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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Gebiet der
Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein System zum Detektieren eines
Fußgängers, der
mit einem Automobil kollidiert.
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Kürzlich wurde
es erforderlich, die bei einem Fußgänger auftretenden Beschädigungen
oder Verletzungen zu reduzieren, der mit einem Automobil kollidiert,
und zwar zusätzlich
zum Schützen
der Passagiere in dem Fahrzeug. Es ist äußerst wichtig, eine tödliche Verletzung
eines Fußgängers zu
vermeiden, wenn dieser mit einem Fahrzeug kollidiert, und zwar in
unglücklicher
Weise. Ein Beispiel eines Fußgänger-Schutzsystems
ist in der JP-A-2001-80545 offenbart. Wenn bei diesem System ein
Fahrzeug mit einem Fußgänger kollidiert,
wird eine Fronthaube des Fahrzeugs hochgeklappt, um einen sekundären Aufprall
zu unterdrücken.
Ein Fußgänger, der
mit einem Frontabschnitt des Fahrzeugs kollidiert, wird häufig an
der Fronthaube hochgeschleudert und kollidiert mit der hochgeklappten
Fronthaube, wodurch ein sekundärer
Aufschlag, den der Fußgänger erfährt, gemildert
wird, da der Aufschlag durch die Deformation der Fronthaube absorbiert
wird.
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Bei
dem System, welches in der JP-A-2001-80545 offenbart ist, wird eine
Kollision eines Objektes mit einem Fahrzeug detektiert, und zwar
basierend auf Änderungen
in der Beschleunigung, die auf einen Frontstoßfänger aufgebracht wird. Es ist
jedoch schwierig zu bestimmen, ob ein Objekt, welches mit dem Fahrzeug
kollidiert, ein Fuß gänger oder
ein anderes Objekt ist. Wenn beispielsweise ein Fahrzeug mit einem
straßenseitigen
Straßenschild
oder einem Pfostenrumpf kollidiert, kann die Fronthaube in unnötiger Weise
hochgeklappt werden, und das Fahrzeug kann nicht mehr länger sicher
gefahren werden.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung wurde in Hinblick auf das oben erläuterte Problem
entwickelt, und es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Fußgänger-Detektorsystem
zu schaffen, welches dazu befähigt
ist, in sicherer Weise zu detektieren, ob ein Objekt, welches mit
einem Fahrzeug kollidiert, aus einem Fußgänger oder anderen Objekten
besteht.
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Das
Fußgänger-Detektorsystem
der vorliegenden Erfindung bestimmt, ob ein Automobil mit einem
Fußgänger oder
anderen Objekten kollidiert. Das System enthält einen Berührungssensor
zum Detektieren einer ersten Berührung
oder eines Kontaktes eines Objektes mit dem Automobil, einen Beschleunigungssensor
zum Detektieren einer Verzögerung
bei der Kollision, einen Rechner, zu dem die Ausgangsgrößen des
Berührungssensors
und des Beschleunigungssensors hingeleitet werden, und eine elektronische
Steuereinheit zum Aktivieren einer Fußgängerschutzvorrichtung, wie
beispielsweise einem Front-Airbag, wenn der Rechner bestimmt hat, daß das Fahrzeug
mit einem Fußgänger kollidiert.
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Der
Rechner berechnet eine Zeitperiode von einem Zeitpunkt an, wenn
der Berührungssensor
die erste Berührung
detektiert, bis zu einem Zeitpunkt, wenn der Betrag der Verzögerung,
die durch den Beschleunigungssensor detektiert wird, seinen Spitzenwert
erreicht. Wenn die berechnete Zeitperiode eine Schwellenwert-Zeitperiode überschreitet,
bestimmt der Rechner, daß das
Fahrzeug mit einem Fußgänger kollidiert.
Da ein weicher menschlicher Körper
einen bestimmten Betrag der Beschleunigung bei der Kollision absorbiert,
erscheint eine Verzögerungsspitze
eine bestimmte Zeitperiode nachdem die erste Berührung detektiert worden ist.
Auf diese Weise kann in sicherer Form detektiert werden, ob das Fahrzeug
mit einem Fußgänger oder
mit anderen Objekten kollidiert. Daher kann die Fußgängerschutzvorrichtung,
wie beispielsweise ein Front-Airbag, lediglich dann aktiviert werden,
wenn dies erforderlich ist.
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In
bevorzugter Weise sind der Berührungssensor
und der Beschleunigungssensor an einem Frontstoßfänger des Automobils montiert.
Es ist zu bevorzugen, eine Vielzahl an Beschleunigungssensoren zu
verwenden, die in der Nähe
des Berührungssensors
angeordet sind. Die Vielzahl der Beschleunigungssensoren kann in
Reihe oder parallel geschaltet sein. Der Berührungssensor kann aus einem
Streifen bestehen, der einen elektrischen Widerstand hat, der mit
einem Druck variiert, der auf diesen aufgebracht wird. Alternativ
kann der Berührungssensor
einen Schalter enthalten, der eingeschaltet wird, wenn ein Druck
darauf aufgebracht wird. Der Rechner und die elektronische Steuereinheit
zum Aktivieren der Fußgängerschutzvorrichtung
können
in einer einzelnen elektronischen Steuereinheit kombiniert sein.
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Andere
Ziele und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich klarer
aus einem besseren Verständnis
einer bevorzugten Ausführungsform, die
weiter unten unter Hinweis auf die anhängenden Zeichnungen beschrieben
wird.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine perspektivische Ansicht, die ein Automobil zeigt, an welchem
ein Fußgänger-Detektorsystem
gemäß der vorliegenden
Erfindung montiert ist;
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2 ist
eine schematische Ansicht, die einen Frontabschnitt des Fahrzeugs
wiedergibt, an welchem das Fußgänger-Detektorsystem
montiert ist;
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3 zeigt
eine perspektivische Ansicht von einem Teil eines Frontabschnitts
des Fahrzeugs, der einen Frontstoßfänger enthält;
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4 ist
ein Flußdiagramm,
welches einen Prozeß zum
Detektieren eines Fußgängers wiedergibt,
der mit dem Fahrzeug kollidiert;
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5 zeigt
eine perspektivische Ansicht eines Fahrzeugs, an welchem eine abgewandelte Form
des Fußgänger-Detektorsystems
montiert ist;
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6 ist
eine perspektivische Ansicht, die ein Fahrzeug zeigt, an welchem
eine andere abgewandelte Ausführungsform
des Fußgänger-Detektorsystems
montiert ist;
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7 ist
ein Graph, der Änderungen
in einem Betrag der Verzögerung
relativ zu einer Zeitperiode darstellt, nachdem ein kollidierendes
Objekt zum ersten Mal das Fahrzeug berührt hat; und
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8 ist
eine perspektivische Ansicht, die einen Airbag zum Schützen eines
kollidierten Fußgängers darstellt.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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Es
wird nun unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen eine bevorzugte
Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung beschrieben. Das Fußgänger-Detektorsystem der vorliegenden
Erfindung ist an einem Automobil montiert, wie in 1 gezeigt ist.
Das System enthält
einen Berührungssensor 2, der
an einem Frontstoßfänger 1 montiert
ist, Beschleunigungssensoren 3, die hinter dem Berührungssensor
montiert sind, einen Rechner 4 zum Verarbeiten von Signalen,
die von den Sensoren zugeführt
werden, einen Geschwindigkeitssensor 5 zum Detektieren
einer Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs und eine elektronische Steuereinheit
ECU) 6 zum Aktivieren eines Fußgänger-Schutz-Airbags 100 (siehe 8).
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Eine
schematische Ansicht des Frontstoßfängers ist in 2 gezeigt,
und dessen perspektivische Teilansicht ist in 3 gezeigt.
Der Frontstoßfänger 1 enthält eine Stoßfängerabdeckung 13,
die an dem am weitesten vorne gelegenen Abschnitt angeordet ist,
einen Stoßabsorbierer 12,
eine Frontplatte 11, einen Berührungssensor 2 und
ein Verstärkungsteil 10.
Diese Komponenten sind in dieser Reihenfolge von der Front aus positioniert.
Ein Detektor 21 ist elektrisch mit dem Berührungssensor 2 verbunden.
Es sind drei Beschleunigungssensoren 3 hinter dem Verstärkungsteil 10 positioniert,
eines am Zentrum und die anderen zwei auf beiden Seiten. Das Verstärkungsteil 10 ist
fest an Seitenteilen Vm angeschlossen.
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Der
Berührungssensor 2 besteht
aus einem elektrisch leitenden Gummistreifen oder kann einen Schalter
enthalten, der eingeschaltet wird, wenn ein Gegenstand den Stoßfänger 1 berührt. Es
können
irgendwelche herkömmlichen
Beschleunigungssensoren als Beschleunigungssensoren 3 verwendet
werden. Ein üblicher
Geschwindigkeitssensor zum Detektieren einer Fahrgeschwindigkeit
des Fahrzeugs kann als Geschwindigkeitssensor 5 verwendet
werden, um eine Fahrzeuggeschwindigkeit dem Rechner 4 zuzuführen. Der
Berührungssensor 2 detektiert eine
erste Berührung
eines Objektes mit dem Stoßfänger 1.
Die erste Berührung
kann detektiert werden, indem ein Schalter in dem Berührungssensor 2 eingeschaltet
wird oder indem eine Änderung
in der Leitfähigkeit
des Gummistreifens auftritt. Die Beschleunigungssensoren 3,
die zueinander parallel geschaltet sind, detektieren eine Verzögerung G,
die durch eine Verformung des Stoßfängers 1 aufgrund einer
Kollision verursacht wird. Die detektierte Verzögerung G wird zu dem Rechner 4 geleitet.
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Wie
in 7 gezeigt ist, ändert sich die Verzögerung G,
die an dem Stoßfänger 1 detektiert
wird, in unterschiedlicher Weise entsprechend den Arten der Objekte,
die mit dem Fahrzeug kollidieren. Der in 7 gezeigte
Graph zeigt die Änderungen
in der Verzögerung
G nach der ersten Berührung,
die durch den Berührungssensor 2 detektiert
wird. Die in 7 gezeigten Daten wurden aufgenommen,
wenn das Fahrzeug mit verschiedenen Objekten kollidiert, und zwar
bei einer Geschwindigkeit von 25 Kph (Kilometer pro Stunde). Der
Graph A zeigt die Verzögerungsänderungen
bei der Kollision mit einem straßenseitigen Anzeigeschild (Marker),
der Graph B mit einem Gummipfeiler, der Graph C mit einem Dummy
gemäß einem
sechs Jahre alten Kind, und der Graph D mit einem Dummy entsprechend
einem Erwachsenen. Wie aus den Graphen ersehen werden kann, erscheint
die Verzögerungsspitze
bzw. der Spitzenwert schneller, wenn das kollidierende Objekt härter ist. Wenn
das Fahrzeug mit dem Mensch-Dummy kollidiert, erscheint die Verzögerungsspitze
später,
und zwar verglichen mit einem straßenseitigen Schild und einem
Gummipfeiler. Dies ist deshalb der Fall, da der Kollisionsaufprall
durch einen weichen menschlichen Körper absorbiert wird.
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Gemäß 4 wird
nun ein Prozeß zum
Bestimmen, daß das
Fahrzeug mit einem Fußgänger kollidiert,
beschrieben. Zuerst wird bestimmt, ob der Berührungssensor 2 ein
Objekt detektiert, welches den Stoßfänger 1 berührt (eine
erste Berührung). Wenn
die erste Berührung
detektiert wird, verläuft
der Prozeß zu
dem nächsten
Schritt, bei dem die Verzögerung
G an dem Stoßfänger 1 durch
die Beschleunigungssensoren 3 detektiert wird. Dann wird
eine Stoßfänger-Verformungsgeschwindigkeit ΔV in dem Rechner 4 berechnet,
indem die Verzögerung
G integriert wird. Es wird dann ein Betrag der Stoßfängerverformung
(oder eine Disposition) ΔD
berechnet, indem die Verformungsgeschwindigkeit ΔV weiter integriert wird. Es
wird dann eine Fahrzeuggeschwindigkeit Vs bei einer Kollision detektiert.
Es wird dann eine Schwellenwertperiode einer Zeit Tth (eine Zeitperiode
vom Moment der Detektion der ersten Berührung bis zu einem Zeitpunkt,
wenn ein Spitzenwert der Verzögerung
G erscheint) zum Bestimmen einer Kollision mit einem Fußgänger gemäß der Fahrzeuggeschwindigkeit
Vs eingestellt.
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Es
wird dann eine aktuelle Zeitperiode T von der ersten Berührung bis
zu einem Zeitpunkt, wenn der Verzögerungs-Spitzenwert erscheint,
berechnet. Es wird dann bestimmt, ob T länger ist als Tth. Wenn T länger ist
als Tth, wird bestimmt, daß das
Fahrzeug mit einem Fußgänger kollidiert.
Wenn dies nicht der Fall ist, wird bestimmt, daß das Fahrzeug mit einem anderen
Objekt als einem Fußgänger kollidiert.
Dann gelangt der Bestimmungsprozeß zu einem Ende. Wenn bestimmt
wird, daß das
Fahrzeug mit einem Fußgänger kollidiert,
wird ein Airbag 100 zum Schützen eines Fußgängers aktiviert,
und zwar an der Fronthaube des Fahrzeugs, wie dies in 8 gezeigt ist.
Der kollidierende Fußgänger wird
durch den Airbag vor weiteren Verletzungen geschützt, der vor einer Windschutzscheibe
und an der Fronthaube aufgeblasen wird. Es ist möglich, eine Fußgängerschutzvorrichtung
zu verwenden, die verschieden von einem Airbag ist.
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Irgendein
bekannter Typ eines Beschleunigungssensors kann für den Beschleunigungssensor 3 verwendet
werden. Ein Beschleunigungssensor zum Betreiben eines Airbags für Passagiere
in einem Fahrgastraum kann als Beschleunigungssensor 3 bei diesem
System verwendet werden. Es ist zu bevorzugen, eine Vielzahl an
Beschleunigungssensoren 3 zu verwenden, wie dies bei dem
vorangegangenen Beispiel der Fall ist, um eine exakte Verzögerung G ungeachtet
der Positionen einer Kollision zu erhalten. In bevorzugter Weise
sind die Beschleunigungssensoren 3 in der Nähe des Berührungssensors 2 angeordnet,
um mit der Detektion der Verzögerung
zu beginnen unmittelbar nach der ersten Berührung, wenn diese durch den
Berührungssdensor 2 detektiert wird.
Die Schwellenwert-Zeitperiode Tth kann im voraus bestimmt werden
und in dem Rechner 4 abgespeichert werden. Es ist jedoch
zu bevorzugen, Tth gemäß einer
Fahrzeuggeschwindigkeit bei einer Kollision zu ändern, um in exakter Weise
eine Kollision mit einem Fußgänger zu
detektieren.
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Ob
das Fahrzeug mit einem Fußgänger oder mit
anderen Objekten kollidiert, wird basierend auf einer Zeitperiode
T bestimmt, und zwar zwischen einem Zeitpunkt, wenn die erste Berührung durch
den Berührungssensor 2 detektiert
wird, und einem Zeitpunkt, wenn die Verzögerung G ihren Spitzenwert
erreicht. Wenn die Zeitperiode T länger ist als die Schwellenwert-Zeitperiode
Tth, wird bestimmt, daß das
Fahrzeug mit einem Fußgänger kollidiert.
Es wird somit die Bestimmung in exakter Weise ausgeführt und
es wird vermieden, daß die
Fußgängerschutzvorrichtung
in unnötiger
Weise aktiviert wird. Wenn die Fußgängerschutzvorrichtung, wie
beispielsweise ein Front-Airbag 100, in unnötiger Weise
aktiviert wird, kann solch eine Aktivierung nachteilig für die Fahrsicherheit
des Fahrzeugs sein.
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Das
oben beschriebene Fußgänger-Detektorsystem
kann abgewandelt werden, und zwar in Formen, die in den 5 und 6 gezeigt
sind. In 5 ist der Rechner 4 und
die ECU 6 zum Aktivieren der Fußgängerschutzvorrichtung in einer
ECU 4' kombiniert.
In
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6 sind
drei Beschleunigungssensoren 3 in Reihe geschaltet anstatt
diese zueinander parallel zu schalten. Die anderen Konstruktionen
der modifizierten Ausführungsformen
sind die gleichen wie diejenigen der oben beschriebenen Ausführungsform, und
es werden auch die gleichen Vorteile erhalten.
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Obwohl
die vorliegende Erfindung unter Hinweis auf die vorangegangene bevorzugte
Ausführungsform
dargestellt und beschrieben wurde, ist es für Fachleute offensichtlich,
daß Änderungen
in der Form und in Einzelheiten vorgenommen werden können, ohne
dabei den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen, wie er
durch die anhängenden Ansprüche definiert
ist.