(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
2004003942.tif 000002
【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、該検出手段で検出される変形速度から衝突を検出するようにした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、該車体部材が２０ｍｍ以上変形する間継続的に変形速度を検出することを特徴とする衝突検出装置。
【請求項４】
請求項２又は３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５】
請求項１ないし４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６】
請求項１ないし５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７】
請求項１ないし５のいずれか１項において、さらに前記変形速度手段で継続的に検出された変形速度に基づいて、変形速度の大小、経過時間、及びその増加／減少傾向から衝突の進行を評価する手段を持ち、衝突が進行す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又は７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９】
請求項８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１１】
請求項８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１２】
請求項１１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１３】
請求項１ないし５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１４】
請求項１ないし５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１５】
請求項１４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１６】
請求項８〜１３，１５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１７】
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１８】
請求項１７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１９】
請求項１７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２０】
請求項６ないし１９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２１】
請求項６ないし２０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２２】
車両の乗員を拘束する拘束手段と、該拘束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２１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】
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】
【発明が解決しようとする課題】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
【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し、該検出手段で検出される変形速度から衝突を検出するようにしたことを特徴とするものである。また、本発明（請求項２２）の安全装置は、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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
車両端部付近の変形速度を検出するには、請求項２のように、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。
【００１７】
エアバッグ等の拘束装置の展開が必要な衝突では車両に大きな変形が生じる。そして、その衝突を一早く検出するためには潰れ発生の初期に衝突の大小を判定する必要がある。しかし、衝突時にはボディー各部に振動や圧伸が生じ変形するため、衝突判定には、かかる振動や圧伸による変形を除いた塑性変形による潰れを検出する必要があるため、その変形速度検出には２０ｍｍ以上のストロークに及ぶ変形を継続的に検出して変形速度を算出することが好ましい（請求項３）。即ち、車両部材が２０ｍｍ以上変形する間継続的に変形速度を検出するように構成されていることが好ましい。
【００１８】
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。
【００１９】
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、請求項４の通り、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。
【００２０】
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。
【００２１】
本発明では、請求項５の通り、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。
【００２２】
本発明の一態様（請求項６）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。
【００２３】
請求項７の通り、変形速度手段で継続的に検出された変形速度に基づいて、変形速度の大小、経過時間、及びその増加／減少傾向から衝突の進行を評価する手段を持ち、衝突が進行する場合に衝突と判定を下すこともできる。
【００２４】
本発明の別態様（請求項８，９，１０）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、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。
【００２５】
また、本発明のさらに別の態様（請求項１１，１２）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。
【００２６】
本発明の異なる態様（請求項１３）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。
【００２７】
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、請求項１４の通り、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。
【００２８】
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。
【００２９】
この態様にあっては、請求項１５の通り、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。
【００３０】
なお、加速度を用いて車両前方衝突を検出する場合、請求項１６の通り、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。
【００３１】
本発明のさらに異なる態様（請求項１７，１８，１９）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、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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
本発明の衝突検出装置は、請求項２０の通り、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。
【００３５】
請求項２１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。
【００３６】
【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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
上記実施の形態では、図３の通り自動車の左右に変形速度センサ４０を配置しているが、図７に示す通り、自動車の幅方向の中央に変形速度センサ４０を配置してもよい。なお、図７は、他の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構成を示す図３と同様のフレーム平面図である。
【００５１】
図７では、サイドメンバ３２，３２同士の間に連結メンバ３５が架設されている。この連結メンバ３５は、クロスメンバ３４よりもバンパ５４側に配置されている。この連結メンバ３５の中間に変形速度センサ４０が設置され、この変形速度センサ４０のロッド４４の一端がバンパ５４に連結されている。２本のサイドメンバ３２，３２の各々に加速度センサ４２，４２が設置されている。なお、その他の構成は図３と同様であり、同一符号は同一部材を示している。
【００５２】
かかる構成において、自動車が衝突するとロッド４４が後方に移動することによって自動車前端部付近の変形速度が測定される。また、加速度センサ４２によって加速度が検出される。
【００５３】
この変形速度センサ４０においては、バンパ５４の中央部の変形速度を計測する事により特に従来の加速度センサを用いた衝突センサでは検出されにくいポール衝突を有効に検出できる。また、この変形速度センサ４０からの情報と加速度センサ４２からの情報を合わせることにより衝突検知時間を短縮することができる。
【００５４】
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７０を設け、該ミリ波レーダ７０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７０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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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８０が設けられている。このスイッチ素子８０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８０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５０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６２の検出加速度は急激に増大する。前記スイッチ素子８０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８０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。
【００５８】
図６は図５のスイッチ素子８０の一例を示す断面図であり、図６（ａ）は車両衝突前の状態を示し、図６（ｂ）は衝突後の状態を示している。
【００５９】
このスイッチ素子８０は、略円筒形状のキャップ８４と略々円筒形状のケース８２とを備えており、これらはその開口端同士が当接され、気密的に固着されている。このスイッチ素子８０は、ケース８２側即ち第６図の左側が車両前方側となるように設置される。
【００６０】
ケース８２の軸方向の中間部分は蛇腹部８２Ａとなっており、ケース８２の開口端近傍には小孔８２Ｂが設けられている。なお、本実施の形態では小孔８２Ｂは２個設けられているが、１個又は３個以上であってもよい。
【００６１】
キャップ８４には金属等の導電性を有する材料からなるダイヤフラム８５が設けられ、このダイヤフラム８５よりも車両後方側に、ダイヤフラム８５と離隔して接点８６が設けられている。ダイヤフラム８５はキャップ８４に対し電気絶縁材（図示略）を介して保持されている。ダイヤフラム８５及び接点８６にはそれぞれ電極８７，８８が接続されている。ダイヤフラム８５は、車両前方側に向って凸となるように湾曲している。なお、温度変化によってケース８２内の空気の体積が変化したときは、小孔８２Ｂを介して空気が流出入するため、ケース８２内の圧力は一定に保たれる。図示は省略するが、同様の小孔がキャップ８４にも設けられ、ダイヤフラム８５よりも後方の室内が大気に連通している。
【００６２】
車両が衝突してクラッシュボックス５３が潰れると、スイッチ素子８０が圧縮され、図６（ｂ）に示す通りケース８２の蛇腹部８２Ａが押し縮められ、スイッチ素子８０内のケース８２側の内圧が上昇してダイヤフラム８５が車両後方側に凸となるように変形し、該ダイヤフラム８５と接点８６が接触する。これにより、パルス信号が発生し、自動車が相手物体に当った瞬間が検知される。
【００６３】
かかるスイッチ素子８０によると、スイッチ素子８０に大きな衝撃が加わっても圧縮した気体によって衝撃が緩和するため、安定したスイッチ動作を得ることができる。
【００６４】
なお、スイッチ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、複数のスイッチを用いれば、スイッチ固定部の変形速度が求められる。スイッチ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。また、スイッチの代りに圧力センサとコンパレータを用いてもよい。
【００６５】
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すなわち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。
【００６６】
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。
【００６７】
また、前記変形速度手段で継続的に検出された変形速度に基づいて、変形速度の大小、経過時間、及びその増加／減少傾向から衝突の進行を評価する手段を持ち、衝突が進行する場合に衝突と判定してもよい。
【００６８】
例えば、図８に示されるような変形速度及び変形量の経時的変化を伴う車両の衝突が発生した場合の衝突の判定方法を以下に説明する。なお、図８の横軸は時間であり、縦軸は変形速度及び変形量である。衝突により変形速度が所定値（ＶＴＨ１）に達してから所定時間（Ｔ１）経過後の変形速度をＶＡとし、所定時間（Ｔ１）よりも所定時間（Ｔ２）だけ前における変形速度をＶＢとする。また、所定時間（Ｔ１）経過時の変形速度の増減傾向を以下の通り定義する。
変形速度の増減傾向＝（ＶＡ−ＶＢ）／Ｔ２
【００６９】
この場合において、変形速度ＶＡが所定値ＶＴＨ２以上であり、かつ増減傾向が所定の範囲内にあるときに衝突と判定する。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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７０により計測された該ミリ波レーダ７０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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
この検出変形速度の最大値が相対速度に相関し、該変形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。
【００８５】
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。
【００８６】
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。
【００８７】
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。
【００８８】
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。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
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。
【００９２】
【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】（ａ）はスイッチ素子の設置時の状態を示す断面図であり、（ｂ）はスイッチ素子の衝突後の状態を示す断面図である。
【図７】他の実施の形態に係る衝突検出装置及び安全装置を備えたフレームの平面図である。
【図８】車両衝突時の変形速度及び変形量の経時的変化を示す図面である。
【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】
2004003942.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2004003942.tif 000008
【図７】
2004003942.tif 000009
【図８】
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