車両の外装部材変形センサ
【課題】 車両の衝突等による外装部材の変形を正確に検出することのできるセンサを提供する。
【解決手段】 車両の外装部材変形センサ２０を、エラストマーと、該エラストマー中に略単粒子状態でかつ高充填率で配合されている球状の導電性フィラーと、を有し、弾性変形量が増加するに従って電気抵抗が増加する弾性変形可能なセンサ本体２０１と、センサ本体２０１に接続され、該電気抵抗を出力可能な電極Ａ、Ｂ、Ｍと、を備えて構成し、車両９の外部に表出している外装部材９００に配置する。
【解決手段】 車両の外装部材変形センサ２０を、エラストマーと、該エラストマー中に略単粒子状態でかつ高充填率で配合されている球状の導電性フィラーと、を有し、弾性変形量が増加するに従って電気抵抗が増加する弾性変形可能なセンサ本体２０１と、センサ本体２０１に接続され、該電気抵抗を出力可能な電極Ａ、Ｂ、Ｍと、を備えて構成し、車両９の外部に表出している外装部材９００に配置する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、衝突等による車両の外装部材の変形を検出可能なセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車には、衝突時に乗員を保護するための乗員保護システムが搭載されている。乗員保護システムは、衝撃を検出するセンサと、該センサからの信号に基づいて衝突か否かを判断する乗員保護ＥＣＵ（電子制御ユニット）と、エアバッグ等の乗員保護装置と、を備えている。ここで、衝撃を検出するセンサとしては、例えば、衝突時の加速度（適宜、減速度を含む。以下同じ。）を検出する加速度センサがある（特許文献１参照）。また、光ファイバを利用して衝突時の荷重を検出する荷重センサがある（特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平６−５６０００号公報
【特許文献２】特開２００６−１４２８７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
例えば、車両が他の車両等に前方衝突した場合、車両の前方向（進行方向）に加速度が生じる。また、他の車両が側方から衝突してきた場合には、車両の左右方向に加速度が生じる。加速度センサでは、生じた加速度を検出し、乗員保護ＥＣＵでは、その加速度の値に基づいて、衝突か否かを判断している。つまり、加速度センサによると、加速度から間接的に衝突の有無を判断している。しかし、衝突以外、例えば、縁石への乗り上げ、悪路走行等の走行状態によっても、加速度は生じる。このため、衝突していない場合でも、生じた加速度により、衝突したと判断してしまい、乗員保護装置が誤動作するおそれがある。
【０００４】
また、加速度センサは、通常、車両ボディに点在して設置されている。また、加速度センサは、自身が加速度を受けないと、加速度を検出することができない。このため、設置位置から離れた部位が部分的に衝突した場合等には、加速度が検出され難く、衝突を正確に認識することができない。
【０００５】
一方、光ファイバセンサでは、衝突により光ファイバが変形すると、当該光ファイバの一端から他端へ伝達される光の損失が大きくなる。乗員保護ＥＣＵでは、この光損失の値に基づいて、衝突か否かを判断している。しかし、光ファイバセンサを広範囲に配索することは難しく、配線経路も複雑になる。特に、設置場所が曲面の場合は、配索が困難である。また、上述したように、光ファイバセンサは、光ファイバの変形を利用して衝突判別を行っている。ここで、光ファイバの変形量は比較的小さい。このため、光ファイバセンサの検出レンジは比較的狭い。また、光ファイバセンサを用いて衝突位置を検出しようとした場合、検出位置に応じて各々独立した発光源と受光源とが必要となる。このため、乗員保護システムが高価になってしまう。
【０００６】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、車両の衝突等による外装部材の変形を正確に検出することのできるセンサを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）本発明の車両の外装部材変形センサ（以下、適宜「本発明の外装部材変形センサ」と称す。）は、エラストマーと、該エラストマー中に略単粒子状態でかつ高充填率で配合されている球状の導電性フィラーと、を有し、弾性変形量が増加するに従って電気抵抗が増加する弾性変形可能なセンサ本体と、該センサ本体に接続され、該電気抵抗を出力可能な電極と、を備えてなり、車両の外部に表出している外装部材に配置され、該外装部材の変形を検出可能なことを特徴とする（請求項１に対応）。
【０００８】
本発明の外装部材変形センサは、車両の外装部材に配置されている。外装部材は、車両の外部に表出しており、車両ボディの外殻をなす。このため、車両が人や物体等の衝突対象物と衝突した場合、外装部材は最初に変形する。よって、本発明の外装部材変形センサによると、衝突等を早期に検出することができる。
【０００９】
本発明の外装部材変形センサにおけるセンサ本体（以下、適宜「本発明におけるセンサ本体」と称す。）は、弾性変形可能であり、エラストマーと球状の導電性フィラーとを有する。本明細書において、「エラストマー」は、ゴムおよび熱可塑性エラストマーを含む。また、導電性フィラーは、エラストマー中に、略単粒子状態で、かつ高充填率で配合されている。ここで、「略単粒子状態」とは、導電性フィラーの全重量を１００重量％とした場合の５０重量％以上が、凝集した二次粒子としてではなく、単独の一次粒子の状態で存在していることをいう。また、「高充填率」とは、導電性フィラーが最密充填に近い状態で配合されていることをいう。
【００１０】
このように、導電性フィラーが、略単粒子状態で、かつ高充填率で配合されると、エラストマー分（皮膜）を介した導電性フィラー同士の接触により、三次元的な導電パスが形成される。したがって、本発明におけるセンサ本体は、荷重が印加されていない状態（以下、適宜「無荷重状態」と称す。）、言い換えると、変形していない自然状態で、高い導電性を有する。なお、本明細書における「弾性変形」には、圧縮、伸張、曲げ等による変形がすべて含まれる。
【００１１】
例えば、従来からある感圧導電性樹脂は、非圧縮状態で電気抵抗が大きく、圧縮により変形すると電気抵抗が減少する。これは、感圧導電性樹脂の構成から次のように説明することができる。すなわち、感圧導電性樹脂は、樹脂と、該樹脂に配合された導電性フィラーと、からなる。ここで、導電性フィラーの充填率は低い。このため、無荷重状態において、導電性フィラー同士は離れている。つまり、無荷重状態では、感圧導電性樹脂の電気抵抗は大きい。また、荷重が印加され感圧導電性樹脂が変形すると、導電性フィラー同士が接触して、一次元的な導電パスが形成される。これにより、電気抵抗が減少する。
【００１２】
これに対して、本発明におけるセンサ本体は、弾性変形量が増加するに従って電気抵抗が増加する。この理由は、次のように考えられる。図１、図２に、本発明におけるセンサ本体の、荷重の印加前後における導電パスの変化をモデルで示す。ただし、図１、図２に示すのは、センサ本体の一例であり、本発明におけるセンサ本体、導電性フィラーの形状、材質等を何ら限定するものではない。
【００１３】
図１に示すように、センサ本体１００において、導電性フィラー１０２の多くは、エラストマー１０１中に一次粒子の状態で存在している。また、導電性フィラー１０２の充填率は高く、最密充填に近い状態で配合されている。これにより、無荷重状態において、センサ本体１００には、導電性フィラー１０２による三次元的な導電パスＰが形成されている。よって、無荷重状態では、センサ本体１００の電気抵抗は小さい。一方、図２に示すように、センサ本体１００に荷重が印加されると、センサ本体１００は弾性変形する（図２中の点線枠は、図１の無荷重状態を示している。）。ここで、導電性フィラー１０２は最密充填に近い状態で配合されているため、導電性フィラー１０２が移動できるスペースはほとんどない。よって、センサ本体１００が弾性変形すると、導電性フィラー１０２同士が反発し合い、導電性フィラー１０２同士の接触状態が変化する。その結果、三次元的な導電パスＰが崩壊し、電気抵抗が増加する。
【００１４】
このようなセンサ本体を備えた本発明の外装部材変形センサは、電極から出力されるセンサ本体の電気抵抗の増加に基づいて、車両の外装部材に生じる圧縮、伸張、曲げ等の様々な変形を直接検出することができる。並びに、当該変形の原因となる荷重等を検出することができる。ここで、「電気抵抗を出力可能」とは、電気抵抗を直接あるいは間接的に出力可能なことをいう。すなわち、直接、電極から電気抵抗を出力する場合は勿論、電圧や電流など電気抵抗に関連する他の電気量を出力する場合を含む。
【００１５】
また、本発明におけるセンサ本体は、エラストマーを母材とする。このため、本発明の外装部材変形センサは、加工性に優れ、形状設計の自由度が高い。よって、形状が複雑な外装部材への配置が容易であり、外装部材の広い領域における荷重、変形を検出することができる。例えば、本発明の外装部材変形センサを、車両の全周に亘って配置すれば、前方、後方、側方からの衝突等をもれなく検出することができる。また、センサ本体に接続される電極の数、配置を調整することにより、より細かなセンシングが可能となり、荷重の印加位置、変形位置の特定も可能となる。
【００１６】
本発明の外装部材変形センサでは、エラストマーや導電性フィラーの種類、導電性フィラーの充填率等を調整することにより、無荷重状態における電気抵抗値を所定の範囲に設定することができる。このため、検出可能な荷重、弾性変形量の範囲、つまり、検出レンジを大きくすることができる。加えて、弾性変形量に対する電気抵抗の増加挙動を調整することができるため、所望の応答感度を実現することができる。
【００１７】
また、本発明の外装部材変形センサは、無荷重状態において高い導電性を有する。つまり、本発明の外装部材変形センサは、無荷重状態において導電状態にある。このため、無荷重状態において、導電性の低いセンサ（例えば、従来の感圧導電性樹脂を用いたセンサ）と比較して、作動診断が容易である。すなわち、無荷重状態において導電性の低いセンサの場合、無荷重状態のままでは、正常なのか異常なのか（例えば回路に断線等が生じているのか）判別し難い。このため、導電性が低いセンサに、敢えて、比較的高い電圧を印加して、通電させてみる必要がある。あるいは、センサを試験的に作動させて通電状態をチェックする必要がある。したがって、作動診断が煩雑である。これに対して、本発明の外装部材変形センサの場合、無荷重状態において高い導電性を有している。このため、無荷重状態のままで、正常、異常の判別がし易い。したがって、作動診断が容易である。例えば、エンジンを作動させた時に、車両のイグニッションスイッチのオンに連動して、本発明の外装部材変形センサが組み込まれている回路に電流が流れるようにすることで、容易に作動診断を行うことができる。
【００１８】
（２）好ましくは、上記（１）の構成において、前記外装部材は、バンパカバーおよびドアパネルの少なくとも一方である構成とするとよい（請求項２に対応）。例えば、本発明の外装部材変形センサが、バンパカバーに配置されている場合には、車両前方、後方からの衝突を速やかに検出することができる。また、ドアパネルに配置されている場合には、車両側方からの衝突を速やかに検出することができる。本構成によると、衝突をより早く検出することができるため、乗員保護装置の速やかな駆動が可能となる。
【００１９】
（３）好ましくは、上記（１）または（２）の構成において、前記センサ本体は、弾性的に曲げ変形可能である構成とするとよい（請求項３に対応）。本構成によると、外装部材が曲げ変形した時の電気抵抗の変化を検出することができる。また、単なる圧縮変形、伸張変形と比較して、曲げ変形の方が大きな弾性変形量を確保し易い。このため、本構成によると、外装部材に作用する荷重、および外装部材の曲げ変形を、高精度で検出することができる。
【００２０】
（４）好ましくは、上記（３）の構成において、前記センサ本体は、前記外装部材に固定された固定面と、該固定面に背向する背向面と、を備え、該背向面には、該背向面の弾性変形を拘束する拘束部材が配置されている構成とするとよい（請求項４に対応）。ここで、「外装部材に固定された」とは、センサ本体が外装部材に、直接固定されている態様と、何らかの固定部材を介して間接的に固定されている態様と、の両方を含む（以下（５）の構成においても同じ）。本構成によると、センサ本体の背向面の弾性変形が、拘束部材により規制される。これにより、固定面の弾性変形量と、背向面の弾性変形量と、の較差が大きくなる。その結果、センサ本体全体としての弾性変形量が大きくなり、電気抵抗の増加量も大きくなる。つまり、外装部材に作用する荷重、およびそれにより生じる変形を検出し易くなる。
【００２１】
（５）また、好ましくは、上記（３）の構成において、前記センサ本体は、前記外装部材に固定された固定面と、該固定面に背向する背向面と、を備え、該背向面は、表出している構成とするとよい（請求項５に対応）。本構成によると、センサ本体は、固定面により確実に外装部材に固定される。よって、外装部材の曲げ変形を正確に検出することができる。また、上記（４）の構成のような拘束部材が配置されていない分、構成が簡単になり、製造コストを抑えることができる。
【００２２】
（６）好ましくは、上記（１）ないし（５）のいずれかの構成において、前記センサ本体は長尺状を呈し、前記電極は、該センサ本体の長手方向に沿って複数配置されている構成とするとよい（請求項６に対応）。本構成によると、例えば、電極をセンサ本体の長手方向の所定間隔ごとに配置することで、より細かなセンシングが可能となる。また、荷重の印加位置、変形位置の特定も可能となる。
【００２３】
（７）好ましくは、上記（１）ないし（６）のいずれかの構成において、前記センサ本体は、前記エラストマーと前記導電性フィラーとを必須成分とするエラストマー組成物からなり、該エラストマー組成物の、該導電性フィラーの配合量と電気抵抗との関係を表すパーコレーションカーブにおいて、電気抵抗変化が飽和する第二変極点の該導電性フィラーの配合量（飽和体積分率：φｓ）が３５ｖｏｌ％以上である構成とするとよい（請求項７に対応）。
【００２４】
一般に、絶縁性のエラストマーに導電性フィラーを混合してエラストマー組成物とした場合、エラストマー組成物の電気抵抗は、導電性フィラーの配合量によって変化する。図３に、エラストマー組成物における、導電性フィラーの配合量と電気抵抗との関係を模式的に示す。
【００２５】
図３に示すように、エラストマー１０１に導電性フィラー１０２を混合していくと、エラストマー組成物の電気抵抗は、はじめはエラストマー１０１の電気抵抗とほとんど変わらない。しかし、導電性フィラー１０２の配合量がある体積分率に達すると、電気抵抗が急激に低下して、絶縁体−導電体転移が起こる（第一変極点）。この第一変極点における導電性フィラー１０２の配合量を、臨界体積分率（φｃ）と称す。また、さらに導電性フィラー１０２を混合していくと、ある体積分率から、電気抵抗の変化が少なくなり電気抵抗変化が飽和する（第二変極点）。この第二変極点における導電性フィラー１０２の配合量を、飽和体積分率（φｓ）と称す。このような電気抵抗の変化は、パーコレーションカーブと呼ばれ、エラストマー１０１中に導電性フィラー１０２による導電パスＰ１が形成されるためと考えられている。
【００２６】
例えば、導電性フィラーの粒子径が小さい、導電性フィラーとエラストマーとの相溶性が悪い等の理由により、導電性フィラーが凝集し、凝集体が形成されている場合には、一次元的な導電パスが形成され易い。このような場合には、エラストマー組成物の臨界体積分率（φｃ）は、２０ｖｏｌ％程度と比較的小さくなる。同様に、飽和体積分率（φｓ）も比較的小さくなる。言い換えると、臨界体積分率（φｃ）および飽和体積分率（φｓ）が小さい場合には、導電性フィラーは一次粒子として存在し難く、二次粒子（凝集体）を形成し易い。よって、この場合、導電性フィラーをエラストマー中に多量に配合することは難しい。つまり、導電性フィラーを最密充填に近い状態で配合することは難しい。また、粒子径の小さな導電性フィラーを多量に配合すると、凝集構造が三次元的に成長するため、変形に対する導電性の変化が乏しくなる。
【００２７】
本構成によると、センサ本体は、飽和体積分率（φｓ）が３５ｖｏｌ％以上であるエラストマー組成物からなる。飽和体積分率（φｓ）が３５ｖｏｌ％以上と大きいため、導電性フィラーは、エラストマー中に略単粒子状態で安定に存在する。よって、導電性フィラーを、最密充填に近い状態で配合することができる。
【００２８】
（８）好ましくは、上記（１）ないし（７）のいずれかの構成において、前記導電性フィラーの充填率は、前記センサ本体の全体の体積を１００ｖｏｌ％とした場合の３０ｖｏｌ％以上６５ｖｏｌ％以下である構成とするとよい（請求項８に対応）。
【００２９】
本構成によると、エラストマー中に導電性フィラーが最密充填に近い状態で配合される。よって、センサ本体に、導電性フィラーによる三次元的な導電パスが形成され易くなる。
【００３０】
（９）好ましくは、上記（１）ないし（８）のいずれかの構成において、前記導電性フィラーは、カーボンビーズである構成とするとよい（請求項９に対応）。カーボンビーズは、導電性が良好で、比較的安価である。また、略真球状を呈しているため、高充填率で配合することができる。
【００３１】
（１０）好ましくは、上記（１）ないし（９）のいずれかの構成において、前記導電性フィラーの平均粒子径は、０．０５μｍ以上１００μｍ以下である構成とするとよい（請求項１０に対応）。本構成によると、導電性フィラーは凝集し難く、一次粒子の状態で存在し易い。なお、平均粒子径は、一次粒子の状態で存在する導電性フィラーの平均粒子径を意味する。
【００３２】
（１１）好ましくは、上記（１）ないし（１０）のいずれかの構成において、前記エラストマーは、シリコーンゴム、エチレン−プロピレン共重合ゴム、天然ゴム、スチレン−ブタジエン共重合ゴム、アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム、アクリルゴムから選ばれる一種以上を含む構成とするとよい（請求項１１に対応）。本構成によると、エラストマーと導電性フィラーとの相溶性が良好である。このため、導電性フィラーが一次粒子の状態で存在し易くなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、本発明の外装部材変形センサの実施形態について説明する。まず、本発明の外装部材変形センサの実施形態について説明し、次に、本発明の外装部材変形センサを構成するセンサ本体について詳しく説明する。
【００３４】
〈外装部材変形センサ〉
以下に示す実施形態は、本発明の外装部材変形センサを、自動車の乗員保護システムに組み込んだものである。
【００３５】
（１）第一実施形態
まず、本実施形態の外装部材変形センサの配置について説明する。図４（ａ）に、同外装部材変形センサが配置された車両の透過上面図を示す。図４（ｂ）に、同車両の透過側面図を示す。なお、図４以降の図において、方位は、車両９の進行方向を基準に定義している。
【００３６】
図４に示すように、車両９のフロントバンパ９０にはフロントバンパセンサユニット２が、左フロントドア９１Ｌには左フロントドアセンサユニット３Ｌが、左リアドア９２Ｌには左リアドアセンサユニット４Ｌが、右フロントドア９１Ｒには右フロントドアセンサユニット３Ｒが、右リアドア９２Ｒには右リアドアセンサユニット４Ｒが、リアバンパ９３にはリアバンパセンサユニット５が、各々内蔵されている（図４においては、説明の便宜上、これらのセンサユニットにハッチングを施して示す）。また、車両９の略中央フロア下には、乗員保護ＥＣＵ（図４においては、説明の便宜上、ハッチングを施して示す）６が埋設されている。
【００３７】
フロントバンパセンサユニット２、左フロントドアセンサユニット３Ｌ、左リアドアセンサユニット４Ｌ、右フロントドアセンサユニット３Ｒ、右リアドアセンサユニット４Ｒ、リアバンパセンサユニット５と、乗員保護ＥＣＵ６とは、それぞれハーネスにより接続されている。
【００３８】
フロントバンパセンサユニット２およびリアバンパセンサユニット５は、各々車両の左右方向（車幅方向）に沿って延設されている。フロントバンパセンサユニット２およびリアバンパセンサユニット５の左右両端部は、各々車両９の側方に廻り込んで配置されている。左フロントドアセンサユニット３Ｌ、左リアドアセンサユニット４Ｌ、右フロントドアセンサユニット３Ｒ、右リアドアセンサユニット４Ｒは、各々車両の前後方向に沿って延設されている。
【００３９】
次に、フロントバンパ９０に内蔵されたフロントバンパセンサユニット２の配置について詳しく説明する。なお、リアバンパ９３に内蔵されたリアバンパセンサユニット５の配置、構成、動き、作用効果は、フロントバンパセンサユニット２と同様である。したがって、以下、フロントバンパセンサユニット２についてのみ説明し、リアバンパセンサユニット５についての説明を兼ねるものとする。
【００４０】
図５に、車両９のフロントバンパ９０付近の透過斜視図を示す。なお、説明の便宜上、フロントバンパセンサユニット２を太線で示す。図５に示すように、フロントバンパセンサユニット２は、フロントバンパ９０のバンパカバー９００の裏面（後面）に沿って配置されている。
【００４１】
図６に、バンパカバー９００の裏面図を示す。図７に、図５および図６のＶＩＩ−ＶＩＩ断面図を示す。図６、図７に示すように、フロントバンパ９０は、バンパカバー９００とエネルギアブソーバ９０１とバンパリインフォースメント９０３とを備えている。
【００４２】
バンパリインフォースメント９０３は、アルミ合金製であって、長尺の四角筒状を呈している。バンパリインフォースメント９０３は、車幅方向に延設されている。バンパリインフォースメント９０３の左右両端は、鋼製のフロントサイドメンバ９０４の前端に、固定されている。
【００４３】
エネルギアブソーバ９０１は、発泡ＰＰ（ポリプロピレン）製であって、長尺状を呈している。エネルギアブソーバ９０１は、車幅方向に延在している。エネルギアブソーバ９０１は、バンパリインフォースメント９０３の前面に固定されている。エネルギアブソーバ９０１の前面には、車幅方向に延びる溝部９０２が凹設されている。
【００４４】
バンパカバー９００は、オレフィン系樹脂製であって、長尺状を呈している。バンパカバー９００は、車幅方向に延在している。バンパカバー９００は、エネルギアブソーバ９０１を覆っている。
【００４５】
フロントバンパセンサユニット２は、バンパカバー９００裏面において、エネルギアブソーバ９０１の溝部９０２と対向する部位に、固定されている。言い換えると、フロントバンパセンサユニット２は、溝部９０２に収容されている。
【００４６】
次に、フロントバンパセンサユニット２の構成について説明する。図８に、図７の円ＶＩＩＩ内の拡大図を示す。図６〜図８に示すように、フロントバンパセンサユニット２は、フロントバンパセンサ２０と、ブリッジ回路２１と、アンプ２２と、を備えている。このうち、フロントバンパセンサ２０は、本発明の外装部材変形センサに含まれる。
【００４７】
フロントバンパセンサ２０は、電極フィルム部２００とセンサ本体２０１と拘束フィルム部２０２とコネクタ２０３とを備えている。電極フィルム部２００は、基材フィルム２００ａとカバーフィルム２００ｂとを備えている。基材フィルム２００ａは、ポリイミド製であって、左右方向に延びる帯状を呈している。基材フィルム２００ａは、バンパカバー９００裏面（後面）に固定されている。
【００４８】
カバーフィルム２００ｂは、ポリイミド製であって、左右方向に延びる帯状を呈している。カバーフィルム２００ｂは、基材フィルム２００ａの表面（後面）を覆っている。カバーフィルム２００ｂの幅方向（上下方向）中央には、左右方向に延びる長方形状の長孔２００ｃが開設されている。
【００４９】
センサ本体２０１は、左右方向に延びる長尺板状を呈している。センサ本体２０１は、カバーフィルム２００ｂの長孔２００ｃに収容された状態で、基材フィルム２００ａの表面に固定されている。センサ本体２０１における基材フィルム２００ａとの当接面は、本発明の固定面に相当する。
【００５０】
センサ本体２０１は、ＥＰＤＭ中に、カーボンビーズ（日本カーボン社製「ニカビーズＩＣＢ０５２０」、平均粒子径約５μｍ）が配合されたエラストマー複合材料からなる。カーボンビーズの充填率は、センサ本体２０１の体積を１００ｖｏｌ％とした場合の４８ｖｏｌ％である。また、ＥＰＤＭ（エチレン−プロピレン−ジエン三元共重合体）にカーボンビーズを混合したエラストマー組成物のパーコレーションカーブにおいて、臨界体積分率（φｃ）は４３ｖｏｌ％、飽和体積分率（φｓ）は４８ｖｏｌ％である。
【００５１】
センサ本体２０１の左端には電極Ａが、右端には電極Ｂが、電極Ａと電極Ｂとの間には電極Ｍが、各々取り付けられている。詳しく説明すると、電極Ａ、Ｂ、Ｍは、各々金属製であって、上下に延びる短冊状を呈している。電極Ａ、Ｂ、Ｍは、センサ本体２０１と基材フィルム２００ａとの間、およびカバーフィルム２００ｂと基材フィルム２００ａとの間に、介装されている。電極Ａ、Ｂ、Ｍとコネクタ２０３とは、各々導線で接続されている。導線は、各々カバーフィルム２００ｂと基材フィルム２００ａとの間に、介装されている。電極Ａ、Ｂ、Ｍにより、センサ本体２０１には、左側区間２０１Ｌと右側区間２０１Ｒとが区画されている。左側区間２０１Ｌは、電極Ａと電極Ｍとの間に配置されている。右側区間２０１Ｒは、電極Ｍと電極Ｂとの間に配置されている。
【００５２】
拘束フィルム部２０２は、ポリイミド製であって、左右方向に延びる帯状を呈している。拘束フィルム部２０２は、センサ本体２０１における基材フィルム２００ａ側と反対の表面（つまり後面）に固定されている。センサ本体２０１における拘束フィルム部２０２との当接面は、本発明の背向面に相当する。拘束フィルム部２０２は、本発明における拘束部材に含まれる。
【００５３】
コネクタ２０３は、電極フィルム部２００の左方に接続されている。前述したように、コネクタ２０３は、電極Ａ、Ｍ、Ｂと結線されている。ブリッジ回路２１とアンプ２２とは、構造上は単一の部品として形成されている。ブリッジ回路２１およびアンプ２２は、コネクタ２０３の左方に接続されている。
【００５４】
次に、左フロントドア９１Ｌに内蔵された左フロントドアセンサユニット３Ｌの配置について詳しく説明する。なお、左リアドア９２Ｌに内蔵された左リアドアセンサユニット４Ｌ、右フロントドア９１Ｒに内蔵された右フロントドアセンサユニット３Ｒ、右リアドア９２Ｒに内蔵された右リアドアセンサユニット４Ｒの配置、構成、動き、作用効果は、左フロントドアセンサユニット３Ｌと同様である。したがって、以下、左フロントドアセンサユニット３Ｌについてのみ説明し、左リアドアセンサユニット４Ｌ、右フロントドアセンサユニット３Ｒ、右リアドアセンサユニット４Ｒについての説明を兼ねるものとする。
【００５５】
図９に、車両９の左フロントドア９１Ｌ付近のドア開時における透過斜視図を示す。なお、説明の便宜上、左フロントドアセンサユニット３Ｌを太線で示す。図９に示すように、左フロントドアセンサユニット３Ｌは、左フロントドア９１Ｌのフロントドアアウタパネル９１０の裏面（右面）に沿って配置されている。
【００５６】
図１０に、フロントドアアウタパネル９１０の裏面図を示す。図１１に、図９および図１０のＸＩ−ＸＩ断面図を示す。図１０、図１１に示すように、左フロントドア９１Ｌは、フロントドアアウタパネル９１０とフロントドアインナパネル９１１とオープニングウェザストリップアウタ９１２とを備えている。
【００５７】
フロントドアアウタパネル９１０およびフロントドアインナパネル９１１は、共に鋼板製である。フロントドアアウタパネル９１０の周縁と、フロントドアインナパネル９１１の周縁とは、接合されている。オープニングウェザストリップアウタ９１２は、ゴム製であって環状を呈している。オープニングウェザストリップアウタ９１２は、フロントドアインナパネル９１１の周縁に沿って、固定されている。ドア閉時において、オープニングウェザストリップアウタ９１２は、サイドアウタパネル９１３に弾接している。
【００５８】
左フロントドアセンサユニット３Ｌは、フロントドアアウタパネル９１０の裏面に、固定されている。すなわち、左フロントドアセンサユニット３Ｌは、フロントドアアウタパネル９１０とフロントドアインナパネル９１１との間に確保された袋状の空間に、収容されている。
【００５９】
次に、左フロントドアセンサユニット３Ｌの構成について説明する。左フロントドアセンサユニット３Ｌの構成と、前記フロントバンパセンサユニット２の構成との相違点は、電極が三つではなく、二つ配置されている点である。
【００６０】
すなわち、左フロントドアセンサユニット３Ｌは、左フロントドアセンサ３０Ｌと、ブリッジ回路３１Ｌと、アンプ３２Ｌと、を備えている。このうち、左フロントドアセンサ３０Ｌは、本発明の外装部材変形センサに含まれる。
【００６１】
左フロントドアセンサ３０Ｌは、電極フィルム部３００とセンサ本体３０１と拘束フィルム部３０２とコネクタ３０３とを備えている。電極フィルム部３００は、基材フィルム３００ａとカバーフィルム３００ｂとを備えている。基材フィルム３００ａは、ポリイミド製であって、前後方向に延びる帯状を呈している。基材フィルム３００ａは、フロントドアアウタパネル９１０裏面（右面）に固定されている。カバーフィルム３００ｂは、ポリイミド製であって、前後方向に延びる帯状を呈している。カバーフィルム３００ｂは、基材フィルム３００ａの表面（右面）を覆っている。カバーフィルム３００ｂの幅方向（上下方向）中央には、前後方向に延びる長方形状の長孔３００ｃが開設されている。
【００６２】
センサ本体３０１は、前後方向に延びる長尺板状を呈している。センサ本体３０１は、カバーフィルム３００ｂの長孔３００ｃに収容された状態で、基材フィルム３００ａの表面に固定されている。センサ本体３０１における基材フィルム３００ａとの当接面は、本発明の固定面に相当する。センサ本体３０１の材質は、前記センサ本体２０１の材質と同様である。
【００６３】
センサ本体３０１の後端には電極ａが、前端には電極ｂが、各々取り付けられている。詳しく説明すると、電極ａ、ｂは、各々金属製であって、上下に延びる短冊状を呈している。電極ａ、ｂは、センサ本体３０１と基材フィルム３００ａとの間、およびカバーフィルム３００ｂと基材フィルム３００ａとの間に、介装されている。電極ａ、ｂとコネクタ３０３とは、各々導線で接続されている。導線は、各々カバーフィルム３００ｂと基材フィルム３００ａとの間に、介装されている。
【００６４】
拘束フィルム部３０２は、ポリイミド製であって、左右方向に延びる帯状を呈している。拘束フィルム部３０２は、センサ本体３０１における基材フィルム３００ａ側と反対の表面（つまり右面）に固定されている。センサ本体３０１における拘束フィルム部３０２との当接面は、本発明の背向面に相当する。拘束フィルム部３０２は、本発明における拘束部材に含まれる。
【００６５】
コネクタ３０３は、電極フィルム部３００の前方に接続されている。前述したように、コネクタ３０３は、電極ａ、ｂと結線されている。ブリッジ回路３１Ｌとアンプ３２Ｌとは、構造上は単一の部品として形成されている。ブリッジ回路３１Ｌおよびアンプ３２Ｌは、コネクタ３０３の前方に接続されている。
【００６６】
次に、本実施形態の乗員保護システムの電気的構成について説明する。図１２に、本実施形態の乗員保護システムのブロック図を示す。図１２に示すように、本実施形態の乗員保護システム１は、フロントバンパセンサユニット２と、左フロントドアセンサユニット３Ｌと、左リアドアセンサユニット４Ｌと、右フロントドアセンサユニット３Ｒと、右リアドアセンサユニット４Ｒと、リアバンパセンサユニット５と、乗員保護ＥＣＵ６と、エアバッグ装置７０と、アクティブヘッドレスト装置７１と、を備えている。
【００６７】
フロントバンパセンサユニット２は、前述したように、フロントバンパセンサ２０と、ブリッジ回路２１と、アンプ２２と、を備えている。図１３に、フロントバンパセンサユニット２の回路図を示す。図１３に示すように、フロントバンパセンサ２０のセンサ本体２０１には、左側区間２０１Ｌと右側区間２０１Ｒとが区画されている。左側区間２０１Ｌは、電極Ａと電極Ｍとの間に配置されている。右側区間２０１Ｒは、電極Ｍと電極Ｂとの間に配置されている。左側区間２０１Ｌは抵抗Ｒ（ＡＭ）と、右側区間２０１Ｒは抵抗Ｒ（ＭＢ）と、それぞれ等価である。
【００６８】
ブリッジ回路２１には、抵抗Ｒ１〜Ｒ３が配置されている。抵抗Ｒ１〜Ｒ３と、抵抗Ｒ（ＡＭ）または抵抗Ｒ（ＭＢ）とにより、ホイーストンブリッジ回路が構成されている。すなわち、抵抗Ｒ１の高電位側には、抵抗Ｒ（ＡＭ）と抵抗Ｒ（ＭＢ）とが、交互に切り替え可能に接続されている。当該ホイーストンブリッジ回路の一端には、電源電圧Ｖｃｃが供給されている。電源電圧Ｖｃｃは、乗員保護ＥＣＵ６の５Ｖ電源（図略）から供給されている。また、当該ホイーストンブリッジ回路の他端は、接地（ＧＮＤ）されている。
【００６９】
なお、電源電圧Ｖｃｃ、抵抗Ｒ１〜Ｒ３の電気抵抗値は、各々既知である。このため、抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ３との中間電位Ｖ１と、抵抗Ｒ（ＡＭ）または抵抗Ｒ（ＭＢ）と抵抗Ｒ１との中間電位Ｖ２と、の電位差を測定することにより、実質的に左側区間２０１Ｌの抵抗Ｒ（ＡＭ）、あるいは右側区間２０１Ｒの抵抗Ｒ（ＭＢ）を測定することができる。
【００７０】
アンプ２２には、中間電位Ｖ１、Ｖ２が入力される。中間電位Ｖ１、Ｖ２の電位差ΔＶは、アンプ２２により増幅され、アナログの電圧データとして、乗員保護ＥＣＵ６のＡ／Ｄ（アナログ／デジタル）コンバータ６００に入力される。
【００７１】
左フロントドアセンサユニット３Ｌは、前述したように、左フロントドアセンサ３０Ｌと、ブリッジ回路３１Ｌと、アンプ３２Ｌと、を備えている。図１４に、左フロントドアセンサユニット３Ｌの回路図を示す。図１４に示すように、左フロントドアセンサ３０Ｌのセンサ本体３０１の電極ａから電極ｂまでの区間は、抵抗ｒ（ａｂ）と等価である。
【００７２】
ブリッジ回路３１Ｌには、抵抗ｒ１〜ｒ３が配置されている。抵抗ｒ１〜ｒ３と、抵抗ｒ（ａｂ）とにより、ホイーストンブリッジ回路が構成されている。当該ホイーストンブリッジ回路の一端には、電源電圧Ｖｃｃが供給されている。電源電圧Ｖｃｃは、乗員保護ＥＣＵ６の５Ｖ電源（図略）から供給されている。また、当該ホイーストンブリッジ回路の他端は、接地（ＧＮＤ）されている。
【００７３】
なお、電源電圧Ｖｃｃ、抵抗ｒ１〜ｒ３の電気抵抗値は、各々既知である。このため、抵抗ｒ２と抵抗ｒ３との中間電位ｖ１と、抵抗ｒ（ａｂ）と抵抗ｒ１との中間電位ｖ２と、の電位差を測定することにより、実質的にセンサ本体３０１の抵抗ｒ（ａｂ）を測定することができる。
【００７４】
アンプ３２Ｌには、中間電位ｖ１、ｖ２が入力される。中間電位ｖ１、ｖ２の電位差Δｖは、アンプ３２Ｌにより増幅され、アナログの電圧データとして、乗員保護ＥＣＵ６のＡ／Ｄコンバータ６００に入力される。
【００７５】
図１２に戻って、乗員保護ＥＣＵ６は、ＣＰＵ（中央処理装置）６０とエアバッグ用駆動回路６１ａとヘッドレスト用駆動回路６１ｂとを備えている。ＣＰＵ６０には、Ａ／Ｄコンバータ６００とＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）６０１とＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）６０２とが配置されている。
【００７６】
Ａ／Ｄコンバータ６００は、フロントバンパセンサユニット２、左フロントドアセンサユニット３Ｌ、左リアドアセンサユニット４Ｌ、右フロントドアセンサユニット３Ｒ、右リアドアセンサユニット４Ｒ、リアバンパセンサユニット５の各々から入力されるアナログの電圧データを、デジタルデータに変換する。
【００７７】
ＲＡＭ６０１は、変換された当該デジタルデータを、一時的に保管する。一方、ＲＯＭ６０２には、予め乗員保護用プログラム（エアバッグ展開用プログラム、ヘッドレスト駆動用プログラム）が格納されている。並びに、乗員保護用しきい値（エアバッグ展開用電圧しきい値ｔｈ１、エアバッグ展開用電圧変化率しきい値ｔｈ２、ヘッドレスト駆動用電圧しきい値ｔｈ３、ヘッドレスト駆動用電圧変化率しきい値ｔｈ４）が格納されている。なお、エアバッグ展開用電圧しきい値ｔｈ１、エアバッグ展開用電圧変化率しきい値ｔｈ２としては、各々、衝突の種類（前方衝突、側方衝突）に応じて、二種類の値が格納されている。
【００７８】
エアバッグ用駆動回路６１ａは、エアバッグ装置７０に接続されている。なお、車両９には、実際には、左前席フロントエアバッグ装置、左前席サイドエアバッグ装置、左前席カーテンエアバッグ装置、左後席サイドエアバッグ装置、左後席カーテンエアバッグ装置、右前席フロントエアバッグ装置、右前席サイドエアバッグ装置、右前席カーテンエアバッグ装置、右後席サイドエアバッグ装置、右後席カーテンエアバッグ装置という合計１０個のエアバッグ装置が配置されており、各々のエアバッグ装置に対して個別にエアバッグ用駆動回路が配置されている。ここでは、説明の便宜上、任意のエアバッグ用駆動回路６１ａとエアバッグ装置７０のみを示す。
【００７９】
エアバッグ用駆動回路６１ａは、スイッチング素子（図略）を備えている。エアバッグ用駆動回路６１ａは、エアバッグ装置７０のスクイブ（図略）を発熱させる。発熱したスクイブは、インフレータ（図略）に点火する。点火されたインフレータの膨張圧により、エアバッグ装置７０の袋体が車室内に膨出する。
【００８０】
ヘッドレスト用駆動回路６１ｂは、アクティブヘッドレスト装置７１に接続されている。なお、車両９には、実際には、左前席アクティブヘッドレスト装置、左後席アクティブヘッドレスト装置、右前席アクティブヘッドレスト装置、右後席アクティブヘッドレスト装置という合計４個のアクティブヘッドレスト装置が配置されており、各々のアクティブヘッドレスト装置に対して個別にヘッドレスト用駆動回路が配置されている。ここでは、説明の便宜上、任意のヘッドレスト用駆動回路６１ｂとアクティブヘッドレスト装置７１のみを示す。ヘッドレスト用駆動回路６１ｂは、アクティブヘッドレスト装置７１に接続されている。
【００８１】
ヘッドレスト用駆動回路６１ｂは、スイッチング素子（図略）を備えている。ヘッドレスト用駆動回路６１ｂは、図示しないヘッドレストのピラーに挿通されたケーブルを介して、シートバックに対してヘッドレストを前方に押し出す。
【００８２】
次に、本実施形態の乗員保護システム１の動きについて説明する。まず、車両９の通常走行時について説明する。乗員保護ＥＣＵ６の５Ｖ電源は、フロントバンパセンサユニット２、左フロントドアセンサユニット３Ｌ、左リアドアセンサユニット４Ｌ、右フロントドアセンサユニット３Ｒ、右リアドアセンサユニット４Ｒ、リアバンパセンサユニット５の各々に接続されている。このため、前出図１３、図１４に示すように、各センサユニットのセンサ本体（例えば２０１、３０１）には、電源電圧Ｖｃｃが供給されている。通常走行時においては、各センサ本体は、無荷重状態で自然状態にある。
【００８３】
ここで、通常走行時においては、前出図１に示すように、導電性フィラー１０２は、最密充填に近い状態で充填されている。このため、多数の導電パスＰが形成されている。したがって、各センサ本体の電気抵抗値は、最小値である。
【００８４】
中間電位Ｖ１、Ｖ２の電位差ΔＶはアンプ２２により、中間電位ｖ１、ｖ２の電位差Δｖはアンプ３２Ｌにより、各々増幅され、前出図１２に示すように、乗員保護ＥＣＵ６のＣＰＵ６０に、常時伝送されている。そして、Ａ／Ｄコンバータ６００により、デジタル変換され、ＲＡＭ６０１に一時的に保管される。一方、ＲＯＭ６０２には、前述したように、エアバッグ展開用電圧しきい値ｔｈ１、エアバッグ展開用電圧変化率しきい値ｔｈ２、ヘッドレスト駆動用電圧しきい値ｔｈ３、ヘッドレスト駆動用電圧変化率しきい値ｔｈ４が格納されている。
【００８５】
ＣＰＵ６０は、電位差（詳しくは増幅かつデジタル変換後の電位差。以下本実施形態において同様。）ΔＶ、Δｖと、エアバッグ展開用電圧しきい値ｔｈ１と、を各々比較する。通常走行時においては、フロントバンパセンサユニット２の電位差ΔＶ＜エアバッグ展開用電圧しきい値ｔｈ１（前方衝突用）となるように設定されている。また、各ドアセンサユニットの電位差Δｖ＜エアバッグ展開用電圧しきい値ｔｈ１（側方衝突用）となるように設定されている。並びに、ＣＰＵ６０は、電位差ΔＶと、ヘッドレスト駆動用電圧しきい値ｔｈ３と、を比較する。通常走行時においては、リアバンパセンサユニット５の電位差ΔＶ＜ヘッドレスト駆動用電圧しきい値ｔｈ３となるように設定されている。
【００８６】
また、ＣＰＵ６０は、電位差ΔＶ、Δｖの変化率（＝電位差変化微分値（Ｖ／ｍｓ））ΔＶ’、Δｖ’を演算する。そして、変化率ΔＶ’、Δｖ’と、エアバッグ展開用電圧変化率しきい値ｔｈ２と、を各々比較する。通常走行時においては、フロントバンパセンサユニット２の変化率ΔＶ’＜エアバッグ展開用電圧変化率しきい値ｔｈ２（前方衝突用）となるように設定されている。また、各ドアセンサユニットの変化率Δｖ’＜エアバッグ展開用電圧変化率しきい値ｔｈ２（側方衝突用）となるように設定されている。並びに、ＣＰＵ６０は、変化率ΔＶ’と、ヘッドレスト駆動用電圧変化率しきい値ｔｈ４と、を比較する。通常走行時においては、リアバンパセンサユニット５の変化率ΔＶ’＜ヘッドレスト駆動用電圧変化率しきい値ｔｈ４となるように設定されている。
【００８７】
次に、前方衝突時について説明する。衝突対象物（図略）が、例えば、車両９のフロントバンパ９０左側に衝突すると、バンパカバー９００左側が、後方に凹むように湾曲変形する。このため、前出図６に示すように、フロントバンパセンサユニット２のセンサ本体２０１の左側区間２０１Ｌも、後方に凹むように湾曲変形する。前出図１３に示すように、左側区間２０１Ｌが湾曲変形すると、その分抵抗Ｒ（ＡＭ）の電気抵抗値が大きくなる。
【００８８】
詳しく説明すると、前方衝突時においては、前出図２に示すように、導電性フィラー１０２同士が反発し合う。このため、導電パスＰが崩壊してしまう。したがって、抵抗Ｒ（ＡＭ）の電気抵抗値は、通常走行時に対して、大きくなる。
【００８９】
加えて、前出図６、図８に示すように、センサ本体２０１表面には、拘束フィルム部２０２が固定されている。このため、衝突に伴うセンサ本体２０１表面（後面）付近の伸張変形は、拘束フィルム部２０２により、拘束される。具体的には、拘束フィルム部２０２により、センサ本体２０１表面付近の伸張変形は規制され、センサ本体２０１は剪断変形する。したがって、より一層、通常走行時に対する左側区間２０１Ｌの変形量は、大きくなる。このように、センサ本体２０１の両面が拘束されているため、大きな歪み集中が誘起され、より一層、抵抗Ｒ（ＡＭ）の電気抵抗値は大きくなる。
【００９０】
抵抗Ｒ（ＡＭ）の電気抵抗値が大きくなると、その分抵抗Ｒ（ＡＭ）を通過する際の、電源電圧Ｖｃｃの電圧降下量が大きくなる。したがって、通常走行時と比較して、中間電位Ｖ２が低くなる。
【００９１】
中間電位Ｖ２が低くなり、電位差ΔＶ≧エアバッグ展開用電圧しきい値ｔｈ１、かつ変化率ΔＶ’≧エアバッグ展開用電圧変化率しきい値ｔｈ２となった場合、エアバッグ用駆動回路６１ａのスイッチング素子がオンになる。このため、エアバッグ装置７０の袋体が車室内に膨出する。具体的には、右前席（運転席）にのみ乗員が着座している場合は、右前席フロントエアバッグ装置の袋体が車室内に膨出する。また、右前席および左前席（助手席）に乗員が着座している場合は、右前席フロントエアバッグ装置および左前席フロントエアバッグ装置の袋体が車室内に膨出する。なお、乗員保護システム１の前方衝突時（右側）、左方衝突時、右方衝突時の動きは、上記前方衝突時（左側）の動きと同様である。したがって、ここでは説明を割愛する。
【００９２】
次に、後方衝突時について説明する。衝突対象物（図略）が、例えば、車両９のリアバンパ９３左側に衝突すると、上記前方衝突時と同様に、図示しないリアバンパセンサのセンサ本体の左側区間が、前方に凹むように湾曲変形する。このため、左側区間の電気抵抗値が大きくなる。前出図１３に示すように、左側区間の電気抵抗値が大きくなると、その分通常走行時と比較して、中間電位Ｖ２が低くなる。
【００９３】
中間電位Ｖ２が低くなり、電位差ΔＶ≧ヘッドレスト駆動用電圧しきい値ｔｈ３、かつ変化率ΔＶ’≧ヘッドレスト駆動用電圧変化率しきい値ｔｈ４となった場合、ヘッドレスト用駆動回路６１ｂにより、アクティブヘッドレスト装置７１が駆動される。すなわち、ヘッドレスト用駆動回路６１ｂは、図示しないヘッドレストのピラーに挿通されたケーブルを介して、シートバックに対してヘッドレストを前方に押し出す。具体的には、右前席にのみ乗員が着座している場合は、右前席アクティブヘッドレスト装置が駆動される。また、右前席および左前席に乗員が着座している場合は、右前席アクティブヘッドレスト装置および左前席アクティブヘッドレスト装置が駆動される。
【００９４】
次に、本実施形態の外装部材変形センサの作用効果について説明する。前出図１に示すように、各センサユニットは、車両９の外殻をなす外装部材の内面に配置されている。このため、迅速に衝突を検出することができる。また、各センサが車両９の略全周に亘って配置されている。したがって、前方、後方、側方からの衝突をもれなく検出することができる。また、センサユニットが配置されているバンパカバー９００、フロントドアアウタパネル９１０のような外装部材は、衝突時に衝撃伝達経路を構成する部材（例えばバンパリインフォースメント、クラッシュボックス、サイドインパクトプロテクションビーム等）と比較して剛性が低い。つまり、変形し易い。このため、本実施形態によると、より迅速に、変形すなわち衝突を検出することができる。さらに、本実施形態では、電位差そのものを乗員保護ＥＣＵ６に入力することにより衝突判別を行っている。このため、電位差を一旦電気抵抗に変換してから衝突判別を行う場合と比較して、衝突から、エアバッグ装置７０やアクティブヘッドレスト装置７１が駆動するまでの時間が短くて済む。
【００９５】
また、前出図６に示すように、フロントバンパセンサ２０のセンサ本体２０１は、電極Ａ、Ｂ、Ｍにより、左側区間２０１Ｌと右側区間２０１Ｒとに区画されている。このため、フロントバンパ９０の変形位置が特定でき、各区間ごとに独立して衝突の判別を行うことができる。
【００９６】
また、車両９のイグニッションスイッチをオンにしてエンジンを作動させると、各センサユニットに電流が流れ、常時通電状態となる。これにより、容易に作動診断を行うことができる。
【００９７】
また、加速度センサを用いて衝突判別を行う場合と比較して、誤判別が少ない。すなわち、加速度の場合、衝突でなくても、例えば段差を乗り越えた場合などに、急激に変化することも考えられる。これに対して、本実施形態の外装部材変形センサは、衝突という事象に対して、言わば不可避的に発生する車両９の外装部材の変形を、確実に検出することができる。このため、加速度センサを用いて衝突判別を行う場合と比較して、誤判別が少ない。また、誤判別が少ないので、誤判別抑制のために敢えて回路を複雑化する必要が少ない。
【００９８】
また、加速度の大小にかかわらず変形を検出することができるので、車両が徐行運転で障害物等に衝突した場合でも、当該衝突を確実に検出することができる。例えば、バック駐車の際、リアバンパ９３が障害物にゆっくりと衝突し、リアバンパ９３が徐々に変形する場合であっても、リアバンパセンサユニット５により、当該変形を検出することができる。したがって、リアバンパ９３あるいは障害物の破損を抑制することができる。
【００９９】
また、例えば、衝突検出に光ファイバセンサを用いる場合、光ファイバの全長が測定対象物に固定される訳ではない。すなわち、光ファイバは、当該光ファイバの所定長ごとに配置される留め具を介して、測定対象物に固定されている。このため、隣り合う留め具間の部分において、光ファイバが弛んだ状態で配策されるおそれがある。この場合、当該光ファイバの弛みが検出精度を低下させるおそれがある。また、検出速度を遅らせるおそれがある。この点、本実施形態の各センサユニットは、基材フィルム（例えば前出図８の基材フィルム２００ａ）により、その全面が測定対象物（例えば前出図８のバンパカバー９００）に固定されている。このため、センサ本体に弛みが発生するおそれが小さい。したがって、検出精度が高い。並びに、検出速度が速い。
【０１００】
また、アクティブヘッドレスト装置７１は、リアバンパセンサユニット５により駆動される。このため、後方衝突時に乗員がシートバックに押しつけられるのをトリガーとして機械的にヘッドレストを押し出すシステムと比較して、シートにおける乗員の姿勢に影響されることなく、確実にアクティブヘッドレスト装置７１を駆動することができる。
【０１０１】
（２）第二実施形態
本実施形態と第一実施形態との相違点は、全ての外装部材変形センサに対して、ブリッジ回路およびアンプが共用化されている点である。したがって、ここでは相違点についてのみ説明する。
【０１０２】
図１５に、本実施形態の乗員保護システムのブロック図を示す。なお、図１２と対応する部位については、同じ符号で示す。図１５に示すように、乗員保護ＥＣＵ６には、ブリッジ回路６２、アンプ６３が配置されている。
【０１０３】
図１６に、ブリッジ回路６２の回路図を示す。図１６に示すように、ブリッジ回路６２は、フロントバンパセンサ２０、左フロントドアセンサ３０Ｌ、左リアドアセンサ４０Ｌ、右フロントドアセンサ３０Ｒ、右リアドアセンサ４０Ｒ、リアバンパセンサ５０の各々に接続されている。これらのセンサは、全て本発明の外装部材変形センサに含まれる。各センサは、抵抗Ｒ１０〜Ｒ３０と共に、ホイーストンブリッジ回路を構成する。各センサは、順番に、繰り返しホイーストンブリッジ回路に組み込まれる。
【０１０４】
なお、フロントバンパセンサ２０には、三つの電極Ａ、Ｂ、Ｍが配置されている（前出図６参照）。このため、フロントバンパセンサ２０がホイーストンブリッジ回路に組み込まれる場合は、まず電極Ａ、Ｍ間の左側区間２０１Ｌ（抵抗Ｒ（ＡＭ））が、次に電極Ｍ、Ｂ間の右側区間２０１Ｒ（抵抗Ｒ（ＭＢ））が、順番に接続される。この接続方法は、リアバンパセンサ５０の場合も同様である。図１５に戻って、各センサの中間電位Ｖ１０、Ｖ２０は、ブリッジ回路６２からアンプ６３に伝送される。アンプ６３にて増幅された中間電位Ｖ１０、Ｖ２０の電位差は、ＣＰＵ６０に伝送される。
【０１０５】
本実施形態の外装部材変形センサは、第一実施形態の外装部材変形センサと、同様の作用効果を奏する。また、本実施形態の乗員保護システム１によると、ブリッジ回路６２、アンプ６３が、全ての外装部材変形センサに対して共用化されている。このため、部品点数が少なくて済む。また、ブリッジ回路、アンプをバンパやドアに配置しないで済む分だけ、外装部材変形センサを省スペース化、軽量化できる。
【０１０６】
（３）その他
以上、本発明の外装部材変形センサの実施の形態について説明した。しかしながら、実施の形態は上記形態に特に限定されるものではない。当業者が行いうる種々の変形的形態、改良的形態で実施することも可能である。
【０１０７】
例えば、上記実施形態では、いずれも本発明の外装部材変形センサを、外装部材の内面に配置したが、外装部材の外面に配置してもよい。こうすると、例えば前出図８に示すようにバンパカバー９００や基材フィルム２００ａを介することなく、直接、衝突対象物から荷重を入力することができる。このため、より迅速に乗員保護装置を駆動することができる。また、外装部材変形センサが外部に表出している場合には、センサ本体の少なくとも一部を覆うよう、耐候カバーを配置するとよい。こうすることで、センサ本体の劣化が抑制され、耐久性が向上する。
【０１０８】
また、センサ本体の構成は、上記実施形態に限定されるものではない。これについては、後述する。また、上記実施形態では、電極フィルム部、拘束フィルム部（拘束部材）を、絶縁性の高いポリイミド（ＰＩ）製とした。しかし、これらの材質は、特に限定されるものではない。例えば、拘束部材としては、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等の樹脂フィルムや、制振鋼板等の金属板等を用いることができる。また、拘束部材を配置しない態様でもよい。また、センサ本体を固定した基材フィルムは、上記実施形態のように単層であってもよく、複数のフィルムを積層した複層であってもよい。さらに、基材フィルム等の固定部材を配置することなく、センサ本体を直接、外装部材に固定してもよい。
【０１０９】
また、上記実施形態では、フロントバンパ、左フロントドア、左リアドア、右フロントドア、右リアドア、リアバンパの各々に、単一の外装部材変形センサを配置したが、同一区間の衝突検出を、複数の外装部材変形センサにより行ってもよい。また、外装部材変形センサに配置する電極数も特に限定しない。本実施形態の外装部材変形センサによると、長手方向に隣接する一対の電極の間隔ごとに変形を検出することができるので、電極数を多くすることにより、衝突箇所を特定する精度を向上させることができる。また、電極をセンサ本体に固定する際、加硫接着により固定してもよい。こうすると、センサ本体の加硫成形と同時に、電極を配置することができる。
【０１１０】
また、上記実施形態では、外装部材変形センサのみにより、衝突判別を行ったが、加速度センサと組み合わせて衝突判別を行ってもよい。また、エンジン回転数や車速等を入力して、衝突判別を行ってもよい。つまり、本実施形態の外装部材変形センサは、既存の乗員保護システムにアドオンして、用いてもよい。
【０１１１】
また、上記実施形態では、外装部材変形センサから電圧データを出力したが、電気抵抗データを出力してもよい。また、データ出力の際、適宜、温度補償等を行ってもよい。また、乗員保護装置として、エアバッグ装置やアクティブヘッドレスト装置の他、シートベルトテンショナー装置等を用いてもよい。また、本発明の外装部材変形センサは、バンパやドアの他、サイドアウタパネルや、サイドモール等に配置してもよい。
【０１１２】
また、本発明の外装部材変形センサは、乗員保護システムのみならず、歩行者保護システムなど他のシステムに用いてもよい。この場合、衝突した歩行者の衝撃吸収用の外装部材（例えばバンパ、フードパネルなど）に外装部材変形センサを配置するとよい。その理由は、この類の外装部材は、歩行者保護の観点から、より変形しやすく設計されている場合が多いからである。
【０１１３】
〈センサ本体〉
本発明の外装部材変形センサを構成するセンサ本体は、エラストマーと導電性フィラーとを有する。エラストマーは、ゴムおよび熱可塑性エラストマーから適宜選択することができる。エラストマーは、絶縁性であることが望ましい。また、導電性フィラーとの混合物（エラストマー組成物）を調製した場合、パーコレーションカーブにおける飽和体積分率（φｓ）が３５ｖｏｌ％以上となるものを用いることが望ましい。飽和体積分率（φｓ）が３５ｖｏｌ％未満の場合には、導電性フィラーを略単粒子状態でかつ高充填率で配合することが難しいからである。また、飽和体積分率（φｓ）以上の領域においては、電気抵抗が低く、安定した導電性が発現される。よって、飽和体積分率（φｓ）が３５ｖｏｌ％以上の場合には、変形した際の導電体から絶縁体への電気抵抗の変化範囲が広くなる。さらに、飽和体積分率（φｓ）が４０ｖｏｌ％以上となるものを用いると、より好適である。なお、本明細書における「エラストマー組成物」は、エラストマーと球状の導電性フィラーとを必須成分とする。つまり、エラストマーと球状の導電性フィラーとの混合物でもよく、エラストマー、球状の導電性フィラー、および他の添加剤等の混合物であってもよい。
【０１１４】
また、導電性フィラーとの親和性を考慮して、次式（１）で表されるゲル分率が１５％以下のエラストマーを用いるとよい。ゲル分率が１０％以下であるとより好適である。
ゲル分率（％）＝（Ｗｇ−Ｗｆ）／Ｗｆ×１００・・・（１）
[式（１）中、Ｗｇは、エラストマーに導電性フィラーを混合したエラストマー組成物を、エラストマーの良溶媒に溶解した際に得られる溶媒不溶分（導電性フィラーとエラストマーとからなるゲル分）の重量である。Ｗｆは、導電性フィラーの重量である。なお、エラストマーの良溶媒としては、溶媒とエラストマーとのＳＰ値（溶解度パラメータ）が近いものが望ましく、例えば、トルエン、テトラヒドロフラン、クロロホルム等が挙げられる。]
【０１１５】
ゲル分率の値は、パーコレーションカーブにおける臨界体積分率（φｃ）の指標となる。すなわち、臨界体積分率（φｃ）が３０ｖｏｌ％未満となる場合には、導電性フィラーの凝集体に吸着、結合したエラストマー分が多く存在するため、ゲル分率は比較的大きな値になる。反対に、臨界体積分率（φｃ）が３０ｖｏｌ％以上となる場合には、導電性フィラーが略単粒子状態で存在するため、導電性フィラーの凝集体に吸着、結合したエラストマー分は少なく、ゲル分率は１５％以下の比較的小さな値になる。
【０１１６】
エラストマーの具体例として、例えば、ゴムとしては、天然ゴム（ＮＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム（ＮＢＲ）、スチレン−ブタジエン共重合ゴム（ＳＢＲ）、エチレン−プロピレン共重合ゴム［エチレン−プロピレン共重合体（ＥＰＭ）、エチレン−プロピレン−ジエン三元共重合体（ＥＰＤＭ）等］、ブチルゴム（ＩＩＲ）、ハロゲン化ブチルゴム（Ｃｌ−ＩＩＲ、Ｂｒ−ＩＩＲ等）、水素化ニトリルゴム（Ｈ−ＮＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、アクリルゴム（ＡＲ）、クロロスルフォン化ポリエチレンゴム（ＣＳＭ）、ヒドリンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム、ウレタンゴム、合成ラテックス等が挙げられる。また、熱可塑性エラストマーとしては、スチレン系、オレフィン系、ウレタン系、ポリエステル系、ポリアミド系、フッ素系等の各種熱可塑性エラストマー、およびこれらの誘導体が挙げられる。これらのうち、一種を単独で、あるいは二種以上を併せて用いればよい。なかでも、導電性フィラーとの相溶性が極めて良好なＥＰＤＭが好適である。また、導電性フィラーとの相溶性が良好なＮＢＲ、シリコーンゴムも好適である。
【０１１７】
導電性フィラーは、球状を呈する。なお、球状には、真球、略真球状は勿論、楕円球状、長円球状（一対の対向する半球を円柱で連結した形状）、部分球状、部分毎に半径の異なる球状、水滴形状等が含まれる。例えば、導電性フィラーのアスペクト比（短辺に対する長辺の比）は、１以上２以下の範囲が望ましい。アスペクト比が２より大きくなると、導電性フィラー同士の接触により一次元的な導電パスが形成され易いからである。この場合、上記飽和体積分率（φｓ）が３５ｖｏｌ％未満となるおそれがある。また、エラストマー中における導電性フィラーの充填状態を、より最密充填状態に近づけるという観点から、導電性フィラーとして、真球あるいは極めて真球に近い形状（略真球状）の粒子を採用するとよい。
【０１１８】
導電性フィラーは、導電性を有する粒子であれば、特に限定されるものではない。例えば、炭素材料、金属等の微粒子が挙げられる。これらのうち、一種を単独で、あるいは二種以上を併せて用いることができる。
【０１１９】
導電性フィラーは、できるだけ凝集せず、一次粒子の状態で存在することが望ましい。よって、導電性フィラーを選択する際には、平均粒子径やエラストマーとの相溶性等を考慮するとよい。例えば、導電性フィラーの平均粒子径（一次粒子）は、０．０５μｍ以上１００μｍ以下であることが望ましい。０．０５μｍ未満の場合には、凝集して二次粒子を形成し易い。また、上記飽和体積分率（φｓ）が３５ｖｏｌ％未満となるおそれがある。好ましくは０．５μｍ以上、より好ましくは１μｍ以上である。反対に、１００μｍを超えると、弾性変形による導電性フィラーの並進運動（平行運動）が、粒子径に比べて相対的に小さくなり、センサ本体の弾性変形に対する電気抵抗の変化が緩慢となる。好ましくは６０μｍ以下、より好ましくは３０μｍ以下である。なお、導電性フィラーとエラストマーとの組み合わせや、導電性フィラーの平均粒子径等を適宜調整することで、上記臨界体積分率（φｃ）および飽和体積分率（φｓ）を、所望の範囲内に調整することができる。
【０１２０】
また、導電性フィラーの粒度分布におけるＤ９０／Ｄ１０の値は、１以上３０以下であることが望ましい。ここで、Ｄ９０は、累積粒度曲線において積算重量が９０％となる粒子径を、Ｄ１０は、同積算重量が１０％となる粒子径である。Ｄ９０／Ｄ１０の値が３０を超えると、粒度分布がブロードになるため、センサ本体の弾性変形量に対する電気抵抗の増加挙動が不安定になる。これにより、検出の再現性が低下するおそれがある。Ｄ９０／Ｄ１０の値が１０以下であるとより好適である。なお、導電性フィラーとして、二種類以上の粒子を使用する場合には、Ｄ９０／Ｄ１０の値は１００以下であればよい。
【０１２１】
このような導電性フィラーとしては、例えば、カーボンビーズが好適である。具体的には、大阪ガスケミカル社製のメソカーボンマイクロビーズ［ＭＣＭＢ６−２８（平均粒子径約６μｍ）、ＭＣＭＢ１０−２８（平均粒子径約１０μｍ）、ＭＣＭＢ２５−２８（平均粒子径約２５μｍ）］、日本カーボン社製のカーボンマイクロビーズ：ニカビーズ（登録商標）ＩＣＢ、ニカビーズＰＣ、ニカビーズＭＣ、ニカビーズＭＳＢ［ＩＣＢ０３２０（平均粒子径約３μｍ）、ＩＣＢ０５２０（平均粒子径約５μｍ）、ＩＣＢ１０２０（平均粒子径約１０μｍ）、ＰＣ０７２０（平均粒子径約７μｍ）、ＭＣ０５２０（平均粒子径約５μｍ）］、日清紡社製のカーボンビーズ（平均粒子径約１０μｍ）等が挙げられる。
【０１２２】
導電性フィラーは、エラストマー中に高充填率で配合されている。所望の導電性を発現させるため、導電性フィラーは、パーコレーションカーブにおける臨界体積分率（φｃ）以上の割合で配合されていることが望ましい。導電性フィラーを略単粒子状態でかつ高充填率で配合するという観点から、臨界体積分率（φｃ）は３０ｖｏｌ％以上であることが望ましい。３５ｖｏｌ％以上であるとより好適である。したがって、例えば、導電性フィラーの充填率は、センサ本体の全体の体積を１００ｖｏｌ％とした場合の３０ｖｏｌ％以上６５ｖｏｌ％以下であることが望ましい。３０ｖｏｌ％未満の場合には、導電性フィラーが最密充填に近い状態で配合されないため、所望の導電性が発現しない。また、センサ本体の弾性変形に対する電気抵抗の変化が緩慢になり、電気抵抗の増加挙動を制御することが難しくなる。３５ｖｏｌ％以上であるとより好適である。反対に、６５ｖｏｌ％を超えると、エラストマーへの混合が困難となり、成形加工性が低下する。また、センサ本体が弾性変形し難くなる。５５ｖｏｌ％以下であるとより好適である。
【０１２３】
センサ本体には、上記エラストマー、導電性フィラーに加え、各種添加剤が配合されていてもよい。添加剤としては、例えば、架橋剤、加硫促進剤、加硫助剤、老化防止剤、可塑剤、軟化剤、着色剤等が挙げられる。また、上記球状の導電性フィラーと共に、異形状（例えば、針状等）の導電性フィラーが配合されていても構わない。
【０１２４】
センサ本体は、例えば、次のようにして製造することができる。まず、エラストマーに、加硫助剤、軟化剤等の添加剤を添加して、混練りする。続いて、導電性フィラーを加えて混練りした後、さらに、架橋剤、加硫促進剤を加えて混練りし、エラストマー組成物とする。次に、エラストマー組成物をシート状に成形し、それを金型に充填して、所定の条件下でプレス加硫する。
【実施例】
【０１２５】
以下、本発明の外装部材変形センサを用いた衝撃応答実験について説明する。
【０１２６】
〈実験装置および実験方法〉
実験には、以下のように作製したセンサ本体を使用した。まず、油展ＥＰＤＭ（住友化学社製「エスプレン（登録商標）６１０１」）８５重量部（以下「部」と略称する）（８５ｇ）と、油展ＥＰＤＭ（住友化学社製「エスプレン６０１」）３４部（３４ｇ）と、ＥＰＤＭ（住友化学社製「エスプレン５０５」）３０部（３０ｇ）と、酸化亜鉛（白水化学工業社製）５部（５ｇ）と、ステアリン酸（花王社製「ルナック（登録商標）Ｓ３０」）１部（１ｇ）と、パラフィン系プロセスオイル（日本サン石油社製「サンパー（登録商標）１１０」）２０部（２０ｇ）と、をロール練り機にて素練りした。次に、カーボンビーズ（日本カーボン社製「ニカビーズＩＣＢ０５２０」、平均粒子径約５μｍ、粒度分布におけるＤ９０／Ｄ１０＝３．２）２７０部（２７０ｇ）を添加して、ロール練り機にて混合し、分散させた。さらに、加硫促進剤として、ジメチルジチオカルバミン酸亜鉛（大内新興化学社製「ノクセラー（登録商標）ＰＺ−Ｐ」）１．５部（１．５ｇ）、テトラメチルチウラムジスルフィド（三新化学社製「サンセラー（登録商標）ＴＴ−Ｇ」）１．５部（１．５ｇ）、２−メルカプトベンゾチアゾール（大内新興化学社製「ノクセラーＭ−Ｐ」）０．５部（０．５ｇ）と、硫黄（鶴見化学工業社製「サルファックスＴ−１０」）０．５６部（０．５６ｇ）と、を添加して、ロール練り機にて混合し、分散させ、エラストマー組成物を調製した。
【０１２７】
調製したエラストマー組成物中のカーボンビーズの体積分率は、エラストマー組成物全体の体積を１００ｖｏｌ％とした場合の約４８ｖｏｌ％であった。また、エラストマー組成物のパーコレーションカーブにおける臨界体積分率（φｃ）は、約４３ｖｏｌ％、飽和体積分率（φｓ）は、約４８ｖｏｌ％であった。また、エラストマー組成物を溶媒（トルエン）に溶解し、溶媒不溶分を測定したところ、ゲル分率は約３％であった。
【０１２８】
次に、エラストマー組成物を、所定の大きさの帯状に成形して成形体とした。その成形体を金型に充填し、長手方向両端に電極を配置して、１７０℃で３０分間プレス加硫することにより、センサ本体を得た。得られたセンサ本体におけるカーボンビーズの充填率は、センサ本体の体積を１００ｖｏｌ％とした場合の約４８ｖｏｌ％であった。
【０１２９】
作製したセンサ本体を、バンパカバーの裏面に取り付けて外装部材変形センサを構成し、バンパカバー表面からの衝撃に対する同センサの応答性を評価した。図１７に、外装部材変形センサの配置図を示す。図１８に、同センサが組み込まれている外部回路の模式図を示す。
【０１３０】
図１７に示すように、外装部材変形センサ８０は、センサ本体８０１と、電極８０２Ａ、８０２Ｂと、を備え、バンパカバー９００の裏面に固定されている。電極８０２Ａはセンサ本体８０１の左端に、電極８０２Ｂはセンサ本体８０１の右端に、各々取り付けられている。加速度センサ８１は、バンパカバー９００の裏面に固定されている。加速度センサ８１は、外装部材変形センサ８０の長手方向中央付近に、外装部材変形センサ８０と離間して配置されている。
【０１３１】
センサ本体８０１は、電極８０２Ａおよび導線８０３Ａを介して、並びに電極８０２Ｂおよび導線８０３Ｂを介して、図１８に示すホイーストンブリッジ回路に接続されている。ここで、電源Ｖｉｎの電圧、抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３の電気抵抗値は、各々既知である。電圧計Ｖｍの電圧値を測定することにより、センサ本体８０１の電気抵抗値が測定される。
【０１３２】
バンパカバー９００に、紙面裏側方向から衝撃が加わると、バンパカバー９００が変形し、それに伴い外装部材変形センサ８０も変形する。外装部材変形センサ８０の変形は、レーザ変位計（図略）により測定する。外装部材変形センサ８０の電気抵抗値は、電極８０２Ａ、８０２Ｂ等から外部回路に出力される。また、衝撃の加速度は、加速度センサ８１により測定する。
【０１３３】
実験は、次のようにして二種類行った。第一の実験は、手の拳でバンパカバー９００の表面（紙面裏側方向の面）を叩き、衝撃を加えた（高速衝撃）。図１７中、衝撃入力位置を点線円Ｚで示す。この際、衝撃の加速度、およびそれに対する外装部材変形センサ８０の変位、電気抵抗値を測定した。第二の実験は、手のひらでバンパカバー９００の表面（紙面裏側方向の面）を押圧し、衝撃を加えた（低速衝撃）。衝撃入力位置は上記同様とした。この際、衝撃の加速度、およびそれに対する外装部材変形センサ８０の変位、電気抵抗値を測定した。
【０１３４】
〈実験結果〉
実験結果を図１９〜図２１に示す。図１９は、第一の実験における高速衝撃の加速度、外装部材変形センサの変位および電気抵抗値の経時変化を示す。また、図２０に、図１９の横軸（時間：６５〜８５ｍｓ）を拡大して示す。図１９、図２０に示すように、高速の衝撃に対して、外装部材変形センサの電気抵抗値は速やかに増加した。このように、本発明の外装部材変形センサの応答性は高く、衝撃に対する応答遅れはほとんど無視できるほど小さい。例えば、衝突時における乗員保護システムの動作には、数ｍｓ程度しか時間の猶予がないため、衝突状態を検出するには、高速応答性が不可欠である。本発明の外装部材変形センサの応答の速さは、車両の衝突検出において極めて有用である。また、図１９に示すように、電気抵抗値は、外装部材変形センサの変形量に比例して変化している。つまり、本発明の外装部材変形センサは、曲げ変形を直接検出可能である。
【０１３５】
図２１は、第二の実験における低速衝撃の加速度、外装部材変形センサの変位および電気抵抗値の経時変化を示す。図２１に示すように、手のひらで押圧するという低速の衝撃の場合、加速度は生じない。しかし、電気抵抗値は、外装部材変形センサの変形量に比例して変化した。このように、本発明の外装部材変形センサは、低速な衝撃であっても、曲げ変形を検出可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１３６】
【図１】本発明におけるセンサ本体の荷重印加前の導電パスを示す模式図である。
【図２】同センサ本体の荷重印加後の導電パスを示す模式図である。
【図３】エラストマー組成物におけるパーコレーションカーブの模式図である。
【図４】（ａ）は第一実施形態の外装部材変形センサが配置された車両の透過上面図である。（ｂ）は同車両の透過側面図である。
【図５】車両のフロントバンパ付近の透過斜視図である。
【図６】車両のフロントバンパのバンパカバーの裏面図である。
【図７】図５および図６のＶＩＩ−ＶＩＩ断面図である。
【図８】図７の円ＶＩＩＩ内の拡大図である。
【図９】車両の左フロントドア付近のドア開時における透過斜視図である。
【図１０】車両の左フロントドアのフロントドアアウタパネルの裏面図である。
【図１１】図９および図１０のＸＩ−ＸＩ断面図である。
【図１２】第一実施形態の乗員保護システムのブロック図である。
【図１３】フロントバンパセンサユニットの回路図である。
【図１４】左フロントドアセンサユニットの回路図である。
【図１５】第二実施形態の乗員保護システムのブロック図である。
【図１６】同乗員保護システムのブリッジ回路の回路図である。
【図１７】実施例における外装部材変形センサの配置図である。
【図１８】同センサが組み込まれている回路の模式図である。
【図１９】高速衝撃の加速度、外装部材変形センサの変位および電気抵抗値の経時変化を示すグラフである。
【図２０】図１９の横軸（時間：６５〜８５ｍｓ）を拡大して示すグラフである。
【図２１】低速衝撃の加速度、外装部材変形センサの変位および電気抵抗値の経時変化を示すグラフである。
【符号の説明】
【０１３７】
１：乗員保護システム
２：フロントバンパセンサユニット
２０：フロントバンパセンサ（外装部材変形センサ）
２１：ブリッジ回路 ２２：アンプ
２００：電極フィルム部
２００ａ：基材フィルム ２００ｂ：カバーフィルム ２００ｃ：長孔
２０１：センサ本体 ２０１Ｌ：左側区間 ２０１Ｒ：右側区間
２０２：拘束フィルム部（拘束部材） ２０３：コネクタ
３Ｌ：左フロントドアセンサユニット ３Ｒ：右フロントドアセンサユニット
３０Ｌ：左フロントドアセンサ（外装部材変形センサ）
３０Ｒ：右フロントドアセンサ（外装部材変形センサ）
３１Ｌ：ブリッジ回路 ３２Ｌ：アンプ
３００：電極フィルム部
３００ａ：基材フィルム ３００ｂ：カバーフィルム ３００ｃ：長孔
３０１：センサ本体 ３０２：拘束フィルム部（拘束部材） ３０３：コネクタ
４Ｌ：左リアドアセンサユニット ４Ｒ：右リアドアセンサユニット
４０Ｌ：左リアドアセンサ（外装部材変形センサ）
４０Ｒ：右リアドアセンサ（外装部材変形センサ）
５：リアバンパセンサユニット ５０：リアバンパセンサ（外装部材変形センサ）
６：乗員保護ＥＣＵ ６０：ＣＰＵ
６００：Ａ／Ｄコンバータ ６０１：ＲＡＭ ６０２：ＲＯＭ
６１ａ：エアバッグ用駆動回路 ６１ｂ：ヘッドレスト用駆動回路
６２：ブリッジ回路 ６３：アンプ
７０：エアバッグ装置 ７１：アクティブヘッドレスト装置
８０：外装部材変形センサ ８１：加速度センサ
８０１：センサ本体 ８０２Ａ、８０２Ｂ：電極 ８０３Ａ、８０３Ｂ：導線
９：車両
９０：フロントバンパ
９００：バンパカバー ９０１：エネルギアブソーバ ９０２：溝部
９０３：バンパリインフォースメント ９０４：フロントサイドメンバ
９１Ｌ：左フロントドア ９１Ｒ：右フロントドア
９２Ｌ：左リアドア ９２Ｒ：右リアドア ９３：リアバンパ
９１０：フロントドアアウタパネル ９１１：フロントドアインナパネル
９１２：オープニングウェザストリップアウタ ９１３：サイドアウタパネル
１００：センサ本体 １０１：エラストマー １０２：導電性フィラー
Ａ、Ｂ、Ｍ：電極 ａ、ｂ：電極 Ｒ（ＡＭ）、Ｒ（ＭＢ）：抵抗 ｒ（ａｂ）：抵抗
Ｒ１〜Ｒ３、Ｒ１０〜Ｒ３０：抵抗 ｒ１〜ｒ３：抵抗
Ｖ１、Ｖ２：中間電位 ｖ１、ｖ２：中間電位 Ｖ１０、Ｖ２０：中間電位
Ｖｃｃ：電源電圧 Ｖｉｎ：電源 Ｖｍ：電圧計
Ｐ：導電パス Ｐ１：導電パス
【技術分野】
【０００１】
本発明は、衝突等による車両の外装部材の変形を検出可能なセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車には、衝突時に乗員を保護するための乗員保護システムが搭載されている。乗員保護システムは、衝撃を検出するセンサと、該センサからの信号に基づいて衝突か否かを判断する乗員保護ＥＣＵ（電子制御ユニット）と、エアバッグ等の乗員保護装置と、を備えている。ここで、衝撃を検出するセンサとしては、例えば、衝突時の加速度（適宜、減速度を含む。以下同じ。）を検出する加速度センサがある（特許文献１参照）。また、光ファイバを利用して衝突時の荷重を検出する荷重センサがある（特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平６−５６０００号公報
【特許文献２】特開２００６−１４２８７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
例えば、車両が他の車両等に前方衝突した場合、車両の前方向（進行方向）に加速度が生じる。また、他の車両が側方から衝突してきた場合には、車両の左右方向に加速度が生じる。加速度センサでは、生じた加速度を検出し、乗員保護ＥＣＵでは、その加速度の値に基づいて、衝突か否かを判断している。つまり、加速度センサによると、加速度から間接的に衝突の有無を判断している。しかし、衝突以外、例えば、縁石への乗り上げ、悪路走行等の走行状態によっても、加速度は生じる。このため、衝突していない場合でも、生じた加速度により、衝突したと判断してしまい、乗員保護装置が誤動作するおそれがある。
【０００４】
また、加速度センサは、通常、車両ボディに点在して設置されている。また、加速度センサは、自身が加速度を受けないと、加速度を検出することができない。このため、設置位置から離れた部位が部分的に衝突した場合等には、加速度が検出され難く、衝突を正確に認識することができない。
【０００５】
一方、光ファイバセンサでは、衝突により光ファイバが変形すると、当該光ファイバの一端から他端へ伝達される光の損失が大きくなる。乗員保護ＥＣＵでは、この光損失の値に基づいて、衝突か否かを判断している。しかし、光ファイバセンサを広範囲に配索することは難しく、配線経路も複雑になる。特に、設置場所が曲面の場合は、配索が困難である。また、上述したように、光ファイバセンサは、光ファイバの変形を利用して衝突判別を行っている。ここで、光ファイバの変形量は比較的小さい。このため、光ファイバセンサの検出レンジは比較的狭い。また、光ファイバセンサを用いて衝突位置を検出しようとした場合、検出位置に応じて各々独立した発光源と受光源とが必要となる。このため、乗員保護システムが高価になってしまう。
【０００６】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、車両の衝突等による外装部材の変形を正確に検出することのできるセンサを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）本発明の車両の外装部材変形センサ（以下、適宜「本発明の外装部材変形センサ」と称す。）は、エラストマーと、該エラストマー中に略単粒子状態でかつ高充填率で配合されている球状の導電性フィラーと、を有し、弾性変形量が増加するに従って電気抵抗が増加する弾性変形可能なセンサ本体と、該センサ本体に接続され、該電気抵抗を出力可能な電極と、を備えてなり、車両の外部に表出している外装部材に配置され、該外装部材の変形を検出可能なことを特徴とする（請求項１に対応）。
【０００８】
本発明の外装部材変形センサは、車両の外装部材に配置されている。外装部材は、車両の外部に表出しており、車両ボディの外殻をなす。このため、車両が人や物体等の衝突対象物と衝突した場合、外装部材は最初に変形する。よって、本発明の外装部材変形センサによると、衝突等を早期に検出することができる。
【０００９】
本発明の外装部材変形センサにおけるセンサ本体（以下、適宜「本発明におけるセンサ本体」と称す。）は、弾性変形可能であり、エラストマーと球状の導電性フィラーとを有する。本明細書において、「エラストマー」は、ゴムおよび熱可塑性エラストマーを含む。また、導電性フィラーは、エラストマー中に、略単粒子状態で、かつ高充填率で配合されている。ここで、「略単粒子状態」とは、導電性フィラーの全重量を１００重量％とした場合の５０重量％以上が、凝集した二次粒子としてではなく、単独の一次粒子の状態で存在していることをいう。また、「高充填率」とは、導電性フィラーが最密充填に近い状態で配合されていることをいう。
【００１０】
このように、導電性フィラーが、略単粒子状態で、かつ高充填率で配合されると、エラストマー分（皮膜）を介した導電性フィラー同士の接触により、三次元的な導電パスが形成される。したがって、本発明におけるセンサ本体は、荷重が印加されていない状態（以下、適宜「無荷重状態」と称す。）、言い換えると、変形していない自然状態で、高い導電性を有する。なお、本明細書における「弾性変形」には、圧縮、伸張、曲げ等による変形がすべて含まれる。
【００１１】
例えば、従来からある感圧導電性樹脂は、非圧縮状態で電気抵抗が大きく、圧縮により変形すると電気抵抗が減少する。これは、感圧導電性樹脂の構成から次のように説明することができる。すなわち、感圧導電性樹脂は、樹脂と、該樹脂に配合された導電性フィラーと、からなる。ここで、導電性フィラーの充填率は低い。このため、無荷重状態において、導電性フィラー同士は離れている。つまり、無荷重状態では、感圧導電性樹脂の電気抵抗は大きい。また、荷重が印加され感圧導電性樹脂が変形すると、導電性フィラー同士が接触して、一次元的な導電パスが形成される。これにより、電気抵抗が減少する。
【００１２】
これに対して、本発明におけるセンサ本体は、弾性変形量が増加するに従って電気抵抗が増加する。この理由は、次のように考えられる。図１、図２に、本発明におけるセンサ本体の、荷重の印加前後における導電パスの変化をモデルで示す。ただし、図１、図２に示すのは、センサ本体の一例であり、本発明におけるセンサ本体、導電性フィラーの形状、材質等を何ら限定するものではない。
【００１３】
図１に示すように、センサ本体１００において、導電性フィラー１０２の多くは、エラストマー１０１中に一次粒子の状態で存在している。また、導電性フィラー１０２の充填率は高く、最密充填に近い状態で配合されている。これにより、無荷重状態において、センサ本体１００には、導電性フィラー１０２による三次元的な導電パスＰが形成されている。よって、無荷重状態では、センサ本体１００の電気抵抗は小さい。一方、図２に示すように、センサ本体１００に荷重が印加されると、センサ本体１００は弾性変形する（図２中の点線枠は、図１の無荷重状態を示している。）。ここで、導電性フィラー１０２は最密充填に近い状態で配合されているため、導電性フィラー１０２が移動できるスペースはほとんどない。よって、センサ本体１００が弾性変形すると、導電性フィラー１０２同士が反発し合い、導電性フィラー１０２同士の接触状態が変化する。その結果、三次元的な導電パスＰが崩壊し、電気抵抗が増加する。
【００１４】
このようなセンサ本体を備えた本発明の外装部材変形センサは、電極から出力されるセンサ本体の電気抵抗の増加に基づいて、車両の外装部材に生じる圧縮、伸張、曲げ等の様々な変形を直接検出することができる。並びに、当該変形の原因となる荷重等を検出することができる。ここで、「電気抵抗を出力可能」とは、電気抵抗を直接あるいは間接的に出力可能なことをいう。すなわち、直接、電極から電気抵抗を出力する場合は勿論、電圧や電流など電気抵抗に関連する他の電気量を出力する場合を含む。
【００１５】
また、本発明におけるセンサ本体は、エラストマーを母材とする。このため、本発明の外装部材変形センサは、加工性に優れ、形状設計の自由度が高い。よって、形状が複雑な外装部材への配置が容易であり、外装部材の広い領域における荷重、変形を検出することができる。例えば、本発明の外装部材変形センサを、車両の全周に亘って配置すれば、前方、後方、側方からの衝突等をもれなく検出することができる。また、センサ本体に接続される電極の数、配置を調整することにより、より細かなセンシングが可能となり、荷重の印加位置、変形位置の特定も可能となる。
【００１６】
本発明の外装部材変形センサでは、エラストマーや導電性フィラーの種類、導電性フィラーの充填率等を調整することにより、無荷重状態における電気抵抗値を所定の範囲に設定することができる。このため、検出可能な荷重、弾性変形量の範囲、つまり、検出レンジを大きくすることができる。加えて、弾性変形量に対する電気抵抗の増加挙動を調整することができるため、所望の応答感度を実現することができる。
【００１７】
また、本発明の外装部材変形センサは、無荷重状態において高い導電性を有する。つまり、本発明の外装部材変形センサは、無荷重状態において導電状態にある。このため、無荷重状態において、導電性の低いセンサ（例えば、従来の感圧導電性樹脂を用いたセンサ）と比較して、作動診断が容易である。すなわち、無荷重状態において導電性の低いセンサの場合、無荷重状態のままでは、正常なのか異常なのか（例えば回路に断線等が生じているのか）判別し難い。このため、導電性が低いセンサに、敢えて、比較的高い電圧を印加して、通電させてみる必要がある。あるいは、センサを試験的に作動させて通電状態をチェックする必要がある。したがって、作動診断が煩雑である。これに対して、本発明の外装部材変形センサの場合、無荷重状態において高い導電性を有している。このため、無荷重状態のままで、正常、異常の判別がし易い。したがって、作動診断が容易である。例えば、エンジンを作動させた時に、車両のイグニッションスイッチのオンに連動して、本発明の外装部材変形センサが組み込まれている回路に電流が流れるようにすることで、容易に作動診断を行うことができる。
【００１８】
（２）好ましくは、上記（１）の構成において、前記外装部材は、バンパカバーおよびドアパネルの少なくとも一方である構成とするとよい（請求項２に対応）。例えば、本発明の外装部材変形センサが、バンパカバーに配置されている場合には、車両前方、後方からの衝突を速やかに検出することができる。また、ドアパネルに配置されている場合には、車両側方からの衝突を速やかに検出することができる。本構成によると、衝突をより早く検出することができるため、乗員保護装置の速やかな駆動が可能となる。
【００１９】
（３）好ましくは、上記（１）または（２）の構成において、前記センサ本体は、弾性的に曲げ変形可能である構成とするとよい（請求項３に対応）。本構成によると、外装部材が曲げ変形した時の電気抵抗の変化を検出することができる。また、単なる圧縮変形、伸張変形と比較して、曲げ変形の方が大きな弾性変形量を確保し易い。このため、本構成によると、外装部材に作用する荷重、および外装部材の曲げ変形を、高精度で検出することができる。
【００２０】
（４）好ましくは、上記（３）の構成において、前記センサ本体は、前記外装部材に固定された固定面と、該固定面に背向する背向面と、を備え、該背向面には、該背向面の弾性変形を拘束する拘束部材が配置されている構成とするとよい（請求項４に対応）。ここで、「外装部材に固定された」とは、センサ本体が外装部材に、直接固定されている態様と、何らかの固定部材を介して間接的に固定されている態様と、の両方を含む（以下（５）の構成においても同じ）。本構成によると、センサ本体の背向面の弾性変形が、拘束部材により規制される。これにより、固定面の弾性変形量と、背向面の弾性変形量と、の較差が大きくなる。その結果、センサ本体全体としての弾性変形量が大きくなり、電気抵抗の増加量も大きくなる。つまり、外装部材に作用する荷重、およびそれにより生じる変形を検出し易くなる。
【００２１】
（５）また、好ましくは、上記（３）の構成において、前記センサ本体は、前記外装部材に固定された固定面と、該固定面に背向する背向面と、を備え、該背向面は、表出している構成とするとよい（請求項５に対応）。本構成によると、センサ本体は、固定面により確実に外装部材に固定される。よって、外装部材の曲げ変形を正確に検出することができる。また、上記（４）の構成のような拘束部材が配置されていない分、構成が簡単になり、製造コストを抑えることができる。
【００２２】
（６）好ましくは、上記（１）ないし（５）のいずれかの構成において、前記センサ本体は長尺状を呈し、前記電極は、該センサ本体の長手方向に沿って複数配置されている構成とするとよい（請求項６に対応）。本構成によると、例えば、電極をセンサ本体の長手方向の所定間隔ごとに配置することで、より細かなセンシングが可能となる。また、荷重の印加位置、変形位置の特定も可能となる。
【００２３】
（７）好ましくは、上記（１）ないし（６）のいずれかの構成において、前記センサ本体は、前記エラストマーと前記導電性フィラーとを必須成分とするエラストマー組成物からなり、該エラストマー組成物の、該導電性フィラーの配合量と電気抵抗との関係を表すパーコレーションカーブにおいて、電気抵抗変化が飽和する第二変極点の該導電性フィラーの配合量（飽和体積分率：φｓ）が３５ｖｏｌ％以上である構成とするとよい（請求項７に対応）。
【００２４】
一般に、絶縁性のエラストマーに導電性フィラーを混合してエラストマー組成物とした場合、エラストマー組成物の電気抵抗は、導電性フィラーの配合量によって変化する。図３に、エラストマー組成物における、導電性フィラーの配合量と電気抵抗との関係を模式的に示す。
【００２５】
図３に示すように、エラストマー１０１に導電性フィラー１０２を混合していくと、エラストマー組成物の電気抵抗は、はじめはエラストマー１０１の電気抵抗とほとんど変わらない。しかし、導電性フィラー１０２の配合量がある体積分率に達すると、電気抵抗が急激に低下して、絶縁体−導電体転移が起こる（第一変極点）。この第一変極点における導電性フィラー１０２の配合量を、臨界体積分率（φｃ）と称す。また、さらに導電性フィラー１０２を混合していくと、ある体積分率から、電気抵抗の変化が少なくなり電気抵抗変化が飽和する（第二変極点）。この第二変極点における導電性フィラー１０２の配合量を、飽和体積分率（φｓ）と称す。このような電気抵抗の変化は、パーコレーションカーブと呼ばれ、エラストマー１０１中に導電性フィラー１０２による導電パスＰ１が形成されるためと考えられている。
【００２６】
例えば、導電性フィラーの粒子径が小さい、導電性フィラーとエラストマーとの相溶性が悪い等の理由により、導電性フィラーが凝集し、凝集体が形成されている場合には、一次元的な導電パスが形成され易い。このような場合には、エラストマー組成物の臨界体積分率（φｃ）は、２０ｖｏｌ％程度と比較的小さくなる。同様に、飽和体積分率（φｓ）も比較的小さくなる。言い換えると、臨界体積分率（φｃ）および飽和体積分率（φｓ）が小さい場合には、導電性フィラーは一次粒子として存在し難く、二次粒子（凝集体）を形成し易い。よって、この場合、導電性フィラーをエラストマー中に多量に配合することは難しい。つまり、導電性フィラーを最密充填に近い状態で配合することは難しい。また、粒子径の小さな導電性フィラーを多量に配合すると、凝集構造が三次元的に成長するため、変形に対する導電性の変化が乏しくなる。
【００２７】
本構成によると、センサ本体は、飽和体積分率（φｓ）が３５ｖｏｌ％以上であるエラストマー組成物からなる。飽和体積分率（φｓ）が３５ｖｏｌ％以上と大きいため、導電性フィラーは、エラストマー中に略単粒子状態で安定に存在する。よって、導電性フィラーを、最密充填に近い状態で配合することができる。
【００２８】
（８）好ましくは、上記（１）ないし（７）のいずれかの構成において、前記導電性フィラーの充填率は、前記センサ本体の全体の体積を１００ｖｏｌ％とした場合の３０ｖｏｌ％以上６５ｖｏｌ％以下である構成とするとよい（請求項８に対応）。
【００２９】
本構成によると、エラストマー中に導電性フィラーが最密充填に近い状態で配合される。よって、センサ本体に、導電性フィラーによる三次元的な導電パスが形成され易くなる。
【００３０】
（９）好ましくは、上記（１）ないし（８）のいずれかの構成において、前記導電性フィラーは、カーボンビーズである構成とするとよい（請求項９に対応）。カーボンビーズは、導電性が良好で、比較的安価である。また、略真球状を呈しているため、高充填率で配合することができる。
【００３１】
（１０）好ましくは、上記（１）ないし（９）のいずれかの構成において、前記導電性フィラーの平均粒子径は、０．０５μｍ以上１００μｍ以下である構成とするとよい（請求項１０に対応）。本構成によると、導電性フィラーは凝集し難く、一次粒子の状態で存在し易い。なお、平均粒子径は、一次粒子の状態で存在する導電性フィラーの平均粒子径を意味する。
【００３２】
（１１）好ましくは、上記（１）ないし（１０）のいずれかの構成において、前記エラストマーは、シリコーンゴム、エチレン−プロピレン共重合ゴム、天然ゴム、スチレン−ブタジエン共重合ゴム、アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム、アクリルゴムから選ばれる一種以上を含む構成とするとよい（請求項１１に対応）。本構成によると、エラストマーと導電性フィラーとの相溶性が良好である。このため、導電性フィラーが一次粒子の状態で存在し易くなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、本発明の外装部材変形センサの実施形態について説明する。まず、本発明の外装部材変形センサの実施形態について説明し、次に、本発明の外装部材変形センサを構成するセンサ本体について詳しく説明する。
【００３４】
〈外装部材変形センサ〉
以下に示す実施形態は、本発明の外装部材変形センサを、自動車の乗員保護システムに組み込んだものである。
【００３５】
（１）第一実施形態
まず、本実施形態の外装部材変形センサの配置について説明する。図４（ａ）に、同外装部材変形センサが配置された車両の透過上面図を示す。図４（ｂ）に、同車両の透過側面図を示す。なお、図４以降の図において、方位は、車両９の進行方向を基準に定義している。
【００３６】
図４に示すように、車両９のフロントバンパ９０にはフロントバンパセンサユニット２が、左フロントドア９１Ｌには左フロントドアセンサユニット３Ｌが、左リアドア９２Ｌには左リアドアセンサユニット４Ｌが、右フロントドア９１Ｒには右フロントドアセンサユニット３Ｒが、右リアドア９２Ｒには右リアドアセンサユニット４Ｒが、リアバンパ９３にはリアバンパセンサユニット５が、各々内蔵されている（図４においては、説明の便宜上、これらのセンサユニットにハッチングを施して示す）。また、車両９の略中央フロア下には、乗員保護ＥＣＵ（図４においては、説明の便宜上、ハッチングを施して示す）６が埋設されている。
【００３７】
フロントバンパセンサユニット２、左フロントドアセンサユニット３Ｌ、左リアドアセンサユニット４Ｌ、右フロントドアセンサユニット３Ｒ、右リアドアセンサユニット４Ｒ、リアバンパセンサユニット５と、乗員保護ＥＣＵ６とは、それぞれハーネスにより接続されている。
【００３８】
フロントバンパセンサユニット２およびリアバンパセンサユニット５は、各々車両の左右方向（車幅方向）に沿って延設されている。フロントバンパセンサユニット２およびリアバンパセンサユニット５の左右両端部は、各々車両９の側方に廻り込んで配置されている。左フロントドアセンサユニット３Ｌ、左リアドアセンサユニット４Ｌ、右フロントドアセンサユニット３Ｒ、右リアドアセンサユニット４Ｒは、各々車両の前後方向に沿って延設されている。
【００３９】
次に、フロントバンパ９０に内蔵されたフロントバンパセンサユニット２の配置について詳しく説明する。なお、リアバンパ９３に内蔵されたリアバンパセンサユニット５の配置、構成、動き、作用効果は、フロントバンパセンサユニット２と同様である。したがって、以下、フロントバンパセンサユニット２についてのみ説明し、リアバンパセンサユニット５についての説明を兼ねるものとする。
【００４０】
図５に、車両９のフロントバンパ９０付近の透過斜視図を示す。なお、説明の便宜上、フロントバンパセンサユニット２を太線で示す。図５に示すように、フロントバンパセンサユニット２は、フロントバンパ９０のバンパカバー９００の裏面（後面）に沿って配置されている。
【００４１】
図６に、バンパカバー９００の裏面図を示す。図７に、図５および図６のＶＩＩ−ＶＩＩ断面図を示す。図６、図７に示すように、フロントバンパ９０は、バンパカバー９００とエネルギアブソーバ９０１とバンパリインフォースメント９０３とを備えている。
【００４２】
バンパリインフォースメント９０３は、アルミ合金製であって、長尺の四角筒状を呈している。バンパリインフォースメント９０３は、車幅方向に延設されている。バンパリインフォースメント９０３の左右両端は、鋼製のフロントサイドメンバ９０４の前端に、固定されている。
【００４３】
エネルギアブソーバ９０１は、発泡ＰＰ（ポリプロピレン）製であって、長尺状を呈している。エネルギアブソーバ９０１は、車幅方向に延在している。エネルギアブソーバ９０１は、バンパリインフォースメント９０３の前面に固定されている。エネルギアブソーバ９０１の前面には、車幅方向に延びる溝部９０２が凹設されている。
【００４４】
バンパカバー９００は、オレフィン系樹脂製であって、長尺状を呈している。バンパカバー９００は、車幅方向に延在している。バンパカバー９００は、エネルギアブソーバ９０１を覆っている。
【００４５】
フロントバンパセンサユニット２は、バンパカバー９００裏面において、エネルギアブソーバ９０１の溝部９０２と対向する部位に、固定されている。言い換えると、フロントバンパセンサユニット２は、溝部９０２に収容されている。
【００４６】
次に、フロントバンパセンサユニット２の構成について説明する。図８に、図７の円ＶＩＩＩ内の拡大図を示す。図６〜図８に示すように、フロントバンパセンサユニット２は、フロントバンパセンサ２０と、ブリッジ回路２１と、アンプ２２と、を備えている。このうち、フロントバンパセンサ２０は、本発明の外装部材変形センサに含まれる。
【００４７】
フロントバンパセンサ２０は、電極フィルム部２００とセンサ本体２０１と拘束フィルム部２０２とコネクタ２０３とを備えている。電極フィルム部２００は、基材フィルム２００ａとカバーフィルム２００ｂとを備えている。基材フィルム２００ａは、ポリイミド製であって、左右方向に延びる帯状を呈している。基材フィルム２００ａは、バンパカバー９００裏面（後面）に固定されている。
【００４８】
カバーフィルム２００ｂは、ポリイミド製であって、左右方向に延びる帯状を呈している。カバーフィルム２００ｂは、基材フィルム２００ａの表面（後面）を覆っている。カバーフィルム２００ｂの幅方向（上下方向）中央には、左右方向に延びる長方形状の長孔２００ｃが開設されている。
【００４９】
センサ本体２０１は、左右方向に延びる長尺板状を呈している。センサ本体２０１は、カバーフィルム２００ｂの長孔２００ｃに収容された状態で、基材フィルム２００ａの表面に固定されている。センサ本体２０１における基材フィルム２００ａとの当接面は、本発明の固定面に相当する。
【００５０】
センサ本体２０１は、ＥＰＤＭ中に、カーボンビーズ（日本カーボン社製「ニカビーズＩＣＢ０５２０」、平均粒子径約５μｍ）が配合されたエラストマー複合材料からなる。カーボンビーズの充填率は、センサ本体２０１の体積を１００ｖｏｌ％とした場合の４８ｖｏｌ％である。また、ＥＰＤＭ（エチレン−プロピレン−ジエン三元共重合体）にカーボンビーズを混合したエラストマー組成物のパーコレーションカーブにおいて、臨界体積分率（φｃ）は４３ｖｏｌ％、飽和体積分率（φｓ）は４８ｖｏｌ％である。
【００５１】
センサ本体２０１の左端には電極Ａが、右端には電極Ｂが、電極Ａと電極Ｂとの間には電極Ｍが、各々取り付けられている。詳しく説明すると、電極Ａ、Ｂ、Ｍは、各々金属製であって、上下に延びる短冊状を呈している。電極Ａ、Ｂ、Ｍは、センサ本体２０１と基材フィルム２００ａとの間、およびカバーフィルム２００ｂと基材フィルム２００ａとの間に、介装されている。電極Ａ、Ｂ、Ｍとコネクタ２０３とは、各々導線で接続されている。導線は、各々カバーフィルム２００ｂと基材フィルム２００ａとの間に、介装されている。電極Ａ、Ｂ、Ｍにより、センサ本体２０１には、左側区間２０１Ｌと右側区間２０１Ｒとが区画されている。左側区間２０１Ｌは、電極Ａと電極Ｍとの間に配置されている。右側区間２０１Ｒは、電極Ｍと電極Ｂとの間に配置されている。
【００５２】
拘束フィルム部２０２は、ポリイミド製であって、左右方向に延びる帯状を呈している。拘束フィルム部２０２は、センサ本体２０１における基材フィルム２００ａ側と反対の表面（つまり後面）に固定されている。センサ本体２０１における拘束フィルム部２０２との当接面は、本発明の背向面に相当する。拘束フィルム部２０２は、本発明における拘束部材に含まれる。
【００５３】
コネクタ２０３は、電極フィルム部２００の左方に接続されている。前述したように、コネクタ２０３は、電極Ａ、Ｍ、Ｂと結線されている。ブリッジ回路２１とアンプ２２とは、構造上は単一の部品として形成されている。ブリッジ回路２１およびアンプ２２は、コネクタ２０３の左方に接続されている。
【００５４】
次に、左フロントドア９１Ｌに内蔵された左フロントドアセンサユニット３Ｌの配置について詳しく説明する。なお、左リアドア９２Ｌに内蔵された左リアドアセンサユニット４Ｌ、右フロントドア９１Ｒに内蔵された右フロントドアセンサユニット３Ｒ、右リアドア９２Ｒに内蔵された右リアドアセンサユニット４Ｒの配置、構成、動き、作用効果は、左フロントドアセンサユニット３Ｌと同様である。したがって、以下、左フロントドアセンサユニット３Ｌについてのみ説明し、左リアドアセンサユニット４Ｌ、右フロントドアセンサユニット３Ｒ、右リアドアセンサユニット４Ｒについての説明を兼ねるものとする。
【００５５】
図９に、車両９の左フロントドア９１Ｌ付近のドア開時における透過斜視図を示す。なお、説明の便宜上、左フロントドアセンサユニット３Ｌを太線で示す。図９に示すように、左フロントドアセンサユニット３Ｌは、左フロントドア９１Ｌのフロントドアアウタパネル９１０の裏面（右面）に沿って配置されている。
【００５６】
図１０に、フロントドアアウタパネル９１０の裏面図を示す。図１１に、図９および図１０のＸＩ−ＸＩ断面図を示す。図１０、図１１に示すように、左フロントドア９１Ｌは、フロントドアアウタパネル９１０とフロントドアインナパネル９１１とオープニングウェザストリップアウタ９１２とを備えている。
【００５７】
フロントドアアウタパネル９１０およびフロントドアインナパネル９１１は、共に鋼板製である。フロントドアアウタパネル９１０の周縁と、フロントドアインナパネル９１１の周縁とは、接合されている。オープニングウェザストリップアウタ９１２は、ゴム製であって環状を呈している。オープニングウェザストリップアウタ９１２は、フロントドアインナパネル９１１の周縁に沿って、固定されている。ドア閉時において、オープニングウェザストリップアウタ９１２は、サイドアウタパネル９１３に弾接している。
【００５８】
左フロントドアセンサユニット３Ｌは、フロントドアアウタパネル９１０の裏面に、固定されている。すなわち、左フロントドアセンサユニット３Ｌは、フロントドアアウタパネル９１０とフロントドアインナパネル９１１との間に確保された袋状の空間に、収容されている。
【００５９】
次に、左フロントドアセンサユニット３Ｌの構成について説明する。左フロントドアセンサユニット３Ｌの構成と、前記フロントバンパセンサユニット２の構成との相違点は、電極が三つではなく、二つ配置されている点である。
【００６０】
すなわち、左フロントドアセンサユニット３Ｌは、左フロントドアセンサ３０Ｌと、ブリッジ回路３１Ｌと、アンプ３２Ｌと、を備えている。このうち、左フロントドアセンサ３０Ｌは、本発明の外装部材変形センサに含まれる。
【００６１】
左フロントドアセンサ３０Ｌは、電極フィルム部３００とセンサ本体３０１と拘束フィルム部３０２とコネクタ３０３とを備えている。電極フィルム部３００は、基材フィルム３００ａとカバーフィルム３００ｂとを備えている。基材フィルム３００ａは、ポリイミド製であって、前後方向に延びる帯状を呈している。基材フィルム３００ａは、フロントドアアウタパネル９１０裏面（右面）に固定されている。カバーフィルム３００ｂは、ポリイミド製であって、前後方向に延びる帯状を呈している。カバーフィルム３００ｂは、基材フィルム３００ａの表面（右面）を覆っている。カバーフィルム３００ｂの幅方向（上下方向）中央には、前後方向に延びる長方形状の長孔３００ｃが開設されている。
【００６２】
センサ本体３０１は、前後方向に延びる長尺板状を呈している。センサ本体３０１は、カバーフィルム３００ｂの長孔３００ｃに収容された状態で、基材フィルム３００ａの表面に固定されている。センサ本体３０１における基材フィルム３００ａとの当接面は、本発明の固定面に相当する。センサ本体３０１の材質は、前記センサ本体２０１の材質と同様である。
【００６３】
センサ本体３０１の後端には電極ａが、前端には電極ｂが、各々取り付けられている。詳しく説明すると、電極ａ、ｂは、各々金属製であって、上下に延びる短冊状を呈している。電極ａ、ｂは、センサ本体３０１と基材フィルム３００ａとの間、およびカバーフィルム３００ｂと基材フィルム３００ａとの間に、介装されている。電極ａ、ｂとコネクタ３０３とは、各々導線で接続されている。導線は、各々カバーフィルム３００ｂと基材フィルム３００ａとの間に、介装されている。
【００６４】
拘束フィルム部３０２は、ポリイミド製であって、左右方向に延びる帯状を呈している。拘束フィルム部３０２は、センサ本体３０１における基材フィルム３００ａ側と反対の表面（つまり右面）に固定されている。センサ本体３０１における拘束フィルム部３０２との当接面は、本発明の背向面に相当する。拘束フィルム部３０２は、本発明における拘束部材に含まれる。
【００６５】
コネクタ３０３は、電極フィルム部３００の前方に接続されている。前述したように、コネクタ３０３は、電極ａ、ｂと結線されている。ブリッジ回路３１Ｌとアンプ３２Ｌとは、構造上は単一の部品として形成されている。ブリッジ回路３１Ｌおよびアンプ３２Ｌは、コネクタ３０３の前方に接続されている。
【００６６】
次に、本実施形態の乗員保護システムの電気的構成について説明する。図１２に、本実施形態の乗員保護システムのブロック図を示す。図１２に示すように、本実施形態の乗員保護システム１は、フロントバンパセンサユニット２と、左フロントドアセンサユニット３Ｌと、左リアドアセンサユニット４Ｌと、右フロントドアセンサユニット３Ｒと、右リアドアセンサユニット４Ｒと、リアバンパセンサユニット５と、乗員保護ＥＣＵ６と、エアバッグ装置７０と、アクティブヘッドレスト装置７１と、を備えている。
【００６７】
フロントバンパセンサユニット２は、前述したように、フロントバンパセンサ２０と、ブリッジ回路２１と、アンプ２２と、を備えている。図１３に、フロントバンパセンサユニット２の回路図を示す。図１３に示すように、フロントバンパセンサ２０のセンサ本体２０１には、左側区間２０１Ｌと右側区間２０１Ｒとが区画されている。左側区間２０１Ｌは、電極Ａと電極Ｍとの間に配置されている。右側区間２０１Ｒは、電極Ｍと電極Ｂとの間に配置されている。左側区間２０１Ｌは抵抗Ｒ（ＡＭ）と、右側区間２０１Ｒは抵抗Ｒ（ＭＢ）と、それぞれ等価である。
【００６８】
ブリッジ回路２１には、抵抗Ｒ１〜Ｒ３が配置されている。抵抗Ｒ１〜Ｒ３と、抵抗Ｒ（ＡＭ）または抵抗Ｒ（ＭＢ）とにより、ホイーストンブリッジ回路が構成されている。すなわち、抵抗Ｒ１の高電位側には、抵抗Ｒ（ＡＭ）と抵抗Ｒ（ＭＢ）とが、交互に切り替え可能に接続されている。当該ホイーストンブリッジ回路の一端には、電源電圧Ｖｃｃが供給されている。電源電圧Ｖｃｃは、乗員保護ＥＣＵ６の５Ｖ電源（図略）から供給されている。また、当該ホイーストンブリッジ回路の他端は、接地（ＧＮＤ）されている。
【００６９】
なお、電源電圧Ｖｃｃ、抵抗Ｒ１〜Ｒ３の電気抵抗値は、各々既知である。このため、抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ３との中間電位Ｖ１と、抵抗Ｒ（ＡＭ）または抵抗Ｒ（ＭＢ）と抵抗Ｒ１との中間電位Ｖ２と、の電位差を測定することにより、実質的に左側区間２０１Ｌの抵抗Ｒ（ＡＭ）、あるいは右側区間２０１Ｒの抵抗Ｒ（ＭＢ）を測定することができる。
【００７０】
アンプ２２には、中間電位Ｖ１、Ｖ２が入力される。中間電位Ｖ１、Ｖ２の電位差ΔＶは、アンプ２２により増幅され、アナログの電圧データとして、乗員保護ＥＣＵ６のＡ／Ｄ（アナログ／デジタル）コンバータ６００に入力される。
【００７１】
左フロントドアセンサユニット３Ｌは、前述したように、左フロントドアセンサ３０Ｌと、ブリッジ回路３１Ｌと、アンプ３２Ｌと、を備えている。図１４に、左フロントドアセンサユニット３Ｌの回路図を示す。図１４に示すように、左フロントドアセンサ３０Ｌのセンサ本体３０１の電極ａから電極ｂまでの区間は、抵抗ｒ（ａｂ）と等価である。
【００７２】
ブリッジ回路３１Ｌには、抵抗ｒ１〜ｒ３が配置されている。抵抗ｒ１〜ｒ３と、抵抗ｒ（ａｂ）とにより、ホイーストンブリッジ回路が構成されている。当該ホイーストンブリッジ回路の一端には、電源電圧Ｖｃｃが供給されている。電源電圧Ｖｃｃは、乗員保護ＥＣＵ６の５Ｖ電源（図略）から供給されている。また、当該ホイーストンブリッジ回路の他端は、接地（ＧＮＤ）されている。
【００７３】
なお、電源電圧Ｖｃｃ、抵抗ｒ１〜ｒ３の電気抵抗値は、各々既知である。このため、抵抗ｒ２と抵抗ｒ３との中間電位ｖ１と、抵抗ｒ（ａｂ）と抵抗ｒ１との中間電位ｖ２と、の電位差を測定することにより、実質的にセンサ本体３０１の抵抗ｒ（ａｂ）を測定することができる。
【００７４】
アンプ３２Ｌには、中間電位ｖ１、ｖ２が入力される。中間電位ｖ１、ｖ２の電位差Δｖは、アンプ３２Ｌにより増幅され、アナログの電圧データとして、乗員保護ＥＣＵ６のＡ／Ｄコンバータ６００に入力される。
【００７５】
図１２に戻って、乗員保護ＥＣＵ６は、ＣＰＵ（中央処理装置）６０とエアバッグ用駆動回路６１ａとヘッドレスト用駆動回路６１ｂとを備えている。ＣＰＵ６０には、Ａ／Ｄコンバータ６００とＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）６０１とＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）６０２とが配置されている。
【００７６】
Ａ／Ｄコンバータ６００は、フロントバンパセンサユニット２、左フロントドアセンサユニット３Ｌ、左リアドアセンサユニット４Ｌ、右フロントドアセンサユニット３Ｒ、右リアドアセンサユニット４Ｒ、リアバンパセンサユニット５の各々から入力されるアナログの電圧データを、デジタルデータに変換する。
【００７７】
ＲＡＭ６０１は、変換された当該デジタルデータを、一時的に保管する。一方、ＲＯＭ６０２には、予め乗員保護用プログラム（エアバッグ展開用プログラム、ヘッドレスト駆動用プログラム）が格納されている。並びに、乗員保護用しきい値（エアバッグ展開用電圧しきい値ｔｈ１、エアバッグ展開用電圧変化率しきい値ｔｈ２、ヘッドレスト駆動用電圧しきい値ｔｈ３、ヘッドレスト駆動用電圧変化率しきい値ｔｈ４）が格納されている。なお、エアバッグ展開用電圧しきい値ｔｈ１、エアバッグ展開用電圧変化率しきい値ｔｈ２としては、各々、衝突の種類（前方衝突、側方衝突）に応じて、二種類の値が格納されている。
【００７８】
エアバッグ用駆動回路６１ａは、エアバッグ装置７０に接続されている。なお、車両９には、実際には、左前席フロントエアバッグ装置、左前席サイドエアバッグ装置、左前席カーテンエアバッグ装置、左後席サイドエアバッグ装置、左後席カーテンエアバッグ装置、右前席フロントエアバッグ装置、右前席サイドエアバッグ装置、右前席カーテンエアバッグ装置、右後席サイドエアバッグ装置、右後席カーテンエアバッグ装置という合計１０個のエアバッグ装置が配置されており、各々のエアバッグ装置に対して個別にエアバッグ用駆動回路が配置されている。ここでは、説明の便宜上、任意のエアバッグ用駆動回路６１ａとエアバッグ装置７０のみを示す。
【００７９】
エアバッグ用駆動回路６１ａは、スイッチング素子（図略）を備えている。エアバッグ用駆動回路６１ａは、エアバッグ装置７０のスクイブ（図略）を発熱させる。発熱したスクイブは、インフレータ（図略）に点火する。点火されたインフレータの膨張圧により、エアバッグ装置７０の袋体が車室内に膨出する。
【００８０】
ヘッドレスト用駆動回路６１ｂは、アクティブヘッドレスト装置７１に接続されている。なお、車両９には、実際には、左前席アクティブヘッドレスト装置、左後席アクティブヘッドレスト装置、右前席アクティブヘッドレスト装置、右後席アクティブヘッドレスト装置という合計４個のアクティブヘッドレスト装置が配置されており、各々のアクティブヘッドレスト装置に対して個別にヘッドレスト用駆動回路が配置されている。ここでは、説明の便宜上、任意のヘッドレスト用駆動回路６１ｂとアクティブヘッドレスト装置７１のみを示す。ヘッドレスト用駆動回路６１ｂは、アクティブヘッドレスト装置７１に接続されている。
【００８１】
ヘッドレスト用駆動回路６１ｂは、スイッチング素子（図略）を備えている。ヘッドレスト用駆動回路６１ｂは、図示しないヘッドレストのピラーに挿通されたケーブルを介して、シートバックに対してヘッドレストを前方に押し出す。
【００８２】
次に、本実施形態の乗員保護システム１の動きについて説明する。まず、車両９の通常走行時について説明する。乗員保護ＥＣＵ６の５Ｖ電源は、フロントバンパセンサユニット２、左フロントドアセンサユニット３Ｌ、左リアドアセンサユニット４Ｌ、右フロントドアセンサユニット３Ｒ、右リアドアセンサユニット４Ｒ、リアバンパセンサユニット５の各々に接続されている。このため、前出図１３、図１４に示すように、各センサユニットのセンサ本体（例えば２０１、３０１）には、電源電圧Ｖｃｃが供給されている。通常走行時においては、各センサ本体は、無荷重状態で自然状態にある。
【００８３】
ここで、通常走行時においては、前出図１に示すように、導電性フィラー１０２は、最密充填に近い状態で充填されている。このため、多数の導電パスＰが形成されている。したがって、各センサ本体の電気抵抗値は、最小値である。
【００８４】
中間電位Ｖ１、Ｖ２の電位差ΔＶはアンプ２２により、中間電位ｖ１、ｖ２の電位差Δｖはアンプ３２Ｌにより、各々増幅され、前出図１２に示すように、乗員保護ＥＣＵ６のＣＰＵ６０に、常時伝送されている。そして、Ａ／Ｄコンバータ６００により、デジタル変換され、ＲＡＭ６０１に一時的に保管される。一方、ＲＯＭ６０２には、前述したように、エアバッグ展開用電圧しきい値ｔｈ１、エアバッグ展開用電圧変化率しきい値ｔｈ２、ヘッドレスト駆動用電圧しきい値ｔｈ３、ヘッドレスト駆動用電圧変化率しきい値ｔｈ４が格納されている。
【００８５】
ＣＰＵ６０は、電位差（詳しくは増幅かつデジタル変換後の電位差。以下本実施形態において同様。）ΔＶ、Δｖと、エアバッグ展開用電圧しきい値ｔｈ１と、を各々比較する。通常走行時においては、フロントバンパセンサユニット２の電位差ΔＶ＜エアバッグ展開用電圧しきい値ｔｈ１（前方衝突用）となるように設定されている。また、各ドアセンサユニットの電位差Δｖ＜エアバッグ展開用電圧しきい値ｔｈ１（側方衝突用）となるように設定されている。並びに、ＣＰＵ６０は、電位差ΔＶと、ヘッドレスト駆動用電圧しきい値ｔｈ３と、を比較する。通常走行時においては、リアバンパセンサユニット５の電位差ΔＶ＜ヘッドレスト駆動用電圧しきい値ｔｈ３となるように設定されている。
【００８６】
また、ＣＰＵ６０は、電位差ΔＶ、Δｖの変化率（＝電位差変化微分値（Ｖ／ｍｓ））ΔＶ’、Δｖ’を演算する。そして、変化率ΔＶ’、Δｖ’と、エアバッグ展開用電圧変化率しきい値ｔｈ２と、を各々比較する。通常走行時においては、フロントバンパセンサユニット２の変化率ΔＶ’＜エアバッグ展開用電圧変化率しきい値ｔｈ２（前方衝突用）となるように設定されている。また、各ドアセンサユニットの変化率Δｖ’＜エアバッグ展開用電圧変化率しきい値ｔｈ２（側方衝突用）となるように設定されている。並びに、ＣＰＵ６０は、変化率ΔＶ’と、ヘッドレスト駆動用電圧変化率しきい値ｔｈ４と、を比較する。通常走行時においては、リアバンパセンサユニット５の変化率ΔＶ’＜ヘッドレスト駆動用電圧変化率しきい値ｔｈ４となるように設定されている。
【００８７】
次に、前方衝突時について説明する。衝突対象物（図略）が、例えば、車両９のフロントバンパ９０左側に衝突すると、バンパカバー９００左側が、後方に凹むように湾曲変形する。このため、前出図６に示すように、フロントバンパセンサユニット２のセンサ本体２０１の左側区間２０１Ｌも、後方に凹むように湾曲変形する。前出図１３に示すように、左側区間２０１Ｌが湾曲変形すると、その分抵抗Ｒ（ＡＭ）の電気抵抗値が大きくなる。
【００８８】
詳しく説明すると、前方衝突時においては、前出図２に示すように、導電性フィラー１０２同士が反発し合う。このため、導電パスＰが崩壊してしまう。したがって、抵抗Ｒ（ＡＭ）の電気抵抗値は、通常走行時に対して、大きくなる。
【００８９】
加えて、前出図６、図８に示すように、センサ本体２０１表面には、拘束フィルム部２０２が固定されている。このため、衝突に伴うセンサ本体２０１表面（後面）付近の伸張変形は、拘束フィルム部２０２により、拘束される。具体的には、拘束フィルム部２０２により、センサ本体２０１表面付近の伸張変形は規制され、センサ本体２０１は剪断変形する。したがって、より一層、通常走行時に対する左側区間２０１Ｌの変形量は、大きくなる。このように、センサ本体２０１の両面が拘束されているため、大きな歪み集中が誘起され、より一層、抵抗Ｒ（ＡＭ）の電気抵抗値は大きくなる。
【００９０】
抵抗Ｒ（ＡＭ）の電気抵抗値が大きくなると、その分抵抗Ｒ（ＡＭ）を通過する際の、電源電圧Ｖｃｃの電圧降下量が大きくなる。したがって、通常走行時と比較して、中間電位Ｖ２が低くなる。
【００９１】
中間電位Ｖ２が低くなり、電位差ΔＶ≧エアバッグ展開用電圧しきい値ｔｈ１、かつ変化率ΔＶ’≧エアバッグ展開用電圧変化率しきい値ｔｈ２となった場合、エアバッグ用駆動回路６１ａのスイッチング素子がオンになる。このため、エアバッグ装置７０の袋体が車室内に膨出する。具体的には、右前席（運転席）にのみ乗員が着座している場合は、右前席フロントエアバッグ装置の袋体が車室内に膨出する。また、右前席および左前席（助手席）に乗員が着座している場合は、右前席フロントエアバッグ装置および左前席フロントエアバッグ装置の袋体が車室内に膨出する。なお、乗員保護システム１の前方衝突時（右側）、左方衝突時、右方衝突時の動きは、上記前方衝突時（左側）の動きと同様である。したがって、ここでは説明を割愛する。
【００９２】
次に、後方衝突時について説明する。衝突対象物（図略）が、例えば、車両９のリアバンパ９３左側に衝突すると、上記前方衝突時と同様に、図示しないリアバンパセンサのセンサ本体の左側区間が、前方に凹むように湾曲変形する。このため、左側区間の電気抵抗値が大きくなる。前出図１３に示すように、左側区間の電気抵抗値が大きくなると、その分通常走行時と比較して、中間電位Ｖ２が低くなる。
【００９３】
中間電位Ｖ２が低くなり、電位差ΔＶ≧ヘッドレスト駆動用電圧しきい値ｔｈ３、かつ変化率ΔＶ’≧ヘッドレスト駆動用電圧変化率しきい値ｔｈ４となった場合、ヘッドレスト用駆動回路６１ｂにより、アクティブヘッドレスト装置７１が駆動される。すなわち、ヘッドレスト用駆動回路６１ｂは、図示しないヘッドレストのピラーに挿通されたケーブルを介して、シートバックに対してヘッドレストを前方に押し出す。具体的には、右前席にのみ乗員が着座している場合は、右前席アクティブヘッドレスト装置が駆動される。また、右前席および左前席に乗員が着座している場合は、右前席アクティブヘッドレスト装置および左前席アクティブヘッドレスト装置が駆動される。
【００９４】
次に、本実施形態の外装部材変形センサの作用効果について説明する。前出図１に示すように、各センサユニットは、車両９の外殻をなす外装部材の内面に配置されている。このため、迅速に衝突を検出することができる。また、各センサが車両９の略全周に亘って配置されている。したがって、前方、後方、側方からの衝突をもれなく検出することができる。また、センサユニットが配置されているバンパカバー９００、フロントドアアウタパネル９１０のような外装部材は、衝突時に衝撃伝達経路を構成する部材（例えばバンパリインフォースメント、クラッシュボックス、サイドインパクトプロテクションビーム等）と比較して剛性が低い。つまり、変形し易い。このため、本実施形態によると、より迅速に、変形すなわち衝突を検出することができる。さらに、本実施形態では、電位差そのものを乗員保護ＥＣＵ６に入力することにより衝突判別を行っている。このため、電位差を一旦電気抵抗に変換してから衝突判別を行う場合と比較して、衝突から、エアバッグ装置７０やアクティブヘッドレスト装置７１が駆動するまでの時間が短くて済む。
【００９５】
また、前出図６に示すように、フロントバンパセンサ２０のセンサ本体２０１は、電極Ａ、Ｂ、Ｍにより、左側区間２０１Ｌと右側区間２０１Ｒとに区画されている。このため、フロントバンパ９０の変形位置が特定でき、各区間ごとに独立して衝突の判別を行うことができる。
【００９６】
また、車両９のイグニッションスイッチをオンにしてエンジンを作動させると、各センサユニットに電流が流れ、常時通電状態となる。これにより、容易に作動診断を行うことができる。
【００９７】
また、加速度センサを用いて衝突判別を行う場合と比較して、誤判別が少ない。すなわち、加速度の場合、衝突でなくても、例えば段差を乗り越えた場合などに、急激に変化することも考えられる。これに対して、本実施形態の外装部材変形センサは、衝突という事象に対して、言わば不可避的に発生する車両９の外装部材の変形を、確実に検出することができる。このため、加速度センサを用いて衝突判別を行う場合と比較して、誤判別が少ない。また、誤判別が少ないので、誤判別抑制のために敢えて回路を複雑化する必要が少ない。
【００９８】
また、加速度の大小にかかわらず変形を検出することができるので、車両が徐行運転で障害物等に衝突した場合でも、当該衝突を確実に検出することができる。例えば、バック駐車の際、リアバンパ９３が障害物にゆっくりと衝突し、リアバンパ９３が徐々に変形する場合であっても、リアバンパセンサユニット５により、当該変形を検出することができる。したがって、リアバンパ９３あるいは障害物の破損を抑制することができる。
【００９９】
また、例えば、衝突検出に光ファイバセンサを用いる場合、光ファイバの全長が測定対象物に固定される訳ではない。すなわち、光ファイバは、当該光ファイバの所定長ごとに配置される留め具を介して、測定対象物に固定されている。このため、隣り合う留め具間の部分において、光ファイバが弛んだ状態で配策されるおそれがある。この場合、当該光ファイバの弛みが検出精度を低下させるおそれがある。また、検出速度を遅らせるおそれがある。この点、本実施形態の各センサユニットは、基材フィルム（例えば前出図８の基材フィルム２００ａ）により、その全面が測定対象物（例えば前出図８のバンパカバー９００）に固定されている。このため、センサ本体に弛みが発生するおそれが小さい。したがって、検出精度が高い。並びに、検出速度が速い。
【０１００】
また、アクティブヘッドレスト装置７１は、リアバンパセンサユニット５により駆動される。このため、後方衝突時に乗員がシートバックに押しつけられるのをトリガーとして機械的にヘッドレストを押し出すシステムと比較して、シートにおける乗員の姿勢に影響されることなく、確実にアクティブヘッドレスト装置７１を駆動することができる。
【０１０１】
（２）第二実施形態
本実施形態と第一実施形態との相違点は、全ての外装部材変形センサに対して、ブリッジ回路およびアンプが共用化されている点である。したがって、ここでは相違点についてのみ説明する。
【０１０２】
図１５に、本実施形態の乗員保護システムのブロック図を示す。なお、図１２と対応する部位については、同じ符号で示す。図１５に示すように、乗員保護ＥＣＵ６には、ブリッジ回路６２、アンプ６３が配置されている。
【０１０３】
図１６に、ブリッジ回路６２の回路図を示す。図１６に示すように、ブリッジ回路６２は、フロントバンパセンサ２０、左フロントドアセンサ３０Ｌ、左リアドアセンサ４０Ｌ、右フロントドアセンサ３０Ｒ、右リアドアセンサ４０Ｒ、リアバンパセンサ５０の各々に接続されている。これらのセンサは、全て本発明の外装部材変形センサに含まれる。各センサは、抵抗Ｒ１０〜Ｒ３０と共に、ホイーストンブリッジ回路を構成する。各センサは、順番に、繰り返しホイーストンブリッジ回路に組み込まれる。
【０１０４】
なお、フロントバンパセンサ２０には、三つの電極Ａ、Ｂ、Ｍが配置されている（前出図６参照）。このため、フロントバンパセンサ２０がホイーストンブリッジ回路に組み込まれる場合は、まず電極Ａ、Ｍ間の左側区間２０１Ｌ（抵抗Ｒ（ＡＭ））が、次に電極Ｍ、Ｂ間の右側区間２０１Ｒ（抵抗Ｒ（ＭＢ））が、順番に接続される。この接続方法は、リアバンパセンサ５０の場合も同様である。図１５に戻って、各センサの中間電位Ｖ１０、Ｖ２０は、ブリッジ回路６２からアンプ６３に伝送される。アンプ６３にて増幅された中間電位Ｖ１０、Ｖ２０の電位差は、ＣＰＵ６０に伝送される。
【０１０５】
本実施形態の外装部材変形センサは、第一実施形態の外装部材変形センサと、同様の作用効果を奏する。また、本実施形態の乗員保護システム１によると、ブリッジ回路６２、アンプ６３が、全ての外装部材変形センサに対して共用化されている。このため、部品点数が少なくて済む。また、ブリッジ回路、アンプをバンパやドアに配置しないで済む分だけ、外装部材変形センサを省スペース化、軽量化できる。
【０１０６】
（３）その他
以上、本発明の外装部材変形センサの実施の形態について説明した。しかしながら、実施の形態は上記形態に特に限定されるものではない。当業者が行いうる種々の変形的形態、改良的形態で実施することも可能である。
【０１０７】
例えば、上記実施形態では、いずれも本発明の外装部材変形センサを、外装部材の内面に配置したが、外装部材の外面に配置してもよい。こうすると、例えば前出図８に示すようにバンパカバー９００や基材フィルム２００ａを介することなく、直接、衝突対象物から荷重を入力することができる。このため、より迅速に乗員保護装置を駆動することができる。また、外装部材変形センサが外部に表出している場合には、センサ本体の少なくとも一部を覆うよう、耐候カバーを配置するとよい。こうすることで、センサ本体の劣化が抑制され、耐久性が向上する。
【０１０８】
また、センサ本体の構成は、上記実施形態に限定されるものではない。これについては、後述する。また、上記実施形態では、電極フィルム部、拘束フィルム部（拘束部材）を、絶縁性の高いポリイミド（ＰＩ）製とした。しかし、これらの材質は、特に限定されるものではない。例えば、拘束部材としては、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等の樹脂フィルムや、制振鋼板等の金属板等を用いることができる。また、拘束部材を配置しない態様でもよい。また、センサ本体を固定した基材フィルムは、上記実施形態のように単層であってもよく、複数のフィルムを積層した複層であってもよい。さらに、基材フィルム等の固定部材を配置することなく、センサ本体を直接、外装部材に固定してもよい。
【０１０９】
また、上記実施形態では、フロントバンパ、左フロントドア、左リアドア、右フロントドア、右リアドア、リアバンパの各々に、単一の外装部材変形センサを配置したが、同一区間の衝突検出を、複数の外装部材変形センサにより行ってもよい。また、外装部材変形センサに配置する電極数も特に限定しない。本実施形態の外装部材変形センサによると、長手方向に隣接する一対の電極の間隔ごとに変形を検出することができるので、電極数を多くすることにより、衝突箇所を特定する精度を向上させることができる。また、電極をセンサ本体に固定する際、加硫接着により固定してもよい。こうすると、センサ本体の加硫成形と同時に、電極を配置することができる。
【０１１０】
また、上記実施形態では、外装部材変形センサのみにより、衝突判別を行ったが、加速度センサと組み合わせて衝突判別を行ってもよい。また、エンジン回転数や車速等を入力して、衝突判別を行ってもよい。つまり、本実施形態の外装部材変形センサは、既存の乗員保護システムにアドオンして、用いてもよい。
【０１１１】
また、上記実施形態では、外装部材変形センサから電圧データを出力したが、電気抵抗データを出力してもよい。また、データ出力の際、適宜、温度補償等を行ってもよい。また、乗員保護装置として、エアバッグ装置やアクティブヘッドレスト装置の他、シートベルトテンショナー装置等を用いてもよい。また、本発明の外装部材変形センサは、バンパやドアの他、サイドアウタパネルや、サイドモール等に配置してもよい。
【０１１２】
また、本発明の外装部材変形センサは、乗員保護システムのみならず、歩行者保護システムなど他のシステムに用いてもよい。この場合、衝突した歩行者の衝撃吸収用の外装部材（例えばバンパ、フードパネルなど）に外装部材変形センサを配置するとよい。その理由は、この類の外装部材は、歩行者保護の観点から、より変形しやすく設計されている場合が多いからである。
【０１１３】
〈センサ本体〉
本発明の外装部材変形センサを構成するセンサ本体は、エラストマーと導電性フィラーとを有する。エラストマーは、ゴムおよび熱可塑性エラストマーから適宜選択することができる。エラストマーは、絶縁性であることが望ましい。また、導電性フィラーとの混合物（エラストマー組成物）を調製した場合、パーコレーションカーブにおける飽和体積分率（φｓ）が３５ｖｏｌ％以上となるものを用いることが望ましい。飽和体積分率（φｓ）が３５ｖｏｌ％未満の場合には、導電性フィラーを略単粒子状態でかつ高充填率で配合することが難しいからである。また、飽和体積分率（φｓ）以上の領域においては、電気抵抗が低く、安定した導電性が発現される。よって、飽和体積分率（φｓ）が３５ｖｏｌ％以上の場合には、変形した際の導電体から絶縁体への電気抵抗の変化範囲が広くなる。さらに、飽和体積分率（φｓ）が４０ｖｏｌ％以上となるものを用いると、より好適である。なお、本明細書における「エラストマー組成物」は、エラストマーと球状の導電性フィラーとを必須成分とする。つまり、エラストマーと球状の導電性フィラーとの混合物でもよく、エラストマー、球状の導電性フィラー、および他の添加剤等の混合物であってもよい。
【０１１４】
また、導電性フィラーとの親和性を考慮して、次式（１）で表されるゲル分率が１５％以下のエラストマーを用いるとよい。ゲル分率が１０％以下であるとより好適である。
ゲル分率（％）＝（Ｗｇ−Ｗｆ）／Ｗｆ×１００・・・（１）
[式（１）中、Ｗｇは、エラストマーに導電性フィラーを混合したエラストマー組成物を、エラストマーの良溶媒に溶解した際に得られる溶媒不溶分（導電性フィラーとエラストマーとからなるゲル分）の重量である。Ｗｆは、導電性フィラーの重量である。なお、エラストマーの良溶媒としては、溶媒とエラストマーとのＳＰ値（溶解度パラメータ）が近いものが望ましく、例えば、トルエン、テトラヒドロフラン、クロロホルム等が挙げられる。]
【０１１５】
ゲル分率の値は、パーコレーションカーブにおける臨界体積分率（φｃ）の指標となる。すなわち、臨界体積分率（φｃ）が３０ｖｏｌ％未満となる場合には、導電性フィラーの凝集体に吸着、結合したエラストマー分が多く存在するため、ゲル分率は比較的大きな値になる。反対に、臨界体積分率（φｃ）が３０ｖｏｌ％以上となる場合には、導電性フィラーが略単粒子状態で存在するため、導電性フィラーの凝集体に吸着、結合したエラストマー分は少なく、ゲル分率は１５％以下の比較的小さな値になる。
【０１１６】
エラストマーの具体例として、例えば、ゴムとしては、天然ゴム（ＮＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム（ＮＢＲ）、スチレン−ブタジエン共重合ゴム（ＳＢＲ）、エチレン−プロピレン共重合ゴム［エチレン−プロピレン共重合体（ＥＰＭ）、エチレン−プロピレン−ジエン三元共重合体（ＥＰＤＭ）等］、ブチルゴム（ＩＩＲ）、ハロゲン化ブチルゴム（Ｃｌ−ＩＩＲ、Ｂｒ−ＩＩＲ等）、水素化ニトリルゴム（Ｈ−ＮＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、アクリルゴム（ＡＲ）、クロロスルフォン化ポリエチレンゴム（ＣＳＭ）、ヒドリンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム、ウレタンゴム、合成ラテックス等が挙げられる。また、熱可塑性エラストマーとしては、スチレン系、オレフィン系、ウレタン系、ポリエステル系、ポリアミド系、フッ素系等の各種熱可塑性エラストマー、およびこれらの誘導体が挙げられる。これらのうち、一種を単独で、あるいは二種以上を併せて用いればよい。なかでも、導電性フィラーとの相溶性が極めて良好なＥＰＤＭが好適である。また、導電性フィラーとの相溶性が良好なＮＢＲ、シリコーンゴムも好適である。
【０１１７】
導電性フィラーは、球状を呈する。なお、球状には、真球、略真球状は勿論、楕円球状、長円球状（一対の対向する半球を円柱で連結した形状）、部分球状、部分毎に半径の異なる球状、水滴形状等が含まれる。例えば、導電性フィラーのアスペクト比（短辺に対する長辺の比）は、１以上２以下の範囲が望ましい。アスペクト比が２より大きくなると、導電性フィラー同士の接触により一次元的な導電パスが形成され易いからである。この場合、上記飽和体積分率（φｓ）が３５ｖｏｌ％未満となるおそれがある。また、エラストマー中における導電性フィラーの充填状態を、より最密充填状態に近づけるという観点から、導電性フィラーとして、真球あるいは極めて真球に近い形状（略真球状）の粒子を採用するとよい。
【０１１８】
導電性フィラーは、導電性を有する粒子であれば、特に限定されるものではない。例えば、炭素材料、金属等の微粒子が挙げられる。これらのうち、一種を単独で、あるいは二種以上を併せて用いることができる。
【０１１９】
導電性フィラーは、できるだけ凝集せず、一次粒子の状態で存在することが望ましい。よって、導電性フィラーを選択する際には、平均粒子径やエラストマーとの相溶性等を考慮するとよい。例えば、導電性フィラーの平均粒子径（一次粒子）は、０．０５μｍ以上１００μｍ以下であることが望ましい。０．０５μｍ未満の場合には、凝集して二次粒子を形成し易い。また、上記飽和体積分率（φｓ）が３５ｖｏｌ％未満となるおそれがある。好ましくは０．５μｍ以上、より好ましくは１μｍ以上である。反対に、１００μｍを超えると、弾性変形による導電性フィラーの並進運動（平行運動）が、粒子径に比べて相対的に小さくなり、センサ本体の弾性変形に対する電気抵抗の変化が緩慢となる。好ましくは６０μｍ以下、より好ましくは３０μｍ以下である。なお、導電性フィラーとエラストマーとの組み合わせや、導電性フィラーの平均粒子径等を適宜調整することで、上記臨界体積分率（φｃ）および飽和体積分率（φｓ）を、所望の範囲内に調整することができる。
【０１２０】
また、導電性フィラーの粒度分布におけるＤ９０／Ｄ１０の値は、１以上３０以下であることが望ましい。ここで、Ｄ９０は、累積粒度曲線において積算重量が９０％となる粒子径を、Ｄ１０は、同積算重量が１０％となる粒子径である。Ｄ９０／Ｄ１０の値が３０を超えると、粒度分布がブロードになるため、センサ本体の弾性変形量に対する電気抵抗の増加挙動が不安定になる。これにより、検出の再現性が低下するおそれがある。Ｄ９０／Ｄ１０の値が１０以下であるとより好適である。なお、導電性フィラーとして、二種類以上の粒子を使用する場合には、Ｄ９０／Ｄ１０の値は１００以下であればよい。
【０１２１】
このような導電性フィラーとしては、例えば、カーボンビーズが好適である。具体的には、大阪ガスケミカル社製のメソカーボンマイクロビーズ［ＭＣＭＢ６−２８（平均粒子径約６μｍ）、ＭＣＭＢ１０−２８（平均粒子径約１０μｍ）、ＭＣＭＢ２５−２８（平均粒子径約２５μｍ）］、日本カーボン社製のカーボンマイクロビーズ：ニカビーズ（登録商標）ＩＣＢ、ニカビーズＰＣ、ニカビーズＭＣ、ニカビーズＭＳＢ［ＩＣＢ０３２０（平均粒子径約３μｍ）、ＩＣＢ０５２０（平均粒子径約５μｍ）、ＩＣＢ１０２０（平均粒子径約１０μｍ）、ＰＣ０７２０（平均粒子径約７μｍ）、ＭＣ０５２０（平均粒子径約５μｍ）］、日清紡社製のカーボンビーズ（平均粒子径約１０μｍ）等が挙げられる。
【０１２２】
導電性フィラーは、エラストマー中に高充填率で配合されている。所望の導電性を発現させるため、導電性フィラーは、パーコレーションカーブにおける臨界体積分率（φｃ）以上の割合で配合されていることが望ましい。導電性フィラーを略単粒子状態でかつ高充填率で配合するという観点から、臨界体積分率（φｃ）は３０ｖｏｌ％以上であることが望ましい。３５ｖｏｌ％以上であるとより好適である。したがって、例えば、導電性フィラーの充填率は、センサ本体の全体の体積を１００ｖｏｌ％とした場合の３０ｖｏｌ％以上６５ｖｏｌ％以下であることが望ましい。３０ｖｏｌ％未満の場合には、導電性フィラーが最密充填に近い状態で配合されないため、所望の導電性が発現しない。また、センサ本体の弾性変形に対する電気抵抗の変化が緩慢になり、電気抵抗の増加挙動を制御することが難しくなる。３５ｖｏｌ％以上であるとより好適である。反対に、６５ｖｏｌ％を超えると、エラストマーへの混合が困難となり、成形加工性が低下する。また、センサ本体が弾性変形し難くなる。５５ｖｏｌ％以下であるとより好適である。
【０１２３】
センサ本体には、上記エラストマー、導電性フィラーに加え、各種添加剤が配合されていてもよい。添加剤としては、例えば、架橋剤、加硫促進剤、加硫助剤、老化防止剤、可塑剤、軟化剤、着色剤等が挙げられる。また、上記球状の導電性フィラーと共に、異形状（例えば、針状等）の導電性フィラーが配合されていても構わない。
【０１２４】
センサ本体は、例えば、次のようにして製造することができる。まず、エラストマーに、加硫助剤、軟化剤等の添加剤を添加して、混練りする。続いて、導電性フィラーを加えて混練りした後、さらに、架橋剤、加硫促進剤を加えて混練りし、エラストマー組成物とする。次に、エラストマー組成物をシート状に成形し、それを金型に充填して、所定の条件下でプレス加硫する。
【実施例】
【０１２５】
以下、本発明の外装部材変形センサを用いた衝撃応答実験について説明する。
【０１２６】
〈実験装置および実験方法〉
実験には、以下のように作製したセンサ本体を使用した。まず、油展ＥＰＤＭ（住友化学社製「エスプレン（登録商標）６１０１」）８５重量部（以下「部」と略称する）（８５ｇ）と、油展ＥＰＤＭ（住友化学社製「エスプレン６０１」）３４部（３４ｇ）と、ＥＰＤＭ（住友化学社製「エスプレン５０５」）３０部（３０ｇ）と、酸化亜鉛（白水化学工業社製）５部（５ｇ）と、ステアリン酸（花王社製「ルナック（登録商標）Ｓ３０」）１部（１ｇ）と、パラフィン系プロセスオイル（日本サン石油社製「サンパー（登録商標）１１０」）２０部（２０ｇ）と、をロール練り機にて素練りした。次に、カーボンビーズ（日本カーボン社製「ニカビーズＩＣＢ０５２０」、平均粒子径約５μｍ、粒度分布におけるＤ９０／Ｄ１０＝３．２）２７０部（２７０ｇ）を添加して、ロール練り機にて混合し、分散させた。さらに、加硫促進剤として、ジメチルジチオカルバミン酸亜鉛（大内新興化学社製「ノクセラー（登録商標）ＰＺ−Ｐ」）１．５部（１．５ｇ）、テトラメチルチウラムジスルフィド（三新化学社製「サンセラー（登録商標）ＴＴ−Ｇ」）１．５部（１．５ｇ）、２−メルカプトベンゾチアゾール（大内新興化学社製「ノクセラーＭ−Ｐ」）０．５部（０．５ｇ）と、硫黄（鶴見化学工業社製「サルファックスＴ−１０」）０．５６部（０．５６ｇ）と、を添加して、ロール練り機にて混合し、分散させ、エラストマー組成物を調製した。
【０１２７】
調製したエラストマー組成物中のカーボンビーズの体積分率は、エラストマー組成物全体の体積を１００ｖｏｌ％とした場合の約４８ｖｏｌ％であった。また、エラストマー組成物のパーコレーションカーブにおける臨界体積分率（φｃ）は、約４３ｖｏｌ％、飽和体積分率（φｓ）は、約４８ｖｏｌ％であった。また、エラストマー組成物を溶媒（トルエン）に溶解し、溶媒不溶分を測定したところ、ゲル分率は約３％であった。
【０１２８】
次に、エラストマー組成物を、所定の大きさの帯状に成形して成形体とした。その成形体を金型に充填し、長手方向両端に電極を配置して、１７０℃で３０分間プレス加硫することにより、センサ本体を得た。得られたセンサ本体におけるカーボンビーズの充填率は、センサ本体の体積を１００ｖｏｌ％とした場合の約４８ｖｏｌ％であった。
【０１２９】
作製したセンサ本体を、バンパカバーの裏面に取り付けて外装部材変形センサを構成し、バンパカバー表面からの衝撃に対する同センサの応答性を評価した。図１７に、外装部材変形センサの配置図を示す。図１８に、同センサが組み込まれている外部回路の模式図を示す。
【０１３０】
図１７に示すように、外装部材変形センサ８０は、センサ本体８０１と、電極８０２Ａ、８０２Ｂと、を備え、バンパカバー９００の裏面に固定されている。電極８０２Ａはセンサ本体８０１の左端に、電極８０２Ｂはセンサ本体８０１の右端に、各々取り付けられている。加速度センサ８１は、バンパカバー９００の裏面に固定されている。加速度センサ８１は、外装部材変形センサ８０の長手方向中央付近に、外装部材変形センサ８０と離間して配置されている。
【０１３１】
センサ本体８０１は、電極８０２Ａおよび導線８０３Ａを介して、並びに電極８０２Ｂおよび導線８０３Ｂを介して、図１８に示すホイーストンブリッジ回路に接続されている。ここで、電源Ｖｉｎの電圧、抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３の電気抵抗値は、各々既知である。電圧計Ｖｍの電圧値を測定することにより、センサ本体８０１の電気抵抗値が測定される。
【０１３２】
バンパカバー９００に、紙面裏側方向から衝撃が加わると、バンパカバー９００が変形し、それに伴い外装部材変形センサ８０も変形する。外装部材変形センサ８０の変形は、レーザ変位計（図略）により測定する。外装部材変形センサ８０の電気抵抗値は、電極８０２Ａ、８０２Ｂ等から外部回路に出力される。また、衝撃の加速度は、加速度センサ８１により測定する。
【０１３３】
実験は、次のようにして二種類行った。第一の実験は、手の拳でバンパカバー９００の表面（紙面裏側方向の面）を叩き、衝撃を加えた（高速衝撃）。図１７中、衝撃入力位置を点線円Ｚで示す。この際、衝撃の加速度、およびそれに対する外装部材変形センサ８０の変位、電気抵抗値を測定した。第二の実験は、手のひらでバンパカバー９００の表面（紙面裏側方向の面）を押圧し、衝撃を加えた（低速衝撃）。衝撃入力位置は上記同様とした。この際、衝撃の加速度、およびそれに対する外装部材変形センサ８０の変位、電気抵抗値を測定した。
【０１３４】
〈実験結果〉
実験結果を図１９〜図２１に示す。図１９は、第一の実験における高速衝撃の加速度、外装部材変形センサの変位および電気抵抗値の経時変化を示す。また、図２０に、図１９の横軸（時間：６５〜８５ｍｓ）を拡大して示す。図１９、図２０に示すように、高速の衝撃に対して、外装部材変形センサの電気抵抗値は速やかに増加した。このように、本発明の外装部材変形センサの応答性は高く、衝撃に対する応答遅れはほとんど無視できるほど小さい。例えば、衝突時における乗員保護システムの動作には、数ｍｓ程度しか時間の猶予がないため、衝突状態を検出するには、高速応答性が不可欠である。本発明の外装部材変形センサの応答の速さは、車両の衝突検出において極めて有用である。また、図１９に示すように、電気抵抗値は、外装部材変形センサの変形量に比例して変化している。つまり、本発明の外装部材変形センサは、曲げ変形を直接検出可能である。
【０１３５】
図２１は、第二の実験における低速衝撃の加速度、外装部材変形センサの変位および電気抵抗値の経時変化を示す。図２１に示すように、手のひらで押圧するという低速の衝撃の場合、加速度は生じない。しかし、電気抵抗値は、外装部材変形センサの変形量に比例して変化した。このように、本発明の外装部材変形センサは、低速な衝撃であっても、曲げ変形を検出可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１３６】
【図１】本発明におけるセンサ本体の荷重印加前の導電パスを示す模式図である。
【図２】同センサ本体の荷重印加後の導電パスを示す模式図である。
【図３】エラストマー組成物におけるパーコレーションカーブの模式図である。
【図４】（ａ）は第一実施形態の外装部材変形センサが配置された車両の透過上面図である。（ｂ）は同車両の透過側面図である。
【図５】車両のフロントバンパ付近の透過斜視図である。
【図６】車両のフロントバンパのバンパカバーの裏面図である。
【図７】図５および図６のＶＩＩ−ＶＩＩ断面図である。
【図８】図７の円ＶＩＩＩ内の拡大図である。
【図９】車両の左フロントドア付近のドア開時における透過斜視図である。
【図１０】車両の左フロントドアのフロントドアアウタパネルの裏面図である。
【図１１】図９および図１０のＸＩ−ＸＩ断面図である。
【図１２】第一実施形態の乗員保護システムのブロック図である。
【図１３】フロントバンパセンサユニットの回路図である。
【図１４】左フロントドアセンサユニットの回路図である。
【図１５】第二実施形態の乗員保護システムのブロック図である。
【図１６】同乗員保護システムのブリッジ回路の回路図である。
【図１７】実施例における外装部材変形センサの配置図である。
【図１８】同センサが組み込まれている回路の模式図である。
【図１９】高速衝撃の加速度、外装部材変形センサの変位および電気抵抗値の経時変化を示すグラフである。
【図２０】図１９の横軸（時間：６５〜８５ｍｓ）を拡大して示すグラフである。
【図２１】低速衝撃の加速度、外装部材変形センサの変位および電気抵抗値の経時変化を示すグラフである。
【符号の説明】
【０１３７】
１：乗員保護システム
２：フロントバンパセンサユニット
２０：フロントバンパセンサ（外装部材変形センサ）
２１：ブリッジ回路 ２２：アンプ
２００：電極フィルム部
２００ａ：基材フィルム ２００ｂ：カバーフィルム ２００ｃ：長孔
２０１：センサ本体 ２０１Ｌ：左側区間 ２０１Ｒ：右側区間
２０２：拘束フィルム部（拘束部材） ２０３：コネクタ
３Ｌ：左フロントドアセンサユニット ３Ｒ：右フロントドアセンサユニット
３０Ｌ：左フロントドアセンサ（外装部材変形センサ）
３０Ｒ：右フロントドアセンサ（外装部材変形センサ）
３１Ｌ：ブリッジ回路 ３２Ｌ：アンプ
３００：電極フィルム部
３００ａ：基材フィルム ３００ｂ：カバーフィルム ３００ｃ：長孔
３０１：センサ本体 ３０２：拘束フィルム部（拘束部材） ３０３：コネクタ
４Ｌ：左リアドアセンサユニット ４Ｒ：右リアドアセンサユニット
４０Ｌ：左リアドアセンサ（外装部材変形センサ）
４０Ｒ：右リアドアセンサ（外装部材変形センサ）
５：リアバンパセンサユニット ５０：リアバンパセンサ（外装部材変形センサ）
６：乗員保護ＥＣＵ ６０：ＣＰＵ
６００：Ａ／Ｄコンバータ ６０１：ＲＡＭ ６０２：ＲＯＭ
６１ａ：エアバッグ用駆動回路 ６１ｂ：ヘッドレスト用駆動回路
６２：ブリッジ回路 ６３：アンプ
７０：エアバッグ装置 ７１：アクティブヘッドレスト装置
８０：外装部材変形センサ ８１：加速度センサ
８０１：センサ本体 ８０２Ａ、８０２Ｂ：電極 ８０３Ａ、８０３Ｂ：導線
９：車両
９０：フロントバンパ
９００：バンパカバー ９０１：エネルギアブソーバ ９０２：溝部
９０３：バンパリインフォースメント ９０４：フロントサイドメンバ
９１Ｌ：左フロントドア ９１Ｒ：右フロントドア
９２Ｌ：左リアドア ９２Ｒ：右リアドア ９３：リアバンパ
９１０：フロントドアアウタパネル ９１１：フロントドアインナパネル
９１２：オープニングウェザストリップアウタ ９１３：サイドアウタパネル
１００：センサ本体 １０１：エラストマー １０２：導電性フィラー
Ａ、Ｂ、Ｍ：電極 ａ、ｂ：電極 Ｒ（ＡＭ）、Ｒ（ＭＢ）：抵抗 ｒ（ａｂ）：抵抗
Ｒ１〜Ｒ３、Ｒ１０〜Ｒ３０：抵抗 ｒ１〜ｒ３：抵抗
Ｖ１、Ｖ２：中間電位 ｖ１、ｖ２：中間電位 Ｖ１０、Ｖ２０：中間電位
Ｖｃｃ：電源電圧 Ｖｉｎ：電源 Ｖｍ：電圧計
Ｐ：導電パス Ｐ１：導電パス
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エラストマーと、該エラストマー中に略単粒子状態でかつ高充填率で配合されている球状の導電性フィラーと、を有し、弾性変形量が増加するに従って電気抵抗が増加する弾性変形可能なセンサ本体と、
該センサ本体に接続され、該電気抵抗を出力可能な電極と、
を備えてなり、
車両の外部に表出している外装部材に配置され、該外装部材の変形を検出可能な車両の外装部材変形センサ。
【請求項２】
前記外装部材は、バンパカバーおよびドアパネルの少なくとも一方である請求項１に記載の車両の外装部材変形センサ。
【請求項３】
前記センサ本体は、弾性的に曲げ変形可能である請求項１または請求項２に記載の車両の外装部材変形センサ。
【請求項４】
前記センサ本体は、前記外装部材に固定された固定面と、該固定面に背向する背向面と、を備え、
該背向面には、該背向面の弾性変形を拘束する拘束部材が配置されている請求項３に記載の車両の外装部材変形センサ。
【請求項５】
前記センサ本体は、前記外装部材に固定された固定面と、該固定面に背向する背向面と、を備え、
該背向面は、表出している請求項３に記載の車両の外装部材変形センサ。
【請求項６】
前記センサ本体は長尺状を呈し、
前記電極は、該センサ本体の長手方向に沿って複数配置されている請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の車両の外装部材変形センサ。
【請求項７】
前記センサ本体は、前記エラストマーと前記導電性フィラーとを必須成分とするエラストマー組成物からなり、
該エラストマー組成物の、該導電性フィラーの配合量と電気抵抗との関係を表すパーコレーションカーブにおいて、電気抵抗変化が飽和する第二変極点の該導電性フィラーの配合量（飽和体積分率：φｓ）が３５ｖｏｌ％以上である請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の車両の外装部材変形センサ。
【請求項８】
前記導電性フィラーの充填率は、前記センサ本体の全体の体積を１００ｖｏｌ％とした場合の３０ｖｏｌ％以上６５ｖｏｌ％以下である請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の車両の外装部材変形センサ。
【請求項９】
前記導電性フィラーは、カーボンビーズである請求項１ないし請求項８のいずれかに記載の車両の外装部材変形センサ。
【請求項１０】
前記導電性フィラーの平均粒子径は、０．０５μｍ以上１００μｍ以下である請求項１ないし請求項９のいずれかに記載の車両の外装部材変形センサ。
【請求項１１】
前記エラストマーは、シリコーンゴム、エチレン−プロピレン共重合ゴム、天然ゴム、スチレン−ブタジエン共重合ゴム、アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム、アクリルゴムから選ばれる一種以上を含む請求項１ないし請求項１０のいずれかに記載の車両の外装部材変形センサ。
【請求項１】
エラストマーと、該エラストマー中に略単粒子状態でかつ高充填率で配合されている球状の導電性フィラーと、を有し、弾性変形量が増加するに従って電気抵抗が増加する弾性変形可能なセンサ本体と、
該センサ本体に接続され、該電気抵抗を出力可能な電極と、
を備えてなり、
車両の外部に表出している外装部材に配置され、該外装部材の変形を検出可能な車両の外装部材変形センサ。
【請求項２】
前記外装部材は、バンパカバーおよびドアパネルの少なくとも一方である請求項１に記載の車両の外装部材変形センサ。
【請求項３】
前記センサ本体は、弾性的に曲げ変形可能である請求項１または請求項２に記載の車両の外装部材変形センサ。
【請求項４】
前記センサ本体は、前記外装部材に固定された固定面と、該固定面に背向する背向面と、を備え、
該背向面には、該背向面の弾性変形を拘束する拘束部材が配置されている請求項３に記載の車両の外装部材変形センサ。
【請求項５】
前記センサ本体は、前記外装部材に固定された固定面と、該固定面に背向する背向面と、を備え、
該背向面は、表出している請求項３に記載の車両の外装部材変形センサ。
【請求項６】
前記センサ本体は長尺状を呈し、
前記電極は、該センサ本体の長手方向に沿って複数配置されている請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の車両の外装部材変形センサ。
【請求項７】
前記センサ本体は、前記エラストマーと前記導電性フィラーとを必須成分とするエラストマー組成物からなり、
該エラストマー組成物の、該導電性フィラーの配合量と電気抵抗との関係を表すパーコレーションカーブにおいて、電気抵抗変化が飽和する第二変極点の該導電性フィラーの配合量（飽和体積分率：φｓ）が３５ｖｏｌ％以上である請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の車両の外装部材変形センサ。
【請求項８】
前記導電性フィラーの充填率は、前記センサ本体の全体の体積を１００ｖｏｌ％とした場合の３０ｖｏｌ％以上６５ｖｏｌ％以下である請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の車両の外装部材変形センサ。
【請求項９】
前記導電性フィラーは、カーボンビーズである請求項１ないし請求項８のいずれかに記載の車両の外装部材変形センサ。
【請求項１０】
前記導電性フィラーの平均粒子径は、０．０５μｍ以上１００μｍ以下である請求項１ないし請求項９のいずれかに記載の車両の外装部材変形センサ。
【請求項１１】
前記エラストマーは、シリコーンゴム、エチレン−プロピレン共重合ゴム、天然ゴム、スチレン−ブタジエン共重合ゴム、アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム、アクリルゴムから選ばれる一種以上を含む請求項１ないし請求項１０のいずれかに記載の車両の外装部材変形センサ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【公開番号】特開２００８−１０７１９９（Ｐ２００８−１０７１９９Ａ）
【公開日】平成２０年５月８日（２００８．５．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２９０１４６（Ｐ２００６−２９０１４６）
【出願日】平成１８年１０月２５日（２００６．１０．２５）
【出願人】（０００２１９６０２）東海ゴム工業株式会社 (1,983)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年５月８日（２００８．５．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１０月２５日（２００６．１０．２５）
【出願人】（０００２１９６０２）東海ゴム工業株式会社 (1,983)
【Ｆターム（参考）】
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