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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kollision-Detektorgerät zum Detektieren der Kollision eines Fahrzeugs.
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Um einen Fußgänger bei einer Kollision mit einem Fahrzeug zu schützen, ist ein Kollision-Detektorgerät an einem Stoßfänger des Fahrzeugs montiert. Wenn das Fahrzeug mit einem Objekt kollidiert, bestimmt das Gerät den Typ des Objektes. Wenn das Gerät bestimmt, dass das Objekt aus einem Fußgänger besteht, wird eine Schutzvorrichtung für den Fußgänger wie beispielsweise eine aktive Haube und ein Verschlusshauben-Airbag aktiviert.
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Wenn das Objekt nicht aus einem Fußgänger besteht und wenn die Schutzvorrichtung wie beispielsweise das aktive Haubensystem, welches auf der Haube des Fahrzeugs montiert ist, aktiviert wird, ergeben sich vielfältige Schwierigkeiten. Wenn beispielsweise das Fahrzeug mit einem leichtgewichtigen umgefallenen Objekt wie einem aufgestellten Verkehrs-Dreieckszeichen und einer Straßenbau-Verkehrszeichentafel kollidiert und wenn das Gerät nicht zwischen dem leichtgewichtigen umgefallenen Objekt und dem Fußgänger unterscheiden kann, aktiviert das Gerät in unnötiger Weise die Schutzvorrichtung. Es werden somit übermäßige oder unnötige Reparaturkosten verursacht. Wenn ferner das Fahrzeug mit einem schwergewichtigen Objekt wie einer Betonwand und einem befestigten schwergewichtigen Objekt kollidiert und wenn das Gerät nicht zwischen dem schwergewichtigen Objekt und einem Fußgänger unterscheiden kann, wird die Haube des Fahrzeugs nach hinten gedrückt. Somit kann dann die Haube des Fahrzeugs in den Fahrgastraum des Fahrzeugs eindringen, sodass die Haube auch den Fußgänger verletzten kann. Es ist somit erforderlich, dass das Gerät zwischen dem Typen des Objektes in korrekter Weise unterscheiden kann.
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Im Allgemeinen ist eine Kammer an einem Absorber in einem Stoßfänger des Fahrzeugs angeordnet. Wenn eine Kollision des Fahrzeugs auftritt, wird der Druck in der Kammer detektiert, sodass dann der Typ des Objektes bestimmt werden kann. Dieser Typ eines Kollision-Detektorgerätes ist in der
JP 2007-290682 A und in der
JP 2007-290689 A offenbart.
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Wenn das Objekt gegen den Stoßfänger des Fahrzeugs schlägt wird der Absorber oder die Kammer, die an der Frontfläche eines Stoßfänger-Verstärkungsteiles in der Stoßfänger-Abdeckung angeordnet ist, verformt, sodass eine Druckänderung in der Kammer auftritt. Somit wird dann der Aufschlag bei der Kollision durch den Absorber absorbiert. Die Verformung des Absorbers erzeugt eine Druckänderung in der Kammer. Diese Druckänderung wird durch einen Drucksensor detektiert. Das Kollision-Detektorgerät bestimmt dann den Typ des Objektes basierend auf dem Detektionsergebnis der Druckänderung von dem Sensor. Spezifischer gesagt bestimmt das Gerät ob das Objekt aus einem Fußgänger besteht. Es wird somit die Druckänderung durch Verwenden der Konstruktion des Stoßfängers detektiert, sodass das Gerät, welches eine einfache Konstruktion aufweist, den Typ des Objektes bestimmen kann. Selbst wenn die Verformung der Kammer im Falle einer Kollision klein ist, detektiert das Gerät die Kollision mit hoher Genauigkeit. Ferner detektiert das Gerät die Kollision in präziser Weise ohne von einem Teil des Fahrzeugs abhängig zu sein, an welchen die Kollision auftritt.
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Das Objekt wie beispielsweise der Fußgänger, das heißt ein Mensch, das aufgestellte Verkehrs-Dreieckszeichen, die Verkehrsschild- oder Verkehrszeichen-Tafel, die Betonwand oder andere Fahrzeuge und ähnliches können gegen den Stoßfänger des Fahrzeugs schlagen, wenn das Fahrzeug fährt. Es ist daher für das Gerät erforderlich einen Detektionsfehler des Typs des Objektes zu verhindern, der durch Störeinflüsse oder Störsignale verursacht wird. Ferner hängt der Aufschlag auf den Stoßfänger des Fahrzeugs von der Geschwindigkeit des Fahrzeugs ab. Es ist somit erforderlich auch die Fahrzeuggeschwindigkeit zu berücksichtigen, wenn das Gerät den Typ des Objektes bestimmt. Wenn jedoch das Fahrzeug mit dem Objekt kollidiert, kann das Fahrzeug beschleunigt werden oder auch verzögert werden und das Fahrzeug kollidiert dann mit dem Objekt. Alternativ kann auch ein ABS (Antiblockierbremssystem) aktiviert werden und dann kollidiert das Fahrzeug mit dem Objekt. Somit kann die Beschleunigung, die Verzögerung oder die Aktivierung des ABS die Bestimmung des Objekttyps beeinflussen. Spezifischer gesagt kann sich die Fahrzeuggeschwindigkeit, die durch einen Geschwindigkeitssensor detektiert wird, ändern oder kann variieren, wenn das Fahrzeug mit dem Objekt kollidiert. Im Hinblick auf diese Gesichtspunkte ist es für das Kollision-Detektorgerät erforderlich die Kollision basierend auf der Druckänderung in der Kammer zu detektieren und zwar mit Hilfe des Drucksensors, um die Schwankung in der detektierten Fahrzeuggeschwindigkeit im Falle einer Kollision zu reduzieren, sodass das Gerät den Typ des Objektes mit hoher Genauigkeit bestimmen kann.
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Aus der
DE 10 2004 051 585 A1 ist ein Bestimmungssystem für ein Fahrzeugkollisionsobjekt bekannt, bei welchem mit Hilfe einer Kollisionslast ein Einmal-Integrationswert und ein Zweimal-Integrationswert berechnet werden. Der Einmal-Integrationswert und der Zweimal-Integrationswert werden dann dafür verwendet, um eine Masse und die Steifigkeit eines Kollisionsobjektes als zwei primäre Parameter zu erhalten. Die erhaltenen zwei Parameter werden dafür verwendet, um eine Bestimmung durchzuführen, ob das Kollisionsobjekt ein Fußgänger ist oder nicht. Dies führt zu dem Erreichen einer Genauigkeit bei der Bestimmung des Kollisionsobjektes, die höher liegt als bei Verfahren, bei dem eine Kollisionslast-Wellenform verwendet wird.
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Aus der
DE 10 2007 006 848 B4 ist ein Kollisions-Detektorgerät bekannt, welches aufweist: ein erstes Halterungsteil, welches an den Seitenteilen eines Fahrzeugs fixiert ist; ein zweites Halterungsteil, welches an einer Fahrzeugfrontseite des ersten Halterungsteils angeordnet ist, um einen Raum dazwischen festzulegen,; ein Kammerteil, welches in demselben einen Kammerraum festlegt, der im Wesentlichen abgedichtet ist, wobei das Kammerteil in dem Raum angeordnet ist, der zwischen dem ersten Halterungsteil und dem zweiten Halterungsteil vorgesehen ist; sowie ein Druck-Detektionsteil zum Detektieren eines Druckes innerhalb des Kammerraumes, wobei eine Kollision des Fahrzeugs basierend auf einer Variation des Druckes in dem Kammerraum detektiert wird. Das Kollisions-Detektorgerät ist dadurch gekennzeichnet, dass a) das zweite Halterungsteil aus einem Absorber des Fahrzeugs besteht, b) der Absorber und das Kammerteil jeweils aus Materialien hergestellt sind, die voneinander verschieden sind, c) das Kammerteil aus einem Material hergestellt ist, welches weicher ist als dasjenige des Absorbers, d) das erste Halterungsteil aus einem Stoßfänger-Verstärkungsteil des Fahrzeugs besteht, e) das erste Halterungsteil und das zweite Halterungsteil zusammenhängend oder einstückig aneinandergefügt sind, und f) das erste Halterungsteil bzw. das Stoßfänger-Verstärkungsteil und das zweite Halterungsteil aus Metall hergestellt sind.
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Im Hinblick auf das oben beschriebene Problem ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Kollision-Detektorgerät zum Detektieren der Kollision eines Fahrzeugs zu schaffen.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterentwicklungen und Ausführungsformen sind Gegenstand der weiteren nebengeordneten und abhängigen Ansprüche.
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Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält ein Kollision-Detektorgerät zum Detektieren der Kollision eines Fahrzeugs folgendes: eine Kammer mit einem hohlen Abschnitt, die in einem Stoßfänger des Fahrzeugs angeordnet ist; einen Drucksensor, der den Druck in dem hohlen Abschnitt detektiert; einen Geschwindigkeitssensor, der die Geschwindigkeit des Fahrzeugs detektiert; ein Integrationselement, welches den Druck über die Zeit integriert; und ein Bestimmungselement, welches den Typ eines Kollisionsobjektes basierend auf einem integrierten Druck und basierend auf der Geschwindigkeit des Fahrzeugs bestimmt.
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Da das oben erläuterte Gerät den Typ des Kollisionsobjektes auf der Grundlage des integrierten Druckes und der Geschwindigkeit des Fahrzeugs bestimmt, kann das Gerät die Bestimmung ohne Beeinflussung durch Störeinflüsse oder Störsignale durchführen, sodass das Gerät eine hohe Genauigkeit der Bestimmung aufweist.
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Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält ein Verfahren zum Detektieren der Kollision eines Fahrzeugs folgendes: Detektieren der Geschwindigkeit des Fahrzeugs; Detektieren der Druckänderung des hohlen Abschnitts einer Kammer, die in einem Stoßfänger des Fahrzeugs angeordnet ist, wobei der Druck des hohlen Abschnitts veränderbar ist, wenn die Kammer im Falle einer Kollision verformt wird; Integrieren der Druckänderung über die Zeit; Teilen der integrierten Druckänderung durch die Geschwindigkeit des Fahrzeugs, sodass ein Bestimmungswert erhalten wird; und Identifizieren des Typs des Objektes basierend auf dem Bestimmungswert. Das Objekt wird als menschlicher Körper identifiziert, wenn der Bestimmungswert in einem vorbestimmten Bereich liegt.
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Da das zuvor erläuterte Gerät den Typ des Kollisionsobjektes auf der Grundlage des integrierten Druckes und der Geschwindigkeit des Fahrzeugs bestimmt, kann das Gerät ohne eine Beeinflussung durch Störeinflüsse oder Störsignale die Bestimmung durchführen, sodass das Gerät eine hohe Genauigkeit der Bestimmung erreicht.
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Die oben erwähnten und weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich klarer anhand der folgenden detaillierten Beschreibung unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen. In den Zeichnungen zeigen:
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1A eine Seitenansicht, die ein Kollision-Detektorgerät in einem Fahrzeug zeigt;
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1B ein Blockschaltbild, welches das Gerät veranschaulicht;
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2 eine Querschnittsansicht, die das Gerät in einem Stoßfänger des Fahrzeugs darstellt, und zwar entlang einer Front-Heck-Richtung des Fahrzeugs;
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3 ein schematisches Diagramm, welches einen Drucksensor in einer Kammer des Gerätes zeigt;
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4A ein Diagramm, welches ein Verfahren zum Berechnen eines Bestimmungswertes darstellt;
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4B einen Graphen, der eine Beziehung zwischen dem Druck und der Zeit wiedergibt;
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5A einen Graphen, der eine Beziehung zwischen dem Druck und der Zeit unter vielfältigen Bedingungen der Kollision veranschaulicht;
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5B einen Graphen, der eine Beziehung zwischen einem Bestimmungswert und der Zeit und der verschiedenen Bedingungen darstellt; und
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6 ein Flussdiagramm, welches einen Prozess eines Controllers in dem Gerät wiedergibt.
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(Beispielhafte Ausführungsform)
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Ein Kollision-Detektorgerät zum Detektieren der Kollision eines Fahrzeugs gemäß einer beispielhaften Ausführungsform wird nun im Folgenden erläutert.
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Wie in den 1A und 1B gezeigt ist, detektiert das Gerät die Kollision des Objektes an dem Stoßfänger 1 des Fahrzeugs. Das Gerät enthält eine Kammer 7, einen Drucksensor 9, einen Geschwindigkeitssensor 11 und einen Controller 13. Die Kammer 7 ist in dem Stoßfänger 1 angeordnet und besitzt einen hohlen Abschnitt 7a in der Kammer 7. Der Drucksensor 9 detektiert den Druck des hohlen Abschnitts 7a. Der Geschwindigkeitssensor 11 detektiert die Geschwindigkeit des Fahrzeugs. Der Controller 13 funktioniert als in Integrator zum Integrieren des Drucksignals, welches durch den Sensor 9 detektiert wird, und zwar über der Zeit. Ferner funktioniert der Controller 13 als ein Bestimmungselement zum Bestimmen des Typs des Objektes basierend auf dem integrierten Drucksignal und dem Fahrzeuggeschwindigkeitssignal, welches durch den Geschwindigkeitssensor 11 detektiert wird. Bei dieser Ausführungsform ist der Controller 13 in dem Fahrzeug montiert und enthält einen Integrator und das Bestimmungselement. Wie in 1B gezeigt ist, ist der Controller 13 mit einer Fußgängerschutzvorrichtung 21 gekoppelt, sodass der Controller 13 auch als ein Controller bzw. Steuervorrichtung für die Fußgängerschutzvorrichtung 21 funktioniert. Somit enthält das Fahrzeug die Fußgängerschutzvorrichtung 21 wie beispielsweise ein aktives Haubensystem und ein Verschlusshauben-Airbag-System. Die Vorrichtung 21 schützt den Fußgänger gemäß einem Steuersignal, welches von dem Controller 13 ausgegeben wird.
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Die gesamte Konstruktion des Stoßfängers und der Befestigungskonstruktion des Drucksensors 9 an der Kammer 7 werden nun im Folgenden erläutert.
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2 zeigt einen Querschnitt eines Hauptteils oder Hauptabschnitts des Kollision-Detektorgerätes, welches in dem Stoßfänger 1 angeordnet ist, und zwar entlang einer Linie senkrecht zu der Breitenrichtung des Fahrzeugs. 3 zeigt ein Diagramm des Drucksensors, der an der Kammer 7 montiert ist. In 3 sind ein Stoßfänger-Verstärkungsteil 3 und ähnliches nicht gezeigt. Ein Sensorelement in dem Drucksensor 7 ist an dem Stoßfänger-Verstärkungsteil 3 befestigt. Die Gestalten und Anordnungen des Drucksensors 9 und der Kammer 7 in 3 sind gegenüber denjenigen in 2 geringfügig modifiziert.
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Das Kollision-Detektorgerät enthält die Kammer 7 mit dem hohlen Abschnitt 7a und ist in dem Stoßfänger 1 angeordnet, und der Drucksensor 9 detektiert den Druck des hohlen Abschnitts 7a. Ein Druckeinleitrohr 9a funktioniert als ein Druckempfangselement des Drucksensors 9. Das Rohr 9a ist in den hohlen Abschnitt 7a über ein Befestigungsloch 7h eingeführt, welches in der Kammer 7 ausgebildet ist. Somit wird die Kollision an dem Stoßfänger basierend auf dem Detektionsergebnis des Drucksensors 9 detektiert. Wie in 3 gezeigt ist, ist ein Spielraum S zwischen dem Befestigungsloch 7h der Kammer 7 und dem Druckempfangsabschnitt 9a des Drucksensors 9 ausgebildet.
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Wie in 2 dargestellt ist, sind das Stoßfänger-Verstärkungsteil 3, die Kammer 7 und der Absorber 4 in dem Stoßfänger 1 angeordnet, das heißt an der hinteren Seite von der Stoßfänger-Abdeckung 2. Die Kammer 7 und der Absorber 4 sind an der Frontseite des Verstärkungsteiles 3 angeordnet. Der Absorber 4 ist unter der Kammer 7 angeordnet und zwar benachbart zu der Kammer 7. Das Front-Seitenteil 5 ist benachbart zu der hinteren Seite des Verstärkungsteiles 3 angeordnet.
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Die Kammer 7 ist in dem Stoßfänger 1 an der Frontseite des Verstärkungsteiles 3 angeordnet. Der hohle Abschnitt 7a ist in einem Kammerkörper 7A ausgebildet, der sich entlang oder zusammen mit dem Verstärkungsteil 3 erstreckt. Die Kammer 7 ist zusammenhängend bzw. integral aus weichem Harzmaterial wie beispielsweise Polyethylen mit niedriger Dichte mit Hilfe eines Blas-Formungsverfahrens hergestellt.
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Das Stoßfänger-Verstärkungsteil 3 besteht aus einem Metallrahmen mit einer bogenförmigen Gestalt und liegt der Stoßfänger-Abdeckung 2 gegenüber. Das Verstärkungsteil 3 ist an dem Frontseitenteil 5 befestigt und erstreckt sich entlang der Fahrzeug-Breitenrichtung. Das Verstärkungsteil 3 hat einen Querschnitt gemäß einer ternären Rechteckgestalt mit zwei Streben, wie in 2 gezeigt ist.
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Der Absorber 4 ist unter dem Verstärkungsteil 3 befestigt. Die Oberfläche des Absorbers 4 liegt der Innenwand der Abdeckung 2 gegenüber und besitzt eine bogenförmige Gestalt, die entlang der Innenfläche der Abdeckung 2 gebogen verläuft. Der Absorber 4 ist beispielsweise aus Harzschaum hergestellt, um den Aufschlag bei einer Kollision zu absorbieren indem der Absorber 4 verformt wird.
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Der Drucksensor 9 besteht aus einem herkömmlichen Drucksensor zum Detektieren einer Druckänderung von Luft. Der Sensor 9 enthält das Druckeinleitrohr 9a in Form eines Druckempfangsabschnittes zum Einleiten des Druckes in das Sensorelement. Der Drucksensor 9 enthält einen Sensorkörper mit dem Sensorelement. Der Sensorkörper ist an dem Verstärkungsteil 3 befestigt. Ein Ende des Druckeinleitrohres 9a ist in den hohlen Abschnitt 7a der Kammer 7 eingeschoben.
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Die Kammer 7 ist an der Frontseite des Verstärkungsteiles 3 angeordnet. Die Kammer 7 wird bei einem Aufschlag einer Kollision verformt, sodass der hohle Abschnitt 7a in der Kammer 7 ebenfalls verformt wird. Die Verformung des hohlen Abschnitts 7a verursacht eine Druckänderung, die zu dem Drucksensor 9 übertragen wird. Der Drucksensor 9 detektiert die Druckänderung der Luft, die von dem hohlen Abschnitt 7a über das Druckeinleitrohr 9a eingeleitet wird, welches in den hohlen Abschnitt 7a eingeführt ist. Es wird dann das detektierte Signal zu dem Controller 13 übertragen. Somit ist der Drucksensor 9 elektrisch mit dem Controller 13 gekoppelt und auch mit einer Übertragungsleitung 9, sodass das Signal entsprechend dem detektierten Druck zu dem Controller 13 ausgegeben wird.
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Der Geschwindigkeitssensor 11 besteht aus einem herkömmlichen Geschwindigkeitssensor zum Detektieren der Fahrzeuggeschwindigkeit. Der Geschwindigkeitssensor 11 ist mit dem Controller 13 über die Übertragungsleitung 11a verbunden. Bei dieser Ausführungsform besteht der Geschwindigkeitssensor 11 aus einem Rad-Geschwindigkeitssensor.
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Wenn der Controller 13 bestimmt, dass der Typ des Objektes aus einem Fußgänger besteht, aktiviert der Controller 13 den Verschlusshauben-Airbag bzw. bläst diesen auf. Der Controller 13 funktioniert somit als eine elektrische Steuervorrichtung. Das Signal von dem Drucksensor 9 wird in den Controller 13 über die Übertragungsleitung 9a eingespeist und ferner wird das Signal von dem Geschwindigkeitssensor 11 in den Controller 13 über die Übertragungsleitung 11a eingespeist. Der Controller 13 integriert zeitweilig das Drucksignal entsprechend dem detektierten Druck des Drucksensors 9. Der Controller 13 bestimmt den Typ des Objektes, der gegen das Fahrzeug schlägt und zwar auf der Grundlage des integrierten Wertes und der Fahrzeuggeschwindigkeit, die durch den Geschwindigkeitssensor 11 detektiert wird. Wenn der Controller 13 bestimmt, dass das Objekt ein Fußgänger ist, gibt der Controller 13 ein Steuersignal aus, um die Fußgängerschutzvorrichtung 21 zu aktivieren. Die Fußgängerschutzvorrichtung 21 schützt dann den Fußgänger gemäß dem Steuersignal von dem Controller 13. Spezifischer gesagt betätigt die Vorrichtung 21 die aktive Haube oder bläst den Haubenverschluss-Airbag an der Windschutzscheibe des Fahrzeugs auf.
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Die Kammer 7 umfasst den Kammerkörper 7a, der den hohlen Abschnitt 7a bildet. Die Luft ist in dem hohlen Abschnitt 7a aufgenommen und nahezu abgedichtet. Die Luft in dem hohlen Abschnitt 7a wird gleich mit den Atmosphärendruck gehalten bevor das Fahrzeug mit dem Objekt kollidiert. Es wird somit eine Verformung der Kammer 7, verursacht durch eine atmosphärische Druckänderung, die durch eine Höhenänderung hervorgerufen wird, verhindert, da die Luft in dem hohlen Abschnitt 7a gleich ist dem Atmosphärendruck. Somit ist der hohle Abschnitt 7a mit der Außenseite der Kammer 7 über den Spielraum S gekoppelt.
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Das Druckeinleitrohr 9a des Drucksensors 9 ist in den hohlen Abschnitt 7a über das Befestigungsloch 7h der Kammer 7 eingeführt. Somit ist der Spielraum S zwischen dem Druckeinleitrohr 9a und dem Befestigungsloch 7h ausgebildet. Somit wird der Druck des hohlen Abschnitts 7a gleich dem Atmosphärendruck eingestellt. Ferner kann der Drucksensor 9 in einfacher Weise in der Kammer 7 angeordnet werden, da der Spielraum S vorhanden ist.
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Wenn das Objekt gegen den Stoßfänger 1 schlägt, bestimmt das Gerät den Typ des Objektes in der folgenden Weise.
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Wenn das Objekt gegen den Stoßfänger 1 schlägt, wird ein Teil der Kammer 7, an welchem das Objekt anschlägt, eingedrückt, sodass der Luftdruck des hohlen Abschnitts 7a geändert wird, das heißt sich erhöht. Die Druckänderung des hohlen Abschnitts 7a wird dann durch den Drucksensor 9 detektiert. Das von dem Sensor 9 ausgegebene Signal wird dem Controller 13 über die Übertragungsleitung 9a eingespeist. Ferner wird das Fahrzeuggeschwindigkeitssignal von dem Sensor 11 in den Controller 13 über die Übertragungsleitung 11a eingespeist. Der Controller 13 integriert dann das Drucksignal über die Zeit und der Controller 13 teilt den integrierten Druckwert durch den Geschwindigkeitswert, sodass der Controller 13 einen Bestimmungswert des Objektes berechnet. Der Controller 13 entscheidet dann, ob der Bestimmungswert innerhalb eines vorbestimmten Bereiches liegt, sodass der Controller 13 festlegt, ob es sich bei dem Objekt um einen Fußgänger handelt.
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Da die Masse eines menschlichen Körpers von anderen Objekten verschieden ist, ist der maximale Wert der Druckänderung, der durch den Drucksensor 9 detektiert wird und zwar entsprechend dem Fußgänger, verschieden von anderen Objekten. Hierbei entspricht die Spitze des Signals von dem Sensor 9 dem maximalen Wert der Druckänderung. Es ist demzufolge möglich zwischen dem Typ des Objektes basierend auf der Spitze des Signals von dem Sensor 9 zu unterscheiden. Es ist jedoch schwierig vollständig den Einfluss von Störsignalen oder ähnlichem auszuschließen. Es ist schwierig den maximalen Wert des Signals von dem Drucksensor 9 zu detektieren. Das Gerät bestimmt den Typ des Objektes basierend auf dem integrierten Wert anstelle des Spitzenwertes des Ausgangssignals von dem Sensor 9. Das Ausgangssignal von dem Drucksensor 9 entspricht dem Verformungsbetrag der Kammer 7 und entspricht auch der Aufschlagsenergie bei der Kollision des Objektes mit dem Fahrzeug, wenn das Objekt mit einer bestimmten Masse mit einer bestimmten Geschwindigkeit mit dem Fahrzeug kollidiert. Daher wird auch die Fahrzeuggeschwindigkeit zum Zeitpunkt der Kollision mit in Betracht gezogen, wenn das Gerät eine Bestimmung durchführt, das heißt das Objekt identifiziert.
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Es wird nun ein Verfahren zum Detektieren der Kollision beschrieben. In dem Kollision-Detektorgerät funktioniert der Controller 13 als Integrator, das heißt als eine Integriereinrichtung und auch als Bestimmungselement in Form einer Bestimmungseinrichtung. Der Controller 13 berechnet den Bestimmungswert J mit der Hilfe der folgenden Gleichung. J = ∫ΔPdt/V
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Hierin ist der Druckwert des hohlen Abschnitts 7a durch ΔP angegeben und der Fahrzeuggeschwindigkeitswert ist durch V angegeben.
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Der durch den Drucksensor 9 detektierte Druckwert wird über die Zeit integriert, sodass die Kollision in präziser Weise detektiert wird und zwar unter Reduzierung des Einflusses von Störsignalen. Ferner wird der integrierte Druckwert durch den Kollision-Geschwindigkeitswert geteilt, sodass die Kollision in präziser Weise detektiert wird und zwar unter Reduzierung des Einflusses der Schwankung der Fahrzeuggeschwindigkeit. Es wird somit der Bestimmungswert J unter Berücksichtigung der Schwankung der Fahrzeuggeschwindigkeit dadurch erhalten, indem der integrierte Druckwert durch den Kollision-Geschwindigkeitswert geteilt wird anstelle von dem Quadrat des Fahrzeuggeschwindigkeitswertes.
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Es wird nun das Bestimmungsverfahren unter Verwendung des integrierten Druckwertes unter Hinweis auf die 4A und 4B erläutert.
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Wenn in 4A das Objekt mit der Masse M und der Kollisionsgeschwindigkeit V, die durch den Geschwindigkeitssensor detektiert wird, mit dem Stoßfänger 1 des Fahrzeugs kollidiert, wird eine Kollisionslast F, das heißt ein Kollisionsaufschlag F auf den Stoßfänger 1 aufgebracht. Es wird somit der Stoßfänger gemäß einer Verformung von ΔS verformt. Die Kammer 7 wird eingedrückt, sodass das Volumen des hohlen Abschnitts 7a mit der Änderung von ΔV geändert wird. Der Drucksensor 9 detektiert die Druckänderung ΔP, die der Volumenänderung ΔV entspricht. In 4A ist der Absorber 4 nicht gezeigt.
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Die Beziehung zwischen der Druckänderung ΔP und der Zeit ist in 4B gezeigt. Spezifischer gesagt wird der Druckänderungswert über die Zeit integriert, sodass der integrierte Druckwert als ∫ΔPdt erhalten wird. Der integrierte Druckwert entspricht dem schattierten Bereich in 4B.
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Der Ausgangswert des Drucksensors 9, welcher dem Verformungsausmaß der Kammer 7 entspricht, hängt von der Aufschlagsenergie des Objektes ab, welches mit der Kammer 7 bei einer bestimmten Geschwindigkeit kollidiert. Unter Berücksichtigung der Fahrzeuggeschwindigkeit zum Zeitpunkt der Kollision kann der Bestimmungswert J durch Teilen des integrierten Druckänderungswertes durch die Fahrzeuggeschwindigkeit erhalten werden.
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Es wird somit der Bestimmungswert J dafür verwendet, um das Objekt der Kollision zu bestimmen, es wird die Kollision mit hoher Genauigkeit unter Reduzierung des Einflusses der Schwankung der detektierten Fahrzeuggeschwindigkeit detektiert.
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Da der detektierte Fahrzeuggeschwindigkeitswert V zum Zeitpunkt der Kollision unvermeidbar eine Schwankung aufweist, würde sich die Schwankung mit sich selbst multiplizieren, wenn der integrierte Druckwert mit dem Quadrat des detektierten Fahrzeuggeschwindigkeitswertes geteilt würde. Daher wird der integrierte Druckwert durch den detektierten Fahrzeuggeschwindigkeitswert geteilt, sodass der Bestimmungswert J unter Berücksichtigung des Fahrzeuggeschwindigkeitswertes erhalten wird
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Um zu bestätigen, ob das oben erläuterte Bestimmungsverfahren effektiv ist, hat der Erfinder das folgende Experiment durchgeführt. Spezifischer gesagt wurden eine Aufschlagsvorrichtung mit einem Gewicht von 7,7 kg entsprechend dem Fußgänger und eine straßenseitige Markiervorrichtung als Objekt anders als der Fußgänger vorbereitet. Die Kollisionsexperimente wurden bei sowohl der Aufschlagsvorrichtung als auch der straßenseitigen Markierungsvorrichtung zweimal durchgeführt. Das erste Kollisionsexperiment an der Aufschlagsvorrichtung (impactor) wurde bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit von 25,05 km/h durchgeführt und das zweite Kollisionsexperiment an der Aufschlagsvorrichtung wurde bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit von 25,30 km/h durchgeführt. Das erste Kollisionsexperiment mit der straßenseitigen Markiervorrichtung wurde bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit von 42,86 km/h durchgeführt und das zweite Kollisionsexperiment in Verbindung mit der straßenseitigen Markiervorrichtung wurde bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit von 41,10 km/h durchgeführt.
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Die Druckänderung im Falle der Aufschlagsvorrichtung in Bezug auf die Zeit ist von derjenigen der straßenseitigen Markiervorrichtung verschieden. Ferner ist die maximale Druckänderung im Falle der Aufschlagsvorrichtung verschieden von derjenigen der straßenseitigen Markiervorrichtung. Selbst wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit sich geringfügig von dem ersten Kollisionsexperiment zu dem zweiten Kollisionsexperiment ändert, ändert sich die maximale Druckänderung im Falle des zweiten Kollisionsexperiments ausgeprägt und zwar von der maximalen Druckänderung im Falle des ersten Kollisionsexperiments. Somit wird die Spitze, das heißt die maximale Druckänderung selbst dann variiert oder verändert, wenn sich die Fahrzeuggeschwindigkeit geringfügig ändert. Der Druckänderungswert in 5A bei jedem Experiment wurde integriert und durch die Geschwindigkeit geteilt, sodass der Bestimmungswert J erhalten wurde. Die Beziehung zwischen dem Bestimmungswert J und der Zeit ist als Graph in 5B dargestellt. Zum Zeitpunkt von 20 Millisekunden, die von der Kollision ab verstrichen sind, bleibt der Bestimmungswert J in jedem der Experimente gemäß dem ersten und zweiten Experiment der Aufschlagsvorrichtung und der Markiervorrichtung nahezu stabil, das heißt konstant. Danach ist dann der Bestimmungswert J nahezu stabil konstant.
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Somit ist das oben erläuterte Bestimmungsverfahren unter Verwendung des Bestimmungswertes J zum Identifizieren der Kollision mit einer hohen Genauigkeit effektiv.
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Der Controller 13 führt den folgenden Prozess durch. 6 zeigt ein Flussdiagramm eines Prozesses in dem Controller 13. Der Controller 13 enthält einen Speicher oder ähnliches (nicht gezeigt), der ein Programm zum Detektieren der Kollision gespeichert enthält. Eine CPU (nicht gezeigt) in dem Controller 13 führt verschiedene Prozesse gemäß dem Programm durch.
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Der Controller 13 führt zunächst einen Initialisierungsschritt aus, um Betriebsdaten zu initialisieren, was bei einem Schritt S1 erfolgt. Somit wird ein Anfangswert von dem jedem Sensor und ähnlichem initialisiert, sodass ein Initialisierungsschritt durchgeführt wird.
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Dann liest der Controller 13 die detektierte Fahrzeuggeschwindigkeit V, die durch den Geschwindigkeitssensor 11 detektiert wird, was bei einem Schritt S2 erfolgt. Bei einem Schritt S3 bestimmt der Controller 13 ob der Fahrzeuggeschwindigkeitswert V, das heißt der Kollision-Geschwindigkeitswert V innerhalb eines vorbestimmten Bereiches liegt, das heißt ob dieser gleich ist mit oder kleiner ist als ein maximaler Schwellenwert und gleich ist mit oder größer ist als ein minimaler Schwellenwert. Hierbei wird die Fußgängerschutzfunktion der Fußgängerschutzvorrichtung innerhalb eines bestimmten Geschwindigkeitsbereiches aktiviert, der durch eine Gestalt des Fahrzeugs und ähnliches bestimmt wird. Demzufolge detektiert der Controller 13 die Kollision lediglich dann, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit innerhalb des bestimmten Bereiches liegt. Wenn der Fahrzeuggeschwindigkeitswert innerhalb des vorbestimmten Bereiches liegt, das heißt wenn bei dem Schritt S3 ”JA” bestimmt wird, liest der Controller 13 den Druckwert P(t), der durch den Drucksensor 9 detektiert wird, was bei dem Schritt S4 erfolgt. Hierbei hängt der Druckwert P(t) von der Zeit ab. Dann integriert der Controller 13 den Druckwert P(t) über die Zeit t, was bei einem Schritt S5 erfolgt. Der Controller 13 fährt dann mit der Ausführung des Integrationsschrittes so lange fort, bis der detektierte Druckwert P(t) von dem Drucksensor 9 auf einen Default-Wert zurückkehrt wie beispielsweise auf null kPa. Spezifischer gesagt, wenn der detektierte Druckwert P(t) größer ist als 0 kPa, das heißt wenn bei einem Schritt S6 ”NEIN” bestimmt wird, fährt der Controller 13 damit fort die Integration auszuführen. Wenn der detektierte Druckwert P(t) gleich ist mit oder kleiner ist als 0 kPa, das heißt wenn bei dem Schritt S6 ”JA” bestimmt wird, stoppt der Controller 13 die Ausführung der Integration, sodass der integrierte Druckwert bei einem Schritt S7 erhalten wird. Der Controller 13 berechnet dann den Bestimmungswert J der Kollision gemäß der Gleichung J = ∫ΔPdt/V, was bei einem Schritt S8 erfolgt. Ferner bestimmt der Controller 13 ob der Bestimmungswert J gleich ist mit oder größer ist als ein vorbestimmter Schwellenwert Jth, was bei einem Schritt S9 erfolgt. Wenn der Bestimmungswert J gleich ist mit oder größer ist als der vorbestimmte Schwellenwert Jth, das heißt wenn bei dem Schritt S9 ”JA” bestimmt wird, bestimmt der Controller 13, dass das Fahrzeug mit einem Fußgänger kollidiert, was bei dem Schritt S10 erfolgt. Spezifischer gesagt bestimmt der Controller 13, dass der Typ des Kollisionsobjektes des Fahrzeugs aus einem Fußgänger besteht. Wenn der Bestimmungswert J kleiner ist als der vorbestimmte Schwellenwert Jth, das heißt wenn bei dem Schritt S9 ”NEIN” bestimmt wird, bestimmt der Controller 13, dass das Fahrzeug mit einem Objekt kollidiert, welches anders als ein Fußgänger ist, was bei einem Schritt S11 erfolgt. Spezifischer gesagt bestimmt der Controller 13, dass der Typ des Kollisionsobjektes des Fahrzeugs nicht aus einem Fußgänger besteht. Hierbei liegt der Schwellenwert Jth zum Bestimmen des Typs des Kollisionsobjektes beispielsweise bei 5 kPa/(km/h). Wenn bei dieser Ausführungsform der Bestimmungswert J kleiner ist als 5 kPa/(km/h), bestimmt der Controller 13, dass das Kollisionsobjekt aus einem Objekt anders als einem Fußgänger besteht. Wenn alternativ der Bestimmungswert J größer ist als 25 kPa/(km/h), kann der Controller 13 bestimmen, dass das Kollisionsobjekt aus einem Objekt anders als einem Fußgänger besteht. Wenn alternativ der Bestimmungswert J gleich ist mit oder größer ist als 5 kPa/(km/h) und gleich ist mit oder kleiner ist als 25 kPa/(km/h), kann der Controller 13 bestimmen, dass das Kollisionsobjekt ein Fußgänger ist. Spezifischer gesagt, wenn der Bestimmungswert J innerhalb eines Bereiches zwischen 5 kPa/(km/h) und 25 kPa(km/h) liegt, kann der Controller 13 bestimmen, dass das Kollisionsobjekt ein Fußgänger ist. Der Schwellenwert Jth kann in einem Bereich zwischen 3 kPa/(km/h) und 8 kPa/(km/h) liegen.
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Wenn der Stoßfänger 1 des Fahrzeugs mit dem Objekt kollidiert, wird die Kammer 7 an der Frontseite des Stoßfänger-Verstärkungsteiles 3 in der Stoßfänger-Abdeckung 2 verformt, sodass die Aufschlagsenergie der Kollision absorbiert wird. Zu diesem Zeitpunkt führt die Verformung der Kammer 3 zu einer Erhöhung des Druckes des hohlen Abschnitts 7a. Diese Druckänderung wird durch den Drucksensor 9 detektiert. Der Controller 13 integriert den Druckwert, der durch den Sensor 9 detektiert wird, über der Zeit. Ferner berechnet der Controller 13 den Bestimmungswert J basierend auf der Integration des Druckwertes und des Fahrzeuggeschwindigkeitswertes, der von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 11 ausgegeben wird. Somit bestimmt der Controller 13 basierend auf dem Bestimmungswert J ob das Kollisionsobjekt des Fahrzeugs ein Fußgänger ist. Somit kann das Gerät dann zwischen dem Kollisionsobjekt mit Hilfe einer einfachen Konstruktion und mit hoher Genauigkeit unterscheiden und zwar durch Detektieren der Druckänderung unter Verwendung der Konstruktion des Stoßfängers 1.
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Ferner unterscheidet der Controller 13 zwischen dem Typ des Kollisionsobjektes im Hinblick auf die Fahrzeuggeschwindigkeit zum Zeitpunkt, wenn das Fahrzeug mit dem Objekt kollidiert. Demzufolge kann das Gerät die Kollision mit hoher Genauigkeit detektieren. Ferner integriert der Controller 13 den Druckwert, der durch den Drucksensor 9 detektiert wird, über der Zeit und berechnet den Bestimmungswert J durch Teilen des integrierten Druckwertes durch die Fahrzeuggeschwindigkeit, sodass der Controller 13 eine Unterscheidung hinsichtlich des Kollisionsobjektes treffen kann. Somit kann das Gerät eine Unterscheidung hinsichtlich des Typs des Kollisionsobjektes treffen und zwar unter Reduzierung des Einflusses der Schwankung der detektierten Fahrzeuggeschwindigkeit.
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Bei dieser Ausführungsform ist der Absorber 4 in dem Stoßfänger 1 angeordnet und zwar unabhängig von der Kammer 7, sodass der Absorber 4 und die Kammer 7 voneinander unabhängig sind. Ferner ist die Kammer 7 über dem Absorber 4 angeordnet. Alternativ kann die Kammer 7 auch als Absorber 4 funktionieren. In diesem Fall können die Kammer 7 und der Absorber 4 miteinander integriert ausgebildet sein. Bei der Ausführungsform ist die Kammer 7 aus einem weichen Harz hergestellt. Alternativ kann die Kammer 7 auch aus irgendeinem anderen Material hergestellt sein. Obwohl ferner die Kammer 7 den Spielraum zwischen dem Befestigungsloch 7h der Kammer 7 und dem Druckempfangsabschnitt 9a des Drucksensors 9 enthält, kann die Kammer 7 auch ohne Spielraum ausgebildet sein.
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Die oben erläuterte Konstruktion hat die folgenden Aspekte.
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Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält ein Kollision-Detektorgerät zum Detektieren der Kollision eines Fahrzeugs folgendes: eine Kammer mit einem hohlen Abschnitt, die in einem Stoßfänger des Fahrzeugs angeordnet ist; einen Drucksensor, der den Druck in dem hohlen Abschnitt detektiert; einen Geschwindigkeitssensor, der die Geschwindigkeit des Fahrzeugs detektiert; ein Integrationselement, welches den Drück über der Zeit integriert; und ein Bestimmungselement, welches den Typ des Kollisionsobjektes basierend auf einem integrierten Druck und der Geschwindigkeit des Fahrzeugs bestimmt.
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Da das oben erläuterte Gerät den Typ des Kollisionsobjektes auf der Grundlage des integrierten Druckes und der Geschwindigkeit des Fahrzeugs bestimmt, kann das Gerät die Bestimmung ohne Beeinflussung von Störsignalen bestimmen, sodass das Gerät eine hohe Genauigkeit bei der Bestimmung aufweist.
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Alternativ kann der Drucksensor die Druckänderung des hohlen Abschnitts detektieren und die Druckänderung wird dann als ΔP definiert. Die Geschwindigkeit des Fahrzeugs wird mit V angegeben. Das Bestimmungselement berechnet einen Bestimmungswert, der als J bezeichnet wird, und zwar gemäß der folgenden Gleichung J = ∫ΔPdt/V. Das Gerät kann den Typ des Kollisionsobjektes ohne Beeinflussung der detektierten Schwankung der Geschwindigkeit des Fahrzeugs bestimmen.
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Alternativ kann das Gerät ferner folgendes enthalten: einen Absorber, der in dem Stoßfänger angeordnet ist. Der Absorber ist unter der Kammer angeordnet. Der Absorber wird in solcher Weise verformt, dass der Absorber den Aufschlag bei der Kollision absorbiert. Ferner stützt der Absorber ein Bein eines Fußgängers ab. Ferner wird die Kammer so deformiert, dass die Kammer den Aufschlag der Kollision ebenfalls absorbiert. Dann detektiert der Sensor die Druckänderung des hohlen Abschnitts der Kammer, sodass die Detektionsgenauigkeit verbessert wird.
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Alternativ kann die Kammer aus weichem Harz hergestellt sein. In diesem Fall kann die Verformung der Kammer in einfacher Weise durch den Aufschlag bei der Kollision stattfinden. Das Gerät kann somit die Kollision mit dem Fußgänger mit hoher Genauigkeit detektieren.
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Alternativ kann die Kammer ein Durchgangsloch aufweisen, sodass der hohle Abschnitt mit einer Außenseite der Kammer über das Durchgangsloch gekoppelt ist. In diesem Fall wird die Kammer durch eine Atmosphärendruck-Änderung nicht verformt.
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Alternativ kann das Bestimmungselement bestimmen, dass das Kollisionsobjekt aus einem menschlichen Körper besteht, wenn der Bestimmungswert gleich ist mit oder größer ist als 5 kPa/(km/h). Alternativ kann das Bestimmungselement bestimmen, dass das Kollisionsobjekt aus einem menschlichen Körper besteht, wenn der Bestimmungswert gleich ist mit oder kleiner ist als 25 kPa/(km/h). Alternativ kann das Bestimmungselement bestimmen, dass das Kollisionsobjekt aus einem menschlichen Körper besteht, wenn der Bestimmungswert in einem Bereich zwischen 5 kPa/(km/h) und 25 kPa/(km/h) liegt.
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Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren zum Detektieren der Kollision eines Fahrzeugs folgendes: Detektieren der Geschwindigkeit des Fahrzeugs; Detektieren der Druckänderung eines hohlen Abschnitts einer Kammer, die in einem Stoßfänger des Fahrzeugs angeordnet ist, wobei sich der Druck des hohlen Abschnitts ändern kann, wenn die Kammer im Falle einer Kollision verformt wird; Integrieren des Druckwertes über der Zeit; Teilen der integrierten Druckänderung durch die Geschwindigkeit des Fahrzeugs, sodass ein Bestimmungswert erhalten wird; und Identifizieren des Typs des Objektes basierend auf dem Bestimmungswert. Das Objekt wird als menschlicher Körper identifiziert, wenn der Bestimmungswert in einem vorbestimmten Bereich liegt.
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Da das oben erläuterte Gerät den Typ des Kollisionsobjektes auf der Grundlage des integrierten Druckes und der Geschwindigkeit des Fahrzeugs bestimmt, kann das Gerät die Bestimmung ohne Beeinflussung durch Störgeräusche durchführen, sodass das Gerät die Bestimmung mit hoher Genauigkeit durchführen kann.
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Alternativ kann der vorbestimmte Bereich aus einem Bereich zwischen 5 kPa/(km/h) und 24 kPa/(km/h) bestehen und das Detektieren der Druckänderung kann ausgeführt werden, wenn die Geschwindigkeit des Fahrzeugs in einem vorbestimmten Geschwindigkeitsbereich liegt.
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Alternativ kann das Verfahren folgendes umfassen: Koppeln des hohlen Abschnitts mit der Außenseite der Kammer, sodass der Druck des hohlen Abschnitts gleich ist einem Atmosphärendruck und zwar vor der Kollision. Die Druckänderung ist positiv und die Integration der Druckänderung wird so lange durchgeführt, bis die Druckänderung gleich ist mit oder kleiner ist als Null.
