JP5003636B2 - 車両用衝突検知装置 - Google Patents

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。通常、チャンバ部材は、衝撃を吸収するアブソーバの上面に配置されている。
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。ここで、衝突によりチャンバ部材の変形する際には、チャンバ部材の下方に配置されたアブソーバも衝撃を吸収しながら変形する。つまり、衝突の際、チャンバ部材は、アブソーバとほぼ一体的に変形する。

アブソーバは、ＰＰなどの樹脂材料から製造されている。従って、アブソーバは、低温ほど硬くなり、高温ほど軟らかくなる。これにより、図５に示すように、アブソーバの荷重−変位特性（Ｆ−Ｓ特性）は、高温になるほど大きくなる。つまり、アブソーバは、高温時ほど変形しやすい特性を有している。ある荷重に対するアブソーバの変位量は、例えば、時間帯や季節によって変化する虞がある。

従来のチャンバ部材のＦ−Ｓ特性も、材質や形状から、アブソーバ同様、高温になるほど大きくなる。チャンバ部材が潰れやすいと、チャンバ部材内（チャンバ空間）の圧力は上がりやすくなる。つまり、チャンバ空間の荷重−圧力変化特性（Ｆ−Ｐ特性）は、高温ほど大きくなる。

また、チャンバ部材は、アブソーバの変形とほぼ一体的に変形するため、アブソーバが変形しやすいほどチャンバ部材も変形しやすくなる。つまり、アブソーバが下方に配置されたチャンバ部材は、高温ほどさらに潰れやすくなる。このように、アブソーバとチャンバ部材とを組み合わせた構成では、同じ荷重を受けた場合でも、温度により圧力変化が大きく異なってしまう。つまり、組合せ後のチャンバ空間のＦ−Ｐ特性は、高温ほどさらに大きくなってしまう。これにより、同じ衝突でも、温度の違いにより、歩行者保護装置の作動レベルが変動してしまう虞がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、温度の違いによるチャンバ空間のＦ−Ｐ特性の変化を抑え、歩行者保護装置の作動レベルの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、チャンバ空間内の圧力を検出する圧力センサと、バンパレインフォースメントの前面に配置されるアブソーバと、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、受けた荷重とチャンバ空間の圧力変化との関係である荷重−圧力変化特性が、アブソーバが有する荷重−変位特性の温度特性を相殺する温度特性を有していることを特徴とする。アブソーバの荷重−変位特性とは、受けた荷重とアブソーバ前面の変位量との関係である。

バンパレインフォースメントの前面にはチャンバ部材とアブソーバとが配置されている。つまり、チャンバ部材とアブソーバとは組み合わされて配置される。ここで、本発明では、チャンバ部材とアブソーバとを組み合わせた後の温度特性が互いに相殺しあうため、高い温度のときと低い温度のときとの同じ荷重を受けた場合における圧力変化の差をなくすことが可能となる。これにより、組合せ後のＦ−Ｐ特性が温度に左右されず、歩行者保護装置の作動レベルの精度は向上する。

ここで、チャンバ部材は、受けた荷重と前記チャンバ空間の圧力変化との関係である荷重−圧力変化特性（Ｆ−Ｐ特性）が、高温になるほど小さくなる温度特性を有していることが好ましい。

アブソーバのＦ−Ｓ特性は、高温になるほど大きくなる。本発明では、チャンバ部材のＦ−Ｐ特性が、高温になるほど小さくなる。高温ほど、アブソーバは変位しやすいが、チャンバ部材内の圧力変化は低温時よりも小さい。つまり、チャンバ部材は上記特性をもつアブソーバとチャンバ部材を組み合わせた本構成では、高温になっても互いの特性が相殺しあい、チャンバ空間のＦ−Ｐ特性が、高温になっても低温時と変わらなくなる。本構成では、組合せ後において、チャンバ空間のＦ−Ｐ特性の温度特性をフラット（一定）とすることが可能である。これにより、Ｆ−Ｐ特性が温度に左右されず、歩行者保護装置の作動レベルの精度は向上する。

チャンバ部材が上記特性を有することは、換言すると、チャンバ部材が変位に対してより膨れやすい構成であればよい。高温になり変位が大きくなっても、その分、外側に膨れることにより、チャンバ空間の圧力変化は抑えることができる。

ここで、本発明のチャンバ部材は、車幅方向から見た断面の外縁形状において、車両前後方向の横幅が上下方向の縦幅より大きくなっていてもよい。これにより、前方からの衝突（変位）に対して、上下方向に膨らみやすくなる。

さらに、このチャンバ部材は、アブソーバに対して上方に離間して配置されていることが好ましい。チャンバ部材とアブソーバの間に空間を設けることにより、チャンバ部材の下方部位は、下方に膨らむことができる。

また、チャンバ部材は、上方部位および下方部位のうちアブソーバに面していない側の部位の少なくとも一部が他の部位よりも肉厚の薄い薄肉部となっていてもよい。薄肉部は、他の部位より薄い分、膨らみやすくなる。従って、チャンバ部材のアブソーバに面していない側の部位（上方部位または下方部位）は、膨らみやすくなる。

また、チャンバ部材は、上方部位の少なくとも一部および下方部位の少なくとも一部が他の部位よりも肉厚の薄い薄肉部となっていてもよい。チャンバ部材とアブソーバの間に空間を設けた場合、チャンバ部材の下方部位も膨らみやすくなる。

また、チャンバ部材は、車幅方向から見た断面の外縁形状において、上方部位が上方に凸状であり且つ下方部位が下方に凸状となっていてもよい。これにより、チャンバ部材は、前方からの衝突に対して上下方向に膨らみやすくなり、確実に圧力増加を抑制できる。

また、従来から用いられている材料であっても上記効果を有するが、チャンバ部材の材料は、以下のものが好ましい。曲げ弾性率５００MPａ以下、引張降伏応力５ＭＰａ以上、および、引張破断伸び３００％以上の材料が好ましい。例えば、軟質のＰＥ（ポリエチレン；ＬＤ−ＰＥ）、または、エラストマなどである。チャンバ部材に膨らみやすい材質を用いることでより効果が発揮される。

本発明の車両用衝突検知装置は、温度の違いによるチャンバ空間のＦ−Ｐ特性の変化を抑え、歩行者保護装置の作動レベルの精度を向上させることができる。

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＞
第一実施形態の車両用衝突検知装置１について図１〜図３を参照して説明する。図１は、本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、各部材の温度特性を示す図である（上から、アブソーバのＦ−Ｓ特性の温度特性、チャンバ部材のＦ−Ｐ特性の温度特性、組合せ後のＦ−Ｐ特性の温度特性）。なお、図２について、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）９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、アブソーバ６、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。

アブソーバ６は、チャンバ部材７の下方に配置されている。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（例えば２ｍｍ程度）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。本実施形態において、チャンバ部材７は、軟質のＰＥ（ポリエチレン）からなっている。

チャンバ部材７は、図２に示すように、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、車両前後方向の横幅が上下方向の縦幅より大きくなっている。ここでの縦横比は、およそ、縦：横＝１：２となっている。チャンバ部材７の横幅は、アブソーバ６の横幅より若干小さくなっている。そして、チャンバ部材７は、アブソーバ６に対して上方に離間して配置されている。当該離間距離は、およそ５ｍｍ以上となっている。

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。圧力センサ８は、圧力に比例した信号を出力し、信号線９ａを介して歩行者保護装置ＥＣＵ９へ信号を送信する。圧力センサ８は、例えば、バンパレインフォースメント４上面にブラケット等を介して固定されている。

歩行者保護装置ＥＣＵ９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信号線９ａ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ＥＣＵ９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。

ここで、車両用衝突検知装置１の作用効果について説明する。上述のとおり、チャンバ部材７は、車幅方向から見た断面の外縁形状において、車両前後方向の横幅が上下方向の縦幅より大きくなっている。そして、チャンバ部材７は、アブソーバ６に対して上方に離間して配置されている。これにより、チャンバ部材７は、前方からの衝突に対して、上方部位が上方に膨らみやすく、且つ、下方部位が下方に膨らみやすくなる。つまり、チャンバ部材７は、衝突（変形）に対して膨れやすいため、変形しやすい高温時であっても、圧力変化を抑制することができる。

図３に示すように、アブソーバ６のＦ−Ｓ特性の温度特性は、右上がり傾向である。しかし、本実施形態のチャンバ部材７は、上記構成により膨れやすく、Ｆ−Ｐ特性の温度特性は、右下がり傾向となる。つまり、チャンバ部材７は、Ｆ−Ｐ特性が、高温になるほど小さくなる温度特性を有している。そして、アブソーバ６とチャンバ部材７との組合せ後、チャンバ空間７ａのＦ−Ｐ特性の温度特性は、上記構成により、ほぼフラットとすることができる。つまり、温度の違いによるチャンバ空間７ａのＦ−Ｐ特性の変化は抑えられ、歩行者保護装置の作動レベルの精度は向上する。

なお、チャンバ部材７は、圧力センサ８の管（図示せず）を挿入するために、一部車両後方に延伸している部分（延伸部分）があってもよい。この場合、チャンバ部材７の上記外縁形状とは、当該延伸部分を除いた形状を意味する。

＜第二実施形態＞
第二実施形態の車両用衝突検知装置１０について図４を参照して説明する。図４は、図１における第二実施形態のＡ−Ａ線断面図である。第二実施形態では、第一実施形態に比べて、チャンバ部材の形状が異なっている。従って、第一実施形態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。

図４に示すように、チャンバ部材７０は、第一実施形態同様、車幅方向から見た断面の外縁形状において、車両前後方向の横幅が上下方向の縦幅より大きくなっている。そして、チャンバ部材７０は、アブソーバ６に対して上方に離間して配置されている。

チャンバ部材７０は、外縁形状が略六角形となっている。外縁形状の上方部位７１は上方にくの字型に突出し、外縁形状の下方部位７２は下方にくの字型に突出している。つまり、チャンバ部材７０は、外縁形状において、上方部位７１が上方に凸状であり且つ下方部位７２が下方に凸状となっている。

また、チャンバ部材７０は、上方部位７１の後方半分が他の部位よりも肉厚の薄い薄肉部７１ａとなっている。さらに、チャンバ部材７０は、下方部位７２の後方半分が他の部位よりも肉厚の薄い薄肉部７２ａとなっている。本実施形態において、他の部位（前後面、上方部位７１の前方半分、および、下方部位７２の前方半分）の肉厚はおよそ３ｍｍであり、薄肉部７１ａ、７２ａの肉厚はおよそ０．５〜１ｍｍ程度となっている。薄肉部７１ａ、７２ａの肉厚は、他の部位の肉厚の半分以下であることが好ましい。

これにより、チャンバ部材７０は、前方からの衝突に対してより上下方向に膨らみやすくなる。チャンバ部材７０は、上下面がそれぞれ外側に凸状となっているため、変位に対してより確実に外方に膨らむ。そして、薄肉部７１ａ、７２ａは、他の部位よりも薄い分、容易に外方に膨らむことができる。膨らむことで圧力の上昇は抑制される。つまり、チャンバ部材７０は、第一実施形態同様、Ｆ−Ｐ特性が、高温になるほど小さくなる温度特性を有している（図３参照）。これにより、組合せ後において、高温となり変位量が増す場合でも、上記構成により上下に膨らみやすい分、圧力の上昇は抑制される。

以上、第二実施形態においても、第一実施形態と同様の効果を発揮することができる。なお、チャンバ部材７０は、上方部位７１（下方部位７２）全体が薄肉部７１ａ（７２ａ）であってもよい。また、薄肉部は、上方部位７１および下方部位７２のいずれか一方にのみ設けられていてもよい。薄肉部は、アブソーバ６がチャンバ部材と接している場合、アブソーバ６が面していない側に設ければよい。また、第一実施形態のチャンバ部材７の上下面に薄肉部を設けてもよい。第一実施形態のチャンバ部材７の上下面全体を薄肉部としてもよい。

本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。 各部材の温度特性を示す図である。 図１における第二実施形態のＡ−Ａ線断面図である。 従来の各部材の温度特性を示す図である。

符号の説明

１、１０：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、 ６：アブソーバ、
７、７０：チャンバ部材、 ７１：上方部位、 ７２：下方部位、
７ａ：チャンバ空間、
８：圧力センサ、 ９：歩行者保護装置ＥＣＵ

Claims (7)

1. 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、前記バンパレインフォースメントの前面に配置されるアブソーバと、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、受けた荷重と前記チャンバ空間の圧力変化との関係である荷重−圧力変化特性が、前記アブソーバが有する荷重−変位特性の温度特性を相殺する温度特性を有していることを特徴とする車両用衝突検知装置。
2. 前記チャンバ部材は、前記荷重−圧力変化特性が、高温になるほど小さくなる温度特性を有している請求項１に記載の車両用衝突検知装置。
3. 前記チャンバ部材は、車幅方向から見た断面の外縁形状において、車両前後方向の横幅が上下方向の縦幅より大きくなっている請求項２に記載の車両用衝突検知装置。
4. 前記チャンバ部材は、前記アブソーバに対して上下方向に離間して配置されている請求項３に記載の車両用衝突検知装置。
5. 前記チャンバ部材は、上方部位および下方部位のうち前記アブソーバに面していない側の部位の少なくとも一部が他の部位よりも肉厚の薄い薄肉部となっている請求項２〜４の何れか一項に記載の車両用衝突検知装置。
6. 前記チャンバ部材は、上方部位の少なくとも一部および下方部位の少なくとも一部が他の部位よりも肉厚の薄い薄肉部となっている請求項４に記載の車両用衝突検知装置。
7. 前記チャンバ部材は、車幅方向から見た断面の外縁形状において、上方部位が上方に凸状であり且つ下方部位が下方に凸状となっている請求項４に記載の車両用衝突検知装置。

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