JP2002531812A - 車輌の破壊区域に使用するための衝突変形センサー - Google Patents

車輌の破壊区域に使用するための衝突変形センサー

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JP2002531812A
JP2002531812A JP2000585109A JP2000585109A JP2002531812A JP 2002531812 A JP2002531812 A JP 2002531812A JP 2000585109 A JP2000585109 A JP 2000585109A JP 2000585109 A JP2000585109 A JP 2000585109A JP 2002531812 A JP2002531812 A JP 2002531812A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 車輌のその他の構成要素の実際の変形を検出するのに特に適合した衝撃センサーを提供すること。 【解決手段】 車輌の構成要素に取り付けるか要素を構成するための第一および第二の間隔の空間に圧縮可能な伝達媒体を満たした衝突変形センサーであり、伝達媒体は光またはその他の波動エネルギーに対して透明または半透明な素材で形成され、散乱エネルギー量を創出するための媒体内に分散した波動エネルギー散乱中心を含んでいる。光または波動エネルギーの線源と受信器は伝達媒体との間に導通を有している。信号結合器とプロセッサーは線源および受信器と一体化している。この装置は実体要素間の空間が圧縮されると光またはその他の波動エネルギーの強度が増大し、この増大が受信器と信号の演算処理器によって検出されるという原理によって作動し、その結果エアーバッグまたはシートベルトなどが作動する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】
(本発明の分野) 本発明は、車輌の衝突に対してエアーバッグ又はその他の応答を生じるような
、車輌の衝撃検出用センサーに関するものである。本発明はまた、衝撃検出シス
テム、及び、かかるシステムを組み込んだ車輌にも関する。本発明は特に、伝達
媒体内で媒体の変形が起こった場合に局所的な光の強さが増加するような伝達媒
体内部での光またはその他の波形エネルギー(waveform energy
)の強度変化を検出して作動する車輌の圧縮破壊区域に組み込まれた変形センサ
ーに関する。
【0002】
【従来の技術】
(本発明の背景) 衝撃検出センサーは近代的な車輌の安全システムの重要な要素を形成している
。特にエアーバッグと安全ベルト緊急緊縮装置の出現は、衝撃検出手段に正確さ
と素早さを要求する契機となった。車輌に用いられる検出手段は比較的安価であ
るのが望ましい。更にまた、センサーは信頼性が高く、腐食、温度変化、標高な
どによる悪影響を受けないことが不可欠である。
【0003】 衝突または衝撃センサーには、従来は、車輌速度の急激な変化を検出するため
に客室の車体中央部に配置した加速度計が使用されてきた。しかしこのような配
置では、衝突事故の起こった位置とその深刻さに関する十分な情報を得ることが
出来ない。多重式エアーバッグやシートベルト緊縮装置のような、構造と動作が
著しく複雑化した乗員拘束システムは、拘束装置を正確にコントロールするため
に衝突事故を動力学的に検知することが不可欠である。高感度と高精度は、車輌
が衝撃を受ける一カ所以上の区域での突発的な速度変化の検出に用いることが出
来る圧縮破壊区域センサーの使用によって、達成することが出来る。圧縮破壊区
域とは、衝撃事故に際して重大な変形を被る、非圧縮破壊区域に比べてより大き
い加減速を生じる車輌内の区域である。非圧縮破壊区域は、客室がその代表的な
ものである。圧縮破壊区域の代表はトランク、エンジン室、扉や側面パネルの外
側区域などである。
【0004】 在来型の衝撃センサーには“管内球”センサーや“慣性”センサーがある。“
管内球”型センサーはシリンダーを内部に容れて取り囲んでいる密封シールされ
たハウジングで構成されている。球形をした感応ピストンがシリンダー内に配置
されていて、ハウジングには制動ガスが満たされている。ピストンには導電性素
子が配置されている。ピストンは通常はバネに支えられてシリンダー内で動かず
にいる。この装置が充分な速度変化を受けると、ピストンが受けた力がバネによ
って行使される相殺バイアスに打ち勝ってピストンをシリンダー内で変位させる
。バネの力に加えて、ピストンがシリンダー内のある距離を動いた場合に生じる
圧力差に起因するピストンの周りを囲む制動ガスによる制動力がピストンには掛
る。車輌の減速が制動力とバネによるバイアス力の双方に打ち勝つ位に大きくて
且つ持続時間も充分であれば、ピストンが移動し回路に導通が生じてエアーバッ
グまたはその他の安全システムを作動させる。
【0005】 慣性型センサーも同様の原理で働くのであるが、固定要素に対して相対的に移
動する可動要素で構成されている。在来型では、慣性型センサーは“転動”型セ
ンサーであって、可撓性バンドのループ内に納められた2個以上のローラーで構
成された殆ど無摩擦の機構で構成されていて、このバンドは動きが各種の機能を
果たす方向を向くようにローラーを転がす役割をしている。衝突またはその他の
突発的減速または加速が起こると、それによって発生した力が可動要素を移動さ
せる。その力が大きさと持続時間が共に充分大きければ、可動エレメントは予め
決められた距離をピンの方向へ動いて、ピンを叩くか押しのけて、エアーバッグ
またはその他の安全システムを作動させる。
【0006】 その他単純な電気式スイッチ、電子式圧力スイッチ、棒と管型センサーなど、
圧縮破壊区域で使用する各種のセンサーも提案されている。従来はかかるセンサ
ーは圧縮破壊区域の最外端に配置されていた。その他の変形中心、特に横方向の
衝撃状態に対するものも記載されている。かかるセンサーは変形強度または変形
速度、或る場合には、その両者を極めて限られた分離度で検出する。或る場合に
は、センサーは車輌自体の圧縮破壊の強度を破壊の重大性または速度変化の指標
として検出する。かかるセンサーは、圧縮破壊による変形が丁度車体の内部に位
置しているセンサーとの接触が発生した程度の変形を起こした場合に従来は安全
システムを作動させていた。代表的な例では、複数の変形センサーが車体の色々
な位置に配置されていた。
【0007】 車輌の圧縮破壊区域に取り付けられた変形センサーは、車輌が充分な衝撃を受
けた場合にスイッチの2つの要素が合体して電気的な接触を形成する様な力を発
生する圧縮破壊区域にスイッチを取り付けることによって通常は作動している。
例えば、光ファイバー型のスイッチは接触区域に取り付けることが出来る(米国
特許第4,988,862号参照)。或いはまた、弾性のある部材によって分離
された2つの離れた導体が、充分な衝撃を受けた場合に導体同士がお互いに接触
するような形で圧縮破壊区域に取り付けられている(米国特許第4,995,6
39号参照)。
【0008】 これらの在来型の配置は何れも、激しい損傷を起こす事故の全て、または殆ど
を感知するのに適切な方法で車輌の圧縮破壊区域内での速度変化を検出するのに
完全に適切なものであるとはいえない。特に、慣性センサーは短期持続型加速パ
ルスの場合にはエアーバッグ拘束システムを作動させるが、長期持続型パルスで
は起動させないことが知られている。同様に、管内球型センサーは垂直方向また
は側面方向の加速に対しては余りよく感応せず、縦軸方向の減速に対してのみよ
く応答する。更にまた、管内球型センサーは、高温度では封入ハウジング内にあ
る制動ガスの粘度が悪影響を受けるので、温度の影響を受けやすい。
【0009】 既存のセンサーの多くに存在している欠点は破壊的でも搭乗者を傷つける程で
もない衝撃に感応して突発的に安全システムを作動させてしまう危険性があるこ
とである。車輌の一次構造と一体化していて車輌の構造体および/またはエネル
ギー吸収要素の実際の変形以外の如何なる事象にも感応しない高度の信頼性のあ
る変形センサーが提供されるのが望ましい。悪い環境下でも信頼性が高くて重量
的に嵩張らないセンサーが提供されれば更に望ましい。
【0010】 上記の目的を達成するために衝撃を高度に探知することは、厳密な意味での電
気的および/または機械的手段ではなくて、光またはその他の波動エネルギーの
散乱原理によって作動するセンサーの使用によって達成が可能である。
【0011】 本発明の出願者達の先行PCT国際出願番号PCT/CA98/00686号
には、此処では“積分空洞”圧力センサーと呼ばれている一般用圧力センサーが
開示されている。このセンサーは、積分化された空洞内で分散および散乱された
光またはその他の波動エネルギーはエネルギーが分散している区域が縮小すると
増強されるという原理によって作動するものである。この原理では、圧力センサ
ーは伝達媒体内に光を分配する散乱中心を有する光またはその他の波動エネルギ
ーの圧縮可能な伝達媒体によって構成される。波動エネルギー源受容手段は伝達
媒体と連携して、伝達媒体を行き来する波動エネルギーの伝達と受容を行う。
【0012】 “光”という用語は全てのタイプの波動エネルギーの一般的呼称として此処で
は使用されている。不可視スペクトル領域に属する電磁放射線や音波を含めたそ
の他の形態の波動エネルギーも本発明で使用されている波動エネルギーに属する
ものと解釈されるべきである。
【0013】 積分空洞型センサーの伝達媒体は可撓性のある気嚢または圧縮可能なハウジン
グ、乃至はこれらに類似のものに封入されている。気嚢またはハウジングに掛け
られた圧力が伝達媒体を圧縮し、その結果光源を取り巻く区域にある光の強度が
伝達媒体の体積の減少に比例して増大する。光の強度変化が受光器によって検出
され、情報が信号演算処理手段へ伝達される。伝達媒体は特定の光または波動の
周波数に対して透明または半透明であって、媒体全般にわたって均等に配置され
た複数の光散乱中心が存在しているのが望ましい。例えば媒体は半透明の発泡素
材で構成することが出来る。或いはまた、積分空洞センサーは中空の箱で形成さ
れており、この箱の壁の内面が光を反射または分散させる特性を有していて、箱
に入射した光が光分散機能を発揮できるように全体に拡散するようになっていて
もよい。包容体は、その包容体によって仕切られるか変形可能な素材によって形
成された区域または体積によって決まる積分光学空洞を形成し、この空洞内部の
照度は回折反射または屈折を繰り返すことによって空洞全体の分布が有効に無作
為的に均一化される。このような空洞では入射光の始めの方向は究極的には消滅
する。積分光学空洞は空気またはガスの入った包容体であってもよいし、光散乱
中心を提供する多孔質のマトリックスのような半透明の固体によって決まる体積
であってもよい。
【0014】 出力が一定の光源に対しては空洞内の光の強度は空洞の体積、光源の位置、お
よび包容体の壁面反射または伝達媒体内の散乱中心の密度の関数である、という
のがかかる空洞の特性である。空洞の体積が減少すると、それに対応して空洞内
の光の強度が増大する。空洞は、ある種の極端な形態の場合には応答が理想的で
はなくなる場合もあるが、どんな形にでも作ることが出来る。
【0015】 この形の圧力センサーは本発明の目的に適合した適当な形態をとることが出来
る。例えば、センサーは複数の光源と受光器を備えた長い形、平たい形にするこ
とが出来る。或いはまた、散乱媒体を決められた空洞または受光空間に適合する
形をした発泡体の塊にすることも出来る。
【0016】
【発明が解決しようとする課題】
(本発明の概略) 車輌の衝撃を検出するための事故的誘発の危険性が出来るだけ小さい感知また
は検出手段を構成する車輌の構成要素を提供することが本発明の目的である。車
輌の圧縮破壊区域または車輌のその他の構成要素の実際の変形を検出するのに特
に適合した衝撃センサーを提供することが本発明の更なる目的である。
【0017】 電磁気障害、腐食、温度その他の変動因子に影響されない衝撃センサーを提供
することも本発明の更なる目的である。電気的乃至は可動性の素子や構成要素を
出来るだけ少なくした感知手段を提供することが本発明の目的でもある。
【0018】
【課題を解決するための手段】
上に述べた目的に合わせて、車輌内部に設置して車輌の一部を変形させるに充
分な車輌によって経験された衝撃を検出するための変形センサーを本発明は一つ
の側面として提供するものである。本側面においては本発明は以下のように構成
されている: a)外部境界と媒体内に均一に分配された散乱中心とを有する波動エネルギー伝
達物質で出来た圧縮可能な伝達媒体で構成されている圧力センサー; b)伝達媒体内に散乱された波動エネルギーを含んだ散乱エネルギー容量を創出
するための伝達媒体と合体しているか導通を有している波動エネルギー受信器;
c)散乱されたエネルギー容量以内の散乱された波動エネルギーの積分強度に感
応する波動エネルギー受信器; d)波動エネルギー源と受信器の周辺の区域が散乱エネルギー容量を実質的に決
める発生した信号を圧力表示器に伝達するための波動エネルギー受信器に繋がれ
た信号結合手段;外側境界に変位が起こると散乱エネルギー容量の寸法容量が外
部から適用された圧力の変化に応じて変化し散乱波動エネルギーの強度に変化が
起こって、そのために発生した信号が圧力表示器に適用された圧力の尺度を提供
する; e)車輌が衝撃を受けると当該要素に変位が発生して伝達媒体を圧縮し衝撃を受
けたことを知らせる信号を発生させる、それぞれが車輌の圧縮破壊区域にある車
輌構成要素に付随していて、両者の間にある伝達媒体によって間隔が保たれてい
る第一および第二の実体要素。
【0019】 波動エネルギーは光であり、伝達媒体は半透明の発泡帯であるのが望ましい。
【0020】 ある側面では、エネルギー源と受信器は光ファイバー光源で構成され、近接し
た位置にある光ファイバー受光器と結合している。更にいうならば、多数対の光
ファイバー光源と受光器が光ファイバー配列を構成している。
【0021】 一方、光源は伝達媒体の近傍にある一つ以上のLEDで構成されていて、受信器
は受光器で構成されている。LEDと受光器は伝達媒体と接触している回路盤上
に設けることが出来る。
【0022】 ある側面では、本発明は第一の実体要素である強固なバンパー支持部と、第二
の実体要素である支持部から隔てられたバンパー皮層部とを有し、バンパー支持
部と皮層部との間に空間部が存在している車輌用バンパーを構成している。空間
部は少なくともその一部が通常は半透明の発泡体で構成されている伝達媒体で構
成されたエネルギー吸収素材で満たされている。少なくとも一組の光源と受光器
が伝達媒体に通じている。光源と受光器は発泡体の近傍にあるか、接触している
か、その内部にあるのが望ましい。通常は光源と受光器が、光ファイバーまたは
LED光源とバンパー支持体に取り付けられた受光器とが直線配列を構成してい
る。一つの形態としては、光ファイバー送信器と受光器が個々に制御モジュール
と結合していて、光ファイバーケーブルで繋がった光源を構成している。このよ
うなモジュールは光ファイバー受光器から送られた光を受ける信号結合手段と、
受けた光の強度をエネルギー源と受信器とを取り巻く領域にある伝達媒体の変形
を示す信号に変換する演算処理手段とで構成されている。或いはまた、モジュー
ルが伝達媒体と接触しているLEDと受光器の配列を支えている回路盤に通じて
いる場合もある。
【0023】 ある側面では、本発明は強固な骨組み要素とそれからは分離した外殻とで構成
され、外殻と骨組み要素との間の空間部分の少なくとも一部が、望ましくは半透
明の発泡素材で出来た変形可能な伝達媒体で満たされた、ドアパネルまたはその
他の構造要素のような車輌パネルで構成されている。一組以上の上述したような
光源と受光器が伝達媒体と接触してまたは導通がある状態でパネル内に取り付け
られている。上述したような制御用モジュールもエネルギー源並びに受光器と一
体化されている。
【0024】 ある側面では、本発明は少なくとも一部が望ましくは全体が、上述の望ましく
は半透明の発泡素材で構成された伝達媒体で満たされた中空の車輌構造メンバー
で出来た車輌骨格要素で構成されている。光源と受光器手段は、上に性格づけさ
れたように、伝達媒体と導通状体にあって上述の演算処理モジュールと一体化さ
れている。
【0025】 ある側面では、本発明は車輌内に設置するための、比較的近接した間隔にある
二つの車輌要素間に働く圧縮力を検出するための変形センサーで構成されている
。本側面では、2枚のプレートの中間が望ましくは半透明の発泡体で出来た伝達
媒体で満たされた、間隔のあいた平行なプレートの対で構成されている。各プレ
ートは、車輌構成要素の集合体が例えば衝突が起こったような場合にプレート間
の隙間にある発泡体を圧縮するようになった車輌構成要素と一体化している。空
間部分の横端はプレート間の空間を完全に取り囲むための閉塞メンバーによって
束縛され、外側プレート間は完全に発泡体で満たされているのが望ましい。一対
以上の上述の光源と受光器が伝達媒体内に配置されているか、または伝達媒体と
組み合わすか導通のある状態とされている。
【0026】 ある側面では、本発明は比較的廣く離れた車輌構成要素の相対的偏倚を検出す
るための縦方向変形センサーで構成されている。本則面では、本発明は中空の穴
が部分的に伝達媒体で満たされている長く延びた中空円筒で構成されている。伝
達媒体は円筒の中空穴の内部に納められ伝達媒体と接触している活動可能な円筒
状プランジャーによって円筒内に保持されている。一組以上の上述したような光
源と受光器が伝達媒体と接触して導通可能な状態で円筒内に、望ましくは円筒の
底に接して置かれている。円筒の体部と穴は各々が車輌の構成要素に取り付けら
れている。車輌の構成要素がその相互間で変位を生じるとプランジャーが円筒内
で移動して、その結果伝達媒体が圧縮されて衝撃を示す信号が発生する。エネル
ギー源と受信器の結合された演算処理モジュールは円筒の内部または外側に設け
ることが出来る。
【0027】 ある側面では、本発明はエアーバッグまたはその他の衝撃応答手段と、車輌内
に取り付けられて操作的に衝撃応答手段に結合された一つ以上の上述したような
変形センサーとを有する車輌で構成されている。
【0028】 ある側面では、本発明は以下のような過程で構成された、車輌の一部を圧縮す
るに充分な車輌に対する深刻な衝撃の検出方法で構成されている: a)上に述べたように車輌内部にあって車輌の圧縮破壊区域内にある二つの車輌
構成部品を結びつけている変形センサーを備えていて; b)光またはその他の波動エネルギーを線源からセンサーの中にある変形可能な
伝達媒体へと伝達し; c)変形可能な伝達媒体内で散乱した光またはその他の波動エネルギーを波動エ
ネルギー受信器手段によって検出し; d)受信された波動エネルギーを演算処理手段によって強度のレベルに対応した
電気信号に変換し; e)車輌が受けた深刻な衝撃の量に応じて車輌の構成要素の集束を示す伝達媒体
内での光またはその他の波動エネルギーの強度の変化を検出してエアーバッグま
たはその他の衝撃応答手段を作動させる。
【0029】 此処で限定的に取り上げられている実施形態は通常の乗用車またはトラックに
適用されたものではあるが、本発明は適切な改造を加えることによって陸上、水
上、航空、宇宙空間の如何なる乗り物にも適用し得るものであると理解されるべ
きである。
【0030】
【発明の実施の形態】
(好ましい実施形態の詳細な説明) 本発明は一般的な云い方をすると車輌の圧縮破壊区域内の効果的な位置に取り
付けられた変形センサーに関するものである。センサーは車輌の機能的または構
造的部分を構成する部品として車輌内に組み込むことも可能である。
【0031】 図1(a)および1(b)はPCT/CA98/00686に全般的に記載さ
れ“一体化空洞”センサーとして公知である既存のセンサーを示したものである
。本発明はこのような一般型を有するセンサーに関するものである。一体化空洞
圧力センサー1は一般的に光散乱性素材の塊で出来た媒体2を含んでいる。この
素材は開放型または密閉型気泡の半透明発泡体であるのが望ましい。複数の間隔
のあいた光源4が発泡体内部の領域に連続した完全に散乱された照度を提供して
いる。媒体の内部は光ファイバーケーブル6で照らされ、その一端は光源に繋が
りその他端は発泡体2の内部でまたは対面して終わっている。第一の光ファイバ
ーと束ねられている第二の光ファイバー8が発泡体内部の光の強度を検出するた
めの受光器を構成している。受光器の他端は信号演算処理手段10に繋がってい
る。光源は発泡体の内部を予め決められた照度で照らしていて、この領域の光は
発泡体内部の例えば気泡の壁面などの散乱中心で完全に散乱される。光源と受光
器は長く延びた照度ストリップ6で構成された支持マトリックスと一体となって
いる。発泡体が圧縮されると、図1(b)で図解したように、予め決められた照
度が変形量に応じて変化してその領域内の光強度が増大する。
【0032】 光ファイバー6は演算処理手段10の内部で通常の電球またはLEDで構成さ
れた光源と繋がっていて、連続した照度を与えるために車輌の電源または独立し
た光源から電力が供給されている。車輌の運転者に見える警告灯がこの光源と一
体化していて、光源が断線するかその他の理由で点灯していない時には運転者に
警告を発するようになっているのが望ましい。
【0033】 図2に移り、本発明は車輌のバンパー20が本発明を構成している側面を示し
ている。バンパーは車輌の骨格(図示されていない)に取り付けるためのスペー
サー24と腕状に長く延びた強固な支持部26で出来たアマチュアー22を有し
ている。バンパーの外被28はアマチュアーに取り付けられていて、エネルギー
吸収性半透明発泡体芯材2を満たした可撓性の外被で構成されている。照度スト
リップ16がバンパーの支持部に取り付けられていて長手方向に延びている。照
度ストリップは交互配列で光源と受光器の両方の役割をする光ファイバーの配列
で構成されている。光ケーブルはバンパーのアマチュアーに取り付けられた電子
式マイクロプロセッサー・モジュール10へと延びている。マイクロプロセッサ
ー・モジュールには情報と信号の演算処理手段が包含されていて、その詳細につ
いては後で述べるのであるが、センサーからの光学的信号が電子的信号に変換さ
れる。電力と情報伝達の両結合線32がマイクロプロセッサー・モジュールを電
源(図示されていない)および、以下で更に詳細に述べるのであるが、一つ以上
のエアーバッグまたはその他の安全装置(図示されていない)に繋いでいる。こ
のモジュールには光源となる光ファイバー・ケーブルによって伝達される一つ以
上の発光源も包含されている。
【0034】 図3は本発明の圧力センサーを組み込んだ車輌用ドアパネルを示したものであ
る。パネルはその内側に位置する補強桟42と外被44とで構成されている。外
被の内側にはエネルギー吸収性発泡体2がある。照度ストリップ16が補強桟2
に取り付けられていて、エネルギー吸収性発泡体2との間を繋いでいる。照度ス
トリップ16は上述したように光ファイバーで出来ている。照度ストリップ16
は上述したのと同様の機能を持ったマイクロプロセッサー・モジュール10に繋
がっている。マイクロプロセッサー・モジュールは、図示されてはいないが、電
源とエアーバッグなどの安全装置に繋がっている。
【0035】 図4は圧力センサーを組み込んだ車輌の構造骨格要素を示している。構造要素
は車輌の屋根補強桟、ドアの支柱、などどのような骨格メンバーであってもよい
。骨格メンバーは内部に空洞を有する強固な外殻52で構成されている。メンバ
ーの内部は光を散乱する発泡体で満たされている。先に述べたような照度ストリ
ップが枠の内部に入り込んで全長に亘ってか一部に延びている。マイクロプロセ
ッサー・モジュール10がストリップに繋がっていて、骨格メンバーに直接取り
付けられているか車輌の内部に置かれている。モジュールは電源とエアーバッグ
またはその他の安全装置に繋がっている。
【0036】 図5は車輌を構成する二つの要素の間に装着した非一体化型変形センサーの第
一の形態を示したものである。例えば、車輌の衝撃を表す骨組み要素の集束を検
出するために二つの要素の中間にこのようなセンサーが取り付けられる。センサ
ーのこのような形態は圧縮を受ける範囲が広くて浅いので此処では“横型”セン
サーと呼ぶこととする。この形態ではセンサーは長い第一軸と比較的短い第二軸
とを有している。このセンサーは横軸方向の変形を一次的に検出する。センサー
は、平行に離れて配置された第一と第二の強固なプレート62で挟まれていて、
このプレート62の側縁は圧縮可能または弾力性の側壁64で拘束されて囲まれ
た内部を規定しているセルで構成されている。内部の空間は光学的発泡体コア2
で満たされている。照度ストリップ16は内部の空間に発泡体に接して収納され
ている。プレートに付いている取り付けブラケット66が比較的間隔の狭い二つ
の車輌構成要素にプレートを固定しているので、車輌構成要素間での変位が深刻
な衝撃を表すこととなる。既に述べたようにマイクロプロセッサー・モジュール
10が光ファイバーの配列に繋がっていて、電源と一つ以上のエアーバッグなど
に繋がっている。モジュールは車輌の構成要素に直接取り付けられているか、そ
うでない場合は車輌の内部に取り付けられている。
【0037】 図6は車輌の圧縮破壊区域内に取り付けることが出来る長く延びた軸を有する
横方向の変形センサー70で構成された非一体化型センサーの第二の形態を示し
たものである。この第二のタイプのセンサーはエンジン室内にある比較的間隔の
離れた骨格要素の間に取り付けられるものであって、エンジン室内で変形が起こ
ると骨格要素の相対位置にずれが生じてその変位がセンサーで感知される。この
実施形態では変形センサーは強固な中空シリンダー72で構成されていて、その
一端はキャップ74で覆われているのでシール76がシリンダーに蓋をした形に
なっている。シリンダーの一方の端を車輌の一方の構成要素に取り付けるための
タブ78がキャップから出ている。プランジャー80は滑動可能な形でシリンダ
ー内に納まっていて、このプランジャーの外側を向いた第二の端には車輌の第二
の構成要素に結合するための第二のタブ82が付いている。プランジャーはシリ
ンダーの第二の開放端にプランジャーと触れ合うように付いている環状シール8
4でシリンダー内に保持されている。シリンダー内部のキャップとプランジャー
の間は光散乱性の発泡体2で満たされている。一般的な形で前述した照度ストリ
ップ16が内部の空間にキャップ74から間を開けてシリンダー内に取り付けら
れた剛直な中間プラグ86に取り付けられている。照度ストリップは上述したマ
イクロプロセッサー・モジュール10と機能的に繋がっていて、このモジュール
は電源並びに一つ以上のエアーバッグなど(図示されていない)に繋がっている
。マイクロプロセッサー・モジュールは通常はシリンダー内部のプラグ86とキ
ャップ74との間の空間に設置されている。車輌が圧縮破壊区域を変形させるに
充分な衝撃を受けると、プランジャーは内側へ移動して光学的発泡体を圧縮し、
光の強度が圧縮量に比例して増大する。
【0038】 図7は図6に示した実施形態の変形90を示したものであって、光ファイバー
配列は図6の場合のプラグ86にではなくてシリンダー72の端に直接設置され
ている。この形態ではマイクロプロセッサーと光ファイバー配列とを繋いでいる
光ファイバー結合92はシリンダーの外壁の外へ延びていて、マイクロプロセッ
サー・モジュール10はシリンダーの外部にあって車室内に設けられている。光
ファイバー・コネクター94がシリンダー内の光ファイバー配列16に繋がって
いる第一の光ファイバー・ケーブル96とマイクロプロセッサー・モジュールに
繋がっている第二の光ファイバー・ケーブル98とを繋いでいる。
【0039】 図8は車輌100の圧縮破壊区域内に設けた変形センサーの配列の代表例を示
したものであって、この場合は車輌のエンジン室とその周辺の要素を示している
。圧縮破壊区域は車輌の骨格102,バンパーのアマチュアー104、車体の外
被106で構成されている。エンジンは車輌の骨格に取り付けられている。車輪
108が一つ示されているが第二の車輪は簡単化のために省略してある。一つ以
上の側面に付けられた縦軸型の変形センサー70が車輌の骨格と車体の外殻の前
輪を取り巻く部分とを繋いでいる。その他に複数の横軸型センサー60が、例え
ばエンジンとエンジン前方の骨格との間、エンジンの後部と骨格の横軸要素との
間、エンジンのラジエーターと前バンパーのアマチュアーとの間、などのエンジ
ン室の周辺部に効果的に設けられている。このような配置によって前方からまた
は側面から車輌の圧縮破壊区域への深刻な衝撃は一つ以上の変形センサーで感知
されて以下で述べるような中央演算処理ユニットに衝撃の信号を発信する。
【0040】 図9は変形センサーの配列、中央制御ユニット、エアーバッグなどを示す模式
図である。今までに開示された形態の何れかの一つ以上である変形センサー16
0が車輌の一つ以上の圧縮破壊区域に有効に配置されている。各センサーにはそ
れに対応するマイクロプロセッサー・モジュール10が付随している。マイクロ
プロセッサー・モジュールはその各々が通常は車輌のバッテリーである共通電源
120と、共通の中央演算処理ユニット122に繋がっている。中央演算処理ユ
ニットは一つ以上のエアーバッグ124,シートベルト締め付け手段126,ま
たはその他の衝撃応答手段に繋がっている。中央演算処理ユニットはエアーバッ
グなどを衝撃の方向および/または強度に応じてエアーバッグが展開されるよう
にコントロールするのが望ましい。すなわち、衝撃が小さい場合はエアーバッグ
の膨張度を小さくするのである。更にまた、特定の方向からの衝撃を受けた場合
には車輌が信号を受けた方向のエアーバッグのみが応答するようにする。例えば
、バンパーの一方の側で衝撃を受けるとバンパーのその側にある検出器から送ら
れた信号に応答する。或いはまた、応答が変わると衝撃の方向と強度に対応して
安全手段が作動する。例えば、ベルトの締め付けと単独または複数のエアーバッ
グの展開を起こさせることも可能である。
【0041】 図10(a)と図10(b)は上述した実施形態において参照番号16として
示した照度ストリップと、参照番号10として示した制御手段との二つの変形を
模式的に示したものである。図10(a)は光ファイバーで伝達される照度と検
出の配置を図示したものであって、この場合ストリップは放射ファイバーと受光
ファイバーの光ファイバー対の配列で構成された光ファイバー・リボンケーブル
である。リボンケーブル140は演算処理手段10へ入っている。放射ファイバ
ー6は演算処理手段10の内部でLED光源142と繋がっており、受光ファイ
バー8は光検出器配列144と対になっている。光検出器配列からの信号はアナ
ログ/デジタル変換器146を通ってマイクロコントローラー148へ送られ、
此処で配列144から送られてきた信号が翻訳変換される。マイクロコントロー
ラーは通常のエアーバッグに繋がっているが此処では図示されていない。これら
の諸要素には電源150から電力が供給される。
【0042】 図10(b)は非光ファイバー伝達形態のものを示している。この形態では照
度ストリップは硬質または可撓性の回路盤152で構成されている。回路盤には
LED/光検出器の対154の配列が取り付けられていて、これが多重通信機1
56に繋がっている。多重通信機からの信号はアナログ/デジタル変換器を通し
てマイクロコントローラーへ送られ、上の場合と同様にエアーバッグへ送られる
。これらの諸要素には上の場合と同様に電源150から電力が送られている。
【0043】 図10(a)と10(b)で示した照度ストリップの配置はどちらも、今までに
述べたセンサーの配置の何れにも適用が可能である。
【0044】 図5と図6に示した実施形態は特に速度または姿勢の構成に適合している。速
度センサーは回転か速度または遠心加速度を検出することによって速度を検出す
る。姿勢または傾斜センサーは軸から外れた重力加速度を検出して作動する。自
動車に適用した場合は+/−1g程度の加速度で作動するのが好ましい。
【0045】 本明細書においては本発明の好ましい実施形態の詳細な説明を用いて本発明を
記述してきたのではあるが、かかる実施形態からの乖離乃至は変形は本発明に包
含されるものであることを本発明に関連する技術に習熟した当業者は理解すべき
である。本発明の範囲は、特許請求の範囲でも述べているように、かかる乖離と
変形を網羅したものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】 (a)および1(b)は本発明を使用するに際して適用される公
知の変形センサーの部分を示す模式的断面図である。
【図2】 本発明を取り入れた車輌用バンパーの断面図である。
【図3】 本発明を取り入れた車輌用ドアパネルの断面図である。
【図4】 本発明を取り入れた車輌用骨格要素の断面図である。
【図5】 本発明の第2の実施形態に基づいたセンサーの断面図である。
【図6】 本発明の第3の実施形態に基づいたセンサーの断面図である。
【図7】 図6に基づいた、本発明の第4の実施形態の断面図である。
【図8】 車輌の部分、すなわち車輌のエンジン室とその周辺の、本発明の
一側面を示す模式図である。
【図9】 センサーとそれに付随する制御、関連機器の配置を示す模式図で
ある。
【図10】 図10(a)と10(b)は照度ストリップとそれに付随する
プロセッサー要素の模式図である。
【符号の説明】
1 圧力センサー1 2 媒体 4 光源4 6,8 光ファイバーケーブル 10 信号演算処理手段
【手続補正書】特許協力条約第34条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成12年8月22日(2000.8.22)
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0014
【補正方法】変更
【補正内容】
【0014】 この形の圧力センサーは本発明の目的に適合した適当な形態をとることが出来
る。例えば、センサーは複数の光源と受光器を備えた長い形、平たい形にするこ
とが出来る。或いはまた、散乱媒体を決められた空洞または受光空間に適合する
形をした発泡体の塊にすることも出来る。 本発明は“深刻”に分類される車輌衝撃の検出に関するものである。深刻な
衝撃とは車輌の搭乗者の一人以上が重大な傷害を受けるか死亡するような衝撃を
意味している。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0027
【補正方法】変更
【補正内容】
【0027】 ある側面では、本発明は車輌に対する深刻な衝撃を検出する方法に関するもの
であって、車輌の圧縮破壊区域内に変形センサーを有していて、かかるセンサー
が深刻な衝撃を検出した場合にはセンサーと搭乗者拘束システムとの間で情報の
伝達が行われるようになっている車輌を提供する過程で構成されているものであ
る。本発明は以下の過程で構成されている: a)圧縮可能な伝送媒体、光源と受光器、信号の結合手段と信号の演算処理手段
で構成された上に述べたような一般的形態の変形センサーを備えていて、車輌内
部にあるかかるセンサーが車輌の圧縮破壊区域内にある二つの車輌構成部品を結
びつけており; b)光を線源からセンサー内部の変形可能な伝送媒体へ送って、その内部では光
源からの光が完全に散乱している媒体のある区域で規定される光学的空洞を形成
させて; c)かかる光学的空洞内の完全に分散し積分化された光の強度を測定して得られ
た信号を信号演算処理手段へ伝送し; d)かかる信号演算処理手段で上記の積分化された光の強度レベルを出力電気信
号に変換し; e)車輌が受けた深刻な衝撃の量に応じて車輌の構成要素が集束破壊されたこと
を示す光学的空洞内での積分化された光の強度の変化を検出して搭乗員拘束シス
テムを作動させる。
【手続補正書】特許協力条約第34条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成12年11月27日(2000.11.27)
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0008
【補正方法】変更
【補正内容】
【0008】 既存のセンサーの多くに存在している欠点は破壊的でも搭乗者を傷つける程で
もない衝撃に感応して突発的に安全システムを作動させてしまう危険性があるこ
とである。車輌の一次構造と一体化していて車輌の構造体および/またはエネル
ギー吸収要素の実際の変形以外の如何なる事象にも感応しない高度の信頼性のあ
る変形センサーが提供されるのが望ましい。悪い環境下でも信頼性が高くて重量
的に嵩張らないセンサーが提供されれば更に望ましい。 既存のセンサーの多くに存在している欠点は破壊的でも深刻でもない衝撃に感
応して突発的に安全システムを作動させてしまう危険性があることである。車輌
の一次構造と一体化していて車輌の構造体および/またはエネルギー吸収要素の
実際の変形以外の如何なる事象にも感応しない高度の信頼性のある変形センサー
が提供されるのが望ましい。悪い環境下でも信頼性が高くて重量的に嵩張らない
センサーが提供されれば更に望ましい。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0017
【補正方法】変更
【補正内容】
【0017】
【課題を解決するための手段】 上に述べた目的に合わせて、本発明は、1つの観点において、車輌に与えられ
るかなりの衝撃を検出するために、車輌内部に設置する変形センサーを提供する
。この観点において、本発明は、車輌の圧縮破壊区域内に装着するための衝突変
形センサーであって、このセンサーは、前記車輌の破壊区域内で互いに離間する
第1及び第2の要素を備え、前記要素間に、前記衝撃区域の衝撃を示すような前
記要素の近寄りを検出し且つそれに応じた電気信号を発生させるセンサーと、前
記電気信号に応答して搭乗者拘束システムを作動させる手段を備えている。本発
明は、かかるセンサーが: a)伝達媒体内に波動エネルギーを完全散乱させるような、内部に分布した波動
エネルギー分散中心を有している波動エネルギー伝達媒体で出来た圧縮可能な伝
達媒体; b)媒体内に波動エネルギーを放射して完全散乱した波動エネルギーを含む散乱
エネルギー容量を創出する、波動エネルギー源; c)前記完全散乱波動エネルギーの積分強度を検出する波動エネルギー受信器;
及び、 d)前記受信器が、車輌が深刻またはそれ以上の衝撃を受けたことを示す実体要
素の収束とそれに付随する伝達媒体の圧縮を示す積分強度の変化を検出した場合
に、搭乗者拘束システムを作動させるための受信器を信号演算処理手段に操作的
に結びつけている信号結合手段; とを備えていることを特徴とする。
【手続補正書】
【提出日】平成13年10月30日(2001.10.30)
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0007
【補正方法】変更
【補正内容】
【0007】 車輌の圧縮破壊区域に取り付けられた変形センサーは、車輌が充分な衝撃を受
けた場合にスイッチの2つの要素が合体して電気的な接触を形成する様な力を発
生する圧縮破壊区域にスイッチを取り付けることによって通常は作動している。
例えば、光ファイバー型のスイッチは接触区域に取り付けることが出来る(米国
特許第4,988,862号参照)。或いはまた、弾性のある部材によって分離
された2つの離れた導体が、充分な衝撃を受けた場合に導体同士がお互いに接触
するような形で圧縮破壊区域に取り付けられている(米国特許第4,995,6
39号参照)。 さらに他の変形センサーは、ドイツ国公開出願DE4407763A1(ロバ
ートボッシュゲーエムベーハー)に開示されている。この構造は、車両の破壊区
域内に取り付けられて互いに離間する第1及び第2の部材よりなる衝突変形セン
サーを備え、第1及び第2の部材のそれぞれが、破壊区域内の対応する車両部品
に取り付けられているか、前記部材のそれぞれが破壊区域内の対応する車両部品
を備えている。部材間には、部材の接近を検出し、検出した接近に対応して電気
信号を発生する手段が設けられている。また、電気信号に対応し、位置拘束シス
テムを作動させる手段が設けられている。検出手段は、部材が接近したときに変
形する光ガイドに関係付けられている。車両の衝突によって生じる光ガイドの変
形は、ガイドを介して側壁の外に漏れ出す光の一部に関係しており、これによっ
て光検出器に到達する光強度を弱くする。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0018
【補正方法】変更
【補正内容】
【0018】
【課題を解決するための手段】 上に述べた目的に合わせて、本発明は、車輛の破壊区域の変形を検出するため
の互いに離間する要素よりなるセンサーであって、要素間の接近を検出するとと
もにエアバッグやシートベルトテンショナーのような適切な応答を生じる手段を
備えた車両要素を備えている。本発明は、深刻な大きなの車輛衝撃を検出する。
本発明は、 a)内部に存在するエネルギー散乱中心を有している、ポリマーフォームのよう
な波動エネルギー伝導材料の圧縮可能な伝達媒体; b)伝達媒体に接続しており、散乱波動エネルギー全体を含む媒体内で散乱エネ
ルギー容量を提供する波動エネルギー源; c)完全散乱波動エネルギーの積分強度に応答する波動エネルギー受信器;及び
、 d)車輌が深刻またはそれ以上の衝撃を受けたとき、前記受信器が要素の接近及
び伝達媒体のさらなる圧縮を示す積分強度の変化を検出して位置拘束システムを
発動する信号演算手段に前記受信器を操作的に結びつけている信号結合手段; を備えている。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW,ML, MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,K E,LS,MW,SD,SL,SZ,TZ,UG,ZW ),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD,RU, TJ,TM),AE,AL,AM,AT,AU,AZ, BA,BB,BG,BR,BY,CA,CH,CN,C R,CU,CZ,DE,DK,DM,EE,ES,FI ,GB,GD,GE,GH,GM,HR,HU,ID, IL,IN,IS,JP,KE,KG,KP,KR,K Z,LC,LK,LR,LS,LT,LU,LV,MA ,MD,MG,MK,MN,MW,MX,NO,NZ, PL,PT,RO,RU,SD,SE,SG,SI,S K,SL,TJ,TM,TR,TT,TZ,UA,UG ,US,UZ,VN,YU,ZA,ZW (71)出願人 44 Austin Street St. John‘s, Newfoundlan d A1B 4C2 CANADA (72)発明者 ボールドウィン、ローナ、エイチ カナダ国 セントジョーンズ ニューファ ウンドランド エー1エー 4エックス8 マルトンドライヴ 8 Fターム(参考) 2F051 AA01 AB03 AB04 BA07 3D018 MA00 3D054 EE02 EE06 EE16 EE36

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 a)媒体内に分散された波動エネルギー散乱中心を有してい
    る外側境界を有する波動エネルギー伝達素材で出来た圧縮可能な伝達媒体で構成
    された圧力センサー; b)伝達媒体内の散乱波動エネルギーを含む散乱波動エネルギー量を創出するた
    めの伝達媒体と対をなした波動エネルギー源; c)散乱波動エネルギーの積分強度に応答する波動エネルギー受信器; d)信号が伝達媒体に外部から掛けられた圧力の変化に応答して掛けられた圧力
    の尺度を提供する、信号を当該散乱エネルギー容量以内の波動エネルギー強度の
    変化を示す圧力指示器に転送するための波動エネルギー受信器に接続された信号
    結合手段; e)伝達媒体が満たされている第一及び第二実体要素であって、車輌の衝撃に伴
    う実体要素の変位が伝達媒体を圧縮して衝撃事故の信号を発生するように諸構成
    要素が配置されており、その各々が車輌の圧縮破壊区域内の車輌構成要素に結合
    されているか要素を構成している互いに間隔を開けた第一及び第二実体要素; で構成された車輌用衝突変形センサー。
  2. 【請求項2】 波動エネルギー発生源と受信器が概ね可視領域内にある電磁
    放射線の発生源と受信器である請求項1記載のセンサー。
  3. 【請求項3】 エネルギー発生源と受信器がそれぞれ光ファイバー光源と受
    光器である請求項2記載のセンサー。
  4. 【請求項4】 光源と受光器が光源と受光器の対の直列配列である請求項2
    または3記載のセンサー。
  5. 【請求項5】 光源と受光器が伝達媒体と接触している回路盤に装着されて
    いるLEDと受光検出器である請求項2記載のセンサー。
  6. 【請求項6】 a)車台部材; b)車台と可動部材が車輌が衝撃を受けると集束するように配置されている、車
    台部材から離れている可動部材; c) i) 媒体内に分散されたエネルギー散乱中心を有している波動エネルギ
    ー伝導性素材で出来た圧縮可能な伝達媒体; ii) 散乱波動エネルギーを含む散乱波動エネルギー容量を創出するため
    の伝達媒体と対になった波動エネルギー源; iii) 散乱波動エネルギーの積分強度に応答する波動エネルギー受信器; iv) 信号が伝達媒体に加えられた外部圧力の変化に応答して車台と可動
    部材とが収束した結果加えられた圧力の尺度を与え衝撃があったことを知らせる
    、散乱したエネルギー容量以内の波動エネルギーの強度の変化を示す圧力指示器
    に信号を送るためのエネルギー受信器に結合された信号結合手段; で構成された車台と可動要素との間にある圧力センサー: で構成されている車輌の圧縮破壊区域にある構成要素。
  7. 【請求項7】 波動エネルギー源と受信器が概ね可視領域内にある電磁放射
    線の線源と受信器である請求項6記載の構成要素。
  8. 【請求項8】 エネルギー源と受信器が光ファイバー光源と受光器である請
    求項7記載の構成要素。
  9. 【請求項9】 光源と受光器が光源と受光器の直列配列である請求項7また
    は8記載の構成要素。
  10. 【請求項10】 光源と受光器が伝達媒体と接触している回路盤に取り付け
    られたLEDと光検出器である請求項7記載の構成要素。
  11. 【請求項11】 車輌のバンパーである請求項6記載の車輌構成要素。
  12. 【請求項12】 車台部材がバンパーのアマチュアーであり可動部材がバン
    パーの外被であって、伝達媒体がアマチュアーと外被の間の空間の少なくとも一
    部を満たしている圧縮可能な発泡体である請求項11記載の車輌構成要素。
  13. 【請求項13】 車輌のドアパネルであって、車台部材が支持構造体であり
    、可動部材が骨格から間隔の開いた車輌外被の一部であり、伝達媒体が骨格と外
    被の間の空間の少なくとも一部を満たしている圧縮可能な発泡体である請求項6
    記載の車輌構成要素。
  14. 【請求項14】 車台構成要素が車輌骨格の一部で構成され、可動要素が骨
    格から離れた車輌外被の一部で構成されて、圧縮可能な発泡体で出来た伝達媒体
    が骨格と外被の間の空間の少なくとも一部を満たしている請求項6記載の車輌構
    成要素。
  15. 【請求項15】 車輌の骨格要素であって、骨格要素が強固な外被と内部空
    間であり、伝達媒体がかかる空間を満たしていて、線源と受信器がかかる伝達媒
    体と導通している請求項6記載の車輌構成要素。
  16. 【請求項16】 請求項1から5の何れかに記載された少なくとも一つの変
    形センサーを備えている車輌。
  17. 【請求項17】 a)車輌の圧縮破壊区域内にある繋がり合った二つの車輌
    構成要素に請求項1記載の変形センサーを備え; b)線源から放射された光またはその他の波動エネルギーをセンサー内にある変
    形可能な伝達媒体へ伝達し; c)変形可能な伝達媒体内の光またはその他の波動エネルギーを波動エネルギー
    受信器を用いて検出し; d)受信した波動エネルギーを信号処理手段を用いて強度レベルに対応した電気
    信号に変換し; e)車輌が受けた深刻な衝撃を示す量に応じて車輌構成要素が集束したことを示
    すエネルギーレベルの変化を検出することによってエアーバッグその他の衝撃応
    答手段を作動させる: という過程で構成された車輌の一部を圧縮するに充分な車輌に対する衝撃を検出
    する方法。
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