JP2006281989A - 車両用衝突物体判別装置及び車両用衝突情報検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡素な装置構成にて歩行者と歩行者以外の軽量物とを精度良く判別可能な装置を提供すること。
【解決手段】バンパリーンフォース１２の前端面上半分に近接するように衝突荷重センサ２０を配置する。このようにすれば、歩行者衝突検出感度を向上し、軽量物との判別精度を向上することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は車両用衝突物体判別装置及び車両用衝突情報検出装置に関し、特にバンパへの歩行者の衝突を良好に検出可能な装置に関する。

従来より、車両のバンパ部分に装備されて衝突体の衝突荷重又はそれに関連する情報に基づいて歩行者などの衝突体の衝突を検出する種々の衝突検出センサが提案されている。

下記の特許文献１は、バンパカバーとバンパアブソーバとの間に、水平前方からの荷重を検出するバンパセンサと、上方からの荷重を検出するフードセンサとを用いて歩行者衝突を検出する歩行者衝突検出用の衝突体判別装置を提案している。

また、下記の特許文献２は、水平方向に延設された光ファイバーの一端に発光回路部を、他端部に受光回路部を設け、衝突による光ファイバーの伝送損失量に基づいて衝突を判定する衝突情報検出装置を提案している。

また、下記の特許文献３は、フロントバンパの下方にフロントバンパよりも前方に突出可能な歩行者用バンパを設け、歩行者との衝突時に歩行者をボンネット上に良好に倒れ込ませることを提案している。
特開平８−２１６８２６号公報 特開平７−１９０７３２号公報 特開２００１-３９２４２号公報

しかしながら、リアルワールドにおいては、荷重センサに入力される衝突時の荷重が歩行者と同様の衝突体があり、また歩行者においても、体重の軽い子供等、質量のばらつきを考えると、従来の衝突体判別装置ではその分別は簡単ではなかった。この課題に対し、上記特許文献１の装置によれば、歩行者がフード上に倒れ込むのを検出するため歩行者判別精度を向上できるが、このフードセンサは歩行者が衝突後にフード上に倒れ込むまでは出力を発することができないため、その後の歩行者保護装置に許される作動時間が大幅に短くなるという問題、並びに、装置構成が複雑であるという問題を内包していた。

また、上記荷重センサ（すなわち衝突力に関連する物理量を電気量に変換するセンサ）として、下記の特許文献２のごときファイバーセンサを用いる場合、発光回路部と受光回路部とを車両の左右両端に設けねばならず、回路構成が複雑となるという問題があった。

本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、簡素な装置構成にて歩行者と軽量物を精度良く判別可能な装置を提供することをその目的としている。

上記問題を解決するこの発明の車両用衝突物体判別装置は、車両の前部に配置されて車両への衝突体の衝突時に生じる衝突荷重に相関を有する衝突状態量を検出するセンサと、検出した前記衝突状態量に基づいて前記衝突体が歩行者か否かを判別する判別回路とを有する車両用衝突物体判別装置において、前記センサは、バンパリーンフォースの前端面の上半分の領域に配置されていることを特徴としているので、センサをバンパリーンフォースの前端面全面あるいはその上下方向中央部に配置するのに比べて格段に歩行者の判別精度を改善することができる。

これは、歩行者がバンパより上方に重心がある上、柔らかいので、歩行者は衝突時にフード側に倒れ込み、センサ搭載場所であるバンパリーンフォースの前面において、荷重は上側に加わるのに対し、工事柵などは重心が低く、かつ、剛性が高いため、このような倒れ込みが生じることがなく、その結果、衝突荷重は、バンパリーンフォースの前面において下側に加わるためである。

好適な態様において、前記車両は、少なくとも前記衝突時にフロントバンパと前後方向等位置またはより前方、かつ下方に位置する歩行者用バンパを備える。歩行者保護装置としては、ボンネットに装備された歩行者保護用のエアバッグやボンネットリフト機構などの公知の歩行者保護装置を採用することができる。このようにすれば、歩行者衝突の判別精度を更に改善することができる。

好適な態様において、前記センサは、前記バンパリーンフォースの前端面の上半分のうちで他の部位よりも剛性が高い領域の前方に配置されている。これにより、センサの感度を向上することができる。

好適な態様において、前記判別回路は、歩行者衝突時の前記衝突状態量と、歩行者以外の衝突物体衝突時の前記衝突状態量とを分別する判別しきい値を有するとともに、前記センサから入力される前記衝突状態量を前記判別しきい値と比較する。衝突荷重を検出するセンサをバンパリーンフォースの上半分に配置した場合、例えば工事柵衝突時のセンサ出力と歩行者衝突時のセンサ出力との差は、センサをバンパリーンフォースの前端面全面あるいはその上下方向中央部に配置する場合に比べて拡大できるため、従来より工事柵、または工事柵と同様に路側に配置されている軽量物と歩行者との判別精度を改善することができる。

好適な態様において、前記センサは、車両の前部に左右に延設されて車両への衝突体の衝突時により変形する光ファイバー、前記光ファイバーに光を導入する発光回路部、及び、前記光ファイバーから出た光を電気量に変換する受光回路部を有する。この種の光ファイバー型荷重センサでは、衝突による光ファイバーの変形に応じて生じる光伝送効率の低下を検出する。これにより、車両の左右方向任意の位置での衝突荷重を検出することができる。

なお、光ファイバーの一方の端面に光反射機能を持たせ、他方の端面から光を入射し、光反射機能を持つ端面で反射して、入射面から出てきた反射光をハーフミラーなどにより入射光と分離する構成を採用すれば、発光回路部と受光回路部とを車両左右方向同一側に配置することができる。

好適な態様において、前記センサは、前記発光回路部及び受光回路部は、前記車両の左右方向一方側に配置され、前記光ファイバーは、所定回数だけＵターンする形状に配置され、かつ、往きのファイバー部分と帰りのファイバー部分とは上下に異なる位置に配置されている。このようにすれば、上記した光ファイバーの先端面における光反射機能やハーフミラーのごとき反射光分離装置を省略することができるため、装置構成を簡素化できるとともに、往きの光ファイバー部分と帰りの光ファイバー部分とを上下異なる位置に配線することができるため、往きと帰りとで荷重を検出できるとともに、荷重検出領域の上下幅を増大することもできる。

上記した光ファイバーを用いるセンサに関する技術は、この発明のみではなく、車両前面に延設する衝突荷重センサ又は衝突検出センサとして用いることも可能である。

すなわち、光ファイバーをＵターン形状として発光回路部と受光回路部とを一方側に配置する構成は、本発明の他、車両前面に延設するその他の衝突荷重センサ又は衝突検出センサ全般に適用可能である。

以下、この発明を歩行者検出のために用いた実施態様を図面を参照して説明する。しかしながら、本発明は下記の実施例に限定されるものではなく、その技術思想を実現する公知構成要素の組み合わせも含むのは当然である。

（実施例）
（全体構成）
図１に車両前部の模式透過平面図を示す。１０はバンパカバー、１１はバンパアブソーバ、１２はバンパリーンフォース、１３はサイドメンバー、１４は車輪である。２０は光ファイバセンサ、２１は荷重伝達板、２２はセンサ用回路である。これら光ファイバセンサ２０、荷重伝達板２１及びセンサ用回路２２は、衝突荷重センサとして本発明で言う衝突状態量を検出するセンサを構成している。センサ用回路２２が検出した光量信号は衝突荷重に相関を有し、配線２３を通じて制御部４０に出力される。３０は車輪１４の回転数を検出する車速センサであり、検出した車速信号は配線３１を通じて制御部４０に出力される。５０は歩行者エアバック装置のごとき公知の歩行者用保護装置（図示せず）であり、ここでは単に保護装置と呼称するものとする。制御部は入力された信号を演算して衝突体が歩行者か否かを判別し、歩行者と判別した場合には保護装置５０を作動させて歩行者を保護する。

（光ファイバセンサ）
上記漏洩型光ファイバセンサの詳細構造を図２〜図４を参照して更に詳しく説明する。図２は車両のバンパ近傍の模式縦断面図、図３は車両のバンパ近傍の模式透過斜視図、図４は光ファイバセンサ２０の構造を示す部分拡大模式斜視図である。

光ファイバ２０１は、自体の構造には種々あるが、既に公知となっているため説明は省略する。ただし、この光ファイバ２０１の外周面はたとえば金属被覆などにより外部に光漏洩を抑止するような被覆層を持たない方が好適である。

光ファイバ２０１と凹凸部材２０２は、図４に示すように、断面角形の線状ゴム体２０３内に収容されており、バンパリーンフォース１２の前端面に密着しつつこの線状ゴム体２０３は車両左右方向へ延設されている。これにより、光ファイバ２０１は、バンパリーンフォース１２の前端面より一定の小距離だけ前方に位置して車両左右方向へ延設されている。この凹凸部材２０２には車両左右方向へ一定ピッチで凹凸が形成されており、この凸部２０２aは光ファイバ２０１に接している。尚、この凹凸は波形でもよい。荷重伝達板２１は、図３に示すように、光ファイバ２０１と上下方向重なる位置にて断面角形の線状ゴム体２０３の前端面に密着配置されて車両左右方向へ延設されている。更に、この線状ゴム体２０３は、バンパリーンフォース１２の前端面の上半分の部分に密着しつつバンパリーンフォース１２の車両左右方向一端側から他端側まで延設される往きのファイバー部分と、バンパリーンフォース１２の他端側にてUターンした後、上記往きのファイバー部分の下方にてバンパリーンフォース１２の前端面の上半分の部分に密着しつつバンパリーンフォース１２の車両左右方向他端側から一端側まで延設される帰りのファイバー部分とからなる。

荷重伝達板２１は、図２に示すように、バンパアブソーバ１１と光ファイバセンサ２０との間に挟まれて配置されている。

センサ用回路２２は、光ファイバ２０１の上記往きのファイバー部分の基端面に光を照射する発光ダイオード（発光回路部）と、光ファイバ２０１の上記帰りのファイバー部分の先端面から放射される光を信号電圧に変換するフォトトランジスタ（受光回路部）と、このフォトトランジスタの出力信号電圧を増幅し、デジタル信号に変換する信号処理回路部とを備えているが、この種の漏洩型光ファイバセンサのセンサ用回路の回路構成自体は周知であり、かつ、この実施例の特徴点でもないので、これ以上の説明は省略する。

（動作説明）
上記光ファイバセンサを用いた衝突検出の原理を以下に説明する。

バンパカバー１０の所定部位に衝突体が衝突すると、この衝突部位にてバンパカバー１０及びバンパアブソーバ１１が後方へ変形し、荷重伝達板２１を後方へ押す。これにより、荷重伝達板２１は線状ゴム体２０３を通じて、光ファイバ２０１を押す。その結果、光ファイバ２０１は、凹凸部材２０２の凸部２０１ａと接触している部分は後退しないが、凹部の部分は後退することになる。結局、光ファイバ２０１は、特に衝突荷重が加えられた部位において湾曲することになり、光ファイバ２０１中の光は光ファイバ２０１から外部に漏洩する。衝突荷重が大きいほど光ファイバ２０１の上記変形が大きく、光漏洩量もおおきくなり、センサ用回路２２の検出回路部の出力電圧がそれに応じて変化することになる。つまり、この光ファイバセンサは衝突荷重センサとして機能する。

（歩行者衝突時の説明）
次に、歩行者７１とバンパカバー１０が衝突した場合について図５を参照して説明する。（ａ）はバンパカバー１０が歩行者７１の下肢に衝突する直前を示し、（ｂ）はこの衝突によりバンパカバー１０が変形した状態を示す。歩行者が車両と衝突すると、バンパより上方に重心がある上、柔らかいので、上体はフード上に倒れ込む。その際、脚部は「く」の字に変形し、その後跳ね上げられる。また、バンパカバー１０も柔らかいため、前端面は、図５（ｂ）に示すように斜めに変形する。その際、センサが搭載されるバンパリーンフォースの前面では、上体の倒れ込みにより、上側に大きな荷重が加わる。したがって、この実施例のように光ファイバセンサ２０はバンパリーンフォース１２の前端面の上半分に隣接配置されることにより、同一車速であっても、光ファイバセンサ２０をバンパリーンフォース１２の前端面の前面中央又は下半分に配置する場合に比較して、光ファイバセンサ２０の光漏洩量の増大とそれによる検出感度の向上を実現することができる。

（工事柵衝突時の説明）
次に、路側に配置されている軽量物の中から工事柵７２を例にとって、バンパカバー１０と衝突した場合について図６を参照して説明する。（ａ）はバンパカバー１０が工事柵７２に衝突する直前を示し、（ｂ）はこの衝突によりバンパカバー１０が変形した状態を示す。工事柵７２は図６に示すように側面から見ると三角形の形状をもつため、上記した歩行者７１の場合とは逆にバンパカバー１０の下部に荷重が加わる。この実施例の光ファイバセンサ２０はバンパリーンフォース１２の前端面の上半分に隣接配置されるために、工事柵７２とバンパカバー１０との衝突部位よりも遠い位置に配置されることになる。その結果、この実施例の光ファイバセンサ２０の光漏洩量は、光ファイバセンサ２０をバンパリーンフォース１２の前端面の前面中央又は下半分に配置する場合に比較して、相対的に少なくなる。

（その他の障害物衝突時の説明）
上記した工事柵７２とバンパカバー１０との衝突時における光ファイバセンサ２０への荷重入力状態は、本質的に図７に示す側面から見た形状が三角形のパイロン７４、ゴムパイロン７５、また、路面に固定されているポストコーン７６との衝突時に共通する事項である。

（実験結果）
次に、歩行者ダミーと工事柵とを用いて試験した結果を図８〜図１１を参照して説明する。

まず、図２に示す光ファイバセンサ２０配置例（以下、実施例配置とも言う）における衝突時の荷重の時間変化を図８（ａ）に示し、この荷重の時間積分値と衝突時の車速を用いて算出した衝突質量（有効質量とも言う）の時間変化を図８（ｂ）に示す。図８（ｂ）にて０で示す衝突開始時点から所定時間Ｔ１における有効質量の比率は、歩行者ダミーで工事柵の４倍以上の値を得ることができた。

次に、比較例として、図２に示す光ファイバセンサ２０配置に加えてバンパリーンフォース１２の前端面の下半分側にも光ファイバセンサ２０を１ターン配置した場合（図９に図示、以下、比較例配置とも言う）における衝突時の荷重の時間変化を図１０（ａ）に示し、この荷重の時間積分値と衝突時の車速を用いて算出した衝突質量（有効質量とも言う）の時間変化を図１０（ｂ）に示す。したがって、この比較例では合計４本の光ファイバセンサ２０が上下方向へ等ピッチで配置される。図１０（ｂ）にて０で示す衝突開始時点から所定時間Ｔ１における有効質量の比率は、歩行者ダミーで工事柵の３倍未満に過ぎなかった。

これらの結果から、この実施例の光ファイバセンサ２０の配置（図２参照）によれば、単に光ファイバセンサ２０の配置位置を工夫するのみで工事柵７２に対する歩行者７１の判別精度の大幅な向上が得られることがわかる。特に、歩行者が体重の軽い子供の場合など、歩行者以外の衝突物と衝突質量（有効質量）が近い時に、より大きい効果を発揮する。

（変形態様）
なお、図３では、光ファイバセンサ２０は１ターンだけ配置されたが、図３の光ファイバセンサ２０のセンサ用回路２２側の先端を更に延長して同様に所定ターンだけ増設することができる。ただし、この場合、図３に示す１ターンに続くターンは図３に示すターンの下方に延設されるべきである。

（変形態様）
図４に示す凹凸部材２０２と同形の凹凸部材を線状ゴム体２０３内に光ファイバ２０１を挟んで反対側に追加してもよい。ただし、この追加の凹凸部材の凸部は光ファイバ２０１側に向いている。また、この追加の凹凸部材の凸部と、凹凸部材２０２の凸部２０２ａとは車両左右方向において半ピッチずれていることが好適である。これにより、一定の衝撃荷重当たりの光ファイバ２０１の湾曲の度合いを向上することができるため、センサ感度を向上することができる。

（変形態様）
制御部４０は、マイコンを内蔵しており、センサ用回路２２から入力された光漏洩量に相関を有する信号電圧からマップを用いて衝突荷重ｆを求める。ただし、この信号電圧自体を衝突荷重として用いてもよい。次に、荷重の時間積分値と衝突時の車速を用いて衝突質量ｍを演算し、この衝突質量ｍが歩行者の質量に相当する質量範囲に入っているか否かにより、衝突体が歩行者か否かを判別する。

（変形態様）
上記説明では漏洩型光ファイバセンサを用いた荷重検出について説明したが、押圧力に応じて電極間の抵抗値が変化するゴム式感圧センサなどの公知の荷重センサを上記と同様にバンパリーンフォース１２の前端面の上半分に隣接設置してもよいことはもちろんである。

（変形態様）
図１１に示すように、通常のフロントバンパの前後方向等位置またはより前方、かつ下方に歩行者用バンパ６０を設けると、図１２に示すように、歩行者との衝突に際してこの歩行者用バンパ６０が歩行者７１の下肢の下側部分たとえば臑の部分を上方のバンパよりも前に付勢するため、歩行者７１の下肢が一層傾斜することになり、図２に示す光ファイバセンサ２０の配置による感度向上効果を更に増進することができる。更に、図１３に示すように、この歩行者用バンパ６０をもつ車両が工事柵７２に衝突する場合には、工事柵７２が既述したように三角形形状を有しているため、衝突荷重が主として歩行者用バンパ６０に作用し、その結果として光ファイバセンサ２０に作用する荷重を一層低減することができると言う効果を上げることができる。また、この光ファイバセンサ２０をバンパリーンフォース１２のできるだけ上部に配置すると、光ファイバセンサ２０をバンパリーンフォース１２の下方に配置した場合よりも、三角形形状の工事柵７２からの水平距離が大きくなるため、相対的に光ファイバセンサ２０に加えられる荷重を減らすこともできる。

（変形態様）
図２に示す実施例の光ファイバセンサ２０の配置の他の特徴を説明する。

図２において、バンパリーンフォース１２は、前後方向へ延設される下端壁をなす側壁１２１、上端壁をなす側壁１２２、内部に設けられる２枚のリブ１２３、１２４を有している。これら側壁１２１、１２２とリブ１２３、１２４は上下方向へ一定ピッチで配置されている。バンパリーンフォース１２の前端壁１２５は、これら側壁１２１、１２２とリブ１２３、１２４に固定されている。

図２では、１ターンの光ファイバセンサ２０の往きのファイバー部分は側壁１２２の前方に側壁１２２と同じ高さに設けられ、帰りのファイバー部分は、その下のリブ１２３の前方にリブ１２３と同じ高さに設けられている。このようにすれば、光ファイバセンサ２０を収容する線状ゴム体２４は、バンパリーンフォース１２のうちこのような高剛性部分に配置されるため、衝突時のバンパリーンフォース１２の後方への変形を良好に抑止することができ、その分、光ファイバセンサ２０の変形を促進することができるため、感度を向上することができる。

実施例装置を説明するための車両前部の模式透過平面図である。 図１の車両のバンパ近傍の模式縦断面図である。 図１の車両のバンパ近傍の模式透過斜視図である。 図１の光ファイバセンサの構造を示す部分拡大模式斜視図である。 歩行者とバンパカバーが衝突した場合を示す模式説明図であり、（ａ）はバンパカバーが歩行者の下肢に衝突する直前を示す図、（ｂ）はこの衝突によりバンパカバーが変形した状態を示す図である。 工事柵とバンパカバーが衝突した場合を示す模式説明図であり、（ａ）はバンパカバーが工事柵の下肢に衝突する直前を示す図、（ｂ）はこの衝突によりバンパカバーが変形した状態を示す図である。 他の障害物がバンパカバーと衝突する状態を示す模式説明図である。 歩行者ダミーと工事柵との衝突を実施例配置で検出した場合を示すタイムチャートであり、（ａ）は荷重の時間変化を示し、（ｂ）は衝突質量（有効質量）の時間変化を示す。 比較例装置の光ファイバ配置を示す模式縦断面図である。 歩行者ダミーと工事柵との衝突を図９の比較例配置で検出した場合を示すタイムチャートであり、（ａ）は荷重の時間変化を示し、（ｂ）は衝突質量（有効質量）の時間変化を示す。 変形態様を示す模式縦断面図である。 歩行者用バンパを用いる場合の歩行者との衝突状態を示す模式説明図であり、（ａ）はバンパカバーが歩行者の下肢に衝突する直前を示す図、（ｂ）はこの衝突によりバンパカバーが変形した状態を示す図である。 歩行者用バンパを用いる場合の工事柵との衝突状態を示す模式説明図であり、（ａ）はバンパカバーが工事柵に衝突する直前を示す図、（ｂ）はこの衝突によりバンパカバーが変形した状態を示す図である。

符号の説明

１０ バンパカバー
１１ バンパアブソーバ
１２ バンパリーンフォース
１４ 車輪
２０ 光ファイバセンサ
２１ 荷重伝達板
２２ センサ用回路
２３ 配線
３１ 配線
４０ 制御部
５０ 保護装置
６０ 歩行者用バンパ
７１ 歩行者
７２ 工事柵
７４ パイロン
７５ ゴムパイロン
７６ ポストコーン
１２１ 側壁
１２２ 側壁
１２３ リブ
１２４ リブ
１２５ 前端壁
２０１ 光ファイバ
２０２ 凹凸部材
２０２ａ 凸部
２０３ 線状ゴム体

Claims (6)

1. 車両の前部に配置されて車両への衝突体の衝突時に生じる衝突荷重に相関を有する衝突状態量を検出するセンサと、検出した前記衝突状態量に基づいて前記衝突体が歩行者か否かを判別する判別回路とを有する車両用衝突物体判別装置において、
   前記センサは、バンパリーンフォースの前端面の上半分の領域に配置されていることを特徴とする車両用衝突物体判別装置。
2. 請求項１記載の車両用衝突物体判別装置において、
   前記車両は、少なくとも前記衝突時にフロントバンパと前後方向等位置またはより前方、かつ下方に位置する歩行者用バンパを備えることを特徴とする車両用衝突物体判別装置。
3. 請求項１又は２記載の車両用衝突物体判別装置において、
   前記センサは、前記バンパリーンフォースの前端面の上半分のうちで他の部位よりも剛性が高い領域の前方に配置されていることを特徴とする車両用衝突物体判別装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか記載の車両用衝突物体判別装置において、
   前記判別回路は、
   歩行者衝突時の前記衝突状態量と、歩行者以外の衝突物体衝突時の前記衝突状態量とを分別する判別しきい値を有するとともに、前記センサから入力される前記衝突状態量を前記判別しきい値と比較することを特徴とする車両用衝突物体判別装置。
5. 請求項１乃至４のいずれか記載の車両用衝突物体判別装置において、
   前記センサは、
   車両の前部に左右に延設されて車両への衝突体の衝突時により変形する光ファイバー、前記光ファイバーに光を導入する発光回路部、及び、前記光ファイバーから出た光を電気量に変換する受光回路部を有することを特徴とする車両用衝突物体判別装置。
6. 請求項５記載の衝突物体判別装置において、
   前記発光回路部及び受光回路部は、前記車両の左右方向一方側に配置され、
   前記光ファイバーは、所定回数だけＵターンする形状に配置され、かつ往きのファイバー部分と帰りのファイバー部分とは上下に異なる位置に配置されていることを特徴とする車両用衝突情報検出装置。

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