位移信息导出装置、乘员约束系统、车辆、位移信息导出方法

专利名称：位移信息导出装置、乘员约束系统、车辆、位移信息导出方法
技术领域：
本发明涉及导出与车辆构成部件的位移有关的信息的技术。
技术背景以往，公知的是在发生车辆事故时检测碰撞发生的各种车辆碰撞 传感器。例如，在下述专利文献1中公开了下述结构当车辆发生侧 面碰撞时，如果车辆侧门受到超过一定值的冲击，则解除两个导电体 的绝缘状态而使其相互导通，从而作为电信号测知该车辆侧面碰撞的 发生。专利文献1:特开平5-45372号公报但是，在发生车辆事故时利用气囊等乘员约束系统约束车辆乘员 的结构中，对于提高乘员约束性能的要求变高，因此，为了迅速可靠 地检测车辆碰撞的发生，对于构筑能够有效提高检测特性的传感器的 要求较高。发明内容因此，本发明正是鉴于上述问题做出的，其目的在于，关于对与 车辆构成部件在车辆碰撞时的位移有关的信息的检测，提供一种能够 有效提高该检测特性的技术。为了解决上述课题，构成了本发明。本发明虽然典型地适用于汽 车中用于导出与车辆构成部件的位移有关的信息的技术，但是在除汽 车以外的车辆中，本发明同样能够适用于用于导出与车辆构成部件的 位移有关的技术。这里所说的"车辆"包括汽车、飞机、船舶、电车、 公共汽车、卡车等各种车辆。 本发明的第1发明用于解决上述课题的本发明的第1发明，是技术方案1所述的位 移信息导出装置。技术方案l记载的该位移信息导出装置，构成用于检测与因车辆发 生碰撞而移动的检测对象物有关的信息的装置，至少包括检测对象物、 线圈、线圈传感器、导出部。这里所说的"车辆碰撞"，广泛地包括 车辆的侧面碰撞、正面碰撞、后面碰撞、侧翻等。本发明的检测对象物是作为车辆构成部件而构成的金属制的部 件，其全部或一部分构成包括钢、铜、铝、铁素体等的导电体或磁性 体。该检测对象物，与本发明的线圈相对地配置。可以在线圈上专门 设置该检测对象物，或者也可以由车辆中已有的构成部件兼用作该检 测对象物。本发明的线圈传感器具有下述功能通过向线圈通交流电流，对 检测对象物施加交流磁场，并且检测出该通电时的阻抗(也称作交流 阻抗)。即，该线圈传感器，将通过向线圈通交流电流对检测对象物 施加交流磁场的励磁区域兼用作通过线圈检测出通电时的阻抗的检测 区域。因此，本发明的线圈本身构成实质上具有励磁区域和检测区域 的线圈传感器。具体而言，通过向线圈通交流电流而在其周边的检测对象物产生 交流磁场时，由于电磁感应原理而在该检测对象物中产生涡电流。由 于该涡电流也会产生磁场，因此在线圈中一部分磁场也产生交错。结 果，在线圈中，自交流电源流出的电流所产生的磁通量加上流过检测 对象物的涡电流所产生的磁通量，因这些磁通量在线圈中产生感应电 压。由于线圈产生的电压与流过线圈的电流之比为线圈的交流阻抗，
结果通过使检测对象物靠近线圈(线圈传感器)，使线圈的交流阻抗 发生变化。通过利用线圈连续地或每隔规定时间检测出此时的线圈的 交流阻抗，检测出交流阻抗的变化。本发明的导出部具有下述功能根据因车辆发生碰撞而使检测对 象物向线圈传感器移动时所检测出的阻抗变化，导出与该检测对象物 的位移有关的信息。由此，可以利用导出部导出与车辆碰撞时的检测 对象物的位移有关的信息。具体而言，具有存储功能和运算功能的导 出部，预先存储交流阻抗的变化与检测对象物位移的有关信息之间的 相关关系，将通过线圈传感器所实际检测出的交流阻抗的变化应用于 该相关关系进行运算，从而可以导出与检测对象物的实际位移有关的 信息。另外，这里所说的"与检测对象物的位移有关的信息"，例如 有检测对象物的移动距离、移动速度、移动加速度等。当因车辆碰撞 而移动的移动部件的动作与该检测对象物的动作相关时，也可以使用 与该检测对象物的位移有关的信息导出移动部件的信息。在本发明中，特别是上述检测对象物具有下述结构随着因车辆发生碰撞所产生的车辆构成部件的位移而向线圈传感器一侧移动，并 且具有与该线圈传感器的传感器表面相对地延伸的延伸面。关于检测对象物的延伸面的形状，可以适当采用平坦面、阶梯面、曲面等。在 这里，作为因车辆碰撞而移动的"车辆构成部件"，例如有形成车辆 外轮廓的外部板(门板(车门面板)、前围板、后围板、发动机罩板、 行李箱盖板等)等。而且，在本发明中，检测对象物可以与因车辆碰 撞而移动的车辆构成部件分体设置，也可以与该车辆构成部件一体设 置，或者由该车辆构成部件本身构成。在这里，当使用线圈传感器直接检测门外板或车门防撞杆之类的 车辆构成部件时，可知线圈传感器的检测特性随着该车辆构成部件的 表面形状而发生变化。因此，必须根据线圈传感器的设置部位来改变 检测特性，因此线圈传感器的检测特性的提高和通用性的提高有限。
因此，设定了专用于因车辆碰撞而移动的线圈传感器的检测对象物， 并且在该检测对象物上设置与线圈表面相对地延伸的延伸面，由线圈 传感器直接检测出该延伸面。根据这种结构，能够不受线圈传感器的设置部位影响地获得交流 阻抗相对于金属制的检测对象物与线圈传感器之间的距离而产生的变 化基本一定的直线化(线性化)的检测特性，从而能够提高对与检测 对象物的位移有关的信息的检测特性。另外，在本发明中，由导出部所导出的、与检测对象物的位移有 关的信息，适用于为了在车辆碰撞时约束车辆乘员而动作的气囊装置 或安全带装置等乘员约束装置的控制、为了报知车辆碰撞等而进行显 示输出或声音输出的报知装置的控制、或对其他控制对象的控制。典 型地可以采用下述结构当根据与检测对象物的位移有关的信息判定 实际发生了车辆碰撞时，向气囊装置或安全带装置输出控制信号。本发明的第2发明用于解决上述问题的本发明的第2发明是技术方案2所述的位移信 息导出装置。在技术方案2所述的该位移信息导出装置中，技术方案l所述的检 测对象物，固定在车辆构成部件一侧，在车辆发生碰撞时与该车辆构 成部件一体地向线圈传感器一侧移动。根据这种结构，通过将由线圈传感器检测出的检测对象物固定到 车辆构成部件一侧，能够提高对与该检测对象物的位移有关的信息的 检测特性。本发明的第3发明用于解决上述问题的本发明的第3发明是技术方案3所述的位移信
息导出装置。在技术方案3所述的该位移信息导出装置中，技术方案l所述的检测对象物，在车辆构成部件与线圈传感器之间通过能够弹性变形的弹性体而固定到线圈传感器一侧。在车辆发生碰撞时随着车辆构成部件向线圈传感器一侧移动而被该车辆构成部件推压，从而克服弹性体的弹性作用力而向线圈靠近。作为该弹性体，优选采用海绵材料或尿烷 材料等弹性原材料。根据这种结构，通过将由线圈传感器检测出的检测对象物固定到 线圈传感器一侧，能够提高对与该检测对象物的位移有关的信息的检 测特性。本发明的第4发明用于解决上述问题的本发明的第4发明是技术方案4所述的位移信息导出装置。在技术方案4所述的该位移信息导出装置中，技术方案3所述的弹 性体，在检测对象物靠近线圈传感器时，以该检测对象物的延伸面与 线圈传感器的传感器表面平行的方式弹性变形。根据这种结构，能够唯一地确定交流阻抗相对于检测对象物与线 圈传感器之间的距离而产生的变化，从而能偶进一步提高对与检测对 象物的位移有关的信息的检观J特性。本发明的第5发明用于解决上述问题的本发明的第5发明是技术方案5所述的乘员约 束系统。技术方案5所述的该乘员约束系统，至少包括技术方案1至4中任一' 项所述的位移信息导出装置、乘员约束装置、控制装置。本发明的乘员约束装置，构成在车辆发生碰撞时为了约束车辆乘 员而动作的单元。这里所说的"乘员约束装置"包括气囊装置(气囊 模块)、安全带装置等乘员约束设备。本发明的控制装置至少具有下述功能根据由导出部所导出的信 息即与车辆构成部件的位移有关的信息，控制乘员约束装置。典型地可以采用下述结构当根据与检测对象物的位移有关的信息判定实际 发生了车辆碰撞时，向气囊装置或安全带装置输出控制信号。而且， 可以采用下述结构根据与检测对象物的位移有关的信息，推定发生 碰撞时的碰撞能量，并可改变气囊装置或安全带装置的乘员约束形式。 另外，该控制装置可以专用于控制该乘员约束装置而构成，或者也可 以兼用作对车辆的发动机行驶系统或电装系统进行驱动控制的单元。根据这种结构，能够利用由位移信息导出装置得到的、与检测对 象物的位移有关的精确信息来控制乘员约束装置，由此可以彻底约束 车辆乘员。本发明的第6发明用于解决上述问题的本发明的第6发明，是技术方案6所述的乘员约束系统。在技术方案6所述的该乘员约束系统中，技术方案5所述的位移信 息导出装置的线圈，与作为车辆构成部件的车门的门外板相对地配置。 而且，技术方案5所述的乘员约束装置，在车辆发生侧面碰撞时由控制 装置控制，从而约束车辆乘员。在这种情况下，当采用气囊装置作为 乘员约束装置时，可以釆用将气囊收容于座椅、车柱、上边梁等中的 气囊装置。采用这种结构，特别是可以在车辆侧面碰撞时彻底约束乘 员。
本发明的第7发明用于解决上述问题的本发明的第7发明，是技术方案7所述的车辆。技术方案7所述的这种车辆，至少包括发动机行驶系统、电装系统、 驱动控制装置、检测对象物、传感器装置、控制信号输出装置。发动机行驶系统构成与发动机及车辆的行驶有关的系统。电装系 统构成与车辆所使用的电器元件有关的系统。驱动控制装置构成具有对发动机行驶系统及电装系统进行驱动控制的功能的装置。检测对象 物构成因车辆发生碰撞而移动的金属制部件。该检测对象物为金属制的部件，其全部或一部分构成例如包含钢、铜、铝、铁素体等的导电 体或磁性体。传感器装置构成具有导出与检测对象物的位移有关的信 息的功能的装置。在本发明中，该传感器装置由技术方案1至4中任一项所述的位移信息导出装置构成。控制信号输出装置具有下述功能根据由传感器 装置导出的信息向控制对象输出控制信号。这里所说的"控制对象" 包括为了在车辆碰撞时约束车辆乘员而动作的气囊装置或安全带装置 等乘员约束装置、为了报知车辆碰撞等而进行显示输出或声音输出的 报知装置等控制对象。该控制信号输出装置可以设置成专用于控制对 象的控制，也可以兼用作对发动机行驶系统和电装系统进行驱动控制 的装置。根据这种结构，提供了一种车辆，可以将由位移信息导出装置得 到的与检测对象物的位移有关的精确信息用于对与车辆有关的各种控 制对象的控制。本发明的第8发明用于解决上述问题的本发明的第8发明是由技术方案8所述的位移
信息导出方法。在技术方案8所述的这种位移信息导出方法中，使用线圈传感器， 该线圈传感器与作为车辆构成部件的金属制检测对象物相对地配置， 其中该检测对象物随着车辆发生碰撞而向线圈传感器一侧移动，并且 具有与该线圈传感器的传感器表面相对地延伸的延伸面。通过向线圈 传感器的线圈通交流电流而对检测对象物施加交流磁场，通过线圈检 测出该通电时的阻抗，并且通过线圈检测出因车辆发生碰撞而使检测 对象物向线圈传感器移动时所产生的阻抗变化。由此，获得阻抗相对 于检测对象物与线圈传感器之间的距离而产生的变化的相关检测特 性，并且根据该检测特性导出与检测对象物的位移有关的信息。在采 用该方法时，实质上可以釆用技术方案l所述的位移信息导出装置。因此，根据这种方法，可以提高对与检测对象物在车辆碰撞时的 位移有关的信息的检测特性。如上所述，根据本发明，特别是关于通过向与金属制的检测对象 物相对地配置的线圈通交流电流而对检测对象物施加交流磁场，并且 检测该通电时的阻抗的线圈传感器的结构，通过采用在与检测对象物 上形成与线圈传感器的传感器表面相对地延伸的延伸面的结构，能够 提高对与检测对象物的位移有关的信息的检测特性。


图1是示意性地表示将本实施方式的乘员约束系统100装载于本车 辆200上的情况的图；图2是表示图1中的碰撞检测装置130的驱动电路的图； 图3是表示本实施方式的车门10的剖面结构的图，是表示线圈传感器131及其周边元件的第1方式的图；图4是表示本实施方式的车门10的剖面结构的图，是用于说明因本 车辆200的侧面碰撞导致车门10的门外板12发生变形时线圈传感器131
的动作的图；图5是表示本实施方式的车门10的剖面结构的图，是表示线圈传感 器131及其周边元件的第2方式的图；图6是表示本实施方式的车门10的剖面结构的图，是表示线圈传感器131及其周边元件的第3方式的图；图7是表示本实施方式的车门10的剖面结构的图，是表示线圈传感器131及其周边元件的第4方式的图；图8是表示本实施方式的车门10的剖面结构的图，是表示线圈传感器131及其周边元件的第5方式的图；图9是表示本实施方式的车门10的剖面结构的图，是表示线圈传感器131及其周边元件的第6方式的图；图10是表示采用另一实施方式的金属板239时的结构的图； 图11是表示采用另一实施方式的金属板339时的结构的图； 图12是表示按照与线圈之间的距离d-dl、 d2 (<dl) 、 d3 (<d2)的顺序使平板靠近线圈的情况的图；图13是表示按照与线圈之间的距离d-dl、 d2 (<dl) 、 d3 (<d2) 的顺序使弯曲板A靠近线圈的情况的图；图14是表示按照与线圈之间的距离d-dl、 d2 (<dl) 、 d3 (<d2) 的顺序使弯曲板B靠近线圈的情况的图，其中弯曲板B具有曲率小于弯 曲板A的弯曲面；图15是表示使用平板、弯曲板A、弯曲板B时因金属板与线圈之间 的距离引起的Q值及I值的变化情况的图。
具体实施方式
以下，参照图1 图9对本发明中的"乘员约束系统"的一个实 施方式即乘员约束系统100进行说明。本实施方式，作为用于约束乘 员的乘员约束系统，釆用了使用能够展开膨胀的气囊的气囊模块。另 外，在本实施方式中，虽然说明了车室内的右侧车辆座椅上的车辆乘 员(驾驶员)所使用的气囊模块，但是本实施方式的该气囊模块的结 构同样也能够适用于驾驶座、副驾驶座、后部座椅等车辆座椅上的车辆乘员。在图1中示意性地表示将本实施方式的乘员约束系统100装载于本车辆200上的情况。详细情况在下文描述，在本实施方式中，构成 该乘员约束系统100的碰撞检测装置130安装在车辆乘员C上下车时 开关的车门上。除了该乘员约束系统100的碰撞检测装置130以外， 还可以在内饰板、车柱等车体侧部件上安装其他检测装置或乘员约束 系统。如图1所示，在作为本发明的"车辆"的本车辆200上，还设有 构成该车辆的多个车辆构成部件、与发动机及车辆的行驶相关的系统 即发动机行驶系统、与车辆所使用的电器元件相关的系统即电装系统、 对发动机行驶系统及电装系统进行驱动控制的驱动控制单元等。特别 是在本实施方式中，在本车辆200上装载乘员约束系统100。该乘员约束系统100具有下述功能在发生本车辆200的侧面碰 撞(例如与其他车辆210的侧面碰撞)或侧翻等车辆事故时，对车辆 座椅上的车辆乘员C进行保护。该乘员约束系统100至少包括气囊模 块IIO、控制单元(ECU) 120、碰撞检测装置130。虽然未特别图示，但是气囊模块110至少设有气囊及气体供给装 置。该气囊能够碰撞和收缩，在发生车辆事故时通过来自气体供给装 置的气体供给而向乘员约束区域展开膨胀。该气囊模块110相当于本 发明中的"乘员约束装置"、"控制对象"。虽然未特别图示，但是控制单元120由CPU (运算处理装置)、 输入输出装置、存储装置、驱动装置、周边装置等构成。在本实施方 式中，该控制单元120与气囊模块110电连接，在两者之间进行检测 信号及控制信号的收发。具体而言，作为输入信号，向控制单元120 输入由碰撞检测装置130检测出的检测信息(检测信号)。控制单元
120，根据来自碰撞检测装置130的输入信号，向气囊模块110输出控制信号。该控制单元120相当于本发明中的"控制装置"、"控制信号输出装置"。另外，该控制单元120可以仅对乘员约束系统IOO进行控制，也 可以除了乘员约束系统100以外，不仅控制该乘员约束系统100，还一 并对其他车辆构成部件进行相关控制或对车辆整体进行控制。在图2中表示图1中的碰撞检测装置130的驱动电路。如图2所示，碰撞检测装置130至少设有线圈传感器131、交流 电源装置135、电流表136、电流输出部137、电压输出部138、后述 的保持部件134及金属板139。线圈传感器131，在传感器外壳132内 收容以圆形缠绕多圈的线圈133。该线圈133相当于本发明中的"线圈"， 线圈传感器131相当于本发明中的"线圈传感器"。交流电源装置135， 是根据来自控制单元120的控制信号，向线圈传感器131的线圈133 通交流电流的装置。电流表136，具有用于检测流过线圈133的电流的 功能。电流输出部137具有用于检测与流过线圈133的电流变化有关 的信息(相位及振幅)的功能，电压输出部138具有用于检测与线圏 133的电压变化有关的信息(相位及振幅)的功能。该碰撞检测装置130，相当于本发明中的"位移信息导出装置"、 "传感器装置"。在上述结构的碰撞检测装置130中，在交流电源装置135的驱动 下向线圈133通交流电流，在其周边的金属体(导电体或磁性体)中 产生交流磁场时，根据电磁感应原理在金属体中产生涡电流。由于该 涡电流也会产生磁场，因此在线圈133中其磁场的一部分也产生交错。 结果，在线圈133中，由来自交流电源装置135的电流产生的磁通量 加上由流过金属体的涡电流产生的磁通量，由这些磁通量在线圈13'3
中产生感应电压。由于线圈133中产生的电压与线圈133中流过的电 流之比为线圈133的交流阻抗，结果通过使金属体靠近线圈133使线 圈133的交流阻抗变化。通过利用线圈133连续地或每隔一定时间检 测出此时的线圈133的交流阻抗，检测出交流阻抗的变化。因此，在 本实施方式中，线圈133本身构成具有励磁区域及检测区域的实际的 线圈传感器131，作为结果，通过电流输出部137和电压输出部138检 测出根据检测区域所检测出的交流阻抗的变化。利用图3说明上述结构的碰撞检测装置130的线圈传感器131及 其周边元件的第l方式。图3是表示车门IO的剖面结构的图，是表示 线圈传感器131及其周边元件的第1方式的图。如图3所示，在车辆乘员C上下车用的车门10中，在构成车辆外 侧壁的金属板状的门外板(也称作车门面板)12和构成车辆内侧壁的 门内板14之间形成(区划)的空间部16中安装线圈传感器131。具体 而言，在门内板14的空间部16 —侧设置托架18，将线圈传感器131 保持在该托架18上。进而，通过保持部件134将金属板139保持在传 感器外壳132的传感器表面132a上。在图3所示的状态下，线圈传感 器131，与金属板139及门外板12相对地配置，并且线圈133的线圈 延伸面或线圈平面(实际上指传感器外壳132的传感器表面132a)与 金属板139的延伸方向平行地配置。保持部件134采用海绵材料或尿烷材料等弹性原材料构成。该保 持部件134相当于本发明中的"弹性体"。金属板139是线圈传感器 131的检测对象物，与门外板12相同地，例如构成包括钢、铝、铁素 体等的导电体或磁性体。特别是，由于铝的导电性高，因线圈传感器 131流过较大的涡电流，所以通过采用包含铝的金属构成金属板139， 有利于提高检测灵敏度。该金属板139及后述的金属板140相当于本 发明中的"金属制的检测对象物"。在这里，在图3的基础上，参照图4说明线圈传感器131的动作 及作用。图4是用于表示车门10的剖面结构的图，是用于说明因本车 辆200的侧面碰撞导致车门IO的门外板12产生变形时线圈传感器131 的动作的图。假设图3所示的车门10的门外板12因车辆碰撞(其他车辆210 与图1中的本车辆200发生侧面碰撞)受到来自侧方(图3中的右侧) 的冲击而向线圈传感器131移动(也称作变形)。此时，图3所示的 门外板12，例如到达图4所示的状态。图4所示的状态是，门外板12从双点划线所示的位置移动到实线 所示的位置，门外板12的各个部位中的与线圈传感器131相对的部位 向车内方向(图3中的左方)推压金属板139，并将保持部件134压溃 的状态。在该状态下，作为线圈传感器131的检测对象物的金属板139， 其平坦的延伸面(也称作平坦面或相对面)与线圈延伸面(传感器表 面132a)平行。虽然未特别图示，在从图3所示状态到达图4所示状 态的过程中，通过来自门外板12的推压力使该门外板12与金属板139 一体地向线圈传感器131 (线圈133) —侧移动。此时，金属板139 — 边压溃保持部件134 —边移动，可以维持金属板139的延伸面与线圈 延伸面的平行关系。该作用，可以通过适当调整处于线圈传感器131 与金属板139之间的保持部件134的整体硬度或局部硬度等而获得。 当门外板12推压金属板139时，门外板12及金属板139—体地移动。 另外，为了维持金属板139的延伸面与线圈延伸面的平行关系，也可 以采用在金属板139的门外板12 —侧进一步设置其他弹性部件的结 构。当门外板12从图3所示状态移动到图4所示状态时，通过线圈传 感器131连续地或每隔规定时间检测出的交流阻抗的变化，在控制单 元120中进行处理，根据该交流阻抗的变化信息导出与金属板13^或 门外板12的位移有关的信息。
具体而言，控制单元120，预先存储交流阻抗的变化与金属板139
或门外板12的位移有关信息的相关关系，将所检测出的交流阻抗的变 化应用于该相关关系，从而导出与金属板139或该门外板12的位移有 关的信息。作为该与位移有关的信息，可以适当采用移动距离、移动 速度、移动加速度等。另外，当门外板12推压金属板139时，由于门 外板12与金属板139—体地移动，所以由线圈传感器131所检测出的 与门外板12及金属板139的位移有关的信息实质上一致。由导出与金 属板139的位移有关的信息的该控制单元120构成本发明中的"导出 部"。
进而根据所导出的关于金属板139或门外板12的位移的信息，导 出与本车辆200的侧面碰撞有关的信息，根据与侧面碰撞有关的该信 息控制气囊模块110。作为与侧面碰撞有关的该信息，以侧面碰撞是否 实际发生的信息为主，可以适当采用发生侧面碰撞时的碰撞能量等信 息。通过该控制使气囊模块110的气囊展开膨胀，该气囊一边缓和作 用于车辆乘员(图1中的车辆乘员C)的侧部(头部、颈部、肩部、胸 部、腹部、膝部、下肢部等)的冲击力一边约束乘员。
另外，在导出与本车辆200的碰撞有关的信息时，除了线圈传感 器131的检测信息之外，还可以使用其他传感器的检测信息。作为其 他传感器，例如可以使用用于检测作用于本车辆200上的三轴(X轴、 Y轴、Z轴)方向的加速度的加速度传感器。
在这里，在使用现有结构的线圈传感器来直接检测门外板12、圆 筒状或圆柱状的车门防撞杆之类的车辆构成部件时，可知线圈传感器 的检测特性随着该车辆构成部件的表面形状而发生变化。因此，必须 根据线圈传感器的设置部位来改变检测特性，线圈传感器的检测特性 的提高及通用性的提高有限。因此，本发明者采用了下述结构设一定 了专用于因车辆碰撞而移动的线圈传感器的检测对象物，并且在该检
测对象物上设置与线圈表面相对地延伸的延伸面，由线圈传感器直接 检测出该延伸面。
由此，在采用图3所示的第1方式时，能够不受线圈传感器131 的设置部位影响地获得交流阻抗相对于线圈传感器131的检测对象物
即金属板139与线圈传感器131之间的距离的变化基本一定的检测特 性。特别是，通过维持线圈传感器131的检测对象物即金属板139的 平坦的延伸面与线圈延伸面之间的平行关系，可以唯一地确定交流阻 抗相对于金属板139与线圈传感器131之间的距离而发生的变化。因 此，能够提高对与金属板139或门外板12的位移有关的信息的检测特 性。
另外，除了图3所示的线圈传感器131及其周边元件的第1方式 之外，还可以采用图5 图9所示的其他方式。在图5所示的第2方式 和图6所示的第3方式中，与图3所示的第1方式相同地将金属板135 保持在线圈传感器131 —侧；而在图7所示的第4方式、图8所示的 第5方式及图9所示的第6方式中，则将金属板135保持在门外板12 一侧。因此，第1 第3方式相当于技术方案3的方式，第4 第6方 式相当于技术方案2的方式。
在图5 图9中，对与图3所示元件相同的元件标注相同的标号， 并省略对该元件的详细说明。
第2方式
在图5所示的线圈传感器131及其周边元件的第2方式中，在门 外板12的内周面12a上固定圆筒状或圆柱状的车门防撞杆(也称作加 固梁)19。于是，金属板139，被保持部件134保持在传感器外壳132 的传感器表面132a上，并且被固定到保持部件134的各个部位中的与 车门防撞杆19相对的位置上。
在图5所示的第2方式中，当本车辆200发生侧面碰撞时，通过 来自门外板12的推压力由车门防撞杆19推压金属板139，进而该金属 板139 —边将保持部件134压溃一边移动。在该移动过程中，通过保 持部件134的作用维持金属板139的延伸面与线圈延伸面的平行关系。
在采用图5所示的第2方式时，与图3所示的第1方式相同地， 也可以获得交流阻抗相对于金属板139与线圈传感器131之间的距离 而发生的变化基本一定的检测特性。这样一来，通过线圈传感器131 连续地或每隔规定时间检测出的交流阻^t的变化，在控制单元120中 进行处理，根据该交流阻抗的变化信息导出与金属板139、车门防撞杆 19或门外板12的位移有关的信息。此时，控制单元120，预先存储交 流阻抗的变化与金属板139、车门防撞杆19或门外板12的位移有关信 息的相关关系，将所检测出的交流阻抗的变化应用于该相关关系，从 而导出与金属板139、车门防撞杆19或该门外板12的位移有关的信息。 另外，当门外板12通过车门防撞杆19推压金属板139时，由于门外 板12、车门防撞杆及金属板139 —体地移动，所以由线圈传感器131 所检测出的与门外板12、车门防撞杆19及金属板139的位移有关的信 息实质上一致。
第3方式
在图6所示的线圈传感器131及其周边元件的第3方式中，在图 5所示的第2方式中，在固定到保持部件134的各个部位中的与车门防 撞杆19相对的位置上的金属板139的下方，还安装同种材料的金属板 140。而且，在该金属板140的门外板12 —侧固定由与保持部件134 相同的原材料构成的缓冲部件141。
在图6所示的第3方式中，当本车辆200发生侧面碰撞时，通过 来自门外板12的推压力由车门防撞杆19推压金属板139，进而该金属 板139 —边将保持部件134压溃一边移动。在该移动过程中，通过保 持部件134的作用维持线圈传感器131的检测对象物即金属板139的
延伸面与线圈延伸面的平行关系。同时，来自门外板12的推压力被缓
冲部件14平衡而作用于金属板140，该金属板140 —边压渍保持部件 134—边移动。在该移动过程中，通过保持部件134的作用，维持线圈 传感器131的检测对象物即金属板140的平坦的延伸面与线圈延伸面 的平行关系。
在采用图6所示的第3方式时，与图5所示的第2方式相同地， 也可以获得交流阻抗相对于线圈传感器131的检测对象物即金属板 139、 140与线圈传感器131之间的距离而发生的变化基本一定的检测 特性。这样一来，通过线圈传感器131连续地或每隔规定时间检测出 的交流阻抗的变化，在控制单元120中进行处理，根据该交流阻抗的 变化信息导出与金属板139、 140、车门防撞杆19或门外板12的位移 有关的信息。此时，控制单元120，预先存储交流阻抗的变化与金属板 139、 140、车门防撞杆19或门外板12的位移有关信息的相关关系， 将所检测出的交流阻抗的变化应用于该相关关系，从而导出与金属板 139、 140、车门防撞杆19或该门外板12的位移有关的信息。另外， 当门外板12或车门防撞杆19推压金属板139、 140时，由于门外板12、 车门防撞杆19及金属板139、 140—体地移动，所以由线圈传感器131 所检测出的与门外板12、车门防撞杆19及金属板139、 140的位移有 关的信息实质上一致。
第4方式
在图7所示的线圈传感器131及其周边元件的第4方式中，对图 5所示的第2方式的结构进行了以下改变省略了保持部件134，并将 固定于线圈传感器131 —侧的金属板139固定到门外板12—侧。在本 结构中，通过来自门外板12的推压力，使门外板12及金属板139 — 体地向线圈传感器131 (线圈133) —侧移动。因此，本结构起到与第 2方式实质相同的作用效果。特别是，通过省略保持部件134的部件， 能够简化结构。
第5方式
在图8所示的线圈传感器131及其周边元件的第5方式中，对图 6所示的第3方式的结构进行了以下改变省略了保持部件134，并将 固定于线圈传感器131 —侧的金属板139及金属板140作为一体状的 金属板139而固定到门外板12—侧。在本结构中，通过来自门外板12 的推压力，使门外板12及金属板139—体地向线圈传感器131 (线圈 133) —侧移动。因此，本结构起到与第3方式实质相同的作用效果。 特别是，通过省略保持部件134之类的部件，能够简化结构。
第6方式
在图9所示的线圈传感器131及其周边元件的第6方式中，设法 改变了图8所示的第5方式中的金属板139的延伸面形状。gp，该金 属板139具有平坦地形成的第1延伸面139a及第2延伸面139b，并且 第1延伸面139a比第2延伸面139b靠近线圈传感器131 —侧。在本结 构中，通过来自门外板12的推压力，使门外板12及金属板139 (第1 延伸面139a及第2延伸面139b) —体地向线圈传感器131 (线圈133) 一侧移动。因此，采用本结构，除了能够起到与第5方式实质上相同 的作用效果，还能够获得交流阻抗相对于金属板139与检测区域之间 的距离而发生的变化基本一定地直线化(线性化)后的检测特性。
如上所述，根据本实施方式，可以提供一种提高了对与金属板139、 140、车门防撞杆19、门外板12的位移有关的信息的检测特性的碰撞 检测装置130及碰撞检测方法。具体而言，能够不受线圈传感器131 的设置部位的影响地获得交流阻抗相对于金属板139、 140与线圈传感 器131之间的距离而发生的变化基本一定的检测特性，而且能够唯一 地确定交流阻抗相对于金属板139、 140与线圈传感器131之间的距离 而发生的变化。
而且，根据本实施方式，可以利用由碰撞检测装置130得到的； 与金属板139、 140、车门防撞杆19、门外板12的位移有关的精确信 息来控制气囊模块110，由此可以彻底约束车辆乘员。而且，根据本实施方式，提供了一种可以利用由碰撞检测装置130得到的、与金属板139、 140、车门防撞杆19、门外板12的位移有关 的精确信息来控制与车辆有关的各种控制对象的车辆200。其他实施方式另外，本发明不限于上述实施方式，可以进行各种应用和变形。 例如，也可以实施应用了上述实施方式的以下各个实施方式。在上述实施方式中，虽然说明了设置由线圈传感器131检测出的 金属板139、 140的情况，但是在本发明中，也可以使用已有的车辆构 成部件本身构成具有平坦延伸面的检测对象物。例如，可以采用使门 外板12的内周面12a或车门防撞杆19的一部分变得平坦的结构。而且，在上述实施方式中，虽然说明了线圈传感器131的检测对 象物将与线圈传感器131的传感器表面相对地延伸的延伸面形成平坦 面的结构，但是在本发明中，也可以将与线圈传感器的传感器表面相 对地延伸的延伸面形成平坦面以外的结构，例如曲面、阶梯面。在此， 在图IO及图11中表示采用其他实施方式的金属板的结构。图10所示的金属板239，其中央部分具有向线圈传感器131 —侧 突出的圆锥台形状，被保持部件134保持在传感器外壳132的传感器 表面132a上。S卩，该金属板239，其与线圈传感器131的传感器表面 相对地延伸的延伸面形成凸面。该金属板239相当于本发明中的"金 属制的检测对象物"。在这种结构中，在本车辆200的侧面碰撞时， 通过来自门外板12的推压力，使该门外板12及金属板239 —体地向 线圈传感器131 (线圈133) —侧一体地移动。金属板239， 一边压溃 保持部件134， 一边例如从图10中的实线所示的位置移动到双点划线 所示的位置，由控制单元120导出与此时的金属板239的位移有关的
信息。另外，关于图10所示的金属板239的形状，也可以将该金属板239的形状形成圆锥台形状以外的形状，例如圆柱形状、棱柱台形状、圆弧形状、阶梯形状等。图11所示的金属板339，其中央部分构成向线圈传感器131 —侧 突出的弯曲状的板片，并被保持在门外板12—侧的车门防撞杆19上。 即，该金属板339，其与线圈传感器131的传感器表面相对地延伸的延 伸面形成弯曲面。该金属板339相当于本发明中的"金属制的检测对 象物"。JS这种结构中，在本车辆200的侧面碰撞时，通过来自门外 板12的推压力，使该门外板12及金属板339 —体地向线圈传感器131 (线圈133) —侧一体地移动。金属板339，例如从图11中的实线所 示的位置移动到双点划线所示的位置，由控制单元120导出与此时的 金属板339的位移有关的信息。作为由线圈传感器131所检测出的检测对象物，通过采用图11所 示的金属板339那样的具有弯曲面的部件，关于金属板的检测特性， 能够获得更有效的特性。虽然即使在釆用具有平面的金属板的情况下， 也可以得到交流阻抗相对于金属板与检测区域之间的距离而发生的变 化基本直线化(线性化)的检测特性，但是通过采用具有弯曲面的金 属板，可以进一步提高交流阻抗变化的直线化程度。在这里，参照图 12 图15具体说明采用具有平面的金属板(以下称作平板)时、采用 具有弯曲面的金属板(以下称作弯曲板A)时、采用具有弯曲面的金 属板(以下称作弯曲板B)且弯曲面的曲率不同时的作用效果。在图12中表示按照与线圈之间的距离d二dl、 d2 (<dl) 、 d3 (< d2)的顺序使平板靠近线圈的情况。在图13中表示按照与线圈之间的 距离d二dl、 d2 (<dl) 、 d3 (<d2)的顺序使弯曲板A靠近线圈的情况。 在图14中表示按照与线圈之间的距离d-dl、 d2 (<dl) 、 d3 (<d2) 的顺序使弯曲板B靠近线圈的情况，其中弯曲板B具有曲率小于弯曲板 A的弯曲面。
通过比较图12 图14可知，在使金属板靠近线圈的过程中，根据 金属板的形状在金属板与线圈之间的磁通量的交错范围(磁通量较高 的范围)产生差值。具体而言，在平板的情况下，随着与线圈之间的 距离的靠近，磁通量的交错范围急剧增加，交流阻抗也急剧增加。而在弯曲板A及弯曲板B的情况下，在距离d-d3的位置上，金属板的前端 部分逐渐远离线圈磁场的影响所及的范围。由此，在距离d由d2变成d3 的区域中，与平板相比，可以抑制交流阻抗的增加，从而进一步提高 交流阻抗变化的直线化程度。例如，在平板的情况下，距离d3的位置 上的交流阻抗的增加率大于距离d2的位置上的交流阻抗的增加率，而 在弯曲板A及弯曲板B的情况下，距离d2的位置和距离d3的位置上的交 流阻抗的增加率基本一致。而且，在采用弯曲板的情况下，通过适当 选择弯曲面的曲率不同的弯曲板，能够适当调整交流阻抗的变化方式。 上述结果，作为使用平板、弯曲板A、弯曲板B时因金属板与线圈之间 的距离引起的Q值及I值的变化情况表示在图15中。其中，Q值被规定为 反映进行检测时的流过线圈的电流及电压的相位关系的值，I值被规定 为反映进行检测时的振幅信息的值。在上述实施方式中，虽然说明了适用于侧面碰撞发生的检测技术 的碰撞检测装置130，但是在本发明中，该碰撞检测装置130的结构适 用于车辆的各种碰撞发生的检测技术。在这种情况下，如本实施方式 所示，装载于车门10上的线圈传感器131的设置部位可以根据车辆碰 撞的方式适当设定。在上述实施方式中，虽然说明了将与门外板12的位移有关的信息 用于控制在车辆碰撞时为了约束车辆乘员而动作的气囊模块110的情 况，但是在本发明中，也可以将与门外板12的位移有关的信息用于安 全带装置等乘员约束装置的控制、为了报知车辆碰撞等而进行显示输 出或声音输出的报知装置的控制等。 在上述实施方式中，虽然对用于检测车辆侧面碰撞的碰撞检测装 置130进行了说明，但是本发明对于检测除侧面碰撞以外的前面碰撞 (完全重叠碰撞、侧偏碰撞、正面柱状物碰撞、斜向碰撞等)、后面 碰撞、侧翻等车辆碰撞的技术也同样适用。此外，在上述实施方式中，虽然对安装在汽车上的乘员约束系统 的结构进行了说明，但是本发明可以适用于以汽车为首的飞机、船舶、 电车、公共汽车、卡车等各种车辆中安装的乘员约束系统的结构。
权利要求
1.一种位移信息导出装置，包括作为车辆构成部件的金属制的检测对象物；与所述检测对象物相对地配置的线圈；线圈传感器，通过向所述线圈通交流电流而对所述检测对象物施加交流磁场，并且通过所述线圈检测出该通电时的阻抗；和导出部，根据因车辆发生碰撞而使所述检测对象物向所述线圈传感器移动时所检测出的阻抗变化，导出与该检测对象物的位移有关的信息，其特征在于，所述检测对象物，随着因车辆发生碰撞所产生的车辆构成部件的位移而向线圈传感器一侧移动，并且具有与该线圈传感器的传感器表面相对地延伸的延伸面。
2. 如权利要求l所述的位移信息导出装置，其中， 所述检测对象物，固定在车辆构成部件一侧，在车辆发生碰撞时与该车辆构成部件一体地向线圈传感器一侧移动。
3. 如权利要求l所述的位移信息导出装置，其中， 所述检测对象物，在所述车辆构成部件与所述线圈传感器之间通过能够弹性变形的弹性体而固定到线圈传感器一侧，在车辆发生碰撞 时随着所述车辆构成部件向线圈传感器一侧移动而被该车辆构成部件 推压，从而克服所述弹性体的弹性作用力而向所述线圈靠近。
4. 如权利要求3所述的位移信息导出装置，其中， 所述弹性体，在所述检测对象物靠近所述线圈传感器时，以该检测对象物的延伸面与所述线圈传感器的传感器表面平行的方式弹性变 形。
5. —种乘员约束系统，其特征在于，包括 如权利要求1至4中任一项所述的位移信息导出装置； 在车辆发生碰撞时约束车辆乘员的乘员约束装置；和 控制装置，根据由所述导出部所导出的信息，控制所述乘员约束 装置。
6. 如权利要求5所述的乘员约束系统，其中，所述位移信息导出装置的线圈，与作为所述车辆构成部件的车门的门外板相对地配置；所述乘员约束装置，在车辆发生侧面碰撞时，由所述控制装置进 行控制，从而'约東车辆乘员。
7. —种车辆，包括发动机行驶系统、电装系统、对所述发动机行 驶系统及电装系统进行驱动控制的驱动控制装置、因车辆发生碰撞而 移动的金属制检测对象物、导出与所述检测对象物的位移有关的信息 的传感器装置以及根据由所述传感器装置导出的信息而向控制对象输 出控制信号的控制信号输出装置，其特征在于，所述传感器装置，由权利要求1至4中任一项所述的位移信息导出 装置构成。
8. —种位移信息导出方法，其特征在于，使用线圈传感器，所述线圈传感器与作为车辆构成部件的金属制 检测对象物相对地配置，其中所述检测对象物随着车辆发生碰撞而向 线圈传感器一侧移动，并且具有与该线圈传感器的传感器表面相对地 延伸的延伸面；通过向所述线圈传感器的线圈通交流电流而对所述检测对象物施 加交流磁场，通过所述线圈检测出该通电时的阻抗，并且通过所述线 圈检测出因车辆发生碰撞而使所述检测对象物向所述线圈传感器移动 时所产生的阻抗变化；由此，获得阻抗相对于所述检测对象物与所述线圈传感器之间的 距离而产生的变化的相关检测特性，并且根据该检测特性导出与所述 检测对象物的位移有关的信息。
全文摘要
本发明提供一种位移信息导出装置、乘员约束系统、车辆、位移信息导出方法，特别提供一种可以有效提高对与车辆构成部件在车辆碰撞时的位移有关的信息进行检测的技术。装载于车辆上的碰撞检测装置(130)具有金属制的检测对象物，该检测对象物因车辆碰撞而向线圈传感器(131)一侧移动，并且具有与该传感器(131)的传感器表面相对地延伸的延伸面。
文档编号G01M17/007GK101118152SQ20071013673
公开日2008年2月6日 申请日期2007年7月25日 优先权日2006年8月2日
发明者大井和也, 青木洋 申请人:高田株式会社