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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Kollisionsobjekt-Detektorgerät für ein Fahrzeug,
welches speziell zum Schutz eines Fußgängers, der mit einem Fahrzeug
kollidiert, geeignet ist.
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Ein
Kollisionsdetektor, der ein Kollisionshindernis, wie beispielsweise
einen Fußgänger detektiert,
wird in herkömmlicher
Weise dazu verwendet, um eine Kollisionsobjekt-Schutzvorrichtung
zu aktivieren, wie beispielsweise eine Kollisions-Fußgänger-Schutzvorrichtung,
die an einem Fahrzeug gelegen ist. Die Verwendung eines Ausgangssignals, welches
von dem Kollisionsdetektor ausgegeben wird, hindert die Kollisionsobjekt-Schutzvorrichtung vor
einem fehlerhaften Betrieb. In einem Fall, bei dem der Kollisionsdetektor
eine Funktion besitzt, um Fußgänger zu
identifizieren, und zwar unter Kollisionshindernissen, arbeitet
die Fußgänger-Schutzvorrichtung
nicht in Verbindung mit Kollisionsobjekten, die von Fußgängern verschieden
sind.
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Ein
Kollisionslastsensor oder ein Kapazitätssensor wird in herkömmlicher
Weise als Kollisionsdetektor implementiert, der oben erläutert wurde.
Um Fußgänger zu
erfassen, sind diese Sensoren in herkömmlicher Weise an einer Frontfläche oder
einem Frontstoßfänger angeordnet,
um das Nahesein eines Kollisionsobjektes zu detektieren, und zwar
durch eine Fluktuation einer Kollisionslast oder einer geerdeten
Kapazität
vor dem Fahrzeug. Beispielsweise offenbart die JP 2000-326808 A
das Detektieren eines Kollisionsereignisses und Identifizieren einer Klassifikation
des Kollisionshindernisses durch die Fluktuation der Kapazität. Die JP
11-028994 A offenbart ein Detektieren eines Kollisionsereignisses
und des Identifizieren der Klassifizierung eines Kollisionshindernisses
unter Verwendung eines Lastsensors (als so genannter "Kollisionslastsen sor" bezeichnet), der
einen Aufschlag detektiert, welcher auf den Fahrzeugkörper bei
einer Kollision einwirkt.
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Ein
Haubenanhebemechanismus oder ein Fußgänger-Airbag implementieren
gewöhnlich
die oben erläuterte
Kollisions-Fußgänger-Schutzvorrichtung.
Die JP 2001-39242
A offenbart eine Einrichtung, bei der unter einem Frontstoßfänger ein
Fußgängerstoßfänger vorhanden
ist, der vor den Frontstoßfänger ausfahrbar
ist, um dadurch zu bewirken, dass der Kollisions-Fußgänger auf
die Haube des Fahrzeugs fällt.
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Jedoch
haben einige Experimente die folgenden Ausgaben bei den zuvor erläuterten
herkömmlichen
Kollisionsdetektoren bewirkt, um einen kollidierenden Fußgänger zu
schützen.
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Erstens
ist bei dem oben erläuterten
herkömmlichen
Beispiel, welches an der Frontfläche
des Frontstoßfängers den
Kollisionslastsensor aufweist, der durch einen Drucksensor implementiert
ist, die Steifigkeit der Stoßfängerabdeckung
und eines Stoßfängerabsorbierers,
der das Element des Frontstoßfängermechanismus
darstellt, klein und die Einheitlichkeit der Steifigkeit desselben
ist ebenfalls klein. Daher variiert die Kollisionslast, die durch
den kollidierenden Fußgänger erzeugt
wird, innerhalb der Seite-zu-Seite-Richtung, was eine Schwierigkeit
hinsichtlich der Unterscheidung bewirkt, ob das Kollisionshindernis
aus einem Fußgänger oder
anderen Hindernissen besteht. Um die Vielfältigkeit der Kollisionslast
innerhalb des Frontstoßfängers bei
einer Fußgängerkollision
zu reduzieren, ist es erforderlich, die Steifigkeit und die Einheitlichkeit
des Frontstoßfängers zu
erhöhen.
Dies ist jedoch schwierig, da die Steifigkeit des Frontstoßfängers hauptsächlich so eingestellt
wird, um den Kollisionsaufschlag zu absorbieren.
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Zweitens
ist bei dem oben erläuterten
herkömmlichen
Beispiel mit an der Frontfläche
des Frontstoßfängers vorgesehenem
Kapazitätssensor eine
Plattenelektrode eines geerdeten Kondensators vorhanden, der an
der Frontfläche
des Frontstoßfängers angeordnet
ist, um die Erdungskapazität
vor dem Fahrzeug zu detektieren (im Folgenden als "front-geerdete Kapazität" bezeichnet). Die
Elektrode besitzt einen großen
Bereich oder große
Fläche
und ist dicht am Fahrzeugkörper
angeordnet, um dadurch sicherzustellen, dass die geerdete Kapazität gegenüber dem
Fahrzeugkörper
ziemlich groß wird
(im Folgenden als "hintere
geerdete Kapazität" bezeichnet). Die
hintere und die vordere geerdete Kapazität sind zueinander parallel
angeordnet, und zwar in einer äquivalenten
Schaltung des Kapazitätssensors. Selbst
wenn somit die vordere oder front-geerdete Kapazität auf Grund
einer Kollision oder eines nahe liegenden Hindernisses schwankt,
ist die Potenzialschwankung in der Elektrode klein, da die hintere
geerdete Kapazität
groß ist.
Dies bewirkt, dass eine Fußgänger-Detektionsempfindlichkeit
reduziert wird, und zwar durch einen in der Nähe vorhandenen Fußgänger, wobei
es schwierig wird, den Fußgänger mit hoher
Genauigkeit zu identifizieren.
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Drittens
ist es erforderlich, so schnell wie möglich eine Kollision zu detektieren
und die Klassifizierung des Kollisionshindernisses zu identifizieren, um
dadurch eine mechanische Betätigungszeit
einzusparen, und zwar von der Kollisionsdetektion bis zum Erreichen
der Betätigung
des Kollisionshindernisdetektors. Jedoch startet der Kollisionslastsensor nicht
den Betrieb, bis ein Kollisionshindernis mit dem Frontstoßfänger kollidiert.
Der Kapazitätssensor kann
ebenfalls kein Kollisionshindernis detektieren oder identifizieren,
bis ein Kollisionshindernis ziemlich dicht an den Frontstoßfänger gelangt,
und zwar auf Grund der oben erläuterten
Detektionsgenauigkeit. Somit ist die Zeit zum Betreiben der Kollisionshindernis-Schutzvorrichtung
sehr eingeschränkt,
so dass es erforderlich wird, die Kollisionshindernis-Schutzvorrichtung
sehr schnell zu betätigen.
Dies erhöht
aber die mechanische Komplexität
und auch die Herstellungskosten der Kollisionshindernis-Schutzvorrichtung.
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Ferner
ist die Differenz zwischen den geerdeten Kapazitäten des Fußgängers (oder eines menschlichen
Körpers)
und eines Metallhindernisses klein und der Ausgangsgrößengradient
des Sensors, wenn er den ersteren detektiert, verläuft in der
gleichen Richtung wie derjenige, der bei dem letzteren detektiert
wird. Dies führt
dazu, dass es schwierig wird, einen menschlichen Körper von
einer gewissen Gestalt und/oder Art von Metallhindernissen zu unterscheiden
oder zu identifizieren. Zur gleichen Zeit wird bei den herkömmlichen
Beispielen eine Kollision fehlerhaft detektiert, und zwar selbst
dann, wenn ein menschlicher Körper
lediglich den Frontstoßfänger berührt oder
nahe an diesem vorbei läuft,
ohne damit zu kollidieren.
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Es
ist ferner auch für
den Kollisionslastsensor schwierig, von einem menschlichen Körper das Kollisionshindernis
mit einer Masse zu identifizieren, ebenso mit der Steifigkeit oder
einem Reibungskoeffizienten zur Straßenoberfläche, welche dicht bei den entsprechenden
Größen des
menschlichen Körpers liegen,
wie beispielsweise in Verbindung mit einem Verkehrsschild und einem
Zaun mit einem Gewicht, welches dicht bei demjenigen eines menschlichen Körpers liegt.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, ein Kollisionshindernis-Detektorgerät für ein Fahrzeug
zu schaffen, welches exakt und sehr schnell eine Kollision mit einem
vorderen Hindernis detektieren kann, speziell mit einem vorderen
Fußgänger.
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Um
diese Aufgabe zu lösen,
enthält
das Kollisionshindernis-Detektorgerät gemäß der vorliegenden Erfindung
einen Fußgängerstoßfänger, der
unter einem Frontstoßfänger eines
Fahrzeugs gehaltert ist, und zwar durch den Fahrzeugkörper. Das
Frontende des Fußgängerstoßfängers ist
vertikal mit dem Frontstoßfänger ausgerichtet
oder erstreckt sich vor demselben.
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Das
Kollisionshindernis-Detektionsgerät enthält ferner wenigstens einen
Kollisionsdetektor, der an dem Fußgängerstoßfänger gelegen ist. Der wenigstens
eine Kollisionsdetektor detektiert eine Größe gemäß einer Kollision des Fußgängerstoßfängers mit
einem Hindernis und ein Vorhandensein des Hindernisses in dichter
Nähe zu
dem Fußgängerstoßfänger. Das
Kollisionshindernis-Detektorgerät
enthält ferner
eine Steuerschaltung, die festlegt, ob die Kollision tatsächlich aufgetreten
ist, und zwar basierend auf einem Detektionssignal, welches von
wenigstens einem Kollisionsdetektor ausgegeben wird. Wenn die Steuerschaltung
bestimmt, dass die Kollision tatsächlich aufgetreten ist, aktiviert
die Schaltung eine Kollisionshindernis-Schutzvorrichtung, um das
Hindernis zu schützen,
speziell einen Fußgänger.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung als auch Verfahren
des Betriebes und der Funktion der in Beziehung stehenden Teile ergeben
sich aus einem Studium der folgenden detaillierten Beschreibung,
der anhängenden
Ansprüche
und der Zeichnungen, die alle Teil der vorliegenden Anmeldung bilden.
In den Zeichnungen zeigen:
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1 ein
Blockschaltbild eines Kollisionshindernis-Detektorgerätes für ein Fahrzeug
gemäß einer
ersten Ausführungsform;
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2 ein
Schaltungsdiagramm eines Wicklungsimpedanzsensors;
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3 ein
Schaltungsdiagramm eines Kapazitätssensors;
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4 ein
Schaltungsdiagramm des Impedanzsensors, der eine Wicklungsimpedanz
und Kapazität
detektiert;
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5 ein
Schaltungsdiagramm eines abgewandelten Impedanzsensors, der einen
Differenzverstärker
enthält,
der in der Schaltung nach 4 eingebaut
ist;
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6 ein
schematisches Diagramm der Anordnung einer Wicklung und einer Elektrode
in dem Impedanzsensor, der in 4 gezeigt
ist;
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7 eine
schematische Schnittansicht, welche die Anordnung des Impedanzsensors,
der in 1 gezeigt ist, und eines piezoelektrischen Sensors
darstellt;
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8 eine
schematische Frontansicht, welche die Anordnung der Sensoren wiedergibt,
die in 7 gezeigt sind;
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9 eine
schematische Draufsicht, die ein Kollisionshindernis-Detektorgerät gemäß der ersten Ausführungsform
veranschaulicht;
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10 eine
schematische Seitenansicht des Kollisionshindernis-Detektorgerätes, welches
in 9 dargestellt ist;
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11 eine
schematische Draufsicht, die ein Kollisionshindernis-Detektorgerät gemäß einer
zweiten Ausführungsform
wiedergibt;
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12 eine
schematische Seitenansicht des Kollisionshindernis-Detektorgerätes, welches
in 11 gezeigt ist;
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13 eine
schematische Draufsicht des Kollisionshindernis-Detektorgerätes, welches
in 11 gezeigt ist, bei dem der Fußgängerstoßfänger zurückgezogen wird;
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14 eine
schematische Seitenansicht des Kollisionshindernis-Detektorgerätes, welches
in 13 gezeigt ist; und
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15 eine
schematische Seitenansicht eines Kollisionshindernis-Detektorgerätes gemäß einer
dritten Ausführungsform.
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(Erste Ausführungsform)
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1 zeigt
ein Blockschaltbild eines Kollisionshindernis-Detektorgerätes dieser
Ausführungsform.
Ein Kollisionsdetektor 1 detektiert ein Hindernis, welches
mit dem Fußgängerstoßfänger kollidiert, welcher
noch später
beschrieben wird. Eine Beurteilungsschaltung 2 bestimmt,
ob eine Kollision stattgefunden hat, und klassifiziert das Kollisionshindernis basierend
auf der Ausgangsspannung, die durch den Kollisionsdetektor 1 gesendet
wird. In einem Fall, bei dem die Beurteilungsschaltung 2 bestimmt,
dass eine Kollision stattgefunden hat und das Kollisionshindernis
als einen Fußgänger klassifiziert,
gibt die Beurteilungsschaltung 2 ein Signal aus. Eine Operationsschaltung 3 empfängt das
Signal und betätigt
die Kollisionshindernis-Schutzvorrichtung 4. Die Operationsschaltung 3 verhindert
die Kollisionshindernis-Schutzvorrichtung 4 an einem Betrieb,
wenn sie kein Signal empfängt.
Die Beurteilungsschaltung 2 und die Operationsschaltung 3 bilden
eine Steuerschaltung der vorliegenden Erfindung.
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2 zeigt
ein Beispiel des Kollisionsdetektors 1. Eine Wicklung 11 ist
an einer Stoßfängerplatte eines
Fußgängerstoßfängers gelegen.
Eine Elektrizitätsversorgungsschaltung 12 liefert
Wechselstrom zu der Wicklung 11. Die Elektrizitätsversorgungsschaltung 12 umfasst
eine Wechselstromversorgungseinheit 13 und eine Impedanzvorrichtung 14.
Die Wechselstromversorgungseinheit 13 schickt einen Wechselstrom
mit einer vorbestimmten Frequenz (in wünschenswerter Weise von 50
kHz bis 500 kHz) über die
Impedanzvorrichtung 14 zu der Wicklung 11.
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Wenn
somit ein Metallkörper
in die Nachbarschaft der Wicklung 11 gelangt, so dass in
dieser ein Wirbelstrom oder Wirbelströme fließen, nimmt die Impedanz der
Wicklung 11 ab und ein Spannungsabfall darin nimmt ebenfalls
ab. Die Spannung zwischen den zwei Enden der Wicklung 11 kann
als eine Ausgangsspannung Vo verwendet werden.
Ein Widerstand kann die Impedanzvorrichtung 14 bilden,
um ein Beispiel zu nennen. Es ist wünschenswert, dass die Elektrizitätsversorgungsschaltung 12 aus
einer Konstantstromversorgungsschaltung besteht, so dass die Ausgangsspannung
Vo proportional zur Impedanz der Wicklung 11 ist.
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Die
Beurteilungsschaltung 2 richtet die Ausgangsspannung Vo gleich, vergleicht diese mit einer Schwellenwertspannung
Vth und gibt das Ergebnis aus. In einem
Fall, dass die Beurteilungsschaltung 2 bestimmt, dass die
Ausgangsspannung Vo kleiner ist als die
Schwellenwertspannung Vth, verhindert die Operationsschaltung 3 allgemein
bekannte Fußgänger-Schutzvorrichtungen
am Betrieb, wie beispielsweise einen Airbag, der an der Haube gelegen
ist, und einen Haubenanhebemechanismus. Dies ist deshalb der Fall,
da die Beurteilungsschaltung 2 bestimmt hat, dass das Hindernis
aus einem metallenen Hindernis und nicht aus einem Fußgänger besteht. Ein
Fußgänger bewirkt nicht,
dass die Impedanz der Wicklung 11 so stark absinkt, so
dass die Beurteilungsschaltung 2 die Fußgänger von Metallhindernissen
mit hoher Genauigkeit identifizieren oder unterscheiden kann.
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Es
ist wünschenswert,
dass der Fußgängerstoßfänger einen
anderen Kollisionsdetektor 1 aufweist, der eine Kollision
mit oder die Nähe
von Hindernissen inklusive Fußgängern detektiert,
wobei ein Kollisionslastsensor und/oder ein Ultraschallsensor implementiert
werden kann. Der Kollisionslastsensor besteht beispielsweise aus
einem blattförmig
gestalteten Drucksensor, der an der Frontfläche der Stoßfängerplatte angebracht ist und
eine Kollisionslast detektiert. Der Ultraschallsensor strahlt eine
Ultraschallwelle vor der Stoßfängerplatte
aus und empfängt
reflektierte Wellen und detektiert das Vorhandensein und auch einen
Abstand zu einem Hindernis, und zwar vor, das heißt in Front
von, und in Nachbarschaft der Stoßfängerplatte basierend auf einer
Intensität
der reflektierten Welle und auch einer Zeit, gemessen von der Ausstrahlung
bis zum Empfang.
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Ein
piezoelektrischer Kunststofffilm ist für diese blattförmig gestalteten
Drucksensoren oder Ultraschallsensoren geeignet, und zwar mit einem Elektrodenpaar
an beiden Oberflächen
derselben, deren Dicke in Einklang mit der Spannung zunimmt und
abnimmt, die daran angelegt wird, und welche Spannungen in Einklang
mit dem Druck erzeugen, der auf diese aufgebracht wird.
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Ein
Kapazitätssensor,
der in 3 gezeigt ist, kann als Alternative für den Kollisionsdetektor 1 implementiert
werden, der in 2 gezeigt ist, oder auch über einen
anderen Kollisionsdetektor 1, der Kollisionshindernisse
inklusive Fußgängern detektiert.
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In 3 ist
eine Elektrode 15 an der Frontfläche der Stoßfängerplatte des Fußgängerstoßfängers angebracht
und bildet eine Elektrode der geerdeten Kapazität oder Kondensators. Die Stromversorgungsschaltung 12 schickt
Wechselstrom zu der Elektrode 15. Die Stromversorgungsschaltung 12 umfasst
eine Wechselstromversorgung 13 und eine Impedanzvorrichtung 14.
Die Wechselstromversorgung 13 schickt einen Wechselstrom
mit einer vorbestimmten Frequenz (in wünschenswerter Weise zwischen
50 und 500 kHz) über
die Impedanzvorrichtung 14 zu der Plattenelektrode 15.
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Wenn
somit ein Leiter (ein Metallhindernis oder ein menschlicher Körper) dicht
zu der Plattenelektrode 15 gelangt, die in einem äquivalenten
Kontakt mit Masse oder Erde steht, nimmt die Kapazität zwischen
dem Leiter und der Elektrode 15 zu und der Spannungsabfall
derselben nimmt ab, was dann als Ausgangsspannung Vo eingestellt
werden kann. Ein Widerstand implementiert als Beispiel die Impedanzvorrichtung 14.
Eine Konstantstromversorgungsschaltung ist als Stromversorgungsschaltung 12 geeignet,
die eine Ausgangsspannung Vo ausgeben kann,
welche im Allgemeinen umgekehrt proportional zu der geerdeten Kapazität der Elektrode 15 ist.
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Die
Beurteilungsschaltung 2 richtet den Ausgangsstrom bzw.
-spannung Vo gleich, vergleicht diese mit
einem Schwellenwertspannungspegel Vth und gibt
dann das Ergebnis aus. In einem Fall, bei dem die Beurteilungsschaltung 2 bestimmt,
dass die Ausgangsspannung Vo kleiner ist
als die Schwellenwertspannung Vth aktiviert
die Operationsschaltung 3 die allgemein bekannten Fußgänger-Schutzvorrichtungen,
wie beispielsweise einen Airbag, der an der Haube installiert ist,
und einen Haubenanhebemechanismus. Dies ist deshalb der Fall, da
das Kollisionshindernis als ein menschlicher Körper bestimmt wird (inklusive
einem Metallhindernis, welches allgemein die gleiche Gestalt besitzt
wie diejenige des menschlichen Körpers).
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Indem
beide Sensoren, die in den 2 und 3 gezeigt
sind, an der Stoßfängerplatte
des Fußgängerstoßfängers vorgesehen
sind, wird es möglich,
einen Fußgänger und
ein Metallmaterial, welches allgemein so groß ist wie der Fußgänger, zu
detektieren, und auch zwischen dem ersteren und letzteren zu unterscheiden.
Somit machen es diese Ausgangsspannungen möglich, die Fußgänger-Schutzvorrichtung 4 nur
dann zu aktivieren, wenn ein Fußgänger dicht
an den Frontstoßfänger herankommt oder
mit dem Frontstoßfänger kollidiert.
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Die
in den 1 und 2 gezeigten Sensoren können natürlich nicht
elektrisch isolierende Hindernisse detektieren und aktivieren die
Fußgänger-Schutzvorrichtung 4 in
Verbindung mit elektrisch isolierenden Hindernissen nicht. Naturgemäß sind die
Sensoren auch dazu befähigt,
die Schutzvorrichtungen zu aktivieren, die verschieden sind von
der Fußgänger-Schutzvorrichtung 4,
wie beispielsweise eine Insassen-Schutzvorrichtung oder Insassen-Schutzvorrichtungen,
wenn sie ein Hindernis detektieren, welches mit und/oder dicht bei
der Stoßfängerplatte
des Fußgängerstoßfängers kollidiert
bzw. herangelangt. Das heißt,
es kann die Kollisionsaufschlagsabsorptionsoperation geplant werden,
indem eine frühe
Zeitlage der Fahrzeugkollision detektiert wird oder eine Kollision
mit einer statischen Struktur.
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4 zeigt
ein Beispiel, bei dem der Wicklungssensor, der in 2 gezeigt
ist, und der elektrische Kondensatorsensor, der in 3 gezeigt
ist, kombiniert sind.
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Eine
Wechselstromversorgung 13 liefert an die Elektrode 15 eine
Wechselspannung, und zwar über
eine Impedanzvorrichtung 14 und eine Wicklung 11.
Ein Widerstand 16 ist parallel zu der Wicklung 11 geschaltet
und ein Widerstand 18 ist parallel zu dem Kondensator 17 geschaltet.
Der Kondensator besitzt eine Erdungskapazität in der Elektrode 15.
Eine Stoßfängerplatte
des Fußgänger-Stoßfängers, die später beschrieben
wird, umfaßt
eine Wicklung 11 und die Elektrode 15. Die Widerstände 16 und 17,
die der Einstellung der Ausgangsspannung Vo dienen, sind
nicht immer erforderlich.
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Es
nimmt somit in der oben beschriebenen Weise die Ausgangsspannung
Vo zu, wenn ein Metallhindernis dicht heran
kommt, und nimmt ab, wenn ein Fußgänger dicht heran kommt. Demzufolge
kann wenigstens ein Sensor schnell detektieren, dass ein Fußgänger oder
ein Metallhindernis dicht heran gelangt und kann zwischen einem
nahen Fußgänger und
Metallhindernis unterscheiden.
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5 veranschaulicht
ein abgewandeltes Beispiel von demjenigen, welches in 4 gezeigt ist.
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Dieses
Beispiel inkorporiert eine Leerwicklung 11', einen Leerkondensator 17', Leerwiderstände 16' und 18' und einen Differenzverstärker 19 in dem
Impedanzsensor, der in 4 gezeigt ist. Wenn kein Kollisionshindernis
vorhanden ist, ist die Impedanz der Leerwicklung 11' gleich derjenigen
der Detektorwicklung 11, die Kapazität nach Masse oder Erde des
Leerkondensators 17' ist
gleich derjenigen des Detektorkondensators 17, der Widerstand
des Leerwiderstandes 16' ist
gleich demjenigen des Widerstandes 16 und der Widerstand
des Leerwiderstandes 18' ist
gleich demjenigen des Widerstandes 18.
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Es
ist wünschenswert,
die Impedanz der Leerwicklung 11' und des Leerkondensators 17' unter Berücksichtigung
der Induktivität
und des Wirbelstromes (Bestandteil des Widerstandes) der Detektorwicklung 11 einzustellen,
die durch den Fahrzeugkörper
stark beeinflusst werden, welcher unmittelbar hinter dem Fußgängerstoßfänger gelegen
ist, da der Magnetfluss, der durch die Wicklung 11 erzeugt
wird, mit den Flüssen
darin verkettet wird und die geerdete Kapazität der Elektrode 15 durch
den Fahrzeugkörper
vergrößert ist,
der aus einem geerdeten Metallkörper
besteht. Der Vorteil dieser Schaltung besteht in der Kompensation
der Impedanzschwankung, die durch die exotherme Leerwicklung 11' verursacht wird.
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6 zeigt
ein anderes Beispiel, bei dem die Elektrode 15 der detektierenden
Kapazität 17 innerhalb
der Wicklung 11 angeordnet ist. 6 zeigt
einen Fußgängerstoßfänger 20,
eine Stoßfängerplatte 21 desselben
und Stangen 22, welche die Stoßfängerplatte 21 haltern.
Die Elektrode 15, die innerhalb der Wicklung 11 angeordnet
ist, kann sich in einem großen
Bereich an der Frontfläche
der Stoßfängerplatte 21 erstrecken.
Die Elektrode 15 besitzt eine Gestalt eines Kamms oder
einer Wicklung, bei der ein Ende offen ist, um dadurch den Wirbelstrom
in der Elektrode 15 zu reduzieren, der durch den Magnetfluss
der Wicklung 11 erzeugt wird.
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7 zeigt
ein anderes Beispiel mit einem blattförmig gestalteten Sensor 30,
der aus einem Kollisionslastsensor oder einem Ultraschallsensor
besteht.
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Der
Sensor 30, der an dem Fußgängerstoßfänger 20 gelegen ist,
umfasst einen piezoelektrischen Kunststofffilm 31, der
an der Frontfläche
der Stoßfängerplatte 21 befestigt
ist, und ein Paar von Elektrodenschichten 32 und 33,
die auf beide Seiten derselben auflaminiert sind. Die Stoßfängerplatte 21 kann
eine der Elektrodenschichten 33 ersetzen, die an der Stoßfängerplattenseite
angebracht sind, wenn die Stoßfängerplatte
aus einer metallenen Platte besteht. Der Kollisionsdetektor, der
in 7 gezeigt ist, umfasst ein Kunststoff-Stoßfängerplatte 21 und
ein Paar von Elektrodenschichten 32 und 33, um
dadurch das Fahrzeuggewicht zu reduzieren und um auch das Erzeugen
eines parasitären
Wirbelstromes in der Wicklung 11 und einer parasitären Kapazität der Elektrode 15 zu
reduzieren, das heißt
einer rückwärtigen Impedanz.
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Der
piezoelektrische Kunststofffilm 31 dehnt sich aus und schrumpft,
um Ultraschallwellen vor das Fahrzeug auszusenden, indem eine Wechselspannung
zwischen den Elektrodenschichten 32 und 33 des
Sensors 30 angelegt wird. Dies basiert im Wesentlichen
auf dem gleichen Prinzip wie ein herkömmlicher Film-Lautsprecher.
Wenn ein Hindernis vor dem Fahrzeug vorhanden ist, reflektiert das
Hindernis die emittierte Ultraschallwelle und die reflektierte Ultraschallwelle
veranlasst den piezoelektrischen Kunststofffilm 31, sich
zu weiten und zu schrumpfen, um dadurch eine Spannung mit einer Frequenz
der Ultraschallwelle zwischen den Elektrodenschichten 32 und 33 zu
erzeugen. Die Intensität der
reflektieren Ultraschallwelle bildet eine Signalspannung, die in
Einklang mit dieser steht, indem das Band der Frequenz in der Ultraschallwelle
extrahiert wird und indem die extrahierte Ultraschallwelle gleichgerichtet
und integriert wird.
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Zusätzlich zum
Deektieren des Vorhandenseins des Kollisionshindernisses mit Hilfe
der Intensität
der reflektierten Ultraschallwelle kann auch der Abstand zu dem
Hindernis mit Hilfe der Zeit gemessen werden, und zwar zwischen
dem Zeitpunkt der Emission und dem Wiederempfang der Ultraschallwelle.
Wie dies in herkömmlicher
Weise bekannt ist, können
ein Ultraschallwellensender und ein Paar von Ultraschallwellenempfängern den
Abstand zu dem Kollisionsobjekt detektieren und auch die Position
in einer Seite-zu-Seite-Richtung desselben unter Verwendung von
Triangulations techniken. Eine keramische piezoelektrische Vorrichtung
oder eine magnetostriktive Vorrichtung können anstelle des piezoelektrischen
Kunststofffilmes 31 verwendet werden.
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Lediglich
der Ultraschallsensor kann nicht zwischen einem Fußgänger und
einem anderen Kollisionshindernis unterscheiden. Eine kombinierte
Verwendung des Ultraschallsensors und der Sensoren, die in den 2 und 3 gezeigt
sind, identifizieren jedoch jedes der elektrisch isolierenden Hindernisse,
Metallhindernisse und einen menschlichen Körper und schaffen Sicherheitsmaßnahmen
gegen Kollisionen.
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Es
wird darauf hingewiesen, dass der piezoelektrische Sensor 30 ein
Kollisionsereignis detektiert und eine Wellenform einer Kollisionslast
liest. Der Lastdetektionssensor dient auch als der oben erläuterte Ultraschallsensor 30,
indem man dem Lastdetektionssensor eine Wechselspannung aufdrückt. Die
Wechselstromenergieversorgung, die Strom dem Impedanzsensor zuführt, der
in den 2 bis 4 gezeigt ist, kann auch Strom
zu dem Ultraschallsensor zuführen.
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8 zeigt
ein Beispiel eines Kollisionshindernis-Detektorgerätes, bei
dem der Sensor 30 und der Impedanzsensor 1, der
in 4 gezeigt ist, an der Frontfläche der Stoßfängerplatte 21 angebracht sind.
Die Wicklung 11 umschließt den Sensor 30.
Der Sensor 30 hat die Form eines Kammzahnes, um den Wirbelstrom
zu reduzieren, der durch die Elektrodenschichten 32 und 33 erzeugt
wird, kann jedoch auch eine Form einer Wicklung haben, von der ein
Ende offen ist.
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Die
Elektrodenschicht 32 des Sensors 30 kann zwei
Aufgaben selbst erfüllen,
und zwar die eigene und die der Elektrodenplatte 15, die
in 4 gezeigt ist. Der Sensor 30 kann mit
einem Wechselstrom versorgt werden, um eine Ultraschallwelle über die
Wicklung 11 anhand der Wechselstromenergiezufuhr 4 abzugeben.
Der Kollisionsdetektor kann in einer Vielzahl vorgesehen werden
und kann Seite zu Seite an der Stoßfängerplatte 21 des
Fußgängerstoßfängers 20 angeordnet
sein. Somit kann der Kollisionsdetektor die Position der Kollision
in einer Seite-zu-Seite-Richtung detektieren. Der piezoelektrische
Film 31 kann so ausgebildet werden, dass er einen kleinen
Bereich oder Fläche
aufweist, die dann als der oben erläuterte Ultraschallsensor dient.
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Der
Fußgängerstoßfänger 20,
welcher durch einen nicht ausdehnbaren Fußgängerstoßfänger implementiert ist, wird
unter Hinweis auf die 9 und 10 beschrieben.
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An
der Frontfläche
des Fahrzeugkörpers 100 ist
ein Frontstoßfänger 50 gelegen,
mit einer Stoßfängerabdeckung 51 und
einem Stoßfängerabsorbierer 53,
der durch die Stoßfängerabdeckung 51 umgeben ist.
Der Stoßfängerabsorbierer 52 ist
an einer Frontfläche
eines Stoßfängerverstärkungsteiles 53 gelegen.
Das Stoßfängerverstärkungsteil 53 ist
an den Frontenden von Seitenteilen 54 angebracht.
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Unterhalb
des Frontstoßfängers 50 ist,
wie in 10 gezeigt ist, ein Fußgängerstoßfänger 20 gelegen,
der durch einen nicht ausdehnbaren Fußgängerstoßfänger implementiert ist. Der
Fußgängerstoßfänger 20 umfasst
ein Paar von Bügeln
oder Stegen (Halterungsmechanismus) 23, die an den Seitenteilen 54 angebracht
sind und nach vorne ragen, und eine Kunststoff-Stoßfängerplatte 21 ist
an den Frontenden eines Paares der Bügel oder Stege 23 angebracht
und erstreckt sich in einer Seite-zu-Seite-Richtung. Eine Verdrahtung 22 verbindet
die Sensoren 1, 200 mit der Steuereinheit 70.
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An
der Frontfläche
der Stoßfängerplatte 32 ist
ein Impedanzsensor 1 gelegen, der in 4 gezeigt
ist, und an der rückwärtigen Fläche der
Stoßfängerplatte 21 ist
ein Kollisionslastsensor 200 gelegen, die sich jeweils
in der Seite-zu-Seite-Richtung erstrecken. Der Impedanzsensor 1 wurde
bereits beschrieben und der Kollisionslastsensor 200 wird
nun weiter im Folgenden beschrieben.
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Der
Kollisionslastsensor 200 detektiert die Schwankung des
Widerstandes in Einklang mit der Spannung, die auf den Film-Kollisionslastsensor 200 durch
die Deformation der Stoßfängerplatte 21 bei
einer Kollision aufgebracht wird. Gemeinsame piezoelektrische Materialien,
deren Widerstand sich in Einklang mit der darauf aufgebrachten Spannung ändert, können den
Kollisionslastsensor 200 implementieren. Der Kollisions detektorsensor 200 kann
an der Frontfläche
der Stoßfängerplatte 21 gelegen
sein. Ein Drucksensor, der in Verbindung mit der ersten Ausführungsform
beschrieben wurde, kann in dem Kollisionslastsensor 200 implementiert
sein.
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Die
Steuereinheit 70 bestimmt, ob ein Fußgänger mit dem Fahrzeug kollidiert,
welches innerhalb einer vorbestimmten Geschwindigkeit fährt, die durch
einen Geschwindigkeitssensor 40 detektiert wird, welcher
die Drehfrequenz des Rades 41 detektiert, und steuert den
Betrieb der Fußgänger-Schutzvorrichtung
basierend auf dem Ergebnis der Entscheidung. Die Steuereinheit 70 hindert
die Fußgänger-Schutzvorrichtung
an ihrem Betrieb, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit nicht innerhalb
des vorbestimmten Bereiches liegt.
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Die
Frontenden der Haube 80, der Frontstoßfänger 50 und die Stoßfängerplatte 21 des
Fußgängerstoßfängers 20 sind
im Allgemeinen auf der gleichen Linie gelegen (in 10 mit
einer Strichlierungslinie gezeigt), die um einen vorbestimmten Winkel
(10 bis 40 Grad) zu einer Fahrzeuglinie geneigt ist.
Dies dient dem Zweck, um den Aufschlag, der auf den Fußgänger bei
einer Kollision mit einem Fußgänger auftritt,
zu verteilen oder zu zerstreuen.
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(Zweite Ausführungsform)
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Eine
andere Ausführungsform
des vorliegenden Kollisionshindernis-Detektorgerätes wird im Folgenden unter
Hinweis auf die 11 und 12 beschrieben.
In diesen Figuren ist der ausdehnbare Fußgängerstoßfänger 20 erweitert
oder ausgedehnt.
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An
der Frontfläche
des Fahrzeugkörpers 100 ist
der Frontstoßfänger 50 vorgesehen
und dieser umfasst eine Stoßfängerabdeckung 51 und
einen Stoßfängerabsorbierer 52,
der mit der Stoßfängerabdeckung 51 abgedeckt
ist. Der Stoßfängerabsorbierer 52 ist
vor einem Stoßfängerverstärkungsteil 53 gelegen.
Das Stoßfängerverstärkungsteil 53 ist
an dem Frontendabschnitt der Seitenteile 54 angebracht.
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Wie
in 12 gezeigt ist, ist unterhalb des Frontstoßfängers 50 ein
ausdehnbarer oder erweiterbarer Fußgängerstoßfänger 20 gelegen. Der
Fußgängerstoßfänger 20 besteht
aus einem Paar von Betätigungsvorrichtungen 60,
von denen jede an dem Seitenteil 54 befestigt ist, aus
Stangen, die nach vorne von den Betätigungsvorrichtungen 60 vorragen,
und aus einer Kunststoff-Stoßfängerplatte 21, die
durch die zwei Stangen gehaltert ist und sich von Seite zu Seite
erstrecken. Die Verdrahtung 22 verbindet die Sensoren 1, 2 und
die Steuereinheit 70. Die Bügel oder Stege 23 haltern
die Stangen verschiebbar nach vorne und nach hinten hin und sind
an dem Fahrzeugkörper
fixiert. Mit dem Bezugszeichen 80 ist die Haube des Fahrzeugs
bezeichnet. Die Steuereinheit 70 betätigt die Betätigungsvorrichtungen 60 in Einklang
mit Signalen, die von den jeweiligen Sensoren gesendet werden, so
dass die Stoßfängerplatte 21 des
Fußgängerstoßfängers 20 sich
erweitert oder ausdehnt, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit in einem
vorbestimmten Bereich liegt und sich zusammenzieht, und zwar in
einem anderen Bereich der Fahrzeuggeschwindigkeit. Anstelle des
ausdehnbaren oder erweiterbaren Fußgängerstoßfängers 20 kann ein
Fußgängerstoßfänger an
dem Fahrzeugkörper
so befestigt werden, dass er sich unterhalb und vorderhalb von dem
Frontstoßfänger 50 erstreckt.
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An
jeder der Seiten gemäß der Frontseite und
der Rückseite
der Stoßfängerplatte
sind jeweils ein Impedanzsensor 1 installiert, der in 4 gezeigt ist,
und auch ein Kollisionslastsensor 300, die sich Seite zu
Seite erstrecken. Der Impedanzsensor 1 wurde bereits oben
beschrieben. Der Kollisionsdetektor 200 wird nun im Folgenden
weiter beschrieben.
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Der
Blatt-Kollisionslastsensor 200 detektiert die Widerstandsvielfalt
entsprechend der Spannung, die auf diesen ausgeübt wird, und zwar auf Grund
einer Deformation der Stoßfängerplatte 21 bei
einer Kollision. Ein herkömmliches
piezoelektrisches Blattmaterial kann den Kollisionslastsensor 200 bilden.
Es ist angebracht, dass der Kollisionslastsensor 200 an der
Frontfläche
der Stoßfängerplatte 200 installiert wird
und dass der Drucksensor, der in Verbindung mit der ersten Ausführungsform
beschrieben wurde, den Kollisionslastsensor 200 implementiert.
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Wie
in den 11 und 12 gezeigt
ist, erstreckt sich die Betätigungsvorrichtung 60 zu
der Stoßfängerplatte 21 hin,
wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit klein ist. Wie in 13 und
in 14 gezeigt ist, erstreckt sich die Betätigungsvorrichtung 60 zu
der Stoßfängerplatte 21 hin,
wenn das Fahrzeug angehalten ist oder nur langsam rollt. Somit nimmt
die Empfindlichkeit der jeweiligen Arten der Sensoren während eines
Anhaltens oder einer langsamen Fahrt ab, so dass die Fußgänger-Schutzvorrichtung
nicht fehlerhaft in Betrieb gesetzt werden kann. Während einer
schnellen Fahrt kann die Stoßfängerplatte 21 zurückgezogen
werden, da die Fußgänger-Schutzvorrichtung
nicht richtig funktionieren kann, wobei es jedoch auch wünschenswert
ist, die Stoßfängerplatte 21 auszufahren
oder auszuziehen, um die Genauigkeit beim Detektieren anderer Fahrzeuge
oder Hindernisse zu erhöhen.
Somit dienen die Sensoren zum Detektieren eines Fußgängers auch
zum Detektieren einer Kollision mit anderen Fahrzeugen zu einem
frühen
Zeitpunkt.
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(Dritte Ausführungsform)
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Die
dritte Ausführungsform
wird unter Hinweis auf 15 beschrieben. Bei der dritten
Ausführungsform
bildet ein Ölzylinder,
der mit dem hydraulischen Druck von einem Hydraulikpumpensystem 52 versorgt
wird, die Betätigungsvorrichtung 60.
Die oben erwähnten
Stangen bestehen aus Kolbenstangen der Zylinder. Der hydraulische
Zylinder 60 besitzt einen Drucksensor 61, der
den Druck in der Hydraulikkammer in dem Hydraulikzylinder 60 detektiert.
Die Hydraulikzylinder 60 lassen die Stangen vorragen und
ziehen diese auch zurück.
Wenn ein Fußgänger mit
der Stoßfängerplatte 21 kollidiert,
werden die Stangen schlagartig durch den Kollisionsaufschlag zurückgezogen
und es nimmt der Öldruck
in dem Ölzylinder 60 plötzlich zeitweilig
zu. Es ist möglich,
die Kollisionslast dadurch zu erfassen, indem man den Öldruck mit
Hilfe des Öldrucksensors 61 detektiert.
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(Vierte Ausführungsform)
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Bei
der ersten Ausführungsform
kann die Zahl der Impedanzsensoren 1 und/oder diejenige
der piezoelektrischen Blattsensoren 30 groß sein,
die an der Frontfläche
der Stoßfängerplatte 21 des
Fußgängerstoßfängers 20 angeordnet
sind. Die Darstellung derselben ist in den Figuren nicht wiedergegeben. Die
gleichen Typen der Sensoren sind in einer Seite-zu-Seite-Richtung
an der Stoßfängerplatte 21 ausgerichtet
und geben Signale aus, die jeweils detektiert werden. Es wird somit
möglich,
die Kollisionsposition in der Seite-zu-Seite-Richtung zu detektieren.
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(Fünfte Ausführungsform)
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Bei
jeder der oben beschriebenen Ausführungsformen ist jeder der
Sensoren an der Stoßfängerplatte 21 des
Fußgängerstoßfängers 20 gelegen oder
detektiert die Statusänderung
der Stoßfängerplatte 21 bei
einer Kollision. Statt dessen ist es möglich, an der Stoßfängerplatte 21 wenigstens
eine Art der Sensoren vorzusehen oder zum Detektieren der Statusänderung
derselben diese Art von Sensoren vorzusehen und eine Art der Sensoren
an einem anderen Abschnitt, wie beispielsweise Frontstoßfänger, anzuordnen.
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(Sechste Ausführungsform)
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Bei
dieser in 12 gezeigten Ausführungsform
gelangt das Frontende des ausziehbaren oder ausfahrbaren Fußgängerstoßfängers 20 vor
eine allgemein gerade Linie, welche die Frontenden des Frontstoßfängers 50 und
die Haube bei jeder der oben beschriebenen Ausführungsformen definieren. Somit
berühren
die Beine eines Fußgängers, der
mit dem Fahrzeug kollidiert, die gerade Linie, die aus der Stoßfängerplatte 21,
dem Frontstoßfänger 50 und der
Haube 80 gebildet wird (siehe 12), um
zu verhindern, dass Beine speziell an den Knien, wo sie nicht abgebogen
werden können,
eine große
Biegekraft erfahren, um dadurch eine Verletzung des Fußgängers zu
reduzieren.
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Die
Beschreibung der Erfindung ist lediglich von beispielhafter Natur
und es sind Abwandlungen möglich,
ohne dadurch den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Solche Abwandlungen
sind so zu betrachten, dass sie nicht außerhalb des Rahmens der Erfindung
liegen.