JP4479629B2 - 衝突検知システム - Google Patents

Description

本発明は、衝突検知システムに関し、詳しくは、側方からの衝突の検出を行うときに衝突の振動による誤差が生じない衝突検知システムに関する。

車両には、衝突時に乗員を保護する乗員保護システムが搭載されている。乗員保護システムとしては、例えば、エアバッグを展開させることにより乗員の頭部を保護するエアバッグ装置や、シートベルトの弛みを巻き取るプリテンショナがある。このような乗員保護システムにおいて、エアバッグ装置やプリテンショナは制御装置（ＥＣＵ）に制御される。ＥＣＵは、車両にもうけられたセンサからの信号にもとづいて衝突の判定を行い、衝突と判定したときに動作させる。

車両の衝突を検知するセンサには、たとえば、衝突の衝撃の加速度変化として検出する加速度センサや、車両の外周部に配置され応力を検出するタッチセンサや、車両の外周部に形成された空間が衝突により変形したときに生じる空間内の圧力の変化を検出するための圧力センサ等のセンサがある。

近年の車両においては、車両の進行方向（前後方向）に対する衝突安全性だけでなく、車両の側方から（幅方向）の衝突（側面衝突）に対する安全性も求められている。側面衝突に対して乗員を保護するためのエアバッグ装置として、サイドエアバッグがある。サイドエアバッグを展開させるためのセンサには、車両のドアの内圧の変化を検出する圧力センサが広く用いられている。このようなサイドエアバッグ装置は、たとえば、特許文献１に開示されている。

しかしながら、この圧力センサは車両のドアに設置されているため、衝突により生じる車両の振動の影響を受ける。具体的には、衝突が生じると、その衝撃が車体（ドア）を伝播する。そして、車体を伝播した衝撃は圧力センサに到達する。従来のサイドエアバッグに用いられていた圧力センサは、車両のドアの振動が車両ドア内の圧力に加算された検出信号を発していた。つまり、従来のサイドエアバッグの圧力センサは、検出結果に誤差が生じるという問題があった。

このような誤差を解消するために、衝突の判定を行うＥＣＵ等において圧力センサの検出結果を補正する方法があるが、補正を行うことで時間がかかり、応答性が低下するという問題があった。
特開平２−２４９７４０号公報

本発明は上記実状に鑑みてなされたものであり、衝突を検知するときに誤差の生じない衝突検知システム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衝突検知システムについて検討を重ねた結果、圧力検出部のセンサ素子の検出方向と衝突の衝撃の方向とが交差した状態でセンサ素子を組み付けた乗員検知システムとすることで上記課題を解決できることを見出した。

すなわち、請求項１に記載の本発明の衝突検知システムは、車両の外周部に略閉鎖された空間を備えた車両が衝突したときに、空間の容積の変化により生じる空間内の圧力の変化から衝突を検知する衝突検知システムにおいて、衝突検知システムは、空間内の圧力を検出するセンサ素子を備えた圧力検出部を有し、センサ素子は、空間内の圧力を検出する圧力検出部材と、圧力検出部材と外部とを圧力導入孔で連通した状態で内部に圧力検出部材を収納するハウジングと、を有し、センサ素子の検出方向が衝突時に車両に加わる衝撃の方向と垂直な方向でありかつ鉛直方向である状態であるとともに、圧力導入孔の圧力検出部材側の一端は、開口部から鉛直下方に伸びた後に側方に伸び、圧力導入孔の他端は、ハウジングの側面に開口した状態で、センサ素子が組み付けられたことを特徴とする。

請求項１に記載の本発明の衝突検知システムは、センサ素子の検出方向が衝突時の衝撃の方向に対して傾斜したことで、衝突の衝撃のすべてをセンサ素子が検出しなくなる。つまり、センサ素子が衝突の衝撃を検知したとしても、測定される衝撃が小さくなり、センサ素子の圧力の検知に大きな影響を及ぼさなくなる。この結果、本発明の衝突検知システムは、検知精度が向上する。

請求項１に記載の本発明の衝突検知システムは、センサ素子の検出方向が衝突時に車両に加わる衝撃の方向と垂直な状態でセンサ素子が組み付けられたことが好ましい。検出方向と衝撃の方向が垂直となることで、センサ素子が衝突の衝撃の影響を受けなくなる。

請求項１に記載の本発明の衝突検知システムは、センサ素子の検出方向は、鉛直方向であることが好ましい。センサ素子の検出方向が鉛直方向を向くことで、側方からの衝撃を検出しなくなり、車両の衝突の検知に効果を発揮する。
請求項２に記載の本発明の衝突検知システムは、請求項１に記載の衝突検知システムにおいて、センサ素子は、圧力検出部材が回路基板上に設けられ、センサ素子の検出方向が、回路基板の広がる方向と平行となる状態でセンサ素子が組み付けられたことが好ましい。

請求項３に記載の本発明の衝突検知システムは、請求項１に記載の衝突検知システムにおいて、圧力検出部からの圧力信号から空間内の圧力を算出する演算手段をもつことが好ましい。演算手段をもつことで空間内の圧力を容易に算出できる。演算手段は、車両に搭載されたＥＣＵとすることもできる。

請求項４に記載の本発明の衝突検知システムは、請求項１に記載の衝突検知システムにおいて、車両の外周部の空間が、車両のドア内の空間であることが好ましい。車両のドアは、その内部に空間を有しており、車室内等に新たに空間を形成する必要がない。

請求項５に記載の本発明の衝突検知システムは、請求項１に記載の衝突検知システムにおいて、衝突時に乗員を保護する乗員保護システムの一部を構成することが好ましい。つまり、本発明の衝突検知システムは、乗員保護システムにおいて衝突を検知する装置として使用することができる。

本発明の衝突検知システムは、センサ素子をもつ圧力検出部が車両の外周部に位置する空間内の圧力変化を検出する。そして、センサ素子が衝突の衝撃の方向に対して傾斜した状態で組み付けられており、センサ素子が衝突の衝撃を検知しにくくなっている。これにより、本発明の衝突検知システムは、測定誤差が生じなくなった。

以下、具体的な実施例を用いて本発明を説明する。

（実施例１）
本実施例の衝突検知システムは、図１〜２にその構成が示されたように、車両のドアの内部の圧力を測定する圧力センサ１を備えている。また、本実施例の衝突検知システムは、乗員保護装置の一部を構成することができ、より具体的には、側面衝突時に乗員を保護するサイドエアバッグを展開する乗員保護装置の一部を構成する。

車両のドア２は、車両の外周面の一部を形成するアウターパネル２０と、車両のドアの車室内側の表面を形成するインナーパネル２１と、ウィンドガラス２２と、を有する。そして、アウターパネル２０とインナーパネル２１との間には、略密閉された空間が形成されている。この略密閉された空間２３は、ドア２の内部と外部とがわずかに連通して形成され、ドア２の外部の圧力が変化したときにはドア２の内部の空間２３の圧力も変化するとともに、この空間２３の内容積が急激に変化したときにはその内圧が上昇するように形成されている。この空間２３が請求項の略閉鎖された空間に相当する。

圧力センサ１は、回路基板１０と、回路基板１０上に設けられた圧力検出部１１と、回路基板１０および圧力検出部１１とを内部に収納するセンサハウジング１２と、を備えている。ここで、本実施例においては、圧力検出部１１の検出方向が回路基板１０の表面の広がる方向に垂直となる状態で圧力検出部１１が組み付けられている。

圧力検出部１１は、樹脂よりなる略槽状のハウジング１１０と、略槽状の底面にもうけられた台座１１１と、台座１１１上に組み付けられたセンサ素子１１２と、を有する。圧力検出部１１は、センサ素子１１２にはダイアフラム部１１３が形成され、かつダイアフラム部１１３の表面１１３ａ上に形成されたゲージ抵抗を測定する抵抗回路（図示せず）と、をもつ。つまり、圧力検出部１１は、ダイアフラム型の圧力センサよりなる。ダイアフラム部１１３の厚さ方向に圧力が加えられると、ダイアフラム部１１３が厚さ方向に振動し、ダイアフラム部１１３の中央部には圧縮応力がはたらき、ダイアフラム部１１３の端縁部には引張応力がはたらく。これらの応力により、センサ素子１１２のゲージ抵抗が変化し、抵抗回路でこのゲージ抵抗を測定する。そして、このゲージ抵抗の変化からダイアフラム部１１３の変化量を求め、ダイアフラム部１１３の変化量から圧力を検出するセンサである。

センサハウジング１２は、圧力検出部１１のセンサ素子１１２の検出方向が垂直方向に向いた状態で、回路基板１０および圧力検出部１１とを内部に収納固定している。具体的には、センサ素子１１２のダイアフラム部１１３の表面１１３ａが鉛直下方に対向した状態でありかつ水平方向に広がる状態で組み付けられている。

また、センサハウジング１２は、圧力検出部１１のセンサ素子１１２のダイアフラム部１１３がセンサハウジング１２の外部と連通した状態で、回路基板１０および圧力検出部１１とを内部に収納固定している。具体的には、センサハウジング１２は、略箱状のハウジング本体１２０と、ハウジング本体１２０の側面に一端が開口し他端がダイアフラム部１１３に対向して開口した圧力導入孔１２１と、を有する。圧力導入孔１２１は、他端側の開口部１２２から鉛直下方に延び、その後、側方に延びて側面に一端が開口して形成されている。そして、圧力導入孔１２１の他端の開口部１２２は、センサ素子１１２のダイアフラム部１１３の表面１１３ａと近接した状態で開口している。この圧力導入孔１２１によりセンサハウジング１２の外部の圧力がダイアフラム部１１３に加わる。なお、本実施例においては、圧力導入孔１２１の他端の開口部１２２とダイアフラム部１１３の表面１１３ａとの間には、図示されないシール部材が配置されている。

本実施例の衝突検知システムは、圧力センサ１の出力信号である圧力信号が入力され、入力された圧力信号からドア２内の空間の圧力を算出する演算手段（図示せず）をもつ。本実施例においては、演算手段は、圧力センサ１に一体にもうけられた演算回路である。

本実施例の圧力センサ１は、図２に示したように、車両のドア２の内部の略密閉された空間２３に対向したインナーパネル２１の表面に、ダイアフラム部１１３を所定の向きとなるように取り付けられている。

本実施例の衝突検知システムによる車両のドア２への側面衝突の検知について説明する。

まず、車両のドア２に物体が衝突したときには、その物体はアウターパネル２０と、接触し、アウターパネル２０を車内方向に押圧する。この押圧によりアウターパネル２０がインナーパネル２１方向に凸となるように変形を生じる。インナーパネル２１には、直接の衝突の応力が加わらないため、その形状が保持される。この結果、アウターパネル２０が変形を生じると、ドア２内の空間２３の容積が急激に減少する。空間２３の容積が急激に減少すると、空間２３内の圧力が上昇する。上記したように空間２３は、ドア２の外部と連通しているが、内圧の急激な変化には追従しないように形成されていることから空間２３内の圧力が上昇する。空間２３内の圧力は、圧力センサ２で測定される。

また、車両のドア２に物体が衝突したときには、衝突の衝撃が車両のドア２から車両全体に伝達される。つまり、車両のドア２には、衝突の衝撃による振動が生じる。この振動は、車両のドア２のアウターパネル２０およびインナーパネル２１を振動させる。しかし、衝突の衝撃は水平方向に向く力であり、垂直方向に検出方向が向いた状態で組み付けられた圧力センサ１では検出されない。

圧力センサ１が測定した圧力信号は、演算手段に送信され、空間２３内の圧力を算出する。これにより、ドア２内の空間２３内の圧力変化を求めることができた。

本実施例の衝突検知システムにおいて、車両のドア２に側面衝突が生じたときの圧力センサ１の測定結果を図３に示した。また、車両の側面衝突時に車両に伝達する衝突の衝撃の測定結果を図４に示した。本実施例のシステムは、圧力センサ１の検出方向が衝突の衝撃の方向（水平方向）に対して垂直な方向（鉛直方向）を向いていることで、圧力センサ１が衝突の衝撃を検出しない。つまり、圧力センサ１が空間２３内の圧力の変化のみを検出している。本実施例の衝突検知システムは、ドア２の空間２３の圧力変化を正確に測定でき、その結果として、高い衝突の検知精度を有する。

本実施例の衝突検知システムは、サイドエアバッグ等の乗員保護手段において衝突を検知する衝突検知手段として用いている。具体的には、演算手段において算出された空間２３内の圧力をＣＰＵを備えたエアバッグ用ＥＣＵ（Ａ／Ｂ ＥＣＵ）に送信し、このＥＣＵにおいてエアバッグを制御する。これにより、乗員が保護される。本実施例の衝突検知システムが高い精度で衝突を検知できることから、本実施例のシステムを用いた乗員保護システムにおいても高い精度で乗員を保護することができる。

（実施例２）
本実施例は、図５に示した圧力センサ１を用いた以外は、実施例１と同様に形成された衝突検知システムである。なお、本実施例において、特に言及しない部材については、実施例１と同様の部材である。

本実施例に用いられた圧力センサ１は、圧力検出部１１の検出方向が回路基板１０の表面の広がる方向と平行な状態で圧力検出部１１が組み付けられている。つまり、本実施例は、圧力センサ１の回路基板１０と圧力検出部１１との組付け方が異なる以外は実施例１と同様であり、実施例１と同様な効果を発揮する。

（比較例）
本比較例の衝突検知システムの構成を図６〜７に示した。なお、本比較例において、特に言及しない部材については、実施例１と同様の部材である。本比較例は、従来の衝突検知システムである。

本比較例の圧力センサ１は、回路基板１０、圧力検出部１１およびセンサハウジング１２を備えている。ここで、本比較例においては、圧力検出部１１の検出方向が回路基板１０の表面の広がる方向に垂直となる状態で圧力検出部１１が組み付けられている。

圧力検出部１１は、略槽状のハウジング１１０、台座１１１およびセンサ素子１１２を有する。

センサハウジング１２は、圧力検出部１１のセンサ素子１１２の検出方向が水平方向に向いた状態で、回路基板１０および圧力検出部１１とを内部に収納固定している。具体的には、センサ素子１１２のダイアフラム部１１３の表面１１３ａが水平方向に対向した状態でありかつ鉛直方向に広がる状態で組み付けられている。

また、センサハウジング１２の圧力導入孔１２１は、他端側の開口部１２２から水平方向に延び、側面において一端の開口部が開口している。

そして、本比較例において、圧力センサ１は、圧力検出部１１の検出方向が水平方向に向いた状態で車両のドア２に組み付けられる。

本比較例の圧力センサ１は、検出方向が、側面衝突時の衝撃の方向である水平方向に向いている。このため、実施例１の時と同様に、側面衝突時のドア２の空間２３内の圧力を測定すると、図８に示したように圧力だけでなく衝突の衝撃も検知する。つまり、本比較例の衝突検知システムは、ドア２の空間２３の圧力の測定の精度が低く、誤差が生じやすい。

（参考例）
本参考例は、図９に示した状態で圧力センサ１を車両のドア３に組み付けた以外は、比較例と同様な構成の衝突検知システムである。

本参考例は、ドア２のインナーパネル２１に略Ｌ字状のステー３で圧力センサ１を組み付けている。ステー３を介して圧力センサ１をインナーパネル２１に組み付けたことで、圧力センサ１の検出方向が鉛直方向を向いた。

本参考例の衝突検知システムは、圧力センサ１の検知方向が車両の側面衝突時に発生する衝撃の方向と垂直な方向である鉛直方向を向いていることで、圧力センサ１が衝突の衝撃を検出しなくなっている。つまり、本参考例の衝突検知システムは、実施例１の衝突検知システムと同様な効果を発揮する。

さらに、本参考例の衝突検知システムは、ステー３を用いて従来公知の圧力センサ１を組み付けていることから、新たに圧力センサを製造する必要がないため、低コストでシステムを構成できる効果を発揮する。

（その他の形態）
上記した各実施例は、圧力センサの検出方向が衝突の衝撃の方向（水平方向）に対して直交した鉛直方向に向いている。しかし、その他の形態として、圧力センサの検出方向を衝突の衝撃の方向（水平方向）に対して傾斜した（９０°以下）状態としてもよい。

たとえば、圧力センサの検出方向が衝突の衝撃の方向（水平方向）に対して傾斜しているときには、衝突の衝撃のうち検出方向の成分の力が圧力センサ１の検出結果に加えて検出されるようになる。しかしながら、圧力センサ１に検出される衝突の衝撃のうち検出方向の成分の力が十分に小さければ、衝突検知システムの検知結果に影響を及ぼさない。

ここで、圧力センサの検出方向と衝突の衝撃の方向（水平方向）との角度は、車両の剛性や衝突の衝撃の大きさなどの条件により要求される検知特性が変わるため一概に決定できるものではない。

たとえば、衝突による衝撃が大きな場合（ドアの空間の圧力の変化が短時間で大きな場合）は、大事故であると判断できるためにすばやい衝突の検知が求められるため、衝突の衝撃が圧力センサ１で検知されないことが好ましい。

上記したように、各実施例の衝突検知システムは、ドア２の空間２３の圧力変化を正確に測定でき、その結果として、高い衝突の検知精度を有する。

実施例１の圧力センサの構成を示した図である。 実施例１の衝突検知システムの構成を示した図である。 実施例１の圧力センサの側面衝突の測定結果を示した図である。 実施例１の圧力センサの側面衝突時の衝突の衝撃を示した図である。 実施例２の圧力センサの構成を示した図である。 比較例の圧力センサの構成を示した図である。 比較例の圧力センサを用いた衝突検知システムの構成を示した図である。 比較例の圧力センサの側面衝突の測定結果を示した図である。 参考例の圧力センサの構成を示した図である。

符号の説明

１：圧力センサ
１０：回路基板
１１：圧力検出部 １１０：ハウジング
１１１：台座 １１２：センサ素子
１１３：ダイアフラム部
１２：センサハウジング １２０：ハウジング本体
１２１：圧力導入孔 １２２：開口部
２：ドア ２０：アウターパネル
２１：インナーパネル ２２：ウィンドガラス
２３：空間
３：ステー

Claims (5)

1. 車両の外周部に略閉鎖された空間（２３）を備えた車両が衝突したときに、該空間（２３）の容積の変化により生じる該空間（２３）内の圧力の変化から衝突を検知する衝突検知システムにおいて、
   該衝突検知システムは、該空間（２３）内の圧力を検出するセンサ素子（１）を備えた圧力検出部を有し、
   該センサ素子（１）は、該空間（２３）内の圧力を検出する圧力検出部材（１１）と、該圧力検出部材（１１）と外部とを圧力導入孔（１２１）で連通した状態で内部に該圧力検出部材を収納するハウジング（１２）と、を有し、
   該センサ素子（１）の検出方向が衝突時に該車両に加わる衝撃の方向と垂直な方向でありかつ鉛直方向である状態であるとともに、
   該圧力導入孔（１２１）の該圧力検出部材（１）側の一端は、開口部から鉛直下方に伸びた後に側方に伸び、該圧力導入孔の他端は、該ハウジング（１２）の側面に開口した状態で、該センサ素子（１）が組み付けられたことを特徴とする衝突検知システム。
2. 前記センサ素子（１）は、前記圧力検出部材（１１）が回路基板（１０）上に設けられ、
   該センサ素子（１）の前記検出方向が、該回路基板（１０）の広がる方向と平行となる状態で該センサ素子（１）が組み付けられた請求項１記載の衝突検知システム。
3. 前記圧力検出部からの圧力信号から前記空間（２３）内の圧力を算出する演算手段をもつ請求項１記載の衝突検知システム。
4. 前記空間が、前記車両のドア内の空間である請求項１記載の衝突検知システム。
5. 衝突時に乗員を保護する乗員保護システムの一部を構成する請求項１記載の衝突検知システム。

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