JP2003525796A - 磁気センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 磁気センサ（１）は、それぞれ車両（１２）のボディの第１位置（４８）および第２位置（５２）と、ボディの強磁性体要素とに動作可能に接続された、少なくとも１つの第１コイル（４２）と少なくとも１つの磁気センシング要素（５０）を具備する。第１（４８）位置および第２位置（５２）は、互いに異なる位置であり、車両の第１部分（３０）を介して磁気的に導通されており、車両の第１部分（３０）は、衝突による変形を受けるボディの部分を含む。複数の周波数を含むサイン波信号（４４）が、少なくとも１つの第１コイル（４２）に印加され、少なくとも１つの磁気センシング要素（５０）がそれに応じて第２信号を生成し、この信号から磁気外乱の位置が同定されるか、または衝突が識別される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 図１を参照すると、磁気センサ１０が車両１２に装備されており、模式的に示
すように、この車両は、第１ピラー１６に対して複数のヒンジ１８の回りに蝶番
式に動くドア１４を具備する。このドア１４には、第２のピラー２４上でストラ
イカ２２に掛け金をかけるラッチ／ロック機構２０が設けられている。 ドア１４は、通常は透磁性のある鋼で製作され、固有の磁気的特性を有する。
例えばドア１４は、磁束を通すために永久磁石をつけることができる。ヒンジ１
８は、ドア１４と第１ピラー１６との間の、比較的磁気抵抗の低い経路となる。
さらに、ラッチ／ロック機構２０とストライカ２２も、係合状態では、ドア１４
と第２ピラー２４との間の、比較的磁気抵抗の低い経路となる。その他の場所で
は、通常ドア１４は、付随するエアギャップ（空隙）２８によって車両１２のボ
ディ２６から隔離されている。このように、ヒンジ１８とストライカ２２は、ド
ア１４に沿った第１の磁気経路によって、磁気的に接続されている。さらに、そ
れぞれにヒンジ１８とストライカ２２が取り付けられた、第１ピラー１６および
第２ピラー２２は、車両のボディ２６、構造物３４、またはパワートレイン３６
を含む、第１の磁気経路３０とは別個の、第２の磁気経路によって接続されてい
る。したがって、ドア１４は、図１に示すような変圧器のコアと類似した性質の
磁気回路の一部であり、第１の磁気経路３０および第２の磁気経路３２の両方が
、１つの閉じた磁気経路４０を構成している。

【０００２】 磁気回路３８には、例えば発振器４６からの発振信号などの、少なくとも１つ
の第１信号４４に動作可能に接続された、少なくとも１つの第１コイル４２が備
えられている。この少なくとも１つの第１コイル４２は、対応する少なくとも１
つの第１位置４８に配置され、少なくとも１つの第１信号４４に応答して、磁気
回路３８中で起磁力を発生させて、その中に磁束４９を生成する。少なくとも１
つの磁気センシング要素が、前記少なくとも１つの第１位置４８と異なる、対応
する少なくとも１つの第２位置５２で、磁気回路３８に動作可能に接続されてい
る。前記少なくとも１つの磁気センシング要素５０は、前記少なくとも１つの第
１コイル４２からの起磁力と、磁気回路３８の磁気特性に応答性のある磁束４９
を検出する。

【０００３】 第１の実施態様においては、例えば図１に示すように、前記少なくとも１つの
第１コイル４２には、例えばドア１４を「Ａ」ピラー１６．１に動作可能に連結
する下部ヒンジ１８．２に、動作可能に連結された、第１コイル４２を含めても
よい。別法として、例えば第１コイル４２は、上部ヒンジ１８.１または下部ヒ
ンジ１８．２の回り、またはヒンジを第１ピラー１６またはドア１４に取り付け
る１つまたは２つ以上の対応する取付けボルトの回りに配置し、磁気センシング
要素５０には、ラッチ／ロック機構２０の回り、またはラッチ／ロック機構２０
をドア１４に取り付けるボルトの回り、またはストライカ２２の回りに第２コイ
ル５４を備えて、これによって対応する磁気回路３８が１次巻線が第１コイルを
含む変圧器を形成し、２次巻線が第２コイル５４を含み、コアが、第１ピラー１
６、ヒンジ１８．１および１８．２、ドア１４、第２ピラー２４、ドア１４の回
りのエアギャップ２８、およびボディ２６、ボディ２６の残部、車両１２の構造
物３４、パワートレイン（伝導装置）３６を含むようにしてもよい。言い換える
と、本発明の第１態様は、少なくとも２つのコイルを具備し、その内の少なくと
も１つがアクティブであり、少なくとも１つがパッシブである。

【０００４】 第１信号４４は、鋸波発振器５５の出力に応答して電圧制御発振器４６．１で
生成される、掃引サイン波信号とも呼ばれる、チャープ周波数変調（ＦＭ）信号
からなり、この発振器は、例えばマイクロプロセッサ５６により制御するか、ま
たはマイクロプロセッサ５６に同期信号を出力するか、あるいはその両方である
。電圧制御発振器４６．１からの信号は、例えばバッファ増幅器を介して、コイ
ルドライバ５８に供給される。別法として、掃引サイン波信号を、直接基準発振
器で、直接生成することもできる。さらにこの掃引サイン波信号を、時間と共に
連続的に変化させたり、時間軸でステップを持たせることもできる。この掃引サ
イン波信号は、少なくとも２つの異なる周波数を含む。

【０００５】 電圧制御発振器４６．１の発振周波数帯域は、予期されるノイズ源に応じて、
システム性能を向上させるように選択する。例えば、ＡＣ電源線（すなわち６０
Ｈｚ）の周波数とは異なる周波数を選択すれば、それによる干渉を回避できる。
超音波周波数帯域が有用であると思われる。 磁束４９の浸透深さは、周波数に対して応答性を有するので、発信周波数（あ
るいは複数の周波数）を変化させることによって、ドア中の磁束４９の深さ、お
よび随伴する近接場の形状と距離を変えることができる。前記少なくとも１つの
第１コイル４２の各々は、第１コイル４２に整合するインピーダンスで、十分な
電力を供給する、随伴するコイルドライバ５８によって駆動され、この結果、合
成磁束４９は前記少なくとも１つの磁気センシング要素５０で検出するのに十分
な強度を有する。例えば、コイルドライバ５８は回路短絡防止を設けてあり、第
１信号４４の飽和やクリッピングを避けるように作動させる。コイルドライバ５
８は、自動車環境で作動するように設計されており、例えば、利用可能なバッテ
リ電圧に対応する範囲で作動する。コイルドライバ５８からの第１信号４４は、
例えば電圧信号でも、電流信号でもよい。

【０００６】 コイルドライバ５８は、センス／テスト回路６０を介して第１コイル４２を駆
動する。このセンス／テスト回路６０は、第１コイル４２からの電流または電圧
のいずれかを検出し、第１コイル４２の作動を確認あるいは試験する。これは、
ドア１４の完全性の連続的な試験ともなる。 例えば、補助センスコイル６２は、第１コイル４２が生成する磁束４９を直接検
出することになる。センス／テスト回路６０は、例えば、第１コイル４２の開放
または短絡を試験して、特に安全拘束アクチェエーアタ６４の作動を制御すると
きの、磁気センサ１０の信頼性を向上させ、誤作動や、または必要時における非
作動を防止するようにしてもよい。例えば、前記少なくとも１つの第１コイル４
２の完全性または健全性が、各測定サイクルにおいて試験される。

【０００７】 例えば、前記少なくとも１つの第１コイル４２は、直列共振させて電流を増加
させ、これによって前記少なくとも１つの第１コイル４２によって生成される磁
束４９の量、および磁気回路３８内に誘起される磁束４９の量を増加させてもよ
い。これによって、磁気回路３８のエアギャップ２８（１つまたは複数）の近傍
の漏洩場の強度と範囲が増大し、磁気センサ１０による近接センシングの距離が
拡張される。磁気回路３８内の磁束４９が増大すると、磁気センサ１０が受信ま
たは検出した信号または信号群のＳＮ比が向上する。 前記少なくとも１つの第１コイル４２は、随伴する温度センサを導入することに
よって、温度変化に対する補償をしてもよい。「Ａ」ピラー１６．１上のヒンジ
１８の回りに装着したコイルに対して、ボディの金属は、ヒートシンクとして働
き、第１コイル４２の温度を大気温度近くに維持するのを助ける。

【０００８】 センス／テスト回路６０は、第１コイル４２に配分される電力の計測量を提供
し、これによって近接金属物体に連結された磁束４９を評価することができる。
例えば、ドア１４に近接する他車両のような鋼製物体があると、前記少なくとも
１つの第１コイル４２からの磁束４９に対する代替経路となり、これが磁気回路
３８および前記少なくとも１つの第１コイル４２によって観察される磁気抵抗に
影響を与え、この結果、前記少なくとも１つの第１コイル４２の負荷を変化させ
て、これがコイルドライバ５８によって供給される電力を変化させる。一般に、
前記少なくとも１つの第１コイル４２によって生成される磁束４９の一部は、磁
気回路３８内に連結されると共に、一部は、代替磁気経路を介するかまたは放射
によって、磁気回路３８を迂回する。磁気回路３８を迂回する磁束４９の部分は
、コイルドライバ６８の負荷を増大させ、この増加が、前記少なくとも１つの第
１コイル４２を通過する電流と、そこにかかる電圧とから検出される。

【０００９】 前記少なくとも１つの磁気センシング要素５０は、ドア１４を介して導通され
る磁束４９の第１部分と、ドア１４を迂回する磁束４９の第２部分、すなわち漏
洩磁束を含む、第２位置５２での磁束４９に応答性があり、この迂回は、前記少
なくとも１つのコイル４２から前記少なくとも１つの磁気センシング要素５０に
磁束４９を連結する、例えばドア１４に近接する他車両などの物体の結果として
起こる。 前記少なくとも１つの磁気センシング要素５０の出力は、プリアンプ／テスト
回路６８に動作可能に接続され、この回路は、例えば磁気センシング要素５０に
、後続の回路からの負荷に対するバッファを与え、比較的低インピーダンスの出
力を提供し、ノイズを低減する。このプリアンプ／テスト回路は、また前記少な
くとも１つの磁気センシング要素５０からの信号も増幅し、後続のマイクロプロ
セッサ５６による処理のためのアナログ／デジタル変換の以前に、適切な信号処
理と変調を可能にする。マイクロプロセッサ５６は、データを収集し、システム
の健全性と完全性をモニタして、安全拘束システムアクチュエータ６４を作動さ
せるかどうかを決定する。

【００１０】 プリアンプ／テスト回路６８はまた、例えば磁気センシング要素５０からの信
号を、「予期される」信号レベルと予期される波形（例えばサイン波形）と比較
することによって、磁気センシング要素５０の完全性をモニタする。これによっ
て磁気センシング要素５０と、ドア１４の磁気伝達関数特性の完全性についての
連続試験が可能となる。プリアンプ／テスト回路６８はまた、例えば前記少なく
とも１つの磁気センシング要素５０、例えば第２コイルを、開放または短絡につ
いて試験し、磁気センサ１０の信頼性を向上させて、特に安全拘束アクチュエー
タ６４の制御に用いられるときに、誤作動や、必要時での非作動を防止してもよ
い。前記少なくとも１つの磁気センシング要素５０の完全性すなわち健全性が、
各測定サイクル毎に試験される。

【００１１】 磁気センシング要素５０は、その近傍の磁束４９から、磁気回路４４の磁気抵
抗に応じて変調されるサイン搬送波を検出する。磁気センシング要素５０からの
この信号は、プリアンプ／テスト回路６８で増幅される。この回路と電圧制御発
振器４６．１とに動作可能に接続された、ミキサ／復調器７０が、磁気センシン
グ要素５０と電圧制御発振器４６．１との間の周波数の差である中間周波数信号
７１を抽出する。ミキサ／復調器７０の出力は、Ａ／Ｄ変換器７８を介してマイ
クロプロセッサ５６にＤＣ連結されている。

【００１２】 上記の磁気センサ１０は、様々な方法で実現することができる。具体的な回路
は、アナログであってもデジタルであっても、あるいは光であっても、限定条件
ではなく、当業者であれば、本願の教示によって設計することが可能である。例
えば、使用する場合には、発振器、増幅器、ロジック要素、変調器、復調機、Ａ
／Ｄ変換器、はどのような種類でもよく、例えば電界効果型もしくはバイポーラ
形、または他のディスクリート部品、集積回路、オペアンプ、論理回路、または
カスタム集積回路を使用してもよい。また、使用する場合にはマイクロプロセッ
サはどのようなコンピュータ装置でもよい。ミキシング／復調および掃引サイン
波信号を処理用の回路とソフトウエアは、公知のＬＦＭＣＷレーダシステムに使
用されるものと類似のものでよい。

【００１３】 作動に際しては、対応する前記少なくとも１つのコイルドライバ５８によって
、対応する前記少なくとも１つの第１コイル４２に動作可能に連結された、前記
少なくとも１つの第１信号４４が、前記少なくとも１つの第１コイル４２中に電
流を生成し、この電流がコイル中に磁束を４９生成し、そしてこの磁束が前記少
なくと１つの第１コイル４２が連結されている磁気回路３８中に磁束４９を生成
する。この磁束４９は、磁気回路３８の一部であるドア１４によって、導通され
る。磁気回路と変圧器の理論によると、磁束線は常に閉ループをつくり、最も磁
気抵抗の低い経路に追従しようとし、例えば鋼やフェライト材料などの強磁性材
料の経路に追従する。さらに、磁気回路に沿っての面積または透過率の変化があ
ると、その近傍の磁束の漏洩が起こり、この漏洩はフリンジングとも呼ばれる。
磁気回路３８の特性は、磁気抵抗Ｒで表され、磁気回路において起磁力Ｆのとき
の磁束量φは、φ＝Ｆ／Ｒとなる。直列の磁気回路の磁気抵抗Ｒは、各要素の各
磁気抵抗の和となる。エアギャップの磁気抵抗は、強磁性材料の磁気抵抗よりも
はるかに大きく、その結果、磁束はエアギャップ周辺の空間に漏洩し、漏洩場を
形成する。この漏洩場に侵入する強磁性物体は、磁束に対する代替経路となり、
エアギャップを迂回させて、磁気回路３８の磁気抵抗に影響を与える。言い換え
ると、強磁性物体が磁気回路３８の一部となるように、漏洩磁束場が形を変える
。

【００１４】 図１に示すように、ドア１４は変圧器のコアに類似する閉磁気回路３８の要素
としてモデル化できる。ドア１４の前後端は、ヒンジ１８と、ラッチ／ロック機
構２０とストライカ２２の連結とによって、磁気回路３８の残りの部分と、磁気
的に直列に接続されている。ドアの残部は、磁気回路３８の残部から、ドア１４
を取り囲む、エアギャップ２８によって磁気的に絶縁されている。

【００１５】 作動に際しては、例えば掃引サイン波電圧または電流発振などの発振信号を含
む、前記少なくとも１つの第１信号４４が、ドア１４のヒンジ１８に動作可能に
連結された、前記少なくとも１つの第１コイル４２に印加される。図２ａおよび
図２ｂを参照すると、前記少なくとも１つの第１コイル４２が、前記第１信号４
４を磁束４９に変換し、次いでこの磁束が前記少なくとも１つの第１コイル４２
によって、磁気回路３８中に誘起される。 磁束４９は、複数の磁束線８４を含み、そのいくつかは、特に磁気回路３８内の
エアギャップ２８の近接する場所では、磁気回路３８の物理的境界を越えて漏洩
する可能性がある。磁束線８４は、周囲の空気の大幅に低いパーミアンス（透磁
度）と比較して、そのパーミアンスに比例してその中に磁束４９をひきつける、
ドア１４の鋼およびその他の強磁性体要素に追従する。

【００１６】 発振器４６からの、前記少なくとも１つの第１信号４４は、対応する前記少な
くとも１つのコイルドライバ５８によって増幅されて、対応するセンス／テスト
回路６０を介して、前記少なくとも１つの第１コイル４２に、動作可能に連結さ
れている。前記少なくとも１つの第１コイル４２は、磁気回路３８内、特にドア
１４に磁束４９を生成し、磁束４９の少なくとも一部分は、例えばストライカ２
２の回りに巻かれた第２コイル５４によって検出される。

【００１７】 磁束４９は、磁気回路３８内を通り、特に磁気センサ１０でモニタするドア１４
のような、車両１２の強磁性部分を含む、強磁性部分の中を通過する。磁束４９
の第１部分８６は、本願では金属曲げ磁束成分（bent metal flux component）
８６と呼び、この磁束成分が、磁気回路３８の強磁性体要素内を通り、磁気セン
シング要素５０で検出され、この磁気センシング要素が磁気回路８０の磁気的性
質の変化に応答性のある信号を提供する。磁束４９は、ドア１４の鋼構造物内部
を伝わろうとする。より多くの磁束４９が、鋼構造物のより厚肉部分に自動的に
進入し、これらの部分は、ドアに強度を加えるドア構造の要素に一致することが
多い。鋼構造が薄い場所では、磁束密度は相応して減少する。言い換えると、磁
束４９は鋼構造の断面積と比率的割合で通過する。一般に磁束４９は、磁気回路
３８以外における漏洩の結果を除いては、ブラスチック部品中には存在しない。
しかし、鋼製ドア１４に対しては、これらの部分は一般に構造物ではない。した
がって、磁気センサ１０は、ドアの構造要素を通過する磁束４９を生成し、機械
的な変化が磁束４９に影響を与える程度において、これらの構造要素の機械的変
化に応答性を有する。

【００１８】 磁束４９の第２部分８８は、本願では近接磁束成分６６と呼び、磁気回路３８
の物理的な境界を越えて広がっており、時期センシング要素５０で検出され、こ
の磁気センシング要素が、それに応答する信号、または言い換えると、磁気回路
３８の近接する領域の磁気的性質の変化に応答する信号を供給する。 寸法、形状、位置、構造完全性、スポット溶接量と完全性、材料正当性、およ
びドア１４の組付け位置合わせに対する変更、または、例えば他車両９０などの
強磁性物体の存在によるドア１４近傍の磁気環境の変化があると、磁気回路３８
に影響を与え、このために磁気センシング要素５０によって検出される磁束５０
が影響を受ける。

【００１９】 ドア１４、または監視対象となる磁気回路３８の別の部品は、ドア１４内の、
鋼または他の高透磁性材料を、追加または移動させることにより補足、または修
正を行い、磁束４９の第１部分８６および第２部分８８の強度および／または形
状を修正して、対応する磁気回路３８を、それに応答するそれぞれの信号を改善
するように強化してもよい。これによって、前記少なくとも１つのコイルドライ
バ５８への電力をさらに低減することが可能となり、前記少なくとも１つの第１
コイル４２から対応して放射される電力が減少する。 さらに、これによって対応するプリアンプ／テスト回路６８のゲインを低減する
ことが可能となり、これによって前記少なくとも１つの第１コイルから放射され
る電力が減少する。磁束４９は一般に、最小磁気抵抗の経路に追従し、この経路
は通常、磁気的透過性材料を最大量含む断面に一致する。鋼製のドア１４につい
ては、したがってこの経路は、ドア１４の強度に大きく寄与する、１つまたは２
つのドアのセクションに一致する。したがって、磁気回路３８は、磁気性能、強
度、およびコストについて、このような対応する磁気透過材料の補足または修正
によって、最適化することができる。

【００２０】 例えば、磁気回路３８は以下のように、これに限定されるものではないが、様
々な方法で修正、または増強することができる。 １．ミューメタル、フェライトまたはその他の磁性導体を、例えばプラスチッ
クドアなどの、ドア１４に追加して、ドアの固有の磁気的性質を増大または再調
整することができる。 ２．ドア１４に穴を追加するか、または穴を修正して、磁気導通性を変化させ
ることができる。 ３．Ａピラー１６．１とドア１４の間に、磁束４９を生成するために、ヒンジ
１８の代わりに補助フェライトまたはミューメタルのフレキシブルリンクを追加
してもよい。 ４．フェライトまたはミューメタルを、ストライカ２２および対応する第１コ
イル４２．３に設置し、コイル中の磁束４９を強化してもよい。

【００２１】 ５．ドア１４に永久磁石を追加し、磁気回路３８の固有の永久磁石特性信号を
増大させるか、または再調整してもよい。 ６．ドア１４の磁気構造を、例えばより薄肉の金属外板、プラスチック製ドア
外板、または磁気ゲインを変えるフェライト棒を使用し、これによって近接磁束
成分８８に応答するシステム安全化の改善のために近接センシングを強化しても
よい。 ７．ヒンジまたはストライカの形状、寸法、または材料を変更して、対応する
磁気的性質を改善することができる。 ８．ドアのサイドガードレールアセンブリおよび構造物、ヒンジアセンブリ、
またはラッチ／ロック機構／ストライカアセンブリを変更して、システム性能お
よび感度を改善してもよい。

【００２２】 本願で説明した衝突または衝突危険を検出する用途に加えて、磁気センサ１０
は、磁気回路３８の構造要素の構造的な完全性のモニタ、特にドア１４の構造的
な完全性を、例えば車両１２に装着された状態、または相応するテスト装置の磁
気回路中で独立した状態における、ドア１４の製造後検査として、モニタするの
に使用することもできる。例えば、ガードレールや不良スポット溶接などの欠陥
構造要素は、ドア１４の磁気抵抗に影響を与えると考えられ、そうであれば組付
け前に検出する可能性がある。言い換えると、磁束４９を十分に通さない鋼製ド
アは、十分な側面衝突強度がないということになる。

【００２３】 磁気センシング要素５０は、磁束４９の第１部分および第２部分の重畳に対し
て応答性があり、電圧の両部分の複合部をプリアンプ／テスト回路６８で増幅さ
れる電圧に変換し、ここで対応する信号成分の相対強度は、対応する磁束４９の
第１部分８８と第２部分９０の相対強度に比例する。この磁気センシング要素５
０は、ノイズ低減のためにファラデーシール（Faraday Shielded）してもよい。
例えばストライカ２２回りの第２コイルを含む磁気センシング要素５４に対して
は、第２コイル５４も、前記少なくとも１つの第１信号４４の対応する搬送波周
波数に一致させるために、並列共振させて、対応するＳ／Ｎ比を改善してもよい
。実験結果によると、第２コイル５４をドア１４の端部壁に近接して配置すると
、磁束４９の近接磁束成分８８の認識性が向上することがわかっている。このこ
とは、ドア金属部の局所的な厚肉箇所である、ラッチ／ロック機構２０が、第２
コイル５４における近接磁束成分８８の効果を拡大するレンズの働きをする可能
性を示すものである。

【００２４】 エアギャップ２８は、近接磁束成分８８を生成するのを助け、近接磁束成分８
８による最大感度の領域は、エアギャップ２８に近くにある。ドア１４への衝撃
は、エアギャップ２８を変調する傾向にあり、対応する磁束線８４に大幅な変化
を起こさせ、磁気センシング要素５０に大きな量の対応する信号を発生させる。
変調されたエアギャップ２８に応答性のある信号は、ドア１４の瞬間的な跳ね返
り速度の計測量となり、これは、対応する安全拘束アクチュエータ６４は通常作
動しないドアのバウンス現象を検出するのに使用できる。 具体的には、ドア１４は衝突の初期には剛体として作用し、ついでドア１４周
囲のウエザシールのコンプライアンスに逆らって、車両１２のボディの内側方向
に押され、弾性挙動を示す。磁気センシング要素５０によって検出される磁束４
９は、ドアの運動に応じて変化し、これによってドア１４の横方向位置と速度を
測定することが可能となる。

【００２５】 例えば物体が小さい場合や衝突速度の低い場合のように、衝撃の運動量が閾値
よりも小さいとき、ドア１４は弾性挙動範囲で底をついて反発し、上記の磁束４
９の変化を逆行させ、これが磁気センシング要素５０からの信号の極性の変化に
現れる。したがって、そのような反発現象が検出されると、安全拘束アクチュエ
ータ６４を必要としない衝突であることを示している。あるいは、衝突の運動量
が閾値よりも大きいときには、ドア１４は塑性変形し、この結果、金属曲げ磁束
成分８６が大きく変化し、これは続いて安全拘束アクチュエータ６４を作動させ
る必要性の指標となる可能性がある。したがって、ドア１４の初期移動が検出さ
れた後に、ドア１４が反発せず、かつ／または大きな金属曲げ磁束成分８６が検
出されると、その衝突が、安全拘束アクチュエータ６４を作動を保証するのに十
分な強度であると考えることができる。さらに、ドア１４の初期速度を、衝突強
度の予測子または指標として用いることができる。

【００２６】 強磁性体ドア１４は、磁気回路３８の磁気抵抗に応じて磁気回路３８内の静的
磁束４９を生成するように働く、対応する固有の永久磁場を有するのが特徴であ
り、ドアの運動の結果として磁気回路に起こる変化は、磁気センシング要素５０
によって検出される。この応答は、実際上はＡＣ変圧器の伝達成分であり、前記
少なくとも１つの第１信号４４への応答に重畳され、ドア運動と衝突速度の独立
した測定量となり得る。

【００２７】 前記少なくとも１つのコイルに近接する他車両９０は、磁束４９を引きつけて
、前記少なくとも１つの第１コイル４２で生成された、磁束４９の第３成分９４
に、磁気センシング要素５０を迂回させる。さらに、ドアが窪むか、または変形
する場合には、ドア１４内の磁束４９の分布および／または強度が変化し、この
変化は磁気センシング要素５０によるか、または前記少なくとも１つの第１コイ
ル４２による前記少なくとも１つの第１信号４４への負荷の変化よって検出でき
る。したがって、実質的にドア１４全体が、磁気センサ１０のセンシング要素と
して働き、その磁気的性質に対する変更が、磁束線８４の数と分布に与える影響
は、外乱の位置から前記少なくとも１つの第１コイル４２、または磁気センシン
グ要素５０へと、光の速度で伝播する。さらに、前記少なくとも１つの第１コイ
ル４２を、少なくとも１つのヒンジ１８およびストライカ２２上の第２コイル５
４に配置することで、ドア１４内に配線をしたり、信号線を配線したりすること
なく、ドア１４がセンシング要素となる。近接センシングモードにおいて、ドア
１４をセンシング要素として使用する磁気センサ１０は、車両１２のブラインド
スポットをモニタして、隣接レーンの交通をモニタするのに使用できる。

【００２８】 実質的にドア１４全体をセンサとすることで、磁気センサ１０は、ほぼドアの
寸法の物体が進入するのを検出できる。衝突時に安全拘束システムのアクチュエ
ータ６４の作動が必要な、ドア寸法と類似する車両のバンパおよび路側ポールは
、一般に可視であり、これに対して安全拘束アクチュエータ６４の作動を必要と
しない、バスケットボールやその他の小さな物体は、一般に可視性が低い。食料
品を積み込んだショッピングカートも、磁気センサ１０には可視であるが、安全
拘束アクチュエータ６４を作動させるかどうかの決定は、ある特定の物体の可視
性以上に、より多くの要因に基づいて行われる。磁気センサ１０は、例えば岩石
による車両下部への衝突のような衝突には応答性がなく、このような衝突は磁気
回路３８には影響を与えないが、しかし加速度計式の衝突センサには影響を与え
る可能性がある。

【００２９】 したがって、磁気センサ１０は、磁気回路３８に対する様々な物理的影響に応
答性があり、そのような物理的影響には、それに限定されるものではないが、以
下のようなものがある。 １）金属曲げ磁束成分８６に影響する磁気回路のエアギャップ２８の変更。 ２）ドア１４の周囲のエアギャップ２８に近接する近接磁束成分８８の形状と
密度の変化。これには、ドア１４の前方縁、ドア１４の後方縁およびリアフェン
ダ（または４ドア車両のリアドア）、ドア１４の底部からフロアボード、また程
度は少ないが、ドア１４の上部またはウィンドフレームからルーフなどがある。
曲り磁束成分６４は、ドアまたは、エアギャップ２８を閉鎖または短縮するドア
に隣接するボディ部品の変形に応答性がある。

【００３０】 ３）ドア１４、特にその外板は、共振周波数を有し、前記少なくとも１つの第
１信号の周波数で駆動されたならば、前記少なくとも１つの第１コイル４２によ
って励振することができる。この共振周波数において、ドア１４の振動要素が、
衝突物体との接触などで、拘束されると、これによって共振は減衰されて、これ
が磁気回路３８の渦電流損失を増加させ、これを前記少なくとも１つの第１コイ
ル４２に供給される電力から、バイパス電力プロセッサ６６によって測定するこ
とができる。 ４）ドア１４の構造要素は、通常対応する磁束４９の最小磁気抵抗の経路とな
り、その中の機械的な応力が、その磁気抵抗を変化させるために、磁束４９の変
化を、ドア１４およびその構造要素に加えられる力のレベルと関係づけることが
でき、この力レベルを衝突物体の運動量または速度と関係づけることができる。
したがって、磁束４９の測定値が、ドア１４に対する脅威の計測量となる。

【００３１】 前記少なくとも１つの第１コイル４２に印加された電力と、ミキサ／復調器７
０からの中間周波数信号７１の両方を連続的にモニタし、ドア１４のリアルタイ
ム磁気特性図として、マイクロプロセッサ５６のメモリ９５に記憶させる。リア
ルタイム磁気特性図は、付随の安全拘束アクチュエータ６４を作動させるべきか
どうかを決定するために、衝撃または衝突以前の、例えばドア１４を表す前記少
なくとも１つの比較可能な磁気特性図、すなわち通常特性図、または様々な衝撃
または衝突をあらわす少なくとも１つの磁気特性図と比較される。 前記少なくとも１つの通常特性図には、磁束４９の変動が、ドア１４に近接して
存在するか、または接近中の金属物体の結果による変動か、あるいは腐食または
温度の変化による変動かを説明する、磁気特性図を含めてもよい。通常特性図は
、時間によって更新して、温度や腐食などによるドア１４のわずかな動揺を追跡
できるようにしてもよい。リアルタイム磁気シグネチャが、通常磁気シグネチャ
と十分大きく異なるときは、マイクロプロセッサ５６は安全拘束アクチュエータ
６４を作動させる。

【００３２】 中間周波数信号７１の異なる周波数は、第１コイル４２と磁気センシング要素
５０の距離の違いに関係している。したがって、例えばドア１４への衝突の結果
としての、磁気外乱は、中間周波数信号７１の大きさを周波数の関数としてモニ
タすることで位置を特定することができる。

【００３３】 したがって、磁気センサ１０は、小信号外乱および大信号外乱の両方に応答性
を有する。小信号外乱としては、例えばバスケットボールやその他のスポーツ用
飛行物体などの比較的小さな物体による衝突があり、これらは通常はドア１４の
塑性変形を引き起こすことはないが、ドア１４と周辺のウエザシールがこれらに
弾性的に応答する。大信号外乱には、例えばドア１４の塑性変形を引き起こして
、その磁気特性図を永久に変化させる側面衝突がある。磁気センサ１０は、衝突
前の未変形状態から衝突後の変形状態への磁気特性図の変化を検出する。さらに
、塑性変形した金属は、加工硬化し、これによってそのパーミアンスが変化し、
これが磁気センサ１０によって検知される。衝突の初期の、ドア１４が塑性変形
する以前に、磁気センサ１０は衝突速度と衝突の強度を、エネルギ保存や運動量
保存などの衝突の物理法則を用いて、評価することができ、ここでドアの応答は
衝突強度の増大と共に増加する。磁気センシング要素５０からの信号が、ドア１
４の瞬間的な位置および瞬間的な速度の両方についての情報を含む。さらに、こ
の信号の特定の極性が、ドアの特定の運動を表す。

【００３４】 磁気センサ１０は、各コイルについて短絡状態か、または開放状態を検査する
ことにより、または別個のセンスコイル６２を用いて、前記少なくとも１つの第
１コイル４２が生成する磁束４９を検出することにより、前記少なくとも１つの
第１コイル４２および第２コイル５４の健全性と完全性についてのリアルタイム
の検証を可能にする。さらに、磁気センサ１０は、磁気監視対象の構成要素、例
えばドア１４を含む、磁気回路３８の完全性の連続的な試験を行えるようにする
。

【００３５】 前記少なくとも１つの第１コイル４２または、前記少なくとも１つの磁気セン
シング要素５０は、多様な場所に配置することができ、多様な構成に応じて構築
され、その配置場所は、これに限定されるものではないが、以下のものがある。
それは、１つまたは２つ以上のヒンジ、ストライカ、ドア内部の側面衝突保護レ
イルまたはビーム、ドアの内部または外部のラッチ／ロック機構の周囲または直
近、ドアの上部または底部のスポット溶接ラインの内部、ヒンジボルトの周辺ま
たは近接、コイルの周囲がドアの周囲とほぼ一致する状態でのプラスチックまた
は鋼ドア外板の内面上、ウインドガラス周囲、ドア周囲のエアギャップ内や、車
両に出入りするときに通過する開口部内などのドア構造全体の周囲、デフロスタ
としてドライバ側ウインドなどのウインド内に、付随する電子回路といっしょに
プラスチック製ドアハンドルまたはトリム部品の背後に、ドアのウインドを下げ
るためのウインドグラス開口の周囲、側面衝突の脅威を与える可能性のある鋼製
物体の位置を同定するために、延長距離においてセンシングをするためのプラス
チック製サイドミラーハウジングの中、などである。

【００３６】 これらの配設によって生成される磁場には、様々な主方向があり、この方向に
は、それに限定されるものではないが、長手方向、横断方向、そして垂直方向で
ある。例えば、第１コイル４２をヒンジ１８の回りに配置して、対応する磁場が
長手方向か横断方向のいずれかになるようにして、前者の配設は主として金属曲
げ磁束成分８６を提供し、これに対して後者の配設では比較的強い近接磁束成分
８８を提供する。別の例として、ウインドを下げるためのウインドガラス開口の
回りの第１コイル４２は、車両の横断面に沿って巡回する垂直磁場を生成する。
さらに別の実施例として、ドア１４またはウインドの回りで、かつその面内にあ
る第１コイル４２は、近接センシングに有用な横断方向磁場を生成する。少なく
とも１つが、主として金属曲げ磁束成分８６を生成するように適合され、他方が
、主として近接磁場成分８８を生成するように適合された、異なる第１コイル４
２が、これぞれに対応する、異なる第1信号４４、例えばそれぞれ異なる振動周
波数を有するそれぞれの第１信号といっしょに使用して、磁気センシング要素５
０からの信号中の、区別が可能な信号成分を提供し、ここでそれぞれの信号は、
それぞれのミキサ／復調器７０で復調されることになる。

【００３７】 例えば磁気回路38内の磁束４９のレベルおよび前記少なくとも1つの第１コイ
ル４２に供給される名目電流などの、磁気センサ１０の作動ポイントは、厳密な
条件下で、前記少なくとも１つの第１コイル４２の線番または巻数を調整するこ
とによって調整可能である。 システム安全化または近接検出は、様々な手段で強化することが可能であり、
その強化手段には、これに制限されるものではないが、車体下部、ドア開口、ま
たは自動車のフードの回りに巻線を配置する、磁気焦点化のためにヒンジコイル
またはストライカコイルの内部に、フェライト棒を配置する、ドア間のギャップ
または空間内に、車両から横方向に離れる方向に、フェライト棒コイルを配置す
る、サイドビューミラーの型の中に補助第１コイル４２を配置するなどの手段が
ある。追加の安全化補助第１コイル４２は、適切な位相合わせと、磁気回路リタ
ーンを適切に調整することにより、システム安全化の信号性能を大幅に増大させ
る。例えば、このコイルは、直径が３インチで、ドア表面と面平行であり、また
はフェライト棒に巻き付けて、初動有効範囲（launch range）を増大し、かつシ
ステム安全化のための指向性を強化するために位置合わせされている。

【００３８】 さらに、近接検出と金属曲げ検出との組合せによって、対応する前記少なくと
も１つの第１コイル４２および磁気センシング要素５０の自己診断と合わせて、
磁気センサ１０は安全化と衝突検出機能の両方を提供することができ、これによ
って別個の衝突加速度計を不要にする。磁気センサ１０の第１コイル４２、５４
、６２は、例えば対応するボビン上に巻き付けた線材で構築することが可能であ
り、例えばヒンジ１８やストライカ２２などの、車両の既存の構成要素上に配置
することができる。 コイルまたはセンシング要素は、フェライトまたは他の高透磁率磁気コアを内
臓してもよい。また、高度調整コイルを磁気信号生成に使用することもできる。
さらに、コイルボビンの幅と長さを適合させて、磁束４９の方向制御をすること
ができる。最後に、前記少なくとも１つの第１コイル４２または前記少なくとも
１つの磁気センシング要素５０は、車両のシャシーの下に配置したフェライト棒
コイルを、車両のヘッドライナ内、Ａピラー内、またはＢピラー内に、道路方向
を向けて実装してもよい。

【００３９】 さらに、磁気センサ１０に付随する信号は、それに限定されるものではないが
、以下のような様々な方法で、生成、適合化、処理が可能である。 １．フロントドアのシステム安全化を強化するために、リアドアのシステム安
全化を実現するための代替周波数を設定する。 ２．磁気特性図のＡＭ、ＦＭまたはパルス変調。 ３．マルチトーン、マルチフェーズ電子回路。 ４．低コスト、純サイン波発生用の、磁気的に偏奇させた移相発振器。 ５．コヒーレント合成または位相固定式搬送波ハードウエアシステムまたはマ
イクロプセッサ搭載システム。 ６．Ｄ／Ａによるマイクロセッサのゲインまたはオフセット同調、次いでＡ／
Ｄ自己調整または自己診断アルゴリズム。

【００４０】 ７．磁気較正のための、システム安全化磁場内への「標準」の設置。 ８．不可聴域周波数。 ９．コヒーレントサイン波生成のためのマイクロプロセッサＤ／Ａ変換器を含
む、安定化のための、マイクロプロセッサ生成の水晶安定化周波数。 １０．広帯域システム電子回路。 １１．送信コイル（すなわち遅延線として作用するドアのＡＧＣ）への信号の
閉回路ゲインおよび位相制御、ここでゲインおよび位相制御信号はセンサ出力と
して使用される。 １２．信号のＤＣ部分が、衝突速度の積としてドアの正味静的磁束４９からの
情報に提供するが、近接情報は提供せず、ＡＣ手法が近接場を提供し、システム
を既知の静的発振器ゲインと比率関係にする、ＡＣまたはＤＣ作動。

【００４１】 １３．ドアを横断する磁気ゲインの変動と共に位相が変動することを示した実
験に合わせた、利得処理器（ＡＭ）よりも低いＳＮ比を有する位相処理器（ＦＭ
）。 １４．前記少なくとも１つの第１コイルで磁気的に付勢されたヒンジの近傍、
またはヒンジでの衝突を検出するために、コイルドライバが分配する電力、特に
バイパス電力をモニタすること。 １５．前記少なくとも１つの第１コイル４２に流れる電流を増加させるための
直列共振コイルドライバ回路、ここで前記少なくとも１つの第１コイル４２への
対応する電流は、前記少なくとも１つの第１コイル４２が消費する電力の測定量
としてモニタすると共に、前記少なくとも１つの第１コイル４２の連続自己診断
を提供するためにモニタする。 １６．第２コイル５４の代わりに、例えばホール効果素子などの異なる種類の
磁気センシング要素５０を使用すること。

【００４２】 両フロントドアを保護するには、他方のドアに対する一方のドアの比較可能な
信号を、比率計測をすることにより、温度と構成要素の変動による影響を、低減
する必要があり、ここで両方のドアが同時に衝突されることはないと仮定してい
る。この比率計測は、各ドアの個別の計測を増強するのにも使用してもよい。さ
らに、共通の発振器を使用して、各付随第１コイル４２が使用する共通信号を生
成してもよく、これによってコストを低減し、かつ車両１２の様々な場所で生成
される磁束４９を同期できる。

【００４３】 本願では、ドア１４を第１のセンシング要素として磁気センサ１０の説明をし
てきたが、磁気センサ１０は、磁束４９を導通することのできる任意の構成要素
の完全性をセンシングするように適合させることができ、大型または長尺の強磁
性部品のセンシングに有利である。例えば、磁気センサ１０は、フェンダなどの
、他のボディ部品のセンシングに適合させることができ、これらの部品は、前記
少なくとも１つの第１コイル４２を、ボディ部と本体との間で、その取り付け位
置で、動作可能に接続することにより、車両のメインボディに取り付けられてい
る。

【００４４】 上記の詳細な説明において、具体的な実施態様について詳細に記述し、添付の
図面で説明したが、当業者であれば、本開示による教示に照らして、これらの詳
細に対して様々な修正態様と代替態様が可能であることを理解されるであろう。
したがって、開示した具体的な仕組みは、説明のためだけのものであり、本発明
の範囲を限定するものではなく、本発明は、添付の請求の範囲およびそれに相当
するすべての項目の全範囲を含むものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】 磁気センサのブロック図である。

【図２ａ】 磁気回路の側面図である。

【図２ｂ】 磁気回路の上面図である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 a）車両のボディの対応する少なくとも１つの第１位置で、
   動作可能に車両ボディの強磁性体要素に連結された、少なくとも１つの第１コイ
   ルと、 b）前記車両の前記ボディの少なくとも１つの第２位置に動作可能に連結され
   た少なくとも１つの磁気センシング要素であって、前記少なくとも１つの第１位
   置および少なくとも１つの第２位置が、前記車両の前記ボディの第１部分を介し
   て磁気的に導通されており、前記車両の前記第１部分が、衝突により変形を受け
   る前記ボディの部分を含む、前記センシング要素と、 c）前記少なくとも１つの第１コイルに動作可能に接続され、複数の周波数を
   含む、サイン波信号と、 d）前記少なくとも１つの第２コイルからの少なくとも１つの第２信号を検出
   する手段と、 e）前記少なくとも１つの第２信号から衝突を識別する手段とを含む、磁気セ
   ンサ。
2. 【請求項２】 a）車両のボディの対応する少なくとも１つの第１位置で、
   動作可能に車両ボディの強磁性体要素に連結された、少なくとも１つの第１コイ
   ルと、 b）前記車両の前記ボディの少なくとも１つの第２位置に動作可能に連結され
   た少なくとも１つの磁気センシング要素であって、前記少なくとも１つの第１位
   置および少なくとも１つの第２位置が、前記車両の前記ボディの第１部分を介し
   て磁気的に導通されており、前記車両の前記第１部分が、衝突により変形を受け
   る前記ボディの部分を含む、前記センシング要素と、 c）前記少なくとも１つの第１コイルに動作可能に接続され、複数の周波数を
   含む、サイン波信号と、 d）前記少なくとも１つの第２コイルからの少なくとも１つの第２信号を検出
   する手段と、 e）前記少なくとも１つの第２信号から、前記車両の前記第１部分の磁気的外
   乱を局所化する手段とを含む、磁気センサ。