DE102013112588B4

DE102013112588B4 - Kollisionserfassungsvorrichtung für Fahrzeuge

Info

Publication number: DE102013112588B4
Application number: DE102013112588.3A
Authority: DE
Inventors: Takatoshi Tanabe
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2012-11-22
Filing date: 2013-11-15
Publication date: 2020-10-15
Anticipated expiration: 2033-11-16
Also published as: JP2014101091A; DE102013112588A1; JP5825530B2

Abstract

Kollisionserfassungsvorrichtung zum Erfassen einer Kollision einer Stoßstange (2) eines Fahrzeugs mit einem Gegenstand, wobei die Kollisionserfassungsvorrichtung aufweist:ein Kammerelement (5), das innen einen Kammerraum (4) aufweist, wobei das Kammerelement vor einer Stoßstangenverstärkung (10) innerhalb der Stoßstange angeordnet ist und sich in einer Breitenrichtung des Fahrzeugs erstreckt;ein linker Drucksensor (6L), der dazu ausgestaltet ist, einen Druck in dem Kammerraum zu erfassen, und der in Bezug auf die Mitte des Kammerelements in der Fahrzeugbreitenrichtung auf einer linken Seite angeordnet ist, wobei der Druck, der durch den linken Drucksensor erfasst wird, als linker Druck definiert ist;ein rechter Drucksensor (6R), der in Bezug auf die Mitte des Kammerelements in der Fahrzeugbreitenrichtung auf einer rechten Seite des Kammerelements angeordnet ist, wobei der Druck, der durch den rechten Drucksensor erfasst wird, als rechter Druck definiert ist;Mittel (73) zum Berechnen einer Druckdifferenz zwischen dem linken Druck und dem rechten Druck, undMittel (74) zum Einschätzen einer Kollisionsposition der Stoßstange in der Fahrzeugbreitenrichtung basierend auf der Druckdifferenz, wobeisich die Kollisionsposition dort befindet, wo der Gegenstand mit der Stoßstange kollidiert, unddas Einschätzungsmittel die Kollisionsposition unter Verwendung eines Kennfelds (75) einschätzt, das die Druckdifferenz der Kollisionsposition zuordnet, oder unter Verwendung eines angenäherten Ausdrucks einschätzt, der ein Verhältnis zwischen der Druckdifferenz und der Kollisionsposition definiert.

Description

Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Kollisionserfassungsvorrichtung zum Erfassen einer Kollision eines Fahrzeugs mit einem Gegenstand, wie einem Fußgänger.
In den letzten Jahren ist es bei der Sicherheit des Fahrzeugs nicht nur notwendig geworden, die Sicherheit eines Nutzers eines Fahrzeugs im Falle eines Unfalls zu gewährleisten, sondern ebenso einen Schaden an einem Fußgänger zu verringern, der an dem Unfall beteiligt ist. Hinsichtlich der Fußgängersicherheit ist ein System vorgeschlagen worden, das eine Fußgängerschutzvorrichtung, wie beispielsweise eine aktive Motorhaube oder einen Haubenairbag auf eine Erfassung einer Kollision eines Fahrzeugs mit einem Fußgänger hin aktiviert, um einen Schaden (d.h., eine Aufprallkraft) auf den Fußgänger, der auf eine Haube des Fahrzeugs aufschlägt, zu verringern. Eine Kollisionserfassungsvorrichtung, die in einem solchen System verwendet wird, umfasst ein Kammerelement und einen Drucksensor. Das Kammerelement ist vorne an einer Stoßstangenverstärkung innerhalb einer Stoßstange eines Fahrzeugs angeordnet und der Drucksensor erfasst einen Druck in einem Kammerraum des Kammerelements. Eine Kollision des Fahrzeugs mit einem Gegenstand, wie einem Fußgänger wird basierend auf einer Änderung des Drucks erfasst, der durch den Drucksensor erfasst wird. Im Falle der Kollision wird das Kammerelement deformiert und der Druck in dem Kammerraum ändert sich dementsprechend. Daher kann die Kollision basierend auf der Änderung des Drucks erfasst werden.
Der Drucksensor ist an dem Kammerelement befestigt. Aufgrund eines Designs des Fahrzeugs und eines Einflusses eines Absorbers variiert eine Ausgabe des Drucksensors in Abhängigkeit von einer Kollisionsposition in einer Breitenrichtung des Fahrzeugs. Um die Kollision über den gesamten Bereich des Fahrzeugs in der Breitenrichtung zu erfassen, ist es daher notwendig, ein Stoßstangenelement des Fahrzeugs abzustimmen, indem beispielsweise eine Form des Absorbers modifiziert wird, um den Betrag einer Deformation zu erhöhen.
Die JP 2009 - 40 393 A offenbart einen Kollisionspositionserfassungsensor zum Erfassen einer Kollisionsposition, an der ein Gegenstand mit einem Fahrzeug kollidiert, in einer Breitenrichtung des Fahrzeugs unter Verwendung eines druckempfindlichen Sensors. Bei der JP 2009-40393 A ist der Kollisionspositionserfassungssensor an der gesamten vorderen Oberfläche eines Absorbers befestigt und ein Schwellwert, der dazu verwendet wird, zu erfassen, mit was das Fahrzeug kollidiert, ändert sich basierend auf der erfassten Kollisionsposition.
Ein Nachteil dieser Technik, die in der JP 2009 - 40 393 A offenbart ist, besteht darin, dass ein spezieller Kollisionspositionssensor erforderlich ist, um die Kollisionsposition in der Fahrzeugbreitenrichtung zu erfassen. Demzufolge ist der Aufbau an der Innenseite einer Stoßstange kompliziert und die Kosten sind erhöht.
Die DE 10 2009 040 365 A1 offenbart eine Kollisionsdetektionsvorrichtung für ein Fahrzeug mit einem Stoßfänger, die ein Kammerelement mit einem darin befindlichen Kammerraum, einen Drucksensor zum Detektieren eines Drucks in dem Kammerraum und einen Detektionsabschnitt zum Detektieren einer Kollision mit dem Stoßfänger basierend auf dem durch den Drucksensor detektierten Druck beinhaltet. Das Kammerelement ist vor einer Stoßfängerverstärkung im Stoßfänger des Fahrzeugs angeordnet. Der Detektionsabschnitt beinhaltet ferner einen Kollisionspositions-Berechnungsabschnitt, der eine Kollisionsposition in einer Breitenrichtung des Fahrzeugs basierend auf einer Resonanzfrequenz einer Schwingung des durch den Drucksensor detektierten Drucks berechnet.
Die DE 10 2004 031 575 A1 offenbart eine Aufprallerfassungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug mit wenigstens einem in seinem Frontbereich angeordneten, mit einem Medium gefüllten Hohlkörper, in welchem die Folge einer auf den Hohlkörper ausgeübten äußeren Kraft eine Druckwelle erzeugbar ist, und einem im Bereich des Hohlkörpers angeordneten Drucksensor. Es wird vorgeschlagen, dass wenigstens ein weiterer Drucksensor in einem vorgegebenen Abstand zu dem ersten Drucksensor im Bereich des Hohlkörpers angeordnet ist und aus Laufzeitunterschieden für die erfassten Drucksignale der Druckwelle zwischen den beiden Drucksensoren auf den Aufprallort geschlossen wird.
Im Hinblick auf das Obenstehende, ist es eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung eine Kollisionserfassungsvorrichtung zum Erfassen einer Kollisionsposition in einer Breitenrichtung eines Fahrzeugs ohne einen speziellen Kollisionspositionssensor zu schaffen.
Die vorstehende Aufgabe wird durch den Gegenstand von Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der sich daran anschließenden abhängigen Ansprüche.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist eine Kollisionserfassungsvorrichtung dazu ausgestaltet, eine Kollision einer Stoßstange eines Fahrzeugs mit einem Gegenstand zu erfassen. Die Kollisionserfassungsvorrichtung umfasst ein Kammerelement, einen linken Drucksensor, einen rechten Drucksensor, ein Berechnungsmittel und ein Schätzungsmittel. Das Kammerelement weist einen innen einen Kammerraum auf. Das Kammerelement ist vor einer Stoßstangenverstärkung innerhalb der Stoßstange angeordnet und erstreckt sich in einer Breitenrichtung des Fahrzeugs. Der linke Drucksensor erfasst einen Druck in dem Kammerraum und ist in Bezug auf die Mitte des Kammerelements in der Fahrzeugbreitenrichtung auf einer linken Seite des Kammerelements angeordnet. Der Druck, der durch den linken Drucksensor erfasst wird, ist als linker Druck definiert. Der rechte Drucksensor ist in Bezug auf die Mitte des Kammerelements in der Fahrzeugbreitenrichtung auf einer rechten Seite des Kammerelements angeordnet. Der Druck, der durch den rechten Drucksensor erfasst wird, ist als rechter Druck definiert. Das Berechnungsmittel berechnet eine Druckdifferenz zwischen dem linken Druck und dem rechten Druck. Das Schätzungsmittel schätzt eine Kollisionsposition der Stoßstange in der Fahrzeugbreitenrichtung basierend auf der Druckdifferenz ein. Die Kollisionsposition befindet sich dort, wo der Gegenstand mit der Stoßstange kollidiert.
Somit erfasst die Kollisionserfassungsvorrichtung die Kollisionsposition in der Fahrzeugbreitenrichtung basierend auf einer Ausgabe des allgemeinen Drucksensors. Daher kann die Kollisionsposition ohne einen speziellen Kollisionspositionssensor erfasst werden.
Das oben Genannte sowie andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen besser verständlich. In den Zeichnungen zeigen:

1 ein Diagramm, das eine Draufsicht auf ein Fahrzeug zeigt, das mit einer Kollisionserfassungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ausgestattet ist;
2 ein Diagramm, das eine Seitenansicht des Fahrzeugs darstellt;
3 ein Diagramm, das eine Querschnittansicht darstellt, die entlang einer Linie III-III in 1 entnommen ist;
4 ein Blockdiagramm einer elektronischen Steuereinheit für eine Fußgängerschutzvorrichtung gemäß der Ausführungsform;
5 ein Diagramm, das ein Kennfeld gemäß der Ausführungsform darstellt;
6 ein Diagramm, das eine Schalldruckverteilung einer Resonanz erster Ordnung eines Kammerelements darstellt;
7 ein Diagramm, das Resonanzwellen erster Ordnung, die sich zu einer Aufprallwelle überlagern, darstellt;
8 ein Diagramm, das eine Kollisionszone gemäß der Ausführungsform darstellt;
9 ein Diagramm, das Wellenformen der Ausgabe des linken und rechten Drucksensors an jeder Kollisionsposition gemäß der Ausführungsform darstellt;
10 ein Diagramm, das einen Spitzenwert des linken Drucks der durch den linken Drucksensor erfasst wird, einen Spitzenwert des rechten Drucks, der durch den rechten Drucksensor erfasst wird, einen absoluten Wert einer Druckdifferenz zwischen dem linken und rechten Druck und eine geschätzte Kollisionszone an jeder Kollisionsposition gemäß der Ausführungsform darstellt;
11 einen Graph, der ein Verhältnis zwischen dem absoluten Wert und der Kollisionsposition gemäß der Ausführungsform zeigt;
12 ein Diagramm, das ein Kennfeld gemäß einer ersten Modifikation der Ausführungsform darstellt;
13 ein Diagramm, das den Spitzenwert des linken Drucks, den Spitzenwert des rechten Drucks, einen Durchschnittswert des linken und rechten Drucks, einen Quotienten des absoluten Werts geteilt durch den Durchschnittswert und eine geschätzte Kollisionszone an jeder Kollisionsposition gemäß der ersten Modifikation darstellt;
14 einen Graph, der ein Verhältnis zwischen der Kollisionsposition und dem Quotienten des absoluten Werts geteilt durch den Durchschnittswert gemäß der ersten Modifikation zeigt;
15 ein Blockdiagramm einer elektronischen Steuereinheit für eine Fußgängerschutzvorrichtung gemäß einer zweiten Modifikation der Ausführungsform;
16 ein Diagramm, das eine Spitzenankunftszeit einer Aufprallwelle darstellt;
17 ein Diagramm, das ein Verhältnis zwischen der Spitzenankunftszeit und einem Zeichen einer Druckdifferenz darstellt, die durch Subtrahieren des linken Drucks von dem rechten Druck berechnet wird;
18 ein Diagramm, das eine Kollisionszone gemäß der zweiten Modifikation darstellt;
19 ein Diagramm, das ein Kennfeld gemäß einer zweiten Modifikation der Ausführungsform darstellt;
20 ein Diagramm, das den Spitzenwert des linken Drucks, den Spitzenwert des rechten Drucks, die Druckdifferenz und eine geschätzte Kollisionszone an jeder Kollisionsposition gemäß der zweiten Modifikation darstellt;
21 einen Graph, der ein Verhältnis zwischen der Kollisionsposition und der Druckdifferenz gemäß der zweiten Modifikation zeigt;
22 ein Diagramm, das ein Kennfeld gemäß einer dritten Modifikation einer Ausführungsform darstellt;
23 ein Diagramm, das den Spitzenwert des linken Drucks, den Spitzenwert des rechten Drucks, den Durchschnittswert, einen Quotienten aus der Druckdifferenz geteilt durch den Durchschnittswert, und eine geschätzte Kollisionszone an jeder Kollisionsposition gemäß der dritten Modifikation darstellt;
24 einen Graph, der ein Verhältnis zwischen der Kollisionsposition und dem Quotienten aus der Druckdifferenz geteilt durch den Durchschnittswert gemäß der dritten Modifikation zeigt;
25 einen Graph, der einen angenäherten Ausdruck gemäß einer vierten Modifikation der Ausführungsform zeigt; und
26 einen Graph, der einen angenäherten Ausdruck gemäß einer fünften Modifikation der Ausführungsform zeigt.

Nachstehend wird eine Kollisionserfassungsvorrichtung 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Wie in 1 und 2 gezeigt ist, erfasst die Kollisionserfassungsvorrichtung 1 eine Kollision einer vorderen Stoßstange 2 eines Fahrzeugs mit einem Gegenstand und aktiviert eine Fußgängerschutzvorrichtung 3, wenn die Kollision erfasst wird.
Wie beispielsweise in 1 gezeigt ist, umfasst die Kollisionserfassungsvorrichtung 1 eine Stoßstange 2, ein Kammerelement 5, einen linken Drucksensor 6L, einen rechten Drucksensor 6R und eine elektronische Steuereinheit (ECU) 7 für die Fußgängerschutzvorrichtung 3. Das Kammerelement 5 ist in der Stoßstange 2 angeordnet und weist innen einen Kammerraum 4 auf. Jeder von dem linken Drucksensor 6L und dem rechten Drucksensor 6R erfasst einen Druck in dem Kammerraum 4. Der Druck in dem Kammerraum 4, der durch den linken Drucksensor 6L erfasst wird, wird nachstehend manchmal als der linke Druck bezeichnet, und der Druck in dem Kammerraum 4, der durch den rechten Drucksensor 6R erfasst wird, wird nachstehend manchmal als der rechte Druck bezeichnet.
Wie in 3 gezeigt ist, umfasst die Stoßstange 2 eine Stoßstangenabdeckung 8, das Kammerelement 5, einen Stoßstangenabsorber 9 und eine Stoßstangenverstärkung 10.
Die Stoßstangenabdeckung 8 besteht aus einem Kunstharz, wie beispielsweise Polypropylen, und bedeckt Bauteile der Stoßstange 2, um eine äußere Erscheinung der Stoßstange 2 festzulegen.
Das Kammerelement 5 ist vor einem oberen Teil der Stoßstangenverstärkung 10 innerhalb der Stoßstange 2 angeordnet und erstreckt sich wie ein langer Schaft in einer Breitenrichtung des Fahrzeugs. Das Kammerelement 5 ist hohl und besteht aus einem Polyethylen (LDPE) mit geringer Dichte. Das Kammerelement 5 umfasst einen Kammerkörper 11. Der Kammerkörper 11 erstreckt sich in der Fahrzeugbreitenrichtung und weist innen den Kammerraum 4 auf. Der Kammerkörper 11 ist durch eine Schraube oder dergleichen an der Stoßstangenverstärkung 10 fixiert. Das Kammerelement 5 erstreckt sich gerade von der Mitte zu jeder Seite des Fahrzeugs in der Fahrzeugbreitenrichtung und ist dann an einer Position über einem Paar von Seitenelementen 15 des Fahrzeugs nach hinten gekrümmt. Das Kammerelement 5 weist einen linken Erstreckungsabschnitt 12L und einen rechten Erstreckungsabschnitt 12R auf. Jeder von dem linken Erstreckungsabschnitt 12L und dem rechten Erstreckungsabschnitt 12R weist einen inneren Raum auf, der mit dem Kammerraum in Verbindung steht. Es wird bevorzugt, dass das Kammerelement 5 in Bezug auf die Mitte des Kammerelements 5 in der Fahrzeugbreitenrichtung symmetrisch ist.
Der linke Drucksensor 6L und der rechte Drucksensor 6R ist jeweils an den linken Erstreckungsabschnitt 12L und den rechten Erstreckungsabschnitt 12R angefügt. Wie in den 1 und 3 gezeigt ist, ist der linke Erstreckungsabschnitt 12L in Bezug auf die Mitte des Kammerelements 5 in der Fahrzeugbreitenrichtung auf der linken Seite des Kammerelements 5 angeordnet und erstreckt sich von einer oberen Oberfläche des Kammerkörpers 11 zu einer Position über der Stoßstangenverstärkung 10. In ähnlicher Weise ist der rechte Erstreckungsabschnitt 12R in Bezug auf die Mitte des Kammerelements 5 in der Fahrzeugbreitenrichtung auf der rechten Seite des Kammerelements 5 angeordnet und erstreckt sich von einer oberen Oberfläche des Kammerkörpers 11 zu einer Position über der Stoßstangenverstärkung 10. Der linke Erstreckungsabschnitt 12L und der rechte Erstreckungsabschnitt 12R und der Kammerkörper 11 werden als ein Teil durch Extrusionsblasen gebildet. Jeder von dem linken Drucksensor 6L und dem rechten Drucksensor 6R weist einen Druckeinleitungsschlauch 6a auf, und jeder von dem linken Erstreckungsabschnitt 12L und dem rechten Erstreckungsabschnitt 12R weist ein Loch 12A an seiner oberen Oberfläche auf. Der Druckeinleitungsschlauch 6a des linken Drucksensors 6L ist in das Loch 12a des linken Erstreckungsabschnitts 12L eingesetzt, und der Druckeinleitungsschlauch 6a des rechten Drucksensors 6R ist in das Loch 12a des rechten Erstreckungsabschnitts 12R eingesetzt. Ein Grund für die Verwendung von zwei Drucksensoren 6L und 6R besteht in der Sicherstellung einer Redundanz zur Kollisionserfassung.
Der Stoßstangenabsorber 9 ist vor einem unteren Teil der Stoßstangenverstärkung 10 angeordnet und unter dem Kammerelement 5 angeordnet. Der Stoßstangenabsorber 9 absorbiert einen Aufprall der Kollision. Der Stoßstangenabsorber 9 kann beispielsweise aus einem Polypropylenschaum bestehen.
Die Stoßstangenverstärkung 10 ist innerhalb der Stoßstange 2 angeordnet und erstreckt sich in der Fahrzeugbreitenrichtung. Die Stoßstangenverstärkung 10 besteht aus Metall. Die Stoßstangenverstärkung 10 ist an einem vorderen Ende des Paares der Seitenelemente 15 fixiert.
Jeder von dem linken Drucksensor 6L und dem rechten Drucksensor 6R kann eine Änderung des Gasdrucks erfassen und ein Drucksignal im Verhältnis zum erfassten Druck ausgeben. Jeder von dem linken Drucksensor 6L und dem rechten Drucksensor 6R ist durch eine Signalleitung 7a mit der ECU 7 elektrisch verbunden. Wie umstehend beschrieben ist, sind der linke Drucksensor 6L und der rechte Drucksensor 6R jeweils an den linken Erstreckungsabschnitt 12L und den rechten Erstreckungsabschnitt 12R angefügt, um eine Änderung des Drucks der Luft innerhalb des Kammerraums 4 zu erfassen. Es wird bevorzugt, dass der linke Drucksensor 6L und der rechte Drucksensor 6R in Bezug auf die Mitte des Kammerelements 5 in der Fahrzeugbreitenrichtung symmetrisch angeordnet sind.
Das Fahrzeug ist mit einem Geschwindigkeitssensor 16 ausgestattet. Der Geschwindigkeitssensor 16 erfasst eine Fahrtgeschwindigkeit des Fahrzeugs und gibt ein Geschwindigkeitssignal aus, das mit der erfassten Geschwindigkeit übereinstimmt. Der Geschwindigkeitssensor 16 ist durch die Signalleitung 7a mit der ECU 7 elektrisch verbunden.
Die ECU 7 steuert eine Betätigung der Fußgängerschutzvorrichtung 3, die an dem Fahrzeug angebracht ist. Die ECU 7 ist mit dem linken Drucksensor 6L und dem rechten Drucksensor 6R verbunden, so dass die Drucksignale, die von dem linken Drucksensor 6L und dem rechten Drucksensor 6R ausgegeben werden, durch die Signalleitung 7a in die ECU 7 eingegeben werden können. Die ECU 7 bestimmt basierend auf den Drucksignalen und dem Geschwindigkeitssignal, ob die Kollision der Stoßstange 2 mit dem Fußgänger (d.h. einem menschlichen Körper) auftritt. Wenn die ECU 7 bestimmt, dass die Kollision der Stoßstange 2 mit dem Fußgänger auftritt, gibt die ECU 7 ein Betätigungssignal an die Fußgängerschutzvorrichtung 3 aus, wodurch die Fußgängerschutzvorrichtung 3 aktiviert wird.
Die Fußgängerschutzvorrichtung 3 kann eine herkömmliche Vorrichtung sein, die als Pop-Up Hood bzw. aufschnellende Haube, eine aufschnellende Motorhaube, eine aktive Haube oder als Haubenairbag bezeichnet wird. Die Fußgängerschutzvorrichtung 3 bewirkt ein Aufschnellen des hinteren Endes einer Motorhaube des Fahrzeugs unmittelbar nach einer Erfassung der Kollision, wodurch ein Zwischenraum vergrößert wird, so dass ein Absorptionshub der Haube vergrößert werden kann. Somit verhindert die Fußgängerschutzvorrichtung 3, dass ein Teil (insbesondere der Kopf) des Fußgängers auf einem harten Teil (beispielsweise Motor) des Fahrzeugs aufschlägt.
Die ECU 7 umfasst insbesondere einen Tiefpassfilter 71 und einen Mikrocomputer 72.
Der Tiefpassfilter 71 lässt niedrige Frequenzkomponenten eines Eingangssignals passieren und blockiert (d.h. entfernt) hohe Frequenzkomponenten des Eingangssignals. Ein Grund zur Verwendung des Tiefpassfilters 71 wird nachstehend beschrieben. Wenn die Stoßstange 2 mit einem Gegenstand kollidiert, wird das Kammerelement 5 deformiert, so dass aufgrund einer Änderung des Drucks in dem Kammerraum 4 eine Schockwelle auftritt. Zur selben Zeit treten aufgrund eines Phänomens, das als Luftsäulenresonanz bekannt ist, Resonanzwellen auf. Wie beispielsweise in 6 gezeigt ist, tritt aufgrund einer Luftsäulenresonanz eine Resonanzwelle n-facher Ordnung mit einer Wellenlänge von 2L/n auf, wenn eine Länge des Kammerelements 5 gleich L ist, wobei n eine natürliche Zahl ist. Das Kammerelement 5, das in 6 gezeigt ist, ist zur vereinfachten Darstellung an beiden Enden geschlossen. Die Resonanzwellenkomponente erster Ordnung besetzt einen Teil der Resonanzwelle der n-fachen Ordnung, die Resonanzwellenkomponente der zweiten Ordnung besetzt einen kleinen Teil der Resonanzwelle der n-fachen Ordnung, und die Resonanzwellenkomponente der dritten oder mehrfachen Ordnung besetzt einen sehr kleinen Teil der Resonanzwelle der n-fachen Ordnung. Daher weist jede Ausgabe des linken Drucksensors 6L und des rechten Drucksensors 6R eine Wellenform auf, in der sich die Resonanzwelle der n-fachen Ordnung mit der Aufprallwelle überlagert. Wie in 6 gezeigt ist, tritt das Resonanzphänomen in einer symmetrischen Weise in Bezug auf die Mitte des Kammerelements 5 in der Fahrzeugbreitenrichtung auf, wenn das Kammerelement 5 in Bezug auf die Mitte des Kammerelements 5 in Fahrzeugbreitenrichtung symmetrisch ist.
Der Tiefpassfilter 71 lässt eine Resonanzwellenkomponente der ersten Ordnung der Resonanzwelle der n-fachen Ordnung passieren und blockiert eine Resonanzwellenkomponente der zweiten oder mehrfachen Ordnung. Unter der Annahme, dass beispielsweise eine Resonanzfrequenz erster Ordnung 100 Hz ist, kann der Tiefpassfilter 71 eine Frequenzkomponente von 300 Hz oder mehr blockieren. Jede Ausgabe von dem linken Drucksensor 6L und dem rechten Drucksensor 6R wird durch den Tiefpassfilter 71 gefiltert, so dass eine Resonanzwellenkomponente der zweiten oder mehrfachen Ordnung blockiert werden kann, und danach wird die Ausgabe in den Mikrocomputer 72 eingegeben.
Der Mikrocomputer 72 umfasst eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU), einen Lesespeicher (ROM) und einen Arbeitsspeicher (RAM). Der ROM ist ein nicht-flüchtiger Speicher und speichert Steuerprogramme und Daten. Der Arbeitsspeicher ist ein flüchtiger Speicher und wird als Arbeitsbereich der CPU verwendet. Der Mikrocomputer 72 umfasst einen Druckdifferenzberechner 73, eine Kollisionspositionseinschätzung 74, ein Kennfeld 75 und einen Kollisionsbestimmungsabschnitt 77. Die Komponenten 73, 74, 75 und 77 des Mikrocomputers 72 werden später ausführlich beschrieben.
Ein Prinzip zur Erfassung einer Kollisionsposition wird nachstehend mit Bezug auf die 6 und 7 beschrieben. Wie obenstehend beschrieben ist weist die Ausgabe des linken Drucksensors 6L und des rechten Drucksensors 6R die Wellenform auf, bei der sich die Resonanzwelle der n-fachen Ordnung mit der Aufprallwelle überlagert, wenn das Kammerelement 5 im Falle einer Kollision der Stoßstange 2 mit dem Gegenstand deformiert wird. In diesem Fall blockiert der Tiefpassfilter 71 die zweite oder mehrfache Resonanzwellenkomponente. Wie in 7 gezeigt ist weist daher ein Eingang des Mikrocomputers 72 die Wellenform auf, bei der sich die Resonanzwelle der ersten Ordnung mit der Aufprallwelle überlagert. Die Amplitude der Resonanzwelle der ersten Ordnung hängt von der Kollisionsposition ab. Theoretisch wird die Amplitude null, wenn die Kollisionsposition in der Mitte des Kammerelements 5 in der Fahrzeugbreitenrichtung ist. Wenn die Kollisionsposition mehr zu jedem Ende des Kammerelements 5 in der Fahrzeugbreitenrichtung liegt, wird die Amplitude größer. Wenn die Kollisionsposition an jedem Ende des Kammerelements 5 liegt, nimmt die Amplitude ein Maximum ein. Das heißt, wenn die Kollision in der Mitte des Kammerelements 5 in der Fahrzeugbreitenrichtung auftritt, löschen sich eine progressive Welle und eine reflektierte Welle gegenseitig aus, so dass keine Resonanz auftreten kann. Wenn die Kollision hingegen an jedem Ende des Kammerelements 5 in der Fahrzeugbreitenrichtung auftritt, überdecken sich die progressive Welle und die reflektierte Welle in perfekter Weise gegenseitig, so dass die Amplitude der Resonanz ein Maximum einnehmen kann. Ferner kann theoretisch die Resonanzwelle erster Ordnung, die durch den linken Drucksensor 6L erfasst wird, dieselbe Amplitude jedoch eine exakt entgegengesetzte Phase zu der Resonanzwelle erster Ordnung, die durch den rechten Drucksensor 6R erfasst wird, aufweisen (siehe 7), wenn der linke Drucksensor 6L und der rechte Drucksensor 6R in Bezug auf die Mitte des Kammerelements 5 in der Fahrzeugbreitenrichtung symmetrisch angeordnet sind. Daher wird die Differenz zwischen den Ausgaben des linken Drucksensors 6L und des rechten Drucksensors 6R, die durch den Tiefpassfilter 71 gefiltert werden, größer, wenn die Kollisionsposition näher an jedem Ende des Kammerelements 5 liegt, und sie wird kleiner, wenn die Kollisionsposition näher an der Mitte des Kammerelements 5 liegt. Theoretisch wird die Differenz zwischen den Ausgaben des linken Drucksensors 6L und des rechten Drucksensors 6R, die durch den Tiefpassfilter 71 gefiltert werden, null, wenn die Kollisionsposition in der Mitte des Kammerelements 5 liegt. Die vorliegende Offenbarung richtet die Aufmerksamkeit auf dieses Phänomen und schätzt die Kollisionsposition in der Fahrzeugbreitenrichtung basierend auf einer Druckdifferenz eines absoluten Werts ab, der ein absoluter Wert einer Differenz ist zwischen einem linken Druck, der durch den linken Drucksensor 6L erfasst wird, und einen rechten Druck, der durch den rechten Drucksensor 6R erfasst wird.
Nachstehend werden Schritte zur Erfassung der Kollisionsposition und zur Bestimmung, mit was das Fahrzeug kollidiert, mit Bezug auf die 4 und 5 beschrieben.
Wenn ein Fußgänger mit der Stoßstange 2 des Fahrzeugs kollidiert, wird ein Körper (insbesondere Beine) des Fußgängers gegen die Stoßstange 2 gepresst, so dass das Kammerelement 5 durch die Stoßstangenabdeckung 8 gegen die Stoßstangenverstärkung 10 gepresst werden kann und dementsprechend deformiert wird. Aufgrund der Deformation des Kammerelements 5 steigt der Gasdruck in dem Kammerraum 4. Jeder von dem linken Drucksensor 6L, der an den linken Erstreckungsabschnitt 12L angefügt ist, und dem rechten Drucksensor 6R, der an den rechten Erstreckungsabschnitt 12R angefügt ist, erfasst den Anstieg des Drucks und gibt ein Drucksignal aus, das für den erfassten Druck bezeichnend ist, durch die Signalleitung 7a an die ECU 7 aus.
Das Drucksignal, das durch den linken Drucksensor 6L ausgegeben wird, und das Drucksignal, das durch den rechten Drucksensor 6R ausgegeben wird, wird durch den Tiefpassfilter 71 gefiltert, so dass eine Resonanzwellenkomponente zweiter oder mehrfacher Ordnung von jedem Drucksignal entfernt werden kann.
Die gefilterten Drucksignale, die von dem Tiefpassfilter 71 ausgegeben werden, werden in den Druckdifferenzberechner 73 eingegeben, und der Druckdifferenzberechner 73 berechnet einen absoluten Wert D der Druckdifferenz, der ein absoluter Wert einer Differenz zwischen den gefilterten Drucksignalen ist.
Danach bestimmt die Kollisionspositionseinschätzung 74 basierend auf dem absoluten Wert D der Druckdifferenz und dem Kennfeld 75, zu welcher der drei Kollisionszonen A, B und C die Kollisionsposition gehört.
Wie in 5 gezeigt ist, definiert das Kennfeld 75 ein Verhältnis zwischen dem absoluten Wert D der Druckdifferenz und der Kollisionszone. Insbesondere ordnet das Kennfeld 75 den absoluten Wert D der Druckdifferenz von 1 [kPa] oder weniger der Zone A zu, sie ordnet den absoluten Wert D der Druckdifferenz von einschließlich 1 [kPA] bis ausschließlich 1,5 [kPa] der Zone B zu, und sie ordnet den absoluten Wert D der Druckdifferenz von 1,5[kPa] oder mehr der Zone C zu. Die Zone A ist ein Abschnitt des Kammerelements 5 innerhalb eines Abstands von ausschließlich 200[mm] von der Mitte des Kammerelements 5 in der Fahrzeugbreitenrichtung. Die Zone B ist ein Abschnitt des Kammerelements 5, der von der Mitte des Kammerelements 5 in der Fahrzeugbreitenrichtung durch einen Abstand von einschließlich 200[mm] bis ausschließlich 600[mm] getrennt ist. Die Zone C ist ein Abschnitt des Kammerelements 5, der von der Mitte des Kammerelements 5 in der Fahrzeugbreitenrichtung um einen Abstand von 600[mm] oder mehr getrennt ist.
Danach führt der Kollisionsbestimmungsabschnitt 77 basierend auf den Drucksignalen, die durch den linken Drucksensor 6L und den rechten Drucksensor 6R ausgegeben werden, eine Kollisionserfassungsverarbeitung durch. Das heißt, der Kollisionsbestimmungsabschnitt 77 bestimmt basierend auf den Drucksignalen, ob ein Fußgänger (d.h. ein menschlicher Körper) mit der Stoßstange 2 kollidiert. Insbesondere bestimmt der Kollisionsbestimmungsabschnitt 77, ob ein Fußgänger mit der Stoßstange 2 kollidiert, indem Bestimmungsdaten, die aus den Drucksignalen erzeugt werden und das Geschwindigkeitssignal, das von dem Geschwindigkeitssensor 16 ausgegeben wird, mit einem vorbestimmten Schwellwert verglichen werden. Gemäß der Ausführungsform wird der Schwellwert übereinstimmend mit der Kollisionsposition korrigiert (d.h. geändert), die durch die Kollisionspositionseinschätzung 74 eingeschätzt wird. Wenn beispielsweise die eingeschätzte Kollisionsposition zu der Zone A gehört, kann der Schwellwert auf einen Schwellwert TH1 eingestellt werden, wenn die eingeschätzte Kollisionsposition zu der Zone B gehört, kann der Schwellwert auf einen Schwellwert TH2 eingestellt werden, der kleiner als der erste Schwellwert TH1 ist, und wenn die eingeschätzte Kollisionsposition zu der Zone C gehört, kann der Schwellwert auf einen Schwellwert TH3 eingestellt werden, der kleiner als der Schwellwert TH2 ist. Anstelle einer Korrektur des Schwellwerts können die Drucksignale übereinstimmend mit der eingeschätzten Kollisionsposition korrigiert werden, und basierend auf den korrigierten Drucksignalen kann bestimmt werden, ob ein Fußgänger mit der Stoßstange 2 kollidiert oder nicht.
Wie obenstehend beschrieben ist, umfasst die Kollisionserfassungsvorrichtung 1 gemäß der Ausführungsform das Kammerelement 5 und den Drucksensor zum Erfassen eines Drucks in dem Kammerraum 4 des Kammerelements 5. Die Kollisionserfassungsvorrichtung 1 erfasst eine Kollision der Stoßstange 2 mit einem Gegenstand, wie einen Fußgänger basierend auf dem Druck, der durch den Drucksensor erfasst wird. Das Kammerelement 5 ist vor der Stoßstangenverstärkung 10 innerhalb der Stoßstange 2 angeordnet und erstreckt sich in der Fahrzeugbreitenrichtung. Der Drucksensor umfasst den linken Drucksensor 6L, der auf der linken Seite angeordnet ist, und den rechten Drucksensor 6R, der in Bezug auf die Mitte des Kammerelements 5 in der Fahrzeugbreitenrichtung auf der rechten Seite des Kammerelements 5 angeordnet ist. Die Kollisionserfassungsvorrichtung 1 umfasst ferner den Druckdifferenzberechner 73 und die Kollisionspositionseinschätzung 74. Der Druckdifferenzberechner 73 berechnet den absoluten Wert D der Druckdifferenz, der ein absoluter Wert einer Differenz ist zwischen dem linken Druck, der durch den linken Drucksensor 6L erfasst wird, und dem rechten Druck, der durch den rechten Drucksensor 6R erfasst wird. Die Kollisionspositionseinschätzung 74 schätzt die Kollisionsposition in der Fahrzeugbreitenrichtung basierend auf dem absoluten Wert D der Druckdifferenz ein.
Falls die Stoßstange 2 mit einem Gegenstand kollidiert, wird das Kammerelement 5 deformiert und der Druck in dem Kammerraum 4 ändert sich. Danach erfasst der linke Drucksensor 6L den linken Druck in dem Kammerraum 4 und der rechte Drucksensor 6R erfasst den rechten Druck in dem Kammerraum 4. Danach berechnet der Druckdifferenzberechner 73 den absolute Wert D der Druckdifferenz, welcher der absolute Wert der Differenz zwischen dem linken Druck und dem rechten Druck ist. Danach schätzt die Kollisionspositionseinschätzung 74 die Kollisionsposition in der Fahrzeugbreitenrichtung basierend auf dem absoluten Wert D der Druckdifferenz ein. Wie obenstehend erwähnt wurde, weist die Resonanzwelle der ersten Ordnung die durch den linken Drucksensor 6L erfasst wird, dieselbe Amplitude auf, jedoch die exakt entgegengesetzte Phase zu der Resonanzwelle der ersten Ordnung, die durch den rechten Drucksensor 6R erfasst wird, und die Amplitude variiert in Abhängigkeit von der Kollisionsposition in der Fahrzeugbreitenrichtung. Daher kann die Kollisionsposition in der Fahrzeugbreitenrichtung basierend auf dem absoluten Wert D der Druckdifferenz eingeschätzt werden.
Aus den oben genannten Gründen kann die Kollisionsposition in der Fahrzeugbreitenrichtung basierend auf den Ausgaben der allgemeinen Drucksensoren 6L, 6R erfasst werden. Daher kann die Kollisionsposition in der Fahrzeugbreitenrichtung ohne einen speziellen Kollisionspositionssensor erfasst werden. Ferner erfasst der Kollisionsbestimmungsabschnitt 77 basierend auf der Kollisionsposition, die durch die Kollisionspositionseinschätzung 74 eingeschätzt wird, mit was die Stoßstange 2 kollidiert. Mit einem solchen Ansatz ist es möglich, genau zu bestimmen, mit was die Stoßstange 2 kollidiert.
Gemäß der Ausführungsform schätzt die Kollisionspositionseinschätzung 74 ferner die Kollisionsposition unter Verwendung des Kennfelds 75 ein, das ein Verhältnis zwischen dem absoluten Wert D der Druckdifferenz und der Kollisionsposition definiert. Somit kann die Kollisionsposition basierend auf dem absoluten Wert D der Druckdifferenz mit einem einfachen Aufbau schnell eingeschätzt werden. Beispielsweise kann die Kollisionspositionseinschätzung 74 basierend auf dem absoluten Wert D der Druckdifferenz und dem Kennfeld 75 einschätzen, zu welcher der drei Zonen A, B und C die Kollisionsposition gehört.
Ferner umfasst die Kollisionserfassungsvorrichtung 1 gemäß der Ausführungsform den Tiefpassfilter 71, um von den Drucksignalen, die von dem linken Drucksensor 6L und dem rechten Drucksensor 6R ausgegeben werden, Frequenzkomponenten (z.B. 300 Hz oder mehr) zu entfernen, die höher als die Resonanzfrequenz der ersten Ordnung (z.B. 100 Hz) des Kammerelements 5 sind. Da die Drucksignale, die verwendet werden, um die Kollisionsposition einzuschätzen, nicht die Resonanzwellenkomponente der zweiten oder mehrfachen Ordnung enthalten, kann die Kollisionsposition genau eingeschätzt werden.
Beispielsweise können der linke Drucksensor 6L und der rechte Drucksensor 6R in Bezug auf die Mitte des Kammerelements 5 in der Fahrzeugbreitenrichtung symmetrisch angeordnet sein. Bei einem solchen Ansatz kann die Kollisionsposition genau eingeschätzt werden, da die Resonanzwelle der ersten Ordnung, die durch den linken Drucksensor 6L erfasst wird, dieselbe Amplitude jedoch eine entgegengesetzte Phase zu der Resonanzwelle der ersten Ordnung, die durch den rechten Drucksensor 6R erfasst wird, aufweisen kann. Genauer genommen tritt die Resonanzwelle der ersten Ordnung in einer symmetrischen Weise in Bezug auf die Mitte des Kammerelements 5 in der Fahrzeugbreitenrichtung auf, wenn das Kammerelement 5 eine symmetrische Form in Bezug auf die Mitte des Fahrzeugs in der Fahrzeugbreitenrichtung aufweist. Dadurch kann die Kollisionsposition genauer eingeschätzt werden.
Als Nächstes wird ein Ergebnis eines Experiments mit Bezug auf die 8 bis 11 beschrieben, das von den vorliegenden Erfindern durchgeführt wurde, um die Vorteile der Ausführungsform zu beurteilen. In dem Experiment wurde der Druck in dem Kammerraum 4 des Kammerelements 5 mit dem linken Drucksensor 6L und dem rechten Drucksensor 6R erfasst, indem die Kollisionsposition auf dem Kammerelement 5 geändert wurde, und danach wurde die Kollisionsposition basierend auf dem erfassten Druck eingeschätzt.
8 zeigt das Kammerelement 5, das in dem Experiment verwendet wurde. Wie in 8 gezeigt ist, erstreckt sich das Kammerelement 5 von der Mitte des Kammerelements 5 gerade in beide Richtungen entlang der Fahrzeugbreitenrichtung zu einer Position, die 426[mm] von der Mitte des Kammerelements 5 entfernt ist, sie ist an dieser Position nach hinten gekrümmt und danach erstreckt sie sich gerade zu ihren Enden. Der linke Drucksensor 6L ist an einer Position, die ungefähr -400[mm] von der Mitte des Kammerelements 5 entfernt ist, an dem Kammerelement 5 angebracht, und der rechte Drucksensor 6R ist an einer Position, die 400[mm] von der Mitte des Kammerelements 5 entfernt ist, an dem Kammerelement 5 angebracht. Der negative Wert stellt einen Abstand von der Mitte des Kammerelements 5 nach links dar und der positive Wert stellt einen Abstand von der Mitte des Kammerelements 5 nach rechts dar.
In dem Experiment wurden die Ausgaben des linken Drucksensors 6L und des rechten Drucksensors 6R gemessen, indem ein Gegenstand an den Positionen von - 600[mm], -426[mm], -200[mm], 0[mm], 200[mm], 426[mm] und 600[mm] mit dem Kammerelement 5 kollidierte. 9 zeigt einen Graph, der die Ausgaben des linken Drucksensors 6L und des rechten Drucksensors 6R, die an jeder Position gemessen wurden. In jedem Graph der 9 zeigt eine durchgezogene Linie R eine Wellenform des Ausgangs des rechten Drucksensors 6R an und eine unterbrochene Linie L zeigt eine Wellenform des Ausgangs des linken Drucksensors 6L an.
10 zeigt ein Ergebnis des Experiments und zeigt einen Spitzenwert des linken Drucks, der durch den linken Drucksensor 6L erfasst wird, einen Spitzenwert des rechten Drucks, der durch den rechten Drucksensor 6R erfasst wird, und den absoluten Wert D der Druckdifferenz an jeder Kollisionsposition an. 11 ist ein Graph, der ein Verhältnis zwischen dem absoluten Wert D der Druckdifferenz und der Kollisionsposition zeigt. In 11 stellt die horizontale Achse die Kollisionsposition dar und die vertikale Achse stellt den absoluten Wert D der Druckdifferenz dar. Wie aus den 10 und 11 ersichtlich ist, liegt der absolute Wert D der Druckdifferenz näher bei null, wenn die Kollisionsposition näher bei der Mitte des Kammerelements 5 liegt, und der absolute Wert D der Druckdifferenz ist größer, wenn die Kollisionsposition näher bei jedem der Enden des Kammerelements 5 liegt.
10 zeigt ebenso eine eingeschätzte Kollisionsposition (durch „ECP“ in 10 bezeichnet), die basierend auf dem Ergebnis des Experiments unter Verwendung des Kennfelds 75, das in 5 gezeigt ist, eingeschätzt wurde. Wie in 10 gezeigt ist, wurde die Kollisionsposition an jeder Kollisionsposition mit Ausnahme der Position von 600[mm] genau eingeschätzt. Mit anderen Worten wurde an jeder Kollisionsposition mit Ausnahme der Position von 600[mm] eingeschätzt, dass die Kollisionsposition zu einer korrekten entsprechenden Kollisionszone gehört. Die vorliegenden Erfinder gehen davon aus, dass der Einschätzungsfehler bei der Position von 600[mm] durch Schwankungen in der Größe der Aufprallkraft verursacht wurde. Das Ergebnis des Experiments zeigt, dass die Kollisionsposition basierend auf dem absoluten Wert D der Druckdifferenz eingeschätzt werden kann.
Die Ausführungsform kann auf verschiedene Weise modifiziert werden. Nachstehend werden Modifikationen der Ausführungsform beschrieben.
(Erste Modifikation)
Eine erste Modifikation der Ausführungsform wird nachstehend mit Bezug auf die 12 bis 14 beschrieben. Die erste Modifikation unterscheidet sich von der Ausführungsform wie folgt.
Bei der Ausführungsform schätzt die Kollisionspositionseinschätzung 74 die Kollisionsposition basierend auf dem absoluten Wert D der Druckdifferenz ein. Im Gegensatz hierzu schätzt die Kollisionspositionseinschätzung 74 der ersten Ausführungsform die Kollisionsposition durch Korrektur des absoluten Werts D der Druckdifferenz mit einem Durchschnittswert D0 des linken Druckwerts und des rechten Druckwerts ein. Insbesondere schätzt die Kollisionspositionseinschätzung 74 die Kollisionsposition basierend auf einem Quotienten D/DO des absoluten Werts D der Druckdifferenz geteilt durch den Druckdurchschnittswert D0 ein.
12 zeigt ein Kennfeld 75 gemäß der ersten Modifikation. Die 13 und 14 zeigen ein Ergebnis eines Experiments, das in derselben Weise durchgeführt wurde wie bei der Ausführungsform, um die Vorteile der ersten Modifikation zu beurteilen. 13 zeigt den Spitzenwert des linken Drucks, den Spitzenwert des rechten Drucks, den Druckdurchschnittswert D0 und den Quotienten D/DO an jeder Kollisionsposition an. 14 ist ein Graph, der ein Verhältnis zwischen dem Quotienten D/DO und der Kollisionsposition zeigt.
Wie aus den 13 und 14 ersichtlich ist, ist der Quotient D/DO näher an null, wenn die Kollisionsposition näher bei der Mitte des Kammerelements 5 liegt, und der Quotient D/DO ist größer, wenn die Kollisionsposition näher bei jedem der Enden des Kammerelements 5 liegt.
13 zeigt ebenso eine eingeschätzte Kollisionsposition (in 13 als „ECP“ bezeichnet), die basierend auf dem Ergebnis des Experiments unter Verwendung des Kennfelds 75, das in 12 gezeigt ist, eingeschätzt wurde. Wie in 13 gezeigt ist, wurde die Kollisionsposition an jeder Kollisionsposition genau eingeschätzt. Mit anderen Worten wurde an jeder Kollisionsposition eingeschätzt, dass die Kollisionsposition zu einer korrekten dementsprechenden Kollisionszone gehört.
Wie obenstehend beschrieben ist, korrigiert die Kollisionspositionseinschätzung 74 gemäß der ersten Modifikation den absoluten Wert D der Druckdifferenz übereinstimmend mit den Amplituden der Ausgaben des linken Drucksensors 6L und des rechten Drucksensors 6R und schätzt anschließend die Kollisionsposition basierend auf dem korrigierten Wert ein. Bei einem solchen Ansatz kann die Kollisionsposition ohne Berücksichtigung der Größenordnung der Aufprallkraft genau eingeschätzt werden.
(Zweite Modifikation)
Nachstehend wird eine zweite Modifikation mit Bezug auf die 15 bis 21 beschrieben. Die zweite Modifikation unterscheidet sich von der Ausführungsform wie folgt.
Bei der Ausführungsform wird der Abstand der Kollisionsposition von der Mitte des Kammerelements 5 basierend auf dem absoluten Wert der Druckdifferenz eingeschätzt, ohne zu bestimmen, ob die Kollisionsposition auf der linken Seite oder der rechten Seite des Fahrzeugs ist. Im Gegensatz hierzu wird bei der zweiten Modifikation die Kollisionsposition basierend auf einer Druckdifferenz D1 zwischen dem linken Druck und dem rechten Druck eingeschätzt, um nicht nur den Abstand der Kollisionsposition von der Mitte des Kammerelements 5 einzuschätzen, sondern ebenso die Seite der Kollisionsposition in Bezug auf die Mitte des Fahrzeugs. Es ist zu beachten, dass die Druckdifferenz D1 kein absoluter Wert ist und entweder positiv oder negativ sein kann. Unter der Annahme, dass die Stoßstange 2 in Bezug auf die Mitte des Fahrzeugs ein symmetrisches Aufprallverhalten aufweist, ist es möglich einzuschätzen, mit was die Stoßstange 2 kollidiert, ohne zu bestimmen, ob die Kollisionsposition auf der linken Seite oder auf der rechten Seite des Fahrzeugs ist. Wenn die Stoßstange 2 jedoch in Bezug auf die Mitte des Fahrzeugs ein asymmetrisches Aufprallverhalten aufweist, wird bevorzugt, basierend auf der Bestimmung, ob die Kollisionsposition auf der linken Seite oder auf der rechten Seite des Fahrzeugs ist, einzuschätzen, mit was die Stoßstange 2 kollidiert.
Als Ergebnis der Analysen der vorliegenden Erfinder wurde herausgefunden, dass die Frage, welche von dem linken und dem rechten Drucksensor 6L und 6R eine große Resonanzwelle erster Ordnung erfasst, wenn die Kollision auf einer Seite des Kammerelements 5 auftritt, von einer Spitzenankunftszeit abhängt, die ab einem Beginn eines Ansteigens der Aufprallwelle bis zu einem Erreichen einer Spitze der Aufprallwelle abläuft.
Gemäß der zweiten Modifikation umfasst der Mikrocomputer 72 basierend auf der oben genannten Analyse, wie in 15 gezeigt ist, einen Spitzenankunftszeit-Detektor 76 zum Erfassen einer Spitzenankunftszeit T, die von dem Beginn eines Ansteigens der Aufprallwelle bis zum Erreichen der Spitze der Aufprallwelle abläuft. Die Kollisionspositionseinschätzung 74 schätzt die Kollisionsposition basierend auf der Druckdifferenz D1 und der Spitzenankunftszeit T ein.
16 ist ein Diagramm zur Erklärung der Spitzenankunftszeit T, die durch den Spitzenankunftszeit-Detektor 76 erfasst wird. 17 ist ein Kennfeld, das ein Verhältnis zwischen der Spitzenankunftszeit T und einem Zeichen (+ oder -) der Druckdifferenz D1 definiert, die durch Subtrahieren des linken Drucks von dem rechten Druck berechnet wird, die erscheinen, wenn die Kollision auf der rechten Seite des Kammerelements 5 auftritt. Das Kennfeld in 17 ist in dem ROM des Mikrocomputers 72 gespeichert. Übereinstimmend mit dem Ergebnis des Experiments, das in 9 gezeigt ist, ist der rechte Druck kleiner als der linke Druck, wenn die Kollision auf der rechten Seite auftritt (d.h. an der Kollisionsposition von 200[mm], 426[mm] und 600[mm]) des Kammerelements 5. Wenn die Kollision auf der rechten Seite des Kammerelements 5 auftritt, wird daher das Zeichen der Druckdifferenz D1 negativ. Es ist zu beachten, dass T_n, T_n-1, T_n+1 ... in 17 lediglich einen Zeitwert darstellt, der durch die Einheiten von beispielsweise [ms] ausgedrückt wird. 18 ist ein Diagramm, das eine Kollisionszone gemäß der zweiten Modifikation darstellt. Wie in 18 gezeigt ist, sind gemäß der zweiten Modifikation sechs Kollisionszonen CL, BL, AL, AR, BR und CR von links nach rechts am Fahrzeug eingestellt.
19 zeigt ein Kennfeld 75 gemäß der zweiten Modifikation. Das Zeichen der Druckdifferenz D1, das durch Subtrahieren des linken Drucks von dem rechten Druck berechnet wird, die erscheinen, wenn die Kollision auf der rechten Seite des Kammerelements 5 auftritt, wird basierend auf der Spitzenankunftszeit T und dem Kennfeld, das in 17 gezeigt ist, bestimmt. Die Kollisionspositionseinschätzung 74 bestimmt basierend auf dem Vorzeichen und der Druckdifferenz D1, zu welcher der sechs Zonen CL, BL, AL, AR, BR und CR die Kollisionsposition gehört.
Die 20 und 21 zeigen ein Ergebnis eines Experiments, das in derselben Weise wie bei der Ausführungsform ausgeführt wurde, um die Vorteile der zweiten Modifikation zu bewerten. 20 zeigt den Spitzenwert des linken Drucks, den Spitzenwert des rechten Drucks und die Druckdifferenz D1 an jeder Kollisionsposition an. 21 ist ein Graph, der ein Verhältnis zwischen der Druckdifferenz D1 und der Kollisionsposition zeigt. Wie oben erwähnt ist, wird die Druckdifferenz D1 bei der zweiten Ausführungsform durch Subtrahieren des linken Drucks von dem rechten Druck berechnet. Die folgende Tatsache ist bei dem Experiment herausgefunden worden, das ausgeführt wurde, um die Spitzenankunftszeit T zu messen: Wenn die Druckdifferenz D1 positiv ist, ist die Kollisionsposition in Bezug auf die Mitte des Kammerelements 5 auf der linken Seite des Kammerelements 5, und wenn die Druckdifferenz D1 negativ ist, ist die Kollisionsposition in Bezug auf die Mitte des Kammerelements 5 auf der rechten Seite des Kammerelements 5.
Wie aus den 20 und 21 ersichtlich ist, liegt die Druckdifferenz D1 näher bei Null, wenn die Kollisionsposition näher bei der Mitte des Kammerelements 5 liegt. Die Druckdifferenz D1 ist größer, wenn die Kollisionsposition näher bei dem linken Ende des Kammerelements 5 liegt. Die Druckdifferenz D1 ist kleiner, wenn die Kollisionsposition näher bei dem rechten Ende des Kammerelements 5 liegt.
20 zeigt ebenso eine eingeschätzte Kollisionsposition (in 20 mit „ECP“ bezeichnet), die basierend auf dem Ergebnis des Experiments unter Verwendung des Kennfelds 75, das in 19 gezeigt ist, eingeschätzt wurde. Wie in 20 gezeigt ist, wurde die Kollisionsposition an jeder Kollisionsposition mit Ausnahme der Position von 600[mm] genau eingeschätzt. Mit anderen Worten wurde an jeder Kollisionsposition mit Ausnahme der Position von 600[mm] eingeschätzt, dass die Kollisionsposition zu einer korrekten dementsprechenden Kollisionszone gehört. Die vorliegenden Erfinder nehmen an, dass der Einschätzungsfehler an der Position von 600[mm] durch Abweichungen in der Größenordnung der Aufprallkraft bewirkt wurde. Das Ergebnis des Experiments zeigt an, dass die Kollisionsposition basierend auf der Druckdifferenz D1, die entweder positiv oder negativ ist, eingeschätzt werden kann.
Wie obenstehend beschrieben ist, umfasst der Mikrocomputer 72 gemäß der zweiten Modifikation ferner den Spitzenankunftszeit-Detektor 76 zum Erfassen der Spitzenankunftszeit T, die ab einem Beginn des Ansteigens der Ausgaben des linken und rechten Drucksensors 6L und 6R aufgrund der Kollision bis zum Erreichen der Spitze der Ausgaben abläuft. Die Kollisionspositionseinschätzung 74 schätzt basierend auf der Spitzenankunftszeit T und dem Vorzeichen der Druckdifferenz D1 ein, auf welcher Seite des Kammerelements 5 in Bezug auf die Mitte des Fahrzeugs in der Fahrzeugbreitenrichtung die Kollisionsposition ist. Bei einem solchen Ansatz kann die Kollision genau erfasst werden, selbst wenn die Stoßstange 2 in Bezug auf die Mitte des Fahrzeugs ein asymmetrisches Aufprallverhalten aufweist.
(Dritte Modifikation)
Nachstehend wird eine dritte Modifikation der Ausführungsform mit Bezug auf die 22 bis 24 beschrieben. Gemäß der dritten Modifikation wird die Kollisionsposition eingeschätzt, indem die Druckdifferenz D1, die bei der zweiten Ausführungsform beschrieben ist, mit dem Durchschnittswert D0 wie bei der ersten Modifikation korrigiert wird. Insbesondere schätzt die Kollisionspositionseinschätzung 74 die Kollisionsposition basierend auf einem Quotienten D1/D0 von der Druckdifferenz D1 geteilt durch den Druckdurchschnittswert D0 ein.
22 zeigt ein Kennfeld 75 gemäß der dritten Modifikation. Die 23 und 24 zeigen ein Ergebnis eines Experiments, das in derselben Weise wie bei der Ausführungsform ausgeführt wurde, um die Vorteile der dritten Modifikation zu beurteilen. 23 zeigt den Spitzenwert des linken Drucks, den Spitzenwert des rechten Drucks, den Druckdurchschnittswert D0 und den Quotienten D1/D0 an jeder Kollisionsposition an. 24 ist ein Graph, der ein Verhältnis zwischen dem Quotienten D1/DO und der Kollisionsposition zeigt.
Wie aus den 23 und 24 ersichtlich ist, liegt der Quotient D1/DO näher bei Null, wenn die Kollisionsposition näher bei der Mitte des Kammerelements 5 liegt. Der Quotient D1/DO ist größer, wenn die Kollisionsposition näher bei dem linken Ende des Kammerelements 5 liegt. Der Quotient D1/DO ist kleiner, wenn die Kollisionsposition näher bei dem rechten Ende des Kammerelements 5 liegt.
23 zeigt ebenso eine eingeschätzte Kollisionsposition (in 23 durch „ECP“ bezeichnet), die basierend auf dem Ergebnis des Experiments unter Verwendung des Kennfelds 75, das in 22 gezeigt ist, eingeschätzt wurde. Wie in 23 gezeigt ist, wurde die Kollisionsposition an jeder Kollisionsposition genau eingeschätzt. Mit anderen Worten wurde an jeder Kollisionsposition eingeschätzt, dass die Kollisionsposition zu einer korrekten dementsprechenden Kollisionszone gehört. Somit kann basierend auf dem Quotienten D1/D0 nicht nur der Abstand der Kollisionsposition von der Mitte des Kammerelements 5, sondern ebenso die Seite der Kollisionsposition in Bezug auf die Mitte des Fahrzeugs eingeschätzt werden.
(Vierte Modifikation)
Nachstehend wird eine vierte Modifikation der Ausführungsform mit Bezug auf 25 beschrieben. Die vierte Modifikation unterscheidet sich von der Ausführungsform wie folgt.
Bei der Ausführungsform schätzt die Kollisionspositionseinschätzung 74 die Kollisionsposition durch das Kennfeld 75 ein. Im Gegensatz hierzu schätzt die Kollisionspositionseinschätzung 74 der vierten Modifikation die Kollisionsposition unter Verwendung eines Annäherungsausdrucks ein, der die Druckdifferenz D1 als Parameter aufnimmt.
25 ist ein Graph, der eine annähernd gerade Linie zeigt, die von dem Ergebnis des Experiments, das in 20 gezeigt ist, abgeleitet ist. Die annähernd gerade Linie, die in 25 gezeigt ist, ergibt sich durch den folgenden Annäherungsausdruck (1): $y = - 0.0029 x$
Bei dem angenäherten Ausdruck (1) stellt y die Druckdifferenz D1 (kPa) dar, und x stellt die Kollisionsposition [mm] dar. Der angenäherte Ausdruck (1) kann wie folgt umgeschrieben werden: $x = - 345 y$
Bei der vierten Ausführungsform wird die Kollisionsposition x unter Verwendung des angenäherten Ausdrucks (2) eingeschätzt, der die Druckdifferenz D1 als ein Parameter y aufnimmt. Wenn beispielsweise die Druckdifferenz D1 1,725 ist, wird die Kollisionsposition wie folgt eingeschätzt: $x = - 345 y = - 345 \times 1.725 = - 595 [mm]$
Wie in 20 gezeigt ist, ist die tatsächliche Kollisionsposition -600[mm] ≈ - 595[mm], wenn die Druckdifferenz D1 1,725 ist. Auf diese Weise kann die Kollisionsposition genau eingeschätzt werden. Wenn die Druckdifferenz D1 1,416, 1,025, -0,336, -1,053, -1,203 und -1,379 ist, wird in ähnlicher Weise eingeschätzt, dass die Kollisionsposition x jeweils -489[mm], -354[mm], 116[mm], 363[mm], 415[mm], und 476[mm] ist.
Wie obenstehend beschrieben ist, wird die Kollisionsposition gemäß der vierten Modifikation unter Verwendung des angenäherten Ausdrucks eingeschätzt, der aus einem Verhältnis zwischen dem Kollisionsabschnitt und der Druckdifferenz D1, die in dem Experiment gemessen wird, abgeleitet wird. Bei einem solchen Ansatz kann die Kollisionsposition genau eingeschätzt werden.
(Fünfte Modifikation)
Eine fünfte Modifikation der Ausführungsform wird nachstehend mit Bezug auf 26 beschrieben. Bei der vierten Modifikation schätzt die Kollisionspositionseinschätzung 74 die Kollisionsposition unter Verwendung eines angenäherten Ausdrucks ein, der den Quotienten D1/DO als Parameter aufnimmt.
26 ist ein Graph, der eine annähernd gerade Linie zeigt, die aus dem Ergebnis des Experiments, das in 23 gezeigt ist, abgeleitet ist. Die annähernd gerade Linie, die in 26 gezeigt ist, ergibt sich aus dem folgenden angenäherten Ausdruck (3): $y = - 0.0006 x$
Bei dem angenäherten Ausdruck (3) stellt y den Quotienten D1/D0 dar, und x stellt die Kollisionsposition [mm] dar. Der angenäherte Ausdruck (3) kann wie folgt umgeschrieben werden: $x = - 1667 y$
Bei der fünften Modifikation wird die Kollisionsposition x unter Verwendung des angenäherten Ausdrucks (4) eingeschätzt, der den Quotienten D1/D0 als Parameter y aufnimmt. Wenn beispielsweise der Quotient D1/D0 0,356 ist, wird die Kollisionsposition wie folgt eingeschätzt: $x = - 1667 y = - 1667 \times 0.354 = - 593 [mm]$
Wie in 23 gezeigt ist, ist die tatsächliche Kollisionsposition -600[mm] ≈ - 593[mm], wenn der Quotient D1/D0 0,356 ist. Auf diese Weise kann die Kollisionsposition genau bestimmt werden. Wenn der Quotient D1/D0 0,276, 0,223, - 0,116, -0,222, -0,243, und -0,283 ist, wird in ähnlicher Weise eingeschätzt, dass die Kollisionsposition x jeweils -460[mm], -372[mm], 193[mm], 370[mm], 405[mm] und 472[mm] ist.
Die Ausführungsform und die Modifikationen können weiter modifiziert werden.
Obwohl bei der Ausführungsform drei Kollisionszonen eingestellt sind, können bei der zweiten und dritten Modifikation sechs Kollisionszonen eingestellt sein, wobei die Anzahl der Kollisionszonen nicht auf eine solche spezielle Anzahl beschränkt ist.
Bei der Ausführungsform und den Modifikationen 1 bis 5 wird die Druckdifferenz D1 durch Subtrahieren des linken Drucks von dem rechten Druck berechnet. Anderenfalls kann die Druckdifferenz D1 durch Subtrahieren des rechten Drucks von dem linken Druck berechnet werden. In diesem Fall muss das Vorzeichen der Druckdifferenz D1 in den 17, 19 und 22 invertiert werden.
Bei der Ausführungsform erstreckt sich das Kammerelement 5 gerade von der Mitte zu jeder Seite des Fahrzeugs in der Fahrzeugbreitenrichtung und ist dann an einer Position über einem Paar der Seitenelemente 15 des Fahrzeugs nach hinten gekrümmt. Die Form des Kammerelements 5 ist nicht auf die beschriebene Form der Ausführungsform beschränkt. Beispielsweise kann das Kammerelement 5 eine Bogenform aufweisen, die zu der Vorderseite des Fahrzeugs vollständig konvex ist.
Ferner können die Ausführungsform und die Modifikationen 1 bis 5 in verschiedener Weise kombiniert werden.

Claims

Kollisionserfassungsvorrichtung zum Erfassen einer Kollision einer Stoßstange (2) eines Fahrzeugs mit einem Gegenstand, wobei die Kollisionserfassungsvorrichtung aufweist: ein Kammerelement (5), das innen einen Kammerraum (4) aufweist, wobei das Kammerelement vor einer Stoßstangenverstärkung (10) innerhalb der Stoßstange angeordnet ist und sich in einer Breitenrichtung des Fahrzeugs erstreckt; ein linker Drucksensor (6L), der dazu ausgestaltet ist, einen Druck in dem Kammerraum zu erfassen, und der in Bezug auf die Mitte des Kammerelements in der Fahrzeugbreitenrichtung auf einer linken Seite angeordnet ist, wobei der Druck, der durch den linken Drucksensor erfasst wird, als linker Druck definiert ist; ein rechter Drucksensor (6R), der in Bezug auf die Mitte des Kammerelements in der Fahrzeugbreitenrichtung auf einer rechten Seite des Kammerelements angeordnet ist, wobei der Druck, der durch den rechten Drucksensor erfasst wird, als rechter Druck definiert ist; Mittel (73) zum Berechnen einer Druckdifferenz zwischen dem linken Druck und dem rechten Druck, und Mittel (74) zum Einschätzen einer Kollisionsposition der Stoßstange in der Fahrzeugbreitenrichtung basierend auf der Druckdifferenz, wobei sich die Kollisionsposition dort befindet, wo der Gegenstand mit der Stoßstange kollidiert, und das Einschätzungsmittel die Kollisionsposition unter Verwendung eines Kennfelds (75) einschätzt, das die Druckdifferenz der Kollisionsposition zuordnet, oder unter Verwendung eines angenäherten Ausdrucks einschätzt, der ein Verhältnis zwischen der Druckdifferenz und der Kollisionsposition definiert.
Kollisionserfassungsvorrichtung nach Anspruch 1, ferner aufweisend: Mittel (71), um von Ausgaben des linken Drucksensors und des rechten Drucksensors eine Frequenzkomponente zu entfernen, die höher als eine Resonanzfrequenz erster Ordnung von dem Kammerelement ist.
Kollisionserfassungsvorrichtung nach Anspruch1 oder 2, ferner aufweisend: Mittel (76) zum Erfassen einer Spitzenankunftszeit, die ab einem Beginn des Ansteigens der Ausgaben des linken Drucksensors und des rechten Drucksensors bis zum Erreichen der Spitze der Ausgaben abläuft, wobei das Einschätzungsmittel basierend auf der Spitzenankunftszeit einschätzt, ob die Kollisionsposition in Bezug auf die Mitte des Fahrzeugs in der Fahrzeugbreitenrichtung auf einer linken Seite oder auf einer rechten Seite des Fahrzeugs liegt.
Kollisionserfassungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Einschätzungsmittel basierend auf Amplituden der Ausgaben des linken Drucksensors und des rechten Drucksensors die Druckdifferenz korrigiert und die Kollisionsposition basierend auf der korrigierten Druckdifferenz einschätzt.
Kollisionserfassungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der linke Drucksensor und der rechte Drucksensor in Bezug auf die Mitte des Kammerelements in der Fahrzeugbreitenrichtung symmetrisch angeordnet sind.
Kollisionserfassungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Kammerelement in Bezug auf die Mitte des Fahrzeugs in der Fahrzeugbreitenrichtung eine symmetrische Form aufweist.