JP4327116B2 - 車両の衝突検知装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両に取り付けられエアバッグの展開などのために衝突を検知する衝突検知装置に関する。

近年、衝突などの重大事故から乗員を保護するために乗員保護装置（エアバッグ、シートベルトのプリテンショナ装置）が搭載された車両が増加している。エアバッグ装置は車両の衝突時にエアバッグ（袋体）を展開させて、乗員がインパネなどへ打ち付けられることを防止する。衝突時にエアバッグを確実に展開させるためには、車両の衝突を正確に検知することが前提であり、そのために加速度センサ又は光ファイバセンサなどを含む各種衝突検知装置が開発されている。加速度センサは衝突時の加速度の急激な減少に基づき、光ファイバセンサは衝突時の受光量の急激な減少に基づき、それぞれ衝突を検知する。

例えば、従来の衝突検知装置（特許文献１参照）は、図８に示すように、車両のフロントバンパ１００に沿って光ファイバ１０２を配設し、光ファイバ１０２の一端に投光器（発光器）１０４を、他端に受光器１０６をそれぞれ配置している。車両の前部が衝突すると、衝突部分の光ファイバ１０２が損傷し、光が漏れる。投光器１０４から発する光の発光量に対して、受光器１０６で受光する受光量が減少することを利用して、車両の衝突を検知している。
特開平７−１９０７３２号公報（特許第２８５６０５８号）

従来例の光ファイバ式衝突検知装置は、投光器１０４及び受光器１０６のコンパクト性で改良の余地の問題がある。即ち、光ファイバ１０２の一端に投光器１０４が配置され、他端に受光器１０６が配置されている。これでは、投光器１０４及び受光器１０６を作動させるための配線及びコネクタ（不図示）を別々に配備する必要があり、コストが上昇するのみならず、そのような配線が他の機器や部材の配置に制約を加えることになる。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、光ファイバに光を入射する発光器及び光ファイバから出射する光を受光する受光器が極力コンパクトにされた、車両の衝突検知装置を提供することを目的とする。

（イ）本発明者は、発光器及び受光器を光ファイバの同じ端部（一端又は他端）に集めることを着想して、本発明を完成した。

第１発明に係る車両の衝突検知装置は、請求項１に記載したように、車両の最前方に配置したバンパアブゾーバとその後方に配置したバンパリーンフォースとの間のすきまに配置された一本の光ファイバと、前記光ファイバの一端側に配置され、一端に断続光を入射させる発光素子と、前記光ファイバの他端側に配置され、他端から出射した光の進行方向を反転させ他端に入射させる反転部と、前記光ファイバの一端側に配置され、一端から出射した光を受光する受光素子とを備え、前記光ファイバそのものが変形して前記受光素子での受光量が減少することにより衝突を検知している。

第２発明に係る車両の衝突検知装置は、車両の所定部分に沿って並んで配置された第１光ファイバ及び第２光ファイバと、第１光ファイバの一端側に配置され第１光ファイバの一端に光を入射させる発光素子と、第１光ファイバの他端から出射した光の進行方向を反転させ第２光ファイバの他端に入射させる反転部と、第２光ファイバの一端側に配置され一端から出射した光を受光する受光素子と、を備えている。

（ロ）以下、本発明にかかる車両の衝突検知装置の構成要素の種々の態様を説明する。

ａ．光ファイバ
第１発明及び第２発明において、光ファイバコア及びクラッドを含み、その材料は例えばグラスファイバが挙げられるが、これに限定されない。光ファイバと、その外周側に配置された曲げ部材や収容部材とで、光ファイバケーブルが形成される。光ファイバは車両の所定部分に沿って配設される。所定部分とは衝突時に損傷し易い部分で、例えばフロント部、サイド部及び又は角部（コーナ部）である。所定部分に光ファイバを直線状に配設することが望ましいが、湾曲させても良い。

光ファイバの本数は第１発明では一本であり、この一本の光ファイバ内を光はある瞬間は一端から他端に進み、別の瞬間には他端から一端に進み、両者が交互に繰り返される。これに対して、第２発明の光ファイバの本数は二本であり、第１光ファイバと第２光ファイバとが並んで（例えば平行に）配置されている。光は第１光ファイバ内を一端から他端に進み、第２光ファイバ内を他端から一端に進み、それぞれの内部での光の進行方向は一定である。

ｂ．発光素子
第１発明でも第２発明でも、発光素子（光源）として例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）を使用できる。順方向にバイアスをかけると電子及び正孔は空乏エリアをこえて移動し、その過程で光を発する。また光源としてレーザを使用することもできる。第１発明の発光素子は発光素子は光ファイバの一端に配設され、パルス状（断続的）に発光し、光ファイバの一端に光を入射させる。前回の発光と次回の発光との間、つまり非発光時に、受光素子で受光する。また、発光素子の発光時に光が受光素子に至らず、受光素子の受光時に光が発光素子に至らないように、光路切換部材（マジックミラー）が配置される。

これに対して、第２発明の発光素子は第１光ファイバの一端に光を入射させ、その発光は連続的でも、間欠的でも良い。

ｃ．反転部
第１発明でも第２発明でも、発光素子及び受光素子がともに光ファイバの一端に配設されているので、一端から他端に進行した光の進行方向を反転さる反転部が他端に配置されている。反転部は第１発明では平面状の反射ミラー、第２発明ではＶ字状の反射ミラー又は湾曲した光伝導部材である。

ｄ．受光素子
第１発明でも第２発明でも、受光素子は光ファイバの一端即ち発光器と同じ端部に配置される。受光素子の代表例はフォトダイオードであり、フォトダイオードに吸収された光子は電子を刺激して移動させ、その結果電子と正孔とのペアができる。これらのキャリアがバイアス電圧により材料中を移動し、外部回路の電流となる。受光素子は、第１発明では光ファイバの一端から出射される光を受光し、第２発明では第２光ファイバの一端から出射される光を受光する。

第１発明に係る車両の衝突検知装置によれば、車両の最前方に配置したバンパアブゾーバとその後方に配置したバンパリーンフォースとの間のすきまに一本の光ファイバを配置し、しかも発光素子及び受光素子を光ファイバの一端、即ち車両の特定の一部にまとめて配置した。その結果、従来例に比べてコネクタの個数や配線の本数が大幅に減少し、車両のうち衝突検知装置を配置する部分の幅及び長さを短くできるとともに、衝突を正確に検出可能となった。請求項２及び３の車両の衝突検知装置によれば、光ファイバが一本でありながら、発光素子の発光の仕方や切換え部の採用により、発光素子及び受光素子と光ファイバとの間で光が円滑に授受される。請求項４の車両の衝突検知装置によれば、光ファイバが一本でありながら、車両の前方の全体を検知できる。請求項５の車両の衝突検知装置によれば、車両の前方への衝突時にゴムが衝突荷重を分散させながら光ファイバに伝えるため、光ファイバが損傷しにくい。

以下、最良の形態の実施形態（車両の衝突検知装置）について、図面を参照しつつ説明する。

＜実施形態＞
（イ）構成
図１、図２，図３及び図４に実施形態による衝突検知装置を示す。図１に示すように、車両のフロント部１０の最前方には車両の幅方向（図１で上下方向）にバンパアブソーバ１２が配置され、その後方にバンパリーンフォース１４が配置されている。バンパアブソーバ１２とバンパリーンフォース１４との間のすきまに、光ファイバケーブル２０が車体の幅方向に配置されている。図４（ａ）に示すように、光ファイバケーブル２０は曲がり易い円筒形状のケース（曲げ部材）２４と、その中空部に収容された光ファイバ２６とを含み、光ファイバ２６はコアとクラッド（不図示）とを有する。

図１及び図２において、光ファイバケーブル２０の一端（図１で下端）２１で車体の前方左側に回路ボックス３０が配置されている。図２及び図３に示すように、回路ボックス３０内に発光素子３２、受光素子３４及びマジックミラー３６が配置されている。発光素子３２はＬＥＤから成り、その発光方向が光ファイバ２６の長手方向と直交している。受光素子３４は例えばフォトダイオードから成り、その受光方向が光ファイバ２６の長手方向と同一直線上にある。換言すれば、発光素子３２と受光素子３４とはそれぞれの軸線方向が互いに直交している。

発光素子３２と受光素子３４との間にマジックミラー３６が斜め方向に配置され、その一端３７ａが光ファイバケーブル２０の一端２１即ち光ファイバ２６の一端２７の近くに達し、他端３７ｂが発光素子３２と受光素子３４との間に延びている。マジックミラー３６は明るい側から見ると反射して見え、暗い側から見ると透過して見える性質を持つ。従って、図３（ａ）において、受光素子３２から光が入射したときはその大半を光ファイバと平行に反射し、図３（ｂ）において光ファイバ２６の他端２７から出射したときはその大半を受光素子３４に透過させる。

回路ボックス３０内にはこの他にも、電気信号を光信号に換えるドライブ回路（不図示）、及び光信号を電気信号に換えるとともに必要に応じて増幅する出力回路（不図示）が配置されている。発光素子３２とドライブ回路とで発光器が構成され、受光素子３４と出力回路とで受光器が構成される。回路ボックス３０は衝突判定装置４５に接続されている。

図１に戻って、光ファイバケーブル２０の他端（図１で上端）２２で車体の前方右側に反射ボックス４０が配置され、その内部に反射ミラー４２が光ファイバ２６の他端２８の端面と平行に配置されている。

（ロ）作用
次に、車両の衝突検知装置の作用を説明する。図３（ａ）において、発光素子３２から光を断続的（パルス的）に発光する。発光された光はマジックミラー３６の中央部３７ｃの下面でその大半が反射され、光ファイバ２６の一端２７に入り、光ファイバ２６内を他端２８に進む。図３（ｂ）において、光ファイバ２６の他端２８から出た光は反射ブロック４０内の反射ミラー４２で反射され、進行方向が１８０°反転する。前回の発光と次回の発光との間に、光ファイバ２６内を他端２８から一端２７に進む。一端２７から出た光はその大半がマジックミラー３６の中央部３７ｃを透過し、受光素子３４に至る。

ここで、例えば光が光ファイバ２６内を一端２７から他端２８へ進むとき、車両が障害物に衝突したと仮定する。すると、図４（ｂ）に示すように、光ファイバケーブル２０のケース２４に直径方向の荷重が加わり圧縮、曲げ変形等する。これにより、光ファイバ２６も変形、損傷し、一部から光がもれる。その結果、発光素子３２からの発光量に対して受光素子３４での受光量が減少するので、衝突判定装置４５で衝突の発生が判定され、エアバッグが展開される。

（ハ）効果
車両の衝突検知装置によれば、以下の効果が得られる。第１に、回路ボックス３０及びその周辺の構造が簡単になり、フロント部１０の幅方向及び前後方向の寸法を小さくできる。これは、光ファイバケーブル２０の一端２１側に回路ボックス３０を設け、その内部に発光素子３２及び受光素子３４等を配置したからである。

第２に、光ファイバ２６即ち光ファイバケーブル２０が一本で済むので、コストが安くでき、配設スペースも小さくできる。これは、発光素子３２から光を断続的に発光するとともに、発光素子３２が放射する光を反射し光ファイバ２６の一端２７から入射する光を透過するマジックミラー３６を設けたことによる。

＜変形例＞
以下、上記実施形態の変形例について説明する。図５に示す第１変形例は、光ファイバケーブル６０が互いに平行に配置された第１光ファイバ６１と第２光ファイバ６４とを含む。第１光ファイバ６１の一端６２ａ側及び第２光ファイバ６４の一端６５ａ側に配置された回路ボックス７０に、一端６２ａに近接して発光素子７２が設けられ、一端６５ａに近接して受光素子７４が設けられている。 第１光ファイバ６１の他端６２ｂ側及び第２光ファイバ６４の他端６５ｂ側に配置された反射ボックス６６に一対の反射ミラー６７及び６８がＶ字状に配置されている。第１反射ミラー６７が他端６２ｂに、第２反射ミラー６８が他端６５ｂに対向している。

この変形例において、発光素子７２からの発光は第１光ファイバ６１を一端６２ａから他端６２ｂに進み、第１反射ミラー６７及び第２反射ミラー６８で反射される。第２光ファイバ６４の他端６５ｂから一端６５ａに向かって進み、一端６５ａから出た光は受光素子７４に入る。

この変形例によれば、発光素子７２及び受光素子７４を光ファイバケーブル６０の一端側に配置したので、実施形態の第１効果と同様の効果が得られる。また、光をその一端６２ａから他端６２ｂに進行させる第１光ファイバ６１と、光をその他端６５ｂから一端６５ａに進行させる第２光ファイバ６４とを設けたので、実施形態におけるマジックミラーは不要となり、部品点数が減少し、その配置スペースが不要となる。

なお、第２変形例として、図６に示すように、第１光ファイバ６１の他端６２ｂと第２光ファイバ６４の他端６５ｂとは、上記反射ミラー６７及び６８の代わりに、ガラスやプラスチックから成り、半円形状に湾曲した光伝導ケーブル８０で接続しても良い。また、第１光ファイバ６１と第２光ファイバ６４とを一本の光ファイバとしても良い。

図７（ａ）に示す第３変形例の光ファイバケーブルは、光ファイバ２６と、その外側の曲げ部材９４と、その外周側の円筒形状又は矩形断面形状のゴム９４とを含む。この光ファイバケーブルは車両の衝突時は、図７（ｂ）に示すように圧縮、曲げなどされる。第３変形例によれば、実施形態の光ファイバケーブル２０に比べて、ゴム９４が衝突時の荷重を分散させながら光ファイバ２６に伝えるため、光ファイバ２６が損傷しにくいと言う特有の効果が得られる。

本発明の実施形態（車両の衝突検知装置）を示す全体説明図である。 図１の光ファイバケーブルを取り出して示す説明図である。 上記実施形態の作動説明図であり、（ａ）は光ファイバの一端から他端への光の進行を示し、（ｂ）は他端から一端への光の進行を示す。 （ａ）は図２の一部を拡大して示す縦断面図図、（ｂ）は衝突時の変形を示す縦断面図である。 上記実施形態の第１変形例を示す、図２に相当する説明図である。 上記実施形態の第２変形例を示す、図２に相当する説明図である。 （ａ）及び（ｂ）は上記実施形態の第３変形例を示す、図４（ａ）及び（ｂ）に相当する説明図である。 従来例を示す斜視図である。

符号の説明

１０：フロント部 １２：バンパアブソーバ
１４：バンパリーンフォース ２０：光ファイバケーブル
２６：光ファイバ ２１，２７：一端
２２，２８：他端 ３０：回路ボックス
３２：発光素子 ３４：受光素子
３６：切換え部 ４０：反射ボックス
４２：反転部

Claims (5)

1. 車両の最前方に配置したバンパアブゾーバとその後方に配置したバンパリーンフォースとの間のすきまに配置された一本の光ファイバ（２６）と、
   前記光ファイバの一端（２７）側に配置され、一端に断続光を入射させる発光素子（３２）と、
   前記光ファイバの他端（２８）側に配置され、他端から出射した光の進行方向を反転させ他端に入射させる反転部（４２）と、
   前記光ファイバの一端側に配置され、一端から出射した光を受光する受光素子（３４）とを備え、
   前記光ファイバそのものが変形して前記受光素子での受光量が減少することにより衝突を検知することを特徴とする車両の衝突検知装置。
2. 前記発光素子の発光方向が前記光ファイバの長手方向と直交し、前記受光素子の受光方向が該光ファイバの長手方向と平行である請求項１に記載の車両の衝突検知装置。
3. 前記発光素子は断続的に発光し、該発光素子と前記受光素子との間に発光時と非発光時とで光路を切り換える切換部材（３６）が配置されている請求項２に記載の車両の衝突検知装置。
4. 前記光ファイバは、その一端を車両の前方左側にし、その他端を車両の前方右側にして配置される請求項１に記載の車両の衝突検知装置。
5. 前記光ファイバは、その外周に円筒形状又は矩形断面形状のゴムを備える請求項１に記載の車両の衝突検知装置。

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