(57)【要約】【課題】  通行人との衝突を検出する機能としてだけではなく、比較的簡単で低コストの構造を有する一連の付加機能として役割を果たすことができる多機能バンパーを提供することにある。【解決手段】  本発明は、複数の圧電素子（２００、３００）を備える自動車バンパーであって、  上記圧電素子が、電気制御装置（４００）に接続され、さらに上記電気制御装置は、少なくとも１つの圧電素子を作動させるようにプログラムされ、それにより少なくとも１つの圧電素子のそれぞれが、若しくは圧電素子のグループが、自動車のオペレーションにおける異なる状況で異なる機能を発揮することを特徴とする自動車バンパーとする。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の圧電素子（２００、３００）を備える自動車バンパーであって、
上記圧電素子が、電気制御装置（４００）に接続され、さらに上記電気制御装置は、少なくとも１つの圧電素子を作動させるようにプログラムされ、それにより少なくとも１つの圧電素子のそれぞれが、若しくは圧電素子のグループが、自動車のオペレーションにおける異なる状況で異なる機能を発揮することを特徴とする自動車バンパー。
【請求項２】
上記多機能圧電素子のそれぞれが、若しくは多機能圧電素子のグループが、自動車のオペレーションにおける異なる状況で、
−第１閾値より大きな自動車速度において衝突を検出する機能、
−上記第１閾値より低い第２閾値よりも低い自動車速度において、障害物の接近を検出する機能、
−他の特定の自動車速度の範囲において、音を出す機能、及び
−例えば速度が零において、バンパーの構造的挙動を感知する機能の異なる機能の中で少なくとも２つの機能を発揮することができることを特徴とする請求項１記載の自動車バンパー。
【請求項３】
上記多機能圧電素子のそれぞれ若しくは多機能圧電素子のグループが、
−衝突検出モードにおいて受動素子として作用し、バンパーに加わる力に従ってアウトプットシグナルを放出するか、
−接近検出モード及び構造感知モードにおいてエミッタ及びレシーバとして作用するか、又は、−音放出モードにおいてエミッタとして作用することを特徴とする請求項１記載の自動車バンパー。
【請求項４】
上記圧電素子が、サウンド指示機能（クラクション）により音を放出するように制御可能であることを特徴とする請求項１記載の自動車バンパー。
【請求項５】
上記圧電素子が、
柔軟性を有しストリップ状の素子の形態をとる圧電ポリマー、
柔軟性薄膜の形態をとる圧電素子、
及びセラミックのみからなる「バルク」の圧電素子からなる群から選択されることを特徴とする請求項１記載の自動車バンパー。
【請求項６】
上記圧電素子が、圧電素子の多機能を有するグループを備え、上記グループはエミッターとしてのみ作動することを予定された一連の第１圧電素子と、レシーバーとしてのみ作動することを予定された一連の第２圧電素子とを備えることを特徴とする請求項１記載の自動車バンパー。
【請求項７】
上記圧電素子は、異なる時間間隔で、エミッターとしてもレシーバーとしても作動するように制御可能であることを特徴とする請求項１記載の多機能圧電素子を備える。
【請求項８】
上記圧電素子は、圧電素子の多機能グループを備え、上記グループは、予め決定された波動のエミッターとしてのみ作用することを予定された第１圧電素子と、上記の予め決定された発生波のレシーバーとしてのみ作用することを予定された第２圧電素子とを備え、バンパーの構造の状態を電気制御装置により分析することができることを特徴とする請求項１記載の自動車バンパー。
【請求項９】
上記バンパーが、プラスティック材料の本体（１００）を有し、圧電素子（２００、３００）が、このプラスティック材料の本体（１００）に埋設されていることを特徴とする請求項５記載の自動車バンパー。
【請求項１０】
上記バンパーの本体は、プラスティック材料のシェル型構造体を有し、該構造体は、上記圧電素子が埋設された壁部（１００）を有し、上記圧電素子（２００、３００）のそれぞれは、上記壁部（１００）に設けられた比較的平坦なボディを有することを特徴とする請求項９記載の自動車バンパー。
【請求項１１】
上記バンパー本体の壁部内に、形状記憶合金からなるワイヤーや糸状体（５００）が埋設されていることを特徴とする請求項９記載の自動車バンパー。
【請求項１２】
上記形状記憶ワイヤ（５００）の少なくともいくつかが、電気供給手段（６００）に接続され、それらの電気供給手段が作動すると上記ワイヤ中に電流が流れることを特徴とする請求項１０記載の自動車バンパー。
【請求項１３】
プログラム可能な電気制御装置（４００）により、自動車のオペレーションにおける予め決定された状況において、形状記憶ワイヤ（５００）を作動させることを特徴とする請求項１２記載の自動車バンパー。
【請求項１４】
上記電気制御装置（４００）は、予め決定された値より大きい自動車速度では、形状記憶ワイヤ（５００）を作動させ、バンパーの構造を強固なものとすることを特徴とする請求項１３記載の自動車バンパー。
【請求項１５】
上記電気制御装置により、形状記憶ワイヤ（５００）を作動させ、バンパー本体（１００）の反り可能な部分（１００ａ）を異なる位置に移動させることを特徴とする請求項１３記載の自動車バンパー。
【請求項１６】
上記形状記憶ワイヤ（５００）が、大気温度において作動状態にあるように配置され、それによりバンパーの衝突エネルギーを吸収する能力を上昇させることができる超弾性的挙動を示すことを特徴とする請求項１１記載の自動車バンパー。
【請求項１７】
上記自動車バンパー本体の壁部（１００）に、ＬＥＤチップ若しくは光放出ポリマーが埋設され、自動車ランプの機能を果たすことを特徴とする請求項９記載の自動車バンパー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電素子を備える自動車バンパーに関する。
【背景技術】
【０００２】
本出願人は、欧州特許出願ＥＰ１  ３４４  ６９６  Ａ１において、通行人の頭が自動車のフロントガラスに衝突するのを防止するため、通行人との衝突を検出することができる圧電センサを備える自動車バンパーに関して既に開示している。この圧電センサは、特に、安全手段を作動させることを目的とする。また、上記安全手段は、例えば上昇させることができるブートの一部により構成される。
【特許文献１】欧州特許出願  ＥＰ１  ３４４  ６９６  Ａ１公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、より一般的な方法に基づくものであり、この目的は、通行人との衝突を検出する機能だけではなく、一連の付加機能を発揮する多機能自動車バンパーを提供することにある。この付加機能の全てが比較的簡単で低コストの構造を有するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
この目的を達成するため、本発明は、複数の圧電素子を備える自動車バンパーであって、上記圧電素子が、電気制御装置に接続され、そして上記電気制御装置は、少なくとも１つの圧電素子を作動させるようにプログラムされ、それにより少なくとも１つの圧電素子のそれぞれが、若しくは圧電素子のグループが、自動車のオペレーションにおける異なる状況で異なる機能を発揮することを特徴とする。
【０００５】
好ましい実施の形態では、本発明に係る自動車バンパーは、上記多機能圧電素子のそれぞれが、若しくは上記多機能圧電素子のグループが、自動車のオペレーションにおける異なる状況で、次の異なる機能の少なくとも２つの機能を発揮することができることを特徴とする。
−第１閾値より大きな自動車速度において衝突を検出する機能、
−上記第１閾値より低い第２閾値よりも低い自動車速度において、障害物の接近を検出する機能、
−他の特定の自動車速度の範囲において、音を出す機能、
−例えば速度が零において、バンパーの構造的挙動を感知する機能。
【０００６】
さらに好ましい実施の形態では、多機能圧電素子のそれぞれ若しくはそのグループが、−衝突検出モードにおいて受動素子として作用し、それに加わる力に従ってアウトプットシグナルを放出するか、
−接近検出モード及び構造感知モードにおいてエミッタ及びレシーバとして作用するか、
−音放出モードにおいて第２のエミッタとして作用する。
【０００７】
この圧電素子は、サウンド指示機能（クラクション）により音を放出するように制御することができることが好ましい。
【０００８】
本発明によれば、この圧電素子は、以下の中から選択することができる。
１）柔軟性と高い変形性を有し、約１５−１０ｃｍのストリップ状素子のそれぞれに配置され、足の大きさ程の目的物との衝突に対する変形を最適化する圧電ポリマー、
２）電極間のセラミック及び樹脂からなる圧電セラミック素子。それらは、柔軟性を有する構造を有し、「曲げ装置」（柔軟性薄膜）として利用することができる。このタイプの素子は、例えばＡＣＸ（アクティブコントロールエキスパーツ）社により、「クイックパック」の商標の下市販されている。
３）高周波エミッター及びセンサーとして、超音波距離センサー及びパーキングセンサーのためのセンサー及びエミッターとして利用可能であり、小さくセラミックのみからなる素子により構成される「バルク」圧電素子。
【０００９】
ポリマーの上にセラミックを載せたことの効果は、加工が大幅に容易になることと、アクチュエータとして使用する場合性能を良好とすることができることである。全てのタイプの材料は、異なる特性を有するセンサーとして適している。
【００１０】
バルク、ベンダークイックパックタイプ若しくはその他のタイプの全ての素子（ポリマー性及びセラミック性の両方）は、超音波による距離センサ、バンパーの状況を自己診断するためのエミッター、サウンドエミッター等のためのエミッターとして機能することができ、また衝突を検出し判別し、さらに距離センサーとして使用された場合には反射波を検出し、自己診断等のためバンパーに音波が伝播するのを検出するためのセンサーとして機能することができる。
【００１１】
距離センサーとして使用することにより、衝突を予めトリガーし事前に衝突作用に準備することができる。
【００１２】
可能性として考えられるある解決手段では、上記圧電素子は、圧電素子の多機能を有するグループを備え、上記グループはエミッターとしてのみ作用する第１圧電素子と、レシーバーとしてのみ作用する第２圧電素子とを備える。別の実施の形態では、上記圧電素子は、異なる時間間隔で、エミッターとしてもレシーバーとしても作用することができるように制御された多機能圧電素子を備える。
【００１３】
ある特定の実施の形態では、圧電素子が、予め決定された波動のエミッターとしてのみ作用する第１圧電素子と、上記の予め決定された発生波のレシーバーとしてのみ作用する第２圧電素子とを備える圧電素子の多機能グループを備え、バンパーの構造の状態を電気制御装置により分析することを特徴とする。
【００１４】
好ましい実施の形態では、上記バンパーがプラスティック材料の本体を有し、圧電素子が、このプラスティック材料の本体に埋設されている。このバンパーの本体は、プラスティック材料のシェル型構造体を有し、この構造体は、上記圧電素子が埋設された壁部を有する。上記圧電素子のそれぞれは、壁部内に配置された比較的平坦なボディを有する。
【００１５】
また別の好ましい実施の形態では、バンパー本体の壁部内に、形状記憶合金からなるワイヤーや糸状体が存在する。上記形状記憶ワイヤの少なくともいくつかは、電気供給手段と接続され、それらの電気供給手段は、それらが作動すると上記ワイヤ中を電流が流れるように制御されている。
【００１６】
また、プログラムされた電気制御装置により、自動車のオペレーションにおける予め決定された状況において、形状記憶ワイヤを作動させることが好ましい。例えば、上記電気制御装置は、予め決定された値より大きい自動車速度では、形状記憶ワイヤを作用させ、バンパーの構造を強固なものとする。この電気制御装置により、形状記憶ワイヤを作動させ、バンパー本体の屈曲可能な部分を移動させることができ、バンパーのより低い部分に空気力学的なフェンス若しくはダム状部を設ける。
【００１７】
形状記憶ワイヤが、大気温度において作動状態にあって超弾性的挙動を示すように、形状記憶ワイヤを配置することもできる。この超弾性的挙動により、バンパーの衝突エネルギーを吸収する能力を上昇させることができる。
【００１８】
最後に、好ましい実施の形態では、本発明のバンパーにＬＥＤチップ若しくは光放出ポリマーが設けられる。このＬＥＤチップ若しくは光放出ポリマーは、自動車ランプの機能を果たし、バンパーの壁部内に埋設されている。本発明の好ましい実施の形態に係る自動車バンパーは、コンパクトな搭載型構造体であり、センサー、ライト装置、空気力学的な可動部等として機能する全ての主な部品がこの構造体に搭載されている。
【００１９】
本発明の付加的な特徴及び利点は、非限定的な具体例により与えられる添付の図面を参照し、次の記載から容易に明らかになるだろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
図面において、参照番号１は全体を通して自動車の前方のバンパーを示している。当然、本発明を後方のバンパーに適用することを妨げるものではない。
【００２１】
このバンパーは、添付の図面において概略的にのみ示されている。バンパーの構造、これを構成する材料、自動車の構造にバンパーを接続するための手段は、あらゆる既知の方法により組み立てることができる。この構成の詳細は、図面には記載されていない。これは、それらが本発明の技術的範囲外であり、図面からそれらを排除することにより、図面をより容易に理解することができるようにするためである。
【００２２】
図１は、バンパー１の構造上に、第１のタイプの圧電素子２及び第２のタイプの圧電素子３が設けられている第１の実施の形態に関する。この圧電素子２は、「長い」タイプ、例えば「クイックパック」タイプのポリマー性若しくはセラミック性センサーであり、レシーバーとして利用することができる。圧電素子３は、超音波の放出に使用することができ、衝突物４の距離を測定することができる。そして、圧電素子２は、衝突物４により反射された波動の検出装置として利用される。図１に示されたこの種のバンパーにおいて、予めトリガーする機能を利用することができる。この予めトリガーする機能により、「長い」素子２の変形を基に衝撃を判別及び認識する。この小さな素子は主にエミッターとして装着されている。
【００２３】
図２は、第２の実施の形態を示している。この第２の実施の形態に係るバンパー１は、セラミックタイプの、例えば「バルク」若しくは「クイックパック」タイプである一連の圧電素子３のみ設けられている。この圧電素子３のそれぞれは、エミッターとして及びレシーバーとして使用される。当然、全てのセンサーが電気制御装置に接続され、この電気制御装置は、異なる機能を発揮するようにプログラムされている。この場合、電気制御装置により、放出モードを、圧電素子３による反響音を分析するモードに変更する。別の実施の形態では、圧電素子３が放出する間、それに隣接する素子はレシーバーとして機能する。衝突する場合、圧電素子３は、直接接触しないけれども、衝突の結果としてバンパーを伝播する振動波を分析することができる。
【００２４】
図３は、ポリマー性の、若しくは「長い」セラミック性の、例えば「クイックパック」の、一連の圧電素子２であって、エミッターとして及びレシーバーとして使用することができる圧電素子２のみを備えるバンパー１を示している。この圧電素子は、サウンド放出装置（クラクション）として利用可能である。図３のバンパーの場合において、様々なケースと同様、超音波の放出／受動により、プリトリガーとして使用することができる。「長い」圧電素子２の変形を分析することにより衝突の判別若しくは認識を行う。
【００２５】
図４は、例えばバルク若しくはクイックパックタイプの、一連のコンパクトな圧電素子３が設けられたさらに別の実施の形態を示している。圧電素子３のいくつかは、エミッターとして機能し、バンパーの構造を診断する。他方、残りの圧電素子３は、バンパーの構造の診断に関連して、レシーバーとして機能する。そのため、バンパー内でいくつかの圧電素子３により発生し、同じバンパーの他の圧電素子３により取得されるシグナルの形態で分析される既知の波動の伝播を介して、バンパーの構造的な状態の自己分析を行う。十分な電気制御装置と共に単一のセラミック素子により自己診断を行っても良い。この電気制御装置は、インピーダンス特性、及び電気機械的共振点をチェックすることができる。
【００２６】
図５は、本発明に係るバンパーの好ましい実施の形態を示している。
【００２７】
この図面は、自動車の長手方向に平行な水平面におけるバンパーの断面図を示している（自動車に対して、バンパーを載置した状態）。
【００２８】
矢印Ａは、自動車の移動方向を示している。図５に明確に示すように、このバンパーは、既知のタイプのプラスティック材料のシェル型構造１００の形状をなすプラスティック材料の本体を有する。この構造１００には、作動状態の圧電素子が多数埋設されている。参照番号２００は、衝突検出に使用される圧電フィルムセンサーを示している。参照番号３００は、障害物の接近を超音波検出するための圧電セラミック素子を示している。上述のように、圧電素子２００、３００の多くは、バンパーの幅方向に沿って配置されていても良い。様々な圧電素子を電気制御装置４００により制御し、圧電素子のそれぞれ、若しくはそのグループは、自動車のオペレーションの異なる状況、一般的に自動車速度の異なる範囲において異なる機能を果たす。単一の圧電素子若しくは圧電素子の単一のグループを設けてもよく、これは、
−自動車速度が第１閾値（例えば２０ｋｍ／ｈ以上）より大きい衝突検出モードにおいては受動素子として作用し、バンパーに加えられた力に依存するアウトプットシグナルを与え、
−自動車速度が第２閾値（例えば５ｋｍ／ｈ）より低い接近検出モードにおいては、異なる時間フレームでエミッターとして及びレシーバーとして機能し、
−自動車速度が上記閾値の間（例えば５と５０ｋｍ／ｈとの間）にあるサウンド放出モードにおいて、エミッターとして機能する。
【００２９】
例えば自動車の速度が零においては、上述のように、構造感知モードにおいて、圧電素子の一部が、エミッターとして作用し、圧電素子の別の一部がレシーバーとして機能するように、圧電素子のグループを設けることができる。
【００３０】
バンパー本体を構成するプラスティック材料の壁部１００内に埋設された図５に示すような好ましい実施の形態では、形状記憶合金の多数のワイヤ５００が設けられている。これらのワイヤは、それらが作動状態にある時バンパーの構造を強固なものとすることができる。しかしながらそれらの少なくともいくつかは、電気制御装置４００を介して電気供給手段６００と接続され、電流を流すことにより加熱されて、それらのワイヤが作動状態となる。例示した具体例においては、形状記憶ワイヤ５００のネットが、バンパーの反り可能な壁部１００ａの下部に設けられ、この壁部は、図５の点線で示した、展開した状態に向かって移動する。この状態において、バンパーは、空気力学的なフェンス若しくはダム状部をなす。形状記憶ワイヤが作動していない状態にある時、部分１００ａは、柔軟性のため変形していない状態に戻る。
【００３１】
さらに、複数の形状記憶ワイヤを、大気温度において作動状態にあるように設置し、超弾性挙動によりバンパーが衝突エネルギーを吸収する能力を改善する。
【００３２】
最終的に、本発明に係るバンパーにおいて、例えば発光装置、フォグランプ若しくは日中の走行時のライト（ＤＲＬ）として機能する多数のＬＥＤチップ７００をプラスティック材料の壁部１００内に埋設する。
【００３３】
このように、上述の事項から、好ましい実施の形態に係るバンパーが、バンパー本体を構成するプラスティック材料の壁部内に埋設された異なる作動状態の圧電素子が多数組み込まれている高性能バンパーであることは明白である。
【００３４】
当然、本発明の原則を変更しなければ、本発明に係る技術範囲から離れない範囲で、設計の詳細及び実施形態をここに記載された具体例により記述され例示されたものから広く変更しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】図１は、本発明に係るバンパーの実施の形態の概略断面図である。
【図２】図２は、本発明に係るバンパーの実施の形態の概略断面図である。
【図３】図３は、本発明に係るバンパーの実施の形態の概略断面図である。
【図４】図４は、本発明に係るバンパーの実施の形態の概略断面図である。
【図５】図５は、本発明に係るバンパーの好ましい実施の形態を示した自動車の長手方向水平面における拡大断面図である。
【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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