空間４０の圧力は、ほぼ大気圧と同一圧力となり、ほとんど変化しない。従って、圧力センサ５により検出されたチャンバ空間４０の圧力が変化していれば、チャンバ空間４０はほぼ密閉空間であると判定することができる。

ただし、チャンバ空間４０がほぼ密閉空間であるか否かを確実に検出するためには、チャンバ空間４０の変形がおもり部材６により付与された振動によるものか否かを把握する必要がある。例えば、実際には、チャンバ空間４０がほぼ密閉空間でない場合であっても、チャンバ空間４０の圧力が変化するおそれがあるからである。

そこで、以下のようにして、チャンバ空間４０の圧力変化がおもり部材６により付与された振動によるものであることを把握する。ここで、おもり部材６は、バンパアブソーバ３の上面に取り付けられており、おもり部材６がチャンバ空間４０を変形させる場合とは、車両が車両上下方向に振動した場合である。そして、車両上下方向の振動は、加速度センサ７により検出できる。

また、おもり部材６がチャンバ形成部材４に振動を付与することにより、チャンバ空間４０の圧力変化の周期は、おもり部材６がチャンバ形成部材４に付与する振動の周期に一致する。そして、この振動の周期は、加速度センサ７により検出される振動の周期にも一致する。

そこで、ＥＣＵ８は、圧力センサ５により検出された圧力変化の周期と、加速度センサ７により検出された加速度変化の周期をそれぞれ算出する。そして、両者の周期がほぼ一致することを確認することで、圧力センサ５により検出された圧力変化が、おもり部材６により付与された振動によるものであることを把握できる。従って、チャンバ形成部材４が破損して、チャンバ空間４０がほぼ密閉空間であると言えない状態となったか否かを確実に検出できる。

なお、上記実施形態において、加速度センサ７を用いて、車両上下方向の振動を検出したが、振動を検出できるセンサであれば、加速度センサに限られるものではない。また、おもり部材６は、バンパアブソーバ３の上面に取り付けたが、バンパアブソーバ３の下面に取り付けてもよい。おもり部材６は、車両自体の上下方向の振動を利用して、チャンバ形成部材４に車両上下方向の振動を付与できればよい。

＜第二実施形態＞
次に、第二実施形態の車両用衝突検知装置について図３を参照して説明する。図３は、第二実施形態の車両用衝突検知装置における車両前方部分の車両前後方向断面図である。ここで、第二実施形態の車両用衝突検知装置において、上述した第一実施形態の車両用衝突検知装置と同一構成については同一符号を付して説明を省略する。

第二実施形態の車両用衝突検知装置は、バンパリンフォース１と、バンパカバー２と、バンパアブソーバ３と、チャンバ形成部材４と、圧力センサ５と、圧電素子１１と、電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」という）１２とを備える。

圧電素子１１は、矩形の板状からなる。この圧電素子１１は、バンパアブソーバ２の車両上面のうち、車両左右方向のほぼ中央部に取り付けられている。従って、圧電素子１１に周期的な電圧を印加した場合に、バンパアブソーバ２およびチャンバ形成部材４の車両上面が車両上下方向に振動する。つまり、圧電素子１１は、印加電圧に応じて、チャンバ空間４０を変形させる。

ＥＣＵ１２は、圧力センサ５により検出されるチャンバ空間４０の圧力変化に基づいて、バンパカバー２が外部物体に衝突したか否かを判定する。さらに、ＥＣＵ１２は、圧電素子１１への印加電圧を制御する。ここで、圧電素子１１への印加電圧は、周期的な電圧としている。さらに、ＥＣＵ１２は、圧電素子１１へ周期的な電圧を印加する場合に、圧力センサ５により検出されるチャンバ空間４０の圧力に基づいて、チャンバ形成部材４が破損してチャンバ空間４０がほぼ密閉空間であると言えない状態となったか否かを検出する。上述したように、圧電素子１１に周期的な電圧を印加すると、チャンバ形成部材４が振動して、印加電圧に応じてチャンバ空間４０が変形する。つまり、ＥＣＵ１２は、チャンバ形成部材４が破損して、チャンバ空間４０がほぼ密閉空間でない状態となった場合に、異常状態として検出することができる。

そして、第二実施形態において、チャンバ空間４０がほぼ密閉空間であるか否かを確実に検出するためには、チャンバ空間４０の変形が圧電素子１１により付与された振動によるものか否かを把握する必要がある。圧電素子１１の振動は、圧電素子１１に印加される電圧に対応している。そして、ＥＣＵ１２は、圧電素子１１への印加電圧を制御するため、圧電素子１１への印加電圧を把握している。一方、ＥＣＵ１２は、圧力センサ５により検出された圧力情報を取得している。そこで、ＥＣＵ１２は、圧力センサ５により検出された圧力変化の周期と、圧電素子１１への印加電圧の周期とを比較して、両者の周期がほぼ一致することを確認することで、圧力センサ５により検出された圧力変化が、圧電素子１１により付与された振動によるものであることを把握できる。従って、チャンバ形成部材４が破損して、チャンバ空間４０がほぼ密閉空間でない状態となったか否かを確実に検出できる。

なお、上記実施形態においては、圧電素子１１をバンパアブソーバ３の上面に取り付けたが、バンパアブソーバ３の下面、車両前面、車両後面など、チャンバ形成部材４を変形させることができればどの位置でもよい。

また、チャンバ空間４０の圧力を変化させる手段としては、超音波発生器等を利用したり、ニクロム線等の熱源（熱発生器）によりチャンバ空間４０の内部空気を膨張させるものを利用してもよい。

第一実施形態の車両用衝突検知装置における車両前方部分の車両前後方向断面図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 第二実施形態の車両用衝突検知装置における車両前方部分の車両前後方向断面図である。

符号の説明

１：バンパリンフォース、 ２：バンパカバー、 ３：バンパアブソーバ、
４：チャンバ形成部材、 ４０：チャンバ空間、
５：圧力センサ、 ６：おもり部材、 ７：加速度センサ、
８、１２：電子制御ユニット（チャンバ状態検出手段）、
１１：圧電素子

Claims (4)

1. 車両と物体との衝突を検知する車両用衝突検知装置であって、
   車両左右方向に延びるように配置されたバンパリンフォースと、
   前記バンパリンフォースの車両前方側を被覆し、且つ、前記衝突に伴い前記バンパリンフォースに対して車両後方側に相対移動するバンパカバーと、
   前記バンパリンフォースと前記バンパカバーとの間に配置され、前記バンパリンフォースに対する前記バンパカバーの相対移動に伴い変形するチャンバ空間を形成するチャンバ形成部材と、
   前記チャンバ空間の圧力を検出する圧力センサと、
   前記チャンバ形成部材に振動を付与し、前記チャンバ形成部材を変形させることにより前記チャンバ空間の圧力を変化させ得る振動付与手段と、
   前記振動付与手段により振動を付与して前記チャンバ形成部材を変形させた際に、前記振動付与手段により付与される振動と、前記圧力センサにより検出される前記圧力の変化と、に基づいて、前記チャンバ形成部材が破損したか否かを検出するチャンバ状態検出手段と、
   を備えることを特徴とする車両用衝突検知装置。
2. 前記チャンバ状態検出手段は、前記振動付与手段により付与される前記振動の周期と、前記圧力センサにより検出される前記圧力の変化周期とに基づいて、前記チャンバ形成部材が破損したか否かを検出する請求項１に記載の車両用衝突検知装置。
3. 前記振動付与手段は、前記チャンバ形成部材の車両上面または車両下面に取り付けられたおもり部材であり、
   前記車両用衝突検知装置は、前記車両の上下振動を検出する振動検出センサをさらに備え、
   前記チャンバ状態検出手段は、前記振動検出センサにより前記上下振動を検出する場合に、前記振動検出センサにより検出された前記上下振動と、前記圧力センサにより検出される前記圧力の変化と、に基づいて、前記チャンバ形成部材が破損したか否かを検出する請求項１または２に記載の車両用衝突検知装置。
4. 前記振動付与手段は、電圧印加に伴って変形する圧電素子であり、
   前記チャンバ状態検出手段は、前記圧電素子へ周期的な電圧を印加する場合に、前記圧力素子への印加電圧と、前記圧力センサにより検出される前記圧力の変化と、に基づいて、前記チャンバ形成部材が破損したか否かを検出する請求項１または２に記載の車両用衝突検知装置。

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