JP2978523B2 - 衝突センサと搭乗者制止装置とを具備する乗物 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 多くの種類の衝突センサが提供されており、これら
は、衝突がエアーバック又はシートベルト引張装置のよ
うな受動的な制止装置の使用を必要とするのに十分苛酷
であるかどうかを決定するために使用される。

特に、三つの種類のセンサが、感知及びエアーバッグ
の受動的な制止装置の使用の開始に、広く使用されてい
る。これらのセンサは、ブリード（Breed）の特許第397
4350号、第4198864号、第4284863号、第4329549号、及
び第4573706号において開示されているような空気制動
のボール−イン−チューブ（ball−in−tube）センサ
と、ベル（Bell）の特許第4116132号及び第4167276号に
おいて開示されているようなスプリング質量体（spring
mass）センサと、マーケデス（Mercedes）のエアーバ
ック装置の一部であるような電子センサ、とを含む。こ
れらの各センサは、以下に述べられる特有の利点及び欠
点を有する。

所定の乗物に使用されるセンサ技術の選択は、センサ
が取付けられる場所に依存する。車が衝突する時、乗物
の特定の部分だけがつぶれる時間で、センサが制止装置
の使用を好機に開始するために作動しなければならな
い。従って、車は、前述の時間において速度が変化する
つぶれ部分と、前述の時間においては衝突前に近い速度
で依然として移動する非つぶれ部分の二つの部分に分け
ることができる。つぶれ部分において適切に衝突を感知
するために、センサは、速度変化表示器として機能しな
ければならない。つまり、センサが、衝突パルスの形状
及び持続期間にかかわらず、ほぼ一定の速度変化におい
て作動しなければならない。非つぶれ部分に配置された
センサの反応特性は、実験的に決定されなければなら
ず、一般的に、高い減速度の場合は小さな速度変化がセ
ンサを作動させ及び低い減速度の場合は大きな速度変化
が必要とされるように形成されている。

空気制動のボール−イン−チューブセンサは、固有の
速度変化表示器であり、つぶれ部分の取付けの場合に、
広く使用が見出された唯一のセンサである。スプリング
質量体センサは、高い減速度レベルの場合の小さな速度
変化及び低い減速度レベルの場合の大きな速度変化で、
固有に作動し、従って、車の非つぶれ部分においてだけ
広く使用が見出される。電子センサは、いずれかの方法
で機能するように作られることができ、従って理論的に
は、つぶれ部分又は非つぶれ部分のいずれかに設置され
ることができる。

これらの各センサは、重要な制約を有する。もしスプ
リング質量体センサが、つぶれ部分に設置されるなら
ば、それらは、特定のセンサ刑状に存在して、制止装置
が必要とされない非常に短い持続期間の低い速度変化の
衝突パルスで作動するか又は、制止装置が必要とされる
長い持続期間のパルスで作動しない。加えて、スプリン
グ質量体装置の質量体の動作が、減衰しないので、質量
体が数多く前後にはね返るような強烈な衝突パルスで、
確実な接点の閉鎖を得ることは非常に困難である。この
接点の問題を解決するために、スプリング質量体センサ
は、正面障害物衝突の場合に、しばしばつぶれ部分から
わずかに外れて設置される。しかしながら、この場合に
おいて、それらは、たとえば、車と車の斜め衝突の場合
に、時々つぶれ部分と成り、制止装置が必要とされない
時の作動及び上述の接点の問題の両方を生じやすい。

電子衝突センサは、保護される搭乗者区画の非つぶれ
部分の位置にだけ使用されている。多くの電子センサ
は、しばしばエンジン又はラジエータ近くのつぶれ部分
の位置には取付けられない環境の制約を有する。しかし
ながら、新たな電子技術は、これらの環境の制約を克服
し、電子センサをつぶれ部分に取付けることができる考
慮が与えられる。

ボール−イン−チューブセンサは、つぶれ部分又は搭
乗者の区画のいずれかにおいて動作するように作られる
ことができる。しかしながら、それらの本来の利点は、
つぶれ部分に設置されることである。非つぶれ部分で使
用される時、それらは、スプリング質量体センサよりわ
ずかに早く作動し、電子センサよりわずかに遅く作動す
る。ボール−イン−チューブセンサは、いくつかの重要
な技術的な問題で苦労する。このセンサは、長手方向の
減速度に反応する時だけ、適切に作動する。垂直及び横
方向のような横断軸線方向の加速度が存在する時、ボー
ルは、センサの反応に重要な変化を結果として生じるシ
リンダの内側周りの回転を始める可能性がある。たとえ
ば、ある場合において、この衝突センサは、横断軸線方
向の振動でない場合、16.1km/時（10マイル／時）の速
度変化で作動するが、横断軸線方向の振動の場合には、
作動に20.9km/時（13マイル／時）の速度変化を必要と
する。ある自動車の製造業者は、障害物への衝突の場
合、エアーバックが、14.4km/時（９マイル／時）未満
では使用されず、19.3km/時（12マイル／時）以上で使
用されなければならない要求を有する。ボール−イン−
チューブセンサは、横断軸線方向の影響のために、この
要求に適合することができず、この要求が、12.9km/時
（８マイル／時）では作動せず、及び22.5km/時（14マ
イル／時）で作動することに変えられた。このように、
搭乗者を保護するための衝突限界における制止装置の能
力は、非常に妥協されている。

ボール−イン−チューブセンサは、センサの特定を決
定するために、ボールとチューブの間の空気の粘性流れ
に依存する。空気の粘性は、温度の関数であり、ボール
及びチューブの材料が、粘性変化を補償するために選択
されるが、この補償は完全ではなく、このように、ボー
ル−イン−チューブセンサの特性は、温度によって非常
に固有である。最良温度補償を達成することは、通常の
工業経験を越えて考慮されるボール及びチューブのため
の合金の合成の調整を必要とする。

加えて、乗物が衝突していない時、ボールをその本来
の位置に保持するのに使用される付勢力は、ボール−イ
ン−チューブつぶれ部分センサの場合、セラミック磁石
によって与えられる。この付勢力は、積み上げられた
雪、又は道路に沿ってしばしば危険な物体を取り囲む衝
突減衰物への衝突のような長く持続するパルスの場合の
限度動作レベルに重大な影響を有する。磁石への影響温
度のために、この付勢力は、搭乗物の制止装置の所望の
温度の動作範囲において約40％変化する。

適切に機能するために、任意の形状のつぶれ部分セン
サが、つぶれ部分に存在しなければならない。減速度を
感知する質量体を基礎とする任意のつぶれ部分センサ
は、もしそれが特定の衝突の場合のつぶれ部分にないな
らば、非常に遅い作動の可能性を有する。これは、非常
に低い付勢力を有するボール−イン−チューブセンサの
特定の問題である。この一例は、センサが、車の十分に
前側にない及びこのようにつぶれ部分にない場合におけ
る頑強な乗物の低速度の障害物衝突である。このセンサ
は、搭乗者がエアーバックにもたれる時の車の全体速度
変化が16.1km/時（10マイル／時）に達する時に、作動
する。エアーバックが展開する時、所定位置から激しく
離れてエアーバックに近づく搭乗車は、エアーバックの
展開によって、ひどく負傷される可能性がある。

全ての機械式センサのさらなる欠点は、非常に強烈な
衝突において、感知質量体がその移動の端部においては
ね返ることであり、これは、結果として制止装置の使用
を開始するのに十分なエネルギを与えることを満足しな
い非常に短い接点の閉鎖しかもたらさない。

発明の概要 本発明は、以下に説明するような簡単な及び頑丈なセ
ンサを提供することによって、公知の乗物のつぶれ部分
のセンサの欠点を防止することを試みる。

制止装置の設計に関連する人々によって高く評価され
ない一つの事実は、多くの乗物にとって、乗物自身のつ
ぶれ量が、衝突の激しさ又は速度変化の優秀な表示器で
あるということである。特に、一般的に理想化された乗
物は、48.3km/時（30マイル／時）の正面障害物衝突で7
6.2cm（30インチ）つぶれる。同様に、同じ乗物は、19.
3km/時（12マイル／時）の衝突でほぼ30.5cm（12イン
チ）、12.9km/時（８マイル／時）の衝突で20.3cm（８
インチ）つぶれる。当然、実際の乗物は、理想的な乗物
と異なる量つぶれる。しかしながら、各乗物にとって、
つぶれ部分は、12.9km/時（８マイル／時）の正面障害
物衝突より19.3km/時（12マイル／時）の正面障害物衝
突の方が乗物により広がる。このように、衝突の速度変
化の非常に良い表示器は、乗物に広がるつぶれ部分の寸
法を測定することによって達成される。

従って、本発明は、主に、搭乗者の制止装置が使用さ
れるべきかどうかを決定する要因として、つぶれ部分が
乗物に広がる寸法を使用することに関する。この決定を
行なう多くの方法が存在し、いくつかがここで述べられ
る。これらの全ての方法の識別される特徴は、センサに
慣性又は減速度の感知要素が存在しないことである。

本発明の教示を使用する最も簡単な衝突センサは、簡
単な電気スイッチである。乗物へのこのようなスイッチ
の取付け位置は、後で詳細に述べられるように、非常に
重要である。適切に作られたスイッチは、温度又は横断
軸線方向の振動によって影響されず、十分な力がスイッ
チの付勢力に打ち勝って存在する時だけ、閉鎖される。
衝突の間、このスイッチの正面の金属は、変形し、この
スイッチをたたき、また接点を閉鎖するように後側に動
く。加えて、適切に作られたスイッチは、多数の電子
的、機械的又は磁力的なヒステリシスの種類の原理のい
ずれか一つを使用して最小限の接点の閉鎖を提供するこ
とができる。このように、センサが閉鎖されると、それ
は、50ミリセカンドのような設計された期間、閉鎖され
たままでいる。

電子的な圧力センサが、さらに、つぶれ部分の位置を
決定するのに使用されることができる。これは、圧力の
所定のレベルが越えられることを調べる以外に、変換器
の出力を操作する必要がないので、非常に簡単な装置と
なる。さらに、温度による変換器の出力における広い変
動は、許容されることができる。

本発明の主な目的は、横断軸線方向の入力によって最
小限にしか影響されない衝突センサを提供することであ
る。

本発明のもう一つの目的は、温度に関係のない衝突セ
ンサを提供することである。

本発明のさらなる目的は、センサがつぶれ部分になけ
れば作用しない衝突センサを提供することである。

本発明のさらにもう一つの目的は、小さく安価な、依
然として高い信頼性のある衝突センサを提供することで
ある。

本発明のさらにもう一つの目的は、本来的に備ったヒ
ステリシスを有するつぶれ部分で使用されるセンサを提
供することである。

本発明のさらなる目的及び利点は、以下の記述から明
らかになる。

図面の簡単な説明 図１は、本発明の三つのセンサ及びつぶれ部分のそれ
らの設置に加え、搭乗者の区画の防護センサ及び非つぶ
れ部分区別センサを示す乗物の概略図である。

図２は、強固なドームを有する全方向性のスイッチ機
構を有する本発明の衝突センサの好適な実施態様の断面
図である。

図３は、可撓なドームを有する全方向性のスイッチ機
構を使用する本発明の衝突センサはもう一つの好適な実
施態様の断面図である。

図４は、作動位置を示す図３のセンサの断面図であ
る。

図５は、二つの接点が橋渡しされた図３のセンサのも
う一つの構造である。

図６は、線６−６に沿って切った図３のセンサの断面
図である。

図７は、本発明による衝突センサのように使用可能な
テープスイッチセンサの断面図である。

図８から10は、それぞれ49.9km/時（31マイル／
時）、22.5km/時（14マイル／時）、12.9km/時（８マイ
ル／時）で障害物への及び30度の角度で49.9km/時（31
マイル／時）で障害物への一般的な米国の車の衝突頭部
のつぶれ部分及び非つぶれ部分の位置からの加速度デー
タから得られた各速度及びつぶれをグラフ化したもので
ある。

図12は、つぶれ部分用の衝突センサとして使用される
電子的な圧力センサ概略図である。

図13A及び13Bは、それぞれ衝突前後の乗物のセンサ位
置を示す概略図である。

図14は、本発明による衝突センサのもう一つの好適な
実施態様の断面図である。

図15から19は、本発明による衝突センサのさらなる好
適な実施態様の概略図である。

好適な実施態様の詳細な記述 図１において、衝突センサ1,2及び３は、車のつぶれ
部分に設置される。加えて、搭乗者の区画の区別センサ
４が、乗物のカウルに設置され、この区別センサと直列
に接続された防護又は安全センサ５が、乗物のカウルに
設置される。図１は、正面の障害物衝突の間、比較的少
量しかつぶれない非常に小さな頑丈な乗物を示す。この
乗物にとって、衝突センサは、制止装置を展開させて、
搭乗者の負傷を防止する時間で衝突を感知するために、
乗物の前面からほぼ12.7cm（５インチ）に設置されなけ
ればならない。特に、センサ1,2、及び３は、乗物の前
面からそれぞれ12.7cm、17.8cm、及び17.8cm（5,7、及
び７インチ）に設置される。48.3km/時（30マイル／
時）の正面の障害物衝突の間、この乗物は、センサが作
動するのに必要な時間でほぼ17.8cm（７インチ）つぶれ
る。このように、センサ１は、この時に制止装置の展開
を開始し、センサ２及び３は作動する直前である。斜め
衝突の間、センサ２又は３は、ほとんどの場合におい
て、センサ１より早く作動する。しかしながら、この乗
物にとって、センサ１は、障害物への小さな角度での斜
め衝突の時に多くの衝突がセンサを作動させる以前に許
容する時間で制止装置を作動させる。この乗物にとっ
て、たとえば43.2cm（17インチ）のつぶれは、利用可能
であり、センサ１は、48.3km/時（30マイル／時）の30
度の角度での障害物衝突の場合、障害物との接触点から
43.2cm（17インチ）以内に存在する。

図２は、本発明によって教示されるようなセンサの多
くの可能な構造の一つの断面図である。このセンサは、
異なる方向に変化する接点力からスイッチの閉鎖を可能
とするように作られた簡単なスイッチ機構である。この
構造において、強固な上側ドーム部材10は、プランジャ
12を有し、下側のスナップ部材13に接続されている。プ
ランジャ12は、絶縁材料11によってドーム10から電気的
に絶縁されている。接点14及び15は、部材13によるスナ
ップから電気的に絶縁されており、搭乗者保護装置へ通
じる電線16及び17へ接続される。もし接点14及び15が橋
渡しされれば、搭乗者保護装置は作動される。もしドー
ム10が、十分な力を有する衝突した乗物のシートの金属
又は他の物体によって接触されれば、それは、部材13に
よってのスナップを生じるか、又は凹形状から凸形状へ
変化する。これが起きる時、プランジャ12は、電気回路
を完成し、また搭乗者保護装置を作動するために、接点
14及び15に接触する。もし力がドーム10から急に取り除
かれれば、部材13を介してのスナップは、その最初の凹
形状に変形し、プランジャ12は、もはや接点14を接点15
に接続せず、回路は開かれる。この装置の固有振動数
は、ひとたび部材13を介してのスナップが、点線20で図
示された凸形状に動くと、部材13を介してのスナップが
その最初の位置へ戻る前に少なくとも50ミリセカンド経
過するように作られている。

ドーム10は、一般的にステンレス鋼から作られ、少な
くとも0.51mm（0.02インチ）の厚さ及び約38.1mm（1.5
インチ）の直径である。部材13を介してのスナップも、
ステンレス鋼であり、ほぼ0.25mm（0.01インチ）の厚さ
である。部材13によるスナップの形状は、部材13による
スナップを変形するのに必要な力の調節を可能とするよ
うに作られた波断面19である。プランジャ12は、ほぼ3.
2mm（1/8インチ）の厚さであり、金メッキした銅から作
られている。接点14及び15は、0.25mm（0.01インチ）の
厚さのベリリウム銅から形成され、さらに金メッキされ
ている。このセンサは密閉されており、電気的な接続
は、通常のガラス金属頭部18を介して形成される。接点
14及び15は、金属ベース23から接点を絶縁するプリント
回路基盤22によって所定位置に保持される。プリント回
路基盤22は、接着又はネジ止めのような任意の適当な方
法でベース23に取付けられる。接点14及び15は、さら
に、センサの内側の頭部18にはんだ付けされる。同時
に、電線16及び17は、センサの外側の頭部18へ取付けら
れる。さらなる装置が、制止装置へ電線14及び15を接続
し、それらを遮へい及び保護するために必要とされる。

60度に匹敵する角度での衝突は、プランジャ12が接点
14及び15に接触するまで、第１にドーム10をわずかに回
転させることを引き起こし、その後ドームが、乗物の後
側へ向かう図12において下側に動く。ほぼ０度の衝突に
おいてのまっすぐ後への移動は、プランジャ12が折部分
24において接点14及び15と接触することを結果として生
じることを引き起こす。

スイッチ型の衝突センサのもう一つの実施態様が、図
３に示されている。衝突材料が、十分な力でドーム102
に当たる時、ドーム102は、図４に示したように電線103
及び104の間の電気回路を完成するために、変形して接
点106に接触する。この場合において、電線104は、接続
部101において溶接によってドーム102に接続された収納
部107に電気的に接続されている。この構造において、
センサは密閉され、センサの外側から内側への電気的な
接続は、収納部107の壁に溶接された普通のガラス金属
シール105を介して形成される。

選択的に、ドーム102は本体105から電気的に絶縁され
ることができ、この場合において電線104は、ドーム102
に直接接続される。さらに選択的に、電線104は、第２
接点108に接続されることができ、ドーム102は、図５に
示したように接点106及び108を橋渡しする。この場合に
おいて、絶縁材料110は、乗物本体へのいかなる電気的
な接続を防止するために、ドーム102からの導体109を絶
縁するのに使用することができる。導体109は、衝突時
に接点106及び108の間の電気的な接続を形成する。

本発明の目的を満足するのに使用できる多くのスイッ
チ型機構が存在する。異なる機構が、異なる乗物及び制
止装置のために必要とされる。接点の持続期間が適用範
囲ほどの限度でないこれらの場合にとって、テープスイ
ッチ型のスイッチは、乗物の前面の広い部分を覆う利点
を提供する。同じ種類のテープスイッチは、ホーンスイ
ッチとしての使用のために、ステアリングホイールに取
付けられている。本発明のテープスイッチは、もちろ
ん、閉鎖するために、ホーンテープスイッチより実質的
に大きな力を必要とする。このようなスイッチは、図７
に概略的に図示されており、弾性部材23によって分離さ
れた二つの導体21及び22から成る。このようなスイッチ
は、上側のラジエータに沿うように、実質的に乗物の前
面部分を横断して取付けられることができる。このスイ
ッチを接触する任意の実質の力は、導体21が導体22に接
触することを引き起こし、このように制止装置を作動す
る。

図8,9,10及び11は、つぶれ部分の速度変化及び非つぶ
れ部分の速度変化のグラフであり、49.9km/時（31マイ
ル／時）、22.5km/時（14マイル／時）及び12.9km/時
（８マイル／時）での前面の障害物の衝突と49.9km/時
（31マイル／時）での30度の角度での障害物への斜め衝
突の場合の時間に対する車のつぶれをグラフ化したもの
である。さらに、これらのグラフには、センサの要求を
示す垂直線が重ねられており、これは、各衝突において
センサが装置を作動でき、搭乗者の適度な保護を提供す
る最も遅い時間である。

これらのグラフは、共通の中型の米国の自動車に関す
る衝突から取られた加速度データを積分することから得
られる。速度変化のグラフは、ビーピラー及び中央ラジ
エータサポートそれぞれにおいて測定された負の減速度
の衝突パルスの一回積分である。つぶれ量曲線は、乗物
の最初の速度を考慮してビーピラーの減速度のパルスを
二回積分することによって決定される。ビーピラーは、
前側シートに隣接して設置された屋根の支持ピラーであ
り、しばしば運転者又は右前側搭乗者が位置する車の動
作を最も良く表わす位置として使用される。

図８から、センサが19ミリセカンド以前にエアーバッ
クを作動しなければならないことがわかる。19ミリセカ
ンドにおける車のつぶれ量はほぼ25.4cm（10インチ）で
ある。つぶれ部分の速度変化は、49.9km/時（31マイル
／時）にすでに近づいており、これはつぶれ部分が障害
物と衝突し、急に止められたことを示し、一方非つぶれ
部分は、実質的に衝突前の速度で依然として動いてい
る。25.4cm（10インチ）のつぶれ部分内に設置されたセ
ンサは、その結果、障害物又はセンサの正面の物体によ
って衝突され、押戻される。このように、もしこのセン
サが図２又は３に示したような形状のスイッチであるな
らば、このスイッチは閉鎖され、制止装置が展開され
る。このグラフから、加速度計の位置における速度が、
約22.9cm（９インチ）のつぶれにおいて、非つぶれ部分
の速度から明確に異なり始めることがわかる。これは、
この加速度計が車の前面からほぼ22.9cm（９インチ）に
設置されていることを示す。当然、加速度計の正面の物
体が衝突される時、つぶれ部分の影響は、後側に広が
り、このように、加速度計が、乗物の正面から22.9cm
（９インチ）につぶれた金属の厚さを加え、ほぼ27.9又
は30.5cm（11又は12インチ）に実際に設置される。

図９は、図８と同様なグラフを示す。しかしながら、
障害物への最初の速度は、22.5km/時（14マイル／時）
である。この場合において、センサが作動するのに必要
な時間のつぶれ量が、約17.8cm（７インチ）であること
がわかる。再び、つぶれ部分の加速度計は、つぶれ金属
の厚さを加えてほぼ17.8から22.9cm（７から９インチ）
に設置されることを示し、このセンサがもしスイッチ型
であれば、この衝突と同時に又はわずかに遅れて作動さ
れる。

他方で図10は、12.9km/時（８マイル／時）の正面の
障害物の衝突を示し、この場合において、つぶれ量は2
0.3cm（８インチ）には達せず、実際上、つぶれ部分及
び非つぶれ部分の速度変化は、本質的に等しい。その結
果、乗物の正面から20.3cm（８インチ）以上に設置され
たスイッチは、この衝突において作動せず、実際上、こ
の衝突の要求は、制止装置を展開しないことである。

図11は、新たなつぶれ部分センサが、49.9km/時（31
マイル／時）で30度の角度で障害物に斜めに衝突する状
態を示す。ここで、斜め衝突のために、つぶれ部分が明
確に広がり、センサは、センサの閉鎖が必要とされる時
に乗物の正面からほぼ38.1cm（15インチ）に設置される
ことができることがわかる。幸いに、この乗物にとっ
て、前面バンパは、側面に回り込んでおり、乗物の正面
から25.4cm（10インチ）に設置された前側中央センサ
は、乗物の運転者側を始点として、角度をもって内側に
進む38.1cm（15インチ）のつぶれ部分内に実際に存在す
る。斜め衝突に反応するように作られ、この位置に設置
されたスイッチは、この時エアーバックを作動する。作
動するのに16.1km/時（10マイル／時）の速度変化を必
要とする統合センサが、少なくとも32ミリセカンド又は
３ミリセカンドの遅れまで、作動されないことは興味深
い。しかしながら、スイッチセンサは、この時作動する
のに十分な力と出会う。斜め衝突の場合のつぶれ部分
が、つぶれ部分の前側センサを設置する乗物の後方向に
十分広がらないいくつかの乗物が存在する。これらの場
合において、二つのセンサが、一般的に車の中心と側面
との間の中間において両側に使用されることができる。
非常に軟らかい前側端部構造を有する非常に大きな車に
関する他の場合において、三つのセンサが、中心線の柱
衝突と共に斜め衝突の時に作動するために必要とされ
る。選択的に、図３に示したようなテープスイッチが使
用されることができ、これは乗物の前面全体を横断して
取付けられることができる。

図８から11に示した解析から、つぶれ部分センサの設
置のための正確な位置が決定されることができる。たと
えば、衝突センサは、乗物の正面から20.3cm（８イン
チ）以上近づけてはならず、そうでなければ12.9km/時
（８マイル／時）の衝突で作動する。さらに、それは正
面から25.4cm（10インチ）より離してはならず、すなわ
ちそれは22.5km/時（14マイル／時）のパルスの時に作
動しない。ここで述べたような簡単なスイッチセンサ
は、小さく、重量が軽いので、適切な位置にセンサを取
付けることが常に可能である。ボール−イン−チューブ
センサの場合のようなセンサが、大きく重い時は、しば
しば理想位置にセンサを取付けることができない。

衝突センサが、非つぶれ部分の区別センサとして使用
可能である選択的な計画も可能である。この場合におい
て、非つぶれ部分センサは、より敏感に作られることが
でき、このように他のものより早く反応する。この構造
は、安全又は防護センサの必要性をなくし、制止装置の
使用が必要ない高速度の動物の衝突の区別を可能とす
る。いかなるつぶれ部分のセンサ装置をも無効にする衝
突の一つの種類は、たとえば高速度のシカの衝突であ
り、この場合において、センサは、乗物の正面はバンパ
の上側だけがつぶされ、センサに直接衝突する。一般的
に、この種類の衝突の速度変化の合計は、6.44km/時
（４マイル／時）より小さい。通常、慣性力を利用する
種類のセンサの最小限の接点閉鎖持続期間が、保証され
ることができないので、乗物の異なる位置に設置された
二つの区別センサの重複を当てにすることは不可能であ
る。本発明のスイッチセンサの場合、スナップ機構の固
有振動数は、接点の閉鎖の最小限の期間が達成できるよ
うな形状によって設定されることができる。

つぶれ部分センサの回転は、低速度の車と車との斜め
衝突において特に経験される共通の非常な問題である。
しばしば、乗物の正面の衝突方式は、物体が乗物後側に
動き、ある角度でセンサに衝突するようなことである。
これは、図８及び図11の中央ラジエータサポートの加速
度計の場合において、中央ラジエータサポートの速度が
互いに同じ値とならずビーピラーの速度と同じ値に決し
て達しない事実によって照明される。低速度の制止を必
要とする衝突において、つぶれ部分のセンサは、しばし
ば衝突において早期に回転し、このように、長手方向の
加速度を感知及び統合することができない。図２に示し
たような本発明の衝突センサは、センサの前側部材が、
センサへのいかなる衝突又はいかなる方向に匹敵する及
び長手軸線から60度の衝突が前側部材を後方向に押し、
接点の橋渡しを引き起こすような形状であるために、こ
の問題を防止するように作られる。同時に、図７の形状
のテープスイッチは、さらに、スイッチの長さに沿って
及びスイッチを貫通する水平平面からプラス又はマイナ
ス60度の角度を有するいかなる衝突の場合に、閉鎖され
るように作られている。

他と共に本発明のつぶれ部分の衝突センサの動作は、
センサと乗物の正面の間に位置する物体によって精密に
影響され、この方式において、この物体が、つぶれてセ
ンサに衝突するように致来する。本発明のセンサは、こ
の物体の形状の変化にかなり許容度がある。しかしなが
ら、この物体が感知装置の一部であるために、乗物の正
面がつぶれる時、センサに衝突するこの物体が、できる
だけセンサの軸線と垂直な平らな平面近くに存在するよ
うに作られることが重要である。これは、しばしば、た
とえばボンネットの掛け金及びボンネットの掛け金の補
強のような構成要素の形状変更を必要とする。

センサのための取付け構造は、さらに、衝突の間、セ
ンサの回転の機械を最小限とするように、注意深く作ら
なければならない。当然、普通のつぶれ部分センサが有
するよりも、本発明のセンサが有する問題が非常に少な
い。

センサの閉鎖を引き起こすために必要な力は、本発明
のセンサの重要な設計変数である。同時に、取付け構造
は、変形しないでこの大きさの力を許容するように十分
に強固でなければならない。一つの代表的な形状の構造
において、センサ上の18.1kg（40ボンド）の力が、セン
サの閉鎖を引き起こすために、前側部材を後側部材の方
へ十分動かすために必要である。この力は、乗物の整備
の間及びいくつかの動物の衝突等で不注意に閉鎖される
ことがないことを満足し、この力は、作動境界の衝突の
間に、一般的に経験される力と比較して、完全に低い。

本発明で示されたようなスイッチ型のつぶれセンサ
は、さらに、側面の衝突の感知に有効である。ここで、
特に、スプリング質量体、電子、又はボール−イン−チ
ューブセンサは、それらがドアを閉めることによって作
動するために、使用できない。このように、物体に挿入
されることによって、ドアがつぶされることを物理的に
測定するセンサは、多分側面の衝突のために使用できる
唯一のセンサである。この場合において、しかしなが
ら、スイッチが閉鎖する時に起こる速度変化は、非常に
小さく、搭乗者の負傷を予想させず、従って、この利用
は、本発明の範囲を越える。このようなセンサは、好ま
しくは、乗物又は他の物体が車のドアをつぶし始める時
に、このセンサが衝突され、エアーバックが使用される
ように、ドアパネルの内側に設置される。この場合にお
いて、エアーバックは、乗物のドアに設置され、乗物の
ドアの衝突から搭乗者を保護するように作られている。
衝突速度変化を測定するセンサは、側面衝突センサの適
切な機能を有する。

本発明のセンサの乗物への正確な設置は、本発明の重
要な部分である。従来においてつぶれ部分に配置された
センサは、つぶれ部分の速度変化を測定するだけのもの
であった。本発明のセンサは、衝突の間、乗物の速度変
化を決定するために乗物のつぶれ量を利用する。従っ
て、乗物の速度変化が、一般的に12.9km/時（８マイル
／時）である要求しきい値を越える時に広がるつぶれ部
分の位置にセンサを設置しなければならない。従来にお
いて、ボール−イン−チューブセンサがつぶれ部分のこ
の同じ位置に存在しなければならないことは、好ましい
ことではない。もし、それが非常に前側に存在すれば、
乗物の全体的な速度変化を結果として生じることなく、
乗物の前側の瞬間の速度変化に反応する。これは、たと
えば、乗物が高速度で動物に衝突した時に起こる。同時
に、もし速度変化センサが、乗物の非常に後側に設置さ
れるならば、乗物全体の速度変化を測定し、このように
事故によって諸定位置から離れる搭乗者を負傷させる所
定の限界の衝突に完全に遅れて作動する。

図13Aは、自動車32のつぶれ部分のセンサ30の一般的
な取付け位置を示す。センサ30は、乗物の中心軸線に沿
ってラジエータコア34の正面にすぐ接して取付けられ
る。センサ30の前方に取付けられた衝突要素36は、乗物
が、センサ30と接触し、作動するために、障害物と衝突
する時、後方向に動くように作られている。

図13Bは、障害物38との正面衝突の乗物32への影響を
図示する。わかるように、センサ30は、衝突要素36によ
って接触される。

図12及び14から19は、本発明により使用される衝突セ
ンサの色々な選択的な好適な実施態様を図示する。図12
は、乗物への取付けのための板39上に取付けられた電子
圧力センサ37を示す。圧力センサは、電線41を介して、
エアーバックの作動回路へ接続されている。図14は、導
電性接点要素42を支持する変形可能なドーム形の膜40を
図示する。好ましくは、バネ鋼で作られたこの膜40に
は、絶縁層44が設けられている。導電性材料から作られ
た第２の強固なドーム46は、導電性要素42と対向するよ
うに配置され、それで膜40が矢印48の方向に移動する
時、二つの要素42及び46の接触が起こる。ドーム46は、
センサのベース52上に取付けられた柱50によって支持さ
れる。接点42及び46に接続された可撓のリード54及び56
は、それぞれ、ベース52上の側面要素58及び60を通して
供給される。側面要素58及び60は、上方向に延在し、部
材、すなわち膜40に衝突する部材のための止め端部を形
成する。

図15は、磁気作動膜センサを図示する。リードスイッ
チ62は、電気的なセンサの接点要素を提供するために、
ベース64上に取付けられる。磁石コア66は、リードスイ
ッチからいくらか離して配置される。このコアは、力が
矢印70の方向に与えられた時に、リードスイッチの方向
へ動く可撓膜68に取付けられる。磁石コア66がリードス
イッチに近づく時、その磁場がリードスイッチの接点要
素を閉鎖することを引き起こす。

図16は、折れやすい基質上に取付けられた薄い電線又
は薄いフィルムのような折れやすい導電装置72を具備す
るセンサを図示する。電流が高抵抗74を通して電圧源か
ら装置72へ連続的に供給される。装置72が破損しない時
は、分岐点76は接地電位に接地され続ける。たとえば、
折れやすい装置を破損し、その導体を切断する乗物の衝
突によって、回路が遮断される時、分岐点76は、電圧源
の電位に上昇する。TIP120のようなダーリングトントラ
ンジスタ（Darlington transistor）回路78が、次に充
電され、その出力80において信号を与える。

図17は、図16の折れやすい装置72として使用される要
素を図示する。この要素は、導電性の端部キャップ84及
び86を有するガラスびん又はもろい基質82を具備する。
基質82がこわれる時に遮断される導電性の被覆が、端部
キャップの間に存在する。

図18は、乗物のつぶれ部分のつぶれを感知するための
一つ以上の折れやすい光ファイバー要素88を使用するセ
ンサを図示する。発光ダイオードのような送信機90は、
光ファイバー要素88の一端部に連続的に光を供給する。
もしこの要素が破損しないならば、光は光ダイオード92
によって受信される。もし光ファイバー要素88が切断さ
れれば、光ダイオード92のインピーダンスの変化が、ト
ランジスタ94の状態変化を引き起こす。

図19は、付勢スプリング99の力に逆って線98によって
開放状態に維持された機械的スイッチ96を図示する。乗
物が衝突し、スイッチ96近くでつぶれが起こると、線98
は、付勢スプリングが電気スイッチの接点を閉鎖するこ
とを可能とするように、切断されるか、又は開放され
る。

上述から理解できるように、本発明の全ての目的は、
極めて簡単な装置において効果的に得られる。数種の好
適な実施態様が、ここで開示され、詳細に述べられた
が、本発明がそれにより限定されることはなく、その範
囲は、添付請求の範囲によって決定されることが理解さ
れる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 実開 昭47−12975（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭48−68587（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭51−21231（ＪＰ，Ｂ２) 米国特許3495675（ＵＳ，Ａ) 米国特許3774938（ＵＳ，Ａ)

Claims (21)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】衝突センサと搭乗者制止装置とを具備する
   乗物であって、前記衝突センサは、前記搭乗者制止装置
   を作動させる必要がある下限速度で前記乗物の前端が障
   害物に衝突する時において前記乗物の前端が前記乗物の
   後方へ変形する位置に、取り付け手段を介して取り付け
   られたスイッチであり、前記スイッチは、前記前端が前
   記位置へ及び前記位置を越えて変形する時にだけ前記搭
   乗者制止装置を作動させる乗物。
2. 【請求項２】前記スイッチは、前側部材と後側部材とを
   有し、前記前端が前記位置へ及び前記位置を越えて変形
   する時における前記前側部材と前記後側部材との間の導
   通状態の変化によって前記搭乗者制止装置を作動させる
   請求項１に記載の乗物。
3. 【請求項３】前記位置は、前記搭乗者制止装置を作動さ
   せる必要がある前記下限速度で前記前端が障害物に斜め
   に衝突する時において前記前端が前記乗物の斜め後方へ
   変形する位置である請求項１に記載の乗物。
4. 【請求項４】前記位置は、前記前端が障害物に前記乗物
   の長手軸線に関して60度以内の角度で斜めに衝突する時
   の位置である請求項３に記載の乗物。
5. 【請求項５】前記前側部材への最小4.5kgの力が、前記
   導通状態の変化を引き起こす請求項２に記載の乗物。
6. 【請求項６】前記取り付け手段が、4.5kgの負荷の基で
   は変形しない請求項５に記載の乗物。
7. 【請求項７】前記スイッチがテープスイッチである請求
   項２に記載の乗物。
8. 【請求項８】前記スイッチがスナップ動作スイッチであ
   る請求項２に記載の乗物。
9. 【請求項９】前記スイッチがトグルスイッチである請求
   項２に記載の乗物。
10. 【請求項１０】前記スイッチが、常時開のスイッチであ
    る請求項２に記載の乗物。
11. 【請求項１１】前記スイッチが、常時閉のスイッチであ
    る請求項２に記載の乗物。
12. 【請求項１２】前記スイッチが、最小限のスイッチ作動
    期間を与えるために、ヒステリシス機構を有する請求項
    ２に記載の乗物。
13. 【請求項１３】前記衝突センサは、つぶれ可能な物体
    と、第１部材と第２部材とを有するスイッチと、前記乗
    物の前端が前記所定位置まで変形した時に、前記つぶれ
    可能な物体がつぶれて前記第１部材が前記第２部材の方
    向へ移動して前記スイッチにより前記作動手段を作動さ
    せるように、前記スイッチを前記つぶれ可能な物体に関
    して適当な位置に取付けるための手段、とを具備する請
    求項１に記載の乗物。
14. 【請求項１４】前記スイッチが電気スイッチからなる請
    求項13に記載の乗物。
15. 【請求項１５】前記検出手段が、破損しやすい部材と、
    前記破損しやすい部材が破損されたことを検知するため
    の検知手段、とを有する請求項１に記載の乗物。
16. 【請求項１６】前記破損しやすい部材が導電体であり、
    前記検知手段が、前記導電体を通る電流の遮断を感知す
    るための感知手段を有する請求項15に記載の乗物。
17. 【請求項１７】前記破損しやすい部材が光ファイバーで
    あり、前記検知手段が、前記光ファイバーを通る光の遮
    断を感知するための感知手段を有する請求項15に記載の
    乗物。
18. 【請求項１８】前記検出手段が、電気スイッチからなる
    請求項１に記載の乗物。
19. 【請求項１９】前記電気スイッチがリードスイッチであ
    り、前記検出手段は、さらに、前記乗物の前端が前記所
    定位置まで変形する時に前記リードスイッチを作動させ
    る可能な磁石を有する請求項18に記載の乗物。
20. 【請求項２０】前記電気スイッチが、一対のスイッチ接
    点と、前記接点を閉鎖位置に付勢するための付勢手段
    と、前記接点を前記付勢手段に逆らって開放位置に保持
    するための保持手段、とを有し、前記乗物の前端が前記
    所定位置まで変形する時に前記保持手段が開放され、前
    記スイッチ接点が閉鎖される請求項18に記載の乗物。
21. 【請求項２１】前記下限速度は、12.9km/時である請求
    項１に記載の乗物。