碰撞检测装置及碰撞检测方法
【专利摘要】本发明提供一种碰撞检测装置，其在碰撞盒的全长范围内检测其压塌量。碰撞检测装置(1)具有：碰撞盒(21)，其具有导电性，朝向前后方向压塌而吸收冲击能量；两个盖部件(22、22)，其具有导电性，抵接配置在碰撞盒(21)的前后两个端面上，将该碰撞盒(21)在前后方向上挤压而压塌；电阻测量器(3)，其与两个盖部件(22、22)分别电连接，检测与碰撞盒(21)的压塌相伴的电阻值的变化量；以及控制部(5)，其基于电阻测量器(3)所检测出的电阻值的变化量，计算碰撞盒(21)在前后方向上的位移量。
【专利说明】碰撞检测装置及碰撞检测方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种搭载于汽车上而对与外部物体之间的碰撞进行检测的碰撞检测装置及碰撞检测方法。
【背景技术】
[0002]目前，已知搭载于汽车上而对该汽车与外部物体之间的碰撞进行检测的碰撞检测装置。通常，在这种碰撞检测装置中，使用加速度传感器检测加速度。但是，根据所使用的材料的特性，如果不仅是加速度，还检测受到冲击力的物体的压塌量，则能够更加精确地检测碰撞。例如，在专利文献I所记载的技术中，使用涡电流式的位移传感器检测用于吸收碰撞时的能量的碰撞盒的变形量(压塌量)，基于该检测结果，对保护乘客的气囊的展开动作进行控制。
[0003]专利文献1:日本特开2008 - 137606号公报
[0004]但是，由于通常涡电流式的位移传感器的检测范围较短，为O至5mm程度，因此，无法在150_左右的碰撞盒的全长范围内其压塌量。因此，气囊的动作条件被限定在该较短的检测范围内，不能在碰撞盒的全长范围内进行详细的条件设定。
【发明内容】
[0005]本发明就是鉴于上述课题而提出的，其目的在于提供一种能够在碰撞盒的全长范围内检测其压塌量的碰撞检测装置以及碰撞检测方法。
[0006]为了实现上述目的，技术方案I记载的发明是一种碰撞检测装置，其搭载于车辆上，用于检测该车辆与外部物体之间的碰撞，
[0007]该碰撞检测装置的特征在于，具有:
[0008]能量吸收部件(碰撞盒)，其具有导电性，向规定的压塌方向压塌而吸收冲击能量;
[0009]两个抵接部件，其具有导电性，与所述能量吸收部件的所述压塌方向的两个端面抵接配置，将该能量吸收部件向所述压塌方向挤压并压塌；
[0010]电阻检测单元，其与所述两个抵接部件分别电连接，检测与所述能量吸收部件的压塌相伴的电阻值的变化量；以及
[0011]位移计算单元，其基于所述电阻检测单元所检测出的电阻值的变化量，计算所述能量吸收部件在所述压塌方向上的位移量。
[0012]技术方案2所记载的发明，在技术方案I所记载的碰撞检测装置的基础上，其特征在于，
[0013]具有判定单元，其基于所述位移计算单元计算出的所述能量吸收部件的位移量，判定是否使得用于保护所述车辆的乘客的气囊动作。
[0014]技术方案3所记载的发明，在技术方案I或2所记载的碰撞检测装置的基础上，其特征在于，具有:
[0015]载荷计算单元，其基于由所述位移计算单元计算出的所述能量吸收部件的位移量，计算在所述能量吸收部件上作用的载荷值；
[0016]冲击加速度计算单元，其基于由所述载荷计算单元所计算出的载荷值，计算在所述能量吸收部件上作用的冲击加速度；以及
[0017]判定单元，其基于由所述冲击加速度计算单元计算出的冲击加速度，判定是否使用于保护所述车辆的乘客的气囊动作。
[0018]技术方案4所记载的发明，在技术方案3所记载的碰撞检测装置的基础上，其特征在于，
[0019]所述载荷计算单元，预先存储表示所述能量吸收部件中的所述载荷值和所述位移量之间的关系的载荷一位移特性数据，基于该载荷一位移特性数据计算所述载荷值。
[0020]技术方案5所记载的发明，在技术方案I至4的任一项所记载的碰撞检测装置的基础上，其特征在于，
[0021]所述位移计算单元，预先存储表示所述能量吸收部件中的所述位移量和所述电阻值之间的关系的位移一电阻特性数据，基于该位移一电阻特性数据计算所述位移量。
[0022]技术方案6所记载的发明，在技术方案I至5的任一项所记载的碰撞检测装置的基础上，其特征在于，
[0023]所述能量吸收部件是含有具有导电性的纤维的复合材料。
[0024]技术方案7所记载的发明，
[0025]是一种碰撞检测方法，其用于检测搭载于车辆上的碰撞检测装置中的该车辆和外部的物体之间的碰撞，
[0026]碰撞检测方法的特征在于，
[0027]作为所述碰撞检测装置，其具有:
[0028]能量吸收部件，其具有导电性，向规定的压塌方向压塌而吸收冲击能量；
[0029]两个抵接部件，其具有导电性，抵接配置在所述能量吸收部件的所述压塌方向的两个端面，将该能量吸收部件向所述压塌方向挤压并压塌；
[0030]以及电阻检测单元，其与所述两个抵接部件分别电连接，
[0031]该碰撞检测方法具有:
[0032]电阻检测工序，在该工序中，通过所述电阻检测单元而检测与所述能量吸收部件的压塌相伴的电阻值的变化量；
[0033]以及位移计算工序，在该工序中，基于在所述电阻检测工序中检测出的电阻值的变化量，计算所述能量吸收部件在所述压塌方向上的位移量。
[0034]技术方案8所记载的发明，在技术方案7的任一项所记载的碰撞检测方法的基础上，其特征在于，具有:
[0035]判定工序，在该工序中，基于在所述位移计算工序中计算出的所述能量吸收部件的位移量，判定是否使用于保护所述车辆的乘客的气囊进行动作。
[0036]技术方案8所记载的发明，在技术方案7的任一项所记载的碰撞检测方法的基础上，其特征在于，具有:
[0037]载荷计算工序，其基于在所述位移计算工序中计算出的所述能量吸收部件的位移量，计算在所述能量吸收部件上作用的载荷值；
[0038]冲击加速度计算工序，其基于在所述载荷计算工序中计算出的载荷值，计算在所述能量吸收部件上作用的冲击加速度；以及
[0039]判定工序，其基于在所述冲击加速度计算工序中计算出的冲击加速度，判定是否使用于保护所述车辆的乘客的气囊动作。
[0040]技术方案10所记载的发明，在技术方案9所记载的碰撞检测方法的基础上，其特征在于，
[0041]在所述载荷计算工序中，基于在所述碰撞检测装置中事先存储的表示所述能量吸收部件中的所述载荷值和所述位移量之间的关系的载荷一位移特性数据，计算所述载荷值。
[0042]技术方案11所记载的发明，在技术方案7至10的任一项所记载的碰撞检测方法基础上，其特征在于，
[0043]在所述位移计算工序中，基于在所述碰撞检测装置中事先存储的表示所述能量吸收部件中的所述位移量和所述电阻值之间关系的位移一电阻特性数据，计算所述位移量。
[0044]技术方案12所记载的发明,在技术方案7至11的任一项所记载的碰撞检测方法的基础上，其特征在于，
[0045]所述能量吸收部件是含有具有导电性的纤维的复合材料。
[0046]发明的效果
[0047]根据本发明，在具有导电性的碰撞盒的压塌方向的两个端面上抵接配置有两个具有导电性的抵接部件，通过分别与这两个抵接部件电连接的电阻检测单元，检测与碰撞盒的压塌相伴的电阻值的变化量，基于该电阻值的变化量，计算在碰撞盒的压塌方向上的位移量(压塌量)。因而，使用对应于碰撞盒的压塌量而变化的电阻值计算该压塌量，从而能够在碰撞盒的压塌方向的整个长度范围内检测该压塌量。
【专利附图】
【附图说明】
[0048]图1是示意地表示实施方式中的碰撞检测装置的结构的图。
[0049]图2是表示实施方式中的载荷一位移特性数据的一个例子的曲线图。
[0050]图3是用于说明实施方式中的碰撞检测装置的动作的流程图。
[0051]图4是用于说明实施方式中两个冲击吸收单元受到冲击载荷时的能量吸收方式的图。
[0052]标号的说明
[0053]I碰撞检测装置
[0054]2冲击吸收单元
[0055]21碰撞盒(能量吸收部件)
[0056]22盖部件(抵接部件)
[0057]3电阻测量器(电阻检测单元)
[0058]4气囊动作装置
[0059]5控制部(位移计算单元、载荷计算单元、冲击加速度计算单元、判定单元)
[0060]51位移一电阻特性数据
[0061]52载荷一位移特性数据
[0062]100 车辆
[0063]101保险杠
[0064]102前车架
【具体实施方式】
[0065]下面，参照附图，对于本发明的实施方式进行说明。
[0066]图1是示意地表示实施方式中的碰撞检测装置I的结构的图。
[0067]如该图所示，碰撞检测装置I搭载在车辆(汽车)100上，检测该车辆100与外部物体之间的碰撞，使得用于保护乘客的气囊展开。具体地说，碰撞检测装置I具有:两个冲击吸收单元2、2 ;两个电阻测量器3、3 ;气囊动作装置4 ；以及控制部5。
[0068]此外，在下面的说明中，“前” “后” “左” “右”只要没有特别声明，均表示从搭载有碰撞检测装置I的车辆100观察的方向。
[0069]两个冲击吸收单元2、2在车辆100的保险杠101和前车架102之间沿左右方向(车辆宽度方向)并列设置，吸收来自车辆前方的冲击。各冲击吸收单元2具有碰撞盒21、和与碰撞盒21的前后两个端面抵接配置的两个盖部件22、22。
[0070]其中，碰撞盒21是本发明所涉及的能量吸收部件，被从前方受到冲击载荷后的前侧的盖部件22挤压而在前后方向上压塌，从而吸收该冲击能量。该碰撞盒21形成为圆筒状，以在前后方向上延伸的方式配置。另外，碰撞盒21由使用纤维对树脂进行强化的复合材料即纤维强化塑料(Fiber Reinforced Plastics:FRP)构成,详细地说，由含有具有导电性的纤维(例如碳纤维或金属纤维)的FRP构成，因此具有导电性。
[0071]两个盖部件22、22形成为与前后方向正交的金属制的大致平板状，以与碰撞盒21的前后两个端面抵接的方式配置。这样的两个盖部件22、22是冲击吸收单元2的向车辆100上安装的部分，前侧的盖部件22安装在保险杠101的背面，后侧的盖部件22安装在前车架102的前表面。因此，这两个盖部件22、22如果经由保险杠101而向冲击吸收单元2施加来自前方的冲击载荷，则前侧的盖部件22对碰撞盒21进行挤压、后侧的盖部件22对碰撞盒21进行支撑，从而将碰撞盒21在前后方向上挤压而压塌。
[0072]两个电阻测量器3、3对应于两个冲击吸收单元2、2而设置，对该两个冲击吸收单元2、2的电阻值分别进行测量。具体地说，各电阻测量器3与对应的冲击吸收单元2、2的两个盖部件22、22分别电连接。因此，各电阻测量器3能够检测与碰撞盒21的压塌相伴的该冲击吸收单元2 (即，碰撞盒21自身)的电阻值的变化量。
[0073]气囊动作装置4具有用于保护车辆100的乘客的未图示的气囊，基于来自控制部5的控制信号使该气囊展开(膨胀)。
[0074]控制部5与两个电阻测量器3、3及气囊动作装置4电连接，如后所述，基于两个电阻测量器3、3所测量的电阻值，对气囊动作装置4的动作进行控制。另外，控制部5将位移一电阻特性数据51和载荷一位移特性数据52作为冲击吸收单元2的特性数据而存储。
[0075]其中，位移一电阻特性数据51是表示冲击吸收单元2 (碰撞盒21)的电阻值和碰撞盒21在前后方向上的位移量(压塌量)之间的关系的数据。
[0076]另一方面，如图2所示，载荷一位移特性数据52是表示碰撞盒21在前后方向的位移量(压塌量)和此时作用于碰撞盒21 (冲击吸收单元2)的前后方向的载荷值之间的关系的数据。
[0077]该位移一电阻特性数据51及载荷一位移特性数据52事先取得且存储于控制部5中。但是，该位移一电阻特性数据51及载荷一位移特性数据52也可以存储在未图示的存储部中，由控制部5从该存储部中读出而使用。
[0078][动作]
[0079]下面，参照图3及图4，对于碰撞检测装置I的动作进行说明。
[0080]图3是用于说明碰撞检测装置I的动作的流程图，图4是用于说明受到冲击载荷后的两个冲击吸收单元2、2的能量吸收方式(即，两个碰撞盒21、21的压塌方式)的图。
[0081]此外，在下面的说明中，在两个冲击吸收单元2、2中，在配置在车辆100左侧的碰撞吸收单元的标号中标注“L”，在配置在右侧的碰撞吸收单元的标号中标注“R”，对它们分别进行识别。
[0082]例如，如果搭载有碰撞检测装置I的车辆100与前方的物体发生碰撞等，则来自前方的冲击载荷经由保险杠101施加给两个冲击吸收单元2、2，各碰撞盒21在前后方向上被挤压而压塌。
[0083]于是，与各碰撞盒21在前后方向上压塌(变短)相伴，导电路径变短，该碰撞盒21的电阻值降低。此时，如图3所示，各电阻测量器3对相应的碰撞盒21的电阻值的变化量进行检测(步骤SI)。
[0084]然后，控制部5基于在步骤SI中由电阻测量器3所检测到的电阻值的变化量，计算各碰撞盒21在前后方向上的位移量(压塌量)(步骤S2)。具体地说，控制部5基于位移一电阻特性数据51，作为与由各电阻测量器3所检测出的电阻值的变化量对应的值，计算各碰撞盒21的位移量。
[0085]然后，控制部5基于在步骤S2中计算出的各碰撞盒21的位移量，对是否使气囊动作装置4动作进行判定(步骤S3)。具体地说，控制部5判定各碰撞盒21的位移量是否超过规定的阈值。
[0086]另外，控制部5基于在步骤S2中计算出的各碰撞盒21的位移量，计算作用于该碰撞盒21的载荷值(步骤S4)。具体地说，控制部5基于载荷一位移特性数据52(参照图2)，作为与各碰撞盒21的位移量对应的值，计算作用于该碰撞盒21的载荷值。
[0087]然后，控制部5基于在步骤S4中计算出的各碰撞盒21上的载荷值，计算在该碰撞盒21上作用的冲击加速度(步骤S5)。在该步骤S5中，控制部5基于左右两个碰撞盒21L、21R的位移量及载荷值，通过将各载荷值除以与左右的位移量对应比例的车辆重量，从而计算左右两个碰撞盒21、21各自的冲击加速度。
[0088]具体地说，如图4 (a)所示，在将左侧的碰撞盒2IL的位移量设为X，将右侧的碰撞盒21R的位移量设为Y的情况下，控制部5使用下面的公式(I)和公式(2)，计算在左侧的碰撞盒21L中的冲击加速度、和在右侧的碰撞盒21R中的冲击加速度Ακ。
[0089]Al = Fl/ [ΜX {X/ (Χ+Υ)}](I)
[0090]Ae = Fe/ [Μ X {Υ/ (X-Y)} ](2)
[0091]其中，^及Fk是在左侧的碰撞盒21L中的载荷值及在右侧的碰撞盒21R中的载荷值，M是车辆100的重量。
[0092]上述碰撞盒21的位移量左右不同的情况，例如会在冲击载荷从车辆100的左右方向中央向左右任意一侧偏移等情况下出现。
[0093]此外，如图4(b)所示，在由于冲击载荷施加在车辆100的左右方向中央，因此左右两个碰撞盒21L、21R的位移量大致相同的情况下，控制部5也可以使用对上述公式(I)、公式(2)进行简化后的下述公式(3)、公式(4)，计算冲击加速度\、~。
[0094]Al = Fl/ (M/2)(3)
[0095]Ae = Fe/ (M/2)(4)
[0096]然后，如图3所示，控制部5基于在步骤S5中计算出的冲击加速度\、Ak，进行是否使气囊动作装置4动作的判定(步骤S6)。具体地说，控制部5判定冲击加速度\、~是否超过规定的阈值。
[0097]并且，在控制部5在步骤S3中判定为两个碰撞盒21、21的位移量中的某一个超过了规定的阈值，或者，在步骤S6中判定为冲击加速度\、AK中的某一个超过了规定的阈值的情况下，使气囊动作装置4动作，使气囊展开(步骤S7)。
[0098]如上所述，根据本实施方式，在具有导电性的碰撞盒21的前后两个端面上，抵接配置具有导电性的两个盖部件22、22，通过与这两个盖部件22、22分别电连接的电阻测量器3，检测与碰撞盒21的压塌相伴的电阻值的变化量，基于该电阻值的变化量，计算碰撞盒21在前后方向上的位移量(压塌量)。因此，通过使用与碰撞盒21的压塌量对应而变化的电阻值计算该压塌量，从而能够在碰撞盒21的压塌方向(前后方向)的全长范围内检测其压塌量。
[0099]另外，由于可以说是碰撞盒21自身发挥了位移的感应功能，所以与需要设置专用的位移传感器的现有技术不同，可以采用在各冲击吸收单元2上仅设置电阻测量器3的简单结构。
[0100]另外，基于碰撞盒21的位移量计算冲击加速度ApAK，并基于该冲击加速度ApAK，进行是否使气囊动作装置4动作的判定。因此，与仅基于碰撞盒的位移量使气囊动作的现有技术不同，即使在不伴随碰撞盒21的压塌的轻度冲击的情况下，也能够可靠地检测该情况，使气囊动作。
[0101]而且，由于在这样轻度冲击的情况下也能够高灵敏度地检测加速度，因此，对于具有急剧的初始上升的载荷一位移特性数据52(参照图2)的碰撞盒21也适用。S卩，即使对于具有高的能量吸收量的碰撞盒21也适用。
[0102][变形例]
[0103]此外，能够应用本发明的实施方式并不限定于上述实施方式，能够在不脱离本发明主旨的范围内进行适当变更
[0104]例如，在上述实施方式中，气囊动作装置4的动作判定是基于碰撞盒21的位移量和冲击加速度这两方而进行的，也可以仅基于该位移量和冲击加速度的某一方进行。
[0105]另外，在计算冲击加速度的情况下，也可以根据碰撞盒21的位移量直接(根据位移量的时间变化)计算该冲击加速度，而无需经过载荷值计算。
[0106]另外，在判定为碰撞盒21的位移量或冲击加速度超过规定的阈值的情况下使气囊动作，此外，也可以对例如除了气囊以外的乘客保护装置、控制装置等的动作进行控制。
[0107]另外，碰撞盒21只要具有导电性即可，也可以不使用FRP构成，例如也可以是金属制的。此外，碰撞盒21并不限定于圆筒状，例如也可以是圆柱状、棱柱状、棱锥状等。
【权利要求】
1.一种碰撞检测装置，其搭载于车辆上，检测该车辆和外部物体之间的碰撞， 该碰撞检测装置的特征在于，具有: 能量吸收部件，其具有导电性，朝向规定的压塌方向压塌而吸收冲击能量； 两个抵接部件，它们具有导电性，抵接配置在所述能量吸收部件的所述压塌方向的两个端面，将该能量吸收部件向所述压塌方向挤压而使其压塌； 电阻检测单元，其与所述两个抵接部件分别电连接，检测与所述能量吸收部件的压塌相伴的电阻值的变化量；以及 位移计算单元，其基于所述电阻检测单元所检测出的电阻值的变化量，计算所述能量吸收部件在所述压塌方向上的位移量。
2.根据权利要求1所述的碰撞检测装置，其特征在于， 具有判定单元，其基于所述位移计算单元计算出的所述能量吸收部件的位移量，判定是否使对所述车辆的乘客进行保护的气囊动作。
3.根据权利要求1或2所述的碰撞检测装置，其特征在于，具有: 载荷计算单元，其基于由所述位移计算单元计算出的所述能量吸收部件的位移量，计算在所述能量吸收部件上作用的载荷值； 冲击加速度计算单元，其基于由所述载荷计算单元计算出的载荷值，计算在所述能量吸收部件上作用的冲击加速度；以及 判定单元，其基于由所述冲击加速度计算单元计算出的冲击加速度，判定是否使对所述车辆的乘客进行保护的气囊动作。
4.根据权利要求3所述的碰撞检测装置，其特征在于， 所述载荷计算单元预先存储表示所述能量吸收部件中的所述载荷值和所述位移量之间关系的载荷一位移特性数据，基于该载荷一位移特性数据计算所述载荷值。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的碰撞检测装置，其特征在于， 所述位移计算单元预先存储表示所述能量吸收部件中的所述位移量和所述电阻值之间关系的位移一电阻特性数据，基于该位移一电阻特性数据计算所述位移量。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的碰撞检测装置，其特征在于， 所述能量吸收部件是含有纤维的复合材料，该纤维具有导电性。
7.—种碰撞检测方法,其检测搭载于车辆上的碰撞检测装置中的该车辆和外部物体之间的碰撞， 该碰撞检测方法的特征在于， 作为所述碰撞检测装置，具有: 能量吸收部件，其具有导电性，朝向规定的压塌方向压塌而吸收冲击能量； 两个抵接部件，其具有导电性，抵接配置在所述能量吸收部件的所述压塌方向的两个端面，将该能量吸收部件向所述压塌方向挤压而压塌；以及电阻检测单元，其与所述两个抵接部件分别电连接， 该碰撞检测方法包括: 电阻检测工序，在该工序中，通过所述电阻检测单元，检测与所述能量吸收部件的压塌相伴的电阻值的变化量；以及 位移计算工序，在该工序中，基于在所述电阻检测工序中检测出的电阻值的变化量，计算所述能量吸收部件在所述压塌方向上的位移量。
8.根据权利要求7所述的碰撞检测方法，其特征在于， 具有判定工序，在该工序中，基于在所述位移计算工序中计算出的所述能量吸收部件的位移量，判定是否使对所述车辆的乘客进行保护的气囊动作。
9.根据权利要求7或8所述的碰撞检测方法，其特征在于，包括: 载荷计算工序，在该工序中，基于在所述位移计算工序中计算出的所述能量吸收部件的位移量，计算在所述能量吸收部件上作用的载荷值； 冲击加速度计算工序，在该工序中，基于在所述载荷计算工序中计算出的载荷值，计算在所述能量吸收部件上作用的冲击加速度；以及 判定工序，在该工序中，基于在所述冲击加速度计算工序中计算出的冲击加速度，判定是否使对所述车辆的乘客进行保护的气囊动作。
10.根据权利要求9所述的碰撞检测方法，其特征在于， 在所述载荷计算工序中，基于在所述碰撞检测装置中事先存储的、表示所述能量吸收部件中的所述载荷值和所述位移量之间的关系的载荷一位移特性数据，计算所述载荷值。
11.根据权利要求7至10中任一项所述的碰撞检测方法，其特征在于， 在所述位移计算工序中，基于在所述碰撞检测装置中事先存储的、表示所述能量吸收部件中的所述位移量和所述电阻值之间的关系的位移一电阻特性数据，计算所述位移量。
12.根据权利要求7至11中任一项所述的碰撞检测方法，其特征在于， 所述能量吸收部件是含有纤维的复合材料，该纤维具有导电性。
【文档编号】B60R21/0136GK104417476SQ201410406352
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2014年8月18日 优先权日:2013年8月23日
【发明者】池田聪, 向中野侑哉, 长泽勇 申请人:富士重工业株式会社