JP4539281B2 - 車両用障害物判別装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両に衝突する障害物の種類を判別する装置に関し、特に車両バンパにおける圧力変化に基づいて障害物の種類を判別する装置に関する。

近年、歩行者保護の目的で、車両バンパ部に障害物判別装置を取り付け、車両衝突時に衝突対象が歩行者か否かを判定し、歩行者と判定した場合には、歩行者を保護するための装置（例えば、アクティブフードやカウルエアバッグ）を作動させる技術が提案され、かつ、実用化が検討されている。

すなわち、衝突した障害物が歩行者でない場合にフード上の保護装置（例えばアクティブフード）を作動させるとさまざまな悪影響が生じる。例えば３角コーンや工事中看板等の軽量落下物と衝突した場合に歩行者と区別できないと、保護装置を無駄に作動させて余分な修理費が発生する。また、コンクリートの壁や車両等の重量固定物と衝突した場合に歩行者と区別できなければ、フードが持ち上がった状態で後退していくのでフードが車室内に侵入し乗員に危害を与える恐れがある。このように、障害物が歩行者であるか否かを正確に分別することが従来より要求され、たとえば、以下特許文献１-２が提案されている。

特許文献１は、衝突荷重（あるいは変形量）が所定レベルを超える時間（持続時間）を用いて歩行者の判別を行うことを提案している。特許文献２は、衝突荷重が所定レベルを超えた後の増加率を用いて歩行者の判別を行うことを提案している。また、他の従来技術では、衝突荷重のピーク値に基づいて歩行者の判別を行うことを提案している。つまり、これら従来技術は、衝突荷重波形の所定の変化成分に基づいて歩行者を他の衝突物体から判別している。なお、これらの衝突荷重は車速に応じて補正されるべきである。
特開平11-028994号公報 特開平11-310095号公報

しかしながら、上述した従来技術においては、衝突物の車両バンパへの衝突荷重或いは車両バンパの変形量を検出する手段としての荷重センサや変位センサ、或いは圧力変化で衝突荷重を検出する手段としての衝突検知チューブを車両バンパ部へ搭載することが必要となる。そして、上述したいずれかの検出手段を車両バンパ部へ搭載することにより、バンパ部の組み付け性、バンパ性能或いはエアバッグにより乗員を保護するための衝突Ｇ伝達特性への影響を招いてしまうという問題がある。

本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、車両バンパの構造を利用して車両搭載、バンパ性能或いは衝突乗員保護性能に影響を与えることなく、圧力変化を検出することにより簡単な構成で障害物を正確に判別可能な車両用障害物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．車両バンパへ衝突する障害物の種類を判別する車両用障害物判別装置において、
バンパカバー内でバンパリンフォースの前面に配設され且つ内部にチャンバが形成されたアブソーバと、
前記チャンバ内の圧力変化を検出可能な圧力検出手段と、
その圧力検出手段による検出結果に基づいて障害物の種類を判別する障害物判別手段と
を備え、
前記アブソーバは、その内部に複数の前記チャンバが車両幅方向に沿って配列形成されるものであって、内部にそれぞれ前記チャンバが形成された複数のチャンバ部材と、車両幅方向に配列された前記各チャンバ部材を背面側で連結し且つ内部に中空部が形成された連結部材とから構成され、前記各チャンバ部材と前記連結部材との連結部分に前記各チャンバと前記中空部とを連通させる連通孔がそれぞれ形成され、
複数の前記チャンバ内の圧力変化を共通の前記圧力検出手段によって検出するように構成され、
前記各チャンバ部材は、先端に向かって幅が縮小するブロック状であり、
前記チャンバ内には空気が封入され、
前記圧力検出手段は、前記チャンバ内の大気圧力の変化を検出可能であることを特徴とする車両用障害物判別装置。

手段１によれば、車両バンパへ障害物が衝突すると、バンパカバー内でバンパリンフォースの前面に配設されたアブソーバが変形することによって衝撃が吸収される。この時、アブソーバの変形によってアブソーバの内部にて車両幅方向に沿って配列形成された複数のチャンバのいずれかに圧力変化が生じ、その圧力変化が圧力検出手段によって確実に検出される。そして、障害物判別手段は、圧力検出手段による圧力変化の検出結果に基づいて障害物の種類（特に、歩行者か否か）を判別する。これは、圧力変化の大きさによって衝突した障害物の質量を判別可能であり、質量によって障害物の種類を判別できるからである。従って、手段１によれば、車両バンパの構造を利用して圧力変化を検出することにより簡単な構成で障害物を正確に判別することが可能となる。また、本手段の構成によれば、各チャンバの体積が相対的に小さく設定されるので、圧力変化の伝達速度が速く、衝突発生後、短時間に障害物の判別を行うことができる。

また、車両バンパの構造を利用して、各チャンバ部材のチャンバの体積が相対的に小さく設定されるので、圧力変化の伝達速度が速く、衝突発生後、短時間に障害物の判別を行うことができる。

そして、障害物が車両バンパへ衝突してアブソーバが変形すると、チャンバ内に封入された空気の圧力に変化が生じ、その大気圧力の変化が圧力検出手段によって確実に検出される。尚、チャンバ内に封入される気体が空気であるので、チャンバ内が完全な気密性を有している必要はなく、アブソーバの変形によって一時的に圧力変化が生じる程度の気密性を有していれば十分である。

２．車速を検出可能な車速検出手段を備え、
前記障害物判別手段は、前記車速検出手段による車速の検出結果と前記圧力検出手段による圧力変化の検出結果とに基づいて障害物の種類を判別することを特徴とする手段１に記載の車両用障害物判別装置。

手段２によれば、圧力検出手段がチャンバ内の圧力変化を検出すると共に、車速検出手段が車速を検出し、障害物判別手段は、車速検出手段による車速の検出結果と圧力検出手段による圧力変化の検出結果とに基づいて障害物の種類を判別する。すなわち、チャンバ内の圧力変化は、障害物の質量と衝突時の車速とによって決定されるため、障害物衝突時の車速と圧力変化とに基づいて、障害物の種類を高精度に判別することができる。

本発明の車両用障害物判別装置を具体化した一実施形態について図面を参照しつつ具体的に説明する。

本実施形態の車両用障害物判別装置は、図１に示すように、車両バンパ１内に配設されたアブソーバ４と、圧力センサ６と、車速センサ９と、エアバッグＥＣＵ１０とを主体として構成されている。

車両バンパ１は、図２に示すように、バンパカバー２、バンパリンフォース３、アブソーバ４、サイドメンバ５を主体として構成されている。

バンパカバー２は、車両前端にて車両幅方向に延び、バンパリンフォース３及びアブソーバ４を覆うように車体に取り付けられる樹脂（例えば、ポリプロピレン）製カバー部材である。

バンパリンフォース３は、バンパカバー２内に配設されて車両幅方向に延びる金属製の梁状部材である。

サイドメンバ５は、車両側面側に位置して車両前後方向に延びる一対の金属製部材であり、その前端に上述したバンパリンフォース４が取り付けられる。

アブソーバ４は、バンパカバー２内でバンパリンフォース３の前面に取り付けられ、車両バンパ１における衝撃吸収と圧力伝達との二つの作用を併せ持つ部材である。アブソーバ４は、図３に示すように、先端に向かって幅が縮小するブロック状をなす複数のチャンバ部材４ａと、車両幅方向に所定間隔で配列された各チャンバ部材４ａを背面側で連結する連結部材４ｃとから構成される。各チャンバ部材４ａは、内部にそれぞれチャンバ４ｂが形成されており、各チャンバ４ｂ内には空気が封入されている。連結部材４ｃは、内部に中空部４ｄが形成されて車両幅方向に延びる中空部材であり、一端が閉鎖されると共に他端に開口部４ｅが設けられ、開口部４ｅはチューブ７を介して圧力センサ６と接続されている。各チャンバ部材４ａと連結部材４ｃとの連結部分にはそれぞれ連通孔４ｆが形成され、連通孔４ｆを介してチャンバ部材４ａのチャンバ４ｂと連結部材４ｃの中空部４ｄとの間で空気が流通可能となっている。尚、アブソーバ４の材質として、例えば、鉄板等の金属、樹脂等を用いることができる。

圧力センサ６は、気体圧力を検出可能なセンサ装置であり、連結部材４ｃ及びチューブ７を介してチャンバ４ｂ内の空気の圧力変化を検出可能に構成されている。圧力センサ６は、図４のグラフに示すように、圧力に比例した電圧をアナログ出力する。圧力センサ６は、エアバッグＥＣＵ１０と伝送線１０ａを介して電気的に接続されている。

車速センサ９は、車両の走行速度を検出可能な公知の速度センサであり、車両内に配設されて、エアバッグＥＣＵ１０と伝送線１０ｂを介して電気的に接続されている。

エアバッグＥＣＵ１０は、図示しない歩行者保護用エアバッグの展開制御を行うための電子制御装置であり、圧力センサ６及び車速センサ９から出力される信号が伝送線１０ａ，１０ｂを介してそれぞれ入力されるように構成されている。エアバッグＥＣＵ１０は、後述するように、圧力センサ６における圧力検出結果及び車速センサ９における車速検出結果に基づいて、車両バンパ１に衝突した障害物の種類を判別する処理を実行する。

次に、本実施形態の車両用障害物判別装置において、車両バンパ１へ障害物が衝突した場合の障害物判別処理について説明する。車両バンパ１への障害物の衝突が発生すると、図５に示すように、衝突部分のチャンバ部材４ａに潰れが生じ、チャンバ４ｂ内の気体圧力が上昇（すなわち、変化）する。チャンバ４ｂ内の気体圧力の変化は、連通孔４ｆ、連結部材４ｃ及びチューブ７を介して圧力センサ６によって検出される。エアバッグＥＣＵ１０は、伝送線１０ａを介して圧力センサ６からアナログ出力される電圧を取り込むと共に、伝送線１０ｂを介して車速センサ９からの車速信号を取り込む。エアバッグＥＣＵ１０は、圧力センサ６からのアナログ出力が、車速に応じて決定される閾値を超えているか否かによって、障害物が歩行者であるか否かを判別する。

ここで、図６は、人体及びゴムパイロンの衝突時における圧力センサ６のアナログ出力変化を示すグラフであり、人体とゴムパイロンとは質量が異なるためにアナログ出力のピーク値が異なっていることが示されている（人体の質量の方が、ゴムパイロンの質量よりも重い）。従って、圧力センサ６のアナログ出力について、人体のピーク値とゴムパイロンのピーク値との間に閾値を設定することにより、障害物の種類（人体とゴムパイロン）を切り分けることが可能である。但し、圧力センサ６のアナログ出力（換言すれば、アブソーバ４の変形量）は、障害物の質量によるだけでなく、衝突時の車速によっても異なるので、障害物の種類を切り分けるための閾値は、車速センサ９によって検出される車速に応じて決定される。

以上詳述したことから明らかなように、本実施形態によれば、車両バンパ１へ障害物が衝突すると、バンパカバー２内でバンパリンフォース３の前面に配設されたアブソーバ４が変形することによって衝撃が吸収される。この時、アブソーバ４の変形によってチャンバ４ｂ内に圧力変化が発生し、その圧力変化が圧力センサ６によって検出される。そして、エアバッグＥＣＵ１０は、車速センサ９による車速の検出結果と圧力センサ６による圧力変化の検出結果とに基づいて障害物の種類が歩行者であるか否かを高精度に判別することができる。つまり、本実施形態によれば、車両バンパ１の構造を利用して圧力変化を検出することにより簡単な構成で障害物を正確に判別することが可能である。尚、本実施形態では、衝撃吸収用の発泡樹脂やウレタン等からなる従来のアブソーバとバンパリンフォースとの間に圧力伝達用のチューブを別体で設ける構成とするよりも構造が簡単であり且つ安価に製造できるという利点がある。

また、本実施形態によれば、アブソーバ４の内部に車両幅方向に沿って複数のチャンバ４ｂが配列形成されており、これらのチャンバ４ｂのいずれかに圧力変化が生じ、その圧力変化が圧力センサ６によって確実に検出される。本実施形態の構成によれば、各チャンバ４ｂの体積が相対的に小さく設定されるので、圧力変化の伝達速度が速く、衝突発生後、短時間に障害物の判別を行うことができる。

また、チャンバ４ｂ内に封入される気体が空気であるので、チャンバ部材４ａが完全な気密性を有している必要はなく、アブソーバ４の変形によって一時的に圧力変化が生じる程度の気密性を有していれば十分である。

尚、本発明は上述した各実施の形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を施すことが可能である。例えば、前記実施形態では、チャンバ４ｂ内に空気を封入する構成を示したが、空気以外の気体を封入する構成としてもよい。或いは、チャンバ４ｂ内に液体を封入し、圧力センサ６として液体圧力を検出可能なセンサを用いる構成としてもよい。チャンバ４ｂ内に封入する液体としては、例えば、オイルを用いることができる。液体は、気体に比べて温度の影響による圧力変化が小さいので、温度条件に拘らずに高い精度で障害物の判別を行うことができるという利点がある。

また、前記実施形態では、アブソーバ４に複数のチャンバ部材４ａを配設した例を示したが、アブソーバ内部に単一のチャンバを形成する構成としてもよい。例えば、図７に示す参考例では、アブソーバ４が車両幅方向に延びる単一のチャンバ部材４ａにより構成され、内部に単一のチャンバ４ｂが形成されている。本参考例によれば、障害物が車両バンパ１へ衝突してアブソーバ４が変形すると、単一のチャンバ４ｂに圧力変化が生じ、その圧力変化が圧力センサ６によって確実に検出される。また、チャンバ部材４ａが車両幅方向に延びる単純な形状であるので、アブソーバ４の構造が極めて簡単であり、製造が容易である。

本発明は、車両バンパにおける圧力変化の検出に基づいて障害物を判別可能な車両用障害物判別装置に適用可能である。

本発明の車両用障害物判別装置の一実施形態を示す全体構成図である。 車両バンパの縦断面図である。 図２に示すアブソーバのＡ−Ａ線横断面図である。 圧力センサにおける圧力とアナログ電圧出力との関係を示すグラフである。 障害物衝突時におけるアブソーバの変形及び圧力変化を説明する図である。 人体及びゴムパイロンの衝突時における圧力センサのアナログ出力変化を示すグラフである。 参考例におけるアブソーバの構造を示す横断面図である。

符号の説明

１ 車両バンパ
２ バンパカバー
３ バンパリンフォース
４ アブソーバ
４ａ チャンバ部材
４ｂ チャンバ
６ 圧力センサ（圧力検出手段）
７ チューブ
９ 車速センサ（車速検出手段）
１０ エアバッグＥＣＵ（障害物判別手段）

Claims (2)

1. 車両バンパへ衝突する障害物の種類を判別する車両用障害物判別装置において、
   バンパカバー内でバンパリンフォースの前面に配設され且つ内部にチャンバが形成されたアブソーバと、
   前記チャンバ内の圧力変化を検出可能な圧力検出手段と、
   その圧力検出手段による検出結果に基づいて障害物の種類を判別する障害物判別手段と
   を備え、
   前記アブソーバは、その内部に複数の前記チャンバが車両幅方向に沿って配列形成されるものであって、内部にそれぞれ前記チャンバが形成された複数のチャンバ部材と、車両幅方向に配列された前記各チャンバ部材を背面側で連結し且つ内部に中空部が形成された連結部材とから構成され、前記各チャンバ部材と前記連結部材との連結部分に前記各チャンバと前記中空部とを連通させる連通孔がそれぞれ形成され、
   複数の前記チャンバ内の圧力変化を共通の前記圧力検出手段によって検出するように構成され、
   前記各チャンバ部材は、先端に向かって幅が縮小するブロック状であり、
   前記チャンバ内には空気が封入され、
   前記圧力検出手段は、前記チャンバ内の大気圧力の変化を検出可能であることを特徴とする車両用障害物判別装置。
2. 車速を検出可能な車速検出手段を備え、
   前記障害物判別手段は、前記車速検出手段による車速の検出結果と前記圧力検出手段による圧力変化の検出結果とに基づいて障害物の種類を判別することを特徴とする請求項１に記載の車両用障害物判別装置。

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