(57)【要約】【課題】  衝突検出の精度を向上させること。【解決手段】  車両の外面部に沿って配設された光ファイバ３の透過光量に基づいて、車両の外面部への衝突を検出する衝突検出装置１であって、光ファイバ３に沿って、形状記憶合金５が併設されている。また、形状記憶合金５の変態点は、光ファイバ３の温度特性が大きく変動する変動温度と一致しているのが好ましい。【選択図】  図１
2006317393.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の外面部に沿って配設された光ファイバの透過光量に基づいて、前記車両の外面部への衝突を検出する衝突検出装置であって、
前記光ファイバに沿って、形状記憶合金が併設されていることを特徴とする衝突検出装置。
【請求項２】
請求項１記載の衝突検出装置であって、
前記形状記憶合金の変態点は、前記光ファイバの温度特性が大きく変動する変動温度と一致していることを特徴とする衝突検出装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の衝突検出装置であって、
前記形状記憶合金の厚さは、前記光ファイバの温度特性に基づいて、設定されることを特徴とする衝突検出装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のうちいずれか１項記載の衝突検出装置であって、
前記形状記憶合金は前記光ファイバに対して、車両外側に併設されていることを特徴とする衝突検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用への物体の衝突を検出する衝突検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両の補強部材に配設された光ファイバの透過光量の変化に基づいて、衝突の検出を行う衝突検出センサが知られている（例えば、特許文献１参照）。当該衝突検出センサは、障害物が車両に衝突し、光ファイバが変形したときの透過光量の変化に基づいて、衝突を検出する。
【特許文献１】特許  第２８９５６６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記特許文献１に示す衝突検出センサにおいて、光ファイバの変形抵抗は温度変化によって変動することから、同一の衝突荷重に対する光ファイバの変形量が変動し、透過光量が変動する。したがって、光ファイバの温度変化に起因して、衝突荷重時の透過光量が変動することから、衝突検出装置による衝突の検出精度が低下するおそれがある。
【０００４】
本発明はこのような課題を解決するためのものであり、衝突検出装置の精度を向上させることを主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するための本発明の一態様は、車両の外面部に沿って配設された光ファイバの透過光量に基づいて、前記車両の外面部への衝突を検出する衝突検出装置であって、前記光ファイバに沿って、形状記憶合金が併設されていることを特徴とする衝突検出装置である。
【０００６】
なお、この一態様において、例えば、形状記憶合金は温度上昇に伴って硬化する。この為、形状記憶合金の変形抵抗が増加し、衝突荷重の吸収量が増加する。一方、光ファイバは温度上昇に伴って軟化し、光ファイバの変形抵抗が減少する。この為、衝突荷重時の光ファイバの変形量が増加し、透過光量の減少が大きくなる。
【０００７】
また、形状記憶合金は温度低下に伴って軟化し、変形抵抗が減少する為、衝突荷重の吸収量が減少する。一方、光ファイバは温度低下に伴って硬化し、光ファイバの変形抵抗が増加する。この為、光ファイバの変形量が減少し、衝突荷重時の透過光量の減少が小さくなる。
【０００８】
この一態様によれば、光ファイバに沿って、形状記憶合金が併設されている。これにより、温度変化に伴う光ファイバの変形抵抗の変動を、形状記憶合金の変形抵抗の変動により打消すことができる。したがって、温度変化に起因する光ファイバの透過光量の変動を抑制するこができる。すなわち、温度変化に伴う光ファイバの透過光量の変動を抑制し、衝突検出装置による衝突検出の精度を向上させることができる。
【０００９】
この一態様において、前記形状記憶合金の変態点は、前記光ファイバの温度特性が大きく変動する変動温度と一致しているのが好ましい。
【００１０】
なお、光ファイバの温度特性が大きく変動するとは、例えば温度変化に伴い、光ファイバの変形抵抗が大きく変動することによって、衝突荷重時の透過光量が大きく変動することを指す。また、形状記憶合金は温度上昇に伴って変形抵抗を増加させるが、特に変態点を境にして変形抵抗を急増させる。
【００１１】
したがって、形状記憶合金の変形抵抗が大きく変動する変態点と、光ファイバの変形抵抗が大きく変動する変動温度とを一致させることにより、光ファイバの変形抵抗の変動を形状記憶合金の変動抵抗の変動によって、効果的に抑制することができる。すなわち、温度変化に伴う光ファイバの透過光量の変動を効果的に抑制することができる。
【００１２】
さらに、この一態様において、前記形状記憶合金の厚さは、前記光ファイバの温度特性に基づいて、設定されてもよい。これにより、光ファイバの透過光量の変動を簡易に抑制するこができる。なお、形状記憶合金の厚さとは、例えば衝突方向の厚さを指す。
【００１３】
この一態様において、前記形状記憶合金は前記光ファイバに対して、車両外側に併設されているのが好ましい。なお、車両外側とは、物体が衝突する側を指す。また、例えば物体が衝突すると、まず形状記憶合金により衝突荷重が吸収される。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、衝突検出の精度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら実施例を挙げて説明する。なお、車両用の衝突検出装置の基本概念、主要なハードウェア構成、作動原理、及び基本的な制御手法等については当業者には既知であるため、詳しい説明を省略する。
【００１６】
図１は、本発明の一実施例に係る衝突検出装置が車両に搭載された状態を示す図であり、光ファイバケーブルおよび形状記憶合金を示す図である。また、図２は本発明の一実施例に係る衝突検出装置１のシステム構成を示す概略図である。
【００１７】
本実施例に係る衝突検出装置１は、車両前部又は後部のバンパ、車両左右ドア等の車両の外面部に沿って配設される光ファイバケーブル（光ファイバ）３を備えている。
【００１８】
例えば、光ファイバケーブル３はＵ字状に形成され、バンパリインフォースメント（バンパ補強部材）に沿って、モールドゴム等によりモールドされた状態で接着されている。また、バンパリインフォースメントの一端において、光ファイバケーブル３がＵ字状に折り返されている。なお、Ｕ字状の光ファイバケーブル３は、車両上下方向に並列的に配設されているが、図２において見易いように車両前後方向で並列的に図示されている。
【００１９】
このような光ファイバケーブル３は、例えば高屈折率シリコンゴムからなるコア部と、低屈折率シリコンゴムからなるクラッド部とからなり、外周面がフッ素系ゴムで被覆されている。光ファイバケーブル３の一端側から入射した光は、コア部とクラッド部の境界面で全反射を繰り返しながら、光ファイバケーブル３の他端側に伝送される。
【００２０】
バンパリインフォースメントには、光ファイバケーブル３に沿って、形状記憶合金５が配設されている。また、形状記憶合金５は、光ファイバケーブル３に沿った状態での形状を記憶している。さらに、形状記憶合金５は、光ファイバケーブル３に対して車両外側（物体が衝突する側）に配設される。これにより、例えばバンパに物体が衝突した場合、バンパへ入力された衝突荷重は、まず形状記憶合金５の弾性力によって吸収され、さらに光ファイバケーブル３に伝達されて、光ファイバケーブル３が変形する。なお、一般に形状記憶合金５の温度が上昇し、形状記憶合金５の弾性力（変形抵抗）が増加した場合、形状記憶合金５によって吸収される衝突荷重も増加する。この為、光ファイバケーブル３に伝達される衝突荷重は減少し、光ファイバケーブル３の変形量は減少する。
【００２１】
形状記憶合金５として、例えばＮｉ−Ｔｉ（ニッケル−チタニウム）系、Ｃｕ−Ｚｎ−Ａｌ（銅−亜鉛−アルミ）系が用いられている。
【００２２】
このような形状記憶合金５の特性として、温度が上昇すると弾性係数が増加し、特に変態点を境にして急激に増加する（図３）。例えば、Ｎｉ−Ｔｉ系の形状記憶合金５が用いられた場合、Ｃｏ（コバルト）、Ｃｕ（銅）等を添加することにより、変態点を調整することができる。ここで、変態点とは、形状記憶合金５を構成する原子の配列が変化する温度であり、この原子配列の変化によって、上述したような弾性係数の急激な変化が生じる。
【００２３】
また、光ファイバケーブル３の一端側には、白熱灯ランプ、レーザ素子、発光ダイオード（ＬＥＤ）等の光源７ａと、光源７ａの光量を調整する光量調整回路７ｂとを有する投光部７が接続されている。投光部７は、所定のトリガー信号を受信すると、光ファイバケーブル３の一端側へ一定の波長を有する光を継続的に入射する。
【００２４】
例えば、投光部７は車両のＩＧ（イグニッション）スイッチがオン状態後、オフ状態となるまで、光ファイバケーブル３の一端側に対して光を継続的に入射するように構成されていてもよい。また、投光部７は車両のエンジンが駆動しているとき、車速が０以上のときに、光ファイバケーブル３の一端側に対して光を継続的に入射するように構成してもよい。
【００２５】
光ファイバケーブル３の他端側には、投光部７から入射され、光ファイバケーブル３内を透過する透過光を受光し、受光量（透過光量）に応じて電気信号を生成する受光部９が接続されている。受光部９は透過光量に応じて電気信号を生成するフォトダイオード等の光変換素子９ａと、光変換素子９ａにより生成された電気信号を所定の増幅率で増幅させる増幅回路９ｂとを有している。
【００２６】
受光部９および投光部７には、受光部９により生成された電気信号の変化に基づいて、バンパ等へ物体が衝突したか否かを判定するＥＣＵ１１が接続されている。ＥＣＵ１１は受光部９からの電気信号が所定値以下になると、バンパに物体が衝突したと判定し、衝突信号を出力する。
【００２７】
例えば、ＥＣＵ１１にはエアバックシステムが接続されていてもよい。この場合、エアバックシステムはＥＣＵ１１から出力された衝突信号を受信すると、インフレータを作動させ、エアバックを膨張、展開させるように構成されている。
【００２８】
なお、ＥＣＵ１１はマイクロコンピュータから構成されており、制御、演算プログラムに従って各種処理を実行するとともに、装置１の各部を制御するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、ＣＰＵの実行プログラムを格納するＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、演算結果等を格納する読書き可能なＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）、タイマ、カウンタ、入力インターフェイス、及び出力インターフェイス等を有している。
【００２９】
ところで、バンパに物体が衝突すると、光ファイバケーブル３が屈曲変形し、光ファイバケーブル３内を透過する透過光量が減少する（図４）。ＥＣＵ１１は、この透過光量が所定量以下になると、物体がバンパに衝突したと判定し、衝突信号を出力する。
【００３０】
また、光ファイバケーブル３は温度上昇に伴って軟化し、変形抵抗が減少する。この為、衝突荷重時における光ファイバケーブル３の変形量は増加し、光ファイバケーブル３内を透過する透過光量の減少が大きくなる。
【００３１】
図５は光ファイバケーブル３の温度がＴ１、Ｔ２、Ｔ３（Ｔ１＜Ｔ２＜Ｔ３）のときの、光ファイバケーブル３の透過光量と光ファイバケーブル３に印加される衝突荷重との関係（以下、透過光量変動曲線と称す。）の一例を示す図である。なお、図５において、縦軸は光ファイバケーブル３の透過光量を示し、横軸は光ファイバケーブル３に印加される衝突荷重を示している。
【００３２】
図５に示す如く、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３の順で高温になるにしたがって、光ファイバケーブル３の変形抵抗が減少し、透過光量の減少傾向が大きくなる。この為、従来の衝突検出装置において、光ファイバケーブルに印加される衝突荷重が同一であるにもかかわれず、光ファイバケーブルの透過光量は温度により変動し、衝突検出の精度が低下するおそれがある。
【００３３】
そこで、本発明に係る衝突検出装置１において、上述したような温度変化に起因する光ファイバケーブル３の温度特性の変動を抑制するように、光ファイバケーブル３に沿って形状記憶合金５が併設されている。
【００３４】
すなわち、温度上昇時において、光ファイバケーブル３の変形抵抗の減少が、形状記憶合金５の変形抵抗の増加によって打消されるように構成する。一方、温度低下時において、光ファイバケーブル３の変形抵抗の増加が、形状記憶合金５の変形抵抗の減少によって打消されるように構成する。これにより、光ファイバケーブル３の温度変動による透過光量の変動が抑制され、衝突検出の精度を向上させることができる。
【００３５】
なお、光ファイバケーブル３に沿って形状記憶合金５が併設された場合、図５に示す如く、例えば高温度Ｔ３の透過光量変動曲線は、（３）の点線状態から（３）′の実線状態となる。すなわち、衝突荷重の小さい荷重初期（４）において、形状記憶合金５の変形により完全に衝突荷重が吸収されるため、光ファイバケーブル３の透過光量は変化しない。更に衝突荷重が増加すると、増加した衝突荷重は形状記憶合金５の変形により吸収され減少した状態で、光ファイバケーブル３に伝達される。したがって、（３）′実線の透過光量変動曲線は、（３）点線の透過光量変動曲線と比較して曲率が小さくなり、緩やかに減少する。最終的に形状記憶合金５が折れ曲がり、変形しない状態になると、衝突荷重は形状記憶合金５により吸収され減少すること無く、光ファイバケーブル３に伝達される。したがって、（３）′実線の透過光量変動曲線と（３）点線の透過光量変動曲線とが重なる状態となる。
【００３６】
また、上述したように形状記憶合金５の温度が、例えばＴ１、Ｔ２からＴ３へ上昇すると、形状記憶合金５の弾性係数が増加し、更に形状記憶合金５によって吸収される衝突荷重が増加する。これにより、透過光量変動曲線において、光ファイバケーブル３の透過光量が変化しない荷重初期（４）の区間は、温度が上昇するほど長くなる。この場合、温度がＴ１＜Ｔ２＜Ｔ３であることから、温度Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３の順で透過光量が変化しない荷重初期（４）の区間は長くなる。したがって、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３の透過光量変動曲線（１）、（２）、（３）′は、相互に近付き、温度変動によるバラツキを抑制することができる。すなわち、温度変動による光ファイバケーブル３の透過光量の変動を抑制でき、衝突検出の精度が向上させることができる。
【００３７】
なお、上述した透過光量が変化しない荷重初期（４）、および透過光量変動曲線の曲率は、形状記憶合金５の衝突荷重方向の厚さを変えることにより調整することができる。例えば、形状記憶合金５の衝突荷重方向の厚さを大きくすると、形状記憶合金５による衝突荷重の吸収量が増加する。これにより、透過光量が変化しない荷重初期（４）の区間は長くなり、透過光量変動曲線の曲率は小さくなる。一方、形状記憶合金５の衝突荷重方向の厚さを小さくすると、形状記憶合金５による衝突荷重の吸収量が減少する。これにより、透過光量が変化しない荷重初期（４）の区間は短くなり、透過光量変動曲線の曲率は大きくなる。
【００３８】
また、透過光量変動曲線において、実際の衝突が生じる衝突荷重領域Ａにおいて（図６）、温度変化による光ファイバケーブル３の透過光量のバラツキを抑制することができる。これにより、衝突検出の精度を効率的に向上させることができる。
【００３９】
さらに、温度上昇に伴い、光ファイバケーブル３の変形抵抗が減少し、透過光量が減少していくが、光ファイバケーブル３の温度特性が大きく変動する変動温度以上になると、この透過光量の減少傾向が急に大きくなる。すなわち、光ファイバケーブル３には、温度上昇に伴い、初期段階で透過光量は緩やかに減少し、変動温度になると透過光量が急に減少するという特性がある。例えば、図５に示す如く、温度がＴ２からＴ３へと増加する過程で変動温度が存在し、光ファイバケーブル３の温度特性が大きく変動する。
【００４０】
一方、上述したように、形状記憶合金５の温度が変態点以上になると、形状記憶合金５の弾性力は急増し、形状記憶合金５により吸収される衝突荷重も急増する。したがって、光ファイバケーブル３の変形量が急減することから、透過光量の減少量は急減する。
【００４１】
そこで、形状記憶合金５の変態点を光ファイバケーブル３の変動温度と一致させる。これにより、変動温度以上になったときの光ファイバケーブル３の透過光量の急減を、変態点以上になったときの形状記憶合金５による透過光量の減少量の急減により、打ち消すことができる。したがって、温度変動による光ファイバケーブル３の透過光量の変動を効果的に抑制でき、衝突検出の精度をより向上させることができる。
【００４２】
なお、形状記憶合金５の変態点を光ファイバケーブル３の変動温度と一致させるには、形状記憶合金５の変態点を光ファイバケーブル３の変動温度に近づける場合も含むものとする。
【００４３】
また、光ファイバケーブル３の略中央部近傍には、エンジンのラジエータを冷却する為の吸気口が配置されていることから、光ファイバケーブル３の略中央部の温度は、左右側端部の温度と比較して低くなる（図７）。従来の衝突検出装置において、例えば光ファイバケーブル３の略中央部に物体が衝突した場合、光ファイバケーブル３の低温時における温度特性が衝突検出に反映される傾向にあり、当該検出の精度が低下することがある。
【００４４】
一方、本発明に係る衝突検出装置１において、形状記憶合金５は略中央部、左右側端部等の局所的な位置の温度に応じて、形状記憶合金５の弾性力を局所的に変化させる。これにより、温度変化による光ファイバケーブル３の透過光量の変動を高精度に抑制することができ、衝突検出の精度を向上させることができる。
【００４５】
以上、本発明を実施するための最良の形態について一実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、上述した一実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。
【００４６】
例えば、上記一実施例において、光ファイバケーブル３に沿ってセーフィングセンサ１３が取り付けられた構成も適用可能である（図８）。セーフィングセンサ１３は、光ファイバケーブル３に沿って配設された複数の電極１３ａを有し、電極１３ａの周囲はゴムチューブ１３ｂで被覆されている（図９（ａ））。
【００４７】
物体がバンパに衝突して、セーフィングセンサ１３に衝突荷重が掛かると、ゴムチューブ１３ｂが変形し、内部の電極１３ａが相互に接触することによって、衝突が検出される（図９（ｂ））。このゴムチューブ１３ｂは高温で柔らかくなり、低温で固くなるという温度特性がある。一方、上述したように形状記憶合金５は高温で固くなり、低温で柔らかくなるというゴムチューブ１３ｂとは逆の温度特性がある。
【００４８】
したがって、図１０に示す如く、形状記憶合金５を衝突側かつセーフィングセンサ１３に沿って配設することにより、これら相互の温度特性が打ち消しあい、ゴムチューブ１３ｂの温度特性による衝突検出精度の低下を抑制することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明は、車両用の衝突検出装置に利用できる。搭載される車両の外観、重量、サイズ、走行性能等は問わない。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の一実施例に係る衝突検出装置が車両に搭載された状態を示す図であり、光ファイバケーブルおよび形状記憶合金を示す図である。
【図２】本発明の一実施例に係る衝突検出装置のシステム構成を示す概略図である。
【図３】光ファイバケーブルの温度と弾性係数との関係の一例を示す図であり、光ファイバケーブルの変態点を示す図である。
【図４】バンパに物体が衝突したときの透過光量が減少する状態の一例を示す図である。
【図５】光ファイバケーブルの温度がＴ１、Ｔ２、Ｔ３のときの、光ファイバケーブルの透過光量と光ファイバケーブルに印加される衝突荷重との関係の一例を示す図である。
【図６】光ファイバケーブルの温度がＴ１、Ｔ２、Ｔ３のときの、光ファイバケーブルの透過光量と光ファイバケーブルに印加される衝突荷重との関係の一例を示す図であり、実際の衝突が生じる衝突荷重領域Ａを示す図である。
【図７】光ファイバケーブルの略中央部の温度域と右側端部の温度域とを示す図である。
【図８】光ファイバケーブルに沿ってセーフィングセンサが取り付けられた状態を示す図である。
【図９】（ａ）セーフィングセンサが光ファイバケーブルに沿って配設された状態を示す断面図である。（ｂ）セーフィングセンサのゴムチューブが変形し内部の電極が接触した状態を示す図である。
【図１０】形状記憶合金が衝突側かつセーフィングセンサに沿って配設された状態を示す断面図である。
【符号の説明】
【００５１】
１    衝突検出装置
３    光ファイバケーブル（光ファイバ）
５    形状記憶合金
７    投光部
９    受光部
１１    ＥＣＵ
【図１】
2006317393.tif 000003
【図２】
2006317393.tif 000004
【図３】
2006317393.tif 000005
【図４】
2006317393.tif 000006
【図５】
2006317393.tif 000007
【図６】
2006317393.tif 000008
【図７】
2006317393.tif 000009
【図８】
2006317393.tif 000010
【図９】
2006317393.tif 000011
【図１０】
2006317393.tif 000012