JP6335085B2 - 車両用衝突検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、１本の衝突検知チューブの内圧の変化から衝突を検出する車両用衝突検出装置に関する。

従来、車両が歩行者に衝突したことを検知した場合、アクティブフードやカウルエアバッグ等の歩行者保護ユニットを作動させて歩行者を保護し、又、衝撃力の大きな衝突（重衝突）を検知した場合は、ステアリングハンドルやインストルメントパネルに設けたエアバッグを展開させて乗員を保護する技術が知られている。

車両が衝突物体に衝突したことを検知する技術として、例えば特許文献１（特許第４００５２５５号公報）には、フロントパンパに対し車幅方向に沿って非圧縮性の流体が封入された衝突検知チューブを配設し、この衝突検知チューブ内の圧力変化、すなわち衝撃力を圧力センサで検出する技術が開示されている。

又、同様の技術として、特許文献２（特許第５０１３１５７号公報）には、バンパビームの前面に２本の衝突検知チューブを上下にほぼ平行に配置し、この両衝突検知チューブの一端を閉塞すると共に、他方の端部に、チューブ内から外部へ、或いは外部からチューブ内へ流通する空気流量を検出するエアフロセンサを配設し、衝突時においては、各エアフロセンサによりチューブ内を流通する空気流量を計測することで、衝突物体が歩行者か軽量物かを判定する記述が開示されている。

そして、この特許文献２に開示されている技術では、各エアフロセンサで検出した空気流量が大きい場合は歩行者と判定し、小さい場合はロードコーン等の軽量物と判定するようにしている。

特許第４００５２５５号公報 特許第５０１３１５７号公報

上述した特許文献２に開示されている技術では、バンパビームに対して２本の衝突検知チューブを単に上下に配置しているに過ぎない。そのため、例えば、高さの低い障害物が車両に衝突した場合、下段の衝突検知チューブに連通するエアフロセンサでは空気流量の変化が検出されるが、上段の衝突検知チューブに連通するエアフロセンサでは空気流量の変化が殆ど検出されない場合が考えられる。このような場合、下段のエアフロセンサで検出した空気流量でのみ衝突物体が歩行者か軽量物かを判定することになる。

その結果、下段のエアフロセンサで検出した空気流量が大きい場合、衝突物体は歩行者であると判定し、歩行者を保護するためのアクティブフードやカウルエアバッグ等の歩行者保護ユニットを作動させることになる。

しかし、衝突時に下段のエアフロセンサのみで大きな空気流量が検出された場合、衝突物体は明らかに歩行者では無く、この状態で歩行者保護ユニットを作動させても実効性を得ることはできない。

又、不用意な歩行者保護ユニットの作動により、部品交換に要する出費か発生して運転者に負担を強いることになる。その上、歩行者保護ユニットの作動により、運転者の視界が遮られてしまい、車両移動が困難になってしまう不具合も生じる。

本発明は、上記事情に鑑み、衝突物体が高さの低い障害物か歩行者かを明確に識別することができ、高さの低い障害物が衝突した際には、歩行者保護ユニットを不用意に動作させることなく、運転者の出費負担を軽減することができ、その上、運転者の視界を不用意に遮ることのない車両用衝突検出装置を提供することを目的とする。

本発明は、１本の衝突検知チューブと該衝突検知チューブの両端に設けられて該衝突検知チューブの内圧の変化を検出する圧力検出手段とを有する衝突圧力検出手段を備え、前記衝突検知チューブが押潰された際の前記両圧力検出手段で検出した内圧の変化から衝突を検出する車両用衝突検出装置において、１本の前記衝突検知チューブがＵ字状の折返部を介して、車体前部或いは車体後部に対し、上下二段に配設され、両端に設けた前記圧力検出手段が車幅方向の一側に配置され、前記折返部が車幅方向の他側に配置されている。

本発明によれば、１本の衝突検知チューブをＵ字状の折返部を介して上下二段に配設し、両端に設けた圧力検出手段を車幅方向の一側に配置し、折返部を車幅方向の他側に配置したので、障害物が下段側の衝突検知チューブにのみ衝突した場合であっても、下段側の衝突検知チューブは上段側の衝突検知チューブと連通しているため、両端に設けた圧力検出手段にて、障害物の衝突をある時間差を有して検出させることができる。その結果、両圧力検出手段で検出した衝突時の圧力検出の時間差に基づいて衝突物体を明確に推定することが可能となり、高さの低い障害物が衝突した際には、歩行者保護ユニットが不用意に動作せず、運転者の出費負担を軽減することができ、しかも、運転者の視界が不用意に遮られることを防止することもできる。

フロントバンパにフレキシブルチューブセンサを配設した車両の要部正面図 図１のII-II断面図 図１のIII-III断面図 高さの低い障害物が衝突した状態を示す図３相当の断面図 歩行者が衝突した状態を示す図３相当の断面図 車両用衝突検出装置の概略構成図 衝突時におけるフレキシブルチューブセンサの両端に設けた圧力センサの出力特性を示し、（ａ）は高さの低い障害物が衝突したときの各圧力センサの出力特性を示すタイミングチャート、（ｂ）は歩行者の脚部が衝突したときの各圧力センサの出力特性を示すタイミングチャート

以下、図面に基づいて本発明の一実施形態を説明する。図１〜図３に示すように、車両の一例である自動車の車体前部１は、最前部にフロントバンパ３が設けられ、このフロントバンパ３の上方にフロントグリル４が設けられ、それらの後方にエンジンルーム（図示は省略）が設けられている。更に、車体前部１の上部にフロントフード５が設けられ、このフロントフード５にて、エンジンルームの上部が開閉自在に覆われている。

又、エンジンルームの前部に、エンジンの冷却系を構成する熱交換器（以下、「ラジエータ」と称する）７が配設され、更に、このラジエータ７の前方に、エアコンの冷凍サイクルを構成する熱交換器（以下、「コンデンサ」と称する）８が配設されている。このラジエータ７とコンデンサ８とが、正面視で矩形枠状に形成されているラジエータパネル９に固設されている。更に、このラジエータパネル９の両側のフレームが車幅方向左右に配設されて車体の前後方向へ延出する一対のフロントサイドフレーム１２に固設されている。

フロントバンパ３は、車体前面、すなわち反車体側に配設されて造形の一部として機能するバンパフェース１１と、このバンパフェース１１の後面に、このバンパフェース１１に沿って車幅方向に延在した状態で配設されている上部バンパビーム１３とを有し、この上部バンパビーム１３の両側背面にフロントサイドフレーム１２の前面が固設されている。又、この上部バンパビーム１３の下方に下部バンパビーム１４が配設されている。

更に、バンパフェース１１の内面と下部バンパビーム１４との間に下部衝撃吸収材１５ｂが介装され、又、バンパフェース１１の内面と上部バンパビーム１３との間に上部衝撃吸収材１５ａが配設されている。この両衝撃吸収材１５ａ，１５ｂは、衝撃エネルギの吸収効果を有する硬質ウレタンフォーム等の発泡樹脂材料によって一体形成されている。尚、符号３ａはフロントバンパ３に開口されている下部導風口である。

又、上部衝撃吸収材１５ａの背面と上部バンパビーム１３の前面との間に、衝突圧力検出手段としてのフレキシブルチューブセンサ２１を構成する衝突検知チューブとしてのフレキシブルチューブ２１ａが挟持されている。このフレキシブルチューブ２１ａは、圧潰自在な柔軟性を有していると共に内圧が上昇しても直径が膨らむことの無い非膨出性を有しており、例えばシリコンゴムに、編組或いは螺旋状に巻かれた繊維補強材が含浸されて形成されている。更に、このフレキシブルチューブ２１ａは上部衝撃吸収材１５ａよりも軟質であり、従って、上部衝撃吸収材１５ａは、前方からの衝突荷重を受けて後退した際に、自身が変形すること無くフレキシブルチューブ２１ａを押潰することができる。

このフレキシブルチューブ２１ａは、そのほぼ中央がＵ字状に折り返されており、このＵ字状折返部２１ｂを挟んで上チューブ部位２１ｃと下チューブ部位２１ｄとに領域が区分されている。フレキシブルチューブ２１ａは、Ｕ字状折返部２１ｂが上部バンパビーム１３の一側端（本実施形態では車体右側端部）に配設され、又、両チューブ部位２１ｃ，２１ｄの端部が上部バンパビーム１３の他側端（本実施形態では車体左側端部）に配設されている。上チューブ部位２１ｃと下チューブ部位２１ｄとは、上部バンパビーム１３の前面に所定間隔を開けて上下に配設されていると共に、互いに平行な状態で車幅方向へ上部バンパビーム１３に沿って延在されている。

更に、各チューブ部位２１ｃ，２１ｄの端部に、圧力検出手段としての上圧力センサ２１ｕと下圧力センサ２１ｌとが気密を保持した状態で取付けられている。フレキシブルチューブ２１ａの両端は、各圧力センサ２１ｕ，２１ｌによって密閉されているため、フレキシブルチューブ２１ａが押潰された際の内圧上昇が、この両圧力センサ２１ｌ，２１ｕにて検出される。尚、このフレキシブルチューブ２１ａ内には、空気や窒素ガス等の気体、或いは非圧縮性の流体が封入されている。

更に、図４に示すように、上部衝撃吸収材１５ａの上部バンパビーム１３に対抗する面に、各チューブ部位２１ｃ，２１ｄを保持する保持溝１５ｕ，１５ｌが所定間隔を開けて車体幅方向に形成されている。この保持溝１５ｕ，１５ｌは、断面円弧状、或いは上下広がりの断面楕円弧状に形成されており、各チューブ部位２１ｃ，２１ｄの対向面が当接保持されている。尚、図２、図５の符号Ｖｈは歩行者の脚部を模した脚部バリアであり、又、図４の符号Ｖｓは高さの低い障害物（例えば小動物）を模したショートバリアである。

又、図６に示すように、上下圧力センサ２１ｕ，２１ｌは、周知のマイクロコンピュータからなる衝突判定手段としての衝突判定ユニット（ＥＣＵ）３１に接続されており、一方、この衝突判定ユニット（ＥＣＵ）３１の出力側にエアバッグユニット３２、及び歩行者保護ユニット３３が接続されている。エアバッグユニット３２は運転席及び助手席の前方に配置されており、衝突時にエアバッグを展開させることで、運転者、及び助手席に着座している乗員を保護する。一方、歩行者保護ユニット３３は周知のアクティブフードやカウルエアバッグ等で構成されており、衝突物体が歩行者であると判定した場合、アクティブフードやカウルエアバッグを動作させて、主に、歩行者の頭部を保護する。

衝突判定ユニット３１は上下圧力センサ２１ｕ，２１ｌで検出したフレキシブルチューブ２１ａ内の圧力変化の時間的ずれ（時間差）Δｔに基づいて、衝突物体が歩行者か、高さの低い障害物（例えば、小動物）かを判定する。すなわち、高さの低い障害物を模したショートバリアＶｓが車体前部に衝突して下チューブ部位２１ｄが押潰されると、下圧力センサ２１ｌが上圧力センサ２１ｕよりも早い時刻に圧力変化を検知する。そのため、図７（ａ）に示すように、実線で示す下圧力センサ２１ｌで検出した圧力ピーク値Ｐｌが、破線で示す上圧力センサ２１ｕで検出した圧力ピーク値Ｐｕよりも早い時刻に検出される。

一方、歩行者の脚部が衝突した場合、歩行者の脚部を模した脚部バリアＶｈが車体前部に衝突した場合は、上下チューブ部位２１ｃ，２１ｄの双方がほぼ同時に押圧される。そのため、図７（ｂ）に示すように、上下圧力センサ２１ｕ，２１ｌで検出する圧力ピーク値Ｐｕ，Ｐｌの時間差Δｔは短く、或いはほぼ同時に検出される。従って、この両圧力ピーク値Ｐｕ，Ｐｌの時間差Δｔ求めることで、衝突物体がショートバリアＶｓか脚部バリアＶｈかを推定することができる。

そして、衝突物体がショートバリアＶｓと判定した場合は、歩行者保護ユニット３３、及びエアバッグユニット３２を動作させずにそのままの状態を維持する。一方、衝突物体が脚部バリアＶｈであると判定した場合は、歩行者保護ユニット３３を動作させて、主に歩行者の頭部を保護する。又、両圧力センサ２１ｌ，２１ｕの一方、或いは双方で検出した圧力上昇の加速度が、予め設定した乗員保護判定加速度を越えた場合は、エアバッグユニット３２を駆動させ、エアバッグを展開させて乗員を保護する。

次に、このような構成による車両用衝突検出装置の動作について説明する。車体前部１にバリアＶｈ，Ｖｓを衝突させると、バンパフェース１１が、その内面に配設されている上部衝撃吸収材１５ａを押圧して後退し、上部衝撃吸収材１５ａの背面がフレキシブルチューブセンサ２１のフレキシブルチューブ２１ａを押圧する。すると、このフレキシブルチューブ２１ａは、上部衝撃吸収材１５ａの背面とバンパビーム１３との間に挟まれ、押潰されて内圧が上昇する。そして、この内圧^変化が両圧力センサ２１ｕ，２１ｌで検出される。

ところで、図３に示すように、上部衝撃吸収材１５ａは、両チューブ部位２１ｃ，２１ｄを、断面円弧状、或いは上下広がりの断面楕円弧状に形成された保持溝１５ｕ，１５ｌで保持しているため、衝突時に上部衝撃吸収材１５ａから各チューブ領域２１ｃ，２１ｄに対して、斜め下方、或いは斜め上方から衝突荷重が印加された場合であっても、この保持溝１５ｕ，１５ｌを介して衝突荷重を確実に伝達させることができる。

このときの衝突物体が、小動物等、高さの低い障害物を模したショートバリアＶｓの場合、図４に示すように、下チューブ部位２１ｄが上チューブ部位２１ｃよりも大きく押潰される。このときの内圧力の上昇は、下チューブ部位２１ｄの端部に設けられている下圧力センサ２１ｌが、上チューブ部位２１ｃの端部に設けられている上圧力センサ２１ｕよりも早い時刻に検出するため、図７（ａ）に示すように、実線で表す下圧力センサ２１ｌで検出した圧力ピーク値Ｐｌの検出時刻と、破線で表す上圧力センサ２１ｕで検出した圧力ピーク値Ｐｕの検出時刻には、比較的大きな時間差Δｔが生じる。

一方、衝突物体が、脚部バリアＶｈの場合、図５に示すように、衝突時は、先ず、脚部バリアＶｈの下部が下部衝撃吸収材１５に衝突して蹴り上げられ、脚部バリアＶｈの上部が車体側へ傾斜して、上部衝撃吸収材１５ａに押し付けられる。そのため、下チューブ部位２１ｄと上チューブ部位２１ｃとがほぼ同時に押潰される。

従って、図７（ｂ）に示すように、破線で表す上圧力センサ２１ｕで検出する圧力ピーク値Ｐｕの検出時刻と、実線で表す下圧力センサ２１ｌで検出する圧力ピーク値Ｐｌの検出時刻とは、ほぼ同時刻となり、小さな時間差Δｔとなる。

各圧力センサ２１ｕ，２１ｌで検出された圧力は、図６に示す衝突判定ユニット３１に送信される。衝突判定ユニット３１では、下圧力センサ２１ｌと上圧力センサ２１ｕとでそれぞれ検出した圧力変化を計測し、両圧力センサ２１ｌ，２１ｈの何れか一方の圧力上昇が予め設定した衝突判定しきい値を超えている場合、衝突と判定し、圧力ピーク値Ｐｌ，Ｐｕを計測する。

そして、この圧力ピーク値Ｐｌ，Ｐｕを計測した時刻から時間差Δｔを求め、この時間差Δｔの絶対値｜Δｔ｜と、予め設定した衝突物体判定しきい値とを比較し、絶対値｜Δｔ｜が衝突物体判定しきい値を越えている場合は、障害物がショートバリアＶｓであると判定し、歩行者保護ユニット３３、及びエアバッグユニット３２を動作させること無く、そのまま状態を維持する。

一方、絶対値｜Δｔ｜が衝突物体判定しきい値を下回っている場合は、障害物が脚部バリアＶｈであると判定し、歩行者保護ユニット３３を駆動させる。上述したように、脚部バリアＶｈが車体前部に衝突すると、下部が蹴り上げられて上部が車体方向へ傾斜する。

この脚部バリアＶｈを歩行者の脚部に置き換えると、歩行者は、その上体がフロントフード５側へ傾倒されることになり、頭部がフロントフード５とフロントガラスとの間のカウルルーバ（図示せず）に衝突したり、車体側面に落下したりする可能性がある。そのため、周知のアクティブフードやカウルエアバッグ等からなる歩行者保護ユニット３３を駆動させて、歩行者を保護する。又、両圧力センサ２１ｕ，２１ｌの何れか一方で検出した圧力上昇の加速度が予め設定した乗員保護判定加速度を越えている場合は、エアバッグユニット３２を駆動させ、エアバッグを展開させて乗員を保護する。

このように、本実施形態では、１本のフレキシブルチューブセンサ２１に設けられているフレキシブルチューブ２１ａを中央からＵ字状に折り返して、このＵ字状折返部２１ｂを挟んで上チューブ部位２１ｃと下チューブ部位２１ｄとに区分し、この各チューブ部位２１ｃ，２１ｄを上部バンパビーム１３に対し、上下方向に所定間隔を開けて配設したので、上下に配設したチューブ部位１５ｃ，１５ｄに作用する圧力ピーク値Ｐｕ，Ｐｌの時間差Δｔを計測することで、衝突時の障害物が高さの低い障害物か歩行者かを明確に識別することができる。

そして、衝突物体が高さの低い障害物と判定した場合は、歩行者保護ユニットを動作させること無く、そのままの状態を維持するようにしたので、歩行者保護ユニットが不用意に動作することによる部品交換に伴う運転者の出費負担を軽減することができる。又、歩行者保護ユニットの不用意な動作が防止されるため、運転者の視界が遮られることが無く、車両の運転を継続させることができる。

尚、本発明は、上述した実施形態に限るものでは無く、例えば、フレキシブルチューブセンサ２１のフレキシブルチューブ２１ａは、上部衝撃吸収材１５ａ内、或いは上部衝撃吸収材１５ａとバンパフェース１１との間に設けられていても良い。この場合、この上部衝撃吸収材１５ａの車体幅方向両側を、上部バンパビーム１３の両端をはみ出してバンパコーナ方向へ延在させ、フレキシブルチューブ２１ａのＵ字状折返部２１ｂと両端部とを、上部衝撃吸収材１５ａの両端部側に配設するようにしても良い。更に、下チューブ部位２１ｄは、下部バンパビーム１４の前面、或いは下部衝撃吸収材１５ｂ内、或いは下部衝撃吸収材１５ｂとバンパフェース１１との間に設けられていても良い。加えて、本実施形態はリヤバンパに適用することも可能である。

１…車体前部、
３…フロントバンパ、
４…フロントグリル、
５…フロントフード、
１１…バンパフェース、
１２…フロントサイドフレーム、
１３…上部バンパビーム、
１４…下部バンパビーム、
１５ａ…上部衝撃吸収材、
１５ｂ…下部衝撃吸収材、
１５ｕ，１５ｌ…保持溝、
２１…フレキシブルチューブセンサ、
２１ａ…フレキシブルチューブ、
２１ｂ…Ｕ字状折返部、
２１ｃ…上チューブ部位、
２１ｄ…下チューブ部位、
２１ｕ…上圧力センサ、
２１ｌ…下圧力センサ、
３１…衝突判定ユニット、
３２…エアバッグユニット、
３３…歩行者保護ユニット
Ｐｌ，Ｐｕ…圧力ピーク値、
Ｖｈ…脚部バリア、
Ｖｓ…ショートバリア、
Δｔ…時間差

Claims (4)

1. １本の衝突検知チューブと該衝突検知チューブの両端に設けられて該衝突検知チューブの内圧の変化を検出する圧力検出手段とを有する衝突圧力検出手段を備え、
   前記衝突検知チューブが押潰された際の前記両圧力検出手段で検出した内圧の変化から衝突を検出する車両用衝突検出装置において、
   １本の前記衝突検知チューブがＵ字状の折返部を介して、車体前部或いは車体後部に対し、上下二段に配設され、両端に設けた前記圧力検出手段が車幅方向の一側に配置され、前記折返部が車幅方向の他側に配置されている
   ことを特徴とする車両用衝突検出装置。
2. 前記各圧力検出手段で検出した圧力変化を分析する衝突判定手段を有し、
   前記衝突判定手段は前記各圧力検出手段で検出した圧力変化のピーク値の時間差に基づいて衝突物体を推定する
   ことを特徴とする請求項１記載の車両用衝突検出装置。
3. 下段側の前記圧力検出手段で検出した圧力変化のピーク値に対し、上段側の前記圧力検出手段で検出した圧力変化のピーク値が遅れて検出された場合、前記衝突物体は高さの低い障害物であると推定する
   ことを特徴とする請求項２記載の車両用衝突検出装置。
4. 前記衝突検知チューブの少なくとも一部は、フレームに固定されて車幅方向へ延在するバンパビームと、前記バンパビームの反車体側に配設されたバンパフェースとの間に設けられている
   ことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の車両用衝突検出装置。

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