(57)【要約】【課題】自己の異常状態を適切に検知することが可能な車両用荷重検知装置を提供すること。【解決手段】車両に対する荷重を感圧センサーに伝達する伝達部材を有し、感圧センサーの出力に基づいて車両に対する荷重を検知する車両用荷重検知装置であって、所定の車両停止時における感圧センサーの出力に基づいて、自己の異常状態を検知することを特徴とする、車両用荷重検知装置。自己の異常状態を検知した場合には、乗員に警告を行なう。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
弾性変形を伴って車両に対する荷重を感圧センサーに伝達する伝達部材を有し、該感圧センサーの出力に基づいて車両に対する荷重を検知する車両用荷重検知装置であって、
所定の車両停止時における前記感圧センサーの出力に基づいて、自己の異常状態を検知することを特徴とする、車両用荷重検知装置。
【請求項２】
請求項１に記載の車両用荷重検知装置であって、
自己の異常状態を検知した場合に、乗員に警告を行なうことを特徴とする、車両用荷重検知装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の車両用荷重検知装置であって、
前記感圧センサーは、光ファイバーセンサー、感圧インクを用いた感圧センサー、ＦＳＲセンサーのいずれかである、車両用荷重検知装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載の車両用荷重検知装置であって、
前記伝達部材は、車両の外殻部材に比して塑性変形しやすい部材である、車両用荷重検知装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載の車両用荷重検知装置であって、
前記感圧センサーの出力は、前記所定の車両停止時において所定周期をもって出力され、
前記所定の車両停止時において前記感圧センサーの出力から導出される値に、前記所定周期の一周期分の時間を乗じた値の累計値に基づいて、自己の異常状態を検知することを特徴とする、車両用荷重検知装置。
【請求項６】
請求項１ないし４のいずれかに記載の車両用荷重検知装置であって、
前記所定の車両停止時における前記感圧センサーの出力から導出される値の時間積分値に基づいて、自己の異常状態を検知することを特徴とする、車両用荷重検知装置。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれかに記載の車両用荷重検知装置であって、
前記感圧センサーは、前記所定の車両停止時以外の通常時には第１の頻度で出力を行ない、前記所定の車両停止時には該第１の頻度に比して低い第２の頻度で出力を行なうことを特徴とする、車両用荷重検知装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、弾性変形を伴って車両に対する荷重を感圧センサーに伝達する伝達部材を有し、該感圧センサーの出力に基づいて車両に対する荷重を検知する車両用荷重検知装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、車両が歩行者と衝突した際に歩行者の頭部を保護すべく、ボンネット上にエアバッグを展開したり、エンジン等の内部部品に比して柔らかいボンネットを持ち上げて歩行者の頭部を受け止めたりする技術についての研究が進められている。こうした技術において、車両の衝突を正確且つ迅速に検知することが重要な課題となる。このため、耐候性、耐熱性、可撓性等に優れた感圧センサーとして光ファイバーセンサーを用い、ノイズ除去やセンサー保護のため、バンパーと感圧センサーとの間にゴム等の伝達部材を備えることが検討されている。
【０００３】
光ファイバーセンサーを用いた荷重検知装置の例として、特許文献１に記載のものが知られている。この装置では、バンパーと感圧センサーとの間に特徴的な構造を有する複数の伝達部材を設け、バンパーに加えられた荷重を確実に感圧センサーに伝達することができるものとしている。
【特許文献１】特開２００５−２５４９２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような荷重検知装置における問題点として、衝突を含む何らかの原因により伝達部材が塑性変形すると、荷重に対する感圧センサーの出力特性が変化してしまうという問題がある。この問題は、衝突以外の場面でも生じ得る。例えば、電柱等の障害物に押圧された状態で駐車されたことにより伝達部材に塑性変形が生じたような場面である。このような場面では、運転者が出力特性の変化に気付かずに放置されることが想定され、この結果、前述の歩行者を保護するための技術が十分に機能しない場合が生じる。
【０００５】
これに対し、上記特許文献１に記載の装置では、伝達部材としてＰＢＴ等の硬質樹脂を用いることによりこの問題を抑制できるものとしているが、熱変形性やセンサー自体の保護等との兼ね合いから、一概に硬質のものを用いればよいというものでもない。従って、何らかの手法により、荷重に対する感圧センサーの出力特性の変化を検知することが望まれる。
【０００６】
本発明はこのような課題を解決するためのものであり、自己の異常状態を適切に検知することが可能な車両用荷重検知装置を提供することを、主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するための本発明の一態様は、弾性変形を伴って車両に対する荷重を感圧センサーに伝達する伝達部材を有し、感圧センサーの出力に基づいて車両に対する荷重を検知する車両用荷重検知装置であって、所定の車両停止時における感圧センサーの出力に基づいて、自己の異常状態を検知することを特徴とするものである。ここで、「自己の異常状態」とは、例えば、車両に対する荷重に応じた感圧センサーの出力特性が変化することにより、適切に車両に対する荷重を検知することができない状態をいう。
【０００８】
この本発明の一態様によれば、例えばエンジン停止時やイグニッションオフ時等、所定の車両停止時における感圧センサーの出力に基づいて自己の異常状態を検知するから、衝突以外の場面において発生した自己の異常状態を検知することができる。
【０００９】
また、本発明の一態様は、好ましくは、自己の異常状態を検知した場合に、乗員に警告を行なうことを特徴とするものである。
【００１０】
また、本発明の一態様において、感圧センサーは、例えば、光ファイバーセンサー、感圧インクを用いた感圧センサー、ＦＳＲセンサーのいずれかである。
【００１１】
また、本発明の一態様において、伝達部材は、典型的には、車両の外殻部材に比して塑性変形しやすい部材である。
【００１２】
また、本発明の一態様において、好ましくは、感圧センサーの出力は、所定の車両停止時において所定周期をもって出力され、所定の車両停止時において感圧センサーの出力から導出される値に、所定周期の一周期分の時間を乗じた値の累計値に基づいて、自己の異常状態を検知することを特徴とするものである。
【００１３】
また、本発明の一態様は、好ましくは、所定の車両停止時における感圧センサーの出力から導出される値の時間積分値に基づいて、車両用荷重検知装置の異常状態を検知することを特徴とするものである。
【００１４】
また、本発明の一態様において、感圧センサーは、好ましくは、所定の車両停止時以外の通常時には第１の頻度で出力を行ない、所定の車両停止時には第１の頻度に比して低い第２の頻度で出力を行なうことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、自己の異常状態を適切に検知することが可能な車両用荷重検知装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら実施例を挙げて説明する。
【実施例】
【００１７】
以下、図１〜９を用いて、本発明に係る車両用荷重検知装置の一実施例について説明する。本発明の車両用荷重検知装置は、基本的には、検出の正確さや迅速性が要求される荷重検知装置、例えば、以下に例示するようなボンネットエアバッグ等の歩行者保護デバイスを作動させるための荷重検知装置として用いられると好適なものであるが、これに限らず、如何なる目的をもって用いられても構わない。
【００１８】
図１は、本発明の一実施例に係る車両用荷重検知装置１の、車両の進行方向を包含する鉛直平面における（従って、車両側方から見た）断面図の一例である。車両用荷重検知装置１は、主要な構成として、アブソーバー１０と、荷重伝達板２０と、モールド３０と、光ファイバー４０と、制御装置５０と、を備える。なお、本実施例では車両用荷重検知装置１は車両前方のバンパー６０の内側に配設されるものとするが、車両後方のバンパーの内側に配設されてもよい。
【００１９】
アブソーバー１０は、バンパー６０の内側の略全域に亘って当接する発泡スチロール等の部材であり、バンパー６０の衝撃吸収機能の一端を担っている。荷重伝達板２０は、アブソーバー１０の後方（車両の進行方向に関して後方；以下同じ）に配設され、バンパー６０やアブソーバー１０に沿って車両左右方向に延在する硬質の部材である。
【００２０】
モールド３０は、荷重伝達板２０の後方、且つシャーシ部に連結されたバンパーリーンフォース７０の前方（車両の進行方向に関して前方）に、これらに挟まれた状態で保持される。モールド３０は、例えば、ゴム等の素材で形成され、光ファイバー４０が挿通するＵ字状の穴部３０Ａ、３０Ｂを有する。なお、穴部３０Ａ、３０Ｂは、実際にはＵ字状につながっているものであるが、便宜上、光ファイバー４０を通過する光の往路に相当する部分を穴部３０Ａと、復路に相当する部分を穴部３０Ｂと称することとした。
【００２１】
光ファイバー４０は、例えば、中心部のコアと、外被部のクラッドからなる周知の構造を有し、側面からの圧力を受けると断面積が収縮する軟質の部材で形成されている。光ファイバー４０は、穴部３０Ａ、３０Ｂを挿通してＵ字状に配設され、その両端に発光装置４２、及び受光量測定装置４４がそれぞれ取り付けられている。発光装置４２は、制御装置５０からの指示により車載電源を用いて一定光量の光を定期的に（例えば、数十［μｓｅｃ］〜十数［ｍｓｅｃ］毎、など）発し、受光量測定装置４４は、測定した受光量を制御装置５０に送信する。図２は、光ファイバー４０、発光装置４２、受光量測定装置４４、及び制御装置５０の接続関係を模式的に表した図である。
【００２２】
制御装置５０は、例えば、ＣＰＵを中心としてＲＯＭやＲＡＭ等が図示しないバスを介して相互に接続されたコンピューターユニットであり、その他、通信ポートやタイマー、カウンター等を備える。制御装置５０には、エンジンコントロールコンピューターやイグニッションスイッチ等の車載機器が通信可能に接続されている。
【００２３】
制御装置５０は、基本的には、車両の走行時において、上記の如く発光装置４２を発光させると共に、受光量測定装置４４から入力される測定値に基づいて車両に対する荷重を検知し、上記当該荷重が所定値を超えた場合に車両が何らかの物体と衝突したと判断する。そして、当該物体が歩行者であった場合に備え、歩行者頭部を保護するためにボンネットエアバッグ等の歩行者保護デバイスを作動させる制御を行なう。従って、車両の走行時における上記発光装置４２の発光及び受光量測定装置４４の測定に係る時間周期は、歩行者の下半身又は胴体部がバンパー６０に衝突してから歩行者の頭部がボンネットに衝突するまでの典型的な時間（数十［ｍｓｅｃ］程度であることが判っている）に比して十分に短い時間周期であることが望ましい。
【００２４】
なお、図１及び図２は、あくまで模式的な図であって、実際の寸法比等を何ら限定するものではない。
【００２５】
ここで、本実施例の車両用荷重検知装置１が実行する荷重検知の基本的な原理について説明する。以下、説明を簡略化するため、穴部３０Ａについてのみ説明及び図示する。バンパー６０に荷重が加えられていない状態では、穴部３０Ａは略円形を保っており、光ファイバー４０に特段の力はかかっていない。この状態におけるモールド３０の断面図を図３（Ａ）に示す。バンパー６０に荷重が加えられると、上記の如く荷重伝達板２０が後方に移動し、モールド３０を圧迫する。すると、モールド３０が弾性変形し、穴部３０Ａの断面積が部分的に狭くなることとなる。この状態におけるモールド３０の断面図を図３（Ｂ）に示す。図示する如く穴部３０Ａの断面積が狭くなると、当該部分において光ファーバー４０の断面積が狭くなることとなり、これに起因して受光量測定装置４４が測定する受光量が減少する。この受光量の減少に基づいて、車両に対する荷重を検知し、ひいては車両に衝突があったか否かを判断する。図４は、バンパー６０に加えられた荷重と、受光量測定装置４４が測定する受光量との関係（特性）を模式的に示す図である。
【００２６】
ところで、車両が何らかの物体に衝突するのは、車両が走行しているときである。従って、電力消費抑制の観点から、発光装置４２や受光量測定装置４４を作動させるのは、車両の走行時に限定してよいとも考えられる。しかしながら、車両の走行時に限定して発光装置４２や受光量測定装置４４を作動させると、荷重検出の特性変化（異常状態）に運転者が気付かず、異常状態のまま放置されるという問題が生じ得る。
【００２７】
以下、この問題について説明する。図３（Ｂ）に示す状態となったモールド３０は、バンパー６０に加えられた荷重がなくなると、自己の復元力により図３（Ａ）の状態に戻ることとなる。ところが、荷重がある程度の時間連続して加えられると、モールド３０に塑性変形が生じ、バンパー６０に加えられた荷重がなくなっても、図５（Ａ）に示す如く穴部３０Ａが本来の略円形よりも広がった楕円形状となってしまう現象や、図５（Ｂ）に示す如く穴部３０Ａが本来の略円形よりも狭くなってしまう現象が生じる。
【００２８】
図５にそれぞれ示すような現象が生じると、バンパー６０に加えられた荷重に対する受光量測定装置４４の測定受光量の特性が変化してしまう。図６は、図５にそれぞれ示すような現象が生じた場合の測定受光量の特性を、正常な状態における特性（図４に例示したもの）と比較した図である。図中、正常な状態における特性を実線αで、塑性変形の結果、図５（Ａ）に示す状態となった場合の特性を破線βで、図５（Ｂ）に示す状態となった場合の特性を破線γで、それぞれ示す。
【００２９】
図５（Ｂ）に示す状態となった場合は、受光量測定装置４４の測定受光量の初期値（荷重がかかっていない状態での測定受光量）が異なるため、例えば、イグニッションがオンされる度に衝突判定の基準となる値を修正すれば、継続使用しても差し支えない程度の異常であるといえる。実際、この種のセンサーが使用される際には、車両システムの起動の度に何らかの初期値修正が行なわれることが多い（ゼロ点クリア等と称される制御手法である）。また、初期値が変化したことをもって当該車両用荷重検知装置１が異常状態にあると判断し、部品交換を促す旨の警告を行なうことも可能である。
【００３０】
ところが、図５（Ａ）に示す状態となった場合は、受光量測定装置４４の測定受光量の初期値は変化しないが、ある程度以下の荷重には反応しない不感帯が生じることとなる。このため、荷重検知に遅れが生じ、装置全体の感度が低下してしまう。しかも、上記図５（Ｂ）に示す状態となった場合と異なり、衝突判定の基準となる値を修正することも、初期値が変化したことをもって当該車両用荷重検知装置１が異常状態にあると判断することも困難である。
【００３１】
ここで、モールド３０に塑性変形が生じるという現象は、荷重自体の大きさに加えて、荷重が加えられた時間との間に相関関係があることが、実験等により判っている。従って、車両の運転中に衝突を起こした場合（この場合、運転者が衝突後に車両部品のメンテナンスを行なうことが予想されるため、異常状態検知の重要性は比較的低いと考えられる）に限らず、例えば、電柱等の障害物にバンパー６０が押圧された状態で、ある程度の時間駐車された場合でも起こり得るのである。この場合、一般的にモールド３０よりも復元性が高い部材で形成されるバンパー６０が復元することにより、運転者が特性変化に気付かず、そのまま放置される場合が生じ得る。なお、モールド３０をより復元性の高い部材により形成することも想定されるが、熱による弾性変化を低く保つ必要性等、本部材には種々の制約があり、一概に材質を変更して解決できるものではない。
【００３２】
従って、何らかの手法によりこうした駐車時の特性変化、すなわち異常状態を検知し、更には部品交換を促す警告等を行なうことが望ましい。これを検知できないものとすれば、異常状態にあるまま放置される結果、上記歩行者保護のための制御が十分に機能しないこととなるからである。
【００３３】
図７は、一定荷重を継続的に加えることを前提とした、印加荷重及び荷重印加時間と特性変化発生との相関関係を示す図である。図中、斜線で示す範囲が、特性変化を生じる範囲である。この関係から、印加荷重及び荷重印加時間が得られると、十分な確からしさで、特性変化が生じたか否かを判断することができる。また、図７の相関関係からは、図８に示す如く、印加荷重（図中、ｆ（ｔ）と表記する）の時間積分値がある値を超えた場合に、特性変化が発生するという関係が導出される。そこで、本実施例では、車両の走行時以外のとき（例えば、エンジン停止時や、イグニッションがオフの状態のとき等；以下、所定の車両停止時と称する）に、発光装置４２の発光、及び受光量測定装置４４による受光量の測定を行なって、特性変化を検知することとした。
【００３４】
具体的な動作は、図９に例示するフローチャートに従って行なわれる。本フローは、例えば、イグニッションスイッチからイグニッションオフ信号が入力されたときに開始される。
【００３５】
まず、制御装置５０は、上記時間積分値に相当する値となる累計値Ｆを初期化する。すなわち、これに初期値として値０を設定する（Ｓ１００）。
【００３６】
次に、発光装置４２の発光、及び受光量測定装置４４による受光量の測定を行なって、受光量測定値から荷重ｆを導出する（Ｓ１１０）。
【００３７】
そして、導出した荷重ｆに時間周期ｔを乗じたものを累計値Ｆに加算して（Ｓ１２０）、イグニッションオン信号が入力されるまでＳ１１０及びＳ１２０の処理を繰り返す（Ｓ１３０）。なお、この繰り返し行なわれる発光、及び受光量の測定に係る時間周期ｔは、上記所定の走行時における時間周期に比して長いもの（例えば、数［ｓｅｃ］〜数［ｍｉｎ］等）であってよい。これは、当該特性変化の検知に係る荷重検知は、車両の衝突時における荷重検知ほど迅速性が要求されるものではないこと、及び、イグニッションオフの状態における車載バッテリーの電力消費を抑制する必要があることに基づく。
【００３８】
イグニッションオン信号が入力されると、累計値Ｆが閾値Ｆ１を超えるか否かを判定し（Ｓ１４０）、累計値Ｆが閾値Ｆ１を超える場合には、特性変化が発生した、すなわち車両用荷重検知装置１が異常状態にあると判断して、運転者に警告を行なう（Ｓ１５０）。なお、当該閾値Ｆ１は、モールド３０の素材等に基づいて実験等により得られる適合値であってよい。これにより、駐車時に異常状態となった場合には、その後の運転開始時に警告がなされることとなり、運転者が車両用荷重検知装置１の異常状態を認識して、適切に部品交換や修理等を行なうことができる。
【００３９】
このように、本実施例の車両用荷重検知装置１によれば、所定の車両停止時において、バンパー６０に加えられた荷重を検出して自己の異常状態を検知するから、運転者が異常状態に気付かずに放置されるような不都合を抑制することができる。また、荷重の時間積分値がある値を超えた場合に特性変化が発生するという関係が予め判っており、本実施例では、荷重に時間周期を乗じた値の累計値を閾値と比較して異常状態となったか否かを判定するから、異常状態の検知を的確に行なうことができる。
【００４０】
以上、本発明を実施するための最良の形態について一実施例を用いて説明したが、本発明はこうした一実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、前述の一実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。
【００４１】
例えば、光ファイバー４０を感圧センサーとして用いることを例示したが、これに限らず、感圧インクを用いた感圧センサーやＦＳＲセンサーが用いられてもよい。
【００４２】
また、所定の車両停止時における荷重検出を時間周期ｔをもって行なうことを例示したが、必ずしも定期的な検出を行なうものに限られず、所定の車両停止時に１回又は数回程度検出を行なって、イグニッションオフの状態の経過時間等を乗じたものを閾値と比較してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明は、少なくとも車両の衝突を検知するための装置に利用できる。搭載される車両の外観、重量、サイズ、走行性能等は問わない。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の一実施例に係る車両用荷重検知装置１の、車両の進行方向を包含する鉛直平面における断面図の一例である。
【図２】光ファイバー４０、発光装置４２、受光量測定装置４４、及び制御装置５０の接続関係を模式的に表した図である。
【図３】バンパー６０に荷重が加えられていない状態、及びバンパー６０に荷重が加えられた状態におけるモールド３０の断面図である。
【図４】バンパー６０に加えられた荷重と、受光量測定装置４４が測定する受光量との関係（特性）を模式的に示す図である。
【図５】モールド３０が塑性変形を生じた場合の断面図である。
【図６】モールド３０が塑性変形を生じた場合の特性を正常な状態における特性と比較した図である。
【図７】一定荷重を継続的に印加することを前提として、印加荷重、及び荷重印加時間と、特性変化発生との相関関係を示す図である。
【図８】図７の相関関係から導出される、印加荷重の時間積分値と特性変化発生の関係を示す図である。
【図９】制御装置５０が実行する特徴的な処理の流れを表すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４５】
１  車両用荷重検知装置
１０  アブソーバー
２０  荷重伝達板
３０  モールド
３０Ａ、３０Ｂ  穴部
４０  光ファイバー
４２  発光装置
４４  受光量測定装置
５０  制御装置
６０  バンパー
７０  バンパーリーンフォース
【図１】
2007333472.tif 000003
【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】
2007333472.tif 000008
【図７】
2007333472.tif 000009
【図８】
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【図９】
2007333472.tif 000011