DE112016003395T5

DE112016003395T5 - Fahrzeugkollisionssensor und fahrzeugkollisionsdetektionsvorrichtung, welche einen solchen verwendet

Info

Publication number: DE112016003395T5
Application number: DE112016003395.8T
Authority: DE
Inventors: Asei Wakabayashi; Takatoshi Tanabe; Kazuhisa Hashimoto
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2015-07-28
Filing date: 2016-07-05
Publication date: 2018-04-19
Also published as: WO2017017904A1; JP2017032279A; JP6369415B2; US10661742B2; US20180208138A1

Abstract

Ein Fahrzeugkollisionssensor (3, 8) umfasst eine piezoelektrische Polymerschicht (31, 81), welche ein piezoelektrisches Element (311, 811), das deformiert wird, um eine Ausgangsspannung (Vpz) zu erzeugen, und ein Paar von Elektroden (312, 313, 812, 813, 816), welche das piezoelektrische Element von dessen beiden Oberflächen einklemmen, wobei zumindest eine (312, 812, 816) des Paars der Elektroden eine Vielzahl von abgeteilten Stücken (312a, 312b, 312c, 812a, 812b, 812c, 816a, 816b, 816c) umfasst, die in einem Zustand entfernt voneinander sind, in welchem die zumindest eine des Paars der Elektroden mit dem piezoelektrischen Element verbunden ist, und eine leitfähige Komponente (32, 82), welche zwischen der Schicht und der Stoßstangenabdeckung (22), die an einem Vorderabschnitt (21) eines Fahrzeugs (VE) vorgesehen ist, eingeklemmt ist oder welche zwischen einer Befestigungskomponente (84), die die Schicht an der Stoßstangenabdeckung befestigt, und der Schicht eingeklemmt ist in einem Zustand, in welchem die Schicht an der Innenfläche (22a) der Stoßstangenabdeckung befestigt ist, sodass die leitfähige Komponente die Vielzahl von abgeteilten Stücken an einer Seite der Vielzahl von abgeteilten Stücken, die nicht mit dem piezoelektrischen Element verbunden ist, miteinander verbindet, umfasst.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG
Diese Anmeldung ist auf der am 28. Juli 2015 eingereichten japanischen Patentanmeldung Nr. 2015-148969 basiert, deren Offenbarungsgehalt durch Bezugnahme Bestandteil hiervon ist.
TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Fahrzeugkollisionssensor, welcher eine Kollision eines Fußgängers oder von Ähnlichem mit einem Fahrzeug detektiert, und eine Fahrzeugkollisionsdetektionsvorrichtung, welche den Fahrzeugkollisionssensor verwendet.
STAND DER TECHNIK
Bei einer existierenden Technik bei einer Fahrzeugkollisionsdetektionsvorrichtung ist ein Dämpfungskörper hinter einer Stoßstangenabdeckung vorgesehen, und eine Detektionsröhre ist zwischen dem Dämpfungskörper und einem Querelement angeordnet, um eine Kollision eines Fußgängers mit einem Vorderendabschnitt eines Fahrzeugs zu detektieren (siehe zum Beispiel Patentdokument 1). Die Kollisionsdetektionsvorrichtung dieser existierenden Technik soll fähig sein, eine Kollision mit einem Abschnitt in einem weiten Bereich der Stoßstangenabdeckung zu detektieren. Bei der existierenden Technik wird ein Auftreten einer Kollision eines Fußgängers mit der Stoßstangenabdeckung detektiert, wenn ein Druck, der gleich zu oder höher als ein Grenzwert ist, in der langen Detektionsröhre erzeugt wird, die sich in einer Fahrzeugbreitenrichtung erstreckt.
STAND-DER-TECHNIK-DOKUMENT
PATENTDOKUMENT
Patentdokument 1: JP 2014-505629 A
Bei dieser Fahrzeugkollisionsdetektionsvorrichtung wird jedoch, wenn eine Kollision an der Stoßstangenabdeckung an dem Vorderendabschnitt des Fahrzeugs auftritt, ein Aufprall aufgrund der Kollision wegen einer Ausbreitung zu dem Dämpfungskörper abgeschwächt, da eine Kollision mit dem Vorderendabschnitt des Fahrzeugs über den Dämpfungskörper detektiert wird. Wenn zum Beispiel ein geringer Aufprall durch eine Kollision verursacht wird, ist die hinter dem Dämpfungskörper angeordnete Detektionsröhre daher nicht fähig gewesen, eine Zunahme beim durch den Aufprall der Kollision verursachten Druck genau zu detektieren.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung adressiert die obigen Probleme. Es ist somit eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen zuverlässigen Fahrzeugkollisionssensor, der ein Auftreten einer Kollision mit einem Fahrzeug genau detektieren kann, und eine zuverlässige Fahrzeugkollisionsdetektionsvorrichtung, die den Fahrzeugkollisionssensor verwendet, bereitzustellen.
Um dieses Ziel zu erreichen, umfasst ein Fahrzeugkollisionssensor gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung eine piezoelektrische Polymerschicht, welche ein piezoelektrisches Element umfasst, das deformiert wird, um eine vorbestimmte Ausgangsspannung zu erzeugen, und ein Paar von Elektroden, welche das piezoelektrische Element von dessen beiden Oberflächen einklemmen, wobei zumindest eine von dem Paar der Elektroden eine Vielzahl von abgeteilten Stücken umfasst, die in einem Zustand, in welchem die zumindest eine von dem Paar der Elektroden mit dem piezoelektrischen Element verbunden ist, voneinander entfernt sind, und eine leitfähige Komponente, die zwischen der piezoelektrischen Polymerschicht und einer Stoßstangenabdeckung, die an einem Vorderabschnitt eines Fahrzeugs vorgesehen ist, eingeklemmt ist oder die zwischen einer Befestigungskomponente, welche die piezoelektrische Polymerschicht an der Stoßstangenabdeckung befestigt, und der piezoelektrischen Polymerschicht eingeklemmt ist in einem Zustand, in welchem die piezoelektrische Polymerschicht an einer Innenfläche der Stoßstangenabdeckung befestigt ist, sodass die leitfähige Komponente die Vielzahl von abgeteilten Stücken an einer Seite der Vielzahl von abgeteilten Stücken, die nicht mit dem piezoelektrischen Element verbunden ist, miteinander verbindet.
Gemäß dieser Ausgestaltung umfasst der Fahrzeugkollisionssensor eine piezoelektrische Polymerschicht, die eine Ausgangsspannung erzeugt, welche der Deformationsmenge der Stoßstangenabdeckung entspricht. Dies macht es möglich, ein Auftreten einer Kollision an der Stoßstangenabdeckung des Fahrzeugs basierend auf der Ausgangsspannung, die direkt von der Deformationsmenge der Stoßstangenabdeckung beeinflusst wird, genau zu detektieren. Außerdem umfasst der Fahrzeugkollisionssensor leitfähige Komponenten, die von der piezoelektrischen Polymerschicht und der Stoßstangenabdeckung oder von der Befestigungskomponente, um die piezoelektrische Polymerschicht an der Stoßstangenabdeckung zu befestigen, und der piezoelektrischen Polymerschicht eingeklemmt werden. Jede leitfähige Komponente verbindet die abgeteilten Stücke von einer Seite, an welcher jedes abgeteilte Stück nicht an das piezoelektrische Element gebondet ist. Wenn die piezoelektrische Polymerschicht von der Stoßstangenabdeckung abgelöst wird, sind die leitfähigen Komponenten somit nicht länger eingeklemmt, und die Verbindung zwischen den abgeteilten Stücken wird daher gelöst. Ein Energiespeisungszustand zwischen den abgeteilten Stücken über die leitfähigen Komponenten wird in der Regel überwacht, was es folglich möglich macht, eine Ablösung der piezoelektrischen Polymerschicht von der Stoßstangenabdeckung zu detektieren, was zu einem zuverlässigen Fahrzeugkollisionssensor führt.
Eine Fahrzeugkollisionsdetektionsvorrichtung gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst den Fahrzeugkollisionssensor gemäß dem ersten Aspekt, einen Kollisionsermittlungsteil, welcher eine von der von der piezoelektrischen Polymerschicht erzeugten Ausgangsspannung und einer basierend auf der Ausgangsspannung erzeugten Detektionsspannung mit einem vorbestimmten Spannungsgrenzwert vergleicht und welche ein Auftreten von solch einer Kollision, die es erforderlich macht, eine Schutzvorrichtung, die ein kollidiertes Objekt schützt, an der Stoßstangenabdeckung des Fahrzeugs zu betätigen, zu detektieren, wenn die eine von der Ausgangsspannung und der Detektionsspannung gleich zu oder höher als der Spannungsgrenzwert ist, und einen Ablösungsdetektionsteil, welcher einen der Vielzahl von abgeteilten Stücke mit elektrischer Energie versorgt und ein elektrisches Potential eines anderen der Vielzahl von abgeteilten Stücken misst, um zu detektieren, ob sich die piezoelektrische Polymerschicht von der Stoßstangenabdeckung gelöst hat.
Gemäß dieser Ausgestaltung umfasst die Fahrzeugkollisionsdetektionsvorrichtung die piezoelektrische Polymerschicht, welche die Ausgangsspannung erzeugt, die der Deformationsmenge der Stoßstangenabdeckung entspricht. Der Kollisionsermittlungsteil detektiert basierend auf der von der piezoelektrischen Polymerschicht erzeugten Ausgangsspannung, dass eine Kollision an der Stoßstangenabdeckung des Fahrzeugs auftritt. Dies macht es möglich, basierend auf der Ausgangsspannung, die direkt von der Deformationsmenge der Stoßstangenabdeckung beeinflusst wird, genau ein Auftreten einer Kollision an der Fahrzeugstoßstangenabdeckung zu detektieren. Außerdem ist es möglich, eine Ablösung der piezoelektrischen Polymerschicht von der Stoßstangenabdeckung mittels des Ablösungsdetektionsteils zu detektieren, was zu einer zuverlässigen Fahrzeugkollisionsdetektionsvorrichtung führt. Die Fahrzeugkollisionsdetektionsvorrichtung der vorliegenden Erfindung soll nicht nur eine Fußgängerkollision, sondern auch irgendeine Kollision, die eine Betätigung einer Fußgängerschutzvorrichtung erforderlich macht, detektieren.
Figurenliste
Die obigen und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden von der folgenden detaillierten Beschreibung, die mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen gemacht wird, deutlicher werden. In den Zeichnungen:

1 ist eine Draufsicht eines Fahrzeugs, in welchem ein Fußgängerschutzsystem eines ersten Ausführungsbeispiels montiert ist;
2 ist eine Schnittansicht entlang II-II in 1;
3 ist eine Schnittansicht eines in 2 gezeigten Kollisionsdetektionssensors, geschnitten entlang einer horizontalen Richtung;
4 ist ein Blockdiagramm, welches eine Ausgestaltung eines Fußgängerschutzsystems des ersten Ausführungsbeispiels zeigt;
5 zeigt schematisch eine erste Elektrode in einem Zustand, in welchem die erste Elektrode mit Energie versorgt wird und eine Detektionsspannung detektiert wird, bei dem ersten Ausführungsbeispiel;
6 ist eine Schnittansicht des an einer Stoßstangenabdeckung befestigten Kollisionsdetektionssensors bei dem ersten Ausführungsbeispiel;
7 ist eine Schnittansicht des von der Stoßstangenabdeckung gelösten Kollisionsdetektionssensors bei dem ersten Ausführungsbeispiel;
8 zeigt ein Steuerflussdiagramm des Fußgängerschutzsystems des ersten Ausführungsbeispiels;
9 ist eine Schnittansicht eines an einer Stoßstangenabdeckung befestigten Kollisionsdetektionssensors bei einem zweiten Ausführungsbeispiel;
10 zeigt schematisch eine in 9 gezeigte erste Elektrode in dem Zustand, in welchem die erste Elektrode mit Energie versorgt wird und eine Spannung detektiert wird;
11 ist eine Vorderansicht einer in 9 gezeigten zweiten Elektrode;
12 ist eine Schnittansicht des von der Stoßstangenabdeckung gelösten, in 9 gezeigten Kollisionsdetektionssensors; und
13 zeigt schematisch eine erste Elektrode einer Modifikation des zweiten Ausführungsbeispiels in dem Zustand, in welchem die erste Elektrode mit Energie versorgt wird und eine Spannung detektiert wird.

AUSFÜHRUNGSBEISPIELE ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
Nachstehend werden ein erstes Ausführungsbeispiel und ein zweites Ausführungsbeispiel beschrieben. Richtungen in der folgenden Beschreibung und in 1 bis 13 werden jeweils angenommen, mit einer Richtung für einen Fahrer, der in einem Fahrzeug VE Platz genommen hat, zusammenzufallen, außer sie sind besonders definiert. In 1 bis 13 bedeutet zum Beispiel „vorn“, dass die Pfeilrichtung die Front des Fahrzeugs VE anzeigt. Die folgende Beschreibung konzentriert sich auf eine Kollision eines Fußgängers mit dem Fahrzeug VE. Jedoch decken der Fahrzeugkollisionssensor und die Fahrzeugkollisionsdetektionsvorrichtung der vorliegenden Erfindung jeweils nicht nur eine Detektion der Fußgängerkollision ab, sondern eine Detektion einer Kollision mit irgendeinem Objekt, wie beispielsweise einem Fahrzeug oder einem Kinderwagen, welche eine Betätigung einer Fußgängerschutzvorrichtung erforderlich macht.
(Erstes Ausführungsbeispiel)
Ein Fußgängerschutzsystem 1 (welches der Fahrzeugkollisionsdetektionsvorrichtung entspricht) eines ersten Ausführungsbeispiels wird mit Bezug auf 1 bis 8 beschrieben. Die gesamte Ausgestaltung des Fußgängerschutzsystems wird beschrieben. Wie in 1 gezeigt, ist eine vordere Stoßstange 21 (welche dem Vorderabschnitt des Fahrzeugs entspricht) an dem Vorderendabschnitt des Fahrzeugs VE befestigt. Die vordere Stoßstange 21 erstreckt sich in der Linksrechtsrichtung und umfasst eine Stoßstangenabdeckung 22 und einen Stoßdämpfer 23. Die Stoßstangenabdeckung 22 ist aus einem synthetischen Harzmaterial hergestellt und bildet eine Gestaltungsoberfläche des Vorderabschnitts des Fahrzeugs VE. Der Stoßdämpfer 23 ist, hinter der Stoßstangenabdeckung 22, als ein Aufprall absorbierendes Material, wenn eine Kollision an der vorderen Stoßstange 21 auftritt, vorgesehen. Der Stoßdämpfer 23 ist aus einem geschäumten Harz wie beispielsweise geschäumtem Polypropylen hergestellt.
Der Stoßdämpfer 23 hat eine rückseitige Endfläche 23a, welche an einer Vorderfläche 24a einer Stoßstangenverstärkung 24 befestigt ist. Die Stoßstangenverstärkung 24 ist ein Verstärkungselement, das aus einem metallischen Material wie beispielsweise einer Aluminiumlegierung hergestellt ist und einen hohlen Innenraum hat, und erstreckt sich in der Linksrechtsrichtung. Die Stoßstangenverstärkung 24 ist an den vorderen Endabschnitten eines Paars von links- und rechtsseitigen Elementen 25R und 25L fixiert, die sich in der Frontheckrichtung erstrecken. Eine Karosserieeinheit 2 wird von der vorderen Stoßstange 21, der Stoßstangenverstärkung 24 und den Seitenelementen 25R und 25L gebildet.
Wie in 1 und 2 gezeigt, ist ein Kollisionsdetektionssensor 3 (der dem Fahrzeugkollisionssensor entspricht) an einer Rückfläche 22a (die der Innenfläche der Stoßstangenabdeckung entspricht), d. h. der Rückfläche der Stoßstangenabdeckung 22, befestigt. Der Kollisionsdetektionssensor 3 erstreckt sich in der Fahrzeugbreitenrichtung (Querrichtung), um zwischen beiden Endabschnitten der Stoßstangenabdeckung 22 verbunden zu sein. Der Kollisionsdetektionssensor 3 kann an dem Fahrzeug VE auf einer Höhe befestigt sein, auf welcher eine Fußgängerkollision auftritt. Wie in 3 gezeigt, umfasst der Kollisionsdetektionssensor 3 eine Piezoschicht 31 (die der piezoelektrischen Polymerschicht entspricht). Die Piezoschicht 31 umfasst ein Piezoelement 311 (das dem piezoelektrischen Element entspricht), welches in einer Dünnschichtform ausgebildet ist, und eine erste Elektrode 312 und eine zweite Elektrode 313 (beide entsprechen dem Paar von Elektroden), die an das Piezoelement 311 gebondet sind. Die erste Elektrode 312 und die zweite Elektrode 313 sind jeweils aus einer leitfähigen Metallschicht, wie beispielsweise einer Kupfer- oder Aluminiumschicht, hergestellt und klemmen das Piezoelement 311 von beiden Oberflächen des Piezoelements 311 ein. Nachstehend werden die erste Elektrode 312 und die zweite Elektrode 313 gemeinsam als Elektroden 312 und 313 bezeichnet. Die erste Elektrode 312 ist von einer Vielzahl von abgeteilten Stücken 312a, 312b und 312c gebildet, die entfernt voneinander in einer Erstreckungsrichtung (die der Fahrzeugbreitenrichtung entspricht) des Piezoelements 311 in dem Zustand angeordnet sind, in welchem die erste Elektrode 312 an das Piezoelement 311 gebondet ist (siehe 5).
Das Piezoelement 311 ist aus einem piezoelektrischen Polymermaterial hergestellt, wie beispielsweise Polyvinylidenfluorid (PVDF), Polypeptid, Polymilchsäure, Polymethylglutamat und Polybenzylglutamat. Wenn die Stoßstangenabdeckung 22 durch eine Kollision deformiert wird, wird aufgrund der Deformation eine Zugspannung oder eine Druckspannung an die Piezoschicht 31 angelegt, sodass eine vorbestimmte Ausgangsspannung (nachstehend als Piezoschichtspannung Vpz bezeichnet), die einer Deformationsmenge Q der Stoßstangenabdeckung 22 entspricht, zwischen den Elektroden 312 und 313 erzeugt wird. Die Piezoschicht ist eine bekannte Schicht und zum Beispiel in JP 2004-96980 A , JP 2007-212436 A und JP 2013-29368 A offenbart. Der Kollisionsdetektionssensor 3 kann anstelle der Piezoschicht 3 durch Verwendung einer pyroelektrischen (Pyro-)Schicht gebildet sein. Die Piezoschicht 31 umfasst ein Paar von Elektrodenabdeckungsschichten 314 und 315, die die Elektroden 312 und 313 an einer Seite, an welcher die jeweilige Elektrode nicht in Kontakt mit dem Piezoelement 311 steht, abdecken. Die Elektrodenabdeckungsschichten 314 und 315 sind aus einem synthetischen Harzmaterial in einer biegsamen Dünnschichtform hergestellt und entsprechend mit den Elektroden 312 und 313 gebondet.
Wie in 3 gezeigt, hat der Kollisionsdetektionssensor 3 eine Vielzahl von Schalterelektroden 32 (die den leitfähigen Komponenten entsprechen), die aus einem leitfähigen Metall hergestellt sind. Die Schalterelektroden 32 sind jeweils in einer Fahrzeugbreitenrichtung größer als ein Zwischenraum zwischen den abgeteilten Stücken 312a, 312b und 312c ausgebildet. Die Schalterelektroden 32 sind jeweils in Kontakt mit zweien der abgeteilten Stücke 312a, 312b und 312c, die in der Fahrzeugbreitenrichtung benachbart zueinander sind, an einer Seite (Bodenseite in 3), an welcher jedes abgeteilte Stück nicht in Kontakt mit dem piezoelektrischen Element 311 steht, um die abgeteilten Stücke 312a, 312b und 312c miteinander zu verbinden (siehe 5). Dabei steht jede Schalterelektrode 32 in Kontakt mit dem abgeteilten Stück 312a, 312b oder 312c über einen Schlitz 315a, der in der Elektrodenabdeckungsschicht 315 gebildet wird, während die Elektrodenabdeckungsschicht 315 gebogen wird. Die Schalterelektrode 32 ist nicht an irgendeines der abgeteilten Stücke 312a, 312b und 312c gebondet.
Der Kollisionsdetektionssensor 3 umfasst eine Vielzahl von Schalterabdeckungsschichten 33 (die den Energiespeisungsabdeckungsschichten entsprechen), welche die Schalterelektroden 32 an einer Seite abdecken, an welcher die jeweilige Schalterelektrode 32 nicht in Kontakt mit irgendeinem der abgeteilten Stücke 312a, 312b und 312c steht. Jede Schalterabdeckungsschicht 33 ist aus einem synthetischen Harzmaterial in einer biegsamen Dünnschichtform hergestellt. Die Schalterabdeckungsschicht 33 ist mit der Schalterelektrode 32 gebondet, aber nicht mit der Elektrodenabdeckungsschicht 315 gebondet. Jede der Elektroden 312 und 313 der Piezoschicht 31 hat eine geringere Dicke als diejenige von jeder der Elektrodenabdeckungsschichten 314 und 315 und der Schalterabdeckungsschicht 33.
Ein Klebemittel oder ein doppelseitiges Klebeband ist zwischen einer Oberfläche an einer der ersten Elektrode 312 entgegengesetzten Seite und einer Rückfläche 22a der Stoßstangenabdeckung 22 eingefügt, wobei die Oberfläche einer Bodenoberfläche sowohl der Elektrodenabdeckungsschicht 315 als auch der Schalterabdeckungsschicht 33 in 3 entspricht. Dies ermöglicht es dem Kollisionsdetektionssensor 3, an der Stoßstangenabdeckung 22 befestigt zu werden. In dem Zustand, in welchem die Piezoschicht 31 an der Stoßstangenabdeckung 22 befestigt ist, werden die Schalterelektroden 32 von der Piezoschicht 31 und der Stoßstangenabdeckung 22 eingeklemmt (siehe 3). Ein Vorspannungsvorsprung 22b, der in Richtung auf die Schalterelektrode 32 vorsteht, ist in einem Druckbereich gegen die Schalterelektrode 32 an der Stoßstangenabdeckung 22 (was an der Stoßstangenabdeckung entspricht) vorgesehen. In dem Zustand, in welchem die Piezoschicht 31 an der Stoßstangenabdeckung 22 befestigt ist, drückt der Vorspannungsvorsprung 22b die Schalterelektrode 32 in Richtung auf die erste Elektrode 312, wobei die Schalterabdeckungsschicht 33 dazwischenliegt, während die Elektrodenabdeckungsschicht 315 gebogen wird.
Zurückkehrend zu 1 ist ein Geschwindigkeitssensor 4 in dem Fahrzeug VE vorgesehen, um an einem Rad, einem Getriebe oder Ähnlichem des Fahrzeugs VE befestigt zu sein, um eine Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs VE zu detektieren. Eine Spritzwandairbagvorrichtung 51 ist in einer Fußgängerschutzvorrichtung 5 (die der Schutzvorrichtung entspricht) enthalten. Wenn ein Fußgänger mit der vorderen Stoßstange 21 kollidiert, entfaltet die Spritzwandairbagvorrichtung 51 einen Sack von oberhalb einer Verbrennungsmotorhaube HE, die in 1 gezeigt ist, zu einer unteren Seite einer Frontscheibe WF, um ein kollidierendes Objekt wie beispielsweise den kollidierenden Fußgänger zu schützen. Eine Ausklapphaube 52 ist ebenfalls in der Fußgängerschutzvorrichtung 5 enthalten. Wenn ein Fußgänger oder Ähnliches mit der vorderen Stoßstange 21 kollidiert, hebt die Ausklapphaube 52 das hintere Ende der Verbrennungsmotorhaube HE an. Als ein Ergebnis dient die Verbrennungsmotorhaube HE als eine Dämpfungskomponente, um einen Fußgänger daran zu hindern, mit einer biegesteifen Komponente wie beispielsweise einem Verbrennungsmotor zu kollidieren, und schützt somit das kollidierende Objekt wie beispielsweise den kollidierenden Fußgänger. Ein Armaturenbrett 6 ist vorne vor einem Fahrersitz des Fahrzeugs VE vorgesehen. Das Armaturenbrett 6 ermöglicht es, eine Warnung für einen Fahrer anzuzeigen, wenn eine Ablösung der Piezoschicht 31 von der Stoßstangenabdeckung 22 detektiert wird.
Eine Ausgestaltung einer Fußgängerschutz-ECU wird beschrieben. In dem Fahrzeug VE ist die Fußgängerschutz-ECU 7 an einem Tunnelboden an der Vorderseite eines nicht dargestellten Fahrersitzes montiert. Obgleich nicht dargestellt, ist die Fußgängerschutz-ECU 7 eine Steuervorrichtung, die von einer Eingabe-/Ausgabevorrichtung, einer CPU, einem RAM und Ähnlichem gebildet ist. Wie in 1 gezeigt, ist die Fußgängerschutz-ECU 7 mit dem Kollisionsdetektionssensor 3, dem Geschwindigkeitssensor 4, der Spritzwandairbagvorrichtung 51, der Ausklapphaube 52 und dem Armaturenbrett 6 über Kommunikationsleitungen verbunden.
Wie in 4 gezeigt, umfasst die Fußgängerschutz-ECU 7 einen Fahrzeuggeschwindigkeitsermittlungsteil 71, einen Kollisionsermittlungsteil 72, einen Ablösungsdetektionsteil 73, eine UND-Schaltung 74 und einen Schutzvorrichtungstreiber 75. Der Fahrzeuggeschwindigkeitsermittlungsteil 71 ist mit dem Geschwindigkeitssensor 4 verbunden. Der Fahrzeuggeschwindigkeitsermittlungsteil 71 ermittelt, ob ein Fahrzeuggeschwindigkeitsdetektionswert Sdet von dem Geschwindigkeitssensor 4 gleich zu oder größer als ein vorbestimmter erster Fahrzeuggeschwindigkeitsgrenzwert Sth1 und gleich zu oder kleiner als ein vorbestimmter zweiter Fahrzeuggeschwindigkeitsgrenzwert Sth2 ist oder nicht. Wenn der Fahrzeuggeschwindigkeitsdetektionswert Sdet gleich zu oder größer als der erste Fahrzeuggeschwindigkeitsgrenzwert Sth1 und gleich zu oder kleiner als der zweite Fahrzeuggeschwindigkeitsgrenzwert Sth2 ist, gibt der Fahrzeuggeschwindigkeitsermittlungsteil 71 ein High(H)-Signal aus. Der Kollisionsermittlungsteil 72 ist mit dem Kollisionsdetektionssensor 3 verbunden. Der Kollisionsermittlungsteil 72 vergleicht die Piezoschichtspannung Vpz, die von der Piezoschicht 31 empfangen wird, mit einem vorbestimmten Spannungsgrenzwert Vth. Wenn die Piezoschichtspannung Vpz gleich zu oder höher als der Spannungsgrenzwert Vth ist (welches dem entspricht, dass die Spannung gleich zu oder höher als ein Spannungsgrenzwert ist), detektiert der Kollisionsermittlungsteil 72, dass eine Kollision, die eine Betätigung der Fußgängerschutzvorrichtung 5 erfordert, an der Stoßstangenabdeckung 22 auftritt und gibt ein H-Signal aus. Aus Gründen einer arithmetischen Verarbeitung ist es ebenfalls möglich, dass eine vorbestimmte Detektionsspannung basierend auf der Piezoschichtspannung Vpz ermittelt wird und, wenn die Detektionsspannung gleich zu oder höher als der Spannungsgrenzwert Vth ist, der Kollisionsermittlungsteil 72 ein Auftreten einer Kollision, die eine Betätigung der Fußgängerschutzvorrichtung 5 erforderlich macht, ermittelt.
Der Ablösungsdetektionsteil 73 versorgt eines der abgeteilten Stücke 312a, 312b und 312c mit Energie und misst die elektrischen Potentiale der verbleibenden der abgeteilten Stücke 312a, 312b und 312c, wodurch er ein Vorhandensein einer Ablösung der Piezoschicht 31 von der Stoßstangenabdeckung 22 detektiert. Der Ablösungsdetektionsteil 73 gibt das H-Signal aus, solange er keine Ablösung der Piezoschicht 31 von der Stoßstangenabdeckung 22 detektiert. Der Ablösungsdetektionsteil 73 gibt eine Warnung einer Ablösung der Piezoschicht 31 von der Stoßstangenabdeckung 22 auf dem Armaturenbrett 6 aus, während er kein H-Signal ausgibt. Dies macht es möglich, die Aufmerksamkeit eines Fahrers des Fahrzeugs VE zu erwecken, um den Kollisionsdetektionssensor 3 zu reparieren. Später wird über ein Verfahren eines Detektierens eines Vorhandenseins einer Ablösung der Piezoschicht 31 von der Stoßstangenabdeckung 22 mittels des Ablösungsdetektionsteils 73 geschrieben. Drei Eingangsanschlüsse der UND-Schaltung 74 sind mit dem Fahrzeuggeschwindigkeitsermittlungsteil 71, dem Kollisionsermittlungsteil 72 beziehungsweise dem Ablösungsdetektionsteil 73 verbunden. Die UND-Schaltung 74 gibt das H-Signal aus, wenn irgendeiner von dem Fahrzeuggeschwindigkeitsermittlungsteil 71, dem Kollisionsermittlungsteil 72 und dem Ablösungsdetektionsteil 73 das H-Signal ausgibt. Der Schutzvorrichtungstreiber 75 ist mit dem Ausgangsanschluss der UND-Schaltung 74 verbunden und betätigt die Spritzwandairbagvorrichtung 51 oder die Ausklapphaube 52, wenn die UND-Schaltung 74 das H-Signal ausgibt.
Ein Verfahren eines Detektierens einer Ablösung der Piezoschicht wird beschrieben. Es wird nun im Detail über ein Verfahren eines Detektierens einer Ablösung der Piezoschicht 31 mittels des Ablösungsdetektionsteils 73 geschrieben. Wie in 5 gezeigt, sind alle der in der Piezoschicht 31 enthaltenen abgeteilten Stücke 312a, 312b und 312c in Reihe über die Schalterelektroden 32 verbunden, um eine Stückverbindungsreihe DA zu bilden. Das abgeteilte Stück 312a (welches einem Ende der Stückverbindungsreihe entspricht), das an dem linken Ende in der Fahrzeugbreitenrichtung ausgebildet ist, ist mit einer Energieversorgung 731 verbunden und empfängt Energie. Das abgeteilte Stück 312c (welches dem anderen Ende der Stückverbindungsreihe entspricht), das an dem rechten Ende in der Fahrzeugbreitenrichtung ausgebildet ist, ist mit einem Ende 732a eines Detektionswiderstands 732 verbunden, und das andere Ende 732b des Detektionswiderstands 732 ist zusammen mit der Energieversorgung 731 geerdet.
Wie in 6 gezeigt, sind in dem Zustand, in welchem die Piezoschicht 31 an der Rückfläche 22a der Stoßstangenabdeckung 22 befestigt ist, die Schalterelektroden 32 von der Piezoschicht 31 und der Stoßstangenabdeckung 22 eingeklemmt. Als ein Ergebnis sind die jeweiligen Schalterelektroden 32 in Kontakt mit den abgeteilten Stücken 312a, 312b und 312c, um zwischen den abgeteilten Stücken 312a, 312b und 312c zu verbinden. Folglich fließt in diesem Fall Strom von dem abgeteilten Stück 312a an dem linken Ende zu dem abgeteilten Stück 312c an dem rechten Ende (wie durch einen Pfeil in 5 und 6 angegeben). Der Strom, der durch die abgeteilten Stücke 312a, 312b und 312c fließt, verursacht eine Detektionsspannung Vdg (welche einem elektrischen Potential des anderen Endes der Stückverbindungsreihe entspricht) zwischen den zwei Enden 732a und 732b des Detektionswiderstands 732. Wenn auf der anderen Seite, wie in 7 gezeigt, die Piezoschicht 31 von der Stoßstangenabdeckung 22 abgelöst ist, werden die Schalterelektroden 32 nicht länger von der Piezoschicht 31 und der Stoßstangenabdeckung 22 eingeklemmt und sind somit von dem Kontakt mit den abgeteilten Stücken 312a, 312b und 312c befreit. Als ein Ergebnis ist der Strom, der durch die abgeteilten Stücke 312a, 312b und 312c fließt, unterbrochen (in 7 ist der unterbrochene Abschnitt des Stromkreises durch x angegeben), und die Detektionsspannung Vdg wird 0. Der Ablösungsdetektionsteil 73 überwacht normal die Detektionsspannung Vdg, was es folglich möglich macht, ein Vorhandensein einer Ablösung der Piezoschicht 31 von der Stoßstangenabdeckung 22 zu detektieren.
Ein Verfahren eines Steuerns des Fußgängerschutzsystems wird beschrieben. Ein Verfahren eines Steuerns des Fußgängerschutzsystems 1 mittels der Fußgängerschutz-ECU 7 wird nun mit Bezug auf 8 beschrieben. Als erstes wird die Detektionsspannung Vdg an den Ablösungsdetektionsteil 73 gesendet (Schritt S101). Anschließend ermittelt der Ablösungsdetektionsteil 73, ob die Detektionsspannung Vdg gleich zu oder höher als ein vorbestimmter Energiespeisungsgrenzwert Vfx ist oder nicht (Schritt S102). Der Energiespeisungsgrenzwert Vfx wird auf einen Wert ähnlich zu 0 eingestellt. Wenn die Detektionsspannung Vdg ermittelt wird, weniger als der Energiespeisungsgrenzwert Vfx zu sein, wird eine Warnung einer Ablösung der Piezoschicht 31 von der Stoßstangenabdeckung 22 an das Armaturenbrett 6 abgegeben (Schritt S109), und diese Steuerprozedur endet.
Wenn die Detektionsspannung Vdg ermittelt wird, gleich zu oder höher als der Energiespeisungsgrenzwert Vfx zu sein, wird ein Fahrzeuggeschwindigkeitsdetektionswert Sdet des Fahrzeugs VE von dem Geschwindigkeitssensor 4 an den Fahrzeuggeschwindigkeitsermittlungsteil 71 gesendet (Schritt S103). Anschließend ermittelt der Fahrzeuggeschwindigkeitsermittlungsteil 71, ob der Fahrzeuggeschwindigkeitsdetektionswert Sdet gleich zu oder größer als der erste Fahrzeuggeschwindigkeitsgrenzwert Sth1 und gleich zu oder kleiner als der zweite Fahrzeuggeschwindigkeitsgrenzwert Sth2 ist oder nicht (Schritt S104). Wenn der Fahrzeuggeschwindigkeitsdetektionswert Sdet ermittelt wird, kleiner als der erste Fahrzeuggeschwindigkeitsgrenzwert Sth1 oder größer als der zweite Fahrzeuggeschwindigkeitsgrenzwert Sth2 zu sein, endet diese Steuerprozedur. Wenn der Fahrzeuggeschwindigkeitsdetektionswert Sdet ermittelt wird, gleich zu oder größer als der erste Fahrzeuggeschwindigkeitsgrenzwert Sth1 und gleich zu oder kleiner als der zweite Fahrzeuggeschwindigkeitsgrenzwert Sth2 zu sein, wird die Piezoschichtspannung Vpz von der Piezoschicht 31 an den Kollisionsermittlungsteil 72 gesendet (Schritt S105).
Es wird ermittelt, ob die Piezoschichtspannung Vpz, die von dem Kollisionsermittlungsteil 72 empfangen wird, gleich zu oder höher als der Spannungsgrenzwert Vth ist oder nicht (Schritt S106). Der Spannungsgrenzwert Vth wird zwischen einer Piezoschichtspannung Vpz, die erzeugt wird, wenn ein Fußgänger oder ein Fahrrad mit der Stoßstangenabdeckung 22 kollidiert, und einer Piezoschichtspannung Vpz, die erzeugt wird, wenn eine Bodenstruktur mit der Stoßstangenabdeckung 22 kollidiert, eingestellt. Wenn die Piezoschichtspannung Vpz ermittelt wird, gleich zu oder höher als der Spannungsgrenzwert Vth zu sein, wird es detektiert, dass eine Kollision, die eine Betätigung der Fußgängerschutzvorrichtung 5 erforderlich macht, an der Stoßstangenabdeckung 22 auftritt (Schritt S107), und die Fußgängerschutzvorrichtung 5 wird ausgelöst (Schritt S108). Wenn die Piezoschichtspannung Vpz in Schritt 106 ermittelt wird, niedriger als der Spannungsgrenzwert Vth zu sein, endet diese Steuerprozedur.
Funktionen und Wirkungen des ersten Ausführungsbeispiels werden beschrieben. Bei dem ersten Ausführungsbeispiel umfasst der Kollisionsdetektionssensor 3 die Piezoschicht 31, welche die Piezoschichtspannung Vpz entsprechend der Deformationsmenge der Stoßstangenabdeckung 22 erzeugt. Dies macht es möglich, genau ein Auftreten einer Kollision an der Stoßstangenabdeckung 22 des Fahrzeugs VE basierend auf der Piezoschichtspannung Vpz, die direkt von der Deformationsmenge der Stoßstangenabdeckung 22 beeinflusst wird, zu detektieren. Außerdem ist es nicht notwendig, eine Röhre für eine Druckdetektion in dem Stoßdämpfer 23 vorzusehen, was es dem Kollisionsdetektionssensor 3 und dem Fußgängerschutzsystem 1 erlaubt, einfach hergestellt zu werden. Der Kollisionsdetektionssensor 3 umfasst die Schalterelektroden 32, die von der Piezoschicht 31 und der Stoßstangenabdeckung 22 eingeklemmt werden. Die Schalterelektroden 32 stehen in Kontakt mit den abgeteilten Stücken 312a, 312b und 312c an der Seite, an welcher jedes abgeteilte Stück nicht an das Piezoelement 311 gebondet ist, um die abgeteilten Stücke 312a, 312b und 312c miteinander zu verbinden. Wenn die Piezoschicht 31 sich von der Stoßstangenabdeckung 22 ablöst, sind die Schalterelektroden 32 somit nicht länger eingeklemmt und daher nicht in Kontakt mit den abgeteilten Stücken 312a, 312b und 312c, sodass die Verbindung zwischen den abgeteilten Stücken 312a, 312b und 312c gelöst ist. Folglich wird der Energiespeisungszustand zwischen den abgeteilten Stücken 312a, 312b und 312c über die Schalterelektroden 32 normalerweise überwacht, was es möglich macht, eine Ablösung der Piezoschicht 31 von der Stoßstangenabdeckung 22 zu detektieren, was zu einem zuverlässigen Kollisionsdetektionssensor 3 und einem zuverlässigen Fußgängerschutzsystem 1 führt.
Das Klebemittel oder das doppelseitige Klebeband ist zwischen der Piezoschicht 31 und der Stoßstangenabdeckung 22 eingefügt, wodurch die Piezoschicht 31 an der Stoßstangenabdeckung 22 befestigt wird, während die Schalterelektroden 32 von der Piezoschicht 31 und der Stoßstangenabdeckung 22 eingespannt werden. Dies macht es möglich, einfach den Kollisionsdetektionssensor 3 und das Fußgängerschutzsystem 1 bereitzustellen, die fähig sind, eine Ablösung der Piezoschicht 31 von der Stoßstangenabdeckung 22 ohne zusätzliche Komponenten wie beispielsweise einer Befestigungskomponente zu detektieren. Der Vorspannungsvorsprung 22b, welcher in Richtung auf die Schalterelektrode 32 vorsteht, ist in dem Druckbereich gegen die Schalterelektrode 32 an der Stoßstangenabdeckung 22 vorgesehen. Als ein Ergebnis können die jeweiligen Schalterelektroden 32 ungeachtet einer Dicke der Elektrodenschutzschicht 315 in dem Zustand, in welchem die Piezoschicht 31 an der Stoßstangenabdeckung 22 befestigt ist, sicher in Kontakt mit den abgeteilten Stücken 312a, 312b und 312c gebracht werden. Es ist somit möglich, eine Energiespeisung zwischen den abgeteilten Stücken 312a, 312b und 312c beizubehalten.
Die Piezoschicht 31 umfasst das Paar von Elektrodenabdeckungsschichten 314 und 315, die die Elektroden 312 und 313 an der Seite, an welcher jede Elektrode nicht in Kontakt mit dem Piezoelement 311 steht, abdecken. Ferner umfasst der Kollisionsdetektionssensor 3 die Schalterabdeckungsschichten 33, die die Schalterelektroden 32 an der Seite, an welcher jede Schalterelektrode 32 nicht in Kontakt mit irgendeinem der abgeteilten Stücke 312a, 312b und 312c steht, abdecken. Dies macht es möglich, die Elektroden 312 und 313 und die Schalterelektroden 32 vor fremden Substanzen oder Ähnlichem zu schützen, was zu Verbesserungen bei Wasserdichtigkeitseigenschaften, Isolationseigenschaften und Staubbeständigkeit der Elektroden 312 und 313 und der Schalterelektroden 32 führt. Die Elektrodenschutzschichten 314 und 315 und die Schalterschutzschichten 33 sind biegsam und verhindern somit nicht eine Erzeugung der Piezoschichtspannung Vpz, wenn eine Kollision an der Stoßstangenabdeckung 22 auftritt. Der Ablösungsdetektionsteil 73 versorgt eines der abgeteilten Stücke 312a, 312b und 312c mit Energie und misst die elektrischen Potentiale der verbleibenden der abgeteilten Stücke 312a, 312b und 312c, wodurch er ein Vorhandensein einer Ablösung der Piezoschicht 31 von der Stoßstangenabdeckung 22 detektiert. Dies macht es möglich, mit einer einfachen Ausgestaltung ohne eine Zunahme der Komponenten eine Ablösung der Piezoschicht 31 von der Stoßstangenabdeckung 22 sicher zu detektieren. Alle der abgeteilten Stücke 312a, 312b und 312c sind in Reihe über die Schalterelektroden 32 verbunden, um die eine Stückverbindungsreihe DA zu bilden. Der Ablösungsdetektionsteil 73 versorgt ein erstes Ende der Stückverbindungsreihe DA mit Energie und detektiert das elektrische Potential eines zweiten Endes der Reihe DA. Als ein Ergebnis kann, für irgendeine Anzahl der abgeteilten Stücke 312a, 312b und 312c, eine Ablösung der Piezoschicht 31 von der Stoßstangenabdeckung 22 einfach nur durch Bereitstellung von Energie zu dem ersten Ende der Stückverbindungsreihe DA, während das elektrische Potential des zweiten Endes der Reihe DA detektiert wird, detektiert werden. Wenn ein Teil der Piezoschicht 31 von der Stoßstangenabdeckung 22 abgelöst ist, kann solche eine Ablösung ebenfalls detektiert werden.
(Zweites Ausführungsbeispiel)
Eine Ausgestaltung eines Kollisionsdetektionssensors 8 (der dem Fahrzeugkollisionssensor entspricht) eines zweiten Ausführungsbeispiels wird nun mit Bezug auf 9 bis 12 beschrieben werden. Wie bei dem Kollisionsdetektionssensor 3 des ersten Ausführungsbeispiels umfasst der Kollisionsdetektionssensor 8 des zweiten Ausführungsbeispiels eine Piezoschicht 81. Die Piezoschicht 81 umfasst ein Piezoelement 811 (welches dem piezoelektrischen Element entspricht), das an beiden Oberflächen des Piezoelements 811 von einer ersten Elektrode 812 und einer zweiten Elektrode 813 (beide entsprechen dem Paar von Elektroden) eingeklemmt ist. Nachstehend werden die erste Elektrode 812 und die zweite Elektrode 813 gemeinsam als Elektroden 812 und 813 bezeichnet. Die erste Elektrode 812 wird von einer Vielzahl von abgeteilten Stücken 812a, 812b und 812c gebildet, die entfernt voneinander in dem Zustand, in welchem die erste Elektrode an das Piezoelement 811 gebondet ist, angeordnet sind. Die abgeteilten Stücken 812a, 812b und 812c sind in der Fahrzeugbreitenrichtung in dem Zustand angeordnet, in welchem die Piezoschicht 81 an der Stoßstangenabdeckung 22 befestigt ist. Zwei Reihen der abgeteilten Stücke 812a, 812b und 812c, die in der Fahrzeugbreitenrichtung angeordnet sind, sind in einer Aufwärts-abwärts-Richtung ausgebildet (welche einer Vielzahl von identischen Reihen entsprechen), wobei ihnen das abgeteilte Stück 812c gemeinsam ist (siehe 10). Die Piezoschicht 81 umfasst ferner ein Paar von Elektrodenabdeckungsschichten 814 und 815, die die Elektroden 812 und 813 jeweils an einer Seite, an welcher die jeweilige Elektrode nicht in Kontakt mit dem Piezoelement 811 steht, abdecken. Die Elektrodenabdeckungsschichten 814 und 815 sind entsprechend an die Elektroden 812 und 813 gebondet.
Wie in 9 gezeigt, hat, wie bei der Piezoschicht 31 bei dem ersten Ausführungsbeispiel, die Piezoschicht 81 eine Vielzahl von Schalterelektroden 82 (die den leitfähigen Komponenten entsprechen). Die Schalterelektroden 82 sind in einer Fahrzeugbreitenrichtung jeweils größer ausgebildet als ein Zwischenraum zwischen den abgeteilten Stücken 812a, 812b und 812c. Die Schalterelektroden 82 sind jeweils in Kontakt mit zwei der abgeteilten Stücke 812a, 812b und 812c, welche in der Fahrzeugbreitenrichtung zueinander benachbart sind, um die abgeteilten Stücke 812a, 812b und 812c miteinander zu verbinden. Die Schalterelektrode 82 ist nicht an irgendeines der abgeteilten Stücke 812a, 812b und 812c gebondet. Die Piezoschicht 81 umfasst eine Vielzahl von Schalterabdeckungsschichten 83 (die den Energiespeisungsabdeckungsschichten entsprechen), welche die Schalterelektroden 82 an einer Seite abdecken, an welcher die jeweilige Schalterelektrode 82 nicht in Kontakt mit irgendeinem der abgeteilten Stücke 812a, 812b und 812c steht. Jede Schalterabdeckungsschicht 83 ist an die Schalterelektrode 82 gebondet, aber nicht an die Elektrodenabdeckungsschicht 814 gebondet. Jede der Elektroden 812 und 813 der Piezoschicht 81 hat eine geringere Dicke als diejenige von jeder der Elektrodenabdeckungsschichten 814 und 815 und der Schalterabdeckungsschicht 83.
Anders als die Piezoschicht 31 bei dem ersten Ausführungsbeispiel ist die Piezoschicht 81 an der Stoßstangenabdeckung 22 mittels einer Vielzahl von Befestigungsbolzen 84 (die den Befestigungskomponenten entsprechen) befestigt, die durch die Piezoschicht 81 und die Schalterelektroden 82 hindurchtreten. Wie in 9 gezeigt, ist jeder Befestigungsbolzen 84, der durch die Piezoschicht 81 und die Schalterelektrode 82 hindurchtritt, in ein Schraubloch 22c geschraubt, das in der Stoßstangenabdeckung 22 ausgebildet ist. Die Piezoschicht 81 des zweiten Ausführungsbeispiels ist an der Stoßstangenabdeckung 22 durch Befestigen der Befestigungsbolzen 84 an vier Positionen eines oberen linken Endes, eines unteren linken Endes, eines oberen rechten Endes und eines unteren rechten Endes in der Fahrzeugbreitenrichtung befestigt (siehe 10). Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel sind die Befestigungsbolzen 84 aus einem Nichtleiter wie beispielsweise einem synthetischen Harzmaterial hergestellt. Solange wie die äußere Umfangsfläche des Befestigungsbolzens 84 ausgebildet ist, nicht in Kontakt mit irgendeinem der Leiter wie beispielsweise den Elektroden 812 und 813 und der Schalterelektrode 82 zu stehen, kann das Material des Befestigungsbolzens 84 jedoch ein Leiter wie beispielsweise Metall sein. Wie in 11 gezeigt, hat die zweite Elektrode 813 eine Vielzahl von Bolzenlöchern 813a, durch welche die Befestigungsbolzen 84 hindurchtreten. Dies erlaubt es, der gesamten Oberfläche der zweiten Elektrode 813 leitfähig zu sein, sodass, wenn eine Deformation der Stoßstangenabdeckung 22 detektiert wird, die Piezoschichtspannung Vpz ohne Hindernis erzeugt wird. In dem Zustand, in welchem die Piezoschicht 81 an der Stoßstangenabdeckung 22 befestigt ist, werden die Schalterelektroden 82 von Bolzenköpfen 84a (die den Köpfen der Befestigungsbolzen entsprechen) der Befestigungsbolzen 84 mit den Schalterabdeckungsschichten 83 dazwischen auf die abgeteilten Stücke 812a, 812b und 812c gedrückt.
Wie in 10 gezeigt, sind all die abgeteilten Stücke 812a, 812b und 812c, die in der Piezoschicht 81 enthalten sind, in Reihe über die Schalterelektroden 82 verbunden, um einen Stückverbindungsfeld DA zu bilden, das im Wesentlichen eine C-Form hat. Wie bei dem Kollisionsdetektionssensor 3 des ersten Ausführungsbeispiels ist das abgeteilte Stück 812a (welches einem Ende der Stückverbindungsreihe entspricht), das an dem oberen linken Ende in der Fahrzeugbreitenrichtung ausgebildet ist, mit einer Energieversorgung 731 verbunden und empfängt Energie. Das abgeteilte Stück 812a (welches dem anderen Ende der Stückverbindungsreihe entspricht), das an dem unteren linken Ende in der Fahrzeugbreitenrichtung ausgebildet ist, ist mit einem Ende 732a eines Detektionswiderstands 732 verbunden, während das andere Ende 732b des Detektionswiderstands 732 zusammen mit der Energieversorgung 731 geerdet ist.
Wie in 9 gezeigt, werden in dem Zustand, in welchem die Piezoschicht 81 an der Rückfläche 22a der Stoßstangenabdeckung 22 befestigt ist, die Schalterelektroden 82 von den Bolzenköpfen 84a der Befestigungsbolzen 84 und der Piezoschicht 81 eingeklemmt. Als ein Ergebnis sind die Schalterelektroden 82 in Kontakt mit den abgeteilten Stücken 812a, 812b und 812c an der Seite (obere Seite in 9), an welcher jedes abgeteilte Stück nicht in Kontakt mit dem piezoelektrischen Element 811 steht, um zwischen den abgeteilten Stücken 812a, 812b und 812c zu verbinden. Folglich fließt Strom von dem abgeteilten Stück 812a an dem oberen linken Ende zu dem abgeteilten Stück 812a an dem unteren linken Ende (wie durch einen Pfeil in 9 und 10 angegeben). Dabei steht jede Schalterelektrode 82 in Kontakt mit dem abgeteilten Stück 812a, 812b oder 812c über einen Schlitz 814a, der in einer Elektrodenabdeckungsschicht 814 gebildet wird, während die Elektrodenabdeckungsschicht 814 gebogen wird. Wenn sich auf der anderen Seite, wie in 12 gezeigt, die Piezoschicht 81 von der Stoßstangenabdeckung 22 löst, werden die Schalterelektroden 82 von dem Kontakt mit den abgeteilten Stücken 812a, 812b und 812c befreit. Als ein Ergebnis wird der Strom, der durch die abgeteilten Stücke 812a, 812b und 812c fließt, unterbrochen (in 12 ist der unterbrochene Abschnitt des Stromkreises durch x angegeben). Somit überwacht, wie bei dem Kollisionsdetektionssensor 3 des ersten Ausführungsbeispiels, der Ablösungsdetektionsteil 73 die Detektionsspannung Vdg (die dem elektrischen Potential des anderen Endes der Stückverbindungsreihe entspricht) normal, was es möglich macht, das Vorhandensein einer Ablösung der Piezoschicht 81 von der Stoßstangenabdeckung 22 zu detektieren. Da die verbleibende Ausgestaltung des Kollisionsdetektionssensors 8 ähnlich zu derjenigen des Kollisionsdetektionssensors 3 des ersten Ausführungsbeispiels ist, wird eine weitere Beschreibung weggelassen.
Funktionen und Wirkungen des zweiten Ausführungsbeispiels werden beschrieben. Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel ist die Piezoschicht 81 an der Stoßstangenabdeckung 22 mittels der Befestigungsbolzen 84 fixiert, die in die Stoßstangenabdeckung 22 geschraubt sind, während sie durch die Piezoschicht 81 und die Schalterelektroden 82 hindurchtreten. Die Schalterelektroden 82 werden von den Bolzenköpfen 84a der Befestigungsbolzen 84 auf die abgeteilten Stücke 812a, 812b und 812c gedrückt. Dies macht es möglich, eine Zuverlässigkeit einer Befestigung der Piezoschicht 81 an der Stoßstangenabdeckung 22 zu verbessern und sicher ein Vorhandensein einer Ablösung der Piezoschicht 81 von der Stoßstangenabdeckung 22 zu detektieren. In dem Zustand, in welchem die Piezoschicht 81 an der Stoßstangenabdeckung 22 befestigt ist, ist die Vielzahl der abgeteilten Stücke 812a, 812b und 812c der ersten Elektrode 812 in der Fahrzeugbreitenrichtung angeordnet. Ferner sind zwei Reihen der abgeteilten Stücke 812a, 812b und 812c, die in der Fahrzeugbreitenrichtung angeordnet sind, in der Aufwärts-abwärts-Richtung vorgesehen. Als ein Ergebnis kann die Vielzahl von Befestigungsbolzen 84, die durch die Schalterelektroden 82 hindurchtreten, nicht nur in der Fahrzeugbreitenrichtung, sondern auch in der Aufwärts-abwärts-Richtung vorgesehen sein, um die abgeteilten Stücke 812a, 812b und 812c miteinander zu verbinden. Folglich kann die Piezoschicht 81 auf der Stoßstangenabdeckung 22 ohne Spiel befestigt werden, was weiter die Befestigungsstabilität verbessert.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt und kann wie folgt modifiziert oder erweitert werden. Modifikationen der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele werden beschrieben. Bei den zweiten Ausführungsbeispielen kann die Anzahl der Befestigungsbolzen 84, um die Piezoschicht 81 an der Stoßstangenabdeckung 22 zu befestigen, frei in Abhängigkeit von einer Form oder Größe der Stoßstangenabdeckung 22 eingestellt werden. Zum Beispiel kann, wie in 13 gezeigt, die erste Elektrode 816 von einem Paar von abgeteilten Stücken 816a, die oben und unten an dem linken Ende in der Fahrzeugbreitenrichtung angeordnet sind, einem abgeteilten Stück 816c, das an dem rechten Ende in der Fahrzeugbreitenrichtung angeordnet ist, und sechs abgeteilten Stücken 816b für jede der oberen und unteren Reihe, die zwischen den abgeteilten Stücken 816a und 816c angeordnet sind, gebildet sein. Dies macht es möglich, die Anzahl der Befestigungsbolzen 84 auf 14 zu erhöhen, was zu einer Verbesserung bei einer Stabilität einer Befestigung der Piezoschicht 81 an der Stoßstangenabdeckung 22 führt. In 13 sind die Schalterelektroden 82 weggelassen. Sowohl die erste Elektrode 312 als auch die zweite Elektrode 313 können aus abgeteilten Stücken auf solch eine Weise gebildet sein, dass die Schalterelektroden 82 die abgeteilten Stücke von jeder Elektrode in dem Zustand, in welchem die Piezoschicht 31 an der Stoßstangenabdeckung 22 befestigt ist, miteinander verbinden.
Während die vorliegende Erfindung mit Bezug auf Ausführungsbeispiele davon beschrieben worden ist, soll es verstanden sein, dass die Erfindung nicht auf die Ausführungsbeispiele und Ausbildungen beschränkt ist. Die vorliegende Erfindung soll verschiedene Modifikationen und äquivalente Anordnungen abdecken. Außerdem sind neben den verschiedenen Kombinationen und Ausgestaltungen andere Kombinationen und Ausgestaltungen, die mehr, weniger oder nur ein einzelnes Element umfassen, ebenfalls innerhalb des Geistes und Schutzbereichs der vorliegenden Erfindung.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2015148969 [0001]
JP 2014505629 A [0004]
JP 2004096980 A [0016]
JP 2007212436 A [0016]
JP 2013029368 A [0016]

Claims

Fahrzeugkollisionssensor (3, 8), umfassend: eine piezoelektrische Polymerschicht (31, 81), welche umfasst: ein piezoelektrisches Element (311, 811), welches deformiert wird, um eine vorbestimmte Ausgangsspannung (Vpz) zu erzeugen; und ein Paar von Elektroden (312, 313, 812, 813, 816), welche das piezoelektrische Element (311, 811) von dessen beiden Oberflächen einklemmen, wobei zumindest eine (312, 812, 816) des Paares von Elektroden eine Vielzahl von abgeteilten Stücken (312a, 312b, 312c, 812a, 812b, 812c, 816a, 816b, 816c) umfasst, die voneinander entfernt sind in einem Zustand, in welchem die zumindest eine (312, 812, 816) des Paars von Elektroden mit dem piezoelektrischen Element (311, 811) verbunden ist; und eine leitfähige Komponente (32, 82), welche zwischen der piezoelektrischen Polymerschicht (31, 81) und einer Stoßstangenabdeckung (22), die an einem Vorderabschnitt (21) eines Fahrzeugs (VE) vorgesehen ist, eingeklemmt ist oder welche zwischen einer Befestigungskomponente (84), welche die piezoelektrische Polymerschicht (31, 81) an der Stoßstangenabdeckung (22) befestigt, und der piezoelektrischen Polymerschicht (31, 81) eingeklemmt ist in einem Zustand, in welchem die piezoelektrische Polymerschicht (31, 81) an einer Innenfläche (22a) der Stoßstangenabdeckung (22) befestigt ist, sodass die leitfähige Komponente (32, 82) die Vielzahl von abgeteilten Stücken (312a, 312b, 312c, 812a, 812b, 812c, 816a, 816b, 816c) von einer Seite der Vielzahl von abgeteilten Stücken (312a, 312b, 312c, 812a, 812b, 812c, 816a, 816b, 816c), die nicht mit dem piezoelektrischen Element (311, 811) verbunden ist, miteinander verbindet.
Fahrzeugkollisionssensor (3) gemäß Anspruch 1, wobei: die piezoelektrische Polymerschicht (31) klebend an der Stoßstangenabdeckung (22) befestigt ist; und die leitfähige Komponente (32) zwischen der piezoelektrischen Polymerschicht (31) und der Stoßstangenabdeckung (22) eingeklemmt ist.
Fahrzeugkollisionssensor (3) gemäß Anspruch 2, wobei: die Stoßstangenabdeckung (22) einen Vorspannungsvorsprung (22b) an deren Druckbereich gegen die leitfähige Komponente (32, 82) umfasst; und der Vorspannungsvorsprung (22b) in Richtung auf die leitfähige Komponente (32, 82) vorsteht.
Fahrzeugkollisionssensor (8) gemäß Anspruch 1, wobei: die piezoelektrische Polymerschicht (81) an der Stoßstangenabdeckung (22) mittels eines Befestigungsbolzens (84) fixiert ist, der durch die piezoelektrische Polymerschicht (81) und die leitfähige Komponente (82) hindurchtritt und in die Stoßstangenabdeckung (22) geschraubt ist; und die leitfähige Komponente (82) von einem Kopf (84a) des Befestigungsbolzens (84) in Richtung auf die Vielzahl der abgeteilten Stücke (812a, 812b, 812c, 816a, 816b, 816c) gedrückt wird.
Fahrzeugkollisionssensor (8) gemäß Anspruch 4, wobei: die Vielzahl der abgeteilten Stücke (812a, 812b, 812c, 816a, 816b, 816c) in einer Fahrzeugbreitenrichtung nebeneinander in einem Zustand angeordnet ist, in welchem die piezoelektrische Polymerschicht (81) an der Stoßstangenabdeckung (22) befestigt ist; die Vielzahl der abgeteilten Stücke (812a, 812b, 812c, 816a, 816b, 816c), die in der Fahrzeugbreitenrichtung nebeneinander angeordnet ist, eine Reihe bildet; und die Reihe der Vielzahl der abgeteilten Stücke (812a, 812b, 812c, 816a, 816b, 816c) eine einer Vielzahl von identischen Reihen in einer Aufwärts-abwärts-Richtung ist.
Fahrzeugkollisionssensor (3, 8) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die piezoelektrische Polymerschicht (31, 81) ein Paar von Elektrodenabdeckungsschichten (314, 315, 814, 815) umfasst, von welchen jede eine entsprechende des Paares von Elektroden (312, 313, 812, 813, 816) an dessen Seite, die nicht in Kontakt mit dem piezoelektrischen Element (311, 811) steht, abdeckt, wobei der Sensor (3, 8) weiter eine Energiespeisungsabdeckungsschicht (33, 83) umfasst, welche die leitfähige Komponente (32, 82) an dessen Seite, die nicht in Kontakt mit der Vielzahl von abgeteilten Stücken (312a, 312b, 312c, 812a, 812b, 812c, 816a, 816b, 816c) steht, abdeckt.
Fahrzeugkollisionsdetektionsvorrichtung (1) umfassend: einen Fahrzeugkollisionssensor (3, 8) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6; einen Kollisionsermittlungsteil (72), welcher eine von der Ausgangsspannung (Vpz), die von der piezoelektrischen Polymerschicht (31, 81) erzeugt wird, und einer Detektionsspannung, die basierend auf der Ausgangsspannung (Vpz) erzeugt wird, mit einem vorbestimmten Spannungsgrenzwert (Vth) vergleicht und welche eine Auftreten solch einer Kollision, die es erforderlich macht, eine Schutzvorrichtung (5) zu betätigen, die ein kollidiertes Objekt schützt, an der Stoßstangenabdeckung (22) des Fahrzeugs (VE) detektiert, wenn die eine von der Ausgangsspannung (Vpz) und der Detektionsspannung gleich zu oder höher als der Spannungsgrenzwert (Vth) ist; und einen Ablösungsdetektionsteil (73), welcher eines der Vielzahl von abgeteilten Stücken (312a, 312b, 312c, 812a, 812b, 812c, 816a, 816b, 816c) mit elektrischer Energie versorgt und ein elektrisches Potential eines anderen der Vielzahl von abgeteilten Stücken (312a, 312b, 312c, 812a, 812b, 812c, 816a, 816b, 816c) misst, um zu detektieren, ob die piezoelektrische Polymerschicht (31, 81) von der Stoßstangenabdeckung (22) abgelöst ist.
Fahrzeugkollisionsdetektionsvorrichtung (1) gemäß Anspruch 7, wobei: alle der Vielzahl der abgeteilten Stücke (312a, 312b, 312c, 812a, 812b, 812c, 816a, 816b, 816c) in Reihe über die leitfähige Komponente (32, 82) miteinander verbunden sind, um eine Stückverbindungsreihe (DA) zu bilden; und der Ablösungsdetektionsteil (73) ein Ende der Stückverbindungsreihe (DA) mit elektrischer Energie versorgt und ein elektrisches Potential des anderen Endes der Stückverbindungsreihe (DA) detektiert.