JP6086563B2 - 自動車用の圧力および加速度に基づく歩行者衝突センサアセンブリ - Google Patents

Description

本発明は、車両搭載センサシステムに関し、特に、歩行者衝突、自転車運転者衝突など、歩行者関連の衝突を検出して適切な衝撃緩和対策を作動させるために、自動車の前端部に搭載されるようにした車両搭載センサシステムに関する。

自動車による歩行者や自転車運転者との衝突は重大な懸念事項である。自動車乗員を衝突による負傷から保護することに大幅な進歩が遂げられたのに対し、自動車に衝突された歩行者の負傷、特に頭部外傷を軽減させる重要な機会がまだ残っている。様々な対策システムがこの目的のために考案され、使用されている。ボンネットリフター機構は、衝突時に衝突された歩行者が下部胴体を中心にヒンジ回転してボンネット領域にぶつかる際に、エンジン室ボンネットを、エネルギーを吸収可能な上方変位位置まで飛び出させる。持ち上げられたボンネットがエネルギーを吸収する。外部エアバッグなどの他の手段もさらに考え出され、実施されている。本明細書において、歩行者衝突とは、自転車運転者または動物との衝突や、他の（他の車両または固定物体との衝突と比較して）低エネルギーの衝突を含む、他の種類の衝突を含むように意図されている。

実施可能ないかなる歩行者衝突対策であっても作用するためには、何らかの衝突検出手段が必要である。そのような衝突を検出するための多数のシステムが利用可能である。１つの方法は、気体の密閉容積を画成する細長い可撓性中空管を使用する。衝突時、車両前端部の柔軟性のフェイシアが変形されて、センサ管が圧縮され、その管内で圧力センサに送られる気体圧を生成し、それにより衝突を検出する。これらのシステムが作用するためには、圧力に基づくセンサの背後の支持構造が必要である。これにより、圧力パルスを生成するために必要な圧縮を起こすことができる。車両前端部のフェイシアの変形がもたらすひずみまたは圧縮を測定する他の多数のセンサ技術が実施されてもよい。他の種類の低エネルギー衝突感知システムには、スイッチアレイ、圧電ケーブル、光ファイバーなどがある。本明細書では、圧縮に基づくそのような全ての感知技術を圧縮性または圧縮センサと称する。

低エネルギー衝突に対する車両前端部の感知領域を拡張させて前端部の外側コーナーまたは端縁（本明細書では、前部の端部、最外端、または境界ともいう）を含ませるようにする際に、特定の設計課題が提起される。一般的な乗用車や軽トラック車両は、歩行者がこれらの領域で車両に衝突した場合に、それた衝突または斜めの衝突となる丸い前端部コーナーを特徴としている。それた衝突では、圧縮センサに必要な圧縮が与えられない場合がある。また、一般的な車両前端部は、低速衝突要件を満たすために必要な、前端部内のエネルギー吸収クロスビームを特徴としている。エネルギー吸収ビームの構造は、これら外側前面コーナーまで側方に及ばない場合がある。したがって、これらの外側コーナー領域で感知システムの圧縮をもたらす、衝突に対する反力を発生させるのに必要な下層構造が欠如している場合がよくある。

上記に鑑みて、当分野において従来技術のシステムの上述の欠点に対処する改良された歩行者衝突システムが必要とされている。

いかなる量で生産される自動車用途においても、コスト問題は重要である。自動車の精巧さと性能の向上は、それらの特徴が商業的に実現可能になるためには、効率的かつ低コストの方法で提供されなければならない。したがって、上述の設計目的を満たすべく提供されるシステムは、費用効果の高い方法で製造可能かつ組み立て可能である必要がある。

本発明によれば、圧縮に基づくセンサと加速度に基づくセンサの特徴を併せた歩行者センサシステムが提供される。圧縮に基づくシステムは、支持バンパ構造が存在する前端部の前面中央部分で使用される。外側コーナー領域には、加速度に基づくセンサが設けられている。効率的なパッケージングと設置を考慮して、本発明の一実施形態では、加速度センサをフェイシア表面に対して適切に方向づけできるように、加速度に基づくセンサと圧力に基づくセンサが、取り付け手段を備えた単一パッケージ状に便利に取り付けられている。支持構造の欠如にもかかわらず、加速度に基づくセンサは、衝撃を受けた際に加速を受け、センサ出力を発生させるために圧縮を必要としない。

本発明のさらなる利益と利点は、以下の好適な実施形態および添付の特許請求の範囲の記載および付随の図面から、本発明が関連する技術分野の当業者にとって明らかになるであろう。

本発明にかかるセンサシステムを組み込んだ自動車の正面図である。

図１のセンサアセンブリの図である。

センサシステム、および自動車構造部品との１つの考えられる関係の概略俯瞰図である。

本発明にかかるセンサハウジングの図である。

図４に示すセンサハウジングの断面図である。

圧力パルス信号を受信するセンサハウジングを示す。

図示するセンサおよび加速度信号を受信するセンサの断面図である。

システムの電気接続の概略図である。

本発明の別の実施形態の概略図である。 本発明の別の実施形態の概略図である。

本発明のさらに別の実施形態の概略図である。 本発明のさらに別の実施形態の概略図である。

図１を参照すると、代表的な自動車１０が、前面フェイシア１２、ボンネット１３およびバンパ１５を備えた前端部１１に関して図示されており、前端部１１は、前面境界（コーナー）領域１９でフロントフェンダー１７に接続している。前端部１１の下部には、前面フェイシア１２またはバンパ１５の背後に配置可能な、本発明にかかるセンサアセンブリ１４が設けられている。センサアセンブリ１４は、衝突時に歩行者と最もまたは初めて接触する自動車部分の背後に最適に配置されており、部品の集積度も高い。例示の実施形態では、センサアセンブリ１４は、前面フェイシア１２の背後に取り付けられているが、図１にはその配置を示すように破線で示されている。センサアセンブリ１４は、図２に図で示され、同一の部品であっても、右側と左側の取り付け位置用に合わされた特殊部品であってもよいセンサアセンブリハウジング１６、１８を備えている。図示のように、ハウジング１６、１８のそれぞれは、突刺付き管連結部２０を備えている。ハウジング１６、１８間には、可撓性の管２２が延びている。以下により詳細に説明するように、管２２の圧縮により、ハウジング１６、１８内の内部圧力センサによって検出される圧力パルスが生成される。したがって、センサアセンブリ１４は、流体圧力信号を使用するタイプの圧縮センサを特徴としている。図１はＳＵＶ型自動車１０を示しているが、本発明は、セダン型乗用車を含む、様々な自動車の型式に同様に適用可能である。

図３は、本発明にかかるセンサアセンブリ１４の設置位置を示す図である。上記のように、センサアセンブリ１４は、フェイシア１２の背後に取り付けられているが、エネルギー吸収材２３の背後に取り付けられてもよい。クロスビーム２４が車両中心線２６から側方に延びて、長手方向ビーム２８によって支持されている。前端部１１の衝突により、フェイシア１２が変形し、フェイシアとバンパビームとの間の管２２が圧縮され、それによって上述の圧力信号が生成される。クロスビーム２４を越えて側方に延びる（また、図３において破線ボックスよりも側方外側の領域として示されている）、前端部１１の外側前面コーナー領域１９では、圧力に基づくセンサ（または他の圧縮性または圧縮センサ）に対して、管２２を確実に圧縮させるための裏当て支持がない。前面コーナー領域１９は、クロスビーム２４より側方外側に位置し、前端部１１の表面にまで及び、車両フロントフェンダー１７と合流する領域と定義される。中央部分２７は、コーナー領域１９より内側の前端部領域である。上述したように、コーナー領域１９は、車両前端部１１の端部、最外端または境界ともいう。

圧縮に基づくセンサは、発泡体や他の弾性材料などのエネルギー吸収材が充填された構造と連通していてもよい。そのような材料の圧縮により、センサによって検出可能な圧力パルスが生成されることになる。

図３に示すように、センサアセンブリハウジング１６、１８は、クロスビーム２４の側方端縁を越えて側方に取り付けられており、本発明によれば、様々な方法で方向づけされた感知軸３０を有する加速度に基づくセンサを一体的に組み込んでいる。図３には、車両中心線２６に対して斜めに方向づけされた感知軸３０が示されている。センサ感知軸方向３０は、センサハウジング位置でフェイシア１２に対して直角になるように、または車両進行方向および車両中心線２６と平行な方向３２や、横方向３４など、他の方向に方向づけることができる。加速度センサは、多軸センサであってもよいし、複数のセンサが複数のそれぞれ対応する感知軸で使用されてもよい。

図４は、センサアセンブリハウジング１６、１８の図である（両ハウジング１６、１８は同一であってもよいので、ハウジング１６に基づいて説明される）。図示のように、ハウジング１６は、中空本体３６と、締結具用開口４０を有する一対の突出する取り付け用パッド３８と、延出する管連結部２０と、電気コネクタ４２とを備えている。ハウジング１６が可塑性樹脂材料の射出成形によって形成されると便利である。

図５は、センサアセンブリハウジング１６の断面図である。図には、中空本体３６の内部に搭載された内部搭載プリント回路基板４４が示されている。プリント回路基板４４は、一表面上に、プリント回路基板の上面に搭載された状態で示す加速度センサ４６を有している。下面には、管２２および管連結部２０の内部とともに流体密に封止された圧力センサ４８が搭載されている。なお、管２２によって画定される気体容積およびセンサハウジング１６、１８の連結容積が、衝突に応答した急速な圧力変化に対する反応を維持する一方で、周囲圧力を均圧化させるために意図的な大気への漏れ経路を有してもよい。図示のように、電気コネクタ４２は、プリント回路基板４４に電気的に接続される内部端子５０を備えている。加速度センサ４６および圧力センサ４８は、好ましくは、内部の信号処理用電子的要素を有する統合型であり、プリント回路基板４４へのワイヤバインディングのための電気接続を有する集積チップ部品として製造されている。中空本体３６の上部領域がシール材でポッティングされてもよいし、別個の樹脂カバー部品がハウジング１６を密閉するように接合または締結されてもよい。

図６は、センサアセンブリハウジング１６に加えられる圧力パルスを図示している。図示のように、矢印５６は、管２２を経由して管連結装置２０に案内され、圧力センサ４８に作用する圧力パルスを示す。図７は、センサアセンブリハウジング１６に作用する加速度による矢印５８で示す信号を供給している加速度センサ４６を図示している。このように、ハウジング１６は、統合型のパッケージで圧力（または圧縮）に基づくセンサと加速度に基づくセンサの機能を統合する。加速度センサ４６の感知軸３０またはセンサ方向はシステム設計において重要であるので、取り付け用パッド３８は、フェイシア１２、内部ブラケット、クロスビーム２４の延出部または他の構造への直付けなど、車両構造に関して所望の方法で取り付けられる。

図８は、本発明のセンサシステムと車両用拘束システム制御装置の他の部分との間の関係を図示している。図示のように、ハウジング１６は、信号線５２を介して拘束システム制御装置５４に送られる信号を発生させる加速度センサ４６および圧力センサ４８の両方のためのマウントを提供する。制御装置５４は、膨張式拘束装置、ベルトプリテンショナー、他の安全手段などの受動乗員拘束システムの実施を含む、車両用の他の多数の安全関連機能を提供することができる。

図９ａおよび図９ｂは、本発明にかかるセンサ配置６０の別の実施形態を示す。図示のように、センサ配置６０は、センサアセンブリ１４によって提供される統合型の加速度および圧力センサを利用しない。代わりに、個別の加速度センサ６２および圧力（または別の圧縮性または圧縮）センサ６４が使用される。図９ａは、１個の圧力センサ６４がクロスビーム２４に作用する衝撃を測定するように使用される一方で、それぞれ個別の加速度センサ６２が前面コーナー領域１９にフェイシア１２に沿って設けられていることを概略的に示している。図示のように、各前面コーナー領域１９に複数の加速度センサ６２が設けられてもよい。１つまたは複数の加速度センサ６２が、当該部品の加速度を測定するためにクロスビーム２４に取り付けられ、より重大度の高い衝突を測定できるようにしてもよい。センサ配置６０を実現することで、前面コーナー領域１９で加速度に基づく歩行者衝突感知を使用しながら前端部１１の中央領域に圧縮に基づくセンサを提供するという点で、上述のシステムの利点の多くがもたらされる。センサ配置６０は、エネルギー吸収材２３によって提供されるフェイシア１２背後の密閉容積６８を利用することができる。そのような密閉容積６８が形成可能であれば、圧力センサ６４に対して圧力パルスを伝達する手段になることができ、別個の管２２が不要になる。

図１０ａおよび図１０ｂは、センサ配置６０と同様、個別の加速度センサ６２と１個の圧縮に基づくセンサ６４を使用する別のセンサ配置６６を示す。この例では、前面コーナー領域１９ごとに１個の加速度センサ６２が実現されている。クロスビーム２４は、圧縮に基づく圧力センサ６４を特徴としている。この場合、圧力センサ６４は、圧力センサに圧力パルスを伝えるために密閉管２２を利用する。配置６６は、さらに各前面コーナー領域１９に１個の加速度センサ６２を示している。図９ａ、図９ｂ、図１０ａおよび図１０ｂに示す加速度センサ６２は、感知軸３０が図３に示す方向を含む、様々な方向に向けられた状態で方向づけされてもよい。また、多数の加速度センサ６２の感知軸３０が、そのうちの複数が各前面コーナー領域１９で使用されるように、互いに異なる方向に方向づけされていてもよい。

感知のために気体圧力を使用しない圧縮に基づくセンサを実現するため、管２２に代わって、管用に示す位置で車両を横切るように延びる帯板に沿って配設された１個の圧縮要素または圧縮要素アレイが使用されてもよい。

上記の説明は本発明の好ましい実施形態を構成しているが、本発明が添付の特許請求の範囲の適切な範囲と適正な意味から逸脱することなく、変形、変化および変更をなし得ることは理解されるであろう。

Claims (18)

1. 自動車の前端部に搭載され、歩行者衝突などの低エネルギー衝突を検出し、衝突対策を実施するための低エネルギー衝突センサアセンブリであって、
   前記自動車の前面幅方向の両端に設けられたハウジングと、
   前記ハウジング内に位置し、前記自動車に対して所定の向きに方向づけされた少なくとも１本の感知軸を有しており、自身の加速によって前記衝突を検出するよう作用する加速度センサと、
   前記ハウジングに取り付けられ、前記自動車の部品の圧縮によって前記衝突を検出するよう作用する圧縮センサとを備え、
   前記圧縮センサが、車両幅方向に延びる変形可能な圧力管を含み、
   前記加速度センサ、圧縮センサ及びハウジングを含むハウジングアセンブリが形成され、
   前記圧縮センサと前記加速度センサとが共に作用して前記衝突を検出する、低エネルギー衝突センサアセンブリ。
2. 前記圧縮センサが、気体の密閉容積と連通する圧力センサの形であり、前記密閉容積が前記衝突時の圧縮によって減少したときに前記圧力センサが前記衝突を検出する、請求項１に記載の低エネルギー衝突センサアセンブリ。
3. 前記一対のハウジングアセンブリの一方が、前記車両の前端部において、前記前端部の左側の前面境界領域に取り付けられ、前記一対のハウジングアセンブリの他方が、前記前端部の右側の前面境界領域に取り付けられている、請求項１又は２に記載の低エネルギー衝突センサ。
4. 前記ハウジングアセンブリと前記圧力管とが、前記前端部の少なくとも一部を覆うフェイシアの背後に取り付けられている、請求項１乃至３の何れか１項に記載の低エネルギー衝突センサアセンブリ。
5. 前記圧力管が、前記フェイシアとバンパビームとの間に取り付けられている、請求項４に記載の低エネルギー衝突センサアセンブリ。
6. 前記少なくとも１本の感知軸の方向が、前記自動車の長手軸と平行な方向に方向づけされている、請求項１乃至５の何れか１項に記載の低エネルギー衝突センサアセンブリ。
7. 前記少なくとも１本の感知軸の方向が、前記自動車の長手軸に対して斜めの方向に方向づけされている、請求項１乃至６の何れか１項に記載の低エネルギー衝突センサアセンブリ。
8. 前記少なくとも１本の感知軸の方向が、前記自動車の長手軸に対して垂直の方向に方向づけされている、請求項１乃至７の何れか１項に記載の低エネルギー衝突センサアセンブリ。
9. 前記圧縮センサが、内部にプリント回路基板が搭載された中空本体を形成する前記ハウジングに取り付けられ、前記加速度センサが前記プリント回路基板の一表面に搭載され、前記圧縮センサが前記プリント回路基板の反対側の表面に搭載されている、請求項３に記載の低エネルギー衝突センサアセンブリ。
10. 前記ハウジングが、前記圧力管を前記圧縮センサと連通させる内部容積を形成し、前記圧力管の圧縮が前記圧縮センサに作用する圧力を発生させる、請求項１乃至９の何れか１項に記載の低エネルギー衝突センサアセンブリ。
11. 前記圧縮センサおよび前記加速度センサのうちの少なくとも一方から信号を受信し、前記圧縮センサからの圧力信号および前記加速度センサからの加速度信号のうちの少なくとも一方に基づいて前記対策を実施する拘束システム制御装置をさらに備える、請求項１乃至１０の何れか１項に記載の衝突センサアセンブリを有する低エネルギー衝突センサシステム。
12. 前記密閉容積が、クロスビームに沿った方向に延びる圧力管によって形成されている、請求項２に記載の低エネルギー衝突センサシステム。
13. 前記密閉容積が、前記車両の前面フェイシアと前記クロスビームとの間に配置されたエネルギー吸収部材によって画成されている、請求項１２に記載の低エネルギー衝突センサシステム。
14. 少なくとも一対の前記加速度センサが、前記前面フェイシアに取り付けられているか、または隣接している、請求項４又は５に記載の低エネルギー衝突センサシステム。
15. 前記クロスビームに取り付けられた加速度センサをさらに備える、請求項１２に記載の低エネルギー衝突センサシステム。
16. 前記感知軸の方向が、前記自動車の長手軸と平行な方向に方向づけされている、請求項１０に記載の低エネルギー衝突センサアセンブリ。
17. 前記感知軸の方向が、前記自動車の長手軸に対して斜めの方向に方向づけされている、請求項１０に記載の低エネルギー衝突センサアセンブリ。
18. 前記感知軸の方向が、前記自動車の長手軸に対して垂直の方向に方向づけされている、請求項１０に記載の低エネルギー衝突センサアセンブリ。

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