JP5285394B2

JP5285394B2 - Collision detection device

Info

Publication number: JP5285394B2
Application number: JP2008284408A
Authority: JP
Inventors: 正規川浦; 紀雄三摩; 稔仁野中; 教二朗鈴木
Original assignee: Denso Corp; Nippon Soken Inc
Current assignee: Denso Corp; Soken Inc
Priority date: 2008-11-05
Filing date: 2008-11-05
Publication date: 2013-09-11
Anticipated expiration: 2028-11-05
Also published as: JP2010112792A

Description

本発明は、車両への物体の衝突を検出する衝突検出装置に関する。 The present invention relates to a collision detection device that detects a collision of an object with a vehicle.

車両内の乗員保護のためには物体の車両への衝突を検出するのが有効である。そこで、車両に衝突検出装置を搭載し、これにより物体の車両への衝突を検出してエアバッグを作動させ、乗員への衝突衝撃を低減し乗員を保護するようにしている。 In order to protect passengers in the vehicle, it is effective to detect a collision of an object with the vehicle. Therefore, a collision detection device is mounted on the vehicle, thereby detecting the collision of the object with the vehicle and operating the airbag to reduce the collision impact on the occupant and protect the occupant.

特許文献１は、この衝突検出装置について開示している。特許文献１に記載の衝突検出装置では、金属製の車両ボディの外板の方向に磁界を発生するコイルを設け、これによって衝突を検出するようにしている。すなわち、コイルの発生した磁界によって、車両ボディの外板に渦電流が流れ、外板も磁界を発生する。渦電流によって発生した磁界はコイルに鎖交する。車両ボディに物体が衝突すると、外板がコイル側に変形し、コイルに鎖交する磁界が変化する。それに伴い、コイルのインダクタンスも変化する。衝突検出装置ではこのコイルのインダクタンスの変化による共振周波数の変化を捉え、車両ボディへの物体の衝突を検出するようにしている。
特開２００７−２９２５９３号公報 Patent document 1 is disclosing about this collision detection apparatus. In the collision detection device described in Patent Document 1, a coil that generates a magnetic field is provided in the direction of the outer plate of a metal vehicle body, thereby detecting a collision. That is, an eddy current flows through the outer plate of the vehicle body by the magnetic field generated by the coil, and the outer plate also generates a magnetic field. The magnetic field generated by the eddy current is linked to the coil. When an object collides with the vehicle body, the outer plate is deformed to the coil side, and the magnetic field linked to the coil changes. Along with this, the inductance of the coil also changes. The collision detection device detects the change of the resonance frequency due to the change of the inductance of the coil, and detects the collision of the object with the vehicle body.
JP 2007-292593 A

車両の側方への物体の衝突を検出するには、車両ドア内に衝突検出装置を搭載する必要があるが、近年、小型車両の開発、普及が進み、車両ドアも小型化、薄型化される傾向にあり、衝突検出装置の搭載スペースが非常に狭く薄くなってきている。そこで、衝突検出装置の小型化、薄型化に望まれる。 In order to detect the collision of an object on the side of the vehicle, it is necessary to install a collision detection device inside the vehicle door. The mounting space for collision detection devices is becoming very narrow and thin. Therefore, it is desired to reduce the size and thickness of the collision detection device.

特許文献１ではこのような衝突検出装置の小型化、薄型化に関しては何ら検討されておらず、小型化、薄型化することの弊害に対し何ら解決策を提示するものではなかった。 In Patent Document 1, no consideration has been given to downsizing and thinning of such a collision detection device, and no solution has been proposed for the adverse effects of downsizing and thinning.

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、小型化、薄型化に伴う弊害を解消した衝突検出装置を提供することを解決すべき技術課題とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a collision detection apparatus that eliminates the adverse effects of downsizing and thinning.

以下、上記課題を解決するのに適した各手段につき、必要に応じて作用効果等を付記しつつ説明する。 Hereinafter, each means suitable for solving the above-described problems will be described with additional effects and the like as necessary.

１．金属からなる車両ボディの外板の内側に該外板と対向して配置され、該外板の方向に磁界を発生するコイルと、前記コイルのインダクタンスの変化に基づいて前記車両ボディの変形を検出することにより該車両ボディへの物体の衝突を検出して衝突検出信号を出力する処理回路とを有する衝突検出装置において、
前記外板と対向して配置される多層構造を有する回路基板を有し、
前記コイルと前記処理回路とは前記多層構造内の異なる層に形成され、前記処理回路の層が前記コイルの層よりも前記外板から遠い位置に配置され、
前記処理回路の層よりも前記外板から遠い層に磁性体を設けた、
ことを特徴とする衝突検出装置。 1. A coil that is arranged on the inner side of the outer plate of the vehicle body made of metal and faces the outer plate, generates a magnetic field in the direction of the outer plate, and detects deformation of the vehicle body based on a change in inductance of the coil. In a collision detection apparatus having a processing circuit that detects a collision of an object with the vehicle body and outputs a collision detection signal,
A circuit board having a multilayer structure disposed opposite to the outer plate;
The coil and the processing circuit are formed in different layers in the multilayer structure, and the layer of the processing circuit is disposed at a position farther from the outer plate than the layer of the coil ,
Provided a magnetic body in a layer farther from the outer plate than the layer of the processing circuit,
The collision detection apparatus characterized by the above-mentioned.

手段１によれば、車両ボディの外板と略平行な面の多層構造を有する回路基板の異なる層にコイルおよび処理回路を形成することにより、コイルと処理回路とを積層することができ、衝突検出装置の小型化、薄型化を実現することができる。 According to the means 1, the coil and the processing circuit can be laminated by forming the coil and the processing circuit on different layers of the circuit board having a multilayer structure having a plane substantially parallel to the outer plate of the vehicle body, The detection device can be reduced in size and thickness.

また、手段１によれば、磁性体の層によって、コイルによる磁束の磁路を確保し、衝突検出の精度を向上させることができるという効果を奏する。 Moreover, according to the means 1, the magnetic material layer can secure the magnetic path of the magnetic flux by the coil and improve the accuracy of collision detection .

また、手段１によれば、磁性体の層によって、検出対象（たとえば車両ドアの外板）と反対側における磁界を遮蔽することができ、検出対象（たとえば車両ドアの外板）と反対側の部材（たとえば車両ドアの内板）が金属であったとしても、コイルによる磁界がその反対側の部材の影響を受けないので、衝突検出装置をその反対側の部材に直接取り付けることができて取り付け時の調整が不要であり、取り付け作業を容易に行うことができるという効果を奏する。 Further, according to the means 1, the magnetic layer can shield the magnetic field on the side opposite to the detection target (for example, the outer plate of the vehicle door), and is opposite to the detection target (for example, the outer plate of the vehicle door). Even if the member (for example, the inner plate of the vehicle door) is a metal, the magnetic field generated by the coil is not affected by the member on the opposite side, so the collision detection device can be directly attached to the member on the opposite side. Adjustment of the time is unnecessary, and there is an effect that the attaching operation can be easily performed.

２．前記コイルの層と前記処理回路の層との間に磁界を遮蔽するシールド層を設けたことを特徴とする手段１に記載の衝突検出装置。 2. The collision detection device according to claim 1, wherein a shield layer for shielding a magnetic field is provided between the coil layer and the processing circuit layer.

手段２によれば、コイルの層と処理回路の層との間に磁界を遮蔽するシールド層を設けたので、コイルによる磁界の影響を処理回路に与えることなく、処理回路の誤動作を防止することができるという効果を奏する。 According to the means 2, since the shield layer that shields the magnetic field is provided between the coil layer and the processing circuit layer, the processing circuit is prevented from malfunctioning without affecting the processing circuit by the magnetic field. There is an effect that can be.

また、手段２によれば、シールド層および磁性体の層によって、検出対象（たとえば車両ドアの外板）と反対側における磁界を遮蔽することができ、検出対象（たとえば車両ドアの外板）と反対側の部材（たとえば車両ドアの内板）が金属であったとしても、コイルによる磁界がその反対側の部材の影響を受けないので、衝突検出装置をその反対側の部材に直接取り付けることができて取り付け時の調整が不要であり、取り付け作業を容易に行うことができるという効果を奏する。 According to the means 2, the magnetic field on the opposite side to the detection target (for example, the outer plate of the vehicle door) can be shielded by the shield layer and the magnetic layer, and the detection target (for example, the outer plate of the vehicle door) Even if the member on the opposite side (for example, the inner plate of the vehicle door) is metal, the magnetic field generated by the coil is not affected by the member on the opposite side, so the collision detection device can be directly attached to the member on the opposite side. The adjustment at the time of attachment is unnecessary, and there is an effect that the attachment operation can be easily performed.

３．前記処理回路は、前記コイルとともに共振回路を構成する共振用素子と、前記共振回路を励振する発振回路と、前記共振回路の共振周波数の変化を検出することによって前記コイルのインダクタンスの変化を検出して前記衝突検出信号を出力する共振周波数変化検出回路とを有することを特徴とする手段１または２に記載の衝突検出装置。 3. The processing circuit detects a change in inductance of the coil by detecting a resonance element that forms a resonance circuit together with the coil, an oscillation circuit that excites the resonance circuit, and a change in the resonance frequency of the resonance circuit. The collision detection device according to claim 1 or 2, further comprising a resonance frequency change detection circuit that outputs the collision detection signal.

手段３によれば、コイルのインダクタンスの変動を検出する回路である共振用素子や発振回路や共振周波数変化検出回路を、処理回路として、回路基板の１つの層に実装するようにしたので、衝突検出装置の小型化、薄型化を実現することができる。 According to the means 3, since the resonance element, the oscillation circuit, and the resonance frequency change detection circuit, which are circuits for detecting the fluctuation of the coil inductance, are mounted as a processing circuit on one layer of the circuit board, The detection device can be reduced in size and thickness.

４．前記共振周波数変化検出回路が、前記共振回路の出力信号を整流する整流回路と、前記整流回路によって整流された信号を増幅し前記衝突検出信号として出力する増幅回路とからなることを特徴とする手段３に記載の衝突検出装置。 4). The resonance frequency change detection circuit comprises: a rectification circuit that rectifies an output signal of the resonance circuit; and an amplification circuit that amplifies the signal rectified by the rectification circuit and outputs the amplified signal as the collision detection signal. 4. The collision detection device according to 3.

手段４によれば、共振周波数変化検出回路を構成する整流回路や増幅回路を、処理回路として、回路基板の１つの層に実装するようにしたので、衝突検出装置の小型化、薄型化を実現することができる。 According to the means 4, since the rectifier circuit and the amplifier circuit constituting the resonance frequency change detection circuit are mounted as a processing circuit on one layer of the circuit board, the collision detection device can be reduced in size and thickness. can do.

また手段４によれば、共振周波数変化検出回路を整流回路や増幅回路で構成したので、簡単な回路構成で共振周波数変化検出回路を実現できるという効果を奏する。 Further, according to the means 4, since the resonance frequency change detection circuit is constituted by a rectifier circuit and an amplifier circuit, there is an effect that the resonance frequency change detection circuit can be realized with a simple circuit configuration.

５．前記コイルは、前記回路基板に配線パターンとして形成されていることを特徴とする手段１ないし４のいずれかに記載の衝突検出装置。 5. The collision detection device according to any one of means 1 to 4, wherein the coil is formed as a wiring pattern on the circuit board.

手段５によれば、コイルが、回路基板の１つの層に配線パターンとして形成されているので、衝突検出装置の小型化、薄型化を実現することができる。 According to the means 5, since the coil is formed as a wiring pattern on one layer of the circuit board, the collision detection device can be reduced in size and thickness.

６．前記コイルの巻き回しの径方向に広がる領域において、前記シールド層および前記処理回路は、前記コイルが形成される領域以内の領域に形成され、前記磁性体は、前記シールド層が形成される領域以内の領域と前記コイルが形成される領域以外の領域との間の領域に形成されることを特徴とする請求項２ないし５のいずれかに記載の衝突検出装置。 6). In the region extending in the radial direction of the coil winding, the shield layer and the processing circuit are formed in a region within a region where the coil is formed, and the magnetic body is within a region where the shield layer is formed. The collision detection device according to claim 2, wherein the collision detection device is formed in a region between the region and a region other than the region where the coil is formed.

手段６によれば、処理回路に対してコイルから生じる磁界を効率よく遮蔽することができる。 According to the means 6, the magnetic field generated from the coil can be efficiently shielded from the processing circuit.

以下、本発明に係る衝突検出装置の実施形態について詳しく説明する。本実施形態では、本発明に係る衝突検出装置を、特に車両側面への物体の衝突を検出する側突検出装置に適用した例を示す。 Hereinafter, embodiments of the collision detection device according to the present invention will be described in detail. In the present embodiment, an example in which the collision detection device according to the present invention is applied to a side collision detection device that specifically detects a collision of an object with a vehicle side surface will be described.

なお、説明する実施形態はあくまでも実施形態の例にすぎず、本発明に係る衝突検出装置は、下記実施形態に限定されるものではない。本発明に係る衝突検出装置は、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、当業者が行い得る変更、改良等を施した種々の形態にて実施することができる。 The embodiment to be described is merely an example of the embodiment, and the collision detection device according to the present invention is not limited to the following embodiment. The collision detection apparatus according to the present invention can be implemented in various forms that have been modified or improved by those skilled in the art without departing from the scope of the present invention.

（実施形態１）
まず、本実施形態の側突検出装置が用いられる環境を説明する。図１は、本実施形態の側突検出装置が用いられる環境の平面図である。 (Embodiment 1)
First, an environment in which the side collision detection device of this embodiment is used will be described. FIG. 1 is a plan view of an environment in which the side collision detection device of this embodiment is used.

車両１は側方にドア２を有し、ドア２内に側突検出装置１０を有する。車両１の側方から他の車両や障害物等の物体３が衝突した場合、ドア２の変形を側突検出装置１０が検出し、この検出結果に応じて図示しないサイドエアバッグを作動させ、乗員に対する衝撃の緩和を図る。 The vehicle 1 has a door 2 on the side, and a side collision detection device 10 in the door 2. When an object 3 such as another vehicle or an obstacle collides from the side of the vehicle 1, the side collision detection device 10 detects the deformation of the door 2, and activates a side airbag (not shown) according to the detection result, Reduce the impact on passengers.

図２は、図１に示したドア２を車両１の上方から見て、その内部構造を示す断面図である。ドア２は、車外側に金属製の外板２ａを有するとともに、車内側に金属製の内板２ｂを有して構成される。外板２ａと内板２ｂとの間には空間が設けられ、その空間には、ドア２を補強する金属製の円筒状部材であるドアビーム２ｃや、側突検出装置１０や、図示しない樹脂部材等が収容されている。本実施形態では、側突検出装置１０が外板２ａやドアビーム２ｃの変形を検出するように構成されている。以下では、この外板２ａやドアビーム２ｃを被検出物と呼ぶ。 FIG. 2 is a cross-sectional view showing the internal structure of the door 2 shown in FIG. The door 2 has a metal outer plate 2a on the vehicle outer side and a metal inner plate 2b on the vehicle inner side. A space is provided between the outer plate 2a and the inner plate 2b. In the space, a door beam 2c that is a metal cylindrical member that reinforces the door 2, the side collision detection device 10, and a resin member (not shown). Etc. are housed. In the present embodiment, the side collision detection device 10 is configured to detect deformation of the outer plate 2a and the door beam 2c. Hereinafter, the outer plate 2a and the door beam 2c are referred to as objects to be detected.

本実施形態の側突検出装置１０は、たとえば樹脂製のケース１１内に、回路基板１２を収容して構成されている。回路基板１２は多層構造を有し、各素子を積層することにより、面積が小さくて済み小型化を可能にしている。回路基板１２の各層のうち最も被検出物（外板２ａやドアビーム２ｃ）に近い層にはコイル１３が形成され、その次の層にはシールド１４が形成され、その次の層には処理回路１５が形成される。また本実施形態では、回路基板１２の被検出物と反対側の面には磁性体１６ａおよび１６ｂが設けられている。磁性体１６ａおよび１６ｂは酸化鉄、酸化クロム、コバルト、フェライトといった磁性体を平板状に形成したものである。 The side collision detection device 10 of the present embodiment is configured by housing a circuit board 12 in a case 11 made of resin, for example. The circuit board 12 has a multi-layer structure, and by stacking each element, the area can be reduced and the size can be reduced. The coil 13 is formed in the layer closest to the object to be detected (the outer plate 2a and the door beam 2c) among the layers of the circuit board 12, the shield 14 is formed in the next layer, and the processing circuit is formed in the next layer. 15 is formed. In this embodiment, magnetic bodies 16a and 16b are provided on the surface of the circuit board 12 opposite to the object to be detected. The magnetic bodies 16a and 16b are obtained by forming magnetic bodies such as iron oxide, chromium oxide, cobalt, and ferrite into a flat plate shape.

図３は、図２に示した側突検出装置１０の各層の素子を示す斜視図であり、見易さのため回路基板１２を省略して示す図である。 FIG. 3 is a perspective view showing elements of each layer of the side collision detection device 10 shown in FIG. 2, and is a view in which the circuit board 12 is omitted for easy viewing.

コイル１３は、たとえば回路基板１２の１つの層にプリントパターンすなわち配線パターンによって形成される。コイル１３は、その厚みが配線パターン自体の厚みのみになるように、外周に向かって渦状に形成されている。シールド１４は、たとえば銅の薄い層で形成されており、その面積は、処理回路１５をコイル１３による磁界からシールドするように、処理回路１５の面積と略同等に形成されている。処理回路１５は、回路基板１２の１つの層に、後述する回路素子を実装して構成される。コイル１３の面積は、側突検出に必要な強度の磁界を生じさせるコイルを形成するのに必要とされる面積により規定され、処理回路１５の面積は、実装する回路素子により必要とされる面積により規定される。ここで、コイル１３の巻き回しの径方向に広がる領域において、シールド１４および処理回路１５は、コイル１３が形成される領域以内の領域に形成され、磁性体１６ａおよび１６ｂは、シールド１４が形成される領域以内の領域とコイル１３が形成される領域以外の領域との間の領域に形成される。これにより、処理回路１５に対してコイル１３から生じる磁界を効率よく遮蔽することができる。また、以上のようにすることにより側突検出装置１０の薄型化を実現することができる。 For example, the coil 13 is formed on one layer of the circuit board 12 by a printed pattern, that is, a wiring pattern. The coil 13 is formed in a spiral shape toward the outer periphery so that the thickness thereof is only the thickness of the wiring pattern itself. The shield 14 is formed of, for example, a thin layer of copper, and the area thereof is substantially equal to the area of the processing circuit 15 so as to shield the processing circuit 15 from the magnetic field generated by the coil 13. The processing circuit 15 is configured by mounting circuit elements to be described later on one layer of the circuit board 12. The area of the coil 13 is defined by an area required to form a coil that generates a magnetic field having a strength required for side collision detection, and the area of the processing circuit 15 is an area required by a circuit element to be mounted. It is prescribed by. Here, in the region extending in the radial direction of winding of the coil 13, the shield 14 and the processing circuit 15 are formed in a region within the region where the coil 13 is formed, and the shields 14 are formed in the magnetic bodies 16a and 16b. Formed in a region between the region within the region where the coil 13 is formed and the region other than the region where the coil 13 is formed. Thereby, the magnetic field generated from the coil 13 can be efficiently shielded from the processing circuit 15. In addition, the side collision detection device 10 can be thinned as described above.

なお、コイル１３や処理回路１５は、必要とする回路基板１２の面積を減少させるために複数の層で構成するようにしてもよい。コイル１３と処理回路１５とのように、回路上、電気的に接続が必要であるが、層が異なるもの同士の電気的接続は、たとえば回路基板１２に各層同士を接続するスルーホールを設けて接続するようにすればよい。 Note that the coil 13 and the processing circuit 15 may be formed of a plurality of layers in order to reduce the required area of the circuit board 12. As in the case of the coil 13 and the processing circuit 15, electrical connection is necessary on the circuit, but electrical connection between different layers is performed by, for example, providing a through hole for connecting each layer on the circuit board 12. What is necessary is just to make it connect.

図４は、図２に示したコイル１３および処理回路１５の電気的接続を示す回路図である。本実施形態では、側突検出装置１０を図２に示したようにドア２内に収容して被検出物（外板２ａやドアビーム２ｃ）が変形していない状態において、コイル１３のインダクタンスはＬｓであり、このコイル１３とともに共振回路１９を構成する共振用素子２０は、図４に示すように容量がＣｓおよびＣｏのコンデンサからなる。共振回路１９の共振周波数Ｆｏは１／２π√（Ｌｓ・（Ｃｓ＋Ｃｏ））となる。 FIG. 4 is a circuit diagram showing an electrical connection between the coil 13 and the processing circuit 15 shown in FIG. In this embodiment, when the side collision detection device 10 is accommodated in the door 2 as shown in FIG. 2 and the detected object (outer plate 2a or door beam 2c) is not deformed, the inductance of the coil 13 is Ls. The resonance element 20 that constitutes the resonance circuit 19 together with the coil 13 is composed of capacitors having capacitances Cs and Co as shown in FIG. The resonance frequency Fo of the resonance circuit 19 is 1 / 2π√ (Ls · (Cs + Co)).

この共振回路１９は、発振回路１７による発振周波数Ｆ、電圧Ｖｉの信号を入力し、電圧Ｖｏを出力する。被検出物が変形するとコイル１３のインダクタンスが変化して共振回路１９の共振周波数が変化し、これにより共振回路１９の出力電圧Ｖｏが変動する。共振周波数変化検出回路２１は、共振回路１９の出力電圧Ｖｏの変動を衝突検出信号としてエアバッグ制御回路２２に対して出力する。 The resonance circuit 19 inputs a signal having an oscillation frequency F and a voltage Vi from the oscillation circuit 17 and outputs a voltage Vo. When the object to be detected is deformed, the inductance of the coil 13 changes and the resonance frequency of the resonance circuit 19 changes, whereby the output voltage Vo of the resonance circuit 19 changes. The resonance frequency change detection circuit 21 outputs the fluctuation of the output voltage Vo of the resonance circuit 19 to the airbag control circuit 22 as a collision detection signal.

図５は、図４に示した共振周波数変化検出回路２１の内部構成の一例を示すブロック図である。共振周波数変化検出回路２１は、共振回路１９の出力電圧Ｖｏを半波整流する整流回路２３と、整流回路２３の出力を増幅する増幅回路２４とを有して構成される。この例によれば、共振周波数変化検出回路２１は、共振回路１９の共振周波数の変化に応じた信号を出力し、エアバッグ制御回路２２はこの信号に基づいて図示しないサイドエアバッグを作動させる。 FIG. 5 is a block diagram showing an example of the internal configuration of the resonance frequency change detection circuit 21 shown in FIG. The resonance frequency change detection circuit 21 includes a rectifier circuit 23 that half-wave rectifies the output voltage Vo of the resonance circuit 19 and an amplifier circuit 24 that amplifies the output of the rectifier circuit 23. According to this example, the resonance frequency change detection circuit 21 outputs a signal corresponding to a change in the resonance frequency of the resonance circuit 19, and the airbag control circuit 22 operates a side airbag (not shown) based on this signal.

図４に示したコイル１３は、図２に示したコイル１３として１つの層に形成される。また、図４に示した発振回路１７と共振用素子２０と共振周波数変化検出回路２１とを有する処理回路１５は、図２に示した処理回路１５として１つの層に形成される。ただし、本発明はこれに限られるものではなく、図２に示した処理回路１５に対して所定の回路素子の追加や削除を行うことも可能である。 The coil 13 shown in FIG. 4 is formed in one layer as the coil 13 shown in FIG. Further, the processing circuit 15 including the oscillation circuit 17, the resonance element 20, and the resonance frequency change detection circuit 21 illustrated in FIG. 4 is formed in one layer as the processing circuit 15 illustrated in FIG. However, the present invention is not limited to this, and a predetermined circuit element can be added to or deleted from the processing circuit 15 shown in FIG.

以下、図面を参照しながら本実施形態の側突検出装置１０の動作について説明する。図６は、図４に示した共振回路１９の周波数特性を示す図であり、図７は、図６に示した周波数Ｆの信号を発振回路１７によって生成して共振回路１９に印加した場合の、コイル１３のインダクタンスの特性および共振回路１９の出力電圧Ｖｏの特性を示す図である。なお、図６において、縦軸は共振回路１９の出力電圧Ｖｏであり、横軸は共振回路１９に入力される信号の周波数である。また、図７において、縦軸は、破線の曲線についてはコイル１３のインダクタンスであり、実線の曲線については共振回路１９の出力電圧Ｖｏであり、横軸はコイル１３と被検出物との距離である。 Hereinafter, the operation of the side collision detection device 10 of the present embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 6 is a diagram showing the frequency characteristics of the resonance circuit 19 shown in FIG. 4, and FIG. 7 shows the case where the signal having the frequency F shown in FIG. 6 is generated by the oscillation circuit 17 and applied to the resonance circuit 19. FIG. 5 is a diagram illustrating the characteristics of the inductance of the coil 13 and the characteristics of the output voltage Vo of the resonance circuit 19. In FIG. 6, the vertical axis represents the output voltage Vo of the resonance circuit 19, and the horizontal axis represents the frequency of the signal input to the resonance circuit 19. In FIG. 7, the vertical axis represents the inductance of the coil 13 with respect to the dashed curve, the output voltage Vo of the resonance circuit 19 with respect to the solid curve, and the horizontal axis represents the distance between the coil 13 and the object to be detected. is there.

本実施形態では、側突検出装置１０において、発振回路１７は、共振回路１９の共振周波数より高い所定周波数Ｆの交流電圧Ｖｉを共振回路１９の入力端子に入力する。これにより、コイル１３は被検出物の方向に磁界を発生する。シールド１４はこの磁界から処理回路１５をシールドする。コイル１３の発生した磁界により、被検出物に渦電流が流れ、被検出物も磁界を発生する。 In the present embodiment, in the side collision detection device 10, the oscillation circuit 17 inputs an AC voltage Vi having a predetermined frequency F higher than the resonance frequency of the resonance circuit 19 to the input terminal of the resonance circuit 19. As a result, the coil 13 generates a magnetic field in the direction of the object to be detected. The shield 14 shields the processing circuit 15 from this magnetic field. Due to the magnetic field generated by the coil 13, an eddy current flows through the detected object, and the detected object also generates a magnetic field.

ここで、たとえば車両ドア２に物体３が衝突すると、被検出物がコイル１３に近づく方向に変形し、被検出物とコイル１３との間の距離が減少する。それに伴い、コイル１３に鎖交する渦電流によって発生した磁界が増加する。被検出物とコイル１３との間の距離が減少するに従って、コイル１３のインダクタンスは、連続的に、しかも即座に減少する（図７の破線の曲線を参照）。 Here, for example, when the object 3 collides with the vehicle door 2, the detected object is deformed in a direction approaching the coil 13, and the distance between the detected object and the coil 13 is reduced. Accordingly, the magnetic field generated by the eddy current interlinking with the coil 13 increases. As the distance between the object to be detected and the coil 13 decreases, the inductance of the coil 13 decreases continuously and immediately (see the dashed curve in FIG. 7).

このようにコイル１３のインダクタンスが減少すると、共振回路１９の共振周波数は上昇する。つまり、車両ドア２に物体３が衝突することで、共振回路１９の共振周波数が上昇し、周波数特性が全体的に高周波側にシフトすることとなる（図６参照）。これに伴い、共振回路１９に入力された所定周波数Ｆの交流電圧Ｖｉに対して、共振回路１９から出力される交流電圧Ｖｏの大きさも増加する。前述したように、被検出物の変形によりコイル１３のインダクタンスは連続的に減少する。このため、被検出物とコイル１３との間の距離が減少するに従って、共振回路１９から出力される交流電圧Ｖｏの大きさも、連続的に、しかも即座に増加する（図７の実線の曲線を参照）。 Thus, when the inductance of the coil 13 decreases, the resonance frequency of the resonance circuit 19 increases. That is, when the object 3 collides with the vehicle door 2, the resonance frequency of the resonance circuit 19 is increased, and the frequency characteristics are shifted to the high frequency side as a whole (see FIG. 6). Accordingly, the magnitude of the AC voltage Vo output from the resonance circuit 19 increases with respect to the AC voltage Vi of the predetermined frequency F input to the resonance circuit 19. As described above, the inductance of the coil 13 continuously decreases due to the deformation of the object to be detected. For this reason, as the distance between the object to be detected and the coil 13 decreases, the magnitude of the AC voltage Vo output from the resonant circuit 19 also increases continuously and immediately (the solid curve in FIG. reference).

共振周波数変化検出回路２１は、この交流電圧Ｖｏを入力し、これを整流回路２３によって半波整流し、この整流結果を増幅回路２４によって増幅して衝突検出信号としてエアバッグ制御回路２２に対して出力する。エアバッグ制御回路２２では入力した信号をたとえば所定の閾値と比較し、入力信号の大きさがこの閾値以上のときに、被検出物とコイル１３との間の距離が所定距離以下になったことから、車両ドア２に物体３が衝突したと判定し、サイドエアバッグを作動させ、乗員の保護を図る。 The resonance frequency change detection circuit 21 receives this AC voltage Vo, rectifies this half-wave by the rectifier circuit 23, amplifies the rectification result by the amplifier circuit 24, and outputs it to the airbag control circuit 22 as a collision detection signal. Output. The airbag control circuit 22 compares the input signal with, for example, a predetermined threshold, and when the magnitude of the input signal is equal to or greater than this threshold, the distance between the detected object and the coil 13 is less than the predetermined distance. Therefore, it is determined that the object 3 has collided with the vehicle door 2, and the side airbag is activated to protect the occupant.

なお、本実施形態では、上述したように、回路基板１２の各層のうち最も被検出物に近い層にはコイル１３が形成され、その次の層にはシールド１４が形成され、その次の層には処理回路１５が形成され、回路基板１２の被検出物と反対側の面には磁性体１６ａおよび１６ｂが設けられている。以下では、この積層構造による磁場への影響について説明する。 In the present embodiment, as described above, the coil 13 is formed in the layer closest to the detected object among the layers of the circuit board 12, the shield 14 is formed in the next layer, and the next layer. Is formed with a processing circuit 15, and magnetic bodies 16a and 16b are provided on the surface of the circuit board 12 opposite to the object to be detected. Below, the influence on the magnetic field by this laminated structure is demonstrated.

図８は、コイル１３により発生させた磁界による磁場を示す図であって、コイル１３の層と処理回路１５の層のみを設けた場合の磁場を示す図であり、（Ａ）は各層の面を見た平面図であり、（Ｂ）はその側面図であり、（Ｃ）は（Ｂ）の側面図の周囲の磁場強度を示す図である。 FIG. 8 is a diagram showing a magnetic field generated by the magnetic field generated by the coil 13 and shows a magnetic field when only the layer of the coil 13 and the layer of the processing circuit 15 are provided. FIG. (B) is a side view thereof, and (C) is a diagram showing the magnetic field intensity around the side view of (B).

図９は、コイル１３により発生させた磁界による磁場を示す図であって、コイル１３の層とシールド１４の層と処理回路１５の層のみを設けた場合の磁場を示す図であり、（Ａ）は各層の面を見た平面図であり、（Ｂ）はその側面図であり、（Ｃ）は（Ｂ）の側面図の周囲の磁場強度を示す図である。 FIG. 9 is a diagram showing a magnetic field generated by the magnetic field generated by the coil 13, and shows a magnetic field when only the layer of the coil 13, the layer of the shield 14, and the layer of the processing circuit 15 are provided. () Is a plan view of the surface of each layer, (B) is a side view thereof, and (C) is a diagram showing the magnetic field strength around the side view of (B).

図１０は、コイル１３により発生させた磁界による磁場を示す図であって、コイル１３の層とシールド１４の層と処理回路１５の層と磁性体１６ａおよび１６ｂの層を設けた場合の磁場を示す図であり、（Ａ）は各層の面を見た平面図であり、（Ｂ）はその側面図であり、（Ｃ）は（Ｂ）の側面図の周囲の磁場強度を示す図である。 FIG. 10 is a diagram showing a magnetic field generated by the magnetic field generated by the coil 13, and shows the magnetic field when the layer of the coil 13, the layer of the shield 14, the layer of the processing circuit 15, and the layers of the magnetic bodies 16a and 16b are provided. (A) is a plan view of a surface of each layer, (B) is a side view thereof, and (C) is a diagram showing a magnetic field intensity around the side view of (B). .

図８（Ｃ）を参照して分かるように、コイル１３の層と処理回路１５の層のみを設けた場合には、コイル１３の層の両面に強い磁場が形成されており、この状態では、処理回路１５はコイル１３により発生させた磁界の影響を受けて誤動作してしまう虞がある。 As can be seen with reference to FIG. 8C, when only the layer of the coil 13 and the layer of the processing circuit 15 are provided, strong magnetic fields are formed on both sides of the layer of the coil 13, and in this state, The processing circuit 15 may malfunction due to the influence of the magnetic field generated by the coil 13.

これに対して、コイル１３の層と処理回路１５の層との間にシールド１４の層を設けた場合には、図９（Ｃ）を参照して分かるように、中央付近で処理回路１５の側の磁場強度が弱くなっている。これによりコイル１３により発生させた磁界の、処理回路１５への影響を低減することができ、誤動作を防止することができる。 On the other hand, when the layer of the shield 14 is provided between the layer of the coil 13 and the layer of the processing circuit 15, as can be seen with reference to FIG. The magnetic field strength on the side is weak. As a result, the influence of the magnetic field generated by the coil 13 on the processing circuit 15 can be reduced, and malfunction can be prevented.

さらに、磁性体１６ａおよび１６ｂの層を設けた場合には、図１０（Ｃ）を参照して分かるように、処理回路１５のある中央付近であって、処理回路１５のある面側で、磁場強度がさらに弱まり、ほとんどなくすことができている。これによりコイル１３により発生させた磁界の、処理回路１５への影響を低減することができ、誤動作を防止することができる。また、磁性体１６ａおよび１６ｂを設けた場合には、磁性体１６ａおよび１６ｂにより磁路を確保することができ、被検出物の側の磁場強度を強い状態に保つことができている。これにより衝突検出において検出精度を高めることができる。 Furthermore, when the layers of the magnetic bodies 16a and 16b are provided, as can be seen with reference to FIG. 10C, a magnetic field is formed near the center of the processing circuit 15 and on the surface side of the processing circuit 15. The strength is further weakened and can be almost eliminated. As a result, the influence of the magnetic field generated by the coil 13 on the processing circuit 15 can be reduced, and malfunction can be prevented. Further, when the magnetic bodies 16a and 16b are provided, a magnetic path can be secured by the magnetic bodies 16a and 16b, and the magnetic field strength on the detected object side can be kept strong. Thereby, detection accuracy can be improved in collision detection.

本発明は、車両への側突検出に適用することができるが、他にも、金属性の物質の急激な接近を検出する検出装置全般に適用することができる。 The present invention can be applied to detection of a side collision to a vehicle, but can also be applied to all detection devices that detect a sudden approach of a metallic substance.

本実施形態の側突検出装置が用いられる環境の平面図である。It is a top view of the environment where the side collision detection apparatus of this embodiment is used. 図１に示したドア２を車両１の上方から見て、その内部構造を示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing the internal structure of the door 2 shown in FIG. 1 when viewed from above the vehicle 1. 図２に示した側突検出装置１０の各層の素子を示す斜視図であり、見易さのため回路基板１２を省略して示す図である。It is a perspective view which shows the element of each layer of the side collision detection apparatus 10 shown in FIG. 2, and is a figure which abbreviate | omits the circuit board 12 for visibility. 図２に示したコイル１３および処理回路１５の電気的接続を示す回路図である。FIG. 3 is a circuit diagram showing an electrical connection between a coil 13 and a processing circuit 15 shown in FIG. 2. 図４に示した共振周波数変化検出回路２１の内部構成の一例を示すブロック図である。FIG. 5 is a block diagram illustrating an example of an internal configuration of a resonance frequency change detection circuit 21 illustrated in FIG. 4. 図４に示した共振回路１９の周波数特性を示す図であり、It is a figure which shows the frequency characteristic of the resonance circuit 19 shown in FIG. 図６に示した周波数Ｆの信号を発振回路１７によって生成して共振回路１９に印加した場合の、コイル１３のインダクタンスの特性および共振回路１９の出力電圧Ｖｏの特性を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing the characteristics of the inductance of the coil 13 and the characteristics of the output voltage Vo of the resonance circuit 19 when the signal of the frequency F shown in FIG. 6 is generated by the oscillation circuit 17 and applied to the resonance circuit 19. コイル１３により発生させた磁界による磁場を示す図であって、コイル１３の層と処理回路１５の層のみを設けた場合の磁場を示す図であり、（Ａ）は各層の面を見た平面図であり、（Ｂ）はその側面図であり、（Ｃ）は（Ｂ）の側面図の周囲の磁場強度を示す図である。It is a figure which shows the magnetic field by the magnetic field generated by the coil 13, Comprising: It is a figure which shows the magnetic field at the time of providing only the layer of the coil 13, and the layer of the processing circuit 15, (A) is the plane which looked at the surface of each layer It is a figure, (B) is the side view, (C) is a figure which shows the magnetic field intensity around the side view of (B). コイル１３により発生させた磁界による磁場を示す図であって、コイル１３の層とシールド１４の層と処理回路１５の層のみを設けた場合の磁場を示す図であり、（Ａ）は各層の面を見た平面図であり、（Ｂ）はその側面図であり、（Ｃ）は（Ｂ）の側面図の周囲の磁場強度を示す図である。It is a figure which shows the magnetic field by the magnetic field produced | generated by the coil 13, Comprising: It is a figure which shows the magnetic field at the time of providing only the layer of the coil 13, the layer of the shield 14, and the layer of the processing circuit 15, (A) is a figure of each layer It is the top view which looked at the surface, (B) is the side view, (C) is a figure which shows the magnetic field intensity around the side view of (B). コイル１３により発生させた磁界による磁場を示す図であって、コイル１３の層とシールド１４の層と処理回路１５の層と磁性体１６ａおよび１６ｂの層を設けた場合の磁場を示す図であり、（Ａ）は各層の面を見た平面図であり、（Ｂ）はその側面図であり、（Ｃ）は（Ｂ）の側面図の周囲の磁場強度を示す図である。It is a figure which shows the magnetic field by the magnetic field produced | generated by the coil 13, Comprising: It is a figure which shows a magnetic field at the time of providing the layer of the coil 13, the layer of the shield 14, the layer of the processing circuit 15, and the layer of the magnetic bodies 16a and 16b. (A) is the top view which looked at the surface of each layer, (B) is the side view, (C) is a figure which shows the magnetic field intensity around the side view of (B).

Explanation of symbols

１車両
２車両ドア
２ａ外板
２ｂ内板
２ｃドアビーム
３物体
１０側突検出装置（衝突検出装置）
１１ケース
１２回路基板
１３コイル
１４シールド
１５処理回路
１６ａ、１６ｂ磁性体
１７発振回路
１９共振回路
２０共振用素子
２１共振周波数変化検出回路
２２エアバッグ制御回路
２３整流回路
２４増幅回路 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Vehicle 2 Vehicle door 2a Outer plate 2b Inner plate 2c Door beam 3 Object 10 Side collision detection device (collision detection device)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Case 12 Circuit board 13 Coil 14 Shield 15 Processing circuit 16a, 16b Magnetic body 17 Oscillation circuit 19 Resonance circuit 20 Resonance element 21 Resonance frequency change detection circuit 22 Airbag control circuit 23 Rectifier circuit 24 Amplifier circuit

Claims

A coil that is arranged on the inner side of the outer plate of the vehicle body made of metal and faces the outer plate, generates a magnetic field in the direction of the outer plate, and detects deformation of the vehicle body based on a change in inductance of the coil. In a collision detection apparatus having a processing circuit that detects a collision of an object with the vehicle body and outputs a collision detection signal,
A circuit board having a multilayer structure disposed opposite to the outer plate;
The coil and the processing circuit are formed in different layers in the multilayer structure, and the layer of the processing circuit is disposed at a position farther from the outer plate than the layer of the coil ,
Provided a magnetic body in a layer farther from the outer plate than the layer of the processing circuit,
The collision detection apparatus characterized by the above-mentioned.

The collision detection apparatus according to claim 1, wherein a shield layer that shields a magnetic field is provided between the coil layer and the processing circuit layer.

The processing circuit detects a change in inductance of the coil by detecting a resonance element that forms a resonance circuit together with the coil, an oscillation circuit that excites the resonance circuit, and a change in the resonance frequency of the resonance circuit. The collision detection apparatus according to claim 1, further comprising a resonance frequency change detection circuit that outputs the collision detection signal.

The resonance frequency change detection circuit includes a rectification circuit that rectifies an output signal of the resonance circuit, and an amplification circuit that amplifies a signal rectified by the rectification circuit and outputs the amplified signal as the collision detection signal. Item 4. The collision detection device according to item 3.

The collision detection apparatus according to claim 1, wherein the coil is formed as a wiring pattern on the circuit board.

In the region extending in the radial direction of the coil winding, the shield layer and the processing circuit are formed in a region within a region where the coil is formed, and the magnetic body is within a region where the shield layer is formed. The collision detection device according to claim 2, wherein the collision detection device is formed in a region between the region and a region other than the region where the coil is formed.