(57)【要約】【課題】歩行者保護システムに用いられる歩行者との衝突検知のためのバンパー衝突センサにおいて、バンパーが大きく変形しても歩行者を傷つけることなく、また、センサが破断することなく高信頼に衝突検知を可能としたバンパー衝突センサを提供することを目的とする。【解決手段】少なくとも一部に伸縮部分を有するワイヤ１３と、ワイヤ１３の一端に接続された張力センサ１４と、張力センサ１４およびワイヤ１３を内蔵した可塑性を有するバンパー１１とからなり、張力センサ１４をバンパー１１の一端に固定し、ワイヤ１３を張力センサ１４にほとんど応力がかからないようにバンパー１１の長手方向に沿って配置し、ワイヤ１３の他端をバンパー１１に固定した構成とすることにより、衝突によるバンパー１１の変形を伸縮部分が吸収するので、上記課題を解決するバンパー衝突センサが構成できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一部に伸縮部分を有するワイヤと、このワイヤの一端に接続された張力センサと、この張力センサおよび前記ワイヤを内蔵した可塑性を有するバンパーとからなり、前記張力センサをバンパーの一端に固定し、前記ワイヤを前記張力センサにほとんど応力がかからないように前記バンパーの長手方向に沿って配置し、前記ワイヤの他端を前記バンパーに固定したバンパー衝突センサ。
【請求項２】
ワイヤの伸縮部分を引っ張りバネとした請求項１に記載のバンパー衝突センサ。
【請求項３】
ワイヤをステンレス製とした請求項２に記載のバンパー衝突センサ。
【請求項４】
バンパーと一体に複数の突起を形成し、この突起の間にワイヤを配置した後、前記突起にカバーを固定した請求項１に記載のバンパー衝突センサ。
【請求項５】
突起の断面を円形状とした請求項４に記載のバンパー衝突センサ。
【請求項６】
カバーの断面を円形状とした請求項４に記載のバンパー衝突センサ。
【請求項７】
カバーの一部に穴を設け、この穴に突起を通した後、前記突起の一部を加熱圧縮することで前記カバーを前記突起に固定した請求項４に記載のバンパー衝突センサ。
【請求項８】
ワイヤの他端を突起の一部に固定した請求項４に記載のバンパー衝突センサ。
【請求項９】
張力センサを歪により抵抗値が変化する歪抵抗素子とした請求項１に記載のバンパー衝突センサ。
【請求項１０】
歪抵抗素子はルテニウム酸化物系導電粒子とガラス成分を含む厚膜抵抗体ペーストを印刷、焼成して形成された請求項９に記載のバンパー衝突センサ。
【請求項１１】
張力センサは検出回路を内蔵し、この検出回路は歪抵抗素子とともにステンレス基板上に形成した請求項９に記載のバンパー衝突センサ。
【請求項１２】
検出回路は張力センサの直流成分をカットした出力の最大値が既定範囲内であり、かつ前記出力の減衰速度絶対値が既定値以上であれば歩行者に衝突したと判断し、前記最大値をバンパーの変形の大きさとして出力する請求項１１に記載のバンパー衝突センサ。
【請求項１３】
ワイヤおよびこのワイヤの一端に接続された張力センサを平行に複数配置し、各々の前記ワイヤの長さが互いに異なるように構成した請求項１に記載のバンパー衝突センサ。
【請求項１４】
張力センサは同列状に一体形成された請求項１３に記載のバンパー衝突センサ。
【請求項１５】
張力センサは検出回路を内蔵し、この検出回路は各々の張力センサの直流成分をカットした出力の最大値が既定範囲内であり、かつ前記出力の減衰速度絶対値が規定値以上であれば歩行者に衝突したと判断し、前記最大値をバンパーの変形の大きさとして出力するとともに、各々の前記張力センサの直流成分をカットした出力を積分した値から衝突位置および衝突人数を求めて出力する請求項１３に記載のバンパー衝突センサ。
【請求項１６】
互いに長さが異なり平行に配置した複数のワイヤと、各々の前記ワイヤの一端に接続された張力センサを２組設け、この２組の張力センサをそれぞれバンパーの両端に固定した構成の請求項１３に記載のバンパー衝突センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、歩行者の衝突を検出するための自動車用バンパー衝突センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、交通事故における歩行者保護の観点から、世界的に自動車に対する歩行者保護規則が制定される傾向にある。これは自動車が歩行者と衝突した際に歩行者の受ける傷害の程度を軽減するものであり、従来から様々な歩行者保護システムが提案されている。中でも歩行者との衝突を検知すると、ボンネットを持ち上げて硬いエンジン部への頭部衝突を防ぐシステムやボンネット上にエアバッグを展開するシステムは、歩行者の頭部障害を積極的に軽減するシステムとして注目され、盛んに開発されている。
【０００３】
これらの歩行者保護システムには歩行者と衝突したことを検知するためのバンパー衝突センサが必要である。このようなバンパー衝突センサとして荷重センサを用いたものが提案されており、図１４にその荷重センサの平面図を、図１５にその荷重センサの出力波形図を示す。
【０００４】
図１４において、荷重センサ１は帯状のセンサフィルム１ａの上にスクリーン印刷等によって形成されたセンサセル１ｂからなる。このセンサセル１ｂに荷重が加わると、その大きさに比例して出力（電圧）が変化する。このようなセンサセル１ｂはセンサフィルム１ａの長手方向に略等間隔に複数個形成されている。そして、このような構成の荷重センサ１は自動車のバンパーの長手方向に配置される。
【０００５】
自動車が歩行者と衝突すると、バンパーに配置した荷重センサ１に衝突による衝撃に応じた荷重が加わる。図１５に示すように、自動車が歩行者に衝突するとセンサ出力は急増するが、その後歩行者は跳ね飛ばされるためセンサ出力は急減する。従って歩行者と衝突したときはセンサ出力がピークを持つ波形となる。この場合、対大人の場合はピークが大きく、対小人の場合はピークが小さくなる。
【０００６】
一方、壁や柱など固定物に衝突すると、センサ出力は急増した後、固定物なので跳ね飛ばされることがないため荷重がかかり続ける。その結果、センサ出力は減少することなく緩やかに増加し続ける波形となる。
【０００７】
このことから、従来の荷重センサ１は単に衝突を検知するだけでなく、図１５における時間幅Ｔの間のピーク値が対人出力範囲（Ｓ１からＳ２の間）にあるか否かで、衝突対象物が人か物かを判断することができる。
【０００８】
なお、この出願の発明に関する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
【特許文献１】特開２００４−２７６８８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
このような荷重センサ１を用いることで、確かに人と物を区別して衝突を検出することは可能であるが、それには図１５に示した波形を正確に得る必要がある。従って、荷重センサ１はバンパーに対して強固に固定しておかなければならない。
【００１０】
一方、歩行者保護の観点から、衝突する歩行者の最初にダメージが加わる脚部への損傷を低減するために、バンパーはあえて変形しやすくした衝撃吸収構造が採用される傾向にある。このようなバンパーに歩行者が衝突したときのバンパーの変形量は、いずれもほぼ片足の大腿部の太さ程度であることが知られている。これは標準体型で約１５〜２０ｃｍに相当する。
【００１１】
このような衝突による変形に対し、バンパーに強固に固定した荷重センサ１はセンサフィルム１ａからなる帯状のものであるので、数１０ｃｍオーダーで引っ張られるとバンパーの変形中に破断することが考えられる。その結果、図１５に示した波形を計測中にセンサ出力が途切れて衝突検知ができなくなる可能性があるという課題があった。
【００１２】
これに対し、センサフィルム１ａを破断しないように丈夫な構成とすることも考えられるが、この場合は歩行者の衝突時にバンパーは変形しても荷重センサ１が変形しないため、かえって荷重センサ１が歩行者の脚部を傷つけてしまうという問題があった。
【００１３】
また、センサフィルム１ａをゴム状の柔らかい構成とすると、センサセル１ｂがバンパー変形に合わせて動いてしまい、正確な荷重を測定することができなくなる。
【００１４】
以上のことから、本発明は前記従来の課題を解決するもので、バンパーが大きく変形しても歩行者を傷つけることなく衝突を検知できるバンパー衝突センサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
前記従来の課題を解決するために、本発明のバンパー衝突センサは、少なくとも一部に伸縮部分を有するワイヤと、このワイヤの一端に接続された張力センサと、この張力センサおよび前記ワイヤを内蔵した可塑性を有するバンパーとからなり、前記張力センサをバンパーの一端に固定し、前記ワイヤを前記張力センサにほとんど応力がかからないように前記バンパーの長手方向に沿って配置し、前記ワイヤの他端を前記バンパーに固定したものである。
【００１６】
本構成によって、衝突によるバンパーの変形に応じた伸縮部分の伸びをワイヤの張力として張力センサで検出している。
【発明の効果】
【００１７】
本発明のバンパー衝突センサによれば、バンパーの変形をワイヤの伸縮部分の伸びで吸収するので、歩行者を傷つけることなく、かつ、センサが破断することなく高信頼に衝突を検知することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１９】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１におけるバンパー衝突センサの概略斜視図である。図２は同バンパー衝突センサのカバー部分の突起部への組み込み方法を示す組み立て図である。図３は同バンパー衝突センサの張力センサ部分の構造を示す一部断面図である。図４は同バンパー衝突センサの張力検出部の概略断面図である。図５は同バンパー衝突センサの出力から直流成分をカットした後の出力波形図である。図６は同バンパー衝突センサの動作を示すフローチャートである。
【００２０】
図１において、バンパー１１は歩行者への傷害を低減するため可塑性を有する材料から成型されている。バンパー１１には断面が円形の円錐形状に形成した複数の突起１２がバンパー１１と一体成型により設けられている。
【００２１】
突起１２をバンバー１１と一体に成型することにより部品点数を減らすことができ、歩行者との衝突による部品の脱落に起因した負傷の可能性を低減することができる。
【００２２】
２本の突起１２の間にはステンレス製の引っ張りバネからなるワイヤ１３が設置されている。ここで、引っ張りバネは伸縮部分に相当し、実施の形態１ではワイヤ１３全体を伸縮部を有する引っ張りバネとして構成した。
【００２３】
また、ワイヤ１３が突起１２に引っかからないように突起１２の間隔はワイヤ１３の直径よりも大きくしてある。
【００２４】
なお、伸縮部分は弾性を有するゴム系材料でも適用できるが、自動車の過酷な環境下での劣化が懸念されるため、金属材料、中でも耐久性に優れるステンレス材料からなる引っ張りバネにすることにより信頼性が向上する。
【００２５】
ワイヤ１３の一端は張力センサ１４に内蔵された張力検出部（図示せず）に接続されている。
【００２６】
張力センサ１４はバンパー１１の一端に固定されている。この部分は歩行者と衝突することができないので、衝突によるセンサ破損の可能性を極めて低減できる。
【００２７】
ワイヤ１３の他端は図１の左下に位置する突起１２にワイヤ１３を構成する引っ張りバネの一部をはめ込んで固定されている。このように固定することで新たな固定部材が不要となり部品点数を削減できる。また、歩行者との衝突による部品の脱落に起因した負傷の可能性を低減することができる。
【００２８】
ワイヤ１３の長さは固定用の突起１２と張力センサ１４を結ぶ長さとしたので、図１のように取り付けた際に張力センサ１４にはほとんど応力がかからない状態となる。このように構成することでワイヤ１３に張力がほとんどかからないため、自動車運転時のワイヤ１３の振動が張力センサ１４に伝わらず信頼性が向上する。
【００２９】
ワイヤ１３の中間部分は、バンパー１１から外れないように、断面が円形の円柱形状からなるカバー１５を突起１２にはめ込むことでバンパー１１に組み込まれている。なお、突起１２およびカバー１５の断面をそれぞれ円形としたのは、角のある形状だと衝突によるバンパー変形によってワイヤ１３が角に引っかかり、ワイヤの張力が正確に張力センサ１４に伝わらなくなる可能性があるが、その可能性を低減するためである。さらに、角がないためバンパー変形により歩行者に突起１２やカバー１５が当たることによる負傷の可能性を低減することもできる。
【００３０】
突起１２へのカバー１５の組み込み方法を図２に示す。なお、図２は図１の点線部分の断面を示す。
【００３１】
まず、突起１２の間にワイヤ１３を差し込む（図２（ａ））。次に突起１２にカバー１５の穴（図示せず）を挿入する（図２（ｂ））。次に突起１２のカバー１５からはみ出した部分に熱プレス１６を押し付ける（図２（ｃ））。これによりはみ出し部分が軟化して加熱圧縮される。最後に熱プレス１６を外すことでつぶれたはみ出し部分が硬化してカバー１５を突起１２に固定する（図２（ｄ））。このような組み立て方法とすることで、極めて容易にワイヤ１３をバンパー１１に組み込むことが可能となる。
【００３２】
次に張力センサの詳細について説明する。図３に張力センサ１４の内部の構成図を示す。
【００３３】
張力センサ１４の内部には張力検出部１７がネジ１８により本体１９に固定されている。
【００３４】
張力検出部１７は、図３に示すような片持ち梁形状のステンレス基板２０の表面に図示しない絶縁層を形成し、その表面に配線を構成する電極２１を形成し、さらに電極２１の一部と重なるように絶縁層の上で梁の表面の一部に、歪により抵抗値が変化する歪抵抗素子２２を形成し、その表面に歪抵抗素子２２を覆うように図示しない保護層を形成することで構成されている。また、ステンレス基板２０における梁の根元部分には検出回路２３が形成されている。なお、検出回路２３の全面には回路部品（図示せず）を保護する樹脂製の保護膜が塗布されている。
【００３５】
このような構造とすることにより極めて容易に検出回路２３も一体化して張力検出部１７を構成することができるため、部品点数の削減による低コスト化に加え、歩行者との衝突による部品の脱落に起因した負傷の可能性を低減することができる。
【００３６】
梁の先端部近傍にはワイヤ１３が溶接接続されている。このように梁もワイヤ１３もステンレスとしたことで溶接が可能になるので、材料自身の耐久性確保に加え、容易に確実に両者を接続することができる。
【００３７】
張力検出部１７の張力検出部分の断面（図３のＡ−Ａ部断面）を図４に示す。なお、図４はわかりやすくするためにステンレス基板２０の上に形成される構成物の厚みを実際より誇張して示した。
【００３８】
ステンレス基板２０の上には絶縁層２４としてガラス成分を含有する絶縁ペーストを印刷、焼成することにより形成してある。なお、絶縁性を確実にするため、複数回の印刷、焼成を行った。
【００３９】
絶縁層２４の上には金属成分（微粒子）からなる導体ペーストを印刷、焼成することにより電極２１が形成してある。ここでは銀−パラジウム系の金属成分を用いた。なお、このときに検出回路２３の配線パターン（図示せず）も同時に形成してある。
【００４０】
電極２１の上には、その一部が重なるようにルテニウム酸化物系導電粒子とガラス成分を含む厚膜抵抗体ペーストを印刷、焼成することにより歪抵抗素子２２が形成してある。
【００４１】
歪抵抗素子２２および電極２１でステンレス基板２０の梁の部分には、その全体を覆うように絶縁層２４より焼成温度が低いガラス成分を含有する絶縁ペーストを印刷、焼成することにより保護層２５が形成してある。
【００４２】
このような構成で張力検出部分は構成され、いずれの構成物も使用環境温度よりはるかに高温で焼成されるので、極めて高い信頼性を確保することができる。
【００４３】
なお、検出回路２３は保護層２５を形成した後、回路部品を実装し、半田リフロー炉を通すことで組み立てられる。その後、前記のように回路部品上に保護膜を塗布することで張力検出部１７が完成する。
【００４４】
次に動作について説明する。なお、一般に自動車が歩行者と衝突する時、車速が時速２０ｋｍ未満であれば大きな傷害を及ぼさず、車速が時速６０ｋｍを超えると歩行者はボンネットより後方に大きく跳ね飛ばされるため、いずれの場合も歩行者安全システムを駆動しても効果がない。従って、システム駆動の前提として、自動車に搭載されている車速センサからの車速信号を読み込んだ結果、時速２０〜６０ｋｍの時であれば以下の動作を行うものとする。
【００４５】
バンパー１１に歩行者が衝突すると、可塑性の材料からなるバンパー１１は数１０ｃｍ程度変形する。その結果、バンパー１１に内蔵されたワイヤ１３は変形に応じて引っ張られる。この際、ワイヤ１３全体が引っ張りバネでできているため、ワイヤ１３が破断することなく伸びるとともに、その張力が張力検出部１７に伝達される。
【００４６】
張力検出部１７にはステンレス基板２０の一部に設けた梁が引っ張られる方向に応力が加わる。その結果、梁の表面に設けた歪抵抗素子２２が歪み、抵抗値が変化する。この変化は検出回路２３で電気的に検出される。
【００４７】
検出回路２３は歪抵抗素子２２の抵抗値変化を電圧の変化として検出するが、この際に電圧の直流成分をカットするようにフィルター回路が組み込まれている。これにより、歪抵抗素子２２の経時的な変化や温度変化等の直流的な各種抵抗値変動要因をカットすることができ、出力の信頼性が向上する。
【００４８】
但し、このように構成すると張力の絶対値を検出できなくなり、張力の変化量のみを出力することになる。そのときの張力センサ１４の出力波形例を図５に示す。図５で横軸は時間、縦軸は出力を示す。また、実線は歩行者に衝突したとき、点線は固定物に衝突したときの波形をそれぞれ示す。
【００４９】
まず、歩行者に衝突したときは、バンパー１１が急激に変形し、ワイヤ１３が引っ張られて張力は急増する。その後、歩行者は跳ね上げられ、バンパー１１の変形はそれ以上進行しなくなる。従って、ワイヤ１３は歩行者が跳ね上げられた状態でのバンパー１３の変形量に応じた張力のまま推移する。よって、張力の変化は衝突の瞬間に急増し、後は一定の張力のままとなる。
【００５０】
この変化を、直流成分をカットした検出回路２３から見た出力で考えると、上記した張力の変化量（微分量）を表すことになるので、歩行者との衝突の瞬間に発生する張力の急増に応じて出力変化量も急増する。次に跳ね上げられるに従って張力が一定になるので変化量は急減し、最終的には０になる。ゆえに出力は図５の実線で示したようにピークを持つ波形となる。
【００５１】
次に固定物に衝突した場合については、歩行者衝突と同様にまずバンパー１１が急激に変形し、ワイヤ１３が引っ張られて張力は急増する。その後、固定物は跳ね上げられないのでバンパー１１は自動車が停止するか固定物によって跳ね返されるまで変形し続ける。従って、ワイヤ１３は歩行者を跳ね上げられた状態より大きな張力で長時間に渡って増大し続け、最後にはバンパー１３の変形量に応じた張力のまま推移する。よって、張力の変化は衝突の瞬間に歩行者衝突より大きい値まで急増し、その後衝突時よりはゆっくりと増加し続け、最後に一定の張力を保つことになる。
【００５２】
この変化を、直流成分をカットした検出回路２３から見た出力で考えると、固定物との衝突の瞬間に発生する張力の急増に応じて出力変化量も急増する。次にバンパー１１がつぶれ続けることにより張力の変化量は緩やかに減少し、自動車が止まるか跳ね返されることでバンパー１１の変形が止まり、張力が一定になるので変化量は最終的に０になる。ゆえに出力は図５の点線で示したようにピークを持った後、緩やかに減少する波形となる。
【００５３】
このような出力特性の違いを利用して人と物の衝突区別をすることが可能となる。そのためのアルゴリズムを図６のフローチャートに示す。なお、このソフトウエアは検出回路２３に内蔵したマイクロコンピュータ（図示せず）によって実行される。
【００５４】
まず、張力センサ１４の直流成分をカットした後の出力を読み込む（Ｓ１）。次に、前回の出力値と比較し（Ｓ２）、変化していなければ衝突が起こっていないので（Ｓ２のＮｏ）今回読み込んだ値を前回値として更新する（Ｓ３）。その後Ｓ１に戻る。
【００５５】
Ｓ２で変化していれば（Ｓ２のＹｅｓ）、何らかの衝突がバンパー１１で起こっているので、それ以降の張力センサ１７の変化を既定時間分連続して読み込む（Ｓ４）。ここで、規定時間はあらかじめバンパー１１を内蔵した自動車に歩行者ダミーを衝突させたときの張力センサ１４の出力特性から図５に示すＴに相当する時間を求めておくことで決定する。
【００５６】
既定時間分の出力を読み込んだ後、最大値をサーチし、その値が既定範囲内（前記のごとくあらかじめ歩行者ダミーを衝突させて求めた出力波形の最大値範囲）にあるか否かを比較する（Ｓ５）。
【００５７】
既定範囲内であれば（Ｓ５のＹｅｓ）、最大値から後の出力減衰速度の絶対値と規定値（歩行者ダミーから求めた出力波形の減衰速度絶対値）とを比較する（Ｓ６）。規定値以上であれば（Ｓ６のＹｅｓ）、歩行者と衝突したと判断し、最大値の大きさをバンパー１１の変形大きさとしてデジタル信号で出力する（Ｓ７）。この値を出力することで歩行者と衝突したことがシステム側に伝達される。
【００５８】
一方、Ｓ５で既定範囲外である（Ｓ５のＮｏ）か、Ｓ６で規定値より小さければ（Ｓ６のＮｏ）、固定物に衝突したと判断し、固定物衝突フラグ（例えば前記変形大きさの値を−１とする）を出力する（Ｓ８）。
【００５９】
このようにバンパー衝突センサとして検出回路２３内で衝突判断まで行うことで、張力センサ１４の出力をアナログ値として直接歩行者保護システムに出力することによる両者間の配線への外乱ノイズの影響を除外することができるため、高い信頼性が得られるとともに歩行者保護システムのソフトウエア負担が軽減される。
【００６０】
また、歩行者と衝突したときはバンパー１１の変形の大きさをデジタル出力するので、前記同様ノイズの影響を受けず信頼性が高まるだけでなく、あらかじめ歩行者ダミーの衝突実験により求めた変形の大きさと衝突時の車速とのマトリックスから、衝突したのが大人か小人かを歩行者保護システム側で直接判定できるため、それに応じた最適なエアバッグの展開制御などが容易に可能となる。
【００６１】
以上の構成、動作により、バンパー１１が大きく変形しても歩行者を傷つけることなく高信頼に衝突検知できるバンパー衝突センサが得られる。
【００６２】
（実施の形態２）
図７は本発明の実施の形態２におけるバンパー衝突センサの概略斜視図である。図８は同バンパー衝突センサのカバー部分の突起部への組み込み方法を示す組み立て図である。図９は同バンパー衝突センサの張力センサ部分の構造を示す一部断面図である。図１０は同バンパー衝突センサの衝突位置によるワイヤの変形パターンを示す概略図である。図１１は同バンパー衝突センサの動作を示すフローチャートである。図７、８、９において、それぞれ図１、２、３と同じ構成要素については同じ符号を用い説明を省略する。
【００６３】
図７に示した実施の形態２におけるバンパー衝突センサの特徴となる部分は、実施の形態１（図１）の構成において互いに長さの異なる複数（図７では４本）のワイヤ１３をバンパー１１の長手方向に対し平行に配置した点である。それに対応して突起１２の数を増やすとともにカバー１５を長くして全てのワイヤ１３を保持できるようにしてある。また、張力センサ１４にはワイヤ１３と同数の張力検出部が内蔵されている。
【００６４】
このような構成とすることにより、例えば図７でバンパー１１の右側に歩行者が衝突すると、４本のワイヤ１３が全て引っ張られるため、張力検出部の出力が４つとも変化する。一方、バンパー１１の左側に歩行者が衝突すると、一番長いワイヤ１３（図７で一番上のワイヤ）だけが引っ張られるため、一番上のワイヤ１３が接続された張力検出部の出力だけが変化する。従って、図７のような構成とすることで歩行者がバンパーのどの位置に衝突したかを判別できる点が新たな機能として追加される。
【００６５】
このようなバンパー衝突センサのバンパー１１へのワイヤ１３組み込み方法も図８（図７における点線部分の断面）に示すように、ほぼ図２と同様の手順となるが、図８の例ではワイヤ１３を４本保持するために突起１２が一列あたり５本、これに対応してカバー１５も長くなり、図示しない穴の数も５個となる。これを実施の形態１と同様に熱プレス１６で同時に固定することで実施の形態１と同じ工程で一気に４本のワイヤ１３をバンパー１１に組み込むことができる。
【００６６】
張力センサ１４の内部構造を図９に示す。基本的にはワイヤ１３が４本に増えたことに対応し、張力センサ１４を４個設けてもよいが、図９に示すようにステンレス基板２０に張力検出部１７を構成する梁を４本とすることで、一枚のステンレス基板２０から４個の張力検出部１７を同列状に一体に形成できる。このような構成とすることで張力センサ１４の空間効率が良くなるとともに、印刷、焼成工程により一気に歪抵抗素子２２を形成することで生産効率が上がり、かつ、ばらつきが少ない４個の張力検出部１７が構成できる。
【００６７】
さらに検出回路２３は４つの梁の根元部分に共通して形成できる上、マイクロコンピュータによる判断部分は共用できるので、張力センサを個別に４個設けた場合に比べ検出回路２３の構成が簡略化され、部品点数削減による信頼性向上および低コスト化も可能となる。
【００６８】
次に動作について説明する。なお、動作の前提となる車速範囲は実施の形態１と同様に時速２０〜６０ｋｍとする。
【００６９】
バンパー１１に歩行者または固定物が衝突したときの各々の張力検出部１７の出力は、図５と同様であるので、ここでは実施の形態２の特徴である衝突位置の検出動作について説明する。
【００７０】
図１０は図７の矢印方向から見たバンパー１１の模式図である。わかりやすくするために４本のワイヤ１３を太線で示した。また、各ワイヤ１３を区別するために、バンパー１１の上側に設けた最も長いものから順にワイヤ１３１、ワイヤ１３２、ワイヤ１３３、ワイヤ１３４と定義する。
【００７１】
各ワイヤ１３に接続された張力検出部１７は、実施の形態１と同様に経時変化や温度変化の影響を避けるため、直流成分の出力を検出回路２３内に設けたフィルターによってカットしている。
【００７２】
図１０（ａ）に示す通常時はバンパー１１が変形していないので、各ワイヤー１３には張力が加わっていない。従って、それぞれの張力検出部１７の出力は全て０である。
【００７３】
バンパー１１の左に歩行者が衝突すると、図１０（ｂ）に示すようにバンパー１１の左側が変形する。この変形を下向きの窪みで表現した（以下、同様）。この場合はワイヤ１３１のみが変形により引っ張られる。そのときの図５の実線で示した波形の積分値（面積）を１とすると、各張力検出部１７の出力（前記積分値と定義する）の比率は順に１：０：０：０となる。この比率は図１０（ｂ）の張力センサ１４の右側に表示した（以下、同様）。
【００７４】
バンパー１１の中央に歩行者が衝突すると、図１０（ｃ）に示すようにバンパー１１の中央が変形する。この場合はワイヤ１３１、ワイヤ１３２、ワイヤ１３３が引っ張られる。このときの引っ張られ度合いを前記した各張力検出部１７の出力積分値の比で表すと、１：１：０．５：０となる。
【００７５】
同様に、バンパー１１の右に歩行者が衝突すると、図１０（ｄ）に示すようにバンパー１１の右側が変形し、全てのワイヤ１３が引っ張られる。この場合の各張力検出部１７の出力積分値比は１：１：１：１となる。
【００７６】
以上のことから、バンパー１１のどの部分に歩行者が衝突したかを各張力検出部１７の出力積分値比で知ることができる。
【００７７】
なお、実施の形態２ではワイヤ１３の長さを４種類としたが、さらに長さを細かく変えた多数のワイヤとしてもよい。これにより、位置検出精度を更に向上することができる。
【００７８】
図７の構成では、さらに複数の歩行者が同時にバンパー１１に衝突した際も、その位置を知ることができる。
【００７９】
図１０（ｅ）は歩行者がバンパー１１の左と中央に同時に衝突した場合を示す。このときはバンパー１１の左側と中央が変形するので、その部分に配置されたワイヤ１３が引っ張られるが、ワイヤ１３１は２ヶ所で引っ張りを受けるため、張力検出部１７の出力積分値は１ヶ所の場合の約２倍となる。一方、他のワイヤ１３２，１３３，１３４は歩行者がバンパー１１の中央のみで衝突した場合と同様であるので、各張力検出部１７の出力積分値比は２：１：０．５：０となる。
【００８０】
同様に歩行者がバンパー１１の左右側に同時に衝突した場合は、図１０（ｆ）に示すように各張力検出部１７の出力積分値比は２：１：１：１、歩行者がバンパー１１の中央と右側に同時に衝突した場合は、図１０（ｇ）に示すように各張力検出部１７の出力積分値比は２：２：１．５：１となる。
【００８１】
さらに歩行者が３人同時に衝突したときは、図１０（ｈ）に示すようにバンパー１１の左右、中央それぞれが変形することになるので、各張力検出部１７の出力積分値比は３：２：１．５：１となる。
【００８２】
以上、通常時を含め８通りの衝突パターンを示したが、それぞれの出力積分値比は全て異なることがわかる。従って、出力積分値比を求めることによってバンパー１１のどこに何人衝突したかを知ることができる。
【００８３】
なお、出力積分値を用いているのは次の理由による。
【００８４】
実施の形態１に示したような出力の最大値を用いた場合、複数の歩行者との衝突が完全に同時であれば衝突人数に応じた最大値が得られるものの、衝突に僅かな時間差があるとピーク値が複数出現し、必ずしも衝突人数に比例した最大値が得られない。一方、波形の積分値を用いると、時間差があっても最大値が低くなる分、波形の幅が広がるため最大値検出に比べより正確に衝突人数を割り出せる。
【００８５】
従って、衝突が一人の場合は積分しなくても実施の形態１と同様に最大値でバンパー１１の変形の大きさとすることができ、最大値がどの張力検出部１７で得られたかにより衝突位置を知ることもできるが、複数の歩行者との衝突も想定した判定出力を得る場合は出力積分値比を用いるのがよい。
【００８６】
以上の動作を踏まえ、実施の形態２における動作のアルゴリズムを図１１のフローチャートに示す。なお、このソフトウエアも実施の形態１と同様に検出回路２３に内蔵したマイクロコンピュータ（図示せず）によって実行される。
【００８７】
まず、各張力検出部１７の直流成分をカットした後の出力を読み込む（Ｓ１１）。次に、前回の出力値と比較し（Ｓ１２）、いずれも変化していなければ衝突が起こっていないので（Ｓ１２のＮｏ）今回読み込んだ値を前回値としてそれぞれ更新する（Ｓ１３）。その後Ｓ１１に戻る。
【００８８】
Ｓ１２でいずれかの出力が変化していれば（Ｓ１２のＹｅｓ）、何らかの衝突がバンパー１１で起こっているので、それ以降の各張力検出部１７の変化をそれぞれ既定時間分連続して読み込む（Ｓ１４）。ここで、規定時間の決定方法は実施の形態１と同様である。
【００８９】
既定時間分の出力を読み込んだ後、各出力の最大値をサーチし、その値が既定範囲内（あらかじめ歩行者ダミーを衝突させて求めた出力波形の最大値範囲）にあるか否かを比較する（Ｓ１５）。
【００９０】
既定範囲内であれば（Ｓ１５のＹｅｓ）、最大値から後の出力減衰速度の絶対値と規定値（歩行者ダミーから求めた出力波形の減衰速度絶対値）とを比較する（Ｓ１６）。規定値以上であれば（Ｓ１６のＹｅｓ）、歩行者と衝突したと判断し、各張力検出部１７の最大値を求めるとともに出力値を積分する（Ｓ１７）。次に、最大値の大きさをバンパー１１の変形大きさとしてデジタル信号で出力するとともに、各積分値の比から図１０に示したパターンと比較することで衝突位置、および衝突人数を出力する（Ｓ１８）。なお、バンパー１１の変形の大きさをデジタル出力することで歩行者と衝突したことがシステム側に伝達される。
【００９１】
一方、Ｓ１５で既定範囲外である（Ｓ１５のＮｏ）かＳ１６で規定値より小さければ（Ｓ１６のＮｏ）、固定物に衝突したと判断し固定物衝突フラグ（例えば前記変形大きさの値を−１とする）を出力する（Ｓ１９）。
【００９２】
このようにバンパー衝突センサとして検出回路２３内で衝突判断まで行うことで、実施の形態１と同様に配線への外乱ノイズの影響を除外でき高い信頼性が得られるとともに、衝突位置や衝突人数まで出力することで複数のエアバッグを有する歩行者保護システムにおける衝突位置に近い最適なエアバッグ展開を制御するためのソフトウエア負担が軽減される。
【００９３】
また、バンパー１１の変形の大きさをデジタル出力することによる大人か小人かの判定も含め、歩行者保護システムトータルとして最適なエアバッグ展開制御が可能となる。
【００９４】
以上の構成、動作により、バンパー１１が大きく変形しても歩行者を傷つけることなく高信頼に、どこに何人衝突したかを検知できるバンパー衝突センサが得られる。
【００９５】
（実施の形態３）
図１２は本発明の実施の形態３におけるバンパー衝突センサの概略斜視図である。図１３は本実施の形態３におけるバンパー衝突センサの衝突位置によるワイヤ変形パターンを示す概略図である。図１２、１３において、それぞれ図１、１０と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。
【００９６】
図１２に示した実施の形態３におけるバンパー衝突センサの特徴となる部分は、実施の形態２（図７）の構成においてワイヤ１３と、各々のワイヤ１３の一端に接続された複数の張力検出部１７を内蔵した張力センサ１４からなるバンパー衝突検知部を２組設け、２個の張力センサ１４Ｒ、１４Ｌをそれぞれバンパーの両端に固定した点である。
【００９７】
２組のバンパー衝突検知部を空間効率よくバンパー内に配置するため、図１２に示すように、例えば一方のワイヤ１３の長さが長い場所には他方のワイヤ１３は短く配置するというように、長さの関係が互いに逆転するように配置してある。これにより、突起１２は図７に比べもう一段分追加するだけで２組のバンパー変形検知部をバンパーに内蔵できる。
【００９８】
なお、図１２ではワイヤ１３の一部だけを引っ張りバネとした構造を示しているが、これは実施の形態１や２で述べたように全体が引っ張りバネの構成でもよいし、逆に実施の形態１や２のワイヤ１３を実施の形態３のように一部引っ張りバネの構成としてもよい。
【００９９】
このような構成とすることにより張力センサ１４が２個となるので、一方の張力センサ１４や内蔵された張力検出部１７が故障しても、もう一方の張力センサ１４によって図１０と同様の考え方で出力が得られ、歩行者安全システム全体の信頼性が極めて向上する。この点について図１３を用いて詳しく説明する。
【０１００】
図１３は図１０と同様に図１２の矢印方向から見たバンパー１１の模式図である。２組のワイヤ１３は互いに区別できるように太さを変えて示した。
【０１０１】
また、全ワイヤ１３を区別するために、バンパー右側に固定した張力センサ１４Ｒに接続されたワイヤ１３をバンパー１１の上側に設けた最も長いものから順にワイヤ１３１Ｒ、ワイヤ１３２Ｒ、ワイヤ１３３Ｒ、ワイヤ１３４Ｒと定義する。
【０１０２】
バンパー左側に固定した張力センサ１４Ｌに接続されたワイヤ１３を、バンパー１１の上側に設けた最も短いものから順にワイヤ１３２Ｌ、ワイヤ１３３Ｌ、ワイヤ１３４Ｌ、ワイヤ１３５Ｌと定義する。ここで、番号の統一性を持たせるため対向するワイヤは同じ数字になるようにし、Ｌ、Ｒで区別することとする。なお、一番長いワイヤ１３１Ｒ、１３５Ｌには対向するワイヤはない。
【０１０３】
また、バンパー１１の左右に示した数字は図１０と同様、張力センサ１４に内蔵された各張力検出部１７の出力積分値の比率を表す。
【０１０４】
図１３（ａ）に示す通常時はバンパー１１が変形していないので、各ワイヤー１３には張力が加わっていない。従って、各張力検出部１７の出力は全て０である。
【０１０５】
バンパー１１の左に歩行者が衝突すると、図１３（ｂ）に示すようにバンパー１１の左側が変形する。この場合は右側の張力センサ１４Ｒに接続されたワイヤ１３のうち、ワイヤ１３１Ｒのみが変形により引っ張られる。一方、左側の張力センサ１４Ｌに接続されたワイヤ１３は全て（１３２Ｌ、１３３Ｌ、１３４Ｌ、１３５Ｌ）引っ張られる。従って、右側の各張力検出部１７の出力積分値比は１：０：０：０となり、左側は１：１：１：１となる。
【０１０６】
以下同様に、バンパー１１の中央に衝突したときは図１３（ｃ）より右側が１：１：０．５：０、左側が０：０．５：１：１となる。バンパー１１の右に衝突したときは図１３（ｄ）より右側が１：１：１：１、左側が０：０：０：１となる。
【０１０７】
さらに複数の歩行者が衝突した場合も同様に、バンパー１１の左と中央に衝突したときは図１３（ｅ）より右側が２：１：０．５：０、左側が１：１．５：２：２となる。バンパー１１の左右に衝突したときは図１３（ｆ）より右側が２：１：１：１、左側が１：１：１：２となる。バンパー１１の右と中央に衝突したときは図１３（ｇ）より右側が２：２：１．５：１、左側が０：０．５：１：２となる。バンパー１１の左右と中央に衝突したときは図１３（ｈ）より右側が３：２：１．５：１、左側が１：１．５：２：３となる。
【０１０８】
このように、それぞれの衝突状況により出力積分値比が２組得られることになる。従って、実施の形態２において、もし張力検出部１７の１つが故障し、図１０（ａ）〜（ｈ）で示した８種類の出力積分値比パターンから外れた場合、実際にどの状況で衝突したのか知ることはできなくなるが、実施の形態３ではもう一組の出力積分値比が得られているので、いずれかのパターンが合えばその衝突状況を出力するようにすることで、故障に対して極めて高い信頼性が得られる。
【０１０９】
なお、動作のアルゴリズムについては図１１と同様である。
【０１１０】
さらに本構成とすることにより、例えば建物の角近くに歩行者がいるところへ衝突した場合でも歩行者検知の可能性が高まる効果がある。この点について以下に詳しく説明する。
【０１１１】
例えばバンパー１１の右側に建物の角がオフセット衝突し、その近くにいた歩行者を同時にバンパー１１の左側で撥ねた場合を考える。
【０１１２】
実施の形態１や２の構造ではバンパー１１の右端に張力センサ１４が固定されているので建物の角に衝突すると張力センサ１４自体が破壊され、同時に衝突した歩行者を検知することは不可能である。
【０１１３】
一方、実施の形態３では右側の張力センサ１４Ｒは破壊されるが左側の張力センサ１４Ｌは動作し続けられる。この時、建物との衝突で長いワイヤ１３３Ｌ、１３４Ｌ、１３５Ｌに接続された張力検出部１７の出力は図５の点線のような波形になり、固定物にぶつかったと判断される。しかし、一番短いワイヤ１３２Ｌだけは図５の実線のような波形になり、人とぶつかったことを知ることができる。この場合、複数のボンネットエアバッグを有するシステムであれば、建物と衝突した部分のエアバッグは破壊されているか、破壊に到らなくても歩行者がいないので展開する必要がないため、衝突位置や衝突人数の判定は不要で、左側のエアバッグだけを展開すればよい。このような動作により、一方の張力センサ１４が衝突で破壊されても他方の張力センサ１４で歩行者の衝突を検知できる可能性が高まる。
【０１１４】
以上の構成、動作により、バンパー１１が大きく変形しても歩行者を傷つけることなく、極めて高信頼に、どこに何人衝突したかを検知できるバンパー衝突センサが得られる。
【産業上の利用可能性】
【０１１５】
本発明にかかるバンパー衝突センサは、歩行者を傷つけずに、かつ、センサが破断することなく高信頼に衝突を検知することが可能になるので、自動車の歩行者保護システムにおける歩行者との衝突検知等への適用に有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１１６】
【図１】本発明の実施の形態１におけるバンパー衝突センサの概略斜視図
【図２】同バンパー衝突センサのカバー部分の突起部への組み込み方法を示す組み立て図、（ａ）突起の間へのワイヤはめ込み図、（ｂ）突起へのカバーはめ込み図、（ｃ）突起の熱プレス実施図、（ｄ）突起へのカバー組み込み完了図
【図３】同バンパー衝突センサの張力センサ部分の構造を示す一部断面図
【図４】同バンパー衝突センサの張力検出部の概略断面図
【図５】同バンパー衝突センサの出力から直流成分をカットした後の波形図
【図６】同バンパー衝突センサの動作を示すフローチャート
【図７】本発明の実施の形態２におけるバンパー衝突センサの概略斜視図
【図８】同バンパー衝突センサのカバー部分の突起部への組み込み方法を示す組み立て図、（ａ）突起の間へのワイヤはめ込み図、（ｂ）突起へのカバーはめ込み図、（ｃ）突起の熱プレス実施図、（ｄ）突起へのカバー組み込み完了図
【図９】同バンパー衝突センサの張力センサ部分の構造を示す一部断面図
【図１０】同バンパー衝突センサの衝突位置によるワイヤ変形パターンを示す概略図、（ａ）通常時のワイヤ状態図、（ｂ）左衝突時のワイヤ状態図、（ｃ）中央衝突時のワイヤ状態図、（ｄ）右衝突時のワイヤ状態図、（ｅ）左、中央衝突時のワイヤ状態図、（ｆ）左、右衝突時のワイヤ状態図、（ｇ）中央、右衝突時のワイヤ状態図、（ｈ）左、中央、右衝突時のワイヤ状態図
【図１１】同バンパー衝突センサの動作を示すフローチャート
【図１２】本発明の実施の形態３におけるバンパー衝突センサの概略斜視図
【図１３】同バンパー衝突センサの衝突位置によるワイヤ変形パターンを示す概略図、（ａ）通常時のワイヤ状態図、（ｂ）左衝突時のワイヤ状態図、（ｃ）中央衝突時のワイヤ状態図、（ｄ）右衝突時のワイヤ状態図、（ｅ）左、中央衝突時のワイヤ状態図、（ｆ）左、右衝突時のワイヤ状態図、（ｇ）中央、右衝突時のワイヤ状態図、（ｈ）左、中央、右衝突時のワイヤ状態図
【図１４】従来の荷重センサの平面図
【図１５】従来の荷重センサの出力波形図
【符号の説明】
【０１１７】
１１  バンパー
１２  突起
１３  ワイヤ
１４  張力センサ
１５  カバー
１６  熱プレス
１７  張力検出部
１８  ネジ
１９  本体
２０  ステンレス基板
２１  電極
２２  歪抵抗素子
２３  検出回路
２４  絶縁層
２５  保護層
【図１】
2006168606.tif 000003
【図２】
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【図３】
2006168606.tif 000005
【図４】
2006168606.tif 000006
【図５】
2006168606.tif 000007
【図６】
2006168606.tif 000008
【図７】
2006168606.tif 000009
【図８】
2006168606.tif 000010
【図９】
2006168606.tif 000011
【図１０】
2006168606.tif 000012
【図１１】
2006168606.tif 000013
【図１２】
2006168606.tif 000014
【図１３】
2006168606.tif 000015
【図１４】
2006168606.tif 000016
【図１５】
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