CN101151179A - 用于车辆的碰撞物体判断装置和碰撞信息检测器 - Google Patents

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Abstract

一种用于具有保险杠加强构件(12)的车辆的碰撞物体判断装置包括传感器(20)和判断电路(40)。传感器(20)位于车辆的前部，用来测量与在碰撞体同车辆的碰撞中产生的碰撞负载相关的碰撞状态值。判断电路(40)根据测量的碰撞状态值来判断碰撞体是否是行人。传感器(20)位于保险杠加强构件(12)前部端面的上半部区域。因此，区别行人和其它物体的准确度可以被改进。

Description

用于车辆的碰撞物体判断装置和碰撞信息检测器
技术领域
本发明涉及一种用于车辆的碰撞物体判断装置和碰撞信息检测器。尤其是，本发明涉及一种能够正确检测行人与保险杠碰撞的装置。
背景技术
已经有多种安装到车辆保险杠的碰撞检测传感器，用来根据碰撞体的碰撞负载或与该碰撞负载有关的信息来检测例如行人的碰撞体的碰撞。
在JP-A-H08-216826中描述的用于行人碰撞检测的碰撞体判断装置通过使用保险杠传感器和引擎罩传感器来检测行人的碰撞。该保险杠传感器位于保险杠外罩和保险杠缓冲器之间，用来检测在水平方向从正面施加的负载。该引擎罩传感器检测从上方施加的负载。
在JP-A-H07-190732中描述的碰撞信息检测器具有位于在水平方向延伸的光纤一端的光发射电路部分和位于光纤另一端的光接收电路部分。碰撞信息检测器根据由于碰撞造成的光纤的传递损失来确定碰撞。
在JP-A-2001-39242中描述的车辆前车身结构具有位于前保险杠下方的行人保险杠。该行人保险杠可突出于前保险杠前方，在与行人的碰撞中适当地使行人躺在引擎罩上。
现实中，存在具有与行人的负载相似的负载的碰撞体，在碰撞中该负载被输入到负载传感器。另外，行人的质量可以变化(例如，孩子的重量轻)。因此，对于传统的碰撞体判断装置来说正确地进行碰撞体的区分是不容易的。在JP-A-H08-216826中描述的碰撞体判断装置可以改进行人判断的准确度，因为该装置检测行人在引擎罩上的跌落。然而，引擎罩传感器直到行人在碰撞后跌落在引擎罩上才能传递输出。因此，在那之后的行人保护装置的可运行时间是很短的。此外，装置结构是复杂的。
在光纤传感器被用作负载传感器(即，用来将与碰撞力有关的物理量转换为电量的传感器)的情形中，如在JP-A-H07-190732中的一样，光发射电路部分和光接收电路部分必须分别设置在车辆的右端和左端。因此，电路布置是复杂的。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够通过使用简单的装置结构来精确地区别行人和重量轻的物体的装置。
根据本发明的一方面，一种用于车辆的碰撞物体判断装置具有传感器和判断电路。该传感器位于车辆的前部，用来检测与碰撞负载有关的碰撞状态值，该碰撞负载是在碰撞体与车辆的碰撞中产生的。该判断电路根据检测到的碰撞状态值判断碰撞体是否是行人。传感器位于保险杠加强构件前部端面的上半部区域。因此，与传感器位于保险杠加强构件的整个前部端面上或相对于垂直方向位于保险杠加强构件前部端面的中心部分的情形相比，判断行人的准确度得到很大改进。
附图说明
图1是示意性透视图，示出了根据本发明的示例实施例的车辆前部；
图2是放大透视图，示出了根据图1实施例的光纤传感器；
图3是示出了根据图1实施例的车辆保险杠附近区域的透视图；
图4是示出了根据图1实施例的车辆保险杠附近区域的横截面视图；
图5A是示意图，示出了在根据图1实施例的保险杠外罩与行人腿部马上相撞之前的状态；
图5B是示意图，示出了根据图1实施例的保险杠外罩由于与行人的碰撞而变形的状态；
图6A是示意图，示出了根据图1实施例的保险杠外罩与障碍物马上相撞之前的状态；
图6B是示意图，示出了根据图1实施例的保险杠外罩由于与障碍物的碰撞而变形的状态；
图7是示意图，示出了障碍物和保险杠外罩之间的位置关系；
图8A是时间图表，示出了根据图1实施例的碰撞负载的时间变化；
图8B是时间图表，示出了根据图1实施例的碰撞质量的时间变化；
图9是示意性横截面视图，示出了对比示例的光纤布置；
图10A是时间图表，示出了对比示例的碰撞负载的时间变化；
图10B是时间图表，示出了对比示例的碰撞质量的时间变化；
图11是示出了根据本发明的另一示例实施例的车辆保险杠的附近区域的示意性横截面视图；
图12A是示意图，示出了在根据图11实施例的保险杠外罩与行人腿部马上相撞之前的状态；
图12B是示意图，示出了根据图11的实施例的保险杠外罩由于与行人的碰撞而变形的状态；
图13A是示意图，示出了在根据图11实施例的保险杠外罩与障碍物马上相撞之前的状态；和
图13B是示意图，示出了根据图11的实施例的保险杠外罩由于与障碍物的碰撞而变形的状态。
具体实施方式
参考图1，图示了根据本发明示例实施例的车辆的前部。在这个示例实施例中，本发明被用于行人检测。车辆的前部具有保险杠外罩10、保险杠缓冲器11、保险杠加强构件12、侧构件13、车轮14、光纤传感器20、负载传递板21、传感器电路22、导线23、车速传感器30、导线31、控制部分40、行人保护装置50、导线51等等。光纤传感器20、负载传递板21和传感器电路22组成碰撞负载传感器(泄漏光纤传感器)，用于测量碰撞状态值。由传感器电路22测量的光量信号与碰撞负载有关并通过导线23输出到控制部分40。车速传感器30测量车轮14的转速。测量出的车速信号通过导线31输出到控制部分40。行人保护装置50例如是一种已知的行人气囊装置或已知的引擎罩提升机构。控制部分40利用输入信号进行计算以判断碰撞体是否是行人。如果控制部分40判断碰撞体是行人，控制部分40操作保护装置50以保护行人。
接下来，将参考附图2至4解释这个示例实施例的泄漏光纤传感器的详细结构。
可以采用光纤201的多种已知结构。光纤201的外周表面优选不应具有抑制到外部的光泄漏的例如金属涂层的覆盖层。
在图2所示的实施例中，光纤201和凹凸构件202被容纳在具有矩形横截面的线性橡胶体203中。线性橡胶体203沿车辆的横向方向延伸同时与保险杠加强构件12的前部端面紧密接触。因此，光纤201以预定的小距离设置在保险杠加强构件12的前部端面的前面，使得光纤201沿车辆的横向方向延伸。凹凸构件202形成有以预定间距沿车辆的横向方向的凸部202a和凹部。凸部202a与光纤201相接触。凸部202a和凹部可形成波浪状。在图3和4所示的示例实施例中，负载传递板21定位为与线性橡胶体203的前部端面相紧密接触，处于与光纤201在垂直方向上重叠的位置，因此负载传递板21沿车辆横向方向延伸。光纤201包括向外光纤部分和折返(homeward)光纤部分。向外光纤部分沿车辆横向方向从保险杠加强构件12的一端部侧延伸到另一端部侧，同时与保险杠加强构件12的前部端面的上半部紧密接触。光纤201在位于保险杠加强构件12该另一端部侧上的向外光纤部分和折返光纤部分之间的连接处形成U形转角。折返光纤部分沿车辆横向方向从保险杠加强构件12的该另一端部侧延伸到该一端部侧，同时在向外光纤部分之下与保险杠加强构件12的前部端面的上半部紧密接触。
负载传递板21位于保险杠缓冲器11和光纤传感器20之间，如图4所示。
传感器电路22具有发光二极管(光发射电路部分)、光电晶体管(光接收电路部分)和信号处理电路部分。发光二极管将光发射到光纤201向外光纤部分的基座端面。光电晶体管将从光纤201折返光纤部分的前部端面发射的光转换为信号电压。信号处理电路部分将光电晶体管的输出信号电压放大并将输出信号电压转换为数字信号。
下面将解释使用上述光纤传感器进行碰撞检测的原理。
如果碰撞体与保险杠外罩10的某一区域相撞，在该碰撞区域处保险杠外罩10和保险杠缓冲器11向后变形以向后推动负载传递板21。因此，负载传递板21通过线性橡胶体203推动光纤201。同时，与凹凸构件202的凸部202a相接触的光纤201的一部分没有向后移动，但是与凹部相对应的光纤201的部分向后移动。因此，光纤201弯曲，特别是在施加碰撞负载的部分。因此，光纤201中的光从光纤201泄漏到外部。光纤201的变形和光泄漏量随着碰撞负载的增加而增加。传感器电路22的检测电路部分的输出电压也相应地变化。因此，光纤传感器用作碰撞负载传感器。光纤传感器也可用作碰撞检测传感器。
接下来，将参考图5A和5B解释行人71与保险杠外罩10相撞的情况。图5A示出了保险杠外罩10与行人71的腿部马上相撞之前的状态。图5A中的数字70表示地面。图5B示出了由于碰撞保险杠外罩10变形的状态。如果行人与车辆相撞，因为行人的重心比保险杠高并且行人的身体是柔性的，行人的上身跌落在引擎罩上。同时，腿被弯曲，此后，行人的身体腾空。因为保险杠外罩10也是柔性的，保险杠外罩10的前部端面倾斜地变形，如图5B所示。同时，由于上身的跌落，大负载施加于保险杠加强构件12的前表面的上部，在该上部安装有传感器20。也就是说，负载集中于保险杠加强构件12的上部。在这个示例实施例中，光纤传感器20位于邻近保险杠加强构件12的前部端面的上半部。因此，在这个实施例中，对于同样的车速，与光纤传感器20位于保险杠加强构件12前部端面的中间或下半部的情形相比，光纤传感器20的光泄漏量可增加并且由于光泄漏量的增加检测精度得到提高。
接下来，将参考附图6A和6B，以障碍物(建筑障碍物)72作为重量轻的物体的例子来解释位于路旁的重量轻的物体与保险杠外罩10相撞的情况。图6A示出了障碍物72与保险杠外罩10马上相撞之前的状态。图6B示出了由于碰撞保险杠外罩10变形的状态。如图6A和6B所示，障碍物72具有从侧面来看为三角形的形状。因此，在碰撞中负载施加于保险杠外罩10的下部。也就是说，负载集中于保险杠加强构件12的下部。在这个示例实施例中，光纤传感器20位于邻近保险杠加强构件12前部端面的上半部。因此，光纤传感器20定位于远离位于障碍物72和保险杠外罩10之间的碰撞区域的位置。因此，与光纤传感器20位于保险杠加强构件12前部端面的中间或下半部的情形相比，光纤传感器20的光泄漏量相对较小。
在障碍物72和保险杠外罩10之间的碰撞中输入到光纤传感器20的负载输入状态与如图7所示的、在与从侧面看具有三角形形状的塔架74或橡胶塔架75或固定到公路表面的支柱锥体76的碰撞中的负载输入状态基本上是一样的。
接下来，将根据附图8A到10B解释通过使用行人模型和障碍物获得的实验结果。
图8A示出了在图4所示的光纤传感器20布置示例的情形下碰撞中碰撞负载L的时间变化。在以40km/h的车速与行人模型的碰撞中产生的负载L的时间变化由实线Lp表示。在以60km/h的车速与建筑障碍物的碰撞中产生的负载L的时间变化由实线Lc表示。图8B示出了碰撞质量(有效质量)M的时间变化。有效质量M是由碰撞时的负载L和车速的时间积分值计算的。对应于行人模型的有效质量M由实线Mp表示，对应于建筑障碍物的有效质量M由实线Mc表示。如图8B所示，在碰撞开始时刻后经过某一时间T1时，行人模型的有效质量大于建筑障碍物的有效质量的四倍。
接下来，将解释图9所示的对比示例的实验结果。在图9所示的对比示例中，除了图4所示的光纤传感器20，另一圈光纤传感器20位于保险杠加强构件12的前部端面的下半部。因此，在这个对比示例中，光纤传感器20的4个光纤部分相对于垂直方向等距定位。在图9所示的对比示例的情形下，碰撞中负载L的时间变化显示在图10A中。在以40km/h的车速与行人模型的碰撞中产生的负载L的时间变化由实线Lp表示。在以60km/h的车速与建筑障碍物的碰撞中产生的负载L的时间变化由实线Lc表示。在图9所示的对比示例的情形下，碰撞质量(有效质量)M的时间变化显示在图10B中。对应于行人模型的有效质量M由实线Mp表示，对应于建筑障碍物的有效质量M由实线Mc表示。如图10B所示，在碰撞开始时刻后的某一时间T1时，行人模型的有效质量小于障碍物的有效质量的三倍。
从这些结果中可以发现，将行人71与障碍物72区分的精度可以通过正确地选择光纤传感器20的布置得到显著的改进，正如在图4中所示的实施例中的一样。特别是当行人的碰撞质量(有效质量)接近于不是行人的其他碰撞物体的有效质量时，例如当行人是一个质量轻的小孩时，可得到显著的效果。
在图3所示的示例实施例中，只提供一图光纤传感器20。换句话说，位于传感器电路22侧的光纤传感器20的前端可以被延长以增加预定数目的图数。这样的话，从图3所示的第一圈开始延续的圈数应该在第一圈下方延伸。
另一个与图2所示的凹凸构件202具有相同形状的凹凸构件可以在凹凸构件202穿过光纤201的相对侧上添加到线性橡胶体203中。添加的凹凸构件的凸部面对光纤201。添加的凹凸构件的凸部优选沿车辆横向方向以一半的间距偏离凹凸构件202的凸部202a。因此，每个指定碰撞负载的光纤201的弯曲度可以增加。结果，光纤传感器20的灵敏度得到提高。
控制部分40包含微型计算机并根据与从传感器电路22输入的光泄漏量有关的信号电压基于图表获得碰撞负载L。信号电压本身可被用作碰撞负载L。然后，通过利用碰撞时的负载L和车速的时间积分值计算碰撞质量M。根据碰撞质量M是否在与行人质量相应的质量范围内判断碰撞体是否是行人。质量范围可以由至少一个阈值限定。在此情况下，碰撞质量M可以与阈值相比较以判断碰撞质量M是否是行人质量，也就是说，碰撞体是否是行人。
在上述实施例中，使用泄漏光纤传感器进行负载检测。替代地，其它已知负载传感器，例如橡胶压敏传感器，其电极间的电阻随着按压强度而变化，可同样地位于邻近保险杠加强构件12前部端面的上半部。
在正常前保险杠下方行人保险杠60可设置在与正常前保险杠相同的前后位置或在正常前保险杠前面，如图11所示。这样的话，行人保险杠60在正常前保险杠的前方推动行人71腿部的下部(例如胫骨)，所以行人71的腿部将进一步地倾斜，如图12A和12B所示。因此，由于图4所示的光纤传感器20的布置产生的改进灵敏度的效果可以进一步地增加。在图13A和13B所示的具有行人保险杠60的车辆与障碍物72相撞的情形下，碰撞负载主要施加到行人保险杠60，因为障碍物72具有上述提到的三角形形状。因此，进一步减少施加到光纤传感器20的负载的效果增加。如果光纤传感器20位于保险杠加强构件12尽可能上面的部分，与光纤传感器20位于保险杠加强构件12下部的情形相比，光纤传感器20和障碍物72之间的垂直距离增加。因此，施加到光纤传感器20的负载相对减少。
在图4所示的实施例中，保险杠加强构件21具有限定了在前后方向延伸的下端壁的侧壁121、限定了上端壁的侧壁122和位于内部的两个肋123、124。侧壁121、122和肋123、124相对于垂直方向以预定间距定位。保险杠加强构件12的前端壁125固定到侧壁121、122和肋123、124上。
如图4所示，在侧壁122前面，具有一圈的光纤传感器20的向外光纤部分与侧壁122位于同一高度。在肋123前面，折返光纤部分与肋123设置在同一高度，该肋低于侧壁122。因此，容纳光纤传感器20的线性橡胶体203位于保险杠加强构件12的这种高刚性部分。因此，在碰撞中保险杠加强构件12的向后变形被抑制。结果，促进了光纤传感器20的变形并且提高了灵敏度。
代替在车辆的另一端部侧弯曲光纤201，光纤201的端面可具有光反射功能以反射光。这样的话，光可被引到光纤201的另一端面并可在具有光反射功能的端面进行反射。从入射平面发射的反射光可通过单向透视玻璃或类似物与入射光分离。同样在这种情况下，光发射电路部分和光接收电路部分相对于车辆横向方向可位于车辆的同一侧。
本发明不应限于所公开实施例，而是可以其它没有偏离所附权利要求限定的本发明范围的多种方式实施。

Claims (14)

1.一种用于具有保险杠加强构件(12)的车辆的碰撞物体判断装置，其特征在于：
位于车辆的前部的传感器(20)，用来测量与在碰撞体同车辆的碰撞中产生的碰撞负载相关的碰撞状态值；和
判断电路(40)，用来根据测量的碰撞状态值来判断碰撞体是否是行人，其中，
传感器(20)位于保险杠加强构件(12)前部端面的上半部区域。
2.如权利要求1所述的碰撞物体判断装置，其特征在于车辆包括前保险杠(10、11)和行人保险杠(60)，至少在碰撞时该行人保险杠位于与前保险杠(10、11)相同的前后位置或在该前保险杠(10、11)前面，该行人保险杠(60)位于该前保险杠(10、11)下方。
3.如权利要求1或2所述的碰撞物体判断装置，其特征在于传感器(20)位于保险杠加强构件(12)前部端面的上半部区域的特定部分的前面，该特定部分与保险杠加强构件(12)前部端面的上半部区域的其他部分相比具有较高的刚性。
4.如权利要求1到3中任何一项所述的碰撞物体判断装置，其特征在于，
该判断电路(40)具有判断阈值，用于将在与行人的碰撞中产生的碰撞状态值和在与除行人之外的碰撞物体碰撞中产生的碰撞状态值区别开，并且
该判断电路(40)将从该传感器(20)输入的碰撞状态值和该判断阈值进行比较。
5.如权利要求1到4中任何一项所述的碰撞物体判断装置，其特征在于，
该传感器(20)包括：
光纤(201)，其在车辆前部沿车辆横向方向延伸并在碰撞体与车辆的碰撞中变形；
将光引到光纤(201)的光发射电路部分；和
将从光纤(201)输出的光转换为电量的光接收电路部分。
6.如权利要求5所述的碰撞物体判断装置，其特征在于，
该光发射电路部分和该光接收电路部分相对于车辆的横向方向位于车辆一侧上，和
该光纤(201)至少弯曲一次以形成至少一个U形部分，使得该光纤(201)相对于垂直方向在不同于彼此的相应位置提供至少一个向外光纤部分和至少一个折返光纤部分。
7.如权利要求1到6中任何一项所述的碰撞物体判断装置，其特征在于该传感器(20)位于保险杠加强构件(12)前部端面的下半部区域之外。
8.一种用于具有保险杠加强构件(12)的车辆的碰撞物体判断装置，其特征在于：
位于车辆的前部的传感器(20)，用来测量与在碰撞体同车辆的碰撞中产生的碰撞负载相关的碰撞状态值；和
判断电路(40)，用来根据测量的碰撞状态值来判断碰撞体是否是行人，其中判断电路(40)仅仅根据施加到保险杠加强构件(12)前部端面的上半部区域的碰撞负载来判断碰撞体的种类。
9.如权利要求8所述的碰撞物体判断装置，其特征在于车辆包括前保险杠(10、11)和行人保险杠(60)，至少在碰撞时该行人保险杠位于与前保险杠(10、11)相同的前后位置或在该前保险杠(10、11)前面，该行人保险杠(60)位于该前保险杠(10、11)下方。
10.如权利要求8或9所述的碰撞物体判断装置，其特征在于传感器(20)位于保险杠加强构件(12)前部端面的上半部区域的特定部分的前面，该特定部分与保险杠加强构件(12)前部端面的上半部区域的其他部分相比具有较高的刚性。
11.如权利要求8到10中任何一项所述的碰撞物体判断装置，其特征在于，
该判断电路(40)具有判断阈值，用于将在与行人的碰撞中产生的碰撞状态值和在与除行人之外的碰撞物体碰撞中产生的碰撞状态值区别开，并且
该判断电路(40)将从该传感器(20)输入的碰撞状态值和该判断阈值进行比较。
12.如权利要求8到11中任何一项所述的碰撞物体判断装置，其特征在于，
该传感器(20)包括：
光纤(201)，在车辆前部沿车辆横向方向延伸并在碰撞体与车辆的碰撞中变形；
将光引到光纤(201)的光发射电路部分；和
将从光纤(201)输出的光转换为电量的光接收电路部分。
13.如权利要求12所述的碰撞物体判断装置，其特征在于，
该光发射电路部分和该光接收电路部分相对于车辆的横向方向位于车辆一侧上，和
该光纤(201)至少弯曲一次以形成至少一个U形部分，使得该光纤(201)相对于垂直方向在不同于彼此的相应位置提供至少一个向外光纤部分和至少一个折返光纤部分。
14.如权利要求8到13中任何一项所述的碰撞物体判断装置，其特征在于该传感器(20)位于保险杠加强构件(12)前部端面的上半部区域而不是保险杠加强构件(12)前部端面的下半部区域。
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