JP5865877B2 - 衝突検知装置及び衝突検知方法 - Google Patents

Description

本発明は、自動車に搭載されて外部の物体との衝突を検知する衝突検知装置及び衝突検知方法に関する。

従来、自動車に搭載されて、当該自動車と外部の物体との衝突を検知する衝突検知装置が知られている。一般に、この種の衝突検知装置では、加速度センサーを用いて加速度を検知している。しかし、使用する材料の特性によっては、加速度ではなく、衝突力を受ける物体の圧潰量を検知した方が、より精度よく衝突を検知する事ができる。例えば特許文献１に記載のものでは、衝突時のエネルギーを吸収するクラッシュボックスの変形量（圧潰量）を渦電流式の変位センサーで検出し、この検出結果に基づいて、乗員を保護するエアバッグの展開動作を制御している。

特開２００８−１３７６０６号公報

しかしながら、一般に渦電流式の変位センサーは検知範囲が０〜５ｍｍ程度と短いため、１５０ｍｍ程もあるクラッシュボックスの全長に亘ってその圧潰量を検出することはできない。そのため、エアバッグの作動条件がこの短い検知範囲内に限定されてしまい、クラッシュボックスの全長に亘る範囲での詳細な条件設定を行うことができない。

本発明は、上記課題を鑑みてなされたもので、クラッシュボックスの全長に亘ってその圧潰量を検出することができる衝突検知装置及び衝突検知方法の提供を目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、
車両に搭載されて、当該車両と外部の物体との衝突を検知する衝突検知装置であって、
導電性を有する繊維を含む繊維強化プラスチックで構成され、所定の圧潰方向へ圧潰して衝撃エネルギーを吸収するクラッシュボックスと、
導電性を有し、前記クラッシュボックスの前記圧潰方向の両端面に当接配置されて、当該クラッシュボックスを前記圧潰方向へ押圧して圧潰させる２つの当接部材と、
前記２つの当接部材それぞれと電気的に接続され、前記クラッシュボックスの圧潰に伴う電気抵抗値の変化量を検出する電気抵抗検出手段と、
前記電気抵抗検出手段が検出した電気抵抗値の変化量に基づいて、前記クラッシュボックスの前記圧潰方向への変位量を算出する変位算出手段と、
前記変位算出手段が算出した前記クラッシュボックスの変位量に基づいて、前記クラッシュボックスに作用する荷重値を算出する荷重算出手段と、
前記荷重算出手段が算出した荷重値と前記車両の重量とに基づいて、前記クラッシュボックスに作用する衝撃加速度を算出する衝撃加速度算出手段と、
前記変位算出手段が算出した前記クラッシュボックスの変位量と、前記衝撃加速度算出手段が算出した衝撃加速度との各々に基づいて、前記車両の乗員を保護するエアバッグを作動させるか否かを判定する判定手段と、
を備えることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の衝突検知装置において、
前記荷重算出手段は、前記クラッシュボックスにおける前記荷重値と前記変位量との関係を示す荷重−変位特性データを予め記憶しており、当該荷重−変位特性データに基づいて前記荷重値を算出することを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の衝突検知装置において、
前記変位算出手段は、前記クラッシュボックスにおける前記変位量と前記電気抵抗値との関係を示す変位−電気抵抗特性データを予め記憶しており、当該変位−電気抵抗特性データに基づいて前記変位量を算出することを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３の何れか一項に記載の衝突検知装置において、
前記クラッシュボックスは、車両のバンパービームとフロントフレームとの間に設けられることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、
車両に搭載された衝突検知装置における当該車両と外部の物体との衝突を検知する衝突検知方法であって、
前記衝突検知装置として、
導電性を有する繊維を含む繊維強化プラスチックで構成され、所定の圧潰方向へ圧潰して衝撃エネルギーを吸収するクラッシュボックスと、
導電性を有し、前記クラッシュボックスの前記圧潰方向の両端面に当接配置されて、当該クラッシュボックスを前記圧潰方向へ押圧して圧潰させる２つの当接部材と、
前記２つの当接部材それぞれと電気的に接続された電気抵抗検出手段と、
を備えるものを用い、
前記電気抵抗検出手段により、前記クラッシュボックスの圧潰に伴う電気抵抗値の変化量を検出する電気抵抗検出工程と、
前記電気抵抗検出工程で検出された電気抵抗値の変化量に基づいて、前記クラッシュボックスの前記圧潰方向への変位量を算出する変位算出工程と、
前記変位算出工程で算出された前記クラッシュボックスの変位量に基づいて、前記クラッシュボックスに作用する荷重値を算出する荷重算出工程と、
前記荷重算出工程で算出された荷重値と前記車両の重量とに基づいて、前記クラッシュボックスに作用する衝撃加速度を算出する衝撃加速度算出工程と、
前記変位算出工程で算出された前記クラッシュボックスの変位量と、前記衝撃加速度算出工程で算出された衝撃加速度との各々に基づいて、前記車両の乗員を保護するエアバッグを作動させるか否かを判定する判定工程と、
を備えることを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の衝突検知方法において、
前記荷重算出工程では、前記衝突検知装置に予め記憶された前記クラッシュボックスにおける前記荷重値と前記変位量との関係を示す荷重−変位特性データに基づいて、前記荷重値を算出することを特徴とする。

請求項７に記載の発明は、請求項５又は６に記載の衝突検知方法において、
前記変位算出工程では、前記衝突検知装置に予め記憶された前記クラッシュボックスにおける前記変位量と前記電気抵抗値との関係を示す変位−電気抵抗特性データに基づいて、前記変位量を算出することを特徴とする。

請求項８に記載の発明は、請求項５〜７の何れか一項に記載の衝突検知方法において、
前記クラッシュボックスは、車両のバンパービームとフロントフレームとの間に設けられることを特徴とする。

本発明によれば、導電性を有するクラッシュボックスの圧潰方向の両端面に、導電性を有する２つの当接部材が当接配置されており、これら２つの当接部材それぞれと電気的に接続された電気抵抗検出手段によって、クラッシュボックスの圧潰に伴う電気抵抗値の変化量が検出され、この電気抵抗値の変化量に基づいて、クラッシュボックスの圧潰方向への変位量（圧潰量）が算出される。したがって、クラッシュボックスの圧潰量に応じて変化する電気抵抗値を利用して当該圧潰量を算出することにより、クラッシュボックスの圧潰方向の全長に亘って、その圧潰量を検出することができる。
また、クラッシュボックスの変位量に基づいて当該クラッシュボックスに作用する荷重値が算出され、この荷重値と車両の重量とに基づいて衝撃加速度が算出される。そして、変位量と衝撃加速度との各々に基づいて、エアバッグを作動させるか否かの判定が行われる。したがって、クラッシュボックスの変位量だけに基づいてエアバッグを作動させていた従来と異なり、クラッシュボックスの圧潰を殆ど伴わない軽衝突の場合にも確実にこれを検知して、エアバッグを作動させることができる。

実施形態における衝突検知装置の構成を概念的に示した図である。 実施形態における荷重−変位特性データの一例を示すグラフである。 実施形態における衝突検知装置の動作を説明するためのフローチャートである。 実施形態における２つの衝撃吸収ユニットが衝撃荷重を受けたときのエネルギー吸収態様を説明するための図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。

［構成］
図１は、本実施形態における衝突検知装置１の構成を概念的に示した図である。
この図に示すように、衝突検知装置１は、車両（自動車）１００に搭載され、当該車両１００と外部の物体との衝突を検知して、乗員を保護するエアバッグを展開させるものである。具体的には、衝突検知装置１は、２つの衝撃吸収ユニット２，２と、２つの抵抗測定器３，３と、エアバッグ作動装置４と、制御部５とを備えている。
なお、以下の説明では、「前」「後」「左」「右」との記載は、特に断りのない限り、衝突検知装置１が搭載される車両１００から見た方向を意味するものとする。

２つの衝撃吸収ユニット２，２は、車両１００のバンパービーム１０１とフロントフレーム１０２の間に左右方向（車幅方向）に並設されて、車両前方からの衝撃を吸収するものである。各衝撃吸収ユニット２は、クラッシュボックス２１と、クラッシュボックス２１の前後両端面に当接配置された２つの蓋部材２２，２２とを備えている。

このうち、クラッシュボックス２１は、本発明に係るエネルギー吸収部材であり、衝撃荷重を受けた前側の蓋部材２２に前方から押圧されて前後方向へ圧潰することで、その衝撃エネルギーを吸収する。このクラッシュボックス２１は、円筒状に形成されて、前後方向に沿って延在するように配置されている。また、クラッシュボックス２１は、樹脂を繊維で強化した複合材料である繊維強化プラスチック（Fiber Reinforced Plastics：ＦＲＰ）で構成されており、より詳細には、導電性を有する繊維（例えば炭素繊維や金属繊維）を含むＦＲＰで構成されることで、導電性を有している。

２つの蓋部材２２，２２は、前後方向と直交する金属製の略平板状に形成され、クラッシュボックス２１の前後両端面に当接するように配置されている。これら２つの蓋部材２２，２２は、衝撃吸収ユニット２の車両１００への取り付け部分であり、前側のものがバンパービーム１０１の後面に取り付けられ、後側のものがボディフレーム１０２の前面に取り付けられる。そのため、これら２つの蓋部材２２，２２は、バンパービーム１０１を介して衝撃吸収ユニット２に前方からの衝撃荷重が加わると、前側のものがクラッシュボックス２１を押圧し、後側のものが支持するようにして、当該クラッシュボックス２１を前後方向へ押圧して圧潰させる。

２つの抵抗測定器３，３は、２つの衝撃吸収ユニット２，２に対応して設けられており、当該２つの衝撃吸収ユニット２，２の電気抵抗値を個別に測定する。具体的には、各抵抗測定器３は、対応する衝撃吸収ユニット２の２つの蓋部材２２，２２それぞれと電気的に接続されている。そのため、各抵抗測定器３は、クラッシュボックス２１の圧潰に伴う当該衝撃吸収ユニット２（すなわちクラッシュボックス２１自体）の電気抵抗値の変化量を検出することが可能となっている。

エアバッグ作動装置４は、車両１００の乗員を保護するための図示しないエアバッグを有しており、制御部５からの制御信号に基づいて当該エアバッグを展開（膨張）させる。

制御部５は、２つの抵抗測定器３，３及びエアバッグ作動装置４と電気的に接続されており、後述するように、２つの抵抗測定器３，３が測定した電気抵抗値に基づいて、エアバッグ作動装置４の動作制御を行う。また、制御部５は、衝撃吸収ユニット２の特性データとして、変位−電気抵抗特性データ５１と、荷重−変位特性データ５２とを記憶している。

このうち、変位−電気抵抗特性データ５１は、衝撃吸収ユニット２（クラッシュボックス２１）の電気抵抗値と、クラッシュボックス２１の前後方向への変位量（圧潰量）との関係を示すデータである。
一方、荷重−変位特性データ５２は、図２に示すように、クラッシュボックス２１の前後方向への変位量（圧潰量）と、このときにクラッシュボックス２１（衝撃吸収ユニット２）に作用する前後方向の荷重値との関係を示すデータである。
これら変位−電気抵抗特性データ５１及び荷重−変位特性データ５２は、予め取得されて制御部５に記憶されている。但し、これら変位−電気抵抗特性データ５１及び荷重−変位特性データ５２は、図示しない記憶部に記憶させておき、制御部５が当該記憶部から読み出して用いるようにしてもよい。

［動作］
続いて、衝突検知装置１の動作について、図３及び図４を参照して説明する。
図３は、衝突検知装置１の動作を説明するためのフローチャートであり、図４は、衝撃荷重を受けたときの２つの衝撃吸収ユニット２，２のエネルギー吸収態様（すなわち、２つのクラッシュボックス２１，２１の圧潰態様）を説明するための図である。
なお、以下の説明では、２つの衝撃吸収ユニット２，２のうち、車両１００の左側に配置されたものの符号に「Ｌ」を付し、右側に配置されたものの符号に「Ｒ」を付して、それぞれを識別するものとする。

例えば衝突検知装置１を搭載した車両１００が前方の物体に衝突するなどすると、前方からの衝撃荷重がバンパービーム１０１を介して２つの衝撃吸収ユニット２，２に加わり、各クラッシュボックス２１が前後方向に押圧されて圧潰する。

すると、各クラッシュボックス２１が前後方向に圧潰する（短くなる）ことに伴って、電導経路が短くなり、当該クラッシュボックス２１の電気抵抗値が低下する。このとき、図３に示すように、各抵抗測定器３が、対応するクラッシュボックス２１の電気抵抗値の変化量を検出する（ステップＳ１）。

次に、制御部５は、ステップＳ１で各抵抗測定器３が検出した電気抵抗値の変化量に基づいて、各クラッシュボックス２１の前後方向への変位量（圧潰量）を算出する（ステップＳ２）。具体的には、制御部５は、変位−電気抵抗特性データ５１に基づいて、各抵抗測定器３が検出した電気抵抗値の変化量に対応する値として、各クラッシュボックス２１の変位量を算出する。

次に、制御部５は、ステップＳ２で算出された各クラッシュボックス２１の変位量に基づいて、エアバッグ作動装置４を動作させるか否かの判定を行う（ステップＳ３）。具体的には、制御部５は、各クラッシュボックス２１の変位量が所定の閾値を超えるか否かを判定する。

また、制御部５は、ステップＳ２で算出された各クラッシュボックス２１の変位量に基づいて、このクラッシュボックス２１に作用する荷重値を算出する（ステップＳ４）。具体的には、制御部５は、荷重−変位特性データ５２（図２参照）に基づいて、各クラッシュボックス２１の変位量に対応する値として、このクラッシュボックス２１に作用する荷重値を算出する。

次に、制御部５は、ステップＳ４で算出された各クラッシュボックス２１での荷重値に基づいて、このクラッシュボックス２１に作用する衝撃加速度を算出する（ステップＳ５）。このステップＳ５では、制御部５は、左右２つのクラッシュボックス２１Ｌ，２１Ｒの変位量及び荷重値に基づいて、左右での変位量に応じた割合の車両重量で各荷重値を除すことによって、左右２つのクラッシュボックス２１，２１それぞれでの衝撃加速度を算出する。

具体的には、図４（ａ）に示すように、左側のクラッシュボックス２１Ｌの変位量をＸとし、右側のクラッシュボックス２１Ｒの変位量をＹとした場合、制御部５は、以下の式（１），式（２）を用いて、左側のクラッシュボックス２１Ｌでの衝撃加速度Ａ_Lと、右側のクラッシュボックス２１Ｒでの衝撃加速度Ａ_Rとを算出する。
Ａ_L＝Ｆ_L／［Ｍ×｛Ｘ／（Ｘ＋Ｙ）｝］ （１）
Ａ_R＝Ｆ_R／［Ｍ×｛Ｙ／（Ｘ＋Ｙ）｝］ （２）
ここで、Ｆ_L及びＦ_Rは、左側のクラッシュボックス２１Ｌでの荷重値、及び右側のクラッシュボックス２１Ｒでの荷重値であり、Ｍは、車両１００の重量である。

このようにクラッシュボックス２１の変位量が左右で異なるケースは、例えば、衝撃荷重が車両１００の左右方向中央から左右何れかにオフセットしていた場合などに生じる。
なお、図４（ｂ）に示すように、衝撃荷重が車両１００の左右方向中央に加わることで左右２つのクラッシュボックス２１Ｌ，２１Ｒが略同一の変位量であった場合、制御部５は、上述の式（１），式（２）を簡略化した以下の式（３），式（４）を用いて、衝撃加速度Ａ_L，Ａ_Rを算出してもよい。
Ａ_L＝Ｆ_L／（Ｍ／２） （３）
Ａ_R＝Ｆ_R／（Ｍ／２） （４）

次に、図３に示すように、制御部５は、ステップＳ５で算出された衝撃加速度Ａ_L，Ａ_Rに基づいて、エアバッグ作動装置４を動作させるか否かの判定を行う（ステップＳ６）。具体的には、制御部５は、衝撃加速度Ａ_L，Ａ_Rが所定の閾値を超えるか否かを判定する。

そして、制御部５は、ステップＳ３において２つのクラッシュボックス２１，２１の変位量の何れかが所定の閾値を超えたと判定するか、或いは、ステップＳ６において衝撃加速度Ａ_L，Ａ_Rの何れかが所定の閾値を超えたと判定した場合に、エアバッグ作動装置４を動作させてエアバッグを展開させる（ステップＳ７）。

以上のように、本実施形態によれば、導電性を有するクラッシュボックス２１の前後両端面に、導電性を有する２つの蓋部材２２，２２が当接配置されており、これら２つの蓋部材２２，２２それぞれと電気的に接続された抵抗測定器３によって、クラッシュボックス２１の圧潰に伴う電気抵抗値の変化量が検出され、この電気抵抗値の変化量に基づいて、クラッシュボックス２１の前後方向への変位量（圧潰量）が算出される。したがって、クラッシュボックス２１の圧潰量に応じて変化する電気抵抗値を利用して当該圧潰量を算出することにより、クラッシュボックス２１の圧潰方向（前後方向）の全長に亘って、その圧潰量を検出することができる。

また、いわばクラッシュボックス２１自体が変位のセンシング機能を発揮することとなるので、専用の変位センサーを設ける必要があった従来と異なり、各衝撃吸収ユニット２に抵抗測定器３を設けるだけの簡便な構成とすることができる。

また、クラッシュボックス２１の変位量に基づいて衝撃加速度Ａ_L，Ａ_Rが算出され、この衝撃加速度Ａ_L，Ａ_Rに基づいて、エアバッグ作動装置４を動作させるか否かの判定が行われる。したがって、クラッシュボックスの変位量だけに基づいてエアバッグを作動させていた従来と異なり、クラッシュボックス２１の圧潰を伴わない軽衝突の場合にも確実にこれを検知して、エアバッグを作動させることができる。
さらに、このような軽衝突の場合にも感度良くこれを検知することができるので、初期の立ち上がりが急峻な荷重−変位特性データ５２（図２参照）を有するクラッシュボックス２１に対しても、好適に適用することができる。つまり、高いエネルギー吸収量を有するクラッシュボックス２１に対しても、好適に適用することができる。

［変形例］
なお、本発明を適用可能な実施形態は、上述した実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

例えば、上記実施形態では、エアバッグ作動装置４の動作判定が、クラッシュボックス２１の変位量と衝撃加速度とのそれぞれに基づいて行われることとしたが、当該変位量と衝撃加速度との何れか一方だけに基づいて行われることとしてもよい。

また、衝撃加速度を算出する場合には、荷重値の算出を経ることなく、クラッシュボックス２１の変位量から直接に（変位量の時間変化から）、当該衝撃加速度を算出してもよい。

また、クラッシュボックス２１の変位量や衝撃加速度が所定の閾値を超えたと判定された場合に、エアバッグを作動させることとしたが、さらに、例えばエアバッグ以外の乗員保護装置や制動装置などの動作を制御することとしてもよい。

また、クラッシュボックス２１は、導電性を有するものであれば、ＦＲＰで構成されたものでなくともよく、例えば金属製のものであってもよい。さらに、クラッシュボックス２１は、円筒状に限定されず、例えば、円柱状や角柱状，角錐状などであってもよい。

１ 衝突検知装置
２ 衝撃吸収ユニット
２１ クラッシュボックス（エネルギー吸収部材）
２２ 蓋部材（当接部材）
３ 抵抗測定器（電気抵抗検出手段）
４ エアバッグ作動装置
５ 制御部（変位算出手段、荷重算出手段、衝撃加速度算出手段、判定手段）
５１ 変位−電気抵抗特性データ
５２ 荷重−変位特性データ
１００ 車両
１０１ バンパービーム
１０２ フロントフレーム

Claims (8)

1. 車両に搭載されて、当該車両と外部の物体との衝突を検知する衝突検知装置であって、
   導電性を有する繊維を含む繊維強化プラスチックで構成され、所定の圧潰方向へ圧潰して衝撃エネルギーを吸収するクラッシュボックスと、
   導電性を有し、前記クラッシュボックスの前記圧潰方向の両端面に当接配置されて、当該クラッシュボックスを前記圧潰方向へ押圧して圧潰させる２つの当接部材と、
   前記２つの当接部材それぞれと電気的に接続され、前記クラッシュボックスの圧潰に伴う電気抵抗値の変化量を検出する電気抵抗検出手段と、
   前記電気抵抗検出手段が検出した電気抵抗値の変化量に基づいて、前記クラッシュボックスの前記圧潰方向への変位量を算出する変位算出手段と、
   前記変位算出手段が算出した前記クラッシュボックスの変位量に基づいて、前記クラッシュボックスに作用する荷重値を算出する荷重算出手段と、
   前記荷重算出手段が算出した荷重値と前記車両の重量とに基づいて、前記クラッシュボックスに作用する衝撃加速度を算出する衝撃加速度算出手段と、
   前記変位算出手段が算出した前記クラッシュボックスの変位量と、前記衝撃加速度算出手段が算出した衝撃加速度との各々に基づいて、前記車両の乗員を保護するエアバッグを作動させるか否かを判定する判定手段と、
   を備えることを特徴とする衝突検知装置。
2. 前記荷重算出手段は、前記クラッシュボックスにおける前記荷重値と前記変位量との関係を示す荷重−変位特性データを予め記憶しており、当該荷重−変位特性データに基づいて前記荷重値を算出することを特徴とする請求項１に記載の衝突検知装置。
3. 前記変位算出手段は、前記クラッシュボックスにおける前記変位量と前記電気抵抗値との関係を示す変位−電気抵抗特性データを予め記憶しており、当該変位−電気抵抗特性データに基づいて前記変位量を算出することを特徴とする請求項１又は２に記載の衝突検知装置。
4. 前記クラッシュボックスは、車両のバンパービームとフロントフレームとの間に設けられることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の衝突検知装置。
5. 車両に搭載された衝突検知装置における当該車両と外部の物体との衝突を検知する衝突検知方法であって、
   前記衝突検知装置として、
   導電性を有する繊維を含む繊維強化プラスチックで構成され、所定の圧潰方向へ圧潰して衝撃エネルギーを吸収するクラッシュボックスと、
   導電性を有し、前記クラッシュボックスの前記圧潰方向の両端面に当接配置されて、当該クラッシュボックスを前記圧潰方向へ押圧して圧潰させる２つの当接部材と、
   前記２つの当接部材それぞれと電気的に接続された電気抵抗検出手段と、
   を備えるものを用い、
   前記電気抵抗検出手段により、前記クラッシュボックスの圧潰に伴う電気抵抗値の変化量を検出する電気抵抗検出工程と、
   前記電気抵抗検出工程で検出された電気抵抗値の変化量に基づいて、前記クラッシュボックスの前記圧潰方向への変位量を算出する変位算出工程と、
   前記変位算出工程で算出された前記クラッシュボックスの変位量に基づいて、前記クラッシュボックスに作用する荷重値を算出する荷重算出工程と、
   前記荷重算出工程で算出された荷重値と前記車両の重量とに基づいて、前記クラッシュボックスに作用する衝撃加速度を算出する衝撃加速度算出工程と、
   前記変位算出工程で算出された前記クラッシュボックスの変位量と、前記衝撃加速度算出工程で算出された衝撃加速度との各々に基づいて、前記車両の乗員を保護するエアバッグを作動させるか否かを判定する判定工程と、
   を備えることを特徴とする衝突検知方法。
6. 前記荷重算出工程では、前記衝突検知装置に予め記憶された前記クラッシュボックスにおける前記荷重値と前記変位量との関係を示す荷重−変位特性データに基づいて、前記荷重値を算出することを特徴とする請求項５に記載の衝突検知方法。
7. 前記変位算出工程では、前記衝突検知装置に予め記憶された前記クラッシュボックスにおける前記変位量と前記電気抵抗値との関係を示す変位−電気抵抗特性データに基づいて、前記変位量を算出することを特徴とする請求項５又は６に記載の衝突検知方法。
8. 前記クラッシュボックスは、車両のバンパービームとフロントフレームとの間に設けられることを特徴とする請求項５〜７の何れか一項に記載の衝突検知方法。

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