JP2018144617A - 衝突検知システム - Google Patents

Abstract

【課題】衝突検知システムに関し、衝突検知感度をより適正化する。【解決手段】車両のクロスメンバ２２に沿って中空筒状のチューブ１を配索する。チューブ１の左右両端部に蛇腹状に形成された伸縮部２を設ける。伸縮部２よりも車幅方向外側においてチューブ１の左右両端部の各々にセンサー３を接続し、チューブ１の内圧変化を検出させる。衝突荷重を緩和する緩衝材４をチューブ１に沿って配置する。クロスメンバ２２と緩衝材４とセンサー３とをリンク機構７で連結し、車両衝突時におけるクロスメンバ２２と緩衝材４とのなす角度に応じて伸縮部２を伸縮させる。【選択図】図１

Description

本発明は、車両の衝突検知システムに関する。

従来、車両のバンパーに中空密閉構造の筒状部材を配索し、その内部圧力の変化から衝突を検知する衝突検知システムが開発されている。このシステムでは、圧力の変化量や変動パターン（経時変化を表すグラフの形状）に基づいて、衝突の有無や衝突対象の種類などが判断される。また、筒状部材としては、シリコーンチューブや樹脂チューブ，ゴムチューブなど、衝突による圧力変化を把握しやすい材質のものが使用される（例えば、特許文献１参照）。

特開2016-052828号公報

一般的な衝突検知システムでは、車幅方向に延設された筒状部材の両端部にセンサーが配置される。このようなシステムでは、衝突箇所とセンサーとの位置関係によって、各センサーで検知される圧力の大きさや圧力変動の速度が変化する。例えば、センサーに近い位置で衝突が発生したときには、センサーから遠い位置で衝突が発生したときと比較して圧力変動が急峻となり、圧力検出値がセンサーの検知能力を超える（飽和状態となる）ことがあり、衝突検知精度が低下しうる。

本件の目的の一つは、上記のような課題に鑑みて創案されたものであり、衝突検知感度をより適正化した衝突検知システムを提供することである。なお、この目的に限らず、後述する「発明を実施するための形態」に示す各構成から導き出される作用効果であって、従来の技術では得られない作用効果を奏することも、本件の他の目的として位置付けることができる。

（１）開示の衝突検知システムは、車両のクロスメンバに沿って配索される中空筒状のチューブと、前記チューブの左右両端部に蛇腹状に形成された伸縮部とを備える。また、前記伸縮部よりも車幅方向外側において前記チューブの左右両端部の各々に接続され、前記チューブの内圧変化を検出するセンサーと、前記チューブに沿って配置され、衝突荷重を緩和する緩衝材とを備える。さらに、前記クロスメンバと前記緩衝材と前記センサーとを連結し、車両衝突時における前記クロスメンバと前記緩衝材とのなす角度に応じて前記伸縮部を伸縮させるリンク機構を備える。

（２）前記リンク機構は、前記クロスメンバと前記緩衝材とが車両外側に開いた角度をなす場合に前記伸縮部を縮小させ、前記クロスメンバと前記緩衝材とが車両内側に開いた角度をなす場合に前記伸縮部を伸張させることが好ましい。
（３）左右一対の前記伸縮部に挟まれた範囲内において少なくとも二箇所に設けられ、前記緩衝材を前記クロスメンバに対して支持する支持部材を備えることが好ましい。

（４）前記リンク機構が、前記支持部材よりも車幅方向外側において、前記クロスメンバと前記緩衝材とにピン接合される第一リンク部材と、一端を前記第一リンク部材と前記緩衝材との接合箇所にピン接合され、他端を前記センサーにピン接合される第二リンク部材と、を有することが好ましい。

緩衝材とクロスメンバとのなす角度に応じて伸縮部を伸縮させることで、チューブの体積を変化させることができ、センサーによる衝突検知感度をより適正化することができる。

衝突検知システムが適用された車両の車体構造を示す斜視図である。 衝突検知システムの分解斜視図である。 衝突検知システムの分解上面図である。 チューブ及びリンク機構の断面図である。 衝突検知システムの構造を説明するための上面図である。 衝突検知システムの作用（中央衝突時）を説明するための上面図である。 衝突検知システムの作用（端部衝突時）を説明するための上面図である。

以下、図面を参照して実施形態としての衝突検知システム１０について説明する。この衝突検知システム１０は、図１に示すような車体構造を有する車両２０に適用され、バンパー２１に対する物体や人物（歩行者）の衝突を検知する。断りがない限り、本文中の前後左右上下の方向は、車両２０を基準として定義されるものとする。また、車両２０の向きを基準とした方向を規定する場合（例えば「車両内側」や「車両前後方向」といった表現を使用する場合）には、可読性への配慮から「車両」との文言に付されうる符号２０の表記を省略する。なお、以下に示す実施形態はあくまでも例示に過ぎず、以下の実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。本実施形態の各構成は、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。また、必要に応じて取捨選択することができ、あるいは適宜組み合わせることができる。

［１．構成］
図１に示すように、車両２０の前端部には緩衝装置としてのバンパー２１が設けられ、その背面側にクロスメンバ２２が配される。クロスメンバ２２は、車幅方向に延在する角柱状の構造体である。クロスメンバ２２の後方には、同じく構造体であるサイドメンバ２３が接続される。サイドメンバ２３は左右に一対設けられ、それぞれがクロスメンバ２２の左右両端部よりもやや車両内側の位置で、クロスメンバ２２の後面に対して接続される。したがって、クロスメンバ２２は左右のサイドメンバ２３よりも外側（左右側方）に飛び出した格好となる。

クロスメンバ２２の前面には鋼板２５が貼り付けられ、その前方側に緩衝材４とバンパーカバー２４とが設けられる。鋼板２５は、後述するリンク機構７をクロスメンバ２２の前面に取り付けるための部材の一つである。鋼板２５の表面（車両前方を向いた面）には、リンク機構７の端部を軸支するための溝２６が凹設される。図２は、衝突検知システム１０の主要な構成を示す分解斜視図である。溝２６は、鋼板２５の左右両端部近傍の各々において上下方向に離隔してほぼ水平に一対形成される。なお、クロスメンバ２２の前面に対して溝２６を形成した場合には、鋼板２５を省略することができる。つまり、クロスメンバ２２の一部を鋼板２５として機能させる（鋼板２５として機能するクロスメンバ２２を用意する）ことも可能である。

緩衝材４は、衝突時の衝撃を緩和，吸収すべく、クロスメンバ２２の前方に取り付けられる部材である。緩衝材４の形状は、クロスメンバ２２の前面全体をカバーする程度に車幅方向に細長い形状とされる。緩衝材４の材質は、発泡ポリプロピレンや発泡スチロールなどの発泡樹脂である。また、バンパーカバー２４は、緩衝材４の外表面側を被覆する美装・保護部材である。バンパーカバー２４の材質は、ポリプロピレンやポリ塩化ビニルなどの樹脂である。

クロスメンバ２２と緩衝材４との間には、中空筒状のチューブ１がクロスメンバ２２の前面に沿って車幅方向に配索される。チューブ１の材質は、シリコーン樹脂，シリコーンゴムなどの樹脂またはゴムである。チューブ１の左右両端部の各々には、蛇腹状に形成された伸縮部２が設けられる。また、それぞれの伸縮部２よりも車幅方向外側には、チューブ１の内部圧力やその変化を検知するためのセンサー３が接続される。センサー３は、少なくとも衝突時におけるチューブ１の内圧変化を検知可能な性能を持った圧力検知器である。センサー３で検知される圧力の変化量や変化速度は、チューブ１の変形量や変形速度に応じたものとなる。ここで検知された情報は、図示しない電子制御装置（車載コンピューター）へと伝達され、公知の衝突時制御（例えば、ボンネットフードを持ち上げるポップアップ制御）の制御信号として利用される。

緩衝材４は、少なくともチューブ１が配索されうる程度の隙間が確保されるように、クロスメンバ２２の前面に対してやや間隔を空けて配置される。また、緩衝材４とクロスメンバ２２との間には支持部材１２及びリンク機構７が介装される。支持部材１２は、緩衝材４をクロスメンバ２２との隙間を確保するためのスペーサーとしての機能を持つほか、緩衝材４の変形モード（例えば、変形の形状や変形方向）を制御する機能も併せ持つ。例えば、衝突時に入力される外力を受けると、緩衝材４が変形しようとする。このとき、支持部材１２によって支えられた部分が支点（クロスメンバ２２に対して荷重を支える点）となる。これにより、支点を中心として緩衝材４全体が回転移動しやすくなる。なお、支持部材１２の材質は緩衝材４と同一であってもよいし、他の樹脂やゴム，金属などであってもよい。

支持部材１２の全体形状は、側面視でコ字状に形成され、その凹部１３にチューブ１が収容される。凹部１３の大きさは、少なくともチューブ１が収容される大きさに設定される。支持部材１２の車両前方側の側面には、係合穴６に係合する凸部１４が設けられる。凸部１４の突出形状は、係合穴６の凹設形状に対応する形状である。凸部１４を係合穴６に差し込むことで、支持部材１２が緩衝材４に固定される。支持部材１２は左右一対の伸縮部２に挟まれた範囲内において少なくとも二箇所に設けられる。

緩衝材４の後面には、係合溝５と係合穴６とが設けられる。係合溝５は、リンク機構７をクロスメンバ２２の前面に軸支させるための部位の一つである。係合溝５は、リンク機構７に対応する位置に凹設される。係合穴６は、支持部材１２が差し込み固定される穴である。係合穴６の位置は、係合溝５に挟まれた範囲内において少なくとも二箇所に設定される。本実施形態では、図３に示すように、二つの係合穴６が車幅方向中央を基準として、左右対称に配置される。

図２に示すように、チューブ１の上方及び下方のそれぞれには、クロスメンバ２２と緩衝材４とセンサー３とを連結するリンク機構７が設けられる。リンク機構７は、チューブ１の左右両端部の各々において、チューブ１を上下から挟み込んだ状態で設けられる。リンク機構７は、チューブ１の上下のそれぞれに隣接して設けられ、車両衝突時におけるクロスメンバ２２と緩衝材４とのなす角度に応じて伸縮部２を伸縮させる機能を持つ。すなわちリンク機構７は、衝突の激しさだけでなく衝突位置に応じて伸縮部２を伸縮させる。

本実施形態のリンク機構７は、クロスメンバ２２と緩衝材４とが車両外側に開いた角度をなす場合に、伸縮部２を縮小させる。例えば、車両と対象物との衝突位置が車幅方向中央（中央衝突）であれば、支持部材１２よりも車幅方向外側（左右端部側）において、クロスメンバ２２と緩衝材４とが車両外側に開いた角度をなすように緩衝材４が移動，変形しうる。このような場合には、左右それぞれの伸縮部２が縮小するように、リンク機構７がセンサー３を車幅方向内側へと移動させる。

反対に、クロスメンバ２２と緩衝材４とが車両内側に開いた角度をなす場合には、リンク機構７が伸縮部２を伸張させる。例えば、衝突位置が車幅方向端部（端部衝突）であれば、衝突位置近傍において、クロスメンバ２２と緩衝材４とが車両内側に開いた角度をなすように緩衝材４が移動，変形しうる。このような場合には、衝突位置近傍の伸縮部２が伸張するように、リンク機構７がセンサー３を車幅方向外側へと移動させる。

リンク機構７の配設位置は、支持部材１２よりも車幅方向外側に設定される。好ましくは、クロスメンバ２２とサイドメンバ２３との接続箇所よりも車両外側に設定される。本実施形態では、図３に示すように、二節のリンク機構７が上面視で車幅方向中央を基準として左右対称に配置される。リンク機構７には、第一リンク部材８と第二リンク部材９とが含まれる。第一リンク部材８は、支持部材１２よりも車幅方向外側において、両端をクロスメンバ２２（あるいは鋼板２５）と緩衝材４とにピン接合される部材である。また、第二リンク部材９は、両端を緩衝材４とセンサー３とにピン接合される部材である。第二リンク部材９の両端のうち緩衝材４に連結される一方の位置は、第一リンク部材８の両端のうち緩衝材４に連結される一方と同軸で軸支される。

図５は、チューブ１，緩衝材４，支持部材１２の取り付け状態を示す図である。図５中では、リンク機構７の接続構造を明示すべく、リンク機構７を透視して示している。第一リンク部材８は、クロスメンバ２２側の端部が緩衝材４側の端部よりも車両内側に位置するような向きで配設される。また、第二リンク部材９は、緩衝材４側の端部がセンサー３側の端部よりも車両前方に位置するような向きで配設される。各々のリンク機構７は、その中央部が端部よりも車両前方に突き出た「くの字型」の連結構造を持つ。

［２．作用］
車両２０の前方衝突時におけるチューブ１，緩衝材４の変形状態について説明する。図６は、車両２０と衝突物２７との衝突位置が車幅方向中央（中央衝突）である場合の図であり、図７は衝突位置が左端部（端部衝突）である場合の図である。図６に示すように、中央衝突の発生時には、緩衝材４の中央部が衝突物２７によって車両後方へ押し込まれて「くの字型」に変形する。

このとき、緩衝材４が支持部材１２によってクロスメンバ２２に対して支えられ、緩衝材４の左右両端部が車両前方へと移動する。図６に示すように、車両両端部のそれぞれにおいて、クロスメンバ２２と緩衝材４とが車両外側に開いた角度をなす状態となる。これにより、リンク機構７が左右それぞれのセンサー３を車幅方向内側へと移動し、伸縮部２が縮小する。伸縮部２の縮小方向を図中に白抜き矢印で示す。また、チューブ１の内部体積が減少することから、それぞれのセンサー３での検知感度が上昇する。

図７に示すように、端部衝突の発生時には、緩衝材４の端部が衝突物２７によって車両後方へ押し込まれ、反対側の端部が車両前方へ移動するように緩衝材４が変形する。すなわち、二つの支持部材１２のうち衝突位置に近い一方を支点として、緩衝材４の全体が回転移動する。これにより、衝突物２７が衝突しなかった側の端部において、クロスメンバ２２と緩衝材４とが車両外側に開いた角度をなす状態となる。これにより、車両右側方に配置されているセンサー３が車幅方向内側へ移動し、車両右側方の伸縮部２が縮小する。

一方、衝突物２７が衝突した側の端部では、クロスメンバ２２と緩衝材４とが車両内側に開いた角度をなす状態となる。これにより、車両左側方に配置されているセンサー３が車幅方向外側へ移動し、車両左側方の伸縮部２が伸張する。この伸張により、チューブ１の内部体積が増加することから、車両左側方に配置されているセンサー３に急激な圧力上昇が検出されにくくなり、衝突検知精度がさらに向上する。

［３．効果］
（１）上記の衝突検知システムでは、伸縮部２を介してセンサー３をチューブ１に接続し、センサー３の位置をリンク機構７で移動させることによってチューブ１の内部体積を変化させる構造が採用される。また、リンク機構７は、緩衝材４とクロスメンバ２２とのなす角度に応じて伸縮部２を伸縮させるものとされる。これにより、衝突位置に応じてチューブ１の体積を変化させることが可能となり、センサー３による衝突検知感度を適正化することができる。

例えば図７に示すように、端部衝突時にチューブ１の体積を増加させることによって、衝突位置に近い側のセンサー３への圧力伝達を抑制することができる。これにより、衝突直後の圧力上昇を緩和することができ、圧力検出値がセンサー３の検知能力を超えないようにする（飽和状態になることを阻止する）ことができる。したがって、衝突検知精度をさらに向上させることができる。

（２）上記の衝突検知システムでは、クロスメンバ２２と緩衝材４とが車両外側に開いた角度をなす場合に伸縮部２が縮小し、車両内側に開いた角度をなす場合に伸縮部２が伸張する。このような伸縮部２の伸縮動作により、衝突位置に応じた適切なチューブ１の内部体積を設定することができる。例えば、図６に示す中央衝突時には、内部体積を減少させることができる。一方、図７に示す端部衝突時には、衝突が発生した側の内部体積を増加させつつ反対側の内部体積を減少させることができる。このように、それぞれのセンサー３の検知感度をより適正化することができる。

（３）図３に示すように、支持部材１２を左右一対の伸縮部２に挟まれた範囲内の二箇所に設けることで、緩衝材４の一端をクロスメンバ２２から離隔させることができ、クロスメンバ２２に対する緩衝材４の角度の変化を増幅させることができる。つまり、伸縮部２をより確実に伸縮させることが可能となり、衝突検知感度をより適正化することができる。
（４）図３に示すように、上記のリンク機構７は、第一リンク部材８及び第二リンク部材９の端部を緩衝材４に同軸で軸支させた構造を有する。このような簡素なリンク機構７で車両衝突時に伸縮部２を適切に伸縮させることができ、衝突検知感度をより適正化することができる。

［４．変形例］
上述の実施形態では、車両前端部に設けられたバンパー２１に対する衝突を検知するための衝突検知システム１０について詳述したが、車両後端部に設けられるバンパーに上記の衝突検知システム１０を適用してもよい。

１ チューブ
２ 伸縮部
３ センサー
４ 緩衝材
５ 係合溝
６ 係合穴
７ リンク機構
８ 第一リンク部材
９ 第二リンク部材
１０ 衝突検知システム
１２ 支持部材
１３ 凹部
１４ 凸部
２０ 車両
２１ バンパー
２２ クロスメンバ
２３ サイドメンバ
２４ バンパーカバー
２５ 鋼板
２６ 溝
２７ 衝突物

Claims (4)

1. 車両のクロスメンバに沿って配索される中空筒状のチューブと、
   前記チューブの左右両端部に蛇腹状に形成された伸縮部と、
   前記伸縮部よりも車幅方向外側において前記チューブの左右両端部の各々に接続され、前記チューブの内圧変化を検出するセンサーと、
   前記チューブに沿って配置され、衝突荷重を緩和する緩衝材と、
   前記クロスメンバと前記緩衝材と前記センサーとを連結し、車両衝突時における前記クロスメンバと前記緩衝材とのなす角度に応じて前記伸縮部を伸縮させるリンク機構と、
   を備えたことを特徴とする、衝突検知システム。
2. 前記リンク機構は、前記クロスメンバと前記緩衝材とが車両外側に開いた角度をなす場合に前記伸縮部を縮小させ、前記クロスメンバと前記緩衝材とが車両内側に開いた角度をなす場合に前記伸縮部を伸張させる
   ことを特徴とする、請求項１記載の衝突検知システム。
3. 左右一対の前記伸縮部に挟まれた範囲内において少なくとも二箇所に設けられ、前記緩衝材を前記クロスメンバに対して支持する支持部材を備える
   ことを特徴とする、請求項１または２記載の衝突検知システム。
4. 前記リンク機構が、前記支持部材よりも車幅方向外側において、前記クロスメンバと前記緩衝材とにピン接合される第一リンク部材と、一端を前記第一リンク部材と前記緩衝材との接合箇所にピン接合され、他端を前記センサーにピン接合される第二リンク部材と、を有する
   ことを特徴とする、請求項３記載の衝突検知システム。

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