JP2009018732A - 車両用衝突検知装置 - Google Patents

Abstract

【課題】チャンバ空間が密閉空間であるか否かを判定できる車両用衝突検知装置を提供する。
【解決手段】チャンバ形成部材４は、バンパリンフォース１とバンパカバー２との間に挟まれるように配置され、バンパリンフォース１に対するバンパカバー２の相対移動に伴い変形する密閉のチャンバ空間４０を形成する。チャンバ空間の圧力を検出する圧力センサ５と、チャンバ空間４０内部の空気温度を直接的または間接的に検出する温度センサ６を設ける。そして、チャンバ密閉状態検出手段が、温度センサ６により検出された空気温度と圧力センサ５により検出された圧力とに基づいて、チャンバ空間４０が密閉空間であるか否かを検出する。
【選択図】図３

Description

本発明は、車両が物体に衝突したことを検知する車両用衝突検知装置に関するものである。

従来、車両が物体に衝突したことを検知する装置としては、例えば、特許文献１及び２に開示されている。特許文献１には、車両のキャビティ内に感知素子が設けられている車両のフロントセンサが記載されている。このフロントセンサが、感知素子によって、キャビティの変形に依存した衝突を検知するとされている。また、特許文献２には、バンパカバー内に形成された密閉のチャンバ空間の圧力変化に基づいて、衝突物体が歩行者であるか否かを判別することが記載されている。
特表２００５−５３８８８１号公報 特開２００６−１１７１５７号公報

ここで、チャンバ空間に穴が開いていた場合など、チャンバ空間が密閉空間でない場合には、歩行者などが車両に衝突したとしても、チャンバ内の圧力が変化しない。そのため、チャンバ空間が密閉空間でない場合には、異常状態と検知できることが必要となる。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、チャンバ空間が密閉空間であるか否かを判定できる車両用衝突検知装置を提供することを目的とする。

本発明の車両用衝突検知装置は、
車両による物体への衝突を検知する車両用衝突検知装置であって、
車両左右方向に延びるように配置されたバンパリンフォースと、
バンパリンフォースの車両前方側を被覆し、且つ、衝突に伴いバンパリンフォースに対して車両後方側に相対移動するバンパカバーと、
バンパリンフォースとバンパカバーとの間に挟まれるように配置され、バンパリンフォースに対するバンパカバーの相対移動に伴い変形する密閉のチャンバ空間を形成するチャンバ形成部材と、
チャンバ空間の圧力を検出する圧力センサと、
チャンバ空間内部の空気温度を直接的または間接的に検出する温度センサと、
温度センサにより検出された空気温度と圧力センサにより検出された圧力とに基づいて、チャンバ空間が密閉空間であるか否かを検出するチャンバ密閉状態検出手段と、
を備えることを特徴とする。

ここで、チャンバ空間は、密閉の空間に形成されている。従って、チャンバ空間に封入された空気の温度が上昇してその体積が膨張しようとしたとしても、内部空気の体積はチャンバ空間内部の体積より膨張することができない。従って、チャンバ空間の圧力が上昇する。しかし、チャンバ形成部材が破れて、密閉空間を形成していない場合には、内部空気の温度が上昇したとしても、チャンバ空間の圧力はほとんど変化しない。このように、チャンバ空間の圧力は、チャンバ空間内部の空気温度に依存する。

そして、本発明の車両用衝突検知装置によれば、チャンバ密閉状態検出手段が、温度センサにより検出された空気温度と圧力センサにより検出された圧力とに基づいてチャンバ空間が密閉空間であるか否かを検出しているため、確実にチャンバ空間が密閉空間であるか否かを検出することができる。なお、温度センサは、チャンバ空間内部の空気温度を直接的に検出してもよいし、間接的に検出してもよい。直接的に検出する場合とは、チャンバ空間内部に温度センサを配置して、チャンバ空間内部の空気そのものの温度を検出する場合である。一方、間接的に検出する場合とは、チャンバ空間外部、例えば、チャンバ空間周囲に温度センサを配置して、チャンバ空間内部の温度に対応する温度を検出する場合である。

好ましくは、本発明の車両用衝突検知装置において、チャンバ密閉状態検出手段は、チャンバ空間が密閉空間である場合における空気温度に対する圧力の下限値を予め記憶し、実際に検出された空気温度および圧力の関係が予め記憶された下限値を下回っている場合にチャンバ空間が密閉空間でないと判定するとよい。

上述したように、チャンバ空間が密閉空間の場合には、チャンバ空間内部の空気温度が上昇すると、チャンバ空間の圧力が上昇する。しかし、チャンバ形成部材が破れて、チャンバ空間が密閉空間でない場合には、チャンバ空間内部の空気温度が上昇しても、チャンバ空間の圧力は上昇しない。そこで、予め記憶された空気温度に対する圧力の下限値より、実際の圧力が下回っているか否かを判定することで、空気温度が上昇している場合において、チャンバ空間が密閉空間であるか否かを確実に判定できる。

また、好ましくは、チャンバ密閉状態検出手段は、チャンバ空間が密閉空間である場合における空気温度に対する圧力の上限値を予め記憶し、実際に検出された空気温度および圧力の関係が予め記憶された上限値を上回っている場合にチャンバ空間が密閉空間でないと判定するとよい。

チャンバ空間が密閉空間の場合には、チャンバ空間内部の空気温度が下降すると、チャンバ空間の圧力が低下する。しかし、チャンバ形成部材が破れて、チャンバ空間が密閉空間でない場合には、チャンバ空間内部の空気温度が下降しても、チャンバ空間の圧力は上昇しない。そこで、予め記憶された空気温度に対する圧力の上限値より、実際の圧力が上回っているか否かを判定することで、空気温度が下降している場合において、チャンバ空間が密閉空間であるか否かを確実に判定できる。

ここで、本発明の車両用衝突検知装置において、温度センサは、車両の外気温を検出する外気温センサであり、チャンバ密閉状態検出手段は、車両が走行状態の際にチャンバ空間が密閉空間であるか否かを検出するとよい。車両が走行状態の際には、チャンバ空間の温度がほぼ外気温度付近になる。そこで、車両が走行状態の際には、チャンバ空間４０から離れて配置されている外気温センサを用いた場合でも、チャンバ空間が密閉空間であるか否かを検出できる。

ところで、チャンバ空間の空気は、チャンバ形成部材を形成する際における空気温度を基準として、その空気温度より高くなると膨張し、その空気温度より低くなると収縮する。従って、実際のチャンバ空間の空気温度がチャンバ形成部材を形成する際における空気温度付近となる場合には、チャンバ空間の圧力がほとんど変化しない。そうすると、チャンバ空間が密閉空間であるか否かを検出することができない。

そこで、本発明の車両用衝突検知装置において、チャンバ密閉状態検出手段は、温度センサにより検出される空気温度がチャンバ形成部材を形成する際における空気温度を含む所定温度範囲の場合に、内燃機関がアイドリング状態の際または走行開始後所定時間経過するまでの間にチャンバ空間が密閉空間であるか否かを検出するとよい。内燃機関がアイドリング状態の際または走行開始後所定時間経過するまでの間には、内燃機関により発生する熱により、チャンバ空間内部の空気温度が上昇する。つまり、チャンバ空間内部の空気温度が確実に上昇するアイドリング状態または走行開始後所定時間経過するまでの間において、チャンバ空間の圧力が上昇しているか否かを判定することで、チャンバ空間が密閉空間であるか否かを確実に検出することができる。

次に、実施形態を挙げ、本発明をより詳しく説明する。本実施形態の車両用衝突検知装置について図１及び図２を参照して説明する。図１は、車両用衝突検知装置における車両前方部分の車両前後方向断面図である。図２は、図１のＡ−Ａ断面図である。

車両用衝突検知装置は、主として、車両が歩行者（以下、「外部物体」という）に衝突したことを検知するための装置である。この車両用衝突検知装置は、バンパリンフォース１と、バンパカバー２と、バンパアブソーバ３と、チャンバ形成部材４と、圧力センサ５と、外気温センサ６と、電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」という）７とを備える。

バンパリンフォース１は、車両左右方向に延在し、車両フレームの一部を構成する構造部材である。バンパリンフォース１は、例えば、図１に示すように、内部中央に二段の梁が設けられた目の字状断面を有する金属製の中空部材からなる。そして、このバンパリンフォース１は、車両左右端に配置されているフロントサイドメンバ８の車両前端に固定されている。

バンパカバー２は、車両の最前面に配置され、バンパリンフォース１の車両前方側を被覆している。このことは、バンパカバー２は、後述するバンパアブソーバ３およびチャンバ形成部材４の車両前方側を被覆していることになる。従って、車両が車両前方に位置する物体に衝突する場合には、通常、このバンパカバー２が当該物体に衝突することになる。そして、バンパカバー２は、バンパリンフォース１に対して車両後方側に相対移動可能となるように、後述するバンパアブソーバ３に支持されている。

バンパアブソーバ３は、図１に示すように、金属製または樹脂製などからなり、車両前後方向断面がほぼ矩形の筒状からなる。そして、バンパアブソーバ３は、バンパリンフォース１とバンパカバー２との間に挟まれるように、且つ、車両左右方向に延びるようにバンパリンフォース１に固定されている。さらに、バンパアブソーバ３は、上述したように、バンパカバー２を支持している。このバンパアブソーバ３の車両左右方向の幅は、バンパリンフォース１の車両左右方向の幅より僅かに短く形成されている。そして、バンパアブソーバ３の車両前面は、バンパカバー２の形状に倣うように、車両左右方向中央部が車両前方に最も突出するように湾曲形状をなしている。つまり、バンパアブソーバ３の車両前後方向幅は、車両左右方向中央部が最も広く、車両左右方向端部に向うに従って狭くなっている。

このように構成されるバンパアブソーバ３は、車両前方が外部物体に衝突した場合に、つぶれ変形することにより衝撃を吸収する機能を有している。さらに、このバンパアブソーバ３は、例えば、歩行者がバンパカバー２に衝突した場合に、歩行者の脚部保護機能を有する。

チャンバ形成部材４は、内部に密閉されたチャンバ空間４０を形成する矩形状の部材である。具体的には、チャンバ形成部材４の外側面形状が、バンパアブソーバ３の内側面形状とほぼ同一となる。このチャンバ形成部材４は、変形容易な樹脂により成形されている。そして、チャンバ形成部材４は、バンパアブソーバ３の中空空間に、バンパアブソーバ３の内側面に当接する状態で収容されている。つまり、チャンバ形成部材４は、バンパアブソーバ３と同様に、バンパリンフォース１とバンパカバー２との間に挟まれるように配置される。従って、バンパカバー２に外部物体が衝突した際には、バンパカバー２がバンパリンフォース１に対して車両後方に相対移動して、バンパアブソーバ３がつぶれ変形することに伴って、チャンバ形成部材４が車両前後方向につぶれ変形する。つまり、バンパカバー２が外部物体に衝突すると、チャンバ空間４０がつぶれ変形する。チャンバ空間４０には、空気が封入されている。

圧力センサ５は、チャンバ形成部材４のチャンバ空間４０の圧力を検出するためのセンサである。この圧力センサ５は、バンパアブソーバ３およびチャンバ形成部材４の車両左側端部に取り付けられている。そして、圧力センサ５は、検出した圧力情報を後述するＥＣＵ７へ送信する。つまり、圧力センサ５は、バンパカバー２が外部物体に衝突した際に、チャンバ形成部材４がつぶれ変形することによるチャンバ空間４０の圧力変化を検出することができる。

外気温センサ６は、バンパカバー２の車両後方面のうち下方側に取り付けられている。つまり、外気温センサ６は、バンパアブソーバ３の僅か下方に配置されている。この外気温センサ６は、車両の他のシステム、例えば、車両用空調装置に適用するための外気温センサを利用している。そして、外気温センサ６は、配置されている空気温度を検出する。従って、外気温センサ６により検出される空気温度は、チャンバ空間４０内部の空気温度とほぼ同じ温度となる。つまり、外気温センサ６は、チャンバ空間４０内部の空気温度を間接的に検出していることになる。そして、外気温センサ６は、検出した温度情報を後述するＥＣＵ７へ送信する。

ＥＣＵ７（本発明の「チャンバ密閉状態検出手段」に相当する）は、圧力センサ５により検出されるチャンバ空間４０の圧力変化に基づいて、バンパカバー２が外部物体に衝突したか否かを判定する。ＥＣＵ７により衝突した外部物体が歩行者であると判定された場合には、歩行者保護デバイス（図示せず）を起動させる。歩行者保護デバイスとは、車両のフードに搭載され、車両が歩行者へ衝突した場合に歩行者を保護するための装置である。この歩行者保護デバイスは、例えば、フードの跳ね上げを行う装置や、フード上に展開するエアバッグ装置などである。

さらに、ＥＣＵ７は、圧力センサ５により検出されるチャンバ空間４０の圧力と、外気温センサ６により検出される空気温度とに基づいて、チャンバ空間４０が密閉空間であるか否かを検出する。つまり、ＥＣＵ７は、チャンバ形成部材４が破れて、チャンバ空間４０が密閉空間でない状態となった場合に、異常状態として検出することができる。

この異常検出について、図３および図４を参照して詳細に説明する。図３は、チャンバ空間４０内部の空気温度とチャンバ空間４０の圧力との関係を示す図である。図４は、車両のイグニッションスイッチ（ＩＧ）をＯＮしてから走行した場合に、チャンバ空間４０内部の空気温度の変化を示す図である。

ここで、外部物体がバンパカバー２に衝突していない状態で、チャンバ空間４０が密閉空間である場合には、チャンバ空間４０の体積は一定である。従って、チャンバ空間４０の圧力は、チャンバ空間４０内部の空気温度に応じて変化する。この変化の理想値は、図３の一点鎖線Ａに示す。つまり、チャンバ空間４０内部の空気温度が上昇すると、チャンバ空間４０の圧力も上昇する。一方、チャンバ空間４０内部の空気温度が下降すると、チャンバ空間４０の圧力も下降する。

そして、チャンバ形成部材４が破れてチャンバ空間４０が密閉空間でなくなった場合には、以下のようになる。チャンバ空間４０内部の空気温度が上昇した場合（図３のＰ１参照）も、空気温度が下降した場合（図３のＰ２参照）も、チャンバ空間４０の圧力は変化しない。具体的には、空気温度が上昇した場合にも下降した場合にも、チャンバ空間４０の圧力は、ほぼ大気圧と同一の状態となる。つまり、チャンバ空間４０内部の空気温度が上昇した場合、チャンバ空間４０の圧力は、その理想値Ａよりも低くなる。一方、チャンバ空間４０内部の空気温度が下降した場合、チャンバ空間４０の圧力は、その理想値Ａよりも高くなる。

そこで、ＥＣＵ７は、チャンバ空間４０が密閉空間である場合における、チャンバ空間４０内部の空気温度に対するチャンバ空間４０の圧力の下限値Ｔｈ１と上限値Ｔｈ２を予め記憶している。この下限値Ｔｈ１は、理想値Ａより僅かに低い圧力に設定している。上限値Ｔｈ２は、理想値Ａより僅かに高い圧力に設定している。そして、ＥＣＵ７は、実際に検出された空気温度と圧力との関係が、下限値Ｔｈ１を下回っている場合、および、上限値Ｔｈ２を上回っている場合には、チャンバ形成部材４が破れてチャンバ空間４０が密閉空間でない状態となっていると判定する。

ところで、チャンバ空間４０の空気は、より詳細には、チャンバ形成部材４を形成する際における空気温度Ｔｍを基準として、その空気温度Ｔｍより高くなると膨張し、その空気温度Ｔｍより低くなると収縮する。従って、実際のチャンバ空間４０の空気温度がチャンバ形成部材４を形成する際における空気温度Ｔｍ付近となる場合には、チャンバ空間４０の圧力がほとんど変化しない。具体的には、基準となる空気温度Ｔｍを含む図３のＴ１からＴ２までの温度範囲において、大気圧は、下限値Ｔｈ１と上限値Ｔｈ２との間に含まれている。

ここで、イグニッションスイッチ（ＩＧ）がＯＮしてから走行した場合のチャンバ空間４０の空気温度の変化は、図４に示すようになる。つまり、チャンバ空間４０の空気温度は、イグニッションスイッチ（ＩＧ）がＯＮしてから内燃機関の熱により熱せられて、上昇する。その後、走行開始した後に、チャンバ空間４０の空気温度は、外気により徐々に冷却され、外気温度付近でほぼ一定となる。

つまり、外気温センサ６により検出される空気温度が図３におけるＴ１からＴ２までの温度範囲の場合であっても、イグニッションスイッチ（ＩＧ）がＯＮしてから走行開始までの間、すなわち、アイドリング状態、および、走行開始後Ｔ３までの間においては、チャンバ空間４０の空気温度が、チャンバ形成部材４を形成する際における空気温度Ｔｍよりも確実に高くなる。

そこで、ＥＣＵ７は、外気温センサ６により検出される空気温度が図３におけるＴ１からＴ２までの温度範囲の場合には、内燃機関がアイドリング状態の際、または、走行開始後Ｔ３までの間に、チャンバ空間４０の圧力が下限値Ｔｈ１と上限値Ｔｈ２との間にあるか否かを判定する。

以上のように、ＥＣＵ７は、チャンバ形成部材４が破れて、チャンバ空間４０が密閉空間であるか否かを判定することができる。そして、チャンバ空間４０は密閉空間でないと判定された場合には、警告ランプを点灯させる。

なお、上記実施形態においては、外気温センサ６がチャンバ空間４０の近傍に配置されているため、外気温センサ６により検出される空気温度は、チャンバ空間４０内部の空気温度に対応していた。従って、外気温センサ６により検出される空気温度が図３におけるＴ１からＴ２までの温度範囲以外の場合には、内燃機関がアイドリング状態であっても、走行状態であっても、上記判定が可能となる。

また、上記実施形態においては、既設の外気温センサ６を用いて、チャンバ空間４０内部の空気温度を間接的に検出したが、これに限られるものではない。例えば、チャンバ空間４０内部の空気温度を直接的に検出できるような温度センサを用いることもできる。この場合、温度センサの検出部位をチャンバ空間４０内部に配置することになる。

この他に、外気温センサ６がチャンバ空間４０から離れて配置されていてもよい。ただし、この場合、図４に示したように、アイドリング状態の際にはチャンバ空間４０内部の空気温度と外気温センサ６により検出される外気温との温度差が大きくなる。そこで、外気温センサ６がチャンバ空間４０から離れて配置されている場合には、走行状態の場合に、より詳細には走行開始後Ｔ３経過した後に、上記判定を行うようにする。このようにすることで、チャンバ空間４０内部の空気温度が外気温付近となるため、外気温センサ６により検出される空気温度が、チャンバ空間４０内部の空気温度に対応するものとなる。そして、チャンバ空間４０が密閉空間であるか否かを判定できる。ただし、外気温センサ６がチャンバ空間４０から離れて配置されている場合には、外気温センサ６により検出される空気温度が図３におけるＴ１からＴ２までの温度範囲においては、上記判定ができないおそれがある。

車両用衝突検知装置における車両前方部分の車両前後方向断面図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 チャンバ空間４０内部の空気温度とチャンバ空間４０の圧力との関係を示す図である。 車両のイグニッションスイッチ（ＩＧ）をＯＮしてから走行した場合に、チャンバ空間４０内部の空気温度の変化を示す図である。

符号の説明

１：バンパリンフォース、 ２：バンパカバー、 ３：バンパアブソーバ、
４：チャンバ形成部材、 ４０：チャンバ空間、
５：圧力センサ、 ６：外気温センサ、
７：電子制御ユニット（チャンバ密閉状態検出手段）、
８：フロントサイドメンバ

Claims (5)

1. 車両による物体への衝突を検知する車両用衝突検知装置であって、
   車両左右方向に延びるように配置されたバンパリンフォースと、
   前記バンパリンフォースの車両前方側を被覆し、且つ、前記衝突に伴い前記バンパリンフォースに対して車両後方側に相対移動するバンパカバーと、
   前記バンパリンフォースと前記バンパカバーとの間に挟まれるように配置され、前記バンパリンフォースに対する前記バンパカバーの相対移動に伴い変形する密閉のチャンバ空間を形成するチャンバ形成部材と、
   前記チャンバ空間の圧力を検出する圧力センサと、
   前記チャンバ空間内部の空気温度を直接的または間接的に検出する温度センサと、
   前記温度センサにより検出された前記空気温度と前記圧力センサにより検出された前記圧力とに基づいて、前記チャンバ空間が密閉空間であるか否かを検出するチャンバ密閉状態検出手段と、
   を備えることを特徴とする車両用衝突検知装置。
2. 前記チャンバ密閉状態検出手段は、前記チャンバ空間が密閉空間である場合における前記空気温度に対する前記圧力の下限値を予め記憶し、実際に検出された前記空気温度および前記圧力の関係が予め記憶された前記下限値を下回っている場合に前記チャンバ空間が密閉空間でないと判定する請求項１に記載の車両用衝突検知装置。
3. 前記チャンバ密閉状態検出手段は、前記チャンバ空間が密閉空間である場合における前記空気温度に対する前記圧力の上限値を予め記憶し、実際に検出された前記空気温度および前記圧力の関係が予め記憶された前記上限値を上回っている場合に前記チャンバ空間が密閉空間でないと判定する請求項１または２に記載の車両用衝突検知装置。
4. 前記温度センサは、車両の外気温を検出する外気温センサであり、
   前記チャンバ密閉状態検出手段は、車両が走行状態の際に前記チャンバ空間が密閉空間であるか否かを検出する請求項１〜３の何れか一項に記載の車両用衝突検知装置。
5. 前記チャンバ密閉状態検出手段は、前記温度センサにより検出される前記空気温度が前記チャンバ形成部材を形成する際における前記空気温度を含む所定温度範囲の場合に、内燃機関がアイドリング状態の際または走行開始後所定時間経過するまでの間に前記チャンバ空間が密閉空間であるか否かを検出する請求項１〜４の何れか一項に記載の車両用衝突検知装置。

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