JP3037895U - 乗物の衝突変形検知装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 正確かつ高信頼性を有する乗物の衝突変形検
知装置を得ること。 【解決手段】 乗物の受動安全機構を作動させる衝突変
形検知装置機構が１以上の変形検知装置１２を備え、乗
物の扉２０内部、クオータパネル２２等の構造要素１８
に同検知装置１２が取着され、衝突時に構造要素の変形
が検知装置１２の抵抗を変動させ、その抵抗の変動が制
御装置１４により検知されて危険な衝突を示すに十分な
大きなものであれば、制御装置１４が受動安全機構を作
動させるものである。制御装置１４は加速度計４６等の
他の検知装置等からの入力を受信して衝突を確認しても
良く、及び／又は座席に乗員が居るか確認しても良い。
制御装置１４は衝突の激しさを決定し、その衝突の状況
に応じて受動拘束機構の性能に順応するように構成して
も良い。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【考案の属する技術分野】

本考案は、一般的に乗物の受動安全システムに関し、特に、本考案は、乗物の 衝突による変形を検出する検知装置を包含した改良衝突検知機構（システム）に 関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

乗物の安全性を改善するための種々の受動安全システムが周知になっている。 最も一般的なものの２つとして予張シートベルトとエアバッグとがある。エアバ ッグとシートベルトとは両者ともに作動開始に乗物の衝撃または衝突を検知する ことが必要である。他方、乗物の衝突は、多く大きな力が絡み、にもかかわらず 、衝突が実際に起こったかどうか、正確に決定することが困難である。

【０００３】 近時の最も通常の衝突検知装置の１つは加速度計である。加速時計は、対象物 に乗物が頭から突っ込んだりしたとき等の乗物の急激な負加速度ないし減速度を 計測するか、乗物側面を打った結果として側方への加速度増加が生じた場合等の 加速度増加を計測することができる。加速度計としては、２つの基本的な形式の ものが用いられている。つまり、機械的なものと電気的なものである。代表的な 機械的加速度計は、ばねで錘を所定位置に保持したものであり、同ばねの力は所 定の加速度が作用したときのみ克服されて錘が動きを生ずるものである。従って 、加速時計は、錘が動作したか否かを検知する適宜の構成を包含しており、加速 度が所定値に達したこと、つまり衝突が起こったことを指示するものである。

【０００４】 これらの装置は普通には旨く作動するが、衝突が発生するまでは錘が同じ位置 に置かれたままであり、検知装置の製造後、数年間に渡って同位置に置かれたま まとなることもある点が問題である。特に、数年間も同一位置に置かれたまでは 、所定の加速度が生じたときに錘が動作しないかもしれないという危惧がある。 錘の動作を阻害するような腐食や鈍重化状態により、衝突が発生しても受動シス テムが作用しない結果になることもあり得る。

【０００５】 電気的な加速度計は、通常、圧電素子を包含し、該圧電素子が圧迫されると、 電荷を発生するものである。この圧電素子は固定構造部材と可動錘との間に配置 され、加速度が同錘を作動させて素子に圧力を掛けると、電荷を生ずる構成とな っている。そして、この電荷が計測され、十分に大きな電荷であれば、衝突加速 度になったことを示すものである。

【０００６】 この形式の検知装置に就いても錘の動作が問題となり、錘の鈍重化で所要の信 号より小さな信号を発生し、従って衝突の発生を検出しなくなる問題がある。 更に、上述の両形式の加速度計は、衝突の偽報を報知する可能性がある。例え ば、乗物のドアをバタンと強く閉じると、加速度計を作動させる十分な力が発生 して受動安全システムを始動させることがあり得る。このような理由から、第２ の形式の衝突センサ、つまり、衝撃センサが好まれる場合がある。

【０００７】 この衝撃検知装置は別な作動原理により作動するもので、乗物の加速度を計測 するものではなく、実際の衝撃を計測するものである。周知の衝撃検知装置は、 杆の形態をしており、同杆の一端は乗物の底パネル（ドアの直下にある）の側部 に留め付けられており、他端はスイッチに留め付けられた構成を有している。そ して衝突時に衝突の衝撃が上記底パネルを変形させると、杆を内側に押してスイ ッチを作動させ、すると同スイッチが受動安全システムを作動させるようになっ ている。

【０００８】 この衝撃検知装置の一つの欠点は、そのサイズにある。例えば、杆の第一端は スイッチから十分に離して設け、変形により杆がスイッチに対して動作するよう に設けなければならない。換言すれば、スイッチが底パネルの余りに近くにある と、変形によって杆と共にスイッチを移動させ、故にスイッチが作動しなくなる ことがある。

【０００９】 衝撃検知装置の他の欠点は、その作動が「点作動性」にある点である。言い換 えれば、衝撃検知装置は、その装置が配設されている特定の点位置での衝撃のみ しか検知しない点である。上述した例では、比較的背の高い対象物との衝撃、例 えば高い地上隙間を有したオフロード車では扉の直下の底パネルが変形する前に 扉自体の相当な変形が生ずる結果となる。然しながら、杆は底パネルの変形があ るまで動作しない。従って、受動安全システムが十分にうまく機能するように早 く検知しないかも知れないのである。

【００１０】

【考案が解決しようとする課題】

依って、本考案の目的は、乗物の衝突を正確にかつ高信頼性で検知することの できる乗物衝突検知装置を提供することにある。 本考案の他の目的は、乗物の偽衝突検出の可能性の少ない乗物衝突検知装置を 提供することにある。

【００１１】 本考案の更に他の目的は、衝突による乗物の変形を検出する検知装置を提供す ることにある。 本考案の他の目的は、薄く形成され、従前は利用できなかった領域の変形をも 検知可能にする変形検知装置を提供すことである。 更に、本考案の他の目的は、乗物の大きな領域に渡る変形を検出できるような 検知装置を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】

上述の目的およびその他の目的は、乗物の受動安全システムを作動するための 衝突変形検知装置機構（システム）によって達成されるものであり、このような 検知装置は、変形によって電気抵抗を変動させるパターンまたは回路の形状を有 している。これらの検知装置は、乗物の構造要素、例えば、扉内部、クオータパ ネル、及び／又は車枠等に配置される。そして衝突時には、これらの構造要素の 変形が検知装置の抵抗を変動させる。この抵抗変化は、制御回路で検知され、も し、危険な衝突を示す大きな変動なら、同制御回路か受動安全システムを作動さ せるものである。この場合の制御回路は、他の検知装置類、例えば衝突を確認す る加速時計及び／又は座席に乗員が居るかどうかを確認す検知装置等からの入力 信号をも受信できるように構成してもよい。制御回路は、衝突の凄さを決定し、 特定の衝突に対する受動拘束システムの性能をその決定した衝突度合いに順応さ せるようにしても良い。

【００１３】

【考案の実施の形態】

図１を参照すると、本考案による衝突変形検知装置機構（システム）は、参照 番号１０で図示されている。この機構１０は、一般的に変形検知装置１２と、同 検知装置１２に作用上で接続された制御装置１４とを具備している。制御装置１ ４は、また、１ないし複数の受動安全機構１６に作用上で接続されている。

【００１４】 本考案に係る検知装置機構の詳細な説明に入る前に、検知装置機構によって制 御される受動安全機構に就いて記載する。この受動安全機構１６は衝突により自 動的に作動して乗員の安全を改善する形態ならどのような形態のものでも良い。 最も普通の形態では、エアバッグや予張式安全ベルトである。安全ベルトはもち ろん乗員の座席に結合されており、ベルトの配置、構成には種々の形態があり、 また予張機構も種々の形態のものを使用して良い。

【００１５】 エアバッグに関しては、当業者間で周知の通り、バッグは乗員室内部の種々の 場所に配置することができる。一般的な配置位置としては、ハンドル、乗員の側 部ダッシュボード、前部座席の背面部、乗員座席の間、及び側面衝撃保護用の乗 物の側面部（代表的には扉）等である。本考案に係る機構にはこれらの全ての位 置と、それに加えて従来技術による他の位置とを用いることができる。更に、あ らゆる種類のエアバッグは順応型であり、衝突の激しさに応じて色々な膨張ガス 量を発生できるものである。

【００１６】 各受動安全機構に関し、その必要性はもちろん乗員が存在することが条件であ る。多くの乗物の場合、少なくとも衝突の間に普通には少なくとも一人の乗員、 つまり、運転者がいる。然しながら、他の座席は必ずしも乗っているとは限らな い。依って、受動安全機構は、空の座席に関しては必要とされないことになる。 この点に関して、以下に更に詳述する。

【００１７】 ここで本考案に戻ると、検知装置１２は乗物の構造要素１８に止着され、同要 素は衝突時に変形を受けるから、以下においては「変形可能要素」と記載する。 この変形可能要素は乗物における多数の周知構造要素の何れか１つで良く、例え ば、乗用自動車における変形可能要素は、図１の扉２０又は図２に示すクオータ パネル２２等の外部車体パネルで良い。これに代えて、変形可能要素は、図３に 示す乗物の枠体またはシャーシ２６の部分２４に選定してもよい。他の乗物に関 しては、もちろん変えることが可能なことは言うまでもない。例えば、トラック の場合、テールゲイトが変形可能要素に用いることができる。加えて、変形可能 要素は、これらの特定の地上乗物に限るものではなく、航空機、船舶、列車等の 適宜の構造要素であってもよい。つまり、本考案の衝突変形検知装置機構は、自 動車に限るものではなく、これらの航空機、船舶、列車等にも適用されるもので 乗物はこれらを含んだ技術用語であることを理解すべきである。

【００１８】 さて、検知装置１２は種々の形態を取り得るが、好ましくは薄いフィルム素子 ２８であるか、又は同素子を包含するものであり、素子の平面内において伸長、 収縮により、或いはフィルム面に平行な直線周りの曲げにより電気的特性を変え るものである。薄いフィルム状歪みゲージが、素子２８として用いることができ る。素子２８を形成する適当な部材としては、上記の外に米国特許第５，０８６ ，７８５号及び米国特許第５，３０９，１３５号に開示されていることを参考と して記載する。

【００１９】 上記の両特許の公報には種々の素子が示されているが、最も好ましい実施形態 は可変抵抗器である。可変抵抗器の最も好ましい形態は、インクその他の形式の もので、簡単に印刷または充当することができるものである。一般的には、フィ ルム面に垂直でない方向における変位を検出する検知装置である。 検知装置１２は電流路を形成する回路図形または回路パターン３０としての一 般的形態を取る。パターンの特定形状は、好ましくは変形可能要素の少なくとも 一部分に広げられるように設計され、この一部分はもちろん衝突時に変形可能な 部分である。同要素の変形が素子の変形を確実に生起させるには、パターンがそ の部分を多数回に渡って交叉するように構成することが好ましい。

【００２０】 図１に示すように、全パターン３０が素子２８により形成される必要はない。 図２に関しては、パターン３０は、相互に離して設けた複数の素子２８により形 成され、標準的な導電図形又は導電線３２により接続しても良いことが分かる。 これらの標準的な導電図形３２は変形可能要素の変形時にもその電気的特性は不 変である。そのため図２に示す実施形態に示すように、個々の素子２８は、各々 が個々の変形時に電気的特性の変化を受け、従って全体パターン３０の電気的特 性の変化を生ぜしめるのである。

【００２１】 このように個々の素子２８を有したパターンに形成することには色々な利点が ある。第一に、素子を形成している材料が高価な場合には、このような構成にす ると使用する材料量を低減でき、ひいては製造コストの低減をもたらす。加えて 各素子は、それ自体の電気的特性を変化させることに寄与する。このことは、変 形可能要素がほんの僅かに変形したなら（例えば自動車扉の変形、買い物カート の変形等）、パターンの電気的特性には僅かな変化を来すにすぎない。もしパタ ーンが全体的に素子２８で形成されている場合には、小さい変形に対する電気的 特性の変化は段々に小さくなってまうが、個々に分離した素子の場合なら電気的 特性の変化はより大きな変化と成り得る。

【００２２】 明らかなように、パターンは制御装置１４に接続され、同制御装置が電気的特 性の変化を検知するように構成されている。このため、検知装置は、適宜のコネ クタ３４を有し、導電線３６をパターンの端部に取付け得るようにする。材料の 所要量を低減させ、かつ構成を簡単化するためにパターン３０の端部は近接して 配置することが好ましい。これにより検知装置には単一のコネクタだけを使用す るように構成することができる。

【００２３】 検知装置１２は、変形可能要素に取り付けるにあたり、同変形可能要素の変形 が検知装置の変形を生ずるように取着される。そのような取付けは可撓性の基板 ３８（図１）にパターンを形成することにより達成することができる。基板とし てはマイラー（登録商標）等の種々の適当な基板を用いることができる。パター ンは基板上に印刷法、描画法、移載法等の適当な技術によって形成すれば良い。

【００２４】 この際に通常は、適当な絶縁又は保護被覆層４０がパターン上に敷設される。 基板は次いで、変形可能要素に固定され、この固定は、変形可能要素の変形時に 少なくとも素子２８の変形を許容するような固定手段で固定される。これは特定 な変形可能要素毎に変わる。例えば極めて予想が付きやすい簡単な変形形状のも のでは基板の周囲または周囲の一部分を要素に取着するだけで要素と共に確実に 素子も変形するように構成できる。このような取着方法の場合には標準的な固定 手段、例えばねじ等で達成でき、あるいは接着、熱固着又は超音波固着等でも良 い。然しながら、多くの変形可能要素では、より強固な取着法が望ましい。

【００２５】 普通には、全基板（又は少なくとも素子２８の下の部分）を要素に固定する。 多くの金属要素では接着的に基板を要素に固定することで遂行される。他方、プ ラスチック要素に対しては、接着剤を用いることができるが、熱溶接または超音 波溶接も可能であり、又、要素内に検知装置をモールドするようにしてもよい。 要素と使途とによっては、要素の上に検知装置を直接、形成することが好まし い。これが図２に図示されている。この構成では、パターン３０が直接、印刷、 吹き付け、移載等の上記した方法を用いて要素に充当される。これを実施するた めには、もちろん変形可能要素が非導体（つまり、絶縁体）又はパターンの形成 前に要素上に絶縁層を形成することが必要である。加えて、通常はパターンの上 に絶縁又は保護カバー層を形成することが上述した実施形態の場合と同様に必要 である。これは、コーティングの吹き付け又は保護シートを接着剤等で取着する ことにより達成される。

【００２６】 検知装置１２は、好ましくは見えない要素である変形可能要素の一部分に取着 される。このような要素は、図３のシャーシ２６に限るものではない。然しなが ら、外部車体パネルに関しては、同パネルの内側に検知装置を取着するのが好ま しい。また、上記のように、パターンは衝突で変形する要素の一部分を被覆しな ければならない。

【００２７】 特定の形式の素子２８では、電気的特性の変化は例えば、素子の下側にある線 の周りの曲げ、素子の伸び等のように特定方向の変形時にのみ発生する。このよ うな素子ではパターン又は少なくともパターン内の素子は、衝突時に特定の変形 を受けるように配置される。この例としては、図３に示されており、同図３にお いて、検知装置はシャーシの可潰性部分２４に取付けられる。そのような部分は 衝突の力で特定の予測可能な変形を受けるように設計されており、従って、素子 ２８は適宜に配置することができる。変形がランダムな場合、小さな素子を複数 使用することが有利である。それはこれらの小素子が間違った形式の変形を受け るときは、その電気的特性を変動させないからである。然しながら、適正な変形 を受ける素子では、その特性を変動させ、この変動が感知されて受動安全システ ムを作動させる。

【００２８】 図２に明示するように、１以上の検知装置を各要素上に用いることも可能であ る。図示の実施形態においては、外部クオータパネル２２は車両の前部領域に対 応した部分に第１の検知装置１２ａを備え、車両の側部に対応した部分に第２の 検知装置１２ｂを備えるものである。このように構成すると、第１の検知装置１ ２ａは前方部の衝突を検知するために用いられ、他方、第２の検知装置１２ｂは 側面または横側の衝突を検知するために使用される。上記のように、不適当な検 知を回避または低減するように向けられる。例えば、側部衝突検知用の第２検知 装置１２ｂが前部衝突を検知するこを回避または低減するように設けられる。

【００２９】 共通の領域内の衝突を検知するために１以上の検知装置を用いるようにしても 良い。例えば、２つの検知装置パターンが共通の１領域を被覆するように構成す ることもでき、そのとき、両者は共に制御装置に接続される。制御装置は、両検 知装置が安全機構を作動するのに相応しい十分な変動を受けたときだけ同安全機 構を作動させるが、１つの検知装置だけが変動を受けたときは安全機構を作動さ せないのである。このように構成すると、安全機構の偶発的な作動が防止される のである。

【００３０】 上述のように、検知装置は制御装置１４に作用上で接続されており、もし複数 の検知装置か用いられるときは、各装置が制御装置に接続されるか又はそれ自体 の固有の制御装置を具備するように構成する。種々の制御装置か検知装置と共に 使用することが可能であり、その場合に制御装置は検知装置の電気的特性に関す る情報を受信し、電気的特性の変動が十分なときは、安全機構作動用信号を発す ることが可能であることを要する。

【００３１】 制御装置は単一の回路から構成されるか又は単一の回路を備えるものとしても 良い。同単一回路は特性の絶対変化が十分な時に、作動信号を発生する。例えば 、特性が原基準値５から値３０に達したときに回路が作動させるものである。然 しながら、衝突に関連しない特性の変動を考慮することが望ましい。例えば、熱 膨張、熱収縮、経年、要素の既存の変形等が衝突とは無関係に特性の変動を生起 させるかもしれないのである。

【００３２】 従って、制御装置は、常時、特性に対する基準値をリセットし、その後は更新 した基準値に対する特性の変化を考慮するような構成とすることが好ましい。こ のように構成にすれば、制御装置は特性の変化の絶対値に基づいて作動させるこ となく、むしろ特性の変化率に基づいて作動させるように機能する。上記した熱 膨張等による特性の変動は、ゆっくりと起こるので、無視しても良い。然しなが ら、衝突は急速に起こるので、このような急速な変動は検出されて制御装置によ る安全機構の作動が行われるのである。

【００３３】 このような構成が図４に図示されている。この図示の構成では、制御装置１４ がマイクロプロセッサ４２を用い、同マイクロプロセッサが１秒間に数回も特性 値をチェックし、メモリ４４に各チェック読み値に関して前回の読み値を基準値 として記憶しておく構成になっている。このような方法によれば、記憶された読 み値から現在の読み値を引き算して最後の読み値以降の特性の変動値を供するよ うになるのである。この値は次いでメモリ４４内に記憶された閾値と対比される 。そしてこの計算値が閾値より大きいときだけ、制御装置は安全機構を作動する のである。

【００３４】 上記のように、制御装置１４は検知装置の現在値と記憶された基準値との差値 を記憶さている閾値に対して比較を行う。このような基本的機構は効果的に作用 し、乗物の乗員に対して効果的な保護を与えることができる。然しながら、制御 装置は、安全機構を作動させるか否かを決定する他の要因を考慮しても良い。 例えば、制御装置は乗物上に搭載されている１ないし複数の加速時計４６から 入力信号を受信するようにしても良い。加速時計は標準的な方法で配設され、か つ作用するが、制御装置はその入力を考慮することになる。例えば、制御装置は アンド動作を行うことができ、その場合に安全機構は検知装置１２と加速時計４ ６との両者が衝突を指示したとき、作動され、何方か一つだけが衝突を指示した ときには作動されないのである。

【００３５】 別の例として、制御装置１４は、検知装置４８からの入力信号を受信でき、同 検知装置４８は特定領域に乗員が居るか否かを決定するものである。制御装置は その時、乗員が居ることが検知されたときだけ、その特定領域に対する安全機構 を作動させるのである。同様に、乗員が座席における異常な前方位置や側方位置 に座っているか否かを決定する外れ位置検知装置（図示なし）であっても良い。 そのような状況では、制御装置は、通常よりも早く安全機構を始動させることが できるか又は異常な座席位置に居る乗員すら適正に保護できるように違った膨張 つまり、圧力出力を送出するようにして安全機構を作動させることができるので ある。

【００３６】 また、制御装置は、検知装置特性の変化状況を考察して衝突の激しさを判断す るようにし、その応答に安全機構を順応させるようにしても良い。例えば検知装 置は検知装置の出力値における計算した変化が閾値を越えたときを考慮するのみ ならず、どの程度閾値を越えたかをも考察するように構成しても良い。例えば、 もし検知装置の出力値の変動が閾値を僅かに越えているなら、比較的衝突は小さ な衝突を示し、安全機構は中庸な応答をするように作動されるもので、例えば、 エアバッグが少量の膨張となるように作動させるのである。逆に、検知装置出力 の変動が閾値を大きく越えた場合には、激しい衝突であることを示し、安全機構 は最高レベルで作動され、つまり、エアバッグに大きな膨張圧を供給するのであ る。

【００３７】

【考案の効果】

上述した記載から明らかなように、本考案は掲記したあらゆる意図、目的に良 く適合する考案であり、同時にその構造から自明又は本質的に伴う色々な利点を 供するのである。 なお、本考案はその技術的範囲を逸脱することなく、多数の実施形態を形成す ることができ、故に、本願に記載、図面に図示した事項は、単に説明上の便宜の ものであり、これらに限定するものでないことは言うまでもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案による検知装置を有した車両扉の部分破
断側面図である。

【図２】本考案による検知装置を有した車両クオータパ
ネルの内側側面図である。

【図３】本考案による検知装置を有した車枠の側面詳細
図である。

【図４】本考案による制御装置の実施形態における諸要
素の配置を示す略示図である。

【符号の説明】

１０…衝突変形検知装置機構 １２…変形検知装置 １２ａ…第１の検知装置 １２ｂ…第２の検知装置 １４…制御装置 １６…受動安全機構 １８…乗物の構造要素 ２０…扉 ２２…クオータパネル ２８…薄いフィルム素子 ３０…回路パターン ３４…コネクタ ３６…導電線 ４２…マイクロプロセッサ ４４…メモリ ４６…加速時計 ４８…検知装置

Claims (10)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 乗物の衝突変形検知装置であって、 基板と、 該基板に形成される回路パターンであると共に少なくと
   も該パターンの幾つかの部分は変形すると電気的特性を
   変動させるように形成されている回路パターンと、を具
   備して構成され、かつ前記基板は、衝突により変形可能
   な乗物要素に取付けられていることを特徴とする乗物の
   衝突変形検知装置。
2. 【請求項２】 前記回路パターンを被覆するカバー層を
   備えている請求項１に記載の乗物の衝突変形検知装置。
3. 【請求項３】 前記基板は、前記変形可能な要素に接着
   的に止着される請求項１に記載の乗物の衝突変形検知装
   置。
4. 【請求項４】 前記変形可能な要素は、該乗物の外部機
   体部分である請求項１に記載の乗物の衝突変形検知装
   置。
5. 【請求項５】 前記変形可能な要素は、前記乗物の枠体
   の一部分である請求項１に記載の乗物の衝突変形検知装
   置。
6. 【請求項６】 １以上の前記検知装置が前記変形可能な
   要素に取着されている請求項１に記載の乗物の衝突変形
   検知装置。
7. 【請求項７】 前記回路パターンは導電材料により形成
   された線群を含んでなり、該線群は前記変形時に電気的
   特性を変動させないものであり、かつ該線群は、電気的
   特性が前記衝突時に変動する導電材料製の素子により接
   続されている請求項１に記載の乗物の衝突変形検知装
   置。
8. 【請求項８】 前記変形可能な要素は前記乗物の外部機
   体部分である請求項７に記載の乗物の衝突変形検知装
   置。
9. 【請求項９】 前記変形可能な要素は、前記乗物の枠体
   の一部分である請求項７に記載の乗物の衝突変形検知装
   置。
10. 【請求項１０】 前記検知装置が複数前記変形可能要素
    に取着されている請求項７に記載の乗物の衝突変形検知
    装置。