JP4816661B2

JP4816661B2 - 車両用衝突検知装置

Info

Publication number: JP4816661B2
Application number: JP2008053957A
Authority: JP
Inventors: 貴敏田辺
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2008-03-04
Filing date: 2008-03-04
Publication date: 2011-11-16
Anticipated expiration: 2028-03-04
Also published as: JP2009208642A; DE102009010620B4; DE102009010620A1

Description

本発明は、車両への歩行者等の衝突を検知する衝突検知装置に関するものである。

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する恐れがある。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要求されるようになっている。

そこで、例えば特開２００６−１１７１５７号公報（特許文献１）に記載されているように、車両バンパ内でバンパレインフォースメントの前面にチャンバ部材が配設され、チャンバ空間内の圧力変化を圧力センサで検出することにより車両バンパへの歩行者等の衝突を検知するように構成された車両用衝突検知装置が提案されている。つまり、衝突によりチャンバ部材が変形し、それによるチャンバ空間内の圧力変化に基づいて歩行者等の衝突を検知している。
特開２００６−１１７１５７号公報

上記のように、車両用衝突検知装置は、チャンバ部材の変形に伴うチャンバ空間内の圧力変化を検出している。一般に、衝突に対して、チャンバ部材は潰れる方向に変形する。つまり、衝突が起こると、チャンバ部材はチャンバ空間の体積が小さくなるほうに変形し、チャンバ空間内の圧力は大きくなる。従って、例えば、チャンバ空間内の通常時の圧力を基準値とし、基準値よりもプラス側に閾値（通常、閾値は車速に応じて変更することが望ましいが、便宜上以下では車速に関する説明を省略する）を設け、チャンバ空間内の圧力がその閾値を超えると衝突と判定されるように設計できる。

しかしながら、チャンバ部材の形状によっては、衝突した直後に瞬間的にチャンバ部材が膨らむ方向に変形し、チャンバ空間の体積が大きくなるものがある。このようなチャンバ部材では、衝突した直後の圧力変化がマイナス側となってしまう。つまり、圧力は、衝突した直後に一旦基準値よりも小さくなり、その後に大きくなる。衝突直後にチャンバ部材が膨らむ方向に変形することで圧力は一旦基準値より小さくなり、その分、潰れによるプラス側への圧力変化量が低減する。

上記のように衝突直後に瞬間的に膨らんでしまうチャンバ部材を用いた場合、衝突変形によるプラス側への圧力変化が小さくなるため、閾値を基準値により近い値に設定しなければならなくなる。この場合、例えば、衝突による圧力変化と、ノイズによる圧力変化との切り分けが難しく、衝突検知の精度を向上させることが困難であった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、衝突直後にチャンバ空間内の圧力が小さくなることを防ぎ、衝突検知精度を向上させることが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、車両バンパ内でバンパレインフォースメントの前面に配設され且つチャンバ空間が内部に形成されるチャンバ部材と、チャンバ空間の圧力を検出する圧力センサと、を備え、当該圧力センサの検出結果に基づいて車両バンパへの衝突を検知するように構成された車両用衝突検知装置において、チャンバ部材は、樹脂材料を用いたブロー成型によって一体的に成型され、車幅方向から見た断面の外縁形状が長方形または正方形であり、当該外縁形状において、上下方向の縦幅が車両前後方向の横幅以上となっており、チャンバ部材には、内部空間がチャンバ空間の一部分を形成し、上面のうち車幅方向の中央後方部分から車両後方および上方に向けて延伸した延設部が設けられ、延設部は、圧力センサの圧力導入管が差し込まれる差込口を有することを特徴とする。

車両前方からの衝突に対し、衝突直後のチャンバ部材は、角部にかかるモーメントにより、車両前後の両面がそれぞれチャンバ空間内側へ潰れる方向に変形し、上下の両面がチャンバ空間外側へ膨らむ方向に変形する。つまり、チャンバ部材において、衝突直後は、車両前後の各面が内側にたわんで体積を小さくすると共に、上下の各面が外側にたわんで体積を大きくする。

本発明において、チャンバ部材は、車幅方向から見た断面の外縁形状が略矩形であり、当該外縁形状において、上下方向の縦幅ｂが車両前後方向の横幅ａ以上（ｂ≧ａ）となっている。この外縁形状における上下方向の縦幅ａは、外縁形状における車両前後に位置する各辺の長さに相当する。また、外縁形状における車両前後方向の横幅ｂは、外縁形状における上下に位置する各辺の長さに相当する。外縁形状において、衝突直後は、車両前後の各辺が内側にたわんで面積が小さくなり、上下の各辺が外側にたわんで面積が大きくなる。

ここで、衝突直後における車両前後方向へのたわみ量をδ_ｘとし、上下方向へのたわみ量をδ_ｙとすると、上記外縁形状において、チャンバ変形量が極僅かな衝突直後においては小さくなる面積はおよそ２ｂδ_ｘと表せ、大きくなる面積はおよそ２ａδ_ｙと表すことができる。そして、２ｂδ_ｘ≧２ａδ_ｙを満たすことで、断面（外縁形状）の面積が衝突直後に大きくなることがなく、その結果、チャンバ空間の体積が大きくなることは防がれる。

ここで、たわみ量は、各辺の長さの二乗に比例する。従って、上記条件式は、ｂ^３≧ａ^３となり、ｂ≧ａとなる。このように、本発明では、断面（外縁形状）の面積が衝突直後に大きくならない条件（ｂ≧ａ）を満たしており、衝突直後にチャンバ空間の体積が大きくならない構造となっている。

すなわち、本発明によれば、衝突直後にチャンバ空間内の圧力が小さくなることを防ぐことができる。これにより、衝突によるプラス側への圧力変化量は減少することなく、閾値を通常時の圧力値（基準値）からより大きく離れた値に設定することができる。つまり、衝突以外（ノイズ等）による圧力変化との切り分けを確実に行うことができ、誤判定を防ぎ、精度の高い衝突検知が可能となる。

ところで、車両用衝突検知装置において、チャンバ部材の上面側または下面側にアブソーバが配置されている場合がある。この場合、衝突の際、アブソーバが配置されているチャンバ部材の上面（または下面）は、アブソーバによって外側にたわむことがほぼできない。このことに鑑み、参考例は、以下のような構成とすることができる。

すなわち、参考例の車両用衝突検知装置は、車両バンパ内でバンパレインフォースメントの前面に配設され且つチャンバ空間が内部に形成されるチャンバ部材と、チャンバ部材の上面側または下面側に配置されるアブソーバと、チャンバ空間内の圧力を検出する圧力センサと、を備え、当該圧力センサの検出結果に基づいて車両バンパへの衝突を検知するように構成された車両用衝突検知装置において、チャンバ部材は、車幅方向から見た断面の外縁形状が略矩形であり、外縁形状において、上下方向の縦幅をｂとし、車両前後方向の横幅をａとすると、

が成立することを特徴とする。

例えば、チャンバ部材の下面側にアブソーバが配置されている場合、衝突によるチャンバ部材下面の変形は、アブソーバによって拘束される。従って、衝突の際、当該下面が外側にたわむことがほとんどなく、下面側での体積の増加はほとんど発生しない。つまり、衝突直後のチャンバ部材は、車両前後の両面が内側にたわみ、上下の両面のうち上面だけが外側にたわむことになる。

ここで、アブソーバがない場合と同様に考察すれば、外縁形状において、小さくなる面積はおよそ２ｂδ_ｘと表せ、大きくなる面積はおよそａδ_ｙと表すことができる。そして、２ｂδ_ｘ≧ａδ_ｙを満たすことで、断面（外縁形状）の面積が衝突直後に大きくなることがなく、その結果、チャンバ空間の体積が大きくなることは防がれる。ここで、たわみ量は各辺の長さの二乗に比例するため、条件式は、２ｂ^３≧ａ^３となり、上記式（数１）となる。これは、アブソーバがチャンバ部材の上面側に配置されている場合でも同様である。

このように、参考例では、断面（外縁形状）の面積が衝突直後に大きくならない条件（数１）を満たしており、衝突直後にチャンバ空間の体積が大きくならない構造となっている。すなわち、衝突直後にチャンバ空間内の圧力が小さくなることを防ぎ、衝突検知精度を向上させることができる。

ここで、本発明において、チャンバ部材は、樹脂材料を用いたブロー成型によって一体的に成型されていることが好ましい。これにより、チャンバ部材が上記形状であっても、より容易に作製することができる。

本発明の車両用衝突検知装置によれば、衝突直後にチャンバ空間内の圧力が小さくなることを防ぎ、衝突検知精度を向上させることができる。

以下、本発明の車両用衝突検知装置を具体化した実施形態について図面を参照しつつ具体的に説明する。

＜第一実施形態＞
第一実施形態について図１〜図４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１を模式的に示す平面図である。図２は、図１におけるＡ−Ａ線断面図である。図３は、図１におけるＢ−Ｂ線断面図である。図４は、図２における衝突直後のチャンバ部材７の外縁を示す図である。ただし、図２および図３について、バンパカバー３およびサイドメンバ５は省略する。

車両用衝突検知装置１は、図１に示すように、車両バンパ２内に配設されたチャンバ部材７と、圧力センサ８と、歩行者保護装置電子制御ユニット（以下、電子制御ユニットをＥＣＵと略記する）１０とを主体として構成されている。

車両バンパ２は、図１，２に示すように、バンパカバー３、バンパレインフォースメント４、サイドメンバ５、及びチャンバ部材７を主体として構成されている。

バンパカバー３は、車両前端にて車幅方向（左右方向）に延び、バンパレインフォースメント４及びチャンバ部材７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。

バンパレインフォースメント４は、バンパカバー３内に配設されて車幅方向に延びる金属製の構造部材であって、図２に示すように、内部中央に梁が設けられた日の字状断面を有する中空部材である。

サイドメンバ５は、車両の左右両側面近傍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レインフォースメント４が取り付けられる。

チャンバ部材７は、バンパカバー３内でバンパレインフォースメント前面４ａに取り付けられる車幅方向に延びる略箱状の合成樹脂製部材であり、内部に厚さ数ｍｍの壁面によって囲まれた略密閉状のチャンバ空間７ａが形成されている。

さらに具体的には、チャンバ部材７は、本体部７１と延設部７２とからなっている。本体部７１は、バンパレインフォースメント前面４ａの前方に配置された部位であり、車幅方向に延在している。つまり、本体部７１が衝突により変形する部位であり、本体部７１内の圧力変化がチャンバ空間７ａの圧力変化として検出される。本体部７１は、本発明における「チャンバ部材」に相当する。

本体部７１は、図２および図３に示すように、車幅方向から見た断面の外縁形状が矩形となっている。本体部７１は、外縁形状において、上下方向の縦幅ｂが車両前後方向の横幅ａ以上となっている（ｂ≧ａ）。本実施形態において、外縁形状の車両前方の辺を７１１、後方の辺を７１２、上方の辺を７１３、下方の辺を７１４とすると、縦幅ｂは辺７１１、７１２の長さに相当し、横幅ａは辺７１３、７１４の長さに相当している。従って、辺７１１（７１２）の長さｂは、常に辺７１３（７１４）の長さａ以上となっている。

延設部７２は、図１および図３に示すように、本体部７１の上面のうち車幅方向の中央部分から、車両後方および上方に向けて延伸した部位である。つまり、延設部７２は、チャンバ部材７の車幅方向における一部を、バンパレインフォースメント前面４ａよりも車両後方側且つバンパレインフォースメント上面４ｂにまで延設した部位である。延設部７２の内部空間は、本体部７１の内部空間と連通しており、チャンバ空間７ａの一部分を形成している。延設部７２は、図１に示すように、車幅方向において、サイドメンバ５、５間の中央部に設けられている。

延設部７２の後方部位には、円柱状に突起した凸部７２ａが形成されており、その凸部７２ａの略中央に上方に開口した差込口７２ｂが形成されている。差込口７２ｂは、バンパレインフォースメント上面４ｂの上方に位置している。なお、凸部７２ａは、延設部７２に差込口７２ｂをドリル等で形成する際、対象表面が歪むことでドリルの位置が定まらなくなるのを防ぐ効果がある。

上記特殊形状のチャンバ部材７は、ブロー成型により成型されている。本実施形態のチャンバ部材７は、例えばＬＤＰＥ（低密度ポリエチレン）を原料としたブロー成型によって、より容易に製造することができる。なお、本実施形態のように、アブソーバが搭載されていないものの場合、チャンバ部材７は、車両バンパ２における衝撃吸収と圧力伝達との二つの作用を併せ持っているものでもよい（アブソーバ兼用）。

圧力センサ８は、気体圧力を検出可能なセンサ装置であり、チャンバ部材７に組付けられてチャンバ空間７ａ内の圧力変化を検出可能に構成されている。詳細には、圧力センサ８は、センサ本体８１と圧力導入管８２とを備えている。センサ本体８１は、チャンバ部材７の外部にあって、圧力検出用のセンサ素子等が設けられた基板等を収容した部位である。センサ本体８１は、圧力に比例した信号を出力し、信号線１０ａを介して歩行者保護装置ＥＣＵ１０へ信号送信する。

圧力導入管８２は、チャンバ空間７ａの圧力をセンサ本体８１に導入する略円筒状の管であり、センサ本体８１から下方に伸びている。圧力導入管８２は、チャンバ部材７の延設部７２に設けられた差込口７２ｂに差し込まれている。つまり、圧力導入管８２は、下方に向かって差し込まれ、圧力を導入する入口が下方を向いている。尚、差込口７２ｂ内周と圧力導入管８２外周との間にはわずかな隙間が形成されており、この隙間が呼吸孔として作用するので、衝突が発生していない通常の状態においてはチャンバ空間７ａ内の気圧が外気と同一（大気圧）に保たれる。

ここで、本実施形態において、圧力センサ８は、バンパレインフォースメント前面４ａより車両後方側であって、バンパレインフォースメント上面４ｂにブラケット９を介して固定されている。ブラケット９は、ブリッジ形状に形成されている。ブラケット９は、延設部７２を跨ぐようにバンパレインフォースメント上面４ｂに固定されると共に、ブラケット９上面にセンサ本体８１を固定する構造となっている。

歩行者保護装置ＥＣＵ１０は、図示しない歩行者保護装置（たと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）の起動制御を行うための電子制御装置であり、圧力センサ８から出力される信号が伝送線１０ａを介して入力されるように構成されている。歩行者保護装置ＥＣＵ１０は、圧力センサ８における圧力検出結果に基づいて、車両バンパ２へ歩行者（すなわち、人体）が衝突したか否かを判別する処理を実行する。尚、圧力センサ８における圧力検出結果に加えて、図示しない車速センサからの車速検出結果を歩行者保護装置ＥＣＵ１０に入力し、圧力検出結果と車速検出結果とに基づいて歩行者衝突の判定を行うように構成することが好ましい。

ここで、衝突直後におけるチャンバ空間７ａの圧力変化について説明する。図４に示すように、本体部７１における上記外縁形状は、衝突直後、角部に矢印に示すモーメントがかかり、車両前後の両辺７１１、７１２が内側にたわみ、上下の両辺７１３、７１４が外側にたわんだ形状に変形する。

ここで、衝突直後における車両前後方向へのたわみ量をδ_ｘとし、上下方向へのたわみ量をδ_ｙとすると、上記外縁形状において、チャンバ変形量が極僅かな衝突直後においては小さくなる面積はおよそ２ｂδ_ｘと表せ、大きくなる面積はおよそ２ａδ_ｙと表すことができる。そして、２ｂδ_ｘ≧２ａδ_ｙを満たすことで、外縁形状の面積が衝突直後に大きくなることが防がれる。つまり、チャンバ空間７ａの体積が大きくなることは防がれる。

ここで、たわみ量は、各辺の長さの二乗に比例する。従って、上記条件式は、ｂ^３≧ａ^３となり、ｂ≧ａとなる。本実施形態では、外縁形状の面積が衝突直後に大きくならない条件（ｂ≧ａ）を満たしており、衝突直後にチャンバ空間７ａの体積が大きくならない構造となっている。つまり、衝突直後のチャンバ部材７の変形によっても、チャンバ空間７ａ内の圧力変化は常にプラス側となる。

本実施形態では、図５に示すように、圧力変化が衝突直後からプラス側となり、閾値は余裕をもって大きな値とすることができる。つまり、ノイズ等との切り分けを確実に実行でき、誤判定を防止することができる。一方、衝突直後に体積が大きくなる場合、図６に示すように、圧力変化が衝突直後にマイナス側となり、プラス側への圧力変化量が減少し、閾値を小さくしなければならない。尚、図示したＯＮ要件とは、ＯＮとなる要件（衝突対象）で衝突した場合の一例を示しており、ＯＦＦ要件とは、ＯＦＦとなる要件（衝突対象）で衝突した場合の一例を示している。

このように、本実施形態では、衝突直後にチャンバ空間７ａ内の圧力が小さくなることを防ぎ、衝突検知精度を向上させることができる。なお、図３に示すように、チャンバ部材７における延設部７２が設けられている部位は、外縁形状の上辺７１３の長さが実質的に小さくなる。これによっても、ｂ≧ａは満たされており、さらに、上辺７１３の長さが小さいことで、上方に膨らむ面積（増加量）が小さくなり、より効果的である。

また、その他の効果についても説明する。圧力センサ８は、バンパレインフォースメント前面４ａよりも車両後方側で且つ上面４ｂよりも上方側に配置されている。これにより、圧力センサ８の取り付け作業は、バンパレインフォースメント４内という狭い作業領域で作業することなく、比較的自由なスペースで取り付け作業ができる。つまり、取り付け作業の作業性が向上する。

また、圧力センサ８がチャンバ部材７の本体部７１から車両後方側へ延設された延設部７２に対して接続される構造であるため、本体部７１のストロークが減少することがなく、チャンバ部材７に十分なストローク（車両前後方向の幅）を確保することができる。よって、前方スペースが小さい車両やアブソーバのストロークが小さい車両であっても、高い衝突検知精度を発揮可能となる。

＜第二実施形態＞
第二実施形態の車両用衝突検知装置について図７および図８を参照して説明する。図７は、第二実施形態における図２に相当する図である。図８は、第二実施形態における図４に相当する図である。第二実施形態は、第一実施形態におけるアブソーバ６を配置した場合である。従って、第一実施形態と同構成のものは同符号を付して説明を省略する。

図７に示すように、チャンバ部材７の下面側にアブソーバ６が配置されている。アブソーバ６は、バンパカバー３内でバンパレインフォースメント４の前面４ａの下方側に取り付けられる車幅方向に延びる発泡樹脂製部材であり、車両バンパ２における衝撃吸収作用を発揮する。

チャンバ部材７（本体部７１）は、車幅方向から見た断面の外縁形状が矩形となっており、この外縁形状において、上下方向の縦幅をｂとし、車両前後方向の横幅をａとすると、式（１）が成立するように形成されている。

図８に示すように、第二実施形態において、衝突直後は、車両前後の辺７１１、７１２が内側にたわみ、上方の辺７１３が外側にたわみ、下方の辺７１４がアブソーバ６により拘束されほとんど外側にたわまない状態となる。ここで、外縁形状において、衝突直後に小さくなる面積はおよそ２ｂδ_ｘとなり、大きくなる面積は下辺７１４のたわみを除いておよそａδ_ｙとなる。そして、２ｂδ_ｘ≧ａδ_ｙを満たすことで、外縁形状の面積が衝突直後に大きくなることがなく、その結果、チャンバ空間の体積が大きくなることは防がれる。ここで、たわみ量は各辺の長さの二乗に比例するため、条件式は、２ｂ^３≧ａ^３となり、式（１）となる。これは、アブソーバ６がチャンバ部材７の上面側に配置されている場合でも同様である。

このように、第二実施形態では、外縁形状の面積が衝突直後に大きくならない条件（式（１））を満たしており、衝突直後にチャンバ空間７ａの体積が大きくならない構造となっている。つまり、衝突直後のチャンバ部材７の変形によっても、チャンバ空間７ａ内の圧力変化は常にプラス側となる。従って、第一実施形態同様の効果を得ることができる。なお、アブソーバ６がチャンバ部材７の上面側にある場合も、上記構造とすることで同様の効果を得ることができる。

本発明は、上述した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ことは云うまでもない。

第一実施形態の車両用衝突検知装置１を模式的に示す平面図である。図１におけるＡ−Ａ線断面図である。図１におけるＢ−Ｂ線断面図である。図２における衝突直後のチャンバ部材７の外縁を示す図である。第一実施形態における圧力変化と時間の関係を示す図である。膨れが大きい場合の圧力変化と時間の関係を示す図である。第二実施形態における図２に相当する図である。第二実施形態における図４に相当する図である。

符号の説明

１：車両用衝突検知装置、２：車両バンパ、
４：バンパレインフォースメント、４ａ：前面、４ｂ：上面
７：チャンバ部材、７１：本体部、７２：延設部、７２ａ：凸部、７２ｂ：差込口、
７ａ：チャンバ空間、
８：圧力センサ、８１：センサ本体、８２：圧力導入管、
９：ブラケット、１０：歩行者保護装置ＥＣＵ

Claims

車両バンパ内でバンパレインフォースメントの前面に配設され且つチャンバ空間が内部に形成されるチャンバ部材と、前記チャンバ空間内の圧力を検出する圧力センサと、を備え、当該圧力センサの検出結果に基づいて前記車両バンパへの衝突を検知するように構成された車両用衝突検知装置において、
前記チャンバ部材は、樹脂材料を用いたブロー成型によって一体的に成型され、車幅方向から見た断面の外縁形状が長方形または正方形であり、前記外縁形状において、上下方向の縦幅が車両前後方向の横幅以上となっており、
前記チャンバ部材には、内部空間が前記チャンバ空間の一部分を形成し、上面のうち車幅方向の中央後方部分から車両後方および上方に向けて延伸した延設部が設けられ、
前記延設部は、前記圧力センサの圧力導入管が差し込まれる差込口を有することを特徴とする車両用衝突検知装置。
前記差込口は、前記バンパレインフォースメントの上方に位置している請求項１に記載の車両用衝突検知装置。