(57)【要約】車両（１２）の第１の部分（１６）に動作可能に関連する第１のコイル（１４）によって生成される第１の磁場（２６）は、車両（１２）の第２の部分（２０）と動作可能に関連するか、または少なくともその一部である、少なくとも１つの導電性要素（１８）と相互作用して、導電性要素（１８）内に渦電流（３４）を生成し、この渦電流が、磁気センサ（３６、３６．１、３６．２）によって検知される磁場に影響を与える。衝突を受ける車両の部分、例えば、バンパ（２４）またはドア（７８）に動作可能に結合された導電性要素（１８、８０、８６、８８）は、磁気センサ（３６、３６．１、３６．２）からの信号を用いて衝突の検知を可能にする。別の態様では、第２の磁場（５４）が、第２のコイル（５０）によって車両（１２）のフレーム（６４）内に生成されて、この場合に、フレーム（６４）は、関連する磁気回路（６８）の磁気抵抗（Ｒ）が衝突に応答するように適合されている。第１のコイル（１４）または第２のコイル（５０）からの信号を使用して、関連する磁場を検知することができる。
2007511742.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ．車両の第１の部分と動作可能に関係する、少なくとも１つの第１のコイル；
ｂ．前記少なくとも１つの第１のコイルと動作可能に関連する第１の信号源であって、該第１の信号源からの第１の信号が、前記少なくとも１つの第１のコイルと動作可能に結合されて、それによって前記少なくとも１つの第１のコイルに第１の磁場を生成させる、前記第１の信号源；
ｃ．前記車両の第２の部分と動作可能に関連するか、または少なくともその一部である、少なくとも１つの導電性要素であって、前記少なくとも１つの第１のコイルによって生成される前記第１の磁場によって、少なくとも１つの渦電流がその中に誘発するように配置された、前記少なくとも１つの導電性要素；および
ｄ．前記第１の磁場によって前記少なくとも１つの導電性要素に誘発される前記少なくとも１つの渦電流による影響に応答する、前記少なくとも１つの第１のコイルからの前記第１の磁場に応答して、第２の信号を生成するように適合された少なくとも１つの第１の磁気センサ；を含む磁気式衝突センサ。
【請求項２】
車両の第１の部分が、前記車両のフロントクロスビームを含む、請求項１に記載の磁気式衝突センサ。
【請求項３】
少なくとも１つの第１のコイルが、車両のフロントクロスビームの中央部分に近接して位置する、請求項２に記載の磁気式衝突センサ。
【請求項４】
信号源が第１の発振器を含む、請求項１に記載の磁気式衝突センサ。
【請求項５】
少なくとも１つの導電性要素が、比較的導電性の高い常磁性材料または反磁性材料の金属シート、フィルム、または被覆を含む、請求項１に記載の磁気式衝突センサ。
【請求項６】
少なくとも１つの導電性要素が、衝突に応じて変形を受ける車両の部分に動作可能に結合されるか、またはその一部である、請求項１に記載の磁気式衝突センサ。
【請求項７】
少なくとも１つの導電性要素が、車両のバンパに動作可能に結合されているか、または少なくともその一部である、請求項６に記載の磁気式衝突センサ。
【請求項８】
少なくとも１つの第１の磁気センサが、対応する少なくとも１つの第１のコイルを含み、第２の信号が、前記対応する少なくとも１つの第１のコイルの自己インピーダンスに応答性を有する、請求項１に記載の磁気式衝突センサ。
【請求項９】
少なくとも１つの第１の磁気センサが、コイル、ホール効果センサまたは巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ）センサを含む、請求項１に記載の磁気式衝突センサ。
【請求項１０】
少なくとも１つの第１の磁気センサが、少なくとも１つの第１のコイルから変位している、請求項１に記載の磁気式衝突センサ。
【請求項１１】
少なくとも１つの第１の磁気センサが、少なくとも１つの第１のコイルに対して比較的距離の離れた、複数の第１の磁気センサを含む、請求項１０に記載の磁気式衝突センサ。
【請求項１２】
安全拘束システムをさらに含み、前記安全拘束システムが、少なくとも１つの第１の磁気センサからの信号に応答して作動される、請求項１に記載の磁気式衝突センサ。
【請求項１３】
ａ．車両の第３の部分と動作可能に関連する少なくとも１つの第２のコイル；
ｂ．少なくとも１つの第２のコイルと動作可能に関連する第２の信号源であって、それからの第２の信号が、前記少なくとも１つの第２のコイルと動作可能に結合されており、それによって前記少なくとも１つの第２のコイルが、前記車両のフレーム内に第２の磁場を生成するようにした、前記第２の信号源；および
ｃ．前記車両の前記フレーム内の前記第２の磁場に応答して、第２の信号を生成するように適合された、少なくとも１つの第２の磁気センサ；をさらに含む、請求項１に記載の磁気式衝突センサ。
【請求項１４】
第２の信号が、第１の信号と異なる、請求項１３に記載の磁気式衝突センサ。
【請求項１５】
安全拘束システムをさらに含み、前記安全拘束システムは、少なくとも１つの第１の磁気センサからの信号に応答して作動され、前記安全拘束システムは、少なくとも１つの第２の磁気センサに応答して作動され、かつ前記少なくとも１つの第１の磁気センサからの前記信号は、前記少なくとも１つの第２の磁気センサからの前記信号に対するフェールセーフを提供するのに使用される、請求項１３に記載の磁気式衝突センサ。
【請求項１６】
少なくとも１つの第１のコイルは、車両のドアの第１の部分と動作可能に関連しており、少なくとも１つの導電性要素は、前記車両の前記ドアの第２の部分と動作可能に関連するか、または少なくともその一部である、請求項６に記載の磁気式衝突センサ。
【請求項１７】
少なくとも１つの導電性要素は、車両のドアの外板と動作可能に関連するか、または少なくともその一部である、請求項１６に記載の磁気式衝突センサ。
【請求項１８】
少なくとも１つの導電性要素は、車両のドアのドアビームと動作可能に関連するか、または少なくともその一部である、請求項１７に記載の磁気式衝突センサ。
【請求項１９】
少なくとも１つの導電性要素は、車両のドアのドアビームと動作可能に関連するか、または少なくともその一部である、請求項１６に記載の磁気式衝突センサ。
【請求項２０】
車両に動作可能に結合された少なくとも１つの加速度計をさらに含み、衝突の検出が、少なくとも１つの第１の磁気センサからの信号に応答するとともに、前記加速度計からの信号に応答する、請求項１６に記載の磁気式衝突センサ。
【請求項２１】
加速度計は、車両のドアに近接する車両の構造要素に動作可能に結合されている、請求項２０に記載の磁気式衝突センサ。
【請求項２２】
ａ．車両の第３の部分と動作可能に関連する少なくとも１つの第２のコイル；
ｂ．前記少なくとも１つの第２のコイルと動作可能に関連する第２の信号源であって、そこからの第２の信号が、前記少なくとも１つの第２のコイルと動作可能に結合されて、それによって前記少なくとも１つの第２のコイルに、車両のフレーム内に第２の磁場を生成させる、前記第２の信号源；
ｃ．前記車両の前記フレーム内の前記第２の磁場に応答して第２の信号を生成するように適合された少なくとも１つの第２の磁気センサ；を含み、
前記車両の前記フレームは、前記フレームの磁気回路と直列に、少なくとも１つの実質的に非磁性の要素を含み、この実質的に非磁性の構造要素は、衝突に応答して変形を受け、前記実質的に非磁性の要素の変形は、前記フレームの前記磁気回路の磁気抵抗に影響を与え、さらに前記フレームの前記磁気回路の前記磁気抵抗は、前記少なくとも１つの第２の磁気センサによって検知される第２の磁場に影響を与える、磁気式衝突センサ。
【請求項２３】
車両の第３の部分は、車両のフロントクロスビームを含み、少なくとも１つの第２のコイルは、前記車両の前記フロントクロスビームのまわりに位置する、請求項２２に記載の磁気式衝突センサ。
【請求項２４】
信号源は、第２の発振器を含む、請求項２２に記載の磁気式衝突センサ。
【請求項２５】
少なくとも１つの第２の磁気センサは、対応する少なくとも１つの第２のコイルを含み、第２の信号は、前記対応する少なくとも１つの前記第２のコイルの自己インピーダンスに応答する、請求項２２に記載の磁気式衝突センサ。
【請求項２６】
少なくとも１つの第２の磁気センサは、コイル、ホール効果センサまたは巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ）センサを含む、請求項２２に記載の磁気式衝突センサ。
【請求項２７】
少なくとも１つの第２の磁気センサは、少なくとも１つの第２のコイルから変位している、請求項２２に記載の磁気式衝突センサ。
【請求項２８】
少なくとも１つの第２の磁気センサは、車両のフレームの少なくとも１つのサイドレールと動作可能に関連している、請求項２２に記載の磁気式衝突センサ。
【請求項２９】
安全拘束システムをさらに含み、該安全拘束システムは、少なくとも１つの第２の磁気センサからの信号に応答して作動される、請求項２２に記載の磁気式衝突センサ。
【請求項３０】
ａ．車両内に少なくとも１つの磁場を生成すること；
ｂ．少なくとも１つの導電性要素を、衝突を受ける車両の部分と動作可能に関連させること；
ｃ．前記少なくとも１つの磁場に応答して、前記導電性要素内に少なくとも１つの渦電流を生成すること；および
ｄ．前記少なくとも１つの渦電流に応答する磁場を検知すること、を含む衝突の検知方法。
【請求項３１】
ａ．車両内に少なくとも１つの磁場の生成を準備すること；
ｂ．前記車両の前記フレーム内にあって、前記車両の前記フレームの少なくとも一部を含む磁気回路に沿って延びる前記少なくとも１つの磁場の検知を準備すること；および
ｃ．前記車両の前記フレームを、前記磁気回路の磁気抵抗が衝突に応答するように適合させること；を含む、衝突の検知を準備する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
実施態様の説明
図１および図２を参照すると、磁気式衝突センサの第１の態様の第１の実施例１０．１’は、車両１２内に組み込まれて、車両１２の第１の部分１６に動作可能に関連する少なくとも１つの第１のコイル１４と、車両１２の近接する第２の部分２０と動作可能に関連するか、または少なくともその一部である、導電性要素１８とを含む。例えば、磁気式衝突センサの第１の態様の第１の実施例１０．１’は、正面衝突を検知するように適合されており、ここで車両１２の第１の部分１６は、フロントクロスビーム２２を含むものとして示されており―少なくとも１つの第１のコイル１４はその中央部分に近接して位置して、例えばそれに装着されており―車両１２の第２の部分２０は、フロントバンパ２４を含むものとして図示されている。前記の少なくとも１つのコイル１４は、導電性であるとともに、例えば、第１の発振器３０によって生成される第１の発振信号に応答して、第１のコイルドライバ２８によって印加される電流に応答する、第１の磁場２６を発生するように適合されている。
【０００２】
少なくとも１つの第１のコイル１４の磁気軸３２は、車両１２の第２の部分２０の方向に向いており―例えば、図１に示す実施例に対して実質的に車両１２の長手軸に沿っており―その結果、第１の磁場２６が、動作可能にそれと関連する導電性要素１８と相互作用して、それによって、レンツの法則に従って渦電流３４が生成される。導電性要素１８は、例えば、比較的高度に導電性である常磁性または反磁性の材料、例えばアルミニウムまたは銅を含む、薄い金属のシート、フィルムまたは被覆を含み、これは、例えば、車両１２の第２の部分２０の一体部分とすることもできる。例えば、導電性要素１８は、フロントバンパ２４の後面上に噴霧被覆してもよい。第１の発振器３０の周波数は、少なくとも１つの第１のコイル１４によって生成される対応する発振第１磁場２６が、導電性要素１８内での関連する渦電流３４の生成を行うとともに、車両１２の強磁性要素、例えばフロントクロスビーム２２を介して磁気的に導通されるように、適合されている。
【０００３】
磁気式衝突センサ１０．１’は少なくとも１つの磁気センサ３６をさらに含み、この磁気センサ３６は、少なくとも１つの第１のコイル１４から隔離して配置されて、少なくとも１つの第１のコイル１４によって生成される第１の磁場２６に応答性を有するとともに、第１の磁場２６に応答して導電性要素１８内に渦電流３４によって生成される第２の磁場３８に応答性を有するように適合されている。例えば、少なくとも１つの磁気センサ３６の検知軸は、少なくとも１つの第１のコイル１４の磁気軸３２と実質的に同じ方向に向いている。例えば、図１に示すように、少なくとも１つの磁気センサ３６は、フロントクロスビーム２２の各端部の前方側に近接して配置され、それによって、第１の磁場２６および第２の磁場３８に応答する、第１の磁気センサ３６．１および第２の磁気センサ３６．２を含む。磁気センサ３６は、磁場に応答して信号を生成するとともに、例えば、それに限定はされないが、コイル、ホール効果（Hall-effect）センサ、または巨大磁気抵抗効果（GMR：giant magnetoresistive）センサを含む、様々な方法で具現することができる。
【０００４】
第１（３６．１）および第２（３６．２）の磁気センサは、それぞれ動作可能に第１（４０．１）および第２（４０．２）の信号調整器／プリプロセッサ回路に結合され、これらの回路は、例えば、参照により本明細書に組み入れてある米国特許第６，７７７，９２７号に記載されているように、例えば、第１（３６．１）および第２（３６．２）の磁気センサからの関連する信号の、前置増幅、フィルタリング、同期復調、およびアナログ−ディジタル変換を行う。第１（４０．１）および第２（４０．２）の信号調整器／プリプロセッサ回路は、それぞれ、動作可能にプロセッサ４２に結合されており、このプロセッサ４２は、そこからの信号を処理し、それによって衝突を判別して、それに動作可能に結合されている関連する安全拘束アクチュエータ４４―例えば、前方エアバッグインフレータまたはシートベルトプリテンショナ―の制御を行う。
【０００５】
図３を参照すると、導電性要素１８を変形させるのに十分なエネルギーの衝突物体４６との衝突に応答して、少なくとも１つの第１のコイル１４および磁気センサ３６に対する、導電性要素１８の形状または位置の変化が、第１（３６．１）および第２（３６．２）の磁気センサが受け取る磁場に変化を生じさせ、この変化がそれらセンサによって検出されて、結果として得られる信号は、信号調整器／プリプロセッサ回路４０．１、４０．２で前処理される。そこからの信号は、プロセッサ４２内の衝突検知アルゴリズムによって―例えば、閾値または基準信号もしくは波形との比較によって―処理されて、それによって衝突、例えば、十分な強度の衝突、が検出される場合には、プロセッサ４２は、それに応答して安全拘束アクチュエータ３３の起動を行うか、または第２の衝突センサからの第１の確認信号に応答してその起動を行う。
【０００６】
磁気式衝突センサの第１の態様１０．１’は、バンパなどの車両のフロント部材の形状および位置の監視を行い、それによって重大なエネルギーの衝撃に対する初期警報を与える。磁気式衝突センサ１０．１’は信号を提供し、その信号から、歩行者との衝突を識別し、場合によっては他の低質量または固定されていない物体と区別することもできる。例えば、第１（３６．１）または第２（３６．２）のいずれかの磁気センサに応答する信号を使用することによって、歩行者保護装置を作動させること、再設定可能車両乗員拘束装置（例えば、機械式シートベルトプリテンショナ）を作動させること、または前面衝突検出アルゴリズムに衝突が始まっていることを警告して、この場合に、例えば、前面衝突検出アルゴリズムが、それに応じて１つまたは２つ以上の閾値を採用できるようにすることも可能である。磁気センサ３６からの信号の動的絶対値は、衝突強度の尺度を提供する。
【０００７】
磁気式衝突センサの第１の態様１０．１’は、非構造体であるか、または衝突に応じて容易に変形する、車両１２の要素への衝突を検知するのに有用である。導電性要素１８が動作可能に関連しているか、またはその一部である要素の変化は、関連する磁場に関連する影響を与える。この影響は、光の速度で発生する。さらに、加速度計または磁気歪みセンサのいずれかに依存する検知システムに対してはそれが当てはまるが、被衝突要素―すなわち導電性要素１８―と、関連する検知システム―すなわち少なくとも１つの第１のコイル１４および磁気センサ３６―とが、直接接触する必要はなく、その理由は、磁気式衝突センサの第１の態様１０．１’は、それと関連する磁場によって覆われる領域の幾何学形状における変化に応答性があり、この領域には、導電性要素１８と、関連する少なくとも１つの第１のコイル１４および磁気センサ３６との間の空間が含まれるからである。これらの要素が、関連する磁気回路における非磁性材料間隙が、衝突に応答して増大、または減少するように配置され、それによって関連する磁気回路の全体磁気抵抗に影響を与え、その結果として、磁気センサ３６によって検知される結果的に得られる信号に影響を与えるようにされている場合に、磁気式衝突センサの第１の態様１０．１’の応答性（responsiveness）は向上する。
【０００８】
磁気式衝突センサの第１の態様１０．１’は、車両１２の非鉄要素への衝撃を検出するのに非常に適している。例えば、不良導体である要素に対して、それと関連する導電性要素１８は、その要素の変形を検出することを可能にする。別の例として、良導体である要素、例えばアルミニウムバンパまたはボディパネルなどに対しては、これらの要素は、磁気式衝突センサ１０．１’の導電性要素１８を内在して含む。
【０００９】
磁気式衝突センサの第１の態様１０．１’によれば、導電性要素１８を、鉄の要素、例えば鋼バンパに付加することも可能であるが、第２の磁場３８の影響が鉄の要素内部の磁場の作用を支配するようにするためには、鉄の要素（鋼バンパ）の内側にある関連する導電性要素１８は、元の伝播された第１の磁場２６が、導電性要素１８の反対側の鋼まで伝わるのを防止するのに十分な肉厚とするか、または導電性として、それによって導電性要素１８内の渦電流３４が、導電性要素１８中への浸透のある深さにおける磁場を完全に相殺することが必要である。例えば、超伝導導電性要素１８に対しては、第１の磁場２６の、導電性要素１８中への浸透はないものと考えられる。第１の磁場２６の浸透深さは、導電性要素１８の導電率が低下するにつれて増加するが、アルミニウムまたは銅の導電性要素１８は、この効果を実質的に達成するのに、非常に厚くとする必要はない（例えば、２．５ｍｍ以下）。導電性要素中への磁場の浸透深さは、例えば、インターネットからhttp://joe.buckley.net/papersにおいて入手可能な技術論文に記載されているように、非破壊試験に渦電流を使用する技術から知られており、この技術論文を参照により本明細書に組み入れてある。一般に、導電性要素１８の厚さが、その磁場周波数において、標準浸透深さ（standard depths of penetration）の約３倍を超えると、実質的に磁場はそれを通過して伝わらない。
【００１０】
別の方法として、強磁性要素、例えば鋼バンパの場合には、磁気式衝突センサは、別個の、すなわちそれ自体が導電性である強磁性要素から隔離されている、導電性要素１８のない場合を除いて、上述のように構築することもできる。したがって、第１の磁場２６は、この、車両１２の強磁性要素の第２の部分２０を介して伝導されることになり、この要素は、磁気回路の一部であり、この回路は、さらに、少なくとも１つの第１のコイル１４、車両１２の第１の部分１６、および車両の第１（１６）と第２（２０）の部分との間の、関連する空隙４８を含む。この態様によれば、磁気式センサ３６は、車両１２の強磁性の第１の部分１６の変形または移動によって、およびその結果としての関連する空隙４８の変化によって生じる、磁気回路の磁気抵抗の変化に応答することになる。
【００１１】
図１および図４を参照すると、車両１２に組み込まれた、磁気式衝突センサの第２の態様１０．２は、車両１２の第３の部分５２と動作可能に関連する少なくとも１つの第２のコイル５０を含み、第３の部分５２は、上記の第１の部分１６に近接しても、または別の場所にあってもよい。例えば、磁気式衝突センサの第２の態様１０．２も、前面衝突を検知するように適合された状態で示してあり、ここで車両１２の第３の部分５２は、フロントクロスビーム２２を含み、第２のコイル５０は、その中央部分に近接して配置され、例えばフロントクロスビーム２２のまわりに配置される。第２のコイル５０は、導電性であり、例えば第２の発振器５８によって生成される第２の発振信号に応答して、第２のコイルドライバ５６によって流される電流に応答する、第３の磁場５４を生成するように適合されている。例えば、第２の発振器５８は、第１の発振器３０と同じであるか、またはそれとは異なっており、後者の場合には、それは、異なる周波数で動作するか、または第１の発振器３０と同種または異種の波形、例えば正弦波に対して方形波を生成することもできる。
【００１２】
一実施例において、少なくとも１つの第２のコイル５０は、上記の少なくとも１つの第１のコイル１４と同じものである。別の実施例において、別個の少なくとも１つの第２のコイル５０の磁性軸６０は、図１に示すように、車両１２の第３の部分５２の強磁性要素に実質的に沿って配向されており、それによって、第３の磁場５４は、車両１２の第３の部分５２の強磁性要素内部に誘発される。さらに別の態様において、少なくとも１つの第２のコイルは、少なくとも１つの第１のコイル１４に対して後方に配置されている。第２の発振器５８の周波数は、少なくとも１つの第２のコイル５０によって生成される、対応する発振型第３の磁場５４が、車両１２の構造要素、例えば車両１２の鋼フレームの前方部分を介して磁気的に伝達されるように、適合されている。
【００１３】
磁気式衝突センサ１０．２は、少なくとも１つの磁気センサ６２をさらに含み、この磁気センサは、少なくとも１つの第２のコイル５０から隔離されて位置し、少なくとも１つの第２のコイル５０によって生成され、車両１２のフレーム６４を介して伝導される第３の磁場５４に応答するように適合されている。例えば、図１に示すように、少なくとも１つの磁気センサ６２は、左６６．１および右６６．２のフレームレールのそれぞれ前方部分のまわりに配置された、第３（６２．１）および第４（６２．２）の磁気センサを含む。別の実施例において、磁気式衝突センサの第２の態様１０．２の磁気センサ６２は、磁気式衝突センサの第１の態様１０．１’の磁気センサ３６と同一である。磁気センサ６２は、磁場に応答する信号を生成し、それに限定はされないが、コイル、ホール効果センサ、または巨大磁気抵抗効果（GMR）センサを含む、様々な方法で具現することができる。例えば、磁気センサ６２のコイルを、フレーム６４の部分に巻きつけるか、または磁気センサ６２（すなわち、コイル、ホール効果センサ、GMRセンサまたはその他の種類の磁気センサ）を、車両１２のフレーム６４の開口の中、またはフレームの上に配置することもできる。第１（３６．１）および第２（３６．２）の磁気センサは、それぞれ第１（４０．１）および第２（４０．２）の信号調整器／プリプロセッサ回路に動作可能に結合されており、これらの回路は、参照により本明細書に組み入れてある米国特許第６，７７７，９２７号に記載されているように、例えば、第３（６２．１）および第４（６２．２）の磁気センサからの関連する信号の前置増幅、フィルタリング、同期復調、およびアナログ−ディジタル変換を行う。
【００１４】
第３の磁場５４は、車両１２のフレーム６４の上述の要素を含む磁気回路６８を介して伝導され、この磁気回路には、ボディまたはパワートレイン、あるいはその他の関連する構造要素、特に強磁性材料を含む要素をさらに含めてもよい。磁気式衝突センサの第２の態様１０．２の応答性は、関連する磁気回路６８が、非磁性材料を含む、１つまたは２つ以上の間隙を含む場合に、その間隔は、磁気式衝突センサ１０．２によって検知しようとする衝突に対して応答性を有し、それによって衝突に応答性を有する磁気回路６８の関連する磁気抵抗を変調する。例えば、１つまたは２つ以上の間隙７０は、車両１２のフレームのアルミニウムまたは構造プラスチックなどの構造的非鉄材料を含み、これが、衝突に応答して圧縮または拡張されて、磁気回路６８の関連する磁気抵抗を、それぞれ減少または増加させる。
【００１５】
磁気式衝突センサの第２の態様１０．２は、大量の関連する非弾性変形を伴う衝突に応じた、車両１２の構造への損傷の監視を行う。
図５を参照すると、車両１２のフレーム６４を変形させるのに十分なエネルギーの衝突物体４６との衝突に応答して、関連する要素の幾何学形状における関連する変化に応答する関連する磁気回路６８の抵抗における関連する変化が、第３（６２．１）および第４（６２．２）の磁気センサによって検知される磁場における関連する変化を生じさせ、この変化は、それらのセンサによって検知されて、結果として得られる信号が、信号調整器／プリプロセッサ回路４０．１、４０．２によって前処理される。そこからの信号は、プロセッサ４２内の衝突検知アルゴリズムによって、例えば、閾値との比較、または基準信号または波形との比較によって処理されて、衝突、例えば十分な強度の衝突が検出される場合には、プロセッサ４２は、それに応答して安全拘束アクチュエータ４４を起動させる。磁気式衝突センサの第２の態様１０．２の検出プロセスは、磁気式衝突センサの第１の態様１０．１’による衝突の検出に応答するようにすることができる。
【００１６】
一般に、安全拘束アクチュエータ４４が望まれる重大衝突事故中において、重大な関連する損傷および関連する金属曲げが、フロントバンパ領域の後方の車両構造に対して、一般的に発生する。衝突物体４６が、上述のように、磁気式衝突センサの第１の態様の第１の実施例１０．１’によって検出された後に、車両の衝突変形（crush）ゾーンおよび衝突変形パターンは、主としてバンパ領域に限られるか、またはさらに車両まで進展し、主要車両構造部材の１つまたは２つ以上に衝撃を与える。物体押し付けが、主としてバンパまたはフード領域に限られる場合には、衝突は、おそらく磁気式衝突センサの第１の態様１０．１’によってのみ検出されることになる。しかしながら、衝突物体４６が、主要構造部材上を押し付ける場合には、車両１２のフレーム６４の変形に応答して、重大な信号変化が、磁気式衝突センサの第２の実施例１０．２の、第３の磁気センサ６２．１および第４の磁気センサ６２．２によって検出される。
【００１７】
第３の磁気センサ６２．１と第４の磁気センサ６２．２のいずれかからの信号（複数を含む）の特性（signature）、すなわちその信号の関連する絶対値および変化率を衝撃強度と相関づけることができるとともに、特定の衝突に適当な１つまたは２つ以上の安全拘束アクチュエータ４４を作動させるのに使用することができる。したがって、組み合わせることにより、磁気式衝突センサの第１の態様１０．１’および第２の態様１０．２は、より高速で有効な衝突判別を行い、それによって関連する安全拘束アクチュエータ４４の作動、または作動の抑制を行うことを可能にする。さらに、磁気式衝突センサの第１の態様１０．１’または第２の態様１０．２のいずれかの磁気回路への、衝突の影響は、それぞれの磁気センサ２６、６２に光の速度で伝播し、したがって、加速度計または磁気歪み検出技術の場合にはそれが当てはまるように、関連する構造要素中を衝撃波が伝播する速度によって制限されることはない。
【００１８】
さらに、組み合わせることにより、磁気式衝突センサの第１の態様１０．１’と第２の態様１０．２は、それに限定はされないが、歩行者、その他の車両、固定物体またはその他の物体との衝突を含む、様々な種類の前面衝突を検出して区別し、それによって特定の状況に対して適切であり、かつ予測された種類の衝突物体と検出された衝撃の強度とに応じた、安全対策展開を可能にする。さらに、磁気式衝突センサの第１の態様１０．１’と第２の態様１０．２は、比較的迅速な衝突の検出、安全拘束アクチュエータ４４の作動を要求する事象と、その作動を抑制すべきものとの間の区別、および磁気式衝突センサ１０．１’、１０．２の関連する磁場２６、３８、５４に応答する、関連する磁気センサ２６、６２からの信号を使用して検出することのできる衝突の情報からの、衝突の場所、程度およびエネルギーの特定を行う。
【００１９】
図６および図７を参照すると、側面衝突を検知するように適合された磁気式衝突センサの第１の態様の第２の実施例１０．１’’によれば、少なくとも１つのコイル７２および関連する少なくとも１つの磁気センサ７４は、車両１２のドア７８の第１の部分７６に動作可能に関連しており、ドア７８の近接する第２の部分８２と動作可能に関連するか、または少なくともその一部である、少なくとも１つの導電性要素８０と、協働するように適合されている。例えば、図６、７に示す実施例において、ドア７８の第１の部分７６は、内板（inner skin）８４を含み、少なくとも１つの導電性要素８０は、ドア７８の外板（outer skin）９０およびドアビーム９２において第１の導電性要素８６および第２の導電性要素８８をそれぞれ含み、外板９２およびドアビーム９２はドア７８のそれぞれの第２の部分８２を構成する。代替的に、外板９０またはドアビーム９０のいずれかが、導電性である場合には、それぞれ外板９０またはドアビーム９２とは異なる、別個の第１の導電性要素８６または第２の導電性要素８８を必要とすることなく、関連する導電性要素８０としての役割をする
【００２０】
少なくとも１つのコイル７２は、導電性であって、例えば、発振器９８によって生成される第１の発振信号に応答して、コイルドライバ９６によって印加される電流に応答する、第１の磁場９４を生成するように適合されている。少なくとも１つのコイル７２の磁気軸１００は、ドア７８の第２の部分８２の方向に向いており―例えばドア７８の外板９０に向かって、例えば、図６および図７に示す実施例に対しては、実質的に車両の横方向軸に沿って配向されており―その結果、第１の磁場９４は、それと動作可能に関連する導電性要素８６、８８と相互作用して、それによってレンツの法則によってその中に渦電流１０２が生成される。導電性要素８６、８８は、それぞれ、例えば、比較的導電性の高い常磁性または反磁性の材料、例えば、アルミニウムまたは銅などのいずれかを含む、薄い金属シート、フィルムまたは被覆を含み、これは、例えば、ドア７８の第２の部分８２の一体化部分とすることもできる。例えば、導電性要素８６、８８は、ドアビーム９２と関連する既存または補助用の構造およびドア７８の外板９０の内面に、装着、被着、またはそれと一体化させた、比較的薄い板、フィルムまたは被覆の形態にすることもできる。発振器９８の周波数は、少なくとも１つのコイル７２によって生成される、対応する発振型磁場が、導電性要素８６、８８内での関連する渦電流１０２の生成をもたらすとともに、ドア７８の強磁性要素および車両１２の近接構造を通過して磁気的に導通されるように適合されている。
【００２１】
少なくとも１つの磁気センサ７４は、少なくとも１つのコイル７２と離隔されて配置されて、少なくとも１つのコイル７２によって生成される第１の磁場９４に応答性を有するとともに、第１の磁場９４に応答して、導電性要素８６、８８の中の渦電流１０２によって生成される第２の磁場１０４に応答性を有するように適合されている。例えば、少なくとも１つの磁気センサ７４の検知軸は、少なくとも１つのコイル７２の磁気軸１００と実質的に同じ方向を向いている。磁気センサ７４は、磁場に応答して信号を生成するものであり、様々な方法、例えば、それに限定はされないが、コイル、ホール効果センサ、または巨大磁気抵抗効果（GMR）センサなどとして、具現化することができる。磁気センサ７４の数およびドア７８の内板８４上での、その間隔および配置は、車両１２、必要とされる性能の種類、および関連するコスト制約によって決まる。一般に、より多数の磁気センサ７４は、より高い解像度とより速い検出速度をもたらすことができるが、システムコストは高くなる。２つ以上の磁気センサ７４間の垂直または前／後の空隙のいずれかを増大させると、第１の磁場９４との関連する結合が減少し、第２の磁場１０４との結合を増大させ、衝突時の導電性要素の移動について、より全般的または平均的な指示が得られ、場合によっては最終検出応答を遅らせるが、誤許可型の（false positive）衝突検出への不感受性、すなわち非衝突事象に対する不感受性を増大させる。１つのコイル７２および１つの磁気センサ７４を用いると、それらの間隔を、ドア７８内部の空隙を通る主対角線の長さの約１／４から１／３にすることができるという利点がある。
【００２２】
少なくとも１つの磁気センサ７４は、それぞれの信号調整器／プリプロセッサ回路１０６に動作可能に結合され、この回路は、例えば、参照により本明細書に組み入れてある米国特許第６，７７７，９２７号に記載されているような、少なくとも１つの磁気センサ７４からの関連する信号の、例えば前置増幅、フィルタリング、同期変調、およびアナログ−ディジタル変換を行う。信号調整器／プリプロセッサ回路１０６はプロセッサ１０８に動作可能に結合されており、このプロセッサ１０８は、そこからの信号を処理し、それによって衝突を区別し、それに動作可能に結合された関連する安全拘束アクチュエータ、例えばサイドエアバッグインフレータを制御する。
【００２３】
動作に際して、磁気式衝突センサ１０．１’’は、例えば、車両１２の側面衝突に応答するドア７８のつぶれまたは曲がりによって生じるような、ドア７８の内板８４を基準とする、外板９０またはドアビーム９２のいずれかの相対移動の尺度を提供する。非衝突状態の間には、第１の磁場９４と第２の磁場１０４との結合から生じる、発振型磁場が、少なくとも１つの磁気センサ７４によって検出されることになる。物体が、ドア７８の外板９０に衝突して、それの物理的たわみを生じる場合に、この発振型磁場は、関連する第１の導電性要素８６の移動または変形によって生じる第２磁場１０４における変化によって、およびその中の関連する渦電流１０２における関連する変化によって、少なくとも部分的に乱される（perturbed）。衝撃が十分な強度である場合には、ドアビーム９２および関連する第２の導電性要素８８も移動または変形することになり、第２の導電性要素８８および対応する第２の磁場１０４における、関連する渦電流１０２の追加的でかつより大きな変化が生じることになる。一般的に、ドア７８の外板９０には関連する大きな変形が発生する可能性があるにもかかわらず、ドアビーム９２および関連する第２の導電性要素８８は、関連する安全拘束アクチュエータ１１０の展開を保証するのに十分な強度ではない衝撃時によって、乱されることがない。したがって、単一の導電性要素８０だけを組み込む磁気式衝突センサ１０．１’’においては、その好ましい場所は、上述の第２の導電性要素８８の場所である。
【００２４】
別の態様によれば、関連する衝突が発生したことの別個の確認を与えることによって信頼性を向上させる目的で、加速度計１１２、または別の衝突センサを、上述の磁気式衝突センサ１０．１’’と併用することも可能であり、これは、衝突事象の比較的早期において―例えば、Ｂピラーを中心とするポール衝突、またはドア７８の全幅にわたり、かつそれを越えて広がる幅広のバリヤ型衝突の結果として―ドア７８の外板９０、またはドアビーム９２の大きなたわみがない衝突において有用である場合があり、それに対して、磁気式衝突センサ１０．１’’は、単独で使用する場合には、そうではなく衝突事象の検出の遅れを生ずる可能性がある。例えば、補助加速度計１１２は、車両１２のＢピラーの基部に配置してもよい。別の例として、追加の補助加速度計１１２を、安全拘束アクチュエータ１１０に近接して配置してもよい。磁気式衝突センサ１０．１’’が、別個の衝突センサ、例えば加速度計１１２で補足されるシステムにおいては、加速度が比較的低い閾値を超えるのと合わせて、磁気式衝突センサ１０．１’’が磁場における大きく、かつ比較的迅速な変化を検出した場合、または磁気式衝突センサ１０．１’’が少なくとも比較的小さく、かつ比較的低速の変化を検出するのと合わせて、加速度計１１２が加速度の大きく、かつ迅速な変化を検出した場合に、安全拘束アクチュエータ１１０が展開されることになる。
【００２５】
ここで理解すべきことは、磁場を生成または検知することのいずれかのために使用されるコイルの性能は、比較的高透磁率の関連する磁心を組み込むことによって向上させることができることである。さらに、少なくとも１つの第１のコイル１４、第２のコイル５０またはコイル７２に加える信号を、直流信号として、定常磁場を生成することもできることを理解すべきである。別の方法として、それらのコイルは、対応する永久磁石で置換し、それによって、関連する磁気式衝突センサ１０．１’、１０．１’’または１０．２は、関連する衝突に応答する磁場における過渡事象に、応答性を有することになる。さらに、ここで理解すべきことは、第１の発振器２０、第２の発振器５８または発振器９８の具体的な発振波形は、限定的ではなく、例えば、ステップ状または連続的に変化する単一周波数、または複数周波数の正弦波、方形波、鋸歯波、またはその他の波形とすることもできる。
【００２６】
図８を参照すると、磁気式衝突センサの第１の態様の第３の実施例１０．１’’’は、車両１２に組み込まれて、車両１２の第１の部分１６と動作可能に関連する、少なくとも１つの第１のコイル１４と、車両１２の近接第２の部分２０に動作可能に関連するか、または少なくともその一部である、導電性要素１８とを含む。例えば、磁気式衝突センサの第１の態様の第３の実施例１０．１’’’は、前面衝突を検知するように適合されており、車両１２の第１の部分１６は、フロントクロスビーム２２を含む状態で示してあり―少なくとも１つの第１のコイル１４は、その中央部分に近接して位置し、例えばそれに装着されており―車両の第２の部分２０は、フロントバンパ２４を含む状態で示してある。少なくとも１つの第１のコイル１４は、導電性であり、第１の発振器３０によって生成される第１の発振信号に応答して、例えば、第１のコイルドライバ２８によって印加される電流に応答して、第１の磁場２６を生成するように適合されている。
【００２７】
少なくとも１つの第１のコイル１４の磁気軸３２は、車両１２の第２の部分２０の方向に向いており―例えば、図８に示す態様に対しては、実質的に車両１２の縦方向軸に沿っており―それによって第１の磁場２６が、それと動作可能に関連する導電性要素１８と相互作用し、それによってレンツの法則に基づいてそこに渦電流３４が生成される。導電性要素１８は、例えば、比較的導電性の高い常磁性または反磁性の材料、例えば、アルミニウムまたは銅などのいずれかを含む、薄い金属シート、フィルムまたは被覆を含み、これは、例えば、ドア７８の第２の部分２０の一体化部分とすることもできる。例えば、導電性要素１８は、フロントバンパ２４の後面上に噴霧被覆することもできる。第１発振器３０の周波数は、少なくとも１つの第１のコイル１４によって生成される対応する発振型磁場２６が、導電性要素１８内で関連する渦電流３４を生成するように適合されている。
【００２８】
少なくとも１つの第１のコイル１４は、信号調整器／プリプロセッサ回路１１４．１に動作可能に結合され、この回路は、少なくとも１つの第１のコイル１４からの関連する信号の、例えば、前置増幅、フィルタリング、同期変調およびディジタル−アナログ変換を行う。信号調整器／プリプロセッサ回路１１４．１は、プロセッサ１１６に動作可能に結合されており、このプロセッサは、それからの信号を処理し、それによって衝突の区別、およびそれに動作可能に結合された、関連する安全拘束アクチュエータ４４―例えば、前面エアバッグインフレータ、またはシートベルトプリテンショナ―の制御を行う。より具体的には、プロセッサ１１６は、関連する発振器３０によってそれに印加される信号に関して、例えば、少なくとも１つの第１のコイル１４からの信号の複素絶対値の分析に応答して、少なくとも１つの第１のコイル１４の自己イピーダンスに応答する尺度の特定を行う。
【００２９】
導電性要素１８を変形させるのに十分なエネルギーの、（例えば、図３に示すような）衝突物体４６との衝突に応答して、少なくとも１つの第１のコイル１４に対しての、導電性要素１８の形状または配置の変化は、少なくとも１つの第１のコイル１４に影響を与える磁場に対して、影響を与える。結果としての信号は、信号調整器／プリプロセッサ回路１１４．１によって事前処理されて、この回路は、少なくとも１つの第１のコイル１４の全域の信号の計測を行うとともに、関連するコイルドライバ２８によってそれに加えられる信号の計測を行う。信号調整器／プリプロセッサ回路１１４．１は―単独またはプロセッサ１１６との併用において―例えば、関連するコイルドライバ２８によって加えられる信号を位相基準として使用して、少なくとも１つの第１のコイル１４からの信号を、実部と虚部に分割する。
【００３０】
信号を対応する実部と虚部に分解することは、当該技術においてよく知られており、アナログ回路、ディジタル回路、またはソフトウエアあるいはそれらの組合せによって達成することができる。例えば、参照によりその全文を本明細書に組み入れてある米国特許第４，６３０，２２９号、第６，００５，３９２号、および第６，２８８，５３６号は、それぞれ、少なくとも１つの第１のコイル１４からの信号を処理するのに使用することのできる、信号の実部および虚部を実時間で計算するための、様々なシステムおよび方法を開示している。例えば、信号調整器／プリプロセッサ回路１１４．１に組み込まれている、マックスウエル−ウィーンブリッジ（Maxwell-Wien bridge）を、信号の実部および虚部を求めるのに使用してもよく、または位相ロックループを使用して、対応する信号源に対する信号の相対位相を求めてもよく、次いで、これによって、関連する実部および虚部が求められる。現場渦電流検査から知られている様々な技法も、参照により本明細書に組み入れてあるインターネットウエブページ、http://www.ndted.org/EducationResources/CommunityCollege/EddyCurrents/cc_ec_index.htmに開示されているように、少なくとも１つの第１のコイル１４からの信号の処理に使用することができる。
【００３１】
少なくとも１つの第１のコイル１４の自己イピーダンスに応答する信号―例えば、前記１つの第１のコイル１４からの信号の実部および虚部に応答する信号―が、プロセッサ１１６内の衝突検知アルゴリズムによって―例えば、閾値または基準信号もしくは波形によって比較することによって―処理されて、衝突、例えば十分な強度の衝突がそれによって検出されると、プロセッサ４２は、それに応答して安全拘束アクチュエータ４４を起動するか、または第２の衝突センサからの第２の確認信号に応答して、その起動を行う。
【００３２】
そして、図８を参照すると、参照により本明細書に組み入れてある米国特許第６，５８７，０４８号の教示に関して、車両１に組み込まれた磁気式衝突センサの第２の態様の第２の実施例１０．２’は、車両１２の第３の部分５２と動作可能に関連する少なくとも１つの第２のコイル５０を含み、ここで、第３の部分５２は、上述の第１の部分１６に近接するか、または別の場所とすることができる。例えば、磁気式衝突センサの第２の態様１０．２は、前面衝突を検知するように適合されているように図示してあるが、車両１２の第３の部分５２は、フロントクロスビーム２２を含んで図示してあり、第２のコイル５０は、その中央部分に位置して、例えば、フロントクロスビーム２２のまわりに配置される。第２のコイル５０は、導電性であり、例えば、第２の発振器５８によって生成される第２の発信信号に応答して、第２のコイルドライバ５６によって流される電流に応答して、第３の磁場５４を生成するように適合されている。例えば、第２の発振器５８は、第１の発振器３０と同一であっても、異なっていてもいずれでもよく、後者の場合には、異なる周波数で動作するか、または第１の発振器３０と同種、または異種の波形、例えば、正弦波に対して方形波を、生成してもよい。
【００３３】
一実施例において、少なくとも１つの第２のコイル５０は、上記少なくとも１つの第１のコイル１４と同一である。別の態様においては、別個の少なくとも１つの第２のコイル５０の磁気軸６０は、図８に示すように、車両１２の第３の部分５２の強磁性要素に実質的に沿って配向されており、それによって、第３の磁場５４は、車両１２の第３の部分５２の強磁性要素内部に誘発される。さらに別の態様においては、少なくとも１つの第２のコイル５０は、少なくとも１つの第１のコイル１４に対して後方に配置される。第２の発振器５８は、少なくとも１つの第２のコイル５０によって生成される、対応する発振型第３の磁場５４が、車両１２の構造要素、例えば、車両１２の鋼フレームの前方部分を介して、磁気的に導通される。
【００３４】
少なくとも１つの第３のコイル５０は、信号調整器／プリプロセッサ回路１１４．２に動作可能に結合され、この回路は、例えば、少なくとも１つの第２のコイル５０からの関連する信号の、前置増幅、フィルタリング、同期変調、およびアナログ−ディジタル変換を行う。信号調整器／プリプロセッサ回路１１４．２はプロセッサ１１６に動作可能に結合されて、このプロセッサ１１６は、その回路からの信号を処理し、それによって衝突の判別を行うとともに、それに動作可能に結合されている関連する安全拘束アクチュエータ４４―例えば、前面エアバッグインフレータまたはシートベルトプリテンショナ―の制御を行う。より具体的には、プロセッサ１１６は、例えば、関連する発振器５８がそれに印加する信号と関係して、少なくとも１つの第２のコイル５０からの信号の複素数絶対値の分析に応じて、少なくとも１つの第２のコイル５０の自己イピーダンスに対応する尺度の特定を行う。
【００３５】
第３の磁場５４は、車両１２のフレーム６４の上記の要素を含む、磁気回路６８を介して導通され、この回路には、ボディまたはパワートレイン、あるいはその他の関連する構造要素、特に強磁性材料を含む要素をさらに含めてもよい。磁気式衝突センサの第２の態様１０．２’の応答性の向上は、関連する磁気回路が非磁性材料を含む、１つまたは２つ以上の間隙７０を含む場合に、可能であり、その間隔は、磁気式衝突センサ１０．２’によって検知されるべき衝突に応答し、それによって、衝突に応答して、磁気回路６８の関連する磁気抵抗を変調する。例えば、１つまたは複数の間隙７０には、構造的非鉄材料、例えば、アルミニウムまたは車両１２のフレーム６４の構造プラスチックを含めて、これが衝突に応答して、圧縮されるか、または延伸されて、磁気回路６８の関連する磁気抵抗を、それぞれ減少または増加させるように適合させてもよい。
【００３６】
信号調整器／プリプロセッサ回路１１４．２は、少なくとも１つの第２のコイル５０の両端の信号の計測、および関連するコイルドライバ５６によってそれに加えられる信号の計測を行う。信号調整器／プリプロセッサ回路１１４．２は―単独、またはプロセッサ１１６との併用で―例えば、関連するコイルドライバ５８によって加えられる信号を位相基準として使用して、少なくとも１つの第２のコイル５０からの信号の実部と虚部への分解を行う。
少なくとも１つの第２のコイル５０の自己イピーダンスに応答する―例えば、１つの第２のコイル５０からの信号の実部および虚部に応答する―信号がプロセッサ１１６内の衝突検知アルゴリズムによって―例えば、閾値または基準信号または波形と比較することによって―処理されて、衝突、例えば十分な強度の衝突がそれによって検出されると、プロセッサ４２は、それに応答しての安全拘束アクチュエータ４４の起動を行うか、または第２の衝突センサからの第２の確認信号に応答してその起動を行う。
【００３７】
磁気式衝突センサの第１の態様の第３の実施例１０．１’’’および磁気式衝突センサの第２の態様の第２の実施例１０．２’は、図８に示すように、集合的に使用することも、またはいずれかの実施例を単独で使用することも可能である。特定の実施例について詳細に説明したが、当業者であれば、本開示の全体的教示を参照すると、様々な修正および変更を創出できることを理解するであろう。
したがって、開示した特定の配設は、説明のためだけものであり、本発明の範囲に関して限定的ものではなく、本発明には、添付のクレームおよびそのすべての均等物の全範囲が与えられるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】車両内の磁気式衝突センサを示す概略ブロック図である。
【図２】車両が外乱を受けない状態での、磁気式衝突センサの第１の態様の第１の実施例を示す図である。
【図３】車両が衝突に応答して外乱を受けた状態での、磁気式衝突センサの第１の態様の第１の実施例を示す図である。
【図４】車両が外乱を受けない状態での、磁気式衝突センサの第２の態様を示す図である。
【図５】車両が衝突に応答して外乱を受けた状態での、磁気式衝突センサの第２の態様を示す図である。
【図６】ドアの端面断面を示す、車両のドア内の磁気式衝突センサの第１の態様の第２の実施例を示す図である。
【図７】ドアの上面断面を示す、車両のドア内の磁気式衝突センサの第１の態様の第２の実施例を示す図である。
【図８】磁気式衝突センサの第１の態様の第３の実施例および磁気式衝突センサの第２の態様の第２の実施例を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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