(57)【要約】【課題】自動車等の衝突を正確に早期に検出することが可能となる衝突検出装置と、この衝突検出装置を有する安全装置を提供する。【解決手段】フレーム３０の前部に高剛性部５０を介して低剛性部５２、クラッシュボックス５３が設けられている。バンパ５４にロッド４４の前端が固定されている。高剛性部５０に設けられた磁気検出器６４にロッド４４が挿通されている。ロッド４４は、長手方向にＮ，Ｓが交番するようにマグネットが設けられている。車両が衝突すると、まずクラッシュボックス５３が変形し、ロッド４４が後退するので、大きな加速度が発生する前に衝突を検知できる。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の端部付近の変形速度の検出手段を有し、該検出手段の検出結果に基づいて車両の衝突を検知することを特徴とする衝突検出装置。
【請求項２】
請求項１において、前記変形速度検出手段は、車両の内外方向の２部位の接近速度を検出するものであることを特徴とする衝突検出装置。
【請求項３】
請求項２において、前記２部位のうち車体外方側の部位は比較的低剛性の車体部材に位置し、車体内方側の部位は比較的高剛性の車体部材に位置していることを特徴とする衝突検出装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項において、前記変形速度検出手段が車両の前部の左右にそれぞれ配置されていることを特徴とする衝突検出装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項において、さらに、前記変形速度検出手段で検出された変形速度又は該変形速度の最大値が所定値以上である場合に衝突と判定する判定手段を備えたことを特徴とする衝突検出装置。
【請求項６】
請求項５において、さらに、車両に生じる加速度を検出する加速度検出手段を備えており、前記判定手段は、前記変形速度と加速度とに基づいて衝突を判定するものであることを特徴とする衝突検出装置。
【請求項７】
請求項６において、該判定手段は、前記変形速度検出手段で検出された変形速度又は該変形速度の最大値が所定値以上であり、且つ該加速度検出手段で検出された加速度又は該加速度を時間積分して得られた速度変化量が所定値以上である場合に衝突と判定することを特徴とする衝突検出装置。
【請求項８】
請求項６において、該判定手段は、前記変形速度検出手段で検出された変形速度又は該変形速度の最大値と、該加速度検出手段で検出された加速度又は該加速度を時間積分して得られた速度変化量とのうち少なくとも一方が所定値以上である場合に衝突と判定することを特徴とする衝突検出装置。
【請求項９】
請求項６において、さらに、車両の端部付近の変形量を検出する変形量検出手段を備えており、
前記判定手段は、前記変形速度と前記加速度と該変形量とに基づいて衝突を判定するものであることを特徴とする衝突検出装置。
【請求項１０】
請求項９において、該判定手段は、前記変形速度検出手段で検出された変形速度又は該変形速度の最大値が所定値以上であり、且つ前記加速度検出手段で検出された加速度又は該加速度を時間積分して得られた速度変化量が所定値以上であり、且つ該変形量検出手段で検出された変形量が所定値以上である場合に衝突と判定することを特徴とする衝突検出装置。
【請求項１１】
請求項１ないし４のいずれか１項において、さらに、車両に生じる加速度を検出する加速度検出手段と、該加速度検出手段の検出加速度と衝突判定基準とに基づいて衝突を判定する判定手段とを備えており、
該判定手段は、前記変形速度検出手段で検出された変形速度に基づいて衝突判定基準を変更するものであることを特徴とする衝突検出装置。
【請求項１２】
請求項１ないし４いずれか１項において、さらに、前記変形速度検出手段で検出された変形速度と、変形した車両端部付近の既知の変形応力とから該車両の端部付近の変形に要した仕事量を検出する検出手段と、該仕事量検出手段で検出された仕事量に基づいて衝突を判定する判定手段とを備えていることを特徴とする衝突検出装置。
【請求項１３】
請求項１２において、さらに、車両に生じる加速度を検出する加速度検出手段を備えており、前記判定手段は、前記仕事量検出手段で検出された仕事量と、該加速度検出手段で検出された加速度とに基づいて衝突を判定するものであることを特徴とする衝突検出装置。
【請求項１４】
請求項６ないし１３のいずれか１項において、前記加速度検出手段は、前記変形速度検出手段よりも車両内方に配置されていることを特徴とする衝突検出装置。
【請求項１５】
請求項５において、さらに、車両の端部付近の変形量を検出する変形量検出手段を備えており、
前記判定手段は、前記変形速度と該変形量とに基づいて衝突を判定するものであることを特徴とする衝突検出装置。
【請求項１６】
請求項１５において、該判定手段は、前記変形速度検出手段で検出された変形速度又は該変形速度の最大値が所定値以上であり、且つ該変形量検出手段で検出された変形量が所定値以上である場合に衝突と判定することを特徴とする衝突検出装置。
【請求項１７】
請求項１５において、該判定手段は、前記変形速度検出手段で検出された変形速度又は該変形速度の最大値と、該変形量検出手段で検出された変形量とのうちの少なくとも一方が所定値以上である場合に衝突と判定することを特徴とする衝突検出装置。
【請求項１８】
請求項１ないし１７のいずれか１項において、前記判定手段は、さらに、衝突規模を判定するものであり、衝突規模に応じ異なった信号を出力する出力手段を備えていることを特徴とする衝突検出装置。
【請求項１９】
請求項１ないし１８のいずれか１項において、前記判定手段は、さらに、衝突形態を判定するものであることを特徴とする衝突検出装置。
【請求項２０】
請求項１において、前記車両は、バンパビームと、該バンパビームよりも車両外方側に配置されたバンパカバーとを有しており、
前記変形速度検出手段は、該バンパビームとバンパカバーとの間の空間の、物体との衝突による内外方向の変形速度を検出するものであることを特徴とする衝突検出装置。
【請求項２１】
請求項２０において、該変形速度検出手段は、空間の体積変化から空間の変形速度を継続的に検知するものであることを特徴とする衝突検出装置。
【請求項２２】
請求項２０又は２１において、該バンパビームよりも外側に、衝突によって変形又は変位する受衝部材が配置されており、
該変形速度検出手段は、該受衝部材の、バンパビーム又は車両フレームを基準とした変位から前記空間の変形速度を継続的に検出する手段を有することを特徴とする衝突検出装置。
【請求項２３】
請求項２２において、該受衝部材は該空間内に配置されていることを特徴とする衝突検出装置。
【請求項２４】
請求項２２において、該受衝部材は該バンパカバーの一部を構成していることを特徴とする衝突検出装置。
【請求項２５】
請求項２２において、該受衝部材の一部は該バンパカバーの外側に配置されていることを特徴とする衝突検出装置。
【請求項２６】
請求項２２において、該受衝部材は、衝突により受けた衝撃又は変位を該受衝部材の全体に伝える剛性を有することを特徴とする衝突検出装置。
【請求項２７】
請求項２２において、該受衝部材は、衝突箇所が主に変形する特性を有することを特徴とする衝突検出装置。
【請求項２８】
請求項２０ないし２７のいずれか１項において、
該変形速度検出手段から得られた変形速度プロファイルと、該空間の荷重−変形特性とから、車両と車両前方に衝突した物体との衝突相対速度ないしは物体の作用質量を推定する推定手段を備えたことを特徴とする衝突検出装置。
【請求項２９】
請求項２８において、該変形速度検出手段と該推定手段とから得られる結果に基づいて、車両乗員の保護装置の始動の可否決定、始動時期の決定及び保護装置の選択の少なくとも１つを実行する手段を備えたことを特徴とする衝突検出装置。
【請求項３０】
請求項２０ないし２７のいずれか１項において、該変形速度検出手段は、前記空間の変形速度からバンパビーム又は車両先端フレームの変形速度を継続的に検知するものであることを特徴とする衝突検出装置。
【請求項３１】
請求項３０において、
該変形速度検出手段の検出結果から得られた変形量を元に変形空間を評価する評価手段と前記空間の変形速度から車両と車両前方に衝突した物体との相対速度を推定する相対速度推定手段と、該空間の変形速度から衝突の激しさを推定する衝突激しさ推定手段を有することを特徴とする衝突検出装置。
【請求項３２】
請求項３１において、該評価手段は、該相対速度推定手段及び該衝突激しさ推定手段の結果に基づいて車両乗員の保護装置の始動の可否決定、始動時期の決定及び保護装置の選択の少なくとも１つを実行する手段を備えたことを特徴とする衝突検出装置。
【請求項３３】
請求項２０ないし３２のいずれか１項において、前記変形速度検出手段は車両前方左右に配置されており、
該衝突検出装置は、左右の該変形速度検出手段の出力を比較し、衝突物体の大きさ又は前方衝突位置を検定する検定手段を有することを特徴とする衝突検出装置。
【請求項３４】
請求項２０ないし３３のいずれか１項において、衝突時の車体フレームに生じる減加速度を検出する加速度センサを用いた衝突検知手段を備えており、前期変形速度検出手段による衝突判定結果を該加速度センサによる衝突検知のセーフィングセンサとしてあることを特徴とする衝突検出装置。
【請求項３５】
請求項２０ないし３３のいずれか１項において、衝突時の車体フレームに生じる減加速度を検出する加速度センサを用いた衝突検知手段を備えており、前記変形速度検出手段による衝突判定結果に基づいて該加速度センサによる衝突判定の基準又は判定方法を変更することを特徴とする衝突検出装置。
【請求項３６】
請求項２０ないし３５のいずれか１項において、該衝突検出装置は、さらに、自車の車両速度情報に基づいて、乗員保護装置の始動の有無の判断と、衝突規模及び衝突モードの判断とを行うことを特徴とする衝突検出装置。
【請求項３７】
請求項２０ないし３６のいずれか１項において、該衝突検出装置により歩行者の衝突を検出することを特徴とする衝突検出装置。
【請求項３８】
請求項２０ないし３７のいずれか１項において、前記空間の変形を検出するトランスジューサを備えており、該トランスジューサはバンパビーム内又はそれよりも車体内側に配置されていることを特徴とする衝突検出装置。
【請求項３９】
車両の乗員を保持する乗員保護手段と、該乗員保護手段を作動させるための制御手段と、該制御手段に衝突検出信号を与える衝突検出装置と
を有する安全装置において、
該衝突検出装置が請求項１ないし３８のいずれか１項に記載の衝突検出装置であることを特徴とする安全装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両の衝突を検出するための衝突検出装置と、この衝突検出装置を用いたエアバッグシステム、シートベルトシステムなどの安全装置に関するものである。なお、以下、乗員の保護を「拘束（ｒｅｓｔｒａｉｎｔ）」ということがある。また、本明細書において、加速度とは、衝突時に車両に生じる減速方向の加速度（速度の時間微分値）である。
【０００２】
【従来の技術】
（Ｉ）　車両の衝突時にエアバッグを膨張させて乗員を保護するエアバッグ装置や、シートベルト装置のウェビング緩みを除くべくウェビングを所定長さだけ急速に巻き取るプリテンショナ装置は周知である。このエアバッグ装置あるいはプリテンショナ装置を作動させるために、車両の衝突の有無やその規模（衝突激しさ、クラッシュシビアリティ）を判定する必要がある。この衝突の規模は、衝突相手との相対速度と相手物体の質量、硬さに相関する。
【０００３】
従来、衝突規模を検出するためには加速度を検出している。例えば特開平１１−７８７６９号では、加速度の大きさ、加速度の経時変化及び速度の経時変化（同号公報では、この速度の経時変化を、加速度の時間による積分値から求める。）に基づいて衝突規模を判定している。
【０００４】
また、衝突による車両の外材の変形の検出による衝突判定方法が特開平１１−７８７７０号に記載されている。同号の判定方法では、車両外材に歪センサを取り付け、外材の変形量、変形速度を検出し衝突判定を行っている。
【０００５】
さらに、衝突変形の進行過程における変形速度を検出して衝突判定を行う方法が特開２００１−１７１４７６号に記載されている。同号の方法では、車体の所定の２箇所に加速度センサを配置し、２箇所のセンサ間における車体の圧縮変形速度を検出し、衝突判定を行っている。
【０００６】
（ＩＩ）　従来のシステムでは主に衝突の判断は車室に配置された加速度センサの信号で行われる。車室内に置かれた加速度センサは、車両衝突が乗員に与える衝撃パルスの全体像を推定するには適しているが、フロントからの距離があるため衝撃を速くキャッチするには適さない。このためによりフロントに近い部分にも加速度センサを置き衝突判定時間の遅れを最小とする技術改善がなされている。
【０００７】
通常のエアバッグシステムではエアバッグにガスが充填され十分に展開するのに３０ｍｓｅｃ〜４０ｍｓｅｃの時間が必要であり、乗員に大きな衝撃が伝わる前に衝突の有無を検出し乗員保護装置を駆動する必要がある。
【０００８】
一般的なセダンで５０ｋｍｈの速度でのフルラップバリアへの衝突による衝撃パルスの継続時間はおよそ７０ｍｓｅｃ〜１００ｍｓｅｃである。（この時間で車両は速度がゼロとなる。）当然ながら、乗員が移動して車室内に衝突する前に乗員保護装置を駆動する必要がある。乗員が車両に対して１０ｃｍ程度前方に移動する時間は、衝撃速度が５０ｋｍｈの場合、衝突後５０ｍｓｅｃ程度である。このときにエアバッグが乗員保護装置として機能するためには、衝突から２０ｍｓｅｃ以内に衝突と判断され駆動信号が起動される必要がある。５０ｋｍｈの衝突では衝突後１０ｍｓｅｃでの衝突によるバンパ先端部の潰れストロークは１３ｃｍ程度、２０ｍｓｅｃ後には２５ｃｍ程度になる。まず最初の５ｍｓｅｃでバンパ部が力を受け衝撃パルスが生じる。１０ｍｓｅｃを超えると衝突バリアと車両ボディのメインフレームが干渉し大きな衝撃パルスが生じる。
【０００９】
エアバッグの作動が必ずしも必要でない１８ｋｍｈ程度の衝突でもバンパ部潰れによる衝撃パルスが衝いる。このようなフロント先端部の受ける力による車両全体の減速度を検知して軽度の衝突に反応することなくエアバッグを作動の有無を衝突から２０ｍｓｅｃ以内に判断する機能を制御システムに持たせている。
【００１０】
【特許文献１】
特開平１１−７８７６９号
【特許文献２】
特開平１１−７８７７０号
【特許文献３】
特開２００１−１７１４７６号
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
（Ｉ）　上記特開平１１−７８７６９号の加速度の検出による衝突判定方法では、衝突部付近の車体構造や衝突相手の硬さ等により衝突判断及び衝突規模の判定結果が影響される。
【００１２】
上記特開平１１−７８７７０号の衝突判定方法では、外材に取り付けられたセンサによって、外材そのもののたわみ速度は検出されるものの、必ずしも衝突荷重方向の車体構造の変形速度が検出されるわけではない。また、外材の変形ストロークは一般的に短く、衝突変形の進行過程における変形速度の検出が難しい。
【００１３】
従って、この衝突判定方法では、外材だけが変形する小質量高速物体との衝突（安全装置による乗員の拘束が必要なほどには車両減速を生じない衝突）と、車体の変形が大きく、安全装置による乗員の拘束が必要なほどの車両減速が生じる中速度バリア衝突とを衝突の初期に判別することは困難であり、この外材の変形速度から衝突判定及び衝突規模の判定を行うのは難しい。
【００１４】
上記特開２００１−１７１４７６号の衝突判定方法は、車両先端部の変形速度を検出するものではない。１方の加速度センサを車両先端部に設置すると、衝突の初期において、センサに該センサの定格を超える過大な衝撃が加わり、センサ取付部が変形し、センサの検出軸がぶれるおそれがある。センサの検出軸がぶれると、車両先端部の変形速度を正しく検出できない。
【００１５】
（ＩＩ）　上記（ＩＩ）のシスエムには次の（１）〜（３）の課題がある。
（１）　衝突判定の安定性が悪い。衝突の形態が変わっても拘束装置を適切なタイミングで駆動することが望まれるが、実際の衝突では相手の衝突物体の形状、硬さ、速度が様々となる。衝突バリアの形状がオフセットＭＤＢやセンターポールの場合、衝突初期に生じる衝撃が小さく衝突判定時間が大きく遅れる。ポール衝突では初期衝撃は小さいがその後大きな衝撃が発生する、このような場合は衝突判定の遅れが、拘束性能の低下をもたらす。
（２）　衝突判定時間を早くできない。エアバッグは火薬の点火により３０ｍｓｅｃで高圧、高温のガスを充填するためエアバッグ展開時に大きなエネルギーを持つ。このときに乗員との接触があると乗員に大きな力が作用する。これを緩和するために衝突判定時間を短縮できれば、その分エアバッグの展開時間を長くでき、ガスの展開エネルギーを小さくできる。従来センサシステムでは軽度の衝突や、ラフロード走行、エンジンの縁石への接触などにより生じる大きな衝撃パルスで拘束装置を作動させないため、衝突判定時間は、そのパルスの継続時間よりも長い１５ｍｓｅｃ程度必要でこれを短縮する技術は限界に近づいている。
（３）　衝突の激しさの判別が難しい。乗員保護装置は乗員が大きくても小さくても安全性を高めるように改良が進んでいる。高速の激しい衝突で大きな乗員を十分に拘束するためには圧力の高いエアバッグが必要である。その反面中速度で小柄な乗員をエアバッグがソフトに受け止めるには高い圧力のエアバッグは必要ない。この目的でエアバッグのガス容量を２段階に選択制御する安全装置が導入されている。衝突検出手段が衝突の激しさを衝突の初期に正確に判別できれば、エアバッグの圧力を衝突の激しさに応じて制御でき、乗員保護装置の性能を更に改善できる。そのため精度の高い検出手段が望まれている。
【００１６】
その一方でクラッシュ特性を制御するボディ構造が採用され、先端部がある一定の力を受けるとエネルギーを吸収する構造が導入されている。衝突の激しさが異なっても衝突の初期に車体に生ずる減速度はエネルギー吸収機構で緩和される。従って従来検出手段では衝突初期に衝突の激しさを判断しようとしても、初期の衝撃パルスに大きな差が生じずに、精度の高い衝突の激しさ判定が難しい。
【００１７】
（ＩＩＩ）　本発明は、車両の端部の衝突変形速度を検出することにより早期に且つ精度よく衝突の判断、衝突規模（シビアリティ−）の判定等を行うことができる衝突検出装置と、この衝突検出装置を用いた安全装置を提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明（請求項１）の衝突検出装置は、車両の端部付近の変形速度の検出手段を有するものである。また、本発明の安全装置（請求項３８）は、この衝突検出装置の信号に基づいて拘束手段を作動させるようにしたものである。
【００１９】
乗員拘束においては、車の衝突開始からの加速量（減速量）と加速時間（減速時間）の大小を早期に判定することが重要である。これを早期に且つ高精度に検出（もしくは推定）することが本発明の目的であり、この検出結果から本発明の衝突検出装置における衝突判定及び衝突規模の判定が行われる。
【００２０】
かかる本発明では、例えば自動車が前突する場合、自動車最前部付近の変形速度を検出して衝突の有無や規模の判断を行うことができる。自動車の最前部付近は、前突に際し相手方物体に最初に当って圧縮変形を開始するものであるから、この最前部の車体構造の圧縮変形速度を検出することにより、衝突の有無や規模を早期に判定することが可能となる。
【００２１】
なお、衝突に伴って自動車には加速度が生じるが、この加速度は衝突に伴って変形する（例えば潰れる）車体部分の剛性によって変化する。例えば、低剛性部分が変形するときには、車体速度の減少は小さいので、車両に発生する加速度は小さい。一方、高剛性部分が潰れるときには、車体速度は急速に減少し、大きな加速度が生じる。
【００２２】
車体の最前部付近が、衝突衝撃を吸収するために比較的低剛性に構成されている場合、加速度による衝突検出方式にあっては、最前部付近が潰れつつある衝突最初期の段階では検出される加速度が小さく衝突判定精度が低くなる。これに対し、本発明の変形速度検出方式によれば、最端部の変形速度を検出するため、実質的に最端部のみが変形している衝突最初期の段階で大きな変形速度が観測され、衝突及び衝突規模を高精度にて判定することが可能である。
【００２３】
請求項２の通り、車両端部付近の変形速度を検出するには、該端部付近において比較的外方（例えば前方）の第１の部位と、それよりも所定距離だけ内方（例えば後方）の第２の部位との間の距離の経時変形即ち両部位の接近速度を検出するのが簡便である。
【００２４】
この２部位の接近速度を検出するには、両部位間に架設されたロッドの移動速度を検出したり、あるいは両部位間の距離を電波、赤外線や超音波等を用いて測定すればよい。なお、接近速度の検出方法はこれに限定されない。
【００２５】
請求項３の通り、車体が衝撃吸収構造となっており、最外部付近が比較的低剛性の部材となっており、それよりも内方に比較的高剛性の部材が配置されている場合には、該低剛性の部材に第１の部位を設定し、高剛性の部材に第２の部位を設定することが好ましく、これにより安定した変形速度の検出が可能となる。
【００２６】
なお、車体構造（車体フレーム）において、その外方側と内方側とで剛性が同じであっても、衝突に際し、該車体構造は外方側から内方側へと順次変形するので、該第１の部位から第２の部位に対する相対変位及びこの変位速度から、検出すべき変形速度を求めることができる。
【００２７】
請求項４の通り、本発明では、変形速度検出手段を車両前部の左右両側に配置することにより、フルラップ衝突とオフセット衝突とを判別することが容易となる。
【００２８】
請求項５の通り、本発明の一態様では、所定値以上の変形速度が所定期間検出されたときに、所定規模以上の、例えばエアバッグ装置等の安全装置を作動させるべき規模の衝突が発生したものと判定する。この判定方式は、簡便であると共に、衝突後早期に衝突判定を下すことができる。
【００２９】
請求項６〜８の通り、本発明の別態様にあっては、変形速度と加速度とを検出し、これらに基づいて所定規模以上の衝突が発生したものと判定する。例えば、変形速度及び加速度がいずれも所定値以上であるとき（請求項７）、又はこれらのうちの少なくとも一方が所定値以上であるとき（請求項８）には所定規模以上の衝突が発生したものと判定する。この判定方式によると、判定結果の信頼度が高く、高精度にて、あるいは早期に衝突激しさを判定することが可能である。
【００３０】
請求項９，１０の通り、また、本発明のさらに別の態様では、変形速度と加速度と変形量とを検出し、これらに基づいて所定規模以上の衝突が発生したものと判定する。例えば、該変形速度、加速度及び変形量がいずれも所定値以上であるとき（請求項１０）に、所定規模以上の衝突が発生したものと判定する。この判定方式であれば、衝突判定の信頼度がさらに向上する。
【００３１】
請求項１１の通り、本発明の異なる態様にあっては、加速度に基づいて衝突判定を行い、且つ変形速度検出手段で検出された変形速度に基づいて、衝突判定の基準を変更する。例えば、変形速度が大きいときには、衝突と判定する閾値を低くし、逆に変形速度が小さいときには衝突と判定する閾値を高くする。これにより、早期にあるいは高精度に衝突を判定することが可能となる。
【００３２】
請求項１２の通り、バンパービーム、バンパー固定アーム、車両サイドのフロントフォーク等の車両端部付近の各部位が衝突により生じる荷重によって圧縮され弾性変形及び塑性変形する変形荷重が予め既知であれば、車両端部付近の変形速度と、その所定時間当りの変形量と、変形した部位の変形荷重との積で車両の変形に要した仕事量が検出できる。
【００３３】
請求項１３，１４の通り、本発明の他の態様にあっては、車両の端部付近の変形に要した仕事量に基づいて衝突の規模を判定する。即ち、変形速度の最大値が相対速度に相関し、変形速度の所定時間の差分速度の２乗でその変形部位における仕事量を割ったものが作用質量に相関することから、衝突開始時において車両と当該車両に衝突した物体との相対速度と作用質量を推定できる。この相対速度と作用質量から、衝突後時間が経過するとどの程度の加速（減速）が車両に生じるか、つまり衝突の規模が判定できる。
【００３４】
この態様にあっては、さらに、車両に生じる加速度を検出し、この加速度と仕事量とに基づいて衝突の規模を判定してもよい。車両の加速度が小さい場合には、前記作用質量は衝突物体の等価質量に相当するので、これによって衝突物体の重量を推定できる。
【００３５】
なお、加速度を用いて車両前方衝突を検出する場合、例えば変形速度検出手段は車両前端部に置かれ、少なくとも検出部位は車両のバンパー、バンパービーム、バンパー固定アームを含む車両フロントフレーム、又はサイドフレーム先端部に置かれ、外周構造を含む検出部位と固定部位の間の車両の変形による車両正面進行方向の距離又は距離の変化を検出するものであり、上記加速度検出手段は車両フロント部より内側のサイドフレーム又はそれより後部のボデー構造部に置かれる。
【００３６】
請求項１５〜１７の通り、本発明のさらに異なる態様では、変形速度と変形量を検出し、これらに基づいて所定規模以上の衝突が発生したものと判定する。例えば、変形速度及び変形量がいずれも所定値以上であるとき又は所定値以上の変形速度が検出されている間に検出変形量が所定量を超えたとき（請求項１６）、或いはこれらのうちの少なくとも一方が所定値以上であるとき（請求項１７）に所定規模以上の衝突が発生したものと判定する。この判定方式も、簡便であると共に、衝突後早期に且つ精度よく衝突判定を下すことができる。
【００３７】
なお、衝突判定結果を十分な精度で早期に得ることが可能となることにより、エアバッグ装置の作動開始時期を早めることができる。これにより、出力の小さいインフレータでも容積の大きなエアバッグの膨張に利用することが可能となる。
【００３８】
本発明では、衝突の規模を早期に精度よく判定できるので、エアバッグ装置等の安全装置を起動するタイミングを制御しやすい。また、この判定に応じてエアバッグの内圧を制御したり、プリテンショナのウェビング巻取量を制御することも可能となる。
【００３９】
請求項１８の通り、本発明の衝突検出装置は、衝突規模を判定するものであり、衝突規模に応じ異なった信号を出力する出力手段を備えている構成としてもよい。このように構成した場合には、より一層、安全装置の制御が容易になる。
【００４０】
請求項１９の通り、前記の通り、フルラップ衝突やオフセット衝突などの衝突形態も併せて判定する場合には、エアバッグ装置やプリテンショナ装置などを種々のパターンにて制御することも可能である。
【００４１】
本発明の一態様（請求項２０）は、請求項１において、前記車両は、バンパビームと、該バンパビームよりも車両外方側に配置されたバンパカバーとを有しており、前記変形速度検出手段は、該バンパビームとバンパカバーとの間の空間の、物体との衝突による内外方向の変形速度を検出するものであることを特徴とするものである。
【００４２】
このように、バンパビームより前方の空間の変形速度を検出することにより衝撃の有無を従来の車両フレーム内に置かれた衝突センサより早く衝突を検出できる。さらに、衝突の進行状況を変形速度として検出することにより、その直後にバンパやフレームに加わる衝撃力を予測し、衝突判定時間を短縮できる効果がある。また、変形速度から衝突相対速度を推定することにより、拘束装置を適切に駆動するために駆動タイミングを推定でき、衝突判定装置としての性能を改善できる効果がある。
【００４３】
この衝突検出装置による衝突判定の原理を説明する。
図１５（ａ），（ｂ）は車室内の加速度センサと本発明の衝突検出装置の出力を衝突速度に応じて模式的に表わしたものである。図１５の「軽衝突」は、拘束装置の作動が不要な極く遅い速度での衝突を示す。衝突から１０ｍｓｅｃ以内では加速度センサに生じる減加速度は、バンパカバーやバンパの潰れ要素の座屈により大きな反力が生じない。１５ｍｓｅｃ以降まで待ってボディの大きな座屈が始まらないと拘束装置の作動が必要な衝突速度か否かを判断するための十分な差異が生じない。一方、本発明の衝突検出装置に生じる変形速度は衝突速度に比例した出力が衝突から１０ｍｓｅｃ以内で生じる。
【００４４】
バンパ前端部の潰れ速度は、車両のように堅く重たい物体が正面に衝突するとほぼ車両と物体の相対速度に比例する出力が生じる。
【００４５】
柔らかい物体との衝突で変形速度は相対速度より小さくなる。また高速で堅い物体の衝突でも質量が小さいと衝突後、潰れ速度は急速に低下する。従って、バンパ端部の潰れ速度プロファイルは、拘束装置の作動が必要な衝突か否かの差異が含まれる。従って、本発明の衝突検出装置は非常に短時間で正確に衝突（衝突速度）を判定できる。
【００４６】
拘束手段の作動が必要か否かは衝突の激しさで決まる。固定バリア衝突では、衝突の激しさは衝突の速度とほぼ等価である。しかし、実際の衝突では車両の走行速度だけでは衝突の激しさは決まらない。走行速度に加えて相手物体の速度、質量との相互作用で変わってくる。このためには、バンパ前部で検出される相対速度情報に加えて、衝突による潰れが継続して進行していくかを、バンパビームの潰れ速度として継続して検出することが重要である。バンパビームはある程度の剛性のある部分であり、この潰れ速度は衝突の激しさの情報を含む。
【００４７】
衝突初期に衝突の激しさを推定するためには、相手物体との相対速度と相手の作用質量が分ればよい。本発明の衝突検出装置を用いることにより、相手物体との相対速度ＲＶは、少なくとも該衝突検出装置で得られた変形速度以上の速度であることが分かる。また、相手物体の作用質量は自車両が相手物体に与える反力と相手物体の単位時間あたりの速度変化がわかればよい。
【００４８】
自車のバンパ部の変形強度Ｆｄは既知であるため、少なくともＦｄ以上の反力が生じていることが分かる。また相手物体の単位時間当たりの速度変化は自車速度が衝突初期は一定とすると、衝突検出装置の変形速度（又は車室内加速度センサの加速度出力から求めた減速度）から推定できる。
【００４９】
静止物体との衝突では、変形速度が自車速度に近いほど重く堅いと推定できる。また、相手が移動物体であっても、変形速度が増加するか、増加後の減少率が小さいほど重く堅いと推定できる。
【００５０】
相対速度、作用質量は変形量、変形速度を元に直接求めても良いが、検知アルゴリズム内の計算処理過程では、変形量や変形速度プロファイルから変化量や区間面積を計算し、相対速度、作用質量に関係する量を算出して判定するのが一般的である。
【００５１】
本発明の衝突検出装置を用いることにより、相手物体との相対速度と相手の作用質量が推定でき、衝突初期に衝突の激しさを判定することができる。
【００５２】
請求項２１の通り、この変形速度検出手段は、空間の体積変化から空間の変形速度を継続的に検知するものであってもよい。このように空間の体積変化を検出することにより、衝突物体の方向や形状が異なっても、衝突物体の大きさや硬さに比例した変形速度を検出することができる。
【００５３】
請求項２２の通り、バンパビームよりも外側に衝突によって変形又は変位する受衝部材が配置されており、該変形速度検出手段は、該受衝部材の、バンパビーム又は車両フレームを基準とした変位から前記空間の変形速度を継続的に検出する手段を有する構成としてもよい。このようにバンパビームの外側に受衝部材を配置することにより、空間部の衝撃変位を検知する方向部位が限定され、変形速度を高精度にて計測することができる。
【００５４】
この受衝部材は該空間内に配置されてもよく（請求項２３）、受衝部材はバンパカバーの一部を構成してもよい（請求項２４）。このように受衝部材をバンパカバーの中に組み込むか、バンパカバーに受衝部材としての特性を組み込むことにより、組立や修理を容易にすることが可能となる。
【００５５】
受衝部材の一部がバンパカバーの外側に配置されてもよく（請求項２５）、これにより、衝突をより早期に検出することが可能となる。
【００５６】
請求項２６の通り、受衝部材は、衝突により受けた衝撃又は変位を該受衝部材の全体に伝える剛性を有するものであってもよい。このようにすれば、衝突位置が種々であっても、変形速度を高精度に検出することができる。
【００５７】
請求項２７の通り、受衝部材は、衝突箇所が主に変形する特性を有するものであってもよい。この構成によると、衝突箇所の検出が容易である。なお、この受衝部材は柔構造のものであるから、バンパへの取付自由度が高い。
【００５８】
請求項２８の通り、該変形速度検出手段から得られた変形速度プロファイルと、該空間の荷重−変形特性とから、車両と車両前方に衝突した物体との衝突相対速度ないしは物体の作用質量を推定する推定手段を備えた構成としてもよい。この構成によると、変形速度から衝突の進行状況を検出でき、変形量と荷重−変形特性（Ｆ−Ｓ特性）から、衝突相手との相対速度と物体の作用質量を検定できるため、衝突の判定精度が向上する。なお、変形速度検出手段と該推定手段とから得られる結果に基づいて、車両乗員の保護装置の始動の可否決定、始動時期の決定及び保護装置の選択の少なくとも１つを実行する手段を備えた構成（請求項２９）としてもよい。
【００５９】
請求項３０の通り、該変形速度検出手段は、前記空間の変形速度からバンパビーム又は車両先端フレームの変形速度を継続的に検知する構成としてもよい。このように構成した場合、バンパビームの潰れまで含めて変形速度を検定できるため、衝突の判定精度をさらに向上させることができる。この場合、変形速度検出手段の検出結果から得られれた変形量を元に変形空間を評価する評価手段と前記空間の変形速度から車両と車両前方に衝突した物体との相対速度を推定する相対速度推定手段と、該空間の変形速度から衝突の激しさを推定する衝突激しさ推定手段を有する構成（請求項３１）としてもよい。このようにすれば、衝突相手との相対速度と物体の作用質量を検定できるため、衝突の判定と衝突規模の判定精度を向上できる。この場合、該評価手段は、該相対速度推定手段及び該衝突激しさ推定手段の結果に基づいて車両乗員の保護装置の始動の可否決定、始動時期の決定及び保護装置の選択の少なくとも１つを実行する手段を備えたことを特徴とする衝突検出装置（請求項３２）としてもよい。
【００６０】
請求項３３の通り、前記変形速度検出手段は車両前方左右に配置されており、該衝突検出装置は、左右の該変形速度検出手段の出力を比較し、衝突物体の大きさ又は前方衝突位置を検定する検定手段を有する構成としてもよい。
【００６１】
衝突物体の衝突位置や硬さにより車両の潰れ特性が変わり衝突判定にバラツキを与える原因となっている。左右２つのセンサの変形速度差や変形量の差、応答時間の差により、衝突位置や衝突モードが衝突初期に推定できるため、その衝突モード（たとえばフルラップ、オフセット、ポールなど）に合わせた衝突検定が行え、判定時間が短縮できる利点がある。
【００６２】
請求項３４の通り、衝突時の車体フレームに生じる減加速度を検出する加速度センサを用いた衝突検知手段を備えており、前期変形速度検出手段による衝突判定結果を該加速度センサによる衝突検知のセーフィングセンサとしてある構成としてもよい。
【００６３】
従来の衝突センサの判定時間短縮を制約する要因にセーフィングセンサの反応遅れがある。本検知手段をセーフィングセンサとして使うことにより、従来の判定時間が短縮できる利点がある。
【００６４】
請求項３５の通り、衝突時の車体フレームに生じる減加速度を検出する加速度センサを用いた衝突検知手段を備えており、前記変形速度検出手段による衝突判定結果に基づいて該加速度センサによる衝突判定の基準又は判定方法を変更する構成としてもよい。
【００６５】
衝突初期における相対速度や作用質量の推定情報により、従来衝突センサの衝突判定閾値をより敏感にすることにより従来センサの判定時間が短縮できる利点がある。さらに、バンパ先端が潰れてから、車両ボディの減速度の立ち上がりまでの遅れ時間、バンパビームが潰れるときの車両減速度の大小から、衝突速度や衝突の作用質量を推定でき、新たな判定基準による衝突判定時間の短縮及び衝突規模判定時間の短縮等の利点がある。
【００６６】
請求項３６の通り、該衝突検出装置は、さらに、自車の車両速度情報に基づいて、乗員保護装置の始動の有無の判断と、衝突規模及び衝突モードの判断とを行う構成としてもよい。
【００６７】
静止している物体、又は移動速度の小さな物体との衝突では、相対衝突速度はほぼ車速になる。検知された変形速度と車速を対比することにより、物体が移動物体か静止物体かが判別できる利点がある。また、静止物体との衝突と分かれば、車速が一定速度以下であれば拘束装置を不作動にするなど、判定アルゴリズムを単純化できる利点がある。さらに静止物体との衝突と分かれば、変形速度プロファイルとバンパのＦ−Ｓ特性から衝突物体との作用質量（慣性質量）や大きさの認識精度が上げられ、判定精度を高められる利点がある。たとえば地面に固定されている標識ポールと歩行者との識別が容易になる。
【００６８】
請求項３７の通り、該衝突検出装置により歩行者の衝突を検出する構成としてもよい。
【００６９】
歩行者との衝突においても、バンパと下肢が最初に衝突し、バンパカバーが変形するため、本手段で検出が可能となる。変形速度プロファイルとバンパのＦ−Ｓ特性から歩行者下肢の作用質量（慣性質量）が推定でき、精度の高い歩行者検出が可能になる利点がある。
【００７０】
請求項３８の通り、前記空間の変形を検出するトランスジューサを備えており、該トランスジューサはバンパビーム内又はそれよりも車体内側に配置されている構成としてもよい。
【００７１】
センサ部分を車両の内側の比較的剛性の高い部分に置くことで、バンパビームの潰れも含め、より長い時間継続的に潰れを検定でき、衝突規模の判定ができる利点がある。また、軽衝突後の修理交換を不要にするなどの経済的な利点がある。
【００７２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して実施の形態について説明する。図１は実施の形態に係る衝突検出装置及び安全装置を備えた自動車の概略的な側面構成図、図２は衝突検出装置の構成を示す側面図、図３は自動車の前部のフレーム構成を示す平面図である。
【００７３】
自動車の車内にシート１０が設置され、このシート１０に座った乗員を拘束するためにシートベルト装置１２が設置されている。このシートベルト装置１２は、リトラクタ１４と、該リトラクタ１４から引き出されるウェビング１６と、該ウェビング１６のトング（図示略）を係止するバックル１８と、リトラクタ１４に設けられたプリテンショナ２０とを有する。このプリテンショナ２０は、衝突時にウェビング１６を所定長さだけ急速に巻き取らせるためのものである。
【００７４】
シート１０の前方のステアリング２２にエアバッグ装置２４が設置されている。このエアバッグ装置２４は、折り畳まれたエアバッグと、このエアバッグを覆うモジュールカバーと、エアバッグを膨張させるためのインフレータ（ガス発生器）等を有する。
【００７５】
自動車のフレーム３０は、図３の通り、サイドメンバ３２，３２と、これらサイドメンバ３２，３２同士の間に架設されたクロスメンバ３４とを有する。このクロスメンバ３４からフロアパネルにかけて、自動車の衝突を判断してプリテンショナ２０及びエアバッグ装置２４に作動電流を供給する制御ユニット３６が設置されている。衝突が相当に激しくても、変形はクロスメンバ３４にまでは達しないので、制御ユニット３６は衝突終了まで制御信号を発信可能である。
【００７６】
この自動車では、この自動車の前方への衝突（前突）を検出するために、変形速度センサ４０と加速度センサ４２，４８とが設置されており、これらのセンサ４０，４２，４８の検出信号が制御ユニット３６内の制御回路に入力される。
【００７７】
なお、変形速度センサ４０及び加速度センサ４２は、フレーム３０の左右のサイドメンバ３２の前部にそれぞれ配置されている。加速度センサ４８は制御ユニット３６に内蔵されている。
【００７８】
この変形速度センサ４０は、車体の前端部付近の変形によってロッド４４を後退させ、このロッド４４の後退速度を検出して該前端部付近の変形速度を検出するようにしたものである。
【００７９】
図２の通り、フレーム３０の前部に高剛性部５０を介して低剛性部５２が設けられている。この低剛性部５２の前端にバンパ５４が連結されている。バンパ５４と低剛性部５２の間にはクラッシュボックス５３が配置されており、このクラッシュボックス５３も低剛性となっている。前記ロッド４４は、車体前後方向に延在しており、その前端はブラケット５６及びロッド固定座５８を介してバンパ５４に固定されている。
【００８０】
ロッド４４の後部は、ガイド６０に摺動自在に保持されている。このロッド４４の後端近傍はセンサボックス６２内に遊挿されている。このセンサボックス６２は前記高剛性部５０に固定されている。
【００８１】
ロッド４４には、その長手方向に所定間隔をおいてＮ極、Ｓ極の配置方向が入れ替わるマグネットが連続的に多数配置されている。センサボックス６２には、このマグネットからの磁束に感応するコイル、ホール素子などの磁気検出器６４が設けられている。この磁気検出器６４は、ロッド４４が後退し、各マグネットが該磁気検出器６４を通過する度に１パルスの電気信号を出力する。そのため、単位時間当りに発生するパルス数をカウントすることにより、ロッド４４の後退速度が検出される。
【００８２】
なお、この実施の形態では、センサボックス６２内に加速度センサ４２が併せて設置されている。また、前記ガイド６０は該センサボックス６２と一体となっている。そのため、センサボックス６２を設置することにより、併せて加速度センサ４２及びガイド６０も高剛性部５０に設置される。符号６６は、センサボックス６２を高剛性部５０に取り付けるためのボルトを示す。なお、磁気検出器６４からの信号を出力するための回路と加速度信号を出力する回路を一部共用してもよく、両者を共通の回路基板に設けてもよい。
【００８３】
このように構成された衝突検出装置及び安全装置を備えた自動車が衝突した場合、まず、低剛性であるクラッシュボックス５３が主として潰れるように変形する。その衝突が中規模である場合は低剛性部５２も潰れて変形し、衝突規模が比較的大きいときには、その後さらに高剛性部５０も潰れるように変形する。このクラッシュボックス５３は、衝突後まず潰れ始める部位であると共に、低剛性であるため、変形速度の立ち上りが早い。そのため、自動車が相手方物体に当った直後から比較的大きい速度でロッド４４が後方に移動し、この後退速度が磁気検出器６４からのパルスによって検出される。クラッシュボックス５３が潰れきってもまだ衝撃が持続している場合は、低剛性部５２も潰れて変形し、ロッド４４は後退し続ける。このロッド４４の後退速度が自動車前端部付近の変形速度であり、この変形速度は自動車と相手方物体との相対速度にほぼ比例する。この相対速度が大きいほど、衝突が激しいことになる。従って、このロッド４４の後退速度を磁気検出器６４の発生パルスから検出することにより、衝突時の相手方物体との相対速度すなわち衝突の激しさを判定することができる。
【００８４】
この実施の形態では、自動車の左右に変形速度センサ４０を配置しているので、自動車の左側と右側との変形速度を別個に測定することができ、従って衝突がフルラップ衝突であるかオフセット衝突であるか判定することもできる。
【００８５】
また、この実施の形態では、ロッド４４の後退速度をモニターする磁気検出器６４を含むセンサボックス６２が車両前端部から離間した位置に設置されている。これにより、衝突による車両の変形や歪みが直接センサボックス６２に影響を及ぼすことがなく、バンパ付近のみが変形するような小規模衝突にてセンサボックス６２が破損せず、修理・交換のコストを省くことができる。
【００８６】
図４，５はそれぞれ別の実施の形態に係る衝突検出装置の構成図である。図４では高剛性部５０のセンサボックス６２にミリ波レーダ６７を設け、該ミリ波レーダ６７とバンパ５４との距離を測定している。衝突時におけるこの距離の変化からバンパ５４の該ミリ波レーダ６７への接近速度即ち低剛性部５２の変形速度を検出することができる。なお、バンパ以外のフロントビーム、フロントグリル、ラジエータなどとの間の距離を測定してもよい。
【００８７】
検出部位を限定するには導波管などの導波路を設け伝搬波をガイドするか、検出部位に反射板を固定するか、指向性アンテナ、誘導レンズ、音響レンズ等により伝搬波を収束させてエリアを絞ることができる。
【００８８】
伝搬波としては、電磁波、ミリ波、光、音響波などが利用できる。検出法としては、ドプラー効果を用いた相対速度検出法、パルス波の伝搬遅延時間を用いた距離検出法など各種の技術が応用可能である。好適なセンサの一例としては４０ｋＨｚ〜５００ｋＨｚ超音波センサ、赤外線レーザーセンサ、１ＧＨｚ〜２４ＧＨｚレーダーが挙げられるが、これに限定されない。
【００８９】
図５では、クラッシュボックス５３にまたがってスイッチ素子６９が設けられている。このスイッチ素子６９は衝突の瞬間にパルス信号を発生するか、又はそれまで出力していた信号を停止するよう構成されている。センサボックス６２には加速度センサ４２のみが設けられている。制御ユニット３６の制御回路にあっては、スイッチ素子６９からの信号（又は信号変化）により自動車が相手方物体に当った瞬間を検知する。衝突と同時にクラッシュボックス５３が潰れ始め、その後、サイドメンバ３２前部の低剛性部５２が潰れている間は加速度センサ４２の検出加速度は比較的小さい。潰れ変形が高剛性部５０にまで及ぶと、車両の前方移動速度は急激に小さくなり、加速度センサ４２の検出加速度は急激に増大する。前記スイッチ素子６９からの信号（又は信号変化）の時点からこの加速度の急激変化までの時間ｔを検知し、スイッチ素子６９から高剛性部５０の最先端までの距離Ｌをこの時間ｔで除すことにより、変形速度が分る。即ちＬ／ｔが変形速度である。
【００９０】
なお、スイッチ素子はバンパの変位を検知することが可能であるならばどこに配置されても良い。また、複数のスイッチ素子を用いれば、スイッチ素子固定部の変形速度が求められる。スイッチ素子を潰れ方向の直線上に配置すれば、潰れの進行状況、つまり変形速度の変化率を求めることができる。
【００９１】
上記いずれの実施の形態においても、クラッシュボックスを含む低剛性部の変形は衝突直後、高剛性部の変形に先行して発生するものであり、この低剛性部の変形速度から衝突激しさを判定することができる。
【００９２】
この衝突激しさの判定結果に応じてエアバッグ装置２４やプリテンショナ２０の作動を開始させる。衝突の瞬間から判定結果を得るまでの時間が短いので、エアバッグ装置２４及びプリテンショナの動作を比較的ゆっくりとしたものとすることが可能であり、例えばエアバッグ用インフレータとして低出力のものを用いることが可能となる。また、衝突激しさに応じてエアバッグ内圧やプリテンショナの巻取量を制御することも可能である。
【００９３】
なお、衝突形態（フルラップ衝突、オフセット衝突）をも加味して衝突激しさを判定するようにしてもよい。
【００９４】
本発明では、上記の変形速度と加速度の双方に基づいて衝突の有無や激しさを判定してもよい。例えば、変形速度及び加速度の双方からみて衝突と判定される場合に最終的に衝突と判定を下す。これにより、判定の精度が高くなる。加速度センサから算出した減速度、変形量を合わせて変形速度の有効性を判断することで検出値の確実性を増し、悪路走行や縁石接触、ハンマーインパクトなどの衝撃での乗員拘束保護装置の誤作動耐性を高める効果がある。
【００９５】
この場合の加速度は、加速度センサ４８で検出されたもののみでもよいし、さらに加速度センサ４２で検出されたものを組み合わせて判断してもよい。
【００９６】
本発明では、上記の変形速度と加速度のうちのいずれか一方の検出値が所定値以上となったときに衝突の判定を下ようにしてもよい。このようにした場合には、きわめて早期に衝突判定を下すことができる。
【００９７】
さらに、加速度センサの算出値を衝突判定の判定値よりも小さく設定することでセーフティングセンサとして用い、これとの理論積を取ることで変形速度センサでの判定の電気、機械的誤作動を防止できる効果がある。
【００９８】
また１つのセンサが故障しても従来方法である複数の加速度センサだけの判定、また複数の変形速度センサだけの判定とＯＲ構成又は多数決で衝突判定すれば信頼性を上げることができる。
【００９９】
本発明では、加速度検出手段で検出された加速度と、その加速度値から加速度検出手段が固定される車体ボデーの速度変化又はその積算である移動距離変化又はそれぞれに対応する相当量を算出する手段と、その算出量の値により上記速度検出手段からの検出値、又は検出値を基に判定された結果、を有効無効にする手段とを備えてもよい。
【０１００】
なお、変形速度及び加速度の双方に基づいて判定を行う場合、変形速度の大きさに応じて両者の評価の重みづけを変更するようにしてもよい。
【０１０１】
また、本発明では、加速度センサ４２で検出される加速度を閾値と比較対照して衝突であるか否か、あるいは衝突の激しさを判定するようにし、且つこの閾値を変形速度に基づいて設定するようにしてもよい。
【０１０２】
本発明では、さらに、車体に生じる変形量を検出する変形量検出手段を設け、この変形量と前記変形速度とに基づいて判定を行うようにしてもよい。また、この変形量と変形速度と、さらに前記加速度とに基づいて判定を行うようにしてもよい。
【０１０３】
なお、この変形量を検出する方法としては、例えば、上記の第１〜３図の実施の形態では、磁気検出器６４からのパルスのカウント数からロッド４４の後退量を検出する方法や、第４図の実施の形態では、ミリ波レーダ６７により計測された該ミリ波レーダ６７とバンパ５４との距離の変化量から車体の変形量を検出する方法などが挙げられるが、特に制限はなく、これ以外の各種の方法及び計測機器等を用いることができる。
【０１０４】
このように構成した場合には、例えば、上記の変形速度と変形量のうちのいずれか一方の検出値が所定値以上となったときに衝突の判定を下ようにしてもよい。このようにした場合には、きわめて早期に衝突判定を下すことができる。また、変形速度及び変形量の双方からみて衝突と判定される場合に最終的に衝突と判定を下してもよい。これにより、判定の精度が高まる。
【０１０５】
変形量と変形速度と加速度とに基づいて判定するようにした場合には、例えば、上記の変形速度と変形量と加速度のいずれからみても衝突と判定される場合に最終的に衝突と判定を下してもよい。この場合には、判定の精度が一層高まる。
【０１０６】
本発明では、車体各部の変形応力が既知である場合には、さらに、車体に変形が生じた際にその変形に要する仕事量を検出する仕事量検出手段を設け、この仕事量検出手段で検出された仕事量に基づいて衝突規模を判定してもよい。この場合、仕事量は、前記の検出変形速度と、その所定時間当りの変形量と、変形した部位の変形応力との積で求められる。
【０１０７】
この検出変形速度の最大値が相対速度に相関し、該変換速度の所定時間の差分速度の２乗でこの仕事量を割ったものが作用質量に相関することから、衝突開始時において車両と当該車両に衝突した物体との相対速度と作用質量を推定できる。この相対速度と作用質量から、その衝突が持つ総エネルギーを推定でき、衝突後時間が経過するとどの程度の加速（減速）が車両に生じるか、つまり衝突の規模が判定できる。
【０１０８】
このように仕事量から衝突規模を判定する方法によると、きわめて精度よく衝突の規模の判定を下すことができる。
【０１０９】
また、このように構成した場合には、この仕事量と前記加速度とに基づいて衝突規模を判定するようにしてもよい。車両の加速度が小さい場合には、前記作用質量は衝突物体の等価質量に相当するので、これによって衝突物体の重量を推定できる。これを用いれば、さらに高精度に衝突規模を判定することが可能となる。
【０１１０】
なお、車両端部付近の各部の変形応力（剛性）が既知であれば、この変形応力と、変形速度検出手段で検出された変形速度の経時変化とから衝突エネルギーを検出できる。車両に生じる速度変化（減速度）はこの衝突エネルギーに比例する。本発明では、この衝突エネルギーに基づいて衝突規模の判定を行ってもよい。この衝突エネルギーから車両に生じる速度変化を検出して衝突の有無を判定したり、衝突規模を判定することにより、きわめて高精度に衝突及び衝突規模の判定を下すことが可能である。
【０１１１】
上記実施の形態では、前突を検出するように変形速度センサを自動車の前端に配置しているが、変形速度センサを側方あるいは後方の端部に配置し側突や後突を検出するようにしてもよい。
【０１１２】
側突検出の場合、変形速度検出手段は例えば車両側端部に置かれ、少なくとも検出部位は車両のドア外装パネル、ドアフレーム、フロントフェンダー、Ｂピラーを含む車両側端外周部に置かれ、外周構造を含む検出部位と固定部位の間の車両の変形による車両側面方向の距離又は距離の変化を検出する物であり、上記加速度検出手段はサイドシル、Ｂピラー、センタートンネルを含む車両ボデーフレーム部に置かれる。
【０１１３】
後突検出の場合、変形速度検出手段は、例えば車両後端部に置かれ、少なくとも検出部位は車両のバンパー、バンパービーム、バンパー固定アームを含む車両リアエンド先端部に置かれ、外周構造を含む検出部位と固定部位の間の車両の変形による車両後方進行方向の距離又は距離の変化を検出する物であり、上記加速度検出手段は車両リヤエンド部より内側のボデー構造部に置かれる。
【０１１４】
図６〜８、図９〜１１、図１２〜１４を参照して、それぞれバンパビームの前側の空間の変形速度を検出するようにした衝突検出装置について説明する。
【０１１５】
図６〜８の実施の形態においては、サイドメンバ７０，７０の前端にクラッシュボックス７２を介してバンパビーム７４が取り付けられている。このバンパビーム７４の前方に受衝部材７６が配置されている。この受衝部材７６は、バンパビーム７４の前面に沿ってバンパビーム７４の左端側から右端側にまで延在している。受衝部材７６とバンパビーム７４との間には所定の（たとえば１０〜４０ｍｍ程度）の空間があいている。この受衝部材７６は、剛性のあるアルミニウム等にて構成されている。
【０１１６】
受衝部材７６は、その左右の両端側がロッド７８によって支承されている。該ロッド７８は、バンパビーム７４の左右両端側に車体前後方向に貫設された孔に挿通されている。該ロッド７８は、さらに、クラッシュボックス７２を通り、サイドメンバ７０内に差し込まれている。
【０１１７】
該サイドメンバ７０内に、該ロッド７８の後退速度を検出するためのシリンダ型センサ８０が設置されている。該シリンダ型センサ８０は、サイドメンバ７０に固定されたシリンダ８０ａと、該シリンダ８０ａ内に深く進入しうるピストン８０ｂと、該シリンダ８０ａ内のエア圧力を検出するためのエア圧力センサ８０ｃとからなり、内部にエアが封入されている。該シリンダ型センサ８０は、その長手方向を車体前後方向として且つピストン８０ｂを前側として配置されている。このピストン８０ｂの前端にロッド７８の後端が連結されている。この受衝部材７６の前面側はたとえば軟質ウレタン等の軟質材料よりなるバンパカバーで覆われている。記号Ｓは車体最外面を示している。この受衝部材７６、ロッド８０及びシリンダ型センサ８０により衝突検出装置８２が構成されている。
【０１１８】
前記実施の形態と同様に、クロスメンバ３４に制御ユニット３６が設置されており、この制御ユニット３６に加速度センサ４８が設けられている。なお、加速度センサ４８は省略されてもよい。
【０１１９】
自動車が前突すると、受衝部材７６が後退し、ロッド７８を介してピストン８０ｂがシリンダ８０ａ内に押し込まれ、シリンダ型センサ８０内のエア圧が上昇する。このエア圧の上昇をエア圧力センサ８０ｃによって検出し、エア圧上昇速度から受衝部材７６の後退速度を検出することができる。正面衝突では、まず受衝部材７６が後退して潰れ、次にバンパビーム７４が潰れ、次にクラッシュボックス７２が潰れる。シリンダ型８０がその後方に配置されているため、各潰れのプロファイルを検知できる。また、左右のセンサ８０，８０の出力を比べることにより、衝突部位の推定も可能となる。たとえば左右のセンサ８０，８０の信号が立ち上がる時間差から衝突部位を推定できる。
【０１２０】
図６〜８の実施の形態では圧力センサを用いたが、支持棒の端部に加速度センサを取り付け検知部材の変位速度を加速度の積分として検知してもよい。また、コイルを利用した変位センサをロッド７８に取り付けてもよい。
【０１２１】
図９〜１１を参照して、受衝部材の変形を検出するようにした実施の形態について説明する。
【０１２２】
サイドメンバ７０の前端にクラッシュボックス７２を介してバンパビーム７４が設置されている。このバンパビーム７４の前面に沿って受衝部材８４が設置されている。この受衝部材８４の左右両端はバンパビーム７４の左右両端部に取り付けられている。受衝部材８４の左端にコイル８６ａが巻装され、右端にコイル８６ｂが巻装されている。図１１の通り、受衝部材８４には、長手方向に延在する両辺から互い違いにスリット８４ａが切り込まれ、受衝部材８４を変形させ易くすると共に、受衝部材８４が変形したときの透磁特性が大きく変化するよう構成している。なお、スリット８４ａは省略されてもよい。
【０１２３】
この受衝部材８４は、バンパビーム７４の前面側に固着された軟質ウレタンフォーム等の発泡軟質材料８８中に埋設されている。この実施の形態では、従って、バンパビーム７４と受衝部材８４との間の空間は軟質材料８８で満たされていることになる。
【０１２４】
受衝部材８４は柔軟な鋼板などの透磁性材料にて構成されている。バンパビーム７４は鋼製である。この受衝部材８４及びコイル８６ａ，８６ｂにより変形速度センサが構成されている。
【０１２５】
自動車が前突すると、図１０の通り受衝部材８４が物体Ｍに押し込まれるようにして変形し、バンパビーム７４に近づくか又は押し付けられる。これにより、コイル８６ａからコイル８６ｂに至る磁路の透磁特性が変化しこの変化からバンパビーム７４と受衝部材８４との間の空間の変形速度が検出される。
【０１２６】
具体的には、コイル８６ａ，８６ｂの自己インダクタンス及び２つのコイル間の相互インダクタンスが変わる。
【０１２７】
受衝部材がバンパビームに近接するにつれ自己インダクタンスが増大し相互インダクタンスが減少する。この磁気特性の変化の度合いから変形速度を推定できる。
【０１２８】
たとえば、コイル８６ａをトランスミッタとして４０ｋｈｚの正弦波で駆動し、コイル８６ｂをレシーバとしてその誘導電流又は誘起電圧を検出する。物体が衝突し受衝部材８４が押されると、該受衝部材８４からバンパビーム７４への漏洩磁束が増加し、レシーバコイル８６ｂを通過する磁束が減少する。この磁束の変化をレシーバで検出し、受衝部材８４の変位量及び変形速度を検出できる。衝突位置による影響を低減するため、トランスミッタとレシーバを切り替えて検出することが有効である。
【０１２９】
鋼板自体も変形で磁気特性が変わるが、さらに受衝部材８４にスリット８４ａを入れると、受衝部材８４のたわみによりスリットが開き受衝部材８４の磁気抵抗が増大する。これにより、僅かな変形でもレシーバを通過する磁束が大きく減少し、センサの感度を上げることができる。
【０１３０】
図１２〜１４は受衝部材をエアチューブにて構成した実施の形態を示している。なお、図１４（ａ），（ｂ）は図１２のＡ−Ａ線、Ｂ−Ｂ線に沿う断面図である。このエアチューブ９０は、バンパビーム７４の左端から右端部にまで延在している。このエアチューブ９０の内部は、水平左右方向に延在する仕切り９０ａによって上室９１と下室９２との２室に区画されている。各室９１，９２内にエアが封入されている。バンパビーム７４の左右両端部の裏側にそれぞれエア圧力センサ９４ａ，９４ｂが設けられている。上室９１内のエア圧が導圧管９１ａを介して右端側のエア圧力センサ９４ａに導かれており、下室９２内のエア圧が導圧管９２ａを介して左端側のエア圧力センサ９４ｂに導かれる。
【０１３１】
図１３の如く、物体Ｍが衝突すると、エアチューブ９０が押し縮められ、室９１，９２内の圧力が上昇する。エア圧力センサ９４ａ，９４ｂによって検出される圧力データから衝突が検出され、圧力上昇速度からバンパビーム７４の前方の空間部の変形速度が検出される。また、２つのエア圧力センサ９４ａ，９４ｂの立ち上がりの時間差から物体Ｍの衝突位置を算出することができる。なお、この計算に際しては空気の圧力伝播速度（常温で約０．３１ｍ／ｍｓｅｃ）を勘案することは当然である。この体積変化方式では、エアチューブ９０内のエア圧力の変化は、衝突物体Ｍとの相対速度及び物体Ｍの衝突面大きさに依存する。従って、大きく堅い物体との衝突でより大きな変形速度を出力する。
【０１３２】
また、静止又は低速移動物体との衝突では衝突相対速度はほぼ自車両の速度となる。従って、自車両の走行速度を衝突判定に用いることで、検出された変形速度との対比から、衝突物体の大きさを検定できる。衝突位置の検定結果と合わせて、歩行者との衝突検知に有効である。
【０１３３】
本発明のいずれの実施の形態においても、変形速度センサで検出される変形速度や、加速度センサで検出される加速度は、センサからの生の出力に限らず、フィルター処理やデジタル処理により変形速度や加速度に相関する特徴を抽出するような演算を施したものであっても良い。
【０１３４】
【発明の効果】
以上の通り、本発明によると自動車等の衝突を正確に早期に検出することが可能となる。また、本発明によると、これにより乗員保護装置を的確に作動させたり、あるいはエアバッグ装置のインフレータの低出力化を実現したりすることも可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態に係る衝突検出装置及び安全装置を備えた自動車の側面図である。
【図２】実施の形態に係る衝突検出装置の側面図である。
【図３】実施の形態に係る衝突検出装置及び安全装置を備えた自動車のフレームの平面図である。
【図４】別の実施の形態に係る衝突検出装置の側面図である。
【図５】さらに別の実施の形態に係る衝突検出装置の側面図である。
【図６】異なる実施の形態に係る衝突検出装置の平面図である。
【図７】図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿う断面図である。
【図８】シリンダ型センサの断面図である。
【図９】さらに異なる実施の形態に係る衝突検出装置の平面図である。
【図１０】図９の衝突検出装置の作動説明図である。
【図１１】受衝部材の斜視図である。
【図１２】実施の形態に係る衝突検出装置の平面図である。
【図１３】図１２の衝突検出装置の作動説明図である。
【図１４】図１３のＡ−Ａ線、Ｂ−Ｂ線断面図である。
【図１５】衝突時の加速度センサ及び変形速度センサの出力図である。
【符号の説明】
１２　シートベルト装置
２０　プリテンショナ
２４　エアバッグ装置
４０　変形速度センサ
４２，４３　加速度センサ
４４　ロッド
５０　高剛性部
５２　低剛性部
５３　クラッシュボックス
６４　磁気検出器
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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