JP4852940B2 - 衝突検知システム - Google Patents

Description

本発明は、車両の衝突を検知する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、加算された振動成分が誤差の要因となっていた。

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、応答性低下の要因となっていた。
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、圧力センサにさらに振動を検知する振動センサを取り付け、圧力センサの圧力信号を振動センサの振動信号で補正する衝突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。

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該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圧力検出部と、空間内に配置され車両の振動を検出する振動検出部と、を有し、圧力検出部が圧力センサを、振動検出部が振動センサを有し、圧力センサの圧力センサ素子と振動センサの振動センサ素子が、圧力センサ素子を固定するケースと振動センサ素子とに区画された空間の圧力センサ素子より下層側に振動センサ素子が密封された状態で、圧力センサの検出方向に直接的に積層してもうけられ、圧力検出部の検出した圧力信号と振動検出部の検出した振動信号とに基づいて空間内の圧力を算出することを特徴とする。

請求項１に記載の本発明の衝突検知システムは、圧力検出部と振動検出部からの二つの検出信号に基づいて空間内の圧力を算出することで、空間内の圧力を誤差なく検出でき、車両の衝突を検出できる。

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、圧力検出部と振動検出部とが一体をなすことが好ましい。圧力検出部と振動検出部が一体をなすことで、車両における両検出部が検出する位置が近接し、より検出精度が向上する。

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または２に記載の衝突検知システムにおいて、振動センサは、加速度センサよりなることが好ましい。振動センサが加速度センサよりなることで、異なる検出方法で衝突を検出することとなり、本発明の衝突検知システムの衝突の検出精度が向上する。

請求項４に記載の本発明の衝突検知システムは、請求項１〜３のいずれかに記載の衝突検知システムにおいて、圧力センサと振動センサの一方が測定用のメインセンサとなり、他方がセーフィングセンサとなることが好ましい。二つのセンサの一方をメインセンサとし、他方をセーフィングセンサとすることで、本発明の衝突検知システムの誤作動が生じなくなる。なお、メインセンサとセーフィングセンサは、圧力センサと振動センサのいずれでもよく、圧力センサがメインセンサとなりかつ振動センサがセーフィングセンサとなっても、圧力センサがセーフィングセンサとなりかつ振動センサがメインセンサとなってもよい。

請求項５に記載の本発明の衝突検知システムは、請求項１〜４のいずれかに記載の衝突検知システムにおいて、圧力信号と振動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とすることができる。

請求項６に記載の本発明の衝突検知システムは、請求項１〜５のいずれか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７に記載の本発明の衝突検知システムは、請求項１〜６のいずれかに記載の衝突検知システムにおいて、空間内の圧力を乗員保護システムに送信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、圧力検出部と振動検出部からの二つの検出信号に基づいて車両の外周部に位置する空間内の圧力変化を検出する。つまり、圧力信号から振動信号を取り除いて空間内の圧力変化を検出している。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。

本発明の実施例として衝突検知システムを製造した。

（実施例１）
本実施例は、図１にその構成を、図２にその回路構成を示した衝突検知システムである。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ための側面衝突を検知する衝突検知システムである。内圧センサ１は、圧力センサ２、振動センサ３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ための側面衝突を検知する衝突検知システムである。

車両のドア５は、車両の外周面の一部を形成するアウターパネル５０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５１と、ウィンドガラス５２と、を有する。そして、アウターパネル５０とインナーパネル５１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５３は、ドア５の内部と外部とがわずかに連通して形成され、ドア５の外部の圧力が変化したときにはドア５の内部の空間５３の圧力も変化するとともに、この空間５３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５３が請求項の略閉鎖された空間に相当する。

内圧センサ１は、圧力センサ２、振動センサ３を備えている。内圧センサ１の構成を図１に示した。圧力センサ２が請求項に記載の圧力検出部に、振動センサ３が振動検出部に相当する。

圧力センサ２は、市販のダイアフラム型の圧力センサよりなる。ダイアフラム型の圧力センサは、ダイアフラム部（薄肉部）２１を備えたセンサ素子２０をもち、このダイアフラム部２１の厚さ方向に圧力が加えられたときに生じるダイアフラム部２１の歪みに起因する抵抗値の変化から圧力を検出するセンサである。つまり、圧力センサ２は、ダイアフラム部２０の抵抗値を測定するための回路２２を有している。

振動センサ３は、圧力センサ２に用いられたセンサと同様なダイアフラム型の圧力センサを用いた。

圧力センサ２および振動センサ３は、図２に示したように、ダイアフラム部２１，３１の抵抗値の変化を検出するための回路２２，３２を備えている。そして、これらの回路２２，３２は、センサ２，３からの出力信号を加工（増幅、Ａ／Ｄ変換）したり、センサ２，３の故障を診断したりすることができる。

演算手段４は、圧力センサ２と振動センサ３の出力信号である圧力信号と振動信号が入力され、入力された圧力信号と振動信号からドア５内の空間の圧力を算出する手段であり、本実施例においては内圧センサ１に一体にもうけられたＥＣＵが用いられた。

そして、本実施例の内圧センサ１は、図１に示したように、圧力センサ２のセンサ素子２０と振動センサ３のセンサ素子３０とが積層した状態で組み付けられている。ここで、積層した二つのセンサ素子２０，３０のうち、圧力センサ２のセンサ素子２０が上層（アウターパネル５０）側となるように配置された。なお、圧力センサ２は、ダイアフラム部２１が露出した状態で内圧センサ１に組み付けられている。より具体的には、圧力センサ２は、内圧センサ１を構成するケース１０に固定されている。ケース１０のダイアフラム部２１と対向した部分には、ケース１０の内部と外部とを連通する連通孔１１が開口している。そして、振動センサ３のセンサ素子３０は、圧力センサ２のセンサ素子２０の下層（インナーパネル５１）側に、ケース１０とセンサ素子２０とにより密封されてもうけられた。これにより、振動センサ３のセンサ素子３０は空間５３から隔離された。

本実施例の衝突検知システムによる車両のドア５への側面衝突の検知について説明する。

まず、車両のドア５に物体が衝突したときには、その物体はアウターパネル５０と、接触し、アウターパネル５０を車内方向に押圧する。この押圧によりアウターパネル５０がインナーパネル５１方向に凸となるように変形を生じる。インナーパネル５１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５０が変形を生じると、ドア５内の空間５３の容積が急激に減少する。空間５３の容積が急激に減少すると、空間５３内の圧力が上昇する。上記したように空間５３は、ドア５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５３内の圧力が上昇する。空間５３内の圧力は、圧力センサ２で測定される。

また、車両のドア５に物体が衝突したときには、衝突の衝撃が車両のドア５から車両全体に伝達される。つまり、車両のドア５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５のアウターパネル５０およびインナーパネル５１を振動させる。そして、インナーパネル５１に取り付けられた内圧センサ１の振動センサ３がインナーパネル５１の振動を測定する。

圧力センサ２が測定した圧力信号と振動センサ３が測定した振動信号とは、内圧センサ１に一体に設けられた演算手段４に送信され、圧力信号と振動信号から空間５３内の圧力を算出する。具体的には、上記したように衝突によりインナーパネル５１が振動する。インナーパネル５１が振動すると、圧力センサ２のダイアフラム部２１も振動する。ダイアフラム部２１が振動することは、圧力センサ２がダイアフラム部２１に加わる圧力（ドア５の空間５３の内圧）だけでなくこの振動も検出することを示す。そして、本実施例の衝突検知システムは、振動センサ３でインナーパネル５１の振動を測定し、圧力センサ２の検出結果（圧力信号）から振動センサ３の検出結果（振動信号）の影響を演算手段４で取り除く。本実施例においては、圧力センサ２と振動センサ３は同じ検出方法で同じ特性を備えていることから、演算手段４は、図３に示したように圧力センサ２の測定結果から振動センサ３の測定結果を引くことで空間５３内の圧力（補正後圧力信号）を算出した。これにより、ドア５内の空間５３の圧力を正確に求めることができた。さらに、本実施例の衝突検知システムは、ドア５内の空間５３の圧力を簡単に求めることができ、圧力の算出における応答性低下が生じない。

さらに、本実施例の衝突検知システムは、内圧センサ１において圧力センサ２と振動センサ３とが積層した構成を有している。つまり、振動センサ３は、圧力センサ２の振動を検出できる。この結果、本実施例の衝突検知システムは、より高い検出精度で衝突を検知できる。

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４において算出された空間５３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乗員保護装置が誤作動しなくなる。

（実施例１の第一変形形態）
実施例１は、図４にその構成を示した変形形態としてもよい。図４に示した本変形形態は、圧力センサ２のセンサ素子２１と、センサ素子２１より大きな振動センサ３のセンサ素子３１とが積層した内圧センサ１を備えている。本変形形態は、振動センサ３のセンサ素子３１が、圧力センサ２のセンサ素子２１で被覆されたことにより、振動センサ３のセンサ素子３１が露出しなくなった。また、本変形形態においては、振動センサ３のセンサ素子３１が圧力センサ２のセンサ素子２１で直接被覆されているが、センサ素子３１を樹脂等の手段で密封し、その上方に圧力センサ２のセンサ素子２１を組み付ける形態としてもよい。

本変形形態の内圧センサは、実施例１の内圧センサ１と同様に側面衝突を検知することができ、実施例１の衝突検知システムと同様な効果を発揮する。

（実施例１の第二変形形態）
実施例１は、図５にその構成を示した変形形態としてもよい。図５に示した本変形形態は、それぞれ独立して形成された圧力センサ２および振動センサ３が積層した内圧センサ１を備えている。本変形形態は、振動センサ３のセンサ素子３１が、圧力センサ２のハウジング２３と、センサ素子３１を収納するハウジング３１とにより密封されている。

本変形形態の内圧センサは、実施例１の内圧センサ１と同様に側面衝突を検知することができ、実施例１の衝突検知システムと同様な効果を発揮する。

（参考例）
本参考例の衝突検知システムは、図６にその構成が示された衝突検知システムである。本実施例の衝突検知システムは、車両のドア５の内部の圧力を測定する内圧センサ１を有
する。内圧センサ１は、圧力センサ２、振動センサ３および演算手段４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５は、実施例１と同様に構成される。

内圧センサ１は、圧力センサ２、振動センサ３および演算手段４を備えている。内圧センサ１の回路の構成を図７に示した。

圧力センサ２および振動センサ３は、実施例１の時と同様に市販のダイアフラム型の圧力センサよりなる。そして、本実施例の内圧センサ１は、図６に示したように、圧力センサ２は、ダイアフラム部２１が露出した状態で内圧センサ１に組み付けられている。より具体的には、圧力センサ２は、内圧センサ１を構成するケース１０に固定されている。そして、ケース１０のダイアフラム部２１と対向した部分には、ケース１０の内部と外部とを連通する連通孔１１が開口している。

振動センサ３は、圧力センサ２に用いられたセンサと同様なダイアフラム型の圧力センサを用いた。振動センサ３を構成する圧力センサは、密閉された状態で内圧センサ１に組み付けられている。振動センサ３が密閉されたことで、ダイアフラム部３１には圧力が加わらなくなり、内圧センサ１の振動のみを検出できるようになる。また、振動センサ３は、内圧センサ１のケース１０内において圧力センサ２と並んだ状態で組み付けられている。

圧力センサ２および振動センサ３は、実施例１の時と同様に、ダイアフラム部２１，３１の抵抗値の変化を検出するための回路２２，３２を備えている。そして、これらの回路２２，３２は、センサ２，３からの出力信号を加工（増幅、Ａ／Ｄ変換）したり、センサ２，３の故障を診断したりすることができる。

演算手段４は、圧力センサ２と振動センサ３の出力信号である圧力信号と振動信号が入力され、入力された圧力信号と振動信号からドア５内の空間の圧力を算出する手段であり、本実施例においては内圧センサ１に一体にもうけられたＥＣＵが用いられた。

本参考例の内圧センサ１は、図１に示したように、車両５の内部の略密閉された空間５３に対向したインナーパネル５１の表面に取り付けられている。このとき、圧力センサ２のダイアフラム部２１が空間５３に露出した状態で取り付けられた。

本参考例の衝突検知システムは、圧力センサ２がドア５の空間５３内の圧力を検知し、振動センサ３が内圧センサ１の振動を検知する。圧力センサ２の検出結果（圧力信号）から振動センサ３の検出結果（振動信号）の影響を演算手段４で取り除く。本実施例においては、圧力センサ２と振動センサ３は同じ検出方法で同じ特性を備えていることから、演算手段４は、図３に示したように圧力センサ２の測定結果から振動センサ３の測定結果を引くことで空間５３内の圧力（補正後圧力信号）を算出した。これにより、ドア５内の空間５３の圧力を正確に求めることができた。

本参考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４において算出された空間５３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誤作動が生じなくなっている。

（参考例の変形形態）
参考例は、図８にその構成を示した変形形態としてもよい。図８に示した本変形形態は、圧力センサ２のセンサ素子２１と、振動センサ３のセンサ素子３１とが幅方向に並んだ状態で一体に形成されている。なお、本変形形態の内圧センサ１を示した図８には、二つのダイアフラム部２１，３１が露出した状態で図示されているが、実際の内圧センサ１は、振動センサ３のダイアフラム部３１が図示されない手段により密封されている。

本変形形態においても、参考例の内圧センサ１と同様に側面衝突を検知することができ、参考例と同様な効果を発揮する。そして、本変形形態は、さらに、圧力センサ２と振動センサ３とが一体に形成されたことで、それぞれのセンサ２，３の回路をひとつの回路２１で形成することができ（本変形形態においては、圧力センサの回路２１が振動センサの回路を兼ねる）、内圧センサ１自身の体格を小型化できるという効果を発揮する。

（その他の変形形態）
その他の変形形態として、参考例の衝突検知システムの内圧センサにおける振動センサを加速度センサで形成してもよい。振動センサを加速度センサとすることで、圧力センサと振動センサの検出特性が異なるようになり、より検出精度が向上する。

さらに、上記した衝突検知システムにおいて、内圧センサ１の圧力センサ２がメインセンサとして、振動センサ３が圧力センサ２に対してのセーフィングセンサとして機能している。これに対して、側面衝突を検知するためのセンサとして、振動センサ３をメインセンサとし圧力センサ２をセーフィングセンサとする構成としてもよい。

実施例１の衝突検知システムの構成を示した模式図である。 実施例１の内圧センサの回路の構成を示した図である。 実施例１の内圧センサでの側面衝突時の測定結果を示した図である。 実施例１の第一変形形態の内圧センサの構成を示した模式図である。 実施例１の第二変形形態の内圧センサの構成を示した模式図である。 参考例の衝突検知システムの構成を示した模式図である。 参考例の内圧センサの回路の構成を示した図である。 参考例の変形形態の内圧センサの構成を示した模式図である。

符号の説明

１：内圧センサ １０：ケース
１１：連通孔
２：圧力センサ ２０：センサ素子
２１：ダイアフラム部 ２２：回路
２３：ハウジング
３：振動センサ ３０：センサ素子
３１：ダイアフラム部 ３２：回路
３３：ハウジング
４：演算手段
５：ドア ５０：アウターパネル
５１：インナーパネル ５２：ウィンドガラス
５３：空間

Claims (7)

1. 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、該空間の容積の変化により生じる該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、
   該衝突検知システムは、
   該空間内の圧力を検出する圧力検出部と、
   該空間内に配置され該車両の振動を検出する振動検出部と、
   を有し、
   該圧力検出部が圧力センサを、該振動検出部が振動センサを有し、
   該圧力センサの圧力センサ素子と該振動センサの振動センサ素子が、該圧力センサ素子を固定するケースと該振動センサ素子とに区画された空間の該圧力センサ素子より下層側に該振動センサ素子が密封された状態で、該圧力センサの検出方向に直接的に積層してもうけられ、
   該圧力検出部の検出した圧力信号と該振動検出部の検出した振動信号とに基づいて該空間内の圧力を算出することを特徴とする衝突検知システム。
2. 前記圧力検出部と前記振動検出部とが一体をなす請求項１記載の衝突検知システム。
3. 前記振動センサは、加速度センサよりなる請求項１または２に記載の衝突検知システム。
4. 前記圧力センサと前記振動センサの一方が測定用のメインセンサとなり、他方がセーフィングセンサとなる請求項１〜３のいずれかに記載の衝突検知システム。
5. 前記圧力信号と前記振動信号から前記空間内の圧力を算出する演算手段をもつ請求項１〜４のいずれかに記載の衝突検知システム。
6. 前記空間が、前記車両のドア内の空間である請求項１〜５のいずれかに記載の衝突検知システム。
7. 前記空間内の圧力を乗員保護システムに送信する請求項１〜６のいずれかに記載の衝突検知システム。

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