JP4311742B2 - 衝突検知センサ - Google Patents

Description

本発明は、車両に取り付けられる車両用の衝突検知センサに関し、詳しくは、車両のバンパに設置され車両への接触を検知する接触センサに用いられる車両用の衝突検知センサに関する。

近年、車両においては事故時の安全性の向上が図られている。車両の安全性に関して、事故時に車両の搭乗者の安全性を確保するだけでなく、車両が衝突した歩行者に対する安全性の向上が求められている。

歩行者に車両が衝突したときに歩行者に対する保護手段としては、歩行者が車両と衝突したときに、歩行者が車両のボンネット等のフロント部分に衝突するときのダメージを低減して、出来る限り傷害値（歩行者が受ける衝撃）を下げる方法が考えられている。

このような歩行者用安全装置においては、歩行者の衝突を判定することが重要となってきている。そして、歩行者の衝突を検知する方法のひとつとして、車両のバンパ部に光ファイバセンサを衝突検知センサとして取り付ける方法がある。

光ファイバセンサは、光ファイバを透過する光の変化からセンシングを行うセンサである。具体的には、光ファイバに外部から応力が加えられると、光ファイバにひずみが発生し、ひずみの部分の光を透過する特性が変化する。そして、内部を光が透過している光ファイバの透光性が変化すると、光ファイバを透過した光の強度や位相が変化する。光ファイバセンサは、この透過光が変化する現象を利用してセンシングを行う。つまり、光ファイバセンサは、光ファイバと、光ファイバを透過する光を発する発光手段と、光ファイバを透過した光を受光する受光手段と、を有している。また、発光手段の入力光と受光手段の出力光から光ファイバに加えられた応力を算出する演算手段を有する。

車両の衝突検知センサからの信号が車両に衝突する歩行者を保護する保護手段を作動させる。故障等により衝突検知センサが誤検知を起こすと、保護手段が作動せずに歩行者が大きなダメージを受けるようになる。さらに、誤検知により車両の走行中に保護装置が作動すると、乗員の安全な運転が阻害され、二次災害が発生する。従来の車両の衝突検知センサには、発光手段や受光手段ごとのイニシャルチェックは実施されていたが、光ファイバセンサ全体の安全性を確認することが行われていなかった。特に光ファイバセンサは、光ファイバを透過する光をセンシングに用いているため、光ファイバが損傷を生じているときに、損傷により生じた光の変化と実際の衝突時に生じる光の変化とを誤って判定するおそれもある。

本発明は上記実状に鑑みてなされたものであり、誤検知を生じない車両用の衝突検知センサを提供することを課題とする。

上記課題を解決するために本発明者らは車両用の衝突検知センサについて検討を重ねた結果、電源投入直後のイニシャルチェックを行うことで上記課題を解決できることを見出した。

すなわち、本発明の衝突検知センサは、車両の外周部に延設される光ファイバと、光ファイバの一方の端部に照射される光を発する発光手段と、光ファイバの他方の端部から発せられる光を受光する受光手段と、発光手段および受光手段と接続され、発光手段を発光させるための出力信号を発するとともに受光手段が受光して発する受光信号が入力され、出力信号と受光信号とから光ファイバの変化を判定する演算手段と、を備え、発光手段が発する光と受光手段が受光する光とから車両への衝突を検知する車両用の衝突検知センサであって、動作開始時に、発光手段を発光して光を光ファイバに透過させ、受光手段が受光した光の強度を、発光手段が発した光の強度に基づいて予め決定された第一しきい値及び第一しきい値より大きな第二しきい値と比較し、受光手段が受光した光の強度が第一しきい値より大きくかつ第二しきい値よりも小さいときに衝突検知センサが正常であると判定するイニシャルチェックを行うことを特徴とする。

本発明の衝突検知センサは、動作開始時に光ファイバに光を透過してイニシャルチェックを行う。このイニシャルチェックにより、動作開始時の衝突検知センサの状態を検知できる。イニシャルチェックにより衝突検知センサが正常でないことが確認できれば、衝突検知センサの異常の警告を発するとともにその使用を停止できる。この結果、本発明の衝突検知センサは、使用時に誤検知が生じなくなる。

本発明の衝突検知センサは、光ファイバ、発光手段、受光手段および演算手段を備え、発光手段が発する光と受光手段が受光する光とから車両への衝突を検知する車両用の衝突検知センサである。

本発明の衝突検知センサは、従来の車両に取り付けられる光ファイバセンサを用いることができる。

光ファイバは、車両の外周部に延設される。車両の外周部とは、車両の外周面に応力が加えられたときにその応力を検出できる位置であればよく、外周面だけでない。好ましくは、車両のバンパである。光ファイバは、屈折率の異なる材質により形成されたコアとクラッドとをもつ光ファイバであれば、樹脂製であってもガラス製であってもどちらでもよい。また、コアとクラッドの屈折率の差についても特に限定されるものではない。さらに、光ファイバの太さや長さについても特に限定されるものではない。光ファイバは、従来の光ファイバセンサにおいて用いられている光ファイバを用いることができる。

発光手段は、光ファイバの一方の端部に照射される光を発する。受光手段は、光ファイバの他方の端部から発せられる光を受光する。

そして、本発明の衝突検知センサは、動作開始時に、発光手段を発光して光を光ファイバに透過させ、受光手段が受光した光の強度を、発光手段が発した光の強度に基づいて予め決定された第一しきい値及び第一しきい値より大きな第二しきい値と比較し、受光手段が受光した光の強度が第一しきい値より大きくかつ第二しきい値よりも小さいときに衝突検知センサが正常であると判定するイニシャルチェックを行う。つまり、実際に光ファイバに光を透過させるイニシャルチェックを行うことで衝突検知センサ全体の動作のチェックを行うことができる。

イニシャルチェックが行われる動作開始時とは、車両用の衝突検知センサの動作開始時であり、衝突検知センサに通電が開始された時である。具体的には、車両用光ファイバセンサが取り付けられた車両の動作開始時を示し、車両のイグニッションがオンとなったときである。

イニシャルチェックは、少なくとも光ファイバに光を透過させ、受光手段が受光した光の強度を、発光手段が発した光の強度に基づいて予め決定された第一しきい値及び第一しきい値より大きな第二しきい値と比較し、受光手段が受光した光の強度が第一しきい値より大きくかつ第二しきい値よりも小さいときに衝突検知センサが正常であると判定する。光ファイバを透過する光については特に限定されるものではない。

イニシャルチェックは、発光手段が発した光の強度に基づいて予め決定された第一しきい値及び第一しきい値より大きな第二しきい値と受光手段が受光した光の強度とを比較する。車両用光ファイバセンサは光ファイバの前後における光の強度の比較からセンシングを行っており、車両用光ファイバセンサのセンシングに用いられている測定方法を用いてイニシャルチェックを行うことで簡単にイニシャルチェックを行うことが可能となる。

光の強度を第一及び第二しきい値と比較するイニシャルチェックは、あらかじめ決められた強度の光を光ファイバに透過させ、透過した光の強度を測定し、光ファイバの前後での光の強度を比較する方法である。そして、この方法は、透過光の強度が第一しきい値より大きくかつ第二しきい値よりも小さいときに衝突検知センサが正常であると判定する。

イニシャルチェックにおいて発光手段が発する光は、異なる強度をもつ光であり、判定は、高強度部の光と低強度部の光を受光できるように、発光開始から複数の異なる時間で受光した光の強度に基づいて行われることが好ましい。異なる強度をもつ（少なくとも二つの強度（高強度部の光と低強度部の光）をもつ）光を透過させることで、より高い精度で光ファイバの状態を検知できる。異なる強度をもつ光は、強度が矩形波状に変化する波形をもつ光であることが好ましい。

イニシャルチェックにおいて発光手段が発する光は、車両への衝突時に検出される波形の光であることが好ましい。実際に衝突時に発生する光でイニシャルチェックを行うことで、より高い精度で衝突検知センサの状態を検知できる。

以下、実施例を用いて本発明を説明する。

本発明の実施例として、車両用の衝突検知センサを製造した。

（実施例１）
実施例の衝突検知センサは、車両Ｖの車両バンパに配設されるセンサである。実施例の衝突検知センサの構成を模式的に図１に示した。

実施例の衝突検知センサ１は、バンパリンフォースの前面に延設される光ファイバ２と、光ファイバ２の一方の端部が接続され光ファイバ２を透過する光を発光する発光手段と、光ファイバ２を透過した光を受光する受光手段と、をもつ。

実施例の衝突検知センサ１は、光ファイバ２と、受発光手段３と、を備えている。

光ファイバ２は、線状のプラスチック光ファイバである。

受発光手段３は、基板３３上に組み付けられた光ファイバ２の一方の端部２０が接続されるＬＥＤ３０と、基板３３上に組み付けられた光ファイバ２の他方の端部２１が接続されるＰＤ３１と、基板３３上にＬＥＤ３０およびＰＤ３１と接続した状態でもうけられたＥＣＵ３２と、を備えている。

ＬＥＤ３０は、光ファイバ２の一方の端部２０の端面に光を照射する。ＬＥＤ３０が発光手段となる。ＰＤ３１は、光ファイバ２の他方の端部２１から発せられた光を受光する。ＰＤ３１が受光手段となる。ＬＥＤ３０およびＰＤ３１は、基板３３の広がる方向の同じ方向に発光部および受光部が向いている。つまり、基板３３に広がる方向の光を受発光する。ＬＥＤ３０およびＰＤ３１の発光部および受光部には、光ファイバ２の端部が挿入される筒状部材３００，３１０が配設されており、この筒状部材３００，３１０に光ファイバ２の端部２０，２１を挿入固定することで、受発光手段３と光ファイバ２とを接続する。筒状部材３００，３１０に挿入された光ファイバ２の端部２０，２１は、ＬＥＤ３０およびＰＤ３１の表面から小間隔を隔てた位置に固定された。これは、光ファイバ２の端部２０，２１がＬＥＤ３０およびＰＤ３１と接触すると、接触時の応力によりＬＥＤ３０およびＰＤ３１が損傷するためである。

ＥＣＵ３２は、ＬＥＤ３０およびＰＤ３１と接続している。ＥＣＵ３２は、ＬＥＤ３０が発する光を制御する。詳しくは、ＬＥＤ３０を流れる電流を制御することで、ＬＥＤ３０から発せられる光の強度や発光時間を制御する。また、ＰＤ３１からの出力信号を受信して、ＰＤ３１が受光した光の強度や発光時間をもとめる。そして、ＥＣＵ３２は、ＬＥＤ３０が発する光とＰＤ３１が受光した光とから光ファイバ２に加えられた応力を算出する。なお、実際のＥＣＵ３２は、ＬＥＤ３０を流れる電流とＰＤ３１が発する電流との比較から光ファイバ２への応力を算出する。

そして、受発光手段３は、光ファイバ２の両端部２０，２１および受発光手段３が、略箱状のケース内に収容固定されている。ケースは、アッパーケースとロアーケースとから構成される。ロアーケースは、基板３３および光ファイバ２の両端部２０，２１を固定する固定手段（図示せず）をもつ。ＬＥＤ３０およびＰＤ３１と対向するケース４の壁面には、光ファイバ２が貫通する貫通孔が開口している。貫通孔は、アッパーケース４０とロアーケース４１との接続部に開口している。

実施例の衝突検知センサは、光ファイバ２の一方の端部２０が筒状部材３００に、他方の端部２１が筒状部材３１０に挿入された状態でケースに収容されて受発光手段３に固定される。このとき、光ファイバ２は端部２０，２１の近傍でケース４の壁面の貫通孔を貫通している。

実施例の衝突検知センサを使用した例を用いてより詳しく本実施例を説明する。なお、本実施例の衝突検知センサは、車両バンパに組み付けられ車両バンパへの衝突の検知を行う。実施例の衝突検知センサが取り付けられた車両バンパの近傍の構成を図２〜３に示した。

車両バンパは、エンジンルームの前面にもうけられている。車両バンパ５は、車両にもうけられたフロントサイドメンバＶｍにバンパリンフォース５０が固定され、バンパリンフォース５０の前面に光ファイバ２が延設され、光ファイバ２の前面に略板状の荷重板５１が配設され、その前面に衝撃を緩和するための発泡樹脂等の弾性部材よりなるアブソーバー５２がもうけられ、さらに、バンパカバー５３がもうけられている。

衝突検知センサ１は、車両の前面部に配設され衝突を検知する。衝突検知センサ１は、バンパリンフォース５０の前面に延設された光ファイバ２と、光ファイバ２の端部２０，２１が接続された受発光手段３を収容したケース４と、をもつ。受発光手段３を収容したケース４は、バンパリンフォース５０の一方の端部（助手席側の端部）の近傍に配置された。

本実施例においてＥＣＵ３２は、車両バンパ６に歩行者が衝突したときに歩行者保護を行う衝突安全システムの演算手段も兼ねている。ＥＣＵ３２は、車両バンパ６へ衝突した物体が歩行者であると判定したときに、衝突安全システムを作動させることができる。衝突安全システムで歩行者保護を行う装置は特に限定されるものではない。

この衝突検知センサ１は、車両のイグニッションがオンとなったら、ＥＣＵ３２が作動してイニシャルチェックを行う。イニシャルチェックは、まず、ＥＣＵ３２がＬＥＤ３０を発光させて光ファイバ２の一方の端部２０の端面に光を照射する。一方の端部２０の端面に照射された光は、光ファイバ２の内部を進行し、他方の端部２１の端面から放射される。他方の端部２１の端面から放射された光は、ＰＤ３１に照射される。ＰＤ３１は受光した光を電気信号に変換して受光信号とし、この受光信号をＥＣＵ３２に送信する。ＥＣＵ３２においては、ＬＥＤ３０を照射させるための発光信号と受光信号とを比較して車両用光ファイバセンサ１の状態（正常状態ｏｒ異常状態）を判定する。これにより、イニシャルチェックが行われる。なお、イニシャルチェックにおいて衝突検知センサ１の異常と判定したときには、ＥＣＵ３２は、再度イニシャルチェックを行ったり、外部に異常であることを警告することができる。

イニシャルチェックにおいて、ＥＣＵ３２は、ＬＥＤ３０にあらかじめ設定された一定の電流を流す。これにより、ＬＥＤ３０は、一定の強度の光を発する。つまり、実施例の衝突検知センサは、光ファイバ２に一定の強度の光を透過させてイニシャルチェックを行う。図４にＬＥＤ３０が発する光の強度を示した。

そして、ＰＤ３１は、光ファイバ２を透過した光を受光する。ＰＤ３１において受光する光は、強度変化のない光となっている。図５にＰＤ３１が受光する光の強度を示した。ここで、図４および５は、光の強度の相対的な経時変化を示した図であり、それぞれの図に示された光の強度は比較しない。この関係は、以下の図６と７、図８と９においても同様である。

そして、ＥＣＵ３２は、ＰＤ３１が受光した光の強度をあらかじめ設定したしきい値と比較して判定を行う。しきい値は、ＬＥＤ３０が発する光の強度により決定される。ＥＣＵ３２における判定は、ＰＤ３１が受光した光の強度が処置の範囲内にあるかどうかを判定する。つまり、ＰＤ３１が受光した光の強度が第１のしきい値（ＴＨ１）より大きく、かつ第二のしきい値（ＴＨ２）より小さいときに衝突検知センサが正常であると判定する。また、ＥＣＵ３２における判定は、ＬＥＤ３０が発する光とＰＤ３１が受光する光を連続的に比較しても、発光開始から任意の時間における強度で比較を行ってもよい。

本実施例の衝突検知センサは、イグニッションがオンになったときにイニシャルチェックを行うことで、光ファイバセンサの状態を検知できる。この結果、使用時に誤検知が生じなくなる。

（イニシャルチェックの第一変形形態）
本形態は、上記衝突検知センサのイニシャルチェック時に光ファイバ２に照射される光が異なる。本形態のイニシャルチェックは、ＬＥＤ３０が発する光が、二つの異なる強度をもつ矩形波状の強度変化をもつ光とした。本形態のイニシャルチェックにおいてＬＥＤ３０が発する光の強度を図６に示した。図６に示したように、ＬＥＤ３０は、高強度部と低強度部の二つの強度をもつ連続した光を発する。

本形態は、ＰＤ３１においても矩形波状の強度変化をもつ光を受光する。図７にＰＤ３１が受光する光の強度を示した。図７に示したように、ＰＤ３１が受光する光は、高強度部と低強度部の二つの強度をもつ連続した光となっている。

本形態においては、ＥＣＵ３２において設定されたしきい値ＴＨ１，ＴＨ２も矩形波形状に設定されている。つまり、高強度部におけるしきい値ＴＨ１Ａ，ＴＨ２Ａと低強度部におけるしきい値ＴＨ１Ｂ，ＴＨ２Ｂとをもつ。そして、ＥＣＵ３２においてこのしきい値ＴＨ１Ａ，ＴＨ１Ｂ，ＴＨ２Ａ，ＴＨ２Ｂにもとづいて衝突検知センサの判定を行う。ＥＣＵ３２における判定は、ＬＥＤ３０の発光開始から複数の異なる時間における強度で比較を行う。このとき、複数の異なる時間は、高強度部の光と低強度部の光とを受光できる時間である。

本形態は、ＬＥＤ３０が発する光が二つの強度をもつ以外は上記実施例のイニシャルチェックと同様のチェックが行われる。つまり、同様の効果を発揮する。本形態は、さらに、高強度部と低強度部でのしきい値ＴＨ１Ａ，ＴＨ１Ｂ，ＴＨ２Ａ，ＴＨ２Ｂとの比較を行うため、より判定精度が向上する効果を示す。

（イニシャルチェックの第二変形形態）
本形態は、上記衝突検知センサのイニシャルチェック時に光ファイバ２に照射される光が異なる。本形態のイニシャルチェックは、ＬＥＤ３０が発する光が、実際に車両のバンパに外部の物体が衝突したときの透過光と同じ強度変化をもつ光である。本形態のイニシャルチェックにおいてＬＥＤ３０が発する光の強度を図８に示した。図８に示したように、ＬＥＤ３０は、略パルス状の光を発する。

本形態は、ＰＤ３１においても矩形波状の強度変化をもつ光を受光する。図９にＰＤ３１が受光する光の強度を示した。図９に示したように、ＰＤ３１が受光する光は、略パルス状の光となっている。

本形態においては、ＥＣＵ３２において設定されたしきい値ＴＨ１，ＴＨ２も略パルス状に設定されている。そして、ＥＣＵ３２においてこのしきい値ＴＨ１，ＴＨ２にもとづいて衝突検知センサの判定を行う。ＥＣＵ３２における判定は、ＬＥＤ３０が発する光とＰＤ３１が受光する光を連続的に比較しても、発光開始から任意の時間における強度で比較を行ってもよい。

本形態は、ＬＥＤ３０が発する光が衝突時に得られる光と同じ強度変化をもつ以外は上記実施例のイニシャルチェックと同様のチェックが行われる。つまり、同様の効果を発揮する。本形態は、さらに、実際の衝突時に得られる光と同じ強度変化をもつ光を用いることで、実際の衝突検知においてより判定精度が向上する効果を示す。

実施例の車両用の衝突検知センサの構成を示した断面図である。 実施例の衝突検知センサを車両バンパに組み付けたときの構成を示した図である。 実施例の衝突検知センサを車両バンパに組み付けたときの構成を示した図である。 実施例の衝突検知センサのイニシャルチェック時にＬＥＤが発する光の強度変化を示した図である。 実施例の衝突検知センサのイニシャルチェック時にＰＤが受光する光の強度変化を示した図である。 実施例の衝突検知センサの第一変形形態でのイニシャルチェック時にＬＥＤが発する光の強度変化を示した図である。 実施例の衝突検知センサの第一変形形態でのイニシャルチェック時にＰＤが受光する光の強度変化を示した図である。 実施例の衝突検知センサの第二変形形態でのイニシャルチェック時にＬＥＤが発する光の強度変化を示した図である。 実施例の衝突検知センサの第二変形形態でのイニシャルチェック時にＰＤが受光する光の強度変化を示した図である。

符号の説明

１：衝突検知センサ
２：光ファイバ ２０：一方の端部
２１：他方の端部
３：受発光手段 ３０：ＬＥＤ
３１：ＰＤ ３２：ＥＣＵ
３３：基板 ３００，３１０：筒状部材
４：ケース
５：車両バンパ ５０：バンパリンフォース
５１：荷重板 ５２：アブソーバー
５３：バンパカバー

Claims (3)

1. 車両の外周部に延設される光ファイバと、
   該光ファイバの一方の端部に照射される光を発する発光手段と、
   該光ファイバの他方の端部から発せられる光を受光する受光手段と、
   該発光手段および該受光手段と接続され、該発光手段を発光させるための出力信号を発するとともに該受光手段が受光して発する受光信号が入力され、該出力信号と該受光信号とから該光ファイバの変化を判定する演算手段と、
   を備え、該発光手段が発する光と該受光手段が受光する光とから該車両への衝突を検知する車両用の衝突検知センサであって、
   動作開始時に、該発光手段を発光して光を該光ファイバに透過させ、該受光手段が受光した光の強度を、該発光手段が発した光の強度に基づいて予め決定された第一しきい値及び該第一しきい値より大きな第二しきい値と比較し、該受光手段が受光した光の強度が該第一しきい値より大きくかつ該第二しきい値よりも小さいときに該衝突検知センサが正常であると判定するイニシャルチェックを行うことを特徴とする衝突検知センサ。
2. 前記イニシャルチェックにおいて前記発光手段が発する光は、異なる強度をもつ光であり、
   判定は、高強度部の光と低強度部の光を受光できるように、発光開始から複数の異なる時間で受光した光の強度に基づいて行われる請求項１記載の衝突検知センサ。
3. 前記イニシャルチェックにおいて前記発光手段が発する光は、前記車両への衝突時に検出される波形の光である請求項１記載の衝突検知センサ。

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