(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端で車両のフレーム部材に接触する第１のロッド及び一端で前記第１のロッドの他端に接触する第２ロッドと、
前記第１及び第２のロッド上にそれぞれ装着されてそれぞれ前記第１及び第２のロッドを通じて伝搬する応力波を感知して信号を出力する第１のセンサ及び第２のセンサと、
前記第１及び第２のロッドを支持し、一端部において前記第１のロッドの一端が前記フレーム部材に接触するように前記フレーム部材に装着されるハウジングと、
前記第２のロッドの他端と前記ハウジングの他端部との間に配置されて前記第１及び第２のロッドを前記フレーム部材側に偏らせるためのバイアス部材とを備え、
前記第１のロッドのインピーダンスの大きさが前記第２のロッドのインピーダンスの大きさより大きく、前記第２のロッドのインピーダンスの大きさが前記バイアス部材のインピーダンスの大きさより大きく、
前記第１のロッドのインピーダンスは、前記第１のロッドの密度と前記第１のロッドを通じて伝搬する応力の速度との積で定義され、前記第２のロッドのインピーダンスは、前記第２のロッドの密度と前記第２のロッドを通じて伝搬する応力の速度との積で定義され、前記バイアス部材のインピーダンスは、前記バイアス部材の密度と前記バイアス部材を通じて伝搬する応力の速度との積で定義される
ことを特徴とする車両衝突感知モジュール。
【請求項２】
一端部で車両のフレーム部材に装着されるハウジングと、
前記ハウジング内に収容され、前記ハウジングの一端部を通じて一端で前記フレーム部材に接触している第１のロッド及び前記第１のロッドと接触して前記第１のロッドと前記ハウジングの他端部との間に位置する第２のロッドと、
前記第１のロッドと前記第２のロッドとの上にそれぞれ装着されてそれぞれ前記第１のロッドと前記第２のロッドとを通じて伝搬する応力波を感知して信号を出力する第１のセンサ及び第２のセンサと、
前記第２のロッドと前記ハウジングの他端部との間に配置されて前記第１及び第２のロッドを前記フレーム部材側に偏らせるためのバイアス部材とを備え、
前記第１のロッドのインピーダンスの大きさが前記第２のロッドのインピーダンスの大きさより大きく、前記第２のロッドのインピーダンスの大きさが前記バイアス部材のインピーダンスの大きさより大きく、
前記第１のロッドのインピーダンスは、前記第１のロッドの密度と前記第１のロッドを通じて伝搬する応力の速度との積で定義され、前記第２のロッドのインピーダンスは、前記第２のロッドの密度と前記第２のロッドを通じて伝搬する応力の速度との積で定義され、前記バイアス部材のインピーダンスは、前記バイアス部材の密度と前記バイアス部材を通じて伝搬する応力の速度との積で定義される
ことを特徴とする車両衝突感知モジュール。
【請求項３】
前記第１のロッドがタングステンからなり、前記第２のロッドがアルミニウムからなり、前記バイアス部材がゴムからなることを特徴とする請求項１または２に記載の車両衝突感知モジュール。
【請求項４】
前記第１及び第２のセンサが、ストレインゲージセンサ及び圧電ストレインセンサの中から選択されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の車両衝突感知モジュール。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の車両衝突感知モジュールと、
前記車両衝突感知モジュールの前記第１及び第２のセンサからの信号をモニタリングして前記信号がそれぞれ所定の基準値を超えるとき、作動信号を出力するための電子制御ユニットと、
前記作動信号に応答してガスを発生させるためのインフレータと、
前記インフレータに結合しており、前記インフレータから供給されるガスにより展開するエアバッグと、
を備えることを特徴とする車両エアバッグ展開システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は車両のフレーム部材に装着される車両衝突感知モジュールに関し、より詳細には、車両の衝突後に車両のフレーム部材を通じて伝搬する応力波を順次感知することによって、衝突の発生の如何を速やかに判断することができるようにする車両衝突感知モジュールに関する。また、このようなモジュールを備える車両エアバッグ展開システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に車両のエアバッグ展開システムは、車両の衝突を感知する衝突センサで発生した信号に基づいて、エアバッグを展開するためのガスを発生させるインフレータ（ｉｎｆｌａｔｏｒ）を作動させるように構成されている。
【０００３】
このような車両エアバッグ展開システムでは、概ね３つの形態の衝突センサが用いられている。最初の形態として、衝突時に感知質量（ｓｅｎｓｉｎｇ  ｍａｓｓ）がその慣性により移動し、電気回路を閉鎖するように構成された電気−機械式衝突センサ（ｅｌｅｃｔｒｏ−ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  ｃｒａｓｈ  ｓｅｎｓｏｒ）がある。２番目の形態として、記憶性またはプログラム性のような電子回路の固有の特徴を用いて、衝突時に発生する信号を確認して区分するための基準を確立するように構成された電子式衝突センサ（ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  ｃｒａｓｈ  ｓｅｎｓｏｒ）がある。最後の形態として、衝突時の衝撃量が所定の大きさを超え、トリガシャフト（ｔｒｉｇｇｅｒ  ｓｈａｆｔ）を回転させる程、十分に大きい場合、撃針が解除され、インフレータ（ｉｎｆｌａｔｏｒ）が点火されるように構成された機械式衝突センサ（ａｌｌ−ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  ｃｒａｓｈ  ｓｅｎｓｏｒ）がある。これらの形態のうち、電気−機械式衝突センサは、その原価が比較的低価格であるだけでなく、これを通じてエアバッグシステムの自己診断が可能であるので、車両エアバック展開システム用として広く用いられている。
【０００４】
上述した電気−機械式衝突センサの一例として、従来技術によるボール−チューブ型（ｂａｌｌ−ｉｎ−ｔｕｂｅ）センサの非作動状態及び作動状態における断面図が、図８及び図９にそれぞれ示されている。このセンサは、ブリードオートモーティブ社（Ｂｒｅｅｄ  Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）により製造されており、米国特許第３，９７４，３５０号に開示された通り、鋼球（ｓｔｅｅｌ  ｂａｌｌ）のような感知質量１５とチューブ１４を備えている。
【０００５】
チューブ１４の一端に配置された磁石１２が、感知質量１５をチューブ１４の一端側に引き寄せる。正常運転状態、制動状態または些細な接触の下では、磁石１２の引力により、感知質量１５の移動が防止される。相当大きい衝突が発生すると、感知質量１５はその安着位置から離脱する。このような衝突が十分に強く、また、感知質量１５がチューブ１４の他端に配置された接点１３に接触する程長く持続すると、感知質量１５は２つの接点１３を連結し、電気回路を閉鎖する。回路閉鎖によりインフレータに電流が送られ、エアバッグが展開を始める。
【０００６】
感知質量１５がチューブ１４内で移動する時、センサ内の空気は感知質量１５の一側から他側に、感知質量１５とチューブ１４との間の隙間を通じて流れる。このような空気の流れが、感知質量１５の移動を緩和させる抗力を発生させる。抗力の大きさは、主に感知質量１５の移動と隙間の大きさに依存する。感知質量１５後方の空気量、圧力または温度のような他の要因も緩和現象に作用する。
【０００７】
上述したボール−チューブセンサ１０では、衝突が発生する時、感知質量１５が車両の減速に応答し、また、磁石１２の引力と空気の抗力に対抗しながら、磁石１２に隣接した正常位置から接点１３まで移動する。このような場合、上述したセンサ１０のような電気−機械式センサで衝突を感知するには、約１０〜２０ｍｓかかることが知られている。また、上述した電気−機械式センサを採用したエアバッグシステムで、エアバッグを完全に展開させるには、４０〜５０ｍｓかかることが知られている。従って、従来技術の衝突センサには、エアバックを完全に展開するのに掛かる時間が長いという問題点がある。従って、運転者及び搭乗客の安全が保障されるように、エアバッグをより速く展開させるためには、衝突を感知するのに必要な時間を短縮させる必要がある。
【０００８】
また、上述した従来技術の衝突センサは車両内部の複数の箇所に直接設けられるが、このような衝突センサの装着、修理及び交換に関連した作業が容易にできないという問題もある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
このような従来技術の問題を解決するため、本発明の目的は、衝突の発生の如何を速やかに判断することができるようにする車両衝突感知モジュールを提供することにある。
【００１０】
また、本発明のその他の目的は、本発明の車両衝突感知モジュールを備え、車両の衝突の発生の如何をより速く把握して、運転者及び搭乗客の安全が保障されるように、エアバッグをより速く展開させることができる車両エアバッグ展開システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記のような目的及びその他の目的を達成するために、本発明の車両衝突感知モジュールは、一端で車両のフレーム部材に接触する第１のロッド及び一端で前記第１のロッドの他端に接触する第２ロッドと、前記第１及び第２のロッド上にそれぞれ装着されてそれぞれ前記第１及び第２のロッドを通じて伝搬する応力波を感知して信号を出力する第１のセンサ及び第２のセンサと、前記第１及び第２のロッドを支持し、一端部において前記第１のロッドの一端が前記フレーム部材に接触するように前記フレーム部材に装着されるハウジングと、前記第２のロッドの他端と前記ハウジングの他端部との間に配置されて前記第１及び第２のロッドを前記フレーム部材側に偏らせる（バイアスする）ためのバイアス部材とを備え、前記第１のロッドのインピーダンスの大きさが前記第２のロッドのインピーダンスの大きさより大きく、前記第２のロッドのインピーダンスの大きさが前記バイアス部材のインピーダンスの大きさより大きいことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の車両衝突感知モジュールは、一端部で車両のフレーム部材に装着されるハウジングと、前記ハウジング内に収容され、前記ハウジングの一端部を通じて一端で前記フレーム部材に接触している第１のロッド及び前記第１のロッドと接触して前記第１のロッドと前記ハウジングの他端部との間に位置する第２のロッドと、前記第１のロッドと前記第２のロッドとの上にそれぞれ装着されてそれぞれ前記第１のロッドと前記第２のロッドとを通じて伝搬する応力波を感知して信号を出力する第１のセンサ及び第２のセンサと、前記第２のロッドと前記ハウジングの他端部との間に配置されて前記第１及び第２のロッドを前記フレーム部材側に偏らせる（バイアスする）ためのバイアス部材とを備え、前記第１のロッドのインピーダンスの大きさが前記第２のロッドのインピーダンスの大きさより大きく、前記第２のロッドのインピーダンスの大きさが前記バイアス部材のインピーダンスの大きさより大きいことを特徴とする。
【００１３】
前記第１のロッドはタングステンからなることができて、前記第２のロッドはアルミニウムからなることができ、前記バイアス部材はゴムからなることができる。
【００１４】
前記第１及び第２のセンサは、ストレインゲージセンサ及び圧電ストレインセンサの中から選択できる。
【００１５】
本発明の他の側面によれば、前記車両衝突感知モジュールと、前記車両衝突感知モジュールの第１及び第２センサからの信号をモニタリングして信号がそれぞれ所定の基準値を超えるとき、作動信号を出力するための電子制御ユニットと、前記作動信号に応答してガスを発生させるためのインフレータと、前記インフレータに結合していて前記インフレータから発生したガスの供給により展開するエアバッグとを備える車両エアバッグ展開システムが提供される。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の車両衝突感知モジュールによれば、衝突後に車両のフレーム部材を通じて伝搬する応力波を感知するので、衝突を感知して出力される信号がより速く出力できる。また、応力波は二つのロッドを通じて伝搬するので、センサからの出力が明確に区分できて衝突の発生の如何が明確に判断され得る。また、インピーダンスが異なった二つのロッドによって、ロッドの長さを短縮することができ、モジュールを小型に構成することができる。このような衝突感知モジュールが車両のフレーム部材上に直接装着されるので、衝突センサの装着、修理及び交換に関連した作業がより容易になる。また、このような衝突感知モジュールを備える車両エアバッグ展開システムは、従来のエアバッグ展開システムより速くエアバッグを展開させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下においては、添付した図面を参照して、本発明の車両衝突感知モジュール及びこれを備える車両エアバッグ展開システムについて詳細に説明する。
【００１８】
図１は、本発明の車両衝突感知モジュールの一実施形態を示した斜視図であり、図２は図１の車両衝突感知モジュールの内部を示した部分切欠斜視図である。
【００１９】
図１及び図２を参照すれば、本発明の車両衝突感知モジュール（以下、単に“モジュール”という）１００は、車両のフレーム部材（図示せず）に装着されるハウジング１１０と、ハウジング１１０内部に収容され、ハウジング１１０によって支持されて車両の衝突時に車両のフレーム部材から応力波が導入されるロッド部材１２０と、ロッド部材１２０上にその長手方向に沿って装着され、応力波を感知して信号を出力する複数の応力波感知センサ（以下、単に“センサ”という）１３０と、ロッド部材１２０とハウジングとの間に配置されてロッド部材１２０をフレーム部材側に偏らせる（バイアスする）ためのバイアス部材１４０とを備える。
【００２０】
ハウジング１１０は、円筒状本体１１１を有することができる。また、ハウジング１００は、ロッド部材１２０を支持、収容するための任意の適切な形状を有することができる。ハウジング１１０の一端部は、円筒状本体１１１に一体に形成されたフランジ１１２からなる。フランジ１１２は、中央にロッド部材の一端１２１ａが若干突出するようにするための通孔１１２ａを有し、その外側にボルト締結のための複数の通孔１１２ｂを有する。ハウジング１１０の他端部は、円筒状本体１１１の他端部に装着されるキャップ１１３からなる。ハウジング１１０の本体１１１の中間には、センサ１３０に電線を通じて接続されているコネクタ１１４が設けられている。エアバッグ展開システムの電子制御ユニットに接続されている対応コネクタ（図示せず）をコネクタ１１４に結合させることによって、モジュール１００は車両エアバッグ展開システムの電子制御ユニットに接続される。なお、車両エアバッグ展開システムと電子制御ユニットについては後述する。
【００２１】
ロッド部材１２０は、金属からなり、所定の長さの棒形状を有する。ロッド部材１２０は、衝突後に発生する応力波が車両のフレーム部材に従って伝搬する経路に対して概略平行に、またはそのような経路に従うような方向に設置される。ロッド部材１２０は、ハウジング１１０内に収容され、ハウジング１１０により支持されるので、フレーム部材へのハウジング１１０の装着により、ロッド部材１２０の設置方向が定められる。
【００２２】
ロッド部材１２０は、一端１２１ａでフレーム部材に接触する第１のロッド１２１と、その一端で第１のロッド１２１の他端と接触しその他端でバイアス部材１４０に接触する第２のロッド１２２とで構成される。第１及び第２のロッド１２１、１２２の全長は、第１のロッドの一端１２１ａがフランジの通孔１１２ａを通り過ぎて若干突出するような長さに定められる。
【００２３】
モジュール１００が車両のフレーム部材にボルト締結により装着されれば、ボルト締結による反作用とバイアス部材１４０により、第１のロッドの一端１２１ａとフレーム部材との間に密着接触または面接触が達成される。従って、車両の衝突が発生する時に衝突による応力波は、車両のフレーム部材を通じて第１のロッド１２１に続いて第２のロッド１２２に導入される。導入された応力波は、第１及び第２のロッド１２１、１２２を通じて伝搬する。このように、応力波は撹乱なく第１のロッド１２１に導入できる。
【００２４】
ロッド部材１２０が第１及び第２のロッド１２１、１２２に分割されているので、応力波はロッド部材１２０を通り過ぎながら複数の境界面を通過する。以下では、第１のロッド１２１と第２のロッド１２２との間の境界面が第１の境界面１２０ａとして、第２のロッド１２２とバイアス部材１４０との間の境界面が第２の境界面１２０ｂとして参照される（図５参照）。
【００２５】
複数のセンサ１３０は、所定の間隔をおいて第１のロッド１２１に装着された第１のセンサ１３１と、第２のロッド１２２に装着された第２のセンサ１３２とで構成される。従って、応力波は衝突点から車両の内部に伝搬する途中、所定の時間間隔で順次測定できる。また、応力波が第１及び第２のロッド１２１、１２２の間の境界面１２０ａを通過するときに、不連続伝搬が起きる。従って、第１のロッド１２１上の第１のセンサ１３１からの信号と、第２のロッド１２２上の第２のセンサ１３２からの信号とは明確に区分されて出力でき、これによりセンサ１３１、１３２からの信号が重畳することが防止される。
【００２６】
第１及び第２のセンサ１３１、１３２は、車両のフレーム部材のような任意の金属部材を通じて伝搬する応力波を、測定したり感知することができるタイプのセンサを備える。望ましくは、センサ１３１、１３２は、ストレインゲージセンサまたは圧電ストレインセンサの中から選択される。ストレインゲージセンサは、応力波が車両のフレーム部材を通じて伝搬するとき、ストレインゲージセンサが装着された任意の部材の微小変形による電気抵抗の変化に基づいて、ストレインまたは応力を感知して信号を出力することができる。また、圧電ストレインセンサは、応力波が部材を通じて伝搬するとき、圧電ストレインセンサが装着された任意の部材の微小変形による圧電効果に基づいて、ストレインまたは応力を感知して信号を出力することができる。
【００２７】
バイアス部材１４０は、第２のロッド１２２の他端１２２ｂとハウジング１１０の他端部側（詳細には、キャップ１１３の内面）との間に配置され、第１及び第２のロッド１２１、１２２を共にフレーム部材側に偏らせる（バイアスする）。バイアス部材１４０として圧縮スプリング、ディスクスプリングまたはゴムブロックが採用できる。バイアス部材１４０のバイアス力は、圧縮スプリング、ディスクスプリングまたはゴムブロックの圧縮力をモジュール１００が採用される車両のタイプ別に調整することによって、多様に選択できる。従って、応力波は車両タイプに関係なく、撹乱なくロッド部材１２０に伝達できる。
【００２８】
また、モジュール１００は、第１のロッド１２１のインピーダンス（ｉｍｐｅｄａｎｃｅ）の大きさが第２のロッド１２２のインピーダンスの大きさより大きく、第２のロッド１２２のインピーダンスの大きさがバイアス部材１４０のインピーダンスの大きさより大きいように構成されている。例えば、第１のロッド１２１はタングステンからなることができ、第２のロッド１２２はアルミニウムからなることができ、バイアス部材１４０はゴム材質のブロックからなることができる。
【００２９】
このようなモジュール１００は、車両の前方または前側方衝突を感知するために車両のフレーム部材のうち、フロントサイド（ｆｒｏｎｔ−ｓｉｄｅ）部材またはフロントサイド部材とバンパとを連結するクラッシュボックス（ｃｒａｓｈ  ｂｏｘ）に装着できる。また、モジュール１００は、車両の右側方衝突または左側方衝突を感知するために車両のフレーム部材のうちロッカ（ｒｏｃｋｅｒ）部材に装着できる。
【００３０】
図３は、本発明のモジュール１００が、車両のフレーム部材のうち一つのクラッシュボックスに装着された場合を示す斜視図である。図３に示された通り、クラッシュボックス２３は、バンパ２１とフロントサイド部材２２とを連結し、モジュール１００は、クラッシュボックス２３に形成されたフランジ２３ａに装着できる。モジュール１００は、フロントサイド部材２２またはロッカ部材（図示せず）にフランジを設け、設けられたフランジに装着できる。また、モジュール１００は、クラッシュボックス２３、フロントサイド部材２２またはロッカ部材の内部に装着できる。
【００３１】
図３に示した通り、モジュール１００がクラッシュボックスのフランジ２３ａに装着されると、第１のロッド１２１の一端１２１ａはクラッシュボックスのフランジ２３ａ側に偏らされ（バイアスされ）ながら、クラッシュボックスのフランジ２３ａと密着接触される。前方または前側方衝突が起こると、衝突により発生した応力波はバンパ２１からクラッシュボックス２３を経てフロントサイド部材２２へ伝搬されるが、第１及び第２のロッド１２１、１２２が応力波の伝搬経路に沿って配置されており、第１及び第２のセンサ１３１、１３２が第１及び第２のロッド１２１、１２２の上にそれぞれ装着されているので、発生した応力波は、第１及び第２のセンサ１３１、１３２によって所定の時間間隔で順次感知される。
【００３２】
第１及び第２のセンサ１３１、１３２は応力波を感知した後、各自の出力（例えば、電圧）をエアバッグ展開システムの電子制御ユニットに送る。第１及び第２のセンサ１３１、１３２がロッド部材１２０の長手方向に沿って所定間隔をおいて位置するので、電子制御ユニットには、第１及び第２のセンサ１３１、１３２からの出力信号が所定の時間間隔をおいて順次入力される。
【００３３】
図４は、図２に示されたセンサ１３１、１３２からの時間に応じた出力を示すグラフである。
【００３４】
図４で、Ｔ１は衝突時点と第１のセンサ１３１での測定時点との間の時間間隔を示す。Ｔ２は第１のセンサ１３１での測定時点と第２のセンサ１３２での測定時点との間の時間間隔を示す。時間間隔Ｔ１は、衝突地点と第１のセンサとの間の距離に依存することができる。望ましくは、時間間隔Ｔ１及びＴ２の和は０．１ｍｓ以内にあるか、またはエアバッグ展開を始めるのに適した時間限界内にあるように予め定められている。
【００３５】
一般に、応力波は車両フレームに用いられる鋼板を通じ、約５０００ｍ／ｓの速度で伝搬することが知られている。衝突点（例えば、バンパ２１）から最も遠く位置したセンサ（例えば、第２のセンサ１３２）が応力波を感知して信号を出力する時間が０．１ｍｓ以内に設定されると、モジュール１００は０．１ｍｓ以内に車両エアバッグ展開システムの電子制御ユニットに衝突信号を出力することができる。
【００３６】
電子制御ユニットは、第１及び第２のセンサ１３１、１３２からの出力をモニタリングして、第１及び第２のセンサ１３１、１３２からの全ての出力が所定基準値を超えるかを判断する。この基準値は、エアバッグの展開を判定するための基準として事前に設定でき、電子制御ユニット内にプログラムできる。全ての出力が基準値を超える場合、電子制御ユニットはエアバッグを展開させるように作動する。
【００３７】
図５は、車両の衝突後、第１のロッド１２１と第２のロッド１２２を通じて伝搬する応力波の移動を示すＸ−Ｔダイヤグラムである。ここで、横軸（Ｘ軸）は第１及び第２のロッド１２１、１２２の長手方向の位置（距離）を示し、縦軸（Ｔ軸）は時間を示す。衝突時に発生した応力波は、車両のフレーム部材（例えば、クラッシュボックス２３、フロントサイド部材２２、ロッカ部材など）を経て第１のロッド１２１に伝搬する。第１のロッド１２１に入力された応力波は、再び第１の境界面１２０ａを通じてそのうちの一部は第２のロッド１２２に透過し、残りの一部は第１のロッド１２１に反射される。第２のロッド１２２に伝搬された応力波が第２の境界面１２０ｂに到達すると、そのうちの一部はバイアス部材１４０に透過し、残りの一部は第２のロッド１２２に反射される。
【００３８】
タングステンからなる第１のロッド１２１、アルミニウムからなる第２のロッド１２２及びゴムからなるバイアス部材１４０のインピーダンスは、次の（１）式、（２）式及び（３）式のように示すことができる。
【００３９】
第１のロッド１２１のインピーダンス：
【数１】
0004892533.tif 000002
【００４０】
第２のロッド１２２のインピーダンス：
【数２】
0004892533.tif 000003
【００４１】
バイアス部材１４０のインピーダンス：
【数３】
0004892533.tif 000004
【００４２】
前記（１）式〜（３）式でρは材料の密度を示し、Ｃは材料内での垂直応力の速度として、１次元応力波理論によって
【数４】
0004892533.tif 000005
で表現される。ここで、Ｅは材料の弾性係数（ｅｌａｃｓｔｉｃ  ｍｏｄｕｌｕｓ）またはヤング係数（Ｙｏｕｎｇ’ｓ  ｍｏｄｕｌｕｓ）である。
【００４３】
このようなインピーダンスは、入力された応力波が境界面１２０ａ、１２０ｂを過ぎるときに、透過する入力波と反射される入力波の大きさ及び符号を決定する変数として作用する。
【００４４】
第１のロッド１２１のインピーダンスが第２のロッド１２２のインピーダンスより大きいので、第１の境界面１２０ａで次の（４）式及び（５）式のような関係が得られる。
【００４５】
【数５】
0004892533.tif 000006
【００４６】
上記の（４）式及び（５）式で、σＩは入力応力波（ｉｎｃｉｄｅｎｔ  ｓｔｒｅｓｓ  ｗａｖｅ）、σＴは第１の境界面１２０ａを通じて第２のロッド１２２に透過する透過応力波（ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｄ  ｓｔｒｅｓｓ  ｗａｖｅ）、そしてσＲは第１の境界面１２０ａから入力される方向へ再び反射される反射応力波（ｒｅｆｌｅｃｔｅｄ  ｓｔｒｅｓｓ  ｗａｖｅ）を意味する。
【００４７】
上記の（４）式と（５）式から分かるように、例えば圧縮形態の応力波が第１のロッド１２１に導入さると、第１のロッド１２１に導入された圧縮形態の応力波の大きさの約２８％の大きさを有する圧縮形態の応力波（符号が変わらない）が、第１の境界面１２０ａを過ぎて第２のロッド１２２に透過し、第１のロッド１２１に導入された圧縮形態の応力波の大きさの約７２％の大きさを有する引張形態の応力波（符号が変わる）が、第１の境界面１２０ａにより第１のロッド１２１に反射される。即ち、第１のロッド１２１と第２のロッド１２２との間の第１の境界面１２０ａに到達した圧縮形態の入力応力波は、圧縮形態の応力波が次に置かれた第２のロッド１２２に透過し、引張形態の応力波が第１のロッド１２１に再び反射する。従って、第１のロッド１２１には圧縮形態の応力波と引張形態の応力波が混在するようになり、二つの応力波（即ち、圧縮形態の応力波と引張形態の応力波）が同じ時間に重畳するようになって三角形波形の応力波が生成されるが、第１のセンサ１３１はこのような三角形波形の応力波を感知して信号を出力するようになる。
【００４８】
また、第２のロッド１２２のインピーダンスの大きさがバイアス部材１４０のインピーダンスの大きさより大きいので、次の（６）式及び（７）式のような関係が得られる。
【００４９】
【数６】
0004892533.tif 000007
【００５０】
上記の（６）式と（７）式から分かるように、例えば圧縮形態の応力波が第２のロッド１２２に導入されると、第２のロッド１２２に導入された圧縮形態の応力波の大きさの約１％の大きさを有する圧縮形態の応力波（符号が変わらない）が、第２の境界面１２０ｂを過ぎてバイアス部材１４０に透過し、第２のロッド１２２に導入された圧縮形態の応力波の大きさの約９９％の大きさを有する引張形態の応力波（符号が変わる）が、第２の境界面１２０ｂにより第２のロッド１２２に反射される。即ち、第２のロッド１２２とバイアス部材１４０との間の第２の境界面１２０ｂに到達した圧縮形態の入力応力波は、圧縮形態の応力波が次に置かれたバイアス部材１４０に透過し、引張形態の応力波が第２のロッド１２２に再び反射する。従って、第２のロッド１２１には圧縮形態の応力波と引張形態の応力波が混在するようになり、二つの応力波（即ち、圧縮形態の応力波と引張形態の応力波）が同じ時間に重畳するようになって三角形波形の応力波が生成されるが、第２のセンサ１３２はこのような三角形波形の応力波を感知して信号を出力するようになる。
【００５１】
上述したように第１のロッド１２１、第２のロッド１２２及びバイアス部材１４０をこれらのインピーダンスの大きさが順に小さくなるように構成することにより（例えばそれぞれタングステン、アルミニウム及びゴムで構成することによって）、当初圧縮形態の入力応力波は、第１の境界面１２０ａまたは第２の境界面１２０ｂで引張形態の反射応力波に転換されることができ、圧縮形態の透過応力波として形成することができる。
【００５２】
図５に示されたグラフにおいて、一点鎖線は圧縮形態の応力波を示し、二点鎖線は引張形態の応力波を示す。このような原理に基づいて、図５のＸ−Ｔダイヤグラムから、図６に示すように、第１のロッド１２１及び第２のロッド１２２にそれぞれ設けられた第１のセンサ１３１及び第２のセンサ１３２で出力される信号を予想することができる。
【００５３】
このように衝突発生の後に第１のロッド１２１と第２のロッド１２２とに、圧縮形態の応力波と引張形態の応力波の重畳による三角形形態の応力波が存在するようになり、第１のセンサ１３１と第２のセンサ１３２とからの信号は、所定の時間をおいて、明確に区分されてエアバッグ展開システムの電子制御ユニットに入力される。
【００５４】
ロッド部材１２０は、モジュール１００の小型化のために、より小さい長さを有することができる。しかし、ロッド部材１２０が第１のロッド１２１と第２のロッド１２２に分割されているので、センサ１３１、１３２からの信号は重畳せず、順次明確に電子制御ユニットに入力できる。第１のロッド１２１が限定された長さを有するので、第１のロッド１２１の長さが短くなるほど、伝搬する応力波を測定するのにかかる時間を短縮できる。また、第１のセンサ１３１と第２のセンサ１３２との間の測定時点の時間間隔は、センサ１３１、１３２との間の距離に依存する。従って、ロッド部材１２０の長さをより小さく設計しても、第１のロッド１２１の長さと、第１のセンサ１３１と第２のセンサ１３２との間の距離を適切に調節することによって、モジュール１００を用いて０．１ｍｓ以内に車両の衝突を感知することができる。また、上記で説明した通り、第１のロッド１２１、第２のロッド１２２及びバイアス部材１４０のインピーダンスの大きさを順に減少するように構成すれば、車両衝突時に第１のロッド１２１及び第２のロッド１２２には三角形波形の応力波が存在して、第１のセンサ１３１及び第２のセンサ１３２からの信号が重畳せず、より明確に順次電子制御ユニットに入力できるので、モジュール１００を用いて０．１ｍｓ以内に衝突を感知することができるだけでなく、モジュール１００をより小型化することができる。
【００５５】
図７は、本発明の車両エアバッグ展開システムの一実施形態の構成を示したブロック図である。
【００５６】
車両エアバッグ展開システム２００は、エアバッグのような乗客保護装置が備えられた車両に設けられる。車両エアバッグ展開システム２００は、車両が衝突によって所定基準値以上の衝撃を受ける場合、エアバッグを展開して運転者または搭乗者を保護する。
【００５７】
車両エアバッグ展開システム２００は、衝突時に発生する応力波を感知して信号を出力する複数の前方衝突感知モジュールまたは側方衝突感知モジュールを含む衝突感知部２１０と、衝突感知部２１０の前方または側方衝突感知モジュールからの信号をモニタリングし、この信号に基づいて作動信号を出力する電子制御ユニット（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）２２０と、電子制御ユニット２２０からの作動信号に応答してガスを発生させるインフレータ（ｉｎｆｌａｔｏｒ）部２３０と、インフレータ部２３０に作動的に結合してインフレータ部２３０で発生したガスの供給により展開するエアバッグ２４０とを含む。
【００５８】
上記の前方または側方衝突感知モジュールとしては、図１〜図６を参照して説明した本発明の車両衝突感知モジュール１００が用いられる。衝突感知モジュール１００は、前方衝突を感知するために車両のフレーム部材中のクラッシュボックス、フロントサイド部材の内部または外部に装着でき、側方衝突を感知するためにフレーム部材中のロッカ部材の内部または外部に装着できる。衝突感知モジュール１００は、衝突時に車両に加えられた衝撃により発生し車両のフレーム部材を通じて伝搬する応力波を、順次感知して信号を電子制御ユニット２２０に出力する。
【００５９】
エアバッグ２４０は、車両の前方または前側方衝突時に展開すべき前方エアバッグ２４１と車両の側方衝突時に展開すべき側方エアバッグ２４２を含むことができる。インフレータ部２３０は、前方エアバッグ２４１を展開させるための第１のインフレータ２３１と、側方エアバッグ２４２とを展開させるための第２のインフレータ２３２とを含むことができる。
【００６０】
前方エアバッグ２４１または側方エアバッグ２４２が展開する程度の大きさで前方衝突または側方衝突が発生するとき、この衝突感知モジュール１００の第１のセンサ１３１及び第２のセンサ１３２からの信号は、０．１ｍｓまたはそれ未満の時間内に順次電子制御ユニット２２０に入力される。そうすると、電子制御ユニット２２０は、出力された信号をモニタリングしてエアバッグ２４１または２４２の展開の如何を判定する。第１のセンサ１３１及び第２のセンサ１３２からの出力が、設定された基準値を超えて順次入力される場合（図４乃至図６参照）、電子制御ユニット２２０はエアバッグ２４１または２４２を展開しなければならないものと判定し、電子制御ユニット２２０は感知された衝突に対応するインフレータ２３１または２３２に作動信号を出力する。そうすると、感知された出力に対応するエアバッグ２４１または２４２が、インフレータ２３１または２３２の作動によって展開する。
【００６１】
このように、本発明の車両エアバッグ展開システム２００は、車両の前方衝突または側方衝突の発生を感知するのに必要な時間を約０．１ｍｓ以内に短縮することができ、感知時間が１０〜２０ｍｓである従来技術のエアバッグ展開システムより速くエアバッグを展開することができる。
【００６２】
本発明は前記の実施の形態に限定されず、特許請求の範囲で請求する本発明の要旨を逸脱することなく、当該発明の属する分野で通常の知識を有する者であれば誰でも多様な変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の車両衝突感知モジュールの実施の形態の斜視図である。
【図２】図１の車両衝突感知モジュールの部分切欠斜視図である。
【図３】本発明の車両衝突感知モジュールが車両のフレーム部材中の一つに装着されたことを示す斜視図である。
【図４】図２に示したセンサからの時間に応じた出力を例示するグラフである。
【図５】図２に示した第１のロッド及び第２のロッドで伝搬される応力波の移動を示すＸ−Ｔダイヤグラムである。
【図６】図５に示したＸ−Ｔダイヤグラムから予測される時間に応じて順次測定されたセンサの出力を示すグラフである。
【図７】本発明の車両エアバッグ展開システムの実施の形態の構成を示すブロック図である。
【図８】従来技術のボール−チューブ型センサの非作動状態の断面図である。
【図９】従来技術のボール−チューブ型センサの作動状態の断面図である。
【符号の説明】
【００６４】
１００：車両衝突感知モジュール
１１０：ハウジング
１１１：円筒状本体
１１２：フランジ
１２１：第１のロッド
１２２：第２のロッド
１３１、１３２：応力波感知センサ
１４０：バイアス部材
２００：車両エアバッグ展開システム
２１０：衝突感知部
２２０：電子制御ユニット
２３０：インフレータ部
２４０：エアバッグ
【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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