专利名称：碰撞检测装置和被动安全系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于检测车辆碰撞的碰撞检测装置和采用这种冲击检测装置的被动安全系统，例如安全气囊或安全带装置。应当注意，对乘客的保护有时也被称作“约束”。另外，在本说明书中，加速度是指在冲击过程中沿减速方向作用与车辆上的加速度(速度相对于时间的微分)
传统上，对加速度进行检测以便判断碰撞的量级。例如，在日本专利未审公开No.11-78769中，以加速度的大小、加速度随时间的变化和速度随时间的变化(在该公开中，速度随时间的变化是从通过加速度对时间进行积分所得的值中获得的)为基础判断碰撞的严重性。
日本专利未审公开No.11-78770中公开了通过检测由于碰撞导致的车辆外部构件变形来判断碰撞的方法。变形传感器安装在车辆外部构件上，以便检测外部构件的变形量和变形速度，从而判断碰撞的量级。
在日本专利未审公开No.2001-171476中公开了通过在由于碰撞导致车身变形的过程中检测车辆前部的变形速度来判断碰撞的方法。根据这一公开，在车身上的两个预定位置上设置加速度传感器，以便检测在两个传感器之间的车身压缩变形速度，从而确定碰撞的量级。
(II)在现有的系统中，碰撞判断是由从位于车厢内的加速度传感器而来的信号执行的。置于车厢内的加速度传感器适于判断由于车辆碰撞而施加到乘客上的全方位的冲击脉冲。然而，由于其位置远离前部，所以加速度传感器不适于迅速捕获冲击。因此，通过将另一个加速度传感器置于靠近前部的位置上，对用于使冲击检测时间中的延迟最小化的技术进行改进。
在一个典型的安全气囊装置中，将气囊充满气体以便气囊充分展开需要30m sec.到40m sec.的时间。因此，需要在较大的冲击传递到乘客之前检测碰撞的发生并随后激活乘客保护装置。
在一个典型的私家轿车的例子中，以50km/h的速度碰撞到一个完全重叠的障碍物上所形成的冲击脉冲的持续时间大致为70m sec.到100m sec.(这是使车辆速度降为0所需的时间)。当然，需要在乘客由于向前的运动而与车厢部分碰撞之前激活乘客保护装置。在以50km/h冲击速度碰撞之后，乘客相对于车身向前运动大约10cm所需的时间大致为50m sec。为了确保安全气囊起到乘客保护装置的作用，在碰撞之后需要在20m sec.内判断碰撞的发生并输出激活信号。在以50km/h的速度发生碰撞的情况下，保险杠前端的撞击行程在碰撞发生10m sec.之后大致为13cm，在碰撞发生20m sec之后大致为25cm。在发生碰撞后的前5m sec.中，保险杠受到冲击从而产生冲击脉冲。在10m sec.之后，冲击障碍物和主车架之间的冲突开始产生大的冲击脉冲。
即使是以18km/h的速度产生碰撞(这样的碰撞不总是需要激活安全气囊)，由于保险杠的碰撞也会产生冲击脉冲。通过检测因保险杠前端受到的力导致的车辆整体的减速度，控制系统具有在发生碰撞20msec.内便可判定是否需要激活安全气囊的功能，而无需达到这种小碰撞程度。专利文献1日本未审专利公开No.11-78769专利文献2日本未审专利公开No.11-78770专利文献3日本未审专利公开No.2001-171476发明所要解决的问题(I)在日本未审专利公开No.11-78769中公开的通过检测加速度来判断碰撞的方法中，碰撞判断结果和碰撞严重性受到碰撞部分周围的车辆结构、物体刚性等的影响。
在日本未审专利公开No.11-78770公开的碰撞确定方法中，可以通过安装在外部构件上的传感器检测外部构件的偏离速度。然而，所检测的偏离速度不总是在冲击载荷方向上的车体结构的变形速度。另外，由于外部构件的变形行程通常较短，所以难以检测出冲击变形进程中的变形速度。
因此，在碰撞的早期阶段难以确定碰撞是否是在车辆和一个小质量高速物体之间的碰撞，这种碰撞仅使得外部构件变形(不产生需要利用被动安全系统约束乘客的车辆减速度碰撞)；或者是一个中等速度障碍物碰撞，这种碰撞使得车身产生很大的变形并且造成需要利用被动安全系统来约束乘客的车辆减速度。即，从外部构件的变形速度难以判断碰撞的发生和碰撞的严重性。
日本专利未审公开No.2001-171476中公开的碰撞确定方法不是检测车辆前端部变形速度的方法。当一个加速度传感器被置于车辆前端时，在碰撞的早期阶段，超过传感器额定值的过大冲击施加到传感器上，从而使传感器的安装部分变形，因此，传感器的检测轴产生位移。利用发生了位移的传感器检测轴，不能正确检测车辆前端的变形速度。
(II)上述(I)中提到的系统具有下述(1)至(3)的问题(1)在碰撞判断中稳定性差。对于任何类型的碰撞，都需要在适当的时间内激活约束装置。然而，在不同的碰撞中，实际上被碰撞物体的结构、硬度和速度都是不同的。例如，在碰撞障碍物的结构为偏置的MDB或中心柱的情况下，碰撞早期阶段的冲击小，从而导致碰撞判断的延迟太大。在柱碰撞的情况下，早期阶段的冲击小，但是随后产生很大的冲击。在这种情况下，碰撞判断的延迟削弱了约束的性能。
(2)不可能加快碰撞判断速度。由于安全气囊借助易燃粉剂在30m sec.内充入高压、高温气体，所以安全气囊在展开过程中具有很大的能量。在展开过程中，如果安全气囊与一个乘客相撞，将对该乘客施加很大的力。为了减小这个力，希望缩短碰撞判断时间，以便延长用于展开安全气囊的时间，从而减少用于展开的气体能量。在现有的传感器系统中，为了防止约束装置由于由低级别的碰撞、在起伏的路面上行驶或者引擎与路边碰撞所产生的较大冲击而被激活，碰撞判断的时间应当大致为15m sec.，这长于脉冲的持续时间。用于缩短该时间的技术几乎达到了极限。
(3)难以确定碰撞的严重性。已经对乘客防护装置作出了改进，以便增强对于身材魁梧和身材小巧的各种人的安全性。需要具有高压的安全气囊以充分约束身材魁梧的乘客以防止高速度下产生的碰撞冲击。另一方面，在以中等速度碰撞的情况下，不需要具有高压的安全气囊以柔软地接受身材小巧的乘客。为了满足这一点，提出了一种被动安全系统，该系统通过控制供应到安全气囊中的气体的量，可以在两个程度之间进行选择。如果可以通过一个碰撞检测装置在早期阶段正确判断碰撞严重性，则可以根据碰撞的严重性控制安全气囊的压力，从而进一步提高乘客防护装置的性能。因此，需要提供一个高精度的检测装置。
已经采用了用于控制碰撞特性的改进的主体结构。已经提出了当受到预定的力时前端可吸收能量的结构。对于任何碰撞严重性，作用于车身上的减速在早期阶段均被减轻。因此，由于在早期阶段在冲击脉冲中没有大的变化，所以利用现有的装置难以在碰撞的早期阶段高精度地确定碰撞严重性。
(III)本发明的一个目的是提供一种碰撞检测装置，该装置通过检测车身端部的碰撞变形速度，可以在早期阶段高精度地确定碰撞的发生和碰撞的量级(碰撞严重性)，并且提供一种采用该碰撞检测装置的被动安全系统。
解决问题的方案本发明的碰撞检测装置(权利要求1)，包括一个用于检测车辆一端周围部分的变形速度的变形速度检测装置，以及一个被动安全系统(权利要求39)，包括一个约束装置，根据碰撞检测装置的信号激活该约束装置。
在乘客约束装置中，重要的是从车辆碰撞开始在早期阶段确定加速度(减速度)的量级和时间。本发明的目的是在早期阶段高精度地检测(或者估计)这一信息。根据检测结果，由本发明的碰撞检测装置作出碰撞发生和碰撞量级的判断。
根据本发明，当车辆正面碰撞时，通过检测围绕车辆前端的一个部分的变形速度，可以作出碰撞发生和碰撞量级的判断。由于在正面碰撞的过程中，围绕车辆前端的该部分首先与物体碰撞从而开始压缩变形，车辆结构的前端部的压缩变形速度被检测出来，从而，可以在早期阶段确定碰撞的发生和量级。
虽然在碰撞过程中加速度作用于车辆上，但是该加速度以车身上随着碰撞发生变形(撞击)的部分的刚性为依据而发生变化。例如，当变形部分具有较低的刚性时车速的减小是平缓的，从而作用到车辆上的加速度较小。另一方面，当变形部分具有较高的刚性时车速的减小是剧烈的，从而作用在车辆上的加速度较大。
当车体前端部的结构具有相对较低的刚性以便在碰撞过程中吸收冲击时，在以加速度为基础的碰撞检测方法中，待检测的加速度在前端部开始被碰撞时的极早期阶段是很小的，从而碰撞检测的精度必然很低。然而，根据本发明的变形速度检测方法，对前端部的变形速度进行检测，从而即使在当仅有前端部变形时的极早期阶段也检测出大的变形速度。因此，可以高精度地判断碰撞的发生和碰撞的量级。
如权利要求2所述，为了检测围绕车辆一端的一个部分的变形速度，优选地检测在所述端部周围的相对外部位置(例如前部位置)上的第一部分和在相对内部位置(例如后部位置)上的第二部分之间的距离相对于一个从第一部位起的预定距离随时间的变化，即，第一和第二部分的靠近速度。
为了检测两个部分的靠近速度，可以检测延伸于这两个部分之间放置的杆的运动速度，或者可以利用电波、红外线或超声波测量这两个部分之间的距离。靠近速度的检测方法并不限于上述方法。
如权利要求3所述，如果车身具有一个冲击吸收结构，并且包括在靠近最外侧的部位上的刚性相对较低的构件和在一个内部位置上的与刚性较低的构件相比刚性相对较高的构件，则优选地第一部位设置在低刚性构件上，第二部位设置在高刚性构件上，从而达到对变形速度的平稳检测。
即使车辆结构(车身架)的外部和内部具有相同的刚性，在碰撞过程中，变形在车辆结构中也是从外部向内部顺序进行的。因此，可以从第一部位和第二部位之间的相对位移和位移的速度获得要检测的变形速度。
如权利要求4所述，变形速度检测装置分别设置在车辆左、右前部上，从而有利于完全重叠碰撞和侧撞的判断。
如权利要求5所述，根据本发明的一个实施例，当对于预定的时间周期检测出超过预定值的变形速度时，则确定已经发生了量级超过预定值的碰撞，例如具有启动被动安全系统，例如安全气囊装置的量级的碰撞。该方法是简单的并且在碰撞的早期阶段能够对碰撞进行判断。
如权利要求6至8所述，根据本发明的另一个实施例，对变形速度和加速度进行检测。根据变形速度和加速度，确定已经发生了量级超过预定值的碰撞。例如，当变形速度和加速度均超过其它各自的预定值时(权利要求7)，或者当变形速度和加速度中的任意一个超过相应的预定值时(权利要求8)，确定已经发生了量级超过预定值的碰撞。该判断方法在判断结果上具有很高的可靠性，并且能够高精度或者是在早期阶段确定碰撞的严重性。
如权利要求9和10所述，根据本发明的另一个实施例，对变形速度、加速度和变形量进行检测。根据变形速度、加速度和变形量，确定已经发生量级超过预定值的碰撞。例如，当变形速度、加速度和变形量全部超过它们各自的预定值时(权利要求10)，确定已经发生量级超过预定值的碰撞。该判断方法在判断结果上具有更高的可靠性。
如权利要求11所述，根据本发明的一个不同的实施例，碰撞的判断是以加速度为基础作出的，并且，碰撞判断的标准根据由变形速度检测装置检测的变形速度而改变。例如，当变形速度大时，碰撞判断的阈值设定得低。另一方面，当变形速度小时，碰撞判断的阈值设定得高。因此，能够在早期阶段或者高精度地判断碰撞的发生。
如权利要求12所述，如果预先已知可以被由碰撞产生的载荷压缩并因此产生弹性变形或塑性变形的部分的变形应力，则可以从车辆端部周围部分的变形速度、单位预定时间的变形量和该变形部分的变形应力的乘积检测出车辆变形所需的做功。该变形部分可以是包括一个保险杠梁、保险杠固定臂和车辆侧部上的前叉在内的车辆一端。
如权利要求13和14所述，根据本发明的另一个实施例，根据使围绕车辆一端的一个部分变形所需的做功，确定碰撞的量级。即，由于变形速度与相对速度的最大值有关，并且和一个数值有关，通过将该做功除以在预定时间内变形速度的不同速度的平方值获得该数值，该数值与做功的质量、车辆和与车辆碰撞的物体之间的相对速度有关，并且可以在碰撞的开始对做功质量进行评估。根据相对速度和做功质量，可以确定在一定时间变化之后有多大的加速度(减速度)作用于车辆上，即可以判断碰撞的量级。
在本实施例中，也可以检测作用于车辆上的加速度，并且可以根据该加速度和做功判断碰撞的量级。当车辆加速度小时，由于做功质量对应于物体的相等质量，所以可以从做功质量估计与车辆碰撞的物体的重量。
为了用加速度检测正面碰撞，变形速度检测装置放置在车辆的前端，并且检测沿车辆纵向(前—后)方向上在包含外周结构的变形部分和一个固定部分之间的距离、或由于车辆变形造成的该距离的变化。该变形部分可以是车辆的前架或包含至少一个保险杠、一个保险杠梁和保险杠固定臂的车辆侧架的端部。前述加速度检测装置设置在相对于车辆前部的内部位置处的侧架上，或者是相对于侧架的后侧上的车辆结构部分上。
如权利要求15至17所述，根据本发明另一个不同的实施例，对变形速度和变形量进行检测，根据这些检测值确定已经发生了量级超过预定值的碰撞。例如，当变形速度和变形量均超过它们各自的预定值时，或当在检测出变形速度超过其预定值的过程中所检测的变形量超过其预定值时(权利要求16)，或者，当变形速度和变形量之一超过相应的预定值时(权利要求17)，则确定已经发生了量级超过预定值的碰撞。该判断方法很容易，并且能够在早期阶段高精度地判断碰撞的严重性。
由于可以以足够的精度且在早期阶段获得碰撞判断结果，所以可以较早地激活安全气囊装置。因此，实现了利用小容量的充气装置对大容量安全气囊的充气。
由于根据本发明可以在早期阶段高精度地确定碰撞量级，所以可以很容易地控制激活被动安全系统，例如安全气囊的时间。另外，根据该判断，可以控制安全气囊的内部压力和/或可以控制通过一个张紧器对带子进行缠绕的量。
如权利要求18所述，本发明的碰撞检测装置可以判断碰撞的量级，并且可以进一步包括一个输出装置，该输出装置可以输出与碰撞量级相对应的参照信号。该结构进一步有利于被动安全系统的控制。
根据权利要求19，如上所述，若判断出碰撞的类型，例如安全重叠碰撞和侧撞，则可以对安全气囊装置和/或张紧器进行控制，以便采取不同的形式。
在如权利要求1所述的本发明的一个实施例(权利要求20)中，车辆包括一个保险杠梁和一个设置在保险杠梁外侧上的保险杠盖，变形速度检测装置检测由于与物体碰撞而造成的保险杠梁和保险杠盖之间的空间在朝向车辆内侧的方向上的变形速度。
由于对在保险杠梁前方内的空间的变形速度进行检测，所以可以比设置在车架内侧的现有的碰撞传感器更早地检测出碰撞。通过检测作为变形速度的碰撞进程，可以估计出迅速施加到保险杠或车架上的冲击力，从而缩短碰撞判断的时间。通过从变形速度来估计相对速度，可以估计出用于激活约束系统的时间，从而提高碰撞检测装置的可执行性。
现在，将说明用碰撞检测装置对碰撞进行判断的原理。
图15(a)、15(b)示意性地表示在车厢内的本发明的加速度传感器和变形速度传感器在碰撞过程中以速度为依据的输出。在图15(a)、15(b)中，“小碰撞”是指以非常低的速度发生的、不需要激活约束系统的碰撞。由碰撞在10m sec.以内作用于加速度传感器上的减速度，由于可碰撞元件，例如保险杠盖和保险杠的弯曲，所以不具有很大的反作用力。直到经过15m sec.以后车体开始发生大的弯曲为止，才能获得用于判断该速度是否为需要激活约束系统的速度所需的足够的差别。另一方面，利用本发明的碰撞检测装置检测出的变形速度在10m sec.内产生一个与碰撞速度成比例的输出。
在与硬且重的物体，例如一辆车相撞的情况下，由保险杠前端部的碰撞速度产生的输出基本上与车辆和物体之间的相对速度成比例。
在与软的物体碰撞的情况下，变形速度小于相对速度。在与质量小的物体碰撞的情况下，即使物体很硬而且相对速度很高，但是在开始碰撞之后碰撞速度迅速下降。因此，保险杠端部外形的碰撞速度分布包含该碰撞是否是需要激活约束系统的碰撞的差值。因此，本发明的碰撞检测装置可以在短时间内精确地判断碰撞(碰撞速度)。
对于是否需要激活约束装置的判断以碰撞的严重性为依据。在与固定的障碍物碰撞的情况下，碰撞的严重性与碰撞速度基本等价。然而，在一次真实的碰撞中，碰撞严重性不能仅通过车辆的行驶速度来决定。碰撞严重性根据自身行驶速度、碰撞物体的速度和质量中的相互作用而发生变化。因此，重要的是，除了在保险杠前部检测相对速度之外，还连续检测保险杠梁的碰撞速度并检测由于碰撞造成的撞毁过程。由于保险杠梁具有一定程度的刚性，所以保险杠梁的撞毁速度包含有关于碰撞严重性的信息。
为了在碰撞的早期阶段估计碰撞的严重性，需要知道己方的车辆和物体之间的相对速度以及物体的做功质量。采用本发明的碰撞检测装置，发现己方车辆和物体之间的相对速度RV大于通过碰撞检测装置获得的变形速度。从由己方车辆施加到物体上的反作用力和单位时间的物体速度变化量获得物体的做功质量。
由于己方车辆保险杠的变形强度Fd是事先已知的，所以发现所施加的反作用力至少要高于Fd。在碰撞的早期阶段，当假设己方车辆的速度恒定时，通过碰撞检测装置的变形速度(或者由车厢内的加速度传感器的输出获得的减速度)可以估计出物体单位时间的速度变化量。
在与静止的物体碰撞的情况下，估计变形速度越接近己方车辆的速度，且该物体越硬并且越重。即使对于一个运动的物体，则也估计在变形速度提高或变形速度提高后的减小量越小，且该物体越重并且越硬。
虽然相对速度和做功质量可直接通过变形量和变形速度获得，但是在一个检测算法的计算过程中，很自然地从变形量情况和变形速度情况计算出变形量和截面面积，从而计算出与相对速度和做功质量有关的值。
采用本发明的碰撞检测装置，可以估计出己方车辆和物体之间的相对速度以及物体的做功质量，从而在碰撞的早期阶段确定碰撞的严重性。
如权利要求21所述，优选地，变形速度检测装置从空间体积的变化连续检测出空间的变形速度。由于检测出空间体积的变化，所以尽管碰撞物体具有不同的方向和结构，仍能检测出与碰撞物的尺寸和硬度成比例的变形速度。
如权利要求22所述，优选地，车辆具有一个冲击接收构件，该构件由于碰撞而变形或位移，并且该构件置于保险杠梁的外侧，并且，变形速度检测装置具有一个连续检测装置，用于从冲击接收构件相对于保险杠梁或车架的位移连续检测出空间的变形速度。由于冲击接收构件置于保险杠梁的外侧，所以限制了检测空间的冲击位移方向，从而可以高精度地测量变形速度。
冲击接收构件可以位于所述空间内(权利要求23)，并且冲击接收构件可以构成保险杠盖的一部分(权利要求24)。通过将该冲击接收构件结合到保险杠盖上或者将一个冲击结构构件的特征结合到在保险杠盖上，可以有利于组装和维修。
冲击接收构件可以部分地位于保险杠盖的外部(权利要求25)。在这种情况下，可以实现对碰撞的早期检测。
如权利要求26所述，冲击接收构件的硬度使得在碰撞或位移过程中接收到的冲击传递给整个冲击接收构件。在这种情况下，可以相对各种碰撞位置实现高精度的变形速度检测。
如权利要求27所述，冲击接收构件可以具有这样的特征，即，碰撞部分主要产生变形。根据这种结构，可以容易地检测出碰撞部分的位置。由于冲击接收构件具有柔性结构，所以冲击接收构件对于安装到保险杠上具有很高的自由度。
如权利要求28所述，优选地，碰撞检测装置包括一个评估装置，该评估装置根据变形速度检测装置获得变形速度分布和空间的负荷变形特性，用于评估在车辆和与车辆发生正面碰撞的物体之间的相对速度、或者物体的做功质量。根据这种结构，可以从变形速度、和己方车辆与物体之间的相对速度检测出碰撞的进程，并且可以从变形量和负荷变形特性(F-S特性)测定出物体的做功质量，从而提高碰撞检测的精度。优选地，碰撞检测装置包括一个执行装置，该装置用于根据由变形速度检测装置和评估装置所获得的结果执行下述至少一项，是否激活乘客保护装置、激活时间的判断、和保护装置的选择(权利要求29)。
如权利要求30所述，优选地，变形速度检测装置根据空间的变形速度连续检测保险杠梁或车架前部的变形速度。根据这种结构，测定出包含保险杠梁的碰撞在内的变形速度，从而进一步提高了碰撞判断的精度。在这种情况下，碰撞检测装置可以包括一个评估装置，该评估装置根据由变形速度检测装置的检测结果所获得的变形量评估出变形空间；一个相对速度评估装置，该装置根据空间的变形速度评估车辆和与车辆发生正面碰撞的物体之间的相对速度；和一个碰撞严重性评估装置，该装置根据空间的变形速度评估碰撞的严重性(权利要求31)。根据这一结构，可以测定己方车辆与物体之间的相对速度和物体的做功质量，从而进一步提高碰撞发生和碰撞严重性的判断精度。在这种情况下，评估装置可以包括一个执行装置，该装置用于根据由相对速度评估装置和碰撞严重性评估装置所获得的结果，执行下述至少一项，是否激活乘客保护装置的判断、激活时间的判断、和保护装置的选择(权利要求32)。
如权利要求33所述，优选地，变形速度检测装置分别设置在车辆的左、右前部，并且碰撞检测装置进一步包括一个测定装置，该测定装置通过比较左、右变形速度检测装置的输出，测定碰撞物体的尺寸或车辆前部的碰撞位置。
碰撞检测的离差可以归结为由于碰撞位置和碰撞物体的刚性造成的车辆碰撞特性的变化。通过变形速度和变形量的不同和/或左、右传感器之间的响应时间的不同可以估计出碰撞位置和碰撞模式，可以执行与碰撞模式(例如完全重叠碰撞、侧撞、柱撞等)相应的碰撞测定，从而具有缩短检测所需时间的优点。
如权利要求34所述，优选地，碰撞检测装置包括一个碰撞检测件，该碰撞检测件采用一个检测在碰撞过程中作用于车架上的减速度的加速度传感器，并且，该加速度传感器作为一个从变形速度检测装置所获得的碰撞检测结果的保险传感器。
造成缩短现有碰撞传感器的判断所需时间的一个限制原因是，保险传感器反应的延迟。通过采用前述检测装置作为保险传感器，有利于缩短判断所需的时间。
如权利要求35所述，优选地，碰撞检测装置包括一个碰撞检测件，该碰撞检测件采用一个检测在碰撞过程中作用于车架上的减速度的加速度传感器，并且，根据由变形速度检测装置获得的碰撞检测结果，改变加速度传感器检测碰撞的标准或方法。
利用在碰撞早期阶段评估的相对速度和做功质量的信息，使现有碰撞传感器的碰撞检测阈值更加敏感，有利于缩短检测所需的时间。通过从保险杠前端发生碰撞到车身减速度升高的时间中的延迟和保险杠梁碰撞过程中的车辆减速度的量级，可以评估出碰撞过程中的速度和做功质量，这有利于根据新(改变)的检测标准缩短碰撞检测所需的时间，并且有利于缩短碰撞量级检测所需的时间。
如权利要求36所述，优选地，碰撞检测装置进一步根据己方车辆行驶速度信息，执行有关是否激活乘客保护装置的判断、和碰撞严重性和碰撞模式的判断。
在与一个固定物体或低速运动物体碰撞的情况下，碰撞过程中的相对速度将基本上等于己方车辆的速度。通过将检测出的变形速度与己方车辆的速度进行比较，可以判断该物体是否为可动物体或固定物体。另外，当发现该物体是固定物体时，对约束系统进行控制，以便在己方车辆的速度低于预定值的情形下不激活该约束系统。因此，有利于减化用于判断的算法。进而，当发现发现物体是固定物体时，可以从保险杠的变形速度分布和F-S特性高精度地识别出相对于碰撞物体的做功质量(惯性质量)，从而提高判断精度。例如，该结构有利于识别该物体是否是一个固定在地面上的标志杆或者是一个行人。
如权利要求37所述，碰撞检测装置可以检测与行人的碰撞。
即使在与行人碰撞的情况下，保险杠首先与行人的下身碰撞，从而导致保险杠变形。因此，这种碰撞可以由所述装置检测出来。行人下身的做功质量(惯性质量)可以从保险杠的变形速度分布和F-S特性评估出来。因此，具有能够高精度地检测与行人的碰撞的优点。
如权利要求38所述，优选地，碰撞检测装置包括一个转换器，用于检测空间的变形，并且，该转换器设置在保险杠梁内或者相对于保险杠梁的的内部位置上。
由于传感器位于车辆内部位置中硬度相对较高的部位上，所以可以在包含保险杠梁的碰撞在内的长时间内对碰撞进行检测。所以具有可以利用这样的检测信息对碰撞量级进行检测的优点。而且从经济角度出发也具有优点，即，避免在小碰撞之后对维修和更换的需要。
图2是根据该实施例的碰撞检测装置的侧视图。
图3是安装有根据该实施例的碰撞检测装置和被动安全系统的车辆车架的平面图。
图4是根据另一个实施例的碰撞检测装置的侧视图。
图5是根据又一个实施例的碰撞检测装置的侧视图。
图6是根据一个不同的实施例的碰撞检测装置的平面图。
图7是沿图6的VII-VII线剖开的剖视图。
图8(a)、8(b)是一个圆柱传感器的剖视图。
图9是根据另一个不同实施例的碰撞检测装置的平面图。
图10是图9的碰撞检测装置的操作的说明图。
图11是冲击接收构件的透视图。
图12是根据一个实施例的碰撞检测装置的平面图。
图13是图12的碰撞检测装置的操作的说明图。
图14(a)、(b)分别是沿图13的A-A线和B-B线剖开的剖视图。
图15(a)、(b)是碰撞过程中加速度传感器和变形速度传感器的输出曲线图。
附图参考标号的说明12 安全带装置20 预拉紧器24 安全气囊装置40 变形速度传感器42、43 加速度传感器44 杆50 高硬度部分52 低硬度部分53 碰撞盒64 磁性探测器实施本发明的实施例以下，将参照附图对本发明的实施例进行说明。图1是表示安装有根据该实施例的碰撞检测装置和被动安全系统的车辆结构的示意图，图2是表示碰撞检测装置的结构的侧视图，图3是表示车身框架的前部结构的平面图。
座位10安装在车辆的车厢中，并且安装有安全带装置12，用以约束坐在座位10上的乘客。安全带装置12包括一个牵引器14、一个要从牵引器14中抽出的带子16、一个利用一个舌形部分(未示出)将带子16锁住的带扣18，和一个安装在牵引器14上的预拉紧器20。预拉紧器20的功能是在碰撞过程中迅速将带子16卷绕预定的长度。
一个安全气囊装置24安装在座位10前方的一个方向盘22中。该安全气囊装置24包括一个折叠的安全气囊、一个用于盖住安全气囊的盖组件、一个用于对安全气囊充气的充气泵(气体发生器)等。
如图3所示，车架30包括侧构件32、32和一个延伸于侧构件32、32之间的横构件34。位于横构件34和底盘之间的是一个控制单元36，该控制单元36判断车辆碰撞的发生并提供电流以激活预拉紧器20和安全气囊装置24。即使发生严重的分割碰撞，变形也不会到达横向构件24，从而控制单元36可以通过碰撞而输出一个控制信号。
在该车辆中，安装有变形速度传感器40和加速度传感器42、48，用于检测对车辆前方的碰撞(正面碰撞)。传感器40、42、48的检测信号输入到一个控制单元36的控制回路中。
变形速度传感器40和加速度传感器42设置在车架30的左、右侧构件32的前部上。加速度传感器48设置在控制单元36中。
变形速度传感器40根据车辆前端部的变形向后移动杆44，并且检测杆44向后运动的速度，以便确定车辆前端部处的变形速度。
如图2所示，低硬度部分52分别通过高硬度部分50设置在车架30的前端部。一个保险杠54连接到低硬度部分52的前端上。置于保险杠54和低硬度部分52之间的是具有低硬度的碰撞盒53。杆44沿着车辆的纵向(前—后方向)延伸，并且具有通过杆固定板58固定到保险杠54上的前端。
杆44的后端由导向件60滑动支撑，以便杆44的后端部分别松弛地插入到传感器盒62中。传感器盒62分别固定在高刚性部分50上。
在各杆44中，沿杆44的纵向方向以预定间隔将多个磁铁排成一排，以便将它们的N极和S极交替设置。在各传感器62中设置一个磁性探测器64，例如检测从磁铁而来的磁通量的线圈或霍尔元件。每当一个磁铁随着杆44的向后运动而通过磁性探测器64时，磁性探测器64输出一个脉冲的电信号。通过计算单位时间的脉冲数，可以检测出杆44向后运动的速度。
在本实施例中，加速度传感器42也设置在传感器盒62中。导向件60与传感器盒62形成一体。通过安装传感器盒62、加速度传感器42和导向件60被自动置于高硬度部分50上。标号66表示一个用于将传感器盒62安装到高硬度部分50上的螺栓。一个用于从磁性探测器64输出信号的回路和一个用于输出加速度信号的回路，可以部分结合并设置在一个公共电路板上。
当配置有具有前述结构的碰撞检测装置和被动安全系统的车辆发生碰撞时，低刚性的碰撞盒53成为首要变形部分。如果碰撞为中级别的，则低刚性部分52也发生变形。如果碰撞非常严重，则高硬度部分50也发生变形。碰撞盒碰撞后首先损坏且具有低硬度的部分。因此，碰撞盒53的变形速度中的升高率非常高，以至于在车辆刚刚与物体碰撞之后便以相对较高的速度向后移动杆44。由磁性探测器64产生的脉冲检测出向后运动的速度。当在碰撞盒完全损坏后仍存在冲击时，低硬度部分52产生变形而被损坏，从而杆44连续向后运动。杆44向后运动的速度为车辆前端部变形的速度。该变形速度基本上与车辆和物体之间的相对速度成比例。相对速度越高，则碰撞越严重。因此，通过磁性探测器64产生的脉冲来检测杆44向后运动的速度，可以检测出在碰撞过程中对于物体的相对速度，即碰撞严重性。
在本实施例中，变形速度传感器40设置在车辆左、右侧上。可以分别检测出车辆左、右侧的变形速度。因此，可以确定当前的碰撞是完全重叠碰撞或侧撞。
同样在本实施例中，包含有用于监测杆44向后运动速度的磁性探测器64的各传感器盒体62位于一个远离车辆前端的位置上。因此，传感器盒62不会由于碰撞而直接受到变形和扭曲的影响，并且传感器盒62不会由于仅是围绕保险杠的区域发生变形的这样小碰撞而断裂，从而，节约了维修和更换的成本。
图4和图5分别结构性地表示出了根据其它实施形式的碰撞检测装置。在图4所示的实施例中，一个毫米波雷达67设置在各高硬度部分50上的传感器盒62中，从而测量出毫米波雷达67和保险杠54之间的距离。从碰撞过程中的距离变化，可以检测出保险杠54向毫米波雷达67运动的速度，即低硬度部分52的变形速度。该距离除了可以是相对于保险杠的距离外，也可以是相对于前梁、前框或散热器的距离。
为了限制检测部分，设置有一个波导，例如波导管，用以引导传播波，一个反射板固定在检测部分上，设置一个定向天线、一个感应透镜或一个声透镜，用以汇聚传播波，以便使面积变窄。
作为传播波，可以采用电磁波、毫米波、光束或声波。作为检测方法，可以采用各种方法，例如采用多普勒效应的相对速度检测方法和采用脉冲波传输延迟时间的距离检测方法。适当的传感器的例子包括40kHz至500kHz的超声波传感器、红外线激光传感器、1GHz至24GHz的雷达，但是传感器不限于此。
在图5所示的实施例中，开关元件69在各碰撞盒53之上延伸设置。发生碰撞时开关元件69立即产生一个脉冲信号或停止脉冲信号的输出。设置在传感器盒62中的仅仅是一个加速度传感器42。由开关元件69的信号(或信号的变化)，控制单元36的控制回路检测出车辆与物体碰撞的时刻。在碰撞的同时，碰撞盒53开始损坏。此后，侧部构件32前部上的低硬度部分52损坏。在此期间，由加速度传感器42检测到的加速度相当小。当损坏变形到达高硬度部分50时，车辆向前运动的速度迅速减小，从而由加速度传感器42检测到的加速度迅速增加。通过检测从开关元件69输出信号(或信号变化)的时刻直到加速度迅速变化为止的时间周期“t”，并用检测到的时间周期“t”除以从开关元件69至高硬度部分50前端的距离“L”，从而获得变形速度。即，L/t为变形速度。
开关元件可以置于能够检测保险杠位移的任意位置上。另外，可以采用多个开关元件。在这种情况下，获得了固定开关元件处的变形速度。开关元件可以位于沿碰撞方向延伸的直线上。在这种情况下，可以获得碰撞的进展，即变形速度的变化率。
在前述任何一个实施例中，在碰撞之后并且在高硬度部分发生变形之前，立即发生包括碰撞盒在内的低硬度部分的变形。从低硬度部分的变形速度可以判断变形严重性。
根据碰撞严重性的判断结果，激活安全气囊装置24和/或预拉紧器20以进行操作。由于从车辆碰撞时刻至获得变形结果的时间周期短，所以可以有相对多的时间操作安全气囊装置24和预拉紧器。例如，可以采用相对低能量的充气泵对安全气囊充气。另外，可以根据碰撞严重性对安全气囊的内压和预拉紧器的缠绕量进行控制。
在判断碰撞严重性时也可以考虑碰撞的类型(完全重叠碰撞、侧撞)。
在本发明中，根据变形速度和加速度，可以判断出碰撞的发生和碰撞严重性。例如，仅当根据变形速度和加速度各自的结果同时表示出发生碰撞时，才最终确认碰撞发生的判断。在这种情况下，获得了提高的检测精度。通过从由传感器获得检测和检测的量判断变形速度的有效性，可以增强检测值的可靠性，从而提高了防止当在崎岖的道路上行驶、与路边相撞或经受锤击时由于碰撞造成的乘客保护装置发生故障的特性。
在这种情况下，可以由加速度传感器48，或者由加速度传感器48和加速度传感器42的检测综合对加速度进行检测。
在本发明中，当变形速度和加速度的检测值之一超过它们各自的预定值时，可以确定碰撞的发生。在这种情况下，可以相当早地进行判断。
通过采用加速度传感器作为一个其测量值设定得比通过碰撞检测判断数值小的保险传感器，并获得加速度传感器和变形速度传感器之间的逻辑积，可以防止电子和机械故障。
即使当其中一个传感器失灵时，就像现有的方法那样仅通过多个加速度传感器，或者通过多个变形速度传感器便可以进行判断。可以采用OR结构决定法或多数决定法，从而提高碰撞判断的可靠性。
在本发明中，碰撞检测装置可以包括一个计算装置，根据由加速度检测装置检测的加速度及其数值，计算加速度检测装置固定于其上的车身速度中的变化量、作为速度变化量的积分值的运动距离中的变化，或者各个变量的相应值。另外，碰撞检测装置可以包括一个有效性判断装置，用于决定前述加速度检测装置的检测值的有效性，或者以检测值为基础的判断结果的有效性。
在同时根据变形速度和加速度进行判断的情况下，变形速度和加速度之间的评估加权比可以根据变形速度的量级进行变化。
在本发明中，可以通过对由加速度传感器42检测出的加速度与阈值进行比较确定碰撞的发生或碰撞严重性。另外，该阈值可以以变形速度为基础进行设定。
进而，在本发明中，可以设有一个用于检测在车身上发生的变形量的变形量检测装置。在这种情况下，根据变形量和前述变形速度进行判断。或者，可以根据变形量、前述变形速度和前述加速度进行判断。
作为检测变形量的方法，例如在图1至图3的实施例中可以采用由从磁性探测器64发出的脉冲计数检测杆44的移动量的方法，并且在图4所示的实施例中采用通过毫米波雷达67测量毫米波雷达67和保险杠54之间的距离变化以检测车身变形量的方法，但是对于检测方法没有特别的限制。也可以采用其它各种方法和测量装置。
根据前述结构，例如当变形速度和变形量中的任何一个检测值超过它们各自的预定值时，可以检测出碰撞的发生和碰撞严重性。在这种情况下，可以进行相当早的判断。或者，当根据变形速度和变形量两者各自的判断结果均表示出发生碰撞时，则最终确定碰撞发生的判断。在这种情况下，获得了提高的判断精度。
在根据变形量、变形速度、加速度进行判断的情况下，当根据变形量、变形速度和加速度各自的检测结果均表示发生碰撞时，可以最终确定碰撞发生的判断。在这种情况下，获得了提高的判断精度。
在本发明中，如果车身部分的各变形应力已知，则可以设置一个做功检测装置，用以检测当车身的一部分变形时该部分变形所需的做功。在这种情况下，根据由做功检测装置检测的做功，确定出碰撞的量级。所述做功是从前述检测的变形速度、单位预定时间的变形量和变形部分的变形应力的乘积获得的。
所检测的变形速度最大值与相对速度和一个通过下述方法获得的数值有关，所述数值是通过用预定时间内变形速度的差速度的平方值除以所述做功获得的，并与做功质量有关。因此，车辆和与车辆碰撞的物体之间的相对速度、和做功质量可以在碰撞一开始时就被评估出来。根据相对速度和做功质量，可以评估出碰撞的总能量，从而可以确定在经过预定时间之后作用在车辆上的加速度(减速度)将有多大，即，可以确定碰撞的量级。
根据如上所述以做功为基础检测碰撞量极的方法，可以以极高的精度判断碰撞的量级。
在前述这种结构中，可以在做功和前述加速度的基础上判断碰撞量级。当车辆的加速度小时，由于做功质量与物体的等效质量相应，所以可以从做功质量评估出与车辆碰撞的物体的重量。通过利用这一信息，可以以更高的精度判断碰撞的量级。
如果围绕车身一端的部分的各变形应力(硬度)是已知的，则可以从变形应力和由变形速度检测装置检测出的变形速度在单位时间内的变化量检测出碰撞能量。作用于车身上的速度(减速度)中的变化量与碰撞能量成比例。在本发明中，可以根据碰撞能量确定出碰撞量级。根据从碰撞能量获得的作用于车辆上的速度中的变化量确定碰撞的发生和判断碰撞的量级，从而可以以极高的精度判断碰撞的发生和碰撞的量级。
虽然在上述实施例中变形速度传感器设置在车辆的前端，用以检测正面碰撞，但是也可以在侧面或后端设置变形速度传感器，以便检测侧撞或后端碰撞。
为了检测侧撞，变形速度传感器被置于车辆的侧部并检测沿车辆横向在包含周边结构的变形部分和一个固定部位之间的距离和由于车辆变形造成的距离变化量。变形部分可以是包含至少车门面板、门框、前保护板和中立柱在内的车辆侧周部分。前述加速度检测装置设置在包含侧梁、中立柱和中心通道在内的车身架上。
为了检测后端碰撞，变形速度检测装置被置于车辆的后端并检测沿车辆纵向(前—后)方向上在一个包含周边结构的变形部分和一个固定部分之间的距离或由于车辆变形造成的距离变化量。该变形部分可以是包含至少保险杠、保险杠梁和保险杠固定臂的车辆的后端部。前述加速度检测装置设置于相对于车辆后端部的内部位置中的车辆结构部分上。
参照图6-8、图9-11和图12-14(b)，说明可以检测在保险杠梁前部空间中的变形速度的碰撞检测装置。
在图6-8所示的实施例中，一个保险杠梁通过碰撞盒72安装到侧部构件70、70的前端上。设置在保险杠梁前端的是一个冲击接收构件76。冲击接收构件76沿着保险杠梁74的前面延伸，在保险杠梁74左端到右端的部分之上。在冲击接收构件76和保险杠梁74之间存在一个预定的空间(例如在10-40mm的范围内)。冲击接收部分76由刚性材料，例如铝制成。
该冲击构件76由杆78在其两端部处进行支撑。杆78沿车辆的纵向方向插入到形成于保险杠梁74两侧端中的孔内。进而，杆78分别通过碰撞盒72延伸进入侧部构件70。
用于检测相应的杆78向后运动速度的柱状传感器80设置在各侧部构件70内。该柱状传感器80包括一个固定到侧部构件70上的圆筒80a，一个可以深深滑入该圆筒80a中的活塞80b，和一个用于检测圆筒80a中的空气压力的空气压力传感器80c。空气被密封在圆筒80a内。设置柱状传感器80，使其纵向与车辆的纵向(前—后)方向相应，并且活塞80b设置在前侧上。杆78的后端连接到活塞80b的前端上。冲击接收构件76的前面由一个用柔性材料，例如柔性氨基甲酸乙酯制成的保险杠盖盖住。标记S表示车身的最外部的表面。冲击接收构件76、杆80和圆柱传感器80一起构成一个碰撞检测装置82。
以与前述实施例相同的方式，将一个控制单元36置于横构件34上。在控制单元36中设置一个加速度传感器48。应当注意，加速度传感器48也可以省略。
当车辆发生正面碰撞时，冲击接收构件76向后运动，从而活塞80b经由杆78被推入到圆筒80a中，以便提高圆柱传感器80内的空气压力。由空气压力传感器80c检测出空气压力的增加。从空气压力的增加检测出冲击接收构件76向后运动的速度。在正面碰撞的情况下，冲击接收构件76首先后退并损坏。然后，保险杠梁74损坏并且随后碰撞盒72被损坏。由于圆柱传感器80设置在碰撞盒72的尾部，所以可以检测到碰撞的分布。通过对左、右传感器80、80的输出进行比较，可以估出碰撞部分。例如，从传感器80、80的信号增加时间中的时间差可以估出碰撞部分。
尽管在图6-8所示的实施例中采用压力传感器，但是在可以将加速度传感器置于支撑杆上，并且作为加速度的乘积可以检测变形构件的位移速度。或者，可以将使用线圈的位移传感器安装到杆78上。
参照图9-11，将对一个检测冲击接收构件的变形的实施例进行说明。
保险杠梁74经由碰撞盒72设置在侧部构件70的前端上。一个冲击接收构件84设置在保险杠梁74前方，沿着保险杠梁74的前面延伸。冲击接收构件84的左、右端安装到保险杠梁74的左、右端上。一个线圈86a置于冲击接收构件84的左端上。一个线圈86b置于冲击接收构件84的右端上。如图11所示，冲击接收构件84设有缝隙84a，该缝隙84a交替设置并从沿纵向延伸的两边的每一边中延伸出来，以利于冲击接收传感器84的变形，并且当冲击接收构件84变形时用于增强导磁率的变化量。应当注意，可以省略缝隙84a。
冲击接收构件84埋在一个泡沫柔性材料88，例如一个固定在保险杠梁74前表面上的柔性氨基甲酸乙酯泡沫中。因此，在本实施例中，用柔性材料88填充保险杠梁74和冲击接收构件84之间的间隔。
冲击接收构件84由渗透性材料，例如柔性钢板制成。保险杠梁74由钢制成。冲击接收构件84、线圈86a、86b一起构成一个变形速度传感器。
当车辆发生正面碰撞时，如图10所示，冲击接收构件84由于物体M的推力而变形并且受推靠近或压在保险杠梁74上。因此，线圈86a和线圈86b之间的磁性通道的导磁率变化。从这一变化，可以检测出保险杠梁74和冲击接收构件84之间的空间的变形速度。
特别地，线圈86a、86b各自的自感系数和两个线圈之间的互感系数变化。
当冲击接收构件靠近保险杠梁时，自感系数增加并且互感系数减小。从磁性的变化程度可以评估出变形速度。
例如，线圈86a作为发射器由40khz的正弦波驱动，并且线圈86b作为接收器检测感应电流或感应电压。当由于物体的碰撞而推动冲击接收构件84时，从冲击接收构件84到保险杠梁74的漏磁通增加，并且穿过接收线圈86b的磁通量减小。由接收器检测出磁通量的变化量，从而可以检测出冲击接收构件84的位移量和变形速度。为了减小对碰撞位置的依赖性，优选切换发射器和接收器以进行检测。
钢板本身的磁性随着变形而变化。在冲击接收构件84设有缝隙84a的情况下，缝隙84a由于冲击接收构件84的变形而被打开，从而增加了冲击接收构件84的磁阻。因此，即使是轻微的变形，通过接收器的通量减少也是剧烈的，从而提高了传感器的灵敏性。
图12-14(b)表示一个实施例，其中，冲击接收构件是由空气管构成的。图14(a)、14(b)分别为沿图12的A-A线和B-B线的剖视图。一个空气管90从保险杠梁74的左端延伸至右端。空气管90内部被一个沿水平横向延伸的隔板90a分成两个腔室，即上腔室91和下腔室92。腔室91、92充有空气。空气压力传感器94a、94b设置在保险杠梁74的左和右端的后面。上腔室91中的空气压力通过一个导管91a引入到右侧空气压力传感器94a中。下腔室92中的空气压力通过一个导管92a引入到左侧空气压力传感器94b中。
如图13所示，当与物体M碰撞后，推动并压缩空气管90，以便增加腔室91、92内的压力。从由空气压力传感器94a、94b检测的压力数据，检测出碰撞。从压力的增加速度，检测出保险杠梁74前方空间处的变形速度。从两个空气压力传感器94a、94b之间的时间差的增加，可以计算出与物体M的碰撞位置。应当理解，为了进行这一计算，需要考虑空气压力的传输速度(在环境温度下大约为0.31m/m)。在根据体积变化的本方法中，空气管90中的空气压力的变化以车辆相对于碰撞物体M的相对速度和与物体的碰撞面积为依据。因此，与大而硬的物体碰撞而输出较大的变形速度。
相对于固定物体或低速运动物体的相对速度，应大致等于己方车辆的速度。因此，通过采用己方车辆的行驶速度用于碰撞判断，可以通过将检测的变形速度与己方车辆的行驶速度进行比较而获得碰撞物体的尺寸。利用碰撞位置的检测结果，对于与行人碰撞的检测获得了有益的效果。
在本发明的任何实施例中，由变形速度传感器检测的变形速度和由加速度传感器检测的加速度不仅可以是从传感器而来的原始输出，也可以是由过滤处理或数字处理处理过以便提取出与变形速度和加速度相关的特性的数据。
发明的效果如上所述，本发明能够精确并且尽早地判断车辆碰撞等。本发明能够使乘客保护装置被精确地操作并且可以减小安全气囊的充气输出。
权利要求
1.一种碰撞检测装置，包括变形速度检测装置，用于检测车辆一端周围部分的变形速度，其中，根据所述变形速度检测装置的检测结果，碰撞检测装置对碰撞进行检测。
2.如权利要求1所述的碰撞检测装置，其中，所述变形速度检测装置检测车辆内部和外部位置上的两个部分的靠近速度。
3.如权利要求2所述的碰撞检测装置，其中，在所述两个部分中，在车辆外部位置上的部分位于车身的相对低硬度构件上，并且车辆内部位置上的部分位于车身的相对高硬度构件上。
4.如权利要求1至3中任何一项所述的碰撞检测装置，其中，所述变形速度检测装置分别设置于车辆的左、右前部上。
5.如权利要求1至4中任何一项所述的碰撞检测装置，进一步包括判断装置，当由所述变形速度检测装置检测的变形速度或变形速度最大值超过一个预定值时，确定发生碰撞。
6.如权利要求5所述的碰撞检测装置，进一步包括加速度检测装置，用于检测作用于车辆上的加速度，其中，所述判断装置根据所述变形速度和加速度来判断碰撞的发生。
7.如权利要求6所述的碰撞检测装置，其中，当由所述变形速度检测装置检测出的变形速度或变形速度最大值超过预定值，并且由加速度与时间积分所获得加速度或速度的变化量超过预定值时，所述判断装置确定发生碰撞。
8.如权利要求6所述的碰撞检测装置，其中，当由所述变形速度检测装置检测的变形速度或变形速度最大值，或者通过加速度与时间的积分所获得的加速度或速度变化量中的至少一个超过相应的预定值时，所述判断装置确定发生碰撞。
9.如权利要求6所述的碰撞检测装置，进一步包括变形量检测装置，用于检测车辆端部周围部分的变形量，其中，所述判断装置在所述变形速度、所述加速度和变形量的基础上确定碰撞的发生。
10.如权利要求9所述的碰撞检测装置，其中，当由所述变形速度检测装置检测出的变形速度或变形速度最大值超过预定值，由加速度与时间积分所获得加速度或速度变化量超过预定值，并且由所述变形量检测装置检测的变形量超过预定值时，所述判断装置确定发生碰撞。
11.如权利要求1至4中任何一项所述的碰撞检测装置，进一步包括加速度检测装置，用于检测作用与车辆上的加速度；和判断装置，用于根据由加速度检测装置检测的加速度和碰撞标准来确定碰撞的发生；其中，所述判断装置根据由所述变形速度检测装置检测出的变形速度对碰撞标准进行改变。
12.如权利要求1至4中任何一项所述的碰撞检测装置，进一步包括做功检测装置，用于通过变形速度检测装置检测的变形速度和已知的车辆端部周围变形部分的变形应力来检测车辆端部周围部分变形所需的做功；和判断装置，用于根据由所述做功检测装置检测的做功确定发生碰撞。
13.如权利要求12所述的碰撞检测装置，进一步包括加速度检测装置，用于检测作用于车辆上的加速度，其中，所述判断装置根据所述做功检测装置检测的做功和所述加速度检测装置检测的加速度来判断碰撞的发生。
14.如权利要求6至11和权利要求13中任何一项所述的碰撞检测桩孩子，其中，相对于所述变形速度检测装置，所述加速度检测装置设置在车辆的内部位置上。
15.如权利要求5所述的碰撞检测装置，进一步包括变形量检测装置，用于检测车辆端部周围部位的变形量，其中，所述判断装置根据所述变形速度和变形量确定碰撞的发生。
16.如权利要求15所述的碰撞检测装置，其中，当由变形速度检测装置检测的变形速度或变形速度最大值超过预定值并且所述变形量检测装置检测的变形量超过预定值时，所述判断装置确定发生碰撞。
17.如权利要求15所述的碰撞检测装置，其中，当所述变形速度检测装置检测的变形速度或变形速度最大值和所述变形量检测装置检测的变形量中的至少一个超过相应的预定值时，所述判断装置确定发生碰撞。
18.如权利要求1至17中的任何一项所述的碰撞检测装置，其中，所述判断装置进一步确定碰撞的量级，所述碰撞检测装置进一步包括输出装置，该输出装置可以输出与碰撞量级相应的参照信号。
19.如权利要求1至18中任何一项所述的碰撞检测装置，其中，所述判断装置进一步判断碰撞的类型。
20.如权利要求1所述的碰撞检测装置，其中，所述车辆包括保险杠梁和置于所述保险杠梁外侧上的保险杠盖，其中，所述变形速度检测装置检测所述保险杠梁和所述保险杠盖之间的空间沿着朝向车辆内侧方向的变形速度，该变形速度由于车辆与一个物体碰撞所造成。
21.如权利要求20所述的碰撞检测装置，其中，所述变形速度检测装置通过所述空间的体积变化量连续检测空间的变形速度。
22.如权利要求20或21所述的碰撞检测装置，其中，所述车辆具有冲击接收构件，该冲击接收构件由于碰撞而产生变形或位移，并且该冲击接收构件被置于所述保险杠量的外侧，并且所述变形速度检测装置具有空间变形速度检测装置，用于利用所述冲击接收构件相对于保险杠梁或车架的位移连续检测所述空间的变形速度。
23.如权利要求22所述的碰撞检测装置，其中，所述碰撞检测构件位于所述空间内。
24.如权利要求22所述的碰撞检测装置，其中所述碰撞接收构包括所述保险杠盖的一部分。
25.如权利要求22所述的碰撞检测装置，其中，所述冲击接收构件部分位于所述保险杠盖的外侧。
26.如权利要求22所述的碰撞检测装置，其中，所述冲击接收构件的硬度使得在碰撞或位移过程中接收的冲击被传递给整个冲击接收构件。
27.如权利要求22所述的碰撞检测装置，其中，所述冲击接收构件具有这样的特性，即，主要是被撞部分发生变形。
28.如权利要求20至27中任何一项所述的碰撞检测装置，包括评估装置，根据由所述变形速度检测装置获得的变形速度分布和所述空间的负荷变形性征，对车辆和与车辆发生正面碰撞的物体之间的相对速度或者物体的做功质量进行评估。
29.如权利要求28所述的碰撞检测装置，进一步包括执行装置，根据由所述变形速度检测装置和所述评估装置获得的结果，执行下述判断中的至少一项是否激活乘客保护装置的判断，激活时间的判断和保护装置的选择。
30.如权利要求20至27中任何一项所述的碰撞检测装置，其中，所述变形速度检测装置根据所述空间的变形速度，连续检测保险杠梁或车架前部的变形速度。
31.如权利要求30所述的碰撞检测装置，包括评估装置，该评估装置根据变形速度检测装置的检测结果所获得的变形量来评估变形空间；相对速度评估装置，该装置根据空间的变形速度评估车辆和与车辆发生正面碰撞的物体之间的相对速度；和碰撞严重性评估装置，该装置根据所述空间的变形速度评估碰撞的严重性。
32.如权利要求31所述的碰撞检测装置，其中，评估装置包括装置，该执行装置根据相对速度评估装置和碰撞严重性评估装置所获得的结果，执行下述判断中的至少一项是否激活乘客保护装置的判断，激活时间的判断，和保护装置的选择。
33.如权利要求20至32中任何一项所述的碰撞检测装置，其中，变形速度检测装置分别设置在车辆的左、右前部，并且碰撞检测装置进一步包括测定装置，该测定装置通过比较左、右变形速度检测装置的输出，测定被撞物体的尺寸或车辆前部的被撞位置。
34.如权利要求20至33中任何一项所述的碰撞检测装置，包括采用加速度传感器的碰撞检测件，该加速度传感器检测在碰撞过程中作用于车架上的减速度，其中，该加速度传感器用作通过变形速度检测装置所获得碰撞检测结果的保险传感器。
35.如权利要求20至33中任何一项所述的碰撞检测装置，包括采用加速度传感器的碰撞检测件，该加速度传感器检测在碰撞过程中作用于车架上的减速度，其中，根据由变形速度检测装置获得的碰撞检测结果，改变加速度传感器检测碰撞的标准或方法。
36.如权利要求20至35中任何一项所述的碰撞检测装置，其中，碰撞检测装置根据己方车辆的行驶速度信息，进一步执行有关是否激活乘客保护装置的判断、和碰撞严重性及碰撞模式的判断。
37.如权利要求20至36中任何一项所述的碰撞检测装置，其中，所述碰撞检测装置检测与行人发生的碰撞。
38.如权利要求20至37中任何一项所述的碰撞检测装置，包括转换器，用于检测空间的变形，其中，该转换器设置在保险杠梁内或者相对于保险杠梁的内部位置上。
39.一种被动安全系统，包括保护车内乘客的乘客保护装置；用于激活乘客保护装置的控制装置；和用于向所述控制装置传送碰撞检测信号的碰撞检测装置，其中，所述碰撞检测装置为如权利要求1至38中任何一项所述的碰撞检测装置。
全文摘要
本发明的目的是提供一种碰撞检测装置，该装置可以精确并且尽早地对车辆的碰撞等进行判断，并且提供一种采用这种碰撞检测装置的被动安全系统。本发明采取的技术措施是一个低硬度部分(52)和一个碰撞盒(53)被设置在车架(30)前部中的一个高硬度部分(50)之前。一个杆(44)的前端固定到保险杠(54)上。该杆(44)被插入到一个置于高硬度部分(50)上的磁性探测器(64)中。在该杆(44)中，多个磁铁与杆(44)的纵向对齐，以便它们的N极和S极交替布置。当发生车辆碰撞时，碰撞盒(52)首先变形，使杆(44)向后运动，从而可以在产生大的加速度之前检测到碰撞。
文档编号B60R19/48GK1448293SQ0310921
公开日2003年10月15日 申请日期2003年4月3日 优先权日2002年4月3日
发明者青木洋 申请人:高田株式会社